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エネルギーの有効利用が叫ばれる中、工場等で排出される低温排熱の利用技術が検討されている。工場から排出される100℃以下の低温排熱の利用技術としては、デシカント
空調システムや吸着式ヒートポンプがある。これら装置に組み込まれる水蒸気吸着材には、下記の２つの性能が求められる。（１）早い吸脱着速度、（２）低温で再生可能で、操作範
囲における吸着量差が大きい。
これら性能を簡便に評価可能な手法の開発を行っている。
現在、我々が有している評価法としては、以下の２つがある。
（１）水蒸気の吸脱着速度を自動で測定可能な定容型吸着測定装置（Fig. 1)。
（２）専用のIRセル（Fig. 2）を用い、赤外分光法により、水蒸
気吸着量に対応する水蒸気のOH変角振動の積分強度を測定。その温度挙動を追跡することで、室温から、一般にゼオ
ライトの再生に使われる250℃程度までの温度プロファイル（Fig. 3）を簡便に取得。
この測定では、吸着材を厚さ50µm程度の薄片に成形することで、吸着材を目的温度へ迅速に誘導する。前処理温度
250℃付近からの自然放冷により、各温度における吸着平衡
データを取得可能（Fig. 3）。

コンタクト不良IR integrated intensity / cm・g

-1

Fig. 1 水蒸気の吸脱着速度を自動測定可能な
定容型吸着量測定装置..
20000
50℃

100℃

10000

分野：化工物性・移動操作・単位操作

5000

150℃

200℃

専門：吸着・膜分離

200℃

0
0

Fig. 2 専用IRセル

30℃

15000

50

100

150

Temperature / ℃

200

250

Fig. 3 水蒸気吸着量に相当するIR測定で得られた積分強度から得られるNaYゼオラ
イトへの水蒸気吸着量の温度依存性, ○:自然放冷で得られたデータ, ●: 平衡データ

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内容：

(b)

5 μm

1 mm
コンタクト不良

crack

A. コロイド結晶: コロイド結晶は光回路および将来の光コン
ピュータ材料として有望な材料である。我々は、遠心沈降法で、密充填のバルク結晶（世界最大級の最大グレインサイズ～
6.1 mm3 ）の作製に成功した（(a)）。また、近年は引力系のコロイド結晶の成長界面の研究も行っている（(b)）。
B. タンパク質結晶表面の分子ステップのその場観察および新規
タンパク質結晶化法の開発: タンパク質結晶化機構の基礎的な解明および新規結晶化法の開発は、ゲノム創薬に不可欠な高品質結晶を得るために必要不可欠である。我々は、結晶表面の分子ステップの振る舞いを速度論的に解明しつつある（(a)）。また、最近世界で初めて、沈殿剤を一切使わない新規結晶化法を開発し、高品質な結晶を得ることに成功した（(b)）。
C. 微小重力下におけるタンパク質結晶化プロセスの詳細な解明:
宇宙実験で得られるタンパク質結晶は、地上で得られるものよりも高品質であることが多いことが知られているが、なぜそうなるのかはまだ明らかではない。現在国際宇宙ステーション（ISS）実験Advanced Nano Step missionをPIとして主催している。
これまで5度、グルコースイソメラーゼというタンパク質の結晶成長界面を、軌道上微小重力下でその場観察し、分子ステッ
プの前進速度の過飽和度依存性の測定に成功している。また、
ISS実験の行われない年には、予備実験として、航空機のパラ
ボリックフライトによる微小重力実験も行ってきた（(b)）。
分野：結晶工学・応用物性
専門：結晶成長
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代表的な立体規則性ポリマー

