Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6760680B2 - Method for Producing Metal-Containing Cluster Using Metallized Peptide - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6760680B2 - Method for Producing Metal-Containing Cluster Using Metallized Peptide - Google Patents

Method for Producing Metal-Containing Cluster Using Metallized Peptide Download PDF

Info

Publication number
JP6760680B2
JP6760680B2 JP2020042660A JP2020042660A JP6760680B2 JP 6760680 B2 JP6760680 B2 JP 6760680B2 JP 2020042660 A JP2020042660 A JP 2020042660A JP 2020042660 A JP2020042660 A JP 2020042660A JP 6760680 B2 JP6760680 B2 JP 6760680B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
metal
peptide
metallized
amino acid
synthesized
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2020042660A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020151706A (en
Inventor
享稔 今岡
享稔 今岡
和輝 西山
和輝 西山
美奈 大河内
美奈 大河内
祐圭 田中
祐圭 田中
山元 公寿
公寿 山元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Institute of Technology NUC
Original Assignee
Tokyo Institute of Technology NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Institute of Technology NUC filed Critical Tokyo Institute of Technology NUC
Application granted granted Critical
Publication of JP6760680B2 publication Critical patent/JP6760680B2/en
Publication of JP2020151706A publication Critical patent/JP2020151706A/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

本発明は、金属含有クラスター、特に金属含有ナノクラスター、および金属含有サブナノクラスターの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a metal-containing cluster, particularly a metal-containing nanocluster, and a metal-containing sub-nanocluster.

触媒としても使用し得るナノスケールの微粒子の製造方法として、本発明者らによる独自の方法であるフェニルアゾメチンデンドリマーを鋳型として用いる方法が精力的に探索、開発されてきている(特許文献1)。本発明者らにより開発され、その検討が続けられているフェニルアゾメチンデンドリマーは、骨格に高い配位性を示すイミン部位を多数有していることからルイス酸と錯形成が可能である。フェニルアゾメチンデンドリマーは、イミンからの電子供与が末端から中心に向けて連続的に加算されることで、末端のイミンから中心に向かってイミンの電子密度が増加するという電子密度勾配を有している。この電子密度勾配によって、フェニルアゾメチンデンドリマーに金属塩が錯形成する際、最内層イミンから優先的に金属塩と錯形成していく段階的錯形成が起こる。フェニルアゾメチンデンドリマーの段階的錯形成能を利用することで、白金塩等の1種単独の一元系をはじめとして、各層にそれぞれ異なる金属種を集積する、2種金属塩を用いた二元系や、更には3種、4種、5種等の多元系の精密へテロ金属集積も可能となり、金属塩の個数および組成を規定したデンドリマー錯体を調製できる。この金属塩が配位したデンドリマー錯体を還元することで、粒径分布が極めて小さい精密に制御された金属含有サブナノクラスターの形成が可能となる(特許文献2〜5)。 As a method for producing nanoscale fine particles that can also be used as a catalyst, a method using a phenylazomethine dendrimer as a template, which is a unique method by the present inventors, has been energetically searched for and developed (Patent Document 1). The phenylazomethine dendrimer, which was developed by the present inventors and is being studied, has a large number of imine sites showing high coordination in the skeleton, and thus can be complexed with Lewis acid. The phenylazomethine dendrimer has an electron density gradient in which the electron density of imine increases from the terminal imine toward the center by continuously adding the electron donation from the imine from the terminal to the center. .. Due to this electron density gradient, when a metal salt is complexed with the phenylazomethine dendrimer, a stepwise complex formation occurs in which the innermost imine is preferentially complexed with the metal salt. By utilizing the stepwise complex forming ability of the phenylazomethine dendrimer, a binary system using two metal salts that accumulates different metal species in each layer, including a single one system such as platinum salt, etc. Furthermore, it is possible to accumulate precision heterometals of multiple types such as 3 types, 4 types, and 5 types, and it is possible to prepare a dendrimer complex in which the number and composition of metal salts are specified. By reducing the dendrimer complex coordinated with this metal salt, it becomes possible to form precisely controlled metal-containing sub-nanoclusters having an extremely small particle size distribution (Patent Documents 2 to 5).

金属原子数が十数個程度の金属含有サブナノクラスターは、本発明者らの研究によって、その物理的性質、化学的性質が、構成原子数や種類に大きく依存することが明らかにされている(非特許文献1、2)。このような観点より、構成原子数とその種類を規定した合成法が望まれている。しかし、フェニルアゾメチンデンドリマーを鋳型として用いる方法は、金属の錯形成定数に依存して集積するため、金属の数や組成をより細かく設計してサブナノクラスターを形成することには限界があった。 Research by the present inventors has revealed that the physical and chemical properties of a metal-containing sub-nanocluster having about a dozen metal atoms largely depend on the number of constituent atoms and the type (). Non-Patent Documents 1 and 2). From this point of view, a synthesis method that defines the number of constituent atoms and their types is desired. However, since the method using the phenylazomethine dendrimer as a template accumulates depending on the complex formation constant of the metal, there is a limit in forming a sub-nanocluster by designing the number and composition of the metal in more detail.

非特許文献3は、複数のアミノ酸残基に金属が結合したメタル化ペプチドの合成を報告している。しかしながら、ナノクラスターのような金属含有クラスターを合成する観点においては、メタル化ペプチドに着目した例は知られていない。 Non-Patent Document 3 reports the synthesis of a metallized peptide in which a metal is bound to a plurality of amino acid residues. However, from the viewpoint of synthesizing metal-containing clusters such as nanoclusters, there are no known examples focusing on metallized peptides.

特許第4511125号公報Japanese Patent No. 4511125 特開2010−18610号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-18610 特開2013−159588号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-159588 特開2007−23166号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-23166 特開2018−145172号公報JP-A-2018-145172

K. Yamamoto et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 9810-9815.K. Yamamoto et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 9810-9815. K. Yamamoto et al. Sci. Adv. 2017, 3, e1700101.K. Yamamoto et al. Sci. Adv. 2017, 3, e1700101. Chem. Lett. 2014, 43, 1167-1169.Chem. Lett. 2014, 43, 1167-1169.

更に、金属含有ナノクラスター/ナノ粒子触媒の元素を自由自在に制御できる全自動合成法が望まれている。ペプチドはメリーフィールド固相合成法などを基盤とした自動合成法が確立されており、装置も市販されている。ペプチドを鋳型として活用することで金属含有ナノクラスター/ナノ粒子触媒の自動合成が可能になると考えられる。 Further, a fully automatic synthesis method capable of freely controlling the elements of the metal-containing nanocluster / nanoparticle catalyst is desired. An automatic synthesis method for peptides based on the Merryfield solid-phase synthesis method has been established, and an apparatus is commercially available. It is considered that the automatic synthesis of metal-containing nanocluster / nanoparticle catalysts will be possible by using peptides as templates.

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、金属原子の数や組成の自由度が高い、ナノクラスター等の金属含有クラスターを合成する新規な方法を提供することを課題としている。
また自動合成を可能とすることで触媒探索の高速化に資する方法も提供することを課題としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a novel method for synthesizing a metal-containing cluster such as a nanocluster having a high degree of freedom in the number and composition of metal atoms. There is.
Another issue is to provide a method that contributes to speeding up catalyst search by enabling automatic synthesis.

上記課題を解決するために本発明者らは鋭意検討した結果、ペプチドをテンプレートとして、複数の同一または別異の金属原子を含むメタル化ペプチドを形成することにより、金属原子の数や組成の自由度が高く、特に単分散なクラスターを合成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have made a metallized peptide containing a plurality of the same or different metal atoms using the peptide as a template, whereby the number and composition of metal atoms can be freely adjusted. We have found that it is possible to synthesize monodisperse clusters with a high degree of degree, and have completed the present invention.

すなわち、本発明の金属含有クラスターの製造方法は、複数の同一または別異のアミノ酸残基に同一または別異の金属原子が結合した、前記複数の金属原子を含むメタル化ペプチドを、還元もしくは加水分解するか、またはこれらに準じて化学的に変換することにより、前記複数の金属原子および/またはこれに由来する金属酸化物からなる金属含有クラスターを形成することを特徴としている。
また本発明の金属含有クラスターの製造方法は、前記メタル化ペプチドを固相合成法により合成することを特徴としている。
That is, in the method for producing a metal-containing cluster of the present invention, a metallized peptide containing the plurality of metal atoms in which the same or different metal atoms are bonded to a plurality of the same or different amino acid residues is reduced or hydrolyzed. It is characterized by forming a metal-containing cluster composed of the plurality of metal atoms and / or a metal oxide derived from the plurality of metal atoms by decomposing or chemically converting according to these.
Further, the method for producing a metal-containing cluster of the present invention is characterized in that the metallized peptide is synthesized by a solid-phase synthesis method.

本発明によれば、金属原子の数や組成の自由度が高い、ナノクラスターやサブナノクラスター等の金属含有クラスターを合成する新規な方法が提供される。
またメタル化ペプチドを固相合成法により自動合成の方法も提供される。
According to the present invention, there is provided a novel method for synthesizing metal-containing clusters such as nanoclusters and sub-nanoclusters, which have a high degree of freedom in the number and composition of metal atoms.
A method for automatically synthesizing a metallized peptide by a solid-phase synthesis method is also provided.

(a)は実施例において合成したPtL−NH2のMALDI−TOF−MSスペクトル、(b)はその1H NMRスペクトルである。(A) is the MALDI-TOF-MS spectrum of PtL-NH 2 synthesized in the examples, and (b) is the 1 H NMR spectrum thereof. 実施例において合成したFmoc−GluPtL−OAllのMALDI−TOF−MSスペクトルである。It is a MALDI-TOF-MS spectrum of Fmoc-GluPtL-OAll synthesized in an example. 実施例において合成したFmoc−(Glu−PtL)4−OAllのMALDI−TOF−MSスペクトルである((a)は精製前、(b)は精製後)。It is a MALDI-TOF-MS spectrum of Fmoc- (Glu-PtL) 4 -OAll synthesized in Examples ((a) is before purification, (b) is after purification). Fmoc−(Glu−PtL)4−OAll/KB(0.05wt%)の錯体モデル(a)とHADDF−STEM像(b)である。ペプチドは溶媒にTHFを用いてKBに担持した。It is a complex model (a) of Fmoc- (Glu-PtL) 4- OAll / KB (0.05 wt%) and a HADDF-STEM image (b). The peptide was supported on KB using THF as a solvent. Pt4クラスター/KBのHADDF−STEM像である。HADDF-STEM image of Pt 4 cluster / KB. Fmoc−(Glu−PtL)4−OAll/KB(0.05wt%)のHADDF−STEM像である。ペプチドは溶媒にDMFを用いてKBに担持した。HADDF-STEM image of Fmoc- (Glu-PtL) 4- OAll / KB (0.05 wt%). The peptide was supported on KB using DMF as a solvent. Fmoc−(Glu−PtL)4−OAll/KB(0.05wt%)のHADDF−STEM像である。ペプチドは溶媒にCH3Clを用いてKBに担持した。HADDF-STEM image of Fmoc- (Glu-PtL) 4- OAll / KB (0.05 wt%). The peptide was supported on KB using CH 3 Cl as a solvent. Fmoc−(Glu−PtL)4−OAllの焼成前後のXPSスペクトルである((a)は焼成前、(b)は焼成後)。It is an XPS spectrum before and after firing of Fmoc- (Glu-PtL) 4 -OAll ((a) is before firing, (b) is after firing). 焼成時間を変更して測定したFmoc−(Glu−PtL)4−OAllの焼成後のXPSスペクトルである。焼成前の結果も併せて示している。It is the XPS spectrum after calcination of Fmoc- (Glu-PtL) 4 -Oall measured by changing the calcination time. The results before firing are also shown. 焼成温度を変更して測定したFmoc−(Glu−PtL)4−OAllの焼成後のXPSスペクトルである。焼成前の結果も併せて示している。It is an XPS spectrum after calcination of Fmoc- (Glu-PtL) 4 -Oall measured by changing the calcination temperature. The results before firing are also shown. (a)は実施例において合成したFmoc−(E−NH−Pt)−COOHのMALDI−TOF−MSスペクトル(マトリックス:4−ニトロアニリン)、(b)はHPLC分析結果(検出器:214nm)である。(A) is the MALDI-TOF-MS spectrum (matrix: 4-nitroaniline) of Fmoc- (E-NH-Pt) -COOH synthesized in the example, and (b) is the HPLC analysis result (detector: 214 nm). is there. 実施例において合成したNH2−(E−NH−Pt)−COOHのHPLC分析結果(検出器:214nm)である。It is the HPLC analysis result (detector: 214 nm) of NH 2- (E-NH-Pt) -COOH synthesized in the Example. (a)は実施例において合成したNH2−(E−NH−Pt)2−CONH2のHPLC分析結果(検出器:214nm)、(b)は粗生成物のMALDI−TOF−MSスペクトル(マトリックス:CHCA)である。(A) is the result of HPLC analysis (detector: 214 nm) of NH 2- (E-NH-Pt) 2- CONH 2 synthesized in the examples, and (b) is the MALDI-TOF-MS spectrum (matrix) of the crude product. : CHCA). 実施例において合成したNH2−(E−NH−Pt)4−COOHのHPLC分析結果(検出器:214nm)である。It is the HPLC analysis result (detector: 214 nm) of NH 2- (E-NH-Pt) 4- COOH synthesized in the Example. 実施例において合成したNH2−(E−NH−Pt)n−COOH(n=1−4,6)を同じ分析HPLC条件(検出器:214 nm)で比較した結果である。This is the result of comparing NH 2- (E-NH-Pt) n- COOH (n = 1-4,6) synthesized in Examples under the same analytical HPLC conditions (detector: 214 nm). 実施例において合成したNH2−(E−NH−Pt)12−COOHのHPLC分析結果(検出器:214nm)である。It is the HPLC analysis result (detector: 214 nm) of NH 2- (E-NH-Pt) 12- COOH synthesized in the Example. (a)はPREP HPLCで精製したNH2−(E−NH−Pt)3−CONH2のHPLC分析結果(検出器:214 nm)、(b)は各マトリックスを使用した精製NH2−(E−NH−Pt)12−COOHのMALDI−TOF−MSスペクトル(マトリックス:DCTB、CHCA、4−ニトロアニリン、ジトラノール)である。(A) is the result of HPLC analysis of NH 2- (E-NH-Pt) 3- CONH 2 purified by PREP HPLC (detector: 214 nm), and (b) is the purified NH 2- (E) using each matrix. -NH-Pt) 12- COOH MALDI-TOF-MS spectrum (matrix: DCTB, CHCA, 4-nitroaniline, ditranol). Pt12ペプチド/KB(ケッチェンブラック) 5wt%の原子分解能HAADF−STEM像である。Pt 12 peptide / KB (Ketchen Black) 5 wt% atomic resolution HAADF-STEM image. (a)はPt12ペプチド/KB 5wt%の拡大視野で観察された画像(b)はGaussian Viewで描かれたPt12ペプチドの分子モデル、(c)はGaussian Viewで描かれたPt12ペプチドの白金の位置である。(A) is an image observed in a magnified field of Pt 12 peptide / KB 5 wt%, (b) is a molecular model of Pt 12 peptide drawn by Gaussian View, and (c) is a molecular model of Pt 12 peptide drawn by Gaussian View. The position of platinum. (a)はPt12 サブナノ粒子/KB 2wt%の原子分解能HAADF−STEM像、(b)は原子数が正確にカウントされるPt12 サブナノ粒子、(c)は観測されたサブナノ粒子サイズ分布である。(A) is an atomic resolution HAADF-STEM image of Pt 12 sub-nanoparticles / KB 2 wt%, (b) is a Pt 12 sub-nanoparticle whose number of atoms is accurately counted, and (c) is an observed sub-nanoparticle size distribution. .. (a)は実施例において合成したNH2−(E−NH−Pt)19−NH2のHPLC分析結果(検出器:214 nm)、(b)は粗生成物のMALDI−TOF−MSスペクトル(マトリックス:DCTB)である。(A) is NH 2 synthesized in Example - (E-NH-Pt) 19 -NH 2 in HPLC analysis (detector: 214 nm), (b) the crude product MALDI-TOF-MS spectrum ( Matrix: DCTB). Pt19 サブナノ粒子/KB 0.47wt%@Ptの原子分解能HAADF−STEM像であり、(a)は全体的な視野[1]スケールバー:5nm(b)別の全体的な視野[2]スケールバー:10nmである。Atomic resolution HAADF-STEM image of Pt 19 sub-nanoparticles / KB 0.47 wt% @ Pt, where (a) is the overall field of view [1] scale bar: 5 nm (b) another overall field of view [2] scale. Bar: 10 nm. 実施例におけるトルエン酸化の触媒反応において、各生成物の収率合計から計算された総収率である。0.47wt%の推定金属担持量に基づいて、すべての収率を評価した。It is the total yield calculated from the total yield of each product in the catalytic reaction of toluene oxidation in the examples. All yields were evaluated based on an estimated metal support of 0.47 wt%. (a)は実施例において合成したFmoc−(E−NH−pyL)−OAllの1H NMRスペクトル(400MHz, DMSO−d6)、(b)はMALDI−TOF−MSスペクトル(マトリックス:DCTB)である。(A) is a 1 H NMR spectrum (400 MHz, DMSO-d 6 ) of Fmoc- (E-NH-pyL) -OAll synthesized in Examples, and (b) is a MALDI-TOF-MS spectrum (matrix: DCTB). is there. 実施例において合成したNH2−(E−NH−(pyL−Ir))−COOHのHPLC分析結果(検出器:214nm)である。It is the HPLC analysis result (detector: 214 nm) of NH 2- (E-NH- (pyL-Ir))-COOH synthesized in the Example. 樹脂から切断後のNH2−(E−NH−(pyL−Ir))−CONH2のHPLC分析結果(検出器:214nm)である。It is the HPLC analysis result (detector: 214 nm) of NH 2- (E-NH- (pyL-Ir))-CONH 2 after cutting from the resin. 実施例において合成したNH2−(E−NH−Pt)3−(E−NH−(pyL−Ir))3−CONH2のHPLC分析結果(検出器:214nm)である。NH 2 synthesized in Example - (E-NH-Pt) 3 - (E-NH- (pyL-Ir)) 3 -CONH 2 of HPLC analysis (detector: 214 nm) is. NH2−(E−NH−Pt)3−(E−NH−(pyL−Ir))3−CONH2の焼成前および焼成後のXPSスペクトルである。NH 2- (E-NH-Pt) 3- (E-NH- (pyL-Ir)) 3 -CONH 2 XPS spectra before and after calcination. Pt3Ir3 サブナノ粒子/KB 2wt%の原子分解能HAADF−STEM像であり、(a)は広視野像、(b)は約0.6nmのPt3Ir3 サブナノ粒子である。Pt 3 Ir 3 sub-nanoparticles / KB 2 wt% atomic resolution HAADF-STEM image, (a) is a wide-field image, and (b) is a Pt 3 Ir 3 sub-nanoparticle of about 0.6 nm. (a)はPt3Ir3サブナノ粒子のEDSマッピング、(b)は視野内の元素のEDSスペクトルである。(A) is an EDS mapping of Pt 3 Ir 3 subparticles, and (b) is an EDS spectrum of an element in the field of view.

