フッ素官能基導入ハイブリッド光触媒反応系の開発

2021 年度 実績報告書

• 研究領域: 分子合成オンデマンドを実現するハイブリッド触媒系の創製
• 研究課題/領域番号: 20H04819
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 大久保 敬 大阪大学, 先導的学際研究機構, 教授 (00379140)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: フッ素化 / Ｃ－Ｈ活性化 / 酸素化 / フォトレドックス触媒 / 光触媒 / ラジカル / 電子移動 / アクリジニウム

研究実績の概要

担持触媒系では一種類の触媒しか担持ができない。これは固体表面に単一の官能基しか露出していないためである。本研究では、ポリプロピレンやポリエチレンなど極性官能基の全くないプラスチック表面に二酸化塩素ガスを接触させ、光照射することによって、化学的に安定な水酸基やカルボン酸基などの極性官能基を不可逆的に導入できる技術を利用して複数の触媒を担持することを目指した。この方法を用いると、カルボン酸とアミド結合などで触媒を有機合成的に結合させ、さらに水酸基には別の触媒を担持することができると考えられることから、異種触媒の担持が可能となる。
ポリプロピレン(PP)フィルムと一緒に二酸化塩素ガスにLEDで光照射を行った。反応後水洗いし表面IR（ATR-IR）の測定を行った。その結果カルボニル基と水酸基に由来する吸収がそれぞれ観測された。さらにX線光電子分光分析においても表面酸化反応が進行していることを確認した。次にエネルギー分散型蛍光X線分析によって酸素原子の分布を調べた結果、3マイクロメートル程度まで酸化反応が進行していることが明らかになった。
PP表面にカルボン酸を導入することができたので、アミノ基を有する水溶性色素分子による染色が可能になる。そこでPP表面の光酸化処理後、トルイジンブルーを作用させると青色染色、ローダミン処理を行うと赤色染色、ブリリアントグリーン処理を行うと緑色染色を行うことができた。本酸化反応処理では光照射を行った部分にだけカルボン酸を導入することができるので、マスキング法によるパターニング染色も可能となった。本研究で開発した酸化PPフィルムは様々なカチオン性分子を吸着させることができで9-メシチル-10-メチルアクリジニウムのような有機フォトレドックス触媒も担持可能であることを見いだした。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] NUST(ノルウェー)
  • 国名: ノルウェー
  • 外国機関名: NUST
• [国際共同研究] ヒューストン大(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ヒューストン大
• [国際共同研究] 梨花女子大(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: 梨花女子大
• [国際共同研究] King Faisal University(エジプト)
  • 国名: エジプト
  • 外国機関名: King Faisal University
• [雑誌論文] In vitro radical-scavenging mechanism of melatonin and its in vivo protective effect against radiation-induced lipid peroxidation (2023)
  • 著者名/発表者名: Manda Kailash、Ohkubo Kei、Shoji Yoshimi、Zoardar A. K. M. Raushan Kabir、Kamibayashi Masato、Ozawa Toshihiko、Anzai Kazunori、Nakanishi Ikuo
  • 雑誌名: Redox Biochemistry and Chemistry 巻: 3-4 ページ: 100003～100003
  • DOI: 10.1016/j.rbc.2023.100003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] One-step antibacterial modification of polypropylene nonwoven fabrics <i>via</i> oxidation using photo-activated chlorine dioxide radical (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Keita、Asahara Haruyasu、Harada Kazuo、Itabashi Yuki、Ohkubo Kei、Inoue Tsuyoshi
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry B 巻: -- ページ: --
  • DOI: 10.1039/D3TB00586K
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chlorine-radical-mediated C?H oxygenation reaction under light irradiation (2023)
  • 著者名/発表者名: Itabashi Yuki、Asahara Haruyasu、Ohkubo Kei
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: -- ページ: --
  • DOI: 10.1039/D3CC01057K
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Acridinium salts as photoredox organocatalysts for photomediated cationic RAFT and DT polymerizations of vinyl ethers (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsuda Marina、Uchiyama Mineto、Itabashi Yuki、Ohkubo Kei、Kamigaito Masami
  • 雑誌名: Polymer Chemistry 巻: 13 ページ: 1031～1039
  • DOI: 10.1039/d1py01568k
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Antibody mimetic drug conjugate manufactured by high-yield Escherichia coli expression and non-covalent binding system (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamatsugu Kenzo、Katoh Hiroto、Yamashita Takefumi、Takahashi Kazuki、Aki Sho、Tatsumi Toshifumi、Kaneko Yudai、Kawamura Takeshi、Miura Mai、Ishii Masazumi、Ohkubo Kei、Osawa Tsuyoshi、Kodama Tatsuhiko、Ishikawa Shumpei、Kanai Motomu、Sugiyama Akira
  • 雑誌名: Protein Expression and Purification 巻: 192 ページ: 106043～106043
  • DOI: 10.1016/j.pep.2021.106043
