超高感度新規蛍光団の開発と定量分析・イメージング基材への展開

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1.6,7位置換4-キノロン誘導体の蛍光特性予測法の確立4QOを基盤構造とする効率的な蛍光プローブ設計を指向し、量子化学計算を用いて6,7位置換4QO誘道体の蛍光特性予測法確立を目指した。13種類の6,7位1置換4QO誘導体を合成し、水中の蛍光特性を解析した結果、4QO誘導体は置換基の違いにより吸収波長、蛍光発光波長、蛍光量子収率が様々に変化した。そこで、これら3つのパラメーターに対する予測法の確立を試みた結果、吸収波長は真空中でのB3LYP/6-311+G(d,p)//B3LYP/6-31G(d)により得られるS_0状態のHOMOとLUMOのエネルギー差(H-L gap)から、蛍光発光波長は真空中でのB3LYP/6-311+G(d,p)//CIS/6-31G(d)により得られるS_1状態のH-L gapから予測可能であることを明らかにした。また、蛍光量子収率はS_1状態のHOMOエネルギーレベルから予測可能であり、-5.8eV付近に蛍光ON/0FFの境界があることを示した。これらの予測法を用いて6,7位2置換4QO誘導体の蛍光特性予測を試みた結果、良好な予測が可能であった。2.6,7位置換4-キノロン誘導体を基盤とするアミン用蛍光強度変化型プローブの開発確立した蛍光量子収率予測法を用いて、アミンと反応することで初めて強蛍光性となるアミン用蛍光強度変化型プローブの開発を試みた。7位にフルオロ基を有するいくつかの4QO誘導体がアミンに対して求核置換反応を受けるとの報告を基に6つ候補化合物を設計した結果、アミンとの反応で弱蛍光性から強蛍光性に変わり、かつ吸収及び蛍光発光波長が大きくシフトするFMQC (6,7-difluoro-1,4-dihydro-1-methy1-4-oxo-3-quinolinecarboxylic acid)を見出した。FMQCは脂肪族第1級アミンに選択的な蛍光プローブであり、蛍光分光分析により脂肪族第1級アミンをμMオーダーで定量的に検出でき、逆相HPLCを用いる分離分析では各種アミンをnMオーダーで検出することが可能であった。本プローブは極めて高感度であるため、脂肪族第1級アミンの選択的な高感度分析に有用であると考えられる。