hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
記録フィルム映像の修復のための信号処理アルゴリズムと映像修復システムの開発

本研究では,記録フィルム映像の修復のための信号処理アルゴリズムと映像修復システムを開発している.フィルム映像の修復アルゴリズムとして,高精度な位置ずれ補正法,フリッカ除去法,ブロッチ除去法,スクラッチ除去法について提案してきた.特に,位置ずれ補正法において平行移動だけではなく回転も含めた位置ずれを高精度に推定し,補正する手法を提案した.この手法により,サイズが1024×1024の画像において,回転角度の推定誤差を従来法の0.3倍にすることができた.現在までに本申請者は,古いフィルム映像の修復アルゴリズムの段階的な処理として,高精度な位置ずれ補正法,フリッカ補正法,ブロッチ除去法,スクラッチ除去法について提案してきた.位置ずれ補正法では,位置ずれの検出に位相限定相関を用いている.この位相限定相関法を理論的に解析することにより,サブピクセルレベルの高精度な位置ずれ検出を可能としてきた.また,位置ずれ補正法では,カメラワークの推定法を組み込むことにより,ほとんどすべての映像に対して位置ずれ補正が可能となっている.ブロッチ除去のための動き推定法では,移動物体上のブロッチを除去するために重要な動き推定を高精度に行う方法を提案してきた.これらについて,本研究では,位置ずれ補正法において利用している位相限定相関について,方向統計学に基づく統計的解析を行い,その特性を導出し,より精度の高い位置ずれ量推定をより計算量を少なく実現する方法について検討を進めている.また,位相限定相関における雑音の影響について検討し,古いフィルム映像におけるフリッカ・ブロッチ・スクラッチなどの劣化が位置ずれ推定に与える影響についての基礎的検討を進めている.また,ブロッチやスクラッチの除去について,ミッシングデータの修復手法について調査・検討を進めている.ここでは,ブロック単位で欠損した映像に対して,イメージインペインティングによる修復手法ならびに動きベクトルを考慮した補間・修復手法について実現を進めている.本研究では,記録フィルム映像の修復のための信号処理アルゴリズムと映像修復システムを開発している.フィルム映像の修復アルゴリズムとして,高精度な位置ずれ補正法,フリッカ除去法,ブロッチ除去法,スクラッチ除去法について提案してきた.特に,位置ずれ補正法において平行移動だけではなく回転も含めた位置ずれを高精度に推定し,補正する手法を提案した.この手法により,サイズが1024×1024の画像において,回転角度の推定誤差を従来法の0.3倍にすることができた.現在までに本申請者は,古いフィルム映像の修復アルゴリズムの段階的な処理として,高精度な位置ずれ補正法,フリッカ補正法,ブロッチ除去法,スクラッチ除去法について提案してきた.位置ずれ補正法では,位置ずれの検出に位相限定相関を用いている.この位相限定相関法を理論的に解析することにより,サブピクセルレベルの高精度な位置ずれ検出を可能としてきた.また,位置ずれ補正法では,カメラワークの推定法を組み込むことにより,ほとんどすべての映像に対して位置ずれ補正が可能となっている.ブロッチ除去のための動き推定法では,移動物体上のブロッチを除去するために重要な動き推定を高精度に行う方法を提案してきた.これらについて,位置ずれ補正法については,位相限定相関を利用してサブピクセルレベルの高精度な位置ずれ補正法を実現している.この際に利用している位相限定相関について,方向統計学に基づく統計的解析を行い,より精度の高い位置ずれ量推定をより計算量を少なく実現する方法について検討を進めている.また,位相限定相関における雑音の影響について検討し,古いフィルム映像におけるフリッカ・ブロッチ・スクラッチなどの劣化が位置ずれ推定に与える影響についての基礎的検討を進めている.さらに,ブロッチやスクラッチの除去について,ミッシングデータの修復手法について調査・検討を進めている.ここでは,イメージインペインティングによる修復手法ならびに動きベクトルを考慮した補間・修復手法について実現を進めている.本申請者は,古いフィルム映像の修復アルゴリズムの段階的な処理として,高精度な位置ずれ補正法,フリッカ除去法,ブロッチ除去法,スクラッチ除去法について提案してきた.位置ずれ補正法では,位置ずれの検出に位相限定相関を用いている.この位相限定相関法を理論的に解析することにより,サブピクセルレベルの高精度な位置ずれ検出を可能としてきた.また,位置ずれ補正法では,カメラワークの推定法を組み込むことにより,ほとんどすべての映像に対して位置ずれ補正が可能となっている.ブロッチ除去のための動き推定法では,移動物体上のブロッチを除去するために重要な動き推定を高精度に行う方法を提案してきた.これらについて,本研究では,位置ずれ補正法において平行移動だけではなく回転も含めた位置ずれを高精度に推定し,補正する手法を提案した.提案法では,回転角度推定のための座標変換において,座標変換関数の特性を考慮した窓関数を提案した.さらに,座標変換後の画像サイズをオリジナルの画像サイズを考慮して調整した.この手法により,サイズが1024×1024の画像において,回転角度の推定誤差を従来法の0.3倍にすることができた.また,ブロッチやスクラッチの除去について,ミッシングデータの修復手法について提案した.ここでは,ブロック単位で欠損した映像に対して,イメージインペインティングによる修復手法ならびに動きベクトルを考慮した補間・修復手法について実現を進めている.さらに,画像データをストラクチャ成分とテクスチャ成分に分離し,ミッシングデータ領域の周囲の画素の性質を利用して適切に初期化することで,物体の連続性を考慮した欠損領域の修復手法を提案した.ディジタル信号処理本研究では,フィルム映像のディジタル修復のためのディジタル信号処理手法を開発し,これらによるディジタル映像修復システムを実現する.対象とするフィルムとしては,本申請者がこれまで主に取り扱ってきた1930年代の35mmフィルムにとどまらず8mm70mmのフィルムで,年代も初期の白黒フィルムから近年のカラーフィルムまでを扱う.

