多元情報を含有できる光学色素分子の創製と物質センシングへの方法論の展開

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08455390
• 研究機関: 慶応義塾大学
• 研究代表者: 鈴木 孝治 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (80154540)
• キーワード: オプティカルセンシング / センシング用色素 / 膜センサー / ソルバトクロミズム / ベタイン型色素分子 / 化学センシング

研究概要

多元情報を含有できる色素分子として、以下のコンセプトに基づいて分子設計し、光学的な物質センシングへの応用を検討した。(a)様々な吸収スペクトル変化を得るための色素骨格を選択する。(b)色素の共役系に電子吸引性・供与性の官能基を導入して、色素特性の制御を行う。(c)センサーデバイスへの応用を考慮し、色素分子内に固定化サイトを導入する。
本年度は、高感度なセンシングへの応用を可能にするために、新しい光学情報色素の設計・合成(KD一M7)を行った。この場合、色素分子の骨格として大きなソルバトクロミズムを示すと考えられたメロシアニンを選んだ。実験には、新規に合成した色素のKD-M7と昨年までのKD-M5を使用した。
1) 溶媒特性による最大吸収波長の変化量が大きく、pKaの低いKD-M5を用いてアルコール濃度測定を行った結果、アルコール濃度変化に応じた最大吸収波長の変化が観察された。KD-M5を可塑化PVC膜に包括した膜センサーにおいてもアルコール濃度変化に応じた最大吸収波長の変化を示し、アルコール濃度測定が可能であった。また、濃度が一定であれば最大吸収波長の位置によって、アルコールの種類の判別も可能であった。
2) 溶媒特性による最大吸収波長の変化が小さいKD-M7を用いて、アニオン濃度測定を行った結果、どのアニオンとも濃度変化に応じた吸光度変化を示した。
3) アセトニトリル中のKD-MSは、カチオン濃度が低濃度であるときには吸光度変化のみを示し、ある濃度域から最大吸収波長の変化をも伴う光スペクトル変化を生ずる。
この応答は、従来のイオンを測定する目的のオブトード(イオンオプトード)と異なった挙動であり、イオン抽出量と色素の変色能力の向上によっては新しいイオンオプトード開発が可能である。

研究成果

• [文献書誌] Hideaki Hisamoto: "Molecular Design, Characterization, and Application of the Multiinformation Dyes(IIDs) for Multi-Dimensional Optical Chemical Sensings 2: Preparation of the Optical Sensing Membranes for the Simultaneous Measurements of pHand Water content in Organic Media" Analytical Chemistry. 70. 1255-1261 (1998)
• [文献書誌] Hideaki Hisamoto: "Molecular Design, Characterization, and Application of Multiinformation Dyes for Multi-Dimensional Optical Chemical Sensings.1. Molecular Design Concepts of the Dyes and Their Fundamental Spectral Characteristics" Analytical Chimica Acta. 373. 271-289 (1998)
• [文献書誌] Hideaki Hisamoto: "Molecular Design, Characterization, and Application of Multiinformation Dyes for Multi-Dimensional Optical Chemical Sensings.3. Application of MIDs for Imax-Tunable Ion-Selective Optodes" Analytical Chemistry. 71. 259-264 (1999)
• [文献書誌] 久本秀明: "感度・選択性の高いイオン検出デバイスの開発〜“イオン選択性オプトード"" 化学. 53. 76-77 (1998)