hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
発達期と成熟後のスクラップ&ビルドによる小脳神経回路の動的制御

小脳神経回路においては、発達期から成熟後にかけてさまざまな破壊を伴う創造現象(スクラップ&ビルド)が観察される。まず、幼若プルキンエ細胞の複数の樹状突起は、生後8日目までに1本のみが選択的に強化されて残りは刈り込まれる。また生後8日目以降になり、プルキンエ細胞に入力する複数の登上線維が刈り込まれて、1本の登上線維が選択的に強化される。さらに成熟後においても、プルキンエ細胞の樹状突起上における平行線維と登上線維の支配領域は競合的に再編される。「創造と破壊」が一体どのように連動するのか、発達期と成熟期でどのような原理が連続/非連続的に用いられるのか、といった問いに答え、スクラップ&ビルド現象の基本原理の解明を目的とする。今年度は、これまでに確立した2光子顕微鏡を用いたin vivoイメージング法を活用することによって、引き続きプルキンエ細胞樹状突起の発達過程について検討を続けた。その結果、複数の樹状突起は一定期間まで破壊と除去が同時に進行する時期を経て、最終的な樹状突起が選択された後に急な成長スパートが起きることが分かった。また、この過程には神経活動による細胞内カルシウム上昇とそれに伴うカルモデュリンキナーゼの活性化が必要であることを初めて明らかにすることができた。さらにこのカルシウム上昇にはカルシウムチャネルと共にNMDA型グルタミン酸受容体活性化が必要であることも分かってきた。一方、登上線維の刈り込み現象については、登上線維から分泌される補体関連分子C1qL1とその受容体であるGタンパク共役型受容体Bai3を介した細胞内シグナリングが、成熟後の小脳神経回路においても機能することを見出した。また発達時や損傷後の筋再生時に、起きる筋芽細胞の融合時に、C1qL4-BAI3が機能してして筋線維を形成させることを明らかにした。幼若マウス小脳におけるin vivoイメージングは、呼吸による体動の影響を受けやすく、かつ脆弱であることに加えて、ほ乳中であるために様々な技術的困難さがつきまとう。しかし同一プルキンエ細胞樹状突起発達過程を1週間にわたり経時的に観察する方法の確立に成功した。また、これまでにプルキンエ細胞において幼若時にNMDA型グルタミン酸受容体(NADAR)が発現することが知られていたがその機能は全く謎であった。今回、NMDARから流入するカルシウムイオンとカルモデュリンキナーゼ活性亢進が、幼若時のプルキンエ細胞における樹状突起の刈り込み現象を制御することを初めて発見した。当初の予定より内容が膨らんだために論文化は遅れているが、研究成果面では当初の計画以上に進展している。一方、シナプス形成分子であるCbln1が小脳顆粒細胞の軸索中に存在するライソソーム内に局在し、神経活動とともにライソソーム酵素とともに放出されることを見出しNeuron誌にin pressとなった。ライソソーム酵素は細胞外基質を破壊することが知られているので、神経活動に応じて、細胞外基質破壊(スクラップ)とCbln1によるシナプス形成(ビルド)を協調して引き起こす新しいスクラップ&ビルド原理を提唱することができた。[計画1樹状突起の選択的強化と除去機構]プルキンエ細胞の樹状突起発達過程におけるスクラップ&ビルド現象(単一の樹状突起の選択的強化と残りの樹状突起の除去)については、これまでに明らかにした細胞外からの入力(NMDA受容体とカルシウムチャネル)および細胞内シグナリング機構(カルシウムイオン入力とカルモデュリンキナーゼ活性化)の果たす役割についてさらに解析を進め、本年中に論文化する。[計画2入力線維の選択的強化と除去を担う分子基盤]プルキンエ細胞は幼若時には複数の登上線維とシナプスを形成するが、生後3ー7日の間に1本の登上線維が機能的に強化され、生後8日目以降に強い登上線維がより強化され弱い登上線維は除去される。登上線維から分泌される補体関連分子C1qL1とその受容体であるGタンパク共役型受容体Bai3によるC1qL1-Bai3シグナリングは、このような発達時の登上線維刈り込みのみでなく、成熟後の小脳神経回路においても登上線維シナプスの再形成とその刈り込みを制御することが分かってきた。そこで計画2と計画3とを統合する形で、今年度も引き続き成熟後の神経回路に焦点をおき、C1qL1-Bai3シグナリング機構の解明を推し進め論文化の準備を進める。さらに成熟後においても、プルキンエ細胞の樹状突起上における平行線維と登上線維の支配領域は、それぞれの神経細胞の活動に応じて競合的に再編される。このような現象は、他の動物種や脳領域においてもさまざまな発達時期において起きることが知られている。そこでこれらの他の類似現象との比較を通して、「創造と破壊」が一体どのように連動するのか、発達期と成熟期でどのような原理が連続/非連続的に用いられるのか、といった問いに答え、スクラップ&ビルド現象の基本原理の解明を目的とする。平成28年度はプルキンエ細胞樹状突起の発達過程を中心に検討を行った。

2光子顕微鏡を用いたin vivoイメージング法を確立し、同一のプルキンエ細胞を経時的に観察することに成功した。これまでに、複数の樹状突起の1本化機構については、i)樹状突起の融合、ii)破壊と除去、iii)細胞体が下降して樹状突起の根元が生成、の3つの仮説が提唱されてきた。in vivoイメージング法の結果、ii)であることが初めて明らかになった。またこの過程には神経活動が必要であることも判明した。幼若マウス小脳におけるin vivoイメージングは、呼吸による体動の影響を受けやすく、かつ脆弱であることに加えて、ほ乳中であるために様々な技術的困難さがつきまとう。しかしこれまでに同一プルキンエ細胞樹状突起発達過程を1週間にわたり経時的に観察することに成功している。この成果は論文として今年度中に発表予定であることから、「当初の計画以上に進展している」と判断した。小脳神経回路においては、発達期から成熟後にかけてさまざまな破壊を伴う創造現象(スクラップ&ビルド)が観察される。まず、幼若プルキンエ細胞の複数の樹状突起は、生後8日目までに1本のみが選択的に強化されて残りは刈り込まれる。また生後8日目以降になり、プルキンエ細胞に入力する複数の登上線維が刈り込まれて、1本の登上線維が選択的に強化される。さらに成熟後においても、プルキンエ細胞の樹状突起上における平行線維と登上線維の支配領域は、それぞれの神経細胞の活動に応じて競合的に再編される。このような現象は、他の動物種や脳領域においてもさまざまな発達時期において起きることが知られている。そこでこれらの他の類似現象との比較を通して、「創造と破壊」が一体どのように連動するのか、発達期と成熟期でどのような原理が連続/非連続的に用いられるのか、といった問いに答え、スクラップ&ビルド現象の基本原理の解明を目的とする。平成29年度は、前年度に確立した2光子顕微鏡を用いたin vivoイメージング法を活用することによって、引き続きプルキンエ細胞樹状突起の発達過程について検討を続けた。その結果、複数の樹状突起は一定期間まで破壊と除去が同時に進行する時期を経て、最終的な樹状突起が選択された後に急な成長スパートが起きることが分かった。また、この過程には神経活動による細胞内Ca上昇とそれに伴うカルモデュリンキナーゼの活性化が必要であることを初めて明らかにすることができた。さらにこのCa上昇にはグルタミン酸受容体活性化が必要であることも分かってきた。前年度には同一プルキンエ細胞樹状突起発達過程を1週間にわたり経時的に観察する方法を確立した。本年度にはこのような樹状突起発達過程に関与する細胞外からの入力(グルタミン酸)および細胞内シグナリング機構(カルシウム入力とカルモデュリンキナーゼ)を初めて明らかにできた。当初の予定より内容が膨らんだために論文化は遅れているが、研究成果面では「当初の計画以上に進展している」と判断できる。
未婚男性の社会的ネットワークを活かした生活習慣改善支援モデルの開発