内容：

イソタクチック

シンジオタクチックコンタクト不良ヘテロタクチック

ポリマー水溶液の相転移挙動

ラジカル重合の立体特異性に関する研究を行っている。Nイソプロピルアクリルアミド（NIPAAm）やN-n-プロピルアクリ
ルアミド（NNPAAm）などのアミド基を有するモノマーの重合
では，水素結合によるモノマーの錯形成を利用して，幅広い
立体構造（イソタクチック，シンジオタクチックおよびヘテロタクチック）を有するポリマーの合成に成功している。
また，poly(NIPAAm)やpoly(NNPAAm)の水溶液が示す感熱応答挙動に及ぼす立体規則性の影響についても研究を行っている。昇温過程では2連子立体規則性が，降温過程では3連子以上の立体規則性連鎖が相転移温度に重要な役割を果たしていることを見出した。
我々の研究の目標は，合成高分子の一次構造の制御によって新たな機能性材料を開発することである。

分野：高分子化学
専門：高分子合成
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Fax: 088-656-7404
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ἅὅἑἁἚɧᑣᴾ
ᑣ

Figs. 1 Color tuning in LaTiO2N via control of anion andcation stoichiometries

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phosphors by substitution of Ba by Sr.

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Conventional sensor“Inserting”

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Minimally invasive type sensor“Sticking”

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酸化触媒
Chem. Sci. 2017, 8, 5468
Bn

内容：
有機化合物の変換反応（酸化還元や各種結合形成反応）
を標的とした触媒の開発を中心に，高分子の特徴を活かした簡便合成，メタルフリーな有機合成，可視光駆動型反応，フローマイクロリアクターを活用する物質変換など，多角的なアプローチでグリーン・サスティナブルケミストリーへの貢献を目指した合成化学の研究を行っている。

N

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O

光レドックス触媒
Org. Lett. 2019, 21, 6978

触媒開発に関する近年の研究成果として，フラビン環を活性中心とする酸化触媒（Chem. Sci., 2017, 8, 5468），光レドッ
クス触媒（Org. Lett., 2019, 21, 6978），ブレンステッド酸触媒（Chem. Commun., 2020, 56, 5661）などを報告している。また，
最近ではグアニジン化合物の塩基触媒能に着目し，グアニジノ基を主鎖に配列したキラルポリマー合成（ ACS Omega,
2021, 6, 33215）や非共有結合分子修飾によるグアニジン型
不斉触媒のオンデマンド設計に関する研究も進めている。

酸触媒
Chem. Commun. 2020, 56, 5661

分野：合成化学
不斉塩基触媒
NHAr
N

N

H
N

n

NAr

N

ACS Omega 2021, 6, 33215

ArN
ArHN

専門：有機合成化学
NH

アキラルリン酸による不斉誘起制御E-mail: arakawa.Yukihiro@tokushima-u.ac.jp

NH2
HO
RO

P

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OR

Tel. 088-656-9704
Fax: 088-656-7407
HP : http://www.chem.tokushima-u.ac.jp/a3/ἅὅἑἁἚɧᑣ

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C-2 lab HP

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EDB

1 µm

1 µm

Pt layer
トラックエッチ膜フィルターに白金をコーティングして作製した電極の表面（左）と断面（右）．電解液は孔を通過する際に電気分解される．

図1 トラックエッチドメンブレンを母体とする電極のSEM写真
コンタクト不良WE

CE

図2 フローセルの構成
Detector
Pre-reactor

Reference (Ag/AgCl)

Counter
4 mmφ

2 mmφ

inlet

outlet
10 mm

PTFE tube

PFA tubecover

spacer内容：
トラックエッチ膜フィルターとは，無数の円筒状真直の孔を持ち，表面が平滑で膜厚が薄く（約10 µm），孔密度，孔径が厳密に制御された構造を有する．我々はこのフィルターに白
金や金をコーティングすることで，膜の表面と孔の内面における電解反応を可能とするフィルター電極を作製した．電解
反応物質は，電解液の流れに乗ってフィルターの細孔へ輸送されるが，孔径が0.2~1.0 µmのフィルターを母体として用いると，ろ過をするように電解を通液させながら極めて効率の良い電気分解が可能となる。またフィルターの膜厚が約10µmと薄いため，作製した電極を重ねるだけで，様々な電極システムを構成することができる。我々はこの電極の特長を活かした様々な電気化学分析法の開発を行っている．図3は電流検出型酵素センサーとして構成した例である．グルコース
酸化酵素を用いる場合，生成した過酸化水素を後段のフィルター電極での酸化電流として検出できる．妨害となるアス
コルビン酸や尿酸は，固定化酵素反応器の上流に配置されたフィルター電極で定量的に分解される．その結果，グルコースに選択的なシグナルを連続的に取得できるフローセン
サーとなる．このように重ねるだけでシステムのアレンジができる容易さは，従来の電極システムでは為し得なかった重要な特長である．
分野： 分析化学
専門： 電気分析，固相抽出，簡易分析
E-mail: mizu@tokushima-u.ac.jp
Tel. 088-656-7419

