福岡大学理学部

化学科

シラバス

講義の内容(シラバス)

1年次開講科目

講義科目 開講期 単位数 担当教員 講義概要
物理化学A 後期 2 勝本 之晶  物理化学は,化学的な現象を物理法則に基づいて理解しようとする学問分野です.物理法則やそれに関わる数学表現がたくさん出てくるので,初学者には抽象的で難解に見える分野だと思います.しかし,数学的に表現された物理化学法則をきちんと理解できれば,化学で扱う様々な現象に対する見通しが格段に良くなります.
物理化学は,(1)微視的な立場,すなわち個々の原子や分子の構造や性質に目をむけるものと(2)巨視的な立場,つまり原子・分子が集団として示す性質を対象とするものの2つの分野に分けられます.本科目の物理化学Aと後期の物理化学Bでは(2)の内容を取り扱います.このとき強力な手段となるのが熱力学です.化学熱力学は,巨視的な現象を観測しながら原子・分子の性質を洞察する方法を私たちに与えます.
1年次の物理化学では,熱力学の諸法則を中心に学んでゆきます.物理化学Aでは熱力学第一法則を取り上げるとともに,平衡系の熱力学において重要な概念である状態量が数学的にどうやって表現できるか,ということにじっくり取り組みます.特に,熱力学を理解するために必要不可欠な多変数関数の微分(偏微分や全微分)を,この講義で修得します.その後に,気体の性質を熱力学の言葉で理解するための基礎を学びます.
一般化学 前期 2 川田 知  一般化学では、化学科に入学した諸君がこれから学んでいくことになる現代化学の基礎概念について学ぶ。特に、化学結合を理解するための基礎となる事項について、量子化学的すなわち電子軌道の観点から理解を深める。
  高校の化学と大学の化学の違いはどこにあるのだろう。大きな違いは、電子軌道とそのエネルギー準位の観点から考えるところにある。これまで、化学は暗記ものと考えてきた人がいるかもしれない。しかし大学では、その暗記したことの意味や理由が明らかになっていく。単に水素と酸素から水ができると暗記してきたかもしれないが、水素原子、酸素原子にはそれぞれ特性があり、いろいろな顔をもっている。それらを電子軌道とそのエネルギー準位によって表し、掘り下げて考えていくことが大学の化学となる。
  本講義ではこうした化学の基礎となる事項を学ぶ、いわば、大学の化学への入門の役割を果たす授業となるが、同時に、大学で学ぶ初めての無機化学としての役割も担っている。
無機分析化学A 後期 2 山口 敏男  無機分析化学は、天然に存在する物質や合成で得られる物質の化学的組成を定性的かつ定量的に識別するための方法(論)を開発し、確立することを目的とする。天然に存在する物質や化学技術により、新しく創り出される物質を構成する成分の種類や量についての知見がなければ、その物質の機能や性質を充分利用することができないであろう。したがって、化学に係わる多くの領域の発展は分析化学の成果に依存しているといっても過言ではない。 無機分析化学Aでは、前期の一般化学と一般化学実験を履修した者を対象に、さまざまな溶液内化学反応を利用した定量分析法学ぶ。まず、化学分析で用いられる各種測容器の検定法を学び、分析化学に重要な溶液内化学平衡の基礎知識、沈殿生成反応や錯形成反応を用いた分析法の順に学ぶ。無機分析化学Aで学ぶ内容は、午後の無機分析化学実験で実際に応用する。
有機化学A 前期 2 塩路 幸生  有機化学は「炭素化合物の化学」として、他のすべての元素の化学と区別されるが、取扱う化合物はやたらと多い。その上受験勉強では、反応の始めと終りを丸暗記することに留まることが多く、必ずしも、自然のしくみの規則性や、科学する面白さを感じとれなかったのでないだろうか。
  ところで、有機化合物はその数が1200万種類以上といわれ、ガソリン、ナイロン、プラスチック、食品添加物、医薬品、農薬など、生活と密接にかかわっている。さらには、フロンガスによるオゾンホール問題など、我々人類を始めとし、生物の生存条件を脅かすまでになっている。単に使い捨ての商品をつくる有機化学ではすまされず、限りある地球資源を持続的に使いこなすための新しい視点に基づいた新しい有機化学の創造と、それに対応した社会のシステムが求められている。
  本講義では、炭素原子の電子配置と化学結合の種類と形を学ぶ。続いて、化学結合の分極とそれらが化合物の性質に及ぼす影響を理解する。さらに、アルケン、アルキンへの求電子付加反応を学ぶことで、有機化学を理解する上で重要となる、反応機構(反応の道標)の考え方を学ぶ。まずは、分子の中での電子のふるまいから見ることにしよう。
有機化学B 後期 2 松原 公紀  有機化学Aでは、膨大な有機化合物を理解する基本が炭素の混成軌道にあることを学んだ。すなわち、sp3、sp2、sp混成によって、有機化合物の構造がその性質や反応性とどう関わってくるかを見てきた。
これらはいわば<物質の化学>であり、それを踏まえて今度は<反応の化学>の基礎を詳しく学ぶ。これによって、有機化学反応の過程を理解し、「何故その反応が起こるのか」、「反応の原動力は何か」を考えることになる。これは、有機化学の本質に迫ることに等しい。すなわち、カルボカチオンなどの電子的な作用による反応制御、あるいは置換基などの大きさが立体的に影響する反応制御の二つを学ぶ。 ここには、高校の有機化学において原料と生成物のみを化学反応式で憶えていた世界とは全く異なる、非常に美しい原理が存在し、諸君はそれを理解しながら、新しい学問を楽しく吸収できるはずである。
一般化学実験 前期 2 仁部 芳則、石川 立太
渡辺 啓介、西本 悦子、水崎 幸一、山田 啓二
