hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抜去した歯を用いた歯槽骨形成法の開発

本研究では抜いてしまう歯を再利用して,骨の移植材料として利用する方法を開発することを目的としている,先ずは動物実験により本方法の有効性を確かめた.10週齢雄性ラットの切歯を抜歯し,その抜歯窩に抜去された歯を粉砕して基材とともに注入した.そして2週と4週後の抜歯窩治癒と骨形成に与える影響を,三次元マイクロCTと組織切片により評価した,基材はヒドロキシプロピルセルロース(HPC)を使用した.HPCのみを抜歯窩に入れた群では,2週後の抜歯窩内の骨形成はまばらで,下縁部や根尖部では殆ど骨が形成されていなかった.4週になると抜歯窩は骨で置換され,分厚い骨梁を持った環状の骨構造が観察された,HPCに粉砕歯片を混ぜた実験群では,2週で抜歯窩周囲の既存骨に添った形で全体的に骨形成が行われていた.特に歯冠部付近には,多くの骨が環状に存在していた.4週になると,抜歯窩の歯冠部から中央部まで分厚い環状の骨が形成さているのが観察された.次に何も入れなかった対照群と実験群の骨形成量の比較をしてみると,抜歯後2週においては抜歯窩に粉砕歯を混ぜた実験群が,対照群や基材であるHPCのみを注入した群よりも有意に高い骨形成量を示した.一方4週後の骨形成量では,対照群に対して基材のみの群と実験群が有意に高かった.骨塩量測定の結果では,2週後において,HPC群が他の2群より有意に低い骨塩量値であった.また4週後では,逆にHPC群が最も高いBMC値を示したが,やや値にバラツキが多く各群間に有意差は認められなかった.骨移植材料として既に使用されているβ-リン酸三カルシウムを比較対象として用いた結果では,術後4週においてほぼ同等の骨形成量であった,このことから,本研究で開発された方法は,捨てられてしまう抜去歯を再利用して,骨移植材料として使用できる有効性が示された.本研究では抜いてしまう歯を再利用して,骨の移植材料として利用する方法を開発することを目的としている,先ずは動物実験により本方法の有効性を確かめた.10週齢雄性ラットの切歯を抜歯し,その抜歯窩に抜去された歯を粉砕して基材とともに注入した.そして2週と4週後の抜歯窩治癒と骨形成に与える影響を,三次元マイクロCTと組織切片により評価した,基材はヒドロキシプロピルセルロース(HPC)を使用した.HPCのみを抜歯窩に入れた群では,2週後の抜歯窩内の骨形成はまばらで,下縁部や根尖部では殆ど骨が形成されていなかった.4週になると抜歯窩は骨で置換され,分厚い骨梁を持った環状の骨構造が観察された,HPCに粉砕歯片を混ぜた実験群では,2週で抜歯窩周囲の既存骨に添った形で全体的に骨形成が行われていた.特に歯冠部付近には,多くの骨が環状に存在していた.4週になると,抜歯窩の歯冠部から中央部まで分厚い環状の骨が形成さているのが観察された.次に何も入れなかった対照群と実験群の骨形成量の比較をしてみると,抜歯後2週においては抜歯窩に粉砕歯を混ぜた実験群が,対照群や基材であるHPCのみを注入した群よりも有意に高い骨形成量を示した.一方4週後の骨形成量では,対照群に対して基材のみの群と実験群が有意に高かった.骨塩量測定の結果では,2週後において,HPC群が他の2群より有意に低い骨塩量値であった.また4週後では,逆にHPC群が最も高いBMC値を示したが,やや値にバラツキが多く各群間に有意差は認められなかった.骨移植材料として既に使用されているβ-リン酸三カルシウムを比較対象として用いた結果では,術後4週においてほぼ同等の骨形成量であった,このことから,本研究で開発された方法は,捨てられてしまう抜去歯を再利用して,骨移植材料として使用できる有効性が示された.歯を失うことによりおこる持続的な歯槽骨の吸収は,その後の補綴治療を困難にするひとつの要因となっている.また,デンタルインプラントによる審美的な歯冠修復においても,フィクスチャー埋入部位の歯槽骨の保存や造成は必要不可欠な条件となっている.そこで本研究は,抜去され捨てられてしまう歯を利用して,歯槽骨の保全や再生を図る方法を開発することを最終目標にして,そのための基礎的データを収集することを目的としている.初年度では,ラットをモデル動物として,抜去歯を破砕して再び生体に移植する実験系を確立することを試みた.まずラットの下顎切歯を抜歯して,その抜歯窩に粉砕した同一個体の切歯を担体と共に埋入した.切歯は凍結粉砕器を用いて,直径0.3mm以下に粉砕し,その粉砕片の担体としては,アテロコラーゲンを使用し,抜歯直後の抜歯窩に填塞した.施術後2週と5週に動物を屠殺し,下顎骨を摘出した.抜歯窩中の骨形成量を3次元的に定量するために,マイクロCTを用いた骨形態計測法により評価を行った.その結果,粉砕した歯を混ぜた実験群において,対照群より部分的に高い骨量が認められ,本方法の有用性が示唆された.

今後は,粉砕した歯を混ぜる担体として,最適な性状のものを検索するとともに,投与方法についても検討する.またマイクロCTによる解析は,従来の病理切片による視覚的な評価方法よりも,より立体的で客観的な骨形成量を評価することが可能であり,今後の実験に有用であることが示唆された.二年目となる本課題の目的は,抜去され捨てられてしまう歯を粉砕して再び抜歯窩に注入することが,歯槽骨の治癒と骨吸収抑制に効果があるかどうか明らかにするために動物実験を行った.まずラットの下顎切歯を抜歯して,その抜歯窩に粉砕した同一個体の切歯を担体と共に埋入した.切歯は凍結粉砕器を用いて粉砕し,その粉砕片の担体としては,ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)を使用し,抜歯直後の抜歯窩に填塞した.施術後2週と4週に下顎骨を摘出し,マイクロCTによる3次元骨形態計測および病理学的観察を行った.HPCのみを注入した群を対照群と設定し,実験群と比較した結果,実験群では抜歯窩辺縁から梁状に新生骨が生成されており,経時的に梁状部分の太さが増加し板状,塊状を呈していることが認められた.また,Bone Volume Fraction(BV/TV)を用いて新生骨量の計測を行った結果,コントロール群2W:18.6%,4W:45.7%,実験群2W:30.1%,4W:43.9%となった.この結果より実験群とコントロール群を比較して実験群の方が初期の新生骨量が増加していることが認められ,抜歯窩に粉砕抜去歯牙を注入したことにより治癒の促進と骨量の増加が示唆された.担体として用いたHPCは食品添加物としても利用されている材料だが,担体のみ埋入による抜歯窩治癒に対する効果についても,抜歯後に何も入れずに治癒を待った群との比較検討中である.また,抜歯窩の出血により薬剤が流れ出る可能性もあり,注入薬剤の物性の向上も今後の検討課題となった.最終年度にあたる今年度は,これまで行ってきた動物実験系を使って本方法の有効性を検証するとともに,骨移植材料として既に使用されている材料との比較を行った.ラット切歯抜歯後の抜歯窩に,その抜去された歯を粉砕して基材とともに注入して,2週と4週後の抜歯窩治癒と骨形成に与える影響を,三次元マイクロCTと組織切片により評価した.基材はヒドロキシプロピルセルロース(HPC)を使用した.HPCのみを抜歯窩に入れた群では,2週目の骨形成はまばらで下縁部や根尖部では殆ど骨が形成されていなかった.4週になると抜歯窩は骨で置換され,分厚い骨梁を持った環状の骨構造が観察された.HPCに粉砕歯片を混ぜた群では,2週で既存骨に添った形で全体的に骨形成が行われていた.特に歯冠部付近には,多くの骨が環状に存在していた.4週になると,抜歯窩の歯冠部から中央部まで分厚い環状の骨が形成されているのが観察された.次に対照群と実験群の骨形成量の比較をしてみると,抜歯後2週においては抜歯窩に粉砕歯を混ぜた群が,対照群や基材であるHPCのみを注入した群よりも有意に高い骨形成量を示した.一方4週後の骨形成量では,対照群に対して基材のみの群と実験群が有意に高かった.骨塩量測定の結果では,2週後において,HPC群が他の2群より有意に低い骨塩量値であった.また4週後では,逆にHPC群が最も高いBMC値を示したが,やや値にバラツキが多く各群間に有意差は認められなかった.骨移植材料として既に使用されているβ-リン酸三カルシウムを比較対照として用いた結果では,術後4週においてほぼ同等の骨形成量であった.このことから,本研究で開発された方法は,捨てられてしまう抜去歯を有効利用して,骨移植材料として使用する可能性が示された.また,基材として使用したヒドロキシプロピルセルロースは,抜歯窩の骨形成を2週においては抑制傾向であったが,4週後にはそれのみの注入で有意に骨形成量を増加させた.今後は,HPCの抜歯窩での作用の詳細を調べ,基材と移植材料の相互作用も含めた生物学的な効果を調べていく予定である.
社会科授業における教室談話の社会記号論的分析による社会科学習モデルの構築

本研究では、学校教育における社会科授業を参加者による談話の構築としてとらえ、そうした教室談話という社会的実践を社会記号論的に分析することによって、社会科学習の一つのモデルを提示しようとしてきた。そこでは、社会科授業は、知識習得や思考・判断の個人的な過程というよりも、行為や関係によって結びつけられた参加者たちが異質な言葉(声)を社会的に編成していく過程としてとらえられた。個人の社会認識はそうした他者との公的対話の編物の上の結び目として識別できる。そこで、本研究ではまず第一に、教科教育における教室談話を日常生活における談話とは異質なものととらえ、その特徴を検討していった。「合理的な談話」と呼びうる教室談話は、●テクストにもとづく現実、●言葉の脱文脈化、といった特徴をもっている。つまり、教科の学習は、現実を言語的に(記号と記号の関係として)対象化する社会的実践だといえるのである。第二に、こうした特定の言葉あるいは声において話すことを学ぶ社会科授業について、とくに「科学的概念」の習得という事態を分析していった。「科学的概念」は教室談話の様式と連関しており、その習得は談話様式の習得として実現される。第三に、社会科学習における子供たちの異質な認識のコミュニケーションを、アメリカの心理学者、キャロル・ギリガンのいう「正義の倫理」と「ケアの倫理」という区別に依拠して分析していった。本研究では、こうした異質な認識のコミュニケーションに注目することによって、対話的な教室談話の構築による社会科学習をモデル化した。以上の分析は、社会科授業のVTR・カセットテープ記録、トランスクリプト(文字記録)の作成を進めながら、収集・確定されたデータにもとづいた実証的な授業研究として行ったものである。
網膜における血管―神経相互依存性の分子機構と加齢・糖尿病による影響

1.成熟期ラットの硝子体内にN-methyl-D-aspartate(NMDA)を投与すると、網膜神経節細胞が脱落し、次いで網膜毛細血管内皮細胞が脱落するが、本現象について新生仔期(1-2週齢)・幼若期(3-4週齢)・成熟期(7-15週齢)ラット間で比較した。NMDAによる網膜神経傷害は、新生仔期において最も大きく生じ、成熟に伴い小さくなった。血管傷害も同様で新生仔期で最も顕著であった。ラット新生仔期は網膜血管の発生期であり、神経節細胞の脱落が新生された血管の脱落と血管新生の抑制を起こすことが示された。網膜血管の発生にはアストロサイトに発現するVEGFが重要な役割を担っているが、神経節細胞の脱落が血管の発生過程に障害を与えたことは非常に興味深い。また15週齢ラットの検討では、血管傷害が生じにくくなるとの結果が得られ、「網膜血管の恒常性維持における網膜神経依存性」が加齢に伴い変化する可能性が示された。2.申請者は、成熟期ラットの硝子体内にPI3キナーゼ阻害薬であるウオルトマニンを投与すると、網膜毛細血管内皮細胞の脱落が網膜神経節細胞の脱落に先行することを見出している。本現象においては、成熟に伴い血管傷害が増大することが示され、加齢に伴う血管内皮細胞フェノタイプの変化にPI3キナーゼ下流シグナルの関与が示唆された。3.成熟期ラットのNMDA硝子体内投与による網膜血管傷害と神経傷害がTGF-beta阻害薬により抑制されることが見出されたので、幼若期ラットにおいても検討を行い、網膜血管傷害におけるTGF-betaの関与を示唆した。4.新生仔期ラットにストレプトゾトシンを単回投与し糖尿病を誘発した2週間後に、NMDAを硝子体内投与し神経傷害と血管傷害について検討を行ったが、糖尿病の有無による顕著な違いは認められなかった。糖尿病の期間を延長させた更なる検討が必要である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、「網膜における血管-神経相互依存性の分子機構とそれに及ぼす加齢と糖尿病の影響」について明らかにし、後天性失明や視力低下の原因として大きな割合を占める緑内障と糖尿病網膜症の網膜循環正常化に基づく新規予防・治療戦略を提案することを最終的な目的としている。本年度は、次のような成果を得た。1.成熟期(8週齢)ラットの眼内にN-methyl-D-asparate(NMDA)を投与すると、網膜神経節細胞が脱落し、次いで網膜毛細血管内皮細胞が脱落するが、PI3K阻害薬であるウオルトマニンでは、網膜毛細血管内皮細胞の脱落が網膜神経節細胞の脱落に先行することが明らかになった。このことは、網膜神経細胞と網膜血管内皮細胞が両者の生存のために相互作用をしていることを示唆しているものと考えられた。2.申請者らがこれまでに網膜循環改善作用を有することを明らかにしているCL316243(β3-アドレナリン受容体刺激薬)に成熟期ラットのNMDA誘発網膜神経細胞傷害を抑制する作用があることが見出され、β3-アドレナリン受容体の刺激を介する網膜血流量の増加が網膜神経の生存を促している可能性が示唆された。4.本年度後半より幼若期(4週齢)ラットを用いた検討を開始しNMDAとウオルトマニンの網膜神経と網膜血管に対する作用について基礎データを蓄積した。

