hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
廃棄物粉体の高活性化技術を組み込んだ安全かつ高性能なジオポリマーの開発研究

本研究では、高炉スラグおよびフライアッシュを用いたジオポリマーの圧縮強度、流動性および乾燥収縮特性に及ぼす影響要因の把握を行った。高炉スラグを用いた場合の凝結の遅延に対しては、Na2O/SiO2のモル比の低減、石こうの添加などが効果的であった。フライアッシュの高活性化技術として微粉砕の影響を検討したが、圧縮強度の改善効果は見られなかった。乾燥収縮率は、普通セメントの硬化体と比べて、高炉スラグを用いたジオポリマーでは大きくなり、フライアッシュを用いたジオポリマーでは小さい。硬化体の固体NMR分析結果から、粉体種類に依存する生成硬化体の相違を確認した。コンクリート構造物に使用されるセメントは、その製造工程において地球温暖化の一因とされる二酸化炭素ガスを大量に排出するため、セメントの使用量削減に向けた早急な対策が望まれている。この問題に対して、セメントを使用せずに同等の硬化体強度が得られ、二酸化炭素ガスを削減できるジオポリマーに関する研究・開発が国内外を問わず進められている。しかし、既存の技術では、強アルカリ溶液の使用や初期の高温養生が不可欠で、実用に際しての問題点が残されていた。本申請研究では、廃棄物粉体を用いた、より実用的かつ高性能なジオポリマー硬化体を得ることを目的としている。本申請研究の特徴は、高温養生を行わないこと、および強アルカリ(水酸化ナトリウム)を極力使用しないこと、の2点である。ただし、研究事例の少ない材料であるため、硬化反応が不安定であり、また、施工時に必要な流動性の制御方法も確立していない。以上のような研究の背景から、研究初年度である本年度は、これまで明らかにされていなかった、ハンドリング時間と調合および使用材料の関係に関して詳細な検討を行った。使用粉体は高炉スラグおよびフライアッシュとし、フロー試験による可使時間の評価、およびプロクター貫入試験による凝結試験の結果により、急結などの恐れのない、実用的な使用材料および調合の範囲を決定した。また、同時に常温下で封緘養生された硬化体の圧縮強度の測定も行い、流動性を調整するための調合要因の変化が強度特性に及ぼす影響に関しても考察した。研究初年度の結果からは、水ガラスと高炉スラグを用いたジオポリマーに関して、凝結特性および強度特性に関するある程度の知見が得られたが、調合条件によっては急結などが確認されたため、研究最終年度においてはまず流動性に及ぼす影響要因の把握を行った。実験の結果からは、凝結の遅延に対しては、Na2O/SiO2のモル比が大きいほど、フライアッシュの置換率が大きくなるほど、石こうの添加がある場合に効果があることが明らかとなった。一方で、NaOHの添加は凝結時間が短くなる一方で、圧縮強度は増加する結果となり、他の要因も含めて、凝結時間と圧縮強度の間には反比例の関係が見られることが明らかとなった。また、廃棄物粉体のうちフライアッシュの高活性化技術として微粉砕の影響を検討したが、圧縮強度の改善効果は見られなかった。また、水ガラスを水で置換することでコストおよび使用材料の削減を試みた実験の結果からは、水ガラス溶液の濃度がある程度以上に低くなると、圧縮強度が低下するだけでなく、急結および収縮ひび割れが発生することが確認された。耐久性に関しては、乾燥収縮試験を実施した結果、普通セメントの硬化体と比べて、高炉スラグを用いたジオポリマーでは、乾燥収縮が2倍程度に大きくなり、長期的な圧縮強度の低下傾向も見られた。また、フライアッシュを用いたジオポリマーでは、乾燥収縮率が普通セメントの1/3程度と小さくなる一方で、質量変化率が大きくなることが明らかとなった。ここで、各材料の調合は、フロー値が一定(190)となるように調整している。最後に、ジオポリマー硬化体の反応生成物を調査することを目的に、固体NMR分析およびX線回折を行った。その結果、高炉スラグとフライアッシュでは、生成する硬化体が異なることが明らかとなり、高炉スラグでは普通セメントのCSHゲルに近い物質が生成していることなどが明らかとなった。供試体作成のための適切なワーカビリティーを得られる使用材料および調合条件の把握に関しては、当初計画どおり充分な研究成果が得られている。このため、次年度には、さらに高性能化に向けた具体的な検討を進めることができる段階にあるため、計画通りに研究が進んでいると評価できる。コンクリート工学次年度においては、本年度得られた実用的な使用材料および調合条件の供試体に、さらに高性能化が期待できる原材料に対する処理技術を適用した実験を行う。また、作成した供試体の耐久性に関する実験も併せて行う。当初予算との違いは、外部委託費として予定していた化学分析に関して、本年度の研究結果に基づいた適切な使用材料・調合の試験体を用いて行うべきとの判断に至ったため、次年度に行うこととした(約30万円分)。

また他に、電子計算機の購入を次年度に延期したこと、一部の学会への出張が業務との兼ね合いで中止となったこと(約10万円)などによる。外部委託試験については、次年度にまとめて行うこととし、当初計画にある内容を満足できる予定である。電子計算機についても次年度早々に購入の予定である。
ヘルペウスウイルス感染による顔面神経麻痺の基礎的臨床的研究

1)ハント症候群11例とベル麻痺13例より顔面神経減荷術時に炎症所見の疑われる中耳粘膜を採取し、病理組織学的研究と間接蛍光抗法による水痘帯状疱疹ウイルス(VZV)および単純ヘルペスウイルス(HSV)抗原の検索を行った。ハント症候群では2例でVZV抗原が検出された。また、HE染色ではリンパ球浸潤や軽度の線維化などが認められVZVによるウイルス性神経炎であることが確認された。ベル麻痺ではHSV、VZV抗原とともに認められず、今後PCRなどより精度の高い手技にてウイルスの検索を行う必要がある。2)ベル麻痺患者26人および正常人16人の末梢血よりリンパ球を分離し、これに抗原としてHSVを加えてHーTynidineの取り込みを測定した。Stimulationindex(SI値)によりリンパ球の幼若化を定量化し、細胞性免疫の状態を比較検討した。SI値はHSV抗体陽性群と陰性群との間に有意差が認められた。また、ベル麻痺患者のSI値け17病日から814病日にかけて上昇し、その後徐々に低下していた。この結果はKirstiによる再発口唇ヘルペスにおける結果と近似しておりベル麻痺の発症にHSVが関与している可能性が示唆された。3)HSV1型をBajb/cマウスの耳介または舌に接種し、顔面神経の病理組織学的研究および関接蛍光抗体法による免疫組織学的研究を行った。病理組織学的には、膝神経筋および神経線維にリンパ球浸潤、中枢側神経線維の空胞変性、膝神経筋細胞にfull型の核内封入体などが認められた。また膝神経筋細胞、衛星細胞、シュワン細胞、神経軸素よりHSV抗原が確認され、HSVによる顔面神経炎であることが確認された。さらに、この実験系を基に一過性顔面神経麻痺を発症させることに成功した。この動物実験モデルは顔面神経麻痺の研究に多くの知見を与えるものと期待される。1)ハント症候群とベル麻痺の重症例において、顔面神経減荷術時に中耳粘膜を採取しヘマトキシリン・エオジン染色(HF染色)による病理組織学的研究と間接蛍光抗体法による水痘帯状疱疹ウイルス(VZV)抗原と単純ヘルペスウイルス(HSV)抗原の検索を行った。ハント症候群の中耳粘膜には、主にリンパ球による著明な炎症細胞浸潤を認めるものがあり、これらの組織から間接蛍光抗体法によりVZV抗原が検出された。この事からハント症候群の中耳粘膜には、VZV感染による炎症が存在することを証明した。なおHSV抗原は認められなかった。一方、ベル麻痺の中耳粘膜については、HE染色にて炎症細胞浸潤や浮腫などの所見が認められたものの、HSV、VZVともにウイルス抗原は認められず、さらに今後の研究が必要と考えられた。2)顔面神経麻痺患者および正常人末梢血よりリンパ球を分離しHSVを抗原としてリンパ球に加えた。3H-Thymidineを用いてリンパ球の幼弱化を定量化することにより、HSVに対する細胞性免疫の状態を正常人と比較検討した。その結果顔面神経麻痺患者ではHSVに対する細胞性免疫が亢進しており何らかの形でHSV感染が顔面神経麻痺の発症に関与している可能性を示唆するものであった。3)HSVをマウスの舌あるいは耳介に接腫し、膝神経節を含む顔面神経にどのような病変が起こるかを病理組織学的ならびに免疫組織学的に検討した。