以下に、本発明を詳細に説明する。
(メタル化ペプチド)
本発明に使用されるメタル化ペプチド(メタロペプチドという場合もある。)は、複数の同一または別異のアミノ酸残基に金属原子が結合した、前記複数の同一または別異の金属原子を含む。
The present invention will be described in detail below.
(Metalated peptide)
The metallized peptide (sometimes referred to as a metallopeptide) used in the present invention includes the plurality of identical or different metal atoms in which a metal atom is bonded to a plurality of the same or different amino acid residues.

複数のアミノ酸残基に複数の金属原子が結合した形態は、金属原子が錯形成、イオン結合、共有結合した形態を含む。典型的な例において、金属原子が錯形成により複数のアミノ酸残基に結合する。 The form in which a plurality of metal atoms are bonded to a plurality of amino acid residues includes a form in which metal atoms are complex-formed, ionic bonded, or covalently bonded. In a typical example, a metal atom binds to multiple amino acid residues by complex formation.

金属原子としては、特に限定されず、例えば、チタン、バナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、インジウム、錫、アンチモン、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、水銀、ビスマス等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。2種以上を組み合わせて使用した場合には、合金クラスターを形成し得る。 The metal atom is not particularly limited, and for example, titanium, vanadium, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, gallium, zirconium, niobium, molybdenum, ruthenium, rhodium, palladium, silver, indium, tin, antimony, hafnium, etc. Examples thereof include tantalum, tungsten, ruthenium, osmium, iridium, platinum, gold, mercury and bismuth. These may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. When two or more are used in combination, alloy clusters can be formed.

メタル化ペプチドは、例えば、次式(I)の構造を含む。 The metalated peptide contains, for example, the structure of the following formula (I).

(式中、R1はアミノ酸残基を示し、nは2以上の整数を示す。n個のR1は各々同一でも異なっていてもよく、n個のR1のうち少なくとも2個以上はアミノ酸残基に金属原子が結合している。) (Wherein, R 1 represents an amino acid residue, n may be different in each identical .n number of R 1 is showing an integer of 2 or more, at least two or more amino acids of the n R 1 A metal atom is attached to the residue.)

メタル化ペプチドの構成単位は、アミノ酸および/またはアミノ酸誘導体である。メタル化ペプチドは、そのような構成単位のオリゴマーまたはポリマーであってよい。ここでオリゴマーとは、概ね10個以下のアミノ酸残基がペプチド結合により結合したオリゴペプチドをいう。ポリマーとは、概ね11個以上のアミノ酸残基がペプチド結合により結合したポリペプチドをいう。 The building blocks of metalated peptides are amino acids and / or amino acid derivatives. The metalated peptide may be an oligomer or polymer of such building blocks. Here, the oligomer refers to an oligopeptide in which approximately 10 or less amino acid residues are bound by peptide bonds. A polymer is a polypeptide in which approximately 11 or more amino acid residues are bound by peptide bonds.

本発明において「アミノ酸」とは、分子内にアミノ基(−NH2)とカルボキシ基とを持つ化合物をいい、一般的なアミノ酸の定義のとおり、アミノ基の水素が分子内の他の部分と置換して二級アミンとなった環状化合物であるイミノ酸も包含する。 In the present invention, the "amino acid" refers to a compound having an amino group (-NH 2 ) and a carboxy group in the molecule, and as defined by a general amino acid, hydrogen of the amino group is associated with other parts in the molecule. It also includes imino acid, which is a cyclic compound that has been substituted to become a secondary amine.

本発明において「アミノ酸誘導体」とは、上記アミノ酸において、いずれかの基が修飾または置換された構造を有する化合物をいう。例えば、生体を構築する成分である天然に存在するアミノ酸誘導体等が挙げられる。 In the present invention, the "amino acid derivative" refers to a compound having a structure in which any group of the above amino acids is modified or substituted. For example, naturally occurring amino acid derivatives, which are components that construct a living body, can be mentioned.

メタル化ペプチドにおけるアミノ酸残基の数は、2以上であれば特に限定されず、例えば100以下である。ナノクラスターを合成する観点では、金属原子と結合するアミノ酸残基の数は3以上が好ましく、4以上がより好ましい。また、60以下が好ましく、50以下がより好ましい。典型的な例において、メタル化ペプチドにおけるアミノ酸残基の全てが、金属原子と結合するアミノ酸残基である。 The number of amino acid residues in the metallized peptide is not particularly limited as long as it is 2 or more, and is, for example, 100 or less. From the viewpoint of synthesizing nanoclusters, the number of amino acid residues bonded to metal atoms is preferably 3 or more, and more preferably 4 or more. Further, 60 or less is preferable, and 50 or less is more preferable. In a typical example, all amino acid residues in a metalated peptide are amino acid residues that bind to metal atoms.

本発明においてメタル化ペプチドは、アミノ酸および/またはアミノ酸誘導体の構成単位を有するものであれば、他の構造部位は特に限定されない。例えば、末端は本発明の効果を損なわない限りにおいて任意の有機基等であってよく、合成経路の便宜等に応じて適宜のものであってよい。 In the present invention, the metallized peptide is not particularly limited as long as it has a structural unit of an amino acid and / or an amino acid derivative. For example, the terminal may be any organic group or the like as long as the effect of the present invention is not impaired, and may be an appropriate one depending on the convenience of the synthetic route and the like.

メタル化ペプチドの由来であるアミノ酸としては、特に限定されず、例えば、天然のタンパク質を構成する20種のα−アミノ酸、β−アミノ酸、γ−アミノ酸およびδ−アミノ酸等が挙げられる。 The amino acid from which the metallized peptide is derived is not particularly limited, and examples thereof include 20 kinds of α-amino acids, β-amino acids, γ-amino acids, and δ-amino acids constituting natural proteins.

金属原子と結合するアミノ酸残基を有する観点において、メタル化ペプチドの由来であるアミノ酸およびアミノ酸誘導体は、反応性の官能基を残基に有することが好ましい。この反応性の官能基は、金属塩化合物の反応性の官能基と反応させることにより、金属原子と結合するアミノ酸残基を形成する。反応性の官能基としては、例えば、アミノ基、水酸基、カルボキシル基、チオール基、ホスホン酸基等が挙げられる。このような反応性の官能基を残基に有するアミノ酸としては、例えば、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン、グルタミン酸、ヒスチジン、リシン、プロリン、セリン、トレオニン、トリプトファン、チロシン等が挙げられる。また反応性の官能基を残基に有するアミノ酸誘導体としては、例えば、クレアチン、オルニチン、ヒドロキシプロリン、ヒドロキシリジン、ホスホセリン、テアニン、カイニン酸、トリコロミン酸等が挙げられる。 From the viewpoint of having an amino acid residue that binds to a metal atom, the amino acid and the amino acid derivative from which the metallized peptide is derived preferably have a reactive functional group at the residue. This reactive functional group reacts with the reactive functional group of the metal salt compound to form an amino acid residue that binds to a metal atom. Examples of the reactive functional group include an amino group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a thiol group, a phosphonic acid group and the like. Examples of amino acids having such a reactive functional group as residues include arginine, asparagine, aspartic acid, cysteine, glutamine, glutamic acid, histidine, lysine, proline, serine, threonine, tryptophan, and tyrosine. Examples of the amino acid derivative having a reactive functional group as a residue include creatine, ornithine, hydroxyproline, hydroxylysine, phosphosellin, theanine, kainic acid, and triricholomic acid.

メタル化ペプチドにおけるアミノ酸残基に金属原子が結合した構造は、例えば、金属塩化合物(A)と、アミノ酸残基(B)との反応によりこれらが結合したものである。当該反応としては、例えば、上記の反応性の官能基による縮合反応、特に、アミド化反応、エステル化反応等が挙げられる。 The structure in which a metal atom is bonded to an amino acid residue in a metallized peptide is, for example, a structure in which the metal salt compound (A) is bound to the amino acid residue (B) by a reaction. Examples of the reaction include a condensation reaction using the above-mentioned reactive functional groups, particularly an amidation reaction and an esterification reaction.

これらの中でも、塩基による脱保護を行う際に加水分解により結合が分解してしまうことを抑制する観点より、アミノ酸残基に金属原子が結合した構造は、金属塩化合物(A)と、アミノ酸残基(B)とのアミド化反応によりこれらが結合したものであることが好ましい。主鎖のペプチドと同じ結合である当該結合は安定性が向上する。この場合、例えば、金属塩化合物(A)とアミノ酸残基(B)のうちいずれか一方がアミノ基を有し、他方がカルボキシル基を有する。 Among these, from the viewpoint of suppressing the decomposition of the bond due to hydrolysis when deprotecting with a base, the structure in which the metal atom is bonded to the amino acid residue is the metal salt compound (A) and the amino acid residue. It is preferable that these are bonded by an amidation reaction with the group (B). The bond, which is the same bond as the peptide in the main chain, improves stability. In this case, for example, one of the metal salt compound (A) and the amino acid residue (B) has an amino group, and the other has a carboxyl group.

金属塩化合物(A)は、例えば、M−R2で表される。ここでMは金属、R2は金属原子Mの残余の化学構造を示す。R2は、Mの価数に応じて単数もしくは複数の結合形態であってよい。R2全体の質量は、特に限定されないが、例えば、原子量換算で400以下、300以下、あるいは200以下であってよい。 The metal salt compound (A) is represented by, for example, MR 2 . Here, M indicates a metal and R 2 indicates the chemical structure of the residue of the metal atom M. R 2 may be in the singular or plural combinations, depending on the valence of M. The mass of the entire R 2 is not particularly limited, but may be, for example, 400 or less, 300 or less, or 200 or less in terms of atomic weight.

金属塩化合物(A)は、金属とアニオンとの塩、配位子との錯体等を含む広義のものである。金属塩化合物におけるカウンターアニオンもしくは配位子としては、特に限定されないが、例えば、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等のハロゲンイオンや、トリフルオロメタンスルホン酸、酢酸、アセチルアセトン、サレン、シクロペンタジエニル等が挙げられる。これらの他、アミノ酸残基(B)における上記の反応性の官能基と反応する官能基を持つ有機基を好ましく含む。 The metal salt compound (A) has a broad meaning including a salt of a metal and an anion, a complex of a ligand, and the like. The counter anion or ligand in the metal salt compound is not particularly limited, but is, for example, halogen ions such as chloride ion, bromide ion, and iodide ion, trifluoromethanesulfonic acid, acetic acid, acetylacetone, salen, and cyclopentadi. Examples include enyl. In addition to these, an organic group having a functional group that reacts with the above-mentioned reactive functional group at the amino acid residue (B) is preferably contained.

金属塩化合物(A)のうち好ましい例としては、次式(II)、(III)で表されるものが挙げられる。 Preferred examples of the metal salt compound (A) include those represented by the following formulas (II) and (III).

(式中、Ra〜Reは水素原子または置換基を示し、Xは金属原子Mの残余の化学構造を示し、RAは、アミド結合またはエステル結合を形成し得る官能基を含む基を示す。) (In the formula, Ra to R e indicate a hydrogen atom or a substituent, X indicates the chemical structure of the residue of the metal atom M, and RA indicates a group containing a functional group capable of forming an amide bond or an ester bond. Show.)

(式中、Rf〜Rlは水素原子または置換基を示し、Xは金属原子Mの残余の化学構造を示し、RAは、アミド結合またはエステル結合を形成し得る官能基を含む基を示す。) (In the formula, R f to R l indicate a hydrogen atom or a substituent, X indicates the chemical structure of the residue of the metal atom M, and RA indicates a group containing a functional group capable of forming an amide bond or an ester bond. Show.)

a〜Rlが置換基である場合、置換基としては、特に限定されないが、例えば、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等のハロゲン原子、メチル基、エチル基等のアルキル基(例えば炭素数1〜6)、結合部位がヘテロ元素で炭素を含まないヘテロ元素含有基(ヒドロキシ基、アミノ基、ニトロ基、チオール基等)や、ハロゲン原子、酸素含有基(ヒドロキシ基、オキソ基、エーテル基、カルボキシル基、アルデヒド基等)、窒素含有基(シアノ基、1級〜3級アミノ基、ニトロ基等)、硫黄含有基、リン含有基等のヘテロ元素含有基で炭素原子が置換もしくは基端やC−C結合が中断されたアルキル基(例えば炭素数1〜6)等が挙げられる。これらの置換基は、1個または複数個有していてよい。その中でも、Ra〜Rlの置換基は1個以下が好ましく、置換基を有しないことがより好ましい。 When R a to R l are substituents, the substituent is not particularly limited, but for example, a halogen atom such as a chlorine atom, a bromine atom or a fluorine atom, or an alkyl group such as a methyl group or an ethyl group (for example, the number of carbon atoms). 1-6), heteroelement-containing groups (hydroxy group, amino group, nitro group, thiol group, etc.) whose bond sites are heteroelements and do not contain carbon, halogen atoms, oxygen-containing groups (hydroxy group, oxo group, ether group, etc.) , Carboxyl group, aldehyde group, etc.), nitrogen-containing group (cyano group, primary to tertiary amino group, nitro group, etc.), sulfur-containing group, phosphorus-containing group, etc. And an alkyl group in which the CC bond is interrupted (for example, 1 to 6 carbon atoms) and the like. These substituents may have one or more. Among them, the number of substituents of Ra to R l is preferably one or less, and more preferably no substituents.

Xとしては、例えば、カウンターアニオンもしくは配位子等が挙げられる。 Examples of X include counter anions and ligands.

Aは、特に限定されないが、例えば、アミド結合またはエステル結合を形成し得る官能基を置換基として含む炭化水素基(例えば炭素数1〜20)、例えば脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、脂環式炭化水素基等が挙げられる。 RA is not particularly limited, but is, for example, a hydrocarbon group (for example, 1 to 20 carbon atoms) containing a functional group capable of forming an amide bond or an ester bond as a substituent, for example, an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon. Groups, alicyclic hydrocarbon groups and the like can be mentioned.

Aの官能基は、上記したように、塩基による脱保護を行う際に加水分解により結合が分解してしまうことを抑制する観点より、アミド結合を形成する基が好ましい。アミノ酸残基(B)における反応性の官能基がカルボキシル基である場合にはアミノ基が好ましい。 As described above, the functional group of RA is preferably a group that forms an amide bond from the viewpoint of suppressing the decomposition of the bond due to hydrolysis when deprotecting with a base. When the reactive functional group at the amino acid residue (B) is a carboxyl group, an amino group is preferable.

上記式(II)においては、フェニルアゾメチン構造におけるアゾメチン結合を形成するイミン窒素原子と炭素原子および該炭素原子に結合するフェニル環と、金属塩化合物の金属原子Mとの間で、環状構造を形成している。この環状構造は、金属原子が強固な結合を形成し、金属原子の結合安定性に優れる。上記式(III)においては、ピリジンを含む構造で同様に環状構造を形成している。この環状構造は、イミン部位の分解がなく水系でも使用可能で、強酸への耐性にも優れる。 In the above formula (II), a cyclic structure is formed between the imine nitrogen atom forming the azomethine bond in the phenylazomethine structure, the carbon atom, the phenyl ring bonded to the carbon atom, and the metal atom M of the metal salt compound. are doing. In this cyclic structure, metal atoms form a strong bond, and the bond stability of the metal atom is excellent. In the above formula (III), a cyclic structure is similarly formed by a structure containing pyridine. This cyclic structure does not decompose the imine site and can be used in an aqueous system, and has excellent resistance to strong acids.

