hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
製鉄機械および自動車におけるパターン形成現象とその対策に関する研究

ホットレベラのワークロールに発生する多角形化現象を防止するための初期設計の指針およびロール回転数変更による遅延対策を解析的に考察した.得られた結果は以下のようにまとめられる.1.多角形摩耗を起こさないための初期設計の指針を定めるため,モード解析を用いて多角形摩耗に関与する3つの要素,すなわち,摩耗のしやすさを表すパラメータα_i,構造剛性に関するパラメータβ_iおよび減衰に関するパラメータζ_iを導入した.2.3つのパラメータの多角形摩耗への影響を調べた.その結果,ロールの多角形摩耗現象を防止するためには,α_i、,β_iを小さく,ζ_iを大きくするように初期設計を行う必要があることが判明した.接触回転系のパターン形成現象防止に対する設計指針を与えた.ロールの材質は耐摩耗性をもち,ロールの接触剛性を小さく,系の支持剛性を大きくし,しかも減衰を積極的に取り入れる必要がある.3.ある角形数のパターンが成長していたとき,ロールの回転数を変化させてその角形数のパターン形成現象が生じない安定な状態に持っていけば,今まで成長していた多角形摩耗によるパターンが消滅するが,他の角形数のパターンが形成され始める過程を利用して多角形摩耗現象の成長を遅らせる方策を考察した.4.ホットレベラの機能低下を生じない程度にお互いに近い2つのロール回転数を交互に変化させて多角形摩耗現象を遅延させる方策を提案し,その効果を数値シミュレーションで明らかにした.その結果,多角形摩耗現象の成長速度が格段と低下することが明らかになり,この対策がコストの面で貢献できることが判明した.
網膜内杆体錐体抑制現象を用いた網膜疾患の分析

本研究では杆体錘体干渉現象suppressive rod-cone interaction(SRCI)を完全型、不全型停止性液盲症(CSNB)、高度近視眼で検討した。完全型CSNBでは1例を除き正常なSRCIが観察された。SRCIが異常を示した症例では視野上に正常なSRCIが記録された点と異常であった点が混在していた。不全型CSNBでも1例を除き正常なSRCIが観察された。SRCIが異常な症例では完全型と同様に視野上に正常なSRCIが記録された点と異常であった点が混在していた。高度近視では局所的に正常なSRCIが観察される部分とSRCIが異常な部分が混在していた。完全型CSNBでは近視を合併することが多いため、この疾患でみられたSRCIの異常は近視による可能性が考えられる。不全型では近視の合併がないため、この疾患でみられたSRCIの局所的異常に関してはさらに検討を要する。SRCIは水平細胞を介して暗順応した杆体が錘体を抑制する現象であり、高度近視のように眼球の変形などにより網膜の形態が変化を受ける疾患では、網膜内を水平方向に延びた水平細胞のaxonが変成しSRCIが異常となると考えられる。したがって完全型CSNBの一症例でみられたSRCIの異常は完全型CSNB自体によるものではなく、近視の合併により二次的に生じたものであると考えた。最近の研究では、完全型CSNBではphotopic ERCの波形からon型双極細胞に機能不全があるとされているが、水平細胞とon型双極細胞では情報伝達に用いるtransmitterが異なるため、この疾患では杆体感度が低下するにも拘らずSRCIが正常に保存されていると思われる。不全型の病態に関してはさらに検討を行う予定である。平成6年度は正常者と高度近視の杆体錐体干渉現象を検討した。正常者の結果はかこの報告と概ね一致した。高度近視では正常なところと杆体錐体干渉現象のmagnitudeが低下したところがあり、局所的に杆体錐体干渉現象が障害されていると考えられた。この研究の対象は杆体、錐体感度、視力は前例正常であり、高度近視では水平細胞が早期から障害されると考えられた。次に完全型停止性夜盲症の杆体錐体干渉現象につて検討した。これでは一例のみ局所的なmagnitudeの低下を示した。この疾患は中等度から高度の近視を合併するためこの一例の杆体錐体干渉現象の異常は近視によるものと考えられた。現在まで報告された完全型停止性夜盲症における杆体錐体干渉現象の結果は諸家によって一致していないが、この原因は近視の合併によるものとわかった。本年度は不全型停止性夜盲症(CSNB)の杆体錐体干渉現象suppressive rod-cone interaction(SRCI)を観察し、さらに完全型、不全型CSNBの錐体ERGを記録することにより、前年度の結果(完全型CSNBと高度近視眼のSRCI)と合わせてこの二つの疾患の病態について検討した。完全型CSNBでは錐体ERGはb波の減弱した波形となり、Sievingらが最近報告したoff typeとなる。すなわち錐体細胞からon双極細胞へのtransmissionが消失していると考えられる。これはon双極細胞が起源である杆体b波が消失していることとも一致する。前年度の研究で完全型CSNBでは基本的にはSRCIは正常であることが分かった。

SRCIは暗順応した杆体細胞が水平細胞を介して錐体細胞を抑制する現象であるが、杆体細胞から水平細胞への情報伝達に用いられるreceptorは錐体細胞からon双極細胞への伝達を司るreceptorと異なる。従ってこの疾患では前者は正常であるが、後者にのみ異常があると考えられる。不全型CSNBにおいても完全型と同様に正常なSRCIが観察された。錐体ERGはSievingらの広告によるon typeに近いものとなりoff双極細胞へのtransmissionが異常であると考えられるが、この疾患ではon双極細胞が起源である杆体b波持減弱している。従ってこの疾患ではon双極細胞系のtransmissionもoff双極細胞系のtramsmisionもともに障害されているが、水平細胞への情報伝達は正常に保たれていることになる。不全型の機能不全の解釈はかなり複雑であり、今後の検討を要する。
日本型ロジスティクスの探求と人材育成のあり方に関する研究

