炭素鎖定序性情報に基づくらせん状超分子の構築と構造制御

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450353
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 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)
• 研究分担者: 佐田 和己 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80225911)
• キーワード: 定序性情報 / 炭素鎖高分子 / 分子認識 / らせん状集合 / 水素結合 / 包接化合物 / X線構造解析 / 分子グラフィックス

研究概要

申請者は、炭素鎖オリゴマーである胆汁酸ステロイドをホストとして長年包接化合物の研究を続けてきた。この研究過程で、ホスト分子がらせん状超分子を形成する例が見出された。このらせん構造は水素結合で形成されており、さらに水やゲスト分子が関与することもある。このらせん構造は、タンパク質や核酸などの生体高分子のらせん構造と何らかの深い関係があるように思われる。そこで本研究では、できるだけ多数のらせん状包接体をつくり、炭素鎖オリゴマーであるステロイドとらせん集合体との相関関係や分子認識機構を解明することを目的とする。
1. キラルな定序性炭素鎖オリゴマーの合成を行った。水素結合基をもつステロイド・アルカロイド・糖などの天然脂環式化合物の中で特に胆汁酸ステロイドに注目して、水素結合基を複数個もつ誘導体を市販品のコール酸やデオキシコール酸などから合成した。これら炭素鎖オリゴマーを各種有機溶媒から結晶化させて超分子体を形成させた。
2. 通常一つのオリゴマーについて百種以上のゲスト候補を調べ、上記オリゴマーの包接化を探索した。水と有機溶媒との混合溶媒で、水が入ってらせんを形成する場合が見つかった。
3. 得られた超分子の結晶構造と溶液中の構造を、赤外吸収分光法、核磁気共鳴分光法、熱重量分析法、x線粉末回折法などにより調べた。超分子の単結晶をつくり、そのx線構造解析を行った結果、らせん構造の存在が確認できた。
4. 分子グラフィックスにより分子集合体を解析し、らせん構造や包接空間さらに分子認識機構などを明らかにした。さらに、水素結合様式を明らかにし、超分子化過程を解析した。分子構造の変化と水素結合・分子配列の変化との対応関係を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Y.Hishikawa: "Water-participation in the Formation of a Triangular Pillar-kike Assembly in Deoxycholamide Inclusion Crystals." Journal of Chemical Research(M). 3176-3191 (1998)
• [文献書誌] Y.Hishikawa: "A Novel Class of Organogelator Based on N-Isopropylcholaminde and the First Observation of Fibrous Colloidal Aggregates." Chemistry Letters. 795-796 (1998)
• [文献書誌] Y.Hishikawa: "Molecular Arrangements in Chiral Sheets of N-Alkylcholamides Bilayered Crystals." Chirality. 10. 600-618 (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] Y.Miyake: "Inclusion Compounds of Hyocholic Acid with Specific Alcohols." Supramolecular Chemistry. 10. 107-109 (1998)
• [文献書誌] M.Miyata: "Comprehensive Inclusion Compounds of Steroids." Supramolecular Chemistry. 11(in press). (1999)
• [文献書誌] M.Miyata: "Organized Assemblies in Chemical Analysis" Chiral Recognition of Organic Substances by Using Bile Acids/Salts and Their Derivatives.(in press), (1999)