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2016 年度 実績報告書

氷衛星内部を想定した低温超高圧環境における有機物の化学進化

研究課題

研究課題/領域番号 25287147
研究機関名古屋大学

研究代表者

三村 耕一  名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (80262848)

研究分担者 鍵 裕之  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (70233666)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード圧力誘起反応 / 有機物 / アラニン / ナフタレン / 氷衛星
研究実績の概要

氷衛星の内部での化学進化を探るため,室温,高圧環境下での有機物の挙動を実験的に検証した.
今年度の実験は,出発有機物として,アラニン(鏡像異性体を持つアミノ酸の中で最も簡単な構造を持ち,アルキル基としてメチル基を持つアミノ酸)とナフタレン(ベンゼン環が2つ縮合重合した芳香族炭化水素)を用いた.これらの物質は炭素質隕石中にも高濃度で存在すると同時に,氷衛星中にも存在の可能性が高い化学種と考えられている.
アラニンを出発物質とした実験では,アラニン飽和水溶液を室温にて15 GPaで加圧することにより3量体までのアラニンペプチドが生成することを、昨年度までに確認している.今年度は,水の共存する環境で脱水反応であるペプチド反応が起こるメカズムに注目した.アラニン飽和水溶液を加圧すると,水溶液の水は氷になり,イオンとして存在したアラニンは氷の結晶間に固体として析出することが観察できた.つまり,水溶液中に存在するアラニンの加圧反応は,水との共存状態ではなく,無水状態で起こる圧力誘起反応ということになる.これは,水溶液に圧力を作用させることによって溶質が濃縮無水化されることを意味し,水溶液の加圧反応(特に,脱水反応)にとって重要な反応過程の一部である.
ナフタレンを出発物質とした実験では,室温でも高圧環境にするとナフタレンは反応を起こし,その反応は15 GPaを超える付近から顕著になった.主要生成物は,「ナフタレン2分子から2つの水素原子が抜けて生成する2量体(分子量254)」と「ナフタレン2分子から水素原子の損失なしに生成する2量体(分子量256)」であった.これらの生成物はベンゼンを室温,高圧環境で反応させた際に検出された生成物と同様の特徴を持つ.そのため,生成機構としては,圧力増加に伴い分子間距離の縮小し,ベンゼン環が重なって起こる圧力誘起反応が主要なものと考えられる.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Pressure-induced freeze concentration of alanine aqueous solution as a novel field of chemical reaction.2017

    • 著者名/発表者名
      Takahashi S., Kagi H., Fujimoto C., Shinozaki A., Gotou H., Nishida T., and Mimura K.
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 46 ページ: 334-337

    • DOI

      doi.org/10.1246/cl.160992

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stability and partial oligomerization of naphthalene under high pressure at room temperature.2016

    • 著者名/発表者名
      Shinozaki A., Mimura K., Nishida T., Inoue T., Nakano S., and Kagi H.
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett.

      巻: 662 ページ: 263-267

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.cplett.2016.09.042

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 火成岩貫入による泥岩中有機物の組成変化とその熱履歴に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      北岡元気、西田民人、奥村文章、Wallis Simon,森本 宏、三村耕一
    • 学会等名
      日本地球化学会63回年会
    • 発表場所
      大阪市立大学
    • 年月日
      2016-09-15 – 2016-09-15
  • [学会発表] アラニン水溶液の衝撃反応2016

    • 著者名/発表者名
      三村耕一、岡田 陸、西田民人
    • 学会等名
      日本地球化学会63回年会
    • 発表場所
      大阪市立大学
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-14
  • [学会発表] 圧力誘起凍結濃縮によるアミノ酸の脱水縮合反応2016

    • 著者名/発表者名
      高橋修也、鍵 裕之、藤本千賀子、小松一生、篠崎彩子、三村耕一、西田民人
    • 学会等名
      日本地球化学会63回年会
    • 発表場所
      大阪市立大学
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-14
  • [学会発表] 室温高圧下におけるアラニンからオリゴペプチド生成とそのメカニズム2016

    • 著者名/発表者名
      藤本千賀子、鍵 裕之,小松一生、篠崎彩子、三村耕一、西田民人、後藤弘匡
    • 学会等名
      日本地球化学会63回年会
    • 発表場所
      大阪市立大学
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-14
  • [学会発表] ピストンシリンダー型高温高圧発生装置による沈み込み帯での芳香族化合物の安定性と化学反応の検討2016

    • 著者名/発表者名
      篠崎彩子、三村耕一、西田民人
    • 学会等名
      日本地球化学会63回年会
    • 発表場所
      大阪市立大学
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-14
  • [学会発表] Shock raction of organic matter.2016

    • 著者名/発表者名
      Mimura K.
    • 学会等名
      Goldschmidt 2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-06-26 – 2016-07-01
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Behavior of organic compounds in black shale heated by igneous intrusion.2016

    • 著者名/発表者名
      Kitaoka G., Nishida T., Morimoto H., and Mimura K.
    • 学会等名
      Goldschmidt 2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-06-26 – 2016-07-01
    • 国際学会
  • [学会発表] Oligopeptide formation of alanine under high pressure at 25℃.2016

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto C., Shinozaki A., Mimura K., Nishida T., Gotou H., Komatsu K., and Kagi H.
    • 学会等名
      Goldschmidt 2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-06-26 – 2016-07-01
    • 国際学会
  • [学会発表] Shock reaction of benzene up to 28.5 GPa -Experimental approach.2016

    • 著者名/発表者名
      Mimura K. and Nishida T.
    • 学会等名
      Goldschmidt 2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-06-26 – 2016-07-01
    • 国際学会
  • [学会発表] Shock reaction of benzene up to 28.5GPa - Statistical approach.2016

    • 著者名/発表者名
      Nishida T., Mimura K., and Morimoto H.
    • 学会等名
      Goldschmidt 2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-06-26 – 2016-07-01
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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