2014 Fiscal Year Research-status Report

MRIへの応用に向けたPHIP法による超偏極19F生成の研究

Research Project

Project/Area Number	26461835
Research Institution	Wakayama Medical University
Principal Investigator	牧野誠司和歌山県立医科大学, 医学部, 教授 (70222289)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	藤村寿子和歌山県立医科大学, 医学部, 講師 (90378589) 田中正義神戸常盤大学, 保健科学部, 客員教授 (70071397) 福島昭二神戸学院大学, 薬学部, 教授 (80248103)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords	PHIP法 / 超偏極 / フッ素19 / Gaussian / MOPAC
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、核スピンイメージング法による次世代の核磁気共鳴イメージングの確立に向けて、フッ素19を含む炭素‐炭素多重結合を含む化合物に水素化反応でパラ水素を付加し、パラ水素の偏極をフッ素19に移行して超偏極フッ素19化合物を生成することを目的としている。その中で、当該年度は初年度ということで、研究を進めるための準備を中心に行った。まず、水素化反応を促進するための触媒を探索するために、計算化学ソフトウェアGaussianを用いたコンピュータシミュレーションでの探索で水素化反応を促進する触媒の候補を絞り込む準備を進めた。GaussianとGaussianを走らせるためのワークステーションを購入する予定であったが、和歌山県立医科大学医学部の化学教室よりワークステーションとGaussianの移管を受けたので、それらを用いることとした。また、Gaussianとの連携も考慮されているソフトウェアWinmostarを購入した。Winmostarには半経験的分子軌道法による計算化学ソフトウェアMOPACが付属しており、Gaussianへのジョブ投入の前にMOPACを用いて調べてから、より詳しくはGaussianで調べるという形で触媒探索を効率的に進めることができるようになった。当該年度は、各ソフトウェアを用いた触媒探索の流れを構築し、準備を進めた。また、実験に必要な器具類を購入して実験システムの構築を進めた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 4: Progress in research has been delayed. Reason Winmostar（MOPACを含む）、Gaussian、GaussViewを連携させて水素化反応を効率的に促進する触媒の探索を進める予定であったが、その流れを構築するのに手間取り、予定通り進んでいない。また、当初計画においてGaussian等によるシミュレーションを先行させて進める予定にしていたので、その部分の遅れにより、パラ水素からフッ素19への偏極移行システム構築に向けたテスト実験も遅れ、電磁石等を購入してシステムを構築する部分を次年度以降に先送りした。
Strategy for Future Research Activity	Gaussianを用いたコンピュータシミュレーションで水素化反応を促進する不均一系触媒の探索を行うとともに、実際に候補となった触媒を用いて水素化反応の実験を行い、水素化反応を促進する触媒を絞り込む。均一系触媒についても同様に探索を進める。MOPACを含むWinmostarを購入したことにより、Gaussianによるシミュレーションの前にMOPACによるシミュレーションを行うことで、効率よく触媒探索を進められる。また、ALTADENA方式によるパラ水素からフッ素への偏極移行システムの検討を改めて進め、システム構築を進めていく。
Causes of Carryover	当該年度に計算化学ソフトウェアGaussianとこのソフトウェアをインストールするワークステーションの購入を計画していたが、研究代表者の所属機関和歌山県立医科大学医学部の化学教室よりGaussianとワークステーションの移管を受けたため、これらの購入の必要がなくなった。また、パラ水素からフッ素19への偏極移行システム構築のための電磁石購入については、Gaussianによる水素化反応触媒の探索の遅れにより、次年度に先送りすることとした。
Expenditure Plan for Carryover Budget	GaussianとMOPACを用いたシミュレーションで候補となる触媒を見つけ、それらを必要に応じて購入して水素化反応の実験を行うことにより、水素化反応を促進する触媒の探索を進める。さらに、触媒除去ための器具類を購入し、効率的な触媒除去法の探索を進める。また、パラ水素からフッ素19への偏極移行システム構築について改めて検討を進め、当初計画で検討していたシステムをよりよいものにするために、必要な物品を購入していくこととする。