hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
時間分割X線構造解析による銅含有アミン酸化酵素のトパキノン生成機構の研究

銅含有アミン酸化酵素中に存在するトパキノン補酵素の生成過程を明らかにするために反応中間体のモデル系や反応中間体の構造決定を液体窒素温度条件下のX線結晶解析法によって試みた。回折強度データの収集は、PFおよびSPring8のシンクロトロン放射光を用いて行った。まず、アポ型酵素に最初にCu^<2+>が結合する時の構造モデルとして、アポ型酵素にCu^<2+>の代わりにZn^<2+>、Co^<2+>、Ni^<2+>を結合させて結晶構造を決定した。その結果、各イオンは、トパキノン前駆体のTyr残基のOHと3つのHis残基で歪んだ四面体配位をとることが明らかになった。次に、Tyr残基と反応する酸素分子の初期的な結合部位を決定するために、Zn^<2+>を結合させたアポ型結晶を用い、Xeガスを10気圧で結晶に導入し、低温条件に移し構造解析を行った。その結果、Xe分子が金属結合部位から約7Å離れた疎水性領域に結合することを見いだし、酸素の初期結合部位であると推定した。次に、グローブボックス中で無酸素条件下でアポ型酵素結晶にCu^<2+>を結合させ、酸素飽和の母液に結晶を移して生成反応を開始させ、低温条件にすることにより反応中間体のトラップを試みた。結晶の顕微分光を行ったところ、幾つかの結晶でアポ型ホロ型とは異なった吸収スペクトルを示した。これらの結晶の回折強度データを収集し、電子密度の解析を行ったところTyr残基近傍に乱れた電子密度が観測され、反応初期の反応中間体の電子密度が現れたものと推定された。以上の結果より、初期的な反応の進行は、以下のように推定された。まずTyr残基が直接銅イオンの配位子となり、銅イオンが四面体構造をとる。次に金属結合部位の近傍に結合していた酸素が、銅イオンの結合後、His592のコンフォメーション変化により空いたスペースに移動し、銅イオン及びTyr残基と相互作用し反応が進行する。銅含有アミン酸化酵素中に存在するトパキノン補酵素の生成過程を明らかにするために反応中間体のモデル系や反応中間体の構造決定をクライオ条件下のX線結晶解析法によって試みた。回折強度データの収集は、高エネ研およびS Pring8のシンクロトロン放射光を用いて収集した。まず、アポ型酵素に最初に銅イオンが結合する時の構造のモデルとして、アポ型酵素に銅イオンの代わりに亜鉛イオン、コバルトイオン、ニッケルイオンを結合させて結晶化し、その構造を決定した。その結果、各イオンは、トパキノン前駆体のチロシンのOHと3つのヒスチジンで歪んだ四面体配位をとることが明らかになった。次に、グローブボックス中で無酸素条件下でアポ型酵素結晶への銅イオンの結合実験を行い、無酸素条件のままクライオ条件にすることにより最初の反応中間体のトラップを試みた。構造解析を行ったところ、銅イオンも異種金属を結合させたモデル系の結晶構造と同様、チロシンのOHと3つのヒスチジンが配位子となる歪んだ四面体構造をとることが明らかになった。さらに、チロシン環と反応する酸素分子の初期的な結合部位を決定するために、亜鉛を結合させた結晶を用い、キセノンガスを10気圧で結晶に導入して結晶をクライオ条件に移し構造解析を行った。その結果、キセノン分子が金属結合部位から約7Å離れた疎水性領域に結合することを見いだし、酸素の結合部位であると推定した。まずチロシン残基が直接銅イオンの配位子となり、銅イオンが四面体構造をとる。次に金属結合部位の近傍に存在していた酸素が、銅イオンの結合後、His592のコンフォメーション変化により空いたスペースに移動し、銅イオンに配位し反応が進行する。

これらの結晶の回折強度データを収集し、電子密度の解析を行ったところTyr残基近傍に乱れた電子密度が観測され、反応初期の反応中間体の電子密度が現れたものと推定された。以上の結果より、初期的な反応の進行は、以下のように推定された。まずTyr残基が直接銅イオンの配位子となり、銅イオンが四面体構造をとる。次に金属結合部位の近傍に結合していた酸素が、銅イオンの結合後、His592のコンフォメーション変化により空いたスペースに移動し、銅イオン及びTyr残基と相互作用し反応が進行する。
Ｘ線位相イメージング法を用いた岩石中の部分溶融メルトの高温下その場観察

