JP2009234915A - Compound or its salt, method of producing the same, aromatic azo compound, and fluorescent material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluorescent substance that has excellent characteristics and is expected to be used in a variety of applications. <P>SOLUTION: It has been discovered that a family of aromatic azo compounds (azoarene derivatives) exhibit a high fluorescence quantum yield. In particular, [2-(4-methoxyphenylazo)phenyl]bis(pentafluorophenyl)borane which is an azobenzene derivative, exhibits the historically highest fluorescence quantum yield of 0.99 in a room-temperature solution. A variety of research works have been carried out to date on azobenzene derivatives, and a number of synthetic methods therefor have been established. A useful fluorescent material can be provided thanks to it that versatility and simplicity of synthesis methods of the azobenzene derivatives can be succeeded and the fluorescence wavelength is easily controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、化合物又はその塩及びそれらの製造方法、特に芳香族アゾ化合物、蛍光材料に関する。 The present invention relates to a compound or a salt thereof and a production method thereof, particularly an aromatic azo compound and a fluorescent material.

蛍光材料は、発光材料、蛍光プローブ、分子認識材料として重要である。特に、有機蛍光物質はその性質を容易に変化させることから、注目を集めている。一例を挙げれば、トリス(8-ヒドロキシキノリン)アルミニウムその他の多くの有機分子が、ディスプレイへの応用として電界発光(EL)を起こす有機発光ダイオード(OLED、Organic Light Emitting Diode)の発光素子として利用されている。他の例としては、高い発光効率を持つことが知られているローダミン、フルオロセイン等の色素分子が、タンパク質の検出のための生体ラベルのために利用されている。 The fluorescent material is important as a light emitting material, a fluorescent probe, and a molecular recognition material. In particular, organic fluorescent materials are attracting attention because they easily change their properties. For example, tris (8-hydroxyquinoline) aluminum and many other organic molecules are used as light-emitting elements in organic light-emitting diodes (OLEDs) that cause electroluminescence (EL) for display applications. ing. As another example, dye molecules such as rhodamine and fluorescein, which are known to have high luminous efficiency, are used for biolabeling for protein detection.

一方、芳香族アゾ化合物(アゾアレーン誘導体)であるアゾベンゼンは最も一般的な色素の材料の一つである。オレンジII、コンゴーレッド等のアゾ染料もアゾベンゼンである。また、アゾ染料は、全世界の染料生産量の約半分を占める。 On the other hand, azobenzene which is an aromatic azo compound (azoarene derivative) is one of the most common dye materials. Azo dyes such as Orange II and Congo Red are also azobenzene. Azo dyes account for about half of the global dye production.

しかしながら、一般に、アゾベンゼンはほとんど発光せず、蛍光も発しない。アゾベンゼンが光励起されると、放射失活は十分に遅いため、無放射失活又は光異性化が進行する。そのため、後者の光異性化の性質を利用して、アゾベンゼンは光応答性分子スイッチとして用いられていることもある。例えば、アゾ基を分子内配位子として有するカテコールボランが本発明者らによって合成され、光異性化による光応答性分子スイッチの特性が報告されている。 However, in general, azobenzene emits little light and does not emit fluorescence. When azobenzene is photoexcited, radiation deactivation is sufficiently slow, and thus non-radiation deactivation or photoisomerization proceeds. Therefore, azobenzene may be used as a photoresponsive molecular switch by utilizing the latter photoisomerization property. For example, catecholborane having an azo group as an intramolecular ligand has been synthesized by the present inventors, and the characteristics of a photoresponsive molecular switch by photoisomerization have been reported.

"Photoswitching of the Lewis Acidity of a Catecholborane Bearing an Azo Group Based on the Change in Coordination Number of Boron" N. Kano, J. Yoshino, and T. Kawashima, Org. Lett., 7, 3909-3911 (2005)."Photoswitching of the Lewis Acidity of a Catecholborane Bearing an Azo Group Based on the Change in Coordination Number of Boron" N. Kano, J. Yoshino, and T. Kawashima, Org. Lett., 7, 3909-3911 (2005).

本発明は、上述の背景技術に鑑みてなされたものであり、優れた特性を備える蛍光物質を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described background art, and an object thereof is to provide a fluorescent substance having excellent characteristics.

この発明によれば、上述の目的を達成するために、特許請求の範囲に記載のとおりの構成を採用している。以下、この発明を詳細に説明する。 According to this invention, in order to achieve the above-mentioned object, the configuration as described in the claims is adopted. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の第1の側面は、

[式中、
X及びYは置換基を有していてもよく、また縮環していてもよい芳香環であり、
Ar1及びAr2はC6F5である。]
で表される化合物又はその塩
にある。
The first aspect of the present invention is:
formula
[Where:
X and Y may have a substituent, and may be a condensed aromatic ring,
Ar 1 and Ar 2 are C 6 F 5 . ]
Or a salt thereof.

本構成によれば、優れた特性を備える蛍光物質が得られる。 According to this configuration, a fluorescent material having excellent characteristics can be obtained.

本発明の第2の側面は、
金属化芳香族アゾ化合物とホウ素を含有する化合物との反応によって

[式中、
X及びYは置換基を有していてもよく、また縮環していてもよい芳香環であり、
Ar1及びAr2はC6F5である。]
で表される化合物又はその塩を製造する化合物又はその塩の製造方法
にある。
The second aspect of the present invention is
A reaction between a metallized aromatic azo compound and a boron-containing compound
[Where:
X and Y may have a substituent, and may be a condensed aromatic ring,
Ar 1 and Ar 2 are C 6 F 5 . ]
In the manufacturing method of the compound or its salt which manufactures the compound or its salt represented by these.

本構成によれば、優れた特性を備える蛍光物質を少ないステップで得られる。 According to this configuration, a fluorescent material having excellent characteristics can be obtained with few steps.

なお、芳香環の例としては、ベンゼン環、縮環ベンゼン環、チオフェン、ピリジン環などを挙げることができる。 Examples of the aromatic ring include a benzene ring, a condensed benzene ring, a thiophene, and a pyridine ring.

また、置換基としては、例えば、(i)アルキル基、(ii)アルコキシ基、(iii)アルキルチオ基、(iv)ジアルキルアミノ基、(v)ピロリジノ基、(vi)ピペリジノ基、(vii)モルホリノ基、(viii)アリール基、(ix)アリールオキシ基、(x)ヒドロキシ基、(xi)アミノ基、(xii)モノアルキルアミノ基、(xiii)アシルアミノ基、(xiv)アシルオキシ基、(xv)アルキルスルホニルアミノ基又は水素が挙げられる。(x)ヒドロキシ基、(xi)アミノ基、(xii)モノアルキルアミノ基、(xiii)アシルアミノ基、(xiv)アシルオキシ基、(xv)アルキルスルホニルアミノ基は、保護-脱保護又は合成後の官能基変換などにより芳香環に導入することが考えられる。置換基の炭素数は1〜22、さらには1〜6とすることが好ましい。 Examples of the substituent include (i) alkyl group, (ii) alkoxy group, (iii) alkylthio group, (iv) dialkylamino group, (v) pyrrolidino group, (vi) piperidino group, (vii) morpholino Group, (viii) aryl group, (ix) aryloxy group, (x) hydroxy group, (xi) amino group, (xii) monoalkylamino group, (xiii) acylamino group, (xiv) acyloxy group, (xv) An alkylsulfonylamino group or hydrogen is mentioned. (x) hydroxy group, (xi) amino group, (xii) monoalkylamino group, (xiii) acylamino group, (xiv) acyloxy group, (xv) alkylsulfonylamino group are functional groups after protection-deprotection or synthesis. It may be introduced into the aromatic ring by group conversion or the like. The number of carbon atoms of the substituent is preferably 1 to 22, more preferably 1 to 6.

本発明の第3の側面は、
励起状態1(n、π*)よりも低いエネルギー準位の励起状態1(π、π*)を有し、少なくとも一つのN-N-C-C二面角が固定されていることを特徴とする芳香族アゾ化合物
にある。
The third aspect of the present invention is
Excited state 1 (n, π *) excited state energy level lower than 1 (π, π *) has, aromatic azo compound and at least one NNCC dihedral angle is fixed It is in.

本構成によれば、化学結合等によってN-N-C-C二面角が固定されていること等によって優れた特性を備える蛍光物質が得られる。 According to this configuration, a fluorescent material having excellent characteristics can be obtained due to the N-N-C-C dihedral angle being fixed by a chemical bond or the like.

本発明によれば、優れた特性を備える蛍光物質が得られる。 According to the present invention, a fluorescent material having excellent characteristics can be obtained.

本発明のさらに他の目的、特徴又は利点は、後述する本発明の実施の形態や添付する図面に基づく詳細な説明によって明らかになるであろう。 Other objects, features, or advantages of the present invention will become apparent from the detailed description based on the embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[合成方法] [Synthesis method]

下記のスキームによって各種化合物を合成した。
Various compounds were synthesized according to the following scheme.

2-リチオアゾベンゼンによるホウ素試薬に対する求核置換反応により、ホウ素置換アゾベンゼン誘導体を合成した。スキームから明らかなように、この合成方法は、これまでの合成方法と異なり、ワンポット、1ステップである点で優れている。 Boron-substituted azobenzene derivatives were synthesized by nucleophilic substitution reaction on boron reagent with 2-lithioazobenzene. As is apparent from the scheme, this synthesis method is superior to conventional synthesis methods in that it is a one-pot, one-step process.

まず、BF3・OEt2とペンタフルオロフェニルマグネシウムブロミドとを反応させることによって、フルオロビス(ペンタフルオロフェニル)ボラン(2a)を調製した。次に、(E)-2-ヨードアゾベンゼン((E)-1)に対して、エーテル中、-112°Cでn-ブチルリチウム(1.10当量)とフルオロビス(ペンタフルオロフェニル)ボラン(2a)(1.10当量)とを順次反応させ、ビス(ペンタフルオロフェニル)[2-(フェニルアゾ)フェニル]ボラン((E)-3a)を収率28%で空気中安定な茶色固体として合成した。 First, fluorobis (pentafluorophenyl) borane (2a) was prepared by reacting BF 3 .OEt 2 with pentafluorophenyl magnesium bromide. Next, for (E) -2-iodoazobenzene ((E) -1), n-butyllithium (1.10 equivalent) and fluorobis (pentafluorophenyl) borane (2a) in ether at −112 ° C. (1.10 equivalents) were sequentially reacted to synthesize bis (pentafluorophenyl) [2- (phenylazo) phenyl] borane ((E) -3a) as a stable brown solid in air in a yield of 28%.