未婚男性の社会的ネットワークの内容と生活習慣病予防のためのセルフケア行動及びそれに対する保健師の支援内容を、農村部及び都市部在住の未婚男性と支援する保健師等への質問紙を用いた調査によって明らかにする。そこから、壮年期未婚男性への社会的ネットワークを基盤とした生活習慣改善支援モデルを開発し、保健師等による地域看護活動の充実を図り、壮年期男性のQOLの向上と健康格差の解消に貢献していきたいと考える。
沈み込み帯で発生する地震現象の多様性の解明

沈み込み帯では,普通の地震に加えて,スロー地震と呼ばれるプレート境界滑り現象が知られている.これらの多様な地震現象が発生する物理メカニズムを理解することは,沈み込み帯全体の歪蓄積・解放プロセスを解明することにつながるため,重要な研究課題である.これまで様々な研究がこの物理メカニズムについて提案を行っている.その中で,本研究課題が平成26・27年度に行ってきた深部低周波微動の活動解析(地震波エネルギー推定・潮汐応答性)の解析結果は,摩擦不均質が重要な役割を果たすモデルと定性的に一致すると解釈された.さらに深部低周波微動の潮汐応答性の解析結果は,速度状態依存摩擦則と呼ばれる指数型の摩擦則がスロー地震域で働いていることを示唆していた.そこで平成28年度には,速度状態依存摩擦則に従う断層に摩擦不均質が存在する場合の断層の滑り挙動について,数値計算を用いて調べた.はじめに,無限に伸びる線の断層上に摩擦不均質がある場合について調べた.その結果,自発的に加速できる領域の密度を変化させると,断層の滑り挙動が変化した.低密度の場合は,地震性滑りが自発的に加速できる領域に限定されるのに対して,高密度の場合には,地震性滑りが自発的に加速できない領域も含めて断層全体に広がっていた.その遷移領域には,小さな高速滑りが多く発生しながらも大局的な変形速度は遅いという,定性的にはスロー地震に似た滑り挙動が見いだされた.面上の有限サイズ断層の数値計算でも同様の傾向が確認された.また,摩擦の不均質性に階層的構造が存在する場合についての研究にも着手した.断層の破壊サイズが大きくなるにつれて自発的に加速できない領域の割合が増大するような階層性が存在する場合,断層の破壊エネルギーの階層性を摩擦不均質性で説明できる可能性がある.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,沈み込み帯で発生するスロー地震という種類の地震のうち,深部低周波微動と呼ばれる現象を中心に,その発生機構の解明を目指して研究を行っている.深部低周波微動の種々の多様性を明らかにすることで,プレート境界を支配する物理を理解しようとしている.本年度の研究では,「微動の震源パラメーター推定」と「微動の潮汐応答性」という2テーマについて研究を行った.どちらのテーマも,深部低周波微動の特徴の空間多様性を明らかにしようとするものである.「微動の震源パラメーター推定」の研究では,深部低周波微動の放出する地震波エネルギーの推定を行った.その推定のために,地震波の減衰構造についても推定を行っている.その結果,微動の放出する地震波エネルギーは空間的に不均質であり,スロースリップや超低周波地震のサイズが大きい場所では,放出される地震波エネルギーも大きいことが分かった.「微動の潮汐応答性」の研究では,潮汐による応力によって深部低周波微動がどの程度励起されるかという特徴について,空間的多様性を推定した.潮汐による応力はモデルにより計算可能であるため,微動の潮汐応答は既知の応力に対するプレート境界の滑り応答を見ていることになり,プレート境界面の摩擦則を定量的に推定することができる可能性がある.上記で推定したものや,それ以外の種々の微動の特徴の空間多様性を比較することで,深部低周波微動を引き起こす物理を推測できると考えられる.推測された定性的モデルを数値モデルによって定量的に評価することで,深部低周波微動やスロー地震の発生機構の解明が期待される.本年度は,研究計画のテーマ(B)微動の震源パラメーターの推定に関する研究において,昨年度より行ってきた微動の潮汐応答性推定について,論文を出版した.さらに,この研究から得た知見に基づいて,研究計画の発展的テーマである多様な滑り現象のモデル化を開始した.Ando et al. (2010, 2012)とNakata et al. (2011)の一連の研究で,不均質な摩擦パラメーター分布を持つ断層を用いたスロー地震のモデル化が行われた.さらに,Nakata et al. (2011)は普通の地震とスロー地震の両方をこのモデルで再現できることを示した.しかし,彼らのモデルの摩擦則は潮汐応答性の研究から示唆された指数型の摩擦則ではなかった.そこで,指数型の速度状態依存摩擦則を用いて,不均質な摩擦パラメーター分布を持つ断層がどのような滑り挙動を示すかを,数値計算により調べた.最もシンプルな無限線断層において,パラメータースタディを行った.不均質断層上において,地震性滑りは速度弱化の摩擦パラメーターを持つ領域で始まる.この地震性滑りが終了するまでに,速度強化の摩擦パラメーターを持つ領域が摩擦則の特徴的距離(断層面の弱化が開始する距離)だけ滑ることができるような不均質分布の場合には,速度強化部も地震性滑りを起こして,断層全体が高速で滑ることが確認された.一方,そうではない場合には,速度強化部は地震性滑りイベントからある程度の遅れをもって加速するが,その最大速度は,地震性滑りほど高速にはならず,アフタースリップ的になる.Ando et al. (2010, 2012)とNakata et al. (2011)が示したように,小パッチの地震性破壊が塑性的なゆっくりした変形で隔てられながら連続的に発生することで,スロー地震的な挙動を示すと考えられる.研究計画は深部低周波微動活動の不均質性の定量化とグリーン関数推定という2つのテーマを設定していた.