本研究の目的は、X線位相イメージング法により、岩石の部分融解現象のその場三次元・時間分解観察を可能にすることにある。X線位相イメージング法は、通常のX線吸収イメージングでは判別し難い、母岩と部分溶融したメルトを観察できる可能性のある手法である。天然岩石試料のX線CT測定の結果得られた吸収像・位相シフト像・ビジビリティ像のうち、ビジビリティ像がもっとも良く鉱物間の粒界を描画しており、部分溶融現象のその場観察に有用である可能性が示唆された。本研究の目的は、本研究は、X線位相イメージング法を岩石試料に適用し、岩石の融解現象の高温下その場・三次元・時間分解観察を可能にすることで、部分溶融したメルトの挙動を明らかにすることである。その第一段階として、本年度は、天然岩石についてのX線位相CT撮像を様々な条件で実施した。具体的には、高エネルギー加速器研究機構・放射光科学研究施設Photon Factory(PF)における、約30keVを中心としたエネルギースペクトルを持つ白色X線、および、18keV 30keVまでのいくつかのエネルギーに単色化したX線を用いた撮像、また、東北大学多元物質科学研究所における浜松ホトニクス・マイクロフォーカスX線源を用いた拡大投影配置での撮像を実施した。空間分解能の点で有利な縞走査法を用いて、吸収像・位相シフト像・ビジビリティコントラスト像のX線CT撮影を行った。吸収像と位相像にはコントラストの逆転している部位が見られた。天然岩石の構成鉱物の一つである正長石が吸収係数の大きいKを含む比較的密度の低い鉱物であるため、周囲の鉱物と比べた際に吸収係数と位相シフトが逆転していることを反映しているものと考えられる。また、ビジビリティコントラスト像にも明瞭なシグナルが見られ、粒界の構造を反映しているものと考えられる。さらに、本測定により、エッジにおける位相像のボケおよびビジビリティコントラスト像の強いシグナルは、解像できないスケールの位相の大きな段差が存在することによって生じていることが明らかになった。本研究の目的は、X線位相イメージング法を岩石試料に適用し、岩石の融解現象の高温下その場・三次元時間分解観察を可能にすることで、部分溶融したメルトの挙動を明らかにすることである。今年度は、主に、昨年度実施した位相イメージングによる岩石の撮像実験の結果の詳細な解析を実施した。その結果、投影像から三次元像を再構成する際に、位相シフトを検出するために利用している回折格子に劣化部位が存在することによる像の欠け、試料に照射される放射光の強度の時間変化、検出素子(カメラ)の画素欠け・像のずれ、等々に起因すると推測されるアーティファクト(ノイズ)が大きく無視できないことが明らかになった。縞走査法によって得られる吸収像・位相シフト像・ビジビリティコントラスト像のうち、アーティファクトは、特に、吸収像と位相シフト像に大きく影響していた。しかし、ビジビリティコントラスト像のシグナルは非常に明瞭であり、ビジビリティコントラスト像による部分溶融メルトの観察は十分可能であると期待される。また、溶融した岩石のその場観察を可能にするため、X線パスを遮らないようなハロゲンヒータを用いた輻射による加熱装置の設計を行った。ヒーター材と断熱材を兼ねるカーボンを試料の周囲に配置した際に撮像結果に影響が出ないかどうかについての検討も行った。さらに、極小角散乱に起因するビジビリティコントラストについての理解を深めるため、密閉容器中の試料についての小角散乱実験を実施した。今年度は、主に、天然岩石の溶融実験と、ハロゲンヒータを用いた輻射による加熱装置の設計を行った。ハロゲンヒーターを四方から照射する配置で天然岩石を加熱することで、天然岩石中の融点の低い鉱物から溶融させた。当初検討していたヒーター材と断熱材を兼ねるカーボンを岩石の周囲に配置させる必要は必ずしもないことが確認され、カーボンのない配置での加熱の検討も行った。本研究で対象とする岩石は主に酸化物であるため、カーボンが不要であれば空気雰囲気での加熱でも大きな問題はなく、カーボンからの散乱がなくなるだけでなく、不活性ガス雰囲気チャンバーも不要となるため装置が簡素化できるメリットがある。一方、岩石の種類によっては不活性ガス雰囲気が必要となることを考えて、不活性ガス雰囲気チャンバーを用いる場合の配置などについても検討を行った。また、密閉容器中の試料についての小角散乱観察を実施した結果、結晶質の試料から結晶の粒界方向と関連すると考えられる方向性のある強い小角散乱が観察されることを確認した。高圧下その場小角散乱測定への応用について、加圧軸方向から観察する配置だけでなく、斜め配置や加圧軸に垂直方向からのX線観察についても検討を行った。加熱装置の作成にやや時間がかかっているため。本研究の目的は、X線位相イメージング法を岩石試料に適用し、岩石の融解現象の高温下その場・三次元・時間分解観察を可能にすることで、部分溶融したメルトの挙動を明らかにすることである。現在までに、X線Talbot干渉計を用いた岩石試料の縞走査法によるX線CT測定から得られるX線吸収像・位相シフト像・ビジビリティコントラスト像のうち、特にビジビリティコントラスト(小角散乱コントラスト)像について、粒界の構造を反映する明瞭なシグナルが見られることが分かっている。小角

散乱コントラストは、解像できないスケールの位相の大きな段差やランダムな微小構造によって生じることが明らかにされている。しかし、岩石試料に関しての小角散乱コントラスト像が実際何に由来するかはあまり明確にはなっていない。そこで本年度は、小角散乱コントラストに関する理解を深め、コントラストが岩石試料に生じる条件等について調べることを目的に、主に密閉容器中の様々な試料について小角散乱測定を実施した。その結果、結晶や非晶質物質の表面からもその形状に由来すると考えられる強い散乱が観察されることや、液体の固化に伴い、固化した結晶の粒界あるいは表面由来と考えられる散乱が新しく観察されるようになること、結晶が非晶質化するような相転移に伴ってその構造を反映した散乱が見られることなどが分かった。このことから、たとえ粒界に隙間がなくても強い小角散乱コントラストが生じるであろうことが示唆された。小角散乱コントラストによる岩石の融解現象の三次元観察の実現可能性が示唆された。本研究の目的は、X線位相イメージング法を岩石試料に適用し、岩石の融解現象の高温下その場・三次元・時間分解観察を可能にすることで、部分溶融したメルトの挙動を明らかにすることである。本年度も昨年度に引き続き、小角散乱コントラスト(ビジビリティコントラスト)が岩石試料に生じる条件等、コントラストの発生要因に関する理解を深めることを目的に、密閉容器に封入した密度不均質が存在する試料や、密度・応力不均質が存在すると考えられる高圧回収試料などについて小角散乱測定を実施した。その結果、偏差応力下にさらされた後に回収されたシリカガラスは、極小角領域に、受けた偏差応力の方向に対応するような非常に強い異方的な散乱を示すことが分かった。また、水・ケイ酸塩流体に由来する小角散乱のプロファイルは、流体が一様であるように見えても、水・ケイ酸塩の量比によって形状や散乱強度が大きく異なり、試料中の不均質さを見積もるのに用いられること可能であることが示唆された。これらのことから、小角散乱コントラスト像は、岩石中のメルトの存在形態を明らかにするだけでなく、その不均質性等の情報も含むことが示唆される。本研究で明らかになったことをまとめる。X線Talbot干渉計を用いた岩石試料の縞走査法によるX線CT測定から得られるX線吸収像・位相シフト像・ビジビリティコントラスト像のうち、特にビジビリティコントラスト(小角散乱コントラスト)像について、粒界の構造を反映する明瞭なシグナルが見られることが明らかになった。これは、解像できないスケールの位相の大きな段差が存在することによって生じており、メルトの存在形態や挙動の観察に有用であると考えられる。本研究の目的は、X線位相イメージング法により、岩石の部分融解現象のその場三次元・時間分解観察を可能にすることにある。X線位相イメージング法は、通常のX線吸収イメージングでは判別し難い、母岩と部分溶融したメルトを観察できる可能性のある手法である。天然岩石試料のX線CT測定の結果得られた吸収像・位相シフト像・ビジビリティ像のうち、ビジビリティ像がもっとも良く鉱物間の粒界を描画しており、部分溶融現象のその場観察に有用である可能性が示唆された。詳細な解析の結果、アーティファクトが存在してもビジビリティコントラスト像による岩石の部分
発達障害者に対する潜在的態度の測定課題と肯定的変容プログラムの開発

