Synthesis and Functions of Boron-Containing Planar pi-Electron Materials

含硼平面π电子材料的合成及功能

基本信息

批准号：
18H03909
负责人：
山口茂弘
金额：
$ 28.37万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，多様な元素の中でもホウ素に着目し，ホウ素の電子欠損性の活用により，秀逸な光電子機能性分子の創製に取り組んだ．特に着目しているのが，近赤外蛍光，両極性半導体特性，フォトクロミック特性などの光電子機能であり，中でも本研究期間の間では，近赤外蛍光をもつ分子系の創出に取り組んだ．近赤外蛍光分子が興味深く重要である理由は，近赤外光の高い生体透過性から，深部まで可視化できる蛍光イメージングや近赤外発光デバイスなど，多彩な応用が期待できる点にある．この観点で，蛍光分子の耐光性は，応用を考える上で重要な要素である．しかし，ホウ素化合物の分子構造と耐光性との相関に関する知見はほとんど蓄積されていない．そこで，トリアリールボラン部位に電子供与性アミン部位を導入した分子系を合成し，その環境応答性をもつ蛍光特性の解明はもちろん，耐光性に及ぼす構造的要因の解明に取り組んだ．一連の誘導体についての構造―物性相関の検討により，励起状態での分極度合い，およびホウ素周りの立体保護が重要であり，この点を制御することにより，耐光性に優れた発光性ホウ素分子の創出に成功した．また，より長波長に吸収，蛍光をもつπ電子系の創出にも取り組んだ．フルオレセイン骨格にホウ素を導入し，かつ骨格全体を平面固定化することにより，安定性と近赤外特性を併せもつ分子系の創出に成功した．この分子は実際に840 nmを超える波長の蛍光を示した．また，ホウ素周りの平面固定化により安定化を達成している分，ルイス酸性を保持しているのが特徴であり，ルイス塩基との錯形成により，大幅な物性変化を誘起できることも示した．この他にも，平面ホウ素部位で安定化した発光性πラジカルの創製と物性解明，および平面ホウ素π電子系の精密超分子重合の実現に向けた自己集合誘起部位の創製にも取り組み，各々の特性をもつ分子系の合成と理解を進めた．

在这项研究中，我们专注于各种元素之间的硼，并通过利用硼的电子缺乏来创建出色的光电子功能分子。特别注意的是光电子功能，例如近红外荧光，双极半导体特性和光致变色特性。在这些研究期间，我们致力于创建具有近红外荧光的分子系统。近红外荧光分子如此有趣和重要的原因是，可以期望它们具有多种应用，例如近红外光的高生物转移，荧光成像，可以可视化到深侧和近膜的光线发光设备。从这个角度来看，荧光分子的光电阻是考虑应用时的重要因素。但是，关于硼化合物的分子结构与光电阻之间的相关性的知识很少。因此，我们合成了一个分子系统，其中将电子散胺位点引入了三角孔位点，不仅阐明了具有环境反应性的荧光性能，而且还阐明了影响光耐受性的结构因素。通过检查一系列衍生物的结构 - 物理相关性，激发态和硼周围的空间保护的极化水平很重要，并且通过控制这一点，我们成功地创建了具有极好的光电阻的发光硼分子。我们还致力于创建以更长的波长吸收和荧光的π电子系统。通过将硼引入荧光素骨骼并将整个骨骼固定到平面中，我们成功地创建了一个结合稳定性和近红外特性的分子系统。该分子实际上在840 nm以上的波长下表现出荧光。此外，由于稳定是通过在硼周围的平面固定来实现的，因此它保留了刘易斯酸度，还显示出与刘易斯碱基的复合形成可以引起物理性质的显着变化。除此之外，我们还致力于创建和阐明在平面硼位点稳定的发光π自由基的物理特性，并创建自组装诱导的位点，以实现精确的超分子硼硼π电子系统的超分子聚合，并促进与每个特征的分子系统的合成和了解。