| 研究課題/領域番号 |
18K04896
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| 研究機関 | 神戸学院大学 |
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研究代表者 |
瀧本 竜哉 神戸学院大学, 薬学部, 助教 (10590044)
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| 研究分担者 |
佐々木 秀明 神戸学院大学, 薬学部, 教授 (30122245)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | チアクラウン部位導入反応 / 水銀イオンの選択的捕捉 / 水銀イオンとの結合定数 / ナノ粒子への表面修飾 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は4つの内容から構成されており、18年度は1, 2, 4について行う予定となっていた。しかし、18年度は1～3の目的について取り組んだ。
まず目的1について、カリックスアレーンに対するチアクラウン部位の導入反応において、溶媒をジメチルホルムアミド、塩基としてジアザジシクロウンデセンを用いることで、反応速度が飛躍的に向上し2時間以内で終了することが確認された。また、精製法として従来用いたカラムクロマトグラフィー法から、再結晶および再沈殿法を用いることにより、収率80%を達成することが出来た。さらに、本反応は立体障害の小さい強塩基を用いると促進される傾向がみられた。
次に、目的2について、アルカリ金属イオンおよび水銀イオンに対するカリックス[4]クラウン-5(CA4SC5)の包接能を、各金属イオン共存下でのCA4SC5のH-NMRのスペクトル変化により評価した。ナトリウム(I)、カリウム(I)、セシウム(I)、カルシウム(I)イオンに対して、クラウン部位のシグナルに変化はみられず、包接挙動を示さないことが分かった。一方で、水銀イオンに対してはクラウン部位にシグナルの変化がみられ、水銀イオンを選択的に捕捉できることが示唆された。
さらに、目的3についてはCA4SC5と各水銀化合物とのNMR滴定を行いそれぞれの結合定数を算出した。CA4SC5と塩化水銀の結合定数は800(1/M)であることが確認され、また臭化水銀とは6300(1/M)、酢酸水銀とは63000(1/M)となり、水銀化合物が嵩高くなるほど、結合定数が大きくなることが分かった。
最後に、目的4については19年度から行う予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題の目的である1～4までの計画の内、18年度は目的1,2,4を行う予定であった。実際は、目的1～3について研究に取り組み、概ね予定通り進んでおり順調といえる。以下に各目的の進捗状況を記載する。
目的1のカリックスアレーンに対するチアクラウン部位の導入反応に対しては、収率80%を目指すことが当初の目的であり、精製法を変え目的を達成した。
目的2に対しては、有機溶媒中ではあるが金属イオン共存下において、CA4SC5のH-NMRスペクトルのチアクラウン部位の化学シフトの変化を追跡した。用いたアルカリ、アルカリ土類金属イオン共存下では変化が確認されなかったのに対して、水銀イオン共存下において低磁場シフトが確認されたため、水銀イオン選択的な捕捉が示唆されたため、ほぼ目標に達したと考えられる。
目的3については、18年度に行う予定ではなかったが研究を遂行した。NMR滴定により3種類の水銀化合物に対して結合定数を算出し、嵩高い水銀化合物ほど結合定数が高くなる傾向がみられた。
しかし、18年度に行う予定であった目的4については、まだ未実施であるが、研究内容については米国国内学会(THE 70TH SOUTHEASTERN REGIONAL MEETING OF AMERICAN CHEMICAL SOCIETY)で口頭発表をしており、内容について国外で広く公開した。この様に、目的1が終了したこと、目的2,3が順調に進んでいること、研究内容について国外で発表を行っていることを考えると計画以上の進行具合いであるが、目的4について、まだ遂行しておらず、計画以上に進んでいるとは言えないと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在、目的1～3まで順調に進んでいることから、19年度はナノ粒子の水溶化およびカリックスクラウンのナノ粒子への固定を重点的に行いたいと思っている。具体的には、目的1は計画通り実行出来たので、目的1については終了とする。目的2については、調査を行っていないアルカリおよびアルカリ土類金属イオン、リチウムイオン、マグネシウムイオン、バリウムイオン等についても調査を行う。目的3については、他の無機、有機水銀化合物とCA4SC5の結合定数についても求める予定であるが、有機水銀化合物は人体に取って非常に有害であるため、CA4SC5と各種水銀化合物との親和性および結合サイトをコンピューターシミュレーションにより推測し、それぞれの評価を行う事としている。目的4については、ナノダイヤモンドに対して親水性基を導入し水溶化の後、カリックスクラウンの固定を行う事としている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
18度は研究代表者が米国へ留学しており、実験装置などの機器の購入を控えたため、支出額が減少した。また、研究代表者は研究内容にコンピューターシミュレーションを用いて、CA4SC5と水銀化合物との親和性の評価を行う事を考察中であり、購入品の変更を考えているため。
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