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of Magnesium Ion on the Radical-Scavenging Rate of Pterostilbene in an Aprotic Medium: Mechanistic Insight into the Antioxidative Reaction of Pterostilbene (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi Ikuo、Shoji Yoshimi、Ohkubo Kei、Ueno Megumi、Shimoda Kei、Matsumoto Ken-ichiro、Fukuhara Kiyoshi、Hamada Hiroki
  • 雑誌名: Antioxidants 巻: 11 ページ: 340～340
  • DOI: 10.3390/antiox11020340
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] pH Effect on the Scavenging Rates of Ascorbic Acid against Selected Radicals in Phosphate Buffer Solutions (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi Ikuo、Shoji Yoshimi、Ohkubo Kei、Ozawa Toshihiko、Matsumoto Ken-ichiro、Fukuzumi Shunichi
  • 雑誌名: Free Radical Biology and Medicine 巻: 180 ページ: s64～s64
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2021.12.146
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser flash photolytic generation of radical ions of carotenoids in organic solvents. Studies of their subsequent fates, including formation of stable carotenoid sigma dimer radical anion (CAR)2? (2022)
  • 著者名/発表者名: El-Agamey Ali、Mel Thor B.、Razi Naqvi K.、El-Hagrasy Maha A.、Ohkubo Kei、Fukuzumi Shunichi
  • 雑誌名: Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry 巻: 425 ページ: 113707～113707
  • DOI: 10.1016/j.jphotochem.2021.113707
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Visible-light-induced phosgenation of amines by chloroform oxygenation using chlorine dioxide (2022)
  • 著者名/発表者名: Asahara Haruyasu、Takao Nozomi、Moriguchi Maiko、Inoue Tsuyoshi、Ohkubo Kei
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 58 ページ: 6176～6179
  • DOI: 10.1039/d2cc01336c
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fluorescein-Based Type I Supramolecular Photosensitizer via Induction of Charge Separation by Self-Assembly (2022)
  • 著者名/発表者名: Shigemitsu Hajime、Ohkubo Kei、Sato Kazuhide、Bunno Asuka、Mori Tadashi、Osakada Yasuko、Fujitsuka Mamoru、Kida Toshiyuki
  • 雑誌名: JACS Au 巻: 2 ページ: 1472～1478
  • DOI: 10.1021/jacsau.2c00243
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 9-Cyano-10-methoxycarbonylanthracene as a Visible Organic Photoredox Catalyst in the Two-Molecule Photoredox System (2022)
  • 著者名/発表者名: Tajimi Yuka、Nachi Yasuhiro、Inada Ryoko、Hashimoto Ryoga、Yamawaki Mugen、Ohkubo Kei、Morita Toshio、Yoshimi Yasuharu
  • 雑誌名: The Journal of Organic Chemistry 巻: 87 ページ: 7405～7413
  • DOI: 10.1021/acs.joc.2c00643
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ascorbate-assisted nitric oxide release from photocontrollable nitrosonium ion releasers for potent <i>ex vivo</i> photovasodilation (2022)
  • 著者名/発表者名: Ieda Naoya、Yoshikawa Yuka、Tomita Natsumi、Ohkubo Kei、Hotta Yuji、Kawaguchi Mitsuyasu、Kimura Kazunori、Nakagawa Hidehiko
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 58 ページ: 8420～8423
  • DOI: 10.1039/d2cc03193k
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pathological complete remission of relapsed tumor by <scp>photo‐activating</scp> antibody?mimetic drug conjugate treatment (2022)
  • 著者名/発表者名: Kaneko Yudai、Yamatsugu Kenzo、Yamashita Takefumi、Takahashi Kazuki、Tanaka Toshiya、Aki Sho、Tatsumi Toshifumi、Kawamura Takeshi、Miura Mai、Ishii Masazumi、Ohkubo Kei、Osawa Tsuyoshi、Kodama Tatsuhiko、Ishikawa Shumpei、Tsukagoshi Masanobu、Chansler Michael、Sugiyama Akira、Kanai Motomu、Katoh Hiroto
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 113 ページ: 4350～4362
  • DOI: 10.1111/cas.15565
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Amphiphilic Rhodamine Nano-assembly as a Type I Supramolecular Photosensitizer for Photodynamic Therapy (2022)
  • 著者名/発表者名: Shigemitsu Hajime、Sato Kazuhide、Hagio Satomi、Tani Youhei、Mori Tadashi、Ohkubo Kei、Osakada Yasuko、Fujitsuka Mamoru、Kida Toshiyuki
  • 雑誌名: ACS Applied Nano Materials 巻: 5 ページ: 14954～14960
