新規合成戦略の開発を基軸とした機能性π拡張ポルフィリンの創出

π拡張ポルフィリンは、複数のポルフィリンを共役鎖で架橋したり、ポルフィリンの周辺に芳香環を直接縮環させたりすることで得られる。これらの化合物は分子全体に広がる共役や近赤外領域へ渡る吸収といった特異な性質を示すことから、有機半導体材料や機能性色素としての応用が期待されている。その中でもポルフィリンテープは代表的なπ拡張ポルフィリンの１つで、複数のポルフィリン環がメゾ位とその隣り合う２つのβ位でそれぞれ直接結合した構造を有する。この化合物は分子全体に広がる有効な共役を示すことから、電気伝導性分子ワイヤーを始めとする種々の応用が期待され、高い注目を集めている。申請者はポルフィリンテープの新規機能発現を期待し、β位間の一部にカルボニル、メチレン、スルホンもしくはフェニレンによる架橋を導入することで、ポルフィリン骨格の間に形成される６員環を７員環もしくは８員環へと変えた化合物を設計・合成した。その結果、得られた化合物はポルフィリンテープに見られたような平面に広がった分子構造をとることができず、最大で半円型にまで及ぶアーチ型の湾曲を示すことを見出した。また、吸収スペクトル測定ならびに電気化学測定から、このポルフィリンアーチテープはポルフィリンテープと同程度もしくはそれ以上に狭いHOMO-LUMOギャップを有することを確認した。加えて本化合物は、ポルフィリンテープには見られない特性として、溶解性の向上、アーチ型構造の反転という柔軟な構造変化、さらにはフラーレン（C60）との会合体の形成といった特異な物性を示すことも明らかとなった。

π拡張ポルフィリンは、複数のポルフィリンを共役鎖で架橋したり、ポルフィリンの周辺に芳香環を直接縮環させたりすることで得られる。これらの化合物は分子全体に広がる共役や近赤外領域へ渡る吸収といった特異な性質を示すことから、有機半導体材料や機能性色素としての応用が期待されている。その中でもポルフィリンテープは代表的なπ拡張ポルフィリンの１つで、複数のポルフィリン環がメゾ位とその隣り合う２つのβ位でそれぞれ直接結合した構造を有する。この化合物は分子全体に広がる有効な共役を示すことから、電気伝導性分子ワイヤーを始めとする種々の応用が期待され、高い注目を集めている。申請者はポルフィリンテープの新規機能発現を期待し、β位間の一部にカルボニル、メチレン、スルホンもしくはフェニレンによる架橋を導入することで、ポルフィリン骨格の間に形成される６員環を７員環もしくは８員環へと変えた化合物を設計・合成した。その結果、得られた化合物はポルフィリンテープに見られたような平面に広がった分子構造をとることができず、最大で半円型にまで及ぶアーチ型の湾曲を示すことを見出した。また、吸収スペクトル測定ならびに電気化学測定から、このポルフィリンアーチテープはポルフィリンテープと同程度もしくはそれ以上に狭いHOMO-LUMOギャップを有することを確認した。加えて本化合物は、ポルフィリンテープには見られない特性として、溶解性の向上、アーチ型構造の反転という柔軟な構造変化、さらにはフラーレン（C60）との会合体の形成といった特異な物性を示すことも明らかとなった。