災 1 4‑8

ク ラ ウ ン エ ー テ ル が そ の 空 孔より 大 き な イ オ ン 径 の 金 属 ア ゾ ベ ン こ れ ら と は 別 に 、

イ オ ン に 対 し て サ ン ド イ ツ チ 錯 体 を 形 成 す る と い う 特 徴16)を基に、

‑97 ‑

ゼ ン の 光 異 性 化 を 利 用 し て 二 箇 所 の ク ラ ウ ン 環 の 空 間 的 位 置 を 変 化 さ せ 、 金 属 イ オ ン と の 結 合 能 を 制 御 す る 手 法 が 報 告 さ れ て い る 17)‑‑19)。 典 型 的 な 例 が

図4‑9に 示 す よ う な ア ゾ ビ ス ( モ ノ ベ ン ゾ‑15‑クラウンーのである 17)。このト ラ ン ス 体 は

2

個 の ク ラ ウ ン 環 が 独 立 に 作 用 す る た め 、 本 質 的 に は モ ノ ク ラ ウ ン エ ー テ ル と し て 挙 動 し 、 15‑ク ラ ウ ン‑5と 同 様 なNa+選 択 性 を 示 す 。 一 方 、 光 異 性 化 し た シ ス 体 は ク ラ ウ ン 環 が 接 近 す る た め 、 ビ ス ク ラ ウ ン エ ー テ ル と

し て 挙 動 し 、 分 子 内 サ ン ド イ ツ チ 錯 体 を 形 成 す る 。 そ の た め 、 Na+よ り む し ろK+お よ びRb+選 択 性 を 示 す よ う に な る 。 こ の 可 逆 的 変 化 に よ り 、 イ オ ン 親 和 性 の 光 コ ン トロ ー ル の 実 現 が 確 認 さ れ た 。

また、 18‑クラウン‑6がK+の 他 に ア ン モ ニ ウ ム 塩 と も 強 く 錯 化 す る 特 徴20) を 基 に 、 光 異 性 化 現 象 を 利 用 し た イ オ ン 会 合 性 の コ ン ト ロ ー ル を 目 指 し て 図 4‑10に 示 す化合 物 が 分 子 設 計、合 成 さ れ て い る 21)。この化合物においては、

ア ゾ 基 が トラ ン ス 体 の 時 に は ク ラ ウ ン 環 は 通 常 ど お り K+を 結 合 す る が 、 紫 外 光 の 照 射 で 生 成 す る シ ス 体 で は ク ラ ウ ン 環 は 分 子 内 の 尾 ' で あ る ア ン モ ニ

ウム基と優先的に結合し、 K+親 和 性 を 喪 失 す る と い う 結 果 が 得 ら れ て い る 。

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1

勺i a

Il 11

11

1

図4‑9 アゾベンゼン誘導体によるK+

のサンドイツチ的捕捉

刈4‑10 アゾベンゼン誘導体の光異性 化によるK+の放出

︒ ︒

Qd  

以上のように、 ( 1 ) ク ラ ウ ン 環 に 歪 み を 誘 起 す る ， (2) ゲ ス ト 分 子 結 合 部 位 の 空 孔 を 開 閉 す る ， (3) ク ラ ウ ン 環 の 空 間 的 位 置 を 変 え る ， と い う 三 つ の 方 法 に よ り 、 ゲ ス ト 分 子 ( 主 に 金 属 イ オ ン ) の 会 合 力 お よ び 選 択 性 を 光 に よ り コ ン ト ロ ー ル 可 能 で あ る こ と が 示 さ れ た 。

第

2

章 で も 述 べ た よ う に 、 糖 質 の 結 合 部 位 で あ る フ ェ ニ ル ボ ロ ン 酸 部 位 を あ る 特 定 の 距 離 の 二 箇 所 に 固 定 し て や れ ば 、 選 択 的 な 糖 質 の 認 識 が 行 え る こ と が 明 ら か と な っ て い る22)，23)。 従 っ て 、 先 に 述 べ た 方 法 論 を 踏 ま え る と 、 光 に よ っ て 二 箇 所 の フ ェ ニ ル ボ ロ ン 酸 部 位 の 空 間 的 位 置 を 変 化 さ せ る こ と が で き れ ば 、 糖 質 応 答 機 能 の 選 択 性 を コ ン ト ロ ー ル で き る と 期 待 さ れ る 。

そ こ で 本 章 で は 、 光 異 性 化 可 能 な ア ゾ ベ ン ゼ ン の 二 箇 所 に フ ェ ニ ル ボ ロ ン 酸 部 位 を 導 入 し 、 光 に よ り 二 箇 所 の フ ェ ニ ル ボ ロ ン 酸 部 位 聞 の 距 離 を 変 化 さ せ、選 択 的 な 糖 質 応 答 機 能 の 光 制 御 を 行 う こ と を 目 的 と し た 。 具 体 的 に は ア ゾ ベ ン ゼ ン の4，4'位 に ア ミ ド 結 合 を 介 し て 2個 の フ ェ ニ ル ボ ロ ン 酸 を 導 入 し た 化合物

4.1

を 用 い て 、 光 応 答 機 能 を 有 す る 選 択 的 な 糖 質 レ セ プ タ ー を 目 指 し 、 光 異 性 化 に よ る 糖 質 認 識 の 挙 動 変 化 を 検 討 し た 。

川

忠Nr-O-l~

⁰ 

4 ‑ 2  フ ェ ニ ル ボ ロ ン 酸 修 飾 ア ゾ ベ ン ゼ ン の 合 成 合 成 は 以 下 の ス キ ー ム 従 っ て 行 っ た 。

OH 

Zn 

L 〈〉 ^N ベ フ 寸

^SOCIっ

^{‑ ー ・}

N0₂ 

4 . 2  

4.3 

Qd   Qd  

4.4  4.5 

KMn0₄  SOCI₂  4.5 

B‑ B‑ ーヨ

B(OHh  B(OHh 

4.6  4.7 

4 ‑ 2 ‑1  4^，4'‑ビス(ヒドロキシメチル)アゾベンゼン(4.3)の 合 成17c)^，24) 4ー ニ ト ロ ベ ン ジ ル ア ル コ ー ル(4.3)12 .Og(80mmol)を水酸化ナトリウム 10.0g(260mmol)の 水 70ml 溶 液 に 加 え て 溶 解 さ せ 、 こ れ に 亜 鉛 粉 末 14. Og(2 20mmol)を加え、 5時 間 加 熱還流 し た。放 冷 後 、 反 応 混 合 物 よ り 沈 殿 を ろ 取 し 、 こ れ を メ タ ノ ー ル に 加 え て 熱 時 ろ 過 し た。 ろ 液 に

2

時 間 空 気 を パ ブ リ ン グ し た 後 、 溶 媒 を 減 圧 留 去 し 、 得 ら れ た 固 体 を エ タ ノ ー ル に よ っ て 再 結 晶 し 、 指 色 結 品 を (4.60g，51%) を 得 た 。 融 点223.4‑‑‑‑‑224.0⁰C;

IR(KBr)  3600"‑'3000， 1580cm‑1 ; lH‑NMR(250MHz， DMSO‑d₆， TMS， 

27⁰C)  8 /ppm 4.61(4H， d(J=5.2Hz)， 2CH2)^， 5.34(2H， t(J=5.2Hz)， OH)， 

7.53，7.86(各 々4H，各々 d(J=8.1Hz)，ArH) ;元素分析 (C14H14N202とし て ) 計 算 値 :C， 69.41; H， 5.82; N， 11.50%.測 定 値 :C， 69.17; H， 5.97; 

N^，11.47%. 

‑100 ‑

4 ‑ 2 ‑2  4，4'ーピス(クロロメチル)アゾベンゼン (4.4)の 合 成18a) 窒 素 気 流 下 、 化 合 物4.33.0g(12 .4mmol)を塩化チオニル60ml(過剰量) に溶解させ、 DMFを数滴加え、 4時 間 加 熱 還 流 し た 。 放 冷 後 、 こ の 反 応 混 合 物 に ト ル エ ン 60mlを 加 え て 、 塩 化 チ オ ニ ル を 常 圧 留 去 し 、 不 溶 物 を 熱 時 ろ 過 に よ り 取 り 除 い た 。 ろ 液 に 活 性 炭 を 加 え て 、 再 び 熱 時 ろ 過 し た 後 、 放 冷 し て 結 晶 化 さ せ 、 赤 色 結 晶 (2.67g，77%) を 得 た 。 融 点 171.9‑‑173.7⁰C;

IR(KBr)  1580cm‑1; lH‑NMR(250MHz， CDC13^， TMS， 27⁰C)  o /ppm  4.66(4H， s， 2CH2C^l)，  7.54， 7.91(各々4H，各々 d(J=8.3Hz)，ArH) ;元素 分 析 (C14H14N2U2^・0.03C₇H8と し て ) 計 算 値 :C， 60.53; H， 4.38;  N，  9.94%.測 定 値 :C， 60.59; H， 4.40; N， 10.02%. 

