2005 Fiscal Year Annual Research Report
多機能性金属ポルフィリン組織体の構築と界面を利用した光誘起電子移動反応
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14050035
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大倉 一郎 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 教授 (90089821)
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| Keywords | バイオテクノロジー / 触媒・科学プロセス / 酵素反応 / 水素 / 新エネルギー |
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| Research Abstract |
高機能性を有する分子配列された多機能性金属ポルフィリン組織体を合成し、光励起分子内電子移動過程を明らかにするとともに、本系を利用した光水素発生システムの構築を目指すものである。ポルフィリンは、可視光領域に強い吸収を有しており、光増感剤としてよく用いられている。また、水素発生触媒には酵素ヒドロゲナーゼが有効であることが知られている。ヒドロゲナーゼへの電子伝達は生体内における電子伝達体であるチトクロームc_3が有効であるが、チトクロームc_3は光励起されたポルフィリンとの間で効率の良い電荷分離が進行しない。そこで、電子伝達体としてメチルビオローゲンとを組み合わせた系を検討した。また、電気化学水晶振子微量天秤を用い、チトクロームc_3とメチルビオローゲンの間の電子伝達における分子認識・複合体形成について研究を行った。ポルフィリン濃度が高濃度の場合、チトクロームc_3の濃度の増加に伴い、水素発生速度が飛躍的に増加した。これは、光励起したポルフィリンから、メチルビオローゲン、チトクロームc_3,ヒドロゲナーゼへと効率よく電子が伝達した結果、水素発生効率が上昇したためと考えられる。このように、電子伝達体としてのチトクロームc_3を用いる系は人工の電子伝達体であるメチルビオローゲンを単独で用いる場合より効率がよい。そこで、チトクロームc_3の有する分子認識・複合体形成などの電子伝達機能の解明を行い、光水素発生の効率化を目指した。今年度はさらにより効率の良い光水素発生系の構築を目指し、水溶液系での一重項経由の電子移動・長寿命電荷分離種の生成を行なうため多機能性ポルフィリン組織体の分子設計・合成した。光増感剤には、光励起一重項経由の電子移動反応に有利な疎水性トリフェニルポルフィリンを用いた。このポルフィリンに電子伝達体であるビオローゲンを2分子結合させた。このポルフィリンは水溶液中では直線状に伸びた立体配置をとると考えられ、ビスビオローゲンの2量化が防げる。また、多段階の電子移動反応が期待できる。結合した2つのビオローゲンは、末端側がより高い酸化還元電位となるよう設計した。さらに、分子末端にはアミノ基を配置し、ヒドロゲナーゼとの、静電的な相互作用を考慮し、効率のよい光水素発生が期待される。
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Research Products
(8 results)
