― ヒ ド ロ キ シ フ タ ル イ ミ ド を 用 い た

大 学 院 派 遣 研 修 で の 研 究 内 容 の 概 要

所 属 校 東 京 都 立 桜 町 高 等 学 校 氏 名 水 間 武 彦

理 科 教 育 専 攻

派 遣 大 学 院 東 京 学 芸 大 学 大 学 院 専 攻 ・ コ ー ス 基 礎 自 然 科 学 ・ 理 科 教 育 講 座 分 子 化 学 分 野

― ヒ ド ロ キ シ フ タ ル イ ミ ド を 用 い た

研 究 テ ー マ

N

オ イ ゲ ノ ー ル 関 連 化 合 物 の 酸 化 反 応

― 天 然 物 に 含 ま れ る 成 分 の 抽 出 へ の 試 み ―

Ⅰ 研 究 の 目 的

高 等 学 校 に お け る 化 学 の 授 業 は 、 座 学 と 実 験 の 二 本 立 て で あ る 。 現 在 の 新 学 習 指 導 要 領 は 研 修 中 に 実 施 さ れ る こ と が 決 ま っ て お り 、 と く に 「 化 学 Ⅰ 「 化 学 Ⅱ 」 の 内 容 が 大 幅 に 組 み」 替 え ら れ た 。 そ こ で 取 り 上 げ ら れ る 内 容 と し て 、 最 先 端 の 化 学 や 生 活 に 身 近 な 題 材 ま で 幅 広 く 扱 わ れ る こ と に な っ た 。

我 々 教 員 の 方 も 最 先 端 の 化 学 分 野 に 携 わ り 、 こ れ か ら の 化 学 教 育 に 生 か す べ く 大 学 院 派 遣 研 修 で い ろ い ろ な 指 導 法 を 学 び 、 ま た 最 先 端 の 化 学 に ふ れ る こ と に よ り 、 そ の 内 容 を 生 徒 に 還 元 す る 。 こ の こ と に よ り 、 理 科 離 れ が 騒 が れ る 中 で 少 し で も 理 科 に 興 味 を 持 つ 生 徒 を 増 や す こ と を 目 的 と し た 。

Ⅱ 研 究 内 容

－ ヒ ド ロ キ シ フ タ ル イ ミ ド （ ） を 鍵 触 媒 と し て 用 い た 反 応 は ， 石 井 ら の グ ル ー プ

N NHPI

に よ り さ ま ざ ま な 反 応 が 報 告 さ れ て き た 。 特 に 注 目 す べ き 点 は ，

N

NHPI

N

PINO

法 は ， 穏 和 な 条 件 で の 酸 化 を 可 能 に し ， 従 来 改 善 が も は や 困 難 と 考 え ら れ て き た 酸 素

NHPI

酸 化 反 応 に お い て ， 副 生 成 物 の 削 減 ， 地 球 温 暖 化 物 質 の 抑 制 ， 省 エ ネ ル ギ ー 化 を 達 成 し ， 生 成 物 収 率 と 選 択 率 の 飛 躍 的 向 上 を も た ら し た 。

今 回 ，

N

NHPI

オ イ ゲ ノ ー ル と

NHPI

Scheme 1

85 18

く は 酢 酸 マ ン ガ ン （ Ⅱ （）

Scheme 2）

24

UV

で 確 認 で き た 。 こ の 主 生 成 物 を シ リ カ ゲ ル ク ロ マ ト グ ラ フ ィ ー お よ び 薄 層 ク ロ マ ト グ

TLC

ラ フ ィ ー に て 精 製 単 離 し た の ち ， 構 造 を 検 討 し た 結 果 ， オ イ ゲ ノ ー ル の ヒ ド ロ キ シ ル 基 の オ ル ト 位 で

C, C

NOH O

O

NO O

O

NHPI PINO

様 式 １

反 応 式 は 次 の よ う に な っ た 。

Scheme 1

Scheme 2

各 生 成 物 に 関 し て は 、¹

HNMR

FT-IR

３ 研 究 成 果 と 課 題 （ 有 機 化 合 物 の 分 野 で 実 施 予 定 ）

◎ 天 然 物 抽 出 に つ い て

香 辛 料 な ど に 用 い ら れ る ク ロ ー ブ （ 丁 字 ） か ら 抽 出 さ れ る オ イ ル の 主 成 分 は オ イ ゲ ノ ー ル 丁 字 油 か ら 出 来 て お り 、 居 合 い 刀 な ど の さ び 止 め な ど に も 用 い ら れ て い る 。

( )