本発明においてメタル化ペプチドは、ペプチドを合成した後、金属塩化合物(A)と、アミノ酸残基(B)とを反応させる液相合成や、金属塩化合物(A)とアミノ酸またはその誘導体におけるアミノ酸残基(B)との反応によりこれらを結合し、予めメタル化アミノ酸またはその誘導体を合成した後、逐次合成する固相合成法によって製造される。 In the present invention, the metallized peptide is used for liquid phase synthesis in which a metal salt compound (A) is reacted with an amino acid residue (B) after synthesizing a peptide, or an amino acid in a metal salt compound (A) and an amino acid or a derivative thereof. It is produced by a solid-phase synthesis method in which these are bound by a reaction with the residue (B), a metallized amino acid or a derivative thereof is synthesized in advance, and then sequentially synthesized.

液相合成法(Liquid-Phase Peptide Synthesis)は、一度に反応点を修飾可能で、簡易に合成できる利点がある。 The liquid-Phase Peptide Synthesis method has the advantage that the reaction points can be modified at one time and can be easily synthesized.

固相合成法(Solid-Phase Peptide Synthesis)は、逐次合成が可能であることから、金属クラスターの組成に自由度がある。高収率、短時間での合成が可能で、長鎖であっても、ラセミ化や反応点が現れにくいといった反応性の低下を抑制できる。固相合成法によれば、多元素多核錯体シーケンスを合成し、それをテンプレートとして還元することによって、サイズ選択性を持ち、かつ自由な組成の多元素クラスターを合成することができる。すなわち、ステップバイステップで行うことで、種々の金属と配列をプログラミングしたペプチドを合成し、自由な組成で、その鎖の長さを伸ばしたペプチドテンプレートを設計することができる点で大きな利点を持つ。ペプチド固相合成法は、コンビナトリアルケミストリーや自動合成、バーチャルライブラリ等に応用されており、テンプレートの自由組成という点において実績のある方法である。 Since the solid-phase synthesis method (Solid-Phase Peptide Synthesis) enables sequential synthesis, there is a degree of freedom in the composition of metal clusters. It can be synthesized in a high yield and in a short time, and even if it is a long chain, it is possible to suppress a decrease in reactivity such as racemization and reaction sites that are unlikely to appear. According to the solid-phase synthesis method, a multi-element polynuclear complex sequence can be synthesized and reduced as a template to synthesize a multi-element cluster having size selectivity and a free composition. That is, by performing step-by-step, it has a great advantage that peptides in which various metals and sequences are programmed can be synthesized, and a peptide template in which the length of the chain is extended can be designed with a free composition. .. The peptide solid phase synthesis method has been applied to combinatorial chemistry, automatic synthesis, virtual libraries, etc., and is a proven method in terms of free composition of templates.

固相合成法の一例では、表面をアミノ基で修飾したポリスチレン高分子ゲルのビーズ等を固相として用い、ここから脱水反応によって1個ずつメタル化アミノ酸鎖を伸長していく。目的とするペプチドの配列が出来上がったら固相表面から切り出し、目的の物質を得る。固相合成法ではC末端側からN末端側へ向かって合成が進められる。従って、C末端アミノ酸を担体に固定して合成が開始される。アミノ酸が自己縮合してジケトピペラジン体になったり、オリゴマーが生成してからペプチドと反応したりすることを防止するために、アミノ基の保護としてFmoc基、Boc基等が使用される。またアミド結合形成反応には、縮合剤としてHATU、HBTU等のウロニウム系縮合剤、1−ヒドロキシベンゾトリアゾールとN,N'−ジシクロヘキシルカルボジイミドの組み合わせや、ジイソプロピルカルボジイミド等のカルボジイミド系縮合剤等を用いることができる。固相表面とメタル化アミノ酸との反応が終了したら、固相を溶媒で洗浄して残存するアミノ酸等を除去する。その後、固相に結合しているメタル化アミノ酸の保護基を除去(脱保護)すると、次の反応点となるアミノ基が再び固相表面に出現する。使用するメタル化アミノ酸を適宜に変更しながらこの手順を繰り返すことで、目的とする配列をもつメタル化ペプチドを精度よく合成することができる。この手順を自動化した、自動合成機も使用可能となっている。 In an example of the solid-phase synthesis method, beads or the like of a polystyrene polymer gel whose surface is modified with an amino group are used as a solid phase, and metallized amino acid chains are extended one by one by a dehydration reaction. When the sequence of the target peptide is completed, it is excised from the solid-phase surface to obtain the target substance. In the solid-phase synthesis method, synthesis proceeds from the C-terminal side to the N-terminal side. Therefore, the C-terminal amino acid is fixed on the carrier and the synthesis is started. Fmoc groups, Boc groups and the like are used to protect amino groups in order to prevent amino acids from self-condensing to form diketopiperazines or reacting with peptides after the formation of oligomers. Further, for the amide bond forming reaction, a uronium-based condensing agent such as HATU or HBTU, a combination of 1-hydroxybenzotriazole and N, N'-dicyclohexylcarbodiimide, a carbodiimide-based condensing agent such as diisopropylcarbodiimide, or the like should be used as the condensing agent. Can be done. When the reaction between the surface of the solid phase and the metallized amino acids is completed, the solid phase is washed with a solvent to remove residual amino acids and the like. After that, when the protecting group of the metallized amino acid bonded to the solid phase is removed (deprotected), the amino group serving as the next reaction point reappears on the surface of the solid phase. By repeating this procedure while appropriately changing the metalated amino acid to be used, a metalated peptide having the desired sequence can be synthesized with high accuracy. An automatic synthesizer that automates this procedure is also available.

固相合成の流れについて、12残基の白金ペプチドを例として説明する。この例において、メタル化ペプチドを合成するためのPtユニット(白金錯体結合アミノ酸)は、式(II)で表される構造を有し、金属塩化合物(A)と、アミノ酸残基(B)との反応によりこれらが結合したものである。固相合成から12原子のPtサブナノ粒子の合成まで流れは大きく以下の3つようになっている。
(1)ペプチドの側鎖につなげる金属錯体を合成、そしてこれをグルタミン酸に結合させた人工のアミノ酸を合成する。
(2)続いて、合成したアミノ酸を固相合成法にて縮合し樹脂から切り出し12残基の白金ペプチドを得る。
(3)最終的に還元処理により対応する数の白金サブナノ粒子を合成する。
尚、デンドリマーを用いたサブナノ粒子の合成方法と同様、12残基の白金ペプチドを固相合成し、担体に担持後還元処理により白金サブナノ粒子を合成してもよいし、12残基の白金ペプチドを固相合成し、還元処理により白金サブナノ粒子を合成後、担体に担持してもよい。デンドリマーでのサブナノ粒子の合成では、錯形成後に還元させ、その後PVP(ポリビニルピロリドン)溶液に含侵させることで凝集が抑えられることが確認されているが、例えばメタル化ペプチドを合成後に還元させ、その後PVP溶液に含侵させ凝集を防ぎ、その後担体に担持することが考慮される。
The flow of solid-phase synthesis will be described by taking a 12-residue platinum peptide as an example. In this example, the Pt unit (platinum complex-bonded amino acid) for synthesizing the metallized peptide has a structure represented by the formula (II), and contains the metal salt compound (A) and the amino acid residue (B). These are combined by the reaction of. The flow from solid-phase synthesis to the synthesis of 12-atom Pt sub-nanoparticles is roughly as follows.
(1) Synthesize a metal complex that connects to the side chain of the peptide, and then synthesize an artificial amino acid that is bound to glutamic acid.
(2) Subsequently, the synthesized amino acid is condensed by a solid phase synthesis method and cut out from the resin to obtain a 12-residue platinum peptide.
(3) Finally, the corresponding number of platinum sub-nanoparticles are synthesized by reduction treatment.
Similar to the method for synthesizing sub-nanoparticles using a dendrimer, a 12-residue platinum peptide may be synthesized in solid phase, supported on a carrier and then reduced to synthesize platinum sub-nanoparticles, or a 12-residue platinum peptide may be synthesized. May be solid-phase synthesized, and platinum sub-nanoparticles may be synthesized by reduction treatment and then supported on a carrier. In the synthesis of sub-nanoparticles with a dendrimer, it has been confirmed that aggregation can be suppressed by reducing after complex formation and then impregnating with a PVP (polyvinylpyrrolidone) solution. For example, metallized peptides are reduced after synthesis. It is then considered that the PVP solution is impregnated to prevent aggregation and then supported on a carrier.

(1)における側鎖修飾Pt錯体の合成スキームでは、ベンズアルデヒドと片側のアミンが保護されたエチルアミンを出発原料として、イミン結合を持つ配位子を定量的に合成する。さらに合成した配位子に、白金塩とトリフェニルホスフィンを加え白金シクロメタレート錯体を合成し、末端を強酸で脱保護することでペプチド側鎖修飾用のアミン白金錯体を合成する。Ptユニット(白金錯体結合アミノ酸)の合成スキームでは、N末端とC末端が保護基で保護されたグルタミン酸を用いて、上記合成したアミン白金錯体を側鎖に修飾する。その後、一方の保護基を、テトラキスパラジウムを用いて外すことで固相合成へ適用できる白金錯体結合アミノ酸を合成する。 In the synthesis scheme of the side chain-modified Pt complex in (1), a ligand having an imine bond is quantitatively synthesized using ethylamine in which benzaldehyde and one-sided amine are protected as a starting material. Further, a platinum salt and triphenylphosphine are added to the synthesized ligand to synthesize a platinum cyclometallate complex, and the terminal is deprotected with a strong acid to synthesize an amine platinum complex for peptide side chain modification. In the synthesis scheme of Pt units (platinum complex-bonded amino acids), the above-synthesized amine platinum complex is modified into a side chain using glutamic acid whose N-terminal and C-terminal are protected by protecting groups. Then, one protecting group is removed with tetrakis palladium to synthesize a platinum complex-bonded amino acid applicable to solid-phase synthesis.

(2)では下記のように、STEP1として、固相とPtユニットの縮合を行い固相に白金のペプチドを化学結合させる。その後、STEP2としてピペリジンを用いてペプチド先端の保護基を外し、末端アミンにし、STEP3として白金ユニットを加えて縮合することで1ユニット伸長した白金のペプチドを合成する。STEP2、STEP3を繰り返して任意の数まで白金のペプチドを伸長させた後、STEP4で酸を用いて処理することで所望の白金数のペプチドを合成する。 In (2), as STEP1, the solid phase and the Pt unit are condensed to chemically bond the platinum peptide to the solid phase. Then, piperidine is used as STEP2 to remove the protecting group at the tip of the peptide to make it a terminal amine, and a platinum unit is added as STEP3 and condensed to synthesize a platinum peptide extended by 1 unit. STEP2 and STEP3 are repeated to extend the platinum peptide to an arbitrary number, and then the peptide is treated with an acid in STEP4 to synthesize a peptide having a desired platinum number.

以上のようなメタル化ペプチド固相合成において、最後の切り出しの条件は、錯体の分解を抑制する点では強酸よりも弱酸が好ましい。弱酸を使用する場合、固相は弱酸で切り出し可能なリンカーを有するものを使用する。また、各縮合の際に未反応の反応点が残ってしまうと、12回縮合を繰り返しても11や10残基が混入してしまう。縮合効率を高める点では、ウロニウム系縮合剤が好ましく、カルボジイミド系縮合剤よりも合成純度を高めることができる。 In the solid-phase synthesis of metallized peptides as described above, the condition for final excision is preferably a weak acid rather than a strong acid in terms of suppressing the decomposition of the complex. When a weak acid is used, a solid phase having a linker that can be cut out with the weak acid is used. Further, if unreacted reaction points remain during each condensation, 11 or 10 residues will be mixed even if the condensation is repeated 12 times. In terms of increasing the condensation efficiency, a uronium-based condensing agent is preferable, and the synthetic purity can be increased as compared with a carbodiimide-based condensing agent.

下記の例では、合金の固相合成サイクルを示している。上記Ptユニットと共に、側鎖の錯体を式(III)で表されるピリジン型の構造を有するIr錯体を用いた金属塩化合物(A)と、アミノ酸残基(B)との反応によりこれらが結合したIrユニットを用いる。Ptユニットを3回伸長した後、Irユニットを3回伸長することでPt3Ir3メタロペプチドを合成する。 The example below shows the solid phase synthesis cycle of an alloy. Together with the Pt unit, the side chain complex is bound to the metal salt compound (A) using an Ir complex having a pyridine-type structure represented by the formula (III) by the reaction with the amino acid residue (B). Use the Ir unit. The Pt 3 Ir 3 metallopeptide is synthesized by extending the Pt unit three times and then extending the Ir unit three times.

本発明の金属含有クラスターの製造方法では、複数の同一または別異のアミノ酸残基に同一または別異の金属原子が結合した、前記複数の金属原子を含むメタル化ペプチドを、還元もしくは加水分解するか、またはこれらに準じて化学的に変換することにより、前記複数の金属原子および/またはこれに由来する金属酸化物からなる金属含有クラスターを形成する。
本発明においては、前記メタル化ペプチドを担体表面に担持し、次いで還元もしくは加水分解するか、またはこれらに準じて化学的に変換することにより、前記担体表面に前記金属含有クラスターを形成することができる。
あるいは、メタル化ペプチドを担体に担持せずに、還元もしくは加水分解するか、またはこれらに準じて化学的に変換することにより、前記複数の同一または別異の金属原子および/またはこれに由来する金属酸化物からなる金属含有クラスターを形成することもできる。例えば、デンドリマーでのサブナノ粒子の合成では、錯形成後に還元させ、その後PVP溶液に含侵させることで凝集が抑えられることが確認されているが、例えばメタル化ペプチドを合成後に還元させ、その後PVP溶液に含侵させ凝集を防ぎ、その後担体に担持することが考慮される。
In the method for producing a metal-containing cluster of the present invention, a metallized peptide containing the plurality of metal atoms in which the same or different metal atoms are bonded to a plurality of the same or different amino acid residues is reduced or hydrolyzed. Alternatively, or by chemically converting according to these, a metal-containing cluster composed of the plurality of metal atoms and / or metal oxides derived thereto is formed.
In the present invention, the metallized peptide can be supported on the surface of the carrier and then reduced or hydrolyzed, or chemically converted according to these to form the metal-containing cluster on the surface of the carrier. it can.
Alternatively, the metallized peptide is not supported on a carrier, but is reduced or hydrolyzed, or chemically converted in accordance with these, thereby resulting from the plurality of identical or different metal atoms and / or the same. It is also possible to form metal-containing clusters composed of metal oxides. For example, in the synthesis of sub-nanoparticles with a dendrimer, it has been confirmed that aggregation is suppressed by reducing after complex formation and then impregnating with a PVP solution. For example, metallized peptides are reduced after synthesis and then PVP. It is considered that the solution is impregnated to prevent aggregation and then supported on a carrier.

(担体への担持と還元)
アミノ酸残基に金属が結合した、複数の同一または別異の金属を含むメタル化ペプチドを担体表面に担持し、次いで還元または加水分解することにより、前記担体表面に前記複数の金属原子および/またはこれに由来する金属酸化物からなる金属含有クラスターを形成することができる。還元後、酸化、または大気開放することにより金属は金属酸化物となり、担体表面に前記複数の金属酸化物からなる金属含有クラスターを形成することができる。
(Support and reduction on carrier)
The plurality of metal atoms and / or the plurality of metal atoms and / or the plurality of metal atoms and / or by carrying a metallized peptide containing a plurality of the same or different metals in which a metal is bonded to an amino acid residue and then reducing or hydrolyzing the carrier surface A metal-containing cluster made of a metal oxide derived from this can be formed. After reduction, the metal becomes a metal oxide by oxidation or opening to the atmosphere, and a metal-containing cluster composed of the plurality of metal oxides can be formed on the surface of the carrier.

メタル化ペプチドを担体に担持することによって、金属粒子の凝集等を抑制できる。担体の形状は、特に限定されるものではなく、粒状、繊維状、顆粒状、膜状、板状等、各種のものであってよい。単位重量当たりの表面積が大きい点を考慮すると、粒状(粉末状)が好ましい。 By supporting the metallized peptide on a carrier, aggregation of metal particles and the like can be suppressed. The shape of the carrier is not particularly limited, and may be various, such as granular, fibrous, granular, film-like, and plate-like. Considering that the surface area per unit weight is large, granular (powdered) is preferable.

担体としては、炭素材料、例えば、カーボンブラック(ケッチェンブラック、オイルファーネスブラック、ガスブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック等)、活性炭、カーボンファイバー等の非晶質(微結晶)カーボン、フラーレン、ナノチューブ、グラフェン、酸化グラフェン等のナノカーボン、グラファイト等の3次元結晶、グラファイト化メソポーラスカーボン等が挙げられる。これらの炭素材料は多孔質物質であってもよく、細孔表面に単一元素クラスターを担持できる。 As the carrier, carbon materials such as carbon black (Ketjen black, oil furnace black, gas black, acetylene black, lamp black, thermal black, channel black, etc.), activated carbon, carbon fiber and other amorphous (microcrystals) Examples thereof include nanocarbons such as carbon, fullerene, nanotubes, graphene and graphene oxide, three-dimensional crystals such as graphite, and graphitized mesoporous carbon. These carbon materials may be porous materials and can support single element clusters on the pore surface.

この他、担体として無機材料を用いることができる。無機材料としては、例えば、シリカゲル、アルミナ、チタニア、マグネシア、ジルコニア、酸化鉄、酸化銅、ガラス、珪砂、タルク、マイカ、クレイ、ウォラスナイト等が挙げられる。 In addition, an inorganic material can be used as the carrier. Examples of the inorganic material include silica gel, alumina, titania, magnesia, zirconia, iron oxide, copper oxide, glass, silica sand, talc, mica, clay, and wallusnite.

担体の内部面積、親和性、汎用性、安定性、耐久性の点から好ましい担体として、ケッチェンブラック(KB)、グラファイト化メソポーラスカーボン(GMC)、酸化グラフェン(GO)、酸化アルミニウム(Al23)等が挙げられる。 Preferred carriers in terms of carrier internal area, affinity, versatility, stability and durability include Ketjenblack (KB), graphitized mesoporous carbon (GMC), graphene oxide (GO) and aluminum oxide (Al 2 O). 3 ) etc. can be mentioned.

担体への担持は、例えば、有機溶媒等の適宜の溶媒に溶解した溶液を用いて、担体分散液との混合、含浸、塗布、滴下等によって担体に接触させた後、乾燥することによって行うことができる。必要に応じて粉砕処理を行ってもよい。 The support on the carrier is carried out, for example, by using a solution dissolved in an appropriate solvent such as an organic solvent, contacting the carrier by mixing, impregnating, coating, dropping or the like with a carrier dispersion, and then drying. Can be done. If necessary, a pulverization treatment may be performed.

担体への担持量としては、原子数の制御された金属クラスター合成を達成するためには、錯体が凝集しない適切な担持量を選択することが考慮される。焼成前のメタル化ペプチドが低密度で担持されていると焼成による凝集が起こりにくい。また金属クラスターの原子数が少なくなる程、面積あたりの粒子数が多くなり、粒子の平均間隔が狭くなることから凝集が起こりやすいため、凝集を抑制する点では担持量はより少ないことが望ましい。触媒活性等の使用目的のために担持量が多いことや、当該使用目的の性能等として凝集が起こりにくいことが要求されることのバランスとしては、メタル化ペプチドが凝集しない程度での多い担持量を選択することが考慮される。 As the supported amount on the carrier, it is considered to select an appropriate supported amount at which the complex does not aggregate in order to achieve the metal cluster synthesis in which the number of atoms is controlled. If the metallized peptide before calcination is supported at a low density, aggregation due to calcination is unlikely to occur. Further, as the number of atoms in the metal cluster decreases, the number of particles per area increases and the average spacing between the particles becomes narrower, so that aggregation is likely to occur. Therefore, it is desirable that the amount supported is smaller in terms of suppressing aggregation. The balance between the large amount of support for the purpose of use such as catalytic activity and the requirement that aggregation is unlikely to occur as the performance of the purpose of use is such that the amount of support is large so that the metallized peptide does not aggregate. Is considered to be selected.

還元は、メタル化ペプチドの金属に対して還元作用を有し、これを0価の状態まで還元することができる還元剤を用いて気相もしくは溶液中で行うことができる。 The reduction can be carried out in the gas phase or in a solution using a reducing agent that has a reducing action on the metal of the metallized peptide and can reduce this to a zero-valent state.

気相で還元する場合、担体に担持した後、この担体を水素ガス、あるいは水素を含む窒素やアルゴンとの混合ガス雰囲気下で焼成する。メタル化ペプチドを担体に担持することによって、凝集せずにクラスターを生成できる。 In the case of reduction in the gas phase, the carrier is supported on a carrier and then calcined in a mixed gas atmosphere with hydrogen gas or hydrogen-containing nitrogen or argon. By supporting the metallized peptide on a carrier, clusters can be formed without aggregation.

焼成温度は、メタル化ペプチドの種類等に応じて特に限定されないが、焼成による還元が進行することや、進行焼成時間が長くなり過ぎないこと、クラスター凝集の抑制等を考慮すると、例えば、200〜300℃が考慮される。焼成時間は、特に限定されないが、例えば、1〜24時間が考慮される。 The calcination temperature is not particularly limited depending on the type of metallized peptide, etc., but in consideration of the progress of reduction by calcination, the progress calcination time not becoming too long, the suppression of cluster aggregation, etc., for example, 200 to 300 ° C. is considered. The firing time is not particularly limited, but for example, 1 to 24 hours are considered.

溶液中で還元する場合、還元剤としては、例えば、水素化ホウ素ナトリウム、水素化シアノホウ素ナトリウム、水素、ヒドラジン類、水素化アルミニウムリチウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ホウ素リチウム、水素化ホウ素テトラn−ブチルアンモニウム、水素化ホウ素メチルアンモニウム、水素化トリエチルホウ素リチウム、ボラン錯体類、トリアセトキシホウ素ナトリウム、水素化ホウ素亜鉛、水素化トリブチルホウ素リチウム、水素化トリブチルホウ素カリウム、Schwartz試薬、Stryker試薬、水素化トリブチルスズ、水素化ナトリウム、水素化リチウム、水素化カルシウム、ベンゾフェノンケチルラジカル類、金属ナフタレニド類、過酸化水素等が挙げられる。 When reducing in a solution, the reducing agent includes, for example, sodium borohydride, sodium borohydride, hydrogen, hydrazines, lithium aluminum borohydride, diisobutyl aluminum hydride, lithium borohydride, tetra n borohydride. -Butylammonium, boron methylammonium hydride, lithium triethylborohydride, borane complexes, sodium triacetoxyborane, zinc borohydride, lithium tributylboron hydride, potassium tributylboron hydride, Schwartz reagent, Stryker reagent, hydrogenation Examples thereof include tributyltin, sodium borohydride, lithium borohydride, calcium hydride, benzophenone ketyl radicals, metal naphthalenides, hydrogen peroxide and the like.

このようにしてメタル化ペプチドを還元することで、メタル化ペプチドの金属原子の数に相当する大きさの金属クラスターを合成することができる。 By reducing the metallized peptide in this way, a metal cluster having a size corresponding to the number of metal atoms of the metallized peptide can be synthesized.

加水分解は、例えば酸化チタンの場合、加水分解することにより水酸化チタンとなり、焼成することで金属クラスターが形成される。 In the case of titanium oxide, for example, hydrolysis results in titanium hydroxide by hydrolysis, and metal clusters are formed by firing.

本発明の方法は、金属含有クラスターのうち、金属ナノ粒子の合成に好適である。いくつかの原子が集まり、それらの一部もしくは全体が直接結合することによって作られる多面体型の原子集団は一般にクラスターと称されているが、その意味において金属ナノ粒子はクラスターである。 The method of the present invention is suitable for synthesizing metal nanoparticles among metal-containing clusters. A polyhedral atomic group formed by aggregating several atoms and directly bonding a part or all of them is generally called a cluster, and in that sense, metal nanoparticles are clusters.

本発明の方法によって得られる金属ナノ粒子等の金属含有ナノクラスターは、触媒をはじめとして各種の分野、例えば、医薬品、電子機能材料、環境適合材料、発光材料等のための素材としての応用が期待される。 The metal-containing nanoparticles such as metal nanoparticles obtained by the method of the present invention are expected to be applied as materials for various fields including catalysts, for example, pharmaceuticals, electronic functional materials, environment-friendly materials, luminescent materials, etc. Will be done.

以下に、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
PtL-NH2の合成
下記に示す経路で、原料錯体として末端にアミンを導入した白金錯体の合成を行った。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
Synthesis of PtL-NH 2 A platinum complex having an amine introduced at the end was synthesized as a raw material complex by the route shown below.

具体的には、aminoethane-Boc(2.00g)と蒸留したbenzaldehyde(1.34g)をトルエン溶媒中で115℃、24時間で撹拌し溶媒を留去することで配位子(Ligand-Boc)を収率92%で合成した。 Specifically, aminoethane-Boc (2.00 g) and distilled benzaldehyde (1.34 g) are stirred in a toluene solvent at 115 ° C. for 24 hours to distill off the solvent to collect the ligand (Ligand-Boc). It was synthesized at a rate of 92%.

その後、Ligand-Boc 1.21g、K2[PtCl4] 2.01gをMeOH溶媒中にて、70℃で24時間還流し、室温下に戻してPPh3を1.26g添加し3時間撹拌した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いて酢酸エチル:ヘキサン=1:1の展開溶媒で展開して精製することで、白金錯体(PtL-Boc)を収量0.40g、収率11.2%で得た。PtL-BocをCH2Cl2/TFA50%溶液中にて室温下で10分撹拌することでBoc基を脱保護し、酢酸エチル:メタノール溶媒でグラジエントをかけながらシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製することで98%の収率で目的物であるPtL-NH2を得た。同定は1H NMRとMALDI-TOF-MSにて行った(図1(a)、(b))。 Then, 1.21 g of Ligand-Boc and 2.01 g of K 2 [PtCl 4 ] were refluxed in an MeOH solvent at 70 ° C. for 24 hours, returned to room temperature, 1.26 g of PPh 3 was added, and the mixture was stirred for 3 hours, and then silica gel. By developing and purifying with a developing solvent of ethyl acetate: hexane = 1: 1 using column chromatography, a platinum complex (PtL-Boc) was obtained in a yield of 0.40 g and a yield of 11.2%. The Boc group is deprotected by stirring PtL-Boc in a CH 2 Cl 2 / TFA 50% solution at room temperature for 10 minutes, and purified by silica gel column chromatography while applying a gradient with ethyl acetate: methanol solvent. The target product, PtL-NH 2, was obtained in a yield of 98%. Identification was performed by 1 H NMR and MALDI-TOF-MS (FIGS. 1 (a) and 1 (b)).

Fmoc-GluPtL-NH-OAllの合成
下記に示すようにFmoc-Glu-OAllと合成したPtL-NH2を原料として縮合剤を添加し、室温で撹拌することで縮合反応を行った。
Synthesis of Fmoc-GluPtL-NH-OAll As shown below, a condensing agent was added using PtL-NH 2 synthesized with Fmoc-Glu-OAll as a raw material, and the condensation reaction was carried out by stirring at room temperature.

反応開始後MALDI-TOF-MSで原料のピークを追跡したところ、反応開始後3時間でPtL-NH2のピークの消失か確認した。その後、分液処理を行い縮合剤を除去した後、酢酸エチル:ヘキサン=1:1を展開溶媒としてシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製を行った (収率55%)。得られた黄色オイルをMALDI-TOF-MSにて同定を行った(図2)。 When the peak of the raw material was followed by MALDI-TOF-MS after the start of the reaction, it was confirmed whether the peak of PtL-NH 2 disappeared 3 hours after the start of the reaction. Then, after liquid separation treatment was performed to remove the condensing agent, purification was performed by silica gel column chromatography using ethyl acetate: hexane = 1: 1 as a developing solvent (yield 55%). The obtained yellow oil was identified by MALDI-TOF-MS (Fig. 2).

Fmoc-(Glu-PtL)4-OAllの合成
下記に示す経路でペプチドのカルボン酸側鎖にアミン錯体を導入し、4核メタロペプチドの合成を行った。
Synthesis of Fmoc- (Glu-PtL) 4- OAll An amine complex was introduced into the carboxylic acid side chain of the peptide by the route shown below to synthesize a tetranuclear metallopeptide.

具体的には、Ar雰囲気下でFmoc-Glu4-OAll(5.0mg)とPtL-NH2 (19.4mg)をDMF溶媒中に溶解させ、縮合剤を添加し、室温で4日間撹拌し合成した。その後、分液処理で縮合剤を除去し、シリカゲルに担持させ、フラッシュカラムクロマトグラフィーを用いてCHCl3:MeOHでグラジエントをかけながら精製することで目的物(m/z=3253)を収率18%で得た。同定はMALDI-TOF-MSで行った(図3)。 Specifically, Fmoc-Glu 4- OAll (5.0 mg) and PtL-NH 2 (19.4 mg) were dissolved in a DMF solvent under an Ar atmosphere, a condensing agent was added, and the mixture was stirred at room temperature for 4 days for synthesis. .. After that, the condensing agent was removed by liquid separation treatment, supported on silica gel, and purified by using flash column chromatography with CHCl 3 : MeOH while applying a gradient to obtain the desired product (m / z = 3253) in yield 18. Obtained in%. Identification was performed by MALDI-TOF-MS (Fig. 3).

次に、得られたメタロペプチド・クラスターのSTEM観察を行った。
KB/Fmoc-(Glu-PtL)4-OAll 0.05%wtの直接観察
Fmoc-(Glu-PtL)4-OAll 1mgをTHF 100 mlに溶解させ、3μMの溶液を調製し、ナスフラスコ内で撹拌しながら、酸処理したKB(ケッチェンブラック)を20mg入れ担持させた。担持KBをメンブレンフィルターろ過し、取り出して乾燥させた後、MeOHに分散させCuグリットに3μl×3回ドロップキャストすることでTEMサンプルを準備した。HAADF-STEMを用いて錯体を直接観察したところ図4(b)に見られるように4核メタロペプチド由来と思われる4つの白金の存在を確認することができた。図4(a)の錯体モデル構築から4核錯体のサイズはおおよそ2〜3nmと予測されるため、サイズに合致した白金錯体が合成されているのではないかと示唆される。
Next, STEM observation of the obtained metallopeptide cluster was performed.
Direct observation of KB / Fmoc-(Glu-PtL) 4 -OAll 0.05% wt
1 mg of Fmoc- (Glu-PtL) 4 -OAll was dissolved in 100 ml of THF to prepare a 3 μM solution, and 20 mg of acid-treated KB (Ketjen black) was added and supported while stirring in an eggplant flask. The supported KB was filtered through a membrane filter, taken out, dried, dispersed in MeOH, and dropped cast into Cu grit 3 μl × 3 times to prepare a TEM sample. When the complex was directly observed using HAADF-STEM, the presence of four platinums thought to be derived from tetranuclear metallopeptide could be confirmed as shown in FIG. 4 (b). From the complex model construction in FIG. 4 (a), the size of the tetranuclear complex is predicted to be approximately 2 to 3 nm, suggesting that a platinum complex matching the size may have been synthesized.

KB/Pt4クラスターの直接観察
上記において調製したKB/Fmoc-(Glu-PtL)4-OAll 0.05%wtを用いて、水素還元炉にてH2/N2 3%の混合ガス下で250℃ 18時間の条件で焼成した。焼成したKBを上記と同様にMeOHに分散させ、Cuグリットに3μl×3回ドロップキャストし、TEMサンプルを調整し、HADDF-STEMで直接観察を行った。図5のようにPt4クラスターと思われる物質を確認することにも成功した。
Direct observation of KB / Pt 4 clusters Using the KB / Fmoc- (Glu-PtL) 4- OAll 0.05% wt prepared above, 250 ° C in a hydrogen reduction furnace under a mixed gas of H 2 / N 2 3%. It was fired under the condition of 18 hours. The calcined KB was dispersed in MeOH in the same manner as above, dropped cast into Cu grit 3 μl × 3 times, a TEM sample was prepared, and direct observation was performed with HADDF-STEM. As shown in Fig. 5, we also succeeded in confirming a substance that seems to be a Pt 4 cluster.

Fmoc-(Glu-PtL)4-OAllの担持溶媒検討
担持溶媒をDMFとCHCl3に変更した担持KBを観察したところ図6、図7のような分散状態が観察された。2つを比較してもわかるように同量のFmoc-(Glu-PtL)4-OAllを入れてもKBに担持される量は大きく異なることがわかる。(1)のTHFの結果も含めて比較すると、溶媒によるKBの担持量はDMF>THF>CH3Clとなった。この結果から、極性が大きい溶媒の方がKBと相互作用が強く、担体を担持しやすい溶媒であることがわかった。メタロペプチドを孤立分散して担持する点においては、分散性を考慮すると0.05wt%条件ではCH3Clの条件が最適である。
Examination of supported solvent for Fmoc- (Glu-PtL) 4 -OAll When the supported KB in which the supported solvent was changed to DMF and CHCl 3 was observed, the dispersed state as shown in FIGS. 6 and 7 was observed. As can be seen by comparing the two, even if the same amount of Fmoc- (Glu-PtL) 4 -O All is added, the amount supported on the KB is significantly different. Comparing the results including the THF result of (1), the amount of KB supported by the solvent was DMF>THF> CH 3 Cl. From this result, it was found that the solvent having a higher polarity has a stronger interaction with KB and is a solvent that easily supports a carrier. In terms of supporting the metallopeptide in an isolated dispersion, the CH 3 Cl condition is optimal under the 0.05 wt% condition in consideration of dispersibility.

