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

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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。