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2017 Fiscal Year Research-status Report

Creation of Suparmolecular Catalyts by Design of Functionalized Molecular Blocks and Reaction Field

Research Project

Project/Area Number 17K08225
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

青木 伸  東京理科大学, 薬学部生命創薬科学科, 教授 (00222472)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords超分子 / 亜鉛錯体 / 銅イオン / 加水分解 / リン酸エステル
Outline of Annual Research Achievements

近年の超分子化学の発展により、様々な機能性集積体が生み出されてきた。しかし、有機化学反応、特にアミドやリン酸エステルの加水分解など基本的反応の触媒は未開拓である。その主な理由は、i)酵素のように、反応中心において一定の間隔で酸と塩基を配置する設計が困難である事、iI)反応の遷移状態の安定化が困難である事、iii)従来の触媒例では金属イオンの第一配位圏の再現だけにとどまっていて、酵素の活性中心周囲(外圏)のアミノ酸などを、三次元的かつ適切に配置できていない事、iv) 上記の条件を満たす構造を、共有結合だけで構築するのは困難である事、などである。本研究の目的は、これらの課題を克服するために、様々な官能基をもつ分子ブロックを短時間で多数合成し、溶液中で様々な分子やイオンと混合するだけで多様な三次元的活性中心を構築することである。同時に、反応場(単層系、液―液二相系など)を含めた触媒システムの設計を行っている。
これまでに、二本の長鎖アルキル基を導入した二核亜鉛錯体(Zn2L3)を合成し、BarとCu2+との自己集積体を生成して、二層系溶媒中におけるリン酸モノエステル(MNP)の加水分解を検討した。しかしながら、この超分子は殆ど触媒回転活性を示さなかった。この原因は、この超分子の疎水性が強く、ほぼ有機相(CHCl3, ClCH2CH2Cl)に存在し、界面における存在比が低いためであると考えた。そこで、長鎖アルキル基の数を一つにすることによって、非対称化された超分子を合成し、二層系溶媒中でのNMP加水分解を行った。その結果、触媒の当量以上の加水分解が進行することがわかった。現在、その反応機構の解明を行っている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度に合成した二核亜鉛錯体とバルビタール誘導体、銅イオンの2:2:2自己集積体が、長鎖アルキル基の数を一つにすることによって、NMPを触媒的に加水分解する超分子を発見した。一方、バルビタール誘導体の種類は、まだ限られており、今後こちらのバリエーションを増やすことによって、二核亜鉛錯体とバルビタール誘導体に組み合わせのバリエーションを飛躍的に増やし、MNPやエステル、アミドの加水分解反応を検討する予定である。

Strategy for Future Research Activity

上記「研究実績の概要」項で述べた、新しい2:2:2自己集積体の触媒メカニズムを解明する。まずこの超分子が二層系溶媒中で、水中、有機溶媒中、界面のどこに局在しているのかを、UV/Vis吸収および発光スペクトル、DLSなどで明らかにする。また、側鎖にアミノ酸を導入したバルビタール誘導体を合成し、二核亜鉛錯体との様々な組み合わせによる自己集積体のMNPおよびエステルやアミドの加水分解活性を検討する。

Causes of Carryover

平成29年度に、すべての経費を使用する必要がなくなり、平成30年度に合算して使用したい。

  • Research Products

    (33 results)

All 2018 2017 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Size-based Differentiation of Cancer and Normal Cells by a Particle Size Analyzer Assisted by a Cell-recognition PC Software2018

    • Author(s)
      Babita Shashni, Shinya Ariyasu, Reisa Takeda, Toshihiro Suzuki, Shota Shiina, Kazunori Akimoto, Takuto Maeda, Naoyuki Aikawa, Ryo Abe, Tomorhiro Osaki, Norihiko Itoh, and Shin Aoki
    • Journal Title

      Biological and Pharmaceutical Bulletin

      Volume: 41 Pages: 487-503

    • DOI

      org/10.1248/bpb.b17-00776

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Stereospecific Synthesis of Tris-Heteroleptic Tris-Cyclometalated Iridium(III) Complexes via Different Heteroleptic Halogen-Bridged Iridium Dimers and Their Photophysical Properties2018

    • Author(s)
      Yuichi Tamura, Yosuke Hisamatsu, Ayami Kazama, Kenji Yoza, Kyouhei Sato, Reiko Kuroda and Shin Aoki,
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 57 Pages: 4571-4589

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.8b00323

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Chemical Modulator of p53 Transactivation that Acts as a Radioprotective Agonist2018

    • Author(s)
      Akinori Morita, Ippei Takahashi, Megumi Sasatani, Shin Aoki, Bing Wang, Shinya Ariyasu, Kaoru Tanaka, Tetsuji Yamaguchi, Akiko Sawa, Yurie Nishi, Tatsuro Teraoka, Shohei Ujita, Yosuke Kawate, Chihiro Yanagawa, et. al.
    • Journal Title

