機能性有機分子を組み合わせた巨大システム構築のための「超分子合成化学」

• Project/Area Number: 17750091
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Synthetic chemistry
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 佐竹 彰治 Nara Institute of Science and Technology, 物質創成科学研究科, 助教 (00277831)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2007: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2005: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: ポルフィリン / 超分子 / 超分子合成化学 / フタロシアニン / 人工光合成 / 光励起電子移動 / 電荷分離 / 自己組織化 / 配位結合 / 異性化

Research Abstract

生物は複数の機能性分子を用いて高次組織体を構築し、単体には見られない機能を発現している。近年の有機合成化学のめざましい発展によって分子量数百以下の比較的低分子については、合成の方法論が確立されつつあるが、分子量が千を超えるような分子複合体構築のための方法論は未だに限られている。本研究では巨大分子複合系を構築するための方法論を開拓すると同時に、複合化によって初めて発現する機能を見出してゆくことを目的としている。ポルフィリンマクロリングとエネルギーアクセプターの超分子複合化の研究においては、ピリジン基を3つ持つリガンドの会合定数が2.1E7 1/Mであり、ピリジン基とフラーレンをもつりガンドでは3.1E8 1/Mであったことから、金属-配位子の3点配位による複合体形成よりも、2点の金属-配位子相互作用とフラーレン-ポルフィリン相互作用の組み合わせのほうが有効であることを見出した。これら複合体の光化学特性を蛍光分光装置を用いて調べたところ4当量のリガンド添加した時にマクロリングの蛍光が95%消光しており、励起されたポルフィリンから分子内に取り込まれたフラーレンにエネルギー移動もしくは電子移動が効率よく起こっていることがわかった。これらの成果は、人工光合成素子作成への発展が見込まれる。また、上下にカルポン酸を計6つ有するポルフィリンマクロリングを脂質2分子膜中に導入したところ、大きなイオンチャネル電流が観測された。また、カチオン性のデンドリマー分子を添加、除去することによってイオンチャネル電流をオン・オフ制御できることを明らかにした。この結果は2分子のポルフィリンマクロリングがカルボン酸の協同的な水素結合によって、超分子科学的に垂直配向し、膜を貴通するナノポアを形成していることを示している。今後、膜を介した物質輸送などへの応用が期待される。

