グルカンの緩やかな螺旋を活用する動的センシング

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26620061
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 福原 学 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30505996)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: グルカン / 超分子 / センシング / 複合錯体

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、β-(1→3)結合の多糖であるグルカンの中でもカードランおよびシゾフィランを用いる革新的な超分子キラリティーセンサーの開発を目的として研究をスタートさせた。代表者が見出したグルカンとカチオン性ポリチオフェンとの錯形成挙動を支配する因子に想を得て、「induced-fit型」の螺旋空孔を与えてくれるカードラン(Cur)をキラルホスト、リポーターとしてジメチルアミノベンゾエート(DABz)を結合させたDABz-Curを用いるキラリティーセンサーの構築を行った。
60% DMSO水溶液中でモノテルペン類のキラル認識能の検討を円二色性(CD)スペクトルの楕円率の変化量をゲスト濃度に対してプロットし評価した。モノテルペン類に関しては実験的に最もゲストを加えたときの励起子カップリングの変化量(Δθlimit)から、エナンチオ選択性を見積もった。リモネンでは2.8となり今まで報告されているリモネンの認識能の報告例(S/R = 3.9)と比べても比較的良好なエナンチオ選択性を示した。現在この成果をChemical Communication誌に投稿準備中である。
さらにグルカンと水溶性ポリチオフェン(PyPT)からなる高感度in situセンサーの構築を行っている際に、非常に興味深い現象を見出した。Cur-PyPT錯体の錯形成挙動について基底および励起状態において詳細な検討を行ったところ、CurとPyPTの錯形成においては静電相互作用が働き、ポリイオン錯体が形成していることが明らかとなった。また、そのポリイオン錯体の存在量は溶液のpH, 温度に依存していることが示唆され、CurとPyPTの錯形成を支配する諸因子を明らかとした。そしてCur-PyPT錯体は、強固な三重鎖と非常に螺旋構造がゆるい二重鎖として存在していることが分光結果から実証された。現在この成果については、Journal of The American Chemical Societyに投稿中である。

Research Products

• [Journal Article] Inherently Chiral Azonia[6]helicene-Modified beta-Cyclodextrin: Synthesis, Characterization, and Chirality Sensing of Underivatized Amino Acids in Water (2016)
  • Author(s): Huang, Q.; Jiang, L.; Liang, W.; Gui, J.; Xu, D.; Wu, W.; Nakai, Y.; Nishijima, M.; Fukuhara, G.; Mori, T.; Inoue, Y.*; Yang, C.*
  • Journal Title: J. Org. Chem. Volume: 81 Pages: 3430-3434
  • DOI: 10.1021/acs.joc.6b00130
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Critical Control by Scaffold Flexibility Achieved in Diastereodifferentiating Photocyclodimerization of 2-Anthracenecarboxylate (2016)
  • Author(s): Fukuhara, G.*; Iida, K.; Mori, T.; Inoue, Y.
