連続光で駆動する非線形応答バイフォトクロミック分子の創製

本研究では二つのフォトクロミック部位を組み合わせることにより、太陽光のようなインコヒーレント連続（CW）光の強度に対して閾値を持つ高効率非線形光応答型バイフォトクロミック分子系の創製に挑戦する。本年度は、バイフォトクロミック分子のハーフユニットととして、適切なフォトクロミック特性を有する分子の開発を行った。本研究では、安定な着色体に可視光照射することで不安定な無色体を生成する逆フォトクロミック分子に着目した。これらは、高エネルギーの紫外光を必要とする従来のフォトクロミック分子と比較して、安価で安全かつ細胞組織への透過性が高い可視光または近赤外光で駆動できるという優位性がある。当研究室では、二つのイミダゾリルラジカルをビナフチル骨格で架橋した分子が高速逆フォトクロミズムを示すことを見出している。しかし、これまで近赤外光に感度を持つ分子は報告されていない。生命科学分野への応用を考えると、近赤外光に感度を有する分子を設計する必要がある。そこで、ビナフチル架橋型イミダゾール二量体の着色体（安定種）の吸収スペクトルの長波長化を目的とした置換基効果の検討を行った。実際に、ビナフチル部位またはイミダゾール部位に種々の置換基を導入した誘導体を合成し、光化学特性を測定したところ、電子供与性置換基を導入した誘導体において着色体の吸収スペクトルの長波長が確認された。これは、ビナフチル架橋型イミダゾール二量体の着色体は電子不足なジアザフルベン骨格を有するため、電子供与性置換基を導入しすることにより分子内電荷移動遷移が生じた結果である。ある誘導体においては790nm光で逆フォトクロミズムを示すことが明らかとなり、近赤外光の感度増大に関する有効な分子設計指針を得ることができた。

本研究では二つのフォトクロミック部位を組み合わせることにより、太陽光のようなインコヒーレント連続（CW）光の強度に対して閾値を持つ高効率非線形光応答型バイフォトクロミック分子系の創製に挑戦する。本年度は、バイフォトクロミック分子のハーフユニットととして、適切なフォトクロミック特性を有する分子の開発を行った。本研究では、安定な着色体に可視光照射することで不安定な無色体を生成する逆フォトクロミック分子に着目した。これらは、高エネルギーの紫外光を必要とする従来のフォトクロミック分子と比較して、安価で安全かつ細胞組織への透過性が高い可視光または近赤外光で駆動できるという優位性がある。当研究室では、二つのイミダゾリルラジカルをビナフチル骨格で架橋した分子が高速逆フォトクロミズムを示すことを見出している。しかし、これまで近赤外光に感度を持つ分子は報告されていない。生命科学分野への応用を考えると、近赤外光に感度を有する分子を設計する必要がある。そこで、ビナフチル架橋型イミダゾール二量体の着色体（安定種）の吸収スペクトルの長波長化を目的とした置換基効果の検討を行った。実際に、ビナフチル部位またはイミダゾール部位に種々の置換基を導入した誘導体を合成し、光化学特性を測定したところ、電子供与性置換基を導入した誘導体において着色体の吸収スペクトルの長波長が確認された。これは、ビナフチル架橋型イミダゾール二量体の着色体は電子不足なジアザフルベン骨格を有するため、電子供与性置換基を導入しすることにより分子内電荷移動遷移が生じた結果である。ある誘導体においては790nm光で逆フォトクロミズムを示すことが明らかとなり、近赤外光の感度増大に関する有効な分子設計指針を得ることができた。