[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

半導体・センシング材料に応用可能なリン複素環化合物の誘導体化

[スポンサーリンク]

第39回のスポットライトリサーチは、東京工業大学物質理工学院(三上・伊藤研究室)・博士課程3年、植田恭弘さんにお願いしました。

今回紹介する成果は、リンを含む4員複素環化合物に関する研究。物珍しい形状そのものな化合物に他なりませんが、そのような化合物が安定ビラジカルとして存在しつつ、半導体としての性能も示すと聞けば、誰しも驚くことは間違いないでしょう。プレスリリースおよび論文として公開されたことを機に、今回紹介させていただくこととなりました。

“Access to Air-Stable 1,3-Diphosphacyclobutane-2,4-diyls by an Arylation Reaction with Arynes”
Ueta, Y.; Ito, S.; Mikami, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2016DOI: 10.1002/anie.201601907

本研究を直接指揮・指導された伊藤繁和 准教授は、植田さんをこう評しておられます。

大抵の方々は、植田君の実験量を聞くとものすごく驚くのではないかと思います。有機合成化学の書物に書かれてある反応はすべて試してみないと気が済まないようです。さらに、有機化学に限らず、幅広い知識を得ることに非常に貪欲であるところも素晴らしい。そのような学生と研究している私は本当に恵まれている教員だと思います。彼は小柄な体型ですが、その小さな体には大変なパワーが秘められています。今回の研究成果をきっかけに、ますます面白い知見を見出してくれるものと期待しています。

それではいつものように、植田さんから現場のお話を伺っていきましょう。

Q1. 今回のプレス対象となったのはどんな研究ですか?簡単にご説明ください。

4員環ビラジカル(1)に芳香環を直接導入する手法の開発です。

このビラジカルは、リン原子と嵩高い置換基によって安定化することで、室温・空気中で取り扱い可能となっている興味深い化合物です。最近、閾値電圧が低いp型半導体特性を示すことがわかり、特性向上が期待できる官能基の導入が求められていました。以前の検討で、芳香環を導入すると、芳香環の電子状態に応じてビラジカルの特性を制御できることがわかりましたが、合成上電子不足芳香環しか導入できませんでした。

そこで今回、求電子性の高いアラインと呼ばれる化学種を用いることで、半導体特性の向上が見込める電子豊富な芳香環を導入する手法を見つけることができました。さらに、得られた生成物については、半導体特性だけでなく、フッ化水素の検出に応用できる可能性を見出すことができました。

Q2. 本研究テーマについて、自分なりに工夫したところ、思い入れがあるところを教えてください。

この反応では、アラインを発生させるためにフッ素アニオンを用いていますが、このフッ素アニオンが生成した4員環ビラジカルにさらに付加してしまう反応が起こっていました。最初は何ができているかわかりませんでしたが、解析したところ、ビラジカルに形式的にフッ化水素が付加した化合物(2)であることがわかりました。この結果により、フッ化水素の付加に関する検討につなげることができました。

Q3. 研究テーマの難しかったところはどこですか?またそれをどのように乗り越えましたか?

フッ素が付加した副生成物(2)を抑えるのが一番大変でした。この生成物ができてしまうと4員環ビラジカルとの分離が困難になってしまうため、何とか副生しないような条件を見つける必要がありました。最終的に反応温度を検討することでこの副生成物2を抑制できましたが、反応終了後もフッ素アニオンが残っていますので、分液操作までを低温で行う必要がありました。これに関しては、-40℃くらいまで凍らないアセトニトリルと、アセトニトリルと分離するヘキサンのおかげで何とかなりました。本当にこの二つの溶媒には感謝です。

 

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

私はこれまで、4員環ビラジカルなどのヘテロ原子を含んだ環状ビラジカルの研究を学部生の時からずっとおこなってきました。博士課程の間は悔いが残らないように現在の研究を満喫していく予定です。その後は、ここまでに得られた専門性を維持しつつも、研究の幅を広げていき、視野を広く持った研究者として活躍していきたいです。

 

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

最後までお読みいただきありがとうございます。

少し風変わりな分子の研究ですが、こんな化合物もあるのだなということを知っていただけたら幸いです。

研究はうまくいかないことも多くつらいこともありますが、私は研究室の仲間に支えられることで、ここまでやってこられたと思っています。皆さんも研究室等のメンバーを大事にし、時には競い合い、時には励まし合いながら、めげずに研究を頑張っていきましょう。

