有機エレクトロニクス材料を志向した新奇キノイド系巨大π共役分子の創製と機能開発

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26810024
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 石田 真敏 九州大学, 分子システムデバイス国際リーダー教育センター, 助教 (60706951)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: ポルフィリン / 酸化還元 / ラジカル / テトラチアフルバレン / 金属錯体

研究実績の概要

本研究課題では、「非芳香族性」環状π共役ポルフィリン化合物の合成研究を基盤としてπ電子の振る舞いを巧みに利用した分子エレクトロニクス応用に繋がる機能性πマテリアル群の開拓を目指した。平成26年度は、その鍵となる化合物の一つであるテトラチアフルバレン部位を有するポルフィリン類縁体を用いた超分子集積構造体の構築によって、室温溶液中でミリ秒オーダーの長寿命な光誘起電荷分離を達成した。
以上の結果を基に、更に環拡張ポルフィリン類縁体を基本骨格として、テトラチアフルバレン縮環ルビリン誘導体の合成およびその光物性、電気化学特性、光誘起電子移動過程について検討した。内環窒素部位へのプロトン受容能を利用して、更なるLUMOエネルギーの低下ならびに分子内電荷移動特性を精密にチューニングすることに成功した。
また環拡張ポルフィリン骨格固有の錯形成能に着目し、巨大π共役骨格の内部配位環境を設計修飾することで、金属イオンの錯形成を伴って非常に安定な25π非芳香族ラジカル錯体を単離・同定することにも成功した。この熱力学的に大きく安定化された開殻電子構造化合物は、ポルフィリンの環周辺部を修飾したフェナレニル縮環ポルフィリンや、プロトン化された環拡張ポルフィリン類縁体化合物において、開殻ビラジカル共鳴構造を有することが示唆された。
非芳香族性開殻電子構造を鍵とする新奇ポルフィリン類縁化合物の合成およびその酸化還元特性の解明から、分子エレクトロニクス材料への更なる展開が期待される。