Immobilized enzyme reactor

図3 電流検出型酵素センサーの構成例

HP : http://www.chem.tokushima-u.ac.jp/B1/index.html

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Dimeric structure

コンタクト不良<Application as Ligands to Mizoroki–Heck Reaction><Fluorescence in solution and in the solid state>

内容：
複素環化合物は生理活性を示す物質も多く，医薬品や機能性材料などに見られる重要な構造である。本研究では縮合環部位に窒素原子が位置する特徴的な構造を有するイミ
ダゾ[1,5-a]ピリジンに着目した。この誘導体は抗がん活性などの薬理活性を示すことから，医薬品への応用研究がなされていた。また近年では，ユニークな光学特性を有する新たな化合物群として注目され，有機ELや薄膜電界効果トランジ
スタなどへの応用が期待されている。
本研究ではイミダゾ[1,5-a]ピリジンを母核とした様々な誘導体を合成し，触媒反応における配位子としての利用や機能性材料への応用を目的とし，研究を行っている。最近著者
らは，イミダゾ[1,5-a]ピリジン環が3,3’位が直接架橋した二量体構造を有する誘導体を合成した。現在は，この二量体構造をフルオロフォアとする，センシング分子や高効率発光分子などの光機能性有機分子の創製に取り組んでいる。また，リン配位子に代わる，窒素配位型配位子として利用した
触媒システムの開発にも取り組んでいる。

分野：化学
専門：有機合成化学
E-mail: yagishitaf@tokushima-u.ac.jp
Tel. 088-656-7405
Fax: 088-655-7025

<図表>コンタクト不良図1. DMSO/水混合溶媒中におけるセロビオースの分解反応と5-HMFの収率．

内容：
多糖類は再生可能バイオ資源として注目を集めている。
我々は最近，溶液NMRによるその場観察法を駆使し，セルロースと同じ構造を持つ二糖であるセロビオースから，5-ヒド
ロキシメチル-2-フルアルデヒド(5-HMF)を5-HMFを短時間・高収率で得ることに成功した(H. Kimura et al., J. Phys. Chem. A,
117, 10987 (2013); 図1)。5-HMFはバイオ燃料やポリマー原料として極めて広い用途があるものの，安価な合成法が確
立していないため，高付加価値の化合物である。
糖類の分解反応においては，異性体，互変異体，反応前駆体が生成するため，反応物を捉えるには溶液NMR法が事実上唯一の手法である。我々は，その場観察13C NMR法を用いる。13C化学シフトは結合環境に敏感であるため，異性体や複数の生成物が混在する複雑な系において，化学種の区別・同定を可能にする。立体構造にも敏感に応答するので，オリゴ糖のグルコースユニットの区別も可能である。その場観察法により，生成する化学種を漏れなく正確に捉え，物質収支を確認しながら，定量的な速度論解析を実現する。図2に示したような質と量の両方に優れたデータが一度に入手でき，反応の最適条件，物理化学的見地からの速度論的解析の開拓が可能である。
分野：物理化学
専門：溶液物理化学
E-mail: yoshida.ken@tokushima-u.ac.jp
Tel. 088-656-7669