このうち,前者については,当初予定していた微動振幅の空間分布推定に加えて,潮汐応答性の空間不均質性についても推定を行い,論文を出版するに至り,順調に推移している.一方で後者のテーマについては,研究が進んでいない.しかしそのかわりに,前者のテーマから得られた深部低周波微動の定性的モデルについて,数値計算による定量的モデル化を開始し,これまでの研究からこのモデルを用いてスケール依存性まで含めた普通の地震とスロー地震の両方をモデル化できる可能性が示唆されている.多様な震源メカニズムを統一的に説明するモデルの構築は,DC1研究計画の発展的テーマに設定していた.これまでの研究で2次元(線断層)の場合については,既に投稿論文を準備する段階にまで至っており,モデルの3次元(面断層化)も進行している.こちらについて今後も大きな発展が見込める.よって,本研究計画は,概ね順調に進展していると考えている.沈み込み帯では,普通の地震に加えて,スロー地震と呼ばれるプレート境界滑り現象が知られている.これらの多様な地震現象が発生する物理メカニズムを理解することは,沈み込み帯全体の歪蓄積・解放プロセスを解明することにつながるため,重要な研究課題である.これまで様々な研究がこの物理メカニズムについて提案を行っている.その中で,本研究課題が平成26・27年度に行ってきた深部低周波微動の活動解析(地震波エネルギー推定・潮汐応答性)の解析結果は,摩擦不均質が重要な役割を果たすモデルと定性的に一致すると解釈された.さらに深部低周波微動の潮汐応答性の解析結果は,速度状態依存摩擦則と呼ばれる指数型の摩擦則がスロー地震域で働いていることを示唆していた.そこで平成28年度には,速度状態依存摩擦則に従う断層に摩擦不均質が存在する場合の断層の滑り挙動について,数値計算を用いて調べた.はじめに,無限に伸びる線の断層上に摩擦不均質がある場合について調べた.その結果,自発的に加速できる領域の密度を変化させると,断層の滑り挙動が変化した.低密度の場合は,地震性滑りが自発的に加速できる領域に限定されるのに対して,高密度の場合には,地震性滑りが自発的に加速できない領域も含めて断層全体に広がっていた.その遷移領域には,小さな高速滑りが多く発生しながらも大局的な変形速度は遅いという,定性的にはスロー地震に似た滑り挙動が見いだされた.面上の有限サイズ断層の数値計算でも同様の傾向が確認された.また,摩擦の不均質性に階層的構造が存在する場合についての研究にも着手した.断層の破壊サイズが大きくなるにつれて自発的に加速できない領域の割合が増大するような階層性が存在する場合,断層の破壊エネルギーの階層性を摩擦不均質性で説明できる可能性がある.本年度の研究で,DC1研究計画のテーマ(B)「微動の震源パラメーター」の研究について,論文を出版する段階まで到達することができた.さらに,深部低周波微動の潮汐応答性からプレート境界の摩擦法則を推定するというテーマについても,論文の出版を準備する段階まで進めることができた.微動の潮汐応答性に関する研究は,申請段階では具体的には未想定のテーマであったが,本研究計画の根底にある深部低周波微動の多様性を理解するという目標を達成する上では,非常に重要なテーマである.微動の潮汐応答性の多様性と震源パラメーターなど他の微動の特徴の多様性を合わせて考えることで,微動の発生メカニズムを説明する定性的なモデルを考案することができた.定量的な数値モデルを作成する上で,重要なコンセプトが得られたと考えている.
エクソソームを基軸とした石灰化形成機構の解明

本研究は骨形成細胞およびその他の細胞が分泌するエクソソームがどのようにして石灰化に関わるかその詳細を明らかにするとともに、細胞がいかにして細胞外環境下で石灰化の調整・制御を行っているか明らかにすることで、細胞による石灰化形成機構の解明を目指すものである。昨年度までの研究で、骨形成細胞とその他の細胞からエクソソームを抽出し、これらエクソソームの生化学的特徴と骨形成能について明らかにした。特に骨形成細胞であるかないかに関わらず、細胞が分泌するエクソソームは石灰化の核となりうることを見出した。また、細胞層における非特異的な石灰化形成について調べたところ、骨肉腫細胞やがん細胞では非特異的な石灰化が生じること、ラット間葉系幹細胞では部分的に非特異的な石灰化が生じること、MC3T3-E1細胞では非特異的な石灰化が生じないことがわかり、細胞によって非特異的な石灰化に対する阻害効果が異なることが明らかとなった。最終年度である今年度は、ラット間葉系幹細胞による石灰化形成にエクソソームが関与するか検討を行った。ラット間葉系幹細胞は大型の石灰化組織を形成するが、まずその石灰化組織の構造を電子顕微鏡で詳細に観察した。その結果、ラット間葉系幹細胞の石灰化組織はアパタイト主体の層とコラーゲンと石灰化小胞からなる層の二層からなることを見出した。さらにエクソソーム分泌阻害剤を用いて石灰化形成を解析したところ、アパタイト層は形成されていたが、コラーゲンと石灰化小胞からなる石灰化層の形成が抑制されていることがわかった。そのためこの石灰化小胞はエクソソームに由来すると考えられる。一方で、細胞膜を介した石灰化反応を抑制すると、アパタイト層も含めて完全に石灰化形成が阻害されたことから、アパタイト層自体も細胞が直接石灰化形成していることが明らかとなった。本研究は骨形成細胞およびその他の細胞が分泌するエクソソームがどのように石灰化に関わるかその詳細を明らかにするとともに、細胞がいかにして細胞外環境下で石灰化の調整・制御を行っているか明らかにすることで、細胞による石灰化形成機構の解明を目指すものである。H28年度は、骨形成細胞などから分泌されるエクソソームを抽出し、それらが骨形成細胞から分泌されている基質小胞と呼ばれる細胞性分泌物の特徴とどのような点で同一であるか検討を行った。また、骨系細胞などの細胞における、細胞外環境の受動的石灰化形成能について検討を行った。基質小胞の特徴として、表面にアルカリフォスファターゼ(ALP)と呼ばれるタンパク質を持ち、さらに石灰化の核になる能力を有することが挙げられる。骨形成細胞およびその他の細胞から分泌されたエクソソームのALP活性を調べたところ、骨形成細胞のエクソソームのみでALP活性が見られた。さらに、これら細胞のエクソソームの石灰化核形成能を調べたところ、全ての細胞においてエクソソームは石灰化の核となりうることが明らかとなった。この結果は、基質小胞とエクソソームの関係性を知る上で重要な知見であり、エクソソームが石灰化形成に関わることを示唆する。次に、様々な細胞において受動的な石灰化形成について検討したところ、骨形成細胞であるHOS細胞で非特異的な石灰化が形成された。さらに、骨形成能を持たないガン細胞であるHela細胞でも非特異的な石灰化が形成された。この結果は、生体内では積極的な石灰化形成と受動的な石灰化形成の両方の石灰化が存在することを示唆する。骨形成細胞およびその他細胞が分泌するエクソソームの石灰化に関わる特徴を予定通り測定することができ、その石灰化核形成能を明らかにすることができた。この成果は、エクソソームがどのように細胞性石灰化に関わるかの重要な基盤となるものである。本研究は骨形成細胞およびその他の細胞が分泌するエクソソームがどのように石灰化に関わるかその詳細を明らかにするとともに、細胞がいかにして細胞外環境下で石灰化の調整・制御を行っているかを明らかにすることで、細胞による石灰化形成機構の解明を目指すものである。昨年度の研究で骨形成細胞のエクソソームに石灰化形成能があることがわかったため、今年度はエクソソーム阻害剤によって細胞の石灰化形成が影響を受けるか検討を行った。ヒト骨肉腫細胞であるHOS細胞をコラーゲンゲル中で培養することで初期石灰化が観察されるため、この実験系を用いてエクソソーム阻害剤を添加し、石灰化を観察した。その結果、HOS細胞による初期石灰化がエクソソーム阻害剤により抑制されることが確認できた。また、三次元的な石灰化を形成するラット間葉系幹細胞を用いて検討したところ、エクソソーム阻害剤を添加することで三次元的な石灰化構造が大きく乱れることが見出された。このことから、エクソソームは初期石灰化や三次元的石灰化の構造形成において重要な役割を担うことが明らかとなった。また昨年度の研究で、いくつかの細胞種で細胞層の非特異的な石灰化が生じることが見出された。そこで、非特異的な細胞層の石灰化がどのような細胞種で生じるか検討を行った。

