桑原哲夫　KUWABARA Tetsuo

工学博士（東工大）

 

■ 所属 

山梨大学工学部　応用化学科　教授

■ 所属学会 

日本化学会，シクロデキストリン研究会，有機合成化学協会，日本分析化学会，日本イオン交換学会 

■ 専門分野 

有機化学，超分子化学，生物有機化学，

■ 研究の位置づけ 

　酵素反応，抗原－抗体反応，イオン輸送，DNA複製など，生体系における様々な現象は普遍的に営まれており，これにより生物は高度に組織化された秩序と恒常性を維持している。これらの現象は分子間で起こる可逆的な会合と解離の上に成り立っており，ここでは，水素結合，疎水性相互作用，静電的相互作用など，非共有結合性分子間相互作用が重要な役割を果たしている。

　一方，近年急速に進歩した科学の方法論にSupramolecule（超分子）の考え方がある。これは個々別々の性質を持った物質を三次元空間の最適位置に配置することによって各成分の協同効果，相乗効果を引き出し，高能率性と高選択性とを合わせ持つ全く新しい物質を創り出そうとする方法論で，低分子，高分子とは全く異なった概念のものある。この考えはバイオミメティックケミストリ－，分子素子，分子機械，バイオセンサ，分子認識，新素材などの研究分野での基本的指針となっており，最近では，ナノテクノロジーを支えるキーワードとして位置づけられている。

　以上のことを踏まえて，現在，以下のような研究テーマに取り組んでいる。

・分子指示薬，或いは，イオン指示薬の開発
　酵素が特定の基質だけを捕まえるように，ある酵素様な分子（指示薬）が，特定の分子だけを捕まえ色変化すれば簡単に分子の存在を検出できる。このような酵素様な分子である分子指示薬は，あたかもpH指示薬が溶液のpHを知らせるのに色変化するが如く，その分子の存在を色変化で知らせる。
　これまでステロイド系の有機分子に応答し色変化する分子指示薬の開発を行ってきた。現在は，さらに，ナトリウム，カリウムなどのアルカリ金属イオンや塩化物イオン，ヨウ素イオンなど，特定のイオンを捕まえて色変化する指示薬を開発中である。このような指示薬を使えば，大がかりな装置や複雑な操作は必要なく簡便に化学種の分析することができる。

・超分子型機能材料の開発
　光や温度などの刺激に応答して色変化する現象はフォトクロミズム，サーモクロミズムとして知られている。このような現象を分子間に働く相互作用を利用して制御したり，新たな機能を発現したりする超分子型フォトクロミック，サーモクロミック材料の開発を行っている。
　これまでビオロゲンの示すフォトクロミズムの色調や寿命を外部添加物によって制御する系を開発してきた。

・電気化学発光によるDNA作用性薬物とDNAとの結合様式の解析
　電気化学発光能とDNA結合能を併せ持つ有機金属錯体をプローブとして，抗癌剤や抗ウィルス剤などのDNA作用性薬物のDNAとの結合様式を簡便に解析するシステムを開発している。

 

