2018 Fiscal Year Research-status Report
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17K05886
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
中村 光伸 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (50285342)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 鋳型重合 / DNA / 分子集積体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
モノマーを鋳型材料によって集積させて重合させる鋳型重合は立体規則性の制御が可能であるが、従来の鋳型重合では分子量の制御された鋳型材料の合成が容易ではない。申請者はこれまで、人工DNA を鋳型材料にしてDNA塩基受容体（レセプター）を修飾した分子を自己組織化により集積させて、ナノサイズの分子集積体の構築に成功した。本研究ではこの手法により重合性モノマーの集積体を構築して、光鋳型重合を達成し、生成物の分子量と立体規則性の制御を目指す。光エネルギーを利用すれば低温で重合できるため、集積体構造が攪乱されることなく立体規則性を保持した生成物が期待できる。
平成３０年度は核酸塩基受容体である環状ポリアミン亜鉛錯体を光重合性の1,3-ジフェニルブタジインに化学修飾した誘導体を再合成し、鋳型材料であるチミジンのみから形成されるオリゴDNAとの自己組織化により複数の1,3-ジフェニルブタジイン誘導体が2本のDNA鎖に挟まれたサンドイッチ型の集積体を形成することを明らかにした。さらにチミン塩基とブタジイン誘導体の塩基受容体部とは化学量論的に結合していることがわかった。この集積体に光照射を行うと、光反応によるモノマーの吸収スペクトルの減衰と長波長側に新たな吸収スペクトルの増加が確認され、さらに液体クロマトグラフィーにおいて1,3-ジフェニルブタジイン誘導体の他に新たなピークが得られたことから、光重合が起こっていることが示唆された。現在、オリゴDNA鎖長の鎖長に異なるオリゴDNAを鋳型にして、同様の実験を行い、生成物の単離、同定を行っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画では平成３０年度中に単離、同定した光重合生成物の物性を明らかすることを予定していたが、２９年度に分析条件の最適化に時間を要したことから、まだそこまで至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
光増感剤として光ラジカル発生剤の存在下で集積体へ光照射しモノマーの重合反応を行う。光ラジカル発生剤にはアセトフェノンやベンゾフェノン誘導体を用いる。鋳型DNAから生成物の切り離しと精製を行ったのちNMR、質量分析、UV-vis吸収、円二色性等により分子量、立体規則性を一本鎖および二本鎖で構築した系それぞれで評価する。それぞれの系で分子量、立体規則性を制御するための反応温度、照射光波長などの条件を解明し、制御方法を確立する。制御できる条件で重合反応の量子効率、モノマーの転化率、生成物の収率を明らかにする。一方で、鋳型DNAを用いず集積化されていない状態で同様の反応を行い、生成物の分子量、立体規則性が制御されていないことを明らかにする。さらに増感剤に光電子移動型重合開始剤としてモノマーに対して電子受容体あるいは電子供与体となり得る芳香族分子を設計・合成する。芳香族分子の設計は分子軌道計算によりモノマー、DNA塩基および芳香族分子のHOMO、LUMOのエネルギー準位を比較して行う。芳香族分子蛍光のモノマーおよびDNA塩基による消光実験により芳香族分子とモノマー間で光電子移動が起こり、芳香族分子とDNA塩基間では電子移動が起こらないことを確認する。さらにモノマー存在下で芳香族分子に光照射し、生成したモノマーイオンが重合反応を起こすことを確認する。
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| Causes of Carryover |
２９年度に研究の進捗がやや遅れ、その遅れを３０年度に取り戻せなかったこと、また３０年度の旅費は別予算から充当したため未使用額が発生した。今年度この次年度使用額を遅れている分の研究に充てる。
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