その結果、大きな石灰化を形成するMC3T3-E1では細胞層における非特異的な石灰化が全く生じないこと、一方で、三次元的な石灰化を形成するラット間葉系幹細胞では細胞層中で非特異的な石灰化が生じることがわかった。これらの結果から、細胞層中における非特異的な石灰化は厳密に制御されており、そのことが形成される石灰化の構造と関連している可能性が考えられる。骨形成細胞において、エクソソームが石灰化形成にどのような形で関与しているか明らかにすることができた。また、石灰化の構造体形成において、エクソソームだけでなく、細胞層の非特異的石灰化形成能も関与しうることが見出された。こうした結果はエクソソームを基軸とした石灰化形成・制御機構の一端を示すものである。本研究は骨形成細胞およびその他の細胞が分泌するエクソソームがどのようにして石灰化に関わるかその詳細を明らかにするとともに、細胞がいかにして細胞外環境下で石灰化の調整・制御を行っているか明らかにすることで、細胞による石灰化形成機構の解明を目指すものである。昨年度までの研究で、骨形成細胞とその他の細胞からエクソソームを抽出し、これらエクソソームの生化学的特徴と骨形成能について明らかにした。特に骨形成細胞であるかないかに関わらず、細胞が分泌するエクソソームは石灰化の核となりうることを見出した。また、細胞層における非特異的な石灰化形成について調べたところ、骨肉腫細胞やがん細胞では非特異的な石灰化が生じること、ラット間葉系幹細胞では部分的に非特異的な石灰化が生じること、MC3T3-E1細胞では非特異的な石灰化が生じないことがわかり、細胞によって非特異的な石灰化に対する阻害効果が異なることが明らかとなった。最終年度である今年度は、ラット間葉系幹細胞による石灰化形成にエクソソームが関与するか検討を行った。ラット間葉系幹細胞は大型の石灰化組織を形成するが、まずその石灰化組織の構造を電子顕微鏡で詳細に観察した。その結果、ラット間葉系幹細胞の石灰化組織はアパタイト主体の層とコラーゲンと石灰化小胞からなる層の二層からなることを見出した。さらにエクソソーム分泌阻害剤を用いて石灰化形成を解析したところ、アパタイト層は形成されていたが、コラーゲンと石灰化小胞からなる石灰化層の形成が抑制されていることがわかった。そのためこの石灰化小胞はエクソソームに由来すると考えられる。一方で、細胞膜を介した石灰化反応を抑制すると、アパタイト層も含めて完全に石灰化形成が阻害されたことから、アパタイト層自体も細胞が直接石灰化形成していることが明らかとなった。骨形成細胞によって様々な石灰化構造物が形成されることがわかっている。そのため、今後はこうした多様な石灰化構造物とエクソソームがどのように関連しているかを中心に研究を進めていく予定である。骨形成細胞によってエクソソームや細胞層の石灰化が石灰化形成に大きな影響を及ぼしていることが見出された。そのため、これらがどのように働くことで様々な構造を持つ石灰化構造体が形成されているのか明らかにすることで、本研究を進めていく。
インドネシアにおける昆虫個体群の長期動態

