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2018 年度 実績報告書

近赤外光に応答する新規アザポルフィリン増感剤の開発と高機能化

研究課題

研究課題/領域番号 18H01961
研究機関新潟大学

研究代表者

俣野 善博  新潟大学, 自然科学系, 教授 (40231592)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワードジアザポルフィリン / 近赤外光 / 医療用増感剤 / 一重項酸素
研究実績の概要

2018年度は、meso位の窒素上に置換基をもつ2種類のアザポルフィリン誘導体(10,15,20-トリアリール-15-アザ-5-オキサポルフィリンおよび5,15-ジアルキル-5,15-ジアザポルフィリン)およびβ位の炭素上に置換基をもつジアザポルフィリン誘導体を題材として、その合成および物性の解明に取り組んだ。前者の化合物については、代表者らが独自に開発した鋳型環化反応を用いて合成し、酸化剤・還元剤を用いて、18π、19π、20π酸化状態をもつ誘導体を得ることに成功した。いずれの化合物群においても、酸化・還元反応は可逆的に進行し、光物性が酸化状態に連動して大きく変化することを明らかにした。また、一部の誘導体についてはX線結晶構造解析に成功し、ポルフィリン環が高い平面性をもつことを確認した。これは、ポルフィリン誘導体の芳香族性を議論するうえで極めて有用な特徴であり、核磁気共鳴法と理論計算により、18πと20π系化合物が、それぞれ芳香族性と反芳香族性をもつことを明らかにした。さらに、19π酸化状態をとる化合物は近赤外光に対して高い応答性を示し、光照射により酸化還元反応を起こすことを見出している。一方、β位にヘテロ元素官能基をもつ数種類のジアザポルフィリン誘導体を合成し、一部の化合物については可視光照射による一重項酸素発生能を調べた。また、四つのβ位に親水性のアミノ基をもつジアザポルフィリンのパラジウム錯体と銅錯体を合成し、水中における一重項酸素発生効率を評価した。その結果、パラジウム錯体が可視光および近赤外光照射により高い効率で一重項酸素を発生することを確認した。この結果を基に、がん細胞に対する光細胞毒性の評価を行い、親水性パラジウム錯体が高い活性を示すことを明らかにした。得られた成果については、学会発表を行ったほか4報の論文として報告した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

2018年度は、meso位の窒素あるいはβ位の炭素上に置換基をもつ新規アザポルフィリン誘導体の合成と物性評価を計画していたが、いずれも目的物を単離することに成功し、構造-物性相関の解明も行った。アザオキサポルフィリンについては、予想に反して化合物が不安定だったこともあり、増感剤としての利用を計画することは断念したが、それ以外の誘導体については、可視・近赤外光照射による一重項酸素の発生や電子移動反応の評価を行い、外周部に親水性のアミノ基をもつジアザポルフィリンパラジウム錯体が光細胞毒性を示すことも確認した。得られた結果については4報の論文として報告済みであり、全体として当初の計画以上に進展している。

今後の研究の推進方策

今後は、当初の計画に沿う形で特に医療用増感剤あるいはイメージング材料への展開を視野に入れ、近赤外領域に高い吸収特性をもつ新規ジアザポルフィリン誘導体を合成し、置換基、置換様式、および中心金属が、光増感による一重項酸素発生反応や電子移動反応に与える影響を明らかにしていく。また、励起三重項の長寿命化を念頭に置き、ジアザポルフィリン誘導体の多量化という新しい課題に取り組む。過渡吸収測定や過渡ESR測定を含む物性評価については、必要に応じて学内外の研究者と協力しながら研究を推進していく予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Synthesis and Properties of Redox-Switchable Zinc Complexes of 10,15,20-Triaryl-15-aza-5-oxaporphyrin2019

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Sudoh, Ko Furukawa, Haruyuki Nakano, Soji Shimizu, and Yoshihiro Matano
    • 雑誌名

      Heteroatom Chem.

      巻: 29 ページ: e21456

    • DOI

      10.1002/hc.21456

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Redox-Switchable 5,15-Dialkyl-10,20-diaryl-5,15-Diazaporphyrins and Diversification of Their N-Alkyl Groups2019

    • 著者名/発表者名
      Mai Mutoh, Keisuke Sudoh, Ko Furukawa, Mao Minoura, Haruyuki Nakano, and Yoshihiro Matano
    • 雑誌名

      Asian J. Org. Chem.

      巻: 3 ページ: 352-355

    • DOI

      10.1002/ajoc.201900085

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of the Peripheral Substituents, Central Metal, and Solvent on the Photochemical and Photophysical Properties of 5,15-Diazaporphyrins2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Omomo, Ryosuke Fukuda, Tomoaki Miura, Tatsuya Murakami, Tadaaki Ikoma, and Yoshihiro Matano
    • 雑誌名

      ChemPlusChem

      巻: 84 ページ: early view

    • DOI

      10.1002/cplu.201900087

    • 査読あり
  • [雑誌論文] β-Functionalization of 5,15-Diazaporphyrins with Phosphorus, Oxygen, and Sulfur-Containing Substituents2018

    • 著者名/発表者名
      Takuma Sugai, Mao Minoura, Haruyuki Nakano, and Yoshihiro Matano
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 91 ページ: 1264-1261

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180123

    • 査読あり
  • [学会発表] Functionalization of 5,15-Diazaporphyrins at the Periphery2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Matano
    • 学会等名
      Supramolecular Chemistry of Nitrogen Heterocyclic Ligands
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Redox-Switchable 5,10,15,20-Tetraaryl-5,15-diazaporphyrinoids and Their Derivatives2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Matano
    • 学会等名
      10th International Conference on Porphyrins and Phthalocyaninces
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis and Redox Properties of Metal Complexes of 5,10,15,20-Tetraaryl-5,15-diazaporphyrins2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Matano, Keisuke Sudoh, Takaharu Satoh
    • 学会等名
      43rd International Conference on Coordination Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] 新規メソ位ヘテロ原子置換ポルフィリン金属錯体の合成と酸化還元挙動2018

    • 著者名/発表者名
      須藤啓佑・畠山拓朗・古川 貢・中野晴之・俣野善博
    • 学会等名
      第29回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] メソ位にアルキル基をもつ新規5,15-ジアザポルフィリン誘導体の合成と酸化還元特性2018

    • 著者名/発表者名
      武藤 舞・須藤啓佑・古川 貢・中野晴之・俣野善博
    • 学会等名
      第45回有機典型元素化学討論会

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公開日: 2019-12-27  

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