Various aromatic segments have been fused onto the porphyrin periphery to create porphyrinoids that have expanded π-conjugated networks and thus exhibit red-shifted absorption spectra. Fused coplanar porphyrin oligomers, represented by meso–meso, β–β, β–β triply linked porphyrin arrays (porphyrin tapes), are endued with more red-shifted absorption spectra and better nonlinear optical properties. These fused porphyrinoids have emerged as promising near-infrared (NIR) absorbing dyes, pointing to future applications such as conducting wire, NIR emitter, photovoltaics, and nonlinear optical materials. Developments of the fused porphyrinoid chemistry are reviewed in this feature article with focus on the synthesis, the relationships between their absorption spectra and molecular structures, and the applications in materials science.

Synthetic challenges toward anomalous structures and electronic states often involve handling problems such as insolubility in common organic solvents and oxidative degradation under aerobic conditions. We designed benzo-annulated aza[n]helicenes, which benefit from both the suppressed elevation of highest occupied molecular orbital (HOMO) energies and high solubility due to hydrogen bonding with solvent molecules to overcome these challenges. This strategy enabled the synthesis of six new aza[n]helicenes ([n]AHs) of different lengths (n = 9–19) from acyclic precursors via one-pot intramolecular oxidative fusion reactions. The structures of all of the synthesized aza[n]helicenes were determined by X-ray diffraction (XRD) analysis, and their electrochemical potentials were measured by cyclic voltammetry. Among the synthesized aza[n]helicenes, [17]AH and [19]AH are the first heterohelicenes with a triple-layered helix. The noncovalent interaction (NCI) plots confirm the existence of an effective π–π interaction between the layers. The absorption and fluorescence spectra red-shifted as the helical lengths increased, without any distinct saturation points. The optical resolutions of N-butylated [9]AH, [11]AH, [13]AH, and [15]AH were accomplished, and their circular dichroism (CD) and circularly polarized luminescence (CPL) were measured. Thus, the structural, (chir)optical, and electrochemical properties of the aza[n]helicenes were comprehensively analyzed.

Porphyrin-diazaporphyrin hetero oligomers were constructed through a Suzuki–Miyaura cross-coupling reaction. Hetero nanotapes exhibiting strong NIR absorption were obtained via further oxidation of these hetero oligomers.

Tailormade bottom-up synthesis of covalent organic frameworks (COFs) from various functional building blocks offer not only tunable topology and pore size but also multidimensional properties. High crystallinity is one of the prerequisites for their structures and associated physicochemical properties. Among different π-conjugated motifs for constructing COFs, pyrene-based tetragonal structures are effective in achieving highly ordered and crystalline states. In the present research, we demonstrated that the substitution of pyrene with 2,7-diazapyrene produces nearly "flat" structures of two-dimensional (2D) COF layers by controlling the torsional angle of linker molecules. Featuring finite pore diameters and excellent thermodynamic stability of ∼500 °C, ordered face-to-face (slipped AA) stacking arrangements were produced. Extended electrical conjugation spanning 2D frames with modest optical bandgaps (Eg) of ∼2.1 eV shows the planar character of diazapyrene-based COFs. The stacking of the conjugated 2D frames with small Eg values is also beneficial for the formation of highly stable conducting pathways in the crystalline state, which was confirmed by the results of the microwave conductivity measurements. Nitrogen centers in diazapyrene units also play a key role as the active sites for proton transfer, and the maximum proton conductivity of σ = 10–2 S cm–1 was achieved along the cocontinuous nanopore structures surrounded by the active sites. Results show that tetragonal COFs based on diazapyrene can be used as a highly crystalline two-dimensional material with special electrical and proton-conducting capabilities.

Oxidation of B-tolyl B III 5,10,15-tritolylsubporphyrin with tris(4-bromophenyl)ammoniumyl hexachloroantimonate gave its cation radical instantaneously, which slowly dissociated to give B III subporphyrin borenium hexachloroantimonate in 89% after stirring overnight. This is a...

Peripherally unsubstituted dioxadiaza[8]circulene, as the first example of structurally identified pristine hetero[8]circulene, was synthesized by the substituent detachment reactions. The solid-state structures and photophysical properties were analysed to elucidate intermolecular...

Abstract Singly‐linked aromatic [22]smaragdyrin BF 2 complex dimer was synthesized by the reductive coupling of 16‐brominated [22]smaragdyrin BF 2 complex, which was oxidized to a stable diradical with PbO 2 . As the first example of fused smaragdyrin dimer, a fused [22]smaragdyrin BF 2 complex dimer was synthesized by the oxidation of a CuCl‐BF 2 complex dimer with FeCl 3 and subsequent reduction with NaBH 4 . After removal of the BF 2 group, the singly‐linked and fused aromatic dimers were oxidized to the corresponding antiaromatic [20]smaragdyrin free base dimers. The first oxidation and reduction potentials of these dimers are split depending upon the intramolecular electronic interactions, which are larger for the fused dimers. Despite the large electronic interactions, the aromatic and antiaromatic characters are well preserved in the fused dimers.

Herein we report the first synthesis of a tetrabenzotetrathia[8]circulene by a "fold-in" type oxidative fusion reaction. Compared to the pristine tetrathia[8]circulene, the four-fold benzoannulation slightly weakened the antiaromatic character of the central COT ring. The tetrabenzotetrathia[8]circulene exhibited fluorescence at room temperature, and phosphorescence at 77 K with a phosphorescence quantum yield of 11.7%.