  • DOI: 10.1021/acsanm.2c03192
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-pot chlorocarboxylation of toluenes with chlorine dioxide under photoirradiation (2022)
  • 著者名/発表者名: Ohno Shohei、Asahara Haruyasu、Inoue Tsuyoshi、Ohkubo Kei
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 12 ページ: 31412～31414
  • DOI: 10.1039/d2ra06591f
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] pH Effect on the Kinetic Isotope Effect in the Hydrogen Transfer from Trolox to Water-Solubilized 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl Radical in Phosphate Buffer Solutions (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi Ikuo、Shoji Yoshimi、Ohkubo Kei
  • 雑誌名: Free Radical Biology and Medicine 巻: 192 ページ: 131～131
  • DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2022.10.243
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of reaction environments on radical-scavenging mechanisms of ascorbic acid (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi Ikuo、Shoji Yoshimi、Ohkubo Kei、Fukuhara Kiyoshi、Ozawa Toshihiko、Matsumoto Ken-ichiro、Fukuzumi Shunichi
  • 雑誌名: Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition 巻: 68 ページ: 116～122
  • DOI: 10.3164/jcbn.20-147
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anionic Fluorinated Zn-porphyrin Combined with Cationic Endohedral Li-fullerene for Long-Lived Photoinduced Charge Separation with Low Energy Loss (2021)
  • 著者名/発表者名: Miwa Kazuhira、Aoyagi Shinobu、Sasamori Takahiro、Ueno Hiroshi、Okada Hiroshi、Ohkubo Kei
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 125 ページ: 918～925
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.0c10450
  • 査読あり
• [雑誌論文] Axially Substituted Silicon Phthalocyanine Payloads for Antibody?Drug Conjugates (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamatsugu Kenzo、Kanai Motomu、Takahashi Kazuki、Sugiyama Akira、Ohkubo Kei、Tatsumi Toshifumi、Kodama Tatsuhiko
  • 雑誌名: Synlett 巻: 32 ページ: 1098～1103
  • DOI: 10.1055/a-1503-6425
  • 査読あり
• [雑誌論文] A cyanine dye based supramolecular photosensitizer enabling visible-light-driven organic reaction in water (2021)
  • 著者名/発表者名: Shigemitsu Hajime、Tamemoto Tomoe、Ohkubo Kei、Mori Tadashi、Osakada Yasuko、Fujitsuka Mamoru、Kida Toshiyuki
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 57 ページ: 11217～11220
  • DOI: 10.1039/d1cc04685c
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] UV‐induced oxygenation of toluene enhanced by Co (acac) ₂ /9‐mesityl‐10‐methylacridinium ion/ <i>N</i> ‐hydroxyphthalimide tandem (2021)
  • 著者名/発表者名: Pokutsa Alexander、Ohkubo Kei、Zaborovski Andriy、Bloniarz Pawel
  • 雑誌名: Asia-Pacific Journal of Chemical Engineering 巻: 16 ページ: e2714
  • DOI: 10.1002/apj.2714
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Tunneling in the Hydrogen-Transfer Reaction from a Vitamin E Analog to an Inclusion Complex of 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl Radical with β-Cyclodextrin in an Aqueous Buffer Solution at Ambient Temperature (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi Ikuo、Shoji Yoshimi、Ohkubo Kei、Fukuzumi Shunichi
  • 雑誌名: Antioxidants 巻: 10 ページ: 1966～1966
  • DOI: 10.3390/antiox10121966
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 分子状酸素による炭化水素の選択的CーH光酸化反応 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: R&D講演会, (株)MORESCO
  • 招待講演
