JP6249210B2 - Organic fluorescent material - Google Patents
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Description
本発明は、スルホニルアニリン骨格を有する有機蛍光材料に関する。 The present invention relates to an organic fluorescent material having a sulfonylaniline skeleton.
有機蛍光材料は、バイオイメージング、有機EL用発光色素、色素レーザへの応用が可能であることから、近年注目されている。この有機蛍光材料の高性能を発揮させるためには、高いモル吸光係数及び発光量子効率が求められる。 Organic fluorescent materials have attracted attention in recent years because they can be applied to bioimaging, organic EL light-emitting dyes, and dye lasers. In order to exhibit the high performance of this organic fluorescent material, a high molar extinction coefficient and emission quantum efficiency are required.
このため、有機蛍光材料の分子設計は、従来、分子運動を抑制した堅固なπ電子系を拡張することにより行われてきた。
しかしながら、このような有機蛍光材料は、強い分子間相互作用による溶解性の低下や分子間エネルギー移動による濃度消光、さらに、材料の安定性が低い等の課題を有していた。特に、濃度消光は、バイオイメージングのコントラストを著しく低下させ、また、固体発光を利用する有機EL用発光色素の場合に問題となる。さらに、溶解性の低下は、主に水系媒体中で行うバイオイメージングへの応用において極めて不利であり、また、有機電子材料としての特徴を最大限に活用したプロセス、すなわち、インクジェット法に代表されるウェットプロセスにおいて大きな障害となる。
なお、ここで言うバイオイメージングとは、細胞・組織または個体レベルでタンパク質などの分布・局在を捉え、その動態を画像として解析する技術であり、具体的には、蛍光発光イメージングシステム、すなわち、蛍光を用いて生体分子を可視化する技術(蛍光イメージング法)を指す。
For this reason, molecular design of organic fluorescent materials has been conventionally performed by extending a rigid π-electron system that suppresses molecular motion.
However, such organic fluorescent materials have problems such as a decrease in solubility due to strong intermolecular interaction, concentration quenching due to intermolecular energy transfer, and low material stability. In particular, concentration quenching significantly reduces the contrast of bioimaging and becomes a problem in the case of organic EL light-emitting dyes that use solid-state light emission. Furthermore, the decrease in solubility is extremely disadvantageous in bioimaging applications performed mainly in aqueous media, and is represented by processes that make the most of the characteristics of organic electronic materials, that is, inkjet methods. It becomes a big obstacle in the wet process.
Bioimaging as used herein is a technology that captures the distribution / localization of proteins and the like at the cell / tissue or individual level and analyzes their dynamics as an image, specifically, a fluorescence emission imaging system, This refers to a technique (fluorescence imaging method) for visualizing biomolecules using fluorescence.
したがって、新たな分子設計の指針が求められている。そのうちの1つの手法として、蛍光特性に直接関係しない嵩高い置換基の導入が検討されてきた。また、この場合には、溶解性を付加する官能基の導入も必須となることが多い。 Therefore, new molecular design guidelines are required. As one of them, introduction of bulky substituents that are not directly related to the fluorescence properties has been studied. In this case, it is often essential to introduce a functional group that adds solubility.
これに対して、本願発明者らは、1つのベンゼン骨格に複数のアミノ基とスルホニル基を共存させることによって、他の官能基を導入することなく、(1)Push-Pull効果がもたらす長波長化、(2)スルホニル基の折れ曲がり構造がもたらす溶解性の向上及び固体蛍光性、(3)アミノ基とスルホニル基との間での水素結合によるアミノ基の自由回転の抑制がもたらす蛍光量子効率や安定性の向上等、従来よりも優れた特性が得られる有機蛍光材料を見出した。具体的には、下記(化1)に示す「2,6−ビス(アリールスルホニル)アニリン類縁体の合成及び蛍光特性」を既に報告している(非特許文献1参照)。 On the other hand, the inventors of the present application allow a single benzene skeleton to coexist with a plurality of amino groups and sulfonyl groups without introducing other functional groups. (2) Improved solubility and solid fluorescence resulting from the bent structure of the sulfonyl group, (3) Fluorescence quantum efficiency resulting from suppression of free rotation of the amino group due to hydrogen bonding between the amino group and the sulfonyl group The present inventors have found an organic fluorescent material capable of obtaining characteristics superior to those of the prior art, such as improved stability. Specifically, "Synthesis and fluorescence characteristics of 2,6-bis (arylsulfonyl) aniline analog" shown below (Chemical Formula 1) has already been reported (see Non-Patent Document 1).
