超分子複合体を用いた光合成モデルシステムの構築をめざして

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14654112
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 川瀬 毅 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (10201443)
• Keywords: 人工光合成 / 円筒状共役分子 / フラーレン / 超分子化学 / 錯形成 / 超分子相互作用

Research Abstract

光捕獲アンテナ系を構成するたんぱく質・色素複合体は、多数のクロロフィルが円形にならぶ特異な構造を持ち、一つの超分子集合体として光エネルギーを捕らえ反応中心へと伝達する役割を果たしている。この特異な構造と性質との相関を解明し、分子機能として応用するためには構造のはっきりと決まったモデル分子の設計が重要となる。申請者は最近円筒状の構造を持つカーボンナノリング(環状パラフェニルアセチレン)1を合成した。申請者は、1をテンプレートとして、その芳香環に色素をつなげることで円筒状に配列させ、その色素間の相互作用について検討することを通じて、エネルギー移動や電子移動の特性を検討し、将来超分子複合体による人工光合成システム構築の可能性をさぐる。
本年度は1)比較的堅固な構造を持つ1をテンプレートとして、その芳香環に共有結合的または配位結合的に色素をつなげることで色素分子を円筒状に配列させ、その色素間の相互作用について検討するため、まずホスト1の修飾を検討した。酸素官能化されたカーボンナノリングを合成し、これまでの合成法が官能基を持った系にも応用可能なことを確認した。また、それら酸素官能化カーボンナノリングはフラーレン類とより安定な錯体を形成することを見出した。
2)1の芳香環を全てナフタレン環に置き換えたカーボンナノリングを合成した。カーボンナノチューブ状の構造をもったこの化合物はフラーレンと非常に安定な錯体を形成した。この錯形成にともなってホストのコンフォメーション変化が起きること、それは芳香環の方向を揃えるようにはたらき色素固定に有利な状況を与えることが示された。
今後、色素を結合させた1とフラーレン類との相互作用ついてさらに検討してゆく計画である。

Research Products

• [Publications] T.Kawase: "7,7-Dicyano-8,8-bis[4-(N,N-dimethylamino) phenyl]-meta-xylylens : The First Stable Zwitterionic Metaxylylene Derivatives"Chemistry Lett.[. 32・4(in press). (2003)
• [Publications] T.Kawase: "All-Hydrocarbon Inclusion Complex of Carbon Nanorings, Cyclic[6]-and [8]Paraphenylacetylenes"Angew. Chem. Int. Ed.. 42(in press). (2003)
• [Publications] T.Kawase: "Complexation of Carbon Nanoring with Fullerenes"Angew. Chem. Int. Ed.. 42(in press). (2003)
• [Publications] K.Utsumi: "[2.0.2.0]Metacyclophane-1,15-diynes : A Potential Fragment of Double-Helical Conjugated Systems"Chemistry Lett.. 32(in press). (2003)