本研究では、ASDに対する態度はどのように形成されるのかという点を明らかにするため、ASDに対する潜在的態度を測定するための課題を開発し、身体障害に対する潜在的態度との比較、およびASDへの態度形成に影響を及ぼす要因の解明と肯定的変容を促すための教育プログラムの作成を目的とする。この目的を達成するため、定型発達者における自閉スペクトラム症(ASD)者に対する潜在的態度について、次の3点を明らかにすることを目的とした。すなわち、1潜在的態度測定課題を開発しASDとその他の障害に対する態度との差異、2潜在的態度に影響を与える要因、3潜在的態度の変容を促すためのプログラムの開発である。今年度は、上記1から3において使用するための課題として、ASD者、身体障害者に対する潜在的態度を測定する2種類の課題の開発を行い、10名の定型発達大学生を対象に、開発したIAT課題と顕在的な態度指標との関連を検討する行動実験を行った。結果として、潜在的態度課題の成績と顕在的指標との間に関連性はなく、顕在的な態度とは異なる面を測定することができている可能性が見出された。また、大学教員と学生を対象として、障害学生への支援に対する意識に関して質問紙調査を行い、身体障害学生とASD学生への支援認識の差異について検討を行った。結果として、学生が支援主体となることに対する許容度が対象群間で異なること、ASD学生に対して周囲が支援を行う場合、教員では、授業中の情報伝達方法の工夫、学生では、授業環境の整備やグループワークでの役割分担の実施可能性が高いことが明らかとなった。今年度は、潜在的態度測定課題の開発を目的とした。ASD者、および身体障害者に対する潜在的態度を測定する2種類の課題(態度IAT)を作成した。この課題の実施可能性、および妥当性を検討するため、既存の顕在的態度に関する質問紙とともに態度IATを定型発達大学生に実施した。顕在的態度に関する質問紙は本邦で広く使用されている多次元態度尺度(生川ら,1995)および、Attitude toward disabled people (ATDP; Antonak, 1982)を使用した。結果として、態度IATの成績(Dscore)と顕在的態度との間に関連性は認められず、態度IAT指標が顕在的態度とは異なる態度を測定している可能性が明らかとなった。一方で、今回の行動実験では、ASDに対する潜在的態度の成績と身体障害に対する成績との間に有意差を見出すことはできなかった。また、本研究では、機能的磁気共鳴画像法による信頼性の検証を予定しているが、今年度は実施できていないため、やや遅れていると考えられる。行動実験の結果、潜在的態度を測定する課題は、顕在的態度指標とは異なる面を表す指標であることが明らかとなったが、ASDに対する潜在的態度指標と身体障害に対する態度指標との差異が認められなかった。この差異が認められなかった原因として対象者数の少なさが第一に考えられるため、今後は対象者数を増やし、ASDと身体障害との差異を検討する。さらに、機能的磁気共鳴画像法(fMRI)を用いた検討を行うため、脳活動データパターンから潜在的態度の予測可能性を検討し、客観的指標に基づいた妥当性の高い潜在的態度測定課題の開発、および障害の違いによる潜在的態度を比較する。方法として、ASD、身体障害に対する潜在的態度を測定するIAT課題(態度IAT)を実施する。態度IATは、Greenwald et al.(2002; 1998)を参考に作成済みであり、課題数や課題提示時間などについて、予備心理実験により最適化を図る。また、同時に、社会的望ましさ尺度(Marlowe-Crowne Social Desirability Scale)、障害者への顕在的態度尺度(Multidimentional Attitude Scale toward Persons with Disabilities)を取得する。fMRI実験については、社会的弱者や被差別対象に対する先行研究を参考に、態度IATで用いた画像について、障害者と定型発達者を区別する課題を作成し、課題中の脳活動データを取得する。

結果として、学生が支援主体となることに対する許容度が対象群間で異なること、ASD学生に対して周囲が支援を行う場合、教員では、授業中の情報伝達方法の工夫、学生では、授業環境の整備やグループワークでの役割分担の実施可能性が高いことが明らかとなった。今年度は、潜在的態度測定課題の開発を目的とした。ASD者、および身体障害者に対する潜在的態度を測定する2種類の課題(態度IAT)を作成した。この課題の実施可能性、および妥当性を検討するため、既存の顕在的態度に関する質問紙とともに態度IATを定型発達大学生に実施した。顕在的態度に関する質問紙は本邦で広く使用されている多次元態度尺度(生川ら,1995)および、Attitude toward disabled people (ATDP; Antonak, 1982)を使用した。結果として、態度IATの成績(Dscore)と顕在的態度との間に関連性は認められず、態度IAT指標が顕在的態度とは異なる態度を測定している可能性が明らかとなった。一方で、今回の行動実験では、ASDに対する潜在的態度の成績と身体障害に対する成績との間に有意差を見出すことはできなかった。また、本研究では、機能的磁気共鳴画像法による信頼性の検証を予定しているが、今年度は実施できていないため、やや遅れていると考えられる。行動実験の結果、潜在的態度を測定する課題は、顕在的態度指標とは異なる面を表す指標であることが明らかとなったが、ASDに対する潜在的態度指標と身体障害に対する態度指標との差異が認められなかった。この差異が認められなかった原因として対象者数の少なさが第一に考えられるため、今後は対象者数を増やし、ASDと身体障害との差異を検討する。さらに、機能的磁気共鳴画像法(fMRI)を用いた検討を行うため、脳活動データパターンから潜在的態度の予測可能性を検討し、客観的指標に基づいた妥当性の高い潜在的態度測定課題の開発、および障害の違いによる潜在的態度を比較する。方法として、ASD、身体障害に対する潜在的態度を測定するIAT課題(態度IAT)を実施する。態度IATは、Greenwald et al.(2002; 1998)を参考に作成済みであり、課題数や課題提示時間などについて、予備心理実験により最適化を図る。また、同時に、社会的望ましさ尺度(Marlowe-Crowne Social Desirability Scale)、障害者への顕在的態度尺度(Multidimentional Attitude Scale toward Persons with Disabilities)を取得する。fMRI実験については、社会的弱者や被差別対象に対する先行研究を参考に、態度IATで用いた画像について、障害者と定型発達者を区別する課題を作成し、課題中の脳活動データを取得する。次年度使用額が生じた理由は、機能的磁気共鳴画像法(fMRI)のデータ取得ができなかったことが理由である。次年度は、東北大学加齢医学研究所にてfMRIデータ取得予定であるため、旅費、およびデータ取得に必要となる物品(PC、認知検査)の購入を計画している。
身体活動量、身体意識、腰痛の関連：日本人女子大学生を対象にした疫学研究

腰痛は世界的な問題である。また、身体不活動も大きな問題となっており、健康科学の観点よりこれまで、身体活動量と腰痛の関連が指摘されている。また、脳科学の分野では「痛み」と、身体の変化プロセスに対する意識(Body Awareness:身体意識)の関連も報告されている。本研究では、日本人女子大学生を対象に、身体活動量、身体意識、腰痛の三者がどのような関係をもち相互に影響を与えるか疫学的に評価する。活動量に加えて身体の「意識」と痛みの関連が明らかになれば、原因不明であることが多い腰痛について理解する一助となり、社会に向け腰痛予防の為に必要な身体活動の推奨の方法が明らかになる。
GPR25遺伝子による血小板減少性血栓性素因を呈する疾患病態の解明