しかしながら、上記の2,6−ビス(アリールスルホニル)アニリン類縁体は、蛍光波長が最長で432nmであり、また、水に溶解しないため、バイオイメージングへの適応性が低いものであった。加えて、量子効率が低く、塗布型の有機EL材料としての利用も困難であった。さらに、その合成においては、ニトロベンゼン誘導体を基質に用いるが、現時点で入手可能なこのような基質はニトロ基が1つである材料に限られ、合成の点からも制約が大きかった。 However, the above 2,6-bis (arylsulfonyl) aniline analog has a fluorescence wavelength of 432 nm at the longest and does not dissolve in water, and thus has low adaptability to bioimaging. In addition, the quantum efficiency is low, making it difficult to use as a coating-type organic EL material. Furthermore, in the synthesis, a nitrobenzene derivative is used as a substrate, but such a substrate available at the present time is limited to a material having one nitro group, and there are many restrictions from the viewpoint of synthesis.
したがって、より高い溶解性を有し、溶液及び固体のいずれの状態でも蛍光発光が可能であり、蛍光量子効率や安定性のより一層の向上が図られ、かつ、簡便に効率的に合成することができる蛍光材料が求められる。 Therefore, it has higher solubility, can emit fluorescence in any state of solution and solid, can further improve fluorescence quantum efficiency and stability, and can be synthesized simply and efficiently. Fluorescent materials that can be used are required.
本発明は、先に報告したアミノ基とスルホニル基をベンゼン骨格に導入した有機蛍光材料における上記技術的課題に対して、これらの課題の改善を図るべく、バイオイメージングや有機ELにおける発光材料として優れた性能を発揮し得る有機蛍光材料を提供することを目的とするものである。 The present invention is excellent as a light emitting material in bioimaging and organic EL in order to improve the above technical problems in the organic fluorescent material in which the amino group and the sulfonyl group introduced into the benzene skeleton are reported. An object of the present invention is to provide an organic fluorescent material capable of exhibiting excellent performance.
本発明によれば、下記一般式(1)〜(9)で表される、スルホニルアニリン骨格を有する有機蛍光材料が提供される。 According to the present invention, an organic fluorescent material having a sulfonylaniline skeleton represented by the following general formulas (1) to (9) is provided.
ここで、式(1)〜(9)中、置換基R1〜R3は、それぞれ独立に、アルキル基、フルオロアルキル基、フェニル基、ハロゲン原子又はアミノ基もしくはアルコキシ基で置換されたフェニル基、ナフチル基、チエニル基、ハロゲン原子で置換されたチエニル基、チアゾリル基、ハロゲン原子で置換されたチアゾリル基、ピリジル基、及び、ハロゲン原子で置換されたピリジル基のうちのいずれかである。 Here, in the formulas (1) to (9), the substituents R 1 to R 3 are each independently a phenyl group substituted with an alkyl group, a fluoroalkyl group, a phenyl group, a halogen atom, an amino group or an alkoxy group. , A naphthyl group, a thienyl group, a thienyl group substituted with a halogen atom, a thiazolyl group, a thiazolyl group substituted with a halogen atom, a pyridyl group, and a pyridyl group substituted with a halogen atom.
上記のようなスルホニルアニリン骨格を有する有機蛍光材料は、溶液及び固体のいずれの状態でも蛍光発光が可能であり、蛍光量子効率や安定性にも優れた新規の蛍光材料である。 The organic fluorescent material having a sulfonylaniline skeleton as described above is a novel fluorescent material that can emit fluorescence in either a solution or a solid state and is excellent in fluorescence quantum efficiency and stability.
本発明によれば、従来よりも、高い溶解性を有し、溶液及び固体のいずれの状態でも蛍光発光が可能であり、蛍光量子効率や安定性のより一層の向上が図られ、簡便に効率的に合成することができる蛍光材料が得られる。
したがって、本発明に係る蛍光材料は、バイオイメージングや有機ELにおける発光材料として優れた性能を発揮し得るものである。
According to the present invention, it has higher solubility than conventional ones, and can emit fluorescent light in either a solution or a solid state. Further improvement in fluorescence quantum efficiency and stability can be achieved, and efficiency can be improved. A fluorescent material that can be synthesized in a labile manner is obtained.
