自然共生システム学講座

Environmentally Benign Systems

環境分析化学分野 Environmental Analytical Chemistry

新しい化学分析モチーフとその環境系・生体系物質計測への展開

教授

星野仁

Professor

Development of Chemical Motifs for Environmental and Biochemical Analysis Hitoshi Hoshino

准教授

助教

壹岐 伸彦

高橋

Associate Professor

Assistant Professor

Nobuhiko Iki

透Toru Takahashi

2.TCAS抽出法による土壌中重金属イオンの迅速定量法

The aim and goal of this division are to develop analytical and measurement methods, which
serve as essential technology to ensure public security via environmental assessment and integrity.
The analytical technique of future will fulfill requirements such as（1）assessment of environment andsafety,（2）support for health and medical treatment, and（3）accessibility of residents and citizens, andtherefore will be designed on the basis of conditions such as（a）Real-life,（b）Real-time, and（c）Realopportunity. Obviously sophistication of precise-made analytical instrument is not the only solution tosatisfy these requirements. We believe that breakthrough in analytical technology will be brought bydevelopment and application of chemical motifs capable of recognizing materials and by establishingmethodology for separation/preconcentration and detection/determination methods for materials ofenvironmental importance. Among such chemical motifs we studied this year, three examples will be
described:
1.Determination method for ultra-trace amount of boron in ultra-pure water with use of azomethine-H
and kinetic differentiation（KD）mode HPLC,
2.Rapid determination method of Cd and Pb in soil by extraction with thiacalixarene（TCAS）
followed by detection with atomic absorption spectrometry, and3.Supramolecular detection system of AgI by formation of AgI-TbIII-TCAS ternary complex.

2008年の研究成果

重金属による土壌汚染は地下水系への汚染拡大，生態BCR逐次抽出法で調べたところ，TCASは交換態-炭酸塩系や社会への影響の大きさからその評価が重要である．日

結合態画分CdIIの67%，PbIIの89%を抽出し，Fe-Mn水和

本でもH15年に土壌汚染対策法が施行され，土地所有者酸化物結合態画分CdIIの57%を抽出した．本法は汚染拡に対してリスク評価が義務づけられた．しかし溶出試験（公大に関与する溶出しやすい画分を主に抽出しており，公定定法）
は検液調製に4時間要し，広範囲からサンプリングす法に代わる重金属の迅速評価システムとして利用できるこる必要性を考えると，迅速化が望まれる．本研究では土とが示された．
（第69回分析化学討論会）

および鉛（PbII ）に着目し，これらと壌中のカドミウム（CdII ）選択的に錯形成する配位子チアカリックスアレーン（TCAS）を利用し，TCASを用いる迅速抽出と原子吸光測定に基づく定量システムを開発した．TCASはpH > 5でCdII, PbIIイオ錯体を形成する．TCAS抽出法
ンと迅速に2:1（=MII:TCAS）
では抽出金属濃度は10分以内で一定に達した．平衡時の抽出濃度は公定法と同程度であった．またpH依存性を調べたところpH7.0で抽出金属濃度は最大となり，TCASの錯3.超分子形成に基づく超微量AgIの発光センシングシステム
TCASは水溶液中で自発的にAgI, TbIIIイオンと共に超１.超純水中の極微量ホウ素の定量システム形成の寄与が示唆された．TCASの抽出する重金属画分を半導体製造プロセスにおける洗浄用超純水の水質モ

また一方で，ホウ素は，極めて反応性に乏しいため比分子型三元錯体AgI2·TbIII2·TCAS2を形成する．この錯体

ニタリングのための指標物質としてホウ素が有用である

色法などの化学的計測法によるアプローチも容易ではなの発光を利用し，検出限界が0.35ppb（3.2×10 –9mol/l）と言われているが，そのために必要とされる感度（pptレい．これに対し，当研究グループは極めて効率的なホウにも及ぶ超微量AgIの定量法を開発した．現在，金属イオベル ）をクリアするホウ素計測法は現実にはほとんど素の錯形成反応条件を見出し，これを速度論的識別モーンの発光検出試薬の設計原理の主流は，信号部位（発蛍報告されていない．軽元素であるホウ素は，一般的にドHPLC（配位子を含まない移動相を用いるプレカラム

光部位 ）とイオン認識官能基との共有結合的連結である金属イオンの高感度計測法と言われているICP-MSなど誘導体化HPLC法 ）に応用することでpptレベルのホウ素が，本センシングシステムでは各構成要素そのものには信の物理的計測法ではその微量計測は原理的に難しい．

定量法の開発に成功した．
（Anal. Bioanal. Chem. 誌 ）号部位を見いだせない．これはAgI2·TbIII2·TCAS2が自律越えた機能であり（機能発現の非線形性），新しい試薬設計原理となり得る．
（New J. Chem. 誌）

的に生成したときに形成されるもので，構成要素の機能を国際交流
・中山大学 環境科学与工程学院

ラム誘導体化―速度論的識別モードHPLC法によるppt

・Iowa State University, Department of Chemistryレベルのホウ素の定量 」八幡 悟
（M2）

受賞

Coexistence Activity Report 2008

・みちのく分析科学シンポジウム ベストポスター賞「ホウ酸・HGCS Japan Award of Excellence 2008,‘Non-―アゾメチンH錯体を用いる選択的オンライン濃縮法にcovalent Strategy for Activating Separation andよる速度論的識別モードHPLC―超微量ホウ酸定量シDetection Functionality by Use of Multifunctional

ステムの高感度化の検討」八幡 悟（M2）

Host Molecule – Thiacalixarene’壹岐伸彦

2

・日本分析化学会第69回討論会優秀ポスター賞「プレカ・東北大学多元物質科学研究所研究発表会 ポスター賞

・石田（實）記念財団研究奨励賞「チアカリックスアレーン（優秀発表賞）「金属イオン―DNA間相互作用を利用する―ソフト金属―ランタニド三元超分子錯体の設計による―塩基多型の新奇キャピラリー電気泳動分離システムの高性能発光素子の創製」壹岐伸彦

開発」櫻井隆郎（M1）

アクティビティレポート 20082