光誘起電子移動とエキシマー形成を利用した高機能性ホスト分子の合成

• 研究課題/領域番号: 10740330
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能・物性・材料
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 久保 勘二 九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (00281452)
• 研究期間 (年度): 1998 – 1999
• 研究課題ステータス: 完了 (1999年度)
• 配分額: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 1999年度: 400千円 (直接経費: 400千円); 1998年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 光誘起電子移動 / エキシマー / エキシプレックス / ホスト―ゲスト化学 / フルオロイオノファー / けい光 / 消光 / X線結晶構造解析 / 機能性ホスト / ホスト-ゲスト化学 / 大環状ポリアミン / アームドクラウンエーテル

研究概要

光誘起電子移動(PET)とエキシマー形成を発光を利用した高機能ホスト分子を合成するために,種々のけい光分子(ピレン,ナフタレン,アントラセン)とイオノファー(アザクラウンエーテル,ジアザクラウンエーテル,大環状ポリアミン,トロポノイドイオノファーなど)を組み合わせた各種PETフルオロイオノファーを合成した。
各種PETフルオロイオノファーの溶液状態における基底状態と励起状態のホスト-ゲスト相互作用を解明するために,けい光スペクトルを測定したところ,全てのフルオロイオノファーは弱い発光を与えた。その弱い発光は,けい光分子とアミン窒素原子間のC-N接触がX線結晶解析で認められることから,分子内の窒素原子から励起されたけい光分子へのPETを経由したけい光消光に起因しているものと推察できた。
各種ゲストカチオンに対する鎖形成挙動を評価したところ,ビスフルオロメチルジアザ-12-クラウン-4誘導体は亜鉛イオンに選択性,18-クラウン-6誘導体はバリウムイオン選択性,トロポノイドフルオロイオノファーは銅イオンイオン選択性を示すことから,PETフルオロイオノファーはイオノファーに依存した選択性を示すことがわかった。また,ビスピレニルメチルジアザクラウンエーテル誘導体は金属イオン滴定実験において,金属イオンに依存して発光強度の増大とモノマー/エキシマー発光強度比(Iexcimer/Imonomer)の変化が観測されることから,この2つの情報を組み合わせることにより,より詳細な鎖体情報を得ることできることが判った。
以上のことから,けい光消光とエキシマー発光を利用したフルオロイオノファーはけい光スペクトル変化により金属イオンの形や価数を認識することができることから,金属イオン高感度定量分析試薬や分子センサーとしての応用が期待できる。

研究成果

• [文献書誌] K.Kubo,Y.Miyazaki,K.Akutsu,T.Sakurai: "Synthesis and properties of double armed thiocrown having two naphthoyl pendants"Heterocycles. 51. 965-968 (1999)
• [文献書誌] K.Kubo,T.Sakurai,N.Kato,A.Mori: "Crystal Structure of N,N'-Bis(1-naphthylmethyl)-1,4,10,13-tetraoxa-7,16-diazacyclooctadecane Complexed with Potassium and Barium Thiocyanates"Heterocycles. 51. 1229-1232 (1999)
• [文献書誌] K.Kubo,R.Ishige,T.Sakurai: "Synthesis and Complexation Behavior of Diaza-12-crown-4 Carrying Two 9-Anthryl Groups"Talanta. 49. 339-344 (1999)
• [文献書誌] K.Kubo,S.Sakaguchi,T.Sakurai: "Synthesis,Complexation,and Fluorescence Behavior of Armed Crown Ethers Carrying Naphthyl Group"Talanta. 49. 735-744 (1999)
• [文献書誌] K.Kubo,T.Sakurai,A.Mori: "Complexation and Fluorescence Behavior of 9,10-Bis[bis(β-hydroxyethyl)-aminomethyl]-anthracene"Talanta. 50. 73-77 (1999)
• [文献書誌] K.Kubo,T.Sakurai: "Molecular Recognition of PET Fluoroionophores"Heterocycles. 52. 945-977 (2000)
• [文献書誌] 久保・山本・櫻井: "Synthesis,Complexation and Emission Behavior of N,N′,N″,N″′-Tetrakis(1-naphthylmethyl)-1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane" Heterocycles. 48. 1477-1483 (1998)
• [文献書誌] 久保・坂口・櫻井: "Synthesis and Complexation Behavior of 2-[N,N-Bis(1-naphthylmethyl)-aminomethyl]-18-crown-6" 九州大学機能物質科学研究所報告. 12(1). 11-14 (1998)
• [文献書誌] 久保・山本・櫻井: "Synthesis and Complexation Behavior of Diaza-12-crown-4 Carrying Two Naphthyl Groups" Heterocycles. 48. 2133-2140 (1998)
• [文献書誌] 久保・山本・櫻井: "Complexation and Fluorescence Behavior of Diaza-15-crown-5 Carrying two Naphthyl Pendants" 九州大学機能物質科学研究所報告. 12(2). 137-140 (1998)
• [文献書誌] 久保・石毛・久保・櫻井: "Synthesis and Complexation Behavior of N-(1-naphthylmethyl)-1,4,7,10,13-pentaoxa-16-azacyclooctadecane" Talanta. 48. 181-187 (1999)