色素包接錯体結晶 ～新しい非会合性色素配向材料～

参考文献： Y. Tsuchiya, S. Shinkai et al., Chem. Lett., 2011, 40, 99-101. Open Access Y. Tsuchiya, S. Shinkai et al., Chem. Eur. J., 2012, 18, 456-465.

・超分子色素包接錯体

他の分子を包み込む性質のある分子はホスト分子、包まれる分子はゲスト分子と呼ばれ、これらの複合体を包接錯体と呼ぶ。グルコースが環状に連結したシクロデキストリンは代表的なホスト分子として知られ、食品添加物、家庭用品、化粧品などに利用されている。 ヘモグロビンや葉緑素に含まれる色素の基本骨格として知られるポルフィリンの誘導体は、シクロデキストリンに包接される代表的な色素である。 その包接錯体はポルフィリンが外部環境から隔離されたヘムタンパク質類似の１：２のカプセル型の構造を持つ超分子化合物であることが各種分光分析によって予測されていた。 九州先端科学技術研究所ナノテク研究室では、このポルフィリン－シクロデキストリン系の色素包接錯体を単結晶として取り出すことに世界で初めて成功した。 本成果は単に包接複合体の結晶構造を明らかにしただけでなく、これまで溶液平衡下の化学種であった超分子色素包接錯体を新しい機能性材料として利用する道が拓かれたことを意味する。

First report: J. S. Manka, D. S. Lawrence, J. Am. Chem. Soc., 1990., 112, 2440-2442.

・ ポルフィリン－シクロデキストリン包接錯体の結晶構造

トリメチルβシクロデキストリン（TMβCD）

TPyP-2TMbCD H2O （各結晶水の占有率は20%程度）

CCDC: 802112

赤色,板状結晶

三斜晶（P1, Z = 1） 包接分解点: 198-202 oC

a = 16.864(4) Å

b = 17.532(4) Å

c = 17.712(4) Å

a = 98.9688(10) o

b = 103.336(3) o

g = 112.9167(2) o

V = 4514(2) Å3

Dcalc = 1.285 g/cm3

(010) 面

チトクロム P-450 ヘモグロビン

ホスト分子： シクロデキストリン

ゲスト分子： ポルフィリン

ポルフィリン－シクロデキストリン

１：２包接錯体

ヘムタンパク質

・ ポルフィリン－シクロデキストリン包接結晶の結晶構造と結晶格子

(111) 面

TPyP-TMbCD 包接錯体の結晶は偏光特性、発光特性、偏光発光特性を有する

特願：2010-240977 「包接錯体結晶材料」

テトラピリジルポルフィリン（TPyP）

蛍光像

偏光像(45-135º) 偏光像(0-90º)

偏光発光像 （暗： 60º） 偏光発光像 （明： 150º）

明視野像

400 mm

・ ポルフィリン－シクロデキストリン包接錯体結晶の光学特性

・ 固体材料として利用可能な超分子色素包接錯体

・ 色素間の会合が抑制され、配列・配向が制御された新しい色素材料

光学・電気化学・光電気化学用途の新しい機能性色素材料として期待！

a

b

c

a

b

c

a

b

c b

c

プロトン性ポルフィリン

（TCPP） 非水溶性ポルフィリン

（TPP） 非水溶性金属ポルフィリン

（Ni-TPP）

・ 性質の異なるポルフィリンをゲスト分子とした包接結晶の結晶構造

色素包接錯体

色素包接結晶