研究成果

• [国際共同研究] Yonsei University/Kangwon National University(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: Yonsei University/Kangwon National University
• [国際共同研究] National University of Singapore(シンガポール)
  • 国名: シンガポール
  • 外国機関名: National University of Singapore
• [国際共同研究] The University of Texas at Austin(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: The University of Texas at Austin
• [国際共同研究] East China University(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: East China University
• [雑誌論文] Breaking aggregation in a tetrathiafulvalene-fused zinc porphyrin by metal-ligand coodination to form a donor-acceptor hybrid for ultrafast charge separation and charge stabilization (2015)
  • 著者名/発表者名: Atanu Jana, Habtom B. Gobeze, Masatoshi Ishida, Toshiyuki Mori, Katsuhiko Ariga, Jonathan P. Hill and Francis D’Souza
  • 雑誌名: Dalton Trans 巻: 44 ページ: 359-367
  • DOI: 10.1039/C4DT03157A
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Near-Infrared Luminescent Sn(IV) Complexes of N-Confused Tetraphenylporphyrin: Effect of Axial Anion Coordination (2015)
  • 著者名/発表者名: Arghya Basu, Motoki Kitamura, Shigeki Mori, Masatoshi Ishida, Yongshu Xie, Hiroyuki Furuta
  • 雑誌名: J. Porphyrins and Phthalocyanines 巻: 19 ページ: 361-371
  • DOI: 10.1142/S1088424615500212
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spectroscopic and Theoretical Studies of Acid－Base Behaviors of N-Confused Porphyrins: Effects of meso-Aryl Substituents (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryuichi Sakashita, Masatoshi Ishida, Hiroyuki Furuta
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A. 巻: 119 ページ: 1013-1022
  • DOI: 10.1021/jp512229k
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phenalenyl-fused Porphyrins with Different Ground States (2015)
  • 著者名/発表者名: Wangdong Zeng, Sangsu Lee, Minjung Son, Masatoshi Ishida, Ko Furukawa, Pan Hu, Zhe Sun, Dongho Kim, Jishan Wu
  • 雑誌名: Chem. Sci. 巻: 6 ページ: 2427-2433
  • DOI: 10.1039/C4SC03866E
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] β-Functionalized push-pull porphyrin sensitizers in dye-sensitized solar cells: π-Conjugated spacer effect (2015)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Ishida, Daesub Hwang, Zhan Zhang, Young Bean Koo, Juwon Oh, Vincent M. Lynch, Dong Young Kim, Jonanthan L. Sessler, Dongho Kim
  • 雑誌名: ChemSusChem 巻: 8 ページ: 2967-2977
  • DOI: 10.1002/cssc.201500085
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Intramolecular charge transfer character in tetrathiafulvalene-annulated porphyrinoids: Effects on core modification and protonation (2015)
  • 著者名/発表者名: Ramababu Bolligarla, Masatoshi Ishida, Vijayendra S. Shetti, Kazuhisa Yamasumi, Hiroyuki Furuta, Chang-Hee Lee
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 17 ページ: 8699-8705
  • DOI: 10.1039/C4CP05385K
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Near-infrared-induced electron transfer of an uranyl macrocyclic complex without energy transfer to dioxygen (2015)
  • 著者名/発表者名: Christina M. Davis, Kei Ohkubo, I-Ting Ho, Zhan Zhang, Masatoshi Ishida, Yuanyuan Fang, Vincent M. Lynch, Karl M. Kadish, Jonathan L. Sessler, Shunichi Fukuzumi
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 51 ページ: 6757-6760
  • DOI: 10.1039/C5CC00903K
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Stable π Radical from a Contracted Doubly N-Confused Hexaphyrin by Double Palladium Metalation (2015)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Hisamune, Keiichi Nishimura, Koji Isakari, Masatoshi Ishida, Shigeki Mori, Satoru Karasawa, Tatsuhisa Kato, Sangsu Lee, Dongho Kim, Hiroyuki Furuta
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 54 ページ: 7323-7327
  • DOI: 10.1002/anie.201502285
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Formation of Ground State Triplet Diradicals from Annulated Rosarin Derivatives by Triprotonation (2015)
  • 著者名/発表者名: Shunichi Fukuzumi, Kei Ohkubo, Masatoshi Ishida, Christian Preihs, Bo Chen, Weston Thatcher Borden, Dongho Kim, Jonathan L. Sessler
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 137 ページ: 9780-9783
  • DOI: 10.1021/jacs.5b05309
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Synthesis of a Neo-Confused Octaphyrin and the Formation of Its Mononuclear Complexes (2015)
  • 著者名/発表者名: Kai Zhang, Junda Zhang, Xin Li, Rui Guo, Hans Ågren, Zhongping Ou, Masatoshi Ishida, Hiroyuki Furuta, Yongshu Xie
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 17 ページ: 4806-4809
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.5b02363
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] N-混乱ポルフィリンを用いた機能性MOFの合成と物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 楊雨峰、石田真敏、古田弘幸
  • 学会等名: 日本化学会 第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2016-03-24 – 2016-03-27
• [学会発表] Bis-metal Complexes of Doubly N-Confused Hexaphyrins: Low-band Gap and Open-Shell Molecules (2016)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Ishida
  • 学会等名: 4th International Symposium of Molecular Systems
  • 発表場所: Kyushu University
  • 年月日: 2016-03-22 – 2016-03-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Doubly N-Confused Hexaphyrin Bis-metal Complexes for Near IR Optical Materials (2016)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Ishida, Koki Ogasahara, Hiroyuki Furuta
  • 学会等名: 251st American Chemical Society National Meeting & Exposition
  • 発表場所: San Diego
  • 年月日: 2016-03-13 – 2016-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] Highly Porous N-confused Porphyrin-based Metal-Organic Frameworks (2016)
  • 著者名/発表者名: Yang Yufeng, Masatoshi Ishida, Hiroyuki Furuta
  • 学会等名: 251st American Chemical Society National Meeting & Exposition
  • 発表場所: San Diego
  • 年月日: 2016-03-13 – 2016-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] ～魅力ある新奇有機π電子系の構築に向けて～ピリジン環を構成骨格に含んだハイブリッドシクロピロール誘導体の合成と物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石田真敏
  • 学会等名: 有機合成協会九州山口支部・第２回講演会
  • 発表場所: 住友化学大分工場
  • 年月日: 2015-11-20 – 2015-11-21
  • 招待講演
• [学会発表] N-混乱”環拡張ポルフィリノイドの配位化学～構造・光物性・磁気特性～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 石田真敏
  • 学会等名: 構造有機化学若手研究者 ミニシンポジウム
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2015-08-31 – 2015-09-01
  • 招待講演
• [学会発表] 24π共役サーキットを有する二重N-混乱ヘキサフィリン(1,1,0,1,1,0)の合成と物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 下村恵人、石田真敏、古田弘幸
  • 学会等名: 第26回基礎有機化学会討論会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
  • 年月日: 2015-08-24 – 2015-08-26
• [学会発表] 二重N-混乱ヘキサフィリン(1,1,1,1,1,0)銅二核錯体の合成と磁気物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山角和久、西村啓一、久宗穣、石田真敏、古田 弘幸
  • 学会等名: 第26回基礎有機化学会討論会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
  • 年月日: 2015-08-24 – 2015-08-26
• [学会発表] 二重N-混乱ヘキサフィリン二核金属錯体の合成と光学特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小笠原光紀、ゴクルナス サバパッチ、石田真敏、古田 弘幸
  • 学会等名: 第26回基礎有機化学会討論会
  • 発表場所: 愛媛大学・松山大学
  • 年月日: 2015-08-24 – 2015-08-26
• [学会発表] 二重N-混乱ヘキサフィリン(1,1,0,1,1,0)の合成と物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 下村恵人、石田真敏、古田弘幸
  • 学会等名: 第52回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 2015-06-27 – 2015-06-27
• [学会発表] 二重N-混乱ヘキサフィリン(1,1,1,1,1,0)銅二核錯体の合成と物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山角和久、西村啓一、久宗穣、石田真敏、古田弘幸
  • 学会等名: 第52回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 2015-06-27 – 2015-06-27
• [図書] Chemical Science of pi-Electron Systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Akasaka, T., Osuka, A., Fukuzumi, S., Kandori, H., Aso, Y.
  • 総ページ数: 777(201-221)
  • 出版者: Springer