平成17年度は、前年度に提示した「協働的システム構築型」と呼ぶ、日本の先進企業の事例研究から導出したロジスティクス概念の実践を担う人材育成のあり方を検討するために、大学におけるロジスティクス教育および企業における人材育成の実態に関する調査を行った。まず大学におけるロジスティクス教育については、全国40校のシラバスを調査して、ロジスティクス関連科目の有無を確認した。その後、12校を対象にインタビュー調査を実施し、専門科目や演習科目を担当している教員からロジスティクス教育の方針・内容・工夫などを取材した。次に企業における人材育成については、加工食品および日用雑貨業界の15社に対してインタビュー調査を行った。ただしインタビューでは、ロジスティクスに関する人材育成施策を体系的に実践している企業はほとんど見られず、主としてOJTによる人材育成を行っているとのことであったため、企業の実態を調査するというよりも、個人の経験にもとづいた意見を伺うという形式をとらざるをえなかった。上記の調査結果にもとづいて、全体最適思考を体得させるロジスティクス教育の必要性について考察するとともに、ビジネス・ゲームを使ったロジスティクス教育に関する提案を試みた。これは、サプライチェーンを構成する企業群のロジスティクスにおける、トレード・オフ関係にある構成要素について、ビジネス・ゲームを使って、プレーヤー同士がやりとりしながら、さまざまな意思決定を行うとともに、そのマネジメント・プロセスを振り返り、検討会や共同報告会、実務に見られる効果的なマネジメントや制約条件などとの比較を通じて、ゲームでの成功や失敗の要因に対する考察を深めることにより、システム思考を体得することを目的としたロジスティクス教育である。本研究は、日本型ロジスティクスを探求するとともに、その実践を担う人材育成のあり方を提言することを目的としている。初年度である平成15年度は、実態把握の期間と位置づけて、ロジスティクスにおける人的・組織的要因とロジスティクス成果との関係について、定量的な検証を試みた。まず、ロジスティクス活動の中でも、需要予測による部門間の計画統合活動に焦点を当てて、社団法人日本ロジスティクスシステム協会の会員である製造企業275社の需要予測担当部門責任者を対象にアンケート調査を行った。回答企業は81社、回収率は29.5%であった。次に、その内の有効回答企業68社を対象に、需要予測による部門間計画統合の有無とロジスティクス成果(コスト、在庫、顧客サービス)との関係を分析した結果、「コスト」と「在庫」について統計的な有意差を確認することができた。よって、需要予測による部門間計画統合は、ロジスティクス活動の中でも重要性が高いと考えられる。次に、需要予測による部門間計画統合の有無と需要予測部門の人的・組織的要因(専門能力、地位、規範、機能部門に対する行動)の関係を分析した結果、専門能力の「統計解析能力」、地位の「販売部門に対する在庫責任」について統計的な有意差を確認することができた。さらに、需要予測による部門間計画統合の有無と、「販売部門に対する在庫責任」と行動変数(情報共有、情報交換、命令、対話、協同)との交互作用項との関係を分析した結果、いくつかの交互作用項について統計的な有意差を確認することができた。以上より、需要予測部門は独自性の高い能力を磨き、自ら在庫責任というリスクを背負うとともに、それを果たすための権限を持って、機能部門とやりとりする必要があると考えられる。平成16年度は、需要予測による部門間計画統合活動に焦点を当てて、日本企業と米国企業に関する取り組みについてインタビュー調査を行った。まず日本企業については、加工食品および日用雑貨業界の19社に対して、21回のインタビュー調査を行った。インタビュー調査項目は、(1)ロジスティクス・ネットワークの概略、(2)需要予測の定義、(3)需要予測に影響を及ぼす環境条件、(4)需要予測から出荷・生産などの計画立案にいたるプロセス、(5)そのプロセスの歴史的な発展経緯、(6)需要予測部門の役割についてである。調査にあたっては、需要予測による部門間計画統合活動を組織的な知識創造活動とみなし、知識創造理論の枠組みを援用して、その統合過程を分析し、統合を実現する要因を明らかにした。その結果、その統合過程において、需要予測の専門部門とそれを利用する機能部門との間で、前者の技術的合理性と後者の現場合理性が対立すること、さらには統合を実現した企業では、機能部門の現場合理性を技術的合理性に置換するとともに、機能部門が技術的合理性を活用するようになるという現象が見られることが明らかになった。次に米国企業については、需要予測のマネジメントの専門家であり、かつ米国企業の動向に詳しい研究者4人に対して、上記の調査結果のプレゼンテーションと米国企業の動向に関するインタビュー調査を行った。対象者は、ペンシルバニア大学のフィッシャー教授、ニューヨーク州立大学のスレッシュ教授、テネシー大学のメンツァー教授、ミシガン州立大学のクロス教授である。調査の結果、米国企業では集中型、交渉型、コンセンサス型と呼ばれる部門間計画統合活動が主体であること、知識創造型のように、専門部門と機能部門が一体となって、需要予測モデルや業務過程を改善・改良し、成果を向上させるような取り組みは、あまり見られないことが明らかになった。

次に企業における人材育成については、加工食品および日用雑貨業界の15社に対してインタビュー調査を行った。ただしインタビューでは、ロジスティクスに関する人材育成施策を体系的に実践している企業はほとんど見られず、主としてOJTによる人材育成を行っているとのことであったため、企業の実態を調査するというよりも、個人の経験にもとづいた意見を伺うという形式をとらざるをえなかった。上記の調査結果にもとづいて、全体最適思考を体得させるロジスティクス教育の必要性について考察するとともに、ビジネス・ゲームを使ったロジスティクス教育に関する提案を試みた。これは、サプライチェーンを構成する企業群のロジスティクスにおける、トレード・オフ関係にある構成要素について、ビジネス・ゲームを使って、プレーヤー同士がやりとりしながら、さまざまな意思決定を行うとともに、そのマネジメント・プロセスを振り返り、検討会や共同報告会、実務に見られる効果的なマネジメントや制約条件などとの比較を通じて、ゲームでの成功や失敗の要因に対する考察を深めることにより、システム思考を体得することを目的としたロジスティクス教育である。
救急外来の時間的Quality Indicatorの構築