• [学会発表] 光化学と酪農の超異分野融合 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 2022年度有機光化学研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Photochemical Synthesis of Methanol and Formic Acid from Methane Containing Biogas with Chlorine Dioxide (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: Global Conference on Catalysis & Applied Chemical Engineering (GCC 2021)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] バイオメタンガスからメタノール合成 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: SLCFシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] カーボンニュートラル循環型酪農システム バイオメタンガスの新しい活用法の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 情報機構セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] バイオメタンガスからメタノール合成 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 大阪大学薬学４号館竣工式典
  • 招待講演
• [学会発表] カーボンニュートラル循環型酪農 酪農業のエネルギー革新戦略 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 大阪ベンチャー研究会
  • 招待講演
• [学会発表] メタンからメタノール・ギ酸製造技術とバイオガス・バイオマス利用の可能性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 日本計画研究所JPIセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 温室効果ガスから液体燃料を製造する夢の反応 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: トヨタ技術会
  • 招待講演
• [学会発表] 温室効果ガスの削減と資源が循環する地域 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 大気とプラネタリーヘルス共創フォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] 亜塩素酸イオンの活性化によるＣ－Ｈ結合活性化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: ＭＡ－Ｔ学会ミニシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] カーボンニュートラル循環型酪農システム バイオガスを常温・常圧光反応で液体燃料へ変換 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 千里ロータリークラブ
  • 招待講演
• [学会発表] カーボンニュートラル循環型酪農システム バイオガスを常温・常圧光反応で液体燃料へ変換 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 日本生物工学会年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] 分子状酸素を用いた炭化水素のC-H光酸化反応, 高知化学シンポジウム (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 高知化学会
  • 招待講演
• [学会発表] Photochemical Synthesis of Methanol and Formic Acid from Methane Containing Biogas with Chlorine Dioxide (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 15th International Symposium on Organic Reactions (ISOR-15)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 「エネルギー革命」バイオガスを液体燃料へ変換 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: MA-T 学会設立特別シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] バイオガスの化学変換によるカーボンニュートラル循環型酪農 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 超異分野学会北海道フォーラム2022
  • 招待講演
• [学会発表] メタンガスの空気酸化による常温常圧メタノール合成 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 触媒学会札幌講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 二酸化塩素のチカラ 最強Ｃ－Ｈ酸素化剤& (2022)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 第91回講演会, 産総研触媒化学融合研究センター
  • 招待講演
• [学会発表] メタンガスと空気から常温常圧メタノール合成 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 超異分野学会 大阪大会2021
  • 招待講演
• [学会発表] 除菌消臭剤の有効成分である二酸化塩素を用いたプラスチック表面のC-H酸化反応 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 日本接着学会セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] バイオガスから新エネルギー (2021)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: ＣＭＣリサーチウェビナー
  • 招待講演
• [学会発表] バイオガスの化学変換技術で炭素循環型酪農を実現 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: エコテックグランプリ
  • 招待講演
• [学会発表] Photochemical Synthesis of Methanol and Formic Acid from Methane Containing Biogas with Chlorine Dioxide (2021)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 11th Asian Photochemistry Conference (APC 2021)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 除菌消臭剤の開発から生まれた化学反応 プリッと生まれるエネルギー (2021)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 大阪明星高校セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] カーボンニュートラル循環型酪農& バイオガスの新しい活用法 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 超異分野学会 北海道フォーラム2021
  • 招待講演
• [学会発表] 化学反応によるSDGsへのアプローチ (2021)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 脱炭素・SDGｓ社会への先端科学・融合化技術に関する東北大学・合宿セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 除菌消臭剤の開発から生まれた化学反応 プリッと生まれるエネルギー (2021)
  • 著者名/発表者名: 大久保敬
  • 学会等名: 量研機構セミナー
  • 招待講演