二重の円偏光発光を示すキラルホウ素分子を開発~環境応答性発光に基づく先端光技術の創出に期待~

2025-12-23 名古屋大学

名古屋大学を中心とする研究グループは、可逆的な分子内ホウ素–酸素配位結合を利用し、光励起によってキラリティが切り替わる新規キラルホウ素π共役分子を開発した。本分子は、基底状態では中心不斉を持つ四配位ホウ素構造をとり、励起状態では配位結合の解離により軸不斉を有する三配位ホウ素π電子系へと変換される。この構造変化により、深赤色領域まで及ぶ高い発光量子収率を伴う二重の円偏光発光(CPL)を示すことが明らかとなった。さらに、ホスフィンオキシド部位を導入することで、水素結合性溶媒に応答したCPL特性の制御も可能となった。本成果は、環境応答性を備えた新規光機能分子の設計指針を示し、次世代光デバイスやセンシング技術への応用が期待される。

二重の円偏光発光を示すキラルホウ素分子を開発~環境応答性発光に基づく先端光技術の創出に期待~

<関連情報>

キラルホウ素含有多環芳香族炭化水素からの二重円偏光発光 Dual Circularly Polarized Luminescence from Chiral Boron-Embedded Polycyclic Aromatic Hydrocarbons

Dr. Tatsuya Mori, Yoshiharu Sano, Prof. Dr. Tomoyuki Ikai, Dr. Yuuya Kawasaki, Prof. Dr. Katsuhiko Tomooka, Prof. Dr. Takahiro Sasamori, Prof. Dr. Shigehiro Yamaguchi
Angewandte Chemie International Edition  Published: 21 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1002/anie.202522746

Abstract

Reversible coordination bonds between boron and heteroatoms endow boron-based π-conjugated frameworks with dynamic functionality, as interconversion between tri- and tetracoordinate boron centers induces pronounced changes in both molecular geometry and electronic structure. In this study, we synthesized a series of chiral boron-embedded polycyclic aromatic hydrocarbons featuring an asymmetric boron center intramolecularly coordinated by a proximal P═O moiety. The resulting tetracoordinate enantiomers exhibit high configurational stability, enabling optical resolution by chiral HPLC. Notably, among the compounds, anthracene-fused boracyclic derivatives display dual circularly polarized luminescence (CPL) arising from excited-state dissociation of the intramolecular P═O⋯B bond, a process whose extent varies depending on the degree of π-extension. In these systems, bond-cleavage converts point chirality in the tetracoordinate state into C−B axial chirality in the tricoordinate state. Taking advantage of the intrinsically superior photophysical properties of tricoordinate boranes, one derivative exhibited CPL with a high quantum yield, while another displayed red-shifted CPL extending to the deep-red region. Furthermore, the dynamic P═O⋯B coordination is highly sensitive to hydrogen-bonding ability and polarity of solvent, thereby giving rise to solvent-dependent dual CPL behavior. These findings establish a new strategy for exploiting reversible coordination in chiral boron-PAHs to access responsive chiroptical functionalities.

0502有機化学製品
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