ビス(4-フルオロフェニル)[2-(フェニルアゾ)フェニル]ボラン((E)-3b)も、同様の手法によって、化合物(E)-1とビス(4-フルオロフェニル)イソプロポキシボラン((E)-2b)から収率31%で合成した。 Bis (4-fluorophenyl) [2- (phenylazo) phenyl] borane ((E) -3b) was prepared in the same manner from compound (E) -1 and bis (4-fluorophenyl) isopropoxyborane ((E ) -2b) in 31% yield.

さらに、[2-(4-メトキシフェニルアゾ)フェニル]ビス(ペンタフルオロフェニル)ボラン((E)-3c)も、(E)-2-ヨード-4’-メトキシアゾベンゼン((E)-4)と化合物(E)-2aから収率27%で合成した。 Furthermore, [2- (4-methoxyphenylazo) phenyl] bis (pentafluorophenyl) borane ((E) -3c) is also represented by (E) -2-iodo-4′-methoxyazobenzene ((E) -4) And compound (E) -2a was synthesized in 27% yield.

[結晶構造、配位数] [Crystal structure, coordination number]

CDCl3中での11B NMRスペクトルにおいて、化合物(E)-3a-cは4配位ホウ素化合物の領域にそれぞれブロードなピークを示したことから、化合物(E)-3a-cは溶液中で4配位ホウ素化合物であることがわかった。 In the 11B NMR spectrum in CDCl 3 , compound (E) -3a-c showed a broad peak in the region of the tetracoordinate boron compound, so that compound (E) -3a-c was 4 in solution. It was found to be a coordinated boron compound.

図1は、化合物(E)-3aのORTEP図である。化合物(E)-3aの結晶構造はX線結晶構造解析により決定した。N2-B1結合長[1.625(2) Å]とホウ素周りの結合角[95.53(12)-117.93(13)°]から判断すると、(E)-3aはN2-B1結合を有しており、ホウ素を中心とする歪んだ正四面体構造をとっているということがわかった。N2-B1配位結合の結合長は、五員環を形成するB-N結合長としてはこれまでに報告されている中[Cambridge Structural Databaseに収蔵されているデータの範囲: 1.625-1.842Å]で最短のものの部類の一つである。N1-N2結合長[1.2704(18)Å]は、過去に報告された(E)-アゾベンゼン誘導体の平均値(1.25Å)とほぼ同じ程度であり、明らかに二重結合であることがわかる。 FIG. 1 is an ORTEP diagram of compound (E) -3a. The crystal structure of compound (E) -3a was determined by X-ray crystal structure analysis. Judging from N2-B1 bond length [1.625 (2) Å] and bond angle around boron [95.53 (12) -117.93 (13) °], (E) -3a has N2-B1 bond, It was found that it has a distorted tetrahedral structure centered on boron. The bond length of the N2-B1 coordination bond is the shortest among the BN bond lengths that have been reported so far to form a five-membered ring [range of data stored in the Cambridge Structural Database: 1.625-1.842Å]. Is a class of things. The N1-N2 bond length [1.2704 (18) Å] is almost the same as the average value (1.25Å) of (E) -azobenzene derivatives reported in the past, which clearly shows that it is a double bond.

なお、このX線結晶構造解析から判明した、結合長(Å)と結合角(deg)は次のとおりであった。N1-N2, 1.2704(18); B1-N2, 1.625(2); B1-C1, 1.599(2); B1-C13, 1.629(2); B1-C19, 1.627(2); C1-B1-C13, 117.74(13); C1-B1-C19, 106.04(13); C13-B1-C19, 117.93(13); C1-B1-N2, 95.53(12); C13-B1-N2, 105.07(12); C19-B1-N2, 112.35(13)。 The bond length (Å) and bond angle (deg) as found from this X-ray crystal structure analysis were as follows. N1-N2, 1.2704 (18); B1-N2, 1.625 (2); B1-C1, 1.599 (2); B1-C13, 1.629 (2); B1-C19, 1.627 (2); C1-B1-C13 , 117.74 (13); C1-B1-C19, 106.04 (13); C13-B1-C19, 117.93 (13); C1-B1-N2, 95.53 (12); C13-B1-N2, 105.07 (12); C19-B1-N2, 112.35 (13).

[スペクトル的性質、蛍光に関与する分子軌道] [Spectral properties, molecular orbitals involved in fluorescence]

図2は、(A)室温におけるヘキサン中での化合物(E)-3aの吸収スペクトルと蛍光スペクトル(386nmで励起)、(B)左側から360nmの光を照射した環境における化合物(E)-3aのヘキサン溶液(約5μM)の写真、(C)室温におけるヘキサン中での化合物(E)-3cの吸収スペクトルと蛍光スペクトル(439nmで励起)、(D)左側から360nmの光を照射した環境における化合物(E)-3cのヘキサン溶液(約5μM)の写真である。 Figure 2 shows (A) the absorption spectrum and fluorescence spectrum of compound (E) -3a in hexane at room temperature (excitation at 386 nm), (B) compound (E) -3a in an environment irradiated with light of 360 nm from the left side. (C) Absorption spectrum and fluorescence spectrum of compound (E) -3c in hexane at room temperature (excitation at 439 nm), (D) In an environment irradiated with 360 nm light from the left side 2 is a photograph of a hexane solution (about 5 μM) of compound (E) -3c.

ヘキサン中の紫外可視吸収スペクトルにおいて、化合物(E)-3aは386nm(ε=1.9×104)にアゾ基のπ-π*遷移に帰属される最大吸収波長を示した。無置換(E)-アゾベンゼン(λ=315nm)からの大きなレッドシフトは、(E)-3aの窒素からホウ素への配位によってアゾベンゼン部位が大きく摂動を受けていることを示唆している。アゾ基のn-π*遷移に基づく吸収は明確な吸収帯としては観測されず、後述する理論計算から支持されるように、レッドシフトしたπ-π*遷移と重なっているのではないかと考えられる。 In the ultraviolet-visible absorption spectrum in hexane, Compound (E) -3a exhibited the maximum absorption wavelength attributed to the π-π * transition of the azo group at 386 nm (ε = 1.9 × 10 4 ). The large red shift from unsubstituted (E) -azobenzene (λ = 315 nm) suggests that the azobenzene moiety is heavily perturbed by the coordination of (E) -3a from nitrogen to boron. Absorption based on the n-π * transition of the azo group is not observed as a clear absorption band, and is thought to overlap with the red-shifted π-π * transition, as supported by the theoretical calculation described later. It is done.

重ベンゼン溶液中での化合物(E)-3aに室温で高圧水銀灯(λ=360nm)を用いて光照射したところ、(Z)-3aへの光異性化は進行せず、ほとんどのアゾベンゼン誘導体の場合とは対照的な結果だが、強い緑色の蛍光を示した。ヘキサン溶液中での蛍光スペクトルでは、(E)-3aを386nmで励起した場合に503nmに発光極大を示した。500nmで観測される励起スペクトルとπ-π*遷移による吸収スペクトルが一致することから、この発光は1(π、π*)から基底状態への遷移に基づく発光であると帰属された。ヘキサン中室温での(E)-3aの蛍光量子収率Φは0.40であると求められた。この値は、無置換のアゾベンゼンの蛍光量子収率(Φ=2.53×10-5)と比較して極めて高く、またこれまでに報告されたどのアゾベンゼン誘導体よりも高い値である。蛍光量子収率とは、放出された蛍光の光子数/吸収された光子数を指し、1の光を当てたときにどれだけの光を蛍光として発するかを表す値である。この値が大きいほど強い蛍光性を有する。 When compound (E) -3a in heavy benzene solution was irradiated with light at room temperature using a high-pressure mercury lamp (λ = 360 nm), photoisomerization to (Z) -3a did not proceed, and most of the azobenzene derivatives In contrast to the case, it showed strong green fluorescence. The fluorescence spectrum in the hexane solution showed a maximum emission at 503 nm when (E) -3a was excited at 386 nm. Since the excitation spectrum observed at 500 nm coincided with the absorption spectrum due to the π-π * transition, this emission was attributed to the emission based on the transition from 1 (π, π * ) to the ground state. The fluorescence quantum yield Φ of (E) -3a in hexane at room temperature was determined to be 0.40. This value is extremely higher than the fluorescence quantum yield of unsubstituted azobenzene (Φ = 2.53 × 10 −5 ) and higher than any azobenzene derivative reported so far. The fluorescence quantum yield refers to the number of emitted fluorescence photons / absorbed photons, and is a value representing how much light is emitted as fluorescence when 1 light is applied. The larger this value, the stronger the fluorescence.

アゾベンゼン化合物(E)-3cも、光照射すると(E)-3aと同様に強い緑色の蛍光を示した。ヘキサン中での蛍光スペクトルにおいて、化合物(E)-3cは439nmで励起すると524nmに発光極大を示した。ヘキサン中において室温での(E)-3cの蛍光量子収率Φは0.99であると求められた。この値はアゾベンゼン誘導体として史上最高の値である。 The azobenzene compound (E) -3c also showed strong green fluorescence as with (E) -3a when irradiated with light. In the fluorescence spectrum in hexane, compound (E) -3c showed an emission maximum at 524 nm when excited at 439 nm. The fluorescence quantum yield Φ of (E) -3c at room temperature in hexane was determined to be 0.99. This value is the highest ever recorded as an azobenzene derivative.

一方、370nmで励起した化合物(E)-3bの蛍光量子収率Φは0.01以下であった。励起スペクトルにおいてπ-π*遷移に基づく波長にほとんどピークがなく、アリール基の遷移に対応する短波長に主なピークがあることを考慮すると、化合物(E)-3bの発光は、アゾベンゼン部位からの発光ではなく、ホウ素に結合したアリール基からの発光であると考えられる。 On the other hand, the fluorescence quantum yield Φ of compound (E) -3b excited at 370 nm was 0.01 or less. Considering that there is almost no peak in the wavelength based on the π-π * transition in the excitation spectrum and there is a main peak in the short wavelength corresponding to the transition of the aryl group, the emission of the compound (E) -3b is emitted from the azobenzene moiety. It is considered that light is emitted from an aryl group bonded to boron.

上記の結果と、分子内B-N配位結合を有する2-[2-(フェニルアゾ)フェニル]-1,3,2-ベンゾジオキサボロールに光照射しても蛍光を発しないことを考慮すると、蛍光の強度に関してホウ素上の置換基の選択が重要であることがわかる。 Considering the above results and the fact that 2- [2- (phenylazo) phenyl] -1,3,2-benzodioxaborole having an intramolecular BN coordination bond does not emit fluorescence even when irradiated with light, It can be seen that the choice of substituents on the boron is important with respect to the intensity of fluorescence.

