2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of highly emissive fluorescence sensors based on conformational changes and photoreactions of polycyclic aromatic compounds
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20K05474
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
前多 肇 金沢大学, 物質化学系, 教授 (40295720)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 蛍光 / 蛍光量子収率 / ソルバトフルオロクロミズム / 分子内エキシプレックス / 光環化付加反応 / スチルベン / ピレン / ペリレン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強発光性蛍光センサーの開発を目的として研究を行い、以下の知見を得た。
シリル置換スチルベンの吸収と蛍光特性を調べた。4つのMe3Si基がオルト位に導入された誘導体は、室温では蛍光を出さなかった。パラビス(Me3Siエチニル)誘導体は高い蛍光量子収率（0.95）を示した。Ph2N基とMe3Siエチニル基の両方を持つスチルベンは、良好な蛍光量子収率（0.50）を維持しながら、ソルバトフルオロクロミズムを示した。
ピレンの4,5位にMeO基、1,8位に様々なアクセプター性置換基を導入した化合物を8種類合成し、それらの蛍光スペクトルにおける溶媒依存性を調べたところ、いずれの化合物も溶媒の極性が上がるにつれて極大蛍光波長は長波長側に移動し、その移動量は1,8位の置換基の電子求引性が高いほど大きいことが分かった。また、蛍光量子収率は三重結合を導入することによって増加した。
ペリレンにベンゾクラウンエーテルを2個連結させた分子は、比較的高い蛍光量子収率(0.52)を示した。その溶液にBa2+イオンを添加すると、1当量添加したときに蛍光強度が最小となり、それ以上加えると蛍光強度は逆に増大することが明らかになった。複数の金属イオンの混合物を加えるとBa2+イオンの有無に応じて応答するため、この現象はBa2+イオンの選択的な検出に対して有効であると言える。
ピレン-アルケン連結型化合物の光反応により、分子内[2+2]光環化付加体が主生成物として生成した。原料を含む溶液に金属イオンを添加すると、ピレンのモノマー発光の強度が増大し、分子内エキシプレックス発光の強度が減少した。これに対し、生成物を含む溶液に金属イオンを添加すると、分子内エキシプレックス発光がわずかに現れるとともに、モノマー発光の強度が減少した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでの研究において、あまり光らないスチルベンの蛍光量子収率を増大させる分子設計、および、もともとよく光るピレンやペリレンの蛍光量子収率を高く保ったまま金属イオン認識部位を取り付ける分子設計の指針を確立することに成功した。その取り付けた金属イオン認識部位によりBa2+、Li+、Na+イオンを捕捉し、高い蛍光量子収率を保ったまま蛍光波長と蛍光強度が変化する分子を開発することができた。また、TICT（ねじれ型分子内電荷移動）および基底状態と励起状態の双極子モーメントの差を利用することにより、ソルバトフルオロクロミズム（溶媒の極性に応じて蛍光波長が変化する現象）の機能を付与することもできた。以上の結果、達成度としては、おおむね順調に進展している、と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も引き続き、蛍光量子収率を向上させる分子設計指針の模索を続けるとともに、発光の長波長化を図る。また、金属イオンのみならずアンモニウムイオン、アニオン、求核剤など他の多様な分子を認識する分子の開発をそれぞれ行う。さらに、可逆的な光反応や立体配座の変化の利用も検討する。これらの成果を踏まえ、学術的にも価値が高く、工業的にもこれまでにない優れた高機能性蛍光材料の提供へと結びつける。
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| Causes of Carryover |
（理由）当初の予定よりも物品費を節約することができたため。
（使用計画）翌年度分として請求した助成金と合わせ、物品費、旅費、その他費として使用する計画である。
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Research Products
(5 results)