メタロペプチド焼成前後のXPS測定
Fmoc-(Glu-PtL)4-OAll 3.8μM溶液をHOPG基板上に3ml×3回ドロップキャストした後、Fmoc-(Glu-PtL)4-OAllの電荷状態を測定するため、XPS測定を行った。また測定したサンプルを更にH2/N2 3%雰囲気下のもと250℃で18時間焼成した後、再度同じサンプルをXPSにて測定した。結果は図8のようになった。焼成前のPt 4f軌道の4f7/2・4f5/2におけるBinding energyはそれぞれ72.8eV、75.8eVでありPt2+特有の軌道を測定することができた。対して焼成後のPt 4f軌道の4f7/2・4f5/2におけるBinding energyはそれぞれ71.7eV、74.9eVであり焼成前とくらべてBinding energyがおよそ1eVほど還元側にピークがシフトしたため焼成することでPt2+からPt0へと還元することを確認した。
XPS measurement before and after calcination of metallopeptide
Fmoc- (Glu-PtL) 4 -OAll 3.8 μM solution was drop-cast 3 ml × 3 times on the HOPG substrate, and then XPS measurement was performed to measure the charge state of Fmoc- (Glu-PtL) 4 -OAll. .. The measured sample was further calcined at 250 ° C. for 18 hours under a H 2 / N 2 3% atmosphere, and then the same sample was measured again by XPS. The result is shown in FIG. The binding energies of the Pt 4f orbits before firing at 4f 7/2 and 4f 5/2 were 72.8eV and 75.8eV, respectively, and the orbits peculiar to Pt 2+ could be measured. On the other hand, the binding energies of the Pt 4f orbital 4f 7/2 and 4f 5/2 after calcination are 71.7 eV and 74.9 eV, respectively, and the peak of the binding energy shifts to the reduction side by about 1 eV compared to before calcination. It was confirmed that Pt 2+ was reduced to Pt 0 .

焼成時間、焼成温度
上記の条件から焼成時間を変更し、サンプルをXPSにて測定した。結果は図9のようになった。焼成前との比較より、Pt 4f軌道の4f7/2・4f5/2におけるBinding energyの還元側へのピークシフトから、3時間から18時間では焼成による還元を確認した。
Firing time, calcination temperature The calcination time was changed from the above conditions, and the sample was measured by XPS. The result is shown in FIG. From the comparison with before calcination, the reduction by calcination was confirmed from 3 hours to 18 hours from the peak shift of the binding energy to the reduction side at 4f 7/2 and 4f 5/2 of the Pt 4f orbit.

また上記の条件から焼成温度を変更し、サンプルをXPSにて測定した。なお焼成時間は3時間とした。結果は図10のようになった。焼成前との比較より、Pt 4f軌道の4f7/2・4f5/2におけるBinding energyの還元側へのピークシフトから、225℃から250℃では焼成による還元を確認した。 The firing temperature was changed from the above conditions, and the sample was measured by XPS. The firing time was 3 hours. The result is as shown in FIG. From the comparison with before calcination, the reduction by calcination was confirmed from the peak shift of the binding energy to the reduction side at 4f 7/2 and 4f 5/2 of the Pt 4f orbital from 225 ° C to 250 ° C.

次に、ペプチドの固相合成について検討を行った。ペプチドの固相合成には手動による合成と自動合成装置を用いる方法があるが、以下においてはペプチド自動合成装置(Biotage社製)、HPLC(島津製作所社製)、遠心分離機(エッペンドルフ社製)を用いた。 Next, solid-phase synthesis of peptides was investigated. There are two methods for solid-phase synthesis of peptides: manual synthesis and automatic peptide synthesizer. In the following, peptide automatic synthesizer (manufactured by Biotage), HPLC (manufactured by Shimadzu), centrifuge (manufactured by Eppendorf) Was used.

固相利用前駆体 Fmoc-(E-NH-Pt)-COOHの合成 Synthesis of solid-phase-based precursor Fmoc- (E-NH-Pt) -COOH

2口ナスフラスコ(100ml)にFmoc-(E-NH-Pt)-OAll(2.18g, 2.12mmol)とPd(PPh3)(0.24mg, 0.21mmol)、dimedone(0.68mg, 4.84mmol)を加え系内をAr置換する。片方にはセプタムラバー、他方には三方コック取り付けた。脱水CH2Cl2を20mlシリンジで加え、再度系内をAr置換した。三方コック先に風船を取り付けAr下に保ったまま、室温で3時間撹拌した。撹拌後、大気開放してMALDI-TOF-MSを測定したところ原料のピークであるm/z=996のピークが消失したことから反応の完了を確認した。反応溶液を減圧去留して溶液を濃縮した後、フラッシュカラムクロマトグラフィーにてシリカゲルカラム上部に直接チャージした後、CHCl3で10CV流した後、CHCl3:MeOH=90:10のまで10CVでグラジエントをかけながら展開溶媒を流すことで目的物を分離した。分離したフラクションの溶媒を減圧去留し、真空下で1日乾燥させて黄色粉末を得た。収量は1.50g、収率71.8%であり、同定はMALDI-TOF-MSとanalysis HPLCを用いて行った(図11(a)、(b))。 Add Fmoc- (E-NH-Pt) -OAll (2.18 g, 2.12 mmol), Pd (PPh 3 ) (0.24 mg, 0.21 mmol) and dimedone (0.68 mg, 4.84 mmol) to a two-port eggplant flask (100 ml). Ar substitution in the system. A septum rubber was attached to one side, and a three-way cock was attached to the other side. Dehydrated CH 2 Cl 2 was added with a 20 ml syringe, and the inside of the system was replaced with Ar again. A balloon was attached to the tip of the three-way cock, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours while being kept under Ar. After stirring, the mixture was opened to the atmosphere and MALDI-TOF-MS was measured. As a result, the peak of the raw material, m / z = 996, disappeared, confirming the completion of the reaction. After distilling off the reaction solution under reduced pressure to concentrate the solution, the solution was directly charged on the upper part of the silica gel column by flash column chromatography, then flowed at 10 CV with CHCl 3 , and then gradient at 10 CV until CHCl 3 : MeOH = 90: 10. The target product was separated by flowing the developing solvent while applying the above solution. The solvent of the separated fraction was distilled off under reduced pressure and dried under vacuum for 1 day to obtain a yellow powder. The yield was 1.50 g and the yield was 71.8%, and identification was performed using MALDI-TOF-MS and analysis HPLC (FIGS. 11 (a) and 11 (b)).

自動合成装置によるFmoc-(E-NH-Pt)3-CONH2の合成
このように高純度で合成された単核Ptメタロペプチドを前駆体として合成を行った。ペプチド合成の流れは下記のように、固相に対してN末端が保護されたペプチドを縮合し、N末端を脱保護したものに対して再度次のペプチド加え縮合することを繰り返して固相に結合させたままペプチド鎖伸長していき目的の配列が得られた時点で、酸などのクリベージ溶液を用いて固相から切断して目的物を得るという簡易的なフローで行われる。そのため、自動合成装置を用いることで、決まったペプチド残基をプログラミングして自動で配列を行うことが可能である。
Synthesis of Fmoc- (E-NH-Pt) 3- CONH 2 by an automatic synthesizer The mononuclear Pt metallopeptide synthesized in this way with high purity was used as a precursor for synthesis. The flow of peptide synthesis is as follows: a peptide having an N-terminal protected with a solid phase is condensed, and the next peptide is added to the deprotected N-terminal again to condense the solid phase. When the peptide chain is extended while being bound and the target sequence is obtained, the target substance is obtained by cleaving from the solid phase using a Crivage solution such as an acid. Therefore, by using an automatic synthesizer, it is possible to program a fixed peptide residue and automatically perform a sequence.

弱酸切り出し条件でのメタロペプチド固相合成
これまで、強酸を用いた固相からの切り出しによって白金メタロペプチドが部分的に分解してしまう挙動が見受けられた。そのため、使用していた強酸条件でクリベージを行うRink Amid ChemMatrix resinから保護ペプチドを合成する際に用いられるTrityl-OH ChemMatrix resinへと使用するレジンを変更した。このTrityl-OH ChemMatrix resinは末端がヒドロキシ基であるためレジン使用前に、末端をクロライドへと変換して活性化する必要がある。具体的には、0.01mmolスケールで利用する場合使用前にCH2Cl2 2mlでレジン(25mg)を3時間振盪することによって膨潤し溶液を吐出した後、SOCl2/CH2Cl2 2%溶液を2ml加え、1晩振盪する。その後、レジンをCH2Cl2 1mlで5回洗浄し、DIPEA/ CH2Cl2 2%溶液 1mlで3回洗浄することで末端を塩素化した。更にそのままペプチドを伸長する場合は、CH2Cl2 1mlに対して、Fmoc-(E-NH-Pt)-COOH(29.7 mg, 0.03 mmol)とDIPEA(5.17 mg, 0.04 mmol)を加えて一晩振盪し固相にペプチドを1残基伸長した配列を合成し、N末端をpiperidine/DMF 20%(v/v)で15min反応させることで末端を脱保護した。その後、CH2Cl2:TFA:TIPS =96.5:1:2.5(v/v)の切り出しカクテルを用いて固相からクリベージを行い溶液を回収し、tert-butyl methyl etherを13ml加えることで再沈殿した。沈殿した物質をデカンテーションした後、diethyl ether を13ml加え洗浄した後、再度遠心分離機にて沈殿させる操作を2回繰り返し、黄色粉末を得た。
Solid-phase synthesis of metallopeptides under weak acid excision conditions So far, it has been observed that platinum metallopeptides are partially decomposed by excision from the solid phase using a strong acid. Therefore, the resin used was changed from Rink Amid ChemMatrix resin, which is cleaved under the strong acid conditions used, to Trityl-OH ChemMatrix resin, which is used when synthesizing protective peptides. Since this Trityl-OH ChemMatrix resin has a hydroxy group at the end, it is necessary to convert the end to chloride and activate it before using the resin. Specifically, when using on a 0.01 mmol scale, before use, the resin (25 mg) is swollen by shaking with 2 ml of CH 2 Cl 2 for 3 hours to discharge the solution, and then the SOICl 2 / CH 2 Cl 2 2% solution. 2 ml and shake overnight. Then, the resin was washed 5 times with 1 ml of CH 2 Cl 2 and 3 times with 1 ml of DIPEA / CH 2 Cl 2 2% solution to chlorinate the ends. To further extend the peptide as it is, add Fmoc- (E-NH-Pt) -COOH (29.7 mg, 0.03 mmol) and DIPEA (5.17 mg, 0.04 mmol) to 1 ml of CH 2 Cl 2 overnight. A sequence in which one residue of the peptide was extended to the solid phase was synthesized by shaking, and the N-terminal was deprotected by reacting the N-terminal with piperidine / DMF 20% (v / v) for 15 min. After that, Crivage was performed from the solid phase using a cut-out cocktail of CH 2 Cl 2 : TFA: TIPS = 96.5: 1: 2.5 (v / v) to recover the solution, and reprecipitation was performed by adding 13 ml of tert-butyl methyl ether. did. After decanting the precipitated substance, 13 ml of diethyl ether was added for washing, and then the operation of precipitating with a centrifuge was repeated twice to obtain a yellow powder.

得られた粉末をCH3CN/H2O 30%(0.1% TFA)溶液で溶解させ、Analysis HPLCにてCH3CN/H2O30%(0.1% TFA)からCH3CN/H2O 95%(0.1% TFA)までグラジエントをかけながら分析を行ったところ単一のメインピークが観測された(図12)。この結果から、全体のUVピーク面積に対してのメインピーク面積比を算出すると、96.7%となったことから、Trityl-OH ChemMatrix resinを用いて単核のPtメタロペプチドを着脱することに成功した。 The resulting powder CH 3 CN / H 2 O 30 % dissolved in (0.1% TFA) solution, CH 3 CN / H 2 O 95 in Analysis HPLC CH 3 CN / H 2 O30% from (0.1% TFA) A single main peak was observed when the analysis was performed while applying a gradient to% (0.1% TFA) (Fig. 12). From this result, the ratio of the main peak area to the total UV peak area was calculated to be 96.7%. Therefore, we succeeded in attaching and detaching the mononuclear Pt metallopeptide using Trityl-OH ChemMatrix resin. ..

NH2-(E-NH-Pt)2-CONH2の合成
前記と同様の手順を踏み、末端が脱保護された1残基Ptメタロペプチドを用意した。その後、更に1残基伸長するために、DMF 1mlにFmoc-(E-NH-Pt)-COOH(29.7mg, 0.03mmol)とCOMU(17.1mg, 0.04mmol)、DIPEA(5.17mg, 0.04mmol)を加えて1時間振盪した後、DMFにて洗浄した。その後、N末端をpiperidine/DMF 20%(v/v)で15 min反応させることで末端を脱保護した。前記と同様の方法で固相の切り出しと再沈殿を行い黄色粉末を得た。粉末をCH3CN/H2O 30%(0.1% TFA)溶液で溶解させ、Analysis HPLCにてCH3CN/H2O 30%(0.1% TFA)からCH3CN/H2O 95%(0.1% TFA)までグラジエントをかけながら同様に分析を行ったところ、NH2-(E-NH-Pt)1-CONH2の時に比べてRTが長い時間(24.4 min)にメインピークを観測できたことから、残基を伸ばすと分子の極性としては低極性へと変化することが示唆された(図13(a))。またピークの総面積比に対するメインピークの面積比は81.8%となった。crude粉末をMALDI-TOF-MSにて測定したところ、NH2-(E-NH-Pt)2-CONH2と思われる(m/z = 1485)のピークが観察されたことから初めて目的とするPtメタロペプチドの固相合成が成功した(図13(b))。
Synthesis of NH 2- (E-NH-Pt) 2- CONH 2 A one-residue Pt metallopeptide with deprotected ends was prepared by following the same procedure as above. Then, in order to further extend one residue, Fmoc- (E-NH-Pt) -COOH (29.7 mg, 0.03 mmol), COMU (17.1 mg, 0.04 mmol), and DIPEA (5.17 mg, 0.04 mmol) were added to 1 ml of DMF. Was added, the mixture was shaken for 1 hour, and then washed with DMF. Then, the N-terminus was deprotected by reacting the N-terminus with piperidine / DMF 20% (v / v) for 15 min. A solid phase was cut out and reprecipitated in the same manner as described above to obtain a yellow powder. Dissolve the powder in CH 3 CN / H 2 O 30% (0.1% TFA) solution and analyze HPLC from CH 3 CN / H 2 O 30% (0.1% TFA) to CH 3 CN / H 2 O 95% (0.1% TFA). When the same analysis was performed while applying the gradient to 0.1% TFA), the main peak could be observed at a longer time (24.4 min) of RT than when NH 2- (E-NH-Pt) 1 -CONH 2 . From this, it was suggested that when the residue was extended, the polarity of the molecule changed to low polarity (Fig. 13 (a)). The area ratio of the main peak to the total area ratio of the peak was 81.8%. When the crude powder was measured by MALDI-TOF-MS, a peak of (m / z = 1485), which seems to be NH 2- (E-NH-Pt) 2- CONH 2 , was observed. Solid-phase synthesis of Pt metallopeptide was successful (Fig. 13 (b)).

弱酸切り出し条件の樹脂を用いた自動合成
前記と同様に、末端が脱保護された1残基Ptメタロペプチドを用意し、自動合成装置を用いて2残基目以降を合成した。
Automatic synthesis using a resin under weak acid excision conditions In the same manner as described above, a 1-residue Pt metallopeptide having a deprotected terminal was prepared, and the second and subsequent residues were synthesized using an automatic synthesizer.

伸長には縮合剤としてHBTU/DMF 0.2M、縮合補助剤としてHOBt/DMF 0.2M、補助塩基としてN-ethyl-diisopropylamine/NMP 0.2M、縮合ペプチドとしてFmoc-(E-NH-Pt)-COOH/DMF 0.5Mを加え、microwave 75℃、5minの条件で行った。また末端Fmoc基の脱保護はpiperidine/DMF 20%(v/v)溶液で反応させた。脱保護→伸長のプロセスを3回行った後に、最後脱保護のプロセスを入れて末端をアミンにして自動合成装置から5mlバイアルを取り出して、CH2Cl2:TFA:TIPS=96.5:1:2.5(v/v)の切り出しカクテルを用いて固相からクリベージを行い溶液を回収し、再沈殿操作を行うことでNH2-(E-NH-Pt)4-CONH2の黄色粉末を得た。 For elongation, HBTU / DMF 0.2M as a condensing agent, HOBt / DMF 0.2M as a condensation aid, N-ethyl-diisopropylamine / NMP 0.2M as an auxiliary base, and Fmoc- (E-NH-Pt) -COOH / as a condensing peptide. DMF 0.5M was added, and the procedure was performed under the conditions of microwave 75 ° C. and 5 min. The deprotection of the terminal Fmoc group was reacted with a piperidine / DMF 20% (v / v) solution. After performing the deprotection → elongation process three times, put in the final deprotection process to make the terminal amine and take out the 5 ml vial from the automatic synthesizer, CH 2 Cl 2 : TFA: TIPS = 96.5: 1: 2.5 A yellow powder of NH 2- (E-NH-Pt) 4- CONH 2 was obtained by cribaging from the solid phase using a (v / v) cut-out cocktail, recovering the solution, and performing a reprecipitation operation.

得られた粉末をCH3CN/H2O 30%(0.1% TFA)溶液で溶解させ、Analysis HPLCにてCH3CN/H2O30%(0.1% TFA)からCH3CN/H2O 95%(0.1% TFA)までグラジエントをかけながら分析を行ったところRT=31.5 minの位置にメインピークが観測された(図14)。総ピーク面積に対するメインピークの面積比は88%となり、自動合成装置にて純度高くPt4メタロペプチド合成に成功した。 The resulting powder CH 3 CN / H 2 O 30 % dissolved in (0.1% TFA) solution, CH 3 CN / H 2 O 95 in Analysis HPLC CH 3 CN / H 2 O30% from (0.1% TFA) When the analysis was performed while applying a gradient to% (0.1% TFA), the main peak was observed at the position of RT = 31.5 min (Fig. 14). The area ratio of the main peak to the total peak area was 88%, and we succeeded in synthesizing Pt 4 metallopeptide with high purity using an automatic synthesizer.