[発光特性の要因] [Factors of luminous characteristics]

化合物(E)-3aと化合物(E)-3cの特徴的な発光特性の要因を解明するため、化合物(E)-3a-cおよび無置換アゾベンゼンの電子状態と励起エネルギーを、Gaussian 03を用いてDFT計算およびTD-DFT計算によりB3PW91/6-31G(d)レベルで求めた。 In order to elucidate the factors of the characteristic emission characteristics of Compound (E) -3a and Compound (E) -3c, we used Gaussian 03 for the electronic state and excitation energy of Compound (E) -3a-c and unsubstituted azobenzene. The B3PW91 / 6-31G (d) level was obtained by DFT and TD-DFT calculations.

図3は、フロンティア分子軌道のエネルギーレベルの計算値及び一重項励起エネルギーの計算値である。
化合物(E)-3aの最適化構造は結晶構造とよく一致した。その分子軌道は、無置換のアゾベンゼンのものとは大きく異なっていた。無置換のアゾベンゼンでは、π*、n、π軌道がそれぞれLUMO、HOMO、HOMO-1に帰属されるが、アゾ基のn軌道に基づく(E)-3aの軌道のエネルギーレベルは、アゾ基のπ軌道に由来するエネルギーレベルよりも低い。π軌道に由来する軌道は、ホウ素に結合した二つのペンタフルオロフェニル基と相互作用した結果、複数のエネルギーレベルに分裂する。それに加えて、(E)-3aではHOMOはアゾベンゼン部位に存在しているのではなく、ペンタフルオロフェニル基部分に局在している。n軌道のエネルギーレベルの低下は、アゾ基の窒素の孤立電子対とホウ素の空のp軌道との間の結合性相互作用に由来するものである。(E)-3aの1(π、π*)励起状態は、1(n、π*)励起状態よりも低いレベルにある。1(n、π*)と1(π、π*)の準位のエネルギーレベルの逆転によって、軌道の対称性に基づいて励起状態から基底状態への遷移確率が増大する。また、この逆転現象はプロトン化されたアゾベンゼンや4-(ジアルキルアミノ)アゾベンゼンが蛍光を発する理由の一つと考えられている。それゆえに、(E)-3aの特徴的な発光特性は1(n、π*)と1(π、π*)の準位の逆転に帰属される。それに加えて、アゾ基の窒素と分子内相互作用するのに適した位置にホウ素原子が固定されているため、強固なホウ素-窒素配位結合が形成される。その結果、アゾ基の両窒素原子と、アゾ基が結合している炭素原子のうちホウ素が結合した側のベンゼン環のもの、およびそれに隣接した炭素原子のなすN-N-C-C二面角が固定され、アゾ基がプロトン化されたアゾベンゼンやパラ位がアミノ基で置換されたアゾベンゼンよりも剛直な構造を形成することが可能となる。(E)-3aの構造の剛直性が増大した結果、アゾ基の周りの配座変化が抑制され、比較的高い蛍光量子収率を示す一助となっている。
FIG. 3 shows calculated energy levels of frontier molecular orbitals and calculated singlet excitation energy.
The optimized structure of compound (E) -3a is in good agreement with the crystal structure. Its molecular orbitals were very different from those of unsubstituted azobenzene. In unsubstituted azobenzene, the π * , n, and π orbitals are attributed to LUMO, HOMO, and HOMO-1, respectively, but the energy level of the (E) -3a orbital based on the n orbitals of the azo group is It is lower than the energy level derived from the π orbit. Orbitals derived from π orbitals split into multiple energy levels as a result of interaction with two pentafluorophenyl groups bonded to boron. In addition, in (E) -3a, HOMO is not present at the azobenzene moiety but is localized at the pentafluorophenyl group. The decrease in the energy level of the n-orbital is due to the bonding interaction between the lone pair of nitrogen in the azo group and the empty p-orbital of boron. The (E) -3a 1 (π, π * ) excited state is at a lower level than the 1 (n, π * ) excited state. The inversion of the energy levels of the 1 (n, π * ) and 1 (π, π * ) levels increases the transition probability from the excited state to the ground state based on the orbital symmetry. This reversal phenomenon is considered to be one of the reasons that protonated azobenzene and 4- (dialkylamino) azobenzene emit fluorescence. Therefore, the characteristic emission characteristic of (E) -3a is attributed to the inversion of the levels of 1 (n, π * ) and 1 (π, π * ). In addition, the boron atom is fixed at a position suitable for intramolecular interaction with nitrogen of the azo group, so that a strong boron-nitrogen coordination bond is formed. As a result, the NNCC dihedral angle formed by both the nitrogen atom of the azo group and the benzene ring on the boron bonded side of the carbon atoms to which the azo group is bonded, and the carbon atom adjacent to the benzene ring is fixed. It is possible to form a rigid structure as compared with azobenzene in which the group is protonated or azobenzene in which the para position is substituted with an amino group. As a result of the increased rigidity of the structure of (E) -3a, the conformational change around the azo group is suppressed, which helps to show a relatively high fluorescence quantum yield.

(E)-3bでは、結合性軌道のエネルギーレベルはアゾ基のn軌道に由来しており、(E)-3aの場合と同様に、アゾ基のn軌道に由来するエネルギーレベルよりも低い。しかし、(E)-3aの場合と対照的に、(E)-3bのHOMOはアゾ基のn軌道の寄与がある。このn軌道の寄与は、二つのアリール基上の被占軌道とB-N配位軌道の反結合性軌道の相互作用に由来していると考えられる。(E)-3bのホウ素に結合したアリール基の被占軌道のエネルギーレベルは比較的高く、その結果、B-N結合の反結合性軌道と相互作用できる。この相互作用の結果、アゾ基のn軌道からHOMOへの寄与が生じることとなる。(E)-3bにおけるn軌道からHOMOへの寄与によって、最も低い一重項励起状態が1(n、π*)の性質を帯び、その蛍光量子収率は極めて低い値に抑制されることとなる。アゾベンゼン(E)-3aは、ホウ素-窒素間配位結合の反結合性軌道と二つのペンタフルオロフェニル基の被占軌道の間の相互作用が欠けていると考えられる。というのも、電子求引性基であるC6F5基の被占軌道のエネルギーレベルが低く、また電子求引性B(C6F5)2基からなる強固なホウ素-窒素結合の反結合性軌道のエネルギーレベルが高いことの両方の効果があるためで、その結果、(E)-3aは発光特性を有することとなる。 In (E) -3b, the energy level of the bonding orbital is derived from the n orbital of the azo group, and is lower than the energy level derived from the n orbital of the azo group, as in (E) -3a. However, in contrast to the case of (E) -3a, the HOMO of (E) -3b has an n-orbital contribution of the azo group. This n-orbital contribution is thought to originate from the interaction between the occupied orbitals on the two aryl groups and the antibonding orbitals of the BN coordination orbitals. The energy level of the occupied orbital of the aryl group bonded to boron in (E) -3b is relatively high, so that it can interact with the antibonding orbital of the BN bond. This interaction results in a contribution to the HOMO from the n orbitals of the azo group. The contribution of HOMO from n orbitals in (E) -3b has the lowest singlet excited state of 1 (n, π * ) and its fluorescence quantum yield is suppressed to a very low value. . Azobenzene (E) -3a is thought to lack the interaction between the antibonding orbitals of the boron-nitrogen coordination bond and the occupied orbitals of the two pentafluorophenyl groups. This is because the energy level of the occupied orbital of the C 6 F 5 group, which is an electron withdrawing group, is low, and the reaction of the strong boron-nitrogen bond consisting of two electron withdrawing B (C 6 F 5 ) groups. This is because both the effects of the high energy level of the binding orbital are obtained, and as a result, (E) -3a has a light emission characteristic.

(E)-3cでは、HOMOはアゾ基のπ軌道に由来している。(E)-3cでは(E)-3aに電子供与性のメトキシ基がさらに置換した構造になっているために、この軌道のエネルギーレベルが上昇していると考えられる。(E)-3cにおいて、アゾ基のn軌道に由来する軌道のエネルギーレベルは、明らかにHOMOよりも低く、(E)-3aの場合と同様に、アゾ基のn軌道からの寄与があるとともにπ軌道に由来する軌道よりも高いエネルギーレベルにある軌道というものは、全く存在しない。(E)-3cの1(π、π*)励起状態は1(n、π*)励起状態よりも低いだけでなく、最も低い一重項励起状態である。最低一重項励起状態が1(π、π*)であることが、(E)-3cが著しく高い発光特性を有している原因であると考えられる。 In (E) -3c, HOMO is derived from the π orbital of the azo group. Since (E) -3c has a structure in which (E) -3a is further substituted with an electron-donating methoxy group, it is considered that the energy level of this orbit is increased. In (E) -3c, the energy level of the orbit derived from the n orbital of the azo group is clearly lower than that of HOMO, and as in (E) -3a, there is a contribution from the n orbital of the azo group. There are no orbits at higher energy levels than orbits derived from π orbitals. The 1 (π, π * ) excited state of (E) -3c is not only lower than the 1 (n, π * ) excited state, but also the lowest singlet excited state. It is considered that the lowest singlet excited state is 1 (π, π * ), which is the reason why (E) -3c has extremely high emission characteristics.

<実施例> <Example>

[溶媒、合成環境、測定装置など] [Solvent, synthesis environment, measuring equipment, etc.]