      Molecular Cancer Therapeutics

      Volume: 17 Pages: 432-442

    • DOI

      10.1158/1535-7163.MCT-16-0554

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Concise and Versatile Synthesis of Sulfoquinovosyl Acyl Glycerol Derivatives for Biological Applications2017

    • Author(s)
      Tomohiro Tanaka, Yasuhiro Sawamoto, and Shin Aoki
    • Journal Title

      Chemical and Pharmaceutical Bulletin

      Volume: 65 Pages: 566-572

    • DOI

      org/10.1248/cpb.c17-00135

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design, Synthesis and Anticancer Activity of Cyclometalated Tris(ppy) Iridium (III) Complexes Having the Cationic Peptides at the 4’-Position of Ppy Ligand (ppy = 2-phenylpyridine)2017

    • Author(s)
      Kenta Yokoi, Yosuke Hismaatsu and Shin Aoki
    • Journal Title

      European Journal of Inorganic Chemistry

      Volume: (44) Pages: 5295-5309

    • DOI

      10.1002/ejic.201700846

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of Disaccharide Nucleosides Utilizing the Temporary Protection of the 2’,3’-cis-Diol of Ribonucleosides by a Boronic Ester2017

    • Author(s)
      Hidehisa Someya, Taiki Itoh, and Shin A
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 22 Pages: 1650

    • DOI

      10.3390/molecules22101650

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Design and Synthesis of Diverse Supramolecular Hosts and Catalysts by Assembly of Metal Complex Modules, Organic Builbing Blocks and Metals.2018

    • Author(s)
      Shin Aoki
    • Organizer
      Pure and Applied Chemistry International Conference 2018 (PACCON 2018)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 異分野連携研究による血液中のがん細胞の検出・捕捉・培養・細胞死誘導法の開発2018

    • Author(s)
      青木 伸
    • Organizer
      昭和薬科大学私立大学戦略的研究基盤形成支援事業公開シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] リン酸-Zn(Ⅱ)配位結合を利用するロタキサン型分子シャトルの設計と合成2018

    • Author(s)
      関根 禎亮、嵯峨 裕、青木 伸
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
  • [Presentation] 新規二核亜鉛錯体とバルビタール、銅から成る自己集積的多核銅錯体の構築と反応活性2018

    • Author(s)
      嵯峨 裕、宮澤 有哉、青木 伸
    • Organizer
      日本薬学会第138年会
  • [Presentation] 不斉亜鉛触媒を用いるアルドール反応の立体選択性発現機構2017

    • Author(s)
      畑中 美穂、日下部 彩、青木 伸
    • Organizer
      第20回理論化学会討論会
  • [Presentation] Development of New Methods for Diagnosis and Treatment of Cancer in Chemistry, Biochemistry and Material Sciences - Multidisciplinary Approach in Tokyo University of Science-2017

    • Author(s)
      Shin Aoki
    • Organizer
      5th International Postgraduate Conference on Pharmaceutical Sciences 2017 (iPoPS2017)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Synthesis of Disaccharide Nucleosides and Oligosaccharides with Thioglycosyl Donors2017

    • Author(s)
      Taiki Itoh, Hidehisa Someya, Mebae Kato, and Shin Aoki
    • Organizer
      [5th International Postgraduate Conference on Pharmaceutical Sciences 2017 (iPoPS2017)
  • [Presentation] Design and Synthesis of Artificial TRAIL Mimics Based on C3-symmetric and Luminescent Iridium Complexes that are Able to Stain and Induce Cell Death of Cancer Cells2017

    • Author(s)
      Abdullah-Al Masum, Yosuke Hisamasu, Nozomi Suzuki, Shin Aoki(
    • Organizer
      第15回次世代を担う有機化学シンポジウム
  • [Presentation] モノアルキル化された二核亜鉛錯体と有機分子ブロックの自己集積による超分子ホスファターゼの設計・合成とリン酸モノエステル加水分解活性2017

    • Author(s)
      青木 伸、Akib Bin Rahman、今福 浩輝、宮澤 有哉、久松 洋介
    • Organizer
      第15回ホストゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [Presentation] モノアルキル化された二核亜鉛錯体と有機ブロック、銅イオンの自己集積化による超分子ホスファターゼの設計と合成2017

    • Author(s)
      Akib Bin Rahman、Hiroki Imafuku、Yosuke Hisamatsu、Yuya Miyazawa、Shin Aoki
    • Organizer
      第27回金属の関与する生体関連反応シンポジウム (SRM2017)
  • [Presentation] 立体選択的アルドール反応のためのクリプタンド型キラル亜鉛錯体触媒の設計と合成2017

    • Author(s)
      菊地 千陽、安田 真人、畑中 美穂、北川 裕一、園池 昇太郎、長谷川 靖哉 、青木 伸
    • Organizer
      第27回金属の関与する生体関連反応シンポジウム (SRM2017)
  • [Presentation] 11B NMR/MRI of Copper (II) Ions in Vitro Based on the Full Decomposition of o-Carborane Derivatives under Physiological Conditions2017

