アロステリズムを利用した非線形応答システムの創製

• 研究課題/領域番号: 13750801
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 合成化学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 竹内 正之 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (70264083)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2002
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 2002年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2001年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: アロステリズム / 非線形応答 / 超分子 / 分子認識 / ダブルデッカー型ポルフィリン錯体 / ガン関連糖鎖抗原

研究概要

アロステリック相互作用を示すダブルデッカー型ポルフィリン化合物を用い、我々はルイス^Xfamilyなどの生理活性オリゴ糖類を認識することに昨年度(平成13年度)世界で初めて成功した。しかしながら、円二色性スペクトル以外の方法で糖質をセンシングすることは出来なかった。そこで本年度は前年度の化合物の基本設計指針を土台として蛍光応答性のホスト分子を設計した。この化合物を用いて、生理活性オリゴ糖の認識へと展開した。認識過程は、各種分光法(NMR, UV-Vis,蛍光,マススペクトル)を用い、生理活性オリゴ糖としては癌細胞の表層に発現されるルイス^Xfamilyについて検討した。しかしながら蛍光スペクトルによる糖質のアロステリックな読み出しには成功したものの、合成した化合物がオリゴ糖選択性ではなく単糖選択性を示し、オリゴ糖には有意のシグナルを与えなかった。そこで糖質認識部位としてボロン酸以外に金属配位を利用することとし検討を行った。基体となるポルフィリンの中心金属として亜鉛あるいはスズを選び検討したところ、第3の認識部位としての配位結合の優位性が確認された。
ダブルデッカーポルフィリンの8つの置換基を適度な位置に導入すると、不斉を有することに着目し、アロステリックな不斉認識についても検討した。合成は終了しており、糖質認識に応用する。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kubo et al.: "Cooperative C_<60> Binding to a Porphyrin Tetramer Arranged around a p-Terphenyl Axis in 1:2 Host-Guest Stoichiometry"Organic Letters. 4. 925-928 (2002)
• [文献書誌] M.Ayabe et al.: "A Dendritic Porphyrin Receptor for C_<60> Which Features a Profound Positive Allosteric Effect"Angewndte Chemie International Editiom. 41. 2790-2792 (2002)
• [文献書誌] M.Yamamoto et al.: "Oligosaccharide binding to a boronic-acid-appended phenanthroline・Cu(l) complex which creates superstructural helicates and catenates"Tetrahedron. 58. 7251-7258 (2002)
• [文献書誌] O.Hirata et al.: "Allosteric Saccharide Sensing by a Phenylboronic-acids-appended 5,15-Bis(triarylethynyl)porphyrin"Journal of Supramolecular Chemistry. (In press). (2003)
• [文献書誌] 池田 将: "分子機械を利用した非線形応答化学システムの構築"有機合成化学協会誌. 60. 1201-1209 (2002)
• [文献書誌] M.Ikeda et al.: "Synthesis of New Diaryl-Substituted Triple-Decker and Tetraaryl-Substiuted Double-Decker Lanthanum(III) Porphyrins and Their Porphyrin Ring Rotational Speed as Compared with that of Double-Decker Cerium(IV) Porphyrins"Bulletin of Chemical Society of Japan. 74. 739-746 (2001)
• [文献書誌] A.Sugasaki et al.: "First Succcessful Molecular Design of an Artificial Lewis Oligosaccharide Binding System Utilizing Positive Homotropic Allosterism"Joumal of American Chemical Society. 133. 10239-10244 (2001)
• [文献書誌] M.Takeuchi et al.: "Molecular Design of Artificial Molecular and Ion Recognition System with Allosteric Guest Responses"Accounts of Chemical Research. 34. 865-873 (2001)
• [文献書誌] S.Shinkai et al.: "Positive Allosteric Systems Designed on Dynamic Supramolecular Scaffolds : Toward Switching and Amplification of Guest Affinity and Selectivity"Accounts of Chemical Research. 34. 494-503 (2001)
• [文献書誌] Y.Kubo et al.: "Porphyrin Tetramer for Positive Homotropic Allosteric Recognition System : Efficient Binding Information Transduction through Butadiynyl Axis Rotation"Tetrahedron Letters. 42. 7435-7438 (2001)