溶媒は使用前に精製を行った。反応は、原則としてすべてアルゴン雰囲気下で行った。1H NMR(400MHz)、11B NMR(128MHz)、13C NMR(100MHz)及び19F NMR(376MHz)のスペクトルデータはJEOL AL400を用いて得られた。13C NMR(126MHz)のスペクトルデータはBruker DRX-500を用いて得られた。1H NMR及び13C NMRではTetramethylsilaneを外部標準として用い、11B NMR及び19F NMRではBF3・OEt2及びCCl3Fを外部標準としてそれぞれ用いた。吸収スペクトル及び蛍光スペクトルはJASCO V-530 UV-visスペクトロメータ及びHitachi F-4500蛍光スペクトロメータでそれぞれ測定した。分取ゲル浸透液体クロマトグラフィーは、溶媒としてトルエンを使用し、JAIGEL H1 + H2カラム及びLC-908(日本分析工業株式会社)で行った。融点はすべて未補正の値である。元素分析は東京大学理学部有機元素分析室にて行われた。2−ヨードアゾベンゼン(2-Iodoazobenzene ((E)-1)及びビス(4-フルオロフェニル)イソプロキシボラン(Bis(4-fluorophenyl)isopropoxyborane (2b))は文献に記載された手法により合成した。蛍光量子収率の絶対値は、フルオレセイン(0.1M NaOH水溶液)の量子収率を0.92と仮定することにより計算した。 The solvent was purified before use. In principle, all reactions were carried out under an argon atmosphere. Spectral data of 1 H NMR (400 MHz), 11 B NMR (128 MHz), 13 C NMR (100 MHz) and 19 F NMR (376 MHz) were obtained using JEOL AL400. 13 C NMR (126 MHz) spectral data were obtained using a Bruker DRX-500. Tetramethylsilane was used as an external standard in 1H NMR and 13 C NMR, and BF 3 · OEt 2 and CCl 3 F were used as external standards in 11 B NMR and 19 F NMR, respectively. Absorption spectrum and fluorescence spectrum were measured with JASCO V-530 UV-vis spectrometer and Hitachi F-4500 fluorescence spectrometer, respectively. Preparative gel permeation liquid chromatography was performed using a JAIGEL H1 + H2 column and LC-908 (Nippon Analytical Industrial Co., Ltd.) using toluene as a solvent. All melting points are uncorrected values. Elemental analysis was performed in the organic element analysis room of the University of Tokyo. 2-Iodoazobenzene (2-Iodoazobenzene ((E) -1) and bis (4-fluorophenyl) isopropoxyborane (2b)) were synthesized by techniques described in the literature. The absolute value of the quantum yield was calculated by assuming that the quantum yield of fluorescein (0.1 M NaOH aqueous solution) was 0.92.

下記の化合物について説明する。
The following compounds will be described.

[Fluorobis(pentafluorophenyl)borane Diethyl Etherate (2a)の合成] [Synthesis of Fluorobis (pentafluorophenyl) borane Diethyl Etherate (2a)]

Bromopentafluorobenzene (1.05mL、8.29mmol)及びマグネシウム(196mg、8.07mmol)から合成したC6F5MgBrのジエチルエーテル(Et2O)溶液(15mL)を、BF3・OEt2(0.510mL、4.02mmol)のジエチルエーテル溶液(10mL)に0℃で一度に加えた。反応溶液を30分間0℃で攪拌した後、溶媒を0℃で減圧下除去して灰色の固体を得た。この未精製の固体は精製なしで以降の反応に使用した。 Diethyl ether (Et 2 O) solution (15 mL) of C 6 F 5 MgBr synthesized from Bromopentafluorobenzene (1.05 mL, 8.29 mmol) and magnesium (196 mg, 8.07 mmol) was added to BF 3 · OEt 2 (0.510 mL, 4.02 mmol) Was added at once to a diethyl ether solution (10 mL) at 0 ° C. The reaction solution was stirred for 30 minutes at 0 ° C., and then the solvent was removed under reduced pressure at 0 ° C. to obtain a gray solid. This crude solid was used in subsequent reactions without purification.

[(E)-Bis(pentafluorophenyl)[2-(phenylazo)phenyl]borane ((E)-3a)の合成] [(E) -Bis (pentafluorophenyl) [2- (phenylazo) phenyl] borane (Synthesis of (E) -3a)]

n-BuLi (1.66 M in hexane、2.42 mL、4.02 mmol)を、2-Iodoazobenzene ((E)-1) (1.13g、3.65mmol)のジエチルエーテル溶液(30mL)に-112℃で加えた。反応溶液を30分間-112℃で攪拌した後、Fluoroborane 2a (4.02mmol)のジエチルエーテル溶液(20 mL)に-112℃で加えた。反応温度を徐々に室温まで上昇させた。溶媒を減圧下除去した後、残渣をトルエンに溶解させ、不溶の物質をガラスろ過器によるろ過で除去した。ろ液を濃縮し、分取ゲル浸透液体クロマトグラフィーで分離することによって(E)-3a (539mg、28%)を得た。 n-BuLi (1.66 M in hexane, 2.42 mL, 4.02 mmol) was added to a diethyl ether solution (30 mL) of 2-Iodoazobenzene ((E) -1) (1.13 g, 3.65 mmol) at −112 ° C. The reaction solution was stirred at −112 ° C. for 30 minutes, and then added to a diethyl ether solution (20 mL) of Fluoroborane 2a (4.02 mmol) at −112 ° C. The reaction temperature was gradually raised to room temperature. After removing the solvent under reduced pressure, the residue was dissolved in toluene, and the insoluble material was removed by filtration with a glass filter. The filtrate was concentrated and separated by preparative gel permeation liquid chromatography to give (E) -3a (539 mg, 28%).

この化合物の物性は次のとおりであった。(E)-3a:茶色結晶(Benzene/Hexane)、mp 178.7-179.1℃ 1H NMR (400MHz、CDCl3)δ 7.45-7.55 (m、4H)、7.58 (dt、3J = 7.2 Hz、4J = 1.2 Hz、1H)、7.65 (d、3J = 6.8 Hz、1H)、8.04 (d、3J = 7.6 Hz、2H)、8.35 (d、3J = 7.5 Hz、1H). 11B NMR (128 MHz、CDCl3)δ -0.8 (line width h1/2 = 152 Hz) 13C{1H} NMR (100 MHz、CDCl3)δ 114.25 (br s、CB)、122.61 (s、CH)、128.39 (s、CH)、128.57 (s、CH)、128.74 (s、CH)、129.67 (s、CH)、132.68 (s、CH)、135.96 (s、CH)、135.65-138.59 (m、CF)、138.62-141.59 (m、CF)、143.76 (s、CN)、146.21-149.06 (m、CF)、155.43 (br s、CB)、156.29 (s、CN). 19F NMR (376 MHz、CDCl3)δ -163.90 〜 -163.70 (m、4F)、-157.39 (t、3J = 19 Hz、2F)、-132.75 〜 -132.60 (m、4F). MS (EI、70 eV) m/z 526 (M+、15)、507 (3)、77 (100%). UV/vis (hexane) λmax (ε) 243 (1.3 × 104)、386 nm (1.9 × 104 L mol-1cm-1). Anal. Calcd for C24H9BF10N2: C、54.79; H、1.72; N、5.32. Found: C、54.93; H、1.99; N、5.10%. The physical properties of this compound were as follows. (E) -3a: Brown crystals (Benzene / Hexane), mp 178.7-179.1 ° C 1 H NMR (400MHz, CDCl3) δ 7.45-7.55 (m, 4H), 7.58 (dt, 3 J = 7.2 Hz, 4J = 1.2 Hz, 1H), 7.65 (d, 3 J = 6.8 Hz, 1H), 8.04 (d, 3 J = 7.6 Hz, 2H), 8.35 (d, 3 J = 7.5 Hz, 1H). 11 B NMR (128 MHz , CDCl 3 ) δ -0.8 (line width h 1/2 = 152 Hz) 13 C { 1 H} NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ 114.25 (br s, CB), 122.61 (s, CH), 128.39 ( s, CH), 128.57 (s, CH), 128.74 (s, CH), 129.67 (s, CH), 132.68 (s, CH), 135.96 (s, CH), 135.65-138.59 (m, CF), 138.62 . -141.59 (m, CF), 143.76 (s, CN), 146.21-149.06 (m, CF), 155.43 (br s, CB), 156.29 (s, CN) 19F NMR (376 MHz, CDCl 3) δ - 163.90 to -163.70 (m, 4F), -157.39 (t, 3 J = 19 Hz, 2F), -132.75 to -132.60 (m, 4F) .MS (EI, 70 eV) m / z 526 (M + , 15), 507 (3), 77 (100%). UV / vis (hexane) λ max (ε) 243 (1.3 × 10 4 ), 386 nm (1.9 × 10 4 L mol -1 cm -1 ). Anal Calcd for C 24 H 9 BF 10 N 2 : C, 54.79; H, 1.72; N, 5.32. Found: C, 54.93; H, 1.99; N, 5.10 %.

[(E)-Bis(4-fluorophenyl)[2-(phenylazo)phenyl]borane ((E)-3b)の合成] [Synthesis of (E) -Bis (4-fluorophenyl) [2- (phenylazo) phenyl] borane ((E) -3b)]

(E)-1 (1.82 g、5.90 mmol)のジエチルエーテル溶液(40 mL)と、n-BuLi (1.63 M in hexane、4.30 mL、6.57 mmol)およびIsopropoxyborane 2b(1.67 g、6.44 mmol)のジエチルエーテル溶液(10 mL)との連続的な反応によって黄色の沈殿を得た。その沈殿から上清を除いた後、上清の溶媒を減圧除去し、残渣を冷やしたヘキサン(10 mL)で洗い、黄色の固体を得た。その固体は初めの沈殿と合わせた。合わせた固体はトルエンに溶解させ、2時間加熱還流した。溶媒を減圧下除去して(E)-3b (782 mg、0.72 モル量の Lithium Isopropoxideを含む、31%)を得た。 (E) -1 (1.82 g, 5.90 mmol) in diethyl ether (40 mL) and n-BuLi (1.63 M in hexane, 4.30 mL, 6.57 mmol) and Isopropoxyborane 2b (1.67 g, 6.44 mmol) in diethyl ether A continuous reaction with the solution (10 mL) gave a yellow precipitate. After removing the supernatant from the precipitate, the solvent of the supernatant was removed under reduced pressure, and the residue was washed with cooled hexane (10 mL) to obtain a yellow solid. The solid was combined with the initial precipitate. The combined solids were dissolved in toluene and heated to reflux for 2 hours. The solvent was removed under reduced pressure to give (E) -3b (782 mg, containing 0.72 molar amount of Lithium Isopropoxide, 31%).

