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

• 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

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。

Born in vivo で は, ら せ ん a す を construction る plural の raw body polymer が space specific に yourself organized し, supramolecular ナ ノ constructs を し, other 々 の molecular に は な い highly の function を 発 swing し て い る. こ れ ら raw system を モ チ ー フ と し て, water で ナ ノ ス ケ ー ル の molecular モ ジ ュ ー ル を artificial に build す る た め に は, existing の has combined with chemical に の え て, mutual combination を using す る supramolecular chemistry ア プ ロ ー チ が need not owe で あ る. This study で は, applicants ら が see い out し た の concept alone で あ る "polymer へ の ら せ ん induced と そ の memory" を base plate technology と し て い, moving his concept と group organized の み close わ せ て in い る こ と に よ り, さ ま ざ ま の functional group of organic compounds や gave birth to the specific molecular group of を space に ら せ ん shape に match column し た supramolecular ナ ノ complex Fit (モ ジ ュ ー ル) の build を refers し, side lock に カ ル ボ キ シ ル を has an す る ポ リ フ ェ ニ ル イ ソ シ ア ニ ド (poly real - 1) を synthetic し, generate ポ リ マ ー へ の ら せ, さ ん up と lure memory ら に functional base の side chain へ の import に つ い て beg し 検 た. そ の results, poly real - 1 の ナ ト リ ウ ム salt で が water, optical activity ア ミ ン, a direction in the presence of 巻 き の ら せ を ん structure form に し, main lock field induced has drifted back towards ¥ dichroism を shown す こ と を see い out し た. さ ら に, こ の よ う に し て induced さ れ た ら せ が ん structure, optical activity ア ミ ン を に completely take り except い た after で も, ら せ ん tectonic を memory と し て extremely め て settle に may keep で あ る こ と を 発 see し た. The achievements of this year are をさらに and させ. The following に shows す. For more interesting information, please refer to を and た. 1. To ら れ た ら せ ん shape の poly real - 1 side chain に others 々 の level お よ び secondary ア ミ ノ compound を ア ミ ド combining を interface し て import し, generate ら せ ん ポ リ マ ー の in water and organic solvent び で の thermal stability に つ い て adjustable べ た. そ の as a result, the level of ア ミ ノ compound を import し た ポ リ マ ー の ら せ ん tectonic stability が water だ け で は な く, organic solvent で に も jump up す る こ と を see い out し た. 2. さ ら に, ジ ア ミ ン compound を bridging tonic に い て ら せ ん ポ リ マ ー の bridging the 応 を い, ヒ ド ロ ゲ ル を synthetic し た と こ ろ, ら せ ん tectonic が high temperature, water で も extremely め て settle に keep さ れ る こ と を see い out し た.

项目成果

S.Sakurai, K.Kuroyanagi, K.Morino, M.Kunitake, E.Yashima: "Atomic Force Microscopy Study of Helical Poly(phenylacetylene)s on Mica Substrate"Macromolecules. 36. 9670-9674 (2003)

S.Sakurai、K.Kuroyanagi、K.Morino、M.Kunitake、E.Yashima：“云母基板上螺旋聚苯乙炔的原子力显微镜研究”大分子。

K.Morino, K.Maeda, E.Yashima: "Helix-Sense Inversion of Poly(phenylacetylene) Derivatives Bearing an Optically Active Substituent Induced by External Chiral and Achiral Stimuli"Macromolecules. 36. 1480-1486 (2003)

K.Morino、K.Maeda、E.Yashima：“带有由外部手性和非手性刺激诱导的光学活性取代基的聚（苯乙炔）衍生物的螺旋方向反转”大分子。

M.Ishikawa, K.Maeda, Y.Mitsutsuji, E.Yashima: "An Unprecedented Memory of Macromolecular Helicity Induced in an Achiral Polyisocyanide in Water"Journal of the American Chemical Society. 126. 732-733 (2004)

M.Ishikawa、K.Maeda、Y.Mitsutsuji、E.Yashima：“水中非手性多异氰化物诱导的大分子螺旋性的前所未有的记忆”美国化学会杂志。

T.Nishimura, S.Ohsawa, K.Maeda, E.Yashima: "A Helical Array of Pendant Fullerenes on a Helical Poly(phenylacetylene) Induced by Non-covalent Chiral Interactions"Chem.Commun.. (印刷中). (2004)

T.Nishimura、S.Ohsawa、K.Maeda、E.Yashima：“非共价手性相互作用诱导的螺旋聚（苯乙炔）上悬垂富勒烯的螺旋阵列”Chem.Commun.（出版中）。 ）