高周期元素を用いた新規有機半導体骨格の創出と機能開拓

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優れた電荷輸送特性を示す有機半導体骨格の開発は、有機電界効果トランジスタや有機薄膜太陽電池への利用という観点から非常に重要である。これまで、炭素よりも高周期である硫黄原子の導入による分子間相互作用の増大が、電荷輸送特性の向上につながることが示されていた。一方、同周期のリン原子を用いたパイ電子系で高い電荷輸送特性を示す骨格は知られていない。その原因は、配位数の違いによる元素周辺の立体障害にあると考え、低配位リン化合物を用いた有機半導体骨格の開発を行い、新たな分子設計指針の開拓を目指した。一方、高周期元素の低配位化合物は、通常、不安定な化学種であるため、芳香族性により熱的に安定化された骨格を用いることとした。従来のチエノアセン分子を参考に一次元方向にパイ共役を拡張した分子を設計し合成に取り組んだ。合成の最終段階で目的とするリン骨格を形成する反応を行なったところ、強い水色発光を示す化合物の生成が観測され、目的物の生成が期待された。しかしシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製操作後、プロトンNMRを測定したところ、目的物に由来すると思われる特徴的なピークは観測されたものの、存在比はごくわずかであった。更に精製を行ったところ、目的物と思われるピークが消失し、単離には至らなかった。このことは、目的物がシリカゲルに対して不安定性である、また熱的にも安定であることを示唆している。先行研究においては、類似化合物がシリカゲルによる精製・単離が可能であったことと比較すると、目的物は高い平面性および共役を一次元方向に拡張する置換基を導入したことで、部分的な芳香族安定化の寄与が弱められ、当初予想していた以上に化合物が不安定化したと考えられる。今後は、精製操作の改善あるいは化合物を安定化する新たな分子設計の導入が望まれる。