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2016 Fiscal Year Research-status Report

金属イオンの配位を鍵とした巨大環状π共役分子の多電子機能の創出

Research Project

Project/Area Number 16K05700
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

石田 真敏  九州大学, 工学研究院, 助教 (60706951)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords拡張ポルフィリン / 芳香属性 / 複核金属錯体 / 近赤外光 / πラジカル
Outline of Annual Research Achievements

新奇なπ共役骨格の創出を志向した合成化学は近年目覚ましく発展しており、有機ELや有機トランジスタ、有機太陽電池などをはじめとする“有機π電子”の潜在能力を基盤とした機能性π電子材料の開発が盛んに行われている。このような背景に対し、申請者は巨大π共役環状化合物である「環拡張ポルフィリン」分子に着目し、金属錯形成に特化した環内配位場の精密設計とπ電子と金属d電子との軌道相互作用を最大限利用する特異な構造およびそれらπ電子化合物群の光・磁性・触媒機能の発現を目指した。
研究初年度においては、それぞれ[4n+2]π・[4n+1]π・[4n]π電子構造を基盤とするヘキサフィリン誘導体の多様な構造修飾・錯形成反応を精査することで、奇異な短波赤外発光性の芳香族金属錯体の合成に成功した。メゾ位を介した長軸方向のπ共役の伸長が分子の発光強度の増大に効果的であることが明らかとなった。
また環収縮型ヘキサフィリン二核銅(II)ラジカル錯体を新たに単離同定することに成功した。銅中心の形式酸化数を詳細に解析し、銅イオンーラジカル間の磁気的相互作用を解明した。また酸化還元反応による磁気挙動の制御を達成した。
環状異核金属配位子として働く非対称ヘキサフィリン誘導体の合成および構造解析に成功し、分子認識能を持つ触媒に向けた重要な基盤分子が得られた。
来年度は、上記の知見を活かし、金属イオンの配位を鍵とした分子固有の柔軟な骨格とπ電子数の自在制御による機能性材料へと展開する。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

計画初年度として、形式π電子数の異なる環状金属錯体の合成を中心に、下記の結果が得られた。
1)26πヘキサフィリン二核金属錯体の骨格修飾反応においては、ディールズアルダー反応によるβ位還元型誘導体の合成が達成され、またメゾ位にエチニル置換基を導入することで、分子の長軸方向のπ共役伸長誘導体の合成に成功した。実際に期待したQ帯吸収帯の強度増強が観測され、付随して短波赤外発光量子収率の増大が達成された。
2)25πヘキサフィリンラジカル金属錯体を基盤として、新たに金属dスピンとπラジカルを有する安定ヘテロスピン錯体の合成に成功した。金属イオンとして銅(II)イオンを用いた二核錯体は特異な反強磁性相互作用を有することが明らかとなり、酸化還元反応によりそれぞれ反芳香族性カチオン種および芳香族性アニオン種を与えることが明らかとなった。
3)4nπ反芳香族電子構造を持つ新たなヘキサフィリン誘導体の合成に成功し、配位環境の異なる非対称型異核金属錯体へ誘導することが出来た。
以上のように、3つの主軸となるテーマにおいて、それぞれ大きな進展がみられており、更なる誘導体の最適設計・合成アプローチが明らかになりつつある。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画に従い、短波赤外レーザ色素の創成に向けて、更なる強発光性分子の合成と電子構造の理論解析による分子設計の最適化を試みる。また分子の励起状態の挙動について精査することで発光特性の解明を目指す。多電子・高スピン金属種との複合化と環内配位環境の化学修飾による、多電子受容能を示す開殻π共役錯体を合成し、非線形光学材料としての構造物性相関の理解を目指す。今年度、新たに得られた非対称異核金属錯体の触媒反応への展開を目指す。
研究全体として、以上のヘキサフィリン類縁化合物の合成化学を軸に、構成π電子数を自在に制御することで相互に連動する分子システムの構築を目指す。

  • Research Products

    (39 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Yonsei University(韓国)

    • Country Name
      KOREA (REP. OF KOREA)
    • Counterpart Institution
      Yonsei University
  • [Int'l Joint Research] National University of Singapore(シンガポール)

    • Country Name
      SINGAPORE
    • Counterpart Institution
      National University of Singapore
  • [Int'l Joint Research] University of Texas at Austin(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of Texas at Austin
  • [Int'l Joint Research] Indian Institute of Technology(インド)

