Versatile coordination-based organization motif for porphyrins

本研究では，配位結合によってポルフィリンを組織化する多様な展開が可能な自己集合様式を提案している．人類のエネルギーと食糧を支えている最も重要な反応である光合成は，ポルフィリンに類似した分子が集合体に組織化されることではじめて実現されているという事実を示唆として，人工的に同様の構造を構築することができれば，人工的な光合成の実現が視野に入ってくると考えた．そこでまずは，ポルフィリン分子をどのように組織化することができるかを明らかにすることが重要になる．本研究ではそのために配位結合を利用してポルフィリン分子を組織化することを試みている．テルピリジンという金属イオンに配位結合する構造単位をポルフィリン本体部分に結合した分子を設計，合成し，金属イオンを混合することによってどのような構造が形成するかを明らかにするという当初目的に加え，ビピリジンを含むポルフィリンにも拡張して検討を行っている．当初計画の分子設計（テルピリジンあるいはビピリジンの向き）では，金属イオンを加えたときに，おそらくはさまざまな集合体が生成して，構造が定まらないという問題が生じた．分子設計を見直し，ビピリジンの向きの異なる化合物を合成し，金属イオンによる組織化を検討したところ，構造の定まった二量体をきれいに生成することが明らかとなった．二量体中のポルフィリン環は平行に向かい合った構造を形成していることが示され，単量体よりも大きな化学種となっていることを示すデータも得られ，NMRスペクトルの詳細な解析から溶液中での二量体の構造を確定できた．今後の展開として，電気化学特性の金属イオンによる制御，キラルセンサーへの展開，さらに今回得られたポルフィリン組織化モチーフを基本として展開する分子設計も行い，多様な組織構造形成への足がかりが得られた．

本研究では，配位結合によってポルフィリンを組織化する多様な展開が可能な自己集合様式を提案している．人類のエネルギーと食糧を支えている最も重要な反応である光合成は，ポルフィリンに類似した分子が集合体に組織化されることではじめて実現されているという事実を示唆として，人工的に同様の構造を構築することができれば，人工的な光合成の実現が視野に入ってくると考えた．そこでまずは，ポルフィリン分子をどのように組織化することができるかを明らかにすることが重要になる．本研究ではそのために配位結合を利用してポルフィリン分子を組織化することを試みている．テルピリジンという金属イオンに配位結合する構造単位をポルフィリン本体部分に結合した分子を設計，合成し，金属イオンを混合することによってどのような構造が形成するかを明らかにするという当初目的に加え，ビピリジンを含むポルフィリンにも拡張して検討を行っている．当初計画の分子設計（テルピリジンあるいはビピリジンの向き）では，金属イオンを加えたときに，おそらくはさまざまな集合体が生成して，構造が定まらないという問題が生じた．分子設計を見直し，ビピリジンの向きの異なる化合物を合成し，金属イオンによる組織化を検討したところ，構造の定まった二量体をきれいに生成することが明らかとなった．二量体中のポルフィリン環は平行に向かい合った構造を形成していることが示され，単量体よりも大きな化学種となっていることを示すデータも得られ，NMRスペクトルの詳細な解析から溶液中での二量体の構造を確定できた．今後の展開として，電気化学特性の金属イオンによる制御，キラルセンサーへの展開，さらに今回得られたポルフィリン組織化モチーフを基本として展開する分子設計も行い，多様な組織構造形成への足がかりが得られた．