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2014 年度 実施状況報告書

水素結合により誘起された長寿命発光性イリジウム錯体の構築

研究課題

研究課題/領域番号 25810052
研究機関早稲田大学

研究代表者

菅谷 知明  早稲田大学, 理工学術院, 助教 (30633367)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード発光性イリジウム錯体 / 水素結合
研究実績の概要

前年度は、2つの2-phenylpyridyl配位子(ppy)と、分子間水素結合を誘起する2,2'-ビイミダゾール配位子(H2bim)を配位させたイリジウム錯体(1)と、H2bimの一つのプロトンをが解離した水素結合ダイマー錯体(2)を合成し、ジクロロメタン中で錯体(2)の発光量子収率が(1)に比べ向上することを見出した。今年度は、発光メカニズム解明のために、2-phenylpyridyl配位子を種々変化させた錯体を新たに合成し、発光挙動の置換基効果について調査した。
ダイマー錯体(piq (1-phenylisoquinoline); (3), bzq (benzo[h]quinoline); (4), MeOppy (2-(4-methoxyphenyl)pyridine); (5), dfppy (2-(2,4-difluoro-phenyl)pyridine); (6)) モノマー錯体 (piq; (7), bzq; (8), MeOppy; (9), dfppy; (10))を新たに合成した。ダイマー錯体(4), (6)については、単結晶が得られたので結晶構造解析し、Hbim同士の相補的な水素結合が形成されていることを確認した。発光スペクトル、吸収スペクトルの結果から、ジクロロメタン中において水素結合型ダイマー錯体(3)~(6)の発光極大波長、吸収極大波長はモノマー錯体(7)~(10)と比較して、それぞれ約10 nm長波長シフトした。発光量子収率は、得られたダイマー錯体すべてが、モノマー錯体に比べて配位子によって差はあるものの概ね2倍程度高い値になることが確認された。このことからphenylpyridyl配位子の依らず、相補的な水素結合を有するダイマー錯体の発光挙動は向上することが確認された。また、発光の輻射速度定数、無輻射速度定数を算出した結果、ダイマー錯体を形成することで、無輻射速度定数が低下しており、強固な水素結合により熱的な失活が抑制され、発光が誘起されていることが示唆された。

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

今年度は、発光メカニズム解明のために発光性イリジウム錯体の発光基幹部位である2-phenylpyridyl配位子の置換基効果を調査した。種々の配位子を用いて発光挙動を検討した結果、水素結合ダイマー錯体が水素結合を有していないモノマー錯体よりも発光挙動が増大した。また、発光の輻射速度定数kr、無輻射速度定数knrを算出した結果、ダイマー錯体を形成することで、knrが低下しており、強固な水素結合により熱的な失活が抑制され、発光が誘起されていることが示唆された。上記のように強固な水素結合による発光特性の向上メカニズムが明らかにされつつある。

今後の研究の推進方策

前年度に引き続き、得られた錯体の発光挙動について詳細に検討していく。具体的には、溶液中での時間分解発光スペクトルを測定し、励起状態におけるスペクトル変化を観察することにより、水素結合ダイマー錯体における発光メカニズムの理解に努める。また、これまでは、同種の錯体同士を水素結合によってダイマー化しているが、更なる発光特性向上の足がかりとして、異種の錯体同士を水素結合させたダイマー錯体を新たに合成し、その発光挙動を調べる予定である。

次年度使用額が生じた理由

今年度に海外学会での発表を予定していたが、次年度に開催される海外学会での発表が適切であると判断したため、今年度計上した予算を執行しなかった。

次年度使用額の使用計画

次年度は、今年度発表を見送った海外学会での発表用の出張旅費を計上した。また、各種試薬類、発光特性調査のための石英セルなど消耗品を中心に物品を購入予定である。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (19件)

  • [雑誌論文] Relative Kinetic Reactivities of Boronic Acids and Boronate Ions toward 1,2-Diols2014

    • 著者名/発表者名
      Takuya OKAMOTO, Asumi TANAKA, Eisuke WATANABE, Takehiro MIYAZAKI, Tomoaki SUGAYA, Satoshi IWATSUKI, Masahiko INAMO, Hideo D. TAKAGI, Akira ODANI, Koji ISHIHARA
    • 雑誌名