    • Country Name
      INDIA
    • Counterpart Institution
      Indian Institute of Technology
  • [Int'l Joint Research] University of Southern Denmark(デンマーク)

    • Country Name
      DENMARK
    • Counterpart Institution
      University of Southern Denmark
  • [Int'l Joint Research]

    • # of Other Countries
      1
  • [Journal Article] Tetrathiafulvalene- (TTF-) Derived Oligopyrrolic Macrocycles2017

    • Author(s)
      Atanu Jana, Masatoshi Ishida, Jung Su Park, Steffen Bahring, Jan O. Jeppesen, and Jonathan L. Sessler
    • Journal Title

      Chem. Rev.

      Volume: 117 Pages: 2641-2710

    • DOI

      10.1021/acs.chemrev.6b00375

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Supramolecular Dimeric Structures of Pyrazole-containing Meso-Oxo Carbaphlorin Analogues2017

    • Author(s)
      Masatoshi Ishida, Hiroyuki Fujimoto, Tatsuki Morimoto, Shigeki Mori, Motoki Toganoh, Soji Shimizu & Hiroyuki Furuta
    • Journal Title

      Supramol. Chem.

      Volume: 29 Pages: 8-16

    • DOI

      10.1080/10610278.2016.1158408

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Donor-Acceptor Type A2B2 Porphyrins: Synthesis, Energy Transfer, Computational and Electrochemical Studies2017

    • Author(s)
      Sudipta Das, Haamid R. Bhat, Naresh Balsukuri, Prakash C. Jha, Yutaka Hisamune, Masatosi Ishida, Hiroyuki Furuta, Shigeki Morid, Iti Gupta
    • Journal Title

      Inorg. Chem. Front.

      Volume: 4 Pages: 618-638

    • DOI

      10.1039/C6QI00558F

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Rational Syntheses of Helical π-Conjugated Oligopyrrins with a Bipyrrole Linkage: Geometry Control of Bis-Copper(II) Coordination2016

    • Author(s)
      Kai Zhang, Mathew Savage, Xin Li, Yu Jiang, Masatoshi Ishida, Koki Mitsuno, Satoru Karasawa, Tatsuhisa Kato, Weihua Zhu, Sihai Yang, Hiroyuki Furuta and Yongshu Xie
    • Journal Title

      Chem. Commun.

      Volume: 52 Pages: 5148-5151

    • DOI

      10.1039/C6CC00707D

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Near-Infrared Phosphorescent Iridium(III) Benzonorrole Complexes Possessing Pyridine-based Axial Ligands2016

    • Author(s)
      Yogesh Kumar Maurya, Takahiro Ishikawa, Yasunori Kawabe, Masatoshi Ishida, Motoki Toganoh, Shigeki Mori, Yuhsuke Yasutake, Susumu Fukatsu, and Hiroyuki Furuta
    • Journal Title

      Inorg. Chem.

      Volume: 55 Pages: 2016

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.6b00853

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fully Fused Quinoidal/Aromatic Carbazole Macrocycles with Poly-radical Characters2016

    • Author(s)
      Soumyajit Das, Tun Seng Herng, Jose L. Zafra, Paula Mayorga Burrezo, Masaaki Kitano, Masatoshi Ishida, Tullimilli Y. Gopalakrishna, Pan Hu, Atsuhiro Osuka, Juan Casado, Jun Ding, David Casanova, and Jishan Wu
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 138 Pages: 7782-7790

    • DOI

      10.1021/jacs.6b04539

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Boron Difluoride Complexes of Expanded N-Confused Calix[n]phyrins That Demonstrate Unique Luminescent and Lasing Properties2016

    • Author(s)
      Masatoshi Ishida, Toshihiro Omagari, Ryuji Hirosawa, Keisuke Jono, Young Mo Sung, Yuhsuke Yasutake, Hidemitsu Uno, Motoki Toganoh, Hajime Nakanotani, Susumu Fukatsu, Dongho Kim, Hiroyuki Furuta
    • Journal Title

      Angew.Chem. Int. Ed.

