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Systematic luminescence characterization of antiaromatic compounds aimed at the design of novel rare-earth-like luminescent dyes

Research Project

Project/Area Number 19H02688
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

YAMASHITA Ken-ichi  大阪大学, 理学研究科, 講師 (40468145)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2019: ¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
Keywords反芳香族化合物 / 反Kasha発光 / 近赤外発光 / 有機発光色素 / 反カシャ発光 / 多重発光 / フォトンアップコンバージョン発光
Outline of Research at the Start

金属錯体、特に希土類錯体は、通常条件下で多彩な発光特性(多重発光、可視~近赤外発光、フォトンアップコンバージョン発光)を示す一方で、一般的な有機化合物は、Kasha則に則り最低励起状態S1からの発光のみが通常紫外~可視光領域に観測される。本研究は、単一の有機分子で希土類錯体に匹敵するような多様な発光特性を実現することを目的とする。具体的には、鍵化合物として反芳香族化合物に注目し、反芳香族化合物の系統的な発光特性の評価を本研究で初めて行い、通常の有機化合物とは全く異質な発光色素の創製を目指す。得られた知見を将来的に新たな発光デバイス、発光センシング色素などの応用展開の足掛かりとする。

Outline of Final Research Achievements

While metal complexes, especially rare-earth complexes, exhibit diverse luminescence properties, common organic compounds usually emit only from the lowest excited state S1 in the UV to visible regions according to the Kasha's rule. In this study, we focus on antiaromatic compounds with the aim of realizing diverse luminescence properties in organic compounds comparable to those of rare-earth complexes.
The luminescence properties of isophlorin derivatives with different antiaromaticity were systematically evaluated. All of the antiaromatic isophlorins showed anti-Kasha dual fluorescence properties in the visible and near-infrared regions. On the other hand, isophlorin lacking antiaromaticity did not exhibit fluorescence. These results indicate that the introduction of antiaromaticity is an effective strategy to achieve dual fluorescence properties in organic compounds.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

一つの色素から複数の発光を示す多重発光特性は、有機分子においては、実現するための一般的な分子設計は、申請者の知る限り現時点でほとんど知られていなかった。本研究では、反芳香族性が有機分子で多重発光、近赤外発光を実現するための合理的な分子設計指針であること明らかにした。これらの成果は、反芳香族ポルフィリノイドから、有機物で他に比類のない希土類錯体のような特異的発光特性を実現できる可能性を示すことができたと考えている。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Outstanding Enhancement in the Axial Coordination Ability of the Highly Rigid Cofacial Cyclic Metalloporphyrin Dimer2021

    • Author(s)
      Yamashita Ken‐ichi、Furutani Kazuhiro、Ogawa Takuji
    • Journal Title

      Asian Journal of Organic Chemistry

      Volume: 10 Issue: 5 Pages: 1192-1197

    • DOI

      10.1002/ajoc.202100186

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Facile Redox‐Induced Aromatic-Antiaromatic Interconversion of a β‐Tetracyano‐21,23‐Dithiaporphyrin under Ambient Conditions2020

    • Author(s)
      Yamashita Ken‐ichi、Nakajima Kana、Honda Yusuke、Ogawa Takuji
    • Journal Title

      Chemistry - A European Journal

      Volume: 26 Issue: 16 Pages: 3633-3640

    • DOI

      10.1002/chem.201905823

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] β-シアノ置換ポルフィリン白金錯体の近赤外領域りん光発光2022

    • Author(s)
      杉村晴菜、山下健一
    • Organizer
      日本化学会第102回春季年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] β-テトラシアノイソフロリン金属錯体における安定性および反芳香族性の金属依存性2021

    • Author(s)
      杉村晴菜、中島加奈、山下健一、小川琢治
    • Organizer
      第31回基礎有機化学討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ジチアジオキサイソフロリンの反芳香族性に及ぼすmeso置換基の効果2021

    • Author(s)
      磯田舞花、本多祐介、山下健一、小川琢治
    • Organizer
      第31回基礎有機化学討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] メチン架橋チオフェン三量体における幾何異性体の制御2021

    • Author(s)
      西村里桜、山下健一
    • Organizer
      第31回基礎有機化学討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] β-テトラシアノイソフロリンの合成と反芳香族性の評価2021

    • Author(s)
      杉村晴菜、中島加奈、山下健一、小川琢治
    • Organizer
      第11回CSJ化学フェスタ2021
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  • [Presentation] ジチアジオキサイソフロリンの反芳香族性に及ぼすmeso置換基の効果2021

    • Author(s)
      磯田舞花、本多祐介、山下健一、小川琢治
    • Organizer
      第11回CSJ化学フェスタ2021
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  • [Presentation] メチン架橋チオフェン三量体における幾何異性体の制御2021

    • Author(s)
      西村里桜、山下健一
    • Organizer
      第11回CSJ化学フェスタ2021
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Outstanding Enhancement in the Axial Coordination Ability of the Highly Rigid Cofacial Cyclic Metalloporphyrin Dimer2021

    • Author(s)
      Ken-ichi Yamashita, Kazuhiro Furutani, Takuji Ogawa
    • Organizer
      11th International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines
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      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Meso-substituent effect on the antiaromaticity and intermolecular interaction of dithiadioxaisophlorins2021

    • Author(s)
      Maika Isoda, Yusuke Honda, Ken-ichi Yamashita, Takuji Ogawa
    • Organizer
      11th International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines
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      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis and antiaromaticity of beta-tetracyanoisophlorins2021

    • Author(s)
      Haruna Sugimura, Kana Nakajima, Ken-ichi Yamashita, Takuji Ogawa
    • Organizer
      11th International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines
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      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 希土類ポルフィリンダブルデッカー型錯体の酸化体における環回転のダイナミクス2020

    • Author(s)
      遠山啓史・山下健一・小川琢治
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] β-テトラシアノジチアポルフィリン誘導体の還元により得られる反芳香族イソフロリンの構造と性質2019

    • Author(s)
      中島可奈・本多祐介・山下健一・小川琢治
    • Organizer
      第30回基礎有機化学討論会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 反芳香族ポルフィリノイドにみられるKasha則の破れ2019

    • Author(s)
      本多祐介・中島可奈・山下健一・小川琢治
    • Organizer
      第30回基礎有機化学討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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