Therefore, the fluorescent material according to the present invention can exhibit excellent performance as a light emitting material in bioimaging and organic EL.
以下、本発明について、より詳細に説明する。
本発明に係る有機蛍光材料は、上記一般式(1)〜(9)で表される、スルホニルアニリン骨格を有する化合物である。すなわち、前記化合物は、ベンゼン骨格に、アミノ基と2又は3個のスルホニル基を導入した構造からなる新規の有機蛍光材料である。
このようなスルホニルアニリン骨格を有する化合物は、従来の蛍光色素と比較して、単純な構造であり、分子量が小さく、溶解性に優れ、水溶性も認められ、かつ、ストークスシフトが大きいことから、バイオイメージングにおいて非常に有用であり、また、塗布型の有機EL材料としても好適に適用し得る。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The organic fluorescent material according to the present invention is a compound having a sulfonylaniline skeleton represented by the general formulas (1) to (9). That is, the compound is a novel organic fluorescent material having a structure in which an amino group and 2 or 3 sulfonyl groups are introduced into a benzene skeleton.
A compound having such a sulfonylaniline skeleton has a simple structure, a low molecular weight, excellent solubility, water solubility, and a large Stokes shift compared to conventional fluorescent dyes. It is very useful in bioimaging and can also be suitably applied as a coating-type organic EL material.
また、前記有機蛍光材料は、濃度消光の影響を受けにくく、溶液状態でも、固体の状態でも、高い量子効率で蛍光発光するものであり、従来の蛍光色素よりも安定であるという特性も有している。
さらに、これらの有機蛍光材料は、ウルマン反応を経由する簡便かつ高効率な方法で合成することができるという利点も有している。
In addition, the organic fluorescent material is less susceptible to concentration quenching, emits fluorescence with high quantum efficiency, even in a solution state or in a solid state, and has a characteristic that it is more stable than conventional fluorescent dyes. ing.
Furthermore, these organic fluorescent materials have an advantage that they can be synthesized by a simple and highly efficient method via the Ullmann reaction.
また、上記一般式(1)〜(9)において、置換基R1〜R3には、種々の置換基を導入することが可能であり、電子供与性基又は電子受容性基を導入する以外にも、ねじれ型分子内電荷移動(TICT)構造を形成するためにアニリン等を導入したり、水溶性発現のため、小分子を導入したりする等の自由度の高い分子設計を行うことができる。 In the general formulas (1) to (9), various substituents can be introduced into the substituents R 1 to R 3 , except that an electron donating group or an electron accepting group is introduced. In addition, it is possible to design a molecule with a high degree of freedom, such as introducing aniline to form a twisted intramolecular charge transfer (TICT) structure, or introducing a small molecule for water-soluble expression. it can.
前記置換基R1〜R3は、具体的には、それぞれ独立に、アルキル基、フルオロアルキル基、フェニル基、ハロゲン原子又はアミノ基もしくはアルコキシ基で置換されたフェニル基、ナフチル基、チエニル基、ハロゲン原子で置換されたチエニル基、チアゾリル基、ハロゲン原子で置換されたチアゾリル基、ピリジル基、及び、ハロゲン原子で置換されたピリジル基のうちのいずれかである。 Specifically, the substituents R 1 to R 3 are each independently an alkyl group, a fluoroalkyl group, a phenyl group, a halogen atom, a phenyl group substituted with an amino group or an alkoxy group, a naphthyl group, a thienyl group, Any of a thienyl group substituted with a halogen atom, a thiazolyl group, a thiazolyl group substituted with a halogen atom, a pyridyl group, and a pyridyl group substituted with a halogen atom.
上記一般式(1)で表される有機蛍光材料のうち、具体的な化合物を以下に例示する。 Specific examples of the organic fluorescent material represented by the general formula (1) are shown below.