この化合物の物性は次のとおりであった。(E)-3b: 黄色固体、mp 130.3-132.3℃ (dec.). 1H NMR (400 MHz、CDCl3)δ 6.83-6.90 (m、4H)、7.10-7.19 (m、4H)、7.35-7.42 (m、2H)、7.42-7.50 (m、2H)、7.50-7.55(m、1H)、7.56-7.61 (m、1H)、7.98-8.03 (m、2H)、8.32 (d、3J = 7.8 Hz、1H). 11B NMR (128 MHz、CDCl3)δ 7.0 (line width h1/2 = 223 Hz). 13C{1H} NMR (126 MHz、C6D6)δ 115.52 (d、2JCF = 20 Hz、CH)、124.34 (s、CH)、127.95 (s、CH)、128.68 (s、CH)、129.63 (s、CH)、130.23 (s、CH)、132.50 (s、CH)、134.96 (s、CH)、135.58 (d、3JCF = 6.9 Hz、CH)、141.77 (br s、CB)、145.12 (s、CN)、156.71 (s、CN)、163.05 (d、1JCF = 245 Hz、CF)、163.39 (br s、CB). 19F NMR (376 MHz、CDCl3)δ -118.47 〜 -118.37 (m、2F). HRMS (FAB+) m/z calcd for C24H17BF2N2 382.1453、found 382.1432. The physical properties of this compound were as follows. (E) -3b: yellow solid, mp 130.3-132.3 ° C (dec.). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 6.83-6.90 (m, 4H), 7.10-7.19 (m, 4H), 7.35-7.42 ( m, 2H), 7.42-7.50 (m, 2H), 7.50-7.55 (m, 1H), 7.56-7.61 (m, 1H), 7.98-8.03 (m, 2H), 8.32 (d, 3 J = 7.8 Hz , 1H). 11B NMR (128 MHz, CDCl3) δ 7.0 (line width h1 / 2 = 223 Hz). 13 C {1 H} NMR (126 MHz, C 6 D 6) δ 115.52 (d, 2 J CF = 20 Hz, CH), 124.34 (s, CH), 127.95 (s, CH), 128.68 (s, CH), 129.63 (s, CH), 130.23 (s, CH), 132.50 (s, CH), 134.96 ( s, CH), 135.58 (d, 3 J CF = 6.9 Hz, CH), 141.77 (br s, CB), 145.12 (s, CN), 156.71 (s, CN), 163.05 (d, 1 J CF = 245 Hz, CF), 163.39 (br s, CB). 19 F NMR (376 MHz, CDCl 3) δ -118.47 ~ -118.37 (m, 2F). HRMS (FAB +) m / z calcd for C 24 H 17 BF 2 N 2 382.1453, found 382.1432.

[2-Iodo-4'-methoxyazobenzene ((E)-4)の合成] [Synthesis of 2-Iodo-4'-methoxyazobenzene ((E) -4)]

2-iodoaniline (2.19g、10.0 mmol)の塩酸(0.24 M、100 mL、24 mmol)溶液に亜硝酸ナトリウム(690 mg、10.0 mmol)の水溶液(10 mL)を0℃で滴下し、10分間0℃で攪拌した。Phenol(942 mg、10.0 mmol)の水酸化ナトリウム(0.25 M、40 mL、10 mmol)水溶液を0℃で反応混合物に加え、室温に至るまで徐々に温めた。さらに16時間攪拌した後、水酸化ナトリウム水溶液を反応混合物が塩基性になるまで加えた。クロロホルムで洗った後、塩酸を加えて水層を酸性化した。有機層をクロロホルムで抽出し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、溶媒を減圧下除去して深赤色のオイルを得た。クロロホルムを使用したシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる分離及びベンゼン−ヘキサンからの再結晶によって0.096モル量のPhenolを含む4-(2-Iodophenylazo)phenol (1.59 g、48%)を得た。この4-(2-Iodophenylazo)phenol (1.55g、4.64 mmol)を、Dimethyl Sulfoxide (10 mL)と粉状の水酸化カリウム(1.22 g、21.7 mmol)との混合物に室温で加えた。Methyl Iodide (0.7 mL、11 mmol)をその混合物に加えた後、5時間室温で攪拌した。反応混合物を水中に注ぎ、クロロホルムで抽出した。有機層を水洗し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥し、溶媒を減圧下で除去し、エタノールから再結晶を行うことによって(E)-4 (1.39 g、88%)を得た。 An aqueous solution (10 mL) of sodium nitrite (690 mg, 10.0 mmol) was added dropwise to a solution of 2-iodoaniline (2.19 g, 10.0 mmol) in hydrochloric acid (0.24 M, 100 mL, 24 mmol) at 0 ° C. for 10 minutes. Stir at ° C. An aqueous solution of Phenol (942 mg, 10.0 mmol) in sodium hydroxide (0.25 M, 40 mL, 10 mmol) was added to the reaction mixture at 0 ° C. and gradually warmed to room temperature. After stirring for an additional 16 hours, aqueous sodium hydroxide was added until the reaction mixture was basic. After washing with chloroform, hydrochloric acid was added to acidify the aqueous layer. The organic layer was extracted with chloroform, dried over anhydrous magnesium sulfate, and the solvent was removed under reduced pressure to obtain a deep red oil. Separation by silica gel column chromatography using chloroform and recrystallization from benzene-hexane gave 4- (2-Iodophenylazo) phenol (1.59 g, 48%) containing 0.096 mol of Phenol. This 4- (2-Iodophenylazo) phenol (1.55 g, 4.64 mmol) was added to a mixture of Dimethyl Sulfoxide (10 mL) and powdered potassium hydroxide (1.22 g, 21.7 mmol) at room temperature. Methyl Iodide (0.7 mL, 11 mmol) was added to the mixture and then stirred for 5 hours at room temperature. The reaction mixture was poured into water and extracted with chloroform. The organic layer was washed with water, dried over anhydrous magnesium sulfate, the solvent was removed under reduced pressure, and recrystallization from ethanol gave (E) -4 (1.39 g, 88%).

この化合物の物性は次のとおりであった。(E)-4: 赤色板状. 1H NMR (400 MHz、CDCl3)δ 3.90 (s、3H)、7.00-7.04 (m、2H)、7.12 (ddd、3J = 7.6 Hz、3J = 7.6 Hz、4J = 1.5 Hz、1H)、7.40 (ddd、3J = 7.9 Hz、3J = 7.4 Hz、4J = 1.2 Hz、1H)、7.60 (dd、3J = 7.9 Hz、4J = 1.5 Hz、1H)、7.96-8.01 (m、3H). The physical properties of this compound were as follows. (E) -4: Red plate 1H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 3.90 (s, 3H), 7.00-7.04 (m, 2H), 7.12 (ddd, 3 J = 7.6 Hz, 3 J = 7.6 Hz, 4J = 1.5 Hz, 1H), 7.40 (ddd, 3 J = 7.9 Hz, 3 J = 7.4 Hz, 4 J = 1.2 Hz, 1H), 7.60 (dd, 3 J = 7.9 Hz, 4 J = 1.5 Hz , 1H), 7.96-8.01 (m, 3H).

[(E)-[2-(4-Methoxyphenylazo)phenyl]bis(pentafluorophenyl)borane ((E)-3c)の合成] [Synthesis of (E)-[2- (4-Methoxyphenylazo) phenyl] bis (pentafluorophenyl) borane ((E) -3c)]

2-Iodo-4'-methoxyazobenzene((E)-4)(1.02 g、3.02 mmol)のジエチルエーテル溶液(80 mL)にn-BuLi(1.6M in Hexane、2.00 mL、3.20 mmol)と Fluoroborane 2a(5.05 mmol)のジエチルエーテル溶液(15 mL)とを連続的に反応させた。溶媒を減圧除去した後、残渣をトルエンに溶解させ、不溶の物質をガラスろ過器によるろ過で除去した。ろ液の濃縮とトルエン使用のゲル浸透液体クロマトグラフィーとによって(E)-3c(448 mg、27%)を得た。(E)-3c: 橙色固体、mp 204.3-205.3℃. 1H NMR (400 MHz、CDCl3)δ 3.87 (s、3H)、6.91-6.96 (m、2H)、7.45-7.54 (m、2H)、7.61 (d、3J = 6.1 Hz、1H)、7.99-8.04 (m、2H)、8.23 (d、3J = 6.3 Hz、1H). 11B NMR (128 MHz、CDCl3)δ -0.6 (line width h1/2 = 201 Hz). 13C{1H} NMR (126 MHz、CDCl3)δ 55.82 (s、CH3)、114.99 (s、CH)、124.71 (s、CH)、127.71 (s、CH)、128.26 (s、CH)、128.44 (s、CH)、134.92 (s、CH)、135.91-138.37 (m、CF)、137.79 (s、CO)、138.79-141.23 (m、CF)、146.40-148.75 (m、CF)、151.89 (br s、CB)、156.22 (s、CN)、159.56 (br s、CB)、163.22 (br s、CB). 19F NMR (376 MHz、CDCl3)δ -162.34 〜 -162.15 (m、4F)、-155.93 (t、3J = 22 Hz、2F)、-131.18 (dd、3J = 22 Hz、4J = 7.4 Hz、4F). MS (EI、70 eV) m/z 556 (M+、100)、541 (24)、107 (45)、92 (32)、77 (55%). UV/vis (hexane)λmax (ε) 250 (7.5 × 103)、306 (1.2 × 103)、439 nm (1.2 × 104 L mol-1cm-1). Anal. Calcd for C25H11BF10N2O: C、53.99; H、1.99; N、5.04. Found: C、54.17; H、2.26; N、4.86%. 2-Iodo-4'-methoxyazobenzene ((E) -4) (1.02 g, 3.02 mmol) in diethyl ether (80 mL) was added to n-BuLi (1.6 M in Hexane, 2.00 mL, 3.20 mmol) and Fluoroborane 2a ( 5.05 mmol) in diethyl ether (15 mL) was continuously reacted. After removing the solvent under reduced pressure, the residue was dissolved in toluene, and the insoluble material was removed by filtration with a glass filter. Concentration of the filtrate and gel permeation liquid chromatography using toluene gave (E) -3c (448 mg, 27%). (E) -3c: orange solid, mp 204.3-205.3 ° C. 1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 3.87 (s, 3H), 6.91-6.96 (m, 2H), 7.45-7.54 (m, 2H) , 7.61 (d, 3 J = 6.1 Hz, 1H), 7.99-8.04 (m, 2H), 8.23 (d, 3 J = 6.3 Hz, 1H). 11 B NMR (128 MHz, CDCl 3 ) δ -0.6 ( line width h 1/2 = 201 Hz) . 13 C {1 H} NMR (126 MHz, CDCl 3) δ 55.82 (s, CH 3), 114.99 (s, CH), 124.71 (s, CH), 127.71 ( s, CH), 128.26 (s, CH), 128.44 (s, CH), 134.92 (s, CH), 135.91-138.37 (m, CF), 137.79 (s, CO), 138.79-141.23 (m, CF) , 146.40-148.75 (m, CF), 151.89 (br s, CB), 156.22 (s, CN), 159.56 (br s, CB), 163.22 (br s, CB). 19F NMR (376 MHz, CDCl 3 ) δ -162.34 to -162.15 (m, 4F), -155.93 (t, 3 J = 22 Hz, 2F), -131.18 (dd, 3 J = 22 Hz, 4 J = 7.4 Hz, 4F) .MS (EI, 70 eV) m / z 556 (M + , 100), 541 (24), 107 (45), 92 (32), 77 (55%). UV / vis (hexane) λ max (ε) 250 (7.5 × 10 3 ), 306 (1.2 × 10 3 ), 439 nm (1.2 × 10 4 L mol -1 cm -1 ). Anal. Calcd for C 25 H 11 BF 10 N 2 O: C, 53.99; H, 1.99; N, 5.04. Found: C, 54.17; H, 2.26; N, 4.86%.

