hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ルテニウム錯体による不活性結合切断の機構解明と、それに基づく新規触媒反応への展開

ルテニウム錯体触媒によるアルケニルエステルを用いた芳香族化合物の直接アルケニル化反応に関する機構解明を行った。また、得られた知見に基づき、アルケニルエーテルやアルケニル炭酸エステルをアルケニル化剤として用いた新規炭素-炭素結合生成反応への展開を行った。更に、この過程で様々なトリアリールボスフィン配位子を有する新規ルテニウム錯体群、RuHCI (CO)(PAr_3)_3およびRuH_2 (CO)(PAr_3)_3の効率的な合成法を開発した。得られた錯体の反応性に関する調査を行ったところ、従来の錯体では困難だった、立体的に混雑した芳香族炭素-水素結合に対する、配向基による位置選択的なアリール化反応が進行することを見出した。これまで明らかになっていなかったアルケニル化の詳細な反応機構を明らかにする事で、触媒サイクルにおける各素過程や中間体などに関する多くの知見を得た。特に、これまで配位子として用いられる事の無かったフェニルピリジン誘導体が配位子として機能している点は新規性の高い知見のひとつと言える。これらの成果は、今後新規触媒反応を設計する上で、意義のある様々な基礎的知見を提供したと言える。従来の芳香族化合物の直接アルケニル化反応の場合、多くの場合で添加剤などが必要であったが、今回開発したアルケニル炭酸エステルをアルケニル化剤として用いた反応の場合、反応後の副生成物は対応するアルコールと二酸化炭素のみである。そのため従来法と比較すると、より中性に近い条件で反応を行うことが可能になり、反応系中に共存することのできる官能基選択の範囲が大きく広がり、様々な化合物を効率的にアルケニル化する事ができる。従って今回開発した反応は、芳香族化合物の触媒的な直接アルケニル化における重要な例のひとつと言える。(抄録なし)ルテニウム錯体触媒によるアルケニルエステルを用いた芳香族化合物の直接アルケニル化反応に関する機構解明を行った。(抄録なし)
骨転移痛におけるセマフォリンの病態生理学的役割の解析

セマフォリンのがん疼痛における機能的意義を明らかにするために、セマフォリンの発現阻害処置を施した腫瘍細胞を移植し、その影響を検討した。セマフォリンに対するshRNAをベクターに組み込んだレンチウィルスを、マウス肺がん由来腫瘍細胞(LLC; Lewis Lung Cancer Cell-GFP)に感染することにより、セマフォリン遺伝子ノックダウンLLC細胞の樹立を行った。培養LLCのRT-PCRを行った結果、5種類の配列の異なるshRNAのうち4種類について、50%以上のセマフォリンmRNA発現低下が認められた。なお対照群として、スクランブル配列shRNAを含むベクターを感染させたLLCを移植したマウスを用いた。移植は、LLC細胞を継代したのち回収し、調製した細胞懸濁液を右後肢大腿骨骨髄腔へ投与することにより行った。疼痛の測定は、インキャパシタンスメーターを用いたweight bearing-test法により、両側それぞれの後肢に対する体重の付加重量を測定することにより行った。移植後2週目よりスクランブルshRNA感染群では、移植側後肢への負荷重量が、偽手術群に比べて有意に低下した。一方、4種類のセマフォリンshRNA LLCクローン移植群では、1種類のクローンについては、スクランブル感染群と同程度の負荷重量の減少を示したが、3種類のクローンについては負荷重量減少の顕著な抑制がみとめられた。以上の結果は、LLC細胞由来のセマフォリンが腫瘍移植による疼痛形成に寄与することを示唆する。がん疼痛形成における、腫瘍由来セマフォリンの機序について、今後明らかにしていく必要がある。本年度の目標は骨転移痛モデルを用いた、行動解析、セマフォリン(sema)関連分子の発現解析および組織学的解析により、骨転移痛へのsemaの関与を決定づけることである。1.骨転移痛モデルにおける疼痛行動および骨吸収の組織学的解析マウス肺がんの継代培養細胞であるLewis Lung Carcinoma(LLC)を大腿骨骨髄腔に移植し、骨転移痛モデルの作成手技を確立した。von Frey法による触アロディニア、weight bearing法による下肢への加重、flicking観察による自発痛の測定を行い、骨痛の評価を行った。また、がん細胞の骨組織における増殖をLLC特異的分子であるversicanのRT-PCRにより測定したmRNA発現ならびにGFP安定発現LLC株の蛍光顕微鏡画像観察により、明らかにした。また、細胞増殖による骨代謝異常を明らかにするために、RT-PCR法により、骨吸収および骨形成マーカー分子mRNA発現を調べ、増加することが明らかになったが、その経日的変化に違いがみられた。2.sema分子の発現解析ならびに発現細胞種の同定sema3Aが骨代謝に関与することが報告されていることから、申請者はsema発現をRT-PCRにより解析したところ、sema3Aのがん細胞移植後の骨髄組織における発現上昇がみられた。そこで、他のsemaファミリーならびにその受容体についても、リアルタイムPCR法により解析を行い、発現変動を示す分子を特定した。骨痛モデルの確立ならびに、その骨代謝異常とそれに伴う骨痛の発現を経日的に観察できたが、免疫組織学的解析については結果が集積しておらず、セマフォリン分子の発現細胞種の同定に至ってはいない。骨組織の組織学的解析の手技を早急に確立し、セマフォリンシグナル分子の発現細胞種の同定を行う。その上で、セマフォリンの標的細胞種の同定を抗体を用いて行う予定である。免疫組織学的解析に遅れがあり、一部試薬の購入に至らなかったため、残額を生じた。本年度実行できなかった計画を次年度計画に組み入れて、研究を行う。
前向き女性コホート研究における身体活動と認知機能の関係

