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Dimensional Control of Electronic Conductive Properties of Porous Coordination Polymers

多孔配位聚合物电子导电性能的尺寸控制

基本信息

批准号：
16F16342
负责人：
関修平
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-11-07 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では、硫黄原子を配位点として持つ共役系配位子を用いて、既報の物質群を超える高い電気伝導性を有する多孔性配位高分子(PCP)の開発を目的としている。硫黄原子を介した金属との配位は、その強固な配位性から隣接ユニット間の共役性を増大させ、より状態密度の高い多孔性高分子の構築に資すると考え、これを目指した分子合成を進めてきた。本年度の研究過程において、特に二つの硫黄原子とカルボキシル基中の二つの酸素原子を中心にZnおよびCdを配位させ、2次元配位高分子（PCP）の設計を行った。配位子として、窒素・硫黄を含むヘテロ環を基本構成ユニットとするチアゾリル酢酸を用い、PCPを得た。配位高分子形成における溶媒環境の検討により、構造解析を可能とするPCP結晶を得、疑似結晶多形をもとにした超構造固体を得ることに成功した。構造安定性の確認を経て、これらの固体構造の触媒活性の検討を行った結果、そのLewis酸性をもとにしたFriedel-Craftsアルキル化反応に有効な活性を示すことを明らかとした。特に、エタノール中Indole環のアルキル化反応が良好に進行することを確認している。得られたPCPの伝導電性評価においては、非接触電気伝導度評価法であるTime-Resolved Microwave Conductivity（TRMC）法を用い、光伝導特性の定量的評価を進めた結果、4 x 10^-5 cm2/Vsの最大過渡電気伝導度を与えることを明らかとした。特に、過渡伝導度信号は擬１次失活過程（k~5 x 104 s-1）を伴いつつ長い寿命を有しており、自由キャリアの長い保持時間を生かした還元反応への応用が期待されることを示した。

The purpose of this study is to develop porous coordination polymers (PCP) with high conductivity and high sulfur atom coordination sites. The coordination between sulfur atoms and metals, the strong coordination between adjacent atoms, the increase in the co-operation between adjacent atoms, the increase in the density of states, and the development of molecular synthesis This year's research process includes the design of sulfur atoms, acid atoms in sulfur groups, Zn and Cd coordination centers, and two-dimensional coordination polymers (PCP). The ligand is a compound of sulfur. The formation of coordination polymers in the solvent environment is discussed in detail, and the structure analysis is carried out successfully. Structural stability is confirmed by Friedel-Crafts analysis and catalytic activity of solid structures. Special attention should be paid to the confirmation of the good progress of the Indole loop. The Time-Resolved Microwave conductivity (TRMC) method was used to evaluate the conductivity of PCP. The results showed that the maximum transient conductivity of 4 x 10^-5 cm2/Vs was determined by the Time-Resolved microwave Conductivity (TRMC) method. The transition conductivity signal simulates a one-time inactivation process (k~5 x 104 s-1), which is accompanied by a long lifetime, a free lifetime, and a long retention time.