メタルフリー型有機ボロン錯体を基盤とする常温燐光物質の創成

• Project/Area Number: 13J10489
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Organic chemistry
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 酒井 敦史 大阪府立大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 常温燐光結晶 / 凝集誘起発光 / 分子間相互作用 / 重原子効果 / メタルフリー材料 / ハロゲン結合 / 水素結合 / 励起マルチマー

Outline of Annual Research Achievements

平成27年度では，ハロゲン原子を有するメタルフリー型有機ボロン錯体の合成ならびにその常温燐光特性評価を積極的におこなった．また，本年度の目標であったヨウ素の原子を有するボロン錯体の結晶状態における燐光メカニズムについて解明するために，密度汎関数理論計算を用いて，その分子間相互作用の詳細を解析にも成功した．
これまでの研究で，項間交差を促進させるために重原子としてヨウ素原子を導入した有機ボロン錯体の結晶が顕著な常温燐光を示すことを明らかにしてきた．本年度では，その常温燐光に寄与する分子間相互作用を評価した．単結晶X線構造解析と計算化学的手法により，結晶中の有機ボロン錯体の分子のベンゼン環と隣接分子のジヒドロジオキサンボリニン環との連続した重なりに由来した堅いパッキング構造の形成によって，最低励起一重項状態と最低励起三重項状態から基底一重項状態（S1→S0とT1→S0）への熱失活が抑制されることがわかった．また，最低励起一重項状態から最低励起三重項状態（S1→T1）への効率的な項間交差が，禁制なS1→S0電子遷移ならびにS1-T1 またはS1-T2間の小さなエネルギーギャップをもつ「励起マルチマー」の形成により促進されることがわかった．上記の二つの要因によって，有機ボロン錯体の常温燐光が生じることを明らかにした．
上記の結果については，第18回ヨウ素学会シンポジウムでポスター発表しており，申請者は優秀ポスター賞の受賞に至っている．また，本研究に関連する有機ボロン錯体の「励起マルチマー」についての研究が，Chemistry - A European Journal（Wiley-VCH社，総合化学雑誌）に掲載され，本雑誌のInside Back CoverおよびHot Paperに採択された．

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Substituent-Dependent Backward Reaction in Mechanofluorochromism of Dibenzoylmethanatoboron Difluoride Derivatives (2016)
  • Author(s): Takehiro Sagawa, Fuyuki Ito, Atsushi Sakai, Yudai Ogata, Keiji Tanaka, Hiroshi Ikeda
  • Journal Title: Photochem. Photobiol. Sci. Volume: 15 Issue: 3 Pages: 420-430
  • DOI: 10.1039/c5pp00453e
  • NAID: 120007100077
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Preparation of a Cyclic Polyphenylene Array for a Zigzag-Type Carbon Nanotube Segment (2015)
  • Author(s): R. Sekiguchi, K. Takahashi, J. Kawakami, A. Sakai, H. Ikeda, A. Ishikawa, K. Ohta, and S. Ito
  • Journal Title: J. Org. Chem. Volume: 80 Issue: 10 Pages: 5092-5110
  • DOI: 10.1021/acs.joc.5b00485
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fluorescence Behavior Associated with a Possible Intercolumnar Charge-transfer Interaction in the Crystalline State of a Dyad Consisting of Mesitylene and 1,4-Dicyano-2-methylnaphthalene Subunits (2015)
  • Author(s): Ohta, E.; Kobayashi, H.; Sakai, A.; Matsui, Y.; Sato, H.; Ikeda, H.
  • Journal Title: Rapid Communication in Photoscience Volume: 4 Issue: 2 Pages: 31-33
  • DOI: 10.5857/rcp.2015.4.2.31
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Novel Fluorescence Domain "Excited Multimer" Formed upon Photoexcitation of Continuously-stacked Diaroylmethanatoboron Difluoride Molecules with Fused π-Orbital in Crystals (2015)
  • Author(s): A. Sakai, E. Ohta, Y. Yoshimoto, M. Tanaka, Y. Matsui, K. Mizuno, H. Ikeda
  • Journal Title: Chem. Eur. J. Volume: 21 Issue: 50 Pages: 18128-18137
  • DOI: 10.1002/chem.201503132
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Preparation of a Cyclic Polyphenylene Array for a Zigzag-Type Carbon Nanotube Segment (2015)
  • Author(s): Sekiguchi, R.; Takahashi, K.; Kawakami, J.;. Sakai, A.; Ikeda, H.; Ishikawa, A.; Ohta, K.; Ito, S.
