Active control of supramolecular polymerization by using field-effect catalysis

利用场效应催化主动控制超分子聚合

基本信息

批准号：
22K20531
负责人：
渡邊雄一郎
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

这项研究旨在精确合成电场下的超分子聚合物。目的是建立一种方法，该方法可以通过使用“现场效应作为催化剂”来积极控制“单体自组装过程”。 1。电场响应单体分子的合成和2。两个支柱是控制电场下超分子聚合物的合成。今年，我们专注于1个单体分子的合成。最初设计的单体具有结构，该结构结合了平面，刚性π共轭的有机半导体材料。但是，已经发现，从溶解度的角度来看，引入离子功能组很困难。因此，我们灵活地回顾了分子设计，并开始合成简单模型单体。合成了一个分子，其中将多个酰胺键施加到单体的主要骨架上，并在外边缘引入阳离子位点。为了合成单体，我们首先致力于离子侧链的合成。将邻苯二胺基团引入二二烷烷烃的一侧，并将咪唑引入另一侧，最后进行水解以获得40％的总产率的目标化合物。将获得的侧链引入主要主链中，然后将其电离以获得最终化合物。将所得的单体夹在两个电极之间，其场反应能力通过计时度计量法研究了。结果，目前的行为表明单体分子迁移到反电极。作为一个比较实验，使用尚未电离的中性单体进行了类似的实验，并且没有观察到当前行为。从上面可以看出，已经显示了引入离子功能组的单体的效果。随后，为了研究单体在电场下的分子组装结构，使用光学显微镜观察到电极附近。结果，通过施加电压获得的样品中阴极的尖端观察到双折射。由于未在未施加电压时观察到双折射，因此认为可以通过电场选择组装形成位置。