舌、耳介接腫例ともに膝神経節および顔面神経線維に主にリンパ球による炎症細胞浸潤や膝神経細胞の著明な変性が認められた。さらに間接蛍光抗体法によりこれらの病変部位に特異的HSV抗原が観察された。以上よりマウスの舌あるいは耳介にHSVを接腫することで、実験的膝神経節炎ならびに顔面神経炎を起こすことを証明した。1)単純ヘルペスウイルス(HSV)をマウスの耳介に接種することにより、ペル麻痺の経過と近似した一過性顔面神経麻痺を発症させることに成功した。この動物モデルの顔面神経をヘマトキシリン・エオジン染色(HE染色)により病理組織学的研究、間接螢光抗体法により免疫組織学的研究を行った。病理組織学的には、膝神経節および神経線維に主にリンパ球による炎症細胞浸潤、膝神経節細胞の変性や核内封入体などウイルス性炎症所見が認められた。さらに、これらの病変部位に特異的HSV抗原を確認し、ウイルス性顔面神経炎であることを確認した。以上より、HSVが顔面神経麻痺の原因となることが初めて証明された。2)ハント症候群とペル麻痺患者より顔面神経減荷術時に中耳粘膜を採取し、病理組織学的研究と間接螢光抗体法による水痘帯状疱疹ウイルス(VZV)およびHSV抗原の検索を行った。両疾患ともに中耳粘膜に炎症細胞浸潤や浮腫の認められる例があった。特にハント症候群の組織からはVZV抗原が検出され、VZVによるウイルス性炎症であることが確認された。ペル麻痺においてもハント症候群と同様の感染経路からHSVの感染が疑われるが、現在までにHSV、VZVともにウイルス抗原は認められず、さらに研究の必要があると考えられる。3)ペル麻痺患者および正常人末梢血よりリンパ球を分離し、これに抗原としてHSVを用いて^3HーThymiclineの取り込みを測定することによりリンパ球の幼弱化を定量化し、細胞性免疫の状態を比較検討した。その結果、ペル麻痺患者ではHSVに対する細胞性免疫が亢進していた。特に血清学的に抗HSV抗体陽性の患者では反応が極めて高く、顔面神令麻痺の発症には何らかの形でHSVが関与していると考えられた。1)ハント症候群11例とベル麻痺13例より顔面神経減荷術時に炎症所見の疑われる中耳粘膜を採取し,病理組織学的研究と間接蛍光抗体法による水痘帯状疱疹ウイルス(V2V)および単純ヘルペスウイルス(HSV)抗原の検索を行った。ハント症候群では2例でV2V抗原が検出された。また、HE染色ではリンパ球浸潤や軽度の線維化などが認められV2Vによるウイルス性神経炎であることが確認された。ベル麻痺ではHSV,V2V抗原ともに認められず、今後PCRなどより精度の高い手技にてウイルスの検索を行う必要がある。2)ベル麻痺患者26人および正常人16人の未梢血よりリンパ球を分離し,これに抗原としてHSVを加えて^3HーTymiclineの取り込みを測定した。Stimulationindex(SI値)によりリンパ球の幼若化を定量化し細胞性免疫の状態を比較検討した。SI値はHSV抗体陽性群と陰性群との間に有意差が認められた。また、ベル麻痺患者のSI値は17病日から814病日にかけて上昇し,その後徐々に低下していた。この結果はkirstiによる再発性口唇ヘルペスにおける結果と近似しておりベル麻痺の発症にHSVが関与している可能性が示唆された。3)HSV1型をBalb/cマウスの耳介または舌に接種し,顔面神経の病理組織学的研究および間接蛍光抗体法による免疫組織学的研究を行った。
移植心冠動脈硬化の分子機構の解明と遺伝子治療

【目的】血管内皮細胞損傷による刺激で早期に発現が誘導される転写因子であるEgr-1は、バルーン損傷など血管障害によって誘導される遺伝子群の共通の調節因子であり、その活性を阻害することにより、病変の形成が抑制される。マウス心移植慢性拒絶モデルにおいてその内膜肥厚に、Egr-1が関与するかを明らかにし、さらに、遺伝子治療によって活性を抑制する方法を検討した。【方法】マウス異所性心移植モデルを用い、免疫組織学的にEgr-1およびその標的遺伝子の発現を検討した。また、Egr-1 antisense ODNを移植心にEx vivoで導入することにより、慢性拒絶が抑制できるか検討した。【結果】拒絶心を持つマウスから得た活性化T細胞を培養平滑筋細胞に加えることにより、平滑筋細胞の増殖が誘導され、この増殖はEgr-1 antisense ODNによって抑制された。増殖平滑筋細胞ではEgr-1,PDGFA,bFGF,SMemb,VCAM1の発現が認められ、この発現はEgr-1antisense ODNによって抑制された。マウス心移植モデルにおいて、肥厚内膜でEgr-1の発現が認められた。移植心へのEgr-1antisense ODN導入により、移植後28日目の冠動脈狭窄が有意に抑制され、Egr-1,PDGFA,bFGF,SMemb,VCAM1の発現も抑制された。【考察】アロ抗原を介した免疫刺激により血管平滑筋細胞増殖が誘導される。この過程でEgr-1遺伝子が発現し、血管リモデリングに関与する増殖因子や接着分子、構造蛋白の発現を誘導している。Egr-1遺伝子を抑制することによりこれらの遺伝子の発現が抑制されることから、Egr-1は血管平滑筋細胞の増殖による慢性拒絶反応を制御する転写因子と考えられる。またEgr-1を標的とする遺伝子治療は慢性拒絶反応の予防に有効であることが示された。
学生実験における小仕込試験醸造の微量分析法としてのQCMセンシングシステムの提案