関連リンク

研究者の略歴

sr_Y_Ueda_1植田 恭弘 (うえた やすひろ)

所属:東京工業大学理工学研究科応用化学専攻 三上・伊藤研究室 博士後期課程3年

研究テーマ: リン原子の効果を利用した安定一重項ビラジカルの設計・合成・物性

経歴:1989年静岡県御前崎市生まれ。2012年3月東京工業大学工学部化学工学科応用化学コース卒業、同年4月同大学理工学研究科応用化学専攻修士課程に入学。2014年3月修士課程修了後、同年4月同大学博士課程に進学。2015年7-8月にかけて、University of St. Andrews (Prof. D. O’Hagan)へ留学。現在博士課程3年。

cosine

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. 高い発光性を示すヘリセンの迅速的合成
  2. カーボンナノベルト合成初成功の舞台裏 (1)
  3. ChemDrawの使い方【作図編①:反応スキーム】
  4. “マイクロプラスチック”が海をただよう …
  5. 最期の病:悪液質
  6. ニトリル手袋は有機溶媒に弱い?
  7. アルコールをアルキル化剤に!ヘテロ芳香環のC-Hアルキル化
  8. 鍛冶屋はなぜ「鉄を熱いうちに」打つのか?

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. ぼくらを苦しめる「MUST (NOT)」の呪縛
  2. 11年ぶり日本開催、国際化学五輪プレイベントを3月に
  3. 名もなきジテルペノイドの初の全合成が導いた構造訂正
  4. ロナルド・ブレズロウ賞・受賞者一覧
  5. 高反応性かつ取扱い容易な一酸化炭素の代用試薬,N-ホルミルサッカリン
  6. 第58回―「集積構造体を生み出すポリマー合成」Barney Grubbs教授
  7. pH応答性硫化水素ドナー分子の開発
  8. 孫悟飯のお仕事は?
  9. パクリタキセル(タキソール) paclitaxel(TAXOL)
  10. ウィルゲロット反応 Willgerodt Reaction

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2016年6月
« 5月   7月 »
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930  

注目情報

注目情報

最新記事

がん治療用の放射性物質、国内で10年ぶり製造へ…輸入頼みから脱却

政府は、がんの治療や臓器の検査をする医療用の放射性物質の国内製造を近く再開する。およそ10年ぶりとな…

三洋化成の新分野への挑戦

三洋化成と長瀬産業は、AI 技術を応用した人工嗅覚で匂いを識別する「匂いセンサー」について共同で事業…

ケムステSlack、開設二周年!

Chem-Stationが立ち上げた化学系オープンコミュニティ、ケムステSlackを開設して早くも二…

過酸がC–H結合を切ってメチル基を提供する

光増感剤とニッケル触媒を用いたC(sp3)–Hメチル化が開発された。合成終盤でのメチル化に威力を発揮…

化学の祭典!国際化学オリンピック ”53rd IChO 2021 Japan” 開幕!

2021年7月「オリンピック/パラリンピック 東京2020大会」も無観客ではあるものの無事開幕されま…

O-脱メチル化・脱アルキル化剤 基礎編

メトキシ基→ヒドロキシ基への変換、割と苦戦しますよね。保護基と呼ぶには利便性が数歩足…

マイクロ波化学のカーボンニュートラルや循環型社会におけるアプリケーションや事業状況

当社のマイクロ波プラットフォーム技術および工業化知見を活用し、アクリル樹脂の分解に必要なエネルギーを…

NMRデータ処理にもサブスクの波? 新たなNMRデータ処理ソフトウェアが登場

NMRメーカーである日本電子のイギリス法人、JEOL UKが6月、WindowsとmacOSの両方で…

芳香環交換反応を利用したスルフィド合成法の開発: 悪臭問題に解決策

第 326回のスポットライトリサーチは、早稲田大学理工学術院 山口潤一郎研究室 …

ゼナン・バオ Zhenan Bao

ゼナン(Zhenan Bao, 1970年xx月xx日-)は、アメリカの有機材料科学者、カーボンナノ…

Chem-Station Twitter

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP