クロロフィルを用いた自己集積型光応答ナノデバイスの構築

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15033271
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 民秋 均 立命館大学, 理工学部, 教授 (00192641)
• キーワード: 光合成アンテナ / 光応答 / クロロフィル / 超分子 / 自己集積 / ポルフィリン

研究概要

緑色光合成細菌の膜外アンテナ部=クロロゾーム中では、クロロゾーム型クロロフィル分子が自己会合することによって、アンテナ色素部を形成している。このクロロゾーム型クロロフィルのモデル分子として有効であることが判明している「3^1-ヒドロキシ-13^1-オキソクロリン亜鉛錯体」の7・8位に様々な置換基を導入して、その自己会合に対する効果を検討した。π共役系の官能基を導入しても、単量体の最長吸収波長帯(Qy帯)にほとんど影響を与えなかった。これは、7・8位がQy遷移と直交したQx軸上にあるためであると考えられる。一方、自己会合体では、大きな平面性を有する置換基において、約10nmのより大きな長波長シフトが見られた。そのような置換基が会合体内で効果的に相互作用して、超分子構造を安定化していることが判った。また、配位能のあるホルミル基を導入しても、自己会合体形成の邪魔にならないことが判った。ホルミル基の電子吸引性のために可視吸収スペクトルには大きな摂動を与えるので、新たな領域での吸収帯を有する自己会合体の構築が可能になり、光エネルギー収穫とエネルギー伝達の両機能に対しても、微妙な調整が行うことが可能となった。
次に、光機能性界面デバイス構築のために、クロロフィル分子を固体界面に修飾することを試みた。クロロフィル分子に-S-S-基を導入し、その溶液を金板上にさらすことで、自己集積膜の調製を行った。S-Au結合に基づいて、クロロフィル分子が金上に修飾されたことが、化学反応性ならびに可視吸収スペクトルから判明した。

研究成果

• [雑誌論文] Self-aggregation of synthetic zinc oxo-bacteriochlorins bearing substituents characteristic of chlorosomal chlorophylls (2005)
  • 著者名/発表者名: M.Kunieda, H.Tamiaki
  • 雑誌名: J.Org.Chem. 70 ページ: 820-828
• [雑誌論文] Self-aggregation of protobacteriochlorophyll-d derivatives (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Tamiaki, H.Kitamoto, T.Watanabe, R.Shibata
  • 雑誌名: Photochem.Photobiol. 81 ページ: 170-176
• [雑誌論文] Effects of C8-substituents on spectroscopic and self-aggregation properties of synthetic bacteriochlorophyll-d analogues (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Sasaki, M.Omoda, H.Tamiaki
  • 雑誌名: J.Photochem.Photobiol.A : Chem. 162 ページ: 307-315
• [雑誌論文] Facile Synthesis of Chlorophyll Analog Possessing a Disulfide Bond and Formation of Self-Assembled Monolayer on Gold Surface (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Saga, H.Tamiaki
  • 雑誌名: J.Photochem.Photobiol.B : Biol. 73 ページ: 29-34
• [雑誌論文] Diastereoselective self-aggregation of synthetic 3-(1-hydroxyethyl)-bacteriopyrochlorophyll-a as a novel photosynthetic antenna model absorbing near the infrared region (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Kunieda, T.Mizoguchi, H.Tamiaki
  • 雑誌名: Photochem.Photobiol. 79 ページ: 55-61
• [雑誌論文] Self-assembly of synthetic bacteriochlorophyll-f analogues possessing C8-formyl group (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Sasaki, H.Tamiaki
  • 雑誌名: Bull.Chem.Soc.Jpn. 77 ページ: 797-800
• [雑誌論文] Determination of 3^1-Stereochemistry in Synthetic Bacteriochlorophyll-d Homologs and Self-aggregation of Their Zinc Complexes (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Tamiaki, H.Kitamoto, A.Nishikawa, T.Hibino, R.Shibata
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem. 12 ページ: 1657-1666
• [雑誌論文] Coaggregation of Amphiphilic Zinc Chlorins with Synthetic Surfactants in Aqueous Medium to an Artificial Supramolecular Light-Harvesting Antenna (2004)
  • 著者名/発表者名: T.Miyatake, H.Tamiaki, M.Fujiwara, T.Matsushita
  • 雑誌名: Bioorg.Med.Chem. 12 ページ: 2173-2178
• [雑誌論文] Synthesis of a novel cyclic chlorophyll hetero-dyad as a model compound for stacked chlorophylls found in photosynthetic system (2004)
  • 著者名/発表者名: N.Kosaka, H.Tamiaki
  • 雑誌名: Eur.J.Org.Chem. 2004 ページ: 2325-2330
• [雑誌論文] Comparison between chlorosomes containing bacteriochlorophyll-c and chlorosomes containing bacteriochlorophyll-d isolated from two substrains of green sulfur photosynthetic bacterium Chlorobium vibrioforme NCIB 8327 (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Saga, H.Tamiaki
  • 雑誌名: J.Photochem.Photobiol.B : Biol. 75 ページ: 89-97
• [雑誌論文] Syntheses and optical properties of stable 8-alkylidene-bacteriochlorins mimicking the molecular structures of natural bacteriochlorophyll-b and g (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Kunieda, T.Mizoguchi, H.Tamiaki
  • 雑誌名: Tetrahedron 60 ページ: 11349-11357
• [雑誌論文] MAS NMR structures of aggregated cadmium chlorins reveal molecular control of self-assembly of chlorosomal bacteriochlorophylls (2004)
  • 著者名/発表者名: I.de Boer, J.Matysik, K.Erkelens, S.Sasaki, T.Miyatake, S.Yagai, H.Tamiaki, A.R.Holzwarth, H.J.M.de Groot
  • 雑誌名: J.Phys.Chem., B 108 ページ: 16556-16566
• [産業財産権] メチル基転移酵素、そのDNA、及び特定部位にメチル基が導入されたポルフィリン型化合物の製造方法 (2004)
  • 発明者名: 民秋 均, 原田 二朗, 佐賀 佳央
  • 権利者名: 学校法人立命館と発明者
  • 産業財産権番号: 特許権、特願2004-242888
  • 出願年月日: 2004-08-23