○研究目的:学生実験において、学生に日本国菌である黄麹菌と清酒酵母の並行複醗酵による日本酒醸造という日本古来から伝わるバイオテクノロジーにふれて欲しいという意向から試験醸造免許を取得し、小仕込による試験醸造を導入することとなった。美味しく香りの良い日本酒醸造をめざすために経過過程のもろみの状態を科学的にリアルタイムで検出できることが重要である。蔵元で従来行われている日本酒分析(比重・アミノ酸度・酸度等)のためのもろみの採取量(数百mL)では小仕込醸造では支障があるために1桁以上少ない採取量での分析を行う必要がある。そのためにもろみのリアルタイムの状態を知るためのQCMセンシングシステムによる微量分析法を導入することを検討する。このQCM(Quartz Crystal Microbalance)法は抗原抗体反応や電極反応の吸着解離現象をリアルタイムに高感度で周波数変化として検出できる方法であり、同じ吸着解離現象を検出する表面プラズモン法等に比べると比較的安価な装置である。導入するに当たり、従来の分析を行うシステムの構築、もろみ状態をモデル化してのQCMシステムの検討、実際の小仕込醸造実験の検討、従来の分析法との比較を行うことでQCMシステムの最適化の検討を目的とした。○研究方法と成果:従来のもろみ分析をおこなう分析システムを構築するために醸造協会並びにいくつかの日本酒醸造の蔵元の見学をさせていただき情報収集及び情報交換を行った。それらをもとに検討することにより、分析システムを構築出来た。小仕込醸造の蒸きょう作業の簡略化のために餅つき機の“むし"機能を用いることを検討し、有効性が示唆された。さらに、QCMシステムの検討については、もろみ状態を考慮すると、センサ部、送液部等を検討する必要が生じた。今後さらに検討していきたい。
プラズマプロセスを用いた炭素-窒素アロイングによる超硬質材料の開発

3種のsp混成の分子・微結晶レベルでの「合金」であると考えることができるアモルファスカーボンに,さらに窒素を「合金元素」として加えたアモルファス窒化炭素a-C:Nの薄膜を作製し,構造,化学結合状態,機械的・電気的・光学的特性など基本的性質を明らかにするとともに,新しい超高硬度材料,光学材料としての応用の可能性を検討した.反応活性度の高いシールド型アークイオンプレーティング法により,グラファイトと窒素を原料としてa-C:N薄膜を作製した.成膜中窒素圧力,基板バイアス電圧を変化させ,物性への影響を調査した.また,反応ガス中にアルゴンを添加し,アルゴンイオンによるイオン衝撃効果についても検討した.作製膜の物性評価には,X線光電子分光装置,赤外吸収分光装置,ラマン分光装置,透過型電子顕微鏡,原子間力顕微鏡,ダイナミック超微小硬度計を用いた.作製膜中のN/C原子数比は,0.130.51の範囲で制御できた.-300V付近の適切な負バイアス印加によりa-C:N薄膜の硬度は上昇し,最大でシリコン基板の約2倍(ヌープ硬度換算で約2800)となった.a-C:N薄膜は,ダイヤモンドライクカーボン(DLC)の構造に類似しているが,DLCより熱的安定性に優れていた.高硬度を示したa-C:N膜中には,カーボンネットワーク中にC-Nの3次元構造が含まれ,微結晶のβ-C_3N_4が生成していることが,電子線回折により明らかとなった.硬度の上昇は,カーボンのsp3成分の増加と,β-C_3N_4微結晶の生成によっていると考えられる.反応ガス中へのアルゴンガス添加により,a-C:N薄膜の硬度はさらに上昇し,最大でシリコン基板の約4倍,ヌープ硬度換算で約5600を得た.このことから,a-C:Nがヌープ硬度5000を越える超硬質膜となることが判明した。本研究によりa-C:N膜が,切削工具,金型,磁気ヘッド,ハードディスクなどへのスーパーハードコーティング材料として工業的に応用が可能であることが示された.3種のsp混成の分子・微結晶レベルでの「合金」であると考えることができるアモルファスカーボンに,さらに窒素を「合金元素」として加えたアモルファス窒化炭素a-C:Nの薄膜を作製し,構造,化学結合状態,機械的・電気的・光学的特性など基本的性質を明らかにするとともに,新しい超高硬度材料,光学材料としての応用の可能性を検討した.反応活性度の高いシールド型アークイオンプレーティング法により,グラファイトと窒素を原料としてa-C:N薄膜を作製した.成膜中窒素圧力,基板バイアス電圧を変化させ,物性への影響を調査した.また,反応ガス中にアルゴンを添加し,アルゴンイオンによるイオン衝撃効果についても検討した.作製膜の物性評価には,X線光電子分光装置,赤外吸収分光装置,ラマン分光装置,透過型電子顕微鏡,原子間力顕微鏡,ダイナミック超微小硬度計を用いた.作製膜中のN/C原子数比は,0.130.51の範囲で制御できた.-300V付近の適切な負バイアス印加によりa-C:N薄膜の硬度は上昇し,最大でシリコン基板の約2倍(ヌープ硬度換算で約2800)となった.a-C:N薄膜は,ダイヤモンドライクカーボン(DLC)の構造に類似しているが,DLCより熱的安定性に優れていた.高硬度を示したa-C:N膜中には,カーボンネットワーク中にC-Nの3次元構造が含まれ,微結晶のβ-C_3N_4が生成していることが,電子線回折により明らかとなった.硬度の上昇は,カーボンのsp3成分の増加と,β-C_3N_4微結晶の生成によっていると考えられる.反応ガス中へのアルゴンガス添加により,a-C:N薄膜の硬度はさらに上昇し,最大でシリコン基板の約4倍,ヌープ硬度換算で約5600を得た.このことから,a-C:Nがヌープ硬度5000を越える超硬質膜となることが判明した。本研究によりa-C:N膜が,切削工具,金型,磁気ヘッド,ハードディスクなどへのスーパーハードコーティング材料として工業的に応用が可能であることが示された.
酸化亜鉛ナノシートを用いたランダムレーザチップの実現

