カドミウム・亜鉛・鉛・水銀イオンに対する新規な蛍光性化学センサーの開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14740399
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 川上 淳 弘前大学, 理工学部, 助手 (60261426)
• Keywords: 蛍光性化学センサー / キノリン / ナフタレン / エキシマー蛍光 / 亜鉛 / カドミウム / 鉛 / 水銀

Research Abstract

本研究は、まだ報告例の少ないカドミウム・亜鉛・鉛・水銀イオン用蛍光性化学センサーの開発を目的として行われた。2年間の研究期間の最終年にあたる本年度は、幾つかの有用な蛍光性化学センサーの開発に成功し、一定の成果を納めることができた。例えば、ピリジン-キノリンポダンド誘導体による蛍光性化学センサーは、Zn^<2+>に対して強い蛍光を示し、選択性の面で難しいとされている同族のCd^<2+>よりもZn^<2+>に対しては約2倍の蛍光強度を示すことを見いだした。また、発光メカニズムについても検討し、時間依存密度汎関数法による非経験的分子軌道計算結果から、金属イオンがキノリン環の窒素原子に配位することによって最低励起状態がnπ^*からππ^*に変わり、蛍光を発するようになることを予想した。一方、8-ヒドロキシキノリン及び5-クロロ-8-ヒドロキシキノリンをキノリン環のそれぞれ2-位と7-位で1,2-ビス(2-ベンジルアミノエトキシ)エタンの両末端につないだ系では、Zn^<2+>とCd^<2+>に対する選択性が逆転するということを見いだし、8-ヒドロキシキノリン誘導体は亜鉛イオン用蛍光性化学センサーとして、5-クロロ-8-ヒドロキシキノリン誘導体はカドミウム用蛍光性化学センサーとして有用であることを示した。また、新しいタイプの蛍光性化学センサーとして、デンドリマー型のものの開発にも着手した。
尚、本研究で得られた成果は、学会発表9件(内1件は国際会議)、学術論文5編により公表した。

Research Products

• [Publications] Jun Kawakami: "Fluorescent Chemosensors by Excimer Emission for Magnesium, Calcium or Zinc Ions"Recent Res.Devel.Pure & Applied Chem.. 6. 1-6 (2003)
• [Publications] Jun Kawakami: "Ab initio Molecular Orbital Study of Emission Mechanism of 2,6-Bis(quinolinecarboxy)methylpyridine as Fluorescent Chemosensors for Zinc and Cadmium Ions"J.Comput.Chem.Jpn. 2. 57-62 (2003)
• [Publications] Jun Kawakami: "Ab Initio Molecular Orbital Study of Emission Mechanism of Fluorescent Chemosensors for Metal Ion"Research Advances in Photochemistry & Photobiology. 2. 1-11 (2003)
• [Publications] Jun Kawakami: "8-Hydroxyquinoline Derivative as a Fluorescent Chemosensor for Zinc Ion"Analytical Science. 19. 1353-1354 (2003)
• [Publications] Jun Kawakami: "Intramolecular exciplex formation and complexing behavior of 1-(2-naphthalenecarboxy)-n-(p-substituted benzenecarboxy)oxaalkanes as fluorescent chemosensors for calcium and barium ions"J.Photochem.Photobiol.A : Chemistry. 161. 141-149 (2004)