上記のような本発明に係る有機蛍光材料の合成方法は、特に限定されるものではないが、前記有機蛍光材料は、ベンゼン骨格に、アミノ基とスルホニル基を導入した単純な骨格を有し、かつ、比較的分子量が小さい化合物であるため、ウルマン反応等による簡便な合成法を用いて、効率的に得ることができる。具体的な合成方法は、下記実施例に示す。 The method for synthesizing the organic fluorescent material according to the present invention as described above is not particularly limited, but the organic fluorescent material has a simple skeleton in which an amino group and a sulfonyl group are introduced into a benzene skeleton, And since it is a compound with a comparatively small molecular weight, it can obtain efficiently using simple synthesis methods, such as an Ullmann reaction. Specific synthesis methods are shown in the following examples.
本発明に係る有機蛍光材料は、上述したように、従来の有機蛍光色素よりも、ストークスシフトが大きく、自家蛍光の抑制が図られる、かつ、安定であるため、バイオイメージングに好適に適用することができる。
また、従来の有機蛍光材料に比べて、溶解性及び量子効率が改善され、かつ、合成プロセスも簡便であることから、ウェットプロセスによる低コストでの有機EL素子等の有機電子デバイスの作製を可能とし得るものであり、色素レーザへの応用も可能な材料である。
As described above, the organic fluorescent material according to the present invention has a larger Stokes shift, suppresses autofluorescence, and is more stable than conventional organic fluorescent dyes. Can do.
Compared to conventional organic fluorescent materials, solubility and quantum efficiency are improved, and the synthesis process is simple, so it is possible to fabricate organic electronic devices such as organic EL elements at low cost by a wet process. It is a material that can be applied to a dye laser.
以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
本発明に係る有機蛍光材料のうち、4つの代表例について、ウルマン反応を用いた方法により合成した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not limited to the following Example.
Of the organic fluorescent materials according to the present invention, four representative examples were synthesized by a method using the Ullmann reaction.
(合成例1)BPS−p−Aの合成
下記に示すようなステップを経て、BPS−p−Aを合成した。
(Synthesis Example 1) Synthesis of BPS-p-A BPS-p-A was synthesized through the steps shown below.
まず、窒素雰囲気下、100ml二口フラスコに水50ml、水酸化ナトリウム130mg、化合物1 300mgを入れ、30分間室温で撹拌を行った。続いて、塩化銅(I)60mg、trans−1,2−シクロヘキサンジアミン2.10g、ヨードベンゼン(化合物2)900mgを加え、還流撹拌を1日行った。放冷後、ジクロロメタン100mlで3回抽出を行い、有機層を水100mlで2回、飽和食塩水100mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させた。その後、ロータリーエバポレータで溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(NHシリカゲル、ジクロロメタン:ヘキサン=2:3)で精製し、化合物3の無色鱗片状結晶を得た(303mg、収率76%)。 First, in a nitrogen atmosphere, 50 ml of water, 130 mg of sodium hydroxide, and 300 mg of Compound 1 were placed in a 100 ml two-necked flask and stirred at room temperature for 30 minutes. Subsequently, 60 mg of copper (I) chloride, 2.10 g of trans-1,2-cyclohexanediamine and 900 mg of iodobenzene (Compound 2) were added, and the mixture was refluxed and stirred for 1 day. After allowing to cool, extraction was performed 3 times with 100 ml of dichloromethane, and the organic layer was washed twice with 100 ml of water and 100 ml of saturated brine, and dried over anhydrous sodium sulfate. Then, the solvent was distilled off with a rotary evaporator and the residue was purified by silica gel column chromatography (NH silica gel, dichloromethane: hexane = 2: 3) to obtain colorless scaly crystals of compound 3 (303 mg, yield 76%).