先天性血小板減少症は様々な遺伝子異常によって引き起こされる疾患であるが、その約半数は原因遺伝子が不明である。常染色体優性遺伝形式をとっている先天性血小板減少症の一家系を見出した。その家系では血小板減少患者に動静脈血栓症が多発していたため、本家系の原因遺伝子は血小板減少と血栓性素因の両病態に関連していると考え、次世代シークエンス解析を行い、G protein-coupled receptor gene (GPR) 25遺伝子に変異を見出した。この候補遺伝子の解析により、新たな血小板減少症の病態が解明できるとともに血栓形成の新たな機構が明らかにできることが期待される。
表現論における運動量写像と非可換不変式論

本研究の目的は,リー群およひリー代数の表現論的枠組みの中で運動量写像と非可換代数とを有機的に相互作用させることにより,不変式論で際立った役割を果たすカぺリ型恒等式に光を当て,運動量写像が表現論で果たす役割を明らかにすることである.平成30年度における本研究では,前年度までの研究に引き続き,研究計画書に掲げた以下の点に目標を絞り研究を遂行した.・随伴多様体,随伴サイクル,Gelfand-Kirillov次元,Bernstein次数等の不変量を運動量写像を用いて記述する.前年度までの研究により,シンプレクティック・ベクトル空間上に働く不定値直交群O(p,q)のハミルトニアン作用を量子化することにより,不定値直交群O(p,q)の(g,K)-加群を構成し,そのK-type公式,Gelfand-Kirillov次元,およびBernstein次数を求めることに成功したが,平成30年度における本研究においては,この(g,K)-加群の随伴多様体を求める際に必要となるその零化イデアルの計算,およびユニタリ性についての考察を行った.勤務機関における管理運営業務に占めるエフォートが大幅に増加し,本研究に注げるエフォートが激減したため.平成30年度の研究に引続き,不定値直交群が自然に働くシンプレクティック・ベクトル空間上の運動量写像の量子化で得られる(g,K)-加群の表現論的不変量,とりわけ,運動量写像による随伴多様体および随伴サイクルの記述の研究に取り組む.本研究の目的は,Lie群およびLie代数の表現論的枠組みの中で運動量写像と非可換代数とを有機的に相互作用させることにより,不変式論において際立った役割を果たすCapelli型恒等式へのアプローチを試み,その結果として得られる新たな知見をもってCapell元を究極的に理解し,翻って表現論へのフィードバックを図る.そこで平成26年度における本研究では,次の(i)に目標を絞り研究を遂行することを計画した.(i):捩れ余説束上の運動量写像および余随伴軌道の境界∂Sの定義函数を用いて捩れ余接束上で特性サイクルを記述し,これにより余随伴軌道Sの同変体積を計算する.これについては,しかしながら前研究にて得られた結果以上の進展は本年度においては見られなかった.しかし翌年度に計画していたに関して,シンプレクティック・ベクトル空間上の運動量写像を正準量子化すれば自然にoscillator表現が得られるが,量子化の際に選んだLagrangian部分空間の運動量写像による像が,この表現に対応する随伴多様体に等しいということを平成26年度の本研究で明らかにした.非可換な世界から可換な世界との往来に,運動量写像が本質的な役割を担っていることがまた一つ明らかになった.本研究の目的は,Lie群およびLie代数の表現論的枠組みの中で運動量写像と非可換代数とを有機的に相互作用させることにより,不変式論で鮮やかな役割を果たすCapelli型恒等式へのアプローチを試み,その結果として得られる新たな知見をもってCapelli元を究極的に理解し,翻って表現論へのフィードバックを図ることである.そこで平成27年度における本研究では研究計画書で掲げた3つの計画のうち,以下の点に目標を絞り研究を遂行することを計画した:・随伴多様体,随伴サイクル,Gelfand-Kirillov次元やBernstein次数等の不変量を運動量写像を用いて記述する.前年度および前々年度の研究で,シンプレクティック・ベクトル空間上の運動量写像を正準量子化すれば自然にoscillator表現が得られ,量子化の際に選んだラグランジアン部分空間の運動量写像による像がその随伴多様体に等しいことを明らかにした.さらに運動量写像のLie群の表現論における重要性を明らかにすべく,今年度の研究において不定値直交群を取り上げ,その極小表現についても同じ現象が起こっていることを確認した.すなわち,その極小表現が運動量写像の正準量子化で得られることを明らかにした.不定値直交群の極小表現が運動量写像の正準量子化で得られることを明らかにしたこと,それが非コンパクトな局所好一対(O(p,q).sl(2,R))に関してsl(2,R)の自明表現の中にあること,また極小表現がベッセル関数が深く関わっていることを明らかにしたことは,まずまずの進展だと考える.本研究の目的は,Lie群およびLie代数の表現論的枠組みの中で運動量写像と非可換代数とを有機的に相互作用させることにより,不変式論で鮮やかな役割を果たすCapelli型等式へのアプローチを試み,その結果として得られる新たな知見をもってCapelli元を究極的に理解し,翻って表現論へのフィードバックを図ることである.そこで平成28年度における本研究では前年度に引き続いて研究計画書に掲げた3点のうち以下の点に目標を絞り研究を遂行することを計画した.・随伴多様体,随伴サイクル,Gelfand-Kirillov次元,Bernstein次数等の不変量を運動量写像を用いて記述する.