網膜における血管-神経相互依存性の分子機構としてVEGFに加えてTGF-βの関与の可能性を示唆することができた点、今まで明らかにしてきた「神経細胞が血管細胞に与える影響」に加え「血管細胞が神経細胞に与える影響」についても具体例を示すことができた点、さらに、加齢と糖尿病の影響を検討するための基礎データを蓄積することができた点から、おおむね順調に進展していると考えられた。24年度が最終年度であるため、記入しない。網膜における血管-神経相互依存性の分子機構については、これまで通り成熟期ラットを用いての解析を継続する。加齢の影響については、先ず幼若期ラットと成熟期ラットとの比較を行い、そこで得られた興味深い知見に絞り老齢期ラットでの検討を行う。成熟期ラットを用いて得られる分子機構に関する新知見については、幼若期ラットにおいても直ちに検証する。このように、分子機構の解析とそれに対する加齢の影響の検討を連動させることでより効率的に研究を推進できるものと考えられる。
PTH製剤と機械的刺激の相乗的骨形成促進作用による低侵襲なインプラント治療の開発

副甲状腺ホルモン(Parathyroid hormone:PTH)製剤は間歇的投与(毎日1回の投与)による骨同化作用から骨量の増大を示す骨粗鬆症治療薬であるが、近年では、荷重環境下でPTH製剤を作用させると骨形成が著明に促進することが明らかとなっている。本研究の目的は、インプラントを介して与えられる荷重とPTH製剤の間歇投与の併用がインプラント周囲骨組織に与える影響を検索し、そのメカニズムを解明すること、と低侵襲で安全性の高いインプラント治療における科学的根拠の基盤を構築することにある。本年度は、研究協力者の助言を得て、実験動物モデルの作成を行った。ラット卵巣を摘出して骨粗鬆症モデルを作成し、上顎両側第1大臼歯の抜歯を行った。抜歯して3週後に、骨治癒が完了した抜歯相当部にラット用インプラントを埋入した。そしてインプラント埋入直後から2週間にわたり、PTH製剤の口腔内間歇的投与(頬粘膜内)とPTH製剤の全身投与を行った。なお、生理食塩水の局所投与と全身的投与をそれぞれの対照群とした。インプラント埋入2週間後に屠殺を行い、上顎骨、長管骨ならびに骨髄組織と骨組織を採取し、マイクロCTによる3次元的構造解析、各種組織染色による組織形態学的解析、免疫染色による免疫組織科学的解析、ならびに骨細胞と骨髄細胞の遺伝子解析などを行った。その結果、PTH製剤投与群は投与方法に関わらず、生理食塩水投与群に比べ有意に3次元的構造が向上することが分かり、現在その他の解析項目から、種々の定量解析を行っている段階である。ラット卵巣を摘出しラット骨粗鬆症モデルを作製後、抜歯窩にインプラントを埋入したラットインプラントモデルを作製し、PTH製剤を口腔内または全身に間歇的投与することで、インプラント周囲骨および長管骨の骨量は生理食塩水投与した場合と比べ増加することをマイクロCTによる3次元的構造解析により確認できた。したがって、当初の計画通り、研究計画はおおむね順調に進んでいると判断した。ラット骨粗鬆症モデルを作製し、PTHの口腔内間歇的投与がインプラント周囲骨の骨量を増加させることが明らかになったことから、今後はインプラント埋入後にPTH製剤投与と荷重を加え、効果を確認する計画である。インプラント埋入後2週間生理食塩水またはPTH製剤の口腔内間歇的投与を行った後に生理食塩水のみを投与する群、PTH製剤を口腔内間歇的投与する群、デバイスを用いた規則的繰り返し荷重を付与する群、PTH製剤の口腔内間歇的投与と荷重を付与する群の4群を作製する。その後、屠殺しマイクロCTによる3次元的構造解析によりインプラント周囲骨組織の骨量、骨密度の検索を行う。さらに、インプラント周囲骨における骨細胞数および破骨細胞数の定量解析により組織形態学的評価とSclerostin、PTH1R、β-catenin、Wnts、RANKLの免疫染色による定量比較解析による免疫組織化学的評価を行う。インプラント埋入後2週間生理食塩水またはPTH製剤の口腔内

間歇的投与を行った後に生理食塩水のみを投与する群、PTH製剤を口腔内間歇的投与する群、デバイスを用いた規則的繰り返し荷重を付与する群、PTH製剤の口腔内間歇的投与と荷重を付与する群の4群を作製する。その後、屠殺しマイクロCTによる3次元的構造解析によりインプラント周囲骨組織の骨量、骨密度の検索を行う。さらに、インプラント周囲骨における骨細胞数および破骨細胞数の定量解析により組織形態学的評価とSclerostin、PTH1R、β-catenin、Wnts、RANKLの免疫染色による定量比較解析による免疫組織化学的評価を行う。予定していた免疫染色の特異抗体を購入しなかったために発生した金額であるため、次年度に速やかに抗体4本分の購入を行う。
ナノチューブ層数制御法開発のためのナノチューブ生成前駆体の研究

高温パルスアーク放電法を用いてこれまでにない欠陥の少なさと、直径分布の狭さ(1.6-2.0nm)を実現した高品質2層ナノチューブ(HQDWNTs)を安定に生成・精製することに成功した。この結果、成果1に示すようにナノチューブ電界効果型トランジスターの性能を従来の単層ナノチューブ(SWNTs)を用いたものよりも、飛躍的に向上させることに成功した。これは、HQDWNTsが従来のSWNTsと同程度の品質を備えながら、より太い直径を持つためであると考えられる。これまでに生成された従来の2層ナノチューブは直径分布が2-5nmと広く、欠陥が多いためこのような優れた特性を示すことはなかった。このように高品位なため、成果6に示すように、層間相互作用によって内層と外層が原子レベルで炭素ネットワークの位相をあわせていることが、電子顕微鏡によって原子レベル分解能で測定された。このHQDWNTsをさらに活用するために、内部にフラーレン類を導入し、成果2,4のようにピーポットを作成することを試みている。これによりトランジスターとしての性能を向上させたり、特性を制御することができる。さらに成果3のようにSTMを用いた高分解能測定と電子状態の測定を行っている。これにより、層間相互作用がより、詳細に観察された。このように層数制御を1層、2層に関して行うことができた。今後3層以上のさらなる高精度制御を行うために、生成前駆体の検出と制御を、現在開発している気相移動能測定装置と超高温パルスアーク放電装置を用いて行う予定である。成果5に示すように高温パルスアーク放電法を用いてこれまでにない欠陥の少なさと、直径分布の狭さ(1.6-2.0nm)を実現した高品質2層ナノチューブ(HQDWNTs)を安定に生成・精製することに成功した。今年度は高品質2層ナノチューブの生成と精製をさらに推し進め、その性質を詳しく調べた。電子顕微鏡の観察では、成果3にあげられるように、原子配列が内層と外層でそろうように並ぶことやの外層からたたき出され、層間に保持されること、さらには内外層のナノチューブの原子配列は相関があり、内外装とも右巻きや左巻きというように互いに配列をそろえる傾向があることが明らかになった。これらの結果より、2層ナノチューブの内外層間に強い相互作用が存在し、単層ナノチューブには存在しない特性があることを初めて明らかにした。