年々複雑化する救急医療の中で、Quality Indicator(質指標)として、診療時間をプロセス指標として評価する方法が用いられ始めた。申請者らは救急におけるpatients flowを時間軸でとらえ、救急医療の質の評価に用いる方法を考えた。本研究は一年間に単施設に救急車で搬送された成人患者を対象とした前向き観察研究である。この研究によりスタッフは救急における時間因子の重要視し、効率的な仕事の方法を考慮するようになった。一方で忙しい救急外来の中で時間因子を記録、コントロールしていく困難さも発見できた。我々はアウトカム重視の医学の中で救急医学はプロセス学である考え方を広げることができた。近年、Quality Indicator(質指標)として、救急診療の質を時間というプロセスで測り、評価する方法が用いられ始めた。しかし、その様な指標が示されている疾患はまだ心筋梗塞などのごく限られた疾患である。申請者らは救急における患者の流れ(patients flow)を時間軸でとらえ、各疾患の予後と診療時間との関係性を解析し、救急外来を受診する疾患別の時間的QualityIndicatorを構築することを目的としている。研究は単施設の前向き観察研究である。平成26年度の当院救急外来に救急車で搬送される全成人患者を対象とした。これら対象者の診療における時間的経過(受付、検査、治療、入院)を平成25年度に申請者らが開発した患者人流(patients flow)の時間経過をデータベース化できるモニターを用いて1年間蓄積した。研究場所の性質上、研究データベース入力の参加者が多いこと、入力をある程度迅速に行う必要があるため、平成26年度をデータ取得教育期間とし、データ入力者(ナースや医師)への教育を行い、正確なデータが取得でき始めている。その経過は日本集中治療医学会で発表した。平成27年度にはそれらの蓄積した時間データを各疾患の予後に影響を与える主要因として扱い、各疾患の予後との関係性を解析する予定である。日本の救急は人手不足であり、非救急医に頼っている。そのため、救急診療の正確な評価が行えていないという問題点を抱えている。救急診療のような医療の入り口の質の評価は医学の高度化により、死亡のようなハードアウトカムのみでは困難になってきた。申請者らは救急における患者の流れ(patients flow)を時間軸でとらえ、救急医療の質の評価に用いる方法を考えた。本研究は救急外来受診患者の診療時間を評価する単施設の前向き観察研究である。一年間に当該施設の救急外来に救急車で搬送される全成人患者を対象とした。そして、対象者の診療における時間経過(受付から検査、治療、入院など)の情報を測定・記録できるモニターに1年間データを蓄積した。これらの作業を行うことで、スタッフは救急における時間因子の重要視することができるようになった。また、効率的な仕事の方法を考慮するようになった。これらの時間経過が患者の長期予後や患者満足度に影響があると思われる。我々はこれらを用いて、救急医学はアウトカムよりもプロセスを重視するプロセス学である考え方を広げることができた。今後はこれらの経験とデータを用い、救急医療の質に関連する具体的な時間因子を模索する基礎ができた。研究計画で予想した通り、データの性質上、研究開始直後は入力者によりデータの質に多様性が見られた。平成26年度はデータ取得教育期間としていたため、モニターの入力のしやすさの改善とデータ入力者(ナースや医師)への教育に注力した。その結果、院内に救急外来における時間的因子がQuality Indicator(QI:質指標)として、非常に重要であることが理解されるようになり、申請者らの研究が病院全体に周知され、適切に参加してもらえるようになってきている。それにより、データの質の向上が見られたが、パイロット解析には至っていない。救急集中治療ヘルスサービスリサーチバリアンスの高いデータである本研究のデータを質の高いデータとし、解析に耐えうる状態とする。その後、1ヶ月程度のデータでパイロット解析を行い、全体の特徴を捉える。年度の後半を用いて、疾患と時間的因子の関係を解析し、疾患ごとの時間的Quality Indicatorを創出することを目標とする。データの取得は開始されているものの、病院全体の研究参加への周知に時間を要した。そのため、データの質に若干の問題があり、解析には至っていない。そのため、データ解析のための人件費や研究成果発表のための予算を次年度に移行した。リサーチアシスタントの人件費、研究のための調査移動費、発表のための学会参加費用、論文投稿料等に用いる予定である。
金属イオンスイッチ機能を有する新規なドナー分子素子の開発

電導性に何らかの機能性を付与しようとする研究が、徐々に活発化してきた。金属イオンのような外的因子によって分子配列制御が可能となる金属スイッチ機能性ドナー分子は、電導性制御や配列制御などの新機能発現だけでなく、より高度な多機能性ドナー分子の創出への基礎的な知見を得る上で、重要な役割を果たす化合物として期待される。金属配位部位としてのビピリジル部分とドナー部分としてのテトラチアフルバレン(TTF)ユニット部分とをなるべく同一平面上に配列し、金属イオンの配位によるビピリジル部分の立体配置をそのまま分子全体の構造に反影することが可能な金属スイッチ機能ドナー分子を、設計し合成することに成功した。昨年、金属スイッチ機能ドナー分子として、金属イオンが配位するビピリジル部位にペンダントとしてドナー部分のTTFを組み込んだ金属配位型ドナー分子1と、金属イオンが配位するビピリジル部位とドナー部分のTTFが縮環した金属配位型ドナー分子2を開発することができた。昨年合成に成功した金属配位型ドナー分子1、2を配位子とした金属錯体の合成を、今回試みたところ、1およびアザフルオレンとジチオール環とが二重結合で結合した母体配位子3において、ルテニウム(II)錯体の合成に成功した。いずれのルテニウム錯体もNMRスペクトルから金属イオン配位による高磁場シフトが観測され、TTF部分からのビピリジル部分への電子の流れ込みがあると考えられる。電子スペクトル及び酸化還元電位の測定からも、このことを示唆している。X線結晶解析によって固体状態の特性を解析している。また母体配位子3では、ニッケル(II)・銀(I)・鉄(II)イオンとの間に金属錯体を形成しており、電子スペクトル・X線結晶解析によりそれぞれの錯体の特性を解析している。電導性の制御、ビピリジル類縁体の立体配置の変化との関係、金属イオンが及ぼす結晶構造の影響を観測することにより、配位金属の有無、電荷状態、種類と電気伝導度や電気化学的挙動との関連を明らかにする。金属イオンによって分子配列制御が可能となる金属イオンスイッチ機能性ドナー分子は、電導性制御や配列制御などの新機能発現だけでなく、より高度な多機能性ドナー分子の創出への基礎的な知見を得る上で、重要な役割を果たす化合物として期待されている。金属配位部位としてのビピリジル部分とドナー部位としてのテトラチアフルバレン(TTF)ユニット部分とをなるべく同一平面上に配列し、金属イオンの配位によるビピリジル部分の立体配置をそのまま分子全体の構造に反影することが可能な金属イオンスイッチ機能性ドナー分子を、設計し合成することに成功した。今回、金属イオンスイッチ機能性ドナー分子として、金属イオンが配位するビピリジル部位にペンダントとしてドナー部分のTTFを組み込んだドナー分子1と、金属イオンが配位するビピリジル部位とドナー部分のTTFが縮環したドナー分子2を開発することができた。金属イオンスイッチ機能性ドナー分子1,2は、アザフルオレノンとTTF誘導体とのカップリング反応によって得ることができたが、その収率は、1では中程度の収率(20%)であったが、2では8%という低収率にとどまった。酸化還元電位の測定から、TTFドナー部位の分子内の位置相違によってドナー性の相違が観られるものの、1、2共にTTFと同程度のドナー性を有している。今後、1、2を収率良く合成できる合成法を確立し、更に配位金属イオンとしてNi^<2+>、Fe^<2+>、Cu^+、Co^<3+>、Ru^<2+>などを配位させた金属錯体を合成し、電導性の制御、ビピリジル類縁体の立体配置の変化との関係、金属イオンが及ぼす結晶構造の影響を観測することにより、配位金属の有無、電荷状態、種類と電気伝導度や電気化学的挙動との関連を明かにする。