      European Journal of Inorganic Chemistry

      巻: 2014 ページ: 2389-2395

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1002/ejic.201400040

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lattice Water-Induced Helical Stacking of Tartrate-Bridged Dinuclear Palladium(II) Complexes: The Role of Hydrogen Bonding2014

    • 著者名/発表者名
      Keiji OHNO, Tomoaki SUGAYA, Masaru KATO, Noriko MATSUMOTO, Ryoko FUKANO, Yasuyo OGINO, Sumio KAIZAKI, Takashi FUJIHARA, Akira NAGASAWA
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 14 ページ: 3675-3679

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1021/cg500143w

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Universal Reaction Mechanism of Boronic Acid with Diol in Aqueous Solution, Based on Kinetics, and Basic Concept of Conditional Formation Constant2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki FURIKADO, Tomomi NAGAHATA, Takuya OKAMOTO, Tomoaki SUGAYA, Satoshi IWATSUKI, Masahiko INAMO, Hideo D. TAKAGI, Akira ODANI, and Koji ISHIHARA
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 20 ページ: 13194-13202

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1002/chem.201403719

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous Enhancement of Proton Conductivity for Water Molecular Clusters Stabilized in Interstitial Spaces of Porous Molecular Crystals2014

    • 著者名/発表者名
      Makoto TADOKORO, Yuki OHHATA, Yuriko SHIMAZAKI, Shin'ichi ISHIMARU, Teppei YAMADA, Yuki NAGAO, Tomoaki SUGAYA, Kyosuke ISODA, Yuta SUZUKI, Hiroshi KITAGAWA, Hiroshi MATSUI
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 20 ページ: 13698-13709

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1002/chem.201402900

    • 査読あり
  • [学会発表] 反応促進効果を有するフェニルボロン酸誘導体とalizarin Red Sとの反応に関する速度論的研究2014

    • 著者名/発表者名
      田中康揮,菅谷知明,岩月聡史,稲毛正彦,高木秀夫,小谷明,石原浩二
    • 学会等名
      第37回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      アバンセ(佐賀県立男女共同参画センター・佐賀県立生涯学習センター)
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
  • [学会発表] 4-ピリジルボロン酸のD-ソルビトールに対する反応性に関する速度論的研究2014

    • 著者名/発表者名
      寒川雄太,田中康揮,菅谷知明,岩月聡史,稲毛正彦,高木秀夫,小谷明,石原浩二
    • 学会等名
      第37回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      アバンセ(佐賀県立男女共同参画センター・佐賀県立生涯学習センター)
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
  • [学会発表] 4-ピリジルボロン酸のD-フルクトースに対する反応性に関する速度論的研究2014

    • 著者名/発表者名
      田部井唯,須賀昭房,菅谷知明,岩月聡史,稲毛正彦,高木秀夫,小谷明,石原浩二
    • 学会等名
      第37回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      アバンセ(佐賀県立男女共同参画センター・佐賀県立生涯学習センター)
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
  • [学会発表] 配位平面に塩化物イオンを有するピバリン酸アミド架橋白金(III)二核錯体とオレフィンとの反応に関する速度論的研究2014

    • 著者名/発表者名
      亀崎悠,戸田淳也,菅谷知明,石原浩二,松本和子
    • 学会等名
      第37回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      アバンセ(佐賀県立男女共同参画センター・佐賀県立生涯学習センター)
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
  • [学会発表] 水素結合型イリジウム錯体の発光挙動2014

    • 著者名/発表者名
      高橋芙美,高田紗織,菅谷知明,藤原隆司,磯田恭佑,田所誠
    • 学会等名
      第4回CSJ化学フェスタ2014
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-16
  • [学会発表] ジオール部位を有する発光性Ir(III)錯体の合成とホウ酸との反応2014

    • 著者名/発表者名
      田部井唯,藤岡侑里,菅谷知明,石原浩二
    • 学会等名
      第4回CSJ化学フェスタ2014
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-16
  • [学会発表] 配位平面にハロゲン化物イオンを有するピバリン酸アミド架橋白金(III)二核錯体とハロゲン化物イオンおよびオレフィンとの反応の速度論的研究2014

    • 著者名/発表者名
      亀崎悠,寺田高朗,戸田淳也,中村亮太,野口真良,岩月聡史,菅谷知明,石原浩二,松本和子
    • 学会等名
      第4回CSJ化学フェスタ2014
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-16
  • [学会発表] ボロン酸とD-ソルビトールの反応に及ぼす緩衝剤の影響2014