[理論計算について] [Theoretical calculation]

全ての計算は、Gaussian 03 (Revision B.01)プログラムを使用し、B3PW91交換-相関汎関数を用いてDFTレベルで実行した。また、全ての計算で基底系として6-31G(d)を用いた。遷移エネルギーは時間依存DFT (TD-DFT)法によって得られた。全ての計算においてゼロ点エネルギーは補正していない。 All calculations were performed at the DFT level using the Gaussian 03 (Revision B.01) program and using the B3PW91 exchange-correlation functional. In all calculations, 6-31G (d) was used as the basis set. The transition energy was obtained by time-dependent DFT (TD-DFT) method. The zero point energy is not corrected in all calculations.

以下、計算結果を示す。
The calculation results are shown below.

[他の実施形態] [Other Embodiments]

ホウ素置換基がアゾベンゼンの二つのベンゼン環にそれぞれ結合した下記の化合物の合成も行った。両方のベンゼン環とも窒素のパラ位には、一つだけホウ素が置換したものとは異なり、n−ブチル基が結合している。この化合物の特性から、ホウ素置換基を二つ導入すると劇的に色調が変化することが判明した。この場合であっても、ベンゼン環A、Bにさまざま置換基を導入できる。なお、この場合の原料化合物(出発物)としては、例えば、2,2’-ジヨードアゾベンゼン誘導体を使用すればよい。
The following compounds were also synthesized in which boron substituents were bonded to the two benzene rings of azobenzene, respectively. In both benzene rings, an n-butyl group is bonded to the para position of nitrogen, unlike the case where only one boron is substituted. From the properties of this compound, it was found that the color tone changes dramatically when two boron substituents are introduced. Even in this case, various substituents can be introduced into the benzene rings A and B. In this case, as a raw material compound (starting material), for example, a 2,2′-diiodoazobenzene derivative may be used.

また、アゾベンゼンは、色素として有名であったことから膨大な合成例がある。例えば、アゾカップリング、ヒドラゾベンゼンの酸化、アニリンの酸化、ニトロベンゼンの還元、アゾキシベンゼンの還元、ニトロソベンゼンとアニリンの脱水縮合等の合成法が知られている。それらの合成法を上述の実施形態に取り込むことによって、ベンゼン環にさまざまな置換基を導入し、様々な用途に応じて、蛍光波長等の特性を合わせた化合物を得ることも考えられる。 In addition, azobenzene is famous as a pigment, so there are numerous examples of synthesis. For example, synthetic methods such as azo coupling, hydrazobenzene oxidation, aniline oxidation, nitrobenzene reduction, azoxybenzene reduction, dehydration condensation of nitrosobenzene and aniline are known. By incorporating these synthetic methods into the above-described embodiment, it is also conceivable to introduce compounds having various characteristics such as fluorescence wavelength according to various uses by introducing various substituents into the benzene ring.

上述の合成法から明らかなように、置換ベンゼン以外であっても、縮環していても問題ない。また、他の芳香環、チオフェン、ピリジンでも同様の芳香族アゾ化合物が合成可能である。 As apparent from the above synthesis method, there is no problem even if it is other than substituted benzene or condensed. Similar aromatic azo compounds can be synthesized from other aromatic rings, thiophene, and pyridine.

[まとめ] [Summary]

アゾベンゼンは最も一般的な色素の材料の一つであり、アゾ染料としての応用例で見ると全世界の染料生産量の約半分を占めている。アゾベンゼンは一般に発光しないものとされていたが、上述のような発光特性を示す化合物では、その合成方法の多様性・簡便性及び蛍光波長の調節の容易さから、有用な蛍光材料になると期待される点で上述の実施形態は画期的である。 Azobenzene is one of the most common pigment materials and accounts for about half of the world's total dye production when viewed as an azo dye application. Azobenzene was generally considered not to emit light, but the compounds exhibiting the above-mentioned light emission characteristics are expected to be useful fluorescent materials due to the diversity and simplicity of the synthesis method and the ease of adjustment of the fluorescence wavelength. In this respect, the above-described embodiment is epoch-making.

ホウ素置換アゾベンゼンである[2-(4-メトキシフェニルアゾ)フェニル]ビス(ペンタフルオロフェニル)ボランがアゾベンゼン誘導体として史上最高の蛍光量子収率を示すことを見出した。室温溶液中での蛍光量子収率は0.99であると決定された。分子内においてホウ素と窒素との間の配位結合が存在することと、その配位結合がペンタフルオロフェニル基の被占軌道と軌道間相互作用しないことの両方が、発光特性の原因となっていると考えられる。 It was found that [2- (4-methoxyphenylazo) phenyl] bis (pentafluorophenyl) borane, which is a boron-substituted azobenzene, exhibits the highest fluorescence quantum yield as an azobenzene derivative. The fluorescence quantum yield in room temperature solution was determined to be 0.99. Both the existence of a coordination bond between boron and nitrogen in the molecule and the fact that the coordination bond does not interact with the occupied orbitals of the pentafluorophenyl group cause the emission characteristics. It is thought that there is.

[応用について] [Application]

本実施形態の化合物は、優れた特性を持つため、様々な応用が考えられる。 Since the compound of the present embodiment has excellent characteristics, various applications are conceivable.

例えば、蛍光塗料、蛍光染料として使用することもできる。本実施形態の化合物は、少量でも高輝度であるため、蛍光塗料、蛍光染料の材料として優れている。蛍光インクとしての使用も可能である。半透明の蛍光性インクとして用いれば、蛍光ペンにも適用できる。半透明であるため重ね塗りされた文字を読みやすく、また蛍光色で目立ちやすいことから、チェック用の筆記用具として広く普及する可能性もある。また、蛍光染料は、蛍光による増白効果を狙って白物衣料や衣料用洗剤に添加でき、可視光では無色で青色の蛍光を発する染料は紙や布の黄ばみを隠蔽する効果があるため、蛍光増白剤として使用することもできる。 For example, it can also be used as a fluorescent paint or fluorescent dye. Since the compound of this embodiment has high brightness even in a small amount, it is excellent as a material for fluorescent paints and fluorescent dyes. It can also be used as a fluorescent ink. If used as a translucent fluorescent ink, it can also be applied to a fluorescent pen. Because it is translucent, it is easy to read overcoated characters and it is easily noticeable with fluorescent colors, so it may be widely used as a writing instrument for checking. In addition, fluorescent dyes can be added to white clothing and clothing detergents for the purpose of whitening by fluorescence, and dyes that emit colorless and blue fluorescence in visible light have the effect of concealing the yellowing of paper and cloth. It can also be used as an optical brightener.

高感度が要求されることが多い、生体物質の蛍光ラベル剤、蛍光プローブ(細胞検出、DNA検出、タンパク質検出)、臨床診断へ適用することも考えられる。特に、特定の生物組織、細胞、オルガネラなどに、特殊な色素を用いて色を付ける技術、染色に、本実施形態の化合物は適している。染色剤、染色薬としての使用の場合には、観察する標本に含まれている特徴的な生体分子(タンパク質、核酸、脂質、炭化水素など)に対して、特定の色素が強く結合する性質を利用するものであっても、特定の酵素と反応して発色する基質を用いるものであってもよい。 It may be applied to fluorescent labels for biological materials, fluorescent probes (cell detection, DNA detection, protein detection), and clinical diagnosis, which often require high sensitivity. In particular, the compound of the present embodiment is suitable for a technique of coloring a specific biological tissue, cell, organelle, etc. with a special dye, and for staining. In the case of use as a staining agent or staining agent, a specific dye strongly binds to characteristic biomolecules (proteins, nucleic acids, lipids, hydrocarbons, etc.) contained in the specimen to be observed. Even if it utilizes, the substrate which reacts with a specific enzyme and develops color may be used.

蛍光を観測するのは吸収を観測するのに比べて感度的に優れているため、HPLCなどで微量分析を行うときなどには 対象物を蛍光を発する本実施形態の誘導体に変換して分析することも考えられる。 Fluorescence is more sensitive than observing absorption. Therefore, when performing a microanalysis using HPLC or the like, the target is converted to a derivative of the present embodiment that emits fluorescence and analyzed. It is also possible.

微細な粒子を流体中に分散させ、その流体を細く流して、個々の粒子を光学的に分析する手法である、フローサイトメトリー(Flow Cytometry)、フローサイトメトリーに用いられる装置であるフローサイトメーター(Flow Cytometers)に本実施形態の化合物を起用することも可能である。同様にして微粒子を選択的に回収することもできる。この原理の一例は次のとおりである。一定波長の光線(例えばレーザー光)を流体に当て、通常は光線に沿った方向の前方散乱(Forward Scatter)と、光線と直角の方向の側方散乱(Side Scatter)を検出する。また、微粒子を蛍光物質で標識し、レーザー光によって生じた蛍光を検出する蛍光検出器が一つかそれ以上備えられている。これらの検出器によって流体中の粒子が影響を及ぼした光、および蛍光を検出する。 A flow cytometer, a device used for flow cytometry, which is a method of optically analyzing individual particles by dispersing fine particles in a fluid and flowing the fluid finely. It is also possible to employ the compound of this embodiment for (Flow Cytometers). Similarly, fine particles can be selectively recovered. An example of this principle is as follows. A light beam having a certain wavelength (for example, laser light) is applied to the fluid, and usually forward scattering in the direction along the light beam and side scatter in the direction perpendicular to the light beam are detected. In addition, one or more fluorescence detectors are provided for detecting the fluorescence generated by the laser light by labeling the fine particles with a fluorescent substance. These detectors detect light and fluorescence affected by particles in the fluid.

本実施形態の蛍光色素を血中に入れて眼底を蛍光撮影する蛍光眼底造影への適用も考えられる。 Application to fluorescent fundus imaging in which the fluorescent dye of the present embodiment is put into blood and the fundus is photographed with fluorescence is also conceivable.

有機エレクトロルミネッセンス(Organic Electroluminescence、有機EL、Organic Light Emitting Diode、OLED)の発光素子として本実施形態の化合物を適用することも考えられる。発光素子の場合には、ディスプレイ、照明器具等に組み込まれる。蛍光材料を有機エレクトロルミネッセンスに適用する場合には、低エネルギー(低電力)で高輝度を得るために高い量子収率の蛍光材料であることが望ましいが、本実施形態の化合物はその点で有利である。 It is also conceivable to apply the compound of the present embodiment as a light emitting element of organic electroluminescence (Organic Electroluminescence, organic EL, Organic Light Emitting Diode, OLED). In the case of a light emitting element, it is incorporated in a display, a lighting fixture or the like. When the fluorescent material is applied to organic electroluminescence, it is desirable that the fluorescent material has a high quantum yield in order to obtain high luminance with low energy (low power), but the compound of this embodiment is advantageous in that respect. It is.

