クラスレート形成蛍光性色素の固体光物性と機能材料特性

笼形荧光染料的固态光学性质和功能材料性质

• 批准号: 03J06360
• 负责人: 大山 陽介
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kochi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J06360/
• 关键词: 固体光物性; 固体発光; 蛍光性色素; 発光センシング; クラスレート; 包接; 結晶構造

新規なクラスレート形成複素環蛍光性色素を用いて固体蛍光発光性と結晶構造の相関性について基礎的に調べ、以下に示す重要な結果を得た。1.結晶中での色素間のドナー-アクセプター型のスタッキングによるπ-π相互作用や分子間水素結合は、固体蛍光発光性を著しく弱めることが明らかとなった。2.固体状態で蛍光性色素がゲスト分子包接によって蛍光発光性を大きく変化させる現象とメカニズムは、固体蛍光スペクトル測定と単結晶X線構造解析から説明することができた。3.色素の固体蛍光スペクトル特性と単結晶X線構造との相関性を調べることによって、多種多様なニーズに応えられる固体蛍光発光性色素の設計・製造が期待できる。以下に、具体的な内容について示す。1.複素多環キノール系蛍光性色素の分子設計と合成強い固体発光型蛍光性色素を創出することを目的として、イミダゾ[5,4-a]アントラキノール系蛍光性色素(1)および(2)のイミダゾール環をN-アルキル化した誘導体(3)と(4)、ベンゾ[b]フラノ[1,2-d]ナフトキノール系蛍光性色素(5)の水酸基をアルキル基に置換した誘導体(6)を高収率で合成することに成功した。2.固体光物性と結晶構造との相関性得られた蛍光性色素の固体励起および蛍光スペクトル測定を行った結果、色素(1)、(2)および(5)に比べて、色素(3)、(4)および(6)は蛍光波長の短波長シフトと60〜120倍もの蛍光強度の増大が見られた。単結晶X線構造解析から、(3)、(4)および(6)では色素間のドナー-アクセプター型のπ-π相互作用や分子間水素結合は消滅しており、期待通りキノール系蛍光性色素の結晶構造を制御することによって固体蛍光発光性を大きく改善することが出来た。3.固体蛍光性色素材料の創出本研究で得られた研究成果は2報の国際雑誌への公表、1件の国際特許として、社会化および実用化を達成した。

使用新型笼形杂环荧光染料，我们从根本上研究了固态荧光与晶体结构之间的相关性，并获得了以下重要结果。 1. 研究表明，晶体中染料之间的供体-受体型堆积导致的π-π相互作用和分子间氢键显着削弱了固态荧光发射。 2. 利用固态荧光光谱和单晶X射线结构分析可以解释荧光染料由于固态中包含客体分子而极大改变其荧光发射的现象和机制。 3.通过研究染料的固态荧光光谱特性与其单晶X射线结构之间的相关性，我们可以期望设计和制造能够满足多种需求的固态荧光染料。具体内容如下所示。 1.杂多环对苯二酚基荧光染料的分子设计和合成为了创造强固态发光荧光染料，我们开发了咪唑并[5,4-a]蒽醌基荧光染料(1)和(2))。咪唑环被N-烷基化的衍生物(3)和(4)，以及苯并[b]呋喃并[1，2-d]萘醌荧光染料(5)的羟基被取代的衍生物(6)烷基以高产率高度成功地合成。 2.固态光学性质与晶体结构之间的相关性对所得荧光染料进行固态激发和荧光光谱测量的结果，发现染料(3)、(4)和(6)显示出短波长荧光波长发生偏移，荧光强度增加 60 至 120 倍。单晶X射线结构分析表明，在（3）、（4）和（6）中，染料之间的供体-受体型π-π相互作用和分子间氢键消失，并且正如预期的那样，观察到基于对苯二酚的荧光通过控制染料的晶体结构，我们能够极大地改善固态荧光。 3.固体荧光染料材料的创制本研究取得的研究成果发表在两篇国际期刊和一项国际专利上，实现了社会化和实际应用。

项目成果

Heterocyclic quinol-type fluorophores. Dramatic solid-state fluorescence enhancement behavior of imidazoanthraquinol-type clathrate hosts upon inclusion of various kinds of organic solvent molecules

杂环喹啉型荧光团。

• 发表时间: 2005
• 期刊: New Journal of Chemistry (in press)
• 作者: Y.Ooyama;K.Yoshida
• 通讯作者: K.Yoshida

Heterocyclic quinol-type fluorophores. Synthesis of novel imidazoanthraquinol derivatives and their photophysical properties in benzene and in the crystalline state

• DOI: 10.1039/b410311d
• 发表时间: 2005-02
• 期刊: New Journal of Chemistry
• 影响因子: 3.3
• 作者: Y. Ooyama;T. Nakamura;Katsuhira Yoshida

複素多環化合物及び色素

杂多环化合物和染料

• 发表时间: 2005