• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2018 年度 実施状況報告書

官能基化された分子ブロックおよび反応場の設計による超分子触媒の創製

研究課題

研究課題/領域番号 17K08225
研究機関東京理科大学

研究代表者

青木 伸  東京理科大学, 薬学部生命創薬科学科, 教授 (00222472)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード超分子 / 加水分解 / 亜鉛錯体 / 銅イオン / リン酸エステル
研究実績の概要

近年の超分子化学の発展により、様々な機能性集積体が生み出されてきた。しかし、有機化学反応、特にアミドやリン酸エステルの加水分解など基本的反応の触媒は未開拓である。その主な理由は、i)酵素のように、反応中心において一定の間隔で酸と塩基を配置する設計が困難である事、iI)反応の遷移状態の安定化が困難である事、iii)従来の触媒例では金属イオンの第一配位圏の再現だけにとどまっていて、酵素の活性中心周囲(外圏)のアミノ酸などを、三次元的かつ適切に配置できていない事、iv) 上記の条件を満たす構造を、共有結合だけで構築するのは困難である事、などである。本研究の目的は、これらの課題を克服するために、様々な官能基をもつ分子ブロックを短時間で多数合成し、溶液中で様々な分子やイオンと混合するだけで多様な三次元的活性中心を構築することである。同時に、反応場(単層系、液―液二相系など)を含めた触媒システムの設計を行っている。
これまでに、二本の長鎖アルキル基を導入した二核亜鉛錯体(Zn2L3)を合成し、Bar誘導体とCu2+との自己集積体を生成して、二層系溶媒中におけるリン酸モノエステル(MNP)の加水分解を検討した。しかしながら、この超分子は殆ど触媒回転活性を示さなかった。この原因は、この超分子の疎水性が強く、ほぼ有機相(CHCl3, ClCH2CH2Cl)に存在し、界面における存在比が低いためであると考えた。そこで、長鎖アルキル基の数を一つにすることによって、非対称化された超分子を合成し、二層系溶媒中でのNMP加水分解を行った。そしてMichaelis-Menten速度論に基づいて解析した。超分子が二層系溶媒中で、水中、有機溶媒中、界面のどこに局在しているのかを、UV/Vis吸収および発光スペクトル、DLSなどで検討し、超分子の疎水性/親水性のバランスが触媒回転に重要であることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度に合成した二核亜鉛錯体とバルビタール誘導体、銅イオンの2:2:2自己集積体が、長鎖アルキル基の数を一つにすることによって、水層/有機層の二相系溶媒中でNMPを触媒的に加水分解する超分子を発見した。バルビタール誘導体に疎水性基やアミノ酸誘導体を導入することにも成功し、MNP加水分解をMichaelis-Menten速度論に基づいて解析した。超分子超分子の疎水性/親水性のバランスが触媒回転に重要であることが示唆された。このことは、酵素の触媒回転のメカニズムの理解にも重要であると考えている。

今後の研究の推進方策

上記「研究実績の概要」項で述べた、新しい2:2:2自己集積体の触媒活性をさらに向上する。バルビタールの側鎖に水酸基、カルボキシル基、アミノ基、グアニジウム基をもつアミノ酸を導入し、二核亜鉛錯体とバルビタール誘導体(+銅イオン)の組み合わせのバリエーションを飛躍的に増やすことによって、二核亜鉛錯体との様々な組み合わせによる自己集積体のMNPおよびエステルやアミドの加水分解活性を検討する。またエステル、アミドの加水分解反応やリン酸基転位反応への応用を検討する。

次年度使用額が生じた理由

購入を予定していた消耗品のうち、購入する必要がなくなったものがあるため。

  • 研究成果

    (41件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (31件) (うち招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Simple and Convenient Method for the Isolation, Culture, and Re-collection of Cancer Cells from Blood by Using Glass-Bead Filters2019

    • 著者名/発表者名
      B. Shashni, H. Matsuura, R. Saito, T. Hirata, S. Ariyasu, K. Nomura, H. Takemura, K. Akimoto, N.Aikawa, A. Yasumori and S. Aoki,
    • 雑誌名