ナノ微粒子支援レーザー堆積法を用いてZnOナノウォールし、このナノウォールを基板から取り出すことでZnOナノシートを作製する技術を確立した。Gaイオンビームおよびシリカマイクロ球を利用した紫外レーザ加工により、作製したZnOナノウォールの表面に微細構造を作製することに成功した。また、不定形なZnOナノシートを利用すればランダム構造を同様に導入できるとの着想を得た。実際に、不定形なZnOナノシートでしきい値150 kW/cm2の低しきい値ランダムレーザ発振を実現することに成功した。まず,ナノレーザ加工のための加工条件の最適化のために,取り扱いが容易なZnO薄膜を対象に加工実験を行った。PLD法を用いて試料となるZnO薄膜をc-カットサファイア基板上に作製した。次に,これを加工するため, ZnO薄膜上に市販の直径1μmのシリカ微小球を分散させた溶液をスピンコート法により薄膜上に塗布した。このシリカ微小球を通して,ArFレーザ光を290 mJ/cm2のエネルギーフルエンスで照射し,ビーズの配列に対応して周期1 μmの加工パターンを確認することができ,ZnO薄膜をシリカビーズのマイクロレンズ効果で加工できることを確認した。また,AFMにより計測した加工痕の寸法は,加工穴の直径約500 nm,加工深さ40 nmであった。次に,炭素蒸発熱CVD法を用いてZnOナノシートの作製を行い,光励起により発光特性を調べレーザ発振することを確認した。その発振の閾値は、およそ150 kW/cm2と見積もられた。薄膜の加工の場合と同様に,ナノシート上にビーズを配置して加工しようとしたが,薄膜の傾斜や表面に存在する凹凸の影響によりナノシート表面にビーズを配列することが困難であった。そこでビーズを配列した上にナノシートを設置する方法に変更し,直径1 μmのSiO2ビーズを用いて照射フルエンスを400mJ/cm2の時にZnOナノシートを加工することに成功した。しかし,加工したナノシートを光励起してもレーザ発振を確認できなかった。これに対して,ナノシートの周囲をランダム形状に加工しても同様にランダム発振レーザ動作を実現できるのではないかとの着想を得て,さまざまな外周形状を持つZnOナノシートを光励起したところ,形状の複雑化に伴って,発振スペクトルがランダム化する傾向が確認され,当初の目的通りZnOナノシートを用いたランダムレーザーチップ実現の基礎を確立できた。24年度は,ナノレーザ加工のための加工条件の最適化のために,取り扱いが容易なZnO薄膜を対象に加工実験を行った。まず,PLD法を用いて試料となるZnO薄膜を作製した。ZnO焼結体を2 mTorrの酸素ガス雰囲気中で波長355 nmのNd:YAGレーザーの3倍波でアブレーションし,500°Cに加熱したc-カットサファイア基板上に被加工用のZnO薄膜を作製した。AFMで測定した薄膜の平均荒さは3.2 nmであった。その際,溶液の表面張力を低下させるためドデシル硫酸ナトリウムを添加した。スピンコーターの回転数2000rpm,回転時間30秒の時,薄膜上にビーズが最密充填構造で配列した単層膜を作製できることを確認した。次に,このシリカ微小球を通して,ArFレーザー光を290 mJ/cm2のエネルギーフルエンスで照射し,この試料をエタノールで30秒間超音波洗浄してビーズを取り去り,薄膜の表面をAFMで観察した。その結果,ビーズの配列に対応して周期1μmの加工パターンを確認することができ,ZnO薄膜をシリカビーズのマイクロレンズ効果で加工できることを確認した。これと並行して,炭素蒸発熱CVD法を用いてZnOナノシートの作製を行った。平成24年度の研究実施計画では,ZnOナノシートの加工に先立って,取り扱いが容易なZnO薄膜を対象に加工実験を行うことを計画していた。具体的には,(i)ZnO薄膜試料の作製, (ii)ZnO薄膜上にシリカビーズを最密充填構造で配列した単層膜を得る,(iii)これにレーザーを照射してZnO薄膜の加工を実証する,ことを主要な目標としていたが,ほぼ計画通りに進展している。25年度は,まず薄膜を対象に行った加工をZnOナノシートに適用するとともに,並行してZnO薄膜を対象にシリカビーズに微細加工が発光特性に及ぼす影響を調査する。

具体的には,ZnOナノシートの加工に関しては,単一のZnOナノシートの上にシリカビーズを塗布するのは技術的に困難が予想されるので,まずZnOナノシートにビーズを塗布する手法をさまざま試行錯誤的に試み,塗布する手法を確立する。その後,ZnOナノシートのレーザー加工を実施する。また,ZnO薄膜については,シリカビーズをランダム配置して加工を施し,顕微蛍光分光法を用いて加工がZnO薄膜の発光特性に及ぼす影響を明らかにする。さらに,より効率よくZnOナノシートを作製する手法についても実験的に検討する。これらを合わせてZnOナノシートでのランダムレーザー発振を目指す。薄膜作製用サファイア基板レーザー用ガス国内旅費
分泌型マイクロＲＮＡによる癌骨転移の分子機構の解明

