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2019 年度 実績報告書

ボロン酸とグルコースの反応に関する基礎研究-ジボロン酸金属錯体による特異的定量-

研究課題

研究課題/領域番号 17K05910
研究機関早稲田大学

研究代表者

石原 浩二  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20168248)

研究分担者 稲毛 正彦  愛知教育大学, 教育学部, 教授 (20176407)
菅谷 知明  千葉工業大学, 工学部, 准教授 (30633367)
高木 秀夫  名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 准教授 (70242807)
岩月 聡史  甲南大学, 理工学部, 教授 (80373033)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードジボロン酸 / D-グルコース / 反応機構
研究実績の概要

2019年度は主に次の(1)~(3)に関する研究を行った。
(1) アントラセンと5-メチル-3-ピリジルボロン酸からジボロン酸を合成し、キャラクタリゼーションを行った後、D-グルコースとの反応を速度論的に詳細に検討し、反応機構を明らかにした。弱アルカリ性の条件では、このジボロン酸の反応活性種は、三配位―四配位化学種と四配位―四配位化学種であることがわかった。三配位―四配位化学種に対して、D-グルコースのジオール部位が三配位のボロン酸部位と反応して中間体を生成し、次の律速段階において四配位のボロン酸イオン部位とD-グルコースの他のジオール部位が反応して環状の化合物を生成することがわかった。また、四配位―四配位化学種に対しても同様に、閉環の過程が律速であった。
(2) グルコースに選択的に応答する発光性センサーの開発を目指し、ジボロン酸部位を持つ配位子を合成し、その配位子を有する発光性Ir(III)錯体を合成した。合成した錯体の糖との反応性を発光スペクトル測定により評価し、グルコースとの反応性について検討した結果、mMのオーダーのD-グルコースの定量が可能であることがわかった。しかし、グルコース選択性はなく、反応性はD-フルクトースに対しての方が高いことが分かった。
(3)長さの異なる炭素鎖により架橋されたオルトアミノメチルフェニルボロン酸を合成し、D-グルコースとの反応性および反応機構の解明を通して、D-グルコースの選択的センシングに適した架橋炭素鎖の長さを検討した。1H NMR測定の結果から、D-グルコース選択性はメチレン鎖の数が4のジボロン酸が最も良いことが分かった。また、興味深いことに(1)のジボロン酸とは異なり、このジボロン酸とD-グルコースとの反応においては、閉環の過程は律速ではないことが分かった。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Reactivity of Boronic Acids toward Catechols in Aqueous Solution2020

    • 著者名/発表者名
      Yota Suzuki, Daisuke Kusuyama, Tomoaki Sugaya, Satoshi Iwatsuki, Masahiko Inamo, Hideo D. Takagi, and Koji Ishihara
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 85 ページ: 5255-5264

    • DOI

      org/10.1021/acs.joc.9b03326

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detailed Reaction Mechanisms of 4-Pyridylboronic Acid and (N-Methyl)-4-Pyridinium Boronic Acid with D-Sorbitol in Aqueous Solution2019

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Kusuyama, Yuta Samukawa, Tomoaki Sugaya, Satoshi Iwatsuki, Masahiko Inamo, Hideo D. Takagi, and Koji Ishihara
    • 雑誌名

      ChemistrySelect

      巻: 4 ページ: 4944-4951

    • DOI

      10.1002/slct.201900275

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly Selective Aluminum(III) Ion Sensing with Luminescent Iridium(III) Complexes Bearing a Distorted 2,2′-Bipyridine-3,3′-diol Moiety Utilizing a Rigidified Seven-Membered Chelate Ring2019

    • 著者名/発表者名
      Yota Suzuki, Ibuki Mizuno, Yui Tabei, Yuri Fujioka, Kazuteru Shinozaki, Tomoaki Sugaya, and Koji Ishihara
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 58 ページ: 9663-9671