  • Journal Title: J. Org. Chem. Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ジアロイルメタナートホウ素二フッ化物で見られる白色フォトルミネッセンス (2014)
  • Author(s): 酒井敦史，田中未來，太田英輔，池田 浩
  • Journal Title: 化学工業 Volume: 65 Pages: 27-31
• [Journal Article] Remarkable Difference in Fluorescence Lifetimes of the Crystalline States of Dibenzoylmethanatoboron Difluoride and Its Diisopropyl Derivative (2013)
  • Author(s): Tanaka, M. ; Ohta, E. ; Sakai, A. Yoshimoto, Y. ; Mizuno, K. ; Ikeda, H.
  • Journal Title: Tetrahedron Letter Volume: 54 Issue: 33 Pages: 4380-4384
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2013.05.120
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヨウ素原子を導入したジアロイルメタナートボロンジフロリドの結晶状態における常温燐光特性 (2015)
  • Author(s): 酒井敦史，太田英輔，松井康哲，池田 浩
  • Organizer: 第18回ヨウ素学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 千葉大学 （千葉県千葉市）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] 発光特性を支配するジアロイルメタナートボロンジフロリド誘導体の分子間相互作用 (2015)
  • Author(s): 酒井敦史，太田英輔，松井康哲，池田 浩
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会（2015）
  • Place of Presentation: 日本大学（千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] エキシプレックス発光を示すジアロイルメタナートボロンジフロリドの共結晶 (2015)
  • Author(s): 西田翔大，酒井敦史，松井康哲，太田英輔，池田 浩
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会（2015）
  • Place of Presentation: 日本大学（千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] [2.2]パラシクロファン部位を有するジアロイルメタナートホウ素二フッ化物の結晶構造と発光特性 (2014)
  • Author(s): 田中未來，村岡峻祐，酒井敦史，松井康哲，太田英輔，水野一彦，池田 浩
  • Organizer: 第41回有機典型元素化学討論会
  • Place of Presentation: 宇部市文化会館（山口県宇部市）
  • Year and Date: 2014-11-27 – 2014-11-29
• [Presentation] [2.2]パラシクロファン部位を有するジアロイルメタナートホウ素二フッ化物の結晶構造と発光特性 (2014)
  • Author(s): 田中未來，村岡峻祐，酒井敦史，松井康哲，太田英輔，水野一彦，池田 浩
  • Organizer: 大阪府立大学21世紀科学研究機構分子エレクトロニックデバイス研究所 第16回研究会 RIMEDシーズ発掘講演会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学（大阪府堺市）
  • Year and Date: 2014-11-25
• [Presentation] 結晶状態における有機ボロン錯体の蛍光および常温燐光特性 (2014)
  • Author(s): 酒井敦史，太田英輔，松井康哲，水野一彦，池田 浩
  • Organizer: 第8回有機π電子系シンポジウム
  • Place of Presentation: ホテル龍登園（佐賀県佐賀市）
  • Year and Date: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [Presentation] ヘテロ原子で安定化された含ホウ素有機化合物の合成と発光挙動 (2014)
  • Author(s): 堀 勇雄，西田純一，酒井敦史，池田 浩，戸松正章，山下敬郎
  • Organizer: 第8回有機π電子系シンポジウム
  • Place of Presentation: ホテル龍登園（佐賀県佐賀市）
  • Year and Date: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [Presentation] [2.2]パラシクロファン骨格を導入したジアロイルメタナートホウ素二フッ化物の結晶構造と発光特性 (2014)
  • Author(s): 田中未來，村岡峻祐，酒井敦史，太田英輔，水野一彦，池田 浩
  • Organizer: 2014年光化学討論会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-10-11 – 2014-10-13