これまでは,専用のスキャナを使用して,フィルムをディジタル映像にしていたが,スキャンできるフィルムが伸び・縮み・よれなどの劣化のない35mmフィルムに制限されているなどの制約があった.このために,35mmフィルム専用のフィルムスキャナではなく高解像度のディジタルカメラを用いてフィルム映像をディジタル化し,形状や年代などの違いによるフィルムのさまざまな劣化やディジタル化の際の位置ずれなどを考慮したディジタル修復システムの実現を進めている.このように本研究では,幅広い記録フィルム映像を対象とした映像修復システムを構築している.これまでに,高解像度のディジタルカメラを使用してディジタル化したフィルム映像に対して,ディジタル化の際に発生した平行移動と回転を除去する手法について,高精度に平行移動と回転を検出する手法を提案し,その性能について評価を進めている.また,フィルムの劣化であるブロッチやスクラッチについて,フィルムの構造を考慮したモデルについて検討を進めている.これらを,次年度,ディジタル修復システムとして実装していくことにより,計画が実現できる予定である.本研究では,フィルム映像のディジタル修復のためのディジタル信号処理手法を開発し,これらによるディジタル映像修復システムを実現する.対象とするフィルムとしては,本申請者がこれまで主に取り扱ってきた1930年代の35mmフィルムにとどまらず8mm70mmのフィルムで,年代も初期の白黒フィルムから近年のカラーフィルムまでを扱う.これまでは,専用のスキャナを使用して,フィルムをディジタル映像にしていたが,スキャンできるフィルムが伸び・縮み・よれなどの劣化のない35mmフィルムに制限されているなどの制約があった.このために,35mmフィルム専用のフィルムスキャナではなく高解像度のディジタルカメラを用いてフィルム映像をディジタル化し,形状や年代などの違いによるフィルムのさまざまな劣化やディジタル化の際の位置ずれなどを考慮したディジタル修復システムを実現する.このように本研究では,幅広い記録フィルム映像を対象とした映像修復システムを構築している.本申請者がこれまでに実現してきた位置ずれ補正法とフリッカ補正法,ブロッチ除去法に対して,さまざまな年代の映像での映像修復性能について評価する.これについて,1930年代から1970年代のフィルム映像に対して基礎的検討を行った.さらに,フィルム映像にはその上映機構からほとんどの場合スクラッチが入っており,この検出と除去を映像修復システムに組み込んだ.また,高解像度のディジタルカメラを使用してディジタル化したフィルム映像に対して,ディジタル化の際に発生した平行移動と回転を除去する手法の検討を進めている.これらの処理結果について,対象としている映像を4Kモニタに表示して,劣化の残存について主観評価を行った.
視覚による顔の発見と追跡および表情変化の動的認識

本研究では,画像の相関値をもとに表情変化を動的に検出することを目的として研究をおこなった.具体的な研究手法は,ビデオカメラからの標準画像(テンプレート)を多数採取し,それらを座標空間に自動的に配置することにより,個々のテンプレートの表現するパラメータ値(たとえば表情の種別)を自動的に付加してテンプレートセットを作成する(テンプレートの自動組織化).実際の認識段階では,顔を視覚を用いて追跡しつつ画像を採取し,テンプレートセットとのマッチングによって表情を判定しようとしたものである.テンプレートセットの自動組織化については,(1)顔を上下左右にむけた画像群,(2)母音を発音した口の形状,について実験を行ない,どちらも個々の画像間の論理的関係を反映する形で組織化ができることが示された.これをふまえて表情認識の実験をおこなった.トランスピュータを利用して顔の実時間トラッキングをしつつ,表情を変化させて画像を採取し,多次元尺度構成法を利用してテンプレートセットを作成した.認識段階でも同様のトラッキングを利用して画像を採取し,マッチングによって表情を判定した.その結果,対象個人を特定した場合には,典型的な表情については完全に判定ができた.さらに,中間的な表情についても,かなり正しい判定が可能であった.認識に要する時間は数秒程度であり,当初の目的であった動的認識に一応成功したといえる.今後の方向としては,(1)対象を不特定個人へと拡張する,(2)中間的表情についての程度の判定,(3)表情以外への応用(たとえば読唇),などが考えられる.本研究では,画像の相関値をもとに表情変化を動的に検出することを目的として研究をおこなった.具体的な研究手法は,ビデオカメラからの標準画像(テンプレート)を多数採取し,それらを座標空間に自動的に配置することにより,個々のテンプレートの表現するパラメータ値(たとえば表情の種別)を自動的に付加してテンプレートセットを作成する(テンプレートの自動組織化).実際の認識段階では,顔を視覚を用いて追跡しつつ画像を採取し,テンプレートセットとのマッチングによって表情を判定しようとしたものである.テンプレートセットの自動組織化については,(1)顔を上下左右にむけた画像群,(2)母音を発音した口の形状,について実験を行ない,どちらも個々の画像間の論理的関係を反映する形で組織化ができることが示された.これをふまえて表情認識の実験をおこなった.トランスピュータを利用して顔の実時間トラッキングをしつつ,表情を変化させて画像を採取し,多次元尺度構成法を利用してテンプレートセットを作成した.認識段階でも同様のトラッキングを利用して画像を採取し,マッチングによって表情を判定した.その結果,対象個人を特定した場合には,典型的な表情については完全に判定ができた.さらに,中間的な表情についても,かなり正しい判定が可能であった.認識に要する時間は数秒程度であり,当初の目的であった動的認識に一応成功したといえる.今後の方向としては,(1)対象を不特定個人へと拡張する,(2)中間的表情についての程度の判定,(3)表情以外への応用(たとえば読唇),などが考えられる.
ホスファアルケン配位子を持つ有機遷移金属錯体の創製と触媒機能

(1)ジホスフィニデンシクロブテン配位子(DPCB-Y;Y=OMe,H,CF_3)の立体的・電子的特徴をメチル白金およびメチルパラジウム錯体を用いて解析し、この配位子がジホスフィンとジイミンのほぼ中間のσ供与性を有し、かつこれらの配位子と比べてはるかに強いπ受容性を持つことを示した。(2)DPCB-OMeパラジウム触媒を用いるアリルアルコールとアニリンとの脱水縮合反応(アニリンのN-アリル化反応)の機構について、想定される反応中間体のモデル錯体と実際の触媒反応に対する速度論的解析を組み合わせて検討し、ヒドリドパラジウム錯体を中間体とする新しいC-O結合切断機構を提案した。(3)DPCB-OMeパラジウム触媒用いて、官能基許容性と反応性に優れたアリルエーテル類の脱アリル化反応、(b)cis-2-ブテン-1,4-ジオールと活性メチレン化合物との脱水環化による2-ビニル-2,3-ジヒドロフラン類の新規合成法を開発した。後者は副生成物が水のみであり、原子経済性に優れた反応と言える。(4)カチオン性錯体[Pd(MeCN)_2(DPCB-Y)](OTf)_2および[Rh(MeCN)_2(DPCB-Y)](OTf)を合成し、それらの構造と反応性について検討した。前者はエノンに対するカルバミン酸ベンジルの共役付加に対して高い触媒活性を示した。(5)DPCBパラジウムおよび銅錯体が、アリールハロゲン化物とアニリン類とのクロスカップリング反応、アリールブロミドと有機スズ化合物とのStille型クロスカップリング反応、臭化アリールと亜鉛シアニドとのクロスカップリング反応に対して良好な触媒活性を示すことを明らかにした。(6)塩素架橋ルテニウム二核錯体[Ru(μ-Cl)Cl(CO)(DPCB-Y)]_2を合成単離し、この錯体が末端アルキンのシス選択的ヒドロシリル化反応に対して従来になく高い触媒活性と立体選択性を示すことを明らかにした。またこの反応利用して主鎖のビニレン基がすべてシス形に規制されたall-cis PPVの立体制御合成に初めて成功した。All-cis PPVは優れた製膜性を示し、紫外線照射下においてtrans-PPVに速やかに異性化した。この現象を利用して、ガラス基板上に発光性のミクロパターンを簡便かつ高精度に発生できることを明らかにした。(1)ジホスフィニデンシクロブテン(DPCB)を配位子とする(π-アリル)パラジウム錯体を触媒とし、アリルアルコールをアリル化剤とするアリル化反応の機構について、想定される反応中間体のモデル錯体を用いて検討した。その結果、この触媒反応が、アリル化反応に対して従来から提案されている機構とは明らかに異なり、ヒドリド錯体によるアリルアルコールのC-O結合切断を伴って進行していることが強く示唆された。

