Fluorescent Detection of Metal Ions and Pyrophosphate with TQEN-Based Quinoline Derivatives

Abstract

T P E N ( N , N , N ’ , N ’ t e t r a k i s ( 2 p y r i d y l m e t h y l ) ethylenediamine) は EDTA (ethylenediamine-N,N,N’,N’tetraacetic acid) の酢酸部位をピリジルメチル基に置き換 えた化合物であり(図 1)、様々な金属イオンと単核あ るいは複核錯体を形成する。TPEN の六つの窒素原子が 全て配位した六配位八面体構造を有する単核錯体の結晶 構造として、Fe, Hg, Zn, Cu, Co, Ni, Ru, Cr 錯体などが知 られている。TPEN は合成および精製が容易で、比較的 扱いやすい化合物である。解離するプロトンを持たず、 中性付近では電荷を持たない。EDTA と比較して脂溶性 が高く、細胞膜を通過して細胞の中に取り込まれる。 本研究では、TPEN のピリジルメチル基をキノリ ル メ チ ル 基 に 置 き 換 え た TQEN (N,N,N’,N’-tetrakis(2quinolylmethyl)ethylenediamine) に着目した(図 1)。金属 に対する配位部位として見た場合、キノリンはピリジン と比較して、塩基性の低さとペリ水素による立体障害の ため、金属に対する配位力が弱くなることが知られてい る。このように、弱い配位力のため錯体が不安定になる 点は一般的にあまり有利とは言えないが、金属配位の際 の立体障害により大きなイオン半径を有する金属との錯 形成が相対的に有利になると捉えるとこれは長所となり 得る。キノリンを含む化合物は剛直性があり、また分子 内および分子間でのスタッキング相互作用も期待できる ため、対応するピリジン化合物と比べて一般に結晶性が 良く、錯体の構造を結晶構造解析から議論できる点で非 常に有利である。さらに、キノリンは蛍光団としての機 能も持ち合わせている。筆者らはこれまで、蛍光団と金 属補足部位とが一体となったキノリン化合物の機能に関 する研究を行ってきた。本稿では、TQEN から始まるキ ノリン化合物の金属イオンセンサーとしての進化の過程 について筆者らの研究成果を中心に紹介する。