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2021 年度 実施状況報告書

傑出した円偏光度を示すキラルトポロジカル分子の創製

研究課題

研究課題/領域番号 21K05043
研究機関北里大学

研究代表者

長谷川 真士  北里大学, 理学部, 講師 (20438120)

研究分担者 伊與田 正彦  東京都立大学, 理学研究科, 客員教授 (50115995) [辞退]
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードキラル化合物 / π共役系化合物 / ねじれ化合物 / 円二色性スペクトル / 円偏光発光スペクトル
研究実績の概要

軸不斉や面不斉によって摂動を受けたπ共役ユニットはキラル光学特性を示す。本研究ではこうした不斉によって分子内にねじれを誘起した環状π共役系キラル分子を新たに合成し、その構造とキラル光学特性の相関について調査した。特に円偏光発光(CPL)特性について着目した。CPLは発光に際し、左右円偏光の強度に差が出る現象で、偏光やスピンが関与する光学材料につながるが、その詳細については未解明なままである。
これを解明するため、本年度は面不斉である[2.2]パラシクロファン(PC)によって拡張された環状オリゴフェニレン分子について合成し調査を行った。擬オルト2置換[2.2]PCおよびビフェニルから構成されるユニットで作る環状二量体および環状三量体を合成した。環状二量体は2本のクォーターフェニレンが互いにねじれる二重らせん構造を形成することがわかった。また環状三量体は構成するクォーターフェニレンがねじれながら三角形状の構造を形成していた。これらの化合物はよく光るオリゴフェニレンが剛直な構造に組み込まれているため、どちらも高い量子収率(0.70-0.83)した。また、円二色性スペクトルではπ-π*遷移に起因する強いコットン効果が観測された。円偏光発光スペクトルを測定すると、蛍光スペクトルに一致した波長領域でコットン効果が観測され、中程度のg値(どちらも0.0016)(g値:円偏光発光における非対称性因子)を示した。それぞれを掛け合わせたCPL輝度、Bcpl は二量体で21、三量体で44と比較的高い値を示すに至った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究で対称性に基づく分子設計が高い量子収率を示し、かつ比較的高いg値を保つことが明らかとなった。g値については改善の余地があるものの、これまでの結果を踏まえると、分子設計の改善により到達可能な目標であることが示された。

今後の研究の推進方策

これまでに合成したキラル発光分子は極めて高いg値をとることが予測されたが、傑出した円偏光特性の実現には改善の余地がある。励起状態は対称性が低下するため、現在の分子設計に加えて、より剛直で対称性を向上させた分子を設計し調査する。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルスの影響により、ほとんどの学会や研究会がオンライン開催となったため、旅費として計上していた分、次年度使用額が生じた。次年度の旅費に使用する予定である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Chalcogenacalix[4]dithienoselenophene: Synthesis and Properties of Cyclic Thio- and Selenoether of Dithienoselenophene2022

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Masashi、Takahashi Kazuhiro、Mazaki Yasuhiro
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 95 ページ: 628~633

    • DOI

      10.1246/bcsj.20220003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Helical Oligophenylene Linked with [2.2]Paracyclophane: Stereogenic π‐Conjugated Dye for Highly Emissive Chiroptical Properties2021

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Masashi、Ishida Yuki、Sasaki Hiroaki、Ishioka Sumire、Usui Kazuteru、Hara Nobuyuki、Kitahara Maho、Imai Yoshitane、Mazaki Yasuhiro
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 27 ページ: 16225~16231

    • DOI

      10.1002/chem.202103158

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Circularly Polarized Luminescence in Chiral π‐Conjugated Macrocycles2021

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Masashi、Nojima Yuki、Mazaki Yasuhiro
    • 雑誌名

      ChemPhotoChem

      巻: 5 ページ: 1042~1058

    • DOI

      10.1002/cptc.202100162

    • 査読あり
  • [学会発表] ビナフチルで固定された 高歪み環状パラフェニレンの合成と発光特性の評価2021

    • 著者名/発表者名
      肖万里、長谷川真士、真崎康博
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [学会発表] 嵩高い置換基をもつチアカリックス[4]ジチエノチオフェン誘導体の合成と機能2021

    • 著者名/発表者名
      長谷川真士、廣川巧、加藤南、真崎康博
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [学会発表] 二重にねじれた環状ナフタレン化合物の合成と性質2021

    • 著者名/発表者名
      野島裕騎、長谷川真士、真崎康博
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [学会発表] キラリティーと磁場の相乗効果によるイリジウム発光体からの革新的円偏光発光(CPL)2021

    • 著者名/発表者名
      長谷川公紀、松平華奈、原健吾、森本あみ、長谷川真士、八木繁幸、今井喜胤
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会(2022)
  • [学会発表] Circularly Polarized Luminescence of Streogenic Curved Praphenylenes Anchoring A Chiral Binaphthyl2021

    • 著者名/発表者名
      Masashi Hasegawa
    • 学会等名
      International CREST-CPL Conference 2022 in Awaji, JAPAN
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis and Chiroptical Properties of π-Extended Chiral Macrocycles Based on Tethered Binaphthyls2021

    • 著者名/発表者名
      Chika Hasegawa, Masashi Hasegawa, Yasuhiro Mzaki
    • 学会等名
      International CREST-CPL Conference 2022 in Awaji, JAPAN
    • 国際学会
  • [備考] 北里大学理学部化学科分子機能化学講座Webサイト

    • URL

      https://www.kitasato-u.ac.jp/sci/resea/kagaku/HP_kinou/Index.html

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公開日: 2022-12-28  

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