アルブミン−金属ポルフィリン複合体および光増感剤
【課題】水に難溶な天然の金属ポルフィリンや疎水性の合成金属ポルフィリン化合物を用いながら、水系媒体中における光増感剤として有効に作用し得る物質を提供すること。
【解決手段】中心金属イオンとして亜鉛、マグネシウム、カドミウム、パラジウムまたはクロムを有する金属ポルフィリン化合物と、前記金属ポルフィリンを包接するアルブミンを含むアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【解決手段】中心金属イオンとして亜鉛、マグネシウム、カドミウム、パラジウムまたはクロムを有する金属ポルフィリン化合物と、前記金属ポルフィリンを包接するアルブミンを含むアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルブミンに金属ポルフィリン化合物を包接させたアルブミン−金属ポルフィリン複合体およびそれからなる光増感剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
分子状水素は、二酸化炭素排出のないクリーンなエネルギー源として古くから注目を集めている。特に、可視光の照射により水を還元し、水素を産生する反応系の開拓については、２０年以上にわたり多くの研究がなされてきた。この反応では、光増感剤がきわめて重要な役割をはたす。そのような光増感剤として、これまで様々な有機色素が合成・評価されてきている。その代表例は、ルテニウム（トリスビピリジン）錯体や亜鉛ポルフィリン等である。ルテニウム（トリスビピリジン）錯体を用いた水の還元反応についての報告は非常に多い（非特許文献１等）。また、ポルフィリン誘導体は、光合成活性中心の人工的構築とも関連し、関心が高い。
【０００３】
古典的ではあるが、メチルビオロゲン、白金コロイドおよび還元剤（犠牲試薬）の水溶液に光増感剤として水溶性のテトラキス（１−メチルピリジニウム−４−イル）ポルフィリン亜鉛（ZnTMPyP4+）錯体を溶かし、これに可視光を照射して、水素を産生する方法が知られている（非特許文献２、３）。この先駆的な発見に続き、いくつかのポルフィリン誘導体を用いた類似の研究が追随したものの、光増感剤として作用するためにはポルフィリン誘導体は水溶性でなければならず、水溶性ポルフィリンは合成が困難であるため、いまだにZnTMPyP4+錯体が広く使用されている。
【０００４】
水溶性の合成ポルフィリンの代わりに、天然のポルフィリン（一般に、プロトポルフィリンやその誘導体は、中性域の水には難溶）や、疎水性の合成ポルフィリンが光増感剤として使用することができれば、所望の波長域の選択、酸化還元電位の調節、安価なポルフィリンの利用等が可能となり、エネルギー変換の科学と技術に新しい突破口を開くことができると期待される。
【非特許文献１】K. Kalyanasundaram, Coord. Chem. Rev. 46, 159 (1982)
【非特許文献２】K. Kalyanasundaram, M. Gratzel, Helv. Chim. Acta 63, 478 (1980)
【非特許文献３】A. Hariman, et al., J. Chem. Soc. Faraday Trans. 2 77, 833 (1981)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明は、水に難溶な天然の金属ポルフィリンや疎水性の合成金属ポルフィリン化合物を用いながら、水系媒体中における光増感剤として有効に作用し得る物質を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、疎水性の金属ポルフィリン化合物を用いて水中に溶解させる方法論の探索と、得られる金属ポルフィリン化合物水溶液の機能発現について鋭意研究を重ねた結果、特定金属を中心金属として有する金属ポルフィリン化合物をアルブミンの中に包接させて得たアルブミン−金属ポルフィリン複合体は、疎水性の金属ポルフィリンがアルブミン−金属ポルフィリン複合体として水中に濃度高く溶解できるばかりでなく、ポルフィリンがアルブミン内の疎水的ドメインの中に１分子ずつ固定されるため、光励起状態が安定に存在し得ることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の側面によれば、中心金属イオンとして亜鉛、マグネシウム、カドミウム、パラジウムまたはクロムを有する金属ポルフィリン化合物と、前記金属ポルフィリン化合物を包接するアルブミンを含むアルブミン−金属ポルフィリン複合体が提供される。
【０００８】
本発明の第２の側面によれば、本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体を含む光増感剤が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体は、アルブミンの内部に金属ポルフィリン化合物を包接（または配位結合）しているため、水に難溶な金属ポルフィリン化合物はもちろん、水に不溶な金属ポルフィリン化合物でも、水中へ高濃度に溶解させることができる。さらに、アルブミン内部に包接されている金属ポルフィリン化合物は、外水相から隔離されているので、その金属ポルフィリン化合物が有機溶媒中にある場合に比べ、光励起寿命が長い等の特徴を持つ。つまり、本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体は、各種光誘起反応の増感剤として機能し、特に水の可視光照射による還元反応の光増感剤として有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
中心金属イオンとして亜鉛、マグネシウム、カドミウム、パラジウムまたはクロムを有する金属ポルフィリン（疎水性（水難溶性ないし水不溶性）金属ポルフィリン）をアルブミンの疎水ドメインへ包接させることにより、本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体が得られる。アルブミンに包接される金属ポルフィリンは、金属プロトポルフィリン、金属デューテロポルフィリン、金属メソポルフィリン、金属ジアセチルデューテロポルフィリン、金属ジホルミルデューテロポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリン、金属オクタエチルポルフィリンのほか、下記式［Ｉ］または［II］で示されるものが好ましい。
【００１１】
式［Ｉ］：
【化３】
【００１２】
式［II］：
【化４】
【００１３】
式［Ｉ］において、Ｍは、中心金属イオンである。
【００１４】
式［Ｉ］において、Ｒ1は、置換基を有してもよい直鎖または脂環式炭化水素基、Ｍは中心金属イオンである。Ｒ1は１位に置換基を有する直鎖または脂環式炭化水素基が好ましい。そのような直鎖または脂環式炭化水素基の例を挙げると、１，１−二置換Ｃ1〜Ｃ10アルカン基、１−置換シクロプロピル基、１−置換シクロペンチル基、１−置換シクロヘキシル基、２−置換ノルボルニル基（これら基における置換基は、メチル基、アルキルアミド基（Ｒ’ＣＯＮＨ−）、アルキルエステル基（Ｒ’ＯＯＣ−）またはアルキルエーテル基（Ｒ’Ｏ−））、１−メチル−２−シクロヘキセニル基、または１−アダマンチル基等である。ここで、Ｒ’で表されるアルキル基としてはＣ1〜Ｃ6アルキル基が好ましい。
【００１５】
式［Ｉ］の金属ポルフィリン化合物のポルフィリン部分（Ｍのないポルフィリン化合物）は、J.P. Collmanら、J. Am. Chem. Soc., 97, 1427 (1975)、特開２００３−４０８９３号公報等に開示された方法により製造することができる。
【００１６】
式［II］において、Ｍは、中心金属イオンである。
【００１７】
式［II］において、Ｒ2は置換基を有してもよい直鎖または脂環式炭化水素基である。Ｒ2は１位に置換基を有する直鎖または脂環式炭化水素基が好ましい。そのような直鎖または脂環式炭化水素基の例を挙げると、１，１−二置換Ｃ1〜Ｃ10アルカン基、１−置換シクロプロピル基、１−置換シクロペンチル基、１−置換シクロヘキシル基、２−置換ノルボルニル基（これら基における置換基は、メチル基、アルキルアミド基（Ｒ’ＣＯＮＨ−）、アルキルエステル基（Ｒ’ＯＯＣ−）またはアルキルエーテル基（Ｒ’Ｏ−））、１−メチル−２−シクロヘキセニル基、または１−アダマンチル基等である。ここで、Ｒ’で表されるアルキル基としてはＣ1〜Ｃ6アルキル基が好ましい。
