ほぼ無限種のステロイド包接結晶を反応メディアとする組合せの化学

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10132239
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 宮田 幹二 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90029322)
• キーワード: 反応メディア / 包接結晶 / 組合せの化学 / ステロイド / カルボン酸アミン塩 / 単結晶X線解析 / 分子複合 / 水素結合

研究概要

理論的には、タンパク質のアミド結合を除いた置換メチレンの炭素鎖でもモノマーの配列順序(定序性)が維持されるはずである。近年、組合せの化学(Combinatorial Chemsitry)が知られるようになったにもかかわらず、一般の有機分子に対してこの定序性の概念が使われないのはなぜか。この間に答えるため、本研究では、ステロイド包接結晶がほぼ無限種の反応メディアを与える可能性があることを示す。ステロイドのように二十以上の構成要素がある場合、文学の短歌・俳句あるいは生物の抗体のように、ほぼ無限種の異性体が生じるが、各ホストの分子集合法・包接化法・認識法などを個別に明らかにして、比較研究を詳細に行い、以下の研究成果を得た。
1. 情報表現力に富む定序性炭素鎖分子としては、置換基を多数もつ脂肪族あるいは脂環式化合物が適している。この中で炭素数が二十以上で、数多くの不斉炭素と水素結合基があり、曖昧さの少ないデジタル情報のような構造を持つ物質を探索した。骨格変換に加えて、側鎖の長さや官能基を変換するだけで、数百の誘導体を容易に合成することが可能となった。
2. 前年度に続いて、各ホストの包接化合物形成能力を調べ、分子認識能を評価した。各ホストは、分子構造のごくわずかな違いに基づいて、かなり異なる能力をもつと推察されるので、官能基、形、大きさの異なる百種以上のゲスト候補について実験を重ねた。
3. これらホストの包接結晶の構造を赤外分光法、NMR分光法、熱重量分析法、X線粉末回折法、単結晶構造解析などにより決定し、水素結合による情報表現を検討した。水素結合基の数・位置・配置などで分子構造のわずかに違う一組のホストを使って、情報表現の違いを明白にした。そして分子建築、分子複合(包接)、化学反応における相違を考察した。

研究成果

• [文献書誌] K.Sada: "Nanocavities with Fine adjustment in Channel-Type Inclusion Crystals of Alkylammonium Deoxycholates. Control of Molecular Cavities by Partial Filling of Molecular Channels" Journal of the American Chemical Society. 120・40. 10543-10544 (1998)
• [文献書誌] K.Sada: "New Ammonium Carboxylate Host Compounds Screened by Combinatorial Chemistry" Chemical Communications. 1763-1764 (1998)
• [文献書誌] Y.Miyake: "Novel Channel-type Inclusion Compounds of 3-Epiursodeaxycholic Acid" Chemical Communications. 111-112 (1998)
• [文献書誌] K.Sada: "First Columnar Monolayer Structure of Bile Acids Inclusion Crystal. Inclusion Compounds of 23-Nordeoxycholic Acid" Chemistry Letters. 31-32 (1998)
• [文献書誌] Y.Hishikawa: "Selective Inclusion Phenomena in Lithocholamide Crystal Lattices ; Design of Bilayered Assemblies through Ladder-type Hydrogen Bonding Network" Chemistry Letters. 1289-1290 (1998)
• [文献書誌] K.Sada: "Functionalization of Inclusion Cavities of Bile Acids Hosts. Channel-Type Inclusion Compounds of Cholamide" Bulletin of the Chemical Society of Japan. 71・8. 1931-1937 (1998)