立体的な相互作用を利用した回転情報伝搬システムの創製

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本年度は、ダブルデッカー型ポルフィリンランタン(III)錯体(LaDD)とポルフィリンロジウム(III)錯体ローターを1対2の比で連結させた、3枚の回転子から構成される超分子ローターについて、それらの回転特性を温度可変核磁気共鳴スペクトル測定により評価した。化学的刺激によってLaDDの回転速度を変化させたとき、ポルフィリンロジウム(III)錯体ローターが独立して回転運動し始める超分子ローターと、回転挙動が同調し続ける超分子ローターの2種類が存在することを明らかにした。前者は同調-非同調の切り替えが可能な超分子ローターとして機能し、後者はまさに分子ギアとして機能することを見出した。このような動的特性の相違は回転子の配置の違いに由来するものであり、回転子間に働く立体的な相互作用は分子構造に依存することを明らかにした。分子運動の伝達・変換機構を担う立体的な相互作用について知見を得ることにより、ATP合成酵素などの生体分子集合体における、動体間の相互作用の解明にも拍車が掛かると考えられる。続いて、高分子の立体構造変化に伴って機能・特性が劇的に変化する機能性高分子の創成に関する研究を行った。FRETが起こる組み合わせのドナー、アクセプター性分子をモノマーとして用い、交互共重合体の設計および合成を行った。光化学特性評価および理論的考察より、アクセプター部位の吸収遷移双極子の対するドナー部位の蛍光遷移双極子の配向度変化、つまり、高分子の立体構造変化に連動してFRETの効率が変化することが示された。本研究で合成した機能性高分子は、立体構造をランダムコイル状構造から直線上に伸びた構造へと制御することで、発光色を赤色から青色へと切り替えが可能であると考えられる。この特性を活かし、高分子の新たな立体構造制御法の確立や、高分子の構造変化を利用する新奇機能性材料の開発への応用が期待される。