Plane og buede pyrrol-fusionerede azacoroner

Nylige undersøgelser af syntetiske tilgange til polycykliske aromatiske kulbrinter (PAH'er) såsom grafen med en veldefineret struktur har tiltrukket sig stor opmærksomhed. En forskergruppe ved Ehime University har studeret syntesen og de grundlæggende egenskaber af pyrrol-fusioneret azacoronen (HPHAC), en nitrogenholdig PAH. HPHAC'er er sammensat af elektronrige pyrroler, som let oxideres, og især deres dikiske arter udviser unikke egenskaber såsom global aromaticitet baseret på makrocyklisk π-konjugation. Imidlertid, alle de hidtil rapporterede forbindelser har voluminøse substituenter i periferien af ​​HPHAC-skelettet, og således har karakteriseringen af ​​de fysiske egenskaber af selve den uberørte HPHAC eller π-elektronfunktionen baseret på π-π-interaktioner ikke været mulig.

I dette studie, koncernen har syntetiseret to nye derivater, den ene med alkylgrupper i periferien af ​​HPHAC-skelettet og den anden med konkave π-planer over og under HPHAC-skelettet. HPHAC'en med alkylgrupper viste sig at være lettere oxideret end de tidligere rapporterede forbindelser og at udvise stabile redoxegenskaber. Ud over, afspejler dens plane struktur, HPHAC danner en alternerende stablet søjlestruktur med elektronmangelfulde π-elektronforbindelser. På den anden side, HPHAC'en med et udvidet π-elektronsystem udviser en usædvanlig π-elektronfunktion med en dobbelt konkav overflade. Afspejler dens form, denne elektronrige HPHAC interagerer stærkt med sfærisk fulleren, som er en elektronmangel π-elektronforbindelse. En sammenligning af de globale aromaticiteter af de to dikiske arter afslører, at den dobbeltkonkave HPHAC har svagere aromaticitet.

Nyere forskning i π-elektronmaterialer har ført til syntesen af ​​tredimensionelle strukturer, såsom skål- og sadelformede forbindelser, i stedet for de konventionelle plane. Imidlertid, der har været få undersøgelser med fokus på π-elektronens funktion af 3D-strukturen, bortset fra at afklare dets strukturelle træk ved hjælp af enkeltkrystal røntgenstrukturanalyse. Ved at belyse de detaljerede struktur-egenskabsforhold mellem analoger, der deler det samme skelet, men har forskellige 3D-strukturer, der kan opnås nye designretningslinjer for organisk elektronik og spintronikmaterialer, der involverer π-elektronfunktioner.