【００１８】
式［II］において、Ｒ3はアルキレン基であり、好ましくはＣ1〜Ｃ10アルキレン基である。
【００１９】
式［II］において、Ｒ4はイミダゾリル基の中心遷移金属イオンＭへの配位を許容する基である。かかるＲ4の例を挙げると、水素原子またはメチル基、エチル基もしくはプロピル基である。
【００２０】
式［II］の金属ポルフィリン化合物のポルフィリン部分（Ｍのないポルフィリン化合物）は、例えば、特開２００３−４０８９３号公報に開示された方法により得ることができる。
【００２１】
本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体において、アルブミンはヒト血清アルブミン、ウシ血清アルブミン、組換えヒト血清アルブミン、アルブミン多量体、ポリ（エチレングリコール）（表面）修飾アルブミンが好ましい。ポリ（エチレングリコール）表面修飾アルブミンにおいて、アルブミン１分子当りのポリ（エチレングリコール）の平均結合本数は、１〜１５が好ましく、ポリ（エチレングリコール）の数平均分子量は５００〜５０，０００が好ましい。ポリ（エチレングリコール）（表面）修飾アルブミンは、特開２００６−４５１７３号公報に開示された手法により製造することができる。
【００２２】
本発明の金属ポルフィリンを包接したアルブミンは、金属ポルフィリンの結合をもたらすアミノ酸を遺伝子組換え技術により少なくとも一つ導入した組換えヒトアルブミンに、金属ポルフィリンを軸配位結合させて得た組換えアルブミン−金属ポルフィリン錯体であってもよい。導入されるアミノ酸はヒスチジンが好ましく、導入位置はサブドメインＩＢが好ましい。アミノ酸を遺伝子組換え技術により少なくとも一つ導入した組換えヒトアルブミンは、例えば、特開２００６−４５１７２号公報やT. Komatsu, et al., J. Am. Chem. Soc. 127, 15933 (2005)に開示された方法により製造することができる。この場合、金属ポルフィリンは、軸塩基配位子を分子内に持っていない金属プロトポルフィリン、金属デューテロポルフィリン、金属メソポルフィリン、金属ジアセチルデューテロポルフィリン、金属ジホルミルデューテロポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリン、金属オクタエチルポルフィリン、または式［Ｉ］で示される金属ポルフィリンが好ましい。
【００２３】
このようなアルブミン−金属ポルフィリン複合体は、水に難溶な金属ポルフィリンや不溶な金属ポルフィリンを分子内に包接しているので、結果としてこれら金属ポルフィリンを水中に高濃度に溶解させることができる。また、アルブミン内部に包接されている金属ポルフィリンは、外水相から隔離されているので、有機溶媒中に比べ光励起寿命が長い等の特徴を持つ。つまり、本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体は、各種光誘起反応の増感剤として機能し、特に中心金属が亜鉛、カドミウム等の場合、水の可視光照射による還元反応の光増感剤として有用である。
【００２４】
本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体の製造方法に特に制限はないが、例えば次の方法により製造することができる。
【００２５】
すなわち、金属ポルフィリン化合物の有機溶媒（ＤＭＳＯ等）溶液（０．０２〜２ｍＭ、好ましくは０．１〜１ｍＭ）をアルブミンのリン酸緩衝水溶液（ｐＨ７．０、０．０１〜１ｍＭ、好ましくは０．０５〜０．３ｍＭ）にゆっくりと滴下し（金属ポルフィリン／アルブミン＝１／０．２〜１０（モル）、好ましくは１：１〜８）、遮光下、室温で１〜２４時間、好ましくは６〜１６時間ゆっくりと回転させながら混合する。この溶液にリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）を加えて希釈し、遠心濾過チューブ（ＭＷＣＯ：５〜１０ｋＤａ）に入れ、遠心分離機を用いて濃縮する。この希釈／濃縮操作をＤＭＳＯ濃度が０．１重量％以下になるまで繰り返す。こうして、アルブミン−金属ポルフィリン複合体の水溶液が得られる。このアルブミン−金属ポルフィリン複合体の水溶液は、金属ポルフィリン濃度３．７５ｍＭまで濃縮することができ、１年後まで沈殿・凝集は認められない。
【００２６】
このアルブミン−金属ポルフィリン複合体水溶液の可視吸収スペクトル測定から、軸配位構造を解析することができる。また、アルブミン−金属ポルフィリン複合体水溶液にレーザーフラッシュ（λ＝５３２ｎｍ）を照射し、励起三重項寿命を観測し、その半減期を決定することができる。
【００２７】
アルブミン−金属ポルフィリン複合体の水溶液に電子伝達体（メチルビオロゲン、ベンジルビオロゲン等）を添加すると、励起三重項寿命は減少し、亜鉛ポルフィリンの励起三重項から電子伝達体へ電子移動が生起していることがわかる。
【００２８】
本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体は、各種光誘起反応における光増感剤として機能する。すなわち、例えば、本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体は、光照射下に水を分子状水素に還元する反応系、特に光照射下で水を還元する、電子供与体、電子輸送体および触媒を含む反応系において光増感作用を示す。後者の系の場合、例えば、アルブミン−金属ポルフィリン複合体のリン酸緩衝水溶液（ｐＨ５〜８、好ましくは５．２〜７．０、［ポルフィリン］＝１〜１００μＭ、好ましくは２〜３０μＭ）に電子伝達体（メチルビオロゲン（０．１〜２０ｍＭ、好ましくは１〜５ｍＭ））、触媒（白金コロイド、ヒドロゲナーゼ（１〜２００μＭ、好ましくは５〜１００μＭ））、還元剤（トリエタノールアミンまたはＥＤＴＡ（０．０１〜１Ｍ、好ましくは０．０５〜０．３Ｍ）を添加し、密栓後、充分に脱気する。キセノンランプを光源とし、紫外光をカットした光（好ましくは熱の発生を抑えるために赤外光をもカットした光）を照射する。この光照射により、水が分解され水素ガスを発生する。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明を実施例により説明する。なお、本発明が実施例のものに限定されないことは、言うまでもないことである。
【００３０】
例１
亜鉛プロトポルフィリンのＤＭＳＯ溶液（０．６２５ｍＭ、０．８ｍＬ）をヒト血清アルブミンの５０ｍＭリン酸緩衝水溶液（ｐＨ７．０、０．１ｍＭ、５ｍＬ）にゆっくりと滴下し（亜鉛ポルフィリン／アルブミン＝１／１（モル））、遮光下、室温で１２時間ゆっくりと回転させながら混合した。この溶液を５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）で希釈し、遠心濾過チューブ（Vivaspin 20、ＭＷＣＯ：１０ｋＤａ）に入れ、遠心分離機（Beckman Coulter Allegra X-15R）を用いて濃縮、この希釈／濃縮操作をＤＭＳＯ濃度が０．１重量％以下になるまで繰り返した。得られたアルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体水溶液は、亜鉛ポルフィリン濃度３．７５ｍＭまで濃縮することができ、１年後まで沈殿・凝集は認められなかった。
【００３１】
アルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体の１０ｍＭリン酸緩衝水溶液（１０μＭ、３．５ｍＬ）を調製し、セル長１０ｍｍの角型石英製分光用セルに入れ、セプタムラバーで密栓後、セル内をアルゴンで充分に置換した。
【００３２】
このアルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体水溶液の可視吸収スペクトル（λmax：４２０、５４７、５８５ｎｍ）は、亜鉛プロトポルフィリンの二つのカルボキシル基をメチルエステルに変換した亜鉛プロトポルフィリンジメチルエステルのトルエン溶液（５体積％エタノール添加）中のスペクトル（λmax：４２０、５４７、５８４ｎｍ）と一致した。このことは、亜鉛プロトポルフィリンがアルブミンの中に包接され、中心亜鉛にチロシンのフェノール酸素が軸配位していることを示している。
【００３３】
このアルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体水溶液にレーザーフラッシュ（λ＝５３２ｎｍ）を照射し、励起三重項寿命を観測したところ、その半減期は１１ｍｓであった。これは、同条件におけるZnTMPyP4+錯体の値（０．８１ｍｓ）に比べて格段に長い。
【００３４】
このアルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体水溶液に電子受容体としてメチルビオロゲンを添加すると、励起三重項寿命は減少し、レーザーフラッシュ照射後の過渡吸収スペクトルには、新しいピーク（６０５、６６５ｎｍ）が出現した。これらは、それぞれ、メチルビオロゲンが一電子還元されたメチルビオロゲンのカチオンラジカル、亜鉛ポルフィリンが一電子酸化した亜鉛ポルフィリンのカチオンラジカルの吸収に帰属された。メチルビオロゲンの濃度変化から算出した本反応のスターン−ボルマー定数は、１．５×１０5（Ｍ-1）、また、消光速度定数（ｋq）は、１．４×１０7（Ｍ-1ｓ-1）、逆電子移動速度定数（ｋb）は、４．７×１０8（Ｍ-1ｓ-1）であった。
【００３５】
上記アルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体の５０ｍＭリン酸緩衝液水溶液（ｐＨ５．４、［ポルフィリン］＝１０μＭ、３．５ｍＭ）にメチルビオロゲン（２ｍＭ）、白金コロイド（２０μＭ）、トリエタノールアミン（０．１９Ｍ）を添加し、密栓後、充分に脱気した。４５０Ｗキセノンランプを光源とし、熱吸収フィルター（ホーヤ カンデオ オプトロニクス（株）製ＨＡ３０）を通過させた光を照射しながら、セル内液上空間の気体をガスクロマトグラムにより分析し、また発生した水素を経時的に定量した。発生水素量は６時間で約１．８μmolであった。これは、同条件でZnTMPyP4+錯体を用いた場合（約１．３μＬ）に比べて高かった。
【００３６】
例２
例１で使用したヒト血清アルブミンの代わりに、遺伝子組換え技術を用いてヒト血清アルブミンの１４２位置イソロイシンをヒスチジンに、１６１位置チロシンをロイシンに変換した組換えヒト血清アルブミン（Ｉ１４２Ｈ／Ｙ１６１Ｌ）を用いた以外は、例１と全く同様な手法により、アルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体の１０ｍＭリン酸緩衝水溶液（１０μＭ、３．５ｍＬ）を調製した。得られたアルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体水溶液は、亜鉛ポルフィリン濃度３．７５ｍＭまで濃縮することができ、１年後まで沈殿・凝集は認められなかった。アルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体水溶液（１０μＭ、３．５ｍＬ、ｐＨ７．０）をセル長１０ｍｍの角型石英製分光用セルに入れ、セプタムラバーで密栓後、セル内をアルゴンで充分に脱気した。
【００３７】
このアルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体水溶液の可視吸収スペクトル（λmax：４２６、５５２、５８９ｎｍ）は、亜鉛プロトポルフィリンジメチルエステルのトルエン溶液（１−メチルイミダゾール（１ｍＭ）添加）中のスペクトル（λmax：４２７、５５４、５９１ｎｍ）と一致した。亜鉛プロトポルフィリンがアルブミンの中に包接され、中心亜鉛に１４２位置ヒスチジンの窒素が軸配位していることを示している。
【００３８】
このアルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体水溶液にレーザーフラッシュ（λ＝５３２ｎｍ）を照射し、励起三重項寿命を観測したところ、その半減期は２．５ｍｓであった。これは、同条件におけるZnTMPyP4+錯体の値（０．８１ｍｓ）に比べて格段に長い。
【００３９】
このアルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体水溶液に電子受容体としてメチルビオロゲンを添加すると、励起三重項寿命は減少し、レーザーフラッシュ照射後の過渡吸収スペクトルには、新しいピーク（６０５、６６５ｎｍ）が出現した。これらはそれぞれ、メチルビオロゲンが一電子還元されたメチルビオロゲンのカチオンラジカル、亜鉛ポルフィリンが一電子酸化した亜鉛ポルフィリンのカチオンラジカルの吸収と帰属された。メチルビオロゲンの濃度変化から算出した本反応の消光速度定数（ｋq）は、１．１×１０7（Ｍ-1ｓ-1）、逆電子移動速度定数（ｋb）は、６．８×１０8（Ｍ-1ｓ-1）であった。
【００４０】
本アルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体の５０ｍＭリン酸緩衝液水溶液（ｐＨ５．４、［ポルフィリン］＝１０μＭ、３．５ｍＭ）にメチルビオロゲン（２ｍＭ）、白金コロイド（２０μＭ）、トリエタノールアミン（０．１９Ｍ）を添加し、密栓後、充分に脱気した。４５０Ｗキセノンランプを光源とし、熱吸収フィルター（ホーヤ カンデオ オプトロニクス（株）製ＨＡ３０）を通過させた光を照射しながら、セル内液上空間の気体をガスクロマトグラムにより分析し、また発生した水素を経時的に定量した。発生水素量は６時間で約１．８μmolであった。
【００４１】
例３
例１で使用した亜鉛プロトポルフィリンの代わりに、J. P. Collmanらの方法（J. Am. Chem. Soc. 97, 1427 (1975)）により合成した５，１０，１５，２０−テトラキス（（α，α，α，α−ｏ−ピバルアミド）フェニル）ポルフィリンに一般法（例えば、The Porphyrin，D. Dolphin (1975)に記載の方法）に従い、塩化亜鉛を用いて、亜鉛を挿入して得た５，１０，１５，２０−テトラキス（（α，α，α，α−ｏ−ピバルアミド）フェニル）ポルフィリン亜鉛錯体を用いた以外は例１と全く同様な手法により、アルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体水溶液を調製した。得られた水溶液をセル長１０ｍｍの角型石英製分光用セルに入れ、セプタムラバーで密栓後、セル内をアルゴンで充分に脱気した。
【００４２】
本アルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体の５０ｍＭリン酸緩衝液水溶液（ｐＨ５．４、［ポルフィリン］＝１０μＭ、３．５ｍＭ）にメチルビオロゲン（２ｍＭ）、白金コロイド（２０μＭ）、トリエタノールアミン（０．１９Ｍ）を添加し、密栓後、充分に脱気した。４５０Ｗキセノンランプを光源とし、熱吸収フィルター（ホーヤ カンデオ オプトロニクス（株）製ＨＡ３０）を通過させた光を照射しながら、セル内液上空間の気体をガスクロマトグラムにより分析し、また発生した水素を経時的に定量した。発生水素量は６時間で約１．６μmolであった。
【００４３】
例４
例１で使用した亜鉛プロトポルフィリンの代わりに、特開平８−３０１８７３号公報に記載の方法により合成した２−（Ｎ−（８−イミダゾリルオクタノイルオキシ））メチル−５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−（ピバルアミド）フェニル）ポルフィリンに一般法（例えば、The Porphyrin，D. Dolphin (1975)に記載の方法）に従い、塩化亜鉛を用いて、亜鉛を挿入して得た２−（Ｎ−（８−イミダゾリルオクタノイルオキシ））メチル−５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−（ピバルアミド）フェニル）ポルフィリン亜鉛錯体を用いた以外は例１と全く同様な手法により、アルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体水溶液を調製した。得られた水溶液をセル長１０ｍｍの角型石英製分光用セルに入れ、セプタムラバーで密栓後、セル内をアルゴンで充分に脱気した。
【００４４】
本アルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体の５０ｍＭリン酸緩衝液水溶液（ｐＨ５．４、［ポルフィリン］＝１０μＭ、３．５ｍＭ）にメチルビオロゲン（２ｍＭ）、白金コロイド（２０μＭ）、トリエタノールアミン（０．１９Ｍ）を添加し、密栓後、充分に脱気した。４５０Ｗキセノンランプを光源とし、熱吸収フィルター（ホーヤ カンデオ オプトロニクス（株）製ＨＡ３０）を通過させた光を照射しながら、セル内液上空間の気体をガスクロマトグラムにより分析し、また発生した水素を経時的に定量した。発生水素量は６時間で約１．７μmolであった。
