ククビトウリルと大型配位子の金属錯体に基づく分子機械の構築

基于葫芦脲和大配体金属配合物的分子机器的构建

基本信息

批准号：
07F07742
负责人：
塩谷光彦
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

分子レベルで機能する機械や素子を構築することは、素子の縮小化に伴う効率化に加え、分子レベルに特異な性質の発現が期待できる。近年注目を集めている分子機械・素子の一例として、ナノメートルサイズの一義的な大きさを有する分子カプセルが挙げられる。分子カプセルでは、数個の分子を精度よく包接できることから、分子の動きを制御する分子機械や、外部刺激に応答して内包分子の性質を変化させることによる分子素子などへの応用に加え、薬理活性分子を閉じ込めたまま標的箇所へと運搬するドラッグデリバリーシステムなどへの幅広い展開が期待できる。本研究では、独自にデザインした特有の形状を有する有機多座配位子と、パラジウムイオンなどの金属イオンを有機溶媒中で混合することにより、数ナノメートルサイズの一義的空間を有する新規な分子カプセルを定量的に構築することに成功した。溶液内でのNMR測定や結晶状態でのX線回折測定によって、得られた分子カプセルの構造を原子レベルで決定することができた。また、この分子カプセルは金属イオンの多点認識効果によって、1〜2個の有機分子を精密に包接できることを見出した。さらに、光刺激やpH変化などの外部刺激により、取り込んだ有機分子を放出・包接できるスイッチングシステムを開発した。この他にも、酸化還元活性な有機金属分子をカプセル内に取り込むことによって、包接された分子が通常とは異なる酸化還元挙動を示すことを電気化学測定から明らかにした。すなわち本研究では、分子機械・素子へと展開し得る新しい分子カプセル型システムを新規にデザインすることを達成した。

构建在分子水平上发挥作用的机器和设备不仅可以通过减小设备的尺寸来提高效率，而且还使我们能够期待在分子水平上开发独特的性能。近年来引起关注的分子机器和设备的一个例子是分子胶囊，其具有独特的纳米尺寸。由于分子胶囊可以高精度地封装多个分子，因此它们可以应用于控制分子运动的分子机器和响应外部刺激而改变封装分子的性质的分子装置，有望在药物中得到广泛应用。将药理学活性分子运输至目标位点并同时限制它们的输送系统。在这项研究中，我们将通过将具有独特设计形状的有机多齿配体与金属离子（例如钯离子）在有机溶剂中混合来创建具有几纳米大小的独特空间的新分子，我们成功地定量构建了胶囊。。利用溶液中的 NMR 测量和结晶态的 X 射线衍射测量，我们能够在原子水平上确定所得分子胶囊的结构。我们还发现，由于金属离子的多点识别作用，这种分子胶囊可以精确地封装一到两个有机分子。此外，我们开发了一种开关系统，可以响应光刺激和 pH 值变化等外部刺激，释放并笼合掺入的有机分子。此外，电化学测量表明，通过将氧化还原活性有机金属分子纳入胶囊中，封装的分子表现出不寻常的氧化还原行为。换句话说，在这项研究中，我们成功地设计了一种新的分子胶囊型系统，可以开发成分子机器和设备。