また、速度論的手法を用いて詳しく検討した結果、化学量論反応を用いた検討結果から示唆されたC-O結合切断機構が、実際の触媒反応系においても機能していることが示された。(2)(1)の知見を用いて、官能基許容性と反応性に優れたアリルエーテル類の触媒的脱アリル化反応を開発した。(3)DPCB配位子を持つ一連のメチル白金およびパラジウム錯体を合成し、それらの構造について各種分光学的手法と単結晶X線構造解析を用いて検討した。その結果、DPCBはジホスフィン配位子とジイミン配位子のほぼ中間のσ電子供与性を持つと同時に、これらの配位子と比べてはるかに強いπ電子受容性を持つことが明らかとなった。(4)DPCB配位子を持つルテニウム二核錯体[Ru(μ-Cl)Cl(CO)(DPCB)]_2の合成単離に成功し、その単結晶X線構造解析に成功した。合成した錯体は末端アルキンのシス選択的ヒドロシリル化反応に対して高い触媒活性と立体選択性を示した。(5)DPCB配位白金錯体を触媒とするケトンの脱水素シリル反応機構について検討し、ヒドリド錯体を中間体とする反応機構を提案した。(6)ホスファエテニルピリジンおよびホスファエテニルオキサゾリン配位白金錯体を合成し、それらを触媒とするケトンの脱水素シリル反応について検討した。(1)ジホスフィニデンシクロブテン(DPCB)を配位子とするヒドリドパラジウム錯体を触媒活性種として用いることにより、アリルエーテル類のC-D結合を極めて温和な条件下に切断し、対応するアルコールを高収率で合成できることを示した。本触媒反応は様々なアルコール保護基に対して優れた官能基許容性を示し、アリル基のみを選択的に脱保護できる。(2)DPCB配位ヒドリドパラジウム錯体を用いて、アリルアミン類のC-N結合を容易に活性化切断できることを見いだした。(3)DPCB配位銅錯体ならびにパラジウム錯体が、アリールハロゲン化物とアニリン類のクロスカップリング反応に対して良好な触媒活性を示すことを見いだした。(4)DPCBパラジウム錯体が、アリールブロミドと有機スズ化合物とのStille型クロスカップリング反応に対して良好な触媒活性を示すことを見いだした。(5)DPCB配位ルテニウム錯体が、未端アルキンのZ選択的ヒドロシリル反応に対して、従来に無く優れた触媒活性と立体選択性を示すことを明らかにした。またこの反応と、アルケニルシランの脱ケイ素ブロモ反応ならびに鈴木-宮浦型クロスカップリング反応とを組み合わせることにより、主鎖のビニレン部位が全てシス構造に規制されたポリ(フェニレンビニレン)(all-cis PPV)を効率的に合成できることを示した。合成したall-eis PPVは紫外線照射下に対応するtrans-PPVへと高速で異性化した。この現象を利用して発光性を示すPPVのミクロパターンを簡便かつ高精度でガラス基盤上に発生できることを見いだした。(6)DPCB/白金/ジフェニルアセチレンの三元系からなる白金(0)錯体を合成した。この錯体は可視光領域に強い吸収を示す。X線構造解析ならびに分子起動計算を基に、この錯体には金属と配位子間に強いdπ-pπ相互作用が存在することを示した。(1)DPCB配位パラジウム錯体が、臭化アリールと亜鉛シアニドとのクロスカップリング反応に対して良好な触媒活性を示すことを見いだした。特に、p-ニトロフェニルブロミドやo-置換フェニルブロミドの反応では、従来のホスフィン系パラジウム触媒をはるかに超える高い活性が得られた。
分子の個性に注目した溶質-溶媒相互作用と媒体効果

動的ホールバーニング分光による溶媒の配向緩和ダイナミクス溶媒の配向緩和過程のダイナミクスに関する研究は、主として、蛍光スペクトルの動的Stokesシフトの測定によって進められた。これは溶媒の配向緩和とともに蛍光状態のエネルギーが緩和する過程を観測する手法である。一方、動的ホールバーニングの測定では、基礎状態の吸収スペクトルの幅を決めている不均一な溶媒の配向分布の緩和過程が観測されるものと考えられる。溶媒を連続誘電体として取扱う理論において線形応答の場合を考えると、Stokesシフトおよび蛍光またはホールスペクトルの幅の時間依存性を特徴づける時間相関関数は、時刻tにおける蛍光最大波数ν(t)、スペクトルの半値幅E(t)を用いてで与えられる。最近のStokesシフトに関する分子論的な理論および実験の結果によると、いわゆる慣性項によると考えられている数10フェムト秒の極めて速い緩和過程とピコ秒領域の配向緩和過程があることが明らかにされている。さらに、配向緩和過程も単純な指数関数には従わない結果となっている。レーザー色素であるクレシルバイオレットの動的ホールバーニング分光をアセトニトリルやアルコール中で行った結果、その緩和の時間相関関数はやはり非指数関数であるが動的Stokesシフトの実験で得られた結果より遅い過程が主であるという結果を得た。これはエネルギー緩和に較べてスペクトル幅の緩和が遅いということを示した最初の例である。溶媒分子の速い配向緩和によるエネルギーの安定化の後、溶媒の分布に関する熱平衡状態に至るエントロピー緩和にスペクトル幅が関係しているものとして説明した。
光音響分光法による放射光X線の線量測定法の開発

