新奇円偏光発光性分子の探索と機能開発

• 研究課題/領域番号: 21J14099
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 審査区分: 小区分32020:機能物性化学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 田中 裕介 東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2021-04-28 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2021年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: CPL / 円偏光発光 / 共役系 / キラル / らせん

研究開始時の研究の概要

円偏光発光(CPL)とはキラルな分子から左右円偏光どちらかに偏った発光を示す現象である。CPLを示す分子は、“見える”「発光性」と“見えない”「円偏光 」という性質を活かして、セキュリティインクや3Dディスプレイ、バイオイメージングなどの幅広い応用が期待されているが、未だ実用化に十分なものが開発されていない。本研究では、理論化学に基づき分子設計を行い、実験化学や分光学、活性評価によるフィードバックを通して分子構造とCPLの関係を明らかにすることで、新奇CPL(円偏光発光)を示す有機小分子分子探索研究のプラットフォームの確立を目指す。

研究実績の概要

円偏光発光はキラルな分子等から左右円偏光のどちらかに偏った発光を示す現象であり、円偏光発光性分子は「見える」発光性と「見えない」円偏光という両面の性質を活かした応用が期待されている。
本研究は新奇円偏光発光性分子の設計・開発を目的としており、前年度までに開発していたフタロシアニン類似骨格「ヘミポルフィラジン」を利用したらせん構造分子のピリジン環にπ拡張を施し、ナフチリジン環を構成要素とした分子の設計・合成の検討を行った。ナフチリジン環原料はピリジン環のものに比べ反応性が低いことが懸念されていたが、問題なく反応が進行することが明らかになった。さらにらせんの長さが目的物よりも長い、拡張型らせん分子が数多く生成していることも明らかになった。これら一連の新奇らせん分子はキラルな脂肪族分子であるリモネンを溶媒として円二色性を示すことが明らかになった。このように外部環境によりキラリティを誘導できることが示唆されていることに加え、ナフチリジン環の-N=とピロール環のN-Hを利用した、キラル分子認識を利用した円偏光発光プローブへの利用可能性が期待される。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Formation of a dinuclear zinc complex with open-ring hemiporphyrazine (2023)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Tanaka, Xingmei Ouyang, Tomotaka Murayama, Atsuya Muranaka, and Masanobu Uchiyama
  • 雑誌名: Journal of Porphyrins and Phthalocyanines 巻: 27 号: 01n04 ページ: 184-189
  • DOI: 10.1142/s1088424622500791
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Switchable Near‐Infrared‐Absorbing Dye Based on Redox‐Bistable Benzitetraazaporphyrin (2023)
  • 著者名/発表者名: Yanagi Shunsuke、Matsumoto Akihisa、Toriumi Naoyuki、Tanaka Yusuke、Miyamoto Kazunori、Muranaka Atsuya、Uchiyama Masanobu
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 62 号: 11
  • DOI: 10.1002/anie.202218358
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Cyclophenacene‐ and Chiral‐Type Cyclophenylene‐Naphthylene Belts (2022)
  • 著者名/発表者名: Nogami Juntaro、Nagashima Yuki、Sugiyama Haruki、Miyamoto Kazunori、Tanaka Yusuke、Uekusa Hidehiro、Muranaka Atsuya、Uchiyama Masanobu、Tanaka Ken
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 61 号: 15
  • DOI: 10.1002/anie.202200800
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orbital-resolved visualization of single-molecule photocurrent channels (2022)
  • 著者名/発表者名: Imai-Imada Miyabi、Imada Hiroshi、Miwa Kuniyuki、Tanaka Yusuke、Kimura Kensuke、Zoh Inhae、Jaculbia Rafael B.、Yoshino Hiroko、Muranaka Atsuya、Uchiyama Masanobu、Kim Yousoo
  • 雑誌名: Nature 巻: 603 号: 7903 ページ: 829-834
  • DOI: 10.1038/s41586-022-04401-0
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Rhodium‐Catalyzed Enantioselective Synthesis, Structures, and Properties of Single and Double Azahelicene‐Like Molecules (2021)
  • 著者名/発表者名: Hanada Kyoichi、Nogami Juntaro、Miyamoto Kazunori、Hayase Norihiko、Nagashima Yuki、Tanaka Yusuke、Muranaka Atsuya、Uchiyama Masanobu、Tanaka Ken
  • 雑誌名: Chemistry A European Journal 巻: 27 号: 36 ページ: 9313-9319
  • DOI: 10.1002/chem.202005479
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical Identification and Bond Control of π-Skeletons in a Coupling Reaction (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhang Chi、Jaculbia Rafael B.、Tanaka Yusuke、Kazuma Emiko、Imada Hiroshi、Hayazawa Norihiko、Muranaka Atsuya、Uchiyama Masanobu、Kim Yousoo
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 143 号: 25 ページ: 9461-9467
  • DOI: 10.1021/jacs.1c02624
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-molecule laser nanospectroscopy with micro-electron volt energy resolution (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Imada, M. Imai-Imada, K. Miwa, H. Yamane, T. Iwasa, Y. Tanaka, N. Toriumi, K. Kimura, N. Yokoshi, A. Muranaka, M. Uchiyama, T. Taketsugu, Y. K. Kato, H. Ishihara, Y. Kim
  • 雑誌名: Science 巻: 373（6550） 号: 6550 ページ: 95-98
  • DOI: 10.1126/science.abg8790
  • 査読あり