date: 2026-01-04
[spiropyran, merocyanine, photochromism, solid-state, co-crystal, metal complexation, biomolecular interface, UV, visible]
最終更新：2026-01-04
本ページは、添付ファイル（Web of Science 出力）に含まれる論文だけを対象に、一般の方にもわかりやすい形でまとめた研究紹介です。
今回は添付ファイルに収録された3報を選び、スピロピラン研究のポイントを紹介します。
スピロピラン（SP）とは？
スピロピラン（Spiropyran, SP）は、光を当てると分子の形が切り替わり、無色↔有色（多くは紫外光で着色、可視光で退色）のように見た目が変わるフォトクロミック分子です。
代表的には、
– SP（閉環体）：色が薄い／吸収が小さい状態
– MC（メロシアニン；開環体）：色が濃い／吸収が大きい状態
が、光で行き来します。
どこが難しい？（研究の狙い）
- 固体でMCが安定しにくい：溶液では見えやすいMCが、固体だと“現れにくい／戻りやすい”ことが多い
- 環境（酸、金属、タンパク質、DNAなど）で挙動が変わる：用途につなぐには、その条件依存性を理解する必要がある
この3報でわかること（HP向け要点）
- 酸でMCを固体中に“固定”する（プロトン化＋イオン対＋水素結合）
- 金属塩でMCを“色づけツール”として制御する（錯体／塩／混合形）
- 生体分子の界面でも可逆にスイッチする（タンパク質・DNA界面での挙動を分光＋計算で解明）
論文ごとのやさしい解説
1) 固体中でMCを安定化：無機酸との共結晶化（CrystEngComm, 2018）
スピロピランの“開環体MC”は、固体では珍しく、観測・利用が難しいことが多いです。
この研究では、スピロピラン誘導体を無機酸と共結晶化することで、開環体MCをプロトン化し、陰イオンとの水素結合を介して固体中に安定化する手法を示しています。
一部の結晶では、光劣化に対する安定性が向上した例も報告されています。
ポイント：『分子だけで頑張る』のではなく、結晶（固体の形）を設計してMCを固定する。
2) 金属塩で“色を作り分ける”：固体中の金属–有機相互作用（CrystEngComm, 2019）
固体中でMCを安定化するもう一つの方法として、金属塩（ZnCl₂, ZnBr₂, CoCl₂ など）を使い、MCと金属の相互作用を利用する研究です。
錯体として結びつく場合、塩（サル化）として存在する場合、混合形として存在する場合など、結び方が複数あり、合成経路の違いも重要になることが示されています。
固体の形を変えることで吸収（色）が大きく変わり、赤〜緑まで広い色域をカバーできる“色づけツール”になる点が面白いところです。
3) 生体分子界面での可逆スイッチ：分光＋計算の複合解析（J. Photochem. Photobiol. A, 2022）
スピロピランは、溶液だけでなく、タンパク質やDNAなどの生体分子界面でも挙動が変わります。
この研究では、SPがヒストン（H1）界面にあるとき、紫外光でMCへ、可視光でSPへと可逆にスイッチする様子をUV-Vis分光と計算（DFT、MDなど）で調べています。
さらにH1とDNAが作る凝集体（界面）にMCが非共有結合で取り込まれる状況も扱い、“微小環境が反応や結合を左右する”ことを示唆しています。
まとめ（HP向け一言）
- SP/MCスイッチを“使える材料”にするには、固体中でMCをどう安定化するかが鍵。
- 酸や金属塩で“固定・色設計”ができる。
- さらに生体分子界面でも可逆スイッチが起こり得て、光応答機能の応用範囲が広がる。
参考文献（添付ファイル内の3報のみ）
- Acidochromic spiropyran-merocyanine stabilisation in the solid state
Seiler, VK, Callebaut, K, Robeyns, K, Tumanov, N, Wouters, J, Champagne, B, Leyssens, T
CRYSTENGCOMM, 2018, 20(24), 3318–3327
DOI: 10.1039/c8ce00291f - A coloring tool for spiropyrans: solid state metal-organic complexation versus salification
Seiler, VK, Robeyns, K, Tumanov, N, Cincic, D, Wouters, J, Champagne, B, Leyssens, T
CRYSTENGCOMM, 2019, 21(33), 4925–4933
DOI: 10.1039/c9ce00805e - Reversible photoswitching of spiropyran in biomolecular interfaces: A combined spectroscopy and computational study
Mukherjee, D, Chakraborty, G, Hasan, MN, Pal, U, Singh, P, Rakshit, T, Alsantali, RI, Dasgupta, TS, Ahmed, SA, Das, R, Pal, SK
JOURNAL OF PHOTOCHEMISTRY AND PHOTOBIOLOGY A-CHEMISTRY, 2022, 430, 113958
DOI: 10.1016/j.jphotochem.2022.113958
English Version
SP（1,3,3-Trimethylindolinobenzopyrylospiran）: Photochromic Switching from Solid-State Stabilization to Biomolecular Interfaces (3 Papers from the Attached File)
Last updated: 2026-01-04
This page is a plain-language summary based only on the papers included in the attached Web of Science export. Here we highlight three papers on spiropyrans.