【００４５】
例５
例１で使用した亜鉛プロトポルフィリンの代わりに、特開２００３−４０８９３号公報に記載の方法により合成した２−（Ｎ−（８-（２−メチルイミダゾリル）オクタノイルオキシ））メチル−５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−（１−メチルシクロヘキサンアミド）フェニル）ポルフィリンに一般法（例えば、The Porphyrin，D. Dolphin (1975)に記載の方法）に従い、塩化亜鉛を用いて、亜鉛を挿入して得た２−（Ｎ−（８−（２−メチルイミダゾリル）オクタノイルオキシ））メチル−５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−（１−メチルシクロヘキサンアミド）フェニル）ポルフィリン亜鉛錯体を用いた以外は例１と全く同様な手法により、アルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体水溶液を調製した。得られた水溶液をセル長１０ｍｍの角型石英製分光用セルに入れ、セプタムラバーで密栓後、セル内をアルゴンで充分に脱気した。
【００４６】
本アルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体の５０ｍＭリン酸緩衝液水溶液（ｐＨ５．４、［ポルフィリン］＝１０μＭ、３．５ｍＭ）にメチルビオロゲン（２ｍＭ）、白金コロイド（２０μＭ）、トリエタノールアミン（０．１９Ｍ）を添加し、密栓後、充分に脱気した。４５０Ｗキセノンランプを光源とし、熱吸収フィルター（ホーヤ カンデオ オプトロニクス（株）製ＨＡ３０）を通過させた光を照射しながら、セル内液上空間の気体をガスクロマトグラムにより分析し、また発生した水素を経時的に定量した。発生水素量は６時間で約１．８μmolであった。
【００４７】
例５
例１で使用したヒト血清アルブミンの代わりにウシ血清アルブミンを用いた以外は例１と全く同様な手法により、アルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体水溶液を調製した。得られた水溶液をセル長１０ｍｍの角型石英製分光用セルに入れ、セプタムラバーで密栓後、セル内をアルゴンで充分に脱気した。
【００４８】
本アルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体の５０ｍＭリン酸緩衝液水溶液（ｐＨ５．４、［ポルフィリン］＝１０μＭ、３．５ｍＭ）にメチルビオロゲン（２ｍＭ）、白金コロイド（２０μＭ）、トリエタノールアミン（０．１９Ｍ）を添加し、密栓後、充分に脱気した。４５０Ｗキセノンランプを光源とし、熱吸収フィルター（ホーヤ カンデオ オプトロニクス（株）製ＨＡ３０）を通過させた光を照射しながら、セル内液上空間の気体をガスクロマトグラムにより分析し、また発生した水素を経時的に定量した。発生水素量は６時間で約１．５μmolであった。
【００４９】
例６
例１で使用したヒト血清アルブミンの代わりに、特開２００１−１３１２００号公報に記載の方法に従った合成したヒト血清アルブミン二量体を、亜鉛プロトポルフィリンの代わりに亜鉛メソポルフィリンを用いた以外は例１と全く同様な手法により、アルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体水溶液を調製した。得られた水溶液をセル長１０ｍｍの角型石英製分光用セルに入れ、セプタムラバーで密栓後、セル内をアルゴンで充分に脱気した。
【００５０】
本アルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体の５０ｍＭリン酸緩衝液水溶液（ｐＨ５．４、［ポルフィリン］＝１０μＭ、３．５ｍＭ）にメチルビオロゲン（２ｍＭ）、白金コロイド（２０μＭ）、トリエタノールアミン（０．１９Ｍ）を添加し、密栓後、充分に脱気した。４５０Ｗキセノンランプを光源とし、熱吸収フィルター（ホーヤ カンデオ オプトロニクス（株）製ＨＡ３０）を通過させた光を照射しながら、セル内液上空間の気体をガスクロマトグラムにより分析し、また発生した水素を経時的に定量した。発生水素量は６時間で約１．５μmolであった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルブミンに金属ポルフィリン化合物を包接させたアルブミン−金属ポルフィリン複合体およびそれからなる光増感剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
分子状水素は、二酸化炭素排出のないクリーンなエネルギー源として古くから注目を集めている。特に、可視光の照射により水を還元し、水素を産生する反応系の開拓については、２０年以上にわたり多くの研究がなされてきた。この反応では、光増感剤がきわめて重要な役割をはたす。そのような光増感剤として、これまで様々な有機色素が合成・評価されてきている。その代表例は、ルテニウム（トリスビピリジン）錯体や亜鉛ポルフィリン等である。ルテニウム（トリスビピリジン）錯体を用いた水の還元反応についての報告は非常に多い（非特許文献１等）。また、ポルフィリン誘導体は、光合成活性中心の人工的構築とも関連し、関心が高い。
【０００３】
古典的ではあるが、メチルビオロゲン、白金コロイドおよび還元剤（犠牲試薬）の水溶液に光増感剤として水溶性のテトラキス（１−メチルピリジニウム−４−イル）ポルフィリン亜鉛（ZnTMPyP4+）錯体を溶かし、これに可視光を照射して、水素を産生する方法が知られている（非特許文献２、３）。この先駆的な発見に続き、いくつかのポルフィリン誘導体を用いた類似の研究が追随したものの、光増感剤として作用するためにはポルフィリン誘導体は水溶性でなければならず、水溶性ポルフィリンは合成が困難であるため、いまだにZnTMPyP4+錯体が広く使用されている。
【０００４】
水溶性の合成ポルフィリンの代わりに、天然のポルフィリン（一般に、プロトポルフィリンやその誘導体は、中性域の水には難溶）や、疎水性の合成ポルフィリンが光増感剤として使用することができれば、所望の波長域の選択、酸化還元電位の調節、安価なポルフィリンの利用等が可能となり、エネルギー変換の科学と技術に新しい突破口を開くことができると期待される。
【非特許文献１】K. Kalyanasundaram, Coord. Chem. Rev. 46, 159 (1982)
【非特許文献２】K. Kalyanasundaram, M. Gratzel, Helv. Chim. Acta 63, 478 (1980)
【非特許文献３】A. Hariman, et al., J. Chem. Soc. Faraday Trans. 2 77, 833 (1981)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明は、水に難溶な天然の金属ポルフィリンや疎水性の合成金属ポルフィリン化合物を用いながら、水系媒体中における光増感剤として有効に作用し得る物質を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、疎水性の金属ポルフィリン化合物を用いて水中に溶解させる方法論の探索と、得られる金属ポルフィリン化合物水溶液の機能発現について鋭意研究を重ねた結果、特定金属を中心金属として有する金属ポルフィリン化合物をアルブミンの中に包接させて得たアルブミン−金属ポルフィリン複合体は、疎水性の金属ポルフィリンがアルブミン−金属ポルフィリン複合体として水中に濃度高く溶解できるばかりでなく、ポルフィリンがアルブミン内の疎水的ドメインの中に１分子ずつ固定されるため、光励起状態が安定に存在し得ることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の側面によれば、中心金属イオンとして亜鉛、マグネシウム、カドミウム、パラジウムまたはクロムを有する金属ポルフィリン化合物と、前記金属ポルフィリン化合物を包接するアルブミンを含むアルブミン−金属ポルフィリン複合体が提供される。
【０００８】