 化学とは、物質の構造や性質および変化の仕組みをその構成単位である原子・分子・イオンのレベルで明らかにし、さらには得られた知識を駆使して有用な物質を自然界から取り出し、あるいは新たに合成することを目的とする学問である。自然科学で物質を取り扱わない分野はないので、化学は基盤科学(base science)と言われることもある。 とくに化学科に入学した諸君は、自然現象を常に化学の目で見たり化学的センスで考えたりすることを要求される。
  ところが受験勉強優先のため、ほとんどの高校では化学教育に実験を取り入れていない。一方、化学は錬金術時代からの実験に基づく知識の集大成によって確立された学問であるので、化学実験を通じてしかその本質に触れる、あるいは面白さを実感することができない。
  本実験の目標は、実験を通して化学の面白さを体験するように設定されているので、定性分析で取り扱う大半の金属イオンならびに個別実験で採用したテーマは、いずれも高校の教科書に採り上げられているものばかりである。各実験の背景や理論、種々の実験操作の意味と正しい手順、データの処理法などをよく理解し、本実験を有意義なものにすることを強く望む。
無機分析化学実験 後期 4 安藤・山口(敏)・栗崎
吉田・石川・濱口・市川
 よく知られているように、地球やそこに生存する生命体はわずか88種類の元素から構成されている。身の回りに存在する多種多様な物質に目を向けるとき、改めて自然の神秘に驚かされる。高校で化学を学んだとき、無機物質はいろいろな元素の様々な組み合わせによってできており、有機化合物と比べてその複雑さゆえに勉強しにくく、とまどったことだろう。 しかし、歴史的にみると、無機化合物(単体を含む)に関する研究の積み重ねが土台となって、「化学」という学問が確立された。また、地球圏における存在量という点では無機物質が圧倒的に多いとともに、また最近話題になっているナノサイエンス素材の多くが無機化合物である。 
  したがって、1年次前期の一般化学実験に引き続いて行われる本実験では、無機化合物の研究における基本的な方法論について学ぶことを目的とし、最新の研究方法は3年次の物質機能化学実験で履修する。まず、物質の組成や性質を知るために必要な化学分析の技術やセンスを習得することを目的とし、前半の分析化学実験において基本的な項目の実験を行う。例えば、分析精度を高めるための体積計の検定は、その好例であろう。後半の無機化学実験では、高校の教科書でも採り上げられている無機化合物の合成とその化学分析などを実際に体験する。
  本実験で実施する各項目の理解を深め、実験を通して活きた知識を習得するために、無機分析化学AおよびBの授業が並行して行われる。したがって、本実験とこれらの授業科目とはセットであり、互いに補い合って学習効果を上げるように配置されている。また、化学実験を安全に行うための諸注意やよいレポートの書き方など、2年次以降の各実験科目にも共通して必要な事項についても学習する。
情報化学 前期 2 吉田 亨次  近年のコンピュータの開発技術の進歩は目覚ましく、化学研究においても分子設計や物性評価、測定器の制御などコンピュータの利用は必要不可欠なものとなっている。また、情報化社会においては電子メール、電子ジャーナル、データベースの利用による情報収集も化学分野の調査研究の大きなウェイトを占めている。さらに、研究レポートやプレゼンテーション資料の作成においても、わかりやすくかつインパクトある表現を求めるためにはコンピュータソフトウェアを使いこなす技術を習得することは必須である。
  個人にとって最も身近なコンピュータはパーソナルコンピュータ(パソコン)であるが、それ以外にも上記の化学研究の目的に応じて、ワークステーションや複数のコンピュータをネットワーク接続したコンピュータクラスタ(並列計算機)、理化学研究所の京(けい)に代表されるスーパーコンピュータが使用される。したがって、われわれの教育研究にコンピュータを効率的に活用するためには、これらのコンピュータが持つ機能や特徴を理解した上で使いこなせるようになる必要がある。
  本科目では、大学の教育研究で用いるコンピュータ技術として、福岡大学総合情報処理センターのWindowsパソコンを用いて、コンピュータ利用の概論、キーボード操作、ファイル管理、文書作成、表計算、プレゼンテーション、電子メール、インターネット、文献検索について学び、演習する。
  講義の後半では、チュートリアルグループ毎に興味ある課題について文献調査研究を行い、講演要旨を作成して、教員を含めた研究発表会においてPower Pointを用いたプレゼンテーションを行う。
化学数学A 後期 2 祢宜田 啓史  「化学は好きだが数式が入ってくると苦手でその意味するところを理解しにくく計算もうまくできない」という学生も少なくない。高校では、化学は化学、数学は数学と別々に習ってきたことで、数学がどのように化学に関係しているかを把握しずらかったかもしれない。しかし、化学現象を論理的に把握するためには基本的な数学の知識は不可欠である。
  化学に関連する数学の中でも微分の考え方は、物質のマクロな性質を扱う熱力学、分子原子レベルのミクロな世界を扱うシュレディンガー方程式、化学の中で重要な位置をしめる化学反応などを理解する上で非常に重要であり、微分の基本的性質や微分の応用に焦点をあてる。
  本講議では、まず第一段階のウォーミングアップとして、化学に必要な基本的な関数(三角関数、指数関数)がどのような性質を持つかを理解することからスタートする。そして第二段階では、微分とはどのようなものかを把握し、熱力学を理解していく上で不可欠な全微分や完全微分がどのように熱力学に関係するかを学び、諸々の熱力学関数と微分の関係を習得する。第三段階では、微分の応用として、最小二乗法でどのように実験データを整理できるかや化学反応速度がどのように微分と関係づけられるかなどを学ぶ。
基礎化学演習 前期 2

