Creation of Functional Phthalocyanines having Spectroscopic Characteristics

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K05076
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 小林 長夫 信州大学, 繊維学部, 特任教授 (60124575)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: フタロシアニン / ポルフィリン / 分子軌道 / 分光学 / 吸収スペクトル / 磁気円偏向二色性 / 芳香族 / 反芳香族

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は2018年から2021年末の予定であった。しかしコロナ流行もあり思うように研究が進展しない部分もあり、最終的には2年延長して頂き2023年３月終了となった。
最終年度はフェナントロリン骨格を組み込んだフタロシアニン誘導体を合成し、無金属体は芳香族、ニッケル挿入体は反芳香族化合物であることを証明した。またアズレン骨格を２つ導入した環状化合物は還元前後で共に反芳香族であるが、還元後２つの可能性のある構造から分光学的特性をもとに１つに絞ることができた。ポルフィリンを２つ用いたグルタル酸、イソフタル酸センサーを報告した。これらの分子存在下ではポルフィリンの色が変わり、目で直にそれらの存在を確認することができた。また５員環を４つ含み環状である化合物の反芳香族性を分光学的に証明した。
研究期間全体を通して、主に機能性フタロシアニン、ポルフィリンに関した化合物を合成、特性化してその成果を３７報の原著論文、４報の総説、１つの本に纏めて出版した。近年研究が盛んになってきた反芳香族分子に関する報告が５報、またBODIPYや環拡大ポルフィリンなどで超波長領域に吸収を有し、癌の光化学治療などへの応用に使えそうな分子も幾つか報告した。特に近赤外領域に吸収をもつ化合物として、ピロールが環状に９個連結した化合物は1600-1800nmに主吸収を示した。共著の論文も数多くあったが、私の研究室では分光学的に化合物を特製化する仕事がメインであった。それに分子軌道計算など、多くの理論計算も行った。５年間に化学分野でレベルが高いと評価されるJACS, Angew. Chem., Nat. Commun.の雑誌に５報発表することができた。

Research Products

• [Int'l Joint Research] The Chinese University of Hong Kong(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: The Chinese University of Hong Kong
• [Int'l Joint Research] State University of New York Albany(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: State University of New York Albany
• [Journal Article] Dianion and Dication of Tetracyclopentatetraphenylnene with Decoupled Annulene-within-an-Annulene Structure Models (2022)
  • Author(s): H. Miyoshi, R. Sugimura, R. Kishi, S. N. Spisak, Z. Wei, A. Muranaka, M. Uchiyama, N. Kobayashi, S. Chatterjee, Y. Ie, I. Hisaki, M. A. Petrukhina, T. Nishinaga, M. Nakano, Y. Tobe
  • Journal Title: Angewandte Chemie, International Edition Volume: 61 Pages: -
  • DOI: 10.1002/anie.202115316
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Synthesis of antiaromatic dicarbaamethyrin: [24]diazulihexaphyrin(0.1.0.0.1.0) (2022)
  • Author(s): T. Okujima, H. Inaba, S. Mori, M. Takase, H. Uno, Y. Chino, Y. Okada, N. Kobayashi
  • Journal Title: Organic Letters Volume: 24 Pages: 234-239
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.1c03882
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phenanthrodiazaporphyrins: 1,10-Phenanthroline-Embedded Diazaporphyrin Analogues (2022)
  • Author(s): J. Y. M. Chan,,Y. Okada, S. Yoshida, T. Kawata, N. Kobayashi, D. K. P. Ng
  • Journal Title: Bulletin of the Chemical Society of Japan Volume: 95 Pages: 1325-1331
  • DOI: 10.1246/bcsj.20220152
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A naked-eye-detectable porphyrin-based molecular sensor for glutaric acid and isophthalic acid and its selective sensing mechanism (2022)
  • Author(s): A. Muranaka, H. Ban, M. Naito, S. Miyagawa, M. Ueda, S. Yamamoto, M. Harada, H. Takaya, M. Kimura, N. Kobayashi, M. Uchiyama, Y. Tokunaga
  • Journal Title: Bulletin of the Chemical Society of Japan Volume: 95 Pages: 1428-1437
  • DOI: 10.1246/bcsj.20220195
  • Peer Reviewed