本発明の第２の側面によれば、本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体を含む光増感剤が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体は、アルブミンの内部に金属ポルフィリン化合物を包接（または配位結合）しているため、水に難溶な金属ポルフィリン化合物はもちろん、水に不溶な金属ポルフィリン化合物でも、水中へ高濃度に溶解させることができる。さらに、アルブミン内部に包接されている金属ポルフィリン化合物は、外水相から隔離されているので、その金属ポルフィリン化合物が有機溶媒中にある場合に比べ、光励起寿命が長い等の特徴を持つ。つまり、本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体は、各種光誘起反応の増感剤として機能し、特に水の可視光照射による還元反応の光増感剤として有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
中心金属イオンとして亜鉛、マグネシウム、カドミウム、パラジウムまたはクロムを有する金属ポルフィリン（疎水性（水難溶性ないし水不溶性）金属ポルフィリン）をアルブミンの疎水ドメインへ包接させることにより、本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体が得られる。アルブミンに包接される金属ポルフィリンは、金属プロトポルフィリン、金属デューテロポルフィリン、金属メソポルフィリン、金属ジアセチルデューテロポルフィリン、金属ジホルミルデューテロポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリン、金属オクタエチルポルフィリンのほか、下記式［Ｉ］または［II］で示されるものが好ましい。
【００１１】
式［Ｉ］：
【化３】
【００１２】
式［II］：
【化４】
【００１３】
式［Ｉ］において、Ｍは、中心金属イオンである。
【００１４】
式［Ｉ］において、Ｒ1は、置換基を有してもよい直鎖または脂環式炭化水素基、Ｍは中心金属イオンである。Ｒ1は１位に置換基を有する直鎖または脂環式炭化水素基が好ましい。そのような直鎖または脂環式炭化水素基の例を挙げると、１，１−二置換Ｃ1〜Ｃ10アルカン基、１−置換シクロプロピル基、１−置換シクロペンチル基、１−置換シクロヘキシル基、２−置換ノルボルニル基（これら基における置換基は、メチル基、アルキルアミド基（Ｒ’ＣＯＮＨ−）、アルキルエステル基（Ｒ’ＯＯＣ−）またはアルキルエーテル基（Ｒ’Ｏ−））、１−メチル−２−シクロヘキセニル基、または１−アダマンチル基等である。ここで、Ｒ’で表されるアルキル基としてはＣ1〜Ｃ6アルキル基が好ましい。
【００１５】
式［Ｉ］の金属ポルフィリン化合物のポルフィリン部分（Ｍのないポルフィリン化合物）は、J.P. Collmanら、J. Am. Chem. Soc., 97, 1427 (1975)、特開２００３−４０８９３号公報等に開示された方法により製造することができる。
【００１６】
式［II］において、Ｍは、中心金属イオンである。
【００１７】
式［II］において、Ｒ2は置換基を有してもよい直鎖または脂環式炭化水素基である。Ｒ2は１位に置換基を有する直鎖または脂環式炭化水素基が好ましい。そのような直鎖または脂環式炭化水素基の例を挙げると、１，１−二置換Ｃ1〜Ｃ10アルカン基、１−置換シクロプロピル基、１−置換シクロペンチル基、１−置換シクロヘキシル基、２−置換ノルボルニル基（これら基における置換基は、メチル基、アルキルアミド基（Ｒ’ＣＯＮＨ−）、アルキルエステル基（Ｒ’ＯＯＣ−）またはアルキルエーテル基（Ｒ’Ｏ−））、１−メチル−２−シクロヘキセニル基、または１−アダマンチル基等である。ここで、Ｒ’で表されるアルキル基としてはＣ1〜Ｃ6アルキル基が好ましい。
【００１８】
式［II］において、Ｒ3はアルキレン基であり、好ましくはＣ1〜Ｃ10アルキレン基である。
【００１９】
式［II］において、Ｒ4はイミダゾリル基の中心遷移金属イオンＭへの配位を許容する基である。かかるＲ4の例を挙げると、水素原子またはメチル基、エチル基もしくはプロピル基である。
【００２０】
式［II］の金属ポルフィリン化合物のポルフィリン部分（Ｍのないポルフィリン化合物）は、例えば、特開２００３−４０８９３号公報に開示された方法により得ることができる。
【００２１】
本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体において、アルブミンはヒト血清アルブミン、ウシ血清アルブミン、組換えヒト血清アルブミン、アルブミン多量体、ポリ（エチレングリコール）（表面）修飾アルブミンが好ましい。ポリ（エチレングリコール）表面修飾アルブミンにおいて、アルブミン１分子当りのポリ（エチレングリコール）の平均結合本数は、１〜１５が好ましく、ポリ（エチレングリコール）の数平均分子量は５００〜５０，０００が好ましい。ポリ（エチレングリコール）（表面）修飾アルブミンは、特開２００６−４５１７３号公報に開示された手法により製造することができる。
【００２２】
本発明の金属ポルフィリンを包接したアルブミンは、金属ポルフィリンの結合をもたらすアミノ酸を遺伝子組換え技術により少なくとも一つ導入した組換えヒトアルブミンに、金属ポルフィリンを軸配位結合させて得た組換えアルブミン−金属ポルフィリン錯体であってもよい。導入されるアミノ酸はヒスチジンが好ましく、導入位置はサブドメインＩＢが好ましい。アミノ酸を遺伝子組換え技術により少なくとも一つ導入した組換えヒトアルブミンは、例えば、特開２００６−４５１７２号公報やT. Komatsu, et al., J. Am. Chem. Soc. 127, 15933 (2005)に開示された方法により製造することができる。この場合、金属ポルフィリンは、軸塩基配位子を分子内に持っていない金属プロトポルフィリン、金属デューテロポルフィリン、金属メソポルフィリン、金属ジアセチルデューテロポルフィリン、金属ジホルミルデューテロポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリン、金属オクタエチルポルフィリン、または式［Ｉ］で示される金属ポルフィリンが好ましい。
【００２３】
このようなアルブミン−金属ポルフィリン複合体は、水に難溶な金属ポルフィリンや不溶な金属ポルフィリンを分子内に包接しているので、結果としてこれら金属ポルフィリンを水中に高濃度に溶解させることができる。また、アルブミン内部に包接されている金属ポルフィリンは、外水相から隔離されているので、有機溶媒中に比べ光励起寿命が長い等の特徴を持つ。つまり、本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体は、各種光誘起反応の増感剤として機能し、特に中心金属が亜鉛、カドミウム等の場合、水の可視光照射による還元反応の光増感剤として有用である。
【００２４】
本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体の製造方法に特に制限はないが、例えば次の方法により製造することができる。
【００２５】
すなわち、金属ポルフィリン化合物の有機溶媒（ＤＭＳＯ等）溶液（０．０２〜２ｍＭ、好ましくは０．１〜１ｍＭ）をアルブミンのリン酸緩衝水溶液（ｐＨ７．０、０．０１〜１ｍＭ、好ましくは０．０５〜０．３ｍＭ）にゆっくりと滴下し（金属ポルフィリン／アルブミン＝１／０．２〜１０（モル）、好ましくは１：１〜８）、遮光下、室温で１〜２４時間、好ましくは６〜１６時間ゆっくりと回転させながら混合する。この溶液にリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）を加えて希釈し、遠心濾過チューブ（ＭＷＣＯ：５〜１０ｋＤａ）に入れ、遠心分離機を用いて濃縮する。この希釈／濃縮操作をＤＭＳＯ濃度が０．１重量％以下になるまで繰り返す。こうして、アルブミン−金属ポルフィリン複合体の水溶液が得られる。このアルブミン−金属ポルフィリン複合体の水溶液は、金属ポルフィリン濃度３．７５ｍＭまで濃縮することができ、１年後まで沈殿・凝集は認められない。
【００２６】
このアルブミン−金属ポルフィリン複合体水溶液の可視吸収スペクトル測定から、軸配位構造を解析することができる。また、アルブミン−金属ポルフィリン複合体水溶液にレーザーフラッシュ（λ＝５３２ｎｍ）を照射し、励起三重項寿命を観測し、その半減期を決定することができる。
【００２７】
