Active control of supramolecular polymerization by using field-effect catalysis

本研究は、超分子ポリマーの電界下精密合成を目的としている。「電界効果を触媒」として利用し「モノマーの自己集合プロセス」を能動的に制御する方法論の確立を目指した。１．電界応答性モノマー分子の合成と２．電界下超分子ポリマー合成の制御が２本柱となる。今年度は、１のモノマー分子の合成に注力した。当初設計していたモノマーは、平面かつ剛直なπ共役系有機半導体材料を組み込む構造を有していた。しかし、溶解性の観点からイオン性官能基の導入が困難であることがわかった。そこで、分子設計を柔軟に見直し、シンプルなモデルモノマーの合成に着手した。モノマーの主骨格には複数のアミド結合を施し、外縁部にカチオン性部位を導入した分子を合成した。モノマーの合成に向けて、まずイオン性側鎖の合成に取り組んだ。ジハロアルカンの片側にフタル酸イミド基を導入、他方にイミダゾールを導入し、最後に加水分解することで目的化合物を総収率４０％で得た。得られた側鎖を主骨格に導入後、イオン化し最終化合物を得た。得られたモノマーを2枚の電極で挟み、その電界応答性をクロノアンペロメトリーによって調査した。その結果、対向電極へモノマー分子が移動することを示唆する電流挙動が観測された。比較実験としてイオン化していない中性モノマーを用いて同様の実験を行った結果、特異な電流挙動は見られなかった。以上より、イオン性官能基を導入したモノマーの効果が現れたと考えられる。続いて、電界下におけるモノマーの分子集合体構造を調べる目的で、光学顕微鏡を用いて電極近傍の観察を行った。その結果、電圧印加して得られた試料では、陰極先端に複屈折が観測された。電圧を印加しない場合では複屈折は観測されないことから、電界によって位置選択的に集合体を形成することができたと考察している。

本研究は、超分子ポリマーの電界下精密合成を目的としている。「電界効果を触媒」として利用し「モノマーの自己集合プロセス」を能動的に制御する方法論の確立を目指した。１．電界応答性モノマー分子の合成と２．電界下超分子ポリマー合成の制御が２本柱となる。今年度は、１のモノマー分子の合成に注力した。当初設計していたモノマーは、平面かつ剛直なπ共役系有機半導体材料を組み込む構造を有していた。しかし、溶解性の観点からイオン性官能基の導入が困難であることがわかった。そこで、分子設計を柔軟に見直し、シンプルなモデルモノマーの合成に着手した。モノマーの主骨格には複数のアミド結合を施し、外縁部にカチオン性部位を導入した分子を合成した。モノマーの合成に向けて、まずイオン性側鎖の合成に取り組んだ。ジハロアルカンの片側にフタル酸イミド基を導入、他方にイミダゾールを導入し、最後に加水分解することで目的化合物を総収率４０％で得た。得られた側鎖を主骨格に導入後、イオン化し最終化合物を得た。得られたモノマーを2枚の電極で挟み、その電界応答性をクロノアンペロメトリーによって調査した。その結果、対向電極へモノマー分子が移動することを示唆する電流挙動が観測された。比較実験としてイオン化していない中性モノマーを用いて同様の実験を行った結果、特異な電流挙動は見られなかった。以上より、イオン性官能基を導入したモノマーの効果が現れたと考えられる。続いて、電界下におけるモノマーの分子集合体構造を調べる目的で、光学顕微鏡を用いて電極近傍の観察を行った。その結果、電圧印加して得られた試料では、陰極先端に複屈折が観測された。電圧を印加しない場合では複屈折は観測されないことから、電界によって位置選択的に集合体を形成することができたと考察している。