さらに、このような相互作用を調べるため、ラマン分光(成果4)や蛍光発光、走査型トンネル顕微鏡などでこの2層ナノチューブを観測した(成果6)。その結果強い内外層間の相互作用により、外層から与える化学薬品などによる変化がそのまま内層の電子状態を変化させ、光学的性質が変化することや、トンネル電流が外層を通じて内層まで導入され外層のSTM像に内層による変調が現れることを明らかにした。従来内層は比較的外層と独立しているのではないかという予想されていたが、本研究ではその予想に反した結果を示すことができた。これにより、2層以上の多層ナノチューブを用いて層間相互作用を積極的に利用する電子デバイスなどへ展開が期待される。このように、本研究で生成・精製手法が確立した高品位2層ナノチューブはその構造均一性と純度から2層ナノチューブの世界的標準物質となりつつある。このような、層間相互作用を決定する層数を決める生成前駆体の直接検出を気相移動能法で試みており、現在結果が得られつつある。
新世界の皮膚リーシュマニア症における細胞応答と遺伝支配

本研究は、新世界の皮膚リーシュマニア症の病原体のひとつであるLeishmania amazonensisの感染に対する治癒機転について、その遺伝支配とT細胞による免疫応答性を明らかにすることを目的とした。まず、遺伝支配に関してはH-2型に注目し、B10系のコンジェニク・マウスの背部皮膚にL. amazonensisを接種し、皮膚病巣の進展を経時的に計測したところ、B10(H-2^b)が非治癒型であるのに対してB10S(H-2^S)は治癒型であり、宿主の治癒能がH-2遺伝子に支配されていることを確認した。次に、この治癒能とTh1あるいはTh2細胞応答との関連を明らかにするために以下の実験を行なった。1.宿主のリンパ球のIFN-γおよびIL-4の産生をin vitroで調べた。B10とB10Sの臀部のリンパ節細胞と脾細胞を源虫抗原で刺激して安定した増殖応答がみられる液体培養系を確立し、上清中のIFN-γとIL-4をELISAで測定した。IFN-γ量は感染後の時期によって異なり、今のところ一定の結果は得られていない。IL-4は抗原の1次刺激のみではすべて1ng/ml以下で両マウスの間に差は認められなかった。2.Th2サイトカインの産生量をIgE産生を指標として検討した。感染後IgE値はB10では増加するのに対しB10Sでは増加が認められず、B10ではTh2が、B10SではTh1が優位となっていることが推測された。本研究の結果は、感染宿主の治癒能がH-2遺伝子に関連しないというL. majorによる知見と異なるものであり、宿主の治癒能とTh1/Th2細胞応答とH-2遺伝子支配との関連を想定させる。
黒毛和種牛の生産性を制御する成長ホルモン遺伝子多型に関する内分泌・代謝学的研究

1)Dot-plot-SNP解析法を確立し、直接的なセクエンス解析結果と完全に一致することが出来た。2)GH多型と脂肪酸合成酵素関連遺伝子であるFASN、SCDおよびSREBP-1遺伝子発現の解析を行った結果、CC型遺伝子多型の脂肪細胞ではGH感受性が高いことが示された。3)AAおよびBB型間の糖代謝能をグルコース・クランプ法を実施して検討した結果、BB型での糖代謝におけるインスリン感受性がAA型よりも大きいことが示された。本年度は以下の5点について成果を得ることができた。(1)CC型子牛生産:付属フィールドセンター川渡農場において、合計3頭のCC型子牛生産に成功した。AAやBB型子牛の出産もあったので、研究(3)の研究を推進することが可能となった。(2)CC型脂肪細胞のクローニング:CC型遺伝子を有する皮下脂肪細胞を不死化し、増殖・分化することに成功した。黒毛和種牛に特異的な遺伝子を有する脂肪細胞での脂肪蓄積機構を詳細に検討する研究の基礎を確立した。(3)インスリン抵抗性および代謝機能解析:10ヶ月齢時のAA、BB、CC型子牛を用いて、インスリンやグルコース・クランプ法で、糖代謝の相違を測定する予備実験に着手し、グルコースやインスリンの投与量を確立し、部分的結果を得ることができた.(4)脂肪酸合成関連遺伝子発現や酵素活性解析:GHやSCD多型が、SCD遺伝子発現に影響するのかどうかを、リアルタイムPCR法で解析した。さらに、SCD酵素活性の測定法を確立した。その結果、GH多型とSCD酵素活性との関連性では、GHSNPのA型では酵素活性が低く、C型で高くなることが明らかとなった。SCD多型でみると、遺伝子発現も酵素活性もAA型がVV型よりも有意に大きかった。したがって、SCD遺伝子発現や酵素活性は、GHやSCD遺伝子多型の影響を受けることが明らかとなった。(5)GH多型牛のエコフィードの利用性:乳酸発酵したビール滓の利用性と生産性に及ぼす影響をGH多型ごとに検討するために、AA、BB、CC型の子牛を選別し、肥育する研究に着手した。(1)GH遺伝子のプロモーター領域における一塩基多型と肉牛の生産性に関する解析:プロモーター領域に合計3カ所の一塩基多型が存在することを発見した。その結果、今回のプロモーター領域の変異(C/T)に基づいて分類すると、合計4種類の多型に分類でき、今までのGHタンパク質部分の変異での分類(A、B、C型)によるA型がさらに3つに細分類(A1、A2、A3)出来ることを発見した。この分類法で牛肉生産性との関連性を統計的に解析した結果、A1変異は枝肉重量を有意に大きくするが、A2とともに牛肉のおいしさの指標であるオレイン酸の含有比率を少なくした。また、黒毛和種牛では地域差が大きく、代表的な高級和牛である但馬ウシでは、A型遺伝子を持つ動物が極端に少ないことを発見した。(2)CC型脂肪細胞の脂肪蓄積における特徴の解析:CC型遺伝子を有する皮下脂肪細胞を不死化し、増殖・分化することに成功したが、昨年3月の大震災ですべて死滅した。それでもBC型の黒毛和種牛から脂肪細胞を単離し、継代培養することに成功した。この細胞では、脂肪蓄積を開始すると、脂肪酸合成関連遺伝子や不飽和化する遺伝子発現に先行してSREBPなどの遺伝子が発現すること、また、GH投与によって脂肪酸合成関連遺伝子発現が低減されることが示され、今後のホルモン作用機構と脂肪酸合成に関する研究のための標本として使用できることが明らかとなった。(3)インスリン抵抗性および代謝機能解析:10ヶ月齢時のAA、BB、CC型子牛を用いて、インスリンやグルコース・クランプ法で、糖代謝の相違を測定する予備実験に着手し、グルコースやインスリンの投与量を確立し、部分的結果を得ることができた。解析結果は、例数が揃ってからとなる。本年度は、以下の3点について成果を得ることが出来た。CC型遺伝子多型の新規で安価な解析法の確立:植物のような多くの個体の遺伝子解析法であるDot-plot-SNP解析法を、動物の成長ホルモン(GH)遺伝子多型解析に応用することに成功し、塩基配列の直接的解析結果と完全に一致することが出来た。この結果、黒毛和種牛に特異的なC型遺伝子の解析に要するコストを、直接解析法の1/10以下に低減することができた。したがってこの解析法の確率は、実際の現場で、仔牛や親牛すべての成長ホルモン遺伝子多型の解析に十分に応用可能とすることができるようになる。CC型遺伝子多型の脂肪細胞株樹立: CC型遺伝子多型を有する牛脂肪組織から採取した脂肪細胞株の樹立に成功した。

