2022 Fiscal Year Research-status Report
ウイルス受容性有機分子へのポリマー付与技術による核心的ウイルス対策材料の創製
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22K18199
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| Research Institution | Fukui National College of Technology |
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Principal Investigator |
山脇 夢彦 福井工業高等専門学校, 物質工学科, 助教 (90887085)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 光有機触媒 / 光重合 / 二分子型光有機触媒 / 脱炭酸反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・令和４年度【可視光LED使用した有機光触媒による糖やペプチドへのポリマー付与検討】
405nm可視光LEDを使用し、申請者が最近の研究で発見した有機光触媒ジベンゾクリセン
(DBC)およびジシアノベンゼン(DCB)を用いて糖カルボン酸やペプチドのカルボン酸部分を
起点にアルキルラジカルを生成させ、アクリル酸モノマーを用いてポリマーを付与する技術の確立を行った。具体的には、糖骨格カルボン酸やバリンなどのアミノ酸やジペプチド(10mM)を用いてDBCおよび1,4-DCB（2ｍM）、モノマー(1M)存在下、アルゴンガス雰囲気下で18WBlueLED光（可視光）を2時間照射し光脱炭酸させポリマーを得た。モノマーとしてはアクリル酸エチル、アクリル酸ターシャリーブチル、メタクリル酸メチルなどのアクリル酸モノマーや、アクリロニトリルが適応でき、それぞれの対応するぽりまーが得られた。また、それぞれ分子量10000~30000程度のポリマーが得られた。また、光触媒の種類や濃度を様々実験したところ、光触媒の濃度を高くしたり、逆電子移動が速いジシアノナフタレンやジシアノアントラセンの使用により、比較的分子量が小さいポリマーが得られることが分かった。このことより、光触媒の濃度や種類によって分子量を調整できることが明らかになった。
また、光脱炭酸反応が想定している反応機構で進行しているか確認するために、モノマーをアミノ酸やペプチドに対して当量加え様々な実験を行った。結果として、想定している反応機構により、光脱炭酸反応が進行していることが明らかになり、次年度に計画している選択的合成の糸口を得た。
この結果は、査読あり学術論文誌のEuropean Journal of Organic Chemistry, 2022, e202201225.に掲載された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和４年度に開発目標としていた【可視光LED使用した有機光触媒による糖やペプチドへのポリマー付与検討】は実験により明らかにすることができ、様々な反応基質や、適応できるモノマーについても明らかにすることができた。また、光触媒の種類や濃度についても十分に実験することができ、分子量の調整ができることが分かった。また、反応機構においても、低分子単位で明らかにすることができ、国際的な学術論文誌[Visible-light-induced Decarboxylative and Deboronative Radical Addition to Alkenes in Two-Molecule Photoredox System Using Dibenzo[g,p]chrysene M. Yamawaki, R. Hashimoto,Y. Kawabata,M. Ichihashi, Y. Nachi, R. Inari, C. Sakamoto, T. Morita, Y. Yoshimi. European Journal of Organic Chemistry, 2022, e202201225.に掲載され、本研究の基盤となる研究をすることができた。
上記より、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
R4年度の【可視光LED使用した有機光触媒による糖やペプチドへのポリマー付与検討】より、適切な反応条件を見出すことができたため、次のステップへ移行する。当初の計画通り、令和５年度【有機光触媒の種類に応じた選択的ポリマー付与技術の確立】を行う。本研究の有機光触媒はその種類や組み合わせによって酸化還元電位が変化し、1級カルボン酸や3級カルボン酸などを選択的に反応できる。この様々な有機光触媒の組み合わせにより位置選択的なポリマー付与技術の確立を行う。これは、反応させるカルボン酸と有機光触媒の酸化還元電位をサイクリックボルタンメトリー(CV)法を用いて測定しながら行う。また、具体的には、1級と2級のカルボン酸を有するグルタミン酸を用いて、選択的なポリマー合成を目指す。グルタミン酸はアミノ酸であり、医薬品や医療材料として用いられることもあるため、この反応が実現できれば大きなインパクトを与えると考えている。
また、同時にMALDI-TOFMS （マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計）の測定により、得られたポリマーがどのような構造を有しているかを分子レベルで解明し、アミノ酸等の導入率を明らかにしたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
本年度の試薬在庫切れのために、来年度に購入する試薬代として献上するため
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