• [Presentation] ハロゲン原子を有するジアロイルメタナートボロンジフロリドの常温燐光 (2014)
  • Author(s): 酒井敦史，太田英輔，水野一彦，池田 浩
  • Organizer: 2014年光化学討論会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-10-11 – 2014-10-13
• [Presentation] ハロゲン原子を有する有機ボロン錯体の常温燐光特性と結晶構造との相関 (2014)
  • Author(s): 酒井敦史，太田英輔，松井康哲，水野一彦，池田 浩
  • Organizer: 第23回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 東邦大学（千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2014-09-15 – 2014-09-17
• [Presentation] 特異な光学特性、及び熱的応答性を示す新規環状π共役系化合物の合成 (2014)
  • Author(s): 関口龍太，酒井敦史，池田 浩，石川 彩，太田和親，川上 淳，伊東俊司
  • Organizer: 平成26年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 弘前大学（青森県米沢市）
  • Year and Date: 2014-09-12 – 2014-09-13
• [Presentation] [2.2]パラシクロファン骨格を有するジアロイルメタナートホウ素二フッ化物の結晶構造と光学特性 (2014)
  • Author(s): 田中未來，村岡峻祐，酒井敦史，太田英輔，水野一彦，池田 浩
  • Organizer: 第25回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-09
• [Presentation] ハロゲン原子を有するジアロイルメタナートホウ素二フッ化物の常温燐光 (2014)
  • Author(s): 酒井敦史，太田英輔，松井康哲，水野一彦，池田 浩
  • Organizer: 第25回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-09
• [Presentation] 環状ポリフェニレン骨格を有する新規大環状π共役系化合物の分光学的特性と相転移挙動 (2014)
  • Author(s): 関口龍太，酒井敦史，池田 浩，石川 彩，太田和親，川上 淳，伊東俊司
  • Organizer: 第25回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-09
• [Presentation] Fluorescence Properties and Crystal Structures of Diaroylmethanatoboron Difluorides (2014)
  • Author(s): Sakai, A.; Ohta, E.; Yoshimoto, Y.; Tanaka, M.; Mizuno, K.; Ikeda, H.
  • Organizer: 15th International Meeting on Boron Chemistry (IMEboron XV)
  • Place of Presentation: Czech Technical University in Prague (Prague, Czech Republic)
  • Year and Date: 2014-08-24 – 2014-08-28
• [Presentation] 環状ポリフェニレン骨格を有する新規大環状π共役系化合物の分光学的特性と相転移挙動 (2014)
  • Author(s): 関口龍太，酒井敦史，池田 浩，石川 彩，太田和親，川上 淳，伊東俊司
  • Organizer: 平成26年度八戸工専・岩大工・一関高専・弘大理工4校学術交流会
  • Place of Presentation: 八戸工業高等専門学校（岩手県盛岡市）
  • Year and Date: 2014-07-18
• [Presentation] A Role of Bulky Substituents in Fluorescence Emission of Crystals of Organoboron-Complex (2014)
  • Author(s): Sakai, A.; Ohta, E.; Yoshimoto, Y.; Tanaka, M.; Mizuno, K.; Ikeda, H.
  • Organizer: Joint Congress of Asian Crystallization Technology Symposium-2014 (ACTS-2014) and 11th International Workshop on Crystal Growth of Organic Materials (CGOM11)
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂（奈良県奈良市）
  • Year and Date: 2014-06-17 – 2014-06-20
• [Presentation] Crystal Structures and Emission Properties of Dibenzoylmethanatoboron Difluoride Possessing the [2.2]Paracyclophane Moiety (2014)
  • Author(s): Tanaka, M.; Sakai, A.; Muraoka, Y.; Ohta, E.; Mizuno, K.; Ikeda, H.