      ACS Biomater. Sci. Eng

      巻: 5 ページ: 438-452

    • DOI

      10.1021/acsbiomaterials.8b01335

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stereoselective Aldol Reactions of Dihydroxyacetone Derivatives Catalyzed by Chiral Zn2+ Complexes2019

    • 著者名/発表者名
      M. Yasuda, Y. Saga, T. Tokunaga, S. Itoh, and S. Aoki
    • 雑誌名

      Tetrahedron

      巻: 75 ページ: 5603-5616

    • DOI

      org/10.1016/j.tet.2018.12.060

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly Active Copper(I) Complexes of Aroylthiourea Ligands Against Cancer Cells; Synthetic and Biological Studies2019

    • 著者名/発表者名
      Kumaramangalam Jeyalakshmi, Jebiti Haribabu, Chandrasekar Balachandran, Eswaramoorthi Narmatha, Nattamai S. P. Bhuvanesh, Shin Aoki, and Ramasamy Karvembu
    • 雑誌名

      New Journal of Chemistry

      巻: none ページ: 3188-3198

    • DOI

      org/10.1039/C8NJ04246B

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Size-based Differentiation of Cancer and Normal Cells by a Particle Size Analyzer Assisted by a Cell-recognition PC Software2018

    • 著者名/発表者名
      Babita Shashni, Shinya Ariyasu, Reisa Takeda, Toshihiro Suzuki, Shota Shiina, Kazunori Akimoto, Takuto Maeda, Naoyuki Aikawa, Ryo Abe, Tomorhiro Osaki, Norihiko Itoh, and Shin Aoki
    • 雑誌名

      Biological and Pharmaceutical Bulletin

      巻: 41 ページ: 487-503

    • DOI

      org/10.1248/bpb.b17-00776

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stereospecific Synthesis of Tris-Heteroleptic Tris-Cyclometalated Iridium(III) Complexes via Different Heteroleptic Halogen-Bridged Iridium Dimers and Their Photophysical Properties2018

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Tamura, Yosuke Hisamatsu, Ayami Kazama, Kenji Yoza, Kyouhei Sato, Reiko Kuroda and Shin Aoki,
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 57 ページ: 4571-4589

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.8b00323

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regioselective O-Glycosylation of Nucleosides via the Temporary 2',3'-Diol Protection by a Boronic Ester for the Synthesis of Disaccharide Nucleosides2018

    • 著者名/発表者名
      Hidehisa Someya, Taiki Itoh, Mebae Kato, and Shin Aoki
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments (JoVE)

      巻: none ページ: e57897

    • DOI

      10.3791/57897

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Luminescent Iridium Complex-Peptide Hybrids (IPHs) for Therapeutics of Cancer: Design and Synthesis of IPHs for Detection of Cancer Cells and Induction of Their Necrosis-type Cell Death2018

    • 著者名/発表者名
      Abdullah-Al Masum, Yosuke Hisamatsu, Kenta Yokoi, and Shin Aoki
    • 雑誌名

      Bioinorganic Chemistry and Applications

      巻: 2018 ページ: ID 7578965

    • DOI

      org/10.1155/2018/7578965

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Design and Synthesis of a Luminescent Iridium Complex-Peptide (IPH) that Detects Cancer Cells and Induces Their Apoptosis2018

    • 著者名/発表者名
      Abdullah-Al Masum, Kenta Yokoi, Yosuke Hisamatsu, Kana Naito, Babita Shashni, and Shin Aoki,
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry

      巻: 26 ページ: 4804-4816

    • DOI

      org/10.1016/j.bmc.2018.08.016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design and Synthesis of Boron Containing Monosaccharides by the Hydroboration of D-Glucal for Use in Boron Neutron Capture Therapy (BNCT)2018

    • 著者名/発表者名
      Taiki Itoh, Kei Tamura, Hiroki Ueda, Tomohiro Tanaka, Kyouhei Satoh, Reiko Kuroda, and Shin Aoki
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry

      巻: 26 ページ: 5922-5933

    • DOI

      org/10.1016/j.bmc.2018.10.041

    • 査読あり
  • [学会発表] Development of New Boron Compounds for Biomedical Sciences by Means of Traditional rRactions of Sugar Derivatives2019

    • 著者名/発表者名
      Shin Aoki, Taiki Itoh, Hidehisa Someya, Hiroki Ueda, Kosuke Mizuno
    • 学会等名
      2019 International Biomedical Interface Symposium (2019IBMI)
    • 招待講演
  • [学会発表] Design and Synthesis of Cyclometalated Iridium(III) Complexes Based on Post-Complexation Functionalization for Photochemistry and Chemical Biology2019

    • 著者名/発表者名
      Shin Aoki
    • 学会等名
      Invited Seminar at National Tsing Hua University
    • 招待講演
  • [学会発表] ell Death Induction of Cancer Cells by Cyclometalated Iridium(III) Complex-Peptide Hybrids and Mechanism2019

    • 著者名/発表者名
      青木 伸、横井 健汰、内藤 佳奈、Chandrasekar Balachandran
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] Mechanistic Study of Cell Death of Cancer Cells Induced by Cyclometalated Iridium(III)-Peptide Hybrids (IPHs)2019

    • 著者名/発表者名
      Chandrasekar Balachandran, Kenta Yokoi, Kana Naito, Shin Aoki
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] アミノ酸で修飾したバルビタール誘導体・二核亜鉛錯体・銅イオンの自己集積型超分子の設計、合成とphosphatase活性2019

    • 著者名/発表者名
      宮澤 有哉、Akib Bin Rahman、今福 浩輝、嵯峨 裕、青木 伸
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] 新規二核亜鉛錯体、イミド誘導体、銅から成る自己集積的多核銅錯体の構築と反応活性2018

    • 著者名/発表者名
      嵯峨 裕、宮澤 有哉、青木 伸
    • 学会等名
      第16回ホストゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [学会発表] Catalytic Hydrolysis of Phosphate Monoester by Supramolecular Phosphatase Formed from Monoalkylated Dizinc(II) Complex, Diimide Units & Copper(II) in Two-Phase Solvent System2018

    • 著者名/発表者名
      Akib Bin Rahman, Hiroki Imafuku, Yuya Miyazawa, Yutaka Saga, Shin Aoki
    • 学会等名
      第16回ホストゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [学会発表] がん細胞死誘導活性を有するシクロメタレート型Ir(III)錯体;ペプチドハイブリッドの設計とメカニズム解析2018

    • 著者名/発表者名
      内藤 佳奈、久松 洋介、横井 健汰、吉原利忠、飛田成史、青木 伸
    • 学会等名
      日本ケミカルバイオロジー学会第12回年会
  • [学会発表] シクロメタレート型イリジウム(III)錯体-塩基性ペプチドハイブリッドのがん細胞死誘導活性に対するペプチドの影響2018

    • 著者名/発表者名
      青木 伸、横井 健汰、内藤 佳奈、Abdullah-Al Masum、久松 洋介
    • 学会等名
      第28回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
  • [学会発表] Selective Synthesis of Tris-cyclometalated Tris-Heteroleptic Iridium(III) Complexes Based on Zn2+-Promoted Degradation Reaction of Ir Complexes and Their Photophysical Properties2018

    • 著者名/発表者名
      Shin Aoki, Yuichi Tamura, Ayami Kazama, Kennichi Yoza, Kyohei Sato, Reiko Kuroda, Yosuke Hisamatsu
    • 学会等名
      錯体化学会第68回討論会
  • [学会発表] Asymmetric Aldol Reactions of Acetone and Benzaldehydes Catalyzed by Chiral Zn2+ Complexes: Computational Study of Relationship between Structures and Reactivity of the Complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Sonoike, Shin Aoki, Chiharu Kikuchi, Miho Hatanaka, Yuichi Kitagawa, Yasuchika Hasegawa
    • 学会等名
      錯体化学会第68回討論会
  • [学会発表] シクロメタレート型イリジウム錯体(Ⅲ)と発光団ハイブリッド錯体の設計・合成と発光特性2018