■ 研究業績

·  学術論文（抜粋） 

  1. Highly selective binding behavior of (dimetyhiamino)coumarin-modifiedβ-cyclodextrin with bile acids
    J. Incl. Phenom. Macrocycl. Chem., 93, 85-90 (2018) 
  2. Synthesis and unusual response to potassium of bipyridinium-benzocrown ether conjugate
    Bioorganic & Medicinal. Chem. Lett., 27, 2083-2086 (2017) *Front Cover
  3. Monocationic ionophores capable of ion-responsive intramolecular charge transfer absorption variation
    Tetrahedron, 72, 1069-1075 (2016)
  4. Catenane and inclusion complex as photochromic compounds involving viologen units
    J. Photochem. and Photobiol. A: Chem., 269, 59-64 (2013)
  5. Synthesis and intramolecular charge transfer of bipyridinium crown ether conjugates in respose to alkali metal ions
    Tetrahedron, 69, 4081-4087 (2013)
  6. Colorimetric chemosensor for barium metal ions using tris(bipyridinium crown ether) conjugates
    Chem. Lett., 69, 194-196 (2013)
  7. Guest-responsiveintramoecular charge transfer absorption of viologen-benzocrown ether conjugates
    Tetrahedron Lett., 53, 5099-5101 (2012)
  8. Synthesis and Different Molecular Recognition of Two Dye-Modified Cyclodextrins with Spacer of Different Length
    Tetrahedron. Lett., 47, 4433-4436 (2006) 
  9. Effect of Alkaline Metal Ions on Photochromic Behavior of Bisviologens Incorporated Oligo-oxyethylene Units
    Photochem. and Photobiol., 77, 572-575 (2003) 
  10. Classification of DNA-binding Mode of Antitumor and Antiviral Agents by the Electrochemiluminescence of Ruthenium Complex
    Anal.Biochem.,314, 30-37 (2003) 
  11. Heterodimerization of Dye-Modified Cyclodextrins with Native Cyclodextrins
    J. Org. Chem., 67, 720-725 (2002) 
  12. Photochromism of Viologens Included in Crown Ether Cavity
    Photochem. and Photobiol., 73, 469-472 (2001) 
  13. Synthesis of Viologens with Extended π-Conjugation and Their Photochromic Behavior on Near-IR Absorption
    J. Org. Chem., 65, 593-595 (2000) 
  14. Color Change Indicators for Molecules Using Methyl Red-Modified Cyclodextrins
    Anal. Chem., 71, 2844-2849 (1999) 
  15. Color-modulation by Additives for Photochromism of Cyclic Viologen Derivatives
    Supramol. Chem., 10, 121-124 (1998) 
  16. Phenolphthalein-modified β-Cyclodextrin as a Molecule-responsive Colorless-to-color Change Indicator,
    J. Org. Chem., 63, 8729-8735 (1998) 
  17. Guest-induced Colour Change and Molecule-sensing Ability of p-Nitrophenol-modified Cyclodextrins
    J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2, 1705-1710 (1997) 
  18. Supramolecular Assembly of Dye-appended Cyclodextrin Formed by Inclusion of its Dye-Part in Native Cyclodextrin
    Supramol. Chem., 689-690 (1996)     *Front Cover
  19. Inclusion Complexes and Guest-induced Color Change of pH-Indicator Modified β-Cyclodextrins
    J. Phys. Chem., 98, 6297-6303 (1994) 
  20. Supramolecular Thermochromism of a Dye-appended β-Cyclodextrin
    J. Chem. Soc., Chem. Commun., 689-690 (1994) 
  21. A Modified Cyclodextrin as a Guest Responsive Color-Change Indicator
    Nature, 356, 136-137 (1992)    　他　　 他 

·  学会発表 

1.      ヘテロ環含有スピロピランの酸塩基とアミノ酸添加におけるフォトクロミック特性

     第18回ホスト−ゲスト・超分子化学シンポジウム　令和3年6月    (オンライン(大阪)) 

2.      One-Pot反応による環状ピリジニウム誘導体の合成と機能特性

     第18回ホスト－ゲスト・超分子化学シンポジウム　令和3年6月 (オンライン(大阪))

3.      シクロデキストリンの合成、特性、構造 (オンライン)

     第1回シクロデキストリン入門講座　令和2年12月

4.      フェノールフタレイン修飾シクロデキストリンのゲスト応答色変化を用いるテルペン分子認識特性
 第64回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会　令和2年10月（オンライン(静岡))

5.      アルキルスペーサーで連結したクマリンーシクロデキストリン誘導体の分子包接と分子認識特性
 第69回分析化学会　令和2年9月（オンライン)

6.      スペーサーで連結したクマリン色素とβシクロデキストリン誘導体の合成と分子認識
 第69回応用糖質科学会2020年度大会　令和2年10月（オンライン(信州))

7.      フェノールフタレイン修飾シクロデキストリン担持セルロースナノファイバーフィルム
 第36回シクロデキストリン シンポジウム　令和元年9月（神戸)

8.       ヘテロ環を含む新規スピロピランの合成と各種溶媒中でのフォトクロミズム

             2019光化学討論会　令和元年9月（名古屋)

9.       クラウンとシクロデキストリンを有するアゾベンゼン誘導体の合成と酸・分子応答挙動
  第8回CSJ化学フェスタ2018　平成30年9月（東京)

10.     ピリジン環を有するスピロピランのフォトクロミズム
 第8回CSJ化学フェスタ2018　平成30年9月（東京)

11.     クラウン−アゾ色素−シクロデキストリン連結トリアッド誘導体の合成と酸・分子応答挙動
 第35回シクロデキストリン シンポジウム　平成30年9月（甲府)