      Volume: 55 Pages: 12045-12049

    • DOI

      10.1002/anie.201606246

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 環収縮型二重N-混乱ヘキサフィリン二核パラジウム錯体の合成と磁気特性2017

    • Author(s)
      久宗穣・山角和久・石田真敏・古田弘幸
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 (横浜)
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [Presentation] Electronic Structures and Unique Reactivities of Organocopper N-Confused Corroles2017

    • Author(s)
      Yogesh Kumar Maurya, Kathuya Noda, Masatoshi Ishida, Hiroyuki Furuta
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 (横浜)
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [Presentation] Synthesis and Photophysical Properties of N-Confused Calix[4]phyrin Organoplatinum Complexes2017

    • Author(s)
      Poornenth Pushpanandan, Ryuji Hirosawa, Masatoshi Ishida, Hiroyuki Furuta
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 (横浜)
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [Presentation] 環収縮型二重N-混乱ヘキサフィリン銅二核錯体の電子構造と酸化還元挙動2017

    • Author(s)
      山角和久、西村啓一、久宗穣、石田真敏、古田弘幸
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 (横浜)
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [Presentation] 二重N-混乱オクタフィリンの合成と動的構造変化2017

    • Author(s)
      光野皓紀、石田真敏、古田弘幸
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 (横浜)
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [Presentation] メゾエチニル置換二重Nー混乱ジオキソヘキサフィリンを基体としたπ共役分子アレイの合成2017

    • Author(s)
      中村勇真・下村恵人・石田真敏・古田弘幸
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 (横浜)
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [Presentation] 二重N-混乱ヘキサフィリン二核パラジウム錯体の骨格修飾2017

    • Author(s)
      富濱大介、小笠原光紀、石田真敏、古田弘幸
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 (横浜)
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [Presentation] メゾフェニル置換N-フューズポルフィリンイリジウム(III)ヒドリド錯体の合成と物性2017

    • Author(s)
      野副宏介・松尾英明・石田真敏・戸叶基樹・古田弘幸
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学 (横浜)
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [Presentation] 非対称配位場を有する二重N-混乱ジオキソヘキサフィリンの合成とその配位挙動2017

    • Author(s)
      下村 恵人、石田真敏、 古田 弘幸
    • Organizer
      The 1st CMS-ExOM Joint Symposium
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      2017-01-17 – 2017-01-17
  • [Presentation] 二重Nー混乱オクタフィリンの合成と動的構造制御2017

    • Author(s)
      光野皓紀・石田真敏・古田弘幸
    • Organizer
      The 1st CMS-ExOM Joint Symposium
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      2017-01-17 – 2017-01-17
  • [Presentation] 二重N-混乱ヘキサフィリン(1.1.1.1.1.0)銅二核錯体の合成と酸化還元挙動2016

    • Author(s)
      山角和久、西村啓一、久宗穣、石田真敏、古田弘幸
    • Organizer
      第4回錯体化学若手の会 九州・沖縄地区勉強会
    • Place of Presentation
      Kyushu University
    • Year and Date
      2016-12-17 – 2016-12-17
  • [Presentation] 二重N-混乱オクタフィリンの合成と金属配位2016

    • Author(s)
      光野皓紀・石田真敏・古田弘幸
    • Organizer
      第4回錯体化学若手の会 九州・沖縄地区勉強会
    • Place of Presentation
      Kyushu University
    • Year and Date
      2016-12-17 – 2016-12-17
  • [Presentation] Coordination Chemistry of “N-Confused” Expanded Porphyrinoids Toward Near-IR Optical Materials2016

    • Author(s)
      Masatoshi Ishida
    • Organizer
      RSC Inorganic Symmposium
    • Place of Presentation
      Kyushu University
    • Year and Date
      2016-09-24 – 2016-09-24
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Synthesis and Photophysical Properties of Near-Infrared Phosphorescent Iridium(III) Benzonorrole Complex2016

    • Author(s)
      Yogesh Kumar Maurya, Masatoshi Ishida, Motoki Toganoh, Hiroyuki Furuta
    • Organizer
      The 6th Junior International Conference on Cutting-edge Organic Chemistry in Asia (6th junior ICCEOCA)
    • Place of Presentation
      Kyushu University
    • Year and Date
      2016-09-24 – 2016-09-24
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis and Photophysical Properties of Near-Infrared Phosphorescent Iridium(III) Benzonorrole Complex2016

