電子/プロトン共役輸送機能を有する超分子チャネル構造体の構築

具有耦合电子/质子传输功能的超分子通道结构的构建

基本信息

批准号：
11133240
负责人：
小夫家芳明
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

モノイミダゾール置換ポルフィリンのメソーメソホモカップリング反応により、両端末にイミダゾール置換基を有するビスポルフィリンを合成した。これに中心金属としてZnイオンを導入し、モノ、ビス亜鉛錯体を得た。ビス亜鉛錯体はイミダゾールポルフィリンの相補的軸配位により、クロロホルム中で分子量12万に重量平均分子量分布の極大値を有し、50万までの分子量分布を有する巨大ポルフィリン集積体へと自己組織化された。このポルフィリン集積体を原子間力顕微鏡を用いて観測すると、直線からコイル状に伸びた数百ナノメートルの長さの組織体であることが確認された。この自己組織化体の分子長は媒体の極性変化によって、あるいは片方にフリーベースポルフィリンを有するモノ亜鉛錯体を少量添加することによっても可逆的に制御することができた。モノ亜鉛錯体単独では、クロロホルム中で亜鉛ポルフィリン部分のみが配位結合によってスタッキングし、フリーベースポルフィリンを両端に有するビスポルフィリンの2量体錯体が得られた。これによってスペシャルペア系をはさんで2つのフェオフィチンに連結した光合成反応中心系が構築された。これと並行して人口イオンチャネルの構築を進めた。コール酸のジメチルエーテル誘導体を合成し、残る3位のヒドロキシル基を用いてビスウレタン結合により2分子を連結し、膜を貫通し両末端にカルボン酸、及びアンモニウム基を有する化合物を合成した。これら両親媒性物質を平面脂質2分子膜に導入し、シングルイオンチャネル電流を観測した。この際極めて安定な電流が継続して流れ、特に開状態が長時間持続する特性を有し、電流-電圧プロットから伝導度は5-20pSのものが主として観測された。

通过单咪唑取代的卟啉的内消旋-内消旋偶联合成了两端具有咪唑取代基的双卟啉。引入锌离子作为中心金属以获得单锌和双锌配合物。双锌配合物在分子量为120,000时具有最大重均分子量分布，并且由于咪唑卟啉Ta的互补轴向配位而在氯仿中自组装成分子量分布高达500,000的巨型卟啉聚集体。。使用原子力显微镜观察该卟啉聚集体，结果确认为从直线延伸为线圈状的数百纳米长的组织。通过改变介质的极性或在一侧添加少量带有游离碱卟啉的单锌络合物，可以可逆地控制这种自组装产物的分子长度。当单独使用单锌络合物时，只有锌卟啉部分通过氯仿中的配位键堆叠，形成两端具有游离碱卟啉的双卟啉二聚体络合物。结果，构建了一个通过特殊配对系统连接两个脱镁叶绿素的光合反应中心系统。与此同时，我们继续构建人工离子通道。合成了胆酸的二甲醚衍生物，利用剩余的3位羟基通过双氨基甲酸酯键连接两个分子，合成了一种可穿透膜且两端带有羧酸和铵基的化合物。我们将这些两亲物引入平面脂质双层膜中并观察单离子通道电流。此时，极其稳定的电流持续流动，特别是开路状态长时间保持开路，从电流-电压图中观察到电导率主要为5-20 pS。