新奇なトポロジを有する共有結合性有機骨格構造の分子設計と機能開拓

本年度では、カゴメ型共有結合性有機骨格構造体を設計し、特異な蛍光発光能を見出した。構造の構築に会合して蛍光が強くなるテトラフェニルエテーンユニットを頂点として導入することで、大きな六角形孔と小さな三角形孔からなるカゴメ型構造を設計した。結晶構造解析から、この有機骨格構造体はテトラフェニルエテーンが積層することによりカラム構造を作り出していることが明らかになった。さらに、窒素吸着実験からこの有機骨格構造体は２種類の細孔を有することが分かった。積層することによって生成されたテトラフェニルエテーンカラムは高密度で集積しているため、強い蛍光を出す。有機溶媒に分散した場合でも、この有機骨格構造体は優れた蛍光発光能を示した。興味深いことに、モノマーに比べて、蛍光発光量子収率が２倍以上に増大したことが分かった。すなわち、有機骨格構造体では、テトラフェニレンエテーンユニットが層内において共有結合で固定され、さらに、面間ではπ－πスタックにより強く積層しているため、フェニル基の回転運動が著しく抑えられて、熱による励起エネルギーの失活が大きく抑制された。有機骨格構造体の連結部位にはホウ素が入っているため、電子不足のLewis酸ユニットになる。この骨格構造体は、Lewis塩基であるアンモニアガスに対して、極めて敏感であることを明らかにした。すなわち、ホウ素とアンモニアの窒素の間ではLewis酸－塩基対が形成され、有機骨格構造体の蛍光が著しく消光された。詳しい検討から、有機骨格構造体とLewis酸－塩基対との間では高速電子移動が起きていることを突き止めた。この有機骨格構造体は、ppmレベルの低濃度のアンモニアも検出できる高感度センサーであることを明らかにした。

本年度では、カゴメ型共有結合性有機骨格構造体を設計し、特異な蛍光発光能を見出した。構造の構築に会合して蛍光が強くなるテトラフェニルエテーンユニットを頂点として導入することで、大きな六角形孔と小さな三角形孔からなるカゴメ型構造を設計した。結晶構造解析から、この有機骨格構造体はテトラフェニルエテーンが積層することによりカラム構造を作り出していることが明らかになった。さらに、窒素吸着実験からこの有機骨格構造体は２種類の細孔を有することが分かった。積層することによって生成されたテトラフェニルエテーンカラムは高密度で集積しているため、強い蛍光を出す。有機溶媒に分散した場合でも、この有機骨格構造体は優れた蛍光発光能を示した。興味深いことに、モノマーに比べて、蛍光発光量子収率が２倍以上に増大したことが分かった。すなわち、有機骨格構造体では、テトラフェニレンエテーンユニットが層内において共有結合で固定され、さらに、面間ではπ－πスタックにより強く積層しているため、フェニル基の回転運動が著しく抑えられて、熱による励起エネルギーの失活が大きく抑制された。有機骨格構造体の連結部位にはホウ素が入っているため、電子不足のLewis酸ユニットになる。この骨格構造体は、Lewis塩基であるアンモニアガスに対して、極めて敏感であることを明らかにした。すなわち、ホウ素とアンモニアの窒素の間ではLewis酸－塩基対が形成され、有機骨格構造体の蛍光が著しく消光された。詳しい検討から、有機骨格構造体とLewis酸－塩基対との間では高速電子移動が起きていることを突き止めた。この有機骨格構造体は、ppmレベルの低濃度のアンモニアも検出できる高感度センサーであることを明らかにした。