同様にしてPt3メタロペプチド合成やPt6メタロペプチド合成をして同じHPLC条件で保持時間を比較すると残基数が増加するにつれて、段階的にRetention timeは大きくなる、すなわち極性が小さくなることがわかり、Pt6メタロペプチド程度であればcrude状態でも高い純度で目的の配列を持ったメタロペプチド合成条件の探索ができた(図15)。 Similarly, when Pt 3 metallopeptide synthesis or Pt 6 metallopeptide synthesis is performed and the retention times are compared under the same HPLC conditions, the retention time gradually increases, that is, the polarity decreases as the number of residues increases. It was found that if it was about Pt 6 metallopeptide, it was possible to search for metallopeptide synthesis conditions with high purity and target sequence even in the crude state (Fig. 15).

Pt12メタロペプチドの合成
前記と同様に、末端が脱保護された1残基Ptメタロペプチドを用意し、伸長条件も同様にして11回脱保護→伸長を繰り返した後に最後N末端を脱保護することで末端がアミンの状態で合成を終了した。自動合成装置から5mlバイアルを取り出して、CH2Cl2:TFA:TIPS =96.5:1:2.5(v/v)の切り出しカクテルを用いて固相からクリベージを行い溶液を回収し、再沈殿操作を行うことでNH2-(E-NH-Pt)12-CONH2の黄色粉末を得た。6残基までの時とは異なり、得られた粉末がCH3CN/H2O 30%(0.1% TFA)溶液で溶解することができなかったため、CH3CN/H2O 50%(0.1% TFA)溶液で溶解させ、Analysis HPLCにてCH3CN/H2O 50%(0.1% TFA)からCH3CN/H2O 95%(0.1% TFA)までグラジエントをかけながら分析を行ったところ多数のピークが見られた(図16)。
Synthesis of Pt 12 metallopeptide In the same manner as above, prepare a 1-residue Pt metallopeptide whose terminal is deprotected, and deprotect the last N-terminal after repeating deprotection → extension 11 times under the same extension conditions. As a result, the synthesis was completed with the terminal as amine. Take out the 5 ml vial from the automatic synthesizer, cleave it from the solid phase using a cut-out cocktail of CH 2 Cl 2 : TFA: TIPS = 96.5: 1: 2.5 (v / v), collect the solution, and perform the reprecipitation operation. By doing so, a yellow powder of NH 2- (E-NH-Pt) 12- CONH 2 was obtained. Unlike up to 6 residues, the resulting powder could not be dissolved in CH 3 CN / H 2 O 30% (0.1% TFA) solution, resulting in CH 3 CN / H 2 O 50% (0.1%). It was dissolved in% TFA) solution and analyzed by Analysis HPLC from CH 3 CN / H 2 O 50% (0.1% TFA) to CH 3 CN / H 2 O 95% (0.1% TFA). However, many peaks were observed (Fig. 16).

このピークが上手く伸長が行われなかったことによるピークであると仮定すると図12でも表されていたように最も反応が伸長したものが 最も保持時間が長くなると考えられるので、Retention time=25.2minのピーク部分をNH2-(E-NH-Pt)12-COOHのピークとして分取カラムを用いて同条件でグラジエントをかけながら回収した。回収した溶液を再度、Analysis HPLCで評価したところシングルピークとまでは行かないが余分なピークを除去して回収を行うことができた(図17(a))。回収溶液を凍結乾燥機で溶媒を取り除くことでNH2-(E-NH-Pt)12-COOHと思われるペプチドを450μg回収した。
MALDI-TOF-MSを用いて、回収メタロペプチドを異なるマトリックスで比較したのが図17(b)であり、MSスペクトルからm/z=7000から9000の付近にて一定間隔(約m/z=260)でピークが現れていることからメタロペプチドの錯体部にあるPPh3(Mw =262)がMALDI-TOF-MSのレーザーにて外れて見られているものだと考えられる。このことから、回収してきたメタロペプチドは分析HPLCの結果とMALDI-TOF-MSから考えてPt12メタロペプチドが合成できている。
Assuming that this peak is due to poor elongation, the one with the longest reaction extension is considered to have the longest retention time, as shown in FIG. 12, so retention time = 25.2 min. The peak portion was recovered as the peak of NH 2- (E-NH-Pt) 12- COOH using a preparative column under the same conditions while applying a gradient. When the recovered solution was evaluated again by Analysis HPLC, it did not reach a single peak, but the excess peak could be removed and recovered (FIG. 17 (a)). By removing the solvent from the recovered solution with a freeze-dryer, 450 μg of a peptide thought to be NH 2- (E-NH-Pt) 12- COOH was recovered.
Figure 17 (b) compares the recovered metallopeptides in different matrices using MALDI-TOF-MS, with regular intervals (approximately m / z =) near m / z = 7000 to 9000 from the MS spectrum. Since the peak appears at 260), it is considered that PPh 3 (Mw = 262) in the complex part of the metallopeptide is seen off by the laser of MALDI-TOF-MS. From this, the recovered metallopeptide can be synthesized as Pt 12 metallopeptide based on the results of analytical HPLC and MALDI-TOF-MS.

Pt12メタロペプチド/KB 2 wt%のSTEM観察
このように合成したNH2-(E-NH-Pt)12-COOHを20μg精密天秤にて量りとり10mバイアルに加えた後、2mlのCHCl3を加え溶解させた。また、別の10mlバイアルに1mgのKBを加えた後、2mlのCHCl3を加え15分超音波をかけ、分散させる。超音波による分散が終了した後、バイアルを振盪させながら、Pt12ペプチド溶液を滴下する。その後、バイアルのまま溶媒をエバポレーターで減圧去留し、40℃で1日真空乾燥を行う。得られたPt12メタロペプチド担持KBをMeOHで再分散させ、Cuマイクログリッド上に1μl×3回ドロップキャストすることにより、Pt12メタロペプチド/KB 2 wt%の STEMサンプルを作成した。
STEM observation of Pt 12 metallopeptide / KB 2 wt% Weigh the NH 2- (E-NH-Pt) 12- COOH thus synthesized with a 20 μg precision balance, add it to a 10 m vial, and then add 2 ml of CHCl 3 . In addition, it was dissolved. Also, add 1 mg KB to another 10 ml vial, then add 2 ml CHCl 3 and sonicate for 15 minutes to disperse. After the ultrasonic dispersion is completed, the Pt 12 peptide solution is added dropwise while shaking the vial. Then, the solvent is distilled off under reduced pressure with an evaporator as it is in the vial, and vacuum dried at 40 ° C. for 1 day. The obtained Pt 12 metallopeptide-carrying KB was redispersed with MeOH and dropped cast 1 μl × 3 times on a Cu microgrid to prepare a Pt 12 metallopeptide / KB 2 wt% STEM sample.

原子分解能HADDF-STEMにてSTEMサンプルを観察したところKB上に白金の輝点が観察された。図18の枠で囲ったところのようにメタロペプチド鎖として広がりを持って白金の輝点が12個見られる場所と、別の枠で囲ったところのようにサブナノ粒子ほど小さくはないが白金の輝点が12個集まって存在している場所の2つの担持状態が白金の輝点の位置から情報であるが観察された。 When the STEM sample was observed with atomic resolution HADDF-STEM, a bright spot of platinum was observed on the KB. A place where 12 bright spots of platinum can be seen spread out as a metallopeptide chain as shown in the frame of FIG. 18, and a place of platinum which is not as small as sub-nanoparticles as surrounded by another frame. It was observed that the two supported states of the place where 12 bright spots are gathered are information from the position of the bright spot of platinum.

また、広がって担持されている場所を拡大すると白金-白金間の直径は5.0nmとなり、分子モデルにて考えられるPt12ペプチドの白金-白金間の直径は4.8nmほどであり、このサンプルにて観察された白金の輝点はPt12ペプチドによるものであるとHADDF-STEMの結果から確かめることができた(図19)。 In addition, when the expanded and supported area is enlarged, the diameter between platinum and platinum is 5.0 nm, and the diameter between platinum and platinum of the Pt12 peptide considered in the molecular model is about 4.8 nm, which is observed in this sample. From the results of HADDF-STEM, it was confirmed that the bright spots of platinum were due to the Pt 12 peptide (Fig. 19).

Pt12サブナノ粒子のSTEM観察
Pt12ペプチド/KB 2wt%の原子分解能HADDF-STEMにより、Pt12ペプチドが担体であるKBに担持されていることが確認できたので、同様のサンプルを電気焼成炉に入れ水素雰囲気下(H2/N2 3%)、250℃、3時間の条件でPt12ペプチドの還元を行った。その後、焼成した担持KBを10 mlバイアルに入れ、MeOHに超音波をかけながら再分散し、Cuマイクログリッドに1μl×3回ドロップキャストし、Pt12サブナノ粒子/KB 2 wt%のSTEMサンプルを作成した。サンプルを観察したところ、マクロな視野ではPtサブナノ粒子と見られる輝点の集まりが見られ、黄枠で囲った部分に関して視野を拡大すると0.9nmほどの白金原子が12個集まったPtサブナノ粒子が見られたことから合成に成功した。今回Pt12サブナノ粒子を合成したことにより、金属原子数が多いほうがクラスターとしての安定性は大きく、かつHAADF-STEMにて担体上のサブナノ粒子を探しやすいため、多くのサブナノ粒子を観察でき、粒径分布が0.91 ± 0.20 nmとなった。TPMG4デンドリマーを用いて、Pt12サブナノ粒子を合成した際は0.9±0.1 nm 6であったことから、TPMG4のデンドリマーと同様にメタロペプチドがサブナノ粒子合成の鋳型となることを実証することができた。(図20)
STEM observation of Pt 12 sub-nanoparticles
Atomic resolution HADDF-STEM of Pt 12 peptide / KB 2 wt% confirmed that the Pt 12 peptide was supported on the carrier KB. Therefore, a similar sample was placed in an electric firing furnace and placed in a hydrogen atmosphere (H 2). The Pt 12 peptide was reduced under the conditions of / N 2 3%), 250 ° C., and 3 hours. Then, the calcined supported KB was placed in a 10 ml vial, redispersed while applying ultrasonic waves to MeOH, and dropped cast on a Cu microgrid 1 μl × 3 times to prepare a STEM sample of Pt 12 sub-nanoparticles / KB 2 wt%. did. When observing the sample, a collection of bright spots that appear to be Pt sub-nanoparticles can be seen in the macro field of view, and when the field of view is expanded with respect to the part surrounded by the yellow frame, Pt sub-nanoparticles with 12 platinum atoms of about 0.9 nm gathered. Since it was seen, the synthesis was successful. By synthesizing Pt 12 sub-nanoparticles this time, the larger the number of metal atoms, the greater the stability as a cluster, and since it is easier to find the sub-nanoparticles on the carrier with HAADF-STEM, many sub-nanoparticles can be observed and the grains. The diameter distribution was 0.91 ± 0.20 nm. When Pt 12 sub-nanoparticles were synthesized using the TPMG4 dendrimer, the value was 0.9 ± 0.1 nm 6 , demonstrating that the metallopeptide can be used as a template for sub-nanoparticle synthesis, similar to the TPMG4 dendrimer. .. (Fig. 20)

Pt19メタロペプチドとPt19サブナノ粒子の合成
Pt19サブナノ粒子は他の原子数のサブナノ粒子に比べてORR活性や触媒活性が高いため、メタロペプチドテンプレート法を用いてもPt19サブナノ粒子を合成することができないか検討することとした。新規にNoveNovaSynRTGR resinを用いることでTrityl OH resin の時とは異なり、1残基目を手動合成で伸長させてから自動合成を行う必要がなくなり、完全自動合成が可能となった。合成経路として始めに、piperidine/DMF 20%(v/v)溶液を用いて、NoveNovaSynRTGR resinの末端Fmoc基を脱保護した。その後、伸長→脱保護を19回繰り返して目的の配列であるNH2-(E-NH-Pt)19-CONH2の配列を合成した。(伸長条件:縮合剤としてHATU/DMF 0.2M、縮合補助剤としてHOBt/DMF 0.2M、補助塩基として N-ethyl-diisopropylamine/NMP 0.2M、縮合ペプチドとしてFmoc-(E-NH-Pt)-COOH/DMF 0.5M、反応条件: microwave 75℃、5min脱保護条件:piperidine/DMF 20%(v/v)溶液)終了後、自動合成装置から5mlバイアルを取り出して、CH2Cl2:TFA:TIPS =96.5:1:2.5(v/v)の切り出しカクテルを用いて固相からクリベージを行い溶液を回収し、再沈殿操作を行うことでクルードであるNH2-(E-NH-Pt)19-CONH2の黄色粉末を得た。
Synthesis of Pt 19 metallopeptide and Pt 19 sub-nanoparticles
Since Pt 19 sub-nanoparticles have higher ORR activity and catalytic activity than sub-nanoparticles with other atomic numbers, we decided to investigate whether Pt 19 sub-nanoparticles could be synthesized even by using the metallopeptide template method. By newly using NovaNova SynRTGR resin, unlike the case of Trityl OH resin, it is not necessary to extend the first residue by manual synthesis and then perform automatic synthesis, which enables fully automatic synthesis. Initially, a piperidine / DMF 20% (v / v) solution was used as a synthetic pathway to deprotect the terminal Fmoc groups of NovaNovaSynRTGR resin. After that, extension → deprotection was repeated 19 times to synthesize the target sequence NH 2- (E-NH-Pt) 19 -CONH 2 . (Extension conditions: HATU / DMF 0.2M as a condensing agent, HOBt / DMF 0.2M as a condensing auxiliary agent, N-ethyl-diisopropylamine / NMP 0.2M as an auxiliary base, Fmoc- (E-NH-Pt) -COOH as a condensing peptide / DMF 0.5M, reaction condition: microwave 75 ℃, 5min deprotection condition: piperidine / DMF 20% (v / v) solution) After completion, remove the 5ml vial from the automatic synthesizer and CH 2 Cl 2 : TFA: TIPS. = 96.5: 1: 2.5 (v / v) solution was collected performed Kuribeji from the solid phase using cut cocktail, NH 2 a crude by performing reprecipitation - (E-NH-Pt) 19 - A yellow powder of CONH 2 was obtained.

CH3CN/H2O 50%(0.1% TFA)溶液で溶解させ、Analysis HPLCにてCH3CN/H2O 50%(0.1% TFA)からCH3CN/H2O 95%(0.1% TFA)までグラジエントをかけながら分析を行ったところ多数のピークが見られた(図21(a))。12残基伸長させた時と同様に、最も反応が伸長したものが 最も保持時間が長くなると考えられるので、図21(a)のメインピークをNH2-(E-NH-Pt)19-CONH2のピークと仮定して分取カラムを用いて同条件でグラジエントをかけながら分取した。回収溶液を凍結乾燥機で溶媒を取り除くことでNH2-(E-NH-Pt)19-COOHと思われるペプチド黄色粉末にて得た。 Dissolve in CH 3 CN / H 2 O 50% (0.1% TFA) solution and analyze from CH 3 CN / H 2 O 50% (0.1% TFA) to CH 3 CN / H 2 O 95% (0.1%) by Analysis HPLC. When the analysis was performed while applying a gradient to TFA), a large number of peaks were observed (Fig. 21 (a)). As in the case of extending 12 residues, the one with the longest reaction is considered to have the longest retention time, so the main peak in FIG. 21 (a) is NH 2- (E-NH-Pt) 19 -CONH. Assuming the peak of 2 , fractionation was performed using a preparative column while applying a gradient under the same conditions. The recovered solution was obtained by removing the solvent with a freeze-dryer to obtain a peptide yellow powder of NH 2- (E-NH-Pt) 19- COOH.

得られたクルードをMALDI-TOF-MSで分析したところ、ピークの立ち上がり位置はm/z=10500ほどの位置であったため、PPh3が外れた分子量から考えると15〜17残基ほどものであるのではないかと予想される(図21(b))。 When the obtained crude was analyzed by MALDI-TOF-MS, the rising position of the peak was about m / z = 10500, so considering the molecular weight from which PPh 3 was removed, it was about 15 to 17 residues. It is expected that this is the case (Fig. 21 (b)).

分離し、凍結乾燥させたサンプルについて、NH2-(E-NH-Pt)19-CONH2と仮定して182μg精密天秤にて量りとり50mlバイアルに加えた後、10mlのCHCl3を加え溶解させた。また、別の50mlバイアルに10mgのKBを加えた後、20mlのCHCl3を加え15分超音波をかけ、分散させる。超音波による分散が終了した後、バイアルを振盪させながら、Pt19ペプチド溶液を滴下する。その後、バイアルのまま溶媒をエバポレーターで減圧去留し、Pt19メタロペプチド/KB 0.47wt%@Ptを作成した。 For the separated and lyophilized sample, weigh it with a 182 μg precision balance assuming NH 2- (E-NH-Pt) 19 -CONH 2 , add it to a 50 ml vial, and then add 10 ml CHCl 3 to dissolve it. It was. Also, add 10 mg KB to another 50 ml vial, then add 20 ml CHCl 3 and sonicate for 15 minutes to disperse. After the ultrasonic dispersion is completed, the Pt 19 peptide solution is added dropwise while shaking the vial. Then, the solvent was distilled off under reduced pressure with an evaporator in the vial to prepare Pt 19 metallopeptide / KB 0.47 wt% @ Pt.