加速度センサー活動計データをもとに、Markov Chain Monte Carlo(MCMC)法を用いて、日本ナースヘルス研究(JNHS)における身体活動調査項目に相当する活動強度(MET値)を推定し(勤務:座位1.2 METs、立位1.6 METs、徒歩1.8 METs、力仕事4.5 METs、運動:軽度2.4 METs、中等度4.4 METs、強度9.4 METs)、疫学研究におけるJNHS身体活動調査項目と参照MET値の有用性を確認した。認知機能に関しては、自記式の簡易評価法の開発は難しく、年齢の誤答を認知低下の指標とすることが有用であった。本研究「前向き女性コホートにおける身体活動と認知機能の関係」は、高齢者のADLを低下させ、介護を必要とさせる認知症の予防につながる効果的な身体活動についての提案を行うことを目的としている。そのためには、身体活動と認知機能を正確に評価する必要がある。平成25年度は、平成24年度に引き続き、前向き女性コホート研究である日本ナースヘルス研究(JNHS)で使用している自己記入式調査票における身体活動に関する調査項目の妥当性の検討と簡易な調査項目からエネルギー消費量を推定するための活動強度の推定を実施した。認知機能の評価に関する文献の検討も同時に行った。調査票による身体活動調査の妥当性は、これまでも検討されてきた。しかし、この際に重要な活動強度の割り当てに関しては、ほとんど検討されていない。本研究では、群馬パイロット研究参加者のうち、身体活動調査への参加に同意のえられた51名を対象に、加速度センサー活動計を用いて、自己記入式調査票における身体活動に関する調査項目に相当する活動強度を推定した(勤務:座位1.2METs、立位1.5METs、歩行1.9METs、力仕事4.3METs、運動:軽度2.2METs、中等度3.6METs、激しい9.1METs)。過小評価の傾向はあるが、推定METs値を使用することによって、エネルギー消費量や活動時間の変化などを相対的に把握することができ、疫学研究での使用が有効であることがわかった。現在、論文投稿の準備中である。認知機能の評価に関しては、現在使用されている評価法の多くが面接形式での実施を想定しており、また軽度の認知低下を評価できる方法が少ない。対象者にストレスを与えることなく、調査票でスクリーニングが可能な評価項目を策定中である。本研究「前向き女性コホートにおける身体活動と認知機能の関係」は、高齢者のADLを低下させ、介護を必要とする認知症の予防につながる効果的な身体活動についての提案を行うことを目的としている。そのため、前向き女性コホート研究である日本ナースヘルス研究(JNHS)において、身体活動および強度と認知機能の関連を評価する必要がある。平成24年度は、JNHSで使用している自己記入式調査票における身体活動に関する調査項目の妥当性の検討と簡易な調査項目からエネルギー消費を推定するための活動強度の推定を実施した。調査票による身体活動調査の妥当性は、二重標水法などによる消費エネルギー量との比較によって、これまでも検討されてきた。しかしこの際に重要な活動強度の割り当てに関しては、ほとんど検討されていない。本研究では、群馬パイロット研究参加者のうち、身体活動調査への参加に同意をえられた51名を対象に、加速度センサー活動計を用いて、自己記入式調査票における身体活動に関する調査項目に相当する活動強度を推定した(勤務:座位1.2 METs、立位1.5 METs、徒歩1.7 METs、力仕事4.4 METs、運動:軽度2.0 METs、中等度3.7 METs、強度9.1 METs)。さらにJNHSベースライン調査データを用いてそれらの妥当性を確認した。現在、論文化の作業中である。また、身体活動パターンの分析の一環として、女性看護職における身体活動量を調べた。JNHSベースライン調査データ(n=32,045)から「健康づくりのための運動指針2006」にある、「週23エクササイズの活発な身体活動」という目標に対して、身体活動量の多い職種を思われがちな女性看護職においても91%の対象者が目標未達成であった。本研究「前向き女性コホートにおける身体活動と認知機能の関係」は、高齢者のADLを低下させ、介護を必要とさせる認知症の予防につながる効果的な身体活動についての提案を行うために、身体活動および認知機能を正確に評価することを目的とした。身体活動を評価するために、日本ナースヘルス研究(JNHS)ベースライン調査における身体活動調査項目(自記式)の妥当性の検討を行った。

まず、群馬パイロット研究参加者698名のうち、身体活動詳細調査への参加に同意をえられた51名を対象として、連続した7日間の加速度センサー活動計のデータをもとに、JNHSベースライン調査における身体活動調査項目(自記式)に相当する活動強度を以下のように推定した:勤務ー座位1.2 METs、立位1.6 METs、徒歩1.8 METs、力仕事4.5 METs、運動ー軽度2.4 METs、中等度4.4 METs、強度9.4 METs。これらの推定活動強度を用いて、JNHSベースライン調査に回答のあった49,927名のデータを解析した結果、3 METs以上の身体活動(MVPA)に従事する時間が年齢とともに直線的に減少することが示された。これは先行研究を支持する結果であり、JNHSベースラインの身体活動調査項目および推定活動強度が、疫学調査として十分に有用であることを示しているといえる。現在、論文投稿中である。認知機能に関しては、全国第1次コホートの12年後調査票の記入日、生年月日、年齢への回答を分析したところ、記入日および年齢の誤答は年齢とともに増加する傾向が確認された。14年後調査に向け、加齢以上の認知機能の低下を示す他の有効な項目の策定を継続していく予定である。医歯薬学JNHSの12年後調査に、認知機能に関する調査項目を十分に盛り込むことができなかったため、「やや遅れている」とした。自己記入式調査票で軽度認知機能低下をスクリーニングするための有効な調査票目の策定に時間を要している。身体活動の評価に関しては、ほぼ予定通り進めることができているが、第2次登録者での10年後調査の回収率が低く、第1次登録者のデータとともに分析する予定が平成26年度にずれこんでいる。JNHSの10年後調査に、認知機能に関する調査項目を盛り込むことができなかったため、「やや遅れている」とした。10年後調査および身体活動の評価に関しては、ほぼ予定通りに進めることができている。しかし、調査票による認知機能のスクリーニング評価を可能とするための有効な項目の策定に想定以上の時間を要している。自記式の認知機能に関する調査に有効な項目を策定し、追跡調査とは別途実施する。同時に、回答の妥当性を検討するための認知機能に関する詳細調査票の作成も進め、確認作業を実施していく予定である。また、第2次登録者における10年後調査の未回答者への回答催促・調査票再送付などを通して、回収率向上を図り、第1次登録者のデータとともに分析を進める予定である。自記式の認知機能に関する調査が可能な項目を策定し、追跡調査とは別途実施する。また、第2次登録者での10年後調査を実施する。未回答者への回答催促・調査票再送付などを通して、回収率向上のための方策を行う予定である。平成25年度に、JNHS第2次登録者での10年後調査を実施し、第1次登録者のデータとともに分析する予定であったが、回収率が低く、未回答者への回答催促・調査票再送付に時間を要し、データ入力の依頼、および論文投稿を実施することができなかったため、未使用額が生じた。このため、第2次登録者の10年後調査データの入力依頼、学会発表・論文投稿を平成26年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとする。該当なし
マイクロ構造体を利用した高効率オートサーマル改質