こ の オ イ ゲ ノ ー ル は 、 今 回 大 学 院 で の 研 究 に 用 い ら れ て い る 天 然 物 有 機 化 合 物 で あ り 、 市 販 さ れ て い る も の も あ る が 、 今 回 は 実 際 に ク ロ ー ブ か ら オ イ ゲ ノ ー ル の 抽 出 を 試 み た 。

ク ロ ー ブ は イ ン ド で は ミ ル ク テ ィ ー （ 紅 茶 ） の な か に 入 れ て 飲 ま れ て い る 。 製 法 ：

香 辛 料 （ ク ロ ー ブ ・ シ ナ モ ン ・ カ ル ダ モ ン ・ 胡 椒 な ど ） を 砕 い て お き 、 牛 乳 の 中 に 入 れ 鍋 で 一 緒 に 煮 出 す 手 法 （ チ ャ イ ）

今 回 の 実 験 で は 、 水 蒸 気 蒸 留 と い う 方 法 と 有 機 溶 媒 を 用 い て の 成 分 抽 出 を 行 っ た 。

・ 水 蒸 気 蒸 留 で は 枝 付 き フ ラ ス コ に 水 と 砕 い た ク ロ ー ブ を 入 れ 加 熱 を し て 、 蒸 留 を 行 う 。 す る と 水 と 一 緒 に オ イ ゲ ノ ー ル が 流 出 し て く る 。

・ 有 機 溶 媒 で あ る 酢 酸 エ チ ル の 中 に 、 砕 い た ク ロ ー ブ を 入 れ て し ば ら く 放 置 す る 。

、 。 。

以 上 の 方 法 で 抽 出 が 可 能 で あ る 成 分 と し て は か な り の 含 有 量 で ９ ５ ％ と い わ れ て い る

◎ や な ぎ の 葉 や 樹 皮 か ら サ リ チ ル 酸 を 取 り 出 す

こ ち ら の 実 験 は セ イ ヨ ウ シ ロ ヤ ナ ギ か ら サ リ チ ル 酸 が 抽 出 さ れ た 話 は 有 名 だ が 、 生 徒 実 験 で 取 り 扱 え な い か を 検 討 し た 。 手 順 と し て は 、 １ ｋ ｇ の ヤ ナ ギ の 葉 を 水 か ら 煮 出 し て 、 サ リ チ ル 酸 の 配 糖 体 と い わ れ て い る サ リ シ ン を 取 り 出 す 実 験 を 試 み た 。 今 の と こ ろ 、 こ の 実 験 は 思 う よ う に は 進 行 せ ず 、 こ れ か ら も 検 討 が 必 要 で あ る 。

も し こ の 実 験 が 成 功 し た な ら ば 、 化 学 Ⅱ の 範 囲 で あ る 医 薬 品 の 化 学 の 分 野 で 有 効 な 実 験 で あ る 。

や な ぎ と い う 身 近 な 植 物 か ら 医 薬 品 の 原 料 と な る サ リ チ ル 酸 が 単 離 さ れ 、 さ ら に サ リ チ ル 酸 か ら ア セ チ ル 化 す る こ と に よ り 、 風 邪 薬 で あ る ア セ チ ル サ リ チ ル 酸 （ ア ス ピ リ ン ） が 合 成 で き れ ば 、 化 学 史 か ら 、 現 在 の 有 機 合 成 ま で の 一 連 の 流 れ が 説 明 で き る の で 、 今 後 さ ら な る 検 討 を 行 い た い 。

同 じ サ リ チ ル 酸 か ら の 誘 導 体 の サ リ チ ル 酸 メ チ ル は 「 サ リ チ ル 酸 メ チ ル の 短 時 間 合 成 」 と い う こ と で 研 究 会 等 で 発 表 し た 。 ま た 、 中 学 校 の 訪 問 授 業 で 生 徒 実 験 と し て 実 施 し た 。