  • Journal Title: J. Photochem. Photobiol. A: Chem. Volume: なし Pages: in press
  • DOI: 10.1016/j.jphotochem.2016.01.016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enantioselective [4+4] photodimerization of anthracene-2,6-dicarboxylic acid mediated by a C2-symmetric chiral template (2016)
  • Author(s): Maturi, M. M.; Fukuhara, G.; Tanaka, K.; Kawanami, Y.; Mori, T.; Inoue, Y.*; Bach, T*
  • Journal Title: Chem. Commun. Volume: 52 Pages: 1032-1035
  • DOI: 10.1039/C5CC09107A
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Excited-State Dynamics Achieved Ultimate Stereocontrol of Photocyclodimerization of Anthracenecarboxylates on a Glucose Scaffold (2015)
  • Author(s): Fukuhara, G.*; Iida, K.; Kawanami, Y.; Tanaka, H.; Mori, T.; Inoue, Y.*
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 137 Pages: 15007-15014
  • DOI: 10.1021/jacs.5b09775
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polymer-Based Supramolecular Sensing and Application to Chiral Photochemistry (2015)
  • Author(s): Fukuhara, G.*
  • Journal Title: Polym. J. Volume: 47 Pages: 649-655
  • DOI: 10.1038/pj.2015.52
• [Journal Article] Binding or Aggregation? Hazards in the Study of Molecular Recognition by Porphyrins in Water (2015)
  • Author(s): Renney, C. M.; Fukuhara, G.; Inoue, Y.; Davis, A. P.*
  • Journal Title: Chem. Commun. Volume: 51 Pages: 9551-9554
  • DOI: 10.1039/C5CC02768C
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] テトラフェニルエチレン修飾カードランによる水溶液中でのオリゴ糖の蛍光センシング (2016)
  • Author(s): ○福原 学・黒原 大樹・沼田 宗典・森 直・井上 佳久
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会(2016)
  • Place of Presentation: 同志社大学（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2016-03-24 – 2016-03-27
• [Presentation] アントラセン・電子不足オレフィン連結系の三重項励起状態を経由する[4+2]ジアステレオ区別光反応の立体選択機構の検討 (2016)
  • Author(s): ○市川信・森 直・福原学・井上佳久
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会(2016)
  • Place of Presentation: 同志社大学（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2016-03-24 – 2016-03-27
• [Presentation] ドナーアクセプター系のPaterno-Buchi 反応‐励起状態オレフィンの構造変化と生成物立体選択性の評価 (2016)
  • Author(s): ○長崎佳祐・森 直・福原学・井上佳久
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会(2016)
  • Place of Presentation: 同志社大学（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2016-03-24 – 2016-03-27
• [Presentation] ビスチオウレアービナフチルービチオフェン連結系の合成と分光特性およびアニオンセンシング (2016)
  • Author(s): ○園田清香・福原学・森 直・井上佳久
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会(2016)
  • Place of Presentation: 同志社大学（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2016-03-24 – 2016-03-27
• [Presentation] ヒト血清アルブミンを利用した異種アントラセン誘導体の交差光環化二量化反応 (2016)
  • Author(s): ○黒河友樹・西嶋政樹・福原学・森 直・井上佳久
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会(2016)
  • Place of Presentation: 同志社大学（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2016-03-24 – 2016-03-27
• [Presentation] Supramolecular Allosteric Amplification-Sensing with Polymer Hosts (2016)
  • Author(s): ○Gaku Fukuhara
  • Organizer: The 9th Japan-China Joint Symposium on Functional Supramolecular Architectures
  • Place of Presentation: 岡崎カンファレンスセンター（愛知県・岡崎市）
  • Year and Date: 2016-02-23 – 2016-02-26
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Dynamic hybridization mechanisms of glucans with water-soluble polythiophene (2015)