また、ブラウン管に本実施形態の化合物を適用することも考えられる。この場合には、例えば、電子は一本の電子線に集束され、磁界により偏向されて蛍光物質を塗布した表示面(陽極、アノード)を走査し、電子が蛍光物質に衝突すると光が放出される。電界放出ディスプレイ(FED : Field Emission Display)に本実施形態の化合物を適用することも考えられる。この場合には、例えば、放出した電子をアノード側の陽極側に引っ張り、アノード側にある蛍光体に電子を衝突させることで発光を得る。さらに、表面伝導型電子放出素子ディスプレイ(SED : Surface-conduction Electron-emitter Display)に本実施形態の化合物を適用することも考えられる。この場合には、例えば、超微粒子膜により作ったナノオーダーのスリット間に電圧をかけるとトンネリング効果により電子が放出され、これを蛍光体に衝突させて発光する原理を応用する。また、電子管、蛍光表示管、蛍光表示管モジュール、蛍光発光プリントヘッドに適用することも考えられる。 It is also conceivable to apply the compound of this embodiment to a cathode ray tube. In this case, for example, electrons are focused on a single electron beam, deflected by a magnetic field, scanned on a display surface (anode, anode) coated with a fluorescent material, and light is emitted when the electrons collide with the fluorescent material. The It is also conceivable to apply the compound of the present embodiment to a field emission display (FED). In this case, for example, the emitted electrons are pulled to the anode side on the anode side, and light emission is obtained by causing the electrons to collide with the phosphor on the anode side. Furthermore, it is also conceivable to apply the compound of the present embodiment to a surface-conduction electron-emitter display (SED). In this case, for example, when a voltage is applied between nano-order slits made of an ultrafine particle film, electrons are emitted by the tunneling effect, and the principle of emitting light by colliding with the phosphor is applied. Further, it can be applied to an electron tube, a fluorescent display tube, a fluorescent display tube module, and a fluorescent light emitting print head.

蛍光灯に本実施形態の化合物を適用することも考えられる。この場合には、例えば、低圧水銀灯の表面に水銀の発する紫外線を吸収し蛍光として可視光線を発する物質を塗布する。冷陰極管、さらには液晶バックライト用の光源に本実施形態の化合物を適用することも考えられる。蛍光灯の種類としては、例えば、一般形蛍光灯 、直管、棒状の蛍光灯、環形蛍光灯、ドーナツ状の蛍光灯、スリムタイプ、ツインタイプ、環形蛍光灯、電球形蛍光灯、コンパクト形蛍光灯、高周波点灯専用形蛍光灯、冷陰極形蛍光灯(冷陰極管)、長時間残光形蛍光灯、光触媒膜付蛍光灯、合成樹脂皮膜付蛍光灯、無電極蛍光灯、補虫器用蛍光灯、避虫用蛍光灯、小さな金属球入りのものなどが挙げられる。 It is also conceivable to apply the compound of this embodiment to a fluorescent lamp. In this case, for example, a substance that absorbs ultraviolet rays emitted from mercury and emits visible light as fluorescence is applied to the surface of the low-pressure mercury lamp. It is also conceivable to apply the compound of this embodiment to a cold cathode tube and further to a light source for a liquid crystal backlight. The types of fluorescent lamps include, for example, general fluorescent lamps, straight pipes, rod-shaped fluorescent lamps, ring-shaped fluorescent lamps, donut-shaped fluorescent lamps, slim type, twin type, ring-shaped fluorescent lamps, bulb-type fluorescent lamps, compact fluorescent lamps Fluorescent lamps dedicated to high-frequency lighting, cold cathode fluorescent lamps (cold cathode fluorescent lamps), long afterglow fluorescent lamps, fluorescent lamps with a photocatalyst film, fluorescent lamps with synthetic resin coating, electrodeless fluorescent lamps, fluorescent lamps for insecticide devices , Fluorescent lamps for insect repellent, and those with small metal balls.

蛍光を発している物質に対して、そのエネルギーを吸収できるような適切なエネルギー準位をもつ物質を添加すると、蛍光が消失する。この消光を起こす物質である消光剤と組み合わせて、本実施形態の化合物を使用することも考えられる。 When a substance having an appropriate energy level capable of absorbing energy is added to a substance emitting fluorescence, the fluorescence disappears. It is also conceivable to use the compound of this embodiment in combination with a quencher that is a substance that causes this quenching.

アゾベンゼン誘導体は、フォトクロミズム色素として多くの研究例がある。アゾベンゼン誘導体によるホスト-ゲスト化学の制御、アゾベンゼンによる高分子および膜の性質の制御、アゾベンゼンによる液晶性の制御、アゾベンゼンのフォトクロミズムと電気化学の組み合わせ等の用途も考えられる。本実施形態の化合物に対して、合成後に他の元素をホウ素に配位させる等することでホウ素−窒素間の結合を切断し、一般のアゾベンゼン誘導体としての性質を持たせ、蛍光体から光応答性分子スイッチへ変化させることもできると考えられる。 Azobenzene derivatives have many examples of research as photochromic dyes. Applications such as control of host-guest chemistry with azobenzene derivatives, control of polymer and film properties with azobenzene, control of liquid crystal properties with azobenzene, and a combination of azobenzene photochromism and electrochemistry are also possible. For the compound of the present embodiment, the boron-nitrogen bond is cleaved by, for example, coordinating other elements to boron after the synthesis, so that the compound has properties as a general azobenzene derivative, and photoresponse from the phosphor. It can also be changed to a sex molecule switch.

[その他] [Others]

ほとんどのアゾベンゼンは発光部分として使われていないが、例外的に蛍光を示すアゾベンゼン誘導体がいくつか知られている。プロトン化されたアゾベンゼン、ヒドロキシアゾベンゼン、アミノアゾベンゼンなどが蛍光を示すアゾベンゼン誘導体の例として挙げられる。蛍光を示すアゾベンゼン誘導体の多くは、低温マトリクス中でのみ蛍光を示し、しかも、その蛍光量子収率は極めて低い。また、オルト位がメタル化されたアゾベンゼンや、自己組織化されたアゾベンゼン会合体も、アゾベンゼンであるが発光すると報告されており、室温溶液中で10-3程度という、上記のアゾベンゼンよりは比較的高い蛍光量子収率を示す。オルト位がメタル化されたアゾベンゼン錯体では、窒素-遷移金属間の配位結合によってアゾ基の近傍の構造が剛直になることから、高い発光特性を示すと議論されている。アゾベンゼン誘導体の会合体の場合には、会合によって生成する励起状態によって、強い蛍光を示すとされている。しかしながら、窒素-金属配位結合や会合の結果として生ずる蛍光の場合には、アゾベンゼンとして見ると蛍光量子収率は比較的高いものの、他の有機蛍光物質と比較すると低い。 Most azobenzenes are not used as light-emitting moieties, but some azobenzene derivatives that are exceptionally fluorescent are known. Protonated azobenzene, hydroxyazobenzene, aminoazobenzene and the like are examples of azobenzene derivatives exhibiting fluorescence. Many of the azobenzene derivatives exhibiting fluorescence exhibit fluorescence only in a low temperature matrix, and their fluorescence quantum yield is extremely low. In addition, azobenzene metallated in the ortho position and self-assembled azobenzene aggregates have also been reported to emit light although being azobenzene, which is about 10 -3 in a room temperature solution, which is relatively higher than the above azobenzene. High fluorescence quantum yield is shown. It is argued that the azobenzene complex metallated at the ortho position exhibits high emission characteristics because the structure near the azo group becomes rigid due to the coordinate bond between the nitrogen and transition metal. In the case of an azobenzene derivative aggregate, it is said that strong fluorescence is exhibited depending on the excited state generated by the association. However, in the case of fluorescence generated as a result of nitrogen-metal coordination bond or association, the fluorescence quantum yield is relatively high when viewed as azobenzene, but is low compared to other organic fluorescent materials.

上述の実施形態では、高い発光特性および高い蛍光量子収率を有するアゾベンゼン誘導体を合成できることから、化学センサーの蛍光プローブや、発光素子としての応用の可能性が大いに広がると期待される。 In the above-described embodiment, since an azobenzene derivative having high emission characteristics and high fluorescence quantum yield can be synthesized, it is expected that the possibility of application as a fluorescent probe of a chemical sensor or a light emitting element will be greatly expanded.

特に、室温を含む高い温度、広い温度範囲で蛍光が観察できる点も有利である。 In particular, it is advantageous that fluorescence can be observed at a high temperature including room temperature and a wide temperature range.

一般に、蛍光の強度を決定する要因としては、物質に当たる光の強さ、物質の厚み、物質のモル濃度、物質の蛍光量子収率がある。これらのうち、物質の蛍光量子収率は物質固有の性質であり、現実として高い蛍光量子収率の物質は多くなかった。さらに、高い蛍光量子収率を有する物質(化合物)であっても、材料へ応用する場合には、合成が容易なこと、複数の合成方法があること、構造が単純であること、様々な誘導体への合成が可能であること、構造と性質との関係について多くの研究例があること等の要件を満たすことが望ましい。この点においても、上述の実施形態の芳香族アゾ化合物は優れている。 In general, factors that determine the intensity of fluorescence include the intensity of light hitting a substance, the thickness of the substance, the molar concentration of the substance, and the fluorescence quantum yield of the substance. Among these, the fluorescence quantum yield of the substance is a property unique to the substance, and in reality, there are not many substances having a high fluorescence quantum yield. Furthermore, even when a substance (compound) having a high fluorescence quantum yield is applied to a material, it is easy to synthesize, has multiple synthesis methods, has a simple structure, and has various derivatives. It is desirable to satisfy the requirements such as being able to synthesize, and having many research examples on the relationship between structure and properties. Also in this point, the aromatic azo compound of the above-described embodiment is excellent.

また、芳香族アゾ化合物、アゾベンゼンは様々な合成方法が知られているので、蛍光部位として応用した場合に、有機蛍光材料がより調製しやすく、波長等の特性を制御しやすくなると期待される。 In addition, since various synthetic methods are known for aromatic azo compounds and azobenzene, it is expected that when applied as a fluorescent moiety, an organic fluorescent material can be prepared more easily and characteristics such as wavelength can be easily controlled.

