2013 Fiscal Year Annual Research Report
光合成系をモデルとした光応答超分子ナノデバイスの構築
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22245030
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
民秋 均 立命館大学, 薬学部, 教授 (00192641)
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2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 超分子化学 / 光物性 / マイクロ・ナノデバイス / 生体分子 / 光合成 |
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| Research Abstract |
1. 会合性ポルフィリン類の合成：クロロゾーム型クロロフィルをモデルとして、アキシャル配位子を取りやすいポルフィリン亜鉛錯体の３位上の置換基に、種々の酸素官能基を導入した化合物を新たに合成した。また、バクテリオクロロフィルeを生合成する緑色光合成細菌を遺伝子改変（7位のメチル基の酸化を阻害）して、クロロゾーム型クロロフィルであるバクテリオクロロフィルｃの新たな同族体を生化学的に合成した。
2. Ｊ会合体の構築：上述の合成ポルフィリン分子を、中性界面活性剤であるTriton X-100水溶液中に分散させて、クロロゾーム型Ｊ会合体を形成させた。31位に水酸基があっても、32位に酸素官能基を導入すると、Ｊ会合体を形成しにくいことが判明した。
3. 超分子構造を規制した会合体の構築：緑色非硫黄光合成細菌から単離精製したバクテリオクロロフィルｃを、低極性有機溶媒中に分散せると、直径５ｎｍの針状のＪ会合体を形成することを、原子間力顕微鏡で明らかにした。この構造体は、クロロゾーム中で見られるロッド構造と酷似していた。
4. 階層を制御した超・超分子系の構築：自己集積型のクロロフィル分子の17位エステル部に相互作用しうるウレア型官能基を予め導入しておくことで、クロロフィルＪ会合体同士が相互作用することを、極低温透過電子顕微鏡で確認した。
5. 超分子系での機能創出：バクテリオクロロフィルeからなる天然のクロロゾームにおける光収穫・励起エネルギー移動を、時間分解分光法を用いて検討し、超高速・高効率励起一重項エネルギー移動を確認した。人工系でも同様の結果が得られた。あわせて、近赤外光励起によってポルフィリンπ系のＪ会合体から電極への電子移動が可能であることも明らかにした。
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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
１）会合性ポルフィリン類の合成は、天然クロロフィルの有機化学的改変と、緑色光合成細菌の遺伝子改変を利用することで、予想以上の進展が見られた。２）Ｊ会合体の構築と３）超分子構造を規制した会合体の構築と４）階層を制御した超・超分子系の構築は、ほぼ予定通りの進展がみられた。５）超分子系での機能創出については、平成26年度に向けての発展の基礎となるところには成功しており、達成度は及第点と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究成果を基にして、さらに１）新規な会合性ポルフィリン類の合成と２）それらのＪ会合体の構築を行いつつ、３）超分子構造を規制した会合体の構築と４）階層を制御した超・超分子系の構築と５）超分子系での機能創出を進めていく。１）－５）を統合して、各種基板上での６）光応答超分子ナノデバイスの創製も目指す。
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[Journal Article] Ene-thiol reaction of C3-vinylated chlorophyll derivatives in the presence of oxygen: synthesis of C3- formyl-chlorins under mild conditions2013
Author(s)
T. Fukusumi, N. Takei, Y. Tateno, T. Aoki, A. Ando, K. Kozakai, H. Shima, T. Mizoguchi, S. Ito, T. Ikeda, H. Tamiaki, T. Oba
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Journal Title
J. Porphyrins Phthalocyanines
Volume: 17
Pages: 1188-1195
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] クロロフィル代謝
Author(s)
民秋 均
Organizer
第3回ポルフィリン-ALA学会年会
Place of Presentation
神奈川県・東京工業大学すずかけ台キャンパス
Invited
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