小型燃料電池における水素製造技術としてマイクロリアクターを利用した水蒸気改質、部分酸化、自己発熱改質が考えられる。自己発熱改質は熱供給が不要であり、起動時間を短縮できるなどのメリットがあるが、リアクター入口での局所的な温度上昇が問題である。そこで、本研究では酸素分散供給型のマイクロリアクターを開発することを目的として、金属製マイクロリアクター内に設置するマイクロ構造体触媒の調整法について検討し、さらに自己発熱改質に最適な触媒の探索を行った。マイクロ構造体触媒を挿入するために平行四辺形のマイクロ空間を持つステンレス製マイクロリアクターを作製した。小型燃料電池の燃料として使用されるメタノールやジメチルエーテルを水蒸気改質する触媒として、市販のCuZnAl系触媒を用いて、これをゾルゲル法で合成したシリカバインダーと混合した後、約1mmサイズのマイクロチャンネル10本からなるマイクロ構造体に成型した後、乾燥、焼成してマイクロ構造体触媒を作製した。このマイクロ構造体触媒を用いてメタノールの水蒸気改質を行ったところ、市販の触媒に比べて改質温度が増加することがわかった。次に酸素を供給する自己発熱改質に最適な触媒として自動車用触媒として酸素供給能に優れたセリアジルコニアを担体とする貴金属触媒についてメタンおよびジメチルエーテルの水蒸気改質反応を行い、最適な貴金属および担体組成を明らかにした。その結果、セリアをモル分率で15%、ジルコニアを85%含む担体上にロジウム触媒を担持した触媒の性能が優れていることを明らかにした。小型燃料電池における水素製造技術としてマイクロリアクターを用いた水蒸気改質、部分酸化、自己発熱改質が考えられる。マイクロリアクターの特徴として、複雑な形状や構成の反応流路を比較的容易に実現できる点にある。本年度は酸素分散供給型のマイクロリアクターを作製し、メタン部分酸化について検討した。シリコン基板上にマイクロチャンネル(幅、深さ=500μm)を作製した後、5wt%Rh/Al_2O_3粒状触媒(粒径=3070μm)を0.600°Cで2時間焼成した後、陽極接合装置を用いて、シリコン基板とパイレックスガラス板と接合した。反応は電気炉内600°Cで行い、メタンは全量(8mL/min)を導入口1より供給し、酸素の総供給量を4ml/minとして、流路に沿って作製した4箇所の導入口(F1F4)からの供給量の比をF_1:F_2:F_3:F_4=1:0:0:0(Case1)、=1:1:1:1(Case2)、=20:4:2:1(Case3)と変化させてメタンの部分酸化を行った。マイクロリアクターは伝熱速度が大きいにもかかわらず、酸素を一括供給した場合、Rh/Al_2O_3触媒層の先端部分でホットスポットを目視観察できた。一方、均一分散供給の場合にはホットスポットを観察することはできなかった。また、一括供給の場合には第一番目の触媒層で酸化が完了するが、分割供給では第2番目から第4番目の触媒層でも酸化反応は進行するので、次第にメタン量が減少し、CO量は増加した。また、反応器内では酸素が消失するために反応器出口では平衡組成となることがわかった。そこで、本研究では酸素分散供給型のマイクロリアクターを開発することを目的として本年度は金属製マイクロリアクター内に設置するマイクロ構造体触媒の調整法について検討し、さらに自己発熱改質に最適な触媒の探索を行った。

小型燃料電池の燃料として使用されるメタノールやジメチルエーテルを水蒸気改質する触媒として、市販のCuZnAl系触媒を用いて、これをゾルゲル法で合成したシリカバインダーと混合した後、約1mmサイズのマイクロチャンネル10本からなるマイクロ構造体に成型した後、乾燥、焼成してマイクロ構造体触媒を作製した。このマイクロ構造体触媒を用いてメタノールの水蒸気改質を行ったところ、市販の触媒に比べて改質温度が増加することがわかった。次に酸素を供給する自己発熱改質に最適な触媒として自動車用触媒として酸素供給能に優れたセリアジルコニアを担体とする貴金属触媒についてメタンおよびジメチルエーテルの水蒸気改質反応を行い、最適な貴金属および担体組成を明らかにした。その結果、セリアをモル分率で15%、ジルコニアを85%含む担体上にロジウム触媒を担持した触媒の性能が優れていることを明らかにした。
刺激応答性マイクロハイドロゲルによるバイオミメティック光学スマートスキン

本研究の目的は,自然界の生物の持つ皮膚の色や模様の変化機構を模した,柔軟で伸縮可能な表示装置を構築する手法を提案することである.その目標のために,まず電場応答性のPAMPSゲルを利用した色素型ディスプレイを開発した.3 x 3のドットマトリックスアレイをPAMPSゲルと電極配線を用いて構築し,ゲルの屈曲を利用することで表示の切り替えに成功した.また,構造色による表示装置の開発のために,複数種類のフォトニックコロイド結晶をPDMSシート内にマイクロパターニングする「Channel-Cut Method」を開発を行った.2種類の発色を示すシートの構築に成功し理論式通りの反射波長ピークを確認した.本研究の目的は,自然界の生物の持つ皮膚の色や模様の変化機構を模した,柔軟で伸縮可能な表示装置を構築する手法を提案することである.その目標のために,まず電場応答性のPAMPSゲルを利用した色素型ディスプレイを開発した.3 x 3のドットマトリックスアレイをPAMPSゲルと電極配線を用いて構築し,ゲルの屈曲を利用することで表示の切り替えに成功した.また,構造色による表示装置の開発のために,複数種類のフォトニックコロイド結晶をPDMSシート内にマイクロパターニングする「Channel-Cut Method」を開発を行った.2種類の発色を示すシートの構築に成功し理論式通りの反射波長ピークを確認した.平成25年度は当初の予定通り、色素胞を模すに適した刺激応答性ゲルの探索を行った。様々なハイドロゲルを検討した結果、電場に応答してゲルが変形するPAMPSゲルを利用してディスプレイ素子の構築を行った。PAMPSゲルを3Dプリンタにより作製したマイクロモールドによって幅約4.5 mm×長さ約22 mm×厚さ約1.2 mmの短冊状に加工形成し、メチレンブルーにより青色に着色を行った。その短冊状のPAMPSゲルをアレイ化し、プロトタイプとして3ピクセルx 3ピクセルの合計9ピクセルのドットマトリックスディスプレイを構築した。このディスプレイを正面から観察したとき,真直状態のゲルはオフ(白),屈曲状態のゲルはオン(青)と視認することができた。ゲルによるディスプレイの表示領域を評価したところ、オフの時はピクセル面積の15%,オンの時はピクセル面積の81%にハイドロゲルが観察され、オンとオフで十分なコントラストを出すことに成功した。これにより、ハイドロゲルの構造の変化により、ディスプレイが構築可能であるという本研究提案のコンセプトを実験的に示すことができた。また今後解決すべき課題としては、電圧による外部刺激を与える場合、電極の溶解や泡の発生などが問題となることが判明した。これは、電極部分を水溶液に直接つけないように絶縁体にて被覆したり、交流による刺激をすることで電極の電気分解を防ぐことなどが考えられる。また磁場などの別の外場の利用も有効であるだろう。本研究の目的は,自然界の生物の持つ皮膚の色や模様の変化機構を模した,柔軟で伸縮可能な光学表示装置を構築する手法を提案することである.生物の色の変化の原理の1つである「色素胞の伸縮と収縮」を模擬した,外部刺激に応答して膨潤・収縮するマイクロハイドロゲル構造を構築し,それを超伸縮が可能なハイドロゲルシート内に内包することで,pH・温度・電場などによって光学特性が制御可能なバイオミメティック光学表示装置(光学スマートスキン)を実現する.最終年度に当たるH26年度は、H25年度に開発したPAMPSゲルを利用した色素型ディスプレイのプロトタイプを薄型にするため、立体電極から平面電極で駆動可能とするための理論的計算、及び試作を行う。この過程を通じ、色素胞の伸縮と収縮を利用した本提案のディスプレイの設計理論の構築することができた。また、構造色を利用した光学表示ディスプレイの研究開発を行った。シリコーン樹脂を用いてマイクロ加工により微細な流路を持つシート状の構造を構築し、その中に均一径ラテックスビーズを結晶化させてフォトニック結晶を作成することに成功した。分光光学計測により、このフォトニック結晶がフォトニックバンドギャップによる構造色を呈示することを示した。また、複数種類の光学的に異なる反射特性を持つフォトニックコロイド結晶をシート内にパターニングするチャネルカット法を開発し、2種類のフォトニックコロイド結晶を持つシリコーン樹脂シートの作製に成功した。これらの構造色の反射波長は、シートを屈折率の異なる溶液に浸すことにより制御することが可能であることを示した。マイクロナノシステム初年度の目標としていたハイドロゲルによるディスプレイ素子の開発に成功した点により、順調に研究が進展していると言える。特にアレイ化に取り組み、ドットマトリックスディスプレイを実際に作製した点は、当初は平成26年度に予定していた研究計画であるため予定以上の成果が出ている。平成26年度は素子の開発を進める一方、ディスプレイのフレキシブル化に取り組む予定である。また、平成25年度は色素を利用することで素子を構成したが、平成26年度には構造色による発色にも取り組む予定である。さらに課題となった電圧印加時の電極の電気分解についても、素子の小型化することで印加電圧を下げる取り組みや、交流などを利用することで克服することを計画している。当初の計画では、初年度に構造色ビーズによる発色機構を検討する予定であったが、色素を用いてディスプレイを構築することを優先して進めたため、構造色を構築するためのナノビーズ材料費及び薄膜形成プロセス費として予定していた消耗品費をH26年度に執行することとなった。構造色を構築するためのナノビーズ材料費及び薄膜形成プロセス費、また光学シミュレーションを行うための計算機費としての執行を予定している。
多軸動的生体材料試験システムの開発と評価

