らせん構造制御を基軸とする両極性有機半導体の創製と高性能有機薄膜太陽電池への応用

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令和元年度は、アミノ酸から誘導されるイソシアニドモノマーの特異な重合挙動の解明および生成ポリマーの構造に関する研究を実施した。具体的には、グリシン由来イソシアニドモノマーの重合系において、ラセン状ポリイソシアニドを構成単位とする一次元超分子集合体の一段階合成に成功し、それらの超分子構造や重合挙動を調査した。また、光学活性なアラニン由来イソシアニドモノマーとの共重合を行ったところ、一次元超分子集合体形成とともに顕著な不斉増幅現象が観測されたため、その反応や不斉の伝播挙動について調査した。蛍光発光性のπ共役側鎖を導入した新規ポリイソシアニドを合成し、円偏光発光(CPL)材料への応用についても検討を行なった。グリシン由来イソシアニドの重合挙動を詳細に調査したところ、その重合反応は、典型的な連鎖重合機構ではなく、超分子化を伴って連鎖移動反応が進行することを明らかにし、本重合系の反応機構をtransit-type merry-go-round機構と定義した。キラルおよびアキラルモノマーの仕込み比を様々に変化させ、共重合を行ったところ、一次元超分子集合体の形成過程で生じる分子内および分子間不斉伝播を介して、構成ユニットであるポリイソシアニドのラセンの巻き方向を効率的に制御できることが分かった。モノマー添加実験を含む詳細な検討から、1つの光学活性ユニットのキラリティ情報が、1300以上のアキラルモノマーユニットに伝播することで、非常に長距離にわたる不斉増幅が達成されることを明らかとした。蛍光発光性のπ共役側鎖を導入したラセン状ポリイソシアニドから成る一次元超分子集合体がさらにラセン状に集積することを見出し、階層的な不斉増幅を利用した高度なCPL機能の創出および円偏光発光色の制御に成功した。