有機合成を駆使して、ヘテロナノグラフェン系化合物の創出に挑戦しています。
ナノグラフェンは、グラフェンの部分構造を切り出した分子性炭化水素ですが、合成法を工夫することで窒素やホウ素といった典型元素を組み込んだり、五員環・七員環・八員環といった非ベンゼン骨格を構築することができます。
このようなヘテロナノグラフェン化合物は、導入された元素特有のレドックス特性や光物性、水素結合などの超分子的ネットワーク形成など、従来のナノグラフェン類では見られない特徴的な性質を示します。
また、非平面構造が誘起されることで溶液中で動的構造変化を起こしたり、単なるπ平面の積層以外の新たな集合体形成の可能性が拡がります。
そうした分子の新しい一面を丁寧に考察することで、新たな電子材料や光学材料、磁性材料などへの展開を模索しています。
私は学生時代からポルフィリノイド化学に精通し、縮合多環型ポルフィリノイドの合成化学を確立しました。ポルフィリンおよびその類縁体は平面構造を有する芳香族化合物です。 それらを複数個共平面的に直接縮合させたポルフィリンテープは近赤外〜赤外領域にまで光吸収帯がシフトすることから多くの注目を浴びてきました。 近年、環縮小ポルフィリノイドの代表格であるコロールという芳香族化合物を用いて、コロールテープの合成を達成しました。この化合物は、ポルフィリンテープとは異なるレドックス特性を示すことがわかりました。 このような縮合多環型ポルフィリノイドの研究も、広い意味ではヘテロナノグラフェン系化合物の研究としてアイデアの礎となっています。 一方で、鎖状のオリゴピロールの末端をアミノ化することで、自発的に二重らせん構造を形成する新たな化合物群も発見しました。この二重らせん化合物は超分子化学や高分子化学への応用が期待でき、上記の化合物群とは一味違った研究をスタートさせています。
