軸性キラル大環状発光色素

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最小限の骨格で優れた円偏光発光性を発現する有機色素を開発することを目指した。これまでの研究により、キラルなピレンエキシマーが大きな異方性因子 (glum) を示す傾向を見出しており、この情報を基に分子を設計し合成した。それらのうち、ビナフチルとピレン 2 つずつを交互にエーテル結合によって連結した化合物が、分子内ピレンエキシマー (励起二量体) 発光を選択的に発現し、大きな glum 値 (0.053) を示した。この値は温度・溶媒の種類・濃度に依存せず、安定していた。機器分析と理論計算によってこの特性を発現する要因を追求した結果、2 つのピレン環が一方向にねじれた位置で固定されており、かつ D2 対称構造に起因して磁気および電気遷移双極子モーメントが平行になったことに起因することが明らかになった。(R)-ビナフチルを有する色素の場合は、2 つのピレン環が左回りにずれたエキシマーを形成し右円偏光発光を発する。さらにいくつかの関連化合物を合成し特性を評価した。その結果、優れた円偏光発光性の発現には、連結位置やリンカーの種類が重要であることが明らかになった。例えば、ビナフチルとピレンをエステル結合で連結した化合物では、効率良くエキシマーを形成することが出来ず円偏光発光強度は小さかった。また対応する非環状化合物の円偏光発光性は環状化合物より劣っており、環状であることが重要であることが示された。