その後、電気焼成炉に入れ水素雰囲気下(H2/N2 3%)、250℃、3時間の条件でPt19ペプチドの還元を行った。焼成した担持KBを10mlバイアルに入れ、MeOHに超音波をかけながら再分散し、Cuマイクログリッドに1μl×3回ドロップキャストし、Pt19 SNP/KB 0.47wt%@PtのSTEMサンプルを作成した。サンプルを観察するとサブナノ粒子と思われる、白金原子が集まった微粒子と白金の単原子が観察された。Pt12サブナノ粒子の時と比べ、原子数が少なかったり多かったりするサブナノ粒子が多く散見された(図22(a)、(b))。この理由としては、ペプチドの主鎖が長くなり、還元する際のPt-Ptの原子間の距離が大きくなったことで還元する際に隣のサブナノ粒子と凝集することで、白金の数が少ないものや多いものができてしまったと考えられる。 Then, the Pt 19 peptide was reduced in an electric firing furnace under a hydrogen atmosphere (H 2 / N 2 3%) at 250 ° C. for 3 hours. The calcined supported KB was placed in a 10 ml vial, redispersed while applying ultrasonic waves to MeOH, and dropped cast 1 μl × 3 times on a Cu microgrid to prepare a STEM sample of Pt 19 SNP / KB 0.47 wt% @ Pt. When observing the sample, fine particles in which platinum atoms were gathered and a single atom of platinum, which seemed to be sub-nanoparticles, were observed. Compared with the case of Pt 12 sub-nanoparticles, many sub-nanoparticles with fewer or more atoms were found (FIGS. 22 (a) and 22 (b)). The reason for this is that the main chain of the peptide becomes longer and the distance between the atoms of Pt-Pt during reduction increases, so that it aggregates with the adjacent sub-nanoparticles during reduction, resulting in a small number of platinum. It is thought that many things and many things have been made.

メタロペプチドテンプレート法で合成したPtサブナノ粒子の活性評価
このように合成したサブナノ粒子サイズの白金を以下に示すトルエンの酸化の触媒反応に利用した。
Evaluation of activity of Pt sub-nanoparticles synthesized by the metallopeptide template method The platinum of the sub-nanoparticle size synthesized in this way was used for the catalytic reaction of the oxidation of toluene shown below.

トルエン2mlに対して担持されたPt19/KB0.47 wt%@Ptを触媒量(5mg)加え、オートクレーブで1Mpa、160℃の条件で5時間反応させた。反応後、溶液をNMRで測定することによってトルエン酸化の反応物を定量した。得られた生成物はBenzaldehyd、Benzyl Alcohol、Benzoic Acid、Benzyl Benzoateの4種類であり、市販のPt/C 10wt%を用いて実験を行ったところ収率は0.23%であったが、Pt19/KB0.47 wt%@Ptでは収率は3.26%となり、14.2倍の活性を示した(図23)。TOFにて換算すると671倍という結果となった。このことから、ペプチドテンプレート法を用いて合成したPtサブナノ粒子は実際に触媒として利用できることがわかった。 A catalytic amount (5 mg) of Pt 19 / KB0.47 wt% @ Pt supported on 2 ml of toluene was added, and the mixture was reacted in an autoclave at 1 Mpa at 160 ° C. for 5 hours. After the reaction, the reaction product of toluene oxidation was quantified by measuring the solution by NMR. The obtained products were Bendaldehyd, Benzyl Alcohol, Benzoic Acid, and Benzyl Benzoate. When an experiment was conducted using commercially available Pt / C 10 wt%, the yield was 0.23%, but Pt 19 / At KB0.47 wt% @ Pt, the yield was 3.26%, showing 14.2 times the activity (Fig. 23). When converted by TOF, the result was 671 times. From this, it was found that the Pt sub-nanoparticles synthesized by the peptide template method can actually be used as a catalyst.

Fmoc-(E-NH-(PyL-Ir))-OAllの合成
白金の単核メタロペプチドは合成できているが、合金のためにはその他の金属原子を錯体としてもつメタロペプチドを合成ことが必要であった。白金-炭素結合はとても強く、TFAなどの強酸でも耐えうることができるが、一般的な錯体であると、TFAの酸によりC-Mまたは、N-Mの結合部が分解してしまう可能性があったため強酸を使用しないスキームを考えた。その際、今後の金属原子ライブラリーを展開することを考えて、錯体としての報告例が多いピリジン型を骨格として採用することとした。グルタミン酸誘導体の側鎖に末端がアミンのフェニルピリジンを縮合することで錯体化の時に強酸を使用しないペプチド配位子を合成する。
Synthesis of Fmoc-(E-NH- (PyL-Ir))-OAll Platinum mononuclear metallopeptides have been synthesized, but it is necessary to synthesize metallopeptides having other metal atoms as complexes for alloying. Met. The platinum-carbon bond is very strong and can withstand a strong acid such as TFA, but in the case of a general complex, the acid of TFA may decompose the bond of CM or NM, so the strong acid I thought of a scheme that does not use. At that time, in consideration of developing a metal atom library in the future, it was decided to adopt the pyridine type as the skeleton, which is often reported as a complex. A peptide ligand that does not use a strong acid at the time of complexing is synthesized by condensing phenylpyridine having an amine terminal on the side chain of the glutamic acid derivative.

ナスフラスコ(500ml)にFmoc-Glu-OAl(1.91g, 4.66mmol)とEDCl(1.61g, 8.42mmol)にCH2Cl2を72mlを加えて室温で10分撹拌する。その後、4-(pyridine-2-yl)aniline(0.72g, 4.22mmol)、DMAP(0.09g, 0.74mmol)を加えさらに室温で撹拌した。1時間ほど撹拌すると白い沈殿ができ始めた。6時間撹拌した後、MALDI-TOF-MSで4-(pyridine-2-yl)anilineのピークの消失を確認したので撹拌を停止した。反応溶液をエバポレーターで3分の1ほどまでとばした後、冷凍庫に入れることによって再結晶させた。溶液中の白い綿のような物質をメンブレンフィルターで濾過し、冷やしたCH2Cl2で洗うことで精製した。目的物であるFmoc-(E-NH-pyL)-OAlを1.71g収率72%で得た。同定はNMRを用いて行った。
1H NMR(CDCl3, 400 MHz): δ8.60(d,1H) δ8.09(s,1H)δ7.89(d,2H) δ7.69-7.59(m,6H)
δ7.53-7.50(t, 2H) δ7.32(t, 2H) δ7.22(t, 2H) δ7.12(t, 1H)δ5.89-5.77 (m, 1H) δ5.57(d, 1H)δ5.27(d. 2H) δ5.20(d. 2H)δ4.58(d. 2H) δ4.43-4.33(m. 3H) δ2.40-2.25(m. 3H) δ2.20-1.87(m.1H)
Add 72 ml of CH 2 Cl 2 to Fmoc-Glu-OAl (1.91 g, 4.66 mmol) and EDCl (1.61 g, 8.42 mmol) in an eggplant flask (500 ml) and stir at room temperature for 10 minutes. Then, 4- (pyridine-2-yl) aniline (0.72 g, 4.22 mmol) and DMAP (0.09 g, 0.74 mmol) were added, and the mixture was further stirred at room temperature. After stirring for about 1 hour, a white precipitate began to form. After stirring for 6 hours, MALDI-TOF-MS confirmed the disappearance of the 4- (pyridine-2-yl) aniline peak, so stirring was stopped. The reaction solution was blown off to about one-third with an evaporator and then recrystallized by placing it in a freezer. The white cotton-like material in the solution was filtered through a membrane filter and purified by washing with chilled CH 2 Cl 2 . The target product, Fmoc- (E-NH-pyL) -OAl, was obtained in 1.71 g in a yield of 72%. Identification was performed using NMR.
1 H NMR (CDCl 3, 400 MHz): δ8.60 (d, 1H) δ8.09 (s, 1H) δ7.89 (d, 2H) δ7.69-7.59 (m, 6H)
δ7.53-7.50 (t, 2H) δ7.32 (t, 2H) δ7.22 (t, 2H) δ7.12 (t, 1H) δ5.89-5.77 (m, 1H) δ5.57 (d, 1H) δ5.27 (d. 2H) δ5.20 (d. 2H) δ4.58 (d. 2H) δ4.43-4.33 (m. 3H) δ2.40-2.25 (m. 3H) δ2.20- 1.87 (m.1H)

ペプチド配位子が合成できたので側鎖のフェニルピリジンに対して、Ir塩を用いて、Irメタロペプチドの合成を検討した。 Since the peptide ligand could be synthesized, the synthesis of Ir metallopeptide was examined using the Ir salt with respect to the side chain phenylpyridine.

ナスフラスコ(100ml)にFmoc-(E-NH-pyL)-OAl(81.8mg, 146μmol)、(Cp*IrCl2)2 (38.6mg, 48.5μmol)、酢酸ナトリウム(101mg, 388μmol)に溶媒としてCH2Cl2を39mlを加え、室温で1日撹拌する。MALDI-TOF-MSにてFmoc-(E-NH-pyL)-OAlのピークが消失したことを確認し、撹拌を停止した。その後、溶け残っていた酢酸ナトリウムをメンブレンフィルター濾過によって取り除き、シリカゲルに溶液を塗した。フラッシュカラムクロマトグラフィーを用いて、CHCl3を展開溶媒として流したあと、展開溶媒をアセトンに変更して、黄色溶液を得た。エバポレーターで溶媒を去留したのち、1日真空乾燥することで目的物であるFmoc-(E-NH-(pyL-Ir))-OAlを41.4mg 収率30.1%で得た。同定はNMRとMALDI-TOF-MS(図24(a)、(b))で行った。 Fmoc- (E-NH-pyL) -OAl (81.8 mg, 146 μmol), (Cp * IrCl 2 ) 2 (38.6 mg, 48.5 μmol) in eggplant flask (100 ml), CH as solvent in sodium acetate (101 mg, 388 μmol) 2 Add 39 ml of Cl 2 and stir at room temperature for 1 day. It was confirmed by MALDI-TOF-MS that the peak of Fmoc- (E-NH-pyL) -OAl had disappeared, and stirring was stopped. Then, the undissolved sodium acetate was removed by membrane filter filtration, and the solution was applied to silica gel. After flowing CHCl 3 as a developing solvent using flash column chromatography, the developing solvent was changed to acetone to obtain a yellow solution. After distilling off the solvent with an evaporator, the target product, Fmoc-(E-NH- (pyL-Ir))-OAl, was obtained in a yield of 30.1% by vacuum drying for 1 day. Identification was performed by NMR and MALDI-TOF-MS (FIGS. 24 (a) and 24 (b)).

Fmoc-(E-NH-(PyL-Ir))-COOHの合成
Synthesis of Fmoc-(E-NH- (PyL-Ir))-COOH

2口ナスフラスコ(100ml)に前記と同様にして合成したFmoc-(E-NH-Pt)-OAll(1.09g,.1.18mmol)とPd(PPh3)(0.12mg, 0.10mmol)、dimedone(0.34mg, 2.42mmol)を加え系内をAr置換する。片方にはセプタムラバー,他方には三方コック取り付けた。脱水CH2Cl2を20ml シリンジで加え、再度系内をAr置換した。三方コック先に風船を取り付けAr下に保ったまま、室温で3時間撹拌した。フラッシュカラムクロマトグラフィーにてシリカゲルカラム上部に直接チャージした後、CHCl3で10CV流した後、CHCl3:MeOH=90:10のまで10 CVでグラジエントをかけながら展開溶媒を流すことで目的物を分離した。分離したフラクションの溶媒を減圧去留し、真空下で1日乾燥させて黄色粉末を得た。分析HPLCで純度を計測したところ77%であった(図25)。 Fmoc- (E-NH-Pt) -OAll (1.09 g, 1.18 mmol) and Pd (PPh 3 ) (0.12 mg, 0.10 mmol) synthesized in a two-port eggplant flask (100 ml) in the same manner as above, dimedone ( 0.34 mg, 2.42 mmol) is added to replace Ar in the system. A septum rubber was attached to one side, and a three-way cock was attached to the other side. Dehydrated CH 2 Cl 2 was added with a 20 ml syringe, and the inside of the system was replaced with Ar again. A balloon was attached to the tip of the three-way cock, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours while being kept under Ar. After directly charging the upper part of the silica gel column by flash column chromatography, 10 CV was flowed with CHCl 3 , and then the developing solvent was flowed while applying a gradient at 10 CV until CHCl 3 : MeOH = 90: 10 to separate the target product. did. The solvent of the separated fraction was distilled off under reduced pressure and dried under vacuum for 1 day to obtain a yellow powder. When the purity was measured by analytical HPLC, it was 77% (Fig. 25).

Fmoc-(E-NH-(PyL-Ir))-COOHの固相着脱試験
合成したFmoc-(E-NH-(PyL-Ir))-COOHが弱酸条件で適用出来るか調べた。
Solid-phase attachment / detachment test of Fmoc-(E-NH- (PyL-Ir))-COOH It was investigated whether the synthesized Fmoc-(E-NH- (PyL-Ir))-COOH can be applied under weak acid conditions.

まず始めに、piperidine/DMF 20%(v/v)溶液を用いて、NoveNovaSynRTGR resinの末端Fmoc基を脱保護した。その後、伸長→脱保護をおこないNH2-(E-NH-(pyL-Ir))-CONH2の配列を合成した。伸長には縮合剤としてHATU/DMF 0.2M、縮合補助剤としてHOAt/DMF 0.2M、補助塩基としてN-ethyl-diisopropylamine/NMP 0.2M、縮合ペプチドとしてFmoc-(E-NH-Pt)-COOH/DMF 0.03M加え、microwave 75℃,5 minの条件で行った。また末端Fmoc基の脱保護はpiperidine/DMF 20%(v/v)溶液で反応させた。終了後、自動合成装置から5mlバイアルを取り出して、CH2Cl2:TFA:TIPS =96.5:1:2.5(v/v)の切り出しカクテルを用いて固相からクリベージを行い溶液を回収し、再沈殿操作を行うことでクルードであるNH2-(E-NH-(pyL-Ir))-CONH2の黄色粉末を得た。 First, a piperidine / DMF 20% (v / v) solution was used to deprotect the terminal Fmoc groups of NovaNovaSynRTGR resin. Thereafter, elongation → deprotection performs NH 2 - (E-NH- ( pyL-Ir)) - were synthesized sequence of CONH 2. For elongation, HATU / DMF 0.2M as a condensing agent, HOAt / DMF 0.2M as a condensation aid, N-ethyl-diisopropylamine / NMP 0.2M as an auxiliary base, and Fmoc- (E-NH-Pt) -COOH / as a condensing peptide. DMF 0.03M was added, and the conditions were microwave 75 ° C. and 5 min. The deprotection of the terminal Fmoc group was reacted with a piperidine / DMF 20% (v / v) solution. After completion, remove the 5 ml vial from the automatic synthesizer, cleave from the solid phase using a cut-out cocktail of CH 2 Cl 2 : TFA: TIPS = 96.5: 1: 2.5 (v / v), collect the solution, and re-collect. a crude by performing precipitation operation NH 2 - (E-NH- ( pyL-Ir)) - to give a yellow powder CONH 2.

CH3CN/H2O 30%(0.1% TFA)溶液で溶解させ、Analysis HPLCにてCH3CN/H2O 30%(0.1% TFA)からCH3CN/H2O 95%(0.1% TFA)までグラジエントをかけながら分析を行ったところ原料と同様の位置にすべてピークが見られたことから、弱酸条件の切り出しではIrメタロペプチドが耐えうることがわかった(図26)。 Dissolve in CH 3 CN / H 2 O 30% (0.1% TFA) solution and analyze from CH 3 CN / H 2 O 30% (0.1% TFA) to CH 3 CN / H 2 O 95% (0.1%) by Analysis HPLC. When the analysis was performed while applying a gradient to TFA), peaks were observed at all positions similar to those of the raw material, indicating that Ir metallopeptide can tolerate excision under weak acid conditions (Fig. 26).

