TanaseGroup/ResearchProjects

概要

 当研究室では主として有機金属化学生物無機化学など広範囲な錯体化学の分野において研究活動を行っており、これまでに数多くの新しい金属錯体を合成しその構造解析や物性を評価したり有機触媒反応への応用などを行ってきた。現在、我々の興味は主として金属多核中心やその複合体・集積体における新しい構造や機能の発現に向けられている。生体機構や反応活性な不均一系触媒機構に学びつつ人工的な分子集合系を構築する試みは、省エネルギ−および省資源を念頭においた次世代の分子化学、分子工学、分子エレクトロニクスなどの開発に通じるものと考える。21世紀の科学者にとって、本来的な『科学に対する強い好奇心』とともに『グリ−ンサイエンス』は研究の原動力となる重要なキ−ワ−ドであると考える。

 棚瀬研究室は『有機金属グル−プ』と『生物無機化学グル−プ』の二つのサブグル−プに分けれて研究を展開している。


有機金属サブグル−プ

最近の研究テ−マ

説明

 金属−金属結合を持つクラスター化合物は、不均一系触媒(金属、金属酸化物等)のモデル化合物として、また、新たな均一系触媒として注目を集めている。特に、異種金属を含む2〜4核錯体(小クラスタ−分子)の化学は、二種の元素が協同して単核金属中心では起こり得ない新しい反応を促進する可能性、あるいは、二種の異なった機能・性質が融合されて新しい物性を生ずる可能性を持つことから、新しい化学の開拓において非常に期待の大きい分野である。当研究室ではこれまでに、新しい反応性および物性を開拓する目的で、有機多座配位子を用いた遷移金属クラスタ−化合物の合成を化学的および電気化学的手法を用いて行ってきた。特に最近では、3座ホスフィンdpmp (bis(diphenylphosphino methyl) phenyl phosphine)を用いた白金二核錯体の異性体を出発原料として、金属−金属結合を持つ様々な同種・異種遷移金属三核クラスタ−化合物を合成し、その構造、電子状態、反応性、物性において研究を展開している。さらに、このような手法に基づいて小クラスタ−骨格の戦略的拡張を試みている。また、最近では均一系クラスター化合物の多核化とは異なる考え方に基づき、当研究室でこれまでに合成した種々の同種・異種金属三核錯体を有機連結配位子を用いて様々な配向性を持たせながら高次化することにより新しい複合材料を開発しようとする試みを展開している。小クラスター分子の配向集積化は、金属ー金属結合の新たな反応性・物性を生み出すだけでなく、配向の様式によって電気伝導性、分子認識性、光応答性等の性質を付加することができ、全体として多機能性複合材料の開発の端緒を開くことを目的としている。分子の複合化および集積化に基づく材料開発は、ナノスケ−ルの次世代の化学素子・電子素子をイメージしたものである。

dpmp配位子にサポ−トされた金属−金属結合をもつ直鎖状白金三核錯体


生物無機化学サブグル−プ

最近の研究テ−マ

説明

 糖質は多くの生命体にとって最も重要なエネルギー源であるばかりでなく、様々な生体機構において重要な働きをしている。近年、X線結晶構造解析等による構造生物学の急速な進歩に伴い、糖質をターゲットにした酵素の多くがその活性中心で金属と糖質の相互作用を利用していることが明らかになりつつある。また、細胞応答のほとんどの場合において糖質がその重要な過程に関与していることも明らかになりつつある。このようなことから、糖質と金属の相互作用を分子レベルで解明することは、21世紀に残された生物無機化学の重要な課題の一つであると考えられる。当研究室では、糖質とジアミンより生成するN-グリコシドを配位子とした遷移金属錯体の研究を系統的に行ってきた。N-グリコシドのアミン部位は糖質を金属上に集積するためのアンカーの役割をしており、ジアミンを修飾することにより糖質の様々な配位様式を実現できる。最近では、ジアミンに代えて分枝状ポリアミンであるtris(2-aminoethyl)amine (tren)を用い、糖質を配向性を持たせながら金属中心に集積を行っている。また、金属N置換ジアミン錯体による立体特異的炭素骨格転移を伴う糖質のC2エピ化反応をも見出している。さらに最近では、生体機構を模倣した人工的金属二核および三核中心の構築により糖質変換反応を開発する試みも行っており、特に、アルドース−ケトース異性化反応、位置特異的リン酸化反応、水酸基の酸化反応、C-H結合開裂反応等の人工システムの開発を目指している。有機合成的な糖質変換反応が多くの水酸基の保護・脱保護を必要とし煩雑であることを考えれば、保護基の導入を行わない本システムは工業的にも省資源・省エネルギ−の観点から多くの重要な知見を与えるものと考える。

4個のマルト−スドメインをもつペルオキソ架橋コバルト二核錯体

 近年、遺伝情報伝達における金属イオンの役割が徐々に解明され、その重要性が化学・生物化学のみならず医学、薬学等様々な分野から指摘されている。特に、DNA、RNAの切断を行う蛋白酵素の活性中心には二核の金属イオン(Zn, Mn, Mg) が存在することがX線結晶構造解析により明らかにされている。これらに含まれる金属イオンは全て二価であり、ペプチド側鎖のカルボキシル基により橋架けされている。また、同様の二核構造は ペプチド結合切断酵素、糖質異性化酵素等にも見いだされ、生体機構全体においても非常に重要な共通要素であると考えられる。 当研究室では、DNA、RNA、ポリペプチドの移動および切断等また糖質の異性化および認識等を促進する金属酵素において、非酸化還元活性な金属二核中心が果たす役割をモデル錯体を通じて明らかにすることを目的として研究を行っている。具体的には、ジカルボキシラト二核化配位子XDK (H2XDK = m-xylenediamine bis(Kemp's triacid imide)を用い、非常に多彩な二核、三核金属錯体を合成し、現在、それら錯体と生体関連有機物との相互作用について検討を進めている。



 
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