光音響分光法は、本来光を物質に吸収させ発生した熱を音波としてとらえる方法である。これを放射線の測定にはじめて応用した。これが本研究の目的である。この方法が従来の各種の測定方法と比べてすぐれていると考えられる点は(1)発熱量を測定するため、発熱と吸収エネルギーがほぼ同一であることを考えると、吸収エネルギーを測定する吸収線量計として放射線量が測定できること。(2)そしてどんな形態の試料でもそのまま測定でき、目的の試料が直接使えることである。本研究では全く新しい型の線量計として、検出器を含む全システムを開発し、吸収線量計としての適用性を検討した。放射線として、放射光X線、陽子線、200kVp X線でためした。ターゲットに使う試料としては、金属箔、金属粉末、有機物板又は膜、有機物粉末をテストした。線量計のシステムとしては、2通りの方法のものを開発した。一つは、検出器+プリアンプ+ロックインアンプ+パーソナルコンピュータの組合わせであり、これによりロックインアンプ出力をコンピュータで処理するものである。もう一つは、検出器+プリアンプ+アンプ+ADコンバータ+パーソナルコンピュータの組合わせであり、出力波形そのものをコンピュータに記憶し、より詳しく解析することを目的としたものである。200kVp X線の場合と、ターゲット試料に有機物試料を使った場合とでは、検出可能であり、試料の発熱の研究はできた。しかしながら、線量計としてより強度の弱い放射線を測定するためには、検出感度をさらに10倍程度は上げる必要がある。金属試料の場合は十分な感度があり、現在までのところ吸収線量計として使用するには金属で行う必要があることが分った。この場合、入射X線強度と出力信号強度との間に良い比例関係があり、信号の安定性も良いため、新しい型の吸収線量計として使用できることを確認した。光音響分光法は今まで主として物質の表面の熱的性質を研究するため,光(主として可視光)を使って行なわれてきた.この光を放射線に変え,物質内へより深く入り込ませ,そこで吸収させて発生した熱を光音響法で検出する研究を進めている.この方法が物質の研究だけでなく,発熱量の検出器として使うことができれば,新しい考え方のすぐれた性質を持つ放射線の吸収線量計が実現すると考えられる.今回の科学研究費で,(1)光音響セル,(2)プリアンプ2台(100倍, 500倍(可変)), (3)チョッパー(周波数可変)を製作した.また(4)ロックインアンプ, (5)パーソナルコンピュータを購入した. (1), (2), (4)で光音響信号を検出,増幅,特定周波数の解析をし,インターフェイスを通して(5)のパーソナルコンピュータで解析するプログラムを作製した.以上の全システムの製作は,今年度ですべて完了した.すでに放射光X線オヨビサイクロトロン陽子線で検出が可能なことを確かめており,新たに製作したシステムで,次の段階の研究を進めた.(1)各種の金属で異なった厚さ(11000μm)のターゲットを使い信号強度の変化を調べた.(2)チョッパーの周波数依存性を調べた.(3)放射線強度と信号強度の比例関係を調べた.(4)金属の粉末試料と,(5)有機物試料を試みたなどである.(1)-(4)の実験では,十分な信号強度が得られ, X線と信号それぞれの強度の良い比例関係があることが分かった.これらはドシメータとしての,基本的な要素が備わっていることを示す. (5)の有機物試料については,マイラー膜,リン酸などについて試したが検出は可能だが,信号強度は十分とはいえなかった.

結論として金属のターゲットであれば吸収線量計として使えそうだということが分かった. (5)の有機物試料の検出も重要なので感度を上げる努力をしている.また光音響信号についてプリアンプ信号を直接コンピュータに取り込み解析し,今までの実験の詳しい検討を行う準備を進めている.光音響分光法による放射線の検出を目的とし、前年度に測定器を完成させた。昭和63年度は、コンピュータによる解析のためのソフトウエアやターゲット用の試料をテストすることが目的である。この新しい検出法のすぐれた特長は、(1)どんな形態の試料でもそのまま測定できること、(2)試料内で発生した熱量を測定するのでカロリメータとしての特徴を持った吸収線量測定器ができると考えられることである。前年度までにすでに(1)放射光X線、(2)陽子線、(3)200kTpX線の検出に成功している。本年度はパーソナルコンピュータ用のプログラムを開発することがはじめの目標であり、2種のプログラムを完成させた。1つは、検出器からの信号をロックインアンプを通し、その後インターフェイスを通してコンピュータに取り込むこと、そしてイオンチェンバー電流も取り込み、入射X線強度に対する検出器信号強度を求めるプログラムである。もう一つは、検出器からの信号をアンプを通し、ADコンバータでコンピュータに波形をそのまま記憶させるものである。詳細な波形の解析がこれにより可能になった。これらのプログラムを使い、この検出系が放射線の線量計としての特性を持っているか調べた。その結果、すぐれた入力放射線の強度と出力信号強度の比例関係があることが分かり、線量計として使用できることが確認できた。また検出器内部に入れる試料として、(1)金属箔およびその粉末、(2)人体等価プラスチック、(3)生物試料を考えて有機物粉末(例えばリン酸ナトリウム)を使用した。これらの3種の試料すべてについて検出は可能であった。特に(1)については十分な検出感度があり、そのまま線量計として使用できる。しかしながら、(2)、(3)については、最も強度の強い放射光X線や陽子線でのみ検出できたが、放射線の検出器としてより弱い強度のものに適用するには、さらに感度を上げるなどの工夫が必要であることが分った。
分子シンクロナス効果による新規ステロイドホルモンセンサーの高感度化

