光応答性分子集合カプセルの構造・機能制御

• Project Area: Emergent Chemistry of Nano-scale Molecular System
• Project/Area Number: 23111707
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 小林 健二 静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (40225503)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2012: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2011: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 超分子 / 分子認識 / 分子自己集合 / カプセル / 光応答性 / 超分子化学

Outline of Annual Research Achievements

分子集合カプセルの究極の機能化の１つは、薬物送達システムへの展開であり、「望みのタイミングで薬物(包接ゲスト分子)を放出させる」ことである。本研究では、水素結合性分子集合カプセルに光応答部位を付与し、光刺激によって、分子集合カプセルの解離-再形成(開閉)、および、それに連動するゲスト分子の放出-再包接の制御を目的としている。
カリックス[4]レゾルシンアレーン1は、水飽和のCDCl3中で水8分子を介して水素結合に基づく分子集合６量体カプセルを形成する。我々は、光応答部位としてデンドロン-アゾベンゼン側鎖Rを有するtrans-ホスト2, 3, 4, 5, 6を合成し、それらがゲスト包接分子集合６量体カプセルGuest@[(trans-Host)6(H2O)8]を形成すること、そして、側鎖Rの光異性化に基づくカプセル形成能とゲスト包接能の相関は側鎖Rの性質に大きく依存することを見出した。
カプセル濃度 = 1 mM, ゲストに3当量の(C6H13)4NBrを用いた場合、trans-ホスト2, 4のゲスト包接カプセルは、350 nm光照射で側鎖Rが定常状態で各々69%, 58% cis-体に異性化しても、包接率は全く低下せずカプセルの解離は起こらなかった。一方、trans-3, 5, 6のゲスト包接カプセルは、側鎖Rが定常状態で各々66%, 81%, 73% cis-体に異性化すると、包接率は各々1%, 36%, 27%に低下することがわかった。また、450 nm光照射または50度C加熱によりtrans-体に再異性化させるとカプセル再形成が起こり、包接率は初期状態に回復することがわかった。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Encapsulation-Induced Remarkable Stability of Hydrogen-Bonded Heterocapsule (2013)
  • Author(s): K. Ichihara, H. Kawai, Y. Togari, E. Kikuta, H. Kitagawa, S. Tsuzuki, K. Yoza, M. Yamanaka, K. Kobayashi
  • Journal Title: Chem. Eur. J Volume: 19 Issue: 11 Pages: 3685-3692
  • DOI: 10.1002/chem.201203937
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bis(methylthio)tetracenes : Synthesis, Crystal Packing structures, and OFET Properties (2011)
  • Author(s): T.Kimoto, K.Tanaka, M.Kawahata, K.Yamaguchi, S.Otsubo, Y.Sakai, Y.Ono, A.Ohno, K.Kobayashi
  • Journal Title: J.Ore.Chem. Volume: 76 Issue: 12 Pages: 5018-5025
  • DOI: 10.1021/jo200696a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 2,7-Diborylanthracene as a Useful Building Block for Extended π-Conjugated Aromatics (2011)
  • Author(s): R.Ozawa, K.Yoza, K.Kobayashi
  • Journal Title: Chem.Lett. Volume: 40 Issue: 9 Pages: 941-943
  • DOI: 10.1246/cl.2011.941
  • NAID: 10029521809
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural Alteration of Hybrid Supramolecular Capsule Induced by Guest Encapsulation (2011)
  • Author(s): M. Yamanaka, M. Kawaharada, Y. Nito, H. Takaya, K. Kobayashi
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc Volume: 133 Issue: 41 Pages: 16650-16656
  • DOI: 10.1021/ja207092c
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 分子自己集合に基づく有機機能ナノ化学 (2013)
  • Author(s): 小林健二
  • Organizer: 東京工業大学資源化学研究所セミナー
  • Place of Presentation: 東京工業大学資源化学研究所（横浜）
  • Year and Date: 2013-03-08
  • Invited
• [Presentation] Heteroatom-Functionalized Acenes (2011)
  • Author(s): K.Kobayashi
  • Organizer: 1st International Symposium on Creation of Functional Materials
  • Place of Presentation: University of Tsukuba, Tsukuba, Japan(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-18
• [Presentation] Self-Assembled Cavitand-Based Capsules (2011)
  • Author(s): K.Kobayashi
  • Organizer: The 11th International Conference on Calixarenes
  • Place of Presentation: The Institute of Chemical Research of Catalonia, Tarragona, Catalonia, Spain(招待講演)
  • Year and Date: 2011-06-28
• [Remarks]
  • URL: http://www.ipc.shizuoka.ac.jp/~skkobay/welcome.htm
• [Remarks]
  • URL: http://www.ipc.shizuoka.ac.jp/~skkobay/welcome.htm