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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Creation of Novel N-Confused Metallo-porphyrinoid System

Research Project

Project/Area Number 20H00406
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

古田 弘幸  九州大学, 工学研究院, 教授 (40244157)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石田 真敏  九州大学, 工学研究院, 助教 (60706951)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywordsポルフィリン異性体 / 光触媒 / 近赤外光 / 金属錯体
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、研究代表者が独自に展開している「N-混乱ポルフィリン(NCP)」と呼ぶ反転ピロール環を含有する異種ポルフィリンの化学を基盤として、金属配位可能な多様なN-混乱ポルフィリノイド化合物の基本光・電子・磁気物性などを包括的に検討することで、多機能性(多電子授受能、触媒能、光熱変換能など)の発現を目指した分子材料の開発を目的としている。
研究計画2年度は、前年度に達成した水の光分解触媒のさらなる高効率化を目指して、表面に修飾する光増感色素のさらなる近赤外光の捕集能を有する色素の探索を行い、NCPから波長1000 nm程度まで光吸収するN-フューズポルフィリン(NFP)が光増感機能を示すことを見出した。
光触媒以外にも、光安定性の高いNFP誘導体の金属配位を鍵とする、特異な酸化的環切断反応を見出した。ポルフィリン環の分解機構の理解解明のみならず、NFPを基盤とした新たなπ共役電子材料への展開へとつながる結果である。
さらに、NCPのさらなる環拡張修飾によって得られる二重N-混乱ヘキサフィリンの異方的なπ拡張修飾により、第二近赤外(NIR-II)光吸収帯の波長シフトとともにモル吸光係数の増大を達成し、光音響イメージングにおける信号強度の増強に寄与することを見出した。このほか、NCP誘導体の架橋二量体においてNIR-IIの吸収帯の強度がNCP部位への金属配位によって大きく制御できることも見出した。特に色素含有の水溶性ナノ粒子において、NIR-II光照射によって高い光熱変換能を有することを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究では、特異な金属配位環境を提供するN-混乱ポルフィリンおよびそれら類縁体を活用する種々の機能性色素・触媒材料の創製を目指しており、計画2年度において、金属NCP誘導体だけなく、さらなる低エネルギー光領域のエネルギー利用を目指した光触媒的水分解系の構築につながる重要な成果が得られたと考えている。またバイオ応用を指向したNIR-II光吸収特性の改善に向けて、独自のπ拡張色素の構造修飾に成功し、自在な光応答波長を制御した色素ライブラリの構築を見越した成果が得られている。これらの豊富なレドックス活性を示す配位子群は新たなスィッチング材料として有望であり、おおむね順調に計画が進展していると評価できる。

Strategy for Future Research Activity

計画2年度において、NFPと呼ばれるNIR-II光吸収可能な小分子色素を用いた光触媒的水分解反応や、NIR-II光音響イメージング造影剤のさらなる改良誘導体の開発に成功したため、次年度以降、光安定性の高いNCP・NFP金属錯体類を用いたZ-スキーム型反応機構の解明により、最適色素増感剤の探索を目指す。さらにセラノティクス応用を指向した光音響イメージングと光熱変換治療を達成する生体適合性の高い色素群の開発を行う。特に分子骨格の剛直性および柔軟性と機能との相関解明により、高機能性色素の開発を目指す予定である。これらの特異な配位子群と金属イオンとの組み合わせでできる新たな磁性材料への展開を行う。

  • Research Products

    (35 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

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

    • Country Name
      KOREA (REP. OF KOREA)
    • Counterpart Institution
      Yonsei University
  • [Int'l Joint Research] ECUST(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      ECUST
  • [Int'l Joint Research] GITAM(インド)

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

    • Country Name
      DENMARK
    • Counterpart Institution
      University of Southern Denmark
  • [Journal Article] Metal complexes of 5,10,15-tris(pentafluorophenyl)-20-pyrrolyl N-confused porphyrin and its meso-pyrrolyl-bridged dimers: Synthesis and optical properties2021

    • Author(s)
      Yamasumi Kazuhisa、Mori Shigeki、Tanaka Takayuki、Ishida Masatoshi、Furuta Hiroyuki
    • Journal Title

      Journal of Porphyrins and Phthalocyanines

      Volume: 25 Pages: 447~455

    • DOI

      10.1142/S1088424621500255

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Solvent-Controlled Self-Assembled Oligopyrrolic Receptor2021