  • Organizer: Joint Congress of Asian Crystallization Technology Symposium-2014 (ACTS-2014) and 11th International Workshop on Crystal Growth of Organic Materials (CGOM11)
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂（奈良県奈良市）
  • Year and Date: 2014-06-17 – 2014-06-20
• [Presentation] 蛍光性メカノクロミズムを示す有機ボロン錯体の熱戻り反応に及ぼす置換基効果. (2014)
  • Author(s): 狭山雄大, 酒井敦史, 池田浩, 緒方雄大, 田中敬二, 伊藤冬樹
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2014-03-29
• [Presentation] ハロゲン原子を有するジアロイルメタナートボロンジフロリドの発光特性 (2014)
  • Author(s): 酒井敦史, 田中未來, 太田英輔, 水野一彦, 池田浩
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2014-03-27
• [Presentation] 結晶構造により制御されるジアロイルメタナートボロンジフロリドの発光特性 (2014)
  • Author(s): 田中未來, 酒井敦史, 吉本裕一, 太田英輔, 水野一彦, 池田浩
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2014-03-27
• [Presentation] ジグザグ形カーボンナノチューブセグメント構築を目指した環状ポリフェーレン化合物の合成と物性 (2014)
  • Author(s): 関口龍太, 酒井敦史, 池田浩, 川上淳, 伊東俊司
  • Organizer: 日本化学会第94春季年会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2014-03-27
• [Presentation] 有機ボロン錯体のメカノ及びサーモフルオロクロミック特性 (2013)
  • Author(s): 池田浩・酒井敦史・田中未來・太田英輔・吉本裕一・水野一彦
  • Organizer: 第七回有機π電子系シンポジウム
  • Place of Presentation: 高崎
  • Year and Date: 2013-12-13
• [Presentation] 結晶構造によって制御された有機ボロン錯体のデュアルフルオロクロミズム (2013)
  • Author(s): 酒井敦史・田中未來・太田英輔・吉本裕一・水野一彦・池田浩
  • Organizer: 第40回有機典型元素化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2013-12-06
• [Presentation] White Light Emission from Diaroylmethanatoboron Difluoride (2013)
  • Author(s): Tanaka, M. ; Sakai, A. Ohta, E. ; Yoshimoto, Y. ; Mizuno, K. ; Ikeda, H.
  • Organizer: The 9th Korea-Japan Symposium on Frontier Photoscience
  • Place of Presentation: Soul, Korea
  • Year and Date: 2013-11-27
• [Presentation] White Light Emission from Diaroylemethanatoboron Difluoride Derivatives (2013)
  • Author(s): Tanaka, M. ; Sakai, A. ; Ohta, E. ; Yoshimoto, Y. ; Mizuno, K. ; Ikeda, H.
  • Organizer: The First OPU-TKU International Symposium on Frontier Chemistry and Materials for the 21^<st> Century
  • Place of Presentation: Osaka, Japan
  • Year and Date: 2013-11-19
• [Presentation] 有機ポロン錯体のデュアルフルオロクロミズム : 結晶構造との相関 (2013)
  • Author(s): 酒井敦史, 太田英輔, 田中末來, 吉本裕一, 水野一彦, 池田浩
  • Organizer: 第22回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2013-10-31
• [Presentation] [2.2]パラシクロファン置換型有機ボロン錯体の発光特性と結晶構造 (2013)
  • Author(s): 田中未來, 村岡峻祐, 酒井敦史, 太田英輔, 水野一彦, 池田浩
  • Organizer: 第3回 CSJ化学フェスタ2013
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2013-10-23
• [Presentation] [2.2]パラシクロファン骨格を有するジアロイルメタナートボロンジフロリドの結晶構造と光学特性 (2013)
  • Author(s): 田中未來, 村岡峻祐, 酒井敦史, 太田英輔, 水野一彦, 池田浩
  • Organizer: 2013年光化学討論会
  • Place of Presentation: 愛媛
  • Year and Date: 2013-09-11
• [Presentation] ジアロイルメタナートポロン錯体のデュアルフォトクロミック特性 (2013)
  • Author(s): 酒井敦史, 田中未來, 吉本裕一, 太田英輔, 水野一彦, 池田 浩
  • Organizer: 第24回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2013-09-05
• [Presentation] [2.2]パラシクロファン骨格を有するジアロイルメタナートボロンジフロリド誘導体の結晶構造と光学特性 (2013)
  • Author(s): 田中未來, 村岡峻祐, 酒井敦史, 太田英輔, 水野一彦, 池田浩
  • Organizer: 第24回基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2013-09-05
• [Presentation] White Emission from a Single Component System : Remarkable Concentration Effects on the Fluorescence of Diaroylmethanatoboron Difluoride (2013)
  • Author(s): Sakai, A. ; Tanaka, M. ; Ohta, E. ; Yoshimoto, Y. ; Mizuno, K. ; Ikeda, H.
  • Organizer: 11^<th> international Symposium on Functional π-Electron Systems (Fπ-11)
  • Place of Presentation: Archachon, France
  • Year and Date: 2013-06-06
• [Remarks] Ikeda Laboratory
  • URL: http://www.chem.osakafu-u.ac.jp/ohka/ohka5/index.html
• [Remarks] Ikeda Laboratory
  • URL: http://www.chem.osakafu-u.ac.jp/ohka/ohka5/