刺激に応答する物質輸送システムの開発に関する研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01604587
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 新海 征治 九州大学, 工学部, 教授 (20038045)
• 研究分担者: 有村 隆志 九州大学, 工学部, 助手 (30184295) ; 和田 冨美夫 九州大学, 工学部, 助手 (90108671)
• キーワード: イオン輸送 / 液晶 / コレステロ-ル / イオン選択性 / イオンチャンネル / 高分子薄膜 / 液晶膜

研究概要

本年度は熱を刺激源とする物質輸送システムの構築に関する研究を集中的に行なった。異なる環構造をもつフクラウン化コレステロ-ルを数種類合成した、これらの化合物は高温域(7100℃)でコレステリック液晶相を示した。しかし、二種類を適当に混合することにより室温領域でもコレステリック液晶相を示す系を見い出した。
次にこれらの液晶系をポリマ-(ペルプレン)と混合して製膜することにより、高分子1液晶複合膜を作製した。複合膜系でもこれらの混合膜を用いてアルカリ金属イオンの膜透過速度を評価した。15-クラウン-5をもつコレステロ-ルと18-クラウン-6をもつコレステロ-ルを混合した複合膜系では、イオン透過速度はK^+>Na^+>Cs^+の順であった。これに対し、15-クラウン-5をもつコレステロ-ルと15-クラウン-5とコレステロ-ルの間にエチレン鎖をもつ化合物を混合した複合膜系ては、イオン透過速度はNa^+>K^+>Cs^+の順となった。この結果はクラウン環と金属イオンの相互作用を通して膜透過が起こることを支持する。温度変化より算出したイオン透過速度の活性化エネルギ-は27-48kJ mol^<-1>であった。イオンがキャリヤ-機構で透過する場合は高い活性化エネルギ-値(90-120kJ mol^<-1>)をもつのが普通である。また、クラウン化コレステロ-ルを通常のコレステロ-ルエステルと混合した系ではイオン透過は全く認められなかった。
以上の結果は、本複合膜におけるイオン透過がチャンネル機構に近いメカニズムで起こることを示す。すわわち、液晶相の構造を利用してクラウン環を配列することにより、有効なイオンの通り道を構築できることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] S.Shinkai: "Autoaccelerative Diazo Coupling with Calix[4]arene:Unusual Co-operativity of the Calixarene Hydroxy Groups" J.Chem.Soc.,Perkin Trans.1. 195-196 (1989)
• [文献書誌] K.Araki: "Activation Parameters for Calixarene Ring Inversion As Determined by Computer-Assisted Spectrum Simulation" Chem.Lett.581-584 (1989)
• [文献書誌] T.Arimura: "Formation of Solvent-Separated Ion Pairs in Calixarene Ester-Alkali Picrate Complexes" Bull.Chem.Soc.Jpn.62. 1674-1676 (1989)
• [文献書誌] S.Shinkai: "New Water-Soluble Calixarenes Bearing the Sulphonate Groups on the"Lower Rim":Relations between the Calixarene Shape and the Binding Ability" J.Chem.Soc.,Perkin Trans.1. 1073-1074 (1989)
• [文献書誌] S.Shinkai: "Diazo-Coupling Reactions with Calix[4]arenes.PK_a Determination with Chromophoric Azocalix[4]arenes" Chem.Lett. 931-934 (1989)
• [文献書誌] S.Shinkai: "Ion Permeation through Polymer-Supported Steroidal Crown Membranes" J.Polym.Sci.,Polym.Lett.Ed.27. 209-213 (1989)
• [文献書誌] S.Shinkai: "Selective Extraction and Transport of UO_2^<2+> with Calixarene-based Uranophiles" J.Chem.Soc.,Perkin Trans.2. 1167-1171 (1989)
• [文献書誌] S.Shinkai: "Cationic Water-Soluble Calixarenes:New Host Molecules with Catalyse Basic Hydrolysis of a Phosphate Ester" J.Chem.Soc.,Perkin Trans.1. 1859-1860 (1989)
• [文献書誌] I.Yoshida: "Solvent Extraction of Copper(II)Ion with p-t-Butylcalix[6]arene from the Ammonia Alkaline Solution" Chem.Lett.1535-1538 (1989)
• [文献書誌] K.Araki: "On the Conformational Isomers in Tetra-O-alkylcalix[4]arenes" Chem.Lett.1747-1750 (1989)
• [文献書誌] S.Shinkai: "Specific inhibition of Flavin Catalyses by a“Molecular Hinge"" Tetrahedron Lett.30. 5895-5898 (1989)
• [文献書誌] S.Shinkai: "Syntheses and Aggregation Properties of New Water-Soluble Calixarenes" J.Chem.Soc.,Perkin Trans.1. 2039-2045 (1989)
• [文献書誌] Y.Ishikawa: "Formation of Calixarene Monolayers Which Selectively Respond to Metal Ions" J.Chem Soc.,Chem.Commun.736-733 (1989)
• [文献書誌] T.Arimura: "“Template Effects"on Calixarene Conformations through Host-Guest Interactions" Tetrahedron Lett.30. 2563-2566 (1989)
• [文献書誌] S.Shinkai: "Molecular Recognition of Calixarene-Based Host Molecules" J.Inclusion Phenom.,Mol.Recog.Chem.7. 193-201 (1989)
• [文献書誌] S.Shinkai: "Calixarene-Catalyzed Basic Hydrolysis of p-Nitrophenyl Dodecanoate:A posible Change in the Mechanism from“Deshielding"to“Host-Guest"" J.Am.Chem.Soc.111. 5477-5478 (1989)
• [文献書誌] S.Shinkai: "Selective Ion Permeation across Membranes Containing Crown Ethers with Steroid Moieties" Macromol.Chem.,Rapid Commun.10. 361-366 (1989)
• [文献書誌] T.Arimura: "Host-Guest Properties of New Water-soluble Calixarenes Derived from p-Chloromethylcalixarenes" J.Org.Chem.54. 3766-3768 (1989)
• [文献書誌] S.Shinkai: "(2-Pyridymethoxy)calixarenes:New Versatile Ionophores for Metal Extraction" Bull.Chem.Soc.Jpn.62. 4055-4057 (1989)
• [文献書誌] S.Shinkai: "NMR Determination of Association Constants for Aqueous Calixarene Complexes and Guest Template Effects on the Conformational Freedom" Bull.Chem.Soc.Jpn.62. 3856-3862 (1989)
• [文献書誌] 新海征治: "包接化合物の基礎と応用" (株)NTS, 32( ) (1989)