    • 著者名/発表者名
      田中康揮,菅谷知明,岩月聡史,稲毛正彦,高木秀夫,小谷明,石原浩二
    • 学会等名
      第4回CSJ化学フェスタ2014
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-16
  • [学会発表] ジオール部位を有する白金(IV)錯体の合成とその発光特性を利用したホウ酸との反応2014

    • 著者名/発表者名
      寒川雄太,顧憶晴,菅谷知明,石原浩二
    • 学会等名
      第4回CSJ化学フェスタ2014
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-16
  • [学会発表] フェロセンを含むアンモニウムカチオンによって誘導される水素結合型ニッケル錯体の集積構造2014

    • 著者名/発表者名
      田中康子,八木菜々美,菅谷知明,磯田恭佑,田所誠
    • 学会等名
      錯体化学会第64回討論会
    • 発表場所
      中央大学
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-20
  • [学会発表] 酸化還元活性な分子内塩型配位子のRu(II)錯体における影響2014

    • 著者名/発表者名
      武田貴之,下野貴弘,菅谷知明,永澤明,藤原隆司
    • 学会等名
      錯体化学会第64回討論会
    • 発表場所
      中央大学
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-20
  • [学会発表] 配位平面にハロゲン化物イオンを有するピバリン酸アミド架橋白金(III)二核錯体のハロゲン化物イオンおよびオレフィンによる軸位配位子置換反応2014

    • 著者名/発表者名
      亀崎悠,寺田高朗,戸田淳也,中村亮太,野口真良,岩月聡史,菅谷知明,石原浩二,松本和子
    • 学会等名
      錯体化学会第64回討論会
    • 発表場所
      中央大学
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-20
  • [学会発表] N-メチルピリジルボロン酸のD-ソルビトールとの錯形成反応機構2014

    • 著者名/発表者名
      田中康揮,菅谷知明,岩月聡史,稲毛正彦,高木秀夫,小谷明,石原浩二
    • 学会等名
      錯体化学会第64回討論会
    • 発表場所
      中央大学
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-20
  • [学会発表] ジオール部位を有する白金(IV)錯体の合成とその発光特性を利用したホウ酸との反応2014

    • 著者名/発表者名
      寒川雄太,顧憶晴,菅谷知明,石原浩二
    • 学会等名
      錯体化学会第64回討論会
    • 発表場所
      中央大学
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-20
  • [学会発表] ピリジン-2-アルドキシムを配位子とする亜鉛(II)錯体の結晶構造とその発光特性を利用したホウ素の定量の試み2014

    • 著者名/発表者名
      田中俊充,菅谷知明,石原浩二,田中章太郎,岩月聡史
    • 学会等名
      錯体化学会第64回討論会
    • 発表場所
      中央大学
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-20
  • [学会発表] ジオール部位を有する発光性Ir(III)錯体の合成とホウ酸との反応2014

    • 著者名/発表者名
      田部井唯,藤岡侑里,菅谷知明,石原浩二
    • 学会等名
      錯体化学会第64回討論会
    • 発表場所
      中央大学
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-20
  • [学会発表] 分子内塩型硫黄配位配位子を用いたFe(II)-S6型錯体におけるスピンクロスオーバー現象2014

    • 著者名/発表者名
      菅谷知明,藤原隆司,永澤明,石原浩二
    • 学会等名
      錯体化学会第64回討論会
    • 発表場所
      中央大学
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-20
  • [学会発表] フェロセンを含むアンモニウムカチオンによって誘導される水素結合型ニッケル錯体の集積構造2014

    • 著者名/発表者名
      田中康子,八木菜々美,菅谷知明,磯田恭佑,田所誠
    • 学会等名
      第23回有機結晶シンポジウム
    • 発表場所
      東邦大学習志野キャンパス
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-17
  • [学会発表] 水素結合型イリジウム錯体の発光挙動2014

    • 著者名/発表者名
      高橋芙美,菅谷知明,藤原隆司,磯田恭佑,田所誠
    • 学会等名
      第26回配位化合物の光化学討論会
    • 発表場所
      首都大学東京
    • 年月日
      2014-08-06 – 2014-08-08

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公開日: 2016-06-01  

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