Estudos recentes sobre abordagens sintéticas para hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs), como o grafeno com uma estrutura bem definida, têm atraído muita atenção. Um grupo de pesquisa da Ehime University tem estudado a síntese e as propriedades fundamentais do azacoroneno fundido com pirrole (HPHAC), um PAH contendo nitrogênio. HPHACs são compostos de pirroles ricos em elétrons, que são facilmente oxidados, e suas espécies dicationic em particular exibem características únicas, como aromaticidade global baseada na conjugação π macrocíclica. Contudo, todos os compostos relatados até agora têm substituintes volumosos na periferia do esqueleto de HPHAC, e, portanto, a caracterização das propriedades físicas do próprio HPHAC original ou da função π-elétron com base nas interações π-π não foi possível.

Neste estudo, o grupo sintetizou dois novos derivados, um com grupos alquil na periferia do esqueleto HPHAC e o outro com planos π côncavos acima e abaixo do esqueleto HPHAC. Verificou-se que os HPHAC com grupos alquil são mais facilmente oxidados do que os compostos relatados anteriormente e exibem propriedades redox estáveis. Além disso, refletindo sua estrutura plana, o HPHAC forma uma estrutura de coluna empilhada alternada com compostos de elétrons π deficientes em elétrons. Por outro lado, o HPHAC com um sistema estendido de elétrons π exibe uma função incomum de elétrons π com uma superfície côncava dupla. Refletindo sua forma, este HPHAC rico em elétrons interage fortemente com o fulereno esférico, que é um composto de elétron π deficiente em elétrons. Uma comparação das aromaticidades globais das duas espécies dicationic revela que o HPHAC duplo-côncavo possui aromaticidade mais fraca.

Pesquisas recentes sobre materiais de elétrons π levaram à síntese de estruturas tridimensionais, como compostos em forma de tigela e sela, em vez das convencionais planas. Contudo, tem havido poucos estudos com foco na função π-elétron da estrutura 3-D, exceto para esclarecer suas características estruturais usando análise de estrutura de raios-X de cristal único. Ao elucidar as relações de estrutura-propriedade detalhadas entre análogos que compartilham o mesmo esqueleto, mas têm estruturas 3-D diferentes, novas diretrizes de projeto podem ser obtidas para materiais de eletrônica orgânica e spintrônica envolvendo funções π-elétrons.