1.調査地インドネシアのジャワ島のボゴール(西部ジャワ州.多雨であるが弱い乾季がある),プルウォダディ(東部ジャワ州.明瞭に乾雨季が交代する少雨環境)と,スマトラ島のパダン周辺の4地点(スマトラ西部州.後述)に調査定点を設定し,植食性昆虫類の個体群の長期動態(とくに個体群サイズと死亡要因の季節変動)を調査した.2.バナナセセリ(1)スマトラ西部州内において,パダン(海岸地帯,非常に多雨で,乾雨季の区別なし),スカラミ(海抜1000メートル,多湿),シチウン(内陸部,海抜200メートル,乾季がある),ランバタン(海抜500メートル,小雨,強い乾季あり)でも調査し,環境条件と本種の個体群動態の関係を調べた.(2)野外から採取した卵,幼虫,蛹を飼育して,一次寄生者には6科12種のハチ類(コマユバチ科,アシブトコバチ科,トビコバチ科,ヒメコバチ科,コガネコバチ科,ヒメバチ科)と4種のハエ類(ヤドリバエ科,ニクバエ科,ノミバエ科),二次寄生者には6種のハチ類(コマユバチ科,アシブトコバチ科,ヒメバチ科,ヒメコバチ科,カタビロコバチ科)を記録した.(3)パダンとシチウンでは,バナナセセリの個体数は,約50日間隔で規則的に増減し,1年に7-8世代を繰り返した.両地とも個体数の増加につれて世代の不連続性はより明瞭になった.パダンでは,個体数と雨量には相関はなかったが,シチウンでは,乾季に個体数が減少し,雨期に個体数が増加した.(4)両地とも,ハチ類による寄生率は,卵に40-60%,幼虫,蛹の50%以上に達し,主な死亡要因であったが,寄生率には季節変動が少なく,雨量やバナナセセリの密度との明瞭な関係も検出されなかった.3.マダラテントウ類(1)E.emarginataに近縁の1種本種はツル性の雑草Mikania(キク科)を食草とする.1990年にボゴール植物園内の数カ所の食草群落を調査地点として,すでに4年間にわたりセンサスを行った.(調査地全体の)成虫の個体数は数匹から90匹まで大きく変動した.個体数変動と降雨量には,正の相関が見られた.1991年後半の干ばつ時には,個体数が減少し,雨期の再開につれては再び増加した.食草群落ごとの個体数変動が同調したので,降雨の影響の重要さが示唆される.寄生蜂は,卵の約25%,蛹の12%を殺したが,寄生率は個体群密度や降雨量の変動とは,明瞭な関係がなく,ほぼ一定であった.(2)E.vigintioctopunctata(ニジュウヤホシテントウ)ボゴール,プルウォダディ,スカラミでナス科半低木であるSolanum torvumを食草とする野外個体群を調査した.(1)ボゴールでは,雨期に個体数が増加し,乾季に減少した.(2)プルウォダディでは,5-6ヶ月間の乾季には食草場から姿を消した.卵の寄生率は約9%であった.(3)スカラミでは,1991年12月から約3年間のデータが蓄積されている.ここではやや大型のE.enneastictataと食草上で共存している.ニジュウヤホシテントウの成虫数は,3年間のうち1992年5-6月頃と,1993年4-6月頃の2度ピークを形成した.一方E.enneastictataの成虫個体数は,つねに低密度であった.4.ジンガサハムシ類ヒルガオ科のIpomoea carneaを食草とするAspidomorpha miliarisとA.sanctaecrucisの野外個体群を,ボゴールとプルウォダディで調査した.ボゴールでは,食草を植え付けたときには多く発生したが,その後時間経過とともに個体数は減少した.食草には葉が十分にあるにもかかわらず,ジンガサハムシの密度が低い原因は不明であるが,食草の化学成分の変化である可能性が高い.プルウォダディでは,乾季に個体数が減少し,雨期には回復した.5.ボゴール植物園内において,ササラダニの1種を飼育し,食べるアリ(カドフシアリの1種)が,調査メンバーの伊藤文紀により発見された.このアリは巣のなかで家畜を飼うようにこのダニを世話し,ダニはアリの巣から隔離されると生存できぬことがわかった.1.調査地インドネシアのジャワ島のボゴール(西部ジャワ州.多雨であるが弱い乾季がある),プルウォダディ(東部ジャワ州.明瞭に乾雨季が交代する少雨環境)と,スマトラ島のパダン周辺の4地点(スマトラ西部州.後述)に調査定点を設定し,植食性昆虫類の個体群の長期動態(とくに個体群サイズと死亡要因の季節変動)を調査した.2.バナナセセリ(1)スマトラ西部州内において,パダン(海岸地帯,非常に多雨で,乾雨季の区別なし),スカラミ(海抜1000メートル,多湿),シチウン(内陸部,海抜200メートル,乾季がある),ランバタン(海抜500メートル,小雨,強い乾季あり)でも調査し,環境条件と本種の個体群動態の関係を調べた.

(2)野外から採取した卵,幼虫,蛹を飼育して,一次寄生者には6科12種のハチ類(コマユバチ科,アシブトコバチ科,トビコバチ科,ヒメコバチ科,コガネコバチ科,ヒメバチ科)と4種のハエ類(ヤドリバエ科,ニクバエ科,ノミバエ科),二次寄生者には6種のハチ類(コマユバチ科,アシブトコバチ科,ヒメバチ科,ヒメコバチ科,カタビロコバチ科)を記録した.(3)パダンとシチウンでは,バナナセセリの個体数は,約50日間隔で規則的に増減し,1年に7-8世代を繰り返した.両地とも個体数の増加につれて世代の不連続性はより明瞭になった.パダンでは,個体数と雨量には相関はなかったが,シチウンでは,乾季に個体数が減少し,雨期に個体数が増加した.(4)両地とも,ハチ類による寄生率は,卵に40-60%,幼虫,蛹の50%以上に達し,主な死亡要因であったが,寄生率には季節変動が少なく,雨量やバナナセセリの密度との明瞭な関係も検出されなかった.3.マダラテントウ類(1)E.emarginataに近縁の1種本種はツル性の雑草Mikania(キク科)を食草とする.1990年にボゴール植物園内の数カ所の食草群落を調査地点として,すでに4年間にわたりセンサスを行った.(調査地全体の)成虫の個体数は数匹から90匹まで大きく変動した.個体数変動と降雨量には,正の相関が見られた.1991年後半の干ばつ時には,個体数が減少し,雨期の再開につれては再び増加した.食草群落ごとの個体数変動が同調したので,降雨の影響の重要さが示唆される.寄生蜂は,卵の約25%,蛹の12%を殺したが,寄生率は個体群密度や降雨量の変動とは,明瞭な関係がなく,ほぼ一定であった.(2)E.vigintioctopunctata(ニジュウヤホシテントウ)ボゴール,プルウォダディ,スカラミでナス科半低木であるSolanum torvumを食草とする野外個体群を調査した.(1)ボゴールでは,雨期に個体数が増加し,乾季に減少した.(2)プルウォダディでは,5-6ヶ月間の乾季には食草場から姿を消した.卵の寄生率は約9%であった.(3)スカラミでは,1991年12月から約3年間のデータが蓄積されている.ここではやや大型のE.enneastictataと食草上で共存している.ニジュウヤホシテントウの成虫数は,3年間のうち1992年5-6月頃と,1993年4-6月頃の2度ピークを形成した.一方E.enneastictataの成虫個体数は,つねに低密度であった.4.ジンガサハムシ類ヒルガオ科のIpomoea carneaを食草とするAspidomorpha miliarisとA.sanctaecrucisの野外個体群を,ボゴールとプルウォダディで調査した.ボゴールでは,食草を植え付けたときには多く発生したが,その後時間経過とともに個体数は減少した.食草には葉が十分にあるにもかかわらず,ジンガサハムシの密度が低い原因は不明であるが,食草の化学成分の変化である可能性が高い.プルウォダディでは,乾季に個体数が減少し,雨期には回復した.5.ボゴール植物園内において,ササラダニの1種を飼育し,食べるアリ(カドフシアリの1種)が,調査メンバーの伊藤文紀により発見された.このアリは巣のなかで家畜を飼うようにこのダニを世話し,ダニはアリの巣から隔離されると生存できぬことがわかった.1.インドネシアのジャワ島のボゴール(西部ジャワ州),プルウォダディ(東部ジャワ州)とスマトラ島のパダン(スマトラ西部州)に調査定点を設定し,植食性昆虫類(マダラテントウ類,バナナセセリ,ジンガサハムシ類など)の個体群の長期動態(とくに個体群サイズと死亡要因の季節変動)の調査を開始した.2.これらの調査地は,乾雨季の区別のはっきりしない多雨環境(パダン),多雨であるが弱い乾季のある環境(ボゴール),明瞭に乾雨季が交代する少雨環境(プルヴォダディ)を含み,降雨量と降雨パターンが著しく異なっている.
シリコン基板上への軽元素侵入型垂直磁化膜の創製

