| 研究課題/領域番号 |
23K23470
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| 補助金の研究課題番号 |
22H02203 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分37010:生体関連化学
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
民秋 均 立命館大学, 生命科学部, 教授 (00192641)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2024年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2022年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
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| キーワード | 光合成アンテナ / クロロフィル / J会合体 / 超分子 / 人工光合成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
緑色光合成細菌の膜外にある光合成アンテナであるクロロゾームの構成クロロフィルをモデルとして、新たにＪ会合性の環状テトラピロール類を合成する。そして、その(半)合成環状テトラピロール類の自己集積に基づいて、サイズや会合度やマクロ構造を制御しつつ、紫外・可視から近赤外領域までの様々な波長の光を吸収可能なＪ型会合体を調製する。その超分子構造体に人工や生体分子を用いたエネルギー受容体を連結して、光エネルギー集約超分子系に基づく光収穫アンテナモジュールの創製を目指す。
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| 研究実績の概要 |
緑色光合成細菌の光合成アンテナであるクロロゾームの構成クロロフィルをモデル分子として、天然産のクロロフィル分子を改変することで、自己集積能を有する環状テトラピロール類を新規に合成した。このような半合成化合物を、多様な環境場で自己集積させて、マクロな構造を制御したＪ型会合超分子を調製した。
1)自己集積型環状テトラピロール類の合成：天然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環状テトラピロールの亜鉛錯体のπ環系の周辺部位に、配位性官能基である水酸基を導入したＪ型自己集積型化合物を合成した。３位上に水酸基を導入したモデル化合物は、クロロフィル誘導体の３位のホルミル基に対するGrignard反応やBarbier反応を利用し、その２０位上に水酸基を導入したモデル化合物は、鈴木-宮浦カップリングや薗頭カップリングを利用して、効率よく合成できた。
2)Ｊ会合体の構築：1)で述べたような合成環状テトラピロール分子を、疎水環境場(低極性有機溶媒や水溶性ミセル中)に分散して、テトラピロール環の中心亜鉛と環周辺部にある水酸基との分子間での配位結合を用いて、π平面間をずらせて集積したＪ型の自己集積体を形成させることに成功した。それらの自己会合能は、導入された水酸基回りの立体効果の影響を大きく受けることが判明した。
3)超分子構造を規制したＪ会合体の構築：2)で述べたような自己集積体において、その超分子のマクロな構造を、原子間力顕微鏡で検討したところ、調製直後から超分子構造体が徐々に変化していくことが判明した。速度論的に支配された繊維状に構造体から、熱力学的に支配されたナノ粒子体へと変化しており、あわせて光物性の経時変化も明らかになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
1) 自己集積型環状テトラピロール類の合成：予定通り、各種合成法を駆使することで合成できた。
2) Ｊ会合体の構築：予定通り、疎水環境場で上記の合成化合物の自己集積体の合成ができた。
3) 超分子構造を規制したＪ会合体の構築：上記の合成化合物の自己集積体を、疎水環境を変化させることで、多様な超分子構造体を得ることができ、予定通りに研究が進行している。あわせて、それらの光物性も検討することもできた。
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| 今後の研究の推進方策 |
予定通りにこれまでの研究をさらに進めることで、研究を推進する。特に、自己集積体の光エネルギー収穫能を高めつつ、光エネルギー集約超分子系の光収穫アンテナモジュールの創製を目指す。
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