低分子量と熱力学的安定性を両立したNIR-II色素の創製と蛍光プローブへの応用

兼具低分子量和热力学稳定性的 NIR-II 染料的制备及其在荧光探针中的应用

• 批准号: 22K15259
• 负责人: 谷岡 卓
• 金额: $ 3万
• 依托单位: University of Toyama
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15259/
• 关键词: 近赤外蛍光; NIR-II; キサンテン色素; 熱力学的安定; 蛍光プローブ; 低分子量

波長 1000 nm ~ 1400 nm の第 2 近赤外光学窓（NIR-II）領域は、生体組織による光の吸収や散乱、自家蛍光の影響が非常に少ないため、色素を利用した生体深部の蛍光イメージングに適しており近年注目されている。一方で、NIR-II 領域で光吸収や蛍光を示す NIR-II 色素は、大きな分子サイズや低い熱力学的安定性などの問題を有している。本研究は，申請者オリジナルの「架橋キサンテン色素」をプラットフォームとし、小さな分子サイズと熱力学的安定を両立した NIR-II 色素をデザイン・創製することを目的とする。そして、創出した色素の蛍光プローブとしての有用性を明らかにすることを2つ目の目的とする。上記の研究目的を達成するため、昨年度は低分子量と熱力学的安定性を両立したNIR-II色素の創出に取り組んだ。以下に得られた3つの成果について示す。① まず、NIR-II 候補化合物の選定のため、フルオレセイン型、ロドール型、ローダミン型の架橋キサンテン系色素の合成に取り組んだ。その結果、いずれの架橋キサンテン色素誘導体の合成にも成功したことに加え、色素の精製方法を見直すことで、ワンポットでの合成方法を確立した。② 続いて、架橋キサンテン系色素の光物性検討を行った結果、フルオレセイン型色素が最も長波長の蛍光発光を示すことがわかった。さらに興味深いことに、ロドール型架橋キサンテン系色素の蛍光発光に対する溶媒効果を精査した結果、アミン部位に電子供与性アリール基を持つ誘導体において、無極性溶媒中でのみ選択的に発光を示す新奇現象を見出した。③ 架橋キサンテン系色素の熱力学的安定性に関する検討を行った結果、分子内の適切な位置に水酸基を有していることが、色素安定性を大幅に改善することがわかった。一方で、水酸基導入は蛍光波長も大きく変化させてしまうことも明らかになった。

第二近红外光学窗口（NIR-II）波长为1000 nm至1400 nm区域，受活体组织的光吸收、散射和自发荧光影响很小，适合利用活体深处的荧光成像近年来因其适用于染料而受到关注。另一方面，NIR-II染料在NIR-II区域表现出光吸收和荧光，存在分子尺寸大和热力学稳定性低等问题。本研究的目的是利用申请人独创的“交联呫吨染料”作为平台，设计和制造兼具小分子尺寸和热力学稳定性的NIR-II染料。第二个目标是阐明所创建的染料作为荧光探针的有用性。为了实现上述研究目标，去年我们致力于创造一种兼具低分子量和热力学稳定性的NIR-II染料。得到的三个结果如下所示。 ① 首先，为了选择NIR-II候选化合物，我们进行了荧光素型、对甲酚醛型和罗丹明型交联呫吨染料的合成。结果，除了成功合成两种交联呫吨染料衍生物外，还通过回顾染料纯化方法建立了一锅法合成方法。 ② 接下来，我们研究了交联呫吨染料的光学性质，发现荧光素染料在最长的波长处发出荧光。更有趣的是，通过研究溶剂对紫罗多尔型交联呫吨染料荧光发射的影响，我们发现了一种新现象，即胺位点带有供电子芳基的衍生物仅在非极性溶剂中选择性发光。我找到了。 ③ 对交联呫吨染料的热力学稳定性进行了研究，发现分子内适当位置具有羟基可显着提高染料稳定性。另一方面，还清楚的是，羟基的引入也会显着改变荧光波长。

项目成果

近赤外光を利活用可能な分子の創出と光触媒への応用

创造可以利用近红外光的分子及其在光催化剂中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Tanioka Masaru;Ebihana Tsugumi;Uraguchi Manae;Shoji Haruka;Nakamura Yuka;Ueda Rina;Ogura Shota;Wakiya Yoshifumi;Obata Tohru;Ida Takahiro;Horigome Jun;Kamino Shinichiro;〇谷岡卓
• 通讯作者: 〇谷岡卓

Bridged eosin Y: a visible and near-infrared photoredox catalyst

桥联曙红 Y：可见光和近红外光氧化还原催化剂

• DOI: 10.1039/d2cc02907c
• 发表时间: 2022
• 期刊: Chemical Communications
• 影响因子: 4.9
• 作者: Tanioka Masaru;Kuromiya Ayako;Ueda Rina;Obata Tohru;Muranaka Atsuya;Uchiyama Masanobu;Kamino Shinichiro
• 通讯作者: Kamino Shinichiro

近赤外光物性を示す分子内架橋ロドールの合成と応用

具有近红外光学性质的分子内交联对甲酚的合成及应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Tanioka Masaru;Ebihana Tsugumi;Uraguchi Manae;Shoji Haruka;Nakamura Yuka;Ueda Rina;Ogura Shota;Wakiya Yoshifumi;Obata Tohru;Ida Takahiro;Horigome Jun;Kamino Shinichiro;〇谷岡卓;〇谷岡卓，清水璃音，中村あすか，森みのり，松谷裕二，神野伸一郎
• 通讯作者: 〇谷岡卓，清水璃音，中村あすか，森みのり，松谷裕二，神野伸一郎