4 ‑ 2 ‑3  4，4'‑ビス[(Nーメチル)アミノメチル]アゾベンゼン (4.5)の 合 成25)

化 合 物4.41.80g(6 .45mmol)を乾燥DMF100mlに 溶 解 さ せ 、 メ チ ル ア ミ ン ガスを 10時 間 室 温 で バ ブ リ ン グ し た 。 こ の 反 応 混 合 物 よ り 溶 媒 を 減 圧 留 去

し 、 樫 色 粉 末 を 得 た 。 こ れ を ク ロ ロ ホ ル ム と ηー ヘ キ サ ン に よ る 再 沈 澱 操 作 に よ り 精 製 し 、 澄 色 粉 末 (1.02g，59%) を得た。融点78.1‑‑81.1 oC  ; IR(KBr)  3600"'3000， 1590cm‑1; 1 H‑NMR(250MHz， CDC13^， TMS， 27⁰C)  o  /ppm 2.48(6H， 

s

， 2NCH3)^， 3.83(4H， 

s

， 2CH2N)^， 7.46， 7.88(各々4H， 各々d(J=8.3Hz)，ArH);元 素 分 析 (C16H20N4^・0.lH2^uと し て ) 計 算 値 : C， 71.12; H， 7.55; N， 20.74%.測 定 値 :C， 71.40; H， 7.26; N， 20.15%. 

4  ‑ 2  ‑ 4 

4‑カ ル ボ キ シ フ ェ ニ ル ボ ロ ン 酸 (4.7)の 合 成26)

4‑メチルフェニルボ、ロン酸(4.6)12. Og(8 Ommol)を2.5N水 酸 化 ナ ト リ ウ ム 水 溶 液40mlに 溶 解 さ せ 、 さ ら に 水290mlを 加 え た 。 こ れ を55'cに保ちながら、

過 マ ン ガ ン 酸 カ リ ウ ム 16.6g(1 0 5mmol)を水500mlに 溶 解 さ せ た 溶 液 を 8等 分し、 1時 間 ご と に 加 え た 。 一 晩 撹 祥 後 、 エ タ ノ ー ル を 加 え て 熱 時 ろ 過 し 、 ろ 液 を 減 圧 濃 縮 し た 。 そ の 後 、 残

i

査に 1N塩 酸 を 加 え てpH3に 調 節 し 、 白 色 粉 末 を 得 た 。 こ れ を 刀 ー ヘ キ サ ン に よ っ て 再 結 晶 し 、 白 色 結 晶 (3.04g，37%) 

‑101‑

を 得 た 。 融 点231.8‑‑233.5⁰C ; IR(KBr)  3650‑‑‑‑2810， 1680， 1330cm‑1 ; 

lH‑NMR(250MHz， DMSO‑d₆， TMS， 100⁰C)δ/ppm 7.89(4H， s， ArH)，  8.26(2H， 

s

， B(OH)2)'  12.93(lH， 

b s

， C02H);^{元 素 分 析} (C

7H

7B0

4^・

O.03C6H14として)計算値 :C，51.17;  H， 4.45%.測 定 値 :C， 51.15;  H，  4.58%. 

4 ‑ 2 ‑ 5 4，4'ービス [4‑ボ ロ ニ ル ベ ン ゾ イ ル ー

(N‑

メチル)アミノメチル]

ア ゾ ベ ン ゼ ン (4.1)の 合 成27)

化 合 物4.7445mg(2. 68mmol)を塩化チオニル20mlに 懸 濁 さ せ 、 こ れ に 乾 燥DMFを数滴加えて、 2時 間 加 熱 還 流 を 行 っ た 。 そ の 後 、 反 応 混 合 物 よ り 常 圧 お よ び 減 圧 で 過 剰 の 塩 化 チ オ ニ ル を 留 去 し て 白 色 固 体 を 得 た 。

次 に 、 上 の 操 作 で 得 ら れ た 白 色 固 体 を 乾 燥THF20mlに 溶 解 さ せ 、 化 合 物 4.5300mg(1.12mmol)の乾燥THF20ml溶 液 に 乾 燥 ピ リ ジ ン0.26ml(3.22 mmol ) を 加 え た 溶 液 へ 氷 浴 中 で 滴 下 し 、 室 温 で 17時 間 撹 持 し た 。 反 応 混 合 物 を ろ 別 し 、 ろ 液 よ り 溶 媒 を 減 圧 留 去 し て 糧 色 団 体 を 得 た 。 こ れ を メ タ ノ ー ルと水により再結晶し、ネ登色結晶を (200mg， 32%) を 得 た 。 融 点241.1‑‑

243.3⁰C ; IR(KBr)  3650‑‑‑‑3000， 1620， 1580， 1340cm‑1; lH‑NMR  (400MHz， DMSO‑d₆， TMS， 100⁰C)  O /ppm  2.97(6H， 

s

， 2NCH3)^，  4.69(4H， 

s

， 2CH2N)^， 7.39， 7.86(各々4H，各々d(J=8.4Hz)，ArH)， 7.48，  7.83(各々4H，各々d(J=8.1Hz)，ArH)， 7.68(4H， 

bs

， 2B(OH)2) ;元素分析

(C30H30B2N 40₆^・0.5H20と し て ) 計 算 値 :C， 62.85;  H， 5.46;  N，  9.78%.測 定 値 :C， 62.85・H.5.50・N.9.70%.