次に、窒素雰囲気下、30ml二口フラスコに化合物3 50mg、ジクロロメタン10ml、トリエチルアミン78mg、無水酢酸79mgを入れ、室温で1日撹拌した。水10mlを加え、30分撹拌した後、ジクロロメタン30mlで3回抽出を行った。有機層を水30mlで5回、飽和食塩水100mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させた。その後、ロータリーエバポレータで溶媒を留去し、化合物4の無色粉末を得た(61mg、収率97%)。
Next, under a nitrogen atmosphere, 50 mg of
そして、窒素雰囲気下、50ml二口フラスコに化合物4 68mg、ジクロロメタン20ml、m−CPBA75% 212mgを入れ、室温で1日撹拌した。その後、飽和亜硫酸ナトリウム水溶液10ml、1N水酸化ナトリウム水溶液10mlを加えて失活させ、反応溶液を分液ロートに移し、ジクロロメタン50ml、水50mlを加え、有機層と水層を分離した。水層をジクロロメタン40mlで10回抽出し、有機層と合わせ、飽和食塩水200mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させた。その後、ロータリーエバポレータで溶媒を留去し、化合物5の無色粉末を得た(73mg、定量的)。
Then, under a nitrogen atmosphere, 68 mg of
そして、50ml二口フラスコに化合物5 55mg、6N塩酸6ml、テトラヒドロフラン8mlを入れ、還流撹拌を3時間行った。これを、4N水酸化ナトリウム水溶液400mlに少量ずつ加え、室温で1日激しく撹拌した後、吸引ろ過し、水50mlで洗浄し、ろ物を減圧乾燥し、化合物6(BPS−p−A)の黄緑色粉末を得た(44.3mg、収率98%)。 A 50 ml two-necked flask was charged with 55 mg of compound 5, 6 ml of 6N hydrochloric acid, and 8 ml of tetrahydrofuran, and stirred under reflux for 3 hours. This was added little by little to 400 ml of 4N aqueous sodium hydroxide solution, stirred vigorously at room temperature for 1 day, suction filtered, washed with 50 ml of water, and the filtrate was dried under reduced pressure to give compound 6 (BPS-p-A). A yellowish green powder was obtained (44.3 mg, 98% yield).
(合成例2)BAS−p−Aの合成
下記に示すようなステップを経て、BAS−p−Aを合成した。
(Synthesis Example 2) Synthesis of BAS-p-A BAS-p-A was synthesized through the steps shown below.
まず、窒素雰囲気下、100ml二口フラスコに水75ml、エタノール10ml、水酸化ナトリウム190mg、化合物1 500mgを入れ、室温で30分間撹拌した。続いて、塩化銅(I)100mg、trans−1,2−シクロヘキサンジアミン3.5g、2−ヨードアニリン(化合物7)1.42gを加え、還流撹拌を1日行った。放冷後、ジクロロメタン100mlで5回抽出を行い、この有機層を水100mlで2回、飽和食塩水100mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させた。その後、ロータリーエバポレータで溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(NHシリカゲル、ジクロロメタン)で精製した。次いで、ジクロロメタン−ヘキサンの混合溶媒で再結晶を行い、化合物8の無色鱗片状結晶を得た(554mg、収率77%)。 First, under a nitrogen atmosphere, 75 ml of water, 10 ml of ethanol, 190 mg of sodium hydroxide, and 500 mg of compound 1 were placed in a 100 ml two-necked flask and stirred at room temperature for 30 minutes. Subsequently, 100 mg of copper (I) chloride, 3.5 g of trans-1,2-cyclohexanediamine, and 1.42 g of 2-iodoaniline (Compound 7) were added, and reflux stirring was performed for 1 day. After allowing to cool, extraction was performed 5 times with 100 ml of dichloromethane, and the organic layer was washed twice with 100 ml of water and 100 ml of saturated brine, and dried over anhydrous sodium sulfate. Thereafter, the solvent was removed by a rotary evaporator, and the residue was purified by silica gel column chromatography (NH silica gel, dichloromethane). Next, recrystallization was performed with a mixed solvent of dichloromethane-hexane to obtain colorless scaly crystals of compound 8 (554 mg, yield 77%).