12.     カルシウムに応答して色変化するドナー・アクセプター共役系誘導体の合成と機能物性

      第33回日本イオン交換研究発表会　平成29年10月

13.     蛍光性クマリンを連結したシクロデキストリンの合成と分子認識
  第34回シクロデキストリン シンポジウム　平成29年9月（名古屋)

14.  Synthesis and molecular recognition ofβ-cyclodextrin bearing a coumarin

        The 19th international cyclodextrin symposium (2018.05)

15. アザクラウンーピリジニウム共役系化合物の電荷移動吸収とイオンセンシング

      日本分析化学会第65回大会　平成28年9月（札幌）* RSC Analyst賞

16.  機能性アゾ色素で連結したシクロデキストリンの合成と分子包接色変化による分子認識

      日本分析化学会第65回大会　平成28年9月（札幌）

…

  1. 塩素イオン添加によるビオロゲン化合物の色変化
    第84春季年会　平成16年3月（兵庫） 
  2. 色素修飾α-シクロデキストリンの色変化とその構造
    第84春季年会　平成16年3月（兵庫） 
  3. 円二色性スペクトルを用いた色素修飾シクロデキストリンのコンホメーション解析
    第21回シクロデキストリン シンポジウム　平成15年9月（札幌） 
  4. クラウンエーテル修飾ビオロゲンの金属イオン認識
    第19回機能性ホスト・ゲスト化学研究会　平成15年3月（吉祥寺） 
  5. アルカリ金属イオンに応答して構造変化するビスビオロゲンの光還元特性
    第21回固体・表面光化学討論会平成14年11月（長岡） 
  6. 双性イオン構造を有する色素修飾シクロデキストリンの分子認識
    第82秋季年会　平成14年9月（大阪） 
  7. クラウンエーテル修飾ビオロゲンのアルカリ金属イオンとの会合挙動
    第82秋季年会　平成13年9月（大阪） 
  8. 双性イオン構造を有する色素修飾シクロデキストリンの分子認識
    第20回シクロデキストリン シンポジウム　平成14年9月（千葉） 
  9. 修飾シクロデキストリンの色変化を用いる分子認識
    第43回有機合成化学協会関東支部シンポジウム（山梨）
  10. ビピリジニウム単位を電子受容体とする分子内，及び分子間電荷移動吸収
    第43回有機合成化学協会関東支部シンポジウム（山梨）
  11. ビオロゲン誘導体を用いるカリウムイオンセンシング<
    第43回有機合成化学協会関東支部シンポジウム（山梨）
  12. カリウムイオンに対して応答する新規なイオン指示薬の開発　
    第81春季年会　平成14年3月（東京（早稲田）） 他

·  研究助成金  

  1. 8回加藤記念バイオサイエンス研究振興財団研究助成金（平成9年～11年）
  2. 第15回カシオ科学技術振興財団研究助成金（平成9年度） 
  3. 第8回テレビ山梨サイエンス振興基金（平成9年） 
  4. 旭硝子財団研究助成金（平成12年～14年） 
  5. 平成12度科研費奨励研究(A)（平成12年～14年） 
  6. NEDO－即効型地域新生コンソーシアム研究開発－（平成13年度） 
  7. NEDO－産業技術研究助成－（平成14年度） 
  8. 山梨大学若手研究者研究助成金（平成14年度） 
  9. 村上開明堂（平成14-15年度）
  10. 東芝

 

·  メンバー

■ 教育活動

·  学部担当授業科目: 有機化学

·  高校生一日体験入学: 「ホタルの光が試験管の中で？」

　「♪ほっ，ほっ，ほたる，来い！こっちの水は，甘いぞ～。あっちの水は苦いぞ・・」子供の頃，ホタルを追いかけながら口ずさんだ唄。「夏はよる。月の頃はさらなり，やみもなほ，ホタルの多く飛びちがひたる。また，ただひとつふたつなど，ほのかにうちひかりていくもをかし。」と古典の授業で学んだ「枕草子」。ホタルの光は古くから日本人の心をとらえ，親しまれてきました。
　我々は，ホタルの，あの美しい光を見ると，“どうしてあんな綺麗な光を放つのだろう？どうすればあの光を再現できるのだろう？”という疑問，命題を抱かずにはいられません。そして，その瞬間から，どんどん「化学」の世界へと入り込んで行くのです。
　今日は，そんなホタルの光について学び，人工的に，その光を作ってみよう！

　 

その他の私

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