P-450はステロイドホルモン生合成や薬物代謝を担っていることから、それらの生理機能に関連した疾病の診断用センサーや有害薬物の解毒等への工学的応用が期待されている。これまで、P-450をITO電極上の固定化し、電子を供与することで活性発現できることを見出している。これを少量のP-450でしかも感度を向上できれば実用化に大きく前進できる。そこで、本研究では生体内における電子伝達系を基に、フェレドキシン(FDX)の一種であるアドレノドキシン(ADX)をP-450とシンクロさせ、P-450の電極活性を高めることを目指し、P-450へ電子をメディエートする上で重要なADX自身の電極反応について検討した。また、P-450自身の生体内濃度を簡便に測定することを目指し、電極表面への基質導入を試みた。ITO電極を用いた場合、FDXは溶液中にポリリシンやポリアリルアミン(PAA)を添加すると、可逆的に電極応答した。ADXは、どちらを添加した場合も準可逆的な反応を示したが、PAAの方がより効果的であることが示された。金電極を用いた場合は、電極上に正電荷を導入しても、負電荷を導入しても、FDX、ADXいずれも電極応答を示さず、電極表面の電荷の存在密度が重要であることが示された。FDXの電極上への固定化を試みた。APTESで修飾したITO電極上に固定する場合は、架橋試薬にEDCを用いるとFDXは電極応答することができたが、グルタルアルデヒドでは電極応答しなかった。また、金電極の場合もITO電極と同様にPAAを介した後、EDCを用いることで、FDXを電極応答できる状態で固定することに成功した。基質となるカンファーカルボン酸で電極を修飾することで、P-450の一種であるP-450camを選択特異的に、電気化学的に検出すること成功した。シトクロムP-450はステロイドホルモン生合成や多くの薬物代謝を担っていることから、それらの生理機能に関連した疾病の診断用センサーや有害薬物の解毒等への工学的応用が期待されている。我々はすでに高濃度のP-450をポリピロールでITO電極上の固定化し、電子を供与することで活性発現できることを見出している。そこで、本研究では生体内における電子伝達系を参考にして、アドレノドキシン(ADX)をP-450とシンクロさせ、P-450の電極活性を高めることを目指した。今年度はP-450へ電子をメディエートする上で重要なADX自身の電極反応について検討した。ADXが電極との静電反発を抑えるだけでなく、吸着変性も抑制できるものとして、反応溶液にポリリシンおよびポリアリルアミンといったポリカチオンを添加した。その結果、ポリリシン添加時では、-0.63Vに還元の、-0.25Vに酸化のそれぞれ明瞭なピークが得られた。しかし、ピークセパレーションが大きく、しかも酸化ピークが還元ピークよりも小さい準可逆的な応答であった。これに対し、ポリアリルアミン添加時では-0.52Vに還元ピーク、-0.40Vに酸化ピークが得られ、電極と可逆的に電子の授受がなされることが示された。来年度はこれをさらに詳細に検討するとともに、P-450への電子伝達効果を検討する予定である。
藩世界と東アジア世界―西日本地域を中心に―

「藩世界」の広がりを、海禁体制を素材に、国内にとどまらず、東アジア地域を視野に入れて考察した。その際、海禁体制と西日本諸藩、藩世界と藩意識の2点を柱とし、長崎・琉球および対馬藩・薩摩藩・佐賀藩・福岡藩を中心的に考察した。琉球使節のあり方と性格、琉球における書物・出版、大名家の相続と海禁体制との関係等々について明らかにした。また、九州・四国の大名の官位、長崎聞役の活動、九州諸大名の参勤交代の3つのデータベースを構築した。研究課題に迫るため、「海禁」体制と薩摩藩、「海禁」体制とキリシタン取締、「海禁」体制と大名家の相続、「海禁」体制と対馬藩、国家と儀礼、「海禁」体制と大名の官位・家格、西日本における長崎の文化的地位、長崎聞役と藩世界、「海禁」体制と地域民衆の役負担と意識形成など、いくつかの小課題を設定し、役割分担した.それに基づき、九州・沖縄を中心に西日本諸藩の調査を行った。2010年8月および2011年1月に長崎県対馬の調査を行い、対馬歴史民俗資料館で対馬藩宗家文庫および同藩家老の杉村家文書を調査するとともに、現地フィールドワークを行った。必要に応じてデジタルカメラにより文書の写真撮影をし、史料を収集した。これに先立ち、国士舘大学図書館に架蔵されている杉村家文書の写真について調査を行った。2011年2月には沖縄調査を行い、県立博物館・県立図書館・琉球大学・県立公文書館・那覇市立歴史博物館・浦添市立図書館沖縄学研究室で史料を閲覧し、必要に応じてデジタルカメラにより写真撮影して史料を収集した。あわせて、現地フィールドワークを行った。このほか、鹿児島・熊本・山口・平戸・宇和島の調査を行い、藩庁文書や地方史料について調査し、必要に応じてデジタルカメラにより写真撮影して史料を収集した。これらの調査で収集した史料の講読を行い、外国使節である朝鮮通信使の馳走役のあり方、国家儀礼、西日本における長崎の文化的地位、外国の学問・文化・情報の受容、「海禁」体制と「家役」意識、長崎聞役と藩世界、家の相続と家格、「海禁」体制と地域民衆の役負担と意識形成、「海禁」体制とキリシタン取締などについて考察を進め、その成果の一部を研究成果として発表した。また、九州諸大名を中心に19世紀の参勤交代、官位、さらに長崎聞役の行動のデータベース構築作業を行った。研究課題に迫るため、「海禁」体制と薩摩藩、「海禁」体制とキリシタン取締、「海禁」体制と大名家の相続、「海禁」体制と対馬藩、国家と儀礼、「海禁」体制と大名の官位・家格、西日本における長崎の文化的地位、長崎聞役と藩世界、「海禁」体制と地域民衆の役負担と意識形成など、いくつかの小課題を設定し、役割分担した。それに基づき、九州を中心に西日本諸藩の調査を行った。2011年8月に鹿児島県鹿児島および宮崎県都城の調査を行った。鹿児島では尚古集成館宛で調査を行い、都城では都城島津伝承館で都城島津家伝来文書を調査した。2012年2月には宮崎県飫肥の調査を行い、飫肥城歴史資料館で飫肥藩および飫肥地域にかかわる伝存文書の調査を行い、あわせて、飫肥城下のフィールドワークを行った。文書調査では、必要に応じてデジタルカメラにより写真撮影して史料を収集した。このほか、対馬歴史民族資料館、熊本大学附属図書館永青文庫・熊本市歴史文書資料室、熊本県立図書館、北九州市立いのちのたび博物館・福岡県立図書館、大分県立図書館・先哲史料館で調査を行い、対馬藩・熊本藩・人吉藩・小倉藩・大分県諸藩に関する史料を、コピー複写やデジタルカメラ撮影等により収集した。そして、前年度に引き続き、これらの調査で収集した史料の講読を行い、国家儀礼、西日本における長崎の文化的地位、外国の学問・文化・情報の受容、「海禁」体制と「家役」意識、長崎聞役と藩世界、家の相続と家格、「海禁」体制とキリシタン取締などについて考察を進め、その成果の一部を研究成果として発表した。また、九州諸大名を中心に19世紀の参勤交代、官位、さらに長崎聞役の行動のデータベース構築作業を継続して進めた。また、2010年度の調査結果に基づき、『対馬・沖縄調査報告集』(論文・史料紹介等7本収蔵)をまとめ、刊行した。本研究では、藩世界の広がりを、「海禁」体制を素材に、国内にとどまらず、東アジア地域を視野に入れて考察することを目的とした。そして、東アジアと密接な関係がある長崎・佐賀藩・福岡藩(中国・オランダ)、対馬藩(朝鮮)、薩摩藩(琉球)を重点対象とし、1「海禁」体制と西日本諸藩の関わり、2「海禁」体制が藩世界に与えた藩意識のあり様の2点を軸に研究を進めた。

