Synthesis of Luminescence Host Molecules Based on Curved Molecules Having Multiple Phosphorus Atoms

• Project/Area Number: 16K05684
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Organic chemistry
• Research Institution: Toyama Prefectural University (2017-2018); University of Tsukuba (2016)
• Principal Investigator: Yamamura Masaki 富山県立大学, 工学部, 准教授 (40524426)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
• Keywords: リン原子 / 蛍光 / 励起状態ダイナミクス / 有機典型元素化合物 / 分子認識 / 発光 / ホストゲスト化学 / 共役系 / 曲面分子

Outline of Final Research Achievements

We reported syn- and anti-isomers of curved molecules having two phosphorus atoms. These isomers show similar electronic structures in group state. On the other hand, the excited-state properties of these isomer are very different: the fluorescence of the syn-isomer was observed in longer-wavelength region by 50 nm than that of the anti-isomer. The syn-isomer showed much higher fluorescence quantum yield and smaller intersystem crossing efficiency than the anti-isomer. The difference in excited-state dynamics should be due to the σ-π conjugation in LUMO of the isomers.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

リン原子をπ共役系に組み込むことで様々な発光有機材料が開発されてきた。その多くは、リン原子とπ共役系とが効果的に共役するためか、剛直な構造を持ったものであった。本研究で用いた屈曲型分子は適度な柔軟性を有するため、光励起により構造変化を起こし、それが蛍光特性の変化として観測された。このような分子は、様々な外部の刺激に応答して蛍光変化を示すセンサーとしての応用が期待される。

Research Products

• [Journal Article] Efficient Synthetic Method for Organometallic Radicals: Structures and Properties of Gold(I)-(nitronyl nitroxide)-2-ide Complexes (2017)
  • Author(s): S. Suzuki, S. Kira, M. Kozaki, M. Yamamura, T. Hasegawa, T. Nabeshima, K. Okada
  • Journal Title: Dalton Trans. Volume: 46 Issue: 8 Pages: 2653-2659
  • DOI: 10.1039/c6dt04685a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stable Neutral Radicals of Planar N2O2-Type Dipyrrin Platinum Complexes: Hybrid Radicals of The Delocalized Organic π-Orbital and Platinum d-Orbital (2016)
  • Author(s): M. Yamamura, H. Takizawa, Y. Gobo, T. Nabeshima
  • Journal Title: Dalton Trans. Volume: 45 Issue: 16 Pages: 6834-6838
  • DOI: 10.1039/c5dt05039a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] "Synthesis of Phosphorus-Centered and Chalcogen-Bridged Concave Molecules: Modulation of Bowl Geometries and Packing Structures by Changing Bridging Atoms” (2016)
  • Author(s): M. Yamamura, T. Hasegawa, and T. Nabeshima
  • Journal Title: Org. Lett. Volume: 18 Issue: 4 Pages: 816-819
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.6b00105
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chiroptical switching caused by crystalline/liquid crystalline phase transition of a chiral bowl-shaped molecule (2016)
  • Author(s): Masaki Yamamura, Kimiya Sukegawa, Daichi Okada, Yohei Yamamoto, Tatsuya Nabeshima
  • Journal Title: Chem. Commun. Volume: 52 Issue: 24 Pages: 4585-4588
  • DOI: 10.1039/c6cc00995f
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 蛍光部位を有するキラルなホスファングレンの合成と性質 (2017)
  • Author(s): 任和, 助川公哉, 山村正樹, 鍋島達弥
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶応大学日吉キャンパス（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] 2つのリン原子を有する曲面状分子の合成と性質 (2017)
  • Author(s): 佃真之介, 本郷大悟, 山村正樹, 鍋島達弥
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶応大学日吉キャンパス（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] おわん型分子のC-S結合切断を利用したヘリセン型分子の合成 (2017)
  • Author(s): 檜森宗, 山村正樹, 鍋島達弥
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶応大学日吉キャンパス（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] 16族元素で架橋したキラルなホスファングレンの合成と性質 (2016)
  • Author(s): 長谷川徹, 山村正樹, 鍋島達弥
  • Organizer: 第43回典型元素化学討論会
  • Place of Presentation: 仙台市民会館（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-12-08
• [Presentation] ２つのリン原子を有する屈曲型分子の励起状態ダイナミクス (2016)
  • Author(s): 山村正樹, 本郷大悟, 酒井隼人, 羽曾部卓, 鍋島達弥
  • Organizer: 第43回典型元素化学討論会
  • Place of Presentation: 仙台市民会館（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-12-08
• [Presentation] Supramolecuar Formation of Curved Host Molecules and Guest Fullerene (2016)
  • Author(s): Masaki Yamamura, Tatsuya Nabeshima
  • Organizer: The 6th Annual World Congress of Nano Science and Technology-2016
  • Place of Presentation: Holiday Inn Singapore Atrium, Singapore
  • Year and Date: 2016-10-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] リン原子を中心にもち16族元素を架橋部位とするお椀型分子の構造と反応性 (2016)
  • Author(s): 長谷川徹, 山村正樹, 鍋島達弥
  • Organizer: 第27回 基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 広島国際会議場（広島県広島市）
  • Year and Date: 2016-09-01
• [Presentation] キラルお椀型分子の液晶相におけるキラル特性 (2016)
  • Author(s): 山村正樹, 助川公哉, 岡田大地, 山本洋平, 鍋島達弥
  • Organizer: 第27回 基礎有機化学討論会
  • Place of Presentation: 広島国際会議場（広島県広島市）
  • Year and Date: 2016-09-01