電子/プロトン共役輸送機能を有する超分子チャネル構造体の構築

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11133240
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 小夫家 芳明 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (80026195)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐竹 彰治 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助手 (00277831) ; 釘宮 愼一 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教授 (60183795)
• Keywords: ポルフィリン / 配位結合 / 超分子組織体 / イオンチャネル / アンテナ / 光合成反応中心

Research Abstract

モノイミダゾール置換ポルフィリンのメソーメソホモカップリング反応により、両端末にイミダゾール置換基を有するビスポルフィリンを合成した。これに中心金属としてZnイオンを導入し、モノ、ビス亜鉛錯体を得た。ビス亜鉛錯体はイミダゾールポルフィリンの相補的軸配位により、クロロホルム中で分子量12万に重量平均分子量分布の極大値を有し、50万までの分子量分布を有する巨大ポルフィリン集積体へと自己組織化された。このポルフィリン集積体を原子間力顕微鏡を用いて観測すると、直線からコイル状に伸びた数百ナノメートルの長さの組織体であることが確認された。この自己組織化体の分子長は媒体の極性変化によって、あるいは片方にフリーベースポルフィリンを有するモノ亜鉛錯体を少量添加することによっても可逆的に制御することができた。モノ亜鉛錯体単独では、クロロホルム中で亜鉛ポルフィリン部分のみが配位結合によってスタッキングし、フリーベースポルフィリンを両端に有するビスポルフィリンの2量体錯体が得られた。これによってスペシャルペア系をはさんで2つのフェオフィチンに連結した光合成反応中心系が構築された。
これと並行して人口イオンチャネルの構築を進めた。コール酸のジメチルエーテル誘導体を合成し、残る3位のヒドロキシル基を用いてビスウレタン結合により2分子を連結し、膜を貫通し両末端にカルボン酸、及びアンモニウム基を有する化合物を合成した。これら両親媒性物質を平面脂質2分子膜に導入し、シングルイオンチャネル電流を観測した。この際極めて安定な電流が継続して流れ、特に開状態が長時間持続する特性を有し、電流-電圧プロットから伝導度は5-20pSのものが主として観測された。

Research Products

• [Publications] Y.Tanaka: "Selective Vesicle Formation from Calixarenes by Self-Assembly"Angew.Chem.Int.Ed.Engl.. 38・4. 504-506 (1999)
• [Publications] I.V.Rubtsov: "Energy Transfer in Porphyrin Chelate Assembly"Chem.Physics Lett.. 308. 323-328 (1999)
• [Publications] Y.Kobuke: "Supramolecular Ion Channel Containing trans-Azobenzene for Photocontrol of Ionic Fluxes"Colloids & Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects. (in press).
• [Publications] Y.Kobuke: "A Supramolecular Ion Channel Based on Amphiphilic Cholic Acid Derivatives"Chem.Lett.. (in press).