次に、合金メタロペプチドの合成とサブナノ粒子化について検討を行った。
Pt3Ir3メタロペプチドの合成
合成スキームとして始めに、piperidine/DMF 20%(v/v)溶液を用いて、NoveNovaSynRTGR resinの末端Fmoc基を脱保護した。その後、Fmoc-(E-NH-Pt)-COOHの伸長→脱保護を3回繰り返したあと、Fmoc-(E-NH-(pyL-Ir))-COOHの伸長→脱保護を3回繰り返し目的の配列であるNH2-(E-NH-Pt)3--(E-NH-(pyL-Ir))3-CONH2の配列を合成した(伸長条件:縮合剤としてHATU/DMF 0.2M、縮合補助剤としてHOBt/DMF 0.2M、補助塩基としてN-ethyl-diisopropylamine/NMP 0.2M、縮合ペプチドとしてFmoc-(E-NH-Pt)-COOH/DMF 0.04M、Fmoc-(E-NH-(pyL-Ir))-COOH/DMF 0.04M、反応条件: microwave 75℃、5min脱保護条件:piperidine/DMF 20%(v/v)溶液)。終了後、自動合成装置から5mlバイアルを取り出して、CH2Cl2:TFA:TIPS=96.5:1:2.5(v/v)の切り出しカクテルを用いて固相からクリベージを行い溶液を回収し、再沈殿操作を行うことでクルードであるNH2-(E-NH-Pt)3--(E-NH-(pyL-Ir))3-CONH2の黄橙色粉末を得た。CH3CN/H2O 30%(0.1% TFA)溶液で溶解させ、Analysis HPLCにてCH3CN/H2O 30%(0.1% TFA)からCH3CN/H2O 95%(0.1% TFA)までグラジエントをかけながら分析を行ったところ多数のピークが見られた(図27)。そのため、HPLC分取(7ml/min)を1ml毎に区画細かくしてフラクションを回収した。各フラクションをMALDI-TOF-MSで分析するとRetention time=27.4の位置のフラクションから目的物のピークを観測することができたため、その溶液を凍結乾燥して回収した。
Next, the synthesis of alloy metallopeptides and sub-nanoparticle formation were investigated.
Synthesis of Pt 3 Ir 3 Metallopeptides Initially, a piperidine / DMF 20% (v / v) solution was used to deprotect the terminal Fmoc groups of Nova Nova SynRTGR resin. After that, the extension of Fmoc- (E-NH-Pt) -COOH → deprotection was repeated 3 times, and then the extension of Fmoc-(E-NH- (pyL-Ir))-COOH → deprotection was repeated 3 times. The sequence of NH 2- (E-NH-Pt) 3- (E-NH-(pyL-Ir)) 3 -CONH 2 was synthesized (extension condition: HATU / DMF 0.2M as a condensing agent, HOBt / DMF 0.2M as a condensation aid, N-ethyl-diisopropylamine / NMP 0.2M as an protecting group, Fmoc- (E-NH-Pt) -COOH / DMF 0.04M as a condensing peptide, Fmoc- (E-NH-(E-NH- pyL-Ir))-COOH / DMF 0.04M, reaction condition: microwave 75 ℃, 5min deprotection condition: piperidine / DMF 20% (v / v) solution). After completion, remove the 5 ml vial from the automatic synthesizer, cleave from the solid phase using a cut-out cocktail of CH 2 Cl 2 : TFA: TIPS = 96.5: 1: 2.5 (v / v), collect the solution, and re-collect. By performing the precipitation operation, a yellow-orange powder of NH 2- (E-NH-Pt) 3- (E-NH-(pyL-Ir)) 3 -CONH 2 was obtained. Dissolve in CH 3 CN / H 2 O 30% (0.1% TFA) solution and analyze from CH 3 CN / H 2 O 30% (0.1% TFA) to CH 3 CN / H 2 O 95% (0.1%) by Analysis HPLC. When the analysis was performed while applying a gradient to TFA), many peaks were observed (Fig. 27). Therefore, the HPLC preparative (7 ml / min) was divided into 1 ml increments to collect fractions. When each fraction was analyzed by MALDI-TOF-MS, the peak of the target substance could be observed from the fraction at the position of Retention time = 27.4, so the solution was freeze-dried and recovered.

Pt3Ir3サブナノ粒子の合成と還元前後の電子状態
合成したNH2-(E-NH-Pt)3-(E-NH-(pyL-Ir))3-CONH2(52μg, 12 nmol)をクロロホルム 52μlに溶解することで230μMのPt3Ir3ペプチド溶液を調整し、HOPG基盤上に溶液を1μL×3回ドロップキャストしてXPSを測定し、測定が終了した基盤を電気管状炉に入れ、H2/N2 3% 条件でガスをフローしながら250℃で焼成を行った。
Synthesis and reduction of Pt 3 Ir 3 sub-nanoparticles Electronic state before and after synthesis Synthesized NH 2- (E-NH-Pt) 3- (E-NH- (pyL-Ir)) 3- CONH 2 (52 μg, 12 nmol) Prepare a 230 μM Pt 3 Ir 3 peptide solution by dissolving in 52 μl of chloroform, drop cast the solution 1 μL × 3 times onto the HOPG substrate, measure XPS, and place the measured substrate in an electric tube furnace. Baking was performed at 250 ° C while flowing gas under the condition of H 2 / N 2 3%.

焼成前と焼成後のXPSで比較したところ、Pt 4f7/2ピークとPt 4f5/2ピークの結合エネルギーが焼成前はそれぞれ73.0eV、76.3eVであったが、焼成後はPt 4f7/2ピークとPt 4f5/2ピークの結合エネルギーが71.3eV、74.5eVとなりPt4ペプチドを焼成した時と同様に約1.5eV結合エネルギーがシフトしたことから水素雰囲気下で焼成を行うことによりPtが2価の状態から0価の状態へと還元できると示された。また、Ir 4f7/2ピークとIr 4f5/2ピークの結合エネルギーが焼成前はそれぞれ63.4eV、66.7eVであったが、焼成後はIr 4f7/2ピークとIr 4f5/2ピークの結合エネルギーが62.3eV、65.1eVとなり白金と同様に約1.3eV結合エネルギーがシフトしたことから水素雰囲気下で焼成を行うことによりIrが3価の状態から0価の状態へと還元できることが示された(図28)。測定値はHOPG基盤のC 1s の284.5eVを基準としてチャージアップ補正を行っている。 Comparing the XPS before and after firing, the binding energies of Pt 4f 7/2 peak and Pt 4f 5/2 peak were 73.0eV and 76.3eV, respectively, before firing, but after firing, Pt 4f 7 / The binding energies of the 2 peaks and the Pt 4f 5/2 peak became 71.3eV and 74.5eV, and the binding energy shifted by about 1.5eV as in the case of firing the Pt 4 peptide. Therefore, by firing in a hydrogen atmosphere, Pt was increased. It was shown that it can be reduced from a divalent state to a zero-valent state. In addition, the binding energies of Ir 4f 7/2 peak and Ir 4f 5/2 peak were 63.4eV and 66.7eV before firing, respectively, but after firing, the binding energies of Ir 4f 7/2 peak and Ir 4f 5/2 peak were Since the binding energies became 62.3eV and 65.1eV, and the binding energy shifted by about 1.3eV like platinum, it was shown that Ir can be reduced from a trivalent state to a zero-valent state by firing in a hydrogen atmosphere. (Fig. 28). The measured value is charge-up corrected based on 284.5 eV of C 1s based on HOPG.

Pt3Ir3サブナノ粒子のTEM観察とEDSスペクトル測定
NH2-(E-NH-Pt)3-(E-NH-(pyL-Ir))3-CONH2 20μgを精密天秤にて量りとり10mlバイアルに加えた後、2mlのCHCl3を加え溶解させた。また、別の10mlバイアルに1mgのKBを加えた後、2mlのCHCl3を加え15分超音波をかけ、分散させる。超音波による分散が終了した後、バイアルを振盪させながら、Pt3Ir3ペプチド溶液を滴下する。その後、バイアルのまま溶媒をエバポレーターで減圧去留し、Pt3Irメタロペプチド/KB 2wt%を作成した。
TEM observation and EDS spectrum measurement of Pt 3 Ir 3 sub-nanoparticles
NH 2- (E-NH-Pt) 3- (E-NH-(pyL-Ir)) 3 -CONH 2 Weigh 20 μg with a precision balance and add to a 10 ml vial, then add 2 ml of CHCl 3 to dissolve. It was. Also, add 1 mg KB to another 10 ml vial, then add 2 ml CHCl 3 and sonicate for 15 minutes to disperse. After the ultrasonic dispersion is completed, the Pt 3 Ir 3 peptide solution is added dropwise while shaking the vial. Then, the solvent was distilled off under reduced pressure with an evaporator in the vial to prepare Pt 3 Ir metallopeptide / KB 2 wt%.

その後、電気焼成炉に入れ水素雰囲気下(H2/N2 3%)、250℃、3時間の条件でPt3Ir3メタロペプチド還元を行った。焼成した担持KBを10mlバイアルに入れ、MeOHに超音波をかけながら再分散し、Cuマイクログリッドに1μl×3回ドロップキャストし、Pt3Ir3サブナノ粒子/KB 2wt%のSTEMサンプルを作成した。HAADF-STEMにてサンプルを観察するとKB上にサブナノ粒子と思われる輝点が見られ、拡大していくとPt3Ir3サブナノ粒子と思われる6つの輝点をおよそ0.6nmのサイズで観察することに成功した(図29(a)、(b))。 Then, the mixture was placed in an electric firing furnace and reduced to Pt 3 Ir 3 metallopeptide under a hydrogen atmosphere (H 2 / N 2 3%) at 250 ° C. for 3 hours. The calcined supported KB was placed in a 10 ml vial, redispersed in MeOH while ultrasonically applied, and dropped cast 1 μl × 3 times onto a Cu microgrid to prepare a STEM sample of Pt 3 Ir 3 sub-nanoparticles / KB 2 wt%. When observing the sample with HAADF-STEM, bright spots that are thought to be sub-nanoparticles are seen on the KB, and when enlarged, 6 bright spots that are thought to be Pt 3 Ir 3 sub-nanoparticles are observed at a size of about 0.6 nm. It succeeded (Fig. 29 (a), (b)).

また、別視野においてEDSマッピングをとったところ、1つのサブナノ粒子からIrとPtの元素をマッピングとして得ることができ、またEDSスペクトルではSTEMサンプル基盤由来のCuとPtとIrが部分的にスペクトルが重なってしまっていたが、Ir LaとPt La線で2種類の元素を別々に分離してみられた(図30(a)、(b))。 In addition, when EDS mapping was performed in another field of view, the elements of Ir and Pt could be obtained as mapping from one sub-nanoparticle, and in the EDS spectrum, Cu, Pt, and Ir derived from the STEM sample substrate were partially spectrumed. Although they overlapped, two kinds of elements were separated separately by the Ir La and Pt La lines (FIGS. 30 (a) and 30 (b)).

XPSの結果から還元前と還元後にてPtとIrの元素が存在し、還元前後にて結合エネルギーが約1.5eVシフトすることからPt、Irともに錯体の電子状態から金属への還元が行われたことを確認した。また、STEMの結果からKB上にPt3Ir3サブナノ粒子と思われる6つの輝点の集まりを確認し、EDSからPt、Irの特性X線スペクトルを得たことから、ペプチドテンプレート法を用いて合金サブナノ粒子を合成に成功した。 From the XPS results, the elements of Pt and Ir exist before and after the reduction, and the binding energy shifts by about 1.5 eV before and after the reduction. Therefore, both Pt and Ir were reduced from the electronic state of the complex to the metal. It was confirmed. In addition, from the STEM results, we confirmed a collection of 6 bright spots that are thought to be Pt 3 Ir 3 sub-nanoparticles on the KB, and obtained the characteristic X-ray spectra of Pt and Ir from EDS. Therefore, we used the peptide template method. We have succeeded in synthesizing alloy sub-nanoparticles.

Claims (4)

複数の同一または別異のアミノ酸残基に同一または別異の金属原子が結合した、前記複数の金属原子を含むメタル化ペプチドを、還元もしくは加水分解するか、またはこれらに準じて化学的に変換することにより、前記複数の金属原子および/またはこれに由来する金属酸化物からなる金属含有クラスターを形成する、金属含有クラスターの製造方法。 A metallized peptide containing the plurality of metal atoms in which the same or different metal atoms are bonded to a plurality of the same or different amino acid residues is reduced or hydrolyzed, or chemically converted accordingly. A method for producing a metal-containing cluster, which forms a metal-containing cluster composed of the plurality of metal atoms and / or a metal oxide derived from the metal atom. 前記メタル化ペプチドを担体表面に担持し、次いで還元もしくは加水分解するか、またはこれらに準じて化学的に変換することにより、前記担体表面に前記金属含有クラスターを形成する、請求項1に記載の金属含有クラスターの製造方法。 The metal-containing cluster according to claim 1, wherein the metallized peptide is supported on the surface of the carrier and then reduced or hydrolyzed, or chemically converted according to these to form the metal-containing cluster on the surface of the carrier. Method for producing metal-containing clusters. 前記アミノ酸残基に金属原子が結合した構造は、金属塩化合物(A)と、アミノ酸残基(B)とのアミド化反応によりこれらが結合したものである、請求項1または2に記載の金属含有クラスターの製造方法。 The metal according to claim 1 or 2, wherein the structure in which a metal atom is bonded to the amino acid residue is a structure in which the metal salt compound (A) and the amino acid residue (B) are bonded by an amidation reaction. Method for producing contained clusters. 前記メタル化ペプチドを固相合成法により合成する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の金属含有クラスターの製造方法。 The method for producing a metal-containing cluster according to any one of claims 1 to 3, wherein the metallized peptide is synthesized by a solid-phase synthesis method.
JP2020042660A 2019-03-14 2020-03-12 Method for Producing Metal-Containing Cluster Using Metallized Peptide Expired - Fee Related JP6760680B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019047648 2019-03-14
JP2019047648 2019-03-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6760680B2 true JP6760680B2 (en) 2020-09-23
JP2020151706A JP2020151706A (en) 2020-09-24

Family

ID=72517887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020042660A Expired - Fee Related JP6760680B2 (en) 2019-03-14 2020-03-12 Method for Producing Metal-Containing Cluster Using Metallized Peptide

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6760680B2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002536295A (en) * 1998-12-14 2002-10-29 パラチン テクノロジーズ, インク. Metallic peptide combination library and its use
JP4508459B2 (en) * 2000-04-20 2010-07-21 メタウォーター株式会社 Method for producing organohalogen compound decomposition catalyst and method for producing organohalogen compound decomposition filter
JP2017087151A (en) * 2015-11-11 2017-05-25 国立大学法人東京工業大学 Metal nanocluster catalyst

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020151706A (en) 2020-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dijkstra et al. Design of novel hexametallic cartwheel molecules from persubstituted benzene compounds
CN116075494A (en) Method for producing alkaline earth metal formate
Biswas et al. Carbon nanodots, Ru nanodots and hybrid nanodots: preparation and catalytic properties
KR102337328B1 (en) Systems and Methods for Synthesis of GAP Peptides in Solution Phase
Hajipour et al. Novel triazole-modified chitosan@ nickel nanoparticles: efficient and recoverable catalysts for Suzuki reaction
van Staveren et al. Organometallic β-turn mimetics. A structural and spectroscopic study of inter-strand hydrogen bonding in ferrocene and cobaltocenium conjugates of amino acids and dipeptides
Lou et al. PdFe bimetallic catalysts for debenzylation of hexabenzylhexaazaisowurtzitane (HBIW) and tetraacetyldibenzylhexaazaisowurtzitane (TADBIW)
JP2019508500A (en) Organometallic Complexes Based on Multidirectional Ligands
Ghasemi et al. Copper iodide nanoparticles supported on magnetic aminomethylpyridine functionalized cellulose: a new heterogeneous and recyclable nanomagnetic catalyst for facile access to N-sulfonylamidines under solvent free conditions
CN109071466B (en) Multidentate ligands for metal-organic hybrid structures
JPWO2009060843A1 (en) Amidation catalyst, method for producing carboxylic acid amide, and method for producing peptide
Shaffer et al. Supramolecular Paradigm for Capture and Co‐Precipitation of Gold (III) Coordination Complexes
Bankar et al. ZnCl 2 loaded TiO 2 nanomaterial: An efficient green catalyst to one-pot solvent-free synthesis of propargylamines
CN101405252B (en) Fullerene derivative and method for producing same
Smitha et al. Highly functionalized heterogeneous dendrigraft catalysts with peripheral copper moieties for the facile synthesis of 2-substituted benzimidazoles and 2, 2-disubstituted benzimidazoles
JP6760680B2 (en) Method for Producing Metal-Containing Cluster Using Metallized Peptide
CN107892710B (en) A supported platinum complex oxidant that is easy to recover and recycle and its preparation method and application
JP6760655B2 (en) Method for producing Group 10 element cluster carrier with precise control of atomic number in sub-nano region, platinum cluster carrier and catalyst
Dong et al. Synthesis and structural characterization of a novel trinickel cluster:{[Ni (H2L)(EtOH)] 2 (OAc) 2Ni}· 2EtOH
CN110494219A (en) The catalyst of circulatory support
JP2004188390A (en) Metal nanocluster, method for producing the same, and air pollutant removal catalyst using the same
Gasser et al. Synthesis and characterization of dicobalthexacarbonyl-alkyne derivatives of amino acids, peptides, and peptide nucleic acid (PNA) monomers
Lin et al. Synthesis and characterization of the heterometallic phosphinidene clusters (C5Me5) WRu3 (CO) 10 (. mu. 3-H)(. mu. 3-PPh),(C5H5) WRu2 (CO) 8 (. mu.-H)(. mu. 3-PPh), and (C5Me5) WRu2 (CO) 8 (. mu.-H)(. mu. 3-PPh)
Sayahi et al. Bi Metal–Organic Framework (Ce/Ni–BTC) as Heterogeneous Catalyst for the Green Synthesis of Substituted Chromeno [4, 3–b] quinolone under Solvent Free Condition
JP6799339B2 (en) Synthesis of metal salt compound aggregate of phenylazomethine type dendrimer and production method of sub-nanoparticles

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200601

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20200601

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20200722

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200818

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200831

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6760680

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees