M-カルボレン - アントラセンダイアド構造、光物理学、バイオイメージング研究に基づく効率的な青色光発光材料

1つのcclusterでの非柔軟、モノヨウジン化、ジヨウソジネ化M-カルボレンクラスターの効率的な単一施設は、3つの単一の有機分子カルボレンダイアド（4-6）の調製につながりました。これらの結果は、CH2スペーサーを介してM-カルボレーンフラグメントを1つのアントラセン単位に単純にリンクするだけで、おそらくClusterに関連するアントラセンの自由回転があるため、最終的なフルオロフォアの蛍光の大幅な増強を生成することを示唆しています。さらに、ホウ素原子に関連する1つまたは2つのヨウ素原子の存在は、TD-DFT計算によって確認されているように、ダイアドの光物理特性に影響を与えません。特に、3つのコンジュゲートは、19〜23％の範囲の量子収率を備えた凝集状態の良好な蛍光効率を示しています。これは、特に4のCH2の存在と5および6のヨウ素原子の存在に起因する可能性があり、π-πスタッキングを防ぎます。これらすべての結果は、私たちのダイアドは、凝集状態の排出特性を維持しながら、溶液中の非常に優れたエミッターであることを示しています。3つの化合物のクリスタルパッキング、指紋プロット分析、およびTD-DFT計算は、これらの結果をサポートしています。共焦点顕微鏡研究では、6がエンドサイトーシスを介してHeLa細胞によって最も内部化された化合物であることが示されていますが、4と5は高い蛍光強度発光を示しました。さらに、青い放出のため、この化合物は、バイオイメージング研究で蛍光色素として適用される優れた候補です。

Efficient monosubstitution of the non-iodinated, mono-iodinated and di-iodinated m-carborane cluster at one Ccluster has led to the preparation of three single organic molecule-carborane dyads (4-6), which exhibited exceptional fluorescence properties with quantum yield values of 100% in solution, for all of them, with maxima around 415 nm, which correspond to the locally excited state (LE) emission. These results suggest that simply linking the m-carborane fragment to one anthracene unit through a CH2 spacer produces a significant enhancement of the fluorescence in the final fluorophore, probably due to the free rotation of the anthracene linked to the Ccluster. Besides, the presence of one or two iodine atoms linked to boron atoms does not cause any influence on the photophysical properties of the dyads, as it is confirmed by TD-DFT calculations. Notably, the three conjugates show good fluorescence efficiency in the aggregate state with quantum yields in the range of 19-23%, which could be ascribed to the presence of CH2, particularly for 4, and the iodine atoms in 5 and 6, which prevent π-π stacking. All these results indicate that our dyads are extremely good emitters in solution while maintaining the emission properties in the aggregate state. Crystal packing, fingerprint plot analysis, and TD-DFT calculations for the three compounds support these results. Confocal microscopy studies show that 6 is the best-internalized compound by HeLa cells via endocytosis, although 4 and 5 also presented a high fluorescence intensity emission. Moreover, due to the blue emission, this compound is an excellent candidate to be applied as a fluorescent dye in bioimaging studies.