前立腺癌は造骨型の骨転移を生じやすいことが知られている。我々は前立腺癌細胞が分泌するマイクロRNA(miRNA)が骨芽細胞の分化や増殖を制御している可能性を考えた。前立腺癌細胞の分泌するエクソソーム中のRNAを用いてmiRNAマイクロアレイを行い、前立腺癌が分泌するmiRNAを同定した。それらのmiRNAの一部は、骨芽細胞内で高発現させると骨形成マーカーであるALP活性を上昇させることがわかった。これらのmiRNAの標的遺伝子の探索および骨転移モデルマウスを用いた個体レベルでの生理作用の解析を進めている。本研究は「癌の骨転移」という視点から骨代謝に関わる新規マイクロRNA(miRNA)を探索し、骨転移におけるmiRNAによる骨代謝調節の分子機構の解明を行うことを目的とした。miRNAは、細胞内に存在する長さ2025塩基ほどのRNAで、他の遺伝子の発現を調節する機能を有し、細胞の発生、分化、増殖、癌化等の細胞機能の根幹に関わっていることが知られている。従来、miRNAは細胞内でのみ機能すると思われてきたが、近年、細胞外へ放出される膜結合小胞であるエクソソームの中にmiRNAが存在することが明らかとなった。エクソソームは新たな細胞間コミュニケーションツールとして注目されている。我々は、癌の中でも高頻度で造骨性骨転移を生ずる前立腺癌に着目した。前立腺癌細胞が分泌するエクソソームが転移先の骨形成細胞群に取り込まれ、エクソソーム内のmiRNAが受け手の細胞内で機能し、それにより骨代謝機能を調節している可能性を考えた。まず、ヒト前立腺癌細胞株の培養上清からエクソソームを単離し、エクソソーム中のRNAを抽出した。このRNAを用いてmiRNAマイクロアレイを行い、前立腺癌細胞が分泌するmiRNAプロファイルを解析した。他の癌種でも同様のアレイ解析を行い、ヒト前立腺癌細胞で特異的に分泌されているmiRNAを同定した。それらmiRNAの中で骨形成能を高めるはたらきを有するmiRNAを同定するために、ヒト前立腺癌が分泌するmiRNAを骨芽細胞株で過剰発現させ、骨芽細胞分化マーカーであるアルカリフォスファターゼ活性を上昇させるmiRNAを絞り込んだ。候補miRNAを過剰発現するヒト前立腺癌細胞株を樹立し、免疫不全マウスに移植し、in vivoイメージングシステムを用いて癌の転移の様子を観察した。造骨性骨転移に関与していると思われるmiRNAの特定を進めているところである。本研究は「癌の骨転移」という視点から骨代謝に関わる新規microRNA(miRNA)を探索し、骨転移におけるmiRNAによる骨代謝調節の分子機構の解明を行うことを目的とした。従来、miRNAは細胞内でのみ機能すると考えられてきたが、近年、細胞外へ放出される小さな膜結合小胞であるエクソソームの中にmiRNAが存在することが明らかとなった。分泌されたmiRNAが受け手の細胞内で機能することも証明されており、エクソソームは新たな細胞間コミュニケーションツールとして注目されている。前立腺癌細胞が分泌するmiRNA含有エクソソームが骨形成細胞群の機能を調節している可能性を考えた。ヒト前立腺癌細胞株の培養上清からエクソソームを単離し、エクソソーム中のRNAを用いてmiRNAマイクロアレイを行い、前立腺癌細胞が分泌するmiRNAプロファイルを解析した。それらmiRNAの中で、骨形成能を高めるはたらきを有するmiRNAを同定するために、ヒト前立腺癌細胞が分泌するmiRNAを骨芽細胞系細胞で過剰発現させ、骨芽細胞分化マーカーであるアルカリフォスファターゼ活性を上昇させるmiRNAをいくつか絞り込んだ。また、エクソソームのマーカーである膜タンパク質CD63にGFPを融合させたタンパク質(CD63-GFP)を発現するヒト前立腺癌細胞を構築した。この前立腺癌細胞に特定のmiRNAを過剰発現させ、分泌されたエクソソームを骨芽細胞に取り込ませることで細胞間エクソソーム伝播を可視化するとともに、受け手の細胞内で特定のmiRNAが過剰発現することを確認した。今年度は、ヒト前立腺癌細胞が分泌するエクソソーム中のmiRNAプロファイルを確認し、他の癌種と比較してヒト前立腺癌で特異的に分泌されているmiRNAを同定すること、同定されたmiRNAを骨芽細胞内で過剰発現させ、骨形成機能を亢進するmiRNAを絞り込んでいくことを計画していたが、おおむね達成できている。また、エクソソーム膜タンパク質であるCD63をGFPで標識し、細胞間のエクソソーム伝播を可視化することは来年度に計画していたが、既に達成できている。ヒト前立腺癌細胞がエクソソームとして分泌するmiRNAの中で、骨芽細胞機能を亢進するmiRNAについて、その標的遺伝子の同定を目指す。

骨芽細胞機能を亢進するmiRNAをヒト前立腺癌細胞に過剰発現させ、その細胞をヌードマウスに移植し、in vivoイメージングシステムを用いて造骨性骨転移を生ずることを確認する。癌の骨転移に着目した以上の実験により、miRNAによる骨代謝調節の分子機構を明らかにし、癌の骨転移性の診断、悪性腫瘍の骨病変の治療への応用を含めた「miRNAを用いた核酸医療」の研究を進めていく。平成24年度の未使用額の発生は効率的な物品調達を行った結果であり、平成25年度の消耗品購入に充てる予定である。平成25年度の研究費は、ヒト前立腺癌細胞がエクソソームとして分泌するmiRNAの中で、骨芽細胞機能を亢進するmiRNAについて、その標的遺伝子の同定を目指すため、遺伝子発現の確認にリアルタイムPCR用試薬、タンパク質発現の確認にウェスタンブロッティング用試薬を購入する。また、in vivoイメージングのための試薬・ヌードマウスの購入、マウス飼育管理費として使用する。その他、研究成果を国内外の学会で発表する際の旅費として使用する。
筋ジストロフィー疾患への細胞移植戦略-膜融合理論に基づく骨格筋再生による治療開発

筋ジストロフィーは進行性の筋力低下と筋萎縮を伴う筋繊維の変成・壊死・再生を主な病理像とする遺伝子性疾患の総称である。その中でジストロフィンの欠損によるDuchenne型筋ジストロフィーは最も高頻度に発生し、かつ最も重症な進行性筋疾患である。Duchenne型筋ジストロフィーの薬物療法として最近ステロイドホルモンが使用されているが、症状の進行を遅らす程度の効果しか得られず、対症療法が中心である。また、ジストロフィン遺伝子を導入する遺伝子治療法が注目されていたが、いまだ臨床応用には至っていない。これらの問題を解決する打開策として、近年、組織幹細胞を用いた障害組織に対する再生医療が注目されており、筋ジストロフィーにおいても例外ではない。細胞源としては、筋芽細胞、骨髄細胞などがあげられ、筋再生の供給源として期待されている。我々は以前、筋ジストロフィーのモデル(mdx/scidマウス)に対し手術検体から分離した子宮内膜由来の細胞が筋変成を修復することを明らかにした。本研究では、新たな細胞供給源として、ヒト子宮内膜細胞およびその他の細胞リソース(月経血、羊膜、胎盤等)に着目し、現在注目されている『細胞移植』の有効性・安全性のバリデーションシステムを構築し、筋ジストロフィー対する細胞治療の有効性、安全性の基準を確立する。我々は新たな細胞供給源として,子宮内膜及び骨髄,臍帯血,胎盤,羊膜由来の間葉系細胞に着目し,骨格筋の再生について検討を行った。現段階では間葉系細胞の表面マーカーは細胞の分化過程で,その発現がどのように変化していくのかに関して詳しい検討がなされているとはいえず,間葉系細胞を用いた再生医療を汎用性のある一般的な医療にしていくには,移植の材料である間葉系幹細胞の性質をよく知る必要がある。今年度はヒト骨髄間葉系細胞の調製とプロファイリングと,疾患モデルマウスへの移植に必要な基礎データを得ることを主目的として研究を進めた。具体的には,個々の間葉系細胞を,10%の牛胎児血清を含むDMEM培地で培養し,継時的に細胞数を計数して増殖曲線を作成することにより,間葉系細胞の増殖能を調べている。また,細胞分裂回数の増加に伴って,染色体に異常が生じるかどうかを調べていく。このことは,細胞移植した細胞が将来的にガン化する可能性があるか否かを検討する上で重要である。さらに,個々の細胞を筋肉細胞への分化能を測定した。invitroの検討により,骨格筋への誘導により子宮内膜細胞の骨格筋マーカー(MyoD,Desmin,Myogenin,Dystrophin)の発現をmRNAとタンパク質レベルで確認した。さらに,これらの子宮内膜細胞を免疫不全の筋ジストロフィモデルマウスであるMDX/SCIDマウスに移植することによりヒトdystrophin(マウス由来dystrophinと反応しない)陽性の骨格筋の発現も確認した。今回用いた子宮内膜細胞は既にテロメラーゼ逆転写酵素サブユニット(TERT)遺伝子を導入して細胞寿命を延長したものである。細胞の寿命を延長することにより、従来、不十分であった移植に必要な細胞量の確保が可能になった。また、寿命延長した細胞の細胞分裂回数の増加に伴って、染色体に異常が生じるかを調べた。このことは、細胞移植した細胞が将来的にガン化する可能性があるか否かを検討する上で重要である。次に、in vitroにおける骨格筋分化の検討では、5-azacytidine(5mM)で24時間前処理により子宮内膜細胞、Amniotic mesoderm-derived cells(AMDC)、胎盤由来細胞の骨格筋の初期、後期マーカー発現を確認した。さらに、子宮内膜細胞、AMDC、胎盤由来細胞の骨格筋細胞への分化を確認するため、mdx/scidマウスを用いた移植細胞の骨格筋再生能を検討した。その結果、マウス骨格筋中にヒト・ジストロフィンの発現を確認した。拒絶反応を考慮すると、臨床応用できる幹細胞は患者自身の体細胞に由来細胞という条件を満たす細胞であると考えられる。しかし、筋ジストロフィーなどの遺伝子疾患の治療には限界がある。一方、妊娠成立と維持に母子間のHLA typingの一致は必要ではないと言われている。