平成27年度までの本研究において,シンプレクティック・ベクトル空間上の運動量写像を正準量子化することにより自然にoscillator表現が得られること,この手法を不定値直交群O(p,q)の場合に適用すればその極小表現が得られること,および,極小表現は非コンパクト局所好一対(O(p,q),sl_2)に関するHowe双対性のもとでsl_2の自明表現(1次元表現)に対応することを示した.それらの研究をさらに推し進めるため,平成28年度の研究においても引き続き不定値直交群に焦点をあて,その極小表現を一般化する形で,sl_2の有限次元表現に対応するO(p,q)の(g,K)-加群に対し,そのK-type公式,Gelfand-Kirillov次元,Bernstein次数を計算することに成功した.極小表現を一般化したsl_2の有限次元表現に付随する不定値直交群の(g,K)-加群を構成し,そのK-type公式,およびGelfand-Kirillov次元,Bernstein次数を計算することに成功したことは,まずまずの進展と考えるため.本研究の目的は,リー群およびリー代数の表現論的枠組みの中で運動量写像と非可換代数とを有機的に相互作用させることにより,不変式論で際立った役割を果たすカペリ型恒等式に光を当て,運動量写像が表現論で果たす役割を明らかにすることである.そこで平成29年度における本研究では,前年度の研究に引き続き,研究計画書に掲げた以下の点に目標を絞り研究を遂行した.・随伴多様体,随伴サイクル,Gelfand-Kirillov次元,Bernstein次数等の不変量を運動量写像を用いて記述する.前年度の研究により,シンプレクティック・ベクトル空間上に働く不定値直交群O(p,q)のハミルトニアン作用を量子化することにより,O(p,q)の(g,K)-加群を構成し,そのK-type公式,Gelfand-Kirillov次元,およびBernstein次数を求めることに成功したが,その証明には一部不備のあることがその後判明した.そこで,まず,平成29年度の本研究においてはその不備を改めたのち,残っていたその加群の既約性の証明を行った.また,ここで構成した加群はsl(2)の作用に関する最高ウェイト元からなるものと最低ウェイト元からなるものとの2つのタイプあるが,どちらもsl(2)の既約有限次元表現に付随するものである.既約な有限次元表現は最高ウェイト表現でも最低ウェイト表現でもあるので,ここで構成した2つのタイプの加群は同型であることが予想されるが,その予想が正しいことも証明できた.平成28年度に求めたGelfand-Kirillov次元,およびBernstein次数の計算において,一部不備な箇所が見つかり,それを改めるのに結構時間がかかってしまったことに加え,所属機関の職務上,本研究に対するエフォートが大幅に減少してしまったことによる.本研究の目的は,リー群およひリー代数の表現論的枠組みの中で運動量写像と非可換代数とを有機的に相互作用させることにより,不変式論で際立った役割を果たすカぺリ型恒等式に光を当て,運動量写像が表現論で果たす役割を明らかにすることである.
船上排ガス浄化システムのための固体吸着剤に関する基礎研究

船舶分野においても排ガス規制強化が進む中、SOx、NOx、GHGガスの船上での削減技術を検討するため、SO2固体吸着剤及びCO2分離について基礎的な検討を行った。乾式脱硫剤に関しては、さらに反応率を高めるため、よりポーラスな構造となるよう製造方法を改良した。作製された多孔質構造の固体脱硫剤は、硫黄分2.6%のC重油を用いた舶用エンジンからの排ガスを使用して脱硫試験を行った。200gの脱硫剤は実験開始から1時間30分後でも脱硫率約60%程度を維持し、高い反応率を有する脱硫剤を作製することができた。また、排ガス中のCO2濃度をコントロールして排ガス再循環を行うシステムについての基礎的実験を行った。H26年度は、CO2の固体吸着剤に関する調査と、SO2の固体吸着剤(乾式脱硫剤)の試作、指定海域でのSOx規制が始まった欧州・北米を中心とした地域の湿式EGCS搭載実績について調査を行った。CO2の固体吸着剤に関しては、舶用エンジンディーゼル排ガスの温度・成分範囲(特にCO2分圧と温度)で適用の可能性のある脱硫剤候補を選定した。また、乾式脱硫剤については消石灰およびソーダ系原料を用いて試作し、模擬排ガスによる予備の脱硫試験を行った。実験後の脱硫剤断面について電子顕微鏡観察を行った結果、SO2との反応領域は、消石灰では限定的なのに対し、ソーダ系では脱硫剤表面から約0.5mm程度までほぼ90%以上の反応率で均一に反応していた。この結果よりソーダ系原料を採用し、脱硫剤のサイズを1mm厚さにすることで、反応率の良好な脱硫剤ができると考え、直径約1mmの円柱状の脱硫剤と、壁厚が約1mmのハニカム状脱硫剤を試作した。これらの脱硫剤に対し、温度を180°C250°Cの範囲で変えて熱処理を行い、ガス温度200°Cで再度脱硫試験を行った。この結果、以下のことがわかった。(1)同じ質量で比較した場合に、ハニカム状の脱硫剤より粒子状の脱硫剤の方が良かった。(2)熱処理温度によって脱硫率が変わり、220°Cが最も良好であった。この結果は、X線回折分析による結果から結晶水の存在によると考えられた(220°Cでは脱硫基剤に含まれる結晶水がはっきりと残っていたが、250°C以上ではみられない)。(4)脱硫試験中のガス分析の結果から、脱硫剤とSO2ガスの反応には、NO2の酸化反応が関係しており、NO2がNO3へと転換することで、SO2と脱硫剤の反応が促進されるものと考えられた。湿式EGCS搭載実績については、現在160隻程度が運航・受注されているが、特に装置のコンパクト化が課題である。H27年度は、排ガス再循環(EGR)における排ガス中の組成の影響、特にCO2やH2Oなどの影響について調査を行った。EGRの効果はO2濃度に依存するが、同じ不活性ガスであるN2に比べて三原子分子であるため比熱が大きく、より燃焼温度低減の効果がある。よってディーゼルエンジン排ガス中のCO2を分離し、分離したCO2をEGRに供給するガス(排ガス流量全体の30%程度までと言われている)に添加して、通常の排ガスよりCO2リッチとすれば、EGRの高効率化が期待できると考えられた。一方、前年度に確立した脱硫剤の作製方法をさらに改良し、反応率の高めるためにより多孔質の構造の脱硫剤作製を行った。この脱硫剤を用いて実排ガスを用いた脱硫試験を行った。実験は257kW舶用4ストローク中速エンジンを、硫黄分2.6%を含むC重油で運転した。脱硫剤は20gを直径20cmの管内に敷き詰め、固定層の状態で排ガスを通した。脱硫剤ユニット入口での排ガス温度は110160°C、SO2濃度約760ppmの条件であった。試験開始直後の脱硫率は90%程度であり、時間の経過とともにほぼ直線的に脱硫率が低下した。実験開始から1時間30分後には、脱硫率が約60%程度となり、少量でも比較的高い脱硫率を維持できた。実験終了後の脱硫剤断面の電子顕微鏡観察結果より、脱硫剤粒子は粒子中心部までほぼ均一にSが分布しており、高い反応率が達成できたことを確認できた。この結果をもとに、排ガス処理流量とSO2濃度の関係から必要脱硫剤量を算出し、実験を通して高脱硫率を維持できる試験装置を設計中である。固定層タイプの脱硫システムを試作し、実排ガスを用いた実験を行った。実用に十分な反応率を有することが示せた。乾式脱硫によりCO2吸着剤の選択肢が広がったため、今年度でプロトタイプの試験装置を制作するめどがついた。H28年度は、排ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation、EGR)における排ガス中の組成の影響(ガス分子を構成する原子の数によるEGR効果への影響)をより系統的に調べるため、高速4ストロークディーゼル機関(単気筒、連続最大出力12.0kW、回転数2600rpm)を用いて、吸気側ガス組成をコントロールした実験を行った。