    • Author(s)
      Wang Fei、Liang Kejiang、Larsen Mads Christian、Bahring Steffen、Ishida Masatoshi、Furuta Hiroyuki、Jana Atanu
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 26 Pages: 1771~1771

    • DOI

      10.3390/molecules26061771

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Iridium Complex of N‐Fused Bilatrienone: Oxidative Cleavage of N‐Fused Porphyrin Induced by Iridium‐Cyclooctadiene Complexation2021

    • Author(s)
      Abraham Jibin Alex、Mori Shigeki、Ishida Masatoshi、Furuta Hiroyuki
    • Journal Title

      Chemistry A European Journal

      Volume: 27 Pages: 8268~8272

    • DOI

      10.1002/chem.202100789

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of Heptacene and Its Hole‐Transfer Property of Stable Thin Films2021

    • Author(s)
      Miyazaki Takaaki、Watanabe Motonori、Matsushima Toshinori、Chien Ching-Ting、Adachi Chihaya、Sun Shih-Sheng、Furuta Hiroyuki、Chow Tahsin J.
    • Journal Title

      Chemistry A European Journal

      Volume: 27 Pages: 10677~10684

    • DOI

      10.1002/chem.202100936

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Janus Pyrrolopyrrole Aza‐dipyrrin: Hydrogen‐Bonded Assemblies and Slow Magnetic Relaxation of the Cobalt(II) Complex in the Solid State2021

    • Author(s)
      Ishizaki Toshiharu、Karasaki Hideaki、Kage Yuto、Kamioka Misaki、Wang Yitong、Mori Shigeki、Ishikawa Naoto、Fukuda Takamitsu、Furuta Hiroyuki、Shimizu Soji
    • Journal Title

      Chemistry A European Journal

      Volume: 27 Pages: 12686~12692

    • DOI

      10.1002/chem.202101755

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis and Characterization of N-Fused Porphyrin Rhodium Complex with an Isomerized Cyclooctadiene Ligand2021

    • Author(s)
      Abraham Jibin Alex、Mori Shigeki、Ishida Masatoshi、Furuta Hiroyuki
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 50 Pages: 1707~1709

    • DOI

      10.1246/cl.210381

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ruthenium(iv) N-confused porphyrin μ-oxo-bridged dimers: acid-responsive molecular rotors2021

    • Author(s)
      Iwanaga Osamu、Fukuyama Kazuki、Mori Shigeki、Song Jun Tae、Ishihara Tatsumi、Miyazaki Takaaki、Ishida Masatoshi、Furuta Hiroyuki
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 11 Pages: 24575~24579

    • DOI

      10.1039/D1RA05063J

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 「混乱から創造へ」; 混乱型ポルフィリノイドの創製と展開2022

    • Author(s)
      古田弘幸
    • Organizer
      日本化学会 第102春季年会
    • Invited
  • [Presentation] 三重縮環N-混乱ポルフィリン二量体の合成と物性2022

    • Author(s)
      岩永 修、石田 真敏、古田 弘幸
    • Organizer
      日本化学会 第102春季年会
  • [Presentation] 二光子励起光音響イメージング応用を目指した近赤外吸収BODIPY誘導体の合成と光物性2022

    • Author(s)
      嶋田 隆秀、石田 真敏、古田 弘幸
    • Organizer
      日本化学会 第102春季年会
  • [Presentation] Synthesis and Optical Properties of Donor-Acceptor-Donor Pyrrolopyrrole aza-BODIPYs2022

    • Author(s)
      Yitong Wang, Shigeki Mori, Hiroyuki Furuta, Soji Shimizu
    • Organizer
      日本化学会 第102春季年会
  • [Presentation] Synthesis of tetraaryl-substituted 5,15-dioxaporphyrin and its oxidation to the aromatic dication2022

    • Author(s)
      Jiping Hao, Shigeki Mori, Hiroyuki Furuta, Soji Shimizu
    • Organizer
      日本化学会 第102春季年会
  • [Presentation] ケイ素テトラアザポルフィリンμ-oxo二量体の合成と分光・電気化学特性2022

    • Author(s)
      井口 まり、森 重樹、古田 弘幸、清水 宗治
    • Organizer
      日本化学会 第102春季年会
  • [Presentation] BO縮環構造を有するピロロピロールaza-BODIPYの合成とキラル光学特性2022

    • Author(s)
      深水 柊兵、森 重樹、古田 弘幸、清水 宗治
    • Organizer
      日本化学会 第102春季年会
  • [Presentation] Push-Pull 置換基を有するケイ素テトラアザポルフィリンの合成とμ-oxo 二量化2022