胎児が母体から拒絶を受けない理由として、胎盤細胞に発現するHLA-G, HLA-Eがそのレセプターを通じてNK細胞と作用し、NK細胞の細胞障害を抑えることで免疫拒絶反応を抑制すると考えられる。そこで、今回初めに、胎盤由来細胞のHLA-Eの発現をGene Chipを用いた解析で調べた。その結果、胎盤由来細胞のHLA-Eの発現は他の細胞と比べ明らかに多いことを確認した。成体幹細胞の細胞表面マーカーの発現に関しては充分な検討が現在のとこころなされていない。これらの情報は、各組織由来間葉系細胞の分化能を有する状態を保つ培養条件、方法などを確立する上で極めて重要である。次に、フローサイトメトリーを用いて、ヒト骨髄間葉系細胞の表面マーカーの発現の検討を行なった。その結果、CD29, CD31, CD44, CD59, CD73, CD105, CD166ポジティブ; CD45, CD106, CD117 (c-kit)ネガティブなど種々の間葉系幹細胞の表面マーカーの発現を確認した。次に、In vitroにおける骨格筋分化の検討では、新生児マウス胸線細胞と胎盤由来細胞を共培養することにより、胎盤由来細胞の骨格筋の初期、後期マーカー発現を確認した。更に、In vivoにおける胎盤由来細胞の骨格筋細胞への分化と免疫寛容について検討するため、"immunocompetent"。マウスであるBalb/c或いはmdxマウスを用いた移植細胞の骨格筋再生能を検討した。その結果、Balb/c、mdxマウスともに骨格筋中にヒト・ジストロフィンの発現を確認した。
アジア新工業化と日本経済との相互依存にかんする実証的研究-東・東南アジア諸国の経済発展と日本の役割

新興工業国(NICs)研究から,さらに一歩進めて東・東南アジア諸国で1970年代後半以降進められている工業化の実態を分析し,それを「新工業化」として新たな概念を定立し,そのパラダイムをあきらかにしようとした.われわれの本研究プロジェクトは,共同研究の成果を『アジア新工業化の展望』として集約することができ,学界への一定の寄与をなしえたものと自負している.われわれは,今日のアジア諸国の工業化を, 19世紀「後進国」として世界史に登場した日本の工業化との歴史的距離においてだけでなく,帝国主義の植民地体制の崩壊ののちに誕生し,かつての植民地支配によって刻印された「後進性」と,今日の世界経済体制のもとに置かれた「周辺性」の故に,両者のあいだの異質性に注目して「新工業化」と呼び,その特質をあきらかにすることに努めた.韓国,台湾,香港,シンガポールのNICs諸国ばかりでなく,フィリピン,インド,中国についても各国別の実証研究をつうじて,それぞれの国(地域)の工業化の成功と挫折の実態を分析するとともに,それが内包する問題点をあきらかにした.19世紀「後進国」が本源的蓄積の弱さの故に国家の強力的な領導を必要としたのにたいして,今日の「新工業化」は,さらに外国資本の参加による資本と技術の供与を不可欠としている.国家・外資,国内(大)資本によって担われる「新工業化」は,それ故に外資への「従属的工業化」の危険をはらむとともに,国家の権力的な開発政策が民衆排除のメカニズムを生み「開発独裁」に陥る可能性を内包している.けれども,国際的な条件と国内での改革をつうじて,これらの悪条件を克服して「脱従属」と民主主義的な経済発展への途は可能であると考えるし,若干の国では工業化に一定の成果を収めている.新興工業国(NICs)研究から,さらに一歩進めて東・東南アジア諸国で1970年代後半以降進められている工業化の実態を分析し,それを「新工業化」として新たな概念を定立し,そのパラダイムをあきらかにしようとした.われわれの本研究プロジェクトは,共同研究の成果を『アジア新工業化の展望』として集約することができ,学界への一定の寄与をなしえたものと自負している.われわれは,今日のアジア諸国の工業化を, 19世紀「後進国」として世界史に登場した日本の工業化との歴史的距離においてだけでなく,帝国主義の植民地体制の崩壊ののちに誕生し,かつての植民地支配によって刻印された「後進性」と,今日の世界経済体制のもとに置かれた「周辺性」の故に,両者のあいだの異質性に注目して「新工業化」と呼び,その特質をあきらかにすることに努めた.韓国,台湾,香港,シンガポールのNICs諸国ばかりでなく,フィリピン,インド,中国についても各国別の実証研究をつうじて,それぞれの国(地域)の工業化の成功と挫折の実態を分析するとともに,それが内包する問題点をあきらかにした.19世紀「後進国」が本源的蓄積の弱さの故に国家の強力的な領導を必要としたのにたいして,今日の「新工業化」は,さらに外国資本の参加による資本と技術の供与を不可欠としている.国家・外資,国内(大)資本によって担われる「新工業化」は,それ故に外資への「従属的工業化」の危険をはらむとともに,国家の権力的な開発政策が民衆排除のメカニズムを生み「開発独裁」に陥る可能性を内包している.けれども,国際的な条件と国内での改革をつうじて,これらの悪条件を克服して「脱従属」と民主主義的な経済発展への途は可能であると考えるし,若干の国では工業化に一定の成果を収めている.アジア新工業化と日本経済との相互依存に関する本研究課題の成果は、1.投資・貿易・経済協力・金融および旧工業化との比較など新工業化の問題別考察、2.韓国・台湾・香港など東アジア新興工業国やASEAN4ヵ国など地域別考察に二大別される。1に関する研究成果としては、本多が新興工業国問題の接近視角を理論的に整理し、アジア新工業化とは何かという問題に対して理論的出発点を用意した。金は韓国の技術追跡経路のケースを中心に中心部から周辺部への技術移転のはらむ問題として二重ギャップすなわち移転国側の低技術移転による低転換と受入国側の低技術水準にもとづく未習熟の2つのギャップの存在を確認している。2の研究成果としては、中川が韓国における外国直接投資と多国籍企業の実証研究を通して日米多国籍企業の年度別・投資比率別にみた進出業種の間の共通性と差異や市場行動の実態などを分析している。また、劉は1960年代以降の台湾の開放体制下における日本企業の進出に伴う台湾の電子産業の発展状況の分析を通して韓国,香港,シンガポールなどの東アジア新興工業国との競争激化、日台,米台間貿易摩擦などの問題点と将来の展望を解明している。以上の諸研究の他に、金の新工業化の政治経済学,中川の幹国経済,劉の台湾経済,杉谷の香港経済,古澤の中国経済,平川のシンガポール経済,森澤のフィリピン経済,西口のインド経済,奥村のアジアにおける日米資本競争についての研究が、各々アジア新工業化の展開という角度から深められており、来年度にむけて、アジア新工業化の展開という共通のテーマのもとに一冊の著作としてとりまとめるべく準備中である。
HCV遺伝子の3'末端構造がHCVのライフサイクルにおいて果たす役割