アルブミン−金属ポルフィリン複合体の水溶液に電子伝達体（メチルビオロゲン、ベンジルビオロゲン等）を添加すると、励起三重項寿命は減少し、亜鉛ポルフィリンの励起三重項から電子伝達体へ電子移動が生起していることがわかる。
【００２８】
本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体は、各種光誘起反応における光増感剤として機能する。すなわち、例えば、本発明のアルブミン−金属ポルフィリン複合体は、光照射下に水を分子状水素に還元する反応系、特に光照射下で水を還元する、電子供与体、電子輸送体および触媒を含む反応系において光増感作用を示す。後者の系の場合、例えば、アルブミン−金属ポルフィリン複合体のリン酸緩衝水溶液（ｐＨ５〜８、好ましくは５．２〜７．０、［ポルフィリン］＝１〜１００μＭ、好ましくは２〜３０μＭ）に電子伝達体（メチルビオロゲン（０．１〜２０ｍＭ、好ましくは１〜５ｍＭ））、触媒（白金コロイド、ヒドロゲナーゼ（１〜２００μＭ、好ましくは５〜１００μＭ））、還元剤（トリエタノールアミンまたはＥＤＴＡ（０．０１〜１Ｍ、好ましくは０．０５〜０．３Ｍ）を添加し、密栓後、充分に脱気する。キセノンランプを光源とし、紫外光をカットした光（好ましくは熱の発生を抑えるために赤外光をもカットした光）を照射する。この光照射により、水が分解され水素ガスを発生する。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明を実施例により説明する。なお、本発明が実施例のものに限定されないことは、言うまでもないことである。
【００３０】
例１
亜鉛プロトポルフィリンのＤＭＳＯ溶液（０．６２５ｍＭ、０．８ｍＬ）をヒト血清アルブミンの５０ｍＭリン酸緩衝水溶液（ｐＨ７．０、０．１ｍＭ、５ｍＬ）にゆっくりと滴下し（亜鉛ポルフィリン／アルブミン＝１／１（モル））、遮光下、室温で１２時間ゆっくりと回転させながら混合した。この溶液を５０ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ７．０）で希釈し、遠心濾過チューブ（Vivaspin 20、ＭＷＣＯ：１０ｋＤａ）に入れ、遠心分離機（Beckman Coulter Allegra X-15R）を用いて濃縮、この希釈／濃縮操作をＤＭＳＯ濃度が０．１重量％以下になるまで繰り返した。得られたアルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体水溶液は、亜鉛ポルフィリン濃度３．７５ｍＭまで濃縮することができ、１年後まで沈殿・凝集は認められなかった。
【００３１】
アルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体の１０ｍＭリン酸緩衝水溶液（１０μＭ、３．５ｍＬ）を調製し、セル長１０ｍｍの角型石英製分光用セルに入れ、セプタムラバーで密栓後、セル内をアルゴンで充分に置換した。
【００３２】
このアルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体水溶液の可視吸収スペクトル（λmax：４２０、５４７、５８５ｎｍ）は、亜鉛プロトポルフィリンの二つのカルボキシル基をメチルエステルに変換した亜鉛プロトポルフィリンジメチルエステルのトルエン溶液（５体積％エタノール添加）中のスペクトル（λmax：４２０、５４７、５８４ｎｍ）と一致した。このことは、亜鉛プロトポルフィリンがアルブミンの中に包接され、中心亜鉛にチロシンのフェノール酸素が軸配位していることを示している。
【００３３】
このアルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体水溶液にレーザーフラッシュ（λ＝５３２ｎｍ）を照射し、励起三重項寿命を観測したところ、その半減期は１１ｍｓであった。これは、同条件におけるZnTMPyP4+錯体の値（０．８１ｍｓ）に比べて格段に長い。
【００３４】
このアルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体水溶液に電子受容体としてメチルビオロゲンを添加すると、励起三重項寿命は減少し、レーザーフラッシュ照射後の過渡吸収スペクトルには、新しいピーク（６０５、６６５ｎｍ）が出現した。これらは、それぞれ、メチルビオロゲンが一電子還元されたメチルビオロゲンのカチオンラジカル、亜鉛ポルフィリンが一電子酸化した亜鉛ポルフィリンのカチオンラジカルの吸収に帰属された。メチルビオロゲンの濃度変化から算出した本反応のスターン−ボルマー定数は、１．５×１０5（Ｍ-1）、また、消光速度定数（ｋq）は、１．４×１０7（Ｍ-1ｓ-1）、逆電子移動速度定数（ｋb）は、４．７×１０8（Ｍ-1ｓ-1）であった。
【００３５】
上記アルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体の５０ｍＭリン酸緩衝液水溶液（ｐＨ５．４、［ポルフィリン］＝１０μＭ、３．５ｍＭ）にメチルビオロゲン（２ｍＭ）、白金コロイド（２０μＭ）、トリエタノールアミン（０．１９Ｍ）を添加し、密栓後、充分に脱気した。４５０Ｗキセノンランプを光源とし、熱吸収フィルター（ホーヤ カンデオ オプトロニクス（株）製ＨＡ３０）を通過させた光を照射しながら、セル内液上空間の気体をガスクロマトグラムにより分析し、また発生した水素を経時的に定量した。発生水素量は６時間で約１．８μmolであった。これは、同条件でZnTMPyP4+錯体を用いた場合（約１．３μＬ）に比べて高かった。
【００３６】
例２
例１で使用したヒト血清アルブミンの代わりに、遺伝子組換え技術を用いてヒト血清アルブミンの１４２位置イソロイシンをヒスチジンに、１６１位置チロシンをロイシンに変換した組換えヒト血清アルブミン（Ｉ１４２Ｈ／Ｙ１６１Ｌ）を用いた以外は、例１と全く同様な手法により、アルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体の１０ｍＭリン酸緩衝水溶液（１０μＭ、３．５ｍＬ）を調製した。得られたアルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体水溶液は、亜鉛ポルフィリン濃度３．７５ｍＭまで濃縮することができ、１年後まで沈殿・凝集は認められなかった。アルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体水溶液（１０μＭ、３．５ｍＬ、ｐＨ７．０）をセル長１０ｍｍの角型石英製分光用セルに入れ、セプタムラバーで密栓後、セル内をアルゴンで充分に脱気した。
【００３７】
このアルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体水溶液の可視吸収スペクトル（λmax：４２６、５５２、５８９ｎｍ）は、亜鉛プロトポルフィリンジメチルエステルのトルエン溶液（１−メチルイミダゾール（１ｍＭ）添加）中のスペクトル（λmax：４２７、５５４、５９１ｎｍ）と一致した。亜鉛プロトポルフィリンがアルブミンの中に包接され、中心亜鉛に１４２位置ヒスチジンの窒素が軸配位していることを示している。
【００３８】
このアルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体水溶液にレーザーフラッシュ（λ＝５３２ｎｍ）を照射し、励起三重項寿命を観測したところ、その半減期は２．５ｍｓであった。これは、同条件におけるZnTMPyP4+錯体の値（０．８１ｍｓ）に比べて格段に長い。
【００３９】
このアルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体水溶液に電子受容体としてメチルビオロゲンを添加すると、励起三重項寿命は減少し、レーザーフラッシュ照射後の過渡吸収スペクトルには、新しいピーク（６０５、６６５ｎｍ）が出現した。これらはそれぞれ、メチルビオロゲンが一電子還元されたメチルビオロゲンのカチオンラジカル、亜鉛ポルフィリンが一電子酸化した亜鉛ポルフィリンのカチオンラジカルの吸収と帰属された。メチルビオロゲンの濃度変化から算出した本反応の消光速度定数（ｋq）は、１．１×１０7（Ｍ-1ｓ-1）、逆電子移動速度定数（ｋb）は、６．８×１０8（Ｍ-1ｓ-1）であった。
【００４０】
本アルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体の５０ｍＭリン酸緩衝液水溶液（ｐＨ５．４、［ポルフィリン］＝１０μＭ、３．５ｍＭ）にメチルビオロゲン（２ｍＭ）、白金コロイド（２０μＭ）、トリエタノールアミン（０．１９Ｍ）を添加し、密栓後、充分に脱気した。４５０Ｗキセノンランプを光源とし、熱吸収フィルター（ホーヤ カンデオ オプトロニクス（株）製ＨＡ３０）を通過させた光を照射しながら、セル内液上空間の気体をガスクロマトグラムにより分析し、また発生した水素を経時的に定量した。発生水素量は６時間で約１．８μmolであった。
【００４１】
例３
例１で使用した亜鉛プロトポルフィリンの代わりに、J. P. Collmanらの方法（J. Am. Chem. Soc. 97, 1427 (1975)）により合成した５，１０，１５，２０−テトラキス（（α，α，α，α−ｏ−ピバルアミド）フェニル）ポルフィリンに一般法（例えば、The Porphyrin，D. Dolphin (1975)に記載の方法）に従い、塩化亜鉛を用いて、亜鉛を挿入して得た５，１０，１５，２０−テトラキス（（α，α，α，α−ｏ−ピバルアミド）フェニル）ポルフィリン亜鉛錯体を用いた以外は例１と全く同様な手法により、アルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体水溶液を調製した。得られた水溶液をセル長１０ｍｍの角型石英製分光用セルに入れ、セプタムラバーで密栓後、セル内をアルゴンで充分に脱気した。
【００４２】
本アルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体の５０ｍＭリン酸緩衝液水溶液（ｐＨ５．４、［ポルフィリン］＝１０μＭ、３．５ｍＭ）にメチルビオロゲン（２ｍＭ）、白金コロイド（２０μＭ）、トリエタノールアミン（０．１９Ｍ）を添加し、密栓後、充分に脱気した。４５０Ｗキセノンランプを光源とし、熱吸収フィルター（ホーヤ カンデオ オプトロニクス（株）製ＨＡ３０）を通過させた光を照射しながら、セル内液上空間の気体をガスクロマトグラムにより分析し、また発生した水素を経時的に定量した。発生水素量は６時間で約１．６μmolであった。
【００４３】
例４
例１で使用した亜鉛プロトポルフィリンの代わりに、特開平８−３０１８７３号公報に記載の方法により合成した２−（Ｎ−（８−イミダゾリルオクタノイルオキシ））メチル−５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−（ピバルアミド）フェニル）ポルフィリンに一般法（例えば、The Porphyrin，D. Dolphin (1975)に記載の方法）に従い、塩化亜鉛を用いて、亜鉛を挿入して得た２−（Ｎ−（８−イミダゾリルオクタノイルオキシ））メチル−５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−（ピバルアミド）フェニル）ポルフィリン亜鉛錯体を用いた以外は例１と全く同様な手法により、アルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体水溶液を調製した。得られた水溶液をセル長１０ｍｍの角型石英製分光用セルに入れ、セプタムラバーで密栓後、セル内をアルゴンで充分に脱気した。
【００４４】
本アルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体の５０ｍＭリン酸緩衝液水溶液（ｐＨ５．４、［ポルフィリン］＝１０μＭ、３．５ｍＭ）にメチルビオロゲン（２ｍＭ）、白金コロイド（２０μＭ）、トリエタノールアミン（０．１９Ｍ）を添加し、密栓後、充分に脱気した。４５０Ｗキセノンランプを光源とし、熱吸収フィルター（ホーヤ カンデオ オプトロニクス（株）製ＨＡ３０）を通過させた光を照射しながら、セル内液上空間の気体をガスクロマトグラムにより分析し、また発生した水素を経時的に定量した。発生水素量は６時間で約１．７μmolであった。
【００４５】
例５
例１で使用した亜鉛プロトポルフィリンの代わりに、特開２００３−４０８９３号公報に記載の方法により合成した２−（Ｎ−（８-（２−メチルイミダゾリル）オクタノイルオキシ））メチル−５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−（１−メチルシクロヘキサンアミド）フェニル）ポルフィリンに一般法（例えば、The Porphyrin，D. Dolphin (1975)に記載の方法）に従い、塩化亜鉛を用いて、亜鉛を挿入して得た２−（Ｎ−（８−（２−メチルイミダゾリル）オクタノイルオキシ））メチル−５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−（１−メチルシクロヘキサンアミド）フェニル）ポルフィリン亜鉛錯体を用いた以外は例１と全く同様な手法により、アルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体水溶液を調製した。得られた水溶液をセル長１０ｍｍの角型石英製分光用セルに入れ、セプタムラバーで密栓後、セル内をアルゴンで充分に脱気した。
【００４６】
本アルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体の５０ｍＭリン酸緩衝液水溶液（ｐＨ５．４、［ポルフィリン］＝１０μＭ、３．５ｍＭ）にメチルビオロゲン（２ｍＭ）、白金コロイド（２０μＭ）、トリエタノールアミン（０．１９Ｍ）を添加し、密栓後、充分に脱気した。４５０Ｗキセノンランプを光源とし、熱吸収フィルター（ホーヤ カンデオ オプトロニクス（株）製ＨＡ３０）を通過させた光を照射しながら、セル内液上空間の気体をガスクロマトグラムにより分析し、また発生した水素を経時的に定量した。発生水素量は６時間で約１．８μmolであった。
【００４７】
例５
例１で使用したヒト血清アルブミンの代わりにウシ血清アルブミンを用いた以外は例１と全く同様な手法により、アルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体水溶液を調製した。得られた水溶液をセル長１０ｍｍの角型石英製分光用セルに入れ、セプタムラバーで密栓後、セル内をアルゴンで充分に脱気した。
【００４８】
本アルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体の５０ｍＭリン酸緩衝液水溶液（ｐＨ５．４、［ポルフィリン］＝１０μＭ、３．５ｍＭ）にメチルビオロゲン（２ｍＭ）、白金コロイド（２０μＭ）、トリエタノールアミン（０．１９Ｍ）を添加し、密栓後、充分に脱気した。４５０Ｗキセノンランプを光源とし、熱吸収フィルター（ホーヤ カンデオ オプトロニクス（株）製ＨＡ３０）を通過させた光を照射しながら、セル内液上空間の気体をガスクロマトグラムにより分析し、また発生した水素を経時的に定量した。発生水素量は６時間で約１．５μmolであった。
【００４９】
例６
例１で使用したヒト血清アルブミンの代わりに、特開２００１−１３１２００号公報に記載の方法に従った合成したヒト血清アルブミン二量体を、亜鉛プロトポルフィリンの代わりに亜鉛メソポルフィリンを用いた以外は例１と全く同様な手法により、アルブミン−亜鉛ポルフィリン複合体水溶液を調製した。得られた水溶液をセル長１０ｍｍの角型石英製分光用セルに入れ、セプタムラバーで密栓後、セル内をアルゴンで充分に脱気した。
【００５０】
本アルブミン−亜鉛プロトポルフィリン複合体の５０ｍＭリン酸緩衝液水溶液（ｐＨ５．４、［ポルフィリン］＝１０μＭ、３．５ｍＭ）にメチルビオロゲン（２ｍＭ）、白金コロイド（２０μＭ）、トリエタノールアミン（０．１９Ｍ）を添加し、密栓後、充分に脱気した。４５０Ｗキセノンランプを光源とし、熱吸収フィルター（ホーヤ カンデオ オプトロニクス（株）製ＨＡ３０）を通過させた光を照射しながら、セル内液上空間の気体をガスクロマトグラムにより分析し、また発生した水素を経時的に定量した。発生水素量は６時間で約１．５μmolであった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心金属イオンとして亜鉛、マグネシウム、カドミウム、パラジウムまたはクロムを有する金属ポルフィリン化合物と、前記金属ポルフィリン化合物を包接するアルブミンを含むアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項２】
