分子包接による色変化を用いる新型センサーの開発

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04453096
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 上野 昭彦 東京工業大学, 生命理工学部, 助教授 (50091658)
• 研究分担者: 池田 博 東京工業大学, 生命理工学部, 教務職員 (70201910) ; 中村 朝夫 東京工業大学, 生命理工学部, 助手 (50155818) ; 池田 宰 東京工業大学, 生命理工学部, 助手 (40151295)
• キーワード: シクロデキストリン / 分子認識 / センサー / 色変化 / 包接 / メチルレッド / pH指示薬 / 錯体

研究概要

pH指示薬であるメチルレッドを有するβ-シクロデキストリン(1__-)を合成し、ゲスト包接による色変化を観察した。メチルレッドの水溶液は、pHが4以下になると黄色から赤色に変わるが、1__-の水溶液はpH1.6にしても黄色であった。しかし、この1__-の酸性水溶液にゲスト分子を添加すると溶液は赤色を呈するようになった。この事実は、1__-のメチルレッド残基のアゾ基への付加が、ゲスト不在下ではメチルレッド残基が空孔内に包接されており起こらないが、ゲスト存在下ではメチルレッド残基が空孔外に追い出され容易に起こるものと理解される。この系では、ゲスト包接のためにすでに空孔内に包接されているメチルレッド残基を追い出す必要があり、メチルレッド残基は分子内阻害剤となる。そのため1__-のゲスト分子に対する結合能力は一般的に小さく、カンファー、メントール、ゲラニオール、ネロールなどに対しては色変化の程度はわずかであった。しかし、アダマンタンカルボン酸やケノデオキシコール酸などに対しては顕著な色変化を示し、この系が分子認識能力をもつことが明らかとなった。
1__-の修飾部分の形が異なると包接現象がいかに変化するかを吟味するために、パラーメチルレッドを有するβ-シクロデキストリン(2__-)を合成した。2__-は、1__-と比較して、修飾部分が空孔内に深く入らず、空孔にかぶさるような構造をとることが円二色性スペクトルの結果から推測された。そして、この系のゲストに対する結合能力は1__-より顕著に大きいことが明らかとなった。このことに対応し、ゲストによる色変化も容易に起こった。
上記以外に、アゾフェノールやニトロフェノール単位を有する修飾シクロデキストリンを合成した。その性質は、現在、検討中である。

研究成果

• [文献書誌] Iwao Suzuki: "Detection of Organic Compounds by Dual Fluorescence of Bis(1-Pyrenecarbonyl)-γ-cyclodextrins" Chemistry Letters. 269-272 (1992)
• [文献書誌] Akihiko Ueno: "A Modified Cyclodextrin as a Guest responsive Colour-Change Indicator" Nature. 356. 136-137 (1992)
• [文献書誌] Yong Wang: "Syntheses and Molecular Recognition Abilities of6-O-,2-O-,and 3-O-Dansyl-γ-Cyclodextrins" Chemistry Letters. 863-866 (1992)
• [文献書誌] Akihiko Ueno: "Host-Guest Sensors of 6A,6B-,6A,6C-,6A,6D-,and 6A,6E-Bis(2-naphthylsulfenyl)-γ-cyclodextrins for Detecting Organic Compounds by Fluorescence Enhancement" Analytical Chemistry. 64. 1154-1157 (1992)
• [文献書誌] Akihiko Ueno: "Detection of Organic Compounds by Guest-Responsive Circular Dichroism Variations of Ferrocene-appended Cyclodextrins" Analytical Chemistry. 64. 1650-1655 (1992)
• [文献書誌] Akihiko Ueno: "Detection of Organic Compounds by Guest-Responsive Monomer and Excimer Fluorescence of 6A,6B-,6A,6C-,and 6A,6D-Bis(2-naphthylsulfonyl)-β-Cyclodextrins" Analytical Chemistry. 64. 2562-2565 (1992)