2014 Fiscal Year Research-status Report
含ケイ素芳香族化合物を鍵骨格とする強発光性蛍光センサーの開発
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26410040
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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, 准教授 (40295720)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
千木 昌人 金沢大学, 物質化学系, 教授 (90135046)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ピレン / ピレノファン / ケイ素官能基 / クラウンエーテル / 金属イオン / エキシマー / 蛍光センサー / 蛍光量子収率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
含ケイ素芳香族化合物を鍵骨格とする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。
1. ケイ素上およびピレン環上に様々な置換基を導入したシリルエチニルピレン類およびシリルピレン類を合成し、それらの置換基が吸収・蛍光特性に与える効果を調べた。希薄溶液中での蛍光量子収率は置換基に応じて変化し、最大で0.99を示した。ケイ素上のかさ高い置換基は、エキシマー発光を阻害した。固体の色は黄色からオレンジ色であり、共役系の広がり度合いと置換基のかさ高さに依存した。分子軌道計算を行った結果、ケイ素官能基はいずれの場合も電子供与基として働いていることが分かった。29Si NMRの化学シフト値はフェニル基の数が多いほど高磁場側に、アルキル基がかさ高いほど低磁場側に現れた。
2. 金属イオンを認識する高感度蛍光センサーの開発を目的として、クラウンエーテル部位を有するピレン誘導体を合成し、蛍光特性を調べた。(1,3)および(1,8)ピレノファン類は溶液中ではシン体とアンチ体の平衡にあり、ピレンのモノマー発光と分子内エキシマー発光の両方を示すのに対し、金属イオンを添加するとアンチ体へと平衡が片寄り、モノマー発光のみを示すことを明らかにした。また、ベンゾクラウンエーテル-エチニルピレン連結系分子はクラウンエーテルの環サイズに応じた金属イオンを選択的に取り込み、蛍光強度が著しく増大することを見出した。
3. 可視光領域の中でも比較的長波長側に強い蛍光を示す化合物の開発を目指し、多環式芳香族化合物の分子内エキシマー発光を利用する分子設計を行った。1,8-ビス(ピレン-１-イルエチニル)ナフタレン類を3種類合成したところ、溶液中、室温ではシン体とアンチ体の平衡混合物として存在するものの、472-492nmを発光極大とする分子内エキシマー発光のみを示す化合物であることが分かった。
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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、含ケイ素芳香族化合物の芳香環およびケイ素上に置換基を導入した場合の基礎的な光物理学的データが得られた。また、クラウンエーテル部位とピレンを併せ持つ化合物が金属イオンを認識する蛍光センサー分子として働くことを明らかにした。蛍光の長波長化を達成する手段として、多環式芳香族化合物の分子内エキシマー発光を利用する分子設計が有効であることが分かった。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 |
今後も引き続き金属イオンの添加により蛍光特性が変化するスイッチ分子の開発を行う。ゲスト分子となり得る有機化合物を添加した時に擬ロタキサンが形成されるかどうかについても検討する。蛍光の長波長化については、共役系が拡張するような置換基の導入を行い、極めて強い赤色発光を示す分子の開発を行う。また、求核剤認識センサーや可逆的光反応系、円偏光蛍光を示す分子の開発にも着手する。
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| Causes of Carryover |
直接経費を支出するにあたり、端数が発生したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
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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