総合論文『非平面芳香族炭化水素：高度にひずんだ構造の設計と合成』がBull.Chem.Soc.Jpn.に掲載されました

Nonplanar Aromatic Hydrocarbons: Design and Synthesis of Highly Strained Structures

Yasutomo Segawa*

Bull. Chem. Soc. Jpn. 2022, DOI: 10.1246/bcsj.20220270 (Award Account)

sp2炭素を構成単位とする芳香族炭化水素は、共役したπ電子に由来した様々な電子物性を有し、有機機能性材料に欠かせない化合物群である。sp2炭素は本来平面だが、適切な分子設計によって非平面構造をとることが知られており、このような構造柔軟性によって炭素骨格のみから非常に多種多様な湾曲芳香族炭化水素を構築できる。一方で、湾曲構造に伴うひずみエネルギーを乗り越える経路でなければ合成できないため、湾曲分子は一般に合成が難しく、その合成法は未だ限られている。我々はこれら「湾曲した芳香族炭化水素」の化学に着目し、革新的合成法の開発を鍵として新奇化合物群の系統的合成に成功した。さらに、合成した化合物群の性質評価を詳細に行い、湾曲構造がもたらす電子物性や集積様式への影響を明らかにした。本総合論文では、我々がこれまでに発表したリング、ベルト、湾曲シート、らせん、そしてトポロジカル構造をもつ高ひずみ芳香族炭化水素の設計・合成・性質についてまとめた。

Aromatic hydrocarbons are indispensable components of functional organic materials. An sp2-hybridized carbon atom can form a nonplanar structure through an appropriate molecular design, and this structural flexibility enables the construction of a wide variety of nonplanar aromatic hydrocarbons. We have studied the chemistry of nonplanar aromatic hydrocarbons and succeeded in synthesizing highly strained structures. The key to this series of studies is the development of innovative strain-release methods. This account introduces our 10-year research campaign on the synthesis of highly strained nonplanar aromatic hydrocarbons, categorized into (i) ring-shaped arenes (e.g., cycloparaphenylenes), (ii) belt-shaped arenes (e.g., carbon nanobelts), (iii)warped arenes (e.g., warped nanographenes), (iv) helical arenes, and (v) topologically unique arenes.