図2.その場観察13C NMR法によって得られたセロビ
オース分解の反応の生成物および反応物の経時変化．

Fax: 088-655-7025
HP : http://www.chem.tokushima-u.ac.jp/B2/

dilithium tetra-tert-butylzincate (TBZL)» easy to prepare» low basicity, high nucleophlicity» tolerance to H2O①温和な条件下でのエステル交換反応②不可逆的重縮合による脂肪族ポリカーボネートの合成

内容：
生分解性・生体適合性を有するポリマーの合成を軸に、亜鉛アート錯体tBu4ZnLi2（TBZL）を用いた研究を行っている。
①温和な条件下でのエステル交換反応“エステル交換反応”は、有用なエステルを得るのに効果的な手法であるが、酸触媒または塩基触媒や、過酷な反応条件が求められる。TBZLを触媒に用いてカルボン酸エステルとアルコールとのエステル交換反応を試みたところ、低温条
件下、短時間で反応が進行することを見出した。アルコールより求核性の高いアミン、または水存在下においても、カルボン酸エステルとアルコールとのエステル交換反応が優先的に進行し、用いたTBZLの高い化学選択性が示された。
②不可逆的重縮合による脂肪族ポリカーボネートの合成
TBZLを触媒に用いて炭酸ジフェニルとジオールとの重縮合を行い、ポリカーボネートの合成に成功した。副生するフェノールは逆反応を起こさないので、除去のために高真空条
件や高温条件にする必要がない。そのため、常圧下で不可
逆的に重合が進行し、従来よりも温和な条件下で数平均分
子量1万以上の脂肪族ポリエステルが合成可能である。
分野：高分子化学
専門：高分子合成
E-mail: oshimura@tokushima-u.ac.jp
Tel. 088-656-7404
Fax: 088-656-7404
HP : http://poly.chem.tokushima-u.ac.jp/

①

O

O

NH

O

疎水性

コンタクト不良

H

親水性

重合（遅）
水素結合性

重合（速）
疎水性相互作用

反応前

重合前期

重合後期

両モノマーが均一分散

疎水部が先行して形成

親水部が
遅れて形成

②

n
O

O

H
N

O
O

O
N
H

O

m n

内容：
高強度ハイドロゲルの開発
人工筋肉やアクチュエーターへの応用を念頭に，高強度ハ
イドロゲルの開発が望まれている．ゲル中に分子間相互作用を導入すると，力学負荷が印加された際に分子間相互作
用が優先的に開裂し，力学エネルギーを消費できる．つまり，ゲル中への分子間相互作用の導入が鍵となる．ゲル中に効率的に分子間相互作用を導入した高強度ハイドロゲルを，2種類の方法で得ることに成功した．
①重合反応性の違いを利用（ラジカル重合のみ）
ラジカル重合で重合するが，極性と重合速度の大きくことな
る２種のモノマーを同時に重合させ，ハイドロゲルを調製する．
すると，分子の絡み合いが促進され，高伸張＆高靭性のハ
イドロゲルが得られた②2種類の重合機構を組み合わせて利用
ラジカル重合性のモノマーと，重付加で重合するモノマーとの組み合わせを同時に重合させ，ハイドロゲルを調製する．
すると，より高強度なハイドロゲルが得られた．
私は上記例のようにモノマー構造や，重合の反応機構に着目し，機能性材料の開発を目的に研究を行っている．

疎水性

親水性

分野：高分子化学

ラジカル重合重付加

E-mail: kawatani.ryo@tokushima-u.ac.jp（速い反応）（遅い反応）

疎水性相互作用水素結合

専門：高分子合成
Tel.：088-656-7401
HP: https://poly.chem.tokushima-u.ac.jp

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3rd cycle
㻌
0.1
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0
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㻌
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250
300
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内容：

