五角形のケイ素π電子系化合物の合成に成功~全ケイ素置換シクロペンタジエニドの登場~

2026-02-06 東北大学

東北大学大学院理学研究科の岩本武明教授らの研究グループは、五角形のケイ素骨格からなる新しいπ電子系化合物「ペンタシラシクロペンタジエニド」の合成に世界で初めて成功した。ケイ素は炭素に比べてπ結合が不安定なため、複数のケイ素原子上にπ電子を非局在化させた分子の合成は極めて困難であった。本研究では、5個のケイ素原子からなる非平面五角形骨格でありながら、π電子の非局在化と芳香族性を示すことを分子構造解析により明らかにした。さらに、ケイ素上に導入した保護基が分子全体を安定化していることも解明された。本化合物は、触媒分野で広く用いられているシクロペンタジエニドの「全ケイ素版」に相当し、ケイ素を基盤とする新しいπ電子系化合物として、触媒化学や機能性材料分野への応用が大きく期待される。成果は国際学術誌Scienceに掲載された。

五角形のケイ素π電子系化合物の合成に成功~全ケイ素置換シクロペンタジエニドの登場~
図1. ペンタシラシクロペンタジエニドの合成

<関連情報>

非平面6π芳香族Si 5環を特徴とするシリコンシクロペンタジエニド Silicon cyclopentadienides featuring a nonplanar 6π aromatic Si5 ring

Takeaki Iwamoto, Tomoki Ishikawa, and Shintaro Ishida
Science  Published:5 Feb 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/science.aed0168

Editor’s summary

Unlike carbon, silicon naturally tends to produce networks and clusters held together exclusively with single bonds. That hasn’t stopped chemists from artificially coaxing the heavier element into constrained geometries that induce the formation of double or triple bonds. Iwamoto et al. and Ankur et al. independently reported syntheses of negatively charged five-membered silicon rings directly analogous to the well-known cyclopentadienide ligands common in organometallic chemistry. The silicon rings were characterized in solid state and solution and showed signs of some degree of aromaticity in their electronic structure. —Jake S. Yeston

Abstract

Compared with the wide variety of reports on carbon π-electron compounds, the silicon counterparts remain scarce because of the intrinsic preference of silicon to form σ-bonded compounds. In particular, silicon compounds in which π-electrons are delocalized over five or more silicon atoms have been elusive. We report the synthesis of pentasilicon analogs of cyclopentadienides (pentasilacyclopentadienides). These compounds contain nonplanar five-membered silicon rings with some pyramidalized silicon atoms and uneven silicon-silicon distances. The highly shielded 7Li nuclear magnetic resonance signal of a lithium pentasilacyclopentadienide corroborates the presence of a diamagnetic ring current in the five-membered ring, which is indicative of at least some degree of aromaticity. Furthermore, a computational study revealed that bulky substituents and the delocalization of π-electrons stabilize the pentasilacyclopentadienide structure.

0502有機化学製品
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