特に、上述の実施形態のアゾベンゼン誘導体は、溶液にする場合だけでなく、薄膜状に塗布する場合でも蛍光を発することが判明している。これによって、フィルム状の蛍光体が容易に得られるため、上述の実施形態のアゾベンゼン誘導体の用途は大きい。 In particular, it has been found that the azobenzene derivative of the above-described embodiment emits fluorescence not only when it is made into a solution but also when it is applied in the form of a thin film. Thereby, since the film-like phosphor can be easily obtained, the azobenzene derivative of the above-described embodiment has a great use.

なお、アゾベンゼンの分子内配位と光異性化を利用して、ケイ素、ホウ素、リンの配位数を光照射によってスイッチできることを発明者らはこれまで報告してきた。上述の事項は、アゾベンゼン誘導体についての発明者らによる様々な検討過程において、史上最高の蛍光量子収率を示すアゾベンゼン誘導体を発見するに至り、詳細に研究を行った結果に基づくものである。 The inventors have so far reported that the coordination number of silicon, boron, and phosphorus can be switched by light irradiation using intramolecular coordination and photoisomerization of azobenzene. The above-mentioned matters are based on the results of detailed studies that led to the discovery of an azobenzene derivative exhibiting the highest fluorescence quantum yield in the history of various investigations by the inventors regarding the azobenzene derivative.

[権利解釈について] [About right interpretation]

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について説明してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正又は代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。 The present invention has been described above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications or substitutions of the embodiment without departing from the gist of the present invention. That is, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the contents described in the present specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims section described at the beginning should be considered.

また、この発明の説明用の実施形態が上述の目的を達成することは明らかであるが、多くの変更や他の実施例を当業者が行うことができることも理解されるところである。特許請求の範囲、明細書、図面及び説明用の各実施形態のエレメント又はコンポーネントを他の1つまたは組み合わせとともに採用してもよい。特許請求の範囲は、かかる変更や他の実施形態をも範囲に含むことを意図されており、これらは、この発明の技術思想および技術的範囲に含まれる。 It will also be appreciated that illustrative embodiments of the invention achieve the above objects, but that many modifications and other examples can be made by those skilled in the art. The elements or components of each embodiment described in the claims, specification, drawings, and description may be employed in combination with one or more other elements. The claims are intended to cover such modifications and other embodiments, which are within the spirit and scope of the present invention.

化合物(E)-3aのORTEP図である。FIG. 4 is an ORTEP diagram of compound (E) -3a. (A)室温におけるヘキサン中での化合物 (E)-3aの吸収スペクトルと蛍光スペクトル(386nmで励起)、(B)左側から360nmの光を照射した環境における化合物 (E)-3aのヘキサン溶液(約5μM)の写真、(C)室温におけるヘキサン中での化合物 (E)-3cの吸収スペクトルと蛍光スペクトル(439nmで励起)、(D)左側から360nmの光を照射した環境における化合物 (E)-3cのヘキサン溶液(約5μM)の写真である。(A) Absorption spectrum and fluorescence spectrum of compound (E) -3a in hexane at room temperature (excitation at 386 nm), (B) Hexane solution of compound (E) -3a in an environment irradiated with light of 360 nm from the left side ( (5) photo, (C) absorption spectrum and fluorescence spectrum of compound (E) -3c in hexane at room temperature (excitation at 439 nm), (D) compound in an environment irradiated with 360 nm light from the left side (E) This is a photograph of a -3c hexane solution (about 5 μM). フロンティア分子軌道のエネルギーレベルの計算値及び一重項励起エネルギーの計算値である。It is the calculated value of the energy level of a frontier molecular orbital, and the calculated value of a singlet excitation energy.

Claims (14)


[式中、
X及びYは置換基を有していてもよく、また縮環していてもよい芳香環であり、
Ar1及びAr2はC6F5である。]
で表される化合物又はその塩。
formula
[Where:
X and Y may have a substituent, and may be a condensed aromatic ring,
Ar 1 and Ar 2 are C 6 F 5 . ]
Or a salt thereof.
前記置換基は、(i)アルキル基、(ii)アルコキシ基、(iii)アルキルチオ基、(iv)ジアルキルアミノ基、(v)ピロリジノ基、(vi)ピペリジノ基、(vii)モルホリノ基、(viii)アリール基、(ix)アリールオキシ基、(x)ヒドロキシ基、(xi)アミノ基、(xii)モノアルキルアミノ基、(xiii)アシルアミノ基、(xiv)アシルオキシ基、(xv)アルキルスルホニルアミノ基又は水素であることを特徴とする請求項1に記載の化合物又はその塩。 The substituent is (i) an alkyl group, (ii) an alkoxy group, (iii) an alkylthio group, (iv) a dialkylamino group, (v) a pyrrolidino group, (vi) a piperidino group, (vii) a morpholino group, (viii) ) Aryl group, (ix) aryloxy group, (x) hydroxy group, (xi) amino group, (xii) monoalkylamino group, (xiii) acylamino group, (xiv) acyloxy group, (xv) alkylsulfonylamino group 2. The compound or a salt thereof according to claim 1, which is hydrogen.
[式中、
A環及びB環は置換基を有していてもよいベンゼン環であり、
Ar1及びAr2はC6F5であり、
R1は、水素、炭素原子1、2、3、4、5若しくは6個を有するアルキル基又は炭素原子1、2、3、4、5若しくは6個を有するアルコキシ基である。]
で表される化合物又はその塩。
formula
[Where:
A ring and B ring are optionally substituted benzene rings,
A r1 and Ar 2 are C 6 F 5
R1 is hydrogen, an alkyl group having 1, 2, 3, 4, 5 or 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1, 2, 3, 4, 5 or 6 carbon atoms. ]
Or a salt thereof.

[式中、Ar1及びAr2はC6F5である。]
で表される化合物又はその塩。
formula
[Wherein Ar 1 and Ar 2 are C 6 F 5 . ]
Or a salt thereof.

[式中、
X及びYは置換基を有していてもよく、また縮環していてもよい芳香環であり、
Ar1、Ar2、Ar3及びAr4はC6F5である。]
で表される化合物又はその塩。
formula
[Where:
X and Y may have a substituent, and may be a condensed aromatic ring,
Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 are C 6 F 5 . ]
Or a salt thereof.
前記置換基は、(i)アルキル基、(ii)アルコキシ基、(iii)アルキルチオ基、(iv)ジアルキルアミノ基、(v)ピロリジノ基、(vi)ピペリジノ基、(vii)モルホリノ基、(viii)アリール基、(ix)アリールオキシ基、(x)ヒドロキシ基、(xi)アミノ基、(xii)モノアルキルアミノ基、(xiii)アシルアミノ基、(xiv)アシルオキシ基、(xv)アルキルスルホニルアミノ基又は水素であることを特徴とする請求項5に記載の化合物又はその塩。 The substituent is (i) an alkyl group, (ii) an alkoxy group, (iii) an alkylthio group, (iv) a dialkylamino group, (v) a pyrrolidino group, (vi) a piperidino group, (vii) a morpholino group, (viii) ) Aryl group, (ix) aryloxy group, (x) hydroxy group, (xi) amino group, (xii) monoalkylamino group, (xiii) acylamino group, (xiv) acyloxy group, (xv) alkylsulfonylamino group 6. The compound or a salt thereof according to claim 5, which is hydrogen.
[式中、
A環及びB環は置換基を有していてもよいベンゼン環であり、
Ar1、Ar2、Ar3及びAr4はC6F5であり、
R1及びR2は、水素、炭素原子1、2、3、4、5若しくは6個を有するアルキル基又は炭素原子1、2、3、4、5若しくは6個を有するアルコキシ基である。]
で表される化合物又はその塩。
formula
[Where:
A ring and B ring are optionally substituted benzene rings,
Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 are C 6 F 5 ,
R1 and R2 are hydrogen, an alkyl group having 1, 2, 3, 4, 5 or 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1, 2, 3, 4, 5 or 6 carbon atoms. ]
Or a salt thereof.
金属化芳香族アゾ化合物とホウ素を含有する化合物との反応によって

[式中、
X及びYは置換基を有していてもよく、また縮環していてもよい芳香環であり、
Ar1及びAr2はC6F5である。]
で表される化合物又はその塩を製造する化合物又はその塩の製造方法。
A reaction between a metallized aromatic azo compound and a boron-containing compound
[Where:
X and Y may have a substituent, and may be a condensed aromatic ring,
Ar 1 and Ar 2 are C 6 F 5 . ]
The manufacturing method of the compound or its salt which manufactures the compound represented by these, or its salt.
金属化芳香族アゾ化合物とホウ素を含有する化合物との反応によって

[式中、
X及びYは置換基を有していてもよく、また縮環していてもよい芳香環であり、
Ar1、Ar2、Ar3及びAr4はC6F5である。]
で表される化合物又はその塩を製造する化合物又はその塩の製造方法。
A reaction between a metallized aromatic azo compound and a boron-containing compound
[Where:
X and Y may have a substituent, and may be a condensed aromatic ring,
Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 are C 6 F 5 . ]
The manufacturing method of the compound or its salt which manufactures the compound represented by these, or its salt.
励起状態1(n、π*)よりも低いエネルギー準位の励起状態1(π、π*)を有し、少なくとも一つのN-N-C-C二面角が固定されていることを特徴とする芳香族アゾ化合物。 Excited state 1 (n, π *) excited state energy level lower than 1 (π, π *) has, aromatic azo compound and at least one NNCC dihedral angle is fixed . 最も低い一重項励起状態が1(π、π*)であり、少なくとも一つのN-N-C-C二面角が固定されていることを特徴とする芳香族アゾ化合物。 An aromatic azo compound characterized in that the lowest singlet excited state is 1 (π, π * ) and at least one NNCC dihedral angle is fixed. アゾベンゼンの2位及びジアゼンジイル基にホウ素が結合することによってN-N-C-C二面角が固定されていることを特徴とする請求項10又は11に記載の芳香族アゾ化合物。 12. The aromatic azo compound according to claim 10, wherein an N—N—C—C dihedral angle is fixed by bonding boron to the 2-position of azobenzene and a diazediyl group. ホウ素にアリール基が結合していることを特徴とする請求項12に記載の芳香族アゾ化合物。 13. The aromatic azo compound according to claim 12, wherein an aryl group is bonded to boron. 励起状態1(n、π*)よりも低いエネルギー準位の励起状態1(π、π*)を有し、少なくとも一つのN-N-C-C二面角が固定されている芳香族アゾ化合物を含むことを特徴とする蛍光材料。
Excited state 1 (n, π *) excited state 1 (π, π *) of lower energy level than have, characterized in that it contains an aromatic azo compound of at least one NNCC dihedral angle is fixed Fluorescent material.
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