水素エネルギー社会実現に向けてコンタクト不良限りある化石燃料資源を効率的にエネルギーとして利用するためには、燃料電池発電システムを軸とした水素エネル
ギー社会の構築が重要です。また、風力や太陽光などの自然エネルギーから作り出される電気エネルギーは輸送や貯蔵が非効率的であるため、電力の需要と供給ピークが一致しないことが問題となります。そのような中、近年ではエネル
ギー貯蔵媒体として水素エネルギーに注目が集まっています。しかし、水素単体ではその性質上、貯蔵性・運搬性が悪く取り扱いにくい物質です。そのため、水素を容易に出し入れすることのできる別の化学物質、水素エネルギーキャリアに変換して取り扱うことが望まれています。

固体触媒材料の開発
研究例
ゼオライトを用いたメタノールからのジメチルエーテル合成

本研究において我々は、水素エネルギーキャリア物質の候
補物質であるアンモニアやメタン、メタノール、ジメチルエーテ
ルなどに着目し、それらを合成する反応およびそれらから水素を取り出す反応を効率よく進行させるための固体触媒材
料（担持金属触媒、ゼオライト触媒）の開発を行っています。
分野：プロセス・化学工学
専門：触媒・資源化学プロセス
E-mail: shimoda@tokushima-u.ac.jp

顔写真

Tel. 088-656-7430（省略可）

Fax: 088-656-7432
HP : http://www.chem.tokushima-u.ac.jp/C3/

内容：赤外・ラマン分光法をはじめとする各種分光法を用いて、極限環境下(高圧、低温、高温、強磁場)での物質中の電子と分子のダイナミクスの解明に取り組んでいる。

コンタクト不良

図1 海底下のMH層へのCO2注入とCH4回収。

1. ガスハイドレートの分子ダイナミクス
メタンクラスレートハイドレート(MH)は水とメタンから成る低温高圧条件で安定な包接化合物である。天然では日本周辺の海底で見つかっており、次世代の資源として注目されている。海底下にあるMH層にCO2 ガスを注入し、MH中のCH4 とCO2 を置換して、CH4 ガスを回収する方法が提案されている(図1)。この置換反応速度を見積もるために、MH中のCH4 とCO2 の交換拡散係数を実験で決定しようとしている。この実験を行うため、研究室に低温高圧リアクターを立ち上げ、ガスハイドレートの合成を行っている。
2. 熱電材料の電子ダイナミクス
熱電材料の熱電変換効率はフェルミ準位近傍での電子状態密度の立ち上がりに依存する。熱電材料候補である
FeGa3(図3)のフェルミ準位近傍の電子ダイナミクスの温度依
存性について調べている。
分野：物理化学
専門：光物性、地球惑星物質学
E-mail: noguchi.naoki@tokushima-u.ac.jp
Tel. : 088-656-9977

図2 低温高圧リアクター

図3 FeGa3の結晶

HP : http://www.chem.tokushima-u.ac.jp/B2/

コンタクト不良

内容：
レアメタル分離技術のひとつである溶媒抽出法は、迅速かつ高純度に目的金属を分離回収できる実用プロセスである。
しかしながら、レアメタルを溶かし出す浸出・抽出工程での無機酸、有機溶媒の使用による環境汚染が懸念されている。
近年、無機酸や有機溶媒の代替溶媒として深共晶溶媒（DES）が注目されている。DESとは、水素結合のドナー、およびアクセプター化合物を混ぜるだけで液体となる混合物であり、2003年に初めて報告された21世紀の新溶媒である。
（Abbott et al., Chem. Commun.） DESは低揮発性・低毒性などの特徴から環境に優しい溶媒として知られている。一方で、既往のDESはそのほとんどが親水性であり、溶媒抽出などの分離技術への適用は困難である。
そこで本研究は、レアメタルの溶媒抽出プロセスへの応用を指向して、水と不混和の“疎水性”DESに着目している。さらに、DESを構成する水素結合ドナー・アクセプター化合物の間に生じる特異な分子間相互作用を利用することで、高度なレアメタル分離場の創製を目指している。

分野：化学工学
専門：分離工学（抽出）E-mail: hanada@tokushima-u.ac.jp
Tel. 088-615-8604
Fax: 088-655-7025
HP : https://www.chem.tokushima-u.ac.jp/C4/