この細胞株を培養して、GH多型と脂肪酸合成酵素関連遺伝子であるFASN、SCDおよびSREBP-1遺伝子発現の解析を行った結果、CC型遺伝子多型の脂肪細胞株では、他の型の細胞と異なり、脂肪蓄積関連遺伝子発現が徐々に進行すること、およびGH感受性が高いことなどの違いを世界で初めて明らかすることができた。多型間の糖代謝の相違:GH多型と糖代謝機能の関連性を知る目的で、AAおよびBB型間の糖代謝能をグルコース・クランプ法を実施して検討することに成功した。その結果、BB型での糖代謝におけるインスリン感受性がAA型よりも大きいが、生体重とは必ずしも平行しないことが示された。この結果は、成長期における生体重が、インスリンではなく、GH感受性に依存することが示唆された。この結果は、また、黒毛和種牛の生産性におけるGH遺伝子多型の重要性を示唆した。1.クローニングした細胞が死滅したため、再度、CC型動物から細胞を採取し、クローニングする必要がある。2.GHタンパク質合成と機能の関連性の解析に至っていない。23年度中に合成を進める予定であったが、震災の影響で2ヶ月以上の遅れとなっている。したがって、構造の異なるGHタンパク質と受容体の親和性、脂肪細胞への効果などの解析は、24年度に実施することとなる。3.インスリン抵抗性および代謝機能解析に関して、CC型の動物が少なく、試験の完了が24年度になってしまう。24年度が最終年度であるため、記入しない。申請時の「研究の目的」に関して重要な変更点は無いと考えるが、総合的な達成度は最終年度である24年度の努力に依存している。現在までの達成度に関して「やや遅れている」とする原因は、上記の11.に記載したとおりである。今後の研究推進は以下のように行う。1)特に、GHタンパク質をできるだけ早期に合成する。2)AAおよびCC型細胞の採取は、4月中に達成する。すぐ、クローニング作業にとりかかる。3)上記を今年度前期までに達成し、初期の研究計画を達成する。
き裂内流体の局所的圧力変動に対する地下き裂の動的応答とき裂評価に関する研究

水圧破砕刺激に対する,地下き裂の動的応答の理論解析を行い,き裂放出弾性波により誘起される観測点の変位応答及び観測点を通過する弾性波エネルギ-を明らかにすることで,AE法による地下き裂のキャラクタリゼ-ションの検討を行った.得られた知見をまとめると以下の通りである.1.観測点の変位の時間応答において,P波,S波到達直後に高周波成分による変動が生じるが,これはき裂先端から生じる弾性波によるものであり,岩体の減衰能が大きくなりにつれ,この高周波変動は,見られなくなる.この結果,観測点での粒子運動軌跡から求まるP波初動ベクトルは,観測点から見て最近接のき裂面上の点をさすことになる.2.このため,観測点がき裂面上方流域外に設置されているときには,三軸ホドグラム法により標定される震源位置は観測点から見て最近接のき裂面上の点となる.3.周方向変位スペクトルのピ-ク周波数から,き裂寸法を評価できる.このピ-ク周波数は,地下き裂の第1次対称モ-ドの固有振動数に一致する.従って,このピ-ク周波数は,き裂から観測点までの距離,岩体による減衰の大きさ,観測点のき裂からの方位,水圧破砕刺激の種別に依存しないきわめて安定な観測量ということになる.4.超大型岩石試験片(一辺10mの立方体)の水圧破砕実験時のAEイベントをブリッド法で解析すると,ほとんど大部分のAEイベントがセン断モ-ドき裂変形によるものと評価され,水圧破砕の負荷形態が開口モ-ドであることと矛盾する結果となる.き裂放出弾性波のエネルギ-を検討した結果,上述の矛盾は,開口モ-ドのエネルギ-がせん断モ-ドのエネルギ-に比し極めて微弱である.従って,混合モ-ドき裂は,常にせん断モ-ドき裂と評価されてしまう.水圧破砕刺激に対する,地下き裂の動的応答の理論解析を行い,き裂放出弾性波により誘起される観測点の変位応答及び観測点を通過する弾性波エネルギ-を明らかにすることで,AE法による地下き裂のキャラクタリゼ-ションの検討を行った.得られた知見をまとめると以下の通りである.1.観測点の変位の時間応答において,P波,S波到達直後に高周波成分による変動が生じるが,これはき裂先端から生じる弾性波によるものであり,岩体の減衰能が大きくなりにつれ,この高周波変動は,見られなくなる.この結果,観測点での粒子運動軌跡から求まるP波初動ベクトルは,観測点から見て最近接のき裂面上の点をさすことになる.2.このため,観測点がき裂面上方流域外に設置されているときには,三軸ホドグラム法により標定される震源位置は観測点から見て最近接のき裂面上の点となる.3.周方向変位スペクトルのピ-ク周波数から,き裂寸法を評価できる.このピ-ク周波数は,地下き裂の第1次対称モ-ドの固有振動数に一致する.従って,このピ-ク周波数は,き裂から観測点までの距離,岩体による減衰の大きさ,観測点のき裂からの方位,水圧破砕刺激の種別に依存しないきわめて安定な観測量ということになる.4.超大型岩石試験片(一辺10mの立方体)の水圧破砕実験時のAEイベントをブリッド法で解析すると,ほとんど大部分のAEイベントがセン断モ-ドき裂変形によるものと評価され,水圧破砕の負荷形態が開口モ-ドであることと矛盾する結果となる.き裂放出弾性波のエネルギ-を検討した結果,上述の矛盾は,開口モ-ドのエネルギ-がせん断モ-ドのエネルギ-に比し極めて微弱である.従って,混合モ-ドき裂は,常にせん断モ-ドき裂と評価されてしまう.本研究は、人工的にき裂内流体に刺激を与え、き裂面に能動的に弾性波を誘起せしめて得られる応答を解析して、その結果を、地下き裂評価に結び付けようとするものである。2年継続研究の初年度に当たる平成元年度の研究実績は以下のとうりである。き裂を有する岩体とき裂内流体の連成過渡振動を解析するために、まず、き裂内流体の運動を、流路間隔が圧力及び時間により変化する狭い隙間内の層流流れとして定式化するとともに、ラプラス像空間における弾性体に対する相反定理を利用して、ラプラス像空間における境界要素解析のための基礎方程式を誘導した。この基礎方程式によれば、き裂上下面の突起の接触により生みだされるき裂面剛性、流体の圧縮性、さらには流体の粘性を考慮した岩体の動的応答を解析することができる。つぎに、この基礎方程式に基づき、内部を流体で満たされたき裂を有する岩体の動的過渡応答評価のためシミュレ-ション法を開発した。このシミュレ-ション法によれば、個々の基本振動モ-ドが陽の形で得られるため、き裂の動的過渡応答がどのような振動モ-ドで構成されているかが明瞭になるとともに、各基本振動モ-ドの分散特性、指向性、岩体内部への伝播深度特性に対するき裂面剛性、流体の圧縮性及び粘性の影響を陽に評価することができる。このシミュレ-ション法の開発と並行してフィ-ルド実験デ-タの解析を行い、き裂内を伝播する弾性波の伝播速度を明らかにした。