また母体配位子3では、ニッケル(II)・銀(I)・鉄(II)イオンとの間に金属錯体を形成しており、電子スペクトル・X線結晶解析によりそれぞれの錯体の特性を解析している。電導性の制御、ビピリジル類縁体の立体配置の変化との関係、金属イオンが及ぼす結晶構造の影響を観測することにより、配位金属の有無、電荷状態、種類と電気伝導度や電気化学的挙動との関連を明らかにする。
第一原理反応動力学の多角的展開と汎用プログラムの開発

電子励起状態に適用可能な非断熱遷移を実装したab initio分子動力学(AIMD)プログラムを完成させ、アゾベンゼンの光異性化反応、7アザインドール2量体の励起プロトン移動、シトシンの励起ダイナミクスへと適用して、反応分岐比、量子収率、反応経路、励起寿命、動的機構の解明を行った。量子的トンネル効果を見積もる半古典的方法をAIMDプログラムに実装し、マロンアルデヒドのトンネル分裂を定量的に見積もることに成功した。本課題では、これまで主としてモデルポテンシャルに基づき進展を遂げてきた動力学の手法に、state-of-the-artの域に達している電子状態計算手法を融合させ、モデル系ではなく実在系の反応ダイナミクスをシミュレートする「第一原理反応動力学法」を確立することを目的として研究を進めている。本年度は、非断熱遷移を実装したコードをDNA塩基の光安定性の問題に適用し、そのメカニズムを明らかにした。近年の実験技術の向上により、単分子DNA/RNA塩基は紫外領域に吸収帯を持ち励起寿命が1ps程度と非常に短く、光吸収後の超高速減衰過程がDNA/RNAの紫外線損傷に対する防御機能に深く関わっていることがわかってきた。DNA塩基の中で最も単純な構造を持つシトシンは、励起寿命が約720fsであることが実験的に報告されており、理論計算により、ππ^*-nπ^*間、nπ^*-基底状態間にいくつかの円錐交差(CI)が存在し、これらを経由した無輻射失活が起こることが指摘されている。本研究では、シトシンの光励起ダイナミクスの詳細を明らかにすることを目的としてCI探索ならびにCASSCFレベルでのAIMDシミュレーションを行った。その結果、n_Oπ^*-ππ^*状態間とn_Oπ^*・n_Nπ^*・ππ^*-基底状態間にそれぞれCIが見つかり、基底状態からππ^*状態に光励起された後、CIを通じて基底状態に遷移するいくつかの経路が存在することが確認された。さらにAIMD計算により、基底状態からππ^*状態に光励起した後nπ^*状態に乗り移り、S_1の最安定構造付近に到達した後、n_Oπ^*/基底状態、n_Nπ^*/基底状態の円錐交差を通じて基底状態に遷移する様子が確認された。ππ^*状態からの経路は、障壁が高いため通りにくいと予想される。本課題では、これまで主としてモデルポテンシャルに基づき進展を遂げてきた動力学の手法に電子状態計算手法を融合させ、モデル系ではなく実在系の反応ダイナミクスをシミュレートする「第一原理反応動力学法」を確立することを目的として研究を進めている。本年度は、非断熱遷移を実装したコードをDNA塩基や色素分子(アゾベンゼン、シトシン、ウラシル、マラカイトグリーン、7アザインドール二量体)の励起ダイナミクスに適用し、そのメカニズムを明らかにした。また、QM/MM法を適用して水酬で起こる水分子の解離性再結合反応のab initio分子動力学(AIMD)シミュレーションを行った。水に放射線を照射すると水分子がイオン化し、ラジカル、分子、イオンが生成する。水分子のイオン化後におきる重要な反応の一つが、水の解離性再結合反応であり、この反応が水素分子生成に関わると考えられているが、詳細については未解明である。本研究では、MM領域の水分子にはSPC/Fポテンシャルを用い、周期境界条件を適用してSA-CASSCF/DzPレベルでAIMDシミュレーションを行った。状態間遷移にはTullyの最少遷移数アルゴリズムを適用し、電子状態計算はMOLPRO2008を用いた。シミュレーションの結果、H_2Oの第3励起状態が水の解離性再結合反応に関与し、100fs程でQMのH_2O^+から近接しているMMのH_2Oへとプロトン移動が起きることが示された。さらにH_2O^+の構造及び溶媒水分子の配向の変化によりH_2O^+のエネルギーが下がり、10fs愈程でH_2Oの励起状態のエネルギーと交差した。この結果は、水の解離性再結合反応がH_2O^+のプロトン移動より速いタイムスケールで起こることを示唆している。ポテンシャル交差点を初期条件としたAIMDの結果、H_2Oは、OH+HあるいはO+2Hへと解離することが示された。本課題では、動力学の手法に電子状態計算手法を融合させ、モデル系ではなく実在系の反応ダイナミクスをシミュレートする「第一原理反応動力学法」を確立することを目的として研究を進めている。本年度は、非断熱遷移を考慮したAIMD法を光異性化反応(スチルベン、アゾベンゼン)、光解離反応(CH3I)、DNA塩基(シトシン)の光安定性の検証へと適用し、反応機構、状態遷移機構を解明し、生成物の分岐比、励起寿命、エネルギー分布において実験値と良い一致を得ることに成功した。

また、反応にそれほど関与しないと考えられる自由度を固定して分子動力学計算を行うRATTLE法をAIMDコードに実装し、タイムステップを長めにとることでコスト削減を実現した。さらにQM/MM法をAIMDコードに実装し、7-azaindole、Coumarinl51の溶液内励起緩和過程のダイナミクスへと適用し、緩和機構に関する知見を得た。また、生体分子で重要な役割を果たす励起プロトン移動で重要となるトンネル効果を議論する手法を構築するため、MakriとMillerが提案したWKB近似に基づく半古典法をAIMDコードに実装し、テスト計算として電子基底状態におけるマロンアルデヒドの分子内プロトン移動反応へと適用した。マロンアルデヒドの分子内プロトン移動反応におけるIRCは遷移状態前後で大きく曲がることが知られており、自由度間に過剰なエネルギー移動がみられたことから、トンネルに直接係わるOO環歪みとOH伸縮振動の2自由度にのみ零点振動エネルギーを与え、それ以外の19自由度については古典的エネルギーkTを与え、bath modeの効果を評価した。AIMDシミュレーションの結果、同位体効果も含めてトンネル分裂の実験値をほぼ再現することに成功した。
岡山県内避難者の持続的定住の要因の研究