    • Author(s)
      Shin Aoki, Tomohiro Tanaka, Rikita Araki, Takaomi Saido, Ryo Abe
    • Organizer
      International Symposium on Imaging Frontier (ISIF2017)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Detection and Induction of Cell Death of Cancer Cells by Luminescent Iridium Complexes Having Death Receptor Binding Peptides2017

    • Author(s)
      Abdullah-Al Masum, Yosuke Hisamatsu, Nozomi Suzuki, and Shin Aoki
    • Organizer
      17th Asian Chemical Congress (17ACC)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Regioselective O-Glycosylation reaction for Synthesis of Disaccharide Nucleosides2017

    • Author(s)
      Hidehisa Someya, Taiki Itoh, and Shin Aoki
    • Organizer
      17th Asian Chemical Congress (17ACC)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Functionalized Iridium Complexes for Biological and Material Sciences2017

    • Author(s)
      Shin Aoki
    • Organizer
      6th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC6)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Selective Cell Death Induction of Cancer Cells of Metal Complexes2017

    • Author(s)
      Jun Jie Zhu, Yosuke Hisamatsu, Shin Aoki
    • Organizer
      6th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC6)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Phosphate Monoester Hydrolysis by Supramolecular Phosphatase Formed by Zinc(II) Complex-Organic Block-Cu(II)2017

    • Author(s)
      Akib Bin Rahman, Yosuke Hisamatsu, Hiroki Imafuku, Yuya Miyazawa, Shin Aoki
    • Organizer
      6th Asian Conference on Coordination Chemistry (ACCC6)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Supramolecular Catalysts by Self-assembly of Metal Complexes & Organic Modules2017

    • Author(s)
      Shin Aoki, Yosuke Hisamatsu, Akib Bin Rahman, Hiroki Imafuku, Yuya Miyazawa
    • Organizer
      18th Tetrahedron Symposium Asia Edition
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Convenient Methods for Detection and Capture of Circulating Tumor Cells2017

    • Author(s)
      Shin Aoki, Babita Shashni, Hidehiko Matsuura, Kenta Nomura, Takuto Maeda, Shota Shiina, Kazunori Akimoto, Hiroshi Takemura, Atsuo Yasumori, et al.
    • Organizer
      9th AFMC International Medicinal and Chemical Symposium (AIMEC2017)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Predicting Radiation Protection and Toxicity of p53 Targeting Radioprotectors using Machine Learning2017

    • Author(s)
      Masataka Kimura, Shin Aoki and Hayato Ohwada
    • Organizer
      IEEE International Conference on Computational Intelligence in Bioinformatics and Computational Biology (IEEE CIBCB 2017)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] シクロメタレート型イリジウム錯体-ペプチドハイブリッドによるがん細胞の検出と細胞死誘導2017

    • Author(s)
      青木 伸、Abdullah-Al Masum、久松 洋介、内藤佳奈、横井 健汰
    • Organizer
      2017年光化学討論会
  • [Presentation] 亜鉛イオンの配位構造に着目した架橋型キラル亜鉛錯体触媒の設計と合成2017

    • Author(s)
      菊地 千陽、安田 真人、畑中 美穂、北川 裕一、園池 昇太郎、長谷川 靖哉 、青木 伸
    • Organizer
      第61回日本薬学会関東支部大会
  • [Presentation] シクロメタレート型イリジウム(III)錯体-塩基性ペプチド ハイブリッドのがん細胞死誘導活性に対するペプチド導入位置の影響の検討2017

    • Author(s)
      横井 健汰、内藤 佳奈、久松 洋介、青木 伸
    • Organizer
      第61回日本薬学会関東支部大会
  • [Presentation] Design and Synthesis of Supramolecular Phosphatases Based on Self-assembly of Monoalkylated Dizinc(II) Complexes, Diimide Units, & Copper(II) for Catalytic Hydrolysis of Phosphate Monoester2017

    • Author(s)
      Akib Bin Rahman, Hiroki Imafuku, Yosuke Hisamatsuu, Yuya Miyazaw, Yutaka Saga, Shin Aoki
    • Organizer
      錯体化学会第67回討論会
  • [Presentation] 血中循環がん細胞(CTC)の分離システムの開発2017

    • Author(s)
      青木 伸
    • Organizer
      BioJapan 2017
    • Invited
  • [Presentation] Synthesis of Disaccharide Nucleosides Utilizing the Temporary Protection of the 2’,3’-cis-Diol of Ribonucleosides by a Boronic Ester2017

    • Author(s)
      Hidehisa Someya, Taiki Itoh, Shin Aoki
    • Organizer
      International Symposium on Biological Chemistry (ISBC2017)
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 東京理科大学薬学部生命創薬科学科 青木研究室

    • URL

      http://www.rs.noda.tus.ac.jp/aokilab/index.html

URL: 

Published: 2018-12-17  

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