次に、窒素雰囲気下、100ml二口フラスコに化合物8 300mg、ジクロロメタン60ml、トリエチルアミン1.29g、無水酢酸1.30gを入れ、室温で1日撹拌した。水30mlを加え、30分間撹拌した。反応溶液を分液ロートに移し、ジクロロメタン50ml、水50mlを加え、水層と有機層を分離した。水層をジクロロメタン80mlで4回抽出し、有機層と合わせ、水100mlで2回、飽和食塩水100mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させた。その後、ロータリーエバポレータで溶媒を留去し、化合物9の無色粉末を得た(440mg、定量的)。
Next, under a nitrogen atmosphere, 300 mg of
そして、窒素雰囲気下、200ml二口フラスコに化合物9 150mg、ジクロロメタン100ml)、m−CPBA75% 660mgを加え室温で1日撹拌した。その後、飽和亜硫酸ナトリウム水溶液30ml、1N水酸化ナトリウム水溶液30mlを加えて失活させ、反応溶液を分液ロートに移し、ジクロロメタン50ml、水50mlを加え、水層と有機層を分離した。水層をジクロロメタン80mlで5回抽出し、有機層と合わせ、飽和食塩水200mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させた。その後、ロータリーエバポレータで溶媒を留去し、化合物10の無色粉末を得た(165mg、定量的)。
Then, under a nitrogen atmosphere, 150 mg of
そして、100ml二口フラスコに化合物10 70mg、6N塩酸30ml、テトラヒドロフラン30mlを加え、還流撹拌を3時間行った。これを、4N水酸化ナトリウム水溶液600mlに少量ずつ加え、室温で1日激しく撹拌した後、吸引ろ過し、水50mlで洗浄し、ろ物を減圧乾燥し、黄緑色粉末を得た。これを、1,2−ジクロロエタン30mlでコーティングし、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(NHシリカゲル、ジクロロメタン:メタノール=30:1)で精製し、化合物10(BAS−p−A)の黄緑色粉末を得た(34mg、収率69%)。
Then, 70 mg of
(合成例3)BThS−p−A
下記に示すようなステップを経て、BThS−p−Aを合成した。
(Synthesis Example 3) BThS-p-A
BThS-p-A was synthesized through the steps as shown below.
まず、窒素雰囲気下、200ml三口フラスコに水140ml、水酸化ナトリウム270mg、化合物1 800mgを入れ、室温で30分間撹拌した。続いて、塩化銅(I)30mg、trans−1,2−シクロヘキサンジアミン5.3g、2−ヨードチオフェン(化合物12)3.1gを加え、還流撹拌を1日行った。放冷後、ジクロロメタン150mlで3回抽出し、有機層を水100mlで3回、飽和食塩水100mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させた。その後、ロータリーエバポレータで溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(中性シリカゲル、ジクロロメタン)、(NHシリカゲル、ジクロロメタン)で精製し、化合物3の黄色鱗片状結晶を得た(704mg、収率65%)。 First, under a nitrogen atmosphere, 140 ml of water, 270 mg of sodium hydroxide, and 800 mg of Compound 1 were placed in a 200 ml three-necked flask and stirred at room temperature for 30 minutes. Subsequently, 30 mg of copper (I) chloride, 5.3 g of trans-1,2-cyclohexanediamine, and 3.1 g of 2-iodothiophene (Compound 12) were added, and the mixture was refluxed for 1 day. After allowing to cool, extraction was performed 3 times with 150 ml of dichloromethane, and the organic layer was washed 3 times with 100 ml of water and 100 ml of saturated brine and dried over anhydrous sodium sulfate. Thereafter, the solvent was distilled off with a rotary evaporator, and the residue was purified by silica gel column chromatography (neutral silica gel, dichloromethane) and (NH silica gel, dichloromethane) to obtain yellow flake crystals of compound 3 (704 mg, yield 65%). .
次に、窒素雰囲気下、200ml三口フラスコに化合物13 500mg、ジクロロメタン100ml、トリエチルアミン1.63g、無水酢酸1.52gを入れ、室温で6日間撹拌した。水100mlを加え、30分撹拌した。反応溶液を分液ロートに移し、有機層と水層を分離した。続いて、有機層を水100mlで2回、飽和食塩水100mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させた。その後、ロータリーエバポレータで溶媒を留去し、酢酸エチル50ml、次いで、ジクロロメタン10mlで洗浄し、化合物14の無色粉末を得た(602mg、収率96%)。
Next, in a nitrogen atmosphere, 500 mg of
そして、窒素雰囲気下、200ml三口フラスコに化合物14 100mg、クロロホルム100ml、m−CPBA75% 280mgを入れ、室温で5日間撹拌した。その後、飽和亜硫酸ナトリウム水溶液10ml、1N水酸化ナトリウム水溶液50mlを加えて失活させ、反応溶液を分液ロートに移し、有機層と水層を分離した。水層をクロロホルム50mlで5回抽出し、有機層と合わせ、飽和食塩水200mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させた。その後、ロータリーエバポレータで溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(NHシリカゲル、ジクロロメタン)で精製し、化合物15の無色粉末を得た(115mg、定量的)。
Then, under a nitrogen atmosphere, 100 mg of
そして、200ml三口フラスコに化合物15 100mg、6N塩酸60ml、テトラヒドロフラン60mlを入れ、還流撹拌を7日間行った。この際、24時間ごとに濃塩酸10mlを加えた。これを、4N水酸化ナトリウム水溶液1200mlに少量ずつ加え、室温で1日激しく撹拌した後、吸引ろ過し、水50mlで洗浄した。ろ物を減圧乾燥し、化合物16(BThS−p−A)の黄緑色粉末を得た(82mg、定量的)。
A 200 ml three-necked flask was charged with 100 mg of
(合成例4)BMeS−p−A
下記に示すようなステップを経て、BMeS−p−Aを合成した。
(Synthesis Example 4) BMeS-p-A
BMeS-p-A was synthesized through the steps shown below.
