Functionalization of novel expanded pi-conjugated molecules by non-covalent interactions

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05433
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 33010:Structural organic chemistry and physical organic chemistry-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Ishizuka Tomoya 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20435522)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ポルフィリン / 拡張π共役系 / 水素結合 / アトロプ異性体

Outline of Final Research Achievements

In this work, ring fusion by a Pd catalyst was performed to a porphyrin precursor having four pyridyl groups at the meso positions to obtain a quadruply-fused porphyrin (QFP) derivative, which included imino-nitrogens in the aromatic circuit. The redox properties of the QFP derivative obtained have been easily controlled by protonation at the imino-nitrogens.
We also have synthesized a porphyrin derivative having four o-mesitylphenyl groups at the meso positions. The porphyrin derivative is obtained as a mixture of four kinds of atropisomers, which are defined by direction of the mesityl groups against the porphyrin plane. We have succeeded in selective convergence to one of the four atropisomers from the isomeric mixture by treatment with a strong acid, heating in solution, or heating in the solid state.

Free Research Field

錯体化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

資源の枯渇という問題への対処として、太陽光などの自然エネルギーの効率的な利用が必要とされている。このような観点から、本研究で提案する外周部縮環構造の形成による高効率な光・電子機能性は大きな貢献が期待できる。またデバイス作成においても非共有結合性相互作用による自己集積化を用いることから、製造コストを大きく抑えられる。この点でも、実用化の上では大きなメリットになる。π系を利用した分子ワイヤに関する研究は既に数多く行われているが、縮環ポルフィリンでは、これまでに用いられてきたπ共役系分子よりも、はるかに長波長の吸収を有することから、より低いエネルギーの光で動作する光機能性デバイスが実現可能である。