2000 Fiscal Year Annual Research Report
超分子形成に基づく分子複合体センサーの設計と機能評価
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12440208
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
早下 隆士 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (70183564)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西沢 精一 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40281969)
内田 達也 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30261548)
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| Keywords | 超分子形成 / 分子複合体 / センサー / シクロデキストリン / クラウンエーテル型プローブ / ボロン酸型プローブ / アルカリ金属イオン認識 / 糖認識 |
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| Research Abstract |
本研究では,水中でのイオンおよび分子の認識を可能とする蛍光プローブ/シクロデキストリン(CyD)複合体センサーの超分子機能をまとめた.水中でのアルカリ金属イオン認識を実現するために,ピレン蛍光団とベンゾ-15-クラウン-5部位を異なる長さのアルキル鎖で連結した蛍光プローブCn-15C5(n=1,3,5)を用い,γ-CyD存在下でのアルカリ金属イオンに対する応答挙動を調べた.C3-15C5は,有機溶媒中ではB15C5部位との1:1の相互作用に基づいてNa^+選択性を示す.しかしながら水中では,C3-15C5/γ-CyD複合体はK^+イオンに対して選択的に応答し,ピレンダイマー蛍光を示すことがわかった.γ-CyD包接錯体の水中での平衡解析から,このダイマー蛍光は,C3-15C5とK^+,γ-CyDの2:1:1錯体形成に基づくことを明らかにした.一方,スペーサー長の長いC5-15C5/γ-CyD複合体では,応答感度が減少し,スペーサー長を短くしたC1-15C5/γ-CyD複合体では,アルカリ金属イオンに対する蛍光応答は全く見られなかった.このように応答機能は,プローブのアルキルスペーサー長に強く依存し,C3-15C5/γ-CyD複合体が,水中で最も優れたK^+選択性を示すことを明らかにした.ボロン酸型プローブC4-PB/β-CyD複合体は,水中で糖と結合して発蛍光性を示す.C4-PBには酸解離平衡が存在するが,酸解離に伴い,C4-PB/β-CyD複合体の蛍光強度も増大した.この見かけの酸解離定数は,フルクトース添加により低pH側にシフトし,その結果中性条件下で,発蛍光型の糖認識が可能となることがわかった.応答挙動の解析から,糖との結合によりC4-PBの酸解離が促進され,ピレン蛍光団から酸型のフェニルボロン酸部位へのPETに基づく消光が解消されることによる新しい応答機構であることを明らかにした.
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[Publications] A.Yamauchi,T.Hayashita,A.Kato,N.Teramae, et al.: "Selective Potassium Ion Recognition by Benzo-15-crown-5 Fluoroionophore/γ-Cyclodextrin Complex Sensors in Water"Analytical Chemistry. 72. 5841-5846 (2000)
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[Publications] A.Tong,T.Hayashita,N.Teramae,R.A.Bartsch, et al.: "Selective Extraction of Alkali Metal Cations with Proton-ionizable Dibenzo-16-crown-5 Fluoroinophores"Analytica Chimica Acta. 420. 57-64 (2000)
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[Publications] T.Hayashita,T.Higuchi,H.Sawano,R.A.Bartsch, et al.: "Molecular Design of Lipophilic Disalicylic Acid Compounds with Varying Spacers for Selective Lead (II) Separation"Talanta. 52. 385-396 (2000)
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[Publications] T.Hayashita,S.Taniguchi,N.Teramae,R.A.Bartsch, et al.: "A Dibenzo-16-crown-5 Fluoroionophore for Selective Emission Ratio Sensing of Na^+ in Aqueous Dioxane Solution"J.Chem.Soc.Perkin Trans 2. 1003-1006 (2000)