  • Author(s): ○Gaku Fukuhara, Mami Imai, Denis Fuentealba, Koichi Tamano, Mayuko Sasaki, Cheng Yang, Tadashi Mori, Hiroshi Uyama, Cornelia Bohne, Yoshihisa Inoue
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii
  • Year and Date: 2015-12-15 – 2015-12-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Highly enantioselective biocatalytic enantiodifferentiating photocyclodimerization of 2,6-anthracenedicarboxylate mediated by human serum albumin (2015)
  • Author(s): ○Masaki Nishijima, Koichiro Tanaka, Gaku Fukuhara, Tadashi Mori, Yoshihisa Inoue
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii
  • Year and Date: 2015-12-15 – 2015-12-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 1,1-ジシアノ-2-メチル-4-フェニル-1-ペンテンの光環化反応におけるフッ素置換基の効果 (2015)
  • Author(s): 松木信緒・○森 直・福原学・井上佳久
  • Organizer: 第38 回フッ素化学討論会
  • Place of Presentation: 中央区立日本橋公会堂（東京都・中央区）
  • Year and Date: 2015-09-17 – 2015-09-18
• [Presentation] 完全メチル化オリゴ糖修飾ポリチオフェンのキロプティカル特性および水溶液中でのペプチドセンシング (2015)
  • Author(s): ○石田 裕規・福原 学・森 直・井上 佳久
  • Organizer: 第64回高分子討論会
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2015-09-15 – 2015-09-17
• [Presentation] 蛍光色素修飾カードランによる水溶液中でのオリゴ糖センシング (2015)
  • Author(s): ○黒原 大樹・福原 学・沼田 宗典・森 直・井上 佳久
  • Organizer: 第64回高分子討論会
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2015-09-15 – 2015-09-17
• [Presentation] ヒト血清アルブミンによる2,6-アントラセンジカルボン酸の高エナンチオ区別光二量化反応機構の解明 (2015)
  • Author(s): ○西嶋政樹・田中紘一朗・森 直・福原学・井上佳久
  • Organizer: 第9 回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 熊本大学（熊本県・熊本市）
  • Year and Date: 2015-09-10 – 2015-09-12
• [Presentation] アリール・アルケン連結系の光反応における励起状態超共役効果の検討 (2015)
  • Author(s): ○松木 信緒・森 直・福原 学・井上 佳久
  • Organizer: 2015年光化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [Presentation] ヒト血清アルブミン特異的な2,6-アントラセンジカルボン酸の生体超分子不斉光二量化 (2015)
  • Author(s): ○西嶋 政樹・田中 絋一郎・森 直・福原 学・井上 佳久
  • Organizer: 2015年光化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [Presentation] ドナーアクセプター系のPatero-Buchi反応における波長による電荷移動錯体励起の制御 (2015)
  • Author(s): ○長崎 佳祐・森 直・福原 学・井上 佳久
  • Organizer: 2015年光化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [Presentation] ドナー・アクセプター系の[4+2]ジアステレオ区別反応による局所励起、CT励起と熱反応における反応機構に関する研究 (2015)
  • Author(s): ○市川 信・森 直・福原 学・井上 佳久
  • Organizer: 2015年光化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [Presentation] リポーター修飾カードランのキロプティカル特性および水溶液中でのオリゴ糖センシング (2015)
  • Author(s): ○福原 学・佐々木 麻友子・黒原 大樹・沼田 宗典・森 直・井上 佳久
  • Organizer: 2015年光化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [Presentation] ポルフィリン修飾カードラン：円二色分光法による水溶液中での高感度オリゴ糖センシング (2015)
  • Author(s): ○福原 学・佐々木 麻友子・沼田 宗典・森 直・井上 佳久
  • Organizer: 第1回「高次複合光応答」若手の会
  • Place of Presentation: ホテルコスモスクエア国際交流センター（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2015-07-31 – 2015-07-31
• [Presentation] 完全メチル化シクロデキストリン修飾ポリチオフェンを用いる水溶性ペプチド化学センサーの構築 (2015)
  • Author(s): ○石田 裕規・福原 学・森 直・井上 佳久
  • Organizer: 第1回「高次複合光応答」若手の会
  • Place of Presentation: ホテルコスモスクエア国際交流センター（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2015-07-31 – 2015-07-31
• [Presentation] 蛍光色素修飾カードランによる水溶液中での高感度オリゴ糖センシング (2015)
  • Author(s): ○黒原 大樹・福原 学・沼田 宗典・森 直・井上 佳久
  • Organizer: 第1回「高次複合光応答」若手の会
  • Place of Presentation: ホテルコスモスクエア国際交流センター（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2015-07-31 – 2015-07-31