吸気には不活性ガスであるアルゴン(1原子分子)、窒素(2原子分子)、二酸化炭素(3原子分子)と、メタン(4原子分子)などをボンベガスで用意し、大気の一部をこれらのガスに置き換えることで、系統的にガス組成をコントロールしたEGR実験を行った。実験では排ガス組成およびブラックカーボンの発生量を計測した。一方、実際のディーゼルエンジン排ガス中のCO2を分離するために、試作段階のCO2分離膜を使った実験を上記単気筒エンジンの排ガス条件に合わせて、ボンベガスで実験を行い、使用条件などを確認した。CO2分離膜は、SOxや汚損に弱いため、前年度に改良した多孔質構造の脱硫剤とスス除去のためのセラミックフィルタによる前処理が必要となった。このため、エンジンの排圧が上昇してしまうため、強制的に排ガスを引く必要があり、課題として残った。脱硫剤については大量作製のためのプロセスの改善を行い、押し出しによるペレット形状の脱硫剤を作製した。これにより、大きな実機エンジンでの実験も十分行える量を作製することが可能となった。船舶分野においても排ガス規制強化が進む中、SOx、NOx、GHGガスの船上での削減技術を検討するため、SO2固体吸着剤及びCO2分離について基礎的な検討を行った。乾式脱硫剤に関しては、さらに反応率を高めるため、よりポーラスな構造となるよう製造方法を改良した。作製された多孔質構造の固体脱硫剤は、硫黄分2.6%のC重油を用いた舶用エンジンからの排ガスを使用して脱硫試験を行った。200gの脱硫剤は実験開始から1時間30分後でも脱硫率約60%程度を維持し、高い反応率を有する脱硫剤を作製することができた。また、排ガス中のCO2濃度をコントロールして排ガス再循環を行うシステムについての基礎的実験を行った。脱硫に関しては、当初予定に比べかなり進んでおり、今まで一般的に使われてきているCa系脱硫剤に比べて反応率の高い脱硫剤の試作とその反応メカニズムについて検討が進んでいる。CO2吸着剤については、脱硫剤に比べて高価であり、かつ素材選定が実験システムの設計と関係するため、価格、使用温度、分圧、湿度などの条件調査を慎重に行った。このため、26年度は、予算を繰り越し、27年度に素材購入と実排ガス実験システムの製作のために使用する予定とした。前年度に作製したEGCS模型装置を用いて、より実機レベルに近い実験を行う予定である。今年度の結果から、脱硫剤の必要量計算が可能となったので、圧損を増やさない装置設計を行い、吸着剤を組み合わせることにより脱硫・脱硝・脱CO2の要素パーツの小型化の可能性を検討する。また、実験の結果をもとに、乾式EGCSの船上搭載シミュレーションを行い、導入が進められている湿式EGCSの状況と比較することで、経済性等を評価し、既存船への乾式EGCSの適用を検討する。材料科学実排ガスを用いての脱硫・脱CO2実験を行うため、要素試験とともにプロトタイプの実排ガス試験装置を製作し、実験を行う予定である。脱硫剤に関しては、反応率を向上させるための形態などが明らかとなってきたので、量産可能な製作方法を検討し、排ガス組成・温度条件を系統的に変えた実験が行えるようにする。CO2の吸着剤に関しては、吸着効率が不十分な場合には、CO2を一度ガス中にトラップするなどの前処理システムを検討する予定である。また、EGRへの利用効果をみるためガスボンベを利用したガス組成による模擬的なEGR効果の検討を行う予定である。EGCS搭載シミュレーションについては、乾式脱硫・CO2吸着剤の実験結果から、内航船搭載を想定した検討を行う。脱硫剤の制作においては効率的な作製方法を検討し、手作りして粒径サイズのコントロールをするなどの工夫をした。試験装置のプロトタイプの制作についても、研究所内にあったパーツを再利用するなどして研究費の削減に努めたため。
微粒子プラズマ中のクーロン結晶による相転移現象の解析

3次元クーロン結晶の立体的構造を解析するため,下から数層のみを照射するようにした青色のアルゴンイオンレーザー光(488nm)と,電極に垂直な方向にシート状に広げた赤色の半導体レーザー光(690nm)を同時に照射し,横方向からは赤色のフィルターを通して赤色の散乱光のみを観察した.この方法で,上からと横からの微粒子配列と格子間隔を,同位置,同時に調べ,精密な解析を行うことが可能となった.また,1/30秒毎の3次元的な微粒子配列の変化を画像から調べ,結晶構造の遷移過程を解析できるようになった.こうした解析手段を用いながら3次元クーロン結晶を形成し,(011)面や(001)面が電極に平行な体心立方様構造,(111)面が平行な面心立方様構造,(0001)面が平行な六方最密様構造などが確認された.格子間隔を調べると,体心立方様構造では3軸の長さに1:1.56:1.53の関係があり,体心正方格子と呼ぶのが適当であることがわかった.面心立方様構造では,最密面の格子間隔とそれに垂直な格子面間隔の間に1:0.83の関係があり,面心立方格子の場合の1:√(2/3)=1:0.82に極めて近いことがわかった.また,fccとbctの共存や,構造間の時間的遷移が観察され,その構造変化の解析を行った.その結果,fccとbctの遷移は,fcc(111)面とbct(011)面との間の"すべり"により生じ,その面内でクーロンエネルギーが最小となるように変化した結果,bctに近い構造となったものと理解された.さらに,その"すべり"の方向について調べると,fcc[110]およびbct[111]方向であり,鋼のマルテンサイト変態と符合することがわかった.3次元クーロン結晶の立体的構造を解析するため,下から数層のみを照射するようにした青色のアルゴンイオンレーザー光(488nm)と,電極に垂直な方向にシート状に広げた赤色の半導体レーザー光(690nm)を同時に照射し,横方向からは赤色のフィルターを通して赤色の散乱光のみを観察した.この方法で,上からと横からの微粒子配列と格子間隔を,同位置,同時に調べ,精密な解析を行うことが可能となった.また,1/30秒毎の3次元的な微粒子配列の変化を画像から調べ,結晶構造の遷移過程を解析できるようになった.こうした解析手段を用いながら3次元クーロン結晶を形成し,(011)面や(001)面が電極に平行な体心立方様構造,(111)面が平行な面心立方様構造,(0001)面が平行な六方最密様構造などが確認された.格子間隔を調べると,体心立方様構造では3軸の長さに1:1.56:1.53の関係があり,体心正方格子と呼ぶのが適当であることがわかった.面心立方様構造では,最密面の格子間隔とそれに垂直な格子面間隔の間に1:0.83の関係があり,面心立方格子の場合の1:√(2/3)=1:0.82に極めて近いことがわかった.また,fccとbctの共存や,構造間の時間的遷移が観察され,その構造変化の解析を行った.その結果,fccとbctの遷移は,fcc(111)面とbct(011)面との間の"すべり"により生じ,その面内でクーロンエネルギーが最小となるように変化した結果,bctに近い構造となったものと理解された.さらに,その"すべり"の方向について調べると,fcc[110]およびbct[111]方向であり,鋼のマルテンサイト変態と符合することがわかった.プラズマ中で成長した粒径1ミクロン以上のカーボン微粒子により、プラズマ空間中に2次元および3次元クーロン結晶を形成した。3次元クーロン結晶では結晶構造を正確に調べ、体心立方に近い構造で厳密には面心斜方構造であることを確認した。また、その格子定数の変化から、クーロン結晶中の微粒子は放電電極に平行な面内で再配列しやすく、その結果、(111)面を電極に平行にした面心立方構造が(001)面を平行にした面心斜方構造に変化しやすいことを明らかにした。さらに動画像を解析して、微粒子の[010]軸方向への振動が大きいこと、電極に平行な面の"すべり"が生じていることを確認し、クーロンポテンシャルのエネルギー計算からそれを説明することができた。単純六方構造の2次元クーロン結晶では、微粒子の密度を減少させて格子定数を変化させた結果、ある値を境に密度の高いときは電極垂直方向の格子定数の変化が大きく、密度の低いときは平行方向の格子定数の変化が大きいことがわかった。この違いが何に起因するかは現在調べているところである。次年度は、3次元クーロン結晶において微粒子密度を変化させ、結晶構造や格子定数の変化を動画像より解析し、構造相転移現象について調べる予定である。また、液体-固体間相転移現象についても統計的手段や個別的手段を用いて解析を行う。3次元クーロン結晶の立体的構造を解析するため,下から数層のみを照射するようにした青色のアルゴンイオンレーザー光(488nm)と,電極に垂直な方向にシート状に広げた赤色の半導体レーザー光(690nm)を同時に照射し,横方向からは赤色のフィルターを通して赤色の散乱光のみを観察した.