本研究では、まず3'X配列と相互作用する細胞性蛋白質を、酵母3ハイブリッドシステムを用いてクローニングすることを試みた。いくつかの候補遺伝子が得られたが、最終的に3'X配列と有意な結合を示す細胞性たんぱく質を同定することはできなかった。また、部分精製したコア、NS3、NS4B、NS5A、NS5Bと3'X配列RNAとの結合をUVクロスリンク法によって解析した。この中では唯一NS5Bが、3'X配列の上流のポリUストレッチ結合を示したのみで、他のHCV遺伝子産物の結合は確認できなかった。HCV遺伝子の複製実験系を構築する目的で、NS5Bの発現、精製を行った。NS5Bの配列は、HCVの培養系であるMT-2C細胞に、HCVを感染させ、8日後にクローニングした。種々の発現法のうち、maltose binding protein(MBP)と融合たんぱく質のみ可溶性のNS5Bが得られた。精製したMBP-NS5Bは、極めて高いRNA合成活性を示した。精製したNS3,NS4B、NS5AはこのNS5B活性に影響を及ぼさなかった。一方、MBP-PTBはNS5B活性を阻害した。興味深いことに、MBP-NS5Bは160,000xgで沈殿し、これがリボゾームと結合しているためであることがわかった。結合はNS5BのN末端約100アミノ酸、またはC末端約100アミノ酸部分に依存していた。さらに、精製NS5Bがヒト細胞由来のリボゾームにも結合することを示唆する結果を得た。諸家の報告と合わせ、NS5Bを中心とするHCVのNSたんぱく質、リボゾーム、3'X配列を含むHCV遺伝子、3'X結合たんぱく質が感染細胞内で複合体を形成し、HCV遺伝子の複製や翻訳に関与していることが考えられた。本研究においては,HCV遺伝子の3′末端部に存在する3′X配列がHCVのライフサイクルにおいてどのような機能を果たすかを明らかにすることを目的としている。初年度は下記について詳細な検討を行った。(1) 3′X配列がどのような細胞性たんぱく質と相互作用するかこれについては,UVクロスリンク法による解析で,我々が既に報告しでいるPolypyri-midine Tract Binding Protein(PTB)以外に,いくつかの細胞性たんぱく質が3'X配列に特異的に結合することを見いだした。しかしこれらが何であるかを同定する試みはまだ成功していない。一方,酵母の系を用いでRNA結合たんぱく質の遺伝子クローニングを行う方法を3′X配列に試みたところ,いくつかの遺伝子が同定された。現在,これらが機能的に有意な相互作用を持つかどうかを検討中である。(2) 3′X配列がHCVの遺伝子産物とどのような相互作用をするかこれについては,まずHCVの遺伝子複製酵素であるNS5B遺伝子産物に着目して解析を行い,NS5Bと3′X配列が相互作用することを見いだした。また,この作用様式について興味深い知見が得られており,たんぱく,RNA双方についての作用部位の解析などを含めて現在進行中である。(3) 3′X配列と相互作用することが見いだされたPTBなどがNS5BによるRNA複製活性に及ぼす作用などについて検討を行っており,興味深い知見が得られている。平成11年度は、まず、HCV遺伝子複製の実験系を構築するため、RNA複製酵素であるNS5Bを大腸菌において発現させ、活性の検出を試みた。NS5Bのアミノ酸配列は、クローン化MT-2細胞(MT-2C)において培養されたHCVの遺伝子より得た。

一般的にNS5Bの可溶化は困難であるが、我々のNS5Bは、唯一MBP(Maltose Binding Protein)との融合たんぱく質として発現させた場合に、一部が界面活性剤非存在下で可溶化していた。そこで、このMBP-NS5Bをアミロースカラムによりアフィニティ精製し、RNA複製活性をボリAオリゴU依存性UMP取りこみ法にて検討したところ、これまでに報告されている中では最も高い比活性を示した。UVクロスリンク法により、MBPNS5Bと3'XRNAとの結合の検討を行ったところ、結合は陽性であったが、非標識の3'XRNA配列による阻害が弱く、結合の特異性を証明できなかった。さらに、われわれはこのMBP-NS5Bの興味深い性質を見出した。この極めて高い活性を有するMBP-NS5Bは16万xgの遠心により沈殿し、これが、Mgを除去することにより再可溶化した。この標品からrRNAが検出され、MBP-NS5Bはリボゾームと結合していることが明らかとなった。欠失ミュータントを用いた解析により、NS5BのN末端、C末端それぞれ約100アミノ酸の範囲内に結合の責任領域が存在することがわかった。さらに、ヒト細胞より調製したリボゾームもNS5Bに結合した。従って、NS5Bはリボゾームと特異的に結合すると結論された。このことは、HCVのライフサイクルを考える上で極めて示唆に富んでいる。3'RNAとリボゾームタンパクとの結合や、3'X結合たんぱく質とリボゾームの結合が知られており、従って、HCV遺伝子の翻訳、複製の過程において、3'X領域などのHCVRNA、3'X結合たんぱく質、NS5B、そしてリボゾーム、が巨大な翻訳・複製複合体を形成しているという仮説が考えられた。
硫黄窒素三重結合化合物スルファンニトリルの誘導体の合成と反応性