HO

MeO

Mn(AcAc)₃ NHPI

OH MeO

HO OMe

CH₃CN reflux 18h

HO

MeO

Mn(OAc)₂ NHPI

OH MeO

HO OMe

CH3CN reflux 24h

大 学 院 派 遣 研 修 成 果 活 用 状 況

所 属 校 東 京 都 立 桜 町 高 等 学 校 氏 名 水 間 武 彦

理 科 教 育 専 攻

派 遣 大 学 院 東 京 学 芸 大 学 大 学 院 専 攻 ・ コ ー ス 基 礎 自 然 科 学 ・ 理 科 教 育 講 座 分 子 化 学 分 野

― ヒ ド ロ キ シ フ タ ル イ ミ ド を 用 い た

研 究 テ ー マ

N

オ イ ゲ ノ ー ル 関 連 化 合 物 の 酸 化 反 応

― 天 然 物 に 含 ま れ る 成 分 の 抽 出 へ の 試 み ―

１ 水 間 教 諭 の 研 究 は 、 有 用 な 有 機 化 合 物 を 日 常 的 な 素 材 の 中 か ら 抽 出 す る 実 験 を 中 心 に 据 え て い る 。 研 究 中 に 、 高 校 の 「 化 学 」 の 授 業 で 取 り 扱 っ て い る 内 容 が 、 現 代 化 学 所 の 最 先 端 の 研 究 に つ な が っ て い く こ と を 再 確 認 し た 。 本 年 ４ 月 に 本 校 に 赴 任 し 、 実 験 属 を 通 じ て 具 体 的 な 形 で 生 徒 を 指 導 し 、 生 徒 の 興 味 ・ 関 心 を 引 き 出 す と と も に 、 理 科 の

。 、

校 お も し ろ さ を 伝 え る こ と に 努 め て い る 今 回 の 研 修 の 成 果 を 具 体 的 に 活 用 す る 実 験 は で １ 年 間 の 「 化 学 」 の 授 業 の ま と め と い う 形 で 今 後 の 授 業 で 計 画 さ れ て い る 。

の ま た 、 今 回 の 研 修 成 果 を も と に 、 中 学 校 に お け る 訪 問 授 業 で 「 サ リ チ ル 酸 の 短 時 間

」 、 「 」 。

成 合 成 の 実 験 を 実 施 し 中 学 生 に も 化 学 の お も し ろ さ を 味 あ わ せ る こ と が で き た 果 訪 問 授 業 の 結 果 、 本 校 の 授 業 へ の 理 解 を 深 め る ば か り で な く 、 中 学 校 教 員 に も い い 刺 活 激 を 与 え 、 今 後 の 中 高 連 携 に 貢 献 し た 。

用

２ 平 成 １ ６ 年 度 か ら 東 京 都 理 化 教 育 研 究 会 の 化 学 専 門 委 員 会 の メ ン バ ー と し て 実 験 教 材 の 開 発 を 行 っ て い る 。 昨 年 度 に 引 き 続 き 今 年 度 も １ 月 に 研 究 発 表 を 行 っ た 。 来 年 度 委 以 降 も 、 東 京 都 理 化 教 育 研 究 会 の 化 学 専 門 委 員 会 の 研 究 発 表 会 の 場 で 、 研 修 ・ 研 究 成 員 果 を 継 続 的 に 発 表 を 行 う 予 定 で あ る 。 ま た 、 研 究 発 表 の 内 容 に つ い て は 、 年 度 末 に 発 会 行 さ れ る 小 冊 子 に ま と め ら れ る 予 定 で あ る 。

・ 東 京 都 理 化 教 育 研 究 会 の 化 学 専 門 委 員 会 の メ ン バ ー の 任 期 は ２ 年 ご と の ２ 期 （ 合 計 研 ４ 年 間 ） あ り 、 来 年 度 以 降 ま だ ２ 年 間 （ １ 期 ） 残 さ れ て い る の で 、 十 分 な 期 間 が 確 保 修 さ れ て い る 。 こ の 期 間 を 有 効 に 活 用 し て い ろ ん な 場 面 に 研 修 ・ 研 究 成 果 を 発 表 し て い 会 い こ う と 考 え て い る 。

で ま た 、 東 京 化 学 教 育 研 究 会 と い う 筑 波 大 学 附 属 高 等 学 校 内 で 行 わ れ て い る 研 究 グ ル の ー プ が あ り 、 そ の グ ル ー プ の 参 加 メ ン バ ー は 、 国 公 私 立 の 高 等 学 校 の 先 生 方 が 中 心 と 成 な っ て い る が 、 水 間 教 諭 も 所 属 し て い る 。 都 立 高 校 の み な ら ず 多 く の 教 員 と の 交 流 を 果 深 め て さ ら に 研 修 ・ 研 究 を 行 っ て い く と い う こ と な の で 、 今 後 ま す ま す 授 業 力 を 向 上 活 さ せ て い く も の と 期 待 さ れ る 。 こ の よ う な 研 究 会 で の 研 修 成 果 が 本 校 の 授 業 に も 充 分 用 に 還 元 さ れ る も の と 思 う 。

今 年 度 の 本 校 で の 研 究 授 業 は 予 定 さ れ て い な い 。

３ 世 田 谷 区 教 育 委 員 会 よ り 世 田 谷 区 立 深 沢 中 学 校 が 本 校 と の 中 高 連 携 推 進 校 に 選 ば れ た 。 そ の 一 環 と し て 、 １ １ 月 １ ７ 日 （ 木 ） に 、 同 中 学 校 に お い て 、 ３ 年 生 ４ ク ラ ス の 成 訪 問 授 業 を 実 施 し た 。 水 間 教 諭 に も １ ク ラ ス の 授 業 を 依 頼 し た 。 授 業 内 容 は 次 の よ う 果 な も の で あ る 。