この方法で,上からと横からの微粒子配列と格子間隔を,同位置,同時に調べ,精密な解析を行うことが可能となった.また,1/30秒毎の3次元的な微粒子配列の変化を画像から調べ,結晶構造の遷移過程を解析できるようになった.こうした解析手段を用いながら3次元クーロン結晶を形成し,(011)面や(001)面が電極に平行な体心立方様構造,(111)面が平行な面心立方様構造,(0001)面が平行な六方最密様構造などが確認された.格子間隔を調べると,体心立方様構造では3軸の長さに1:1.56:1.53の関係があり,体心正方格子と呼ぶのが適当であることがわかった.面心立方様構造では,最密面の格子間隔とそれに垂直な格子面間隔の間に1:0.83の関係があり,面心立方格子の場合の1:√(2/3)=1:0.82に極めて近いことがわかった.また,fccとbctの共存や,構造間の時間的遷移が観察され,その構造変化の解析を行った.その結果,fccとbctの遷移は,fcc(111)面とbct(011)面との間の"すべり"により生じ,その面内でクーロンエネルギーが最小となるように変化した結果,bctに近い構造となったものと理解された.さらに,その"すべり"の方向について調べると,fcc[110]およびbct[111]方向であり,鋼のマルテンサイト変態と符合することがわかった.
トランスフォーミング成長因子βによる皮膚線維化の機構について

1985年にRobertsらによりTGF-βによるin vivoにおける肉芽形成,線維化誘導作用が報告され,注目を集めた。しかしながらその機構の詳細については未だ明らかにされていない。そこで我々は3種のTGF-βは新生マウスの皮下に連日注入し,その組織の経時的変化を観察するとともに各種細胞接着分子の発現について検討を加えた。新生Balb/cマウスの皮下にTGF-β1,β2,β3をそれぞれ800ng連日注射し組織学的変化を検討したところ,いずれも投与2日目より肉芽組織の形成及び線維芽細胞・単核細胞の増加が観察された。特に,TGF-β1投与群に比較してTGF-β2,β3投与群においてより顕著な変化が観察された。以上の変化は投与開始7日後には連続投与しているにもかかわらずほとんど消失していた。次にTGF-β33日連続投与時における肉芽組織の凍結標本を免疫染色したところ,フィブロネクチンが弱陽性,LFA-1とそのリガンドであるICAM-1が強陽性を示した。以上の結果より,TGF-β1,β2,β3はいずれもin vivoにおいて肉芽形成・線維化誘導作用を有すること,そしてその作用はTGF-β2,β3においてより顕著であること,これらの変化は連続投与によっても可逆的に消失することが示された。また免疫組織学的検討より,TGF-βによる肉芽形成の過程にてフィブロネクチンなどの細胞外マトリックスやICAM-1,LFA-1等の細胞接着分子が関与することが示された。
楕円放物型方程式系の非線形境界値問題に関する研究

本研究は,長い管状領域内を流れる2種類の化学物質の間で起こる界面化学反応のメカニズムを微分方程式によって記述した数理モデルに対して,解の漸近的な挙動を数学の立場から明らかにすることを目的としている。このモデルは,化学工学者が応用に根差して提案したものであり,半無限の長さの柱状領域における楕円放物型方程式系の非線形境界値問題として表される。この境界値問題に対する解の存在・一意性・滑らかさは既に知られているが,解の定性的な性質についてはほとんど何もわかっていなかった。本研究は,モデルが現象を反映していることを確かめるための第一歩として,領域内の無限遠方における解の漸近的な状態を調べた。その結果,解は無限遠方で化学的平衡状態に対応する定数に収束することがわかり,さらに,その収束の速さまで精密に求めることができた。このことは,「管内の流れに添って遠方まで行き着いた先では,反応が充分進んで化学的な平衡状態に達する」という実際の現象に対応している。したがって,この結果によってモデルの妥当性がかなり保証されたと考えてよい。なお,この境界値問題の数学的な難しさは,比較原理が成り立たない系であることと,拡散係数が境界において特異性をもっていることにある。この困難を克服するために,境界上で退化する重みを付加したL_2空間でのSobolev型の埋め込み不等式を導き,それを巧みに応用することにより,解の各導関数に対するLyapunov関数を系統的に構成していく手法を確立した。これらの結果は,Osaka Journal of Mathematics Vol.32に発表した論文,およびVol.33に発表予定の論文にまとめられている。
固相反応における動的過程:ペニングイオン化電子分光による解析