如上の研究テーマに接近するため、外国使節である朝鮮通信使の馳走役のあり方、琉球使節と芸能、国家儀礼、西日本における長崎の文化的地位、外国の学問・文化・情報の受容、「海禁」体制と「家役」意識、長崎聞役と藩世界、家の相続と家格、「海禁」体制と地域民衆の役負担と意識形成、「海禁」体制とキリシタン取締などの小課題を設定し、役割分担して考察を行った。2012年8月に、五島および佐賀で調査を行った。五島では五島観光歴史資料館で福江藩に関する文書類の調査を行い、また佐賀では佐賀県立図書館で佐賀藩関係の文書の調査を行い、必要に応じてコピーで史料を収集し、上記小課題を検討した。また、前年度に実施した宮崎調査の成果をまとめ、『宮崎調査報告集』(2012年12月)を作成した。一昨年度・昨年度に続き、九州・四国の諸大名の官位叙任に関するデータベース、九州諸大名の参勤交代に関するデータの構築を進めた。さらに、平戸藩長崎聞役の日記をもとに長崎聞役の活動のあり方のデータベース化を進めた。2010年度以来の3年間の活動成果の一部を、研究成果報告書(冊子)としてまとめ、上記3種のデータベースもそれに収めた。今回の研究では、長崎・琉球および14藩中主要な対馬・薩摩・佐賀・福岡藩を中心的に考察していくとした。2011年度までの研究では、琉球、対馬、薩摩の史料調査を行い、「概要」で記した個別問題について考察を進めた。研究小報告会は東日本大震災の影響もあり持つことができなかった。そのため、研究の成果を「報告集」にまとめた。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は、残っている長崎および佐賀藩・福岡藩についての史料調査を行う予定でいる。時間的な問題もあり、全てについて調査を行なえない場合も考えられ、研究グループが今までに蓄積した成果・資料を援用して、とりあえず補うことも考えている。そして、3年間の成果を「研究報告書」としてまとめる。
悪性高熱症、致死的不整脈に共通したリアノジン受容体異常の分子学的解明と治療

CPVT型突然変異knock-inマウスのSR機能(Ca^<2+>漏出、ドメイン連関)、心機能解析、およびダントロレンの効果をIn vitroおよびIn vivoで評価し、R2474Sのknock-in(KI)マウスにおける致死的不整脈の発現メカニズムを検討した。ヒトのリアノジン受容体(RyR)突然変異を組み込んだR2474S-KIマウスは、安静時の心機能は正常でまた、病理・形態的にも異常はなかった。しかし,epinephrine負荷またはtreadmill運動負荷により容易に多源性心室頻拍(VTが誘発され、ヒトのCPVTと非常に類似したモデルであることが示唆された。In vitroの実験(Ca spark assay)では、wild typeのマウスに比較して、R2474S-KIマウスでは、isoproterenol負荷で異常にCa sparkの頻度が増大した。R2474S/+miceでみられるカテコラミン誘発性多源性心室頻拍は、ダントロレンのin vivo投与(mg/kg ip,7日間)により完全に抑制された。また、R2474S/+マウスの心筋より単離した心筋細胞では、前述のように低濃度のisoproterenolでCa^<2+>spark頻度が増大しdelayed afterdepolarization(DAD)もみられたが、ダントロレン(1 microM)の添加により、それらは完全に抑制された。このことから、ヒトのCPVTは、RyRからの異常なCa漏出が原因となり、細胞内Ca過負荷が生じ、DADや致死的不整脈を誘発することが証明された。大変興味深いことに、RyRからCa漏出を抑制するダントロレンは、CPVTの新しい治療薬となりうることが示唆された。背景)悪性高熱症(MH),カテコラミン誘発性心室頻拍、および心不全では,リアノジン受容体(骨格筋型:RyR1,心筋型:RyR2)から異常なCa2+漏出が生じており、その主要な原因としてRyR内のチャネル制御ドメイン[N-末ドメイン(0-600)と中央ドメイン(2000-2500)]間の連関障害が考えられている.最近,我々は,MHの治療薬であるダントロレンが,RyR1のN-末ドメインに結合することによりドメイン連関障害を是正しRyR1機能障害を是正することを報告した.(目的)ダントロレンが,心不全においてもRyR2内のドメイン連関障害を是正することにより不全心筋細胞機能を改善させるか否かについて検討した.(方法・結果)高頻度右室ペーシングにより犬心不全モデルを作成し,左室心筋から筋小胞体(SR)および心筋細胞を単離精製し,以下の実験を行った.a)Ca2+漏出実験:Ca2+蛍光指示薬であるfluo-3を用い,SRからのCa2+漏出を測定した,不全心筋SRでは,SRからのCa2+漏出が観察されたが,ダントロレン存在下では不全心筋SRからのCa2+漏出は濃度依存性に抑制された.b)蛍光消退実験:RyR2のN-末ドメインを特異的にMCAで蛍光標識した.この蛍光に対するChemical quencher(QSY-BSA)のaccessibilityを評価することで,チャネル制御ドメインのzipping-unzipping状態を定量化した.正常心筋では,ドメイン連関はunzipping状態であったが,心不全心筋ではすでにunzipping状態であった.

ダントロレンは,不全心筋RyR2のドメイン連関を濃度依存性にunzipping状態からzipping状態に修復した.c)単離心筋細胞の機能評価:ダントロレンは,不全心筋細胞のcell shorteningとCa2+ transientを著明に改善し,diastolic Ca2+ sparkを抑制した.d)単離心筋細胞の生存率:培養不全心筋細胞の生存率は、4日後には、15%にまで低下したが,ダントロレン投与群では,80%まで改善した,(結語)不全心筋において,ダントロレンは,RyR2のドメイン連関障害を是正することにより,RyR2からのCa2+漏出を抑制し,心筋細胞機能異常を改善させることが示された.CPVT型突然変異knock-inマウスのSR機能(Ca^<2+>漏出、ドメイン連関)、心機能解析、およびダントロレンの効果をIn vitroおよびIn vivoで評価し、R2474Sのknock-in(KI)マウスにおける致死的不整脈の発現メカニズムを検討した。ヒトのリアノジン受容体(RyR)突然変異を組み込んだR2474S-KIマウスは、安静時の心機能は正常でまた、病理・形態的にも異常はなかった。しかし、epinephrine負荷またはtreadmill運動負荷により容易に多源性心室頻拍(VTが誘発され、ヒトのCPVTと非常に類似したモデルであることが示唆された。In vitroの実験(Ca spark assay)では、wild typeのマウスに比較して、R2474S-KIマウスでは、isoproterenol負荷で異常にCa sparkの頻度が増大した。R2474S/+ miceでみられるカテコラミン誘発性多源性心室頻拍は、ダントロレンのin vivo投与(mg/kg ip、7日間)により完全に抑制された。また、R2474S/+マウスの心筋より単離した心筋細胞では、前述のように低濃度のisoproterenolでCa^<2+> spark頻度が増大しdelayed afterdepolarization(DAD)もみられたが、ダントロレン(1 microM)の添加により、それらは完全に抑制された。このことから、ヒトのCPVTは、RyRからの異常なCa漏出が原因となり、細胞内Ca過負荷が生じ、DADや致死的不整脈を誘発することが証明された。大変興味深いことに、RyRからCa漏出を抑制するダントロレンは、CPVTの新しい治療薬となりうることが示唆された。
力学系の大域的構造とカオスに対する位相的および計算的方法

