| 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、多様な環境場や手法で自己集積させて、サイズや会合度や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、アキシャル配位を取りやすい環状テトラピロールの亜鉛金属錯体のπ環系の周辺部位に、配位性水酸基を導入したＪ型自己集積型化合物を合成した。
2) Ｊ会合体の構築：1)で述べたような半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金属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た。コアのπ系の共役度に応じて、可視から近赤外に渡る吸収帯を有する自己会合体が得られた。
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、そのサイズ制御のために、温度／溶媒極性の外部環境を変化させることで、会合度の制御を行った。このような研究によって生成したＪ会合体の超分子構造は、各種の分光法や顕微鏡法によって検討した。
4) 光エネルギー集約超分子系による光収穫アンテナモジュールの創製：上記で述べたような超分子構造が秩序正しく構築されたポルフィリンπ系化合物の自己集積体末端に、自己集積能のない(バクテリオ)クロリンπ系のエネルギー受容体型の分子を連結することで、光エネルギー集約型のクロロゾーム機能モデル系の構築を行った。
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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、分子のy軸上に水酸基とオキソ基と亜鉛を有するポルフィリン・クロリン・バクテリオクロリンπ系の化合物を合成できた。
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。特に、低極性有機溶媒である1‐クロロオクタンだけを用いて、自己集積体の創製をできたことは、特筆に値する。
3) 超分子構造を規制したＪ会合体の構築：予定通りに温度と濃度を制御することで、超分子構造を制御できることを見出した。
4) 光エネルギー集約超分子系による光収穫アンテナモジュールの創製：エネルギー集約能は高くないものの、予定通りに光エネルギー集約型のクロロゾーム機能モデル系を創製できた。
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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、様々な光に応答する自己集積体を調製し、その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完成を目指す。
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