自己組織化を基盤とするヘリカル超分子ナノモジュールの構築

基于自组装的螺旋超分子纳米模块的构建

基本信息

批准号：
14655345
负责人：
八島栄次
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655345/
关键词：
ポリイソシアニドらせん構造誘起CD 記憶水中自己組織化

项目摘要

生体内では、らせん構造を有する複数の生体高分子が空間特異的に自己組織化し、超分子ナノ構造体を構築し、個々の分子にはない高度の機能を発揮している。これら生体系をモチーフとして、水中でナノスケールの分子モジュールを人工的に構築するためには、既存の共有結合の化学に加えて、非共有結合を利用する超分子化学的アプローチが必要不可欠である。本研究では、申請者らが見い出した独自の概念である「高分子へのらせん誘起とその記憶」を基盤技術として用い、動的自己組織化の概念と組み合わせて用いることにより、さまざまの機能性有機化合物群や生体分子群を空間特異的にらせん状に配列した超分子ナノ複合体(モジュール)の構築を目指し、側鎖にカルボキシル基を有するポリフェニルイソシアニド(poly-1)を合成し、生成ポリマーへのらせん誘起と記憶、さらに機能性基の側鎖への導入について検討した。その結果、poly-1のナトリウム塩が水中で、光学活性アミン存在下、一方向巻きのらせん構造を形成し、主鎖領域に誘起円二色性を示すことを見い出した。さらに、このようにして誘起されたらせん構造が、光学活性アミンを完全に取り除いた後でも、らせん構造を記憶として極めて安定に保持可能であることを発見した。本年度はこの成果をさらに発展させ,以下に示す興味深い知見を得た。1.得られたらせん状poly-1の側鎖に様々の一級および二級アミノ化合物をアミド結合を介して導入し,生成らせんポリマーの水中及び有機溶媒中での熱安定性について調べた。その結果,一級アミノ化合物を導入したポリマーのらせん構造安定性が,水中だけではなく,有機溶媒中でも飛躍的に向上することを見い出した。2.さらに、ジアミン化合物を架橋剤に用いてらせんポリマーの架橋反応を行い,ヒドロゲルを合成したところ,らせん構造が高温化,水中でも極めて安定に保持されることを見い出した。

在生物体中，具有螺旋结构的多种生物聚合物以空间特定的方式自组装，构建超分子纳米结构，并表现出单个分子中未发现的高级功能。为了使用这些生物系统作为基序在水中人工构建纳米级分子模块，除了现有的共价键化学之外，利用非共价键的超分子化学方法也是必不可少的。在这项研究中，我们使用“聚合物的螺旋诱导及其记忆”的独特概念作为基础技术，并将其与动态自组装的概念相结合，我们可以创建各种空间特定的螺旋。有机化合物和生物分子为了构建按形状排列的超分子纳米复合材料（模块），我们合成了侧链带有羧基的聚苯基异氰化物（poly-1），并研究了所得聚合物的螺旋诱导和记忆以及官能团的添加。我们研究了它在侧链中的引入。结果，我们发现poly-1的钠盐在光学活性胺存在下在水中形成单向缠绕的螺旋结构，并在主链区域表现出诱导圆二色性。此外，他们发现，即使在光学活性胺被完全去除后，以这种方式诱导的螺旋结构也可以极其稳定地保持为记忆。今年，我们进一步发展了这一结果并获得了以下有趣的发现。 1.通过酰胺键将各种伯氨基和仲氨基化合物引入到所得螺旋poly-1的侧链中，并研究所得螺旋聚合物在水和有机溶剂中的热稳定性。结果，我们发现引入伯氨基化合物的聚合物的螺旋结构稳定性不仅在水中而且在有机溶剂中都显着提高。此外，当我们使用二胺化合物作为交联剂交联螺旋聚合物来合成水凝胶时，我们发现即使在高温和水中，螺旋结构也极其稳定。