この研究は,微分方程式や写像により定義される力学系の大域的構造や分岐を調べる為の,Conley指数などの位相幾何学的方法を開発し,さらにその方法を計算機上に実現することをめざすことにあった.平成14年度から16年度の間に大別して次の成果を得た:[A]特異摂動的ベクトル場のConley指数理論とその応用-ここでの方法は,Conley指数の情報から特異摂動的ベクトル場のある種の解の存在を結論するというものである.この議論を使いやすい形に定式化したのが,Gedeon-Kokubu-Mischaikow-Reineck-Oka (1999)であり,それの応用として浅い容器中の流体の波を記述する方程式で記号力学系の意味での多様な解の存在を示した.またslow manifoldが1次元よりも大きい場合に適用できる枠組みを拡張した.これの応用としてGardner-Smoller (1983)が扱ったある種の反応拡散方程式の周期進行波解の存在の我々の立場からの別証明や,さらに上記のような記号力学系の意味での複雑なこれまでに知られていない解の集合の存在も得た.[B]正則ベクトル場の研究-Poincare-Bendixson型定理を余次元1葉層構造へ拡張することを目的とし,半径Rの閉円板の近傍で定義された余次元1正則葉層構造Fに関して,ある種の円盤の境界に関する非横断性の結果を得た.[C]Henon写像族の一様双曲性およびnon-maximal entropy locusの研究-3次のHenon写像において(a,b)=(-1.35,0.2)とした写像は,一様双曲的でしかもいかなる拡大的な1次元多項式写像の小さな摂動とも共役にならないことが証明できた.[D]不動点全体の集合の組みひも型の研究-円板上で定義された向きを保つ同相写像が有限個の不動点をもつとき,組みひもの概念を用いて不動点集合に同値関係を導入した.不動点全体の集合の組みひも型が各同値類の不動点指数を完全に決定することを示した.この研究は,微分方程式や写像により定義される力学系の大域的構造や分岐を調べる為の,Conley指数などの位相幾何学的方法を開発し,さらにその方法を計算機上に実現することをめざすことにあった.平成14年度から16年度の間に大別して次の成果を得た:[A]特異摂動的ベクトル場のConley指数理論とその応用-ここでの方法は,Conley指数の情報から特異摂動的ベクトル場のある種の解の存在を結論するというものである.この議論を使いやすい形に定式化したのが,Gedeon-Kokubu-Mischaikow-Reineck-Oka (1999)であり,それの応用として浅い容器中の流体の波を記述する方程式で記号力学系の意味での多様な解の存在を示した.またslow manifoldが1次元よりも大きい場合に適用できる枠組みを拡張した.これの応用としてGardner-Smoller (1983)が扱ったある種の反応拡散方程式の周期進行波解の存在の我々の立場からの別証明や,さらに上記のような記号力学系の意味での複雑なこれまでに知られていない解の集合の存在も得た.[B]正則ベクトル場の研究-Poincare-Bendixson型定理を余次元1葉層構造へ拡張することを目的とし,半径Rの閉円板の近傍で定義された余次元1正則葉層構造Fに関して,ある種の円盤の境界に関する非横断性の結果を得た.[C]Henon写像族の一様双曲性およびnon-maximal entropy locusの研究-3次のHenon写像において(a,b)=(-1.35,0.2)とした写像は,一様双曲的でしかもいかなる拡大的な1次元多項式写像の小さな摂動とも共役にならないことが証明できた.[D]不動点全体の集合の組みひも型の研究-円板上で定義された向きを保つ同相写像が有限個の不動点をもつとき,組みひもの概念を用いて不動点集合に同値関係を導入した.不動点全体の集合の組みひも型が各同値類の不動点指数を完全に決定することを示した.今年度に得られた主な研究成果は以下の通りである.岡は特異摂動的ベクトル場のConley指数理論の応用として,時間と共にゆっくりと振動的に変化するある種の非自励的Hamilton方程式系における解の複雑な振舞いを記号力学系的に記述する方法を与えた.また,余次元2以上のconnecting orbitに対するtransition matrixの一般化については,一部修正が必要となり,現在修正中である.小澤は与えられた頂点に対する配置条件を満たすグラフの平面描画をするアルゴリズムを構築した.松岡はコンパクト有向曲面上の同相写像で,恒等写像とイソトピック(連続変形可能)なものの不動点の位相的性質について研究した.写像が有限個の不動点をもつとき,それらの不動点指数の和は曲面のオイラー標数に等しいことはよく知られている.ここでは,不動点指数以外に,位相不変量の一つである組ひも不変量も用いて不動点の位相的性質について調べ,不動点の指数についてのより詳細な情報を得た.さらに,不動点の安定性と写像のカオス性に関する成果を得た.

石井は一次元半古典系におけるトンネル効果とそれに対応した複素Henon写像の力学系との関係を研究した.量子力学の複素半古典諭では,ある粒子の遷移確率は複素二次元空間内の経路積分として表され,その積分に寄与しているものの実平面に含まれない経路全体がトンネル効果を記述すると考えられている.この寄与経路全体とHamilton方程式のPoincare断面として得られる複索Henon写像の前方Julia集合との対応関係を数学的に一部正当化した.研究代表者の岡の今年度に得られた研究成果は以下の通りである:(1)slow-fast systemと呼ばれる特異摂動的ベクトル場は,特異極限における速い部分系とslow manifold上の遅い部分系の挙動の接合からの摂動として理解できるという利点を持つ.そのような系における周期軌道やheteroclinic軌道の存在を,Conley指数と呼ばれる位相的な指数を用いて一般的に与える枠組みを与える代表者らの研究グループによる理論をslow manifoldが高次元の場合に拡張した.目下,論文を準備中であり,また速報が国際会議の記録として掲載予定である.(2)カオス的力学系の典型的な例の1つである区間上の2次関数の定める力学系の1パラメータ族において,正のLyapunov数が存在するパラメータ集合の測度を計算機支援によって評価する研究を開始し,その最初の段階として臨界点近傍の外部に留まる軌道に沿う微分の増大度を評価するアルゴリズムを得た.この研究はさらに次年度に継続する予定である.研究分担者の業績のうちの主なものは以下の通りである.・Newton法において多重根を持つ場合,その解への収束の局所的構造を明らかにした.・正則ベクトル場に対するPoincare-Bendixson型定理を余次元1葉層構造へ拡張することを目的として,あるgenericな仮定の元でその構造を明らかにした.伊藤敏和は、B.Scaldus教授との共同研究の成果を投稿中である。この成果を国内の研究集会で発表した。一方、経済学者の寺田、西垣教授との共同研究で、新たに、複素ロジステゥック方程式を考えこの解の性質と経済現象との関連について考察した.石井豊は実Henon写像族のnon-maximal entropy locusを精密に計算する判定法を見つけた.これを精度保証計算を用いてプログラムに実装すると,例えば,f(x, y)=(x*x+c-by, x)においてb=1, c>-5.6993102432$であれば、位相的エントロピーはlog2より小さいことが厳密に示せる.判定法の証明は,C^2の複素力学系における手法と多重ポテンシャル理論のテクニックを組み合わせることによって得られる.松岡隆とは,Henon写像に対して、その安定多様体、不安定多様体から求まるTrellisのforcing relationと計算法について議論した.
斬新かつグリーンな新規炭素－炭素結合生成反応の不斉触媒化