避難者の広域避難先での生活実態を把握し、異なる構築環境への適応過程や課題を明らかにするため、毎年度生活実態調査を行い結果を分析した。各アンケート項目のクロス集計および検定と樹木モデルによるアンケート項目間の分類構造により、避難先の岡山県内の現住地に定住の意向を持つ世帯は、次のような傾向があると要約される。1)近隣・コミュニティとの関係が緊密である。2)地元の人や避難者に親しい人がいる。3)避難者や支援者の交流会に参加している。4)生活の満足度が高い。5)就業している。中でも、就業状況と定住意向との関係が強く、全ての分類木に就業状況の分類器が含まれていた。2016年12月から1月にかけて、「平成27年度岡山県内避難者生活実態調査」を行った。これは2012年より継続的に行っているアンケート調査である。毎年度共通した設問と、年度毎に異なる特定の設問を設定することにより、県内避難者の生活実態の経年変化とともに、生活や環境とともに移行する課題を明らかにしようとしている。本年度の調査結果の概要は次の通りである。岡山県、岡山市の協力を得て郵送とウェブサイトによるアンケートを実施し、計75通の有効回答を得た。岡山県内の避難者数は2015年12月時点で1,076人で、震災後初めて減少している。岡山県は他府県と比べて関東地方からの避難者の割合が約8割と大きい。岡山県に避難した理由は、「原発事故の影響を避ける」「地震・災害が少ない」の割合が大きく、「行政の支援」「民間の支援」の割合は5%程度と小さく、減少している。職業、生活費、生活の質、住居、社会関係、家族関係の満足度を避難前後で比較すると、いずれも避難後の満足度の方が小さくなっている。これに対して、子供の健康の満足度は避難後に増加している。幼い子供や家族の健康を優先し、生活全般の事象を犠牲にして避難している状況が見られる。一方、震災より約5年が経過し、例えば住居に関して満足と解答したグループと、不満と回答したグループに分かれる傾向が見られ、避難先への適応がなされた避難者とそうでない避難者とに分化していることも懸念される。これらの成果はプレスリリースと報告会により公表した。アンケートの自由記述は定量的な分析に不向きであるが、避難者の生の声や貴重な意見が含まれているため、自由記述を適宜抜粋、分類して「避難者の声」という冊子にまとめ、公表した。テレビ、新聞等の報道機関により多数の取材を受け、成果が広く公表された。継続的な調査である岡山県内避難者生活実態調査を予定通り行ったが、アンケートの有効回答率が低下している。震災から約5年が経過し、避難先への適応が進むとともに、本調査への関心も震災直後と比べて低下している。調査方法の見直しも含めて今後の研究研究計画を立てる必要がある。2012年より継続的に行っているアンケート調査「平成28年度岡山県内避難者生活実態調査」を2016年9月から11月にかけて行った。今年度は、岡山県と大阪府の広域避難者を比較分析することにより、単一の地域を対象とした研究では把握できていなかった、広域避難者の避難行動や生活実態の特徴を明らかにすることを目的とした。岡山県、大阪府の協力を得て郵送によるアンケートを実施し、計102件の有効回答を得た。両府県とも、幼い子供を連れた若い親による避難世帯が多い。母子避難世帯(夫婦別居世帯)、母子世帯、単身世帯の合計の割合は岡山県は半数を超え、大阪府でも約4割を占めている。この母子避難世帯は二重生活を営んでおり、住居費等が生活費を圧迫している。世帯主の父母との同居割合は避難後は半分に減少しており、遠隔の親の介護の問題等も発生し始めている。就業状況に関して、両府県とも避難により正規雇用の割合が約半分に減少している。母子避難世帯からは子育てと仕事の両立の困難さが伺える。両府県とも平均収入は避難により減少している。岡山県の避難者は関東地方からの避難者の割合が約8割と依然として大きいが、大阪府は福島、宮城、茨城、岩手からの避難者の割合が約8割を占める。大阪府は関西広域連合の下でカウンターパート方式により岩手県への支援に取り組んでいることもあり、東北地方からの避難者が多い。そのため大阪府の避難者の約7割が罹災証明書を有するのに対し、岡山県は約2割にとどまる。大阪府の避難者は公営住宅等に入居している割合が高いが、入居期限の延長を求める声も多い。大阪府の避難者は6割を超える世帯が定住意向を有する一方で公営住宅等の入居期限の延長や住居費の負担の軽減への支援が依然として求められている。これらの成果はプレスリリースにより公表した。行政の協力を得て継続的に行っている生活実態調査を今年度も行うことができ、所定の成果を得た。しかしながら震災からの時間の経過とともに本調査の有効回答率も低下しつつある。東日本大震災による岡山県と大阪府の広域避難者の生活実態調査の分析を行った。両府県の生活実態を把握することにより広域避難者の避難行動や生活実態の特徴、特に住環境に関する課題を明らかにした。両府県の避難者はともに幼児や学童を帯同している割合が過半を占めていた。子どもの安全や健康を優先して避難した世帯が多いと考えられる。

避難理由の最上位は、岡山県は「自然災害が少ない」、大阪府は「原発施設や放射能の不安が少ない」であり、両府県とも震災や二次災害の原発事故のリスクを避けることを最も重視していた。岡山県の避難者は震災発生の数ヶ月経過した後に放射能の影響を懸念し始め、自然災害等が少ない安全な場所を重視して避難し、賃貸住宅に暮らしている世帯が多い。避難前の住所は関東地方が約7割を占めており、罹災証明書を有する割合は2割以下であった。一方、大阪府の避難者は東北地方で直接被災し、住宅が毀損したために生活基盤を早く整えることを重視して避難し、公営住宅で暮らしている世帯が多い。避難前の住所は東北地方が約8割を占めており、罹災証明書を有する割合は6割以上であった。また、大阪府の広域避難者は永住を考えている世帯が多い。しかし、府営住宅や雇用促進住宅は入居期間の制限があるため、入居期間の延長を望む声が大きい。住宅に対する支援が最も強く求められていた。両府県の避難者に共通する実態、避難先の地域により異なる状況が明らかとなった。避難者の広域避難先での生活実態を把握し、異なる構築環境への適応過程や課題を明らかにするため、毎年度生活実態調査を行い結果を分析した。各アンケート項目のクロス集計および検定と樹木モデルによるアンケート項目間の分類構造により、避難先の岡山県内の現住地に定住の意向を持つ世帯は、次のような傾向があると要約される。1)近隣・コミュニティとの関係が緊密である。2)地元の人や避難者に親しい人がいる。3)避難者や支援者の交流会に参加している。4)生活の満足度が高い。5)就業している。中でも、就業状況と定住意向との関係が強く、全ての分類木に就業状況の分類器が含まれていた。京都府および大阪府での実態調査を行う。両府への交渉を行っている。これにより各府県の避難者の実態の比較が可能となる。岡山県の特徴的な避難実態を明らかにすることができる。本研究の最終年度を迎えるにあたり、これまでの研究の総括を行う。東日本大震災という災害による広域避難者の避難、再定住行動の特徴や課題を明らかにすることにより、今後の避難者対策や災害対応の知見を提示することが目標である。建築計画学アンケート調査の有効回答数が当初の予定を下回ったため、郵送費、謝礼等が予定通り執行されなかった。大阪府での避難者生活実態調査を当初の予定通り行うことができなかったため、残額が生じた。今年度の残額は、大阪府、京都府へのアンケート調査に充当する。
機能調和材料創製のための強磁場アシストによる結晶エンジニアリング