    • Author(s)
      Yogesh Kumar Maurya, Takahiro Ishikawa, Masatoshi Ishida, Motoki Toganoh, Hiroyuki Furuta
    • Organizer
      第66回錯体化学会討論会
    • Place of Presentation
      福岡大学(福岡)
    • Year and Date
      2016-09-10 – 2016-09-12
  • [Presentation] 環収縮型二重N-混乱ヘキサフィリン銅二核錯体の合成と酸化還元挙動2016

    • Author(s)
      山角和久、西村啓一、久宗穣、石田真敏、古田弘幸
    • Organizer
      第66回錯体化学会討論会
    • Place of Presentation
      福岡大学(福岡)
    • Year and Date
      2016-09-10 – 2016-09-12
  • [Presentation] “Confused” BODIPY Nanorings: Synthesis, Structures, and Photophysical Properties2016

    • Author(s)
      Masatoshi Ishida, Toshihiro Omagari, Ryuji Hirosawa, Keisuke Jono, Hiroyuki Furuta
    • Organizer
      KJF-ICOMEP2016
    • Place of Presentation
      Acros Fukuoka
    • Year and Date
      2016-09-04 – 2016-09-07
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] π拡張型コロリン配位子を基体としたホウ素錯体の合成と物性2016

    • Author(s)
      久宗穣・山角和久・西村啓一・石田真敏・古田弘幸
    • Organizer
      第27回基礎有機化学討論会
    • Place of Presentation
      広島国際会議場(広島)
    • Year and Date
      2016-09-01 – 2016-09-03
  • [Presentation] 二重N-混乱[28]ジオキソヘキサフィリンの芳香族性制御2016

    • Author(s)
      下村 恵人、石田真敏、 古田 弘幸
    • Organizer
      第27回基礎有機化学討論会
    • Place of Presentation
      広島国際会議場(広島)
    • Year and Date
      2016-09-01 – 2016-09-03
  • [Presentation] 二重N-混乱オクタフィリンの合成と金属配位2016

    • Author(s)
      光野皓紀、吉野崇史、石田真敏、 古田 弘幸
    • Organizer
      第27回基礎有機化学討論会
    • Place of Presentation
      広島国際会議場(広島)
    • Year and Date
      2016-09-01 – 2016-09-03
  • [Presentation] 混乱”BODIPYナノリングの合成と光物性2016

    • Author(s)
      石田真敏
    • Organizer
      構造有機化学若手研究者 研究会 2016
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2016-07-30 – 2016-07-31
  • [Presentation] Doubly N-Confused [26]Hexaphyrin Bis-metal Complexes with Group 10 Metal Elements as Near-IR Dyes2016

    • Author(s)
      Masatoshi Ishida, Koki Ogasahara, Hiroyuki Furuta
    • Organizer
      9th International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines (ICPP-9)
    • Place of Presentation
      Nanjing, China
    • Year and Date
      2016-07-03 – 2016-07-08
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis and Properties of Corrorin-based Boron Difluoride Complex with a Helical Motif Skeleton2016

    • Author(s)
      utaka Hisamune, Keiichi Nishimura, Kazuhisa Yamasumi, Masatoshi Ishida, Hiroyuki Furuta
    • Organizer
      9th International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines (ICPP-9)
    • Place of Presentation
      Nanjing, China
    • Year and Date
      2016-07-03 – 2016-07-08
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] メビウス芳香族性を有する[28]二重N-混乱ヘキサフィリンの合成と物性2016

    • Author(s)
      下村 恵人、石田真敏、 古田 弘幸
    • Organizer
      第53回化学関連支部合同九州大会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場 (北九州)
    • Year and Date
      2016-07-02 – 2016-07-02
  • [Presentation] 二重N-混乱オクタフィリンの合成とヘリカルキラル構造2016

    • Author(s)
      光野皓紀、吉野祟史、石田真敏、古田弘幸
    • Organizer
      第53回化学関連支部合同九州大会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場 (北九州)
    • Year and Date
      2016-07-02 – 2016-07-02
  • [Presentation] Synthesis and Photophysical Properties of Near-Infrared Phosphorescent Iridium(III) Benzonorrole Complex2016

    • Author(s)
      Yogesh Kumar Maurya, Takahiro Ishikawa, Masatoshi Ishida, Motoki Toganoh, Hiroyuki Furuta
    • Organizer
      Banyu-Fukuoka Symposium
    • Place of Presentation
      Kyushu University(Fukuoka)
    • Year and Date
      2016-04-23 – 2016-04-23
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-01-16  

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