生体組織や生体材料は、生体内で常に複雑な動的あるいは繰り返しの荷重や変形を受けている。このため、それらの力学的性質を詳細に調べるには、多種多様な荷重や変形を試験片に円滑に加えることができ、その荷重と変形量を正確に測定できる試験システムが必要となる。そこで本研究では、このような要求を満足する生体組織や生体材料の力学的性質を評価するための材料試験システムの開発を行った。以下に、その試験システムの特長を述べる。(1)2個の油圧サーボアクチュエータ(東京衡機製造所)により、多種多様な荷重や変形を試験片に円滑に加えることができる。また、試験片に作用する荷重とその変位をクローズドループ制御方式により設定値通りにコントロールすることができる。(2)試験片表面に取り付けた2本のマーカー間距離の変化をウイズスアナライザー(浜松ホトニクス)で計測し、ひずみを導出することができる。(3)ロードセル、変位計、ウイズスアナライザーからの出力をAD変換してパーソナルコンピュータに取り込み、データを処理することができる。(4)温度を37°Cに保持した各種溶液中で試験を行うことができる。次に、本システムの性能を評価するために、家兎膝蓋腱の高速引張試験と繰返し負荷試験、ならびに人工靭帯用高分子繊維とその複合材の疲労試験を行った。その結果、本システムは多種多様な生体組織や生体材料の力学的性質を評価するのに有用であることがわかった。1.油圧サ-ボアクチュエ-タを利用した多軸動的負荷試験装置の設計と試作:東京衡機製造所製の油圧サ-ボアクチュエ-タを2個使用することによって,引張,圧縮,ねじりを単独であるいは複合で負荷することが可能な試験装置を設計.試作した.2.油圧サ-ボアクチュエ-タ駆動用制御システムの設計と試作:2個のアクチュエ-タを制御して,微少な負荷の変化を忠実に再現するための高性能な駆動制御システムを設計,試作した.3.デ-タ処理システムの設計と試作:2つのアクチュエ-タに取り付けたロ-ドセルと変位計測器ならびに生体組織の表面のひずみを計測するための光学式変位計測器(ウイズスアナライザ-)の出力をADコンバ-タを持つサ-マルドットレコ-ダ(オムニエ-ス)を用いてコンピュ-タに取り込み,デ-タを迅速に処理し,試験片の力学的特性を算出するためのシステムを設計,試作した.4.生体内環境模擬装置の設計と試作:生体から取り出した組織をできるだけ生体内と同一の環境で試験を行うために,温度を37°Cに保持することができる恒温水槽装置を用いて,体液を模擬した各種溶液中で試験を行うことができる環境模擬装置を設計,試作した.以上のように試験システムの設計,試作を行い,基本的な動作確認を終了した.さらに,本システムを用いて靭帯補強材の素材となる高強度,高剛性高分子材料の力学的特性を計測するとともに,試作機の性能を詳細に調べた.現在,得られた結果を基に本システムの調整,改良を行っている.生体組織や生体材料は,生体内で常に複雑な動的あるいは繰り返しの荷重や変形を受けている.このため,それらの力学的性質を詳細に調べるには,多種多様な荷重や変形を試験片に円滑に加えることができ,その荷重と変形量を正確に測定できる試験システムが必要となる.そこで本研究では,このような要求を満足する生体組織や生体材料の力学的性質を評価するための材料試験システムの開発を行った.以下に,その試験システムの特長を述べる.(1)2個の油圧サーボアクチュエータ(東京衡機製造所)により,多種多様な荷重や変形を試験片に円滑に加えることができる.また,試験片に作用する荷重をその変位をクローズドループ制御方式により設定値通りにコントロールすることができる.(2)試験片表面に取り付けた2本のマーカー間距離の変化をウイズスアナライザー(浜松ホトニクス)で計測し,ひずみを導出することができる.(3)ロードセル,変位計,ウイズスアナライザーからの出力をAD変換してパーソナルコンピュータに取り込み,データを処理することができる.

(4)温度を37°Cに保持した各種溶液中で試験を行うことができる.次に,本システムの性能を評価するために,家兎膝蓋腱の高速引張試験と繰返し負荷試験,ならびに人工靭帯用高分子繊維とその複合材の疲労試験を行った.その結果,本システムは多種多様な生体組織や生体材料の力学的性質を評価するのに有用であることがわかった.
ZnO/Ga2O3ヘテロ接合を利用した紫外線検出器の作製

H30年度は、引き続き、紫外線検出器に利用するZnO/Ga2O3構造に用いる低抵抗n型Ga2O3の実現を目指して研究を行った。H29年度では、Snをn型ドーパントとして用いたが、高抵抗のものしか得られなかった。Snがターゲットの中でSnO2となり、成膜したGa2O3にSnとして取り込まれておらず、ドーパントとして働いていないと考え、Siをn型ドーパントとして用いてGa2O3のn型化を試みた。Siが1%(原子組成比)混入したGa2O3ターゲットを用いて実験を行った。Arガスをプラズマ化してスパッタガスとし、Al2O3基板上にGa2O3を約1um堆積した。Snをドーパントとして用いた場合、堆積温度を高くするにつれてGa2O3はβ相に結晶化が進むが、Siの場合、堆積温度に依存せず、アモルファスになった。室温で作製すると黒色になり、バンドギャップエネルギー(Eg)はGa2O3のEgである4.9eVより低下したが、堆積温度を上げると透明になり、4.9eV付近に回復した。これらSiの入ったターゲットを用いて作製したサンプルはいずれの場合も高抵抗となった。Siがドーパントとして十分活性化していないためであると考え、アニールを行った。室温で堆積したサンプルに対して、窒素雰囲気、800°Cにて、10分アニールを行った。アニール前は黒色であったが、透明へと変化し、Egは4.9eV付近へと回復した。また、これまで作製したサンプルの中で最も抵抗率が低くなった。5時間アニールすると、透明へと変化し、Egも4.9eV付近へと回復するが、高抵抗となった。上記から、アニール前では、Siがドナーとして機能しておらず、黒くなり、Egが低下し、高抵抗となるが短時間のアニールにより、Siが浅いドナーに変化する。一方アニール時間が長すぎると、SiがSiO2と変化し透明になり、高抵抗化が起き、Egも大きくなる。当初の計画では、平成29年度において、高抵抗のZnOと低抵抗のGa2O3の作製を完了し、平成30年度では、これらを利用してヘテロ接合の作製を完了し、平成31年度ではヘテロ接合を利用した紫外線検出器の作製に取り組む予定であった。ところが、Ga2O3の低抵抗化が困難を極め、平成30年度に実現予定であったヘテロ接合どころか、平成29年度に実現を行う予定であった低抵抗Ga2O3の作製が実現できていない。そのため、遅れていると判断している。低抵抗Ga2O3の作製は、この研究課題の最も重要な事項であり、この作製なくしては、この課題の実現は考えられない。低抵抗のGa2O3の実現、さらには抵抗率制御を実現するべく、令和元年度も引き続き研究を進める。平成30年度では、Siをn型ドーパントとして用いて、Ga2O3の低抵抗化を試みた。研究概要のところで詳しく述べたように、Siが1%(原子組成比)混入したGa2O3ターゲットを使用し、Arガスをプラズマ化してスパッタガスとし、Al2O3基板上にGa2O3を室温にて堆積したサンプルに対して、窒素雰囲気、800°Cにて、10分アニールを行ったところ、これまで作製したサンプルの中で最も抵抗率が低いGa2O3が得られた。(導電率: 10-4 1/Ωcm)また、さらに同条件にて5時間アニールしたところ、高抵抗へと変化した。アニール前では、Siがドナーとして機能しておらず、Ga2O3は黒くなり、Egが低下し、高抵抗となるが、短い時間のアニールにより、Siが浅いドナーへと変化する。その一方、アニール時間が長いと、SiがSiO2へと変化し、透明になり、高抵抗化が起き、Egも大きくなっているのではないかと考えた。以上から、Siがドーパントとして有望である可能性があり、スパッタガス種や堆積温度等の条件を変化させてGa2O3の堆積実験、また、温度や雰囲気等の条件を変化させて、アニール実験を引き続き行い、さらに低抵抗なGa2O3の実現ならびに抵抗率の制御を目指して研究を行う。また、このターゲットでは、SiがGa2O3の中に過剰に混入されている可能性があるため、Siターゲットを単体で作製しておき、アンドープのGa2O3ターゲットをスパッタリングしながら、Siのターゲットを別にスパッタリングすることでGa2O3中に少量のSiを混入する試みを行うことを検討する。本研究は、格子不整合のため、デバイスへの応用が困難な異種ヘテロ接合を利用した新しいデバイスを作製することを目的としている。特にZnO/Ga2O3ヘテロ構造に着目し、簡易的に作製する手段としてスパッタリング法を用いて紫外線検出器の作製を目指し研究を進めている。紫外線検出器に利用するZnO/Ga2O3構造を作製するためには、欠陥がなく残留キャリア濃度の少ない高抵抗のZnOと、n型ドーピングを行い電子濃度を制御し低抵抗化したGa2O3の二種類の材料を用いて作製する必要がある。平成29年度は、Ga2O3にSnをドーピングすることで、Ga2O3の電子濃度制御を可能とし、低抵抗のGa2O3を得ることを目標に研究を実施した。スパッタリングターゲットとして、Snが1%、10%(原子組成比)混入したGa2O3ターゲットと比較のためにSnの混入のないアンドープGa2O3ターゲットを用いた。

Arガスをプラズマ化してスパッタガスとし、サファイア基板上にGa2O3を1um堆積した。いずれのターゲットを用いて作製したサンプルも可視域を含む広い範囲で80%以上の透過率が得られた。室温で堆積したサンプルは、X線回折測定ではピークが現れずアモルファスになったが、堆積温度を高くすると、Ga2O3はβ相に結晶化が進むことが分かった。特にこの傾向は、Snを混入したターゲットで作製したサンプルで顕著となった。吸収透過測定からバンドギャップエネルギーを算出したところ、アンドープターゲットで作製したサンプルでは、Ga2O3のバンドギャップである4.9eVとなったが、Snを混入したターゲットで作製したサンプルでは、バンドギャップが低下した。また、Snを混入したターゲットで作製したサンプルでは、いずれも抵抗値は下がらず、アンドープターゲットで作製したサンプルと同じく高抵抗になり、ドーピングの効果は見られなかった。紫外線検出器に利用するZnO/Ga2O3構造を作製するためには、欠陥がなく、残留キャリア濃度の少ない高抵抗のZnOと、n型ドーピングを行い、電子濃度を制御し低抵抗化したGa2O3の二種類の材料を用いて作製する必要がある。当初の計画では、平成29年度において、高抵抗のZnOと低抵抗のGa2O3の作製を完了し、平成30年度では、これらのヘテロ接合を作製し、ヘテロ接合の欠陥密度などの状態に関して研究する予定であった。ところが、Ga2O3の低抵抗化は、予想以上に困難を極め、なかなか出口が見えない状態にあり、研究が予定通り進んでいない。このGa2O3の低抵抗化という課題に加えて、ZnOの高抵抗化という課題も残されているため、遅れていると判断している。H30年度は、引き続き、紫外線検出器に利用するZnO/Ga2O3構造に用いる低抵抗n型Ga2O3の実現を目指して研究を行った。H29年度では、Snをn型ドーパントとして用いたが、高抵抗のものしか得られなかった。Snがターゲットの中でSnO2となり、成膜したGa2O3にSnとして取り込まれておらず、ドーパントとして働いていないと考え、Siをn型ドーパントとして用いてGa2O3のn型化を試みた。Siが1%(原子組成比)混入したGa2O3ターゲットを用いて実験を行った。Arガスをプラズマ化してスパッタガスとし、Al2O3基板上にGa2O3を約1um堆積した。Snをドーパントとして用いた場合、堆積温度を高くするにつれてGa2O3はβ相に結晶化が進むが、Siの場合、堆積温度に依存せず、アモルファスになった。室温で作製すると黒色になり、バンドギャップエネルギー(Eg)はGa2O3のEgである4.9eVより低下したが、堆積温度を上げると透明になり、4.9eV付近に回復した。これらSiの入ったターゲットを用いて作製したサンプルはいずれの場合も高抵抗となった。Siがドーパントとして十分活性化していないためであると考え、アニールを行った。室温で堆積したサンプルに対して、窒素雰囲気、800°Cにて、10分アニールを行った。アニール前は黒色であったが、透明へと変化し、Egは4.9eV付近へと回復した。また、これまで作製したサンプルの中で最も抵抗率が低くなった。5時間アニールすると、透明へと変化し、Egも4.9eV付近へと回復するが、高抵抗となった。上記から、アニール前では、Siがドナーとして機能しておらず、黒くなり、Egが低下し、高抵抗となるが短時間のアニールにより、Siが浅いドナーに変化する。一方アニール時間が長すぎると、SiがSiO2と変化し透明になり、高抵抗化が起き、Egも大きくなる。
4次元空間内曲面の変形と3次元射影

本研究の前段階である次の命題の証明を2種類以上つけることができた。:4次元結び目の補空間の基本群が無限巡回群の場合には、カスプから始まって終わる2重点の発生と消滅のみを許して、自明な結び目に変形できる。次に、この変形を詳しく研究するために、4次元空間内の曲面の変形を、3次元に射影をして表示する方法を開発した。本研究の目的のためには、3次元空間内の一般曲面の変形を局所的に詳しく調べることが重要であり、これに関してはカーター・斉藤の研究がある。交付申請書にも書いたとおり、その内容と証明は再検討する必要があり、佐伯助教授および鹿児島大学の大木助手に特異点理論からの考察と協力をお願いしている。彼らの主張を用いると、さらに一方向に射影することによって、セルフ図形をつくり、2重点の高さとセルフ図形が出来るだけ交わらないように大域的な変形ができる条件を決定することができる。この部分についての明確な記述が待たれている。また、3次元空間内の一般的な曲面にどんなものがあるかについて、簡単なものから分類していくという立場も有効である。3次元空間内の一般的な曲面、つまり2重曲線だけでなく、3重点と分岐点を許した曲面の構造を明らかにするため、3重点が数が3つまでの一般曲面の分類を大学院生松本泰史君の協力を得て行なった。佐伯は特異点理論により3次元空間内の一般的な曲面の変形を局所的に調べる部分を担当したが調査中であり、一般写像の2重点の集合とその像の研究を既に発表している。寺垣内は結び目理論を参考に大域的な変形について特別な例で研究することを担当したが、むしろ古典結び目のデーン手術との関係に終始した。
TGF-betaによる大腸がん抑制作用から悪性化誘導へのスイッチ制御機構の解明

TGF-betaは消化管上皮細胞の分化誘導により、大腸がんのがん抑制遺伝子として機能する。一方で、上皮間葉転換(EMT)により悪性化を誘導する因子でもある。本研究では、このようなTGF-betaによる大腸がん悪性化抑制または促進作用を制御するスイッチ機構としてp53遺伝子変異に着目する。すなわち、異なる型のp53変異の存在により、大腸がん細胞がTGF-betaに対してどう反応するのか、マウスおよびヒト腸管腫瘍組織由来オルガノイドを用いて、マトリゲル中での構造変化解析と、マウスにおける肝転移巣の解析により明らかにする。
不活性結合の活性化法の開発とその触媒反応への展開

キレーションを利用する炭素-水素結合の活性化は今では有機合成化学の一般的手法となっている。しかし、そのほとんどは単座の配向基を利用したものであった。二座配向基を用いることで炭素-水素結合の新しい形式のカルボニル化反応の開発に成功した。ロジウム/ケイ素試薬系で炭素-シアノ結合のシリル化、還元反応、環化反応、Mizoroki-Heck型反応の開発にも成功した。さらに、アニソール誘導体のSuzuki-Miyaura型カップリングがニッケル触媒存在下、進行することも見出した。(1)炭素-水素結合のカルボニル化今まで、ルテニウムカルボニル錯体しか触媒活性を示さなかったベンゼン炭素-水素結合のカルボニル化反応にロジウムカルボニル錯体も高い触媒活性を有することを見出した。例えば、2-フェニルピリジンとエチレン、一酸化炭素との反応をロジウムカルボニル触媒存在下行うと、フェニル基のオルト位にカルボニル化が選択的に起こり、対応するエチルケトンが生成することを見出した。(2)炭素-水素結合のアミノ化銅塩存在下、2-フェニルピリジンとアニリンを反応させるとベンゼン環のオルト位の水素がアミノ化されることを見出した。銅塩は量論量必要である。(3)ニトリルのシリル化ロジウム触媒存在下、芳香族ニトリルとジシランを反応させると、炭素-シアノ結合が切断され、シリル化されることを見出した。ジシランとしては、ヘキサメチルジシランがもっとも効率的に反応した。様々は官能基が共存していても反応は進行する。(4)アセチレンの二重ヒドロエステル化ロジウム存在下、内部アセチレンと2-ピリジニルメタノールとの反応を一酸化炭素加圧(3atm)下、反応させると形式的にヒドロエステル化が2回起こったス1,4-ジカルボン酸エステルが生成することを見出した。2-ピリジニルメタノールの代わりにベンジルアルコールやメタノールでは対応するカルボニル化生成物は得られない。また、ピリジン窒素の隣に置換基をつけると反応が進行しないことがわかった。このことは、ピリジン窒素の触媒への配位が重要であることを示している。反応機構の検討からヒドロエステル化が2回起こっているのではなく、ケテン中間体を経ていることを明らかとした。ロジウム触媒存在下、フェニルピリジンとヘキサメチルジシランを反応させるとオルト位の炭素-水素結合が選択的にシリル化されることを見いだした。無置換フェニル基が基質の場合、モノシリル化生成物とジシリル化生成物の混合物が生成する。しかし、ピリジン環の3位にメチル基を付けるとモノシリル化か選択的に生成した。これは、モノシリル化生成物がさらに反応して2回目の炭素-水素結合が切断される時に、メチル基とシリル基の間の大きな立体障害があるためである。ロジウム(II)触媒存在下、末端アセチレンにフェニル基を有するエンイン類を反応させると骨格再配列反応が進行し、アセチレンとオレフィンの両方が切断した生成物が選択的に得られた。さらに、生成物の立体化学はシス体のみであった。ロジウムを触媒とする芳香族ニトリルのシリル化反応は、種々の芳香族炭素-シアノ結合に対して有効であることがわかっている。そこで、本シリル化反応の適用範囲を拡大するために、種々のアルケニルニトリルを用いて検討した。trans-ケイ皮ニトリルを用いたところ、73%の単離収率で対応するシリル化体が得られた。一方、cis体を出発物質として反応させると、反応条件化で異性化か進行し、得られた生成物はすべてtrans体であった。反応は、アリルシアニドやベンジルシアニドへも展開することが可能であることがわかった。ベンジルシアニドでは、少量ではあるが、炭素-シアノ結合が切断されないエナミン型生成物も得られた。ロジウム触媒存在下、芳香族にトリルとヒドロシランを反応させたところ、炭素-シアノ結合の還元反応(脱シアノ化反応)が進行することがわかった。効率よく脱シアノ化体を得るには、かさ高いイソプロピルシランを用い、トリアルキルホスファイト配位子を添加することが重要である。高い官能基許容性を示し、またや立体障害(オルト2置換ベンゾニトリル誘導体)に対しても適用可能である。さらに、本反応の最も重要な特徴は、幅広いアルキルニトリルへと適用できる点である。特に、β水素を持つアルキルニトリルを用いた場合にも、炭素-シアノ結合切断の結果生成するアルキルーロジウム中間体が、β水素脱離を起こさずに、対応する還元体を効率よく与えるのは注目に値する。ルテニウムカルボニル存在下、ピリジニルメチルアミン部を有する芳香族アミドのカルボニル化反応の開発に成功した。

芳香族アミドから炭素-水素結合のオルト位選択的活性化を経る芳香族イミド合成で、二座配向基が炭素不活性結合の活性化に有効であることを示している。すでにわれわれが報告しているフェニルピリジンを基質にしたカルボニル化反応と異なり、エチレン共存下であるにもかかわらずエチレンは生成物に取り込まれない。しかし、エチレンを共存させないと反応は全く進行しないことから、エチレンは水素捕捉剤として働いているものと思われる。また、水の添加は必要である。水を添加しない場合、収率は25%と大きく減少する。官能基許容性は高く、メトキシ、ジメチルアミノ、アセトアミド、ケトン、エステル、クロロ、さらにはブロモ基があっても、反応は進行する。ロジウム(II)触媒存在下、末端アセチレンにフェニル基を有するエンイン類を反応させると骨格再配列反応が進行し、アセチレンとオレフィン結合の両方が切断した生成物が選択的に得られた。
二十世紀イタリア芸術における前衛と古典回帰とモダニズムに関する研究

本研究は、20世紀前半のイタリア美術の絵画作品とそれをめぐる著述における、前衛と古典回帰とモダニズムをめぐる諸問題を再検証することを目的としている。前衛絵画の時代を経験した欧州の画家たちは、1910年代半ばから「古典回帰」時代を迎える。本研究は、この時代の絵画作品を研究対象として、作品調査および画家たち自身による著述の精読を通して、図像、様式、技法について、個別の作品における古典古代、過去の美術、神話的主題の記憶に焦点をあてて分析するとともに、前衛と古典主義の関係の多様性を明らかにした。研究代表者は、2009年9月にロンドンのテート・モダーン、ヴァールブルグ・インスティテュート、ヴェネツィア・現代アーカイブ他において、作品調査及び閲覧調査を行った。その内容は、デ・キリコやカッラ、ボッチョーニをはじめとする20世紀イタリアの画家の美術史的記述に関する調査研究、ヨーロッパの前衛美術の受容と批評に関する調査研究、未来派およびデ・キリコに関する作品調査・資料調査及び収集を主とする。また、2009年がマリネッティの「未来派宣言」」から100年を数えることから、欧米では展覧会、書籍や論文集の刊行が続いた。そのなかで、今年度は特に未来派や未来派をめぐる研究をめぐって、国内外の研究者やアーティストと意見交換をすることに努めた。展覧会に関連する主な調査研究として、象徴主義絵画、ポスト印象派の時代の美術に関する研究を行った。特に、1910年に生まれた「ポスト印象派(英:Post-Impressionism)」という呼称に関して調査を行うなかで、テート・アーカイブ所蔵の、ロジャー・フライによるポスト印象派展の展覧会カタログ(1910年、1912年)を閲覧・複写し、出品作品・展覧会の組織内容なども把握することができた。日本におけるポスト印象派の受容、語の紹介に関する調査研究と併せて、その成果の一部は『オルセー美術館展2010「ポスト印象派」』(展覧会カタログ)に発表した。100年前に生まれた「ポスト印象派」の概念は、近年批判的に再検討されており、その語が誕生した当時の歴史的状況をあらためて明らかにし、これを広く発信することは重要意義を持つものと考える。また、この調査研究からは、前衛絵画の受容と批評の状況に関する理解を深める上でも、今年度の計画の一つである分析の枠組みの構築にあたっても、多くの示唆を得ることとなった。研究実施計画に基づき、昨年度より引き続いて、国内外における作品所蔵調査および関連資料の収集を行い、本研究課題に関連する作品の所蔵状況の把握を進めた。調査・閲覧を行った主な機関は、国内では国立西洋美術館研究資料センター、国立新美術館アートライブラリ、東京大学教養学部図書館書庫、武蔵野美術大学図書館ほか、国外ではフィレンツェ・ドイツ政府美術史研究所、ミラノ・形而上絵画アーカイブほかである。本年度後半には、これまでの先行研究に関する調査を踏まえて、分析の枠組みの構築を行い、今年度中に発表した論文(「ジョルジョ・デ・キリコとシュルレアリスム:内的世界の透視図法」)に反映させるとともに、形而上絵画(Pittura Metafisica)に関する学位論文の構成を再検討した。研究代表者は、平成22年7月に、フィレンツェ、ローマ、ミラノにおいて、本研究課題と関連する展覧会の見学と文献収集を行った。同出張中に、『シュルレアリスム展--パリ、ポンピドゥ・センター所蔵作品による--』展の出品作品のうち1点の油彩作品に関する真贋調査を行い、結果として出品作品を変更することとなったが、この調査を通して得た発見は、単なる真贋調査を越えて、今後の調査研究に拡がりを与えるものでもあった。同展図録には、前掲論文および作品解説を執筆した。同展覧会HP上の子供向けガイド等と併せて、展覧会事業全体を通じて、最新の研究動向を踏まえたシュルレアリスムをめぐる調査研究ならびに20世紀のヨーロッパ絵画における古典回帰、神話的主題の現代性という問題をめぐる考察を広く発信できたことは、重要な意義を持つものと考える。平成22年度は、国立新美術館における二つの大規模な展覧会事業に携わるなかで、各展覧会の監修者(オルセー美術館館長ギ・コジュヴァル氏、ポンピドゥ・センター副館長ディディエ・オッタンジェ氏)、作品調査に協力いただいたミラノ・形而上絵画アーカイブのパオロ・バルダッチ氏らをはじめとして、イタリア20世紀絵画に造詣の深い海外の研究者から有義な教示を得ることができた。一方で、本年度に計画されていたものの、職務の都合上見送らざるを得なかったアーカイブ調査および学会発表は、平成23年度以降の計画を調整した上で遂行する。平成23年度は、当初の研究計画に基づいて、作品調査および資料調査を欧州の美術館・アーカイブ(フランス・国立近代美術館、イタリア20世紀美術館ほか)において行った。「前衛的な古典主義」における葛藤の諸相に関して、対象とする画家たちによる美術史的記述に焦点を当てるという視点から、作品と著述の精読と分析を続けた。その成果の一部は、平成24年2月の日仏美術史学会例会における口頭発表として発信した。

また、平成21ー22年度に職務(展覧会事業)との関連において進行していた、シュルレアリスムの芸術をめぐる調査研究を継続した。この調査研究は、複製媒体における絵画作品とオブジェの表象、あるいは雑誌ページ上での「展示」の検証という、独自の視点からの分析へと結実した。その成果の一部は、平成24年度(平成23年度より繰越)にドイツ・国立ゲルマン博物館における第33回国際美術史学会ニュルンベルク大会において、口頭発表(英語)として発信した。本発表においては、20世紀の絵画とオブジェの問題、20世紀の西洋と日本の美術および複製媒体におけるオブジェ、絵画作品、建築とその表象の問題について広く論じた。ニュルンベルク大会においては、国際的な研究者交流を通じて、今後の研究のヴィジョンにとり貴重な示唆を得たとともに、オーストラリアを含むアジアにおけるシュルレアリスムに関する意見交換の機会などをもった。研究代表者は、今後の研究において、本研究課題において萌芽をみた、新たな歴史的ヴィジョンおよび理論的射程に基づいて、イタリアを主とするヨーロッパの芸術の創造の現場とそれをめぐる言説の場における前衛と古典主義の諸問題を検証するための調査研究を継続して行う計画である。24年度が最終年度であるため、記入しない。
遷移金属触媒による炭素-水素結合の新規変換反応の開発

多くの有機分子は,その表面を炭素-水素結合(以下,C-H結合と表記)によって覆われている.そのためこれを活性化して直接変換する反応は,分子を事前に官能基化する必要がないため原子効率にきわめて優れており,有機合成反応として理想的である.そのような観点から,C-H結合の直接変換反応の開発は,近年世界中で最も活発に研究されている研究領域の1つであり,不飽和化合物への付加反応や有機ハロゲン化物や有機金属反応剤とのカップリング反応などが相次いで報告されている.しかしながら,それらのほとんどがルテニウム,ロジウム,パラジウム触媒など高価な貴金属触媒を用いるもので,反応性の低いC-H結合を活性化するために100°C以上の比較的過酷な反応条件を必要とする.そのような背景から本研究では,これまでC-H結合の活性化にほとんど用いられていなかった安価な金属触媒を用いたC-H結合の直接変換反応の開発を行っている.芳香族C-H結合と有機ケイ素反応剤のカップリング反応を目指して,平成20年度より継続して適切な有機ケイ素反応剤の分子設計を行なってきた.その結果,アリール[2-(2-ヒドロキ-2-プロピル)シクロヘキシル]ジメチルシランのニッケルへの金属交換がきわめて円滑に進行して,塩化アリールやアリールスルホン酸エステルとの交差カップリング反応が進行して,ビアリールが収率よく得られることを見つけ,平成21年度に反応条件を最適化した.平成22年度は,本反応をいろいろな置換基を有するアリールシラン反応剤と塩化アリールおよびアリールスルホン酸エステルに応用して,安価なニッケル触媒を有機ケイ素化合物を用いるビアリール合成法を確立した.安価な塩化ニッケル錯体とフェノールから簡単に得られる求電子剤を用いる本手法は,ケイ素の残渣も定量的に回収できるので,きわめて実用的なビアリール合成法であることを明らかにした.多くの有機分子は,その表面を炭素-水素結合(以下,C-H結合と表記)によって覆われている.そのためこれを活性化して直接変換する反応は,分子を事前に官能基化する必要がないため原子効率にきわめて優れており,有機合成反応として理想的である.そのような観点から,C-H結合の直接変換反応の開発は,近年世界中で最も活発に研究されている研究領域の1つであり,不飽和化合物への付加反応や有機ハロゲン化物や有機金属反応剤とのカップリング反応などが相次いで報告されている.しかしながら,それらのほとんどがルテニウム,ロジウム,パラジウム触媒など高価な貴金属触媒を用いるもので,反応性の低いC-H結合を活性化するために100°C以上の比較的過酷な反応条件を必要とする.そのような背景から本研究では,これまでC-H結合の活性化にほとんど用いられていなかった安価な金属触媒を用いたC-H結合の直接変換反応の開発を行っている.まず,芳香族C-H結合と有機ケイ素反応剤のカップリング反応を目指して本年度は,ハロゲン化アリールとの交差カップリング反応を利用して有機ケイ素反応剤のニッケルや銅への金属交換の可能性について調べた.分子内に水酸基を有するフェニルシランを用いて検討したところ,ヨウ化アリールとの交差カップリング反応が銅触媒だけで進行することを認めた.また,ニッケル触媒を用いると,アリールスルホン酸エステルとの交差カップリング反応が進行して,ビアリールが収率よく得られることも見つけた.次年度以降,引き続きこれらの交差カップリング反応の反応条件最適化を検討した後,芳香族C-H結合の活性化を利用したカップリング反応へと展開する予定である.多くの有機分子は,その表面を炭素-水素結合(以下,C・H結合と表記)によって覆われている.そのためこれを活性化して直接変換する反応は,分子を事前に官能基化する必要がないため原子効率にきわめて優れており,有機合成反応として理想的である.そのような観点から,C・H結合の直接変換反応の開発は,近年世界中で最も活発に研究されている研究領域の1つであり,不飽和化合物への付加反応や有機ハロゲン化物や有機金属反応剤とのカップリング反応などが相次いで報告されている.しかしながら,それらのほとんどがルテニウム,ロジウム,パラジウム触媒など高価な貴金属触媒を用いるもので,反応性の低いC・H結合を活性化するために100°C以上の比較的過酷な反応条件を必要とする.そのような背景から本研究では,これまでC・H結合の活性化にほとんど用いられていなかった安価な金属触媒を用いたC・H結合の直接変換反応の開発を行っている.芳香族C・H結合と有機ケイ素反応剤のカップリング反応を目指して,平成20年度より継続して適切な有機ケイ素反応剤の分子設計を行なってきた.その結果,アリール[2-(2-ヒドロキ-2-プロピル)シクロヘキシル]ジメチルシランのニッケルへの金属交換がきわめて円滑に進行して,塩化アリールやアリールスルホン酸エステルとの交差カップリング反応が進行して,ビアリールが収率よく得られることを平成20年度末に見つけていたが,平成21年度は,反応条件を最適化して基質適用範囲を詳細に調べた結果,炭酸セシウムが活性化剤として有効であることをみつけ,きわめて官能基選択性の高いヒアリール合成法を確立した.安価な塩化ニッケル錯体とフェノールから簡単に得られる求電子剤を用いる本手法は,ケイ素の残渣も定量的に回収できるので,きわめて実用的なビアリール合成法であることを明らかにした.多くの有機分子は,その表面を炭素-水素結合(以下,C-H結合と表記)によって覆われている.