非対称ジアリールメチレン構造を有するイミダゾリノン類の合成とその蛍光特性の評価

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K07876
• Research Institution: Osaka Ohtani University
• Principal Investigator: 池尻 昌宏 大阪大谷大学, 薬学部, 准教授 (00412396)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 蛍光分子 / 複素環 / 蛍光タンパク質

Outline of Annual Research Achievements

研究計画に基づき、まずは非対称型のジアリールメチレン基を有するイミダゾリノン構造（asym-DAIN類）の新規合成について検討した。従来法の適用を考え、合成法には、非対称ジアリールメチレン基を有するグリシンイミノエステルとメチルイミデートとのカップリング反応を採用した。まず、イミノエステル体については、非対称２成分のグリニャール反応を用いることで、非対称ジアリール構造の構築が可能であることが分かった。よって、イミノエステル体については、E-Z異性体混合物での合成法が確立した。カップリング反応に関しては、反応条件のチューニングが必要ではあるが、目的物の合成に成功した。現時点ではジアリール部分に異なる置換基を有するジフェニル構造を採用した２種のasym-DAIN類の合成に成功している。次に、asym-DAINの光科学特性について評価したところ、２種の励起波長の照射にてそれぞれのE-Z異性体間での構造変換が起こり、可逆的な変換が可能であることが判明した。また、その異性体は異なる色の蛍光を示すことも明らかとなった。これは励起波長を変えることで、２つの状態へのスイッチ機能を有することを示しており、機能性分子としての有用なツールになり得る特徴として意義深い知見である。現在、E-Z異性体の分離を行い、その物性について詳細な評価を行っている段階であるが、異性体の分離が困難であり、また、その安定性や構造解析の困難さも課題として挙げられる。励起波長照射後の、E-Z異性体間の比率も2:1程度であり、その向上も望まれる。Asym-DAINの分子設計については、理論的な設計が可能ではないかと考え、TDDFT計算による励起波長解析を行った。その結果、適切な汎関数を用いれば、ある程度の予測が可能であることが判明し、今後の設計の有用な手段になることが期待できる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

非対称型ジアリールメチレンイミダゾリノンの合成は従来法にて可能であることが判明したが、その反応で得られる２種のE-Z異性体の分離が極めて困難であり、多くの時間を費やす結果となった。また、構造解析にも想定以上の時間が必要となっている。

Strategy for Future Research Activity

研究計画に基づいて進める予定であるが、平成27年度の研究成果から、TDDFT計算による励起波長予測が有効であることが分かった。よって28年度は、計算科学を用いた分子設計をはじめに行い、その結果に基づき化学合成を進めていく。これにより、研究の効率的な遂行が期待できる。

Causes of Carryover

研究の進捗状況が予定よりもやや遅れているためと考えられる。具体的には、有機合成化学実験に用いる消耗品費用が当初の想定よりも少ないと思われる。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度使用額が62千円程度の繰り越しとなったが大幅な繰り越し額ではないため、研究計画については、大きな変更はない。