Research Products

• [Journal Article] Transmembrane Nanopores from Porphyrin Supramolecules (2008)
  • Author(s): Akihdru Satake
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. 130 Pages: 6314-6315
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Oxidation of Adamantane Catalysed by Imidazolylporphyrinatoiron(III)Complexes and Structural Studies of 5-Coordinating Iron(III) Porphyrin (2008)
  • Author(s): Yuji Miyazaki
  • Journal Title: J. Mol. Cat. A : Chemical. 283 Pages: 129-139
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Light-Harvesting Supramolecular Porphyrin Macroring Accommodating a Fullerene-Tripodal Ligand (2008)
  • Author(s): Yusuke Kuramochi
  • Journal Title: Chem. Eur. J. 14 Pages: 2827-2841
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ligand-Induced Interconversion of a Coordination-Organized Porphyrin Dimer : a Potential Fluorescence-based Molecular Memory Monitor (2007)
  • Author(s): Akihdru Satake
  • Journal Title: Inorg. Chem. 46 Pages: 9700-9707
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Assembles of Porphyrins and Phthalocyanines Showing Strong Electronic Coupling (2007)
  • Author(s): Akihdru Satake
  • Journal Title: Org. Biomol. Chem. 5 Pages: 1679-1691
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 遷移金属錯体を用いたポルフィリンの機能化と多量化-巨大機能性分子系の構築と課題 (2007)
  • Author(s): 佐竹彰治
  • Journal Title: 有機合成化学協会誌 65 Pages: 298-307
  • NAID: 10018898514
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Supramolecular Array of Imizazolylethynyl-zinc-porphyrin (2007)
  • Author(s): A.Satake
  • Journal Title: J. Organomet. Chem. 692 Pages: 635-644
• [Journal Article] Photoinduced Electron Transfer and Excitation Energy Transfer in Directly Linked Zinc Porphyrin/Zinc Phthalocyanine Composite (2006)
  • Author(s): F.Ito
  • Journal Title: J. Phys. Chem. A 110 Pages: 12734-12742
• [Journal Article] Single molecular observation of penta- and hexagonic assembly of bisporphyrin on a gold surface (2006)
  • Author(s): A.Satake
  • Journal Title: Chem. Commun. Pages: 2542-2544
• [Journal Article] A supramolecular photosynthetic triad of slipped cofacial porphyrin dimer, ferrocene, and fullerene (2006)
  • Author(s): H.Nakagawa
  • Journal Title: Chem. Commun. Pages: 1560-1562
• [Journal Article] Assemblies of Supramolecular Porphyrin Dimers in Pentagonal and Hexagonal Arrays Exhibiting Light-Harvesting Antenna Function (2006)
  • Author(s): F.Hajjaj
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. 128 Pages: 4612-4623
• [Journal Article] Highly fluorescent self coordinated phthalocyanine dimers (2005)
  • Author(s): Kameyama, Kazuya
  • Journal Title: Angew.Chem.Int.Ed. 44(3.0) Pages: 4763-4766
• [Journal Article] Dynamic equilibrium of self assembled cyclic trimer and tetramer of 1-methyl-5-imidazolylcobalt(III)porphyrin (2005)
  • Author(s): Tanaka, Akira
  • Journal Title: Israel Journal of Chemistry 45(3) Pages: 281-291
• [Journal Article] A giant supramolecular light-harvesting antenna-acceptor composite (2005)
  • Author(s): Furutsu, Daisuke
  • Journal Title: Inorg.Chem. 44(13) Pages: 4460-4462
• [Presentation] キノンを有する二座窒素配位子を持つη^3-アリルパラジウム錯体の合成と反応性 (2008)
  • Author(s): 佐竹彰治
  • Organizer: 第55回有機金属化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪府立大、堺
  • Year and Date: 2008-09-29
• [Presentation] Coordination-induced selective transformation of complementary porphyrin-phthalocyanine dimer (2008)
  • Author(s): Akiharu Satake
  • Organizer: 5th International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines
  • Place of Presentation: Moscow
  • Year and Date: 2008-07-10
• [Presentation] 超分子二核金属錯体を志向した配位子の合成と自己組織化 (2008)
  • Author(s): 稲葉勇介
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学池袋キャンパス
  • Year and Date: 2008-03-29
• [Presentation] キノンが共役したイミダゾリル-ピリジニル配位子を有するパラジウム錯体の合成 (2008)
  • Author(s): 小玉 一博
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学池袋キャンパス
  • Year and Date: 2008-03-29
• [Presentation] チオフェニレン連結ビスポルフィリンの自己組織化による大環状光捕集アンテナの構築 (2008)
  • Author(s): 藤澤 香織
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学池袋キャンパス
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] ポリフィリンマクロリングの超分子組織化とアンテナ機能 (2008)
  • Author(s): 東 慎太郎
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学池袋キャンパス
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] ビステトラピロール型錯体の配位2量体構造制御と光学特性変化 (2007)
  • Author(s): 佐竹 彰治
  • Organizer: 第57回錯体化学討論会
  • Place of Presentation: 名工大、名古屋
  • Year and Date: 2007-09-26
• [Presentation] Construction of a Suprarmolecular Host-Guest System between a Macrloring Assembly and a Tripodalligand as a Light Harvesting Antenna" (2007)
  • Author(s): Zafer Uyar
  • Organizer: 第57回錯体化学討論会
  • Place of Presentation: 名工大、名古屋
  • Year and Date: 2007-09-26
• [Presentation] Ligand-induced Isomerization of Coordination-Organized Porphyrin-porphyrin and Porphyrin-Phthalocyanine Dimers (2007)
  • Author(s): Akiharu Satake
  • Organizer: 1st アジア錯体化学会議ACCC
  • Place of Presentation: 岡崎コンファレンスセンター、名古屋
  • Year and Date: 2007-08-01
• [Presentation] 超分子ポルフィリンの構造とその機能 (2007)
  • Author(s): 佐竹 彰治
  • Organizer: 第1回 超分子若手懇談会
  • Place of Presentation: 三浦市
  • Year and Date: 2007-07-11