本研究課題では、溶融凝固過程における磁場印加効果、磁気科学プロセスに重要な因子となる物質の磁気特性の解明を目的に、希土類系やビスマス系の高温超伝導材料、ビスマス系コバルト酸化物の熱電変換材料、アルミン酸カルシウムの光学材料について研究を進めてきた。溶融凝固過程における磁場効果を、ErBa2Cu30y、Cal2Al14033、(Bi. Pb)2Sr2Co20yについて行った結果、結晶性に与える顕著な磁場効果は見られなかった一方、FZ育成における固液界面近傍の組成や酸素気泡の挙動に磁場印加効果として理解できる現象が現れることがわかった。また、包晶反応における磁場による結晶性向上についても明らかにしてきたが、希土類系高温超伝導の機能性向上に磁場だけでなく希薄元素ドープや適切な成長領域の利用が重要となることも見出した。磁場配向に適する物質創製技術として磁気科学の基礎ともいえる層状酸化物の磁気異方性制御にも取り組んだ。前述の熱電材料や希土類系超伝導体を中心に局所構造や元素選択による磁気異方性や磁化容易軸の制御が可能であることを明らかにした。特に希土類元素の適切な選択は磁化容易軸方向の決定だけでなく配向磁場の低減に直結する磁気異方性の増強にも直結し、場合によっては超伝導マグネットレベルの磁場(10テスラ)よりも一桁小さい永久磁石での配向化も視野に入る程度の磁気異方性を生み出すことが可能となった。機能性酸化物材料の高機能化手法として、単結晶化や配向化が挙げられる。ただし、それらの品質は結晶性や組織・組成の均質性などによって大きく依存する。本研究では、銅酸化物系の高温超伝導、コバルト酸化物系の熱電変換材料、アルミニウム酸化物系の光学材料などの機能性材料について、強磁場による機能性向上のアシスト効果を明らかにした。結晶化手法として、浮遊帯域溶融(FZ)法を採用し、レーザーおよびキセノンランプを光源とした集光法で結晶育成を行った。まず、Ca12Al14O33の通常の結晶育成では酸素気泡が育成結晶に取り込まれるなどの問題を抱えており、これが結晶の品質を下げる原因となっている。この育成を磁場下で行った。酸素ガスは比較的大きな常磁性を示し、磁場中で育成を行った場合、溶融帯中の酸素気泡は磁気力の方向によって気泡の挙動が変わることがわかった。つまり、結晶育成方向と逆方向に酸素の磁気力を加えると気泡の数が無磁場の場合と比べて減る。一方、銅酸化物超伝導材料の溶融凝固過程における磁場印加効果については、ErBa2Cu3O7の一方向凝固法による溶融凝固実験からab軸に磁化容易軸をもつ材料の配向性を明らかにすることを目的にしている。今年度は無磁場下での実験に費やし、実験の再現性の確認を行った。コバルト酸化物材料については、Bi2Sr2Co2O_yの溶融凝固実験をレーザー集光によるFZで無磁場下で行った。熱電特性、結晶性などから無磁場下での再現性を確認した。また、Ca3Co4O9については、高温廃熱発電用熱電素子としての応用を想定して、磁場配向法による配向多結晶試料の作製を行った。中性子やX線を用いた配向性評価から機械配向をはるかに凌ぐ高い配向性を示すことがわかった。銅酸化物系の高温超伝導、コバルト酸化物系の熱電変換材料、アルミニウム酸化物系の光学材料などの機能性材料について、強磁場による機能性向上のアシスト効果を明らかにする。また、抵抗加熱方式による方向凝固結晶も利用している。浮遊帯域溶融法による結晶成長における磁場効果として偏析過程について調べた。鉄を添加したアルミン酸カルシウム単結晶(Ca12Al14O33)を育成するための溶融帯を超伝導マグネット内の異なる位置で形成することで単結晶育成時に作用する磁気力の方向を変化させた。

形成した溶融帯をクエンチし、その組成分析を行うことで、磁気力の作用する方向が変化することによって、有効分配係数、拡散長が変化する一方、平衡分配係数は有為な変化を示さないことがわかった。また、214系銅酸化物およびBi222系コバルト酸化物材料について、無磁場下での結晶成長条件を探索した。方向凝固による結晶育成については、Er123およびY123高温超伝導材料を対象に行った。無磁場中での結晶成長条件の最適化や無磁場中でのグレイン内の微細組織やグレインの配向効果を明らかにした。本年度では、稼動中の超伝導磁石の励磁に問題を生じ最大2Tまでの育成実験しか行えず、顕著な磁場印加効果は見出されなかった。銅酸化物系の高温超伝導、コバルト酸化物系の熱電変換材料、アルミニウム酸化物系の光学材料などの機能性材料について、強磁場による機能性向上のアシスト効果を明らかにする。結晶化手法として、浮遊帯域溶融(FZ)法を採用し、レーザーおよびキセノンランプを光源とした集光法で結晶育成を行った。まず、214系銅酸化物およびBi222系コバルト酸化物材料について、無磁場下での結晶成長を行い、いずれもレーザー光源による急峻な溶融帯による高速結晶成長が可能であり、高速にしても結晶性は維持できることがわかった。現在、磁場下での実験を進めているところである。垂直ブリッジマン法での結晶成長における磁場効果を検討することを目的として超伝導マグネットのボア内に2段式抵抗加熱炉を挿入し、勾配磁場下で四ホウ酸リチウム(Li2B4O7)(調和溶融化合物、融点917°C)の単結晶育成を試みた。中心磁場強度と加熱炉のマグネット内の位置を変化させることで酸素や水蒸気の気泡に作用する磁気力の大きさと方向を制御させた。中心磁場が3Tまでの範囲では気泡残存について有意な磁場効果を確認することはできなかった。中心磁場が5Tとした場合では、磁気力が作用する方向に気泡が移動し、育成結晶中の残存気泡の量が増減する傾向があることが確認できた。しかし、抵抗発熱体の断線が短時間で発生したため、磁場効果を詳細に検討することは困難であった。これは、発熱体の電源として交流電源を用いたことに起因して発熱体に振動するローレンツカが作用したためと考えている。当該年度は銅酸化物系の高温超伝導,コバルト酸化物系の熱電変換材料などの機能性材料を対象として,YAG:Ndレーザーを光源として浮遊帯域溶融(FZ)法で結晶育成を行った。また,熱電変換材料である(Bi,Pb)2Sr2Co2Oy(BiPb222)について磁場印加によるFZ結晶成長に与える影響を調べた。5テスラのBiPb222の固液界面近傍の組成分布を調べた結果,磁場中レーザーFZ法ではCoとPbの組成が固液界面近傍で大きく変化し,Co量およびPb量は固相でそれぞれ低下および上昇することがわかった。昨年度無磁場中で行った通常のFZ法の場合,カチオン組成は結晶相と融液相で大きな変化は見られなかった結果と大きく異なることがわかった。これにはFZ光源の違いや磁場印加の有無による2つの効果が考えられる。高温超伝導体では,Bi2Sr2CaCu2Oyを対象とし臨界電流特性の向上を目指し無磁場下でカチオン組成比の制御に伴う臨界電流特性の変化を明らかにした。その結果,定比組成2:2:1:2に近づくほど臨界電流特性が顕著に増大し,さらに希土類の微量添加によってもピンニングセンター導入に伴うさらなる臨界電流密度の増大が実現した。
酵母変異株と単離遺伝子を用いるペルオキシソームの構造形成と機能発現の解析

