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マイクロ波によって促進される有機化学反応の機構解明

Publicly Offered Research

Project AreaMicrowave-Excited, High-Temperature Thermally Non-Equilibrium Reaction Fields
Project/Area Number 21017007
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyushu Institute of Technology

Principal Investigator

大内 将吉  九州工業大学, 大学院・情報工学研究院, 准教授 (60242244)

Project Period (FY) 2009 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Keywordsマイクロ波 / 双極子モーメント / 酵素反応 / 蛋白質構造 / アレニウス式
Research Abstract

マイクロ波の有機反応の分子メカニズムを解明するために,温度,出力制御ができるシングルモードマイクロ波装置を用い,さまざまな有機反応について,反応速度,反応収率,温度,反応基質の種々のパラメータ,反応場にかかる溶媒パラメータなどを比較し,マイクロ波反応のメカニズムの解明を検討した。平成22年度の成果としては,有機反応に加え,酵素反応の解析から多くの成果を得た。酵素反応をアレニウス式にあてはめたところ,パラメータとして活性化エネルギーよりも頻度因子の項に影響を与えることを明らかにした。また,Polymerase Chain Reaction (PCR)などの遺伝子増幅反応に対するマイクロ波照射効果も明らかにした。PCR法は,(1)2本鎖DNAから1本鎖DNAへの熱変性,(2)プライマーのアニーリング,(3)DNA Polymeraseによるプライマーの伸長反応という3つのステップを繰り返すことで遺伝子を増幅する。その際,(1)と(3)の過程で加熱操作をともなう。PCRについては,2003年にスエーデンのグループが検討したが,マイクロ波照射の効果は見出せなかった。我々は,DNA Polymeraseの種類を変えマイクロ波照射下で効率よく遺伝子を増幅できることを明らかにした。Polymeraseの種類に応じて,各加熱ステップで効果が異なることも明らかにし,蛋白質の熱変性とは異なるマイクロ波変性の可能性を示す結果を得た。マイクロ波照射下での有機化学反応や酵素反応を詳細に調べた結果,マイクロ波照射が,単なる加熱の効果ではなく,マイクロ波特有の種々の効果があることを示した意義は大きい。化学反応を劇的に加速するマイクロ波化学は,省エネルギーや低炭素技術として大いに注目されているが,医療や食品分野に直結するバイオ技術に対しても,さまざまな局面で適用できると考えられる。

Report

(2 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2011 2010 2009 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (15 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Racemization Study of the Amino Acids in Microwave Assisted Amino Acid Analysis2010

    • Author(s)
      H.Tanaka, H.Nakamura, T.Yoshimoto, S.Yamaoka, S.Ohuchi
    • Journal Title

      Peptide Science

      Volume: 2009 Pages: 135-136

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      T.Yoshimoto, H.Nakamura, S.Matsuo, S.Yamaoka, S.Ohuchi
    • Journal Title

      Peptide Science 2009

      Pages: 133-134

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      M.Kojyo, Y.Toriuchi, D.Wakino, S.Ohuchi
    • Journal Title

      Peptide Science 2009

      Pages: 175-176

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      H.Sakaeda, Y.Nishiyori, Y.Shirakawa, T.Yoshimura, T.Kusumoto, S.Ohuchi
    • Journal Title

      Peptide Science 2009

      Pages: 341-342

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    • Author(s)
      大内将吉
    • Organizer
      第91回日本化学会春季年会
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      神奈川県横浜市
    • Year and Date
      2011-03-26
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      生命の起原および進化学会第36回学術講演会
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      福岡県福岡市
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      2011-03-17
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      中村博之, 古城美和子, 吉村武朗, 大内将吉
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      日本電磁波エネルギー応用学会シンポジウム
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      福岡県福岡市
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      日本電磁波エネルギー応用学会シンポジウム
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      福岡県福岡市
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      2010-11-19
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    • Author(s)
      吉村武朗, 中村博之, 古城美和子, 大内将吉
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      日本電磁波エネルギー応用学会シンポジウム
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      福岡県福岡市
    • Year and Date
      2010-11-19
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      永吉航, 栄田尚寿, 楠本朋一郎, 吉村武朗, 大内将吉
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      日本電磁波エネルギー応用学会シンポジウム
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      福岡県福岡市
    • Year and Date
      2010-11-19
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      比嘉世滋, 鳥打祐太, 吉村武朗, 大内将吉
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      日本電磁波エネルギー応用学会シンポジウム
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      福岡県福岡市
    • Year and Date
      2010-11-19
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      大内将吉
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      第48回粉体に関する討論会,粉体工学会
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      香川県高松市
    • Year and Date
      2010-10-22
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      吉村武朗, 栄田尚寿, 永吉航, 楠本朋一郎, 大内将吉
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      生体触媒化学シンポジウム
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      静岡県静岡市
    • Year and Date
      2010-09-23
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      古城美和子, 中村博之, 吉村武朗, 大内将吉
    • Organizer
      日本蛋白質科学会
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      北海道札幌市
    • Year and Date
      2010-06-16
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  • [Presentation] マイクロ波促進化学による生体高分子の加水分解反応2010

    • Author(s)
      中村博之, 大内将吉
    • Organizer
      生命の起原および進化学会第35回学術講演会
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      北海導函館市・分立はにだて未来大学
    • Year and Date
      2010-03-15
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  • [Presentation] 種々の有機能分子に対するマイクロ波照射の加熱メカニズム2009

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      脇野大輔, 大内将吉
    • Organizer
      第3回日本電磁波エネルギー応用学会シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京都新宿区・東京理科大学
    • Year and Date
      2009-11-19
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  • [Presentation] 保護機の導入反応および除去反応に与えるマイクロ波照射の影響2009

    • Author(s)
      鳥打祐太, 大内将吉
    • Organizer
      第3回日本電磁波エネルギー応用学会シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京都新宿区・東京理科大学
    • Year and Date
      2009-11-19
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  • [Presentation] マイクロ波照射による生体高分子加水分解反応の分解挙動2009

    • Author(s)
      芳本智彦, 大内将吉
    • Organizer
      第3回日本電磁波エネルギー応用学会シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京都新宿区・東京理科大学
    • Year and Date
      2009-11-19
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      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] アミラーゼ加水分解反応に対するマイクロ波照射の効果2009

    • Author(s)
      木本征吾, 大内将吉
    • Organizer
      第3回日本電磁波エネルギー応用学会シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京都新宿区・東京理科大学
    • Year and Date
      2009-11-19
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      2009 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.bio.kyutech.ac.jp/~ohuchi/

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  • [Remarks]

    • URL

      http://www.bio.kyutech.ac.jp/~ohuchi/

    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2018-03-28  

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