このデ-タは、東北大学東八幡平実験フィ-ルドの地下人工き裂と2本の坑井からなる地下システムのエアガンによる人工刺激により得たものである。また、き裂先端の刺激により生じる弾性波を解析し、減衰の影響を調べて、三軸ホドグラムによるき裂位置標定における従来のパラドクス、すなわちき裂先端に刺激が加わっているにもかかわらずき裂中央が評定されるというパラドックス、の解明に成功した。2年継続の最終年度に当たる本年度では、前年度に開発した地下き裂の動的応答解析法の改良をはかり、これを確立した。この方法は、き裂面に能動的刺激を受ける地下き裂の動弾性問題を、ラプラス像空間で定義された特異積分方程式を解くことに帰着せしめ、その基本解の特性を利用して、時間空間における動的応答の基準振動モ-ド及び基準振動数を陽的に明らかにすることが出来る点に、従来の解法に卓越する特徴がある.この方法を能動的刺激を受ける地下き裂の動弾性問題に適用して、AE法による地下き裂のキャラクタリゼ-ションの詳細な検討を行い、以下の新しい知見を得た。すなわち、本研究代表者は、従来から、AE源からき裂寸法の10倍程度離れた中間領域の観測点で観測される周方向変位スペクトルにピ-ク周波数が存在し、この周波数からき裂寸法を算定できることを提唱してきたが、上述の方法による本研究の結果、このピ-ク周波数は、実は、地下き裂の第1次対称モ-ドの固有振動数に一致することが明らかとなった。従って、このピ-ク周波数は、観測対象となっている地下き裂の固有の物理量であり、AE源から観測点までの距離、AE源に対する観測点の方位、水圧破砕刺激の種別、あるいは、岩体の有する減衰能の強弱等に依存しない、極めて安定な計測量としてき裂寸法の評価に使うことができることになる.さらに、超大型試験片(10m立方体)の水圧破砕時のAEイベントをグリッド法で解析すると、ほとんど大部分のAEイベントがせん断モ-ドのき裂方形によるものと評価され、ほぼ無封圧での水圧破砕の負荷形態が開口モ-ドであることと矛盾する結果となることがこれまでの研究で指摘されていたが、本研究において、き裂放出弾性波のエネルギ-を検討した結果、上述の矛盾は、開口モ-ドのエネルギ-がせん断モ-ドのそれに比べ極めて微弱であることに起因することが明らかになった.
アンチドット型光格子中のボース凝縮体による量子乱流の生成