• [Presentation] ドナー・アクセプター系の[4+2]ジアステレオ区別反応による局所励起、CT励起と熱反応における反応活性種に関する研究 (2015)
  • Author(s): ○市川 信・福原 学・森 直・井上 佳久
  • Organizer: 第1回「高次複合光応答」若手の会
  • Place of Presentation: ホテルコスモスクエア国際交流センター（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2015-07-31 – 2015-07-31
• [Presentation] アリール・アルケン連結系の光反応における励起状態超共役効果の検討 (2015)
  • Author(s): ○松木 信緒・森 直・福原 学・井上 佳久
  • Organizer: 第1回「高次複合光応答」若手の会
  • Place of Presentation: ホテルコスモスクエア国際交流センター（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2015-07-31 – 2015-07-31
• [Presentation] ヒト血清アルブミンによる2,6-アントラセン連結誘導体の分子内ジアステレオ区別光環化二量化反応 (2015)
  • Author(s): ○黒河 友樹・西嶋 政樹・福原 学・森 直・井上 佳久
  • Organizer: 第1回「高次複合光応答」若手の会
  • Place of Presentation: ホテルコスモスクエア国際交流センター（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2015-07-31 – 2015-07-31
• [Presentation] ドナーアクセプター系のPaterrno-Buchi反応における波長による電荷移動錯体励起の制御 (2015)
  • Author(s): ○長崎 佳祐・福原 学・森 直・井上 佳久
  • Organizer: 第1回「高次複合光応答」若手の会
  • Place of Presentation: ホテルコスモスクエア国際交流センター（大阪府・大阪市）
  • Year and Date: 2015-07-31 – 2015-07-31
• [Presentation] ポルフィリン修飾カードランのキロプティカル特性および水溶液中でのオリゴ糖センシング (2015)
  • Author(s): ○福原 学・佐々木 麻友子・沼田 宗典・森 直・井上 佳久
  • Organizer: 第61回高分子研究発表会(神戸)
  • Place of Presentation: 兵庫県民会館（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-17 – 2015-07-17
• [Presentation] シクロデキストリン誘導体修飾ポリチオフェンを用いる水溶液中でのペプチドセンシング (2015)
  • Author(s): ○石田 裕規・福原 学・森 直・井上 佳久
  • Organizer: 第61回高分子研究発表会(神戸)
  • Place of Presentation: 兵庫県民会館（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-17 – 2015-07-17
• [Presentation] テトラフェニルエチレン修飾カードランによる水溶液中でのオリゴ糖の蛍光センシング (2015)
  • Author(s): ○黒原 大樹・福原 学・沼田 宗典・森 直・井上 佳久
  • Organizer: 第61回高分子研究発表会(神戸)
  • Place of Presentation: 兵庫県民会館（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2015-07-17 – 2015-07-17
• [Presentation] Hybridization Mechanisms of Cationic Polythiophene with Glucans (2015)
  • Author(s): ○Gaku Fukuhara, Mami Imai, Denis Fuentealba, Koichi Tamano, Mayuko Sasaki, Cheng Yang, Tadashi Mori, Hiroshi Uyama, Cornelia Bohne, Yoshihisa Inoue
  • Organizer: pramolec10th International Symposium on Macrocyclic and Suular Chemistry
  • Place of Presentation: Strasbourg, France
  • Year and Date: 2015-06-28 – 2015-07-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 柔軟な高分子主鎖の構造変化を活用した超分子アロステリック増幅センシング (2015)
  • Author(s): ○福原 学
  • Organizer: 東北大学多元物質科学研究所での招待講演
  • Place of Presentation: 東北大学多元物質科学研究所（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2015-06-08 – 2015-06-08
  • Invited
• [Presentation] ポルフィリン修飾カードランのキロプティカル特性および水溶液中での選択的オリゴ糖認識 (2015)
  • Author(s): ○福原 学・佐々木 麻友子・沼田 宗典・森 直・井上 佳久
  • Organizer: 第13回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東北大学川内北キャンパス（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2015-06-06 – 2015-06-07
• [Presentation] ポルフィリン修飾カードランのキロプティカル特性および水溶液中での選択的オリゴ糖センシング (2015)
  • Author(s): ○福原 学・佐々木 麻友子・沼田 宗典・森 直・井上 佳久
  • Organizer: 第64回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(北海道・札幌市）
  • Year and Date: 2015-05-27 – 2015-05-29
• [Book] 超分子アロステリックシグナル増幅センシング：柔軟な高分子主鎖から分光出力を読み取る (2015)
  • Author(s): 福原学
  • Total Pages: 99-102
  • Publisher: 光化学
• [Book] 柔軟な高分子主鎖の構造変化を活用した超分子アロステリックシグナル増幅センシング (2015)
  • Author(s): 福原学
  • Total Pages: 717-718
  • Publisher: 高分子