出願番号：2006-544825 ／ 特開番号：再表2006/054426 ／ 登録番号：4929461

【課題】in vivoにおいて高感度検出ができる高蛍光量子収率型疎水性蛍光プローブ分子、その高蛍光量子収率型疎水性蛍光プローブ分子を用いた生体高分子検出法及び生体高分子間相互作用検出法を提供することを目的とする。

【解決手段】ピレン骨格の１位にマレイドイミド基で置換されたアリールエチニル基を導入した蛍光プローブに代表されるエキシマー形成可能な蛍光性有機基に置換基を有するアリールエチニル基を導入した蛍光プローブ。この蛍光プローブ分子で被検生体高分子をラベル化することで可能となる生体高分子検出法ならびに生体高分子間相互作用検出法。

Reliable and Reproducible Separation of 3,9- and 3,10-Dibromoperylenes and the Photophysical Properties of their Alkynyl Derivatives

Eur. J. Org. Chem., 2017, 4334-4337.

Helix-Rotaxane Hybrid Systems: Rotaxane-Stabilized, Saccharide-Induced Chiral Ethynylpyridine Helices by Thermodynamic Process

Eur. J. Org. Chem., 2017, 726-733.

A D3h-Symmetric Macrocycle Alternatingly Composed of Pyridine and Benzyl Alcohol Units Linked with Acetylene Bonds

Heterocycles, 2016, 93, 580-592.

D3h-Symmetrical Shape-Persistent Macrocycles Consisting of Pyridine-Acetylene-Phenol Conjugates as a Highly Efficient Host Architecture for Saccharide Recognition

Chem. Eur. J., 2016, 22, 18944-18952.

Cyclodextrin-Isolated Alkynylpyrenes as UV-Stable and Blue-Light-Emitting Molecules Even in Condensed States

Org. Lett., 2016, 18, 1960-1963.

(1)人工的なDNA類似体を基質とする核酸関連酵素反応の解析とその化学的深化

(2)紫外光励起に対して極限まで耐久性を持たせた青色発光分子の開発とその応用

本研究計画では、電気・光・熱などに対する耐久性を極限まで向上させ、どのような条件下で もほとんど劣化しない有機発光分子を創出して、その材料・化学・生物分野への応用を企図する。 そこで、光に透明な環状分子で 1 個の発光分子を完全に包みこみ、発光分子の電子励起から生じ る副産物(活性酸素種など)の攻撃を防御できるロタキサン型発光分子を開発する。具体的には 以下の研究項目を実施する。
研究項目1:水や酸素存在下での電子励起にも劣化しない有機発光分子の開発と EL 特性評価
研究項目2:外部からの化学刺激により劣化しない有機光触媒およびバイオプローブの開発
今年度は、研究項目1の水や酸素存在下での電子励起にも劣化しない有機発光分子の開発を重点的に行った。特にアルキニルピレンを発光部位とし、シクロデキストリン（CD）で完全に分子被覆されたロタキサン型青色発光分子（[3]ロタキサン）に焦点を絞り、それらを設計・合成した。 この[3]ロタキサンの構造は、Ｘ線結晶構造解析により確認した。発光分子が CD の防御壁に囲まれることで、活性酸素種が生成される紫外光励起下でも高い安定性を示すとともに、非常に高い発光量子収率（Φf = 0.75）を持つことが分かった。この特殊な分子構造は、高濃度溶液中や固体中でも発光分子どうしの相互作用を防ぐことが可能であり、 濃度消光により発光特性が喪失する有機発光分子の欠点を克服した。また、酸素存在下において [3]ロタキサンの光褪色実験および活性酸素捕捉実験を実施したところ、[3]ロタキサン自体は褪色しないものの、その周囲で一重項酸素酸素は発生していることも分かった。これは、[3]ロタキサン内部 の発光分子が CD を隔てて、酸素分子とエネルギー移動できることを意味している。

(3)ロタキサン形成を分子のキラル配向制御に用いる円偏光発光材料の創製とその一般化

本研究計画では、[4]ロタキサンの左右両円偏光発光（円偏光発光：CPL）の実現と広範な波長領域への対応を通して、本法の CPL 材料創出法への一般性を検証するため、以下の項目を実施する。
（１） γ-シクロデキストリン（γ-CD）の鏡像異性体を用いずに [4]ロタキサンから左右両円偏光発光を実現する手法の確立：これまでの研究で得られた知見より [4]ロタキサンの円偏光の回転方向は、γ-CD に内包された 2 分子のアルキニルピレンが形成するスタック構造の絶対配置関係により決定されることが判明している。この絶対配置関係が反転する条件を計算化学的手法から探索して、γ-CD の鏡像異性体を用いずに円偏光特性が反転した [4]ロタキサン（反転 [4]ロタキサン）を設計した。
（２）アルキニルピレン以外の発光分子として、アルキニルペリレンを新たに設計・合成した。またこのアルキニルペリレンが γ-CD に 2:2 のモル比で包接されることを確認した。そしてこの包接錯体が、強い CPL を示すことを確認した。

(4)自己構造化と複製能力をもつ人工オリゴマーの創出とリボザイム型分子触媒への展開

ピリジン環とフェノール環とをアセチレン結合を介して連ねた「ピリジン/フェノールオリゴマー」を開発した。適宜に薗頭反応を繰り返し、１２、６量体のオリゴマーを得た。
これらのオリゴマーの濃度を変えたNMRから自己会合定数を求めたところ、１２、６量体でそれぞれ350、34M-1と求められた。
DCE中、１２量体へオクチルβ-D-グルコシドを滴定したところ、キラルならせんを示すCDが誘起され会合定数は2.4x10^7M-1であった。鎖長が長い１２量体で自己会合と糖認識ともに強かった。ピリジンとフェノールがpush-pullの形式でOH基を挟み込むことが、モデル化合物のX線結晶構造解析で確認された。