超高真空中で2種類以上の有機分子を同時または交互に蒸着して、高度な立体選択性をもつ固相反応をおこなわせることを目的として以下の実験的研究をおこなった。1.グラファイト本研究ではグラファイトを基板として用いるので、まずこの表面のキャラクタリゼーションをおこなった。グラファイトのペニングイオン化電子スペクトル(PIES)を測定すると、価電子帯(π、γ)のエネルギー分散の効果は平均化されてしまうものの、真空側に大きな電子分布をもつπバンドのみが選択的に観測されることが判った。またメタステーブル原子より脱励起過程に1つである共鳴イオン化過程は伝導帯(π^*の対称性により抑制されていることが明らかとなった。-150°Cに冷却したグラファイト基板上における反応のごく初期過程を紫外光電子分光を併用して調べた。いずれの有機分子も分子面を基板に平行して単分子層を形成することが判った。交互に蒸着させても単一成分膜のバンドのみが出現していることから、この系においては電荷移動反応は起らなかったと結論した。3.コロネン-TFTCQ系コロネンはグラファイト基板上で分子面を平行して単分子層を形成し、3次元的に成長する。TFTCNQの場合は、単分子膜では平行な配向をとるものの膜厚の増加に伴なって傾いた配向をとる様になる。この系で特に注目すべきことは、TFTCNQ単分子膜でグラファイト基板からの電荷移動に伴なって(TFTCNQ)^-陰イオンが形成されることである〔(TFTCNQ)┣D1-┣D11┫D1:(TFTCNQ)°1:1〕この系についいては現在、交互に蒸着した膜の詳細について検討をおこなっている。
ニトロソエン反応を機軸とする生物活性海洋アルカロイドの合成研究

クロイソカイメン及びイワクワハゴロモガイから単離された海洋アルカロイドであるハリクロリン及びピンナ酸は、それぞれ血管内皮細胞接着分子(VCAM-1)の産生阻害活性及び細胞質ホスホリパーゼA_2(cPLA_2)阻害活性を示すことが報告されていることから、両アルカロイドは新薬開発のためのリード化合物となり得ることが期待されている。本研究は、アシルニトロソ化合物の分子内エン反応を機軸とするハリクロリン及びピンナ酸の全合成を目的として行われた。すなわち、分子内にジエンを有するヒドロキサム酸を2-ヨードシクロペンテンより4工程を経て合成し、このヒドロキサム酸に過ヨウ素酸を作用させたところ、反応系内に生成するアシルニトロソ化合物の分子内エン反応がほぼ完全な面選択性を伴って進行し、ハリクロリン及びピンナ酸の共通基本骨格である6-アザスピロ[4.5]デカン誘導体が高収率で得られることを見出だした。ここに得られたアシルニトロソエン反応成績体よりアルケンの接触水素化及び水酸基保護の後、C-7位へのアセチリドの立体選択的導入とヒドロホウ素化を経て所望の相対立体配置を持つを7-シロキシエチル-6-アザスピロ[4.5]デカンを合成した。さらに,この化合物を1-オキソ体に誘導の後、Grignard反応を経由して生成した三級アルコールの脱水,生じた環状アルケンの接触水素化反応により、ピンナ酸類及びハリクロリンの相対立体配置に対応する立体構造を備えた基本骨格構造を立体選択的に構築することができた。本研究は、生物活性海洋アルカロイドであるピンナ酸類及びハリクロリンの全合成を志向するものであるが、当該年度においては全合成の基本戦略となる1,7-ジ置換6-アザスピロ[4.5]デカンの立体選択的合成法の確立を目指した。3-ブテン酸メチルより調製したボラン試薬と2-ヨードシクロペンテンとのクロスカップリング反応を経てN-ヒドロキシペンテニルブタナミド(ヒドロキサム酸)を合成した。このヒドロキサム酸を過ヨウ素酸塩で酸化すると、反応系内に生成したアシルニトロソ化合物のanti選択的分子内エン反応が進行し、6-アザスピロ[4.5]デカンを単一立体異性体として与えることが判明した。これによってアシルニトロソ化合物の分子内エン反応によるアザスピロ環骨格の1段階構築法を確立することができた。ここに得られたエン反応成績体より、6-アザスピロ[4.5]デカン骨格のC-7位へのヒドロキシエチル側鎖の立体選択的導入を検討した。その結果、アセチリドによる求核付加反応を経てピンナ酸類及びハリクロリンの相対配置に一致する立体選択性でヒドロキシエチル基の導入を達成することができた。次に、6-アザスピロ[4.5]デカンのC-1位への1-ヒドロキシ-2-プロピル基の立体選択的導入は、官能基変換により得られた環状ケトンに対するGrignard反応及び環状アルケンの接触水素化を経て達成され、ピンナ酸類及びハリクロリンの相対立体配置に一致する立体構造を備えた基本骨格構造を立体選択的に構築することができた。現在、さらに次の段階として、ここに得られた鍵中間体のC-1位及びC-7位の官能基化されたアルキル側鎖を伸長・修飾し、ピンナ酸類及びハリクロリンの全合成さらにはその不斉合成を行う予定である。クロイソカイメン及びイワクワハゴロモガイからそれぞれ単離された海洋アルカロイドであるハリクロリン及びピンナ酸は、それぞれ血管内皮細胞接着分子(VCAM-1)の産生阻害活性及び細胞質ホスホリパーゼA_2(cPLA_2)阻害活性を示すことが報告されていることから、両アルカロイドは新薬開発のためのリード化合物となりうることが期待されている。

本研究は、アシルニトロソ化合物の分子内エン反応を機軸とするハリクロリン及びピンナ酸の全合成を目的として行われた。既に、2-ヨードシクロペンテンより4工程を経て合成した分子内にジエンを有するヒドロキサム酸を用い、過ヨウ素酸酸化により反応系内に生成するアシルニトロソ化合物の分子内エン反応を検討したところ、エン反応がほぼ完全な面選択性を伴って進行し、ハリクロリン及びピンナ酸の共通基本骨格である6-アザスピロ[4.5]デカン誘導体が高収率で得られることを見いだしている。当該年度においては、ここに得られたアシルニトロソエン反応成績体よりアルケンの接触水素化及び水酸基保護の後、C-7位へのアセチリドの立体選択的導入とヒドロホウ素化を経て所望の立体配置を持つを7-シロキシエチル-6-アザスピロ[4.5]デカンを合成した。次にさらに数工程を経て、上記7-シロキシエチル-6-アザスピロ[4.5]デカンのC-1位へのカルボキシメチル基の導入、N-O結合開裂による脱N-ベンジルオキシ化を経て三環性ラクタムを形成の後、立体選択的な接触水素化によりハリクロリン及びピンナ酸に対応する相対立体配置を有する重要合成中間体である(4R^*,7aR^*,10aS^*)-4-シロキシエチルオクタヒドロシクロペンタ[i]インドリジン-6-オンを合成することができた。