我々は炭素ー炭素結合形成反応によるトリフルオロメチル基を有する三級アルコールの触媒的不斉合成法の開発を行っている。このような光学活性な三級アルコール骨格が薬理作用発現に重要な役割を担っていることは広く知られているが、さらに多様なフルオロアルキル基の導入を検討することは医薬品探索を行っていく上で重要である。開発研究の結果、ジフルオロメチル基をはじめとする多様なフルオロアルキル基を有するケトエステルに対するカルボニルーエン反応、Friedel-Crafts反応および三成分連結反応を開発することにより、対応する光学活性三級アルコールの実用的合成法を開発することにした。現代の有機合成では、入手容易な原料分子から求める機能をもつ分子を、簡単に、安価に且つ安全に合成できる“実用的"な合成法の開発が必要とされる。このような背景から、本研究では、高付加価値な分子(ファインケミカルズ)を創造する新規な触媒的不斉炭素-炭素結合生成反応を開発するとともに、これを実用化可能な超効率的不斉合成法に成熟させることを目的としている。我々は、当研究室で培ってきたカチオン性キラルパラジウム触媒を用いて炭素求核剤として有機ケイ素化合物、求電子剤としてトリフルオロピルベートを用いた不斉ヘテロアリール化反応の開発に着手した結果、極めて高いエナンチオ選択性で対応する含トリフルオロメチル生成物が得られることを見出している。そこで計画通り平成25年度ではこの不斉ヘテロアリール化反応の基質一般性の向上及び化学収率の改善を試みたところ、ルイス酸触媒反応にも関わらず配位性の溶媒であるエーテルを混合溶媒として用いることで劇的な収率の改善が達成でき、且つ様々な基質において高いエナンチオ選択性で対応する生成物を得ることに成功した。また開発した不斉ヘテロアリール化反応と金触媒を用いたヘテロアリール環化反応を組み合わせたワンポット反応を開発し、本反応をより有用なものとすることができた。含フッ素有機化合物は医農薬や機能性材料の分野で特異的な効果を発揮することが知られている。我々は炭素ー炭素結合形成反応によるトリフルオロメチル基を有する三級アルコールの触媒的不斉合成法を開発してきた。このような光学活性三級アルコール骨格が薬理作用発現に重要な役割を担っていることは広く知られているが、さらに多様なフルオロアルキル基の導入を検討することは医薬品探索を行っていく上で重要であると考えられる。そこで26年度は、ジフルオロメチル基をはじめとする多様なフルオロアルキル基を有するαーケトエステルに対する触媒的不斉炭素-炭素結合形成反応、特にカルボニル-エン反応を開発することにより、対応する光学活性三級アルコールの実用的合成法を開発することにした。ジフルオロピルベートを用いるジカチオン性パラジウム触媒によるエン反応の条件最適化と基質適用性について精査した。その結果、1,1'-二置換オレフィンについてはα-メチルスチレン系などの基質で反応が良好に進行し、より反応性の低い一置換オレフィンにおいてもアリルベンゼンと1-ヘキセンで高エナンチオ選択的に反応が進行した。また、三置換オレフィンでは、ジアステレオ選択性が低いものの高いエナンチオ選択性で反応は進行した。さらに検討を重ねたところ、イソブテンを求核剤に用いた場合、無溶媒条件下、S/C 2000で良好に反応が進行し、高エナンチオ選択性で生成物が得られることが分かった。この生成物のX線結晶構造解析により、絶対配置はRと決定した。なお、不斉ルイス酸触媒として汎用されるビスオキサゾリン銅錯体では、全く反応が進行しないことも分かった。さらに、パーフルオロアルキル置換されたピルベートやブロモジフルオロピルベート、ジフルオロヨードピルベートといった嵩高い求電子剤を用いた場合でも同様に、パラジウム触媒で反応が効率的に進行することが分かった。現代の有機合成では、入手容易な原料分子から求める機能をもつ分子を、簡単に、安価に且つ安全に合成できる実用的な合成法の開発が必要とされる。このような背景から、本研究では、高付加価値な分子(ファインケミカルズ)を創造する新規な触媒的不斉炭素-炭素結合生成反応を開発するとともに、これを実用化可能な効率的不斉合成法に成熟させることを目標とした。25年度では、炭素求核剤としてアセチレン化合物および有機ケイ素化合物を用いたイン反応及びFriedel-Crafts反応の開発に着手した結果、極めて高いエナンチオ選択性で対応する生成物が得られることを見出した。Friedel-Crafts反応の基質一般性の向上及び化学収率の改善を試みたところ、非常に興味深いことにルイス酸触媒反応にも関わらず配位性の溶媒であるエーテルを混合溶媒として用いることで劇的な収率の改善が達成でき、且つ高いエナンチオ選択性で対応する生成物を得ることに成功した。26年度ではこれまで用いてきたトリフルオロピルベートに代わり新規な求電子剤であるジフルオロピルベート誘導体の合成に成功し、それを用いる光学活性ジフルオロメチルアルコールの触媒的不斉合成にも成功した。この成果を踏まえてH27年度では、触媒量の低減化(S/C 1,000)や無溶媒条件下での反応条件などを詳細に検討し、実用的な反応へと成熟させることに成功した。さらに、上述した反応開発の過程で、フルオロアルキルピルベート、末端アセチレンおよび芳香族化合物を作用させると、完全に原子効率な三成分連結反応が高収率且つ高エナンチオ選択的に進行することも見出した。