ベンゼン縮環ボラコラニュレンの合成と機能探索

ヘテロ元素をpi電子を有する分子に導入することで、炭素のみから構成される分子とは異なる性質を発現させることができる。そのような背景のもと、フラーレンに対する窒素導入も盛んに研究されており、中性状態でラジカル性を示すなど、通常のフラーレンとは異なる性質を示す。しかしながら、現状報告されているアザフラーレン類は入容易なフラーレンC60やC70から誘導化して合成されたものがほとんどであり、より高次のフラーレンに対する窒素導入や、複数の窒素導入を行った例は一部の例を除いてほとんどない。よって、その性質を解明することは非常に重要である。アザフラーレン類にアクセスするひとつの有力な手段が、ボトムアップ的な（有機化学的な）手法によるアザフラーレンの構築である。そこで本年度は、窒素を有するフラーレン類である、アザフラーレンC80-XNXの部分構造からなる深いおわん型分子の合成に取り組んだ。前年度に開発した、おわん型の分子コラニュレンに対するアゾメチンイリドの1,3-双極子付加環化反応及び、引き続く分子内パラジウム環化反応を用いて、短いステップで効率的に目的の深いおわん型分子の合成に成功した。合成した分子はその深いおわん型の構造に由来し、溶液中でフラーレンと会合することがわかった。また、導入した窒素に由来し、酸または1電子酸化剤によりラジカルカチオン種を与えることがわかった。合成した深いおわん型分子は、アザフラーレンC80-XNXのモデル化合物となりうるだけでなく、さらなるpi拡張によって対応するアザフラーレンの前駆体ともなりうるものである。以上の成果は研究課題であるホウ素のコラニュレン骨格中への導入とは異なるが、ヘテロ原子をおわん型の分子に導入し、新たな機能を開発するという文脈では一致していると考える。

ヘテロ元素をpi電子を有する分子に導入することで、炭素のみから構成される分子とは異なる性質を発現させることができる。そのような背景のもと、フラーレンに対する窒素導入も盛んに研究されており、中性状態でラジカル性を示すなど、通常のフラーレンとは異なる性質を示す。しかしながら、現状報告されているアザフラーレン類は入容易なフラーレンC60やC70から誘導化して合成されたものがほとんどであり、より高次のフラーレンに対する窒素導入や、複数の窒素導入を行った例は一部の例を除いてほとんどない。よって、その性質を解明することは非常に重要である。アザフラーレン類にアクセスするひとつの有力な手段が、ボトムアップ的な（有機化学的な）手法によるアザフラーレンの構築である。そこで本年度は、窒素を有するフラーレン類である、アザフラーレンC80-XNXの部分構造からなる深いおわん型分子の合成に取り組んだ。前年度に開発した、おわん型の分子コラニュレンに対するアゾメチンイリドの1,3-双極子付加環化反応及び、引き続く分子内パラジウム環化反応を用いて、短いステップで効率的に目的の深いおわん型分子の合成に成功した。合成した分子はその深いおわん型の構造に由来し、溶液中でフラーレンと会合することがわかった。また、導入した窒素に由来し、酸または1電子酸化剤によりラジカルカチオン種を与えることがわかった。合成した深いおわん型分子は、アザフラーレンC80-XNXのモデル化合物となりうるだけでなく、さらなるpi拡張によって対応するアザフラーレンの前駆体ともなりうるものである。以上の成果は研究課題であるホウ素のコラニュレン骨格中への導入とは異なるが、ヘテロ原子をおわん型の分子に導入し、新たな機能を開発するという文脈では一致していると考える。