    • 著者名/発表者名
      風間 彩水、湯浅 順平、青木 伸
    • 学会等名
      錯体化学会第68回討論会
  • [学会発表] Design & Synthesis of Cyclometalated Iridium Complexes for Biomedical and Material Sciences2018

    • 著者名/発表者名
      Shin Aoki, Yosuke Hisamatsu, Yuichi Tamura, Kenta Yokoi, Kana Naito, Abdullah-Al Masum
    • 学会等名
      43rd International Conference on Coordination Chemistry (ICCC2018)
    • 招待講演
  • [学会発表] Design & Synthesis of Boron-Containing Sugar Derivatives for Boron Neutron Capture Therapy2018

    • 著者名/発表者名
      Taiki Itoh, Hiroki Ueda, Kei Tamura, Kosuke Mizuno, Yasuhiro Sawamoto, Tomohiro Tanaka, Shin Aoki
    • 学会等名
      43rd International Conference on Coordination Chemistry (ICCC2018)
  • [学会発表] Design and Synthesis of Supramolecular Phosphatases Mimicking an Active Center of Alkaline Phosphatase2018

    • 著者名/発表者名
      Yuya Miyazawa, Akib Bin Rahman, Hiroki Imafuku, Shin Aoki
    • 学会等名
      43rd International Conference on Coordination Chemistry (ICCC2018)
  • [学会発表] Design & Synthesis of Cyclometalated Iridium Complexes Controlling Apoptosis and Necroptosis2018

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yokoi, Kana Naito, Abdullah-Al Masum, Shin Aoki
    • 学会等名
      43rd International Conference on Coordination Chemistry (ICCC2018)
  • [学会発表] Recent Development of Zinc Chemistry; Zinc Supramolecular Chemistry and Zn-promoted Reactions-2018

    • 著者名/発表者名
      Shin Aoki
    • 学会等名
      6th International Postgraduate Conference on Pharmaceutical Sciences 2018 (iPoPS2018)
    • 招待講演
  • [学会発表] O-Glycosylation Utilizing Boronic Ester for Synthesis of Disaccharide Nucleosides and Oligosaccharides2018

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Someya, Taiki Itoh, Mebae Katoh, Ryota Naoi, Shin Aoki
    • 学会等名
      6th International Postgraduate Conference on Pharmaceutical Sciences 2018 (iPoPS2018)
  • [学会発表] Catalytic Hydrolysis of Phosphate Monoester by Supramolecular Phosphatase Fomred by Complexation of Monoalkylated Dizinc(II) Complex, Dimide Units & Copper(II)2018

    • 著者名/発表者名
      Akib Bin Rahman, Hiroki Imafuku, Yuya Miyazawa, Yutaka Saga, Shin Aoki
    • 学会等名
      6th International Postgraduate Conference on Pharmaceutical Sciences 2018 (iPoPS2018)
  • [学会発表] Design and Synthesis of Chemical Linkers to Modify Magnetic Beads for Capture and Isolation of Target Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Makito Kayano, Makito Kayano, Hiroto Kuchiishi, Kazue Matsumoto, Babita Shashni, Reisa Takeda, Yuto Mukai, Ryo Abe, Hideki Sakai, Tomohiro Tanaka, Satoshi Katayose, Nobuko Onoda, Shin Aoki
    • 学会等名
      6th International Postgraduate Conference on Pharmaceutical Sciences 2018 (iPoPS2018)
  • [学会発表] Design, Synthesis and Biological Evaluation of Boron Carriers based on Glucosamine Scaffolds for Boron Neutron Capture Therapy2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ueda, Hiroki Ueda, Taiki Itoh, Kosuke Mizuno, Tomohiro Tanaka, Shin Aoki
    • 学会等名
      6th International Postgraduate Conference on Pharmaceutical Sciences 2018 (iPoPS2018)
  • [学会発表] Design and Synthesis of Molecular Shuttles Driven by Phosphate-Zn(Ⅱ) Coordination2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Sekine, Yutaka Saga, Shin Aoki
    • 学会等名
      6th International Postgraduate Conference on Pharmaceutical Sciences 2018 (iPoPS2018)
  • [学会発表] Design and Synthesis of Cyclometalated Iridium(III)-Peptide Hybrids Inducing Different Types of Cell Death of Cancer Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Kenta Yokoi, Kana Naito, Masum, Abdullah-Al, Shin Aoki
    • 学会等名
      6th International Postgraduate Conference on Pharmaceutical Sciences 2018 (iPoPS2018)
  • [学会発表] アミノ酸で修飾したバルビタール誘導体・二核亜鉛錯体・銅イオンの自己集積型超分子の設計、合成とphosphatase活性2018