    • Author(s)
      金森 隆太郎、森 重樹、古田 弘幸、清水 宗治
    • Organizer
      日本化学会 第102春季年会
  • [Presentation] Synthesis and Ring Rotation of Ruthenium μ-Oxo N-Confused Porphyrin Dimer2021

    • Author(s)
      Osamu Iwanaga, Kazuki Fukuyama, Takaaki Miyazaki, Masatoshi Ishida, Hiroyuki Furuta
    • Organizer
      第31回万有福岡シンポジウム
  • [Presentation] Copper 1,19-Diazadibenzonorrole: Rational Synthesis of a Porphyrin Analogue Containing N-N Direct Linkage2021

    • Author(s)
      Biju Basumatary, Masatoshi Ishida, Hiroyuki Furuta
    • Organizer
      International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines -11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ring Rotation Behavior of Ruthenium N-Confused Porphyrin [mu]-Oxo Dimers2021

    • Author(s)
      Osamu Iwanaga, Kazuki Fukuyama, Takaaki Miyazaki, Masatoshi Ishida, Hiroyuki Furuta
    • Organizer
      International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines -11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis of α- and β-Alkynylated BODIPYs via Gold(I)-catalyzed Direct C-H Functionalization and Their Photophysical Properties2021

    • Author(s)
      Takahide Shimada, Masatoshi Ishida, Hiroyuki Furuta
    • Organizer
      International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines -11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Azabora[6]helicene誘導体の合成および光学特性2021

    • Author(s)
      水口波暉, 古田弘幸, 清水宗治
    • Organizer
      第58回 化学関連支部合同九州大会
  • [Presentation] N-混乱金属ポルフィリン修飾KTaO3;系光触媒による完全水分解2021

    • Author(s)
      吉田直也, 石田真敏, 古田弘幸
    • Organizer
      第58回 化学関連支部合同九州大会
  • [Presentation] 近赤外光吸収色素の分子構造と光熱変換特性の相関関係2021

    • Author(s)
      鶴田英寿, BijuBasumatary, 石田真敏, 古田弘幸
    • Organizer
      第58回 化学関連支部合同九州大会
  • [Presentation] 外部配位能を有する四置換ジオキサポルフィリンの合成2021

    • Author(s)
      池本彪流, 古田弘幸, 清水宗治
    • Organizer
      第58回 化学関連支部合同九州大会
  • [Presentation] 二重N-混乱ジオキソヘキサフィリンを基盤とした光音響イメージング造影剤の開発2021

    • Author(s)
      甲斐浩太郎, 甲斐寛人, 石田真敏, 古田弘幸
    • Organizer
      第58回 化学関連支部合同九州大会
  • [Presentation] N-混乱ポルフィリンルテニウムμ-オキソ二量体の環回転制御2021

    • Author(s)
      岩永修、福山和希、宮﨑隆聡、石田真敏、古田弘幸
    • Organizer
      九州錯体化学懇談会第261回例会
  • [Presentation] N-混乱金属ポルフィリン修飾Pt/KTa(Zr)O3 光触媒による水分解反応2021

    • Author(s)
      吉田直也、石田真敏、古田弘幸
    • Organizer
      第33回 若手研究者のためのセミナー
  • [Presentation] Ring Rotation and Restriction of Ruthenium μ-Oxo N-Confused Porphyrin Dimer2021

    • Author(s)
      Osamu Iwanaga, Kazuki Fukuyama, Takaaki Miyazaki, Masatoshi Ishida, Hiroyuki Furuta
    • Organizer
      錯体化学会第71回討論会
  • [Presentation] 混乱アプローチ法による新規ポルフィリノイドの創製と機能化2021

    • Author(s)
      古田弘幸
    • Organizer
      第31回基礎有機化学討論
    • Invited
  • [Presentation] ブタジイン架橋π共役 BODIPY 二量体の合成と物性2021

    • Author(s)
      佐藤優真・石田真敏・古田弘幸
    • Organizer
      第31回基礎有機化学討論
  • [Presentation] ケイ素テトラアザポルフィリンu-oxo 二量体の合成と分光特性の解明2021

    • Author(s)
      井口まり・森重樹・古田弘幸・清水宗治
    • Organizer
      第31回基礎有機化学討論
  • [Presentation] α-アリールエチニル BODIPY 誘導体の合成と光物性2021

    • Author(s)
      佐藤優真・石田真敏・古田弘幸
    • Organizer
      2021ハロゲン利用ミニシンポジウム

URL: 

Published: 2022-12-28  

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