当研究室で見出した硫黄窒素三重結合化合物フルオロ-λ^6-スルファンニトリル(I)はこの結合が硫黄周りの他の結合を活性化することを見いだしたので、アミノ-λ^6-スルファンニトリルについて同様に検討し、合成、構造、熱分解の観点から同様な活性化現象を見いだした。このことは類似の化合物及びその誘導体全てにその反応性の予測が可能となり、有機合成その他に応用が可能となる。その誘導体として本プロジェクトで見いだしたN-アルキルフルオロイミノスルフォニウム塩(II)を用いてアルコールを活性化してフッ化物が簡便に合成できることを見いだした。その一方アルコールの構造によってはアルコキシ中間体で止まるものもあった。またジオールを用いると簡単に3員環や5員環の環状エーテルが合成でき、また窒素を保護したアミノアルコールからアジリジンが得られた。これらの反応の立体化学を検討した結果、立体反転で反応が進むことが分かった。フェノールを用いると(I)との反応ではタールしか得られないで、どのような反応が起こったか不明であったが、(II)との反応ではフェノキシイミノスルフォニウム塩が得られ、これが熱的にゆっくり熱分解し、タールになることから(I)との反応が予想できた。また2,4, 6-トリメチルフェノールと(II)との反応ではフェノキシ体がさらに転位した生成物が得られたことよりタールはキノンイミンを経て生成したものと推察できるようになった。ただ本当にフェノキシ体から[2,3]-シグマトロピー転位が起こったのかどうかはこの数年間不明であったが、今回初めてフェノキシ中間体を確認した上で転位が起こっている証拠が得られた。この転位反応はエノール類との反応にも適用でき、珍しいアミノスルフォニウム塩を合成するのに利用できることと、またエノール類のβ位の炭素をアミノ化するのにも利用できることとなった。この中間体のフェノキシイミノスルフォニウム塩のアルカリ加水分解反応の機構を速度論的に検討した結果、スルフランイミド中間体を通っているらしい結果が得られた。定年退職に当たり研究室の片付けに多大の時間を費やさざるを得なかった。そのために不斉合成の実験を行うことと、論文に仕上げることができなかった。しかし他の実験の大部分は終わっており、今後他の人の協力を得て論文に仕上げたいと思います。(抄録なし)硫黄窒素三重結合化合物λ^6-スルファンニトリルから得られた新規化合物フルオロイミノスルフォニウム塩は、フッ素化剤や環化剤等、さまざまな応用が期待できる。そこでそれらの応用について研究するためにも必要な情報を得るために、基本的な性質である加水分解機構について速度論的な研究を行った。置換基効果、活性化パラメーター、溶媒同位体効果、およびBuffer効果、pH効果等の検討の結果、従来考えられなかった水の付加した超原子価中間体を通って反応している証拠が得られた。またさらなる珍しい誘導体であるフェノキシイミノスルフォニウム塩の合成法が確立したので、このものの加水分解反応機構を速度論的に検討した。このものはアルカリ条件で加水分解しフルオロイミノスルフォニウム塩の加水分解とは全く異なる反応機構で進むことが分かった。またこのフェノキシイミノスルフォニウム塩は室温で熱分解し、次第に真っ黒なタール状物質になる。この分解機構として[2,3]シグマトロピー転位が考えられる。そこで2,4,6-トリメチルフェノキシイミノスルフォニウム塩の合成を試みたところ、予想通り転位した状態で安定化した大変珍しい化合物が得られ、単結晶X-線構造解析で明らかになった。これはキノンイミン前駆体とも考えられ、合成への応用が期待できる。またいろいろなアルコールを脱水剤を加えて収率良くフッ素化できることを見いだした当研究室で見出した硫黄窒素三重結合化合物フルオローλ^6-スルファンニトリル(I)を用いてアルコールを活性化し、超強酸でさえアルキル化できるほどの強力なアルキル化剤に変えることができた。この反応を用いてスルフォキシドの酸素のような通常アルキル化の困難な弱い求核剤のアルキル化剤に用いることができることを見出した。またIをエチル化することで得られた新規化合物N-エチルフルオロイミノスルフォニウム塩(II)は、フッ素化剤や環化剤等、さまざまな応用が期待できる。そこでIIと様々なアルコールと反応させ、フッ素化するとともに光学活性アルコールを用いて立体化学を検討した結果L-メントールでは7割が立体保持、L-乳酸エチルではほぼ完全に立体反転で反応が進んでいることが分かった。この情報は合成に応用するときに必要な情報である。またIIと酒石酸ジエチルを用いたエポキシ化反応も立体反転で進むことが分かった。さらにIIとフェノールから得られたフェノキシイミノスルフォニウム塩は[2,3]シグマトロピー転位を経て、アミノスルフォニウム塩としてもキノンイミン前駆体としても大変珍しい化合物が得られ、その構造は単結晶X-線構造解析で明らかになった。そこでこの転位反応を他のいろいろなエノール誘導体やエナミン誘導体へ適用し、有機合成反応への応用を検討した。

その誘導体として本プロジェクトで見いだしたN-アルキルフルオロイミノスルフォニウム塩(II)を用いてアルコールを活性化してフッ化物が簡便に合成できることを見いだした。その一方アルコールの構造によってはアルコキシ中間体で止まるものもあった。またジオールを用いると簡単に3員環や5員環の環状エーテルが合成でき、また窒素を保護したアミノアルコールからアジリジンが得られた。これらの反応の立体化学を検討した結果、立体反転で反応が進むことが分かった。フェノールを用いると(I)との反応ではタールしか得られないで、どのような反応が起こったか不明であったが、(II)との反応ではフェノキシイミノスルフォニウム塩が得られ、これが熱的にゆっくり熱分解し、タールになることから(I)との反応が予想できた。また2,4, 6-トリメチルフェノールと(II)との反応ではフェノキシ体がさらに転位した生成物が得られたことよりタールはキノンイミンを経て生成したものと推察できるようになった。ただ本当にフェノキシ体から[2,3]-シグマトロピー転位が起こったのかどうかはこの数年間不明であったが、今回初めてフェノキシ中間体を確認した上で転位が起こっている証拠が得られた。この転位反応はエノール類との反応にも適用でき、珍しいアミノスルフォニウム塩を合成するのに利用できることと、またエノール類のβ位の炭素をアミノ化するのにも利用できることとなった。この中間体のフェノキシイミノスルフォニウム塩のアルカリ加水分解反応の機構を速度論的に検討した結果、スルフランイミド中間体を通っているらしい結果が得られた。フルオルイミノスルフォニウム塩の加水分解反応機構から超原子価中間体の存在やフェノキシイミノスルフォニウム塩の加水分解機構の研究から新しい発見があったこと。N-エチルフルオロイミノスルフォニウム塩を用いたフッ素化反応や環化反応の立体化学を決定することに成功した。フェノキシイミノスルフォニウム塩の[2,3]シグマトロピー転位は、多くのエノール類にも適用できることがわかった。定年退職に当たり研究室の片付けに多大の時間を費やさざるを得なかった。そのために不斉合成の実験を行うことと、論文に仕上げることができなかった。しかし他の実験の大部分は終わっており、今後他の人の協力を得て論文に仕上げたいと思います。研究計画ではアルキル化の検討と立体化学の検討を行う予定であったが、ガスクロの故障によりこの研究を後に回して、フェノキシイミノスルフォニウム塩の加水分解機構を研究した。ガスクロの準備も整ったのでこれから立体化学の検討を行う予定です。[2,3]シグマトロピー転位生成物からさらなる誘導体への変換を検討し、この転移反応を利用した有機合成化学へ展開する。光学活性のフルオロ-λ^6-スルファンニトリルを用いて不斉アルキル化反応、不斉フッ素化反応、さらに[2,3]シグマトロピー転位を行い不斉合成を行いたい。(抄録なし)