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新規π電子系化合物の合成において、最近特に注目を集めているのがヘテロ原子のπ電子骨格への導入である。これらの原子の特徴としてπ共役系との特異な軌道相互作用、配位数や価数の多様性、特異な構造をとることがあげられる。一方、ポルフィリンは機能性π電子系の代表的なもので、様々な分野で研究されている。したがってヘテロ原子を導入する基本骨格としてポルフィリンを用いることで、優れた物性をもつ分子の構築が期待できる。特にホウ素を導入した場合には、ホウ素の空のp軌道に由来する特異な軌道相互作用や高いルイス酸性により、その電子物性を大幅に変調できると考えられる。
本研究は、そのようなホウ素を含む新規ヘテロポルフィリン類縁体の合成および物性の解明、機能性の探求を目的として行った。すでに合成に成功していたケイ素を含むポルフィリン類縁体を前駆体とし、そのケイ素をホウ素へと変換することで目的とするホウ素を含むポルフィリン類縁体が得られた。得られた化合物はNMRにより明確な反芳香属性を示した一方で、ホウ素上に嵩高い置換基を導入することで容易に単離が可能であった。また最終的にはX線結晶構造解析にも成功し、化合物の詳細な構造を明らかにすることができた。得られた含ホウ素ポルフィリン類縁体はホウ素の影響により通常のポルフィリンとは大きく異なる電子物性を示した。さらにホウ素上にルイス塩基が配位することを見出し、ホウ素のルイス酸性について評価した。
以上の結果はポルフィリン化学のみならず、これまで例のなかった大きな共役中へのホウ素の導入の効果を明らかにしたものであり、構造有機化学や有機典型元素化学の発展にもつながると期待できる。
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