平成30年度は分子線エピタキシー(MBE)法により作製したFeNiN薄膜からの脱窒素によるL10-FeNi薄膜の作製と、面直通電型巨大磁気抵抗(CPP-GMR)素子を目指したFe4N/Cu/Fe4N構造の作製が主な研究成果として挙げられる。平成29年度までに、MgO、MgAl2O4、SrTiO3(STO)(001)基板上にa軸配向したFeNiN薄膜のマルチドメインエピタキシャル成長に成功した。これらの試料に対して脱窒素処理を行ったところ、a軸配向したL10-FeNi薄膜の作製に成功した。磁気特性を評価したところ、10^6 erg/cm^3を超える一軸磁気異方性エネルギーを示すことが明らかとなった。これは、これまでにL10-FeNi薄膜において報告されている値とほぼ同じ大きさである。今後は、脱窒素条件を調整することで、より大きな一軸磁気異方性の発現を目指す。Fe4N/Cu/Fe4N構造の作製と、CPP-GMR素子の作製に取り組んだ。結果、MBE法によりSTO(001)基板上へのFe4N/Cu/Fe4N構造のエピタキシャル成長に初めて成功した。加えて、厚めの金属バッファー層上へのFe4N/Cu/Fe4N構造のエピタキシャル成長にも成功したため、リソグラフィーとミリング技術を用いて、微細なCPP-GMR素子へと加工して磁気抵抗比の測定を行った。室温における磁気抵抗比は得られなかったが、成膜条件の再検討を行うことで室温でのGMR効果の発現を目指す。この他には、Mn系窒化物薄膜の作製環境の準備、Fe4N薄膜の異常ネルンスト効果の測定が進んだ。一軸磁気異方性を示すL10-FeNi薄膜の実現に成功したのは大きな進捗と言える。また、Fe4N/Cu/Fe4N構造のエピタキシャル成長にも初めて成功したことから、CPP-GMR素子の実現に近づけたと考える。Mn系窒化物の成膜準備も整ったことから、おおむね平成30年度の研究実施計画に記載した内容に沿った進捗があったと言える。平成31年度は最終年度であることから、Si基板上への軽元素侵入型垂直磁化膜の実現と磁気特性の評価を予定している。平成30年度までに作製に成功した一軸磁気異方性を示すL10-FeNiの詳細な物性評価と作製条件の最適化を行う。また、c軸配向したL10-FeNiおよびFe2Ni2N薄膜の作製と垂直磁化の実現を目指す。加えて、Fe4N/Cu/Fe4N構造の成膜温度の最適化とCPP-GMR素子の作製に取り組み、Fe4NおよびMn系窒化物薄膜に対する異方性磁気抵抗効果、異常ホール効果、異常ネルンスト効果等の詳細な物性評価に取り組む。平成29年度は分子線エピタキシー法を用いたFe2Ni2N薄膜の作製と、第一原理計算による新奇軽元素侵入型垂直磁化強磁性材料の探索を行った。Fe2Ni2N薄膜の作製については、当初はNiとFeNの交互堆積法による作製を予定していたが、より簡便なFeとNiとNの共蒸着法から取り組んだ。結果、Fe2Ni2N薄膜の作製には成功したものの、目的の正方晶構造は実現できなかった。しかし、成膜条件を調整することで、正方晶構造を持つFeNiN薄膜の作製に成功した。すでに、FeNiN粉末からの脱窒素法による正方晶FeNiの合成が報告されており、この手法をFeNiN薄膜にも適用することで、正方晶Fe2Ni2N薄膜や正方晶FeNi薄膜の実現が期待できる。MgO、MgAl2O4、SrTiO3(001)基板上にa軸配向したFeNiN薄膜のマルチドメインエピタキシャル成長には成功したので、今後はc軸配向した単一ドメインのFeNiN薄膜の実現を目指す。また、当初の計画に従い、交互堆積法によるFe2Ni2NおよびFeNiN薄膜の作製にも取り組む。第一原理計算による新奇軽元素侵入型垂直磁化強磁性材料の探索については、Fe2Ni2BおよびFe2Ni2Cについて取り組んだ。結果、いずれの材料もFe2Ni2Nよりも大きな一軸磁気異方性を有することが予測され、薄膜が実現できれば垂直磁化膜になると期待できる。しかし、Fe2Ni2Nとは異なり、いずれも生成エネルギーが正となったため、実際にこれらの材料を作製するためには工夫が必要と考えられる。今後は、別の元素の組み合わせを試すことにより、より高い一軸磁気異方性持つ新しい強磁性材料の発見を目指す。正方晶Fe2Ni2N薄膜の実現には至らなかったが、正方晶FeNiN薄膜は実現できた。Fe2Ni2BおよびFe2Ni2Cの一軸磁気異方性エネルギーの計算も行い、双方ともFe2Ni2Nよりも大きな値を示した。したがって、おおむね平成29年度の研究実施計画に記載した内容の通りに進捗したと言える。

これらの試料に対して脱窒素処理を行ったところ、a軸配向したL10-FeNi薄膜の作製に成功した。磁気特性を評価したところ、10^6 erg/cm^3を超える一軸磁気異方性エネルギーを示すことが明らかとなった。これは、これまでにL10-FeNi薄膜において報告されている値とほぼ同じ大きさである。今後は、脱窒素条件を調整することで、より大きな一軸磁気異方性の発現を目指す。Fe4N/Cu/Fe4N構造の作製と、CPP-GMR素子の作製に取り組んだ。結果、MBE法によりSTO(001)基板上へのFe4N/Cu/Fe4N構造のエピタキシャル成長に初めて成功した。加えて、厚めの金属バッファー層上へのFe4N/Cu/Fe4N構造のエピタキシャル成長にも成功したため、リソグラフィーとミリング技術を用いて、微細なCPP-GMR素子へと加工して磁気抵抗比の測定を行った。室温における磁気抵抗比は得られなかったが、成膜条件の再検討を行うことで室温でのGMR効果の発現を目指す。この他には、Mn系窒化物薄膜の作製環境の準備、Fe4N薄膜の異常ネルンスト効果の測定が進んだ。一軸磁気異方性を示すL10-FeNi薄膜の実現に成功したのは大きな進捗と言える。また、Fe4N/Cu/Fe4N構造のエピタキシャル成長にも初めて成功したことから、CPP-GMR素子の実現に近づけたと考える。Mn系窒化物の成膜準備も整ったことから、おおむね平成30年度の研究実施計画に記載した内容に沿った進捗があったと言える。平成30年度は正方晶Fe2Ni2N薄膜の基礎物性の評価を予定している。平成29年度中にc軸配向した正方晶Fe2Ni2N薄膜の実現には至らなかったため、まずは交互堆積法による薄膜の作製に取り組み、一軸磁気異方性の発現と定量評価を目指す。続いて、X線磁気円二色性、異方性磁気抵抗効果、異常ホール効果、異常ネルンスト効果等の詳細な物性評価に取り組む。平成31年度は最終年度であることから、Si基板上への軽元素侵入型垂直磁化膜の実現と磁気特性の評価を予定している。平成30年度までに作製に成功した一軸磁気異方性を示すL10-FeNiの詳細な物性評価と作製条件の最適化を行う。また、c軸配向したL10-FeNiおよびFe2Ni2N薄膜の作製と垂直磁化の実現を目指す。加えて、Fe4N/Cu/Fe4N構造の成膜温度の最適化とCPP-GMR素子の作製に取り組み、Fe4NおよびMn系窒化物薄膜に対する異方性磁気抵抗効果、異常ホール効果、異常ネルンスト効果等の詳細な物性評価に取り組む。旅費が当初の想定額を下回ったため、次年度への繰越しが生じた。繰越した助成金は、旅費として使用する計画である。
絵本の種類が養育者の絵本に対する期待や読み聞かせ行動に与える影響に関する研究