ボース・アインシュタイン凝縮体(BEC)を2次元アンチドット型光格子内に誘導し、光格子全体を正弦波的に振動させる、あるいは逆に静止した格子内でBEC自体を一定速度でドラッグさせて、超流動性の安定性を調べた。ドットが低い場合、ブロッホ端の半分の速度を超えると、格子の周期性に起因する大きな波数をもつ励起が生成した。ドットが高い場合は、より小さい速度で低波数の励起がまず起こり、次に低ドットの場合に見られた励起が同じ速度のところで現れることがわかった。現時点では、前者が動的不安定性、後者がエネルギー不安定性で、BECを崩壊させる2つの機構が共存した形になっていると考えている。本研究では、アンチドット光格子系全体を高速で振動させて、ボース凝縮体をシェイクし、量子渦による超流動の崩壊・散逸を観測、量子乱流の生成を試みることを当初の目的としていた。これまでに臨界速度は観測されていたが、量子渦の観測には至っておらず、散逸の機構の詳細は未解明であった。H26年度は、まず光格子系をより高速かつ大振幅で振動できるよう改良した。これにより、振動の速度領域も拡大し、振動中やその直後の光格子形状のゆがみも極めて小さく抑えられ、より安定して散逸の観測が可能となった。さらに、振動回数も1回あるいはそれ以下にまで減らすことができたので、振動直後に全トラップを切って原子波干渉パターンを観測し、散逸の開始を運動量分布というより直接的な物理量で観測することが可能となった。この手法で実験を行ったところ、光格子の高さが低い場合には、反跳速度のおよそ半分を超えたあたりで、干渉パターンのうち振動方向にある第1ピーク強度が急激に増大した。これは、動く格子に対してフリクションが生じ、格子間隔と同じ空間周期の密度分布が生じたためであり、散逸の開始を示している。次に、光格子の高さを上げて同様の実験をすると、臨界速度は下がり始め、原子波干渉の第1ピーク強度は変化せず、代わりに0次スポットの周りにインコヒーレントな運動量成分が生じ始めた。格子をさらに高くしても本質的に同じ現象が生じるが、振動速度を上げると、両方の効果が同時に現れ複雑な様相を呈する。1次元光格子の実験・理論の先行研究の結果と比較して考えると、障壁の高さが低い領域では動的不安定性によって、高い領域ではエネルギー不安定性(おそらくフォノンの生成)によって散逸が始まる様子が、クリーンに観測できたのではないかと考えている。87Rb原子のボース凝縮体(BEC)を二次元アンチドット型光格子というエネルギー極小が多重連結した空間内へ誘導し、H26年度は光格子系全体を正弦波的に数回振動、H27年度はBECを一定速度でドラッグさせ、その直後の運動量分布の観測を行った。光格子系を振動させた場合は、ブロッホバンド端の半分の速度に対応する0.5vBを超えた領域で、格子の周期性に起因する大きな波数の鋭いピークが現れること、一方、ドットを高くすると、より小さい速度で低波数の励起がまず起こり、各々、動的不安定性とエネルギー不安定性(ランダウ不安定性)という2つの機構により超流動性が崩壊していることを示唆する結果を得た。H27年度は、静止したアンチドット格子の中をより長い時間、ほぼ等速度でBECをドラッグさせる実験を行った。その結果、0.5vBを超えた領域で急激にBECの崩壊が進む様子や、ドットが高い場合に観測された低波数の励起が時間発展していく様子など、より詳細な情報が得ることができた。これらは動的不安定性とphonon-likeな励起により系全体のエネルギーを低下するランダウ不安定性の特徴と定性的に合致しており、不安定性が誘起される様子が、本研究によって初めて直接的に観測できたのではないかと考えている。また、比較的高いアンチドットで光格子系を振動した場合、方向によっては量子渦に似た穴が原子気体中に観測された。エネルギー極小に沿う方向の振動では穴は生成されず、ドットを迂回しなければならないことが重要な要因となっていると思われる。BECをドラッグする場合では穴は観測されず、振動という手法に特有の現象とも考えられるが、現時点では、詳細はよくわかっていない。今後の研究によっては、量子渦と結びつく可能性があると考えている。量子渦や量子乱流を生成することが本来の目的であるが、単にアンチドット型光格子を高速振動させるのみでは、散逸はおこるものの、量子渦生成には至らない可能性が高い。しかし、アンチドット型格子内で量子渦が生成されうることを示す実験結果は得ている。エネルギー極小が多重連結したアンチドット内では、一見すると原子の局在は起こらないように見えるが、ドットの障壁を反跳エネルギーの350倍程度まで高くすると、極小線の交点付近に局在が起こる。

局在の直前では、各交点付近にほぼ局在したボース凝縮体間が互いにわずかにカップルした状態を作り、各凝縮体間に大きな位相揺らぎが誘起されうる。実際、揺らぎ方によっては、局所的に複数の渦がある確率で生成されていることを示す原子気体のイメージも得ている。この量子渦生成の機構の詳細は未解明であるが、原子が入り込めないドット領域があって位相の欠陥を生じさせやすい格子構造であること、さらに何らかの原因で気体がかき乱されたことが深く関与していると考えている。このことから、例えばアンチドットを直線的に振動させるのではなく、格子内で気体自体を回転させる、あるいは気体の回転と格子の振動を組み合わせることを考えている。量子乱流生成を目指すには、方針の変更が必要であるが、動的不安定性やエネルギー不安定性による散逸を観測できたことの意義は大きく、今後も興味深い新たな展開が期待できる。数物系科学交差型双極子トラップの底の位置は、わずかではあるが存在する磁場勾配によるアンチトラップとのバランスによって決まるので、2次元面内に加えている磁場を時間変化させることにより底の位置を面内で回転させることができる。量子渦や乱流の生成に向けては、この方法によって原子気体に回転を加えることを試し、量子渦の生成が可能であるか、生成に最適な状況を探索する。あるいは系そのものを2次元化させると、温度領域によってはコスタリッツ・サウレス相に入り量子渦が自動的に生成される。最初から量子渦を作っておき、その後光格子を導入する方法なども新たに行いたい。動的不安定性やエネルギー不安定性による散逸についても、その詳細な機構を解明する計画である。そのためにまず、有限温度領域で測定を行う。先行研究によれば、エネルギー不安性による散逸には、ボース凝縮していない熱的原子気体が必要であるとされている。我々の実験はほぼ絶対零度で行われており、機構が異なる可能性もあるので、有限温度の効果は検証すべきである。散逸には、障壁の高さと温度のほかに、原子数密度(相互作用の強さ)も関与するので、これらを制御よく変えながら散逸機構の詳細を解明する予定である。一方、これらの研究には、理論面からのサポートも必要となる。通常の1次元光格子系に対しては散逸に関する数値計算が行われているものの、アンチドット型格子での理論計算はない。国内外の理論グループとの共同研究も進めたいと考えている
遷移金属触媒による不活性結合切断を経る選択的官能基化反応の開発と応用

