Exploration of New Chemistry of Open Shell Porphyrins

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H03910
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 33:Organic chemistry and related fields
• Research Institution: Ritsumeikan University (2020); Kyoto University (2018-2019)
• Principal Investigator: Osuka Atsuhiro 立命館大学, 総合科学技術研究機構, 客員教授 (80127886)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 隆行 京都大学, 理学研究科, 助教 (20705446)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ラジカル / ポルフィリン / 動的共有結合 / ジラジカル / 電子スピン共鳴 / 配位誘起スピン状態スイッチング

Outline of Final Research Achievements

Stable porphyrin-based oxyradical, amynylradical, carbon-radical, and their diradicals have been explored and their structures and magnetic properties have been revealed. Further, unique functionalities such as coordination-induced-spin-state-switching and dynamic-covalent-chemistry have been achieved based on the stable porphyrin radicals.
This strategy has also been applied to the synthesis and isolation of very reactive radical species such as carbene, nitrene, and nitrenium ion. Stable radicals based on ring-contracted porphyrinoid and nitrogen-incorporated polycyclic aromatic hydrocarbon have also been explored.

Free Research Field

有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ラジカルは優れた磁気物性、光学特性、酸化還元特性を示し、機能性分子として有望な化学種とされてきたが、その高い反応性ゆえに安定な形で単離することがしばしば困難であった。機能性色素であるポルフィリンを用いてラジカルを安定化させることで、大気中でも取り扱いが可能な種々のラジカル分子の開拓が可能になり、新たな機能性分子の設計と合成が可能になった意義は大きい。また、ポルフィリンのラジカル安定化能力を用いて、カルベンやナイトレン、ナイトレニウムイオンといった学術的に興味深い不安定化学種の単離にも挑戦することができ、この化学の重要性が増した。