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助成番号 160347
研 究 成 果 報 告 書（国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）
研究テーマ（和文） ＡＢ

ジスルフィド基を用いた空間電荷移動型導電性ペプチド開発のための基礎研究

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Fundamental Research for Development of Through-Space Charge-Transfer Conductive
Peptides utilizing Properties of Disulfide Bond

研究氏
代表名者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓）ヤマモト名）タクヘイ

研究期間 Ｂ

２０１６

漢字 ＣＢ

山本拓平

報告年度 ＹR

２０１７年

Takuhei

研究機関名

岐阜薬科大学

ﾛｰﾏ字 ＣＺ Yamamoto

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名～ ２０１７年

岐阜薬科大学・薬品分析化学研究室・助教

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)
本研究では、酸化還元酵素間の電荷移動メカニズムであるエレクトロンホッピングを摸倣した導電性ペプチド開発につなげるため、ジスルフィド基の酸化電位に及ぼす隣接基効果を検証した。
1 ジスルフィド化合物の合成
様々なカルボニル基を強制的にジスルフィド基の近くに配置させるため、ノルボルナン骨格を利用した。ノルボルナ
ンの 6 位 endo にジスルフィド基（-SSMe）を、2 位 endo にカルボニル基、メチルエステル基、ピロリジンアミド基、アミド基を隣接基として配置した 4 つの化合物を合成した。また、比較対象として、2 位 exo に同様の官能基を配置した化合物も合成した。
2 電気化学測定上記 8 つのジスルフィド化合物の酸化電位を測定したところ、全て不可逆な酸化波を示した。多くの化合物は 1.0 V付近で酸化されたのに対し、endo-ピロリジンアミドと endo-アミドを隣接基としたジスルフィド化合物は、それぞれ 0.85V と 0.88 V となり、顕著な酸化電位の低下が見られた。この結果から、これらの場合、SO 間で二中心三電子結合を形成し、その隣接基効果により、ラジカルカチオンの安定化が示唆された。
3 量子化学計算
中性状態のジスルフィド化合物の HOMO エネルギーを、B3LYP/6-311+G(2d,p)レベルで計算したところ、酸化電位との相関係数が 0.898 と高い相関性を示し、酸化電位決定段階がラジカルカチオン生成に対応することが示唆された。さらに、ラジカルカチオンの構造最適化（B3LYP/6-31+G(d)）の結果、全ての endo 化合物でラジカルカチオンが SS 上でもSO 二中心三電子結合でも安定化できる構造をとっていることが示唆された。
4 パルスラジオリシス
全ての化合物は、共同研究先のノートルダム大学にて、現在測定中である。
5 光電子分光測定
全ての化合物は、共同研究先のアリゾナ大学にて、現在測定中である。

キーワード ＦＡ

ジスルフィド

隣接基効果

酸化電位

（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -ラジカルカチオン

発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ
著者名 ＨＡ

図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ

欧文概要 ＥＺIn this study we investigated neighboring group participation in disulfide oxidation in order to develop
conductive peptides which mimic biological electron-hopping mechanism of which charges can betransferred between oxidoreductase active sites.
1 Synthesis of disulfides
Four compounds which were 6-endo-(methyldisulfanyl)bicyclo[2.2.1]heptane-2-endo-carboxylic acid,methyl ester, carbonylpyrrolidine, or carboxamide were synthesized. 2-exo-carboxylic acid, methylester, carbonylpyrrolidine, or carboxamide were also synthesized as control compounds.
2 Electrochemistry
Most compounds showed oxidation peaks at around 1.0 V but compounds with endo-carbonylpyrrolidine andendo-carboxamide showed significantly lower oxidation potentials which were 0.85 V and 0.88 V,
respectively. Consequently, the two compounds would be able to make 2-center-3-electron bond between
disulfide S and carbonyl O, indicating the effect would stabilize the produced radicalcations.
3 DFT calcuations
HOMO energies of neutral disulfides were calculated at B3LYP/6-311+G(2d,p) level, and they correlateswith the measured oxidation potentials very well with a correlation coefficient of 0.898, indicating
the factors that determine oxidation potentials are affected largely by formation of racidalcation.
Moreover, optimization of radicalcation structures calculated at B3LYP/6-31+G(d) level resulted in ageometry of which radicalcation can be stabilized both on SS and between SO for all the endo compounds.
4 Pulse radiolysis / 5 Photoelectron spectroscopy
Currently, all the compounds have been studied by our collaborators.

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