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2017 年度 実施状況報告書

環状光捕集アンテナモデルのサイズ制御を基盤とする光合成機能の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K05749
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

森末 光彦  京都工芸繊維大学, 分子化学系, 助教 (40403357)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード配位結合 / ポルフィリン / 超分子 / 発光
研究実績の概要

亜鉛ポルフィリンとこの配位子とが交互に配列した構造が、自己相補的な二重鎖形成することを前年までに確立した。本質的に正の共同性が期待できる亜鉛ポルフィリンとこの配位子との交互配列構造では、相互作用自体が非常に弱くてもこのような構造形成が期待できる。そこでよりパイ系を拡張できる新たな亜鉛ポルフィリンに対する配位子として、BODIPYのフッ素原子に関して、ポルフィリンとBODIOYの連結化合物を新規に合成し、この自己組織化挙動について検討を行った。この結果、BODIPYのフッ素原子が亜鉛ポルフィリンにイオン-双極子型の相互作用により結合し、逆平行の二重鎖構造を形成した。ポルフィリンとBODIOYを連結しないで混合しただけでは、このような相互作用は観察されず、正の共同性によりBODIPYのフッ素原子と亜鉛ポルフィリンとの相互作用が非常に増強した結果であると考えられる。亜鉛ポルフィリンの中心亜鉛がルイス酸であることから、積層した電子豊富なπ平面から電子を受け取り、一種の配位結合型相互作用を示す可能性がある。比較的電子不足のパーフルオロアレーンはポルフィリン環を構成する電子豊富なピロールと四極子型の相互作用した時、亜鉛の軸位に近接して配置したパーフルオロアレーンは、ハプト2型の配位結合形成を示し、この結果、サンドイッチ型の超分子構造を形成した。興味深いことに、この時のポルフィリンの蛍光量子収率は6倍に増大した。さらに、合成したポリフィリンが無溶媒条件下でガラス化し、固体近赤外発光を示すことを見出した。これはポルフィリンに導入したアセチレンが、ガラス状態で亜鉛の軸位に近接配置し、この結果項間交差を促進し、高密度で生成した三重項同士が結合したこととによる遅延蛍光が観察されていると考えている。このようにポルフィリンの配位結合形成により、新しい集合構造形成、機能発現に繋がることを示した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初予想していなかった新しい機能発現を発見したことにより、産業化への技術移転に繋がる特許取得に至った。この機能発現の動作原理についての解明が必要であるが、構造の面での基盤技術をすでに確率できているという点で、顕著な進歩として捉えている。

今後の研究の推進方策

当初の研究目標について、化合物の合成はおおよそ完了しており、この評価を実施する。またこれとあわせて、固体近赤外発光材料の産業化にむけた基盤技術の確立に向けて、引き続き検討を行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

機器購入予定分を見送り、これを本年度および次年度の合成用試薬等の購入分に回した。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] An antiparallel double-stranded BODIPY?porphyrin dyad assembled via a self-complementary B?F?Zn interaction2018

    • 著者名/発表者名
      Morisue Mitsuhiko、Nakano Shinya、Shimizu Masaki、Yumura Takashi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 ページ: 144~147

    • DOI

      10.1039/C7CC07049G

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A metal-lustrous porphyrin foil2017

    • 著者名/発表者名
      Morisue Mitsuhiko、Hoshino Yuki、Shimizu Masaki、Tomita Shogo、Sasaki Sono、Sakurai Shinichi、Hikima Takaaki、Kawamura Ayaka、Kohri Michinari、Matsui Jun、Yamao Takeshi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 53 ページ: 10703~10706

    • DOI

      DOI: 10.1039/C7CC06159E

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Porphyrins Sheathed in Quadrupolar Solvation Spheres of Hexafluorobenzene: Solvation-Induced Fluorescence Enhancement and Conformational Confinement2017

    • 著者名/発表者名
      Morisue Mitsuhiko、Ueno Ikuya、Shimizu Masaki、Yumura Takashi、Ikeda Noriaki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 121 ページ: 19407~19413

    • DOI

      DOI: 10.1021/acs.jpcc.7b04083

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Amorphous porphyrin glasses exhibit near-infrared excimer luminescence2017

    • 著者名/発表者名
      Morisue Mitsuhiko、Ueno Ikuya、Nakanishi Takayuki、Matsui Takafumi、Sasaki Sono、Shimizu Masaki、Matsui Jun、Hasegawa Yasuchika
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 7 ページ: 22679~22683

    • DOI

      DOI: 10.1039/c7ra02752d

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Supramolecular Polymer of Near-Infrared Luminescent Porphyrin Glass2017

    • 著者名/発表者名
      Morisue Mitsuhiko、Hoshino Yuki、Shimizu Masaki、Nakanishi Takayuki、Hasegawa Yasuchika、Hossain Md. Amran、Sakurai Shinichi、Sasaki Sono、Uemura Shinobu、Matsui Jun
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 50 ページ: 3186~3192

    • DOI

      DOI: 10.1021/acs.macromol.7b00316

    • 査読あり
  • [学会発表] Near-infrared luminescent porphyrin glasses2018

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiko Morisue
    • 学会等名
      The 4th International Workshop on Chromogenic Materials and Devices
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ポルフィリンガラスを基盤とする固体近赤外発光材料の創製2017

    • 著者名/発表者名
      森末光彦, 上野郁也, 清水正毅, 佐々木園, 松井淳, 大曲駿, 中西貴之, 長谷川靖哉
    • 学会等名
      第15回無機高分子研究討論会
  • [学会発表] アモルファス状態で近赤外エキシマー発光するポルフィリンガラス2017

    • 著者名/発表者名
      森末光彦, 上野郁也, 清水正毅, 佐々木園, 松井淳, 大曲駿, 中西貴之, 長谷川靖哉
    • 学会等名
      第15回光化学討論会
  • [学会発表] BODIPYから亜鉛ポルフィリンへの相補的配位結合に基づくBODIPY -ポルフィリン超分子錯体の構築2017

    • 著者名/発表者名
      中野慎也, 清水正毅, 湯村尚史, 森末光彦
    • 学会等名
      第15回ホスト・ゲスト超分子化学シンポジウム
  • [学会発表] ポルフィリン-BODIPY連結分子の自己組織化2017

    • 著者名/発表者名
      中野慎也, 清水正毅, 森末光彦
    • 学会等名
      第66回高分子年次大会
  • [学会発表] 生体の構造を模倣したポルフィリン積層構造の構築とその多彩な機能2017

    • 著者名/発表者名
      森末光彦
    • 学会等名
      日本技術士会近畿本部化学部会例会
    • 招待講演
  • [学会発表] 二重鎖ポルフィリンアレー精密組織体の構築と機能化2017

    • 著者名/発表者名
      森末光彦
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
  • [産業財産権] 固体凝集状態で近赤外線発光を示すポルフィリンガラス2017

    • 発明者名
      森末光彦、佐々木園、中西貴之、長谷川靖哉
    • 権利者名
      森末光彦、佐々木園、中西貴之、長谷川靖哉
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      WO 2018/038025 A1
    • 外国

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公開日: 2018-12-17  

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