2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of new functional materials based on hydroquinone dimers
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17H03023
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
上村 明男 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (30194971)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川本 拓治 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (70756139)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 蛍光材料 / 大環状化合物 / バイオイメージング / ホストゲスト化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．エステル基の脱着による蛍光ON-OFF特性を活用した新規なバイオイメージング材料の創成：2－スルファニルヒドロキノン二量体の4つのフェノール性水酸基のうち2つをメチル基で、1つをメシル基で、もう１つをアセチル基で保護した誘導体を合成し、酵母などの培地に加え蛍光が生じてくる観察を行った。合成したこの誘導体自身は弱い蛍光しか発しないので蛍光はOFFの状態であるが、酵母の培地に加えると24時間後に弱い蛍光ドットの発生が観測できた。しかしこの誘導体の水溶性が低く、誘導体そのものが凝集して蛍光が発生したのと、酵母に対する毒性も高いようで酵母が死んでしまっていたことがわかり、今後水溶性を獲得するための工夫が必要であることがわかった。
２．2－スルファニルヒドロキノン二量体を基本構造とする大環状デルタアレーンの誘導体合成とそのホストゲスト化学への新展開：デルタアレーンの誘導体を種々合成し、その物性を検討した。また簡便に誘導体を合成するための手法についても検討を行った。特に12コのフェ載る性水酸基を有するデルタアレーンの合成まではほぼ確立した。現在これのアセタール化に向けた反応の最適化を行っている。またデルタアレーンの構造的特性を明らかにするために結晶化を種々試みたがビアリール部分のコンホメーション的な自由度の高さのためか、うまく結晶が得られなかったので、計算化学的手法を用いてコンホメーションの最適化を行って構造の推定を行った。その結果、デルタアレーンはC3対称構造を有し、ビアリール部分のねじれのむきはすべて同じ方向になることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでの成果から、生物に用いることで水溶性の確保の新たな問題が浮上してきたが、これを克服することで新規蛍光材料の化学の大きな展開が期待できる。デルタアレーンの化学は合成法を一歩ずつ確立してきたことで、次の大きな展開に向かって進めることが期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
成果にも示したように、バイオイメージング材料の開発としてはこの蛍光染料の水溶性の確保が次の問題として浮上してきた。これについてはフェノール性水酸基のポリエチレングリコールユニットを導入して水溶性を確保することを考えている。デルタアレーンの化学ではデルタアレーン化学修飾のためにアセタール化反応の最適化を進め、これによるC3キラリティーの発現、残った水酸基の保護による大環状脂溶性ホストの構築、さらにはアセタールユニットの脱着を通じた、亜鉛やチタン、アルミニウムなどの無機塩を使った二量体の構築、C3対称ボランなどを使ってデルタアレーンに「ふた」をするなどの展開を考えている。
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