2019 Fiscal Year Research-status Report
酸・塩基性物質の電気化学検出法の分析対象をワイドレンジ化する研究とその応用
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18K05181
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| Research Institution | Tokyo University of Pharmacy and Life Science |
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Principal Investigator |
小谷 明 東京薬科大学, 薬学部, 准教授 (40318184)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 電気化学 / 分析化学 / 塩基性物質 / 解離定数 / 微分パルスボルタンメトリー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多様な研究分野において，超強酸性物質・酸性や塩基性が極めて弱い物質・強塩基性物質を計測するニーズがある．しかし，これらは電極不活性物質であることが多く，従前の電気化学分析法では，計測できない場合があった．本研究は，酸・塩基性物質の電気化学検出法のワイドレンジ化を図り，電気化学的に計測不能な酸・塩基性物質の分析に適用できる方法を開発することを目的とする．
本年度は，塩基性が極めて弱い物質，弱酸の強塩基塩，強塩基性物質の電気化学検出法を開発し，研究代表者が以前に開発した電気化学検出法における適用範囲の拡張を行った．
まず，ジメチルスルホキシド中で塩基性が極めて弱い物質（アニリンのpKa＝3.7，ピリジンのpKa＝3.4）の電気化学検出法では，微分パルスボルタンメトリー（DPV）の利用を検討した．DPVによりアニリンとピリジンが検出可能となることを明らかにした．さらに，DPVは塩基性物質の高感度定量において有利であることを示した．DPVによるアンモニアの定量限界は，5 μmol/Lであり，リニアスイープボルタンメトリー（LSV）に比べて約10倍高感度であった．
次に，弱酸の強塩基塩（酢酸カリウム）と強塩基性物質（水酸化カリウム）の電気化学検出では，検出用還元剤を探査した．本法における還元剤としてバニリルマンデル酸を用いれば，酢酸カリウムおよび水酸化カリウムをLSVで検出できることを明らかにした．本法で得られた電流シグナルと酢酸カリウムおよび水酸化カリウムの濃度の間には直線関係があり，本法は定量分析法として適用できることが分かった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2019年度は，当初計画していた塩基性が極めて弱い物質，弱酸の強塩基塩，強塩基性物質の新規電気化学検出法を開発した．さらに，塩基性物質の電気化学検出に，微分パルスボルタンメトリーが適用できることを初めて明らかした．これらの知見は，今後の研究にて対象として扱う，酸性が極めて弱い物質や超強酸性物質の電気化学分析法の開発を効率的に進展するために重要である．従って，2019年度の成果は，本研究が成功するためのキーテクノロジーになると考えた．
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度以降は，当初の計画通り，ビタミンK3の電解還元に基づく酸測定およびトコフェロールの電解酸化に基づく塩基測定が以下の１～３を分析対象とできるように，本法の拡張を検討する．さらに，生体試料，食品，環境試料を対象とした実分析を行い，開発した電気化学分析法の実用性と汎用性を明らかにする．
１．超強酸性物質：有機化合物の酸解離定数決定法への応用を図る．
２．弱酸性物質：酸性が極めて弱い物質の電気化学検出法を開発し，血中薬物濃度測定用HPLCの検出部への適用を図る．
３．弱塩基性物質の弱酸塩：土壌の陽イオン交換容量測定への応用を図り，フィールドワークに適用できるセンサを開発する．
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