2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of near infrared cyanine dyes controlled by ring closing-opening system
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21K06525
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| Research Institution | Kobe Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
高木 晃 神戸薬科大学, 薬学部, 助教 (00758980)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥田 健介 神戸薬科大学, 薬学部, 教授 (00311796)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 蛍光色素 / シアニン色素 / 開環閉環 / 近赤外蛍光 / ジアミン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は当初の研究計画に沿ってモデル基質としてジアミン構造を含むシアニン色素の合成を試みた。求核剤と反応する脱離基を持つ既存の長波長シアニン色素であるCy7に対してスピロアミナール構造を容易に構築できると考えられるN,N'-ジメチルエチレンジアミンの導入を試みた。しかし、アミノ基が置換した後にさらにもう一つあるアミノ基が分子内環化し、インドレニンが脱離したと考えられる７員環生成物が主生成物として得られた。本化合物は目的とは異なるが蛍光特性を示すことが確認された。一方でN,N'-ジメチルプロパンジアミンを用いた場合には一方のアミノ基の置換のみが進行し、目的のジアミンが導入されたシアニン色素の合成を達成した。
さらに上述の得られた二種類の色素の蛍光特性の評価を行ったところ両化合物ともにStokes shiftが100 nm以上であることがわかり、当初の期待に反して得られた7員環分子は可視光、所望のジアミン導入分子は近赤外領域での蛍光を発することも見出した。後者の色素についてはpHによる閉環－開環制御に基づく構造変化を確認する目的でNMRスペクトルによる追跡を行った。その結果塩基で処理した際に構造が変化していることがわかり、再度酸で処理した場合に一部元の構造へと戻ることも明らかとなった。本結果より所望の導入したジアミン構造が当初の目的であるpHによる閉環－開環応答の制御に基づく可逆的な蛍光応答の達成に適した構造であることが示唆された。
今後、刺激応答性保護基の導入を目的として非対称基質を合成するとともに各種液性での閉環－開環を実現するべく基質合成や各種測定実験に取り組む。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究では当初予定していたジアミンとの反応では予想と異なる生成物が得られたが、こちらも興味深い蛍光特性が見られたため、検討の余地がある。代わりに炭素鎖の異なるジアミン分子を導入することで目的の分子の合成を達成できた。そのため引き続き計画の通り研究の遂行が可能と考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
目的通り得られたジアミンが導入された分子に関しては引き続き標的分子を認識可能な保護基の導入を行い、プローブ分子として利用可能な分子のデザイン・合成へと進める。
一方で当初の期待に反して得られた分子に関しても良好なStokes shiftを利用して新たな使い道を模索する。
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| Causes of Carryover |
当初予定していたモデル基質の合成が早期に完成したため、合成に必要な試薬・溶媒などの消耗品費の使用が少なかった。また、予想外に得られた化合物の物性評価も行っていたため測定実験の時間を多めにとっていたが、緩衝液などに用いる試薬類は研究室で大量に所有していたものを用いたため同様に使用する消耗品費が少なくなった。
一方で新たに得られた化合物を含めプローブへの応用のため次年度は合成実験に用いる試薬に使用する金額が多くなると予想されるためそちらへ充当する。
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