前記金属ポルフィリン化合物が、金属プロトポルフィリン、金属メソポルフィリン、金属デューテロポルフィリン、金属ジアセチルデューテロポルフィリン、金属ジホルミルデューテロポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリン、または金属オクタエチルポルフィリンである請求項１に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項３】
前記金属ポルフィリン化合物が、一般式［Ｉ］：
【化１】
（ここで、Ｍは、前記中心金属イオン、Ｒ1は、置換基を有してもよい直鎖または脂環式炭化水素基）で示される請求項１に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項４】
Ｒ1が、１位に置換基を有する直鎖または脂環式炭化水素基である請求項３に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項５】
Ｒ1が、１，１−二置換Ｃ1〜Ｃ10アルカン基、１−置換シクロプロピル基、１−置換シクロペンチル基、１−置換シクロヘキシル基、２−置換ノルボルニル基（これら基における置換基は、メチル基、アルキルアミド基、アルキルエステル基またはアルキルエーテル基）、１−メチル−２−シクロヘキセニル基、または１−アダマンチル基である請求項４に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項６】
前記金属ポルフィリン化合物が、一般式［II］：
【化２】
（ここで、Ｍは、前記中心金属イオン、Ｒ2は、置換基を有してもよい直鎖または脂環式炭化水素基、Ｒ3は、アルキレン基、Ｒ4は、イミダゾリル基の中心金属イオンＭへの配位を許容する基）で示される請求項１に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項７】
Ｒ2が、１位に置換基を有する直鎖または脂環式炭化水素基であり、Ｒ3がＣ1〜Ｃ10アルキレン基であり、Ｒ4が、水素原子またはメチル基、エチル基もしくはプロピル基である請求項６に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項８】
Ｒ2が、１，１−二置換Ｃ1〜Ｃ10アルカン基、１−置換シクロプロピル基、１−置換シクロペンチル基、１−置換シクロヘキシル基、２−置換ノルボルニル基（これら基における置換基は、メチル基、アルキルアミド基、アルキルエステル基またはアルキルエーテル基）、１−メチル−２−シクロヘキセニル基、または1−アダマンチル基である請求項７に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項９】
前記アルブミンが、ヒト血清アルブミン、ウシ血清アルブミン、組換えヒト血清アルブミン、アルブミン多量体、ポリ（エチレングリコール）修飾ヒト血清アルブミンである請求項１〜８のいずれか１項に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項１０】
前記アルブミンが、前記金属ポルフィリン化合物の結合をもたらすアミノ酸を遺伝子組み換え技術により少なくとも一つ導入された組換えヒト血清アルブミンであり、前記金属ポルフィリン化合物が該組換えヒト血清アルブミンに軸配位結合されている請求項２〜５のいずれか１項に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体を含む光増感剤。
【請求項１２】
光照射下に水を分子状水素に還元する反応系において光増感作用を示す請求項１１に記載の光増感剤。
【請求項１３】
光照射下で水を還元する、電子供与体、電子輸送体および触媒を含む反応系において光増感作用を示す請求項１１に記載の光増感剤。
【請求項１】
中心金属イオンとして亜鉛、マグネシウム、カドミウム、パラジウムまたはクロムを有する金属ポルフィリン化合物と、前記金属ポルフィリン化合物を包接するアルブミンを含むアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項２】
前記金属ポルフィリン化合物が、金属プロトポルフィリン、金属メソポルフィリン、金属デューテロポルフィリン、金属ジアセチルデューテロポルフィリン、金属ジホルミルデューテロポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリン、または金属オクタエチルポルフィリンである請求項１に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項３】
前記金属ポルフィリン化合物が、一般式［Ｉ］：
【化１】
（ここで、Ｍは、前記中心金属イオン、Ｒ1は、置換基を有してもよい直鎖または脂環式炭化水素基）で示される請求項１に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項４】
Ｒ1が、１位に置換基を有する直鎖または脂環式炭化水素基である請求項３に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項５】
Ｒ1が、１，１−二置換Ｃ1〜Ｃ10アルカン基、１−置換シクロプロピル基、１−置換シクロペンチル基、１−置換シクロヘキシル基、２−置換ノルボルニル基（これら基における置換基は、メチル基、アルキルアミド基、アルキルエステル基またはアルキルエーテル基）、１−メチル−２−シクロヘキセニル基、または１−アダマンチル基である請求項４に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項６】
前記金属ポルフィリン化合物が、一般式［II］：
【化２】
（ここで、Ｍは、前記中心金属イオン、Ｒ2は、置換基を有してもよい直鎖または脂環式炭化水素基、Ｒ3は、アルキレン基、Ｒ4は、イミダゾリル基の中心金属イオンＭへの配位を許容する基）で示される請求項１に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項７】
Ｒ2が、１位に置換基を有する直鎖または脂環式炭化水素基であり、Ｒ3がＣ1〜Ｃ10アルキレン基であり、Ｒ4が、水素原子またはメチル基、エチル基もしくはプロピル基である請求項６に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項８】
Ｒ2が、１，１−二置換Ｃ1〜Ｃ10アルカン基、１−置換シクロプロピル基、１−置換シクロペンチル基、１−置換シクロヘキシル基、２−置換ノルボルニル基（これら基における置換基は、メチル基、アルキルアミド基、アルキルエステル基またはアルキルエーテル基）、１−メチル−２−シクロヘキセニル基、または1−アダマンチル基である請求項７に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項９】
前記アルブミンが、ヒト血清アルブミン、ウシ血清アルブミン、組換えヒト血清アルブミン、アルブミン多量体、ポリ（エチレングリコール）修飾ヒト血清アルブミンである請求項１〜８のいずれか１項に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項１０】
前記アルブミンが、前記金属ポルフィリン化合物の結合をもたらすアミノ酸を遺伝子組み換え技術により少なくとも一つ導入された組換えヒト血清アルブミンであり、前記金属ポルフィリン化合物が該組換えヒト血清アルブミンに軸配位結合されている請求項２〜５のいずれか１項に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアルブミン−金属ポルフィリン複合体を含む光増感剤。
【請求項１２】
光照射下に水を分子状水素に還元する反応系において光増感作用を示す請求項１１に記載の光増感剤。
【請求項１３】
光照射下で水を還元する、電子供与体、電子輸送体および触媒を含む反応系において光増感作用を示す請求項１１に記載の光増感剤。
【公開番号】特開２００８−９５０５０（Ｐ２００８−９５０５０Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８１８３１（Ｐ２００６−２８１８３１）
【出願日】平成１８年１０月１６日（２００６．１０．１６）
【出願人】（０００２１８７１９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１６日（２００６．１０．１６）
【出願人】（０００２１８７１９）
【Ｆターム（参考）】
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