    • 著者名/発表者名
      宮澤 有哉、Akib Bin Rahman、今福 浩輝、嵯峨 裕、青木 伸
    • 学会等名
      第62回日本薬学会関東支部大会
  • [学会発表] Supramolecular Complexes of a Monoalkylated Bis(Zinc(II)-Cyclen) Complex, Diimide Units & Copper(II) as Catalysts for Hydrolysis of Phosphate Monoester2018

    • 著者名/発表者名
      Akib Bin Rahman, Hiroki Imaffuku, Yuya Miyazawa, Shin Aoki
    • 学会等名
      第62回日本薬学会関東支部大会
  • [学会発表] Development of Boron-containing Monosaccharide Derivatives for Boron Neutron Capture Therapy.2018

    • 著者名/発表者名
      Taiki Itoh, Hiroki Ueda, Kei Tamura, Kosuke Mizuno, Balachandran Chandrasekar, Shin Aoki
    • 学会等名
      The 18th International Congress on Neutron Capture Therapy (ICNCT-18)
  • [学会発表] Development of Supramolecular Complexes by Combinatorial Assembly of Functionalized Zinc(II) Complexes, Building Blocks and Metals.2018

    • 著者名/発表者名
      Shin Aoki, Akib Bin Rahman, Hiroki Imafuku, Yuya Miyazawa, Yuka Kobayashi, Yutaka Saga
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry Langkawi (ICPAC Langkawi 2018)
    • 招待講演
  • [学会発表] ボロン酸エステルをヌクレオシド水酸基の一時的保護として利用した位置選択的O-グリコシル化反応による二糖ヌクレオシドの合成2018

    • 著者名/発表者名
      染谷英寿、伊藤太基、加藤萌、青木伸
    • 学会等名
      第44回反応と合成の進歩シンポジウム
  • [学会発表] 47.糖骨格をもつBNCTホウ素キャリアーの設計、合成とがん細胞への移行性2018

    • 著者名/発表者名
      青木伸、伊藤太基、上田大貴、水野皓輔、鈴木実、櫻井良憲
    • 学会等名
      東京理科大学・日本医科大学第5回合同シンポジウム
  • [学会発表] Photophysical and Biological Activity of Cyclometalated Iridium(III) Complex-Peptide Conjugates Synthesized by Post-Complexation Functionalization2018

    • 著者名/発表者名
      Shin Aoki, Kenta Yokoi, Kana Naito, Abdullah-Al Masum, Ayami Kazama, Yuki Imai, Junpei Yuasa
    • 学会等名
      9th Asian Biological Inoganic Chemistry Conference (AsBIC9)
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of New Methods for Cancer Theranostics in Interdisciplinary Collaboration of Tokyo University of Science2018

    • 著者名/発表者名
      Shin Aoki, Babita Shashni, Kazunori Akimoto, Masanori Hayase, Hiroshi Takemura, Atsuo Yasumori, Naoyki Aikawa, Masato Kubo, and Masahiro Motosuke
    • 学会等名
      International Symposium of Tokyo University of Science, Translational Research (TR) Center -Frontiers in Developmental Strategy for Cancer Therapeutics-
    • 招待講演
  • [備考] 青木研究室ホームページ

    • URL

      https://www.rs.noda.tus.ac.jp/aokilab/

URL: 

公開日: 2019-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi