hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳血管治療薬の開発を目的としたアルキルチオフロピリドンの有効利用

本研究は脳血管性痴呆の治療薬としての脳代謝賦活作用、脳血管拡張作用を示す医薬品及びアルツハイマ-型痴呆の治療薬としての抗ムスカリン作用を示す医薬品の両構造に共通性を見いだし、両者を単一の共通中間体から最も効率的に合成しようとしたものである。まずこれまでに開発されている脳血管性治療薬及びアルツハイマ-型治療薬の両者が置換ピペリジン骨格を共通構造として持つ事に着目し、両者の医薬品を双環性ヘテロ環であるアルキルチオフロピリドン体から効率的に合成することを目的として、このアルキルチオフロピリドン体の大量合成法を検討した。その結果、本研究グル-プが開発した還元的光閉環反応が有効であることを確認した。次にこの双環性ヘテロ環であるアルキルチオフロピリドン体はアルキルチオ部分、エノ-ルエ-テル部分、及びラクタムカルボニル基という3つの官能基を合わせ持った機能性の高いヘテロ環であることが予想されたのでそれぞれの官能基を足がかりとした反応性を検討した。その結果、合成化学として有用な炭素一炭素結合形成反応を開発することができた。そこでそれらの反応を応用して生理活性の強いアルカロイドであるtecomanine,emetine,quinine,ajmalicine等の効率的合成を達成することができた。ついでこれらの結果に基づいて、脳血管治療薬として実用化されているeburnamonineの形式的合成を達成することができたが、eburnamonineの同族体であるさらに構造の複雑なcuanzineに関しては全合成には至らず、課題として残った。また、既知のアルツハイマ-型痴呆薬の類似体としてのピペリジン誘導体をいくつか合成した。また本研究途上で得られた誘導体の中からより薬理活性の高い新しい脳血管治療薬を創製する事を目的として、現在それらの薬理活性を調査中である。まず脳血管性痴呆及びアルツハイマ-型痴呆の治療薬の合成のための共通中間体に想定したアルキルチオフロピリドン体の大量合成法の開発を行なった。すなわち目的のフロピリドン骨格構築法として最も有効と考えられるアルキルチオエナミドの還元的光閉環反応を検討し至適条件を確立した。まず安価な脂肪酸よりチオアミド化、アルキル化、そしてアシル化により簡単に得られるアルキルチオエナミドを水素化ホウ素ナトリウムなどの存在下での光照射を行なった。得られた粗生成物を、設備備品費で購入した波長可変UV検出器付中圧カラムクロマトで分離精製を試みたところ目的のアルキルチオフロピリドン体が非常に簡単にしかも高収率で得られた。次に大量合成できたアルキルチオフロピリドン体に含まれる代表的官能基であるアルキルチオ部分およびラクタムカルボニル基への反応性を検討した。その結果、アルキルチオ基を足がかりとした炭素一炭素結合反応及びアルキルチオ基を一旦アルコキシ基に変換後、炭素一炭素結合反応を行なうことができた。またラクタムカルボニル基のα位への炭素鎖導入にも成功した。このようにして、アルキルチオフロピリドン体に含まれるいくつかの官能基を足がかりとした炭素一炭素形成反応を開発するとともに、この反応を応用して薬理活性を有するアルカロイド、キニ-ネやアジマリシンの形成合成を行なった。更に、この反応を分子内閉環反応へと拡張し、薬理活性を有するインドロキノリチジン誘導体の合成も行なった。以上のように、本年得られた結果を綜合的に判断すると、アルキルチオフロピリドン体がいくつかのアルカロイドの合成中間体として、また脳代謝賦活作用薬や抗ムスカリン薬などの合成中間体として有望であることを確認できた。

本研究の目的である脳血管治療薬の最も有効な合成原料となり得る2つのタイプのアルキルチオフロピリドン体の大量合成法を、前年度の成果として確立した。また、それらに含まれる代表的な官能基であるアルキルチオ部分、エノ-ルエ-テル部分、及びラクタムカルボニル基などの基本的な化学反応性を検討したので、本年度はおもに有用医薬品の効率的合成への応用を検討した。1)共通中間体であるアルキルチオフロピリドン体の大量供給とそれらを用いる既知の脳血管治療薬であるキニン系、ピペリヂノカルビノ-ル系、及びビンカアルカロイド系医薬品への誘導を検討した結果、有用医薬品であるquinine,ajmalicineなどの形式合成が完成した。2)アルキルチオフロ(3,2ーc)ピリドン体から、脱離ー付加型反応を適用して脳代謝賦活作用を有するeburnamineーvincamineアルカロイドの合成研究を行なった。すなわち1)で大量合成したフロピリドン体から塩基存在下での求核試薬との反応により3,4ージ置換ピペリヂン体への誘導、及び求電子試薬との反応により3,3ージ置換ピペリヂン体への誘導を行なった。またそれらの結果に基づいてビンカアルカロイドvincamineの形式全合成を完成するとともに、6環性アルカロイドcuanzineの合成の可能性を見いだした。また、これらの合成過程で得られる各種誘導体について薬理作用を調査中である。3)前年度に行なった成果の1つであるアルキルチオフロピリドン体の大量合成法にヒントを得て、最近注目されているヘテロ環を有する抗ムスカリン作用薬の類似体を合成した。
遺伝子発現よりみた腎代謝・腎細胞増殖機構の解明

本年度は主に腎臓における解糖系律速酵素の局在と、虚血再灌流時の酵素の変動をmRNAレベルでとらえ、解糖系の腎代謝への寄与を病態面より解明しようと試みた。解糖系酵素としては、ピルビン酸キナ-ゼ(pk)、ホスホフルトキ-ゼ(PFK)、ヘキソキナ-ゼ(HK)に着目し、酵素活性およびmRNAレベルの変動を検討した。(1)PKには4つのアイソザイムがあり、ラット腎臓にはm_1ーPKとLーPKの2種類のアイソザイムが存在することが知られている。前者が約89割を占める。灌流固定した正常腎における各々のアイソザイムの局在を、特異抗体を用いて免疫組織化学的手法により検討した。その結果、m_2ーPKは遠位部尿細管(ヘレン係蹄上行御太い脚、遠径尿細管、集合管)に、LーPKは近径屈細管に限局して存在すること説明した。(2)虚血再灌流モデルとして、ラット片側(左側)腎動脈45分間閉塞後再灌流を行い、左側腎を実験群、右側腎を対照群として測定に供した。HK、PFKは虚血再灌流後も実験群、対照群間で差を認めず、酵素活性、mRNAレベルともに12週間ほとんど変動なく推移した。一方、PKは虚血再灌流後に大きく変動した。M_2ーPKは虚血再灌流直後に活性が約1/2に低下するが、その後3日目をピ-クに活性が処置前のレベルを上回るほどに上昇、約12週で元のレベルに復した。LーPKは処置後23日目まで活性は低下を続け、12週後に元のレベルに復した。各々のmRNAレベルは酸素活性の変化より約1日早く変動し、m_2ーPKは約2倍、LーPKは1/2倍とミラ-イメ-ジの関係を示した。以上より、虚血再灌流時には解糖系律速酵素のうちPKが最も変動し、遠位部尿細間に局在するm_2ーPKの合成および活性亢進が、回復過程で重要な役割をはたしていると推察された。糖代謝酵素メッセンジャーRNAの動態の検討:(I)糖新生系酵素の動き:腎臓は肝臓とならぶ重要な糖新生臓器であり、絶食時やアシドーシス時には腎臓での糖新生系が亢進することが酵素活性レべルで知られている。我々は、遺伝子発現より糖代謝を見直すため、糖新生系の律速酵素Phosphoenolpyruvate carboxykinase(以下PEPCK)を対象とし、そのメッセンジャーRNA(mRNA)の動き検討した。〔方法〕ラット腎のTotal RNAは、Guanidium-LiCl法により抽出し、^<32>PラべルのPEPCKcDNA(Dr.Granner)を用いてHybridizationを行った。mRNAの局在証明としてin situ hybndization(チミンダイマー法:中根一穂ら)を用いて検討した。〔結果〕(1)PEPCKmRNAレべルは急性酸(塩化アンモニウム)負荷により上昇し、急性アルカリ(重曹)負荷では逆に減少した。変化の割合は負荷量に相関した。(2)経口酸負荷において負荷後1時間後よりmRNAの上昇傾向を認め、負荷後3時間目では有意な増加を認めた。(3)24時間の絶食および急性酸負荷(6時間)を組み合わせたプロトコールでは、絶食・酸負荷ともmRNAレべルは約2倍となり、両者が相乗的に作用していることが明らかとなった。(4)Northern Analysisより、mRNAレべルの変化は転写レべルでの制御を介していることが示唆された。(5)肝臓でのPEPCKmRNAは、(3)の条件では有意な増加を認めず、肝臓と腎臓では異なったメカニズムで糖代謝の調節が行われていることが再確認された。(6)In Situ HybridizationによりPEPCKmRNAレべルの増加は腎近位尿細管でのmRNAのaccumulationの結果と考えられた。(II)解糖系酵素の動き:〔方法〕糖新生系の検討と同じ。解糖系酵素として律速酵素Pyruvate Kinase(PK)を対象とした。〔結果〕糖新生系が亢進する条件では、PKの2種のアイソザイム(L型PK、M_2型PK)ともmRNAレべルの変化を認めなかった。(2)虚血再灌流モデルとして、ラット片側(左側)

腎動脈45分間閉塞後再灌流を行い、左側腎を実験群、右側腎を対照群として測定に供した。HK、PFKは虚血再灌流後も実験群、対照群間で差を認めず、酵素活性、mRNAレベルともに12週間ほとんど変動なく推移した。一方、PKは虚血再灌流後に大きく変動した。M_2ーPKは虚血再灌流直後に活性が約1/2に低下するが、その後3日目をピ-クに活性が処置前のレベルを上回るほどに上昇、約12週で元のレベルに復した。LーPKは処置後23日目まで活性は低下を続け、12週後に元のレベルに復した。各々のmRNAレベルは酸素活性の変化より約1日早く変動し、m_2ーPKは約2倍、LーPKは1/2倍とミラ-イメ-ジの関係を示した。以上より、虚血再灌流時には解糖系律速酵素のうちPKが最も変動し、遠位部尿細間に局在するm_2ーPKの合成および活性亢進が、回復過程で重要な役割をはたしていると推察された。
歯周炎原因菌のタンパク質毒素を分泌する外膜チャネルの解明

慢性歯周炎原因菌Porphyromonas gingivalisのPor分泌経路はC末端領域ドメイン(CTD)がある病原性タンパク群を分泌する。その分泌反応は、CTDに依存したPor分泌装置での外膜透過、シグナルペプチダーゼPG0026によるCTDの切断、糖脂質修飾と表層膜への結合で構成される。PG0026はCTDタンパクの一つであるが、例外的に分泌後のCTD切断と脂質結合が起こらない。本研究はCTD依存的に外膜を透過したPG0026が糖脂質修飾反応に関与する外膜タンパクPG27と特異的に結合することで自身を菌表層に機能的に局在させる機構を明らかにし、外膜分泌装置の構成を初めて示唆した。慢性歯周炎原因菌Porphyromonas gingivalisで発見された新規のタンパク質分泌系PorSSは、本菌の歯周炎の発症や増殖に必須なタンパク質因子を分泌する。PorSSはそのタンパク質分泌機構や構造情報が未だ詳細には解明されていない。PG27は申請者のグループが初めて同定・報告した新規の外膜タンパクであり、PorSS分泌性タンパクのリポ多糖による修飾過程に関与すると考えられている。今年度は、PorSSのタンパク質分泌に必須なPG27タンパクの複合体構造の解明実験を行った。(1)PG27タンパクは発現量が少なく、野生型P. gingivalis W83株からのPG27の精製は困難であることが判明した。そこで、PG27のC末端にヒスチジン・タグを導入したPG27Hisタンパクの精製系を検証した。PG27は外膜タンパクであるため、効率の良い精製系の確立が必要である。そこで精製に有効な可溶化剤を選択し、分離に有効なカラムの選択と溶出条件等の精製条件を決定した。最終的に1リットルの培地から得られる菌体当り、数マイクログラムの精製標品が得られた。SDS-PAGEによる分離と銀染色による解析から、精製標品には精製PG27Hisタンパクと分子量の異なる2種のタンパクバンドが検出できた。これらのタンパクバンドをLC-MS/MS分析によって決定した。現在、同定したタンパクとPG27タンパクとの関連を遺伝学的に検証している。(2)昨年度から引き続き、東京大学創薬オープンイノベーションセンターが保有する化合物ライブラリー(計約14万個)から、P. gingivalisの最少培地と複合培地での増殖性に違いを示すPorSSの分泌阻害性物質の探索を行っている。本年度は約4万個をスクリーニングした。慢性歯周炎原因菌Porphyromonas gingivalisで見出されたPorSS(Por secretion system)は、C末端領域にC-terminal domain(CTD)を有する病原性や増殖に必須なタンパク質を細胞外に分泌する。PG27タンパク質はCTDタンパクの分泌に必須な外膜タンパク質として申請者が同定・報告した。その後PG27は分泌されたCTDタンパクに付加される陰性リポ多糖の生合成に関与することが報告され、PG27がPorSSの構成因子ではないことが示唆された。しかし申請者はPG27の欠損がCTDタンパクの分泌過程を阻害することを示していた。そこでPG27タンパクをP. gingivalisから精製し、その結合性タンパク質を検証することで、PG27とPorSSとの機能・構造的な関連性を調べた。(1)昨年度はPG27タンパクの結合性タンパク質を見出し、PG0026タンパクを同定した。今年度は、より高分子量のPG27結合性のタンパク質があることを見出し、HagAタンパクを同定した。更にPG27・PG0026複合体とPG27・HagA複合体を生化学的、遺伝学的解析によって確認した。PG0026はCTDタンパク質のCTD部分を切断する新規のシグナルペプチダーゼである。そこでPG27・PG0026複合体はPG0026を外膜に固定する役割を担っていると結論した。またPG27の欠損がPG0026の局在に影響することでCTDタンパク質の分泌活性そのものを阻害したと推定した。(2)昨年度から引き続き、東京大学創薬オープンイノベーションセンターが保有する化合物ライブラリー(計約14万個)から、P. gingivalisの最少培地と複合培地での増殖性からPorSSの分泌阻害性物質やその他の種々の阻害物質の探索を行っている。本年度は約2万個の化合物をスクリーニングした。慢性歯周炎原因菌Porphyromonas gingivalisで見出された新規のタンパク質分泌系PorSSは、本菌の病原性や増殖に必須なタンパク質因子を分泌する。PorSSは機能や構造が詳細に解明されていない。

今年度はPorSSの外膜チャネルの候補として同定された新規の巨大外膜タンパク質Sov(2,499残基)の機能的役割を検証した。(1)Sovタンパク質の精製:Sovは発現量が非常に少なく、遺伝子カセットの挿入による極性効果でもその発現量は有意に上昇しなかった。またヒスチジン・タグを導入したSovタンパク質(SovHis)は、界面活性剤を用いた条件下で精製出来なかった。現在、SovHisの精製条件の検証を行っている。(2)最少培地の組成の検証:P. gingivalisは、ブレイン・ハート・インフュージョン複合培地を基礎とするBHIHM培地ではSov等に非依存的に増殖するが、タンパク質を唯一のエネルギー源として含有する最少培地ではその増殖がSov等に依存する。P. gingivalisの最少培地に添加するタンパク質源として、液体培地ではウシIgG+BSAの混合(GA培地)が、寒天平板ではウシIgG+BSAの混合またはラクトアルブミンかカゼインの単体での添加が本菌の増殖を良く支持した。しかし、ラクトアルブミンとカゼインは白濁水溶液となることから液体培地での使用は制限されることを示した。(3)PorSSの分泌阻害物質の探索:東京大学創薬オープンイノベーションセンターが保有する化合物ライブラリー(計約14万個)から、P. gingivalisのGA培地での増殖を阻害するがBHIHM培地での増殖を阻害しない化合物のスクリーニングを開始した(本年度は約1万個をスクリーニングした)。(1)Sovの結合サブユニットを同定してSovの機能を推定する。Sovのニッケルカラムを用いたアフィニティ精製には通常の2倍の長さのHisタグ(His×12)が必要であった。このHisタグ(His×12)を導入したSov-HisをP. gingivalisで発現させ、その細胞破砕液からニッケルカラムに結合性の未変性Sov-Hisを精製した。しかしHisタグの導入によってSov-Hisの発現量が低下するため、目的の実験に必要な量のSov-His精製標品を回収することが出来なかった。これはSov-Hisが本菌のプロテアーゼであるジンジパインによって分解されることが原因であると推定した。CTDの切断はジンジパインの分泌後修飾反応であり酵素PG0026が触媒する。PG0026の遺伝子の挿入変異はジンジパインの活性が野生型よりも低下することから、PG0026の挿入変異株にSov-Hisを発現したところ野生型と同レベル程度まで発現量が回復することを突き止めた。この発現系をSov-Hisの精製系として利用可能か検証を行っている。(2)昨年度から引き続き、東京大学創薬オープンイノベーションセンターが保有する化合物ライブラリー(計約14万個)から、P. gingivalisの最少培地と複合培地での増殖性からPorSSの分泌阻害性物質やその他の種々の阻害物質の探索を行った。本年度は約3万個の化合物をスクリーニングした。生化学申請書ではPorSSの分泌装置を構成するタンパク因子のひとつと考えられているSovタンパク質の解析を行う予定であった。しかし、今年度内でSovタンパクの精製系を確立することは出来なかった。一般に膜タンパク精製の方法論は未だに論理的な構築がなされていない。
最先端知的財産権の法的エンフォースメント・メカニズムの学際的研究

研究成果の詳細については、主な発表論文及び書籍を参照されたい。とりわけ、本科研費の中心的研究テーマとして、特許審決取消訴訟における審理範囲、特許無効審決取消訴訟とクレーム訂正、間接侵害、クレーム解釈、損害賠償、特許侵害訴訟における特許無効の可否という理論上も実務上も極めて重要な諸問題について研究成果を収めている。昨年7月には、米国での知財法研究の中心の一つであるワシントン大学主催のシポジウムに代表者大渕が参加して、米国を中心とする国際的知的財産法の理論と実務の双方につき最先端の情報を得ることができた。同年9月には、パリで開催された国際著作権協会(ALAI)の研究大会に、大渕が参加し、第2日目の午前の重要なセッションにおいて司会を務めた。従前、工業所有権法が研究の中心をなしていたが、著作権法に更に大きく研究領域を拡大する契機となった。同年10月には、日本・中国・韓国のアジア三極による知的財産法シンポジウムが韓国ソウルで開催されたが、これにも、大渕が参加して、知的財産高等裁判所設立後の知的財産訴訟の変化に関する報告を行った。アジアの知的財産法に関する本格的比較法研究を開始する契機となった。以上のような海外学術調査での成果を十分踏まえて、大渕において、「特許法等の解釈論・立法論における転機」を公刊した。これは、本科研費の中心的研究テーマである、特許権侵害訴訟における特許無効の主張の可否、特許審決取消訴訟における審理範囲等という最重要論点につき、両者を総合的に視野に入れて論じた意欲作であり、学界のみならず、実務界(特に司法界)において、従前の通説ないし定説に本質的な再考を迫り、大きな反響を呼んだ。また、大渕ら共著の『クレーム解釈論』の「クレーム解釈と特許無効」(大渕執筆)も、同様に大きな反響を呼んだ。研究分担者斉藤は、後掲論文において、知的財産法システムにおける行政法理という重要論点につき注目すべき理論を提示した。また、同井上は、不正競争防止法に関する後掲論文2点において、各重要論点につき、注目すべき理論を打ち出した。同平嶋は、後掲論文2点において、ドメイン名と間接侵害という各重要論点につき、サイバー法という新たな視点からの理論的貢献を行った。昨年6月には、スペイン・バルセロナで開催された国際著作権協会(ALAI)の理事会と研究大会に、大渕が参加し、国際的な著作権法に関する理論と実務の双方に関する最先端の知見と情報を得ることができた。同年7月には、米国での知財法研究の中心の一つであるワシントン大学主催のシンポジウムに代表者大渕が参加して、特許権の効力に関する重要論点である消尽論につき、比較法的観点から報告を行うとともに、米国を中心とする国際的知的財産法の理論と実務の双方につき最先端の情報を得ることができた。同年8月には、シンガポールで開催されたIP Academy主催の国際知的財産法シンポジウムに参加して、知的財産法のエンフォースメントにおいて重要な役割を果たすIPADRと、デジタル化ネットワーク化環境下における著作権法の在り方という2つのテーマについて報告を行うとともに、米国・欧州・アジアの知的財産法関係者から最新の情報を収集することができた。以上のような海外学術調査での貴重な成果を十分踏まえて、大渕において、「審決取消訴訟の審理範囲等」を公刊した。これは、本科研費の中心的研究テーマである、特許審決取消訴訟における審理範囲、特許無効審決取消訴訟とクレーム訂正という2つの重要論点につき、従前の研究成果を踏まえつつ、更に一歩踏み込んで掘り下げた意欲作であり、本科研費の研究の一つのクライマックスをなすものである。これ以外では、「特許訴訟・審判制度の現状と今後の課題」で、上記2つの論点と特許無効論以外にも、エンフォースメントの中核をなす審判・訴訟制度につき総合的な視野からの検討を加えている。「特許法上の特許無効」は、短いものではあるが、特許無効論について、行政法的観点から大胆な分析を加えた意欲作である。また、「著作権侵害による損害の賠償一知的財産法からのアプローチ」は、著作権と特許権の双方につき、本科研費での中核的論点である、損害賠償論につき、従前十分でなかった民法との対比を大胆に加えつつ徹底的な分析検討を行った意欲作である。また、「法的保護システムの面からみた著作権法の特色--特許法等との対比を軸として」は、特許権と著作権につき、エンフォースメントメカニズムと保護範囲論の双方の観点から大胆な比較を加えて両者の本質を浮き彫りにしようとするものである。研究分担者平嶋は、「ソフトウェア関連発明と知的財産法」において、最先端分野の代表格であるソフトウェア関連発明における実効性のある知的財産保護のあり方について、法律と技術の両面から学際的な鋭い分析検討を加えている。研究分担者の平嶋は,本研究の一環として,論文「ソフトウエア関連発明における自然法則利用性の評価について-回路シミュレーション方法事件判決を端緒とした検討」を発表し,また著書としては,『ライセンス契約-ビジネス法務大系1-Section10 GPL(General Public License)』を公刊した。研究分担者の井上は,本研究の一環として,論文「普通名称性の立証とアンケート調査-アメリカでの議論を素材に-」を発表した。

また、連携研究者である平場は、平成20年度に、著作権と特許権の各侵害に関する重要論点について、「著作権侵害主体の評価をめぐる議論について-私的利用領域の拡大と差止範囲画定の視点から」現代社会と著作権法(斎藤博先生御退職記念論集)(弘文堂)228-260頁と「複数主体による特許権侵害について判断した事例」速報判例解説3巻(日本評論社)243-246頁の2本の論文を公刊した。これらの複雑困難な重要論点について正面から果敢に挑戦するものであって、大きな意義を有するものと解される。
異種ファイバレーザーのコヒーレント合成による高繰返し極短パルス光源の開発

光と物質の相互作用における超高速なダイナミクスを調べるためのツールとして、低コスト・省エネルギー・高安定で高繰返しのファイバレーザーによる極短パルス光源の実現を目的に、2波長の同期したフェムト秒パルスファイバレーザーシステムを開発した。最後のパルス圧縮器を除いて、すべてファイバー融着による構成となっており、堅牢で保守容易なシステムとなっているのが特長である。超短パルス光源は、光と物質の相互作用における超高速なダイナミクスを明らかにするツールとして、必要不可欠なものであり、光源としては、高繰り返し性・極短パルス性を有する光源が望まれている。さらに、低コスト・省エネルギー・高安定性の観点から、ファイバレーザーをベースとした極短パルス光源の実現が期待される。本研究では、異なる媒質(波長)のファイバレーザーのコヒーレント合成を用いて、低コスト・省エネルギーで高安定な高繰返し極短パルス光源を実現することを目指している。平成25年度は、本目的への重要なステップである異波長レーザーの高精度なタイミング同期に関して、チタンサファイア(TiS)レーザーとイッテルビウムファイバ(YbF)レーザーの間で高精度かつ長期安定なタイミング同期を実現した。我々は以前より、独自の受動的タイミング同期法によりサブフェムト秒精度のタイミング同期が可能であることを実証してきたが、長期安定性が課題であった。長期安定性に欠ける原因は、温度揺らぎによる共振器長変化が受動的方式の動作許容範囲を超えてしまうことにある。そこで、YbFレーザーの能動的な温度安定化を行うと同時に、TiSレーザーの能動的な繰返し安定化を行い、揺らぎを動作許容範囲内に抑制することにより、6時間以上のタイミング同期を実現することに成功した。また、1秒間で0.75フェムト秒という高い同期精度も得ることができた。本方式の特長は、追加的に行う能動的制御が非常に簡便なものでよいという点である。受動的法方式を使わずに、能動制御のみでタイミング同期を行う場合は、通常、サブフェムト秒の同期精度を得るために、高周波を処理する非常に複雑な電子回路と高速なフィードバック系を必要とする。本方式は、能動制御の長期安定性と受動方式の高精度の両方の利点を融合することにより、簡便な構成で実現できたことに意義がある。超短パルス光源は、光と物質の相互作用における超高速なダイナミクスを明らかにするツールとして、必要不可欠なものであり、高繰り返し性・極短パルス性を有する光源が望まれている。さらに、低コスト・省エネ・高安定性の観点から、ファイバレーザーをベースとした極短パルス光源の実現が期待される。本研究では、異なる媒質(波長)のファイバレーザーのコヒーレント合成を用いて、低コスト・省エネで高安定な高繰り返し極短パルス光源を実現することをめざしている。平成26年度は、より高安定な2波長同期光源の実現のために、共通シード光の波長変換により、エルビウムファイバの利得波長1500 1600 nmとイッテルビウムファイバの利得波長1000 1100 nmの2波長光を得る方式を用いた。共通シードとして、全ファイバ型構成によるエルビウムファイバモード同期レーザーを開発した。非線形偏波回転モード同期を行うために、インライン型の偏波コントローラを用いて、全ファイバ型を実現している。高安定で高出力な正常分散領域で動作を行い、1 nJ/pulse, 164 fsを得ている。さらに、自己相似増幅法を用いた全ファイバ型エルビウムファイバ増幅器を開発し、帯域を広げながら増幅を行った。シングルモードファイバによる圧縮によって、全ファイバ構成で、2.5 nJ/pulse, 41 fsのパルスを得ることに成功した。さらに、2波長同期光の実現のために、増幅器をパラレル化し、片方の増幅器からの光を高非線形ファイバ(住友電工)に通して波長変換し、イッテルビウムファイバのシード光を得た。FROG測定により、パルス形状をしていることを確認している。今後、イッテルビウムファイバ増幅器を開発し、2波長の増幅パルスを得て、コヒーレント合成による極短パルス発生をめざす。光と物質の相互作用における超高速ダイナミクスを調べる上で、超短パルス光源は必要不可欠なツールとなっている。特に、時間分解能及び計測速度向上の観点から、極短パルス性と高繰り返し性を兼ね備えた光源は有用である。さらに、低コスト・省エネ・高安定性を備えたファイバレーザーによる実現が望ましい。本研究では、異種フェムト秒ファイバレーザー光のコヒーレント合成による高繰返し極短パルス光源の実現をめざしている。まず、波長1550 nmで動作するエルビウムファイバレーザー発振器を開発し、自己相似増幅法を用いた増幅器によりフェムト秒増幅パルス(パルス幅41 fs)を発生させた。増幅器をパラレルに2本用意し、一方の出力光をファイバ型の延伸器でパルス幅を延伸した上で、エルビウムファイバ増幅器で増幅した後、パルス圧縮を行い、波長1550 nmにおいて、39 nJ, 300 fsのパルスを得た。一方、もう一つの分枝からの出力光を高非線形ファイバーに入射することにより、非線形効果による分散波発生を行い、波長1050 nmのパルスを得た。ファイバ型延伸器で、パルス幅を延伸したうえで、2段のイッテルビウムファイバレーザー増幅器により増幅し、パルス圧縮を行った。波長1050 nmにおいて、96 nJ, 290 fsのパルスが得られた。

以上により、1050 nmと1550 nmの2波長において同期したファイバレーザーベースのフェムト秒増幅パルスを発生するシステムを構築した。コヒーレント合成による極短パルス発生に用いることが可能である。このシステムは最後の回折格子圧縮器を除いて、すべてファイバー融着により構成されており、非常に安定性・保守性の高いシステムになっているのが特長である。光と物質の相互作用における超高速なダイナミクスを調べるためのツールとして、低コスト・省エネルギー・高安定で高繰返しのファイバレーザーによる極短パルス光源の実現を目的に、2波長の同期したフェムト秒パルスファイバレーザーシステムを開発した。最後のパルス圧縮器を除いて、すべてファイバー融着による構成となっており、堅牢で保守容易なシステムとなっているのが特長である。同期した2波長光パルスの発生まで実現できており、今後、増幅とコヒーレント合成を行うことで目的を達成できる。レーザー工学今後、2波長光の増幅と広帯域化を行い、コヒーレント合成を行い、極短パルスの発生をめざす。高精度なタイミング同期を実現することができ、長期安定性も確保できたことから、今後の光波位相同期にむけての準備が十分できたと考えている。次年度の実験計画について、当初想定より大きな予算が必要であることが見込まれ、本年度研究費の一部を次年度に充当したいと考えたから。今後、イッテルビウムファイバレーザーとエルビウムファイバレーザーの間で同期を行うことにより、ファイバレーザーベースでの光源構築をめざす。2波長光の増幅およびコヒーレント合成の実験に必要となる物品の購入に充てる。次年度に計画しているファイバレーザーベースの光源開発に当初想定よりも大きな予算が必要だと判明し、本年度の研究費を圧縮し、次年度に充てたいと考えたから。次年度に計画しているファイバレーザーベースの光源開発に必要な部品の購入に使用する。
弦理論と統計多体系

本研究では互いに密接な関係にある弦理論の構造と統計多体系の相転移点近傍での構造の場の理論的考察を行なって次の結果を得た。1.弦理論は、弦の画く二次元世界面上の共形不変理論として捉えられるが、様々な共形理論を抱摂的に記述する枠組みとしてFeiginーFuchsの自由場表示が注目される。我々はその中でも最も基礎的重要性を持つSU(n)KacーMoody代数系及びそれに随伴するパラフェルミオン系の自由場表示を得ることに成功した。2.様々な弦理論の関係を調べるには、重力の自由度も含めた二次元の場の理論全体の考察が重要である。近年二次元重力理論の厳密解がマトリックスモデルの手法により得られたが、一方向一の結果が概念的に非常に異なるトポロジカルな場の理論により再現されることが明かになりつつある。我々は共形不変性を持つトポロジカルな場の理論の定式化を提唱し、新しい閉じた代数構造を見いだした。3.近年脚光を溶びている高温超伝導現象解明の鍵として、長距離の反強磁性秩序が重要であると思われるが、我々は反強磁性ハイゼンベルグ模型の長距離有効理論がO(3)非線形シグマモデルで与えられることを示し、場の理論の手法を用いてこれを解析した。また弱い三次元性の解析も行なった。4.ド-ピングのある場合の高温超伝導はtーJモデルによって記述され得る。我々はこれに対する有効理論であるCP^1モデルの場の理論的解析を行い、実験とよく合う、相構造、転移温度、等を得た。またホ-ルペアの凝縮の機構を見いだし、これが高温超伝導の主要なメカニズムを与えることを提唱した。弦理論を記述するひとつの強力な方法は、弦の描く2次元世界面上の、共形不変性を持った場の理論として捉えることであるが、近年急速に認識されてきたように、その深い構造を解明するには、様々な共形不変理論及びその近傍の場の理論を包摂的に記述し得る枠組が必要である。そして、ごく最近、今まで知られている有理型共形不変理論のすべてのモデルを、ファイギン-フックスの自由場の系のつくるヒルベルト空間上で統一的に記述できる可能性が見えはじめてきた。本研究代表者(風間)は、大学院生(伊藤)と共に、これ等に一連のモデルの基礎となっているKac-Moody代数系及びそれに随伴するパラフェルミオン系のファイギン-フックス表示の研究を推進し、その中でも最も基本的なSU(n)Kac-Moody系の自由場表示に成功した。研究分担者(一瀬)は、統計多体系モデルとして、高温超伝導とも関係して現在注目を集めている、ハバ-ドモデルと反強磁性ハイガンベルグモデルを考察し、その長距離での振舞いが、弦理論とも関係の深い、非線形シグマモデルによって有効に記述されることを見い出した。そして、場の理論的手法と数値計算を併用することにより、相構造、転移温度、相関長、反強磁性磁化等を求め、それが、実験結果とよく合うことを示した。さらに、反強磁性ハイゼンベルグモデルの中に、有限濃度でホ-ルを注入した場合を考察し、反強磁性の効果によりホ-ル間に引力が生じ、低温に於いてホ-ルペアの凝縮が起こることを見い出した。これは高温超伝導のメカニズムを探る上で重要である。1。弦理論は、弦の画く二次元世界面上の共形不変理論として捉えられるが、様々な共形理論を抱摂的に記述する枠組みとしてFeiginーFuchsの自由場表示が注目される。

我々はその中でも最も基礎的重要性を持つSU(n)KacーMoody代数系及びそれに随伴するパラフェルミオン系の自由場表示を得ることに成功した。2。様々な弦理論の関係を調べるには、重力の自由度も含めた二次元の場の理論全体の考察が重要である。近年二次元重力理論の厳密解がマトリックスモデルの手法により得られたが、一方同一の結果が概念的に非常に異なるトポロジカルな場の理論により再現されることが明かになりつつある。我々は共形不変性を持つトポロジカルな場の理論の定式化を提唱し、新しい閉じた代数構造を見いだした。3。近年脚光を浴びている高温超伝導現象解明の鍵として、長距離の反強磁性秩序が重要であると思われるが、我々は反強磁性ハイゼンベルグ模型の長距離有効理論が○(3)非線式シグマモデルで与えられることを示し、場の理論の手法を用いてこれを解析した。また弱い三次元性の解析も行なった。4。ド-ピングのある場合の高温超伝導はtーJモデルによって記述され得る。我々はこれに対する有効理論であるCP^1モデルの場の理論的解析を行い、実験とよく合う相構造、転移温度、等を得た。またホ-ルペアの凝縮の機構を見いだし、これが高温超伝導の主要なメカニズムを与えることを提唱した。
雷撃を受けた風力発電タワー等高構造物内部および近傍過渡誘導電圧評価法の確立

雷撃を受けた風力発電設備内および近傍設備内部の過渡誘導電電圧の解析を電磁界計算法の一つである時間領域差分法(FDTD法)を用いて行うために必要な,コロナ放電や土中放電などのモデル群を開発し,それらの妥当性を検証した。これらのモデル群を自作したFDTD解析プログラムに組み込み,それを用いた数値計算により,設備内の雷過電圧発生メカニズムを明らかにし,雷過電圧の低減策を提案した。この研究課題に関わる本年度の研究成果を細目に分けて以下に示す。1雷撃を受けた風力発電タワー内に発生する電界の評価を,有限差分時間領域法(FDTD法)を用いて行い,発生電界を低減できる接地配線法の提案を行なった(次ページ研究成果雑誌論文3)。2風力発電設備等のサージ,電磁界解析時に用いる帰還雷撃の電磁界モデルの性能評価を行った(次ページ研究成果雑誌論文2,学会発表7)。3電力工学・高電圧工学分野でほとんど利用されたことのない伝送線路モデリング法(TLM法)に基づく電磁界計算プログラムを作成し,その妥当性を実証した(次ページ研究成果雑誌論文1,学会発表3および8)。4電力工学・高電圧工学分野でほとんど利用されたことのないCIP法に基づく電磁界計算プログラムを作成した(次ページ学会発表6)。5FDTD法を用いて誘導雷電圧の解析を行い,対応する実測結果との比較を行なった(次ページ学会発表5)。6FDTD法により,電気設備の細部構造を模擬するための高精度かつ高安定の領域分割法についての予備的検討を行なった(次ページ学会発表4)。1風力発電タワー等の高構造物への雷撃に関わる最近の研究動向を整理し,本研究代表者の関連する研究成果のとりまとめを行った(次ページ研究成果雑誌論文2)。2風力発電タワーや送電鉄塔の回路モデルを提案し,その妥当性の評価を行った(学会発表7, 11)。3高電圧工学分野でほとんど利用されたことのない伝送線路モデリング法(TLM法)に基づく電磁界計算プログラムを作成し,その妥当性を実証した(雑誌論文1,学会発表8,10)。4高電圧工学分野でほとんど利用されたことのないCIP法に基づく電磁界計算プログラムを作成した(次ページ学会発表6)。5 FDTD法により誘導雷電圧の解析を行い,対応する実測結果との比較を行なった(学会発表1, 9)。6コロナ放電の簡易モデルを開発し,誘導電圧に与える影響等の検討を行なった(学会発表2)。7電力用ケーブルにおける高周波サージ伝搬特性の評価をFDTD法により行った(雑誌論文3)。1雷撃を受けた風力発電タワー内の過渡電磁界分布を,作成した時間領域有限差分法(FDTD法)を用いて評価し、タワー内に生じる電磁界を抑制できる接地線の配置等の提案を行った(学会発表1)。2風力発電タワーの回路モデルを提案し,その妥当性の評価を行った(学会発表10)。3風力発電設備基礎等の接地電極で生じうる土中放電現象の開発を行い、その妥当性を実験との比較により実証した(学会発表9)。4高電圧工学分野でほとんど利用されたことのない伝送線路モデリング法(TLM法)に基づく電磁界計算プログラムを作成し、それを風力発電設備基礎等の接地電極のサージ解析に適用できることを実証した。(学会発表8)。5高電圧工学分野でほとんど利用されたことのない部分領域等価回路法(PEEC法)の誘導電圧解析への適用可能性を実証した(雑誌論文1、3)。6 FDTD法により誘導雷電圧の解析を行い,対応する実測結果との比較を行なった(学会発表1,9)。7コロナ放電のFDTD解析モデルを開発し,誘導電圧に与える影響等の検討を行なった(雑誌論文4、6、学会発表1、3、4)。雷撃を受けた風力発電設備内および近傍設備内部の過渡誘導電電圧の解析を電磁界計算法の一つであるFDTD法を用いて行うために必要なモデル群を開発し,それらの妥当性を検証した。具体的な実績を以下に列挙する。(1)雷電流が細線導体上を伝搬する際に生じるコロナ放電のFDTD解析モデルを開発し,その妥当性を実測結果との比較により実証した。(2)雷電流が土中に埋設された接地電極に流入した場合に生じる土中放電現象のモデル化を行い,その妥当性を実測結果との比較により実証した。(3)微細構造を有する箇所のみを小さなセルで表現する手法の実用性を,電力線への誘導雷サージ解析に適用し,その妥当性を実証した。(4)誘導電圧等の解析には,雷電磁界パルスの放射源となる帰還雷撃モデルが必須となる。

誘導雷解析に適した帰還雷撃モデルを提案し,その妥当性を雷電流および雷電磁界波形の測定結果等との比較により実証した。(5)雷撃を受けた風力発電設備内および連接接地線で接続された隣接設備接地系の過渡電流分布と各設備内に生じる電磁界の解析を行った。タワー内発電機の接地線に流れる電流のピーク値は,雷電流の12%程度である。タワー内に生じる電界は脚部ほど大きく,また水平かつ中心方向電界が最大となる。しかし,その大きさは比較的小さく,例えば大地導電率10 mS/mで,ピーク値30 kAの雷電流が流入した場合においても,1 kV/m程度である。タワー間を連接する接地線の両端を埋設し,各タワーの接地グリッド間を直接接続することによって,タワー内発生電界をさらに著しく低減できることを示した。これまでに、本研究の遂行に必要な過渡電磁界および誘導電圧計算プログラムを作成し、風力発電タワーのモデリング、雷撃を受けた構造物や導体から発生するコロナ放電や土中放電のモデル化と妥当性の実証もほぼ終了しており、万全の状態で本研究のとりまとめとなる最終年度(4年目)に進むことができるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度が本研究期間(4年間)の最終年度となる。過去3年間で,作成した過渡電磁界・誘導電圧計算プログラムおよび開発した各種のモデルを用いて,引き続き雷撃を受けた風力発電設備内に生じる過渡電磁界および過渡誘導電圧を解析し,得られた結果に基づき誘導電圧の発生しにくい設備構造や配置を提案する予定である。
In vivo ESR oximetry の臨床応用を目指して-持続的組織酸素分圧測定法の開発-

1、L-バンドESR分光装置システムの設計設置ESR分光装置を用い、生体において精度の高い組織酸素分圧測定の可能な装置の開発、改良を行た。従来のループギャップ共振器で計測できない寸法の生体内の電子スピン共鳴計測をL-バンESR分光装置で行うのに最適なサーフェイスコイル型共振器の設計製作を山形大学工学部Dartmouth大学(米国)EPR研究所の研究グループと共同で開発した。2、動物実験での組織酸素分圧の計測動物実験によりESRによるin vivoでの組織酸素分圧測定を行い、その有用性を明らかにした。マスの筋肉、肝臓、腫瘍とラットの脳、腎臓を対象としての組織酸素分圧の測定を行い、1)麻酔にる組織酸素分圧への影響。2)放射線および化学療法後の腫瘍の再酸素化。3)エンドトキシンシック時の腎臓の酸素分圧の変化を直接証明した。3、臨床応用のための酸素高感受性ESRプローベの発見、開発ある種の炭化物質は酸素に対する感受性をもっており、これらは酸素高感受性ESRプローベとなうる。120種類の炭化物質のスクリーニングを現在までおこなった。現在2種類が臨床応用可能とえられの安全性と安定性の検討を行っている。また、ESRプローベの感受性の向上のためLouva大学(ベルギー)医化学研究室とプローベにポリマー加工する研究を共同ですすめている。4、各種フリーラジカルの計測現在ヘモグロビンの一酸化窒素(NO)測定もあわせ試みた。1,L-バンドESR分光装置システムの設計設置In vivo ESR oximetryを用いた精度の高い組織酸素分圧測定の臨床応用を実現するために、従来のループギャップ共振器で計測できない寸法の生体内の電子スピン共鳴計測を行う必要がある。そのため、1997年4月にESR分光装置が香川医科大学に設置後、L-バンドESR分光装置に最適なサーフェイスコイル型共振器の設計製作を行うため、この分野で最も研究の進んでいる山形大学工学部の研究グループを研究担当者に加え、また、国際的に最も高感度のL-バンドESR分光装置システムをもつDartmouth大学EPR研究所の協力を得て、電子スピン共鳴強度が最大となるサーフェイスコイル型共振器(1.2GHz)の設計試作し、1997年9月にL-バンドESR分光装置を設置し、in vivo ESR oximetryの計測が可能な状態になった。さらに1997年10月にDartmouth大学から研究者を迎え改良おこなった。この計測システムは国内外に設置されているL-バンドESR分光装置システムの中で最高クラスの測定感度を実現している。2,動物実験での組織酸素分圧の計測組織酸素分圧を動物実験で施行するにあたり最も大きな因子としての麻酔と体温の影響が、各種病態や薬剤による変動より大きい可能性が考えられるため、予備実験としてこれを行った。マウスの筋肉の組織酸素分圧はケタミン/ザイロジン麻酔で体温を保持したA群で18.1±0.4mmHg(n=12)、保持しなかったB群で14.3±0.3mmHg(n=12)、さらに無麻酔のC群で24.2±0.3mmHg(n=12)ですべての群間に有意差(P<0.01)を認めた。このことより体温保持は麻酔による酸素分圧の低下の影響をおさえるが、無麻酔での各種病態や薬剤による変動より大きいため、無麻酔状態で研究をする必要があること明らかにした。1、L-バンドESR分光装置システムの設計設置ESR分光装置を用い、生体において精度の高い組織酸素分圧測定の可能な装置の開発、改良を行った。従来のループギャップ共振器で計測できない寸法の生体内の電子スピン共鳴計測をL-バンドESR分光装置で行うのに最適なサーフェイスコイル型共振器の設計製作を山形大学工学部とDartmouth大学(米国)EPR研究所の研究グループと共同で開発した。2、動物実験での組織酸素分圧の計測

動物実験によりESRによるin vivoでの組織酸素分圧測定を行い、その有用性を明らかにした。マウスの筋肉、肝臓、腫瘍とラットの脳、腎臓を対象としての組織酸素分圧の測定を行い、1)麻酔による組織酸素分圧への影響。2)放射線および化学療法後の腫瘍の再酸素化。3)エンドトキシンショック時の腎臓の酸素分圧の変化を直接証明した。3、臨床応用のための酸素高感受性ESRプローベの発見、開発ある種の炭化物質は酸素に対する感受性をもっており、これらは酸素高感受性ESRプローベとなりうる。120種類の炭化物質のスクリーニングを現在までおこなった。現在2種類が臨床応用可能と考えられの安全性と安定性の検討を行っている。また、ESRプローベの感受性の向上のためLouvain大学(ベルギー)医化学研究室とプローベにポリマー加工する研究を共同ですすめている。4、各種フリーラジカルの計測現在ヘモグロビンの一酸化窒素(NO)測定もあわせ試みている。
多核金属遷移活性点と反応場の制御による選択酸化触媒の開発

本研究では、多金属中心を活性点としたポリオキソメタレート触媒による環境調和型選択酸化反応系の開発を行った。複核活性サイトを有するポリオキソメタレートを合成し、多金属中心による「酸化剤の活性化」、「酸化剤と基質の同時活性化」、「反応中間体の安定化」などの協奏的作用を利用した選択酸化反応に成功した。過酸化水素や分子状酸素を酸化剤とした種々の有機基質の酸化反応に高い触媒活性・選択性を示すこと、さらに単核錯体ではなしえない特異的な触媒作用を示すことを見出した。本研究では、酸化耐性に優れた金属酸化物クラスター中に多核金属活性点を構築し、これを触媒とする炭化水素類の選択酸化触媒の開発を行っている。酸化剤および基質の効率的な活性化を行うことが要求される酸化触媒にとって、多電子移動反応の促進や多成分の同時活性化が可能な多核金属活性点は酸化反応を効率よく進行させるための"理想的な活性点構造"である。本年度は、2個のヒドロキソ基により架橋されたV-(μ-OH)_2-Vサイトを有する[H_2SiV_2W_<10>O_<40>]^<4->(I)が過酸化水素を酸化剤とした種々のオレフィン類のエポキシ化反応に対して、高活性、特異的な選択性を示すことを見出した。さらに、Iの固定化による不均一系触媒の開発も行った。Iは、活性サイトとして2個のバナジウムがヒドロキソ基により架橋されたV-(μ-OH)_2-V構造を有し、過酸化水素を酸化剤とした種々のオレフィンのエポキシ化反応に触媒活性を示すことを明らかにした。例えば、1当量の過酸化水素を用い、通常反応性の低い末端オレフィンに対して、収率87%以上、選択率99%でエポキシドが得られた。単核V置換ポリオキソメタレートでは全く反応が進行しなかったことから、多核金属活性サイトV-(μ-OH)_2-Vが本反応に重要な役割を果たすことがわかった。さらに、種々の分光学的手法および速度論的解析により触媒Iを用いたエポキシ化反応の反応機構も明らかにし、多核金属活性点の重要性を明らかにした。本年度は、2個のアジド基により架橋され銅二核サイトを有する銅二置換シリコタングステートの単量体[(n-C_4H_9)_4N]_4[γ-H_2SiW_<10>O_<36>Cu_2(μ-1,1-N_3)_2](I)を合成し、X線単結晶構造解析、元素分析、IR、UV-vis、NMRによりキャラクタリゼーションを行った。触媒Iが、1気圧酸素雰囲気下、種々の脂肪族・芳香族アルキン類の酸化的ホモカップリング反応に対する高活性触媒として機能し、対応するジインへと高選択的に変換できることを見出した。銅一置換シリコタングステート[(n-C_4H_9)_4N]_4[α-H_2SiW_<11>CuO_<39>]や銅を置換していないシリコタングステート[(n-C_4H_9)_4N]_4[γ-SiW_<10>O_<34>(H_2O)_2]、また原料である[(n-C_4H_9)_4N]_4[γ-SiW_<10>O_<34>(H_2O)_2]とCuCl_2の混合物も本反応には不活性であった。これらの結果より、I中の銅二核サイト{Cu_2(μ-1,1-N_3)_2}が本反応系において重要な役割を果たしていることが示唆された。ラージスケールの反応では、ターンオーバー数は468に到達した。この値はこれまでの銅触媒によるアルキンの酸化的ホモカップリング反応の中でも最も高い値である。さらに分光学的手法によりその反応機構を解明し、多核金属活性点の重要性を明らかにした。本反応は、これまでに銅二核サイトを持つ触媒を用いた報告例はなく、多核活性点の意図的創製が触媒性能を著しく向上させた初めての例である。本研究では、ポリオキソメタレートにおける多核金属触媒活性点構造を原子レベルで制御することにより、新規触媒・反応系の開発を行うことを目的としている。

本年度は、2個のアジド基により架橋され銅二核サイトを有する銅二置換ポリオキソメタレートの単量体[(n-C_4H_9)_4N]_4[γ-H_2SiW_<10>O_<36>cu_2(μ1, 1-N_3)_2]が、アルゴン雰囲気下でのアルキンと有機アジドの1, 3-双極環化付加反応に対して優れた触媒前駆体として機能することを見出した。塩基や還元剤などの添加物を必要とせず種々のアルキンと有機アジドを染料、光安定剤、農薬、生化学品などに利用される1, 2 , 3-トリアゾール化合物うと高選択的に変換可能であった。無溶媒条件でのベンジルアジドとフェニルアセチレンの大きなスケールでの環化付加反応(100mmol)では、21.5gのトリアゾール化合物を単離することができた。この時、TOFとTONはそれぞれ14800h^<-1>と91500に達し、これまでに銅触媒系の報告値(TOF : <1-408h^<-1>, TON : 1-1720)と比較しても最も高い値であった。1, 3-双極環化付加反応は1価銅アルキニル種が中間体であると考えられているが、その構造については未だに多くの議論がなされており、単核銅中間体や二核銅中間体が提案されている。しかしながら、これまでに銅二核サイトを持つ触媒を用いた報告例はなく、本研究が二核銅触媒の有効性を示した初めての報告例である。速度論と量子化学計算を用いて反応機構を検討した結果、Cu(I)二核サイト上でアルキンとアジドが協奏的に活性化されることが、本反応系における高い触媒活性の発現に起因することが明らかとなった。本研究では、ポリオキソメタレートにおける多核金属触媒活性点構造とそれら化合物の反応場を原子・分子レベルで制御することにより、新規触媒・反応系の開発を行うことを目的としている。我々はこれまでに、2個のアジド基により架橋され銅二核サイトを有する銅二置換ポリオキソメタレートが、1気圧酸素雰囲気下における種々の脂肪族・芳香族アルキン類の酸化的ホモカップリング反応、アルゴン雰囲気下におけるアルキンと有機アジドの1,3-双極環化付加反応に対して優れた触媒として機能することを見出している。本年度は、量子化学計算を用いたアルキンのホモカップリグ反応機構の検討と、有機ハロゲン化物、アジ化ナトリウム、アルキンを原料とした1,2,3-トリアゾール化合物の一段合成について報告する。メチルアセチレンをDFT計算のモデル基質として用い、二核銅中心による協奏的分子活性化について検討した。量子化学計算の結果は、銅二核アルキニル中間体からジインの脱離反応が律速段階であるという実験事実と良い相関を示した。有機ハロゲン化物、アジ化ナトリウム、アルキンから対応する1,4-二置換-1,2,3-トリアゾール化合物への一段合成反応について検討した。有機ハロゲン化物とアジ化ナトリウムとのS_N2交換反応後、反応溶液にアルキンを添加することで、有機ハロゲン化物から1,2,3-トリアゾール化合物への変換反応を達成した。本条件下では、アルゴン雰囲気にするなど系中から酸素を除去する操作の必要はなく、空気雰囲気下での反応が可能であった。