4 ‑ 3  測 定 お よ び 結 果

4  ‑3  ‑ 1 

計 算 化 学 に よ る ボ ロ ン 酸 基 問 距 離 に 関 す る 検 討

選 択 的 な 糖 質 の 認 識 を 行 う 場 合 、 二 箇所 の ボ ロ ン 酸 基 に よ る 一 分 子 の 糖 質 へ の 協 同 的 作 用 が 有 効 で あ る こ と が わ か っ て い る 22)，23)。 そ の 選 択 性 は 二 箇 所 の ボ ロ ン 酸 基 聞 の 距 離 に 依 存 す る 。 そ こ で 図4‑5に 示 す よ う な 光 応 答 機 能 を

‑102 ‑

有 す る 糖 質 レ セ プ タ ー で あ る 化 合 物4.1の 分 子 力 学 計 算28)に よ り ボ ロ ン 酸 基 問の距離を検討した。

( 1)  MM3計 算

化 合 物4.1の 構 造 を 基 に 、 そ の ト ラ ン ス 体 お よ び3種 の シ ス 体

(syn‑syn

型，

syn‑anti

型 ，

an t i ‑ a n  t  i

型 ) そ れ ぞ れ に つ い てMM3計 算 (Mac i n t 0 s h ，  AccuModel version1.0) を行った。

(  2 

) 結 果

図4‑11に 化 合 物4.1の ト ラ ン ス 体 お よ び シ ス 体 そ れ ぞ れ に つ い てMM3計 算 を 行 っ た 結 果 の 最 適 構 造 と 生 成 熱 を 示 す 。 化 合 物4.1の 構 造 を み る と 、 光 異 性 化 部 位 で あ る ア ゾ ベ ン ゼ ン と 糖 質 結 合 部 位 で あ る フ ェ ニ ル ボ ロ ン 酸 と の 間 の ス ペ ー サ 一 部 に 自 由 回 転 可 能 な メ チ レ ン 基 が 存 在 し て い る 。 こ の こ と に よ り 、 図4‑11に 示 す よ う な 3種 の シ ス 体 構 造

(syn‑syn

型 ，

syn‑an t i

型 ，

an t i ‑ a n t i

型 ) に つ い てMM3計 算 を 行 っ て い る 。 こ れ ら の 最 適 構 造 に お け る 生 成 熟 の 差 は 非 常 に 小 さ く (lkcal mol‑¹以 下 ) 、 室 温 に お い て こ れ ら の 構 造 問 で 相 互 変 換 可 能 で あ る こ と を 示 し て い る 。 ま た 、 図4‑11に 示 す 結 果 よ り 、 シ ス 体 に お け る そ れ ぞ れ 3種 の 最 適 構 造 の ホ ウ 素 原 子 問 距 離 を 求 め 、 図4‑12に示す。

図4‑12よ り 、 化 合 物4.1のシス体において、

syn‑syn

型 の 場 合 に は 糖 質 結 合 部 位 で あ る ボ ロ ン 酸 基 の ホ ウ 素 原 子 間 距 離 が4.3

A

で あ っ た 。 こ れ は 単 糖 類 の 二 箇 所 の ジ オ ー ル 部 位 間 距 離 ( 約4A) と ほ ぼ 一 致 す る 。 ま た 化 合 物4.1のト ラ ン ス 体 で は こ の ホ ウ 素 原 子 間 距 離 は26.0Aで あ っ た 。 従 っ て 、 化 合 物4.1の

トランス体では、 二箇 所 の ボ ロ ン 酸 基 の 協 同 的 作 用 に よ る 単 糖 類 と の 分 子 内 1 : 1錯 体 の 形 成 は 不 可 能 で あ る が 、 シ ス 体 の

syn‑syn

型 で は こ れ が 可 能 で あ る た め に 、 単 糖 類 を 選 択 的 に 認 識 で き る と 期 待 さ れ る 。

‑103 ‑

生成熟

33.6kcal mor¹ 

トランス体

83.0kcal mor¹ 

シス体

(syn‑sy 刀型)

82.6kcal mor 1 

シス体

(syn‑anti型)

82.2kcal mol‑¹ 

シス体

( a n t i ‑ a n t i型)

刈

4‑11 MM3

を 用 い て 計 算 し た 化 合 物

4 . 1

の 構 造 と 生 成 熟

‑104‑

2 2 . 3  A 

ゆ ﹄

O

H

︑ ︑ . F

; j

v 付 ︑

⁝ ︒ は ⁝ ‑

4

ドキュメント内 九州大学学術情報リポジトリ (ページ 103-111)