Synthesis and Properties of Aggregated Antiaromatic Molecules: Cyclobutadiene Dimers and Three-Dimensional Aromaticity

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05023
• 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: Hiroshima University
• Principal Investigator: Nakamoto Masaaki 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (90334044)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 反芳香族分子 / 高歪化合物 / シクロブタジエン / 高周期典型元素 / ケイ素

Outline of Final Research Achievements

The study focused on the chemical transformations of the highly strained antiaromatic molecule cyclobutadiene by using photo irradiation and heating. By refining its synthesis, we could demonstrate a promising precursor for cyclobutadiene oligomers. For exapme, we successfully synthesized the highly strained silicon compound silapyramidane and revealed its molecular structure and reactivity. Additionally, we achieved high-yield functional group transformation of cyclobutadiene cobalt complexes through desilyl iodination reactions. This method can be extended to synthesize molecules containing multiple cyclobutadienes within aπ-conjugated system.

Free Research Field

有機元素化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

物質とエネルギーの相互変換において，電子の介在なくして物理現象の完全理解はできないことから，電子共役概念の変革に大きな期待が寄せられている。新たなπ電子共役系を構築することは，光－エネルギー－物質の相互変換に新機軸を打ち出す鍵となる。これまでにも数多くの特徴あるπ電子共役系が開発されており，特に近年，ナノカーボンへの期待から，その部分構造となるsp2炭素で構成される三次元共役系における発展は目覚ましい。さらに積層型反芳香族分子や超分子構造に(反)芳香族分子を組み込んだ化合物が次々と合成され，これまで理論予測しかなかった三次元芳香族性の発現も実証されつつある。