本研究は、絵本の種類が養育者の絵本に対する期待や読み聞かせ行動に与える影響について検討することを目的としたものであった。平成30年度は主に、平成29年度に実施した全国の乳幼児をもつ保護者1000名を対象に行ったweb調査で、直近に購入した絵本として収集できたタイトル388冊(延べ534冊)について、物語(設定や主人公が存在し、起承転結を含む)、知育(知識や教養の習得や知的発達の促進をテーマとして含む)、しつけ(食事、排泄、睡眠といった生活習慣や友達関係をテーマに含む)、遊び(絵探し・迷路・クイズ・しりとり、しかけ等、遊びの要素を含む)での分類を試みた。各分類ごと該当する絵本と該当しない絵本で期待や読み聞かせ行動がどう異なるのかを比較検討した。結果、物語要素を含む絵本では「身のまわりの人や物を大切にする気持ちを育む」「読書好きになる」といった項目で、しつけ要素を含む絵本では「基本的な生活習慣の意識づけになる」「苦手なことを克服できる」といった項目で期待値が高くなっていた。知識要素を含む絵本では「親にない知識・教養を子どもに教えてくれる」という項目で期待値が高い一方、「親子でリラックスした時間がもてる」といった項目では期待値が低かった。また、遊び要素をもつ絵本では「子どもの聞く力が育つ」「子どもの言葉の数が増える」といった項目で期待値が低くなっていた。読み聞かせ行動では、物語要素を含む絵本では「絵本の内容について子どもが質問してきたら答えを与える」のに対し、知識要素を含む絵本では「絵本の内容について質問して子どもの理解を確かめる」が多かった。以上より、絵本の種類により養育者の期待や行動は異なっていたが、「子どもの興味関心が広がる」「読みながら絵本を通じて子どもとやりとりする」等、絵本による違いのない項目は絵本や絵本の読み聞かせ一般に存在する意義や活動の性質と考えられた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。絵本の読み聞かせに関する心理学的研究では,絵本を読んでいる間の養育者と子どもの相互作用の質や,その質と子どもの発達との関連について検討が進められている。しかし,市場にさまざまな絵本がある現在,そこで読まれる絵本によっても,相互作用の質や子どもの発達は異なると考えられるが,絵本の種類を要因とした体系的な研究は少ない。そこで平成29年度は,絵本の種類によって養育者の絵本に対する期待や読み聞かせ行動が異なることの示唆を得るため,東京都内の子ども園で0-5歳児をもつ養育者への質問紙調査(39家庭)および面接調査(6家庭)を実施した。結果,絵本一般には「知識・教養」よりも「親子のふれあい」が期待されるのに対し,自宅にある絵本に対する期待を個別具体に尋ねると,「親子のふれあい」よりも「知識・教養」が挙げられやすいことが明らかになった。この点をさらに深めるため,乳幼児をもつ保護者1000名にインターネット調査を実施し,絵本一般に対する期待と読み聞かせ行動とともに,最近購入した絵本1冊とその絵本に対する期待や読み聞かせ行動について尋ねた。現在は,そこで得られた約1000冊の絵本を種類分類する作業を実施しており,その分類が終了次第,絵本の種類と期待や読み聞かせ行動との関連を検討する予定である。また,平成29年度は,絵本を読んでいる際の養育者と子どもの相互作用の特徴を絵本の種類という観点から検討するため,子どもの「探索の指さし」が期待される絵本「きんぎょがにげた(福音館書店)」を母子が1ヶ月間繰り返し読む場面の観察データ(9家庭)の分析も行った。結果,母親が子どもの反応の中でも探索の指さしを促したり強化したりすることで子どもの探索の指さしが形成されていく事例が複数得られた。現在は同じ母子が他の絵本を読んでいる際の相互作用についても分析し,比較検討を進めているところである。本研究は,絵本の種類が養育者の期待や読み聞かせ行動に与える影響について検討することが課題であったが,平成29年度に行った質問紙調査および面接調査で実際に0歳児から5歳児までの子どもをもつ家庭で養育者が選び,購入している絵本データを収集したところ,その絵本は多種多様で,計画段階で想定していたような,物語絵本,図鑑絵本,言葉遊び絵本,知識絵本といった基本分類は難しく,絵本の種類分類という点では当初の計画よりも時間を要しているのが現状である。しかし平成29年度は養育者がどのような観点でどのような絵本を選んでいるのかということに関する質的なデータを収集したことで,絵本の種類を分類する際には,絵本の形式的な面で一義的に行うのでなく,機能的な面での分類も行う必要性があるなど,これまでにない視点を得ることができた点は成果と考えられる。また,絵本の種類分類はまだ完成していないものの,平成29年度は,絵本一般に対する期待や行動と,個別具体の絵本に対する期待や行動には差異があることを明らかにし,絵本を読んでいる間の養育者と子どもの相互作用に着目する際に,そこで読まれている絵本を考慮する必要性は示唆できたものと考えている。さらに観察データにおいても,探索絵本という絵本の種類によって母親が期待する子どもの反応があり,それが母親の関わりを規定することについても具体的な事例から捉えることができた。この点については成果発表もすでに行っており,平成29年度の時点の成果としてはおおむね順調であると考えている。