まず、窒素雰囲気下、25ml二口フラスコにメタノール10ml、金属ナトリウム190mgを入れ、室温で5分間撹拌した。化合物1 520mgを加え、室温で5分間撹拌し、次いで、ヨードメタン620mgを加えて、室温で4時間撹拌した。1N水酸化ナトリウム水溶液6mlを加えて失活させ、反応溶液を分液ロートに移し、ジクロロメタン50ml、水50mlを加え、有機層と水層に分離した。水層をジクロロメタン50mlで4回抽出し、有機層と合わせ、飽和食塩水150mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させた。その後、ロータリーエバポレータで溶媒を留去し、化合物17の深緑色鱗片状結晶を得た(400mg、収率95%)。 First, 10 ml of methanol and 190 mg of sodium metal were placed in a 25 ml two-necked flask under a nitrogen atmosphere and stirred at room temperature for 5 minutes. Compound 1 (520 mg) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 5 minutes. Then, iodomethane (620 mg) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. The reaction solution was transferred to a separatory funnel and added with 50 ml of dichloromethane and 50 ml of water, and separated into an organic layer and an aqueous layer. The aqueous layer was extracted four times with 50 ml of dichloromethane, combined with the organic layer, washed with 150 ml of saturated brine, and dried over anhydrous sodium sulfate. Then, the solvent was distilled off with a rotary evaporator to obtain dark green scaly crystals of compound 17 (400 mg, yield 95%).
次に、窒素雰囲気下、100ml二口フラスコに化合物17 300mg、ジクロロメタン40ml、トリエチルアミン1.52g、無水酢酸1.53gを入れ、室温で1日撹拌した。反応溶液を吸引ろ過し、ろ物を減圧乾燥した(260mg)。また、ろ液を分液ロートに移し、ジクロロメタン100ml、水100mlを加え、有機層と水層に分離した。水層をジクロロメタン50mlで5回抽出し、有機層と合わせ、水150mlで2回、飽和食塩水150mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させた。その後、ロータリーエバポレータで溶媒を留去し、ろ物と合わせて、化合物18の無色粉末を得た(385mg、収率90%)。
Next, under a nitrogen atmosphere, 300 mg of
そして、窒素雰囲気下、100ml二口フラスコに化合物18 135mg、ジクロロメタン50ml、m-CPBA75% 1090mgを入れ、室温で2日間撹拌した。次いで、飽和亜硫酸ナトリウム水溶液10ml、6N水酸化ナトリウム水溶液20mlを加え、室温で18時間撹拌した。反応溶液を分液ロートに移し、水20mlを加えた、有機層と水層を分離した。水層をジクロロメタン50mlで5回抽出し、有機層と合わせ、水150ml、飽和食塩水150mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムを用いて乾燥させた。その後、ロータリーエバポレータで溶媒を留去し、ジクロロメタン30mlに懸濁させ、吸引ろ過し、ろ物を減圧乾燥した(30mg)。また、ろ液をシリカゲルカラムクロマトグラフィ(NHシリカゲル、ジクロロメタン)で精製し、ろ物と合わせて、化合物19(BMeS−p−A)の黄緑色粉末を得た(40mg、収率32%)。 In a nitrogen atmosphere, 135 mg of compound 18, 50 ml of dichloromethane, and 1090 mg of m-CPBA 75% were placed in a 100 ml two-necked flask and stirred at room temperature for 2 days. Subsequently, 10 ml of saturated aqueous sodium sulfite solution and 20 ml of 6N aqueous sodium hydroxide solution were added, and the mixture was stirred at room temperature for 18 hours. The reaction solution was transferred to a separatory funnel, 20 ml of water was added, and the organic layer and the aqueous layer were separated. The aqueous layer was extracted 5 times with 50 ml of dichloromethane, combined with the organic layer, washed with 150 ml of water and 150 ml of saturated brine, and dried over anhydrous sodium sulfate. Then, the solvent was distilled off with a rotary evaporator, suspended in 30 ml of dichloromethane, suction filtered, and the filtrate was dried under reduced pressure (30 mg). The filtrate was purified by silica gel column chromatography (NH silica gel, dichloromethane) and combined with the filtrate to obtain a yellow green powder of compound 19 (BMeS-p-A) (40 mg, yield 32%).
