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2014 年度 実施状況報告書

分離分析を活用する副反応進行下での平衡反応解析法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 26410154
研究機関徳島大学

研究代表者

高柳 俊夫  徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (50263554)

研究分担者 薮谷 智規  愛媛大学, 社会連携推進機構 紙産業イノベーションセンター, 教授 (80335786)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードキャピラリーゾーン電気泳動 / 速度論反応 / 酸解離定数 / ヘキサメチレンテトラミン / プラバスタチン / トリフェニルメタン系陽イオン染料
研究実績の概要

本研究では,水溶液一相系で分離分析を行うキャピラリーゾーン電気泳動法(CZE)を用いて,速度論反応等の副反応の進行下での平衡反応解析法を確立することを研究目的とした.分離分析であるCZEでは,数分~数十分の測定時間と比較して遅い反応速度を有する物質(分解生成物など)は測定対象となる物質から分離されるので,分解生成物の影響を排除して測定対象物質の挙動を測定する点を特徴とした研究である.
比較的遅い反応速度を有する反応系を対象とした研究として,本年度は,酸性領域で比較的迅速に分解するヘキサメチレンテトラミンの酸解離定数の決定,酸性領域で比較的遅い分解性を有する薬物であるプラバスタチンの酸解離定数の測定を行った.ヘキサメチレンテトラミン,プラバスタチンとも酸解離平衡は迅速な反応であり,CZEによる電気泳動移動度の測定では,プロトン付加体とプロトン解離体の加重平均の電気泳動移動度として測定される.分解生成物が存在する系において,ヘキサメチレンテトラミン,プラバスタチンについて分解生成物の影響を受けることなく酸解離定数を決定することができた.
また,対象とする酸解離反応自体が遅い反応である反応系の例として,マカライトグリーンをはじめとする3種類のトリフェニルメタン系陽イオン染料(R+)の酸解離定数を決定した.これら陽イオン染料へのOH-の付加反応は酸解離反応と等価であるが,この付加反応は比較的遅く,平衡到達までに数時間から数日を要する.平衡到達後にCZE測定を行うとR+とROHとが分離され,R+の定量結果から酸解離定数を決定することができた.

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

ヘキサメチレンテトラミンは酸性領域で比較的迅速にホルムアルデヒドとアンモニアに分解するので,分解生成物による測定の妨害,分解による測定対象物質量の甚だしい減少のため,従来の測定・解析法である電位差滴定法等では酸解離定数を決定することはこれまで不可能であった.CZEの分離分析を活用することにより分解性生物はCZE分離され,分解生成物の妨害を受けることなく,平衡化学種の電気泳動移動度の測定を通してヘキサメチレンテトラミンの酸解離定数を決定できた初めての研究であり,本研究の特長であるCZEの手法を活用した具体例である.
また,プラバスタチンは酸性溶液中で分解し,その分解反応速度が比較的遅いので分解生成物の影響を受けることなく酸解離定数を決定することも可能であるが,分解生成物が共存する系での酸解離定数の決定例として検討を行った.分解反応によりプラバスタチンのCZEシグナルは減少したが,分解生成物の影響を受けることなく目的物質の電気泳動移動殿測定を通して酸解離定数を決定することができた.また,分解生成物は無電荷であり,ミセル動電クロマトグラフィーにより分解生成物のCZEシグナルを検出した.
トリフェニルメタン系陽イオン染料としてマラカイトグリーン,ブリリアントグリーン,パラローザニリンを用い,OH-付加反応に基づく酸解離平衡の解析を行った.陽イオン染料(R+)へのOH-付加反応は比較的遅い反応であり(反応生成物:ROH),平衡到達までにマラカイトグリーンで数時間程度,ブリリアントグリーンで1日程度を要する.溶液のpHを調整後,恒温下で1日~4日静置して平衡化した後に,CZE測定するとR+とROHはそれぞれ個別の物質として検出された.pH変化に伴うR+の定量結果から,水素イオン濃度に対して1次の酸解離定数を決定することができた.
また,本研究に関する一連の成果として,分析化学誌に総合論文を執筆する機会を得た.

今後の研究の推進方策

ヘキサメチレンテトラミンはプロトン付加が可能な3級アミン部位を4箇所有しており,本測定で得られた酸解離定数が1段階のプロトン付加に対応するものなのか,多段階なのかの決定に至っていない.ヘキサメチレンテトラミンの3級アミン部位をエチル化していくつかの第4級アンモニウムイオンを準備し,それらの電気泳動移動度の測定からプロトン解離の段階数を決定する.
また,易分解性物質の酸解離平衡の解析に関して,解析結果の蓄積を続ける.易分解性の医薬品に加えて,易分解性を意図したプロドラックを含めて検討を進める.
さらに,比較的遅い反応速度の分解反応として,エステル基の加水分解反応を例としてとりあげ,加水分解反応進行下での酸解離定数の決定を進める.加水分解反応は酸性,アルカリ性条件化で進行し,酸解離反応も特定のpH条件下で進行する.エステル基の加水分解pH領域と酸解離平衡のpH領域とが重なる反応系・反応物質を選び,検討を進める.
化学的な加水分解反応から,酵素反応における加水分解反応へと研究の展開を図る.