ヒト乳児の脳・腎・肝に異常を生ぜしめ,多くの場合に生後一年以内に死をもたらす先天性異常,ツェルベーガー症候群の病因はベルオキシソーム形成能のさまざまな形での欠損にある。これまでに報告された症例における変異は9種類の相補群に分類されるが,何れの変異に対応する因子についても,その本来の機能が完全に解明されている例はない。本研究は,ヒトのそれと類似のペルオキシソーム酵素組成をもつ酵母をモデル系とし,このオルガネラの形成能欠損変異株の単離に基づいて,その形成に関与する因子の網羅を試みると共に,対応する遺伝子の破壊によって,その機能を解明しようとするものである。パン酵母Saccharomyces cerevisiaeのペルオキシソーム形成能の欠損変異株は3段階の手順を踏んで単離した。酵母細胞での脂肪酸のβ酸化はペルオキシソームでのみ行われるので,先ずオレイン酸を唯一の炭素源としては生育でいない変異株を単離し,次にその中に含まれるミトコンドリア機能と糖新生系機能の変異株を除くために酢酸を唯一の炭素源としては生育でいない株を除去し,最後にペルオキシソーム酵素の発現があり且つそれらが細胞質可溶性画分に留まっている株を選択して,これらをペルオキシソーム機能の欠損変異株とした。現在までに18種類の遺伝的相補群に属する変異株(pas1-pas18)を得,その内のpas1からpsa7の欠損を相補するパン酵母の遺伝子(PAS1からPAS7)を単離した。これらの内で塩基配列が決定された遺伝子はPAS1からPAS4までである。現在の処ツェルベーガー症候群の病因となる相補群に対応する変異は見出されていない。PAS1遺伝子がコードする蛋白質は1043アミノ酸残基からなり,それはヒト免疫不全症ウイルス(HIV)のtat-蛋白質結合因子,酵母の蛋白質分泌系の小胞輸送に必要な蛋白質(Sec18p)や細胞周期の調節に必須な蛋白質(Cdc48p)などと共に,ATP-加水分解酵素の新しい群を形成するものであった。この遺伝子の発現はオレイン酸によって誘導されるが,その発現蛋白質量は極めて少ない。ATP-結合部位の一方が必須であることは明らかにされたが,この蛋白質自身の局在部位は不明であり,その生理的役割を推定するには至っていない。PAS2遺伝子の産物は183アミノ酸残基のユビキチン結合酵素であった。酵母に見出された10番目の分子種に当たり,オルガネラ形成に関与する新しい蛋白質である。この蛋白質が欠失すると,低密度(1.14gcm^<-3>,正常ペルオキシソームのそれは1.22gcm^<-3>)のペルオキシソーム局在性酵素を含まない膜様構造が細胞内に蓄積するので,ペルオキシソーム形成における成熟過程に関与するものと考えられる。PAS3遺伝子の発現産物は441アミノ酵残基からなるペルオキシソーム膜真在性の蛋白質であった。疎水性で膜を貫通している領域がN-末端にあり,親水性で分子の大部分を占めるC-末端側の領域は細胞質側に露出していた。この分子配向はこの蛋白質がペルオキシソームへの蛋白質輸送における受容体として機能することを示唆すると共に,この蛋白質のペルオキシソームへの輸送シグナルが,多くのペルオキシソーム蛋白質の場合とは異なり,N-末端部分に位置していることを示している。なおPas2蛋白質の欠失で蓄積する低密度の膜様構造にもPas3蛋白質が検出されたので,この構造体がペルオキシソーム形成過程の中間体であるという可能性がいっそう確実になった。脂肪酸の資化能力をもつ酵母である,Candida maltosaから単離されたペルオキシソーム系遺伝子の一つがpas1変異を相補した。この遺伝子の推定翻訳産物はPas1蛋白質と有意な類似性をもち,ATP-結合領域は特によく保存されている。この遺伝子に対応する一対の野生型アレルを破壊して得たC.maltosaの破壊株は,ペルオキシソーム酵素の細胞内分布に関してpas1変異株と同様の表現型を示し,また活性酸素の増産剤であるプラムバギンに対する感受性が高まっていた。

現在までに18種類の遺伝的相補群に属する変異株(pas1-pas18)を得,その内のpas1からpsa7の欠損を相補するパン酵母の遺伝子(PAS1からPAS7)を単離した。これらの内で塩基配列が決定された遺伝子はPAS1からPAS4までである。現在の処ツェルベーガー症候群の病因となる相補群に対応する変異は見出されていない。PAS1遺伝子がコードする蛋白質は1043アミノ酸残基からなり,それはヒト免疫不全症ウイルス(HIV)のtat-蛋白質結合因子,酵母の蛋白質分泌系の小胞輸送に必要な蛋白質(Sec18p)や細胞周期の調節に必須な蛋白質(Cdc48p)などと共に,ATP-加水分解酵素の新しい群を形成するものであった。この遺伝子の発現はオレイン酸によって誘導されるが,その発現蛋白質量は極めて少ない。ATP-結合部位の一方が必須であることは明らかにされたが,この蛋白質自身の局在部位は不明であり,その生理的役割を推定するには至っていない。PAS2遺伝子の産物は183アミノ酸残基のユビキチン結合酵素であった。酵母に見出された10番目の分子種に当たり,オルガネラ形成に関与する新しい蛋白質である。この蛋白質が欠失すると,低密度(1.14gcm^<-3>,正常ペルオキシソームのそれは1.22gcm^<-3>)のペルオキシソーム局在性酵素を含まない膜様構造が細胞内に蓄積するので,ペルオキシソーム形成における成熟過程に関与するものと考えられる。PAS3遺伝子の発現産物は441アミノ酵残基からなるペルオキシソーム膜真在性の蛋白質であった。疎水性で膜を貫通している領域がN-末端にあり,親水性で分子の大部分を占めるC-末端側の領域は細胞質側に露出していた。この分子配向はこの蛋白質がペルオキシソームへの蛋白質輸送における受容体として機能することを示唆すると共に,この蛋白質のペルオキシソームへの輸送シグナルが,多くのペルオキシソーム蛋白質の場合とは異なり,N-末端部分に位置していることを示している。なおPas2蛋白質の欠失で蓄積する低密度の膜様構造にもPas3蛋白質が検出されたので,この構造体がペルオキシソーム形成過程の中間体であるという可能性がいっそう確実になった。脂肪酸の資化能力をもつ酵母である,Candida maltosaから単離されたペルオキシソーム系遺伝子の一つがpas1変異を相補した。この遺伝子の推定翻訳産物はPas1蛋白質と有意な類似性をもち,ATP-結合領域は特によく保存されている。この遺伝子に対応する一対の野生型アレルを破壊して得たC.maltosaの破壊株は,ペルオキシソーム酵素の細胞内分布に関してpas1変異株と同様の表現型を示し,また活性酸素の増産剤であるプラムバギンに対する感受性が高まっていた。ヒト乳児の脳・腎・肝に異常を生ぜしめ、生後一年以内に死をもたらす、ツェルベ-ガ-症の病因は細胞内でのペルオキシソ-ム形成能の欠損にある。ペルオキシソ-ムの形成に関与する因子の網羅を目的とし、ヒトのそれと類似のペルオキシソ-ム酵素組成をもつ酵母をモデル系として、このオルガネラの形成能欠損変異株とその変異を相補する遺伝子の単離を試みた。ペルオキシソ-ム形成能欠損株は、先ずミトコンドリアと糖新生系の機能が正常で且つオレイン酸を唯一の炭素源としては生育でいないペルオキシソ-ム機能の欠損株を検索し、その中からペルオキシソ-ム酵素の発現があり、しかもそれらが細胞質可溶性画分に留まっている株として選択した。
擬アミナール構造を有するアパリシン類の不斉全合成と抗マラリア薬の創製

南アフリカ原産植物Tabernaemontana elegansより単離され(+)-Hydroxyapparicin(1)は薬剤耐性マラリア原虫に対し、強力な抗マラリア活性を有することが見出されている。1の相対構造は詳細なNMR実験により推定、提唱されていたが、絶対構造は未決定であった。本研究課題の成果としてApparicine類の合成に有効な新規ワンポットカスケード型環構築法を開発し、1の初の不斉全合成を達成した。本全合成により提唱されていた天然物(1)の相対構造の訂正を行うとともに、その絶対立体構造を決定した。北里研究所において天然物ライブラリーを対象とした抗マラリア活性化合物探索スクリーニングを行った結果、ヒドロキシアパリシンに強力な抗マラリア活性を有することが新たに発見された。ヒドロキシアパリシンは南アフリカ原産植物Tabernaemontana elegansより単離された4環性インドールアルカロイドである。ヒドロキシアパリシンの相対構造は詳細なNMR解析により決定されているが、絶対構造は未決定である。アパリシン類の最初単離から40年が経過したが全合成例はヒドロキシアパリシン類縁体のラセミ体合成のみであった。本研究課題の成果としてアパリシン類の合成に有効な新規ワンポットカスケード型環構築法の開発に成功し、更に本手法を用いてヒドロキシアパリシンの初の全合成を達成した。新規ワンポットカスケード型環構築法はアパリシン類に特徴的な構造である擬アミナール部位を含む6,8員環を一挙に構築する4反応を組み合わせたカスケード反応である。ヒドロキシアパリシン環化前駆体にアジド基を導入し、これに対してStaudinger反応によりイミノホスホランを生成させた後、HCHOを用いたAza-Wittig反応により、Schiff塩基へと変換し、続く分子内N-アルキル化及びインドールの3位での分子内Mannich反応により歪んだ2環部分を一挙に構築することを可能とした。この方法はアパリシン類のすべての類縁体に適応できる。実際に過去の合成例では歪んだ2環部分の構築が困難であり、全体的な低収率化を招いていたが、今回確立した手法は、全合成の最終段階で利用することがでたため、効率的なヒドロキシアパリシンの不斉全合成の達成が実現した。マラリアは熱帯・亜熱帯地域に広く蔓延しており、その薬剤耐性原虫の出現が報告されていることからも、新規な抗マラリア剤の開発が求められている。その様な背景のもと、北里研究所において天然物ライブラリーを対象とした抗マラリア活性化合物探索スクリーニングを行った結果、南アフリカ原産植物Tabernaemontana elegansより単離され(+)-Hydroxyapparicinに薬剤耐性マラリア原虫に対し、強力な抗マラリア活性を有することが新たに発見された。(+)-Hydroxyapparicineの相対構造は詳細なNMR実験により決定されているが、絶対構造は未決定である。今年度はApparicine類の合成に有効な新規ワンポットカスケード型環構築法を開発し、(+)-Hydroxyapparicine(1)の初の不斉全合成を達成した。研究代表者はHydroxyapparicine類の有する不安定な擬アミナールを合成最終段階において一挙に構築する4反応を組み合わせたカスケード反応を計画した。最終段階のカスケード前駆体では各種不斉反応を利用し光学活性に基質を効率的に調製出来る方法を確立した。そして擬アミナールを含む6,8員環の構築では、分子内N-アルキル化の際の脱離基として3-ニトロピリジン基が最適であることを見出した。鍵反応であるカスケード反応は、まず中性条件下PPh_3を用いて、イミノホスホランを生成させた後にHCHOを加え、イミドへと変換した。続いて反応溶液を酸性条件にすることで、分子内N-アルキル化による6員環イミニウムの生成及びMannich反応が進行し、(+)-Hydroxyapparicineを得た。得られた生成物の各種機器データは報告されている天然物のデータと良い一致をしたことで、これまで不明であった天然物(+)-Hydroxyapparicineの絶対立体構造を決定した。また、合成した化合物の抗マラリア活性を確認し、本ターゲット分子にマラリア活性を有することを証明した。