ヘテロール骨格の自在導入によるポルフィリンの物性制御と機能開拓

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π共役分子を基盤とした有機エレクトロニクス等のさらなる発展には、その材料となる高機能・高性能なπ共役分子の開発が不可欠である。我々は、ヘテロール縮環ポルフィリンがポルフィリンとヘテロールの利点を兼ね備えており、有機太陽電池材料や電子輸送材料など、高機能な機能性分子を実現するのに有望な骨格となり得る可能性を見出してきた。そこで本研究では、ポルフィリンにヘテロール縮環構造を自在に導入できるような合成法を開発し、典型元素の種類・酸化状態や縮環構造導入の形式が物性に与える影響を評価することを目的として研究を行った。周辺部にヨウ素置換基を導入したポルフィリン前駆体の合成に成功し、このポルフィリン前駆体に対するカップリング反応を行うことで、硫黄・窒素原子の導入が可能であることを見出した。さらに、続く分子内環化反応により、チオフェン縮環ポルフィリン・インドール縮環ポルフィリンの合成にも成功した。チオフェン縮環ポルフィリンについては、結晶中における分子パッキング構造において、最近接原子間距離が3オングストローム未満となっていることを見出し、電荷輸送材料として適した骨格であることが示唆された。また、インドール縮環ポルフィリンについては、コバルト錯体とした後、コバルトイオンを2価から3価へと電気化学的に酸化することで吸収スペクトル変化が見られ、中心金属によってポルフィリン骨格のπ共役系スイッチングが可能であることも見出した。