次年度使用額が生じた理由

備品である紫外可視分光光度計の購入がメーカーのキャンペーン期間中であり,比較的安価で購入できたため.

次年度使用額の使用計画

本年度は測定装置のランプを交換しなかったため,次年度には3台の測定装置のランプ交換が必要となる.その他消耗品も含めた購入資金として使用する予定である.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] キャピラリーゾーン電気泳動法を活用する副反応進行下での水溶液内平衡反応の解析 (総合論文)2015

    • 著者名/発表者名
      高柳俊夫
    • 雑誌名

      分析化学

      巻: 64 ページ: 105-116

    • DOI

      10.2116/bunsekikagaku.64.105

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] キャピラリーゾーン電気泳動法を用いる電気泳動移動度の測定による光分解性ハロペリドールの酸解離反応解析2014

    • 著者名/発表者名
      島上夏美, 薮谷智規, 高柳俊夫
    • 雑誌名

      分析化学

      巻: 63 ページ: 643-648

    • DOI

      10.2116/bunsekikagaku.63.643

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of Ion-Association Equilibrium of Precipitable Dipicrylaminate Ion in Aqueous Solution by Capillary Zone Electrophoresis2014

    • 著者名/発表者名
      T. Takayanagi, K. Ogura, and T. Yabutani
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 30 ページ: 919-924

    • DOI

      10.2116/analsci.30.919

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Analysis of Binding Equilibrium of Phenylalkylamines to Brij 58 Micelle through the Measurement of Electrophoretic Mobility by CZE2014

    • 著者名/発表者名
      T. Takayanagi, G. Inoue, A. Ikuta
    • 雑誌名

      Chromatography

      巻: 35 ページ: 147-154

    • DOI

      10.15583/jpchrom.2014.024

    • 査読あり
  • [学会発表] Micellar Electrokinetic Chromatography of Graphenes with Polymer Additive2014

    • 著者名/発表者名
      T. Takayanagi, Y. Tomiyama, M. Morimoto, T. Yabutani
    • 学会等名
      14th Asia-Pacific International Symposium on Microscale Separations and Analysis
    • 発表場所
      京都大学桂キャンパス(京都府京都市)
    • 年月日
      2014-12-07 – 2014-12-10
  • [学会発表] Determination of Acid Dissociation Constant of Haloperidol under Photo-degraded Conditions through the Measurement of Electrophoretic Mobility by Capillary Zone Electrophoresis2014

    • 著者名/発表者名
      N. Shimakami, T. Yabutani, T. Takayanagi
    • 学会等名
      14th Asia-Pacific International Symposium on Microscale Separations and Analysis
    • 発表場所
      京都大学桂キャンパス(京都府京都市)
    • 年月日
      2014-12-07 – 2014-12-10
  • [学会発表] キャピラリーゾーン電気泳動法を用いた光分解性ハロペリドールの酸解離反応解析2014

    • 著者名/発表者名
      島上夏美,薮谷智規,高柳俊夫
    • 学会等名
      日本分析化学会第63年会
    • 発表場所
      広島大学(広島県東広島市)
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-19
  • [学会発表] キャピラリー電気泳動法によるポリエーテル系非イオン界面活性剤ミセルへの結合反応解析とイオン種結合の選択性2014

    • 著者名/発表者名
      高柳俊夫
    • 学会等名
      日本分析化学会第63年会
    • 発表場所
      広島大学(広島県東広島市)
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Equilibrium Analysis by Capillary Zone Electrophoresis - Its Characteristics and Advantages2014

    • 著者名/発表者名
      T. Takayanagi
    • 学会等名
      1st Asian Symposium on Analytical Sciences
    • 発表場所
      広島大学(広島県東広島市)
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Inhibitor Assay of Xanthine Oxidase by Photometric Flow Injection Analysis with Bindschedler's Green Leuco Base2014

    • 著者名/発表者名
      A. Kimura, T. Yabutani, T. Takayanagi
    • 学会等名
      RSC Tokyo Innternational Conference,JASIS conference
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2014-09-04 – 2014-09-05
  • [学会発表] グラフェンのミセル動電クロマトグラフィーにおける高分子添加の効果2014

    • 著者名/発表者名
      高柳俊夫,富山裕紀,薮谷智規
    • 学会等名
      第21回クロマトグラフィーシンポジウム
    • 発表場所
      名古屋市工業研究所(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-06-04 – 2014-06-06
  • [備考] 徳島大学大学院 先端技術科学教育部 物質生命システム工学専攻 分析・環境化学B-1講座ホームページ

    • URL

      http://www.chem.tokushima-u.ac.jp/B1/index.html

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公開日: 2016-05-27  

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