1対1の水素結合を鍵としたカルボラン類の発光機構制御と三色同時発光性分子への展開

利用一对一氢键控制碳硼烷的发光机理及三色同时发光分子的开发

基本信息

批准号：
21J14940
负责人：
越智純毅
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21J14940/
关键词：
o-カルボランエキシマー発光水素結合二重発光

项目摘要

・メチレン基をリンカーに有するo-カルボラン－アクリジン連結系の合成と評価研究員は昨年度以前の研究にて、o-カルボラン（oCB）とアクリジンをメチレン基で連結した分子が水素結合に基づくダイマー構造を形成し、固体状態で「二重エキシマー発光」という稀有な光学物性を示すことを見出している。本年度は、温度可変分光測定やDFT計算を行うことで発光の詳細なメカニズムを明らかにし、二重エキシマー発光についての系統的評価を初めて行うことに成功した。以上の研究により，アクリジンの局所励起（LE）発光および二種のエキシマー発光という，三種類の発光を示す分子系を構築した。・o-カルボランの分子内電荷移動（ICT）発光についての実験的評価および考察oCBの炭素上へ芳香環を導入した分子群は、oCBから芳香族へのICTに基づく高輝度発光を示す。ここで、oCBが有する様々な発光メカニズムを自在に設計するためには、ICTの効率を制御する指針を得ることが必要である。こうした背景のもと、本年度は ①芳香環をoCBの炭素上・ホウ素上それぞれに導入した場合の光学特性の違い、②芳香環の異なる置換位置へoCBを導入した場合の光学特性の違い、という2種類の研究を実施した。これらの検討より、ICT効率を支配する因子として「oCBのC-C結合と芳香環の環中心の距離」が重要であると見出され、oCBを基盤とした発光性分子のメカニズムを制御する新たな設計指針を提案した。以上の研究により，LE発光・ICT発光・エキシマー発光という，oCBが生じうる発光過程について詳細な検討を行い，その設計指針について洞察を得ることができた。これらの知見は，oCBを基盤とした機能性発光材料をボトムアップ的に設計する上で重要であると考えられる。

・以亚甲基为连接基团的邻碳硼烷-吖啶连接系统的合成和评价在去年之前进行的研究中，研究人员发现，邻碳硼烷（oCB）和吖啶通过亚甲基连接的分子形成二聚体他们发现它们在固态下表现出一种罕见的光学特性，称为“双准分子发射”。今年，我们通过变温光谱和DFT计算阐明了发光的详细机制，并成功地首次对双准分子发光进行了系统评估。通过上述研究，我们构建了一个分子系统，该分子系统表现出三种类型的光发射：吖啶的局域激发（LE）光发射和两种类型的准分子光发射。・邻碳硼烷的分子内电荷转移（ICT）发射的实验评估和讨论在oCB的碳上引入芳环的一组分子，基于ICT从oCB到芳族基团表现出高强度发光。这里，为了自由地设计oCB所拥有的各种发光机制，需要获得控制ICT效率的指南。在此背景下，今年我们将研究（1）oCB的碳侧和硼侧引入芳香环时光学性质的差异，以及（2）oCB在不同取代位置引入时光学性质的差异。进行了两种类型的研究。通过这些研究，发现“oCB的C-C键与芳香环的环中心之间的距离”是控制ICT效率的重要因素，并为控制基于oCB的发光分子机制提供了新方法被发现了。通过上述研究，我们能够对LE发射、ICT发射和准分子发射等可生成OCB的光发射过程进行详细研究，并深入了解它们的设计指南。这些发现对于基于 oCB 的功能发光材料的自下而上设计非常重要。