Development of Ultraviolet Thermally Activated Delayed Fluorescence Molecules Based on Boron-Containing Conjugated Ladder-Type Structures

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本研究では、良好な蛍光発光特性を持つ有機ホウ素化合物であるジベンゾヘテラボリン構造を複数連結した、ラダー型骨格を有する発光体の開発を行い、紫外領域で動作する熱活性化遅延蛍光（TADF）材料への展開を行う。このような短波長発光体は、紫外有機ELやhyperfluorescence用光源への活用が期待されるが、可視領域の発光体に比して発光効率や材料寿命、色純度などの点で大きく劣っており、革新的な紫外発光体の開発が望まれている。研究代表者はこれまでに、前述したラダー型構造を持つジベンゾヘテラボリンをアクセプター部位としたドナー・アクセプター型または多重共鳴型の青色TADF発光体を報告しており、本構造がTADFの特性向上に有効であることを見出している。そこで本研究では、ラダー型ジベンゾヘテラボリンを基本構造とし、ホウ素上置換基または共役系の構造を変更することで発光帯域を短波長シフトさせ紫外TADF特性の発現を検討した。今年度は、ジベンゾヘテラボリンに比して共役系を短縮したジチエノチアボリン骨格を持つドナー・アクセプター型分子の合成と性質について検討を行った。目的とした紫外発光を得ることはできなかったが、ドナーとしてフェノチアジンを導入したドナー・アクセプター型ジチエノチアボリンが二重発光特性を持つことを見出した。種々の分光学的検討および理論計算から、二重発光のうち短波長側は通常のπ-π*励起状態からの発光であり、長波長側の発光はフェノチアジン部位とジチエノチアボリン部位とのねじれに起因した電荷移動励起状態の形成に起因したものであることを明らかにした。また、ホウ素上置換基を酸素原子としたボリン酸エステル型発光体については、縮環骨格にボリン酸エステル構造を埋め込んだ多重共鳴型分子の合成を行い、本分子が近紫外領域で良好な発光性を持つことを明らかにした。