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.9b00373

    • 査読あり
  • [学会発表] Sensing mechanism of o-azophenylboronic acid-based chemosensors for saccharide: color change caused by solute-solvent interaction2019

    • 著者名/発表者名
      Yota Suzuki, Koji Ishihara
    • 学会等名
      36th International Conference on Solution Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] 種々のo-アゾフェニルホウ素化合物によるフッ化物イオンのセンシング2019

    • 著者名/発表者名
      池田あゆみ, 鈴木陽太, 菅谷知明, 石原浩二
    • 学会等名
      第79回分析化学討論会
  • [学会発表] アゾフェニルボロン酸型糖センサーの糖類に対する反応性と反応に伴う色調変化の検討2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木陽太, 菅谷知明, 石原浩二
    • 学会等名
      第79回分析化学討論会
  • [学会発表] フェニルボロン酸型センサーのジオール類への反応性に関する反応論的研究2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木陽太, 楠山大輔, 石原浩二
    • 学会等名
      日本分析化学会第68年会
  • [学会発表] Highly selective aluminum ion sensing with iridium(III) compelexes bearing 2,2'-bipyridine-3,3'-diol: the effect of C^N ligands on the sensing2019

    • 著者名/発表者名
      Ibuki Mizuno, Yota Suzuki, Tomoaki Sugaya, Koji Ishihara
    • 学会等名
      第69回錯体化学討論会
  • [学会発表] β-diketonato BF2錯体の発光特性を利用したボロン酸型糖センサーの合成とD-fructose との反応性の評価2019

    • 著者名/発表者名
      齋藤仁美, 菅谷知明, 岩月聡史, 稲毛正彦, 高木秀夫, 石原浩二
    • 学会等名
      第69回錯体化学討論会
  • [学会発表] ビピリジンオール配位子を有する金属錯体のAl3+に対する反応性と発光特性の評価2019

    • 著者名/発表者名
      田島佳奈, 水野息吹, 鈴木陽太, 菅谷知明, 石原浩二
    • 学会等名
      第69回錯体化学討論会
  • [学会発表] ボロン酸部位を有するIr(III)錯体の合成とその発光に及ぼすC^N配位子の効果およびpH依存性2019

    • 著者名/発表者名
      芝巧規, 高田麻里, 菅谷知明, 石原浩二
    • 学会等名
      第69回錯体化学討論会
  • [学会発表] 2,2'-bipyridine-3,3'-diol配位子を有するIr(III)錯体による高選択性Al3+センシング: C^N配位子の影響2019

    • 著者名/発表者名
      水野息吹, 鈴木陽太, 菅谷知明, 石原浩二
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ2019
  • [学会発表] 種々のオルトアミノメチルフェニルジボロン酸とD-グルコースの反応機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      大野裕樹, 鈴木陽太, 菅谷知明, 石原浩二
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ2019
  • [学会発表] β-diketonato BF2錯体の発光特性を利用したボロン酸型糖センサーの合成とD-fructose との反応性の評価2019

    • 著者名/発表者名
      齋藤仁美, 菅谷知明, 岩月聡史, 稲毛正彦, 高木秀夫, 石原浩二
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ2019
  • [学会発表] o-アゾフェニルホウ素化合物によるフッ化物イオンの比色検出2019

    • 著者名/発表者名
      池田あゆみ, 鈴木陽太, 菅谷知明, 石原浩二
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ2019
  • [学会発表] ビピリジンオール配位子を有するd6金属錯体のAl3+に対する反応性と発光特性の評価2019

    • 著者名/発表者名
      田島佳奈, 水野息吹, 鈴木陽太, 菅谷知明, 石原浩二
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ2019
  • [学会発表] ボロン酸部位を有するIrIII錯体の合成とその発光に及ぼすC^N配位子の効果およびpH依存性2019

    • 著者名/発表者名
      芝巧規, 高田麻里, 菅谷知明, 石原浩二
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ2019

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公開日: 2021-01-27  

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