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2019 年度 実績報告書

構造変化型強発光性スイッチ材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K05777
研究機関金沢大学

研究代表者

前多 肇  金沢大学, 物質化学系, 教授 (40295720)

研究分担者 千木 昌人  金沢大学, 物質化学系, 教授 (90135046)
古山 渓行  金沢大学, 物質化学系, 准教授 (30584528) [辞退]
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードピレン / ペリレン / クラウンエーテル / ビフェニレン / シクロファン / エキシプレックス / エキシマー / 蛍光
研究実績の概要

強発光性スイッチ材料の開発を目的として研究を行い、以下の知見を得た。
アセチレンを介してベンゾクラウンエーテルを2つ連結したペリレン誘導体を合成し、そのクロロホルム:アセトニトリル=1:1溶液にバリウムイオンを1当量添加したところ、吸収帯の長波長シフトと蛍光強度の減少が起こり、それ以上加えると蛍光強度は逆に増大することが分かった。これは、ペリレン誘導体:バリウムイオン= 2 : 1および2 : 2錯体はエキシマーを形成して蛍光強度が減少するためであり、多段階スイッチ機能を有する強発光性金属イオン認識型スイッチ分子として有用であると考えられる。
ピレンと電子不足アルケンをオリゴエチレングリコール鎖で連結した化合物のアセトニトリル-ベンゼン混合溶液に紫外線を照射したところ、ピレン環の4,5位で位置および立体選択的に分子内光環化付加反応が進行し、ジヒドロピレン環を含むシクロファンが生成した。その反応の可逆性および原料と生成物の比は、溶媒の組成とオリゴエチレングリコール鎖の長さによって変化した。原料は分子内エキシプレックス発光を長波長側に、生成物はジヒドロピレンのモノマー発光を短波長側に示すため、光反応を用いる強発光性スイッチ材料の母骨格として有用であると考えられる。
芳香族化合物の分子内エキシマー発光の長波長化と強発光化を目的とし、2枚の1-エチニルピレンをビフェニレンの1,8位で架橋し、さらにシリルエチニル基を複数個導入した化合物を合成し、蛍光特性を調べたところ、分子内エキシマー発光の極大波長は566 nmへと長波長化し、蛍光量子収率も0.164にまで増大することが明らかになった。エチニルピレンとエチニルペリレンをビフェニレンで架橋した化合物では516 nmを極大とする分子内エキシプレックス発光を強く示し、その蛍光量子収率は0.336であることも分かった。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2020 2019 その他

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 (11件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Effects of substituents on absorption and fluorescence properties of trimethylsilylethynyl- and tert-butylethynyl-pyrenes2020

    • 著者名/発表者名
      Hajime Maeda, Ryota Ueno, Taniyuki Furuyama, Masahito Segi
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      巻: 392 ページ: 112428

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2020.112428

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ethynylpyrene Linked Benzocrown Ethers as Fluorescent Sensors for Metal Ions2019

    • 著者名/発表者名
      Hajime Maeda, Kazuhiro Tanaka, Mona Aratani, Masahito Segi
    • 雑誌名

      Photochemistry and Photobiology

      巻: 95 ページ: 762-772

    • DOI

      10.1111/php.13071

    • 査読あり
  • [雑誌論文] (1,3)Pyrenophanes containing crown ether moieties as fluorescence sensors for metal and ammonium ions2019

    • 著者名/発表者名
      Hajime Maeda, Keigo Nakamura, Taniyuki Furuyama, Masahito Segi
    • 雑誌名

      Photochemical & Photobiological Sciences

      巻: 18 ページ: 2397-2410

    • DOI

      10.1039/C9PP00239A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enantioselective Protonation of Radical Anion Intermediates in Photoallylation and Photoreduction Reactions of 3,3-Diaryl-1,1-dicyano-2-methylprop-1-ene with Allyltrimethylsilane2019

    • 著者名/発表者名
      Hajime Maeda, Masayuki Iida, Daisuke Ogawa, Kazuhiko Mizuno
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 24 ページ: 2677

    • DOI

      10.3390/molecules24142677

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis, fluorescence properties, and conformational analysis of ether-linked (1,8)pyrenophanes2019

    • 著者名/発表者名
      Hajime Maeda, Makoto Geshi, Kenji Hirose, Taniyuki Furuyama, Masahito Segi
    • 雑誌名

      Tetrahedron

      巻: 75 ページ: 130512

    • DOI

      10.1016/j.tet.2019.130512

    • 査読あり
  • [学会発表] ペリレンとベンゾクラウンエーテルを連結した分子による金属イオン認識型蛍光センサーの開発2020

    • 著者名/発表者名
      橋本陽奈,古山渓行,千木昌人,前多 肇
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
  • [学会発表] ピレンとアルケンをオリゴエチレングリコール鎖で連結した化合物の蛍光と光反応2020

    • 著者名/発表者名
      松原良太郎,古山渓行,千木昌人,前多 肇
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
  • [学会発表] 3位にアルケニル基を有する2-シアノナフタレン誘導体の分子内光環化付加反応2020

    • 著者名/発表者名
      柳本雅也,古山渓行,千木昌人,前多 肇
    • 学会等名
      日本化学会第100春季年会
  • [学会発表] ナフトニトリル誘導体と電子求引基を有する芳香族アルキンとの光環化付加反応2019

    • 著者名/発表者名
      山先健太,國松祐希,古山渓行,千木昌人,前多 肇
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
  • [学会発表] ピレンとアルケンをオリゴエチレングリコール鎖で連結した化合物の蛍光と光反応2019

    • 著者名/発表者名
      松原良太郎,古山渓行,千木昌人,前多 肇
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
  • [学会発表] 3位にオキサアルケニル基を有する2-シアノナフタレン誘導体の分子内光環化付加反応2019

    • 著者名/発表者名
      柳本雅也,古山渓行,千木昌人,前多 肇
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
  • [学会発表] ピレンの並列構造の制御による分子内エキシマー発光の最適化と長波長化2019

    • 著者名/発表者名
      中田梨香子,松野 佑,濱塚明宣,古山渓行,千木昌人,前多 肇
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
  • [学会発表] エチニルピレン―ベンゾクラウンエーテル連結系分子による金属イオン認識型蛍光センサーの開発2019

    • 著者名/発表者名
      橋本陽奈,田中一弘,荒谷萌菜,古山渓行,千木昌人,前多 肇
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
  • [学会発表] 並列構造の制御によるピレンの分子内エキシマー発光の最適化と長波長化2019

    • 著者名/発表者名
      中田梨香子,松野 佑,濱塚明宣,古山渓行,千木昌人,前多 肇
    • 学会等名
      2019年度有機合成化学北陸セミナー
  • [学会発表] 3位にオキサアルケニル基を導入した2-シアノナフタレン誘導体の分子内光環化付加反応2019

    • 著者名/発表者名
      柳本雅也,古山渓行,千木昌人,前多 肇
    • 学会等名
      2019年度有機合成化学北陸セミナー
  • [学会発表] ピレンとシンナモニトリルをオリゴエチレングリコール鎖で連結した化合物の蛍光と光反応2019

    • 著者名/発表者名
      松原良太郎,古山渓行,千木昌人,前多 肇
    • 学会等名
      日本化学会近畿支部2019年度北陸地区講演会と研究発表会
  • [備考] 金沢大学理工研究域物質化学系応用化学コース精密有機合成化学研究室ホームページ

    • URL

      http://kohka.ch.t.kanazawa-u.ac.jp/lab4/lab4.html

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公開日: 2021-01-27  

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