What is a spiropyran (SP)?
Spiropyrans (SPs) are classic photochromic molecules that switch their molecular structure under light, typically leading to a visible color change.
A common picture is:
– SP (closed form): weakly colored / low absorption
– MC (merocyanine; open form): strongly colored / high absorption
Light can toggle between these states (often UV → MC, visible → SP).
Why is this research important?
- MC is often hard to observe/stabilize in solids, limiting practical solid-state applications.
- The environment strongly alters switching behavior (acids, metals, proteins, DNA, etc.), so understanding and controlling these interactions is essential.
Plain-language highlights from the 3 papers
1) Stabilizing MC in the solid state via co-crystallization with inorganic acids (CrystEngComm, 2018)
The open-ring MC form is rarely observed in solids. This paper shows that co-crystallization with inorganic acids can stabilize MC through protonation, ion pairing, and hydrogen-bonding networks. In a specific case, improved resistance to photodegradation is reported.
2) “Coloring tool” using metal salts: solid-state metal–organic interactions vs salification (CrystEngComm, 2019)
By introducing metal salts (e.g., ZnCl₂, ZnBr₂, CoCl₂) to spiropyrans, the solid-state MC form can be stabilized through multiple binding motifs (complex, salt, or mixed forms). Changing the solid form strongly modifies optical absorption, enabling tunable colors over a wide range.
3) Reversible photoswitching at biomolecular interfaces (J. Photochem. Photobiol. A, 2022)
This work studies non-activated spiropyran switching in protein/DNA-related environments using UV–Vis spectroscopy and computations (DFT, MD). It demonstrates reversible SP↔MC switching at biomolecular interfaces and highlights how microenvironments govern binding and isomerization.
References (only the 3 papers in the attached file)
- Acidochromic spiropyran-merocyanine stabilisation in the solid state
Seiler, VK, Callebaut, K, Robeyns, K, Tumanov, N, Wouters, J, Champagne, B, Leyssens, T
CRYSTENGCOMM, 2018, 20(24), 3318–3327
DOI: 10.1039/c8ce00291f - A coloring tool for spiropyrans: solid state metal-organic complexation versus salification
Seiler, VK, Robeyns, K, Tumanov, N, Cincic, D, Wouters, J, Champagne, B, Leyssens, T
CRYSTENGCOMM, 2019, 21(33), 4925–4933
DOI: 10.1039/c9ce00805e - Reversible photoswitching of spiropyran in biomolecular interfaces: A combined spectroscopy and computational study
Mukherjee, D, Chakraborty, G, Hasan, MN, Pal, U, Singh, P, Rakshit, T, Alsantali, RI, Dasgupta, TS, Ahmed, SA, Das, R, Pal, SK
JOURNAL OF PHOTOCHEMISTRY AND PHOTOBIOLOGY A-CHEMISTRY, 2022, 430, 113958
DOI: 10.1016/j.jphotochem.2022.113958