ルテニウム触媒を用いた不活性結合切断を経る選択的な炭素-炭素結合形成反応と有用化合物の合成への応用を本年度の研究課題として取り組んだ。前年度までに、RuHCl(CO)(PiPr3)2錯体とフッ化セシウムおよびスチレンを組み合わせた触媒系を用いることで2',6'-ジメトキシアセトフェノンの炭素-酸素結合切断を経る選択的モノアリール化反応が進行することを見出している。本反応における触媒活性種の生成メカニズムとして、フッ化セシウムおよび有機ホウ素試薬が触媒活性種の生成に寄与しており、スチレンがその触媒活性種の安定化を促していることが示唆される結果を得た。また、この知見を基に芳香族ケトンの化学選択的な炭素-水素結合切断を経るモノアリール化反応において、よりπ酸性なスチレン誘導体を用いることでその選択性の向上が見られた。しかしながら前述した触媒系ではあらかじめホスフィン配位子を導入した錯体を触媒前駆体として用いるため、より簡便な触媒系の探索法が必要であると考え、同一の触媒前駆体からホスフィンを外部配位子として加えることで、望みの触媒活性種を系中発生させる手法の開発に取り組んだ。その結果、RuCl2(CO)(p-cymene)錯体とホスフィン、添加剤としてフッ化セシウムおよびスチレンを加えることで、多様なルテニウムホスフィン触媒を系中で発生させることに成功した。2',6'-ジメトキシアセトフェノンの炭素-酸素結合切断を経るアリール化反応において、トリアリールホスフィンを用いるとジアリール化体が、トリアルキルホスフィンを用いるとモノアリール化体が主生成物として得られた。また、本手法の応用として、ビナフチル骨格を有するキラルな単座ホスフィン配位子を用いることでアトロプ選択的なビアリール合成が高エナンチオ選択的に進行することを見出し、軸不斉を有するビアリール類の新規合成手法の開発に成功した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ルテニウム触媒を用いた不活性な炭素-ヘテロ元素結合切断を経る選択的なモノアリール化反応の開発を本年度の研究課題として取り組んだ。2',6'-ジメトキシアセトフェノンのアリール化反応において、既存の触媒系ではジアリール化体の生成が優先し、いかなる反応条件においてもモノアリール化体を主生成物として得ることは困難であった。そこで、ホスフィン配位子を変更することで選択性の向上を目指し、様々なホスフィン配位子を有する触媒の開発を試みた。その結果、様々なトリアリールホスフィン配位子を有するRuHCl(CO)(PAr_3)_3錯体を出発原料とし、[RuH(MeCN)_2(CO)(PAr_3)_2]BF_4およびRuH(OAc)(CO)(PAr_3)_2錯体の合成に成功した。これら開発した触媒の活性を調査する中で、ホスフィン配位子の電子供与能がアリール化生成物の選択性に大きく影響を与えることを突き止め、さらなる条件検討の結果、電子供与性の高いアルキルホスフィン配位子を有するRuHCl(CO)(PiPr_3)_2錯体とCsFおよびスチレンを組み合わせた触媒系が最も高活性かつ高選択的にモノアリール化体を与える条件であることを見出した。本触媒系では様々な官能基を有するアリール基およびヘテロアリール基の導入が可能であった。また、得られたモノアリール化体に対してRuH_2(CO)(PPh_3)_3を触媒として用いてさらなるアリール化を行うことで、オルト位に二つの異なるアリール基をもつアセトフェノン誘導体の合成も高効率で可能となった。さらに、今回見出した触媒系を用いることにより、今まで適用が困難であった安息香酸エステル類に対しても炭素ー酸素結合切断を経るアリール化が進行し、本反応を鍵反応として天然物Altertenuolの形式合成を達成した。平成28年度の研究実施計画に関しては、当初の目的であったルテニウム触媒を用いた炭素-ヘテロ元素結合切断を経るモノアリール化反応について、新規触媒系の開発と基質適用範囲の展開、および本合成手法の天然物合成への応用を達成したため、おおむね予定通りに進行していると考えている。ルテニウム触媒を用いた不活性結合切断を経る選択的なアリール化反応を本年度の研究課題として取り組んだ。前年度開発した電子供与性の高いアルキルホスフィン配位子を有するRuHCl(CO)(PiPr_3)_2錯体とフッ化セシウムおよびスチレンを組み合わせた触媒系を用いた2',6'-ジメトキシアセトフェノンの炭素-酸素結合切断を経る選択的モノアリール化反応において、反応機構解明に関する実験を行った。その結果、反応系中ではRuHCl(CO)(PiPr_3)_2錯体とフッ化セシウムの反応によりアニオン種の交換が確認されたため、RuHF(CO)(PiPr_3)_2錯体の生成を経て反応活性種の低原子価ルテニウム種が生成するとともに反応が開始していると現在のところ考えている。また、適切な反応溶媒を用いることで、オルト位に複数の反応点を有する芳香族ケトンの化学選択的な炭素-水素結合切断を経るモノアリール化が進行することも見出した。

続いて、RuH2(CO)(PPh3)3を触媒として用いたアントラキノン誘導体の炭素-酸素および炭素-フッ素結合切断を経るアリール化と還元的芳香族化反応を逐次的に行うことで、フルオロ基を多数有するアントラセン誘導体の効率的合成と物性評価を行った。合成したテトラアリールアントラセン誘導体について、フッ素の置換位置によって、液体と固体における発光波長の差に違いが生じることが明らかとなった。加えて、単結晶X線構造解析からフッ素の位置によって結晶構造が変化したことから固体状態における分子間のパッキングの仕方の違いが影響していると示唆される結果を得た。平成29年度の研究実施計画に関して、昨年度に開発した触媒系の特徴を精査した。アルキルホスフィン配位子を有するルテニウム触媒存在下、各種芳香族ケトンとアリールボロン酸エステルの反応を検討した結果、添加剤が触媒活性種の生成に関与することを見出した。さらに本触媒系は適切な溶媒を用いることで炭素-水素結合切断を経るモノアリール化反応への適用も可能であることを見出した。加えて、ルテニウム触媒を用いた炭素-酸素および炭素-フッ素結合切断を経るアリール化反応を用いて、フルオロ基を多数有する多環芳香族炭化水素の効率的合成と分光学的性質の解析を行った。これら成果は学術論文としてSynlett誌に掲載されるとともに、国内外の学会発表も精力的に行い、高い評価を得ていることからも期待通りに研究が進展していると考えている。ルテニウム触媒を用いた不活性結合切断を経る選択的な炭素-炭素結合形成反応と有用化合物の合成への応用を本年度の研究課題として取り組んだ。前年度までに、RuHCl(CO)(PiPr3)2錯体とフッ化セシウムおよびスチレンを組み合わせた触媒系を用いることで2',6'-ジメトキシアセトフェノンの炭素-酸素結合切断を経る選択的モノアリール化反応が進行することを見出している。本反応における触媒活性種の生成メカニズムとして、フッ化セシウムおよび有機ホウ素試薬が触媒活性種の生成に寄与しており、スチレンがその触媒活性種の安定化を促していることが示唆される結果を得た。また、この知見を基に芳香族ケトンの化学選択的な炭素-水素結合切断を経るモノアリール化反応において、よりπ酸性なスチレン誘導体を用いることでその選択性の向上が見られた。しかしながら前述した触媒系ではあらかじめホスフィン配位子を導入した錯体を触媒前駆体として用いるため、より簡便な触媒系の探索法が必要であると考え、同一の触媒前駆体からホスフィンを外部配位子として加えることで、望みの触媒活性種を系中発生させる手法の開発に取り組んだ。その結果、RuCl2(CO)(p-cymene)錯体とホスフィン、添加剤としてフッ化セシウムおよびスチレンを加えることで、多様なルテニウムホスフィン触媒を系中で発生させることに成功した。2',6'-ジメトキシアセトフェノンの炭素-酸素結合切断を経るアリール化反応において、トリアリールホスフィンを用いるとジアリール化体が、トリアルキルホスフィンを用いるとモノアリール化体が主生成物として得られた。また、本手法の応用として、ビナフチル骨格を有するキラルな単座ホスフィン配位子を用いることでアトロプ選択的なビアリール合成が高エナンチオ選択的に進行することを見出し、軸不斉を有するビアリール類の新規合成手法の開発に成功した。まず、ルテニウム触媒を用いた不活性結合切断を経る官能基化反応における生成物選択性について、ホスフィン配位子の効果に関する検討を行う。従来のトリアリールホスフィン錯体の触媒系と新規に開発したトリアルキルホスフィン錯体を用いる触媒系について、既存の反応系を用いて反応性および選択性を比較検討し、両触媒系の特徴をとらえる。