2020 Fiscal Year Annual Research Report
Integrated Theoretical and Experimental Studies on Characteristic Photo-induced Properties of Novel Naphthalimide Derivatives
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17H03034
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
守橋 健二 筑波大学, 数理物質系, 名誉教授 (90182261)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大塚 教雄 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (30465968)
井澤 浩則 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (50643235)
松井 亨 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70716076)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | アニオンセンサー / ナフタルイミド誘導体 / 励起電子状態 / CDFT / TDDFT |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでの1-(メチル)-3-(N-(1,8-ナフタルイミジル)エチル)イミダゾリウム (MNEI) 及び3-(N-(1,8-ナフタルイミジル)エチル)トリメチルアンモニウム (TENI)のカルボン酸存在下での光誘起呈色反応 (黄色化） の理論計算及び実験から得られた知見からカルボン酸からの光誘起電子移動 (PET） でラジカルアニオンが生じる理由を考察した。
MNEIやTENIは、I-やBr-のような電気陰性度の低いアニオンとの錯体を形成すると、PETにより強く消光する。しかし、I-やBr-で色変化が起きないのは、ラジカルアニオンからIやBrのラジカルへの電子移動により瞬時にラジカルが失活するからと考えられる。一方、CH3COO-の場合、わずかに消光が観察されることから、CH3COO-でも低確率でPETは起こるが、大部分のラジカルアニオンは同様な経路で失活すると考えられる。一方、コハク酸のような複数のカルボキシ基を含む分子や、ラウリン酸のような両親媒性のカルボン酸の場合は、PETによりラジカルアニオンが生成する。
以上の実験からの推察は、カルボン酸とMNEI錯体の一重項励起状態のTDDFT 計算からも支持された。MNEI-カルボン酸錯体では、UV吸収によってMNEIのナフタルイミジル(NI)環部位が励起され、カルボン酸から電子を受け取り、中性ラジカル対が形成される。励起一重項状態では、このようなMNEIとカルボン酸のラジカル対が安定に存在することがTDDFT計算から示された。また、MNEIの光反応（蛍光/消光・黄色化）の機械学習から、黄色化に重要な要素として、分子のかさ高さが示唆されていることから、かさ高いカルボン酸の場合は、PETが起こった後に、MNEI-カルボン酸錯体からカルボン酸が遊離することで、ラジカルアニオンが生成したと考えられた。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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