(光学特性評価)
上記において合成したBPS−p−A、BAS−p−A、BThS−p−A及びBMeS−p−Aについて、それぞれ、THF溶液における吸収スペクトル及び蛍光スペクトルの測定を行った。
BMeS−p−Aについては、水溶液における測定も行い、比較のため、汎用の水溶性蛍光色素であるフルオレセイン(0.1N水酸化ナトリウム水溶液)についても同様に測定した。なお、フルオレセインの構造式を下記に示す。
(Optical property evaluation)
For the BPS-p-A, BAS-p-A, BThS-p-A, and BMeS-p-A synthesized above, the absorption spectrum and fluorescence spectrum in the THF solution were measured, respectively.
BMeS-p-A was also measured in an aqueous solution, and for comparison, fluorescein (0.1N aqueous sodium hydroxide solution), which is a general-purpose water-soluble fluorescent dye, was similarly measured. The structural formula of fluorescein is shown below.
これらの結果を表1にまとめて示す。
なお、表1における量子効率Φは、9,10−ジフェニルアントラセン(シクロヘキサン溶液)を0.95とした場合に対応する値である。
These results are summarized in Table 1.
In addition, quantum efficiency (PHI) in Table 1 is a value corresponding to the case where 9,10-diphenylanthracene (cyclohexane solution) is 0.95.
表1に示した結果から分かるように、本発明に係る有機蛍光材料であるBPS−p−A、BAS−p−A、BThS−p−A及びBMeS−p−Aはいずれも、高い蛍光量子効率及び大きなストークスシフトを示すことが認められた。
また、BMeS−p−Aは、水溶性を示し、水中において、より高い蛍光量子効率及び大きなストークスシフトを示し、かつ、汎用の水溶性蛍光色素であるフルオレセインと比較して、ストークスシフトの優位性が認められた。
As can be seen from the results shown in Table 1, all of BPS-p-A, BAS-p-A, BThS-p-A, and BMeS-p-A, which are organic fluorescent materials according to the present invention, have high fluorescence quantum. It was observed to show efficiency and a large Stokes shift.
In addition, BMeS-p-A exhibits water solubility, exhibits higher fluorescence quantum efficiency and larger Stokes shift in water, and is superior to Stokes shift in comparison with fluorescein , which is a general-purpose water-soluble fluorescent dye. Was recognized.
(安定性評価)
BMeS−p−A及びフルオレセインについて、水中での安定性の評価を行った。
なお、BMeS−p−Aは2.5×10-5Mの水溶液、また、フルオレセインは1.0×10-5Mの0.1N水酸化ナトリウム水溶液を用いて、150Wキセノンランプによる白色光を照射し、その照射時間の経過に伴う吸光度の変化を測定することにより、安定性を評価した。
図1に、それぞれの照射時間と吸光度減少率の関係をグラフとして示す。
(Stability evaluation)
BMeS-p-A and fluorescein were evaluated for stability in water.
BMeS-p-A is a 2.5 × 10 −5 M aqueous solution, and fluorescein is a 1.0 × 10 −5 M 0.1N sodium hydroxide aqueous solution, which emits white light from a 150 W xenon lamp. Irradiation was performed, and the change in absorbance with the passage of the irradiation time was measured to evaluate stability.
FIG. 1 is a graph showing the relationship between each irradiation time and the absorbance decrease rate.
図1に示したグラフから、BMeS−p−Aは、汎用の蛍光色素であるフルオレセインよりも高い安定性を示すことが認められた。 From the graph shown in FIG. 1, it was recognized that BMeS-p-A exhibits higher stability than fluorescein, which is a general-purpose fluorescent dye.
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