平成30年度は主に、平成29年度に実施した全国の乳幼児をもつ保護者1000名を対象に行ったweb調査で、直近に購入した絵本として収集できたタイトル388冊(延べ534冊)について、物語(設定や主人公が存在し、起承転結を含む)、知育(知識や教養の習得や知的発達の促進をテーマとして含む)、しつけ(食事、排泄、睡眠といった生活習慣や友達関係をテーマに含む)、遊び(絵探し・迷路・クイズ・しりとり、しかけ等、遊びの要素を含む)での分類を試みた。各分類ごと該当する絵本と該当しない絵本で期待や読み聞かせ行動がどう異なるのかを比較検討した。結果、物語要素を含む絵本では「身のまわりの人や物を大切にする気持ちを育む」「読書好きになる」といった項目で、しつけ要素を含む絵本では「基本的な生活習慣の意識づけになる」「苦手なことを克服できる」といった項目で期待値が高くなっていた。知識要素を含む絵本では「親にない知識・教養を子どもに教えてくれる」という項目で期待値が高い一方、「親子でリラックスした時間がもてる」といった項目では期待値が低かった。また、遊び要素をもつ絵本では「子どもの聞く力が育つ」「子どもの言葉の数が増える」といった項目で期待値が低くなっていた。読み聞かせ行動では、物語要素を含む絵本では「絵本の内容について子どもが質問してきたら答えを与える」のに対し、知識要素を含む絵本では「絵本の内容について質問して子どもの理解を確かめる」が多かった。以上より、絵本の種類により養育者の期待や行動は異なっていたが、「子どもの興味関心が広がる」「読みながら絵本を通じて子どもとやりとりする」等、絵本による違いのない項目は絵本や絵本の読み聞かせ一般に存在する意義や活動の性質と考えられた。平成30年度は,平成29年度に引き続き絵本の種類分類を試みるとともに,その分類に基づいて,絵本の種類が養育者の絵本に対する期待や読み聞かせ行動にどう影響しているか,絵本一般に対する期待や行動と,購入した絵本に対する期待や行動との差異を検討することによって明らかにしたい。また,平成30年度は絵本の種類が養育者の期待や読み聞かせ行動に影響することをより直接的に検討するため,絵本の基本的な分類に基づいて各絵本の種類に典型的な絵本の1ページを刺激として提示し,その絵本に対する養育者の期待や読み聞かせ行動がどのように異なるのかについて実験的に検討していく予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
新規な非平面環状共役系化合物の創製

フラーレン類の発見以来、曲面状共役系化合物が興味を集めている。これらの化合物は、曲面状の共役系に由来する得意な電子構造を持つことが予想されその性質には興味が持たれる。また、共役系の両側の面(凸面および凹面)での性質の違いに由来する様々な興味深い性質が、分子間相互作用が重要な要因となるような分子集合体や結晶状態などの性質に顕著に現れることが期待できる。この様な観点から代表者らは、ベルト状およびボウル状の非平面縮合多環状共役系炭化水素を設計し、合成することを計画した。分子設計の段階では、ひずみが全体に分散されることと、共役が全体に及ぶことを考慮し、かなり対称性の高い分子を目的化合物とした。これらの分子にはかなりの歪みがあると予想されるので、比較的信頼性のある方法論によって目的物へと変換しうる様な適当な前駆体をまず合成して、そこからの変換を検討することとした。そこで我々はまず、cis-スチルベン誘導体のフェナントレンへの脱水素環化反応を利用したアプローチを考え、前駆体として比較的安定であると予想されるall-Z-環状オリゴスチルベン誘導体を設計し、遷移金属触媒反応などを効果的に利用することにより、選択的に合成することができた。ここで確立した合成法は、汎用性の高い反応を使用しており、目的化合物の誘導体化などの応用にも対応できるものと考えている。合成した前駆体については、X線結晶構造解析による分子構造や、NMRスペクトルの温度変化による分子運動などについて調べるとともに、遷移金属陽イオンとの錯形成や、光反応、脱水素反応などの化学反応性についても検討した。その結果、今回合成した化合物がかなり柔軟な構造をしており容易にコンホメーション変化を起こすこと、これにより誘起適合型で柔らかい陽イオンと錯形成を行うこと、目的とする非平面縮合多環状共役系への変換にはこの柔軟な骨格をもう少し固定化する必要があることを明らかにした。現在、この目的のために前駆体の構造に対する修正を加え、新たな前駆体の合成を検討している。
ホスホノアクロレインを鍵物質とするリン官能基を持つ多元素環状化合物の創製

本年度は,昨年度までに合成法の確立したβ-位に置換基を有さないホスホノアクロレインと種々の電子過剰型多重結合化合物(オレフィン,アセチレン,エナミン等)との環化付加反応によるリン酸官能基を持つ多官能複素環化合物の簡便合成法の開発を行った。ホスホノアクロレインに対し,種々の電子豊富型のアルケン、アルキンを作用させると,hetro-Diels-Alder反応が進行し,様々なホスホノピラン、ホスホノピラノピランが得られることを見いだした。また、得られたピラノピラン化合物を酸化、加熱することによりピラノピランへと誘導できる。これに対し、ホスホノアクロレインまたはジブロモカルベンを反応させることにより、それぞれリン官能基を持つプロペラン誘導体の合成に成功した。さらに、α-スタンニルピニルホスホナートから容易に合成できるα-(o-ニトロフェニル)ビニルホスホナートに対して、亜リン酸トリエチルと反応させるることにより3-ホスホノインドールの合成ができることを見い出した。また,α-(o-アミノフェニル)ビニルホスホナートに対し,アルデヒドやケトンを反応させることにより,インドール骨格を持つ三環式化合物の合成ができることを見いだした。この反応は今までに報告例がなく、新規三環性インドール化合物を得ることができるため合成化学的に興味深い。昨年度までの研究で、合成が困難とされてきたホスホノアクロレイン1の合成に成功し、電子豊富型のアルケン、アルキンとのhetro-Diels-Alder反応により様々なホスホノピラン,ホスホノピラノピランの合成に成功している。本年度,より複雑な複素環化合物の合成を目的とし、1とアルキンより合成できるピラノピラン化合物を酸化、加熱することによりデヒドロピラノピランへと誘導した。つぎに,このデヒドロピラノピランと1を反応させると,hetro-Diels-Alder反応が起こり,リン官能基を持つ三環式のプロペラン誘導体の合成に成功した。またデヒドロピラノピランにジプロモカルベンを反応させることによっても新しいタイプの三環式のプロペラン誘導体の合成に成功した。これらの化合物は,リン官能基部分を修飾することによって,新規の三環性のリン配位子へと誘導可能である。また、本研究の過程で合成法を見いだしたαor β-スタンニルビニルホスホナートから、選択的にαor β-(ο-ニトロフェニル)ビニルホスホナートが合成できる。その後、P(OEt)_3と反応させることで,ニトロ基よりナイトレンを生成させ,それが分子内環化することを利用して2 or 3-ホスホノインドールを選択的に合成できることを見い出した。これらホスホノインドールはインドールカルボン酸の類似体であり,生理活性に興味が持たれる。