を ・ 授 業 形 態 生 徒 実 験 （ 演 示 実 験 で は な く 、 中 学 生 自 ら 実 験 を 行 わ せ た ）。 生 ・ 実 験 題 目 短 時 間 で で き る サ リ チ ル 酸 メ チ ル の 合 成

か ・ 内 容 植 物 の や な ぎ か ら 、 サ リ チ ル 酸 が 取 れ る こ と は 有 名 で そ こ か ら 身 近 に し あ る 湿 布 の 原 料 で あ る サ リ チ ル 酸 メ チ ル を 短 時 間 で 合 成 す る 。

た 中 学 校 で は 使 わ な い 濃 硫 酸 を 使 用 し 、 そ の 危 険 性 を 認 識 さ せ 、 結 果 と し て 合 成 さ れ 研 た サ リ チ ル 酸 メ チ ル は 、 サ ロ メ チ ー ル と し て よ く 知 ら れ た も の で あ っ た た め 、 中 学 生 究 に 好 評 で あ っ た 。

授 【 授 業 を 受 け た 中 学 生 の 感 想 例 】

業 始 め に 硫 酸 の 実 験 を 見 せ て く だ さ り 、 布 に 穴 が 開 く の を 見 て 、 ど れ ほ ど 危 な い 薬 品 等 な の か を 感 じ る こ と が で き ま し た 。 そ ん な 硫 酸 を 使 う 実 験 は 少 し 怖 か っ た け れ ど 、 ワ ク ワ ク 感 も と て も あ り 、 い つ も よ り 楽 し ん で 実 験 を す る こ と が で き ま し た 。 普 段 よ く 使 っ て い る 湿 布 薬 の も と が 、 自 分 の 手 で 作 れ る な ん て 思 っ て も 見 な か っ た の で 、 驚 き ま し た 。

授 業 終 了 後 、 参 観 し て い た 中 学 校 教 員 と の 間 で 研 究 協 議 を 行 い 、 結 果 的 に は 中 学 校 で の 研 究 授 業 と な っ た 。 本 校 の 授 業 へ の 理 解 を 深 め る と と も に 、 中 高 連 携 と し て 効 果 的 な 訪 問 授 業 と な っ た 。 ３ 学 期 に も う 一 度 同 中 学 校 で の 訪 問 授 業 を 依 頼 さ れ た 。

、 「 」 。

水 間 教 諭 は 研 修 成 果 を 活 用 し た 実 験 を 化 学 の 授 業 計 画 の 中 に 盛 り 込 ん で い る ４ 実 験 を 通 じ て 多 く の 生 徒 が 、 理 科 （ 化 学 ） に 対 す る 興 味 ・ 関 心 ・ 意 欲 を 高 め て い く こ

と を ね ら い と し て い る 。 本 校 に お い て も 「 理 科 離 れ 」 は 進 ん で い る 。 水 間 教 諭 の 取 り 今 組 み は 、 多 く の 生 徒 の 支 持 す る と こ ろ で あ る 。 な お 一 層 の 授 業 改 善 に 推 し 進 め る こ と 後 を 期 待 し 、 研 究 授 業 の 実 施 等 、 授 業 力 向 上 の た め の 校 内 研 修 の 推 進 者 と し て 今 後 の 活 の 用 を 図 り た い 。

活 ま た 、 水 間 教 諭 は 、 中 学 校 へ の 訪 問 授 業 に 対 し て も 積 極 的 で あ る 。 ３ 学 期 に も 世 田 用 谷 区 立 深 沢 中 学 校 の 依 頼 を 受 け て 、 理 科 選 択 ３ 年 生 対 象 に ２ 時 間 の 訪 問 授 業 を 実 施 す 計 る 予 定 で あ る 。 中 高 連 携 の 推 進 者 と し て も 活 躍 も 期 待 さ れ る 。

画 現 在 、 教 師 道 場 助 言 者 に 水 間 教 諭 を 推 薦 し て い る 。 今 回 の 研 修 成 果 も 含 め 、 今 後 の 等 研 修 を 通 じ て 身 に つ け た 力 を 、 積 極 的 に 他 の 教 員 に 提 供 し 、 東 京 都 全 体 の 理 科 教 育 の 向 上 に つ な が る こ と を 望 ん で い る 。 若 手 教 員 へ の 指 導 の 方 面 に も 積 極 的 に 取 り 組 ん で い く 姿 勢 を 持 っ て い る 。 こ の 方 面 で の 活 躍 も 期 待 さ れ る 。