平面、階段踏み物、ねじれ：ピレンおよびベンゼン融合Nヘテロサイクリックボランの変調構造と光物理学

それらの剛性のため、多環式芳香族炭化水素（PAH）は、分子材料の化学の重要なビルディングブロックになりました。ホウ素のPAHへの融合またはドーピングは、LUMOエネルギーレベルを低下させることにより、光電子特性を改善することが知られています。本明細書では、「ヤヌス型」ファッション（2-4、6 6、およびベンゼンにリンクされた、新しいクラスの融合nヘテロサイクリックボラン（NHB）の合成、構造、および光物理的特性に関する包括的な研究を報告します（2-4、6-9、および11）。驚くべきことに、融合したNHBのこれらの例は蛍光特性を示し、それらの放出は目に見えるスペクトルに及びます。ピレン融合NHBはすべて、励起がピレンのコアによって支配されているため、青い蛍光をすべて示します。顕著なコントラストでは、ベンゼン融合類似体の放出特性は非常に調整可能であり、NHBフラグメントの電子機器（つまり、ホウ素原子に直接結合した官能基）に依存しています。ピレン融合2-4および11は、ピレンのK領域がNHBユニットで機能化され、歪んだ（ねじれまたは階段止めされた）ピレンコアを示す唯一の分子を表しています。ベンゼン融合6-9は平面です。これらの材料の電子構造と光学特性は、芳香族性、電子遷移、分子軌道の評価を含む計算研究によって調査されました。

Because of their rigidity, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) have become a significant building block in molecular materials chemistry. Fusion or doping of boron into PAHs is known to improve the optoelectronic properties by reducing the LUMO energy level. Herein, we report a comprehensive study on the syntheses, structures, and photophysical properties of a new class of fused N-heterocyclic boranes (NHBs), pyrene- and benzene-linked in a "Janus-type" fashion (2-4, 6-9, and 11). Remarkably, these examples of fused NHBs display fluorescent properties, and collectively their emission spans the visible spectrum. The pyrene-fused NHBs all display blue fluorescence, as the excitations are dominated by the pyrene core. In notable contrast, the emission properties of the benzene-fused analogues are highly tunable and are dependent on the electronics of the NHB fragments (i.e., the functional group directly bound to the boron atoms). Pyrene-fused 2-4 and 11 represent the only molecules in which the K-region of pyrene is functionalized with NHB units, and while they exhibit distorted (twisted or stair-stepped) pyrene cores, benzene-fused 6-9 are planar. The electronic structure and optical properties of these materials were probed by computational studies, including an evaluation of aromaticity, electronic transitions, and molecular orbitals.