膜界面での形状識別に基づく電気的シグナル変換のための論理的分子設計と合成

基于膜界面形状辨别的电信号转换逻辑分子设计和合成

基本信息

批准号：
12042221
负责人：
小田嶋和徳
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Nagoya City University
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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12042221/
关键词：
ホスト-ゲスト分子認識カリックス[6]アレーン類縁類ホモオキサカリックス[3]アレーン類膜電位変化の選択性ゲストの脂溶性ホスト-ゲスト錯体の安定性ホスト-ゲスト錯体の構造非経験的分子軌道法計算ホストーゲスト分子認識カリックス[6]アレーン類ホストーゲスト錯体の安定性ホストーゲスト錯体の構造非経験的分子軌道法

项目摘要

「膜界面での形状識別に基づく電気的シグナル変換のための論理的分子設計と合成」に関する研究として,ホモオキサカリックス[3]アレーン誘導体(1)によるドーパミン選択的な膜電位変化を支配する要素,及びその重要な基盤となるホスト-ゲスト錯体の安定構造に関して,以下のような基礎知見が得られた。1.PVC液膜におけるホスト1による膜電位変化を,(1)ゲストの脂溶性,(2)ホスト-ゲスト錯体形成の強さ,という二つの要素に分離して評価した。その結果,膜電位変化のドーパミン選択性は,脂溶性がドーパミンと同程度のアドレナリン,NH_4^+,K^+の場合には,主に上記の要素(2)に基づくのに対して,親水性の高いNa^+については,要素(2)よりもむしろ要素(1)に基づくものであり,また,ノルアドレナリンの場合には,要素(1),(2)の両方が寄与していることが明らかとなった。2.ホスト1のモデル化合物を用いて非経験的分子軌道法計算を行い,各ゲストとのホスト-ゲスト錯体の安定構造(HF/3-21G*)を基にして,錯体形成エネルギーを計算し(B3LYP/6-31G*),それを膜電位変化の実験から各ゲストについて求められた錯体形成エネルギーと比較した。その結果,有機ゲストとの錯体形成の選択性(ドーパミンvsノルアドレナリン,アドレナリン)は計算化学によって支持されたのに対して,無機ゲスト(Na^+,K^+)との錯体の安定性は計算によって過剰評価された。錯体形成エネルギーの計算において,(i)無機ゲストと対アニオンとの強いイオン対形成,(ii)遊離のホストがH_2O^+と錯体を形成している可能性,を考慮する必要性が示唆された。

作为一项“基于膜界面形状辨别的电信号转导的逻辑分子设计和合成”的研究，我们研究了由同氧花[3]芳烃衍生物引起的多巴胺选择性膜电位变化的控制因素 (1) 和。主客体复合物的稳定结构是其重要基础，得到了以下基本发现。 1. PVC液膜中主体1引起的膜电位变化通过将其分为两个因素来评估：(1)客体的脂溶性和(2)主客体复合物形成的强度。因此，对于膜电位变化的多巴胺选择性，在肾上腺素、NH_4^+、K^+等与多巴胺具有相同脂溶性的情况下，主要基于上述因素（2），而对于高度敏感的Na^+，它是基于元素（1）而不是元素（2），并且在去甲肾上腺素的情况下，元素（1）和（2）都起作用。 2. 使用主体1的模型化合物进行从头算分子轨道计算，并根据各客体(B3LYP/6-)的主客体复合物的稳定结构(HF/3-21G*)计算复合物形成能。 31G*)，与通过膜电位变化实验确定的每个客体的络合能进行比较。因此，计算化学支持了与有机客体（多巴胺与去甲肾上腺素、肾上腺素）形成复合物的选择性，而与无机客体（Na^+、K^+）形成复合物的稳定性则被高估了。在计算络合物形成能时，建议需要考虑(i)无机客体与抗衡阴离子之间的强离子配对，以及(ii)游离主体与H_2O^+形成络合物的可能性塔。