福田 将虎、市川・草野・真田・長洞・山田・渡辺

 

 皆さんは、高校で化学、物理、数学の分野を別々に履修してきました。そしてこれから、専門の化学・物理学を履修していきます。さらに4年次生からは最先端の化学・物理学研究が本格的に始まります。この中では基礎的な化学・物理の知識はもちろん、数学の知識も当然のように必要とされています。つまり、高校で学んだこれらの分野の内容は、4年間の専門的な学習において、どれも本当に欠かせないということがわかるわけですが、いざその時になってわからないということでは、すでに遅いのです。ここでもう一度、これから必要となるそれらの知識について十分に確認することで、皆さんはこの4年間でより多くを得、学ぶことの楽しさを知ることができます。
  この演習では、皆さんが高校で学習した事柄の中で、これから大学の化学・物理を学ぶ上でとくに大事な内容について復習します。復習する12の課題と達成目標を右の授業計画欄に示しています。1回に1つの課題について扱いますが、次のような要領で進めていくことにしましょう。
  毎回、始めの30~40分で、その回の課題についての解説と例題の説明を行います。その後、各自演習に取り組みます。その間、担当教員が教室内を巡回して、わからないところを個別に指導します。皆さんは、自分の苦手なところ、高校では十分に学べなかったところを教員に尋ねながら身に付けていきます。それを一つ一つ積み重ねることによって、化学者としての道を進んでいくことができます。

 

2年次開講科目

開講科目 開講期 単位数 担当教員 講義概要
物理化学B 前期 2 勝本 之晶  物理化学Bでは熱力学第二法則を学び,私たちが実際に目にする自発変化や不可逆過程の解析に熱力学を用いる方法の基礎を築きます.始めに不可逆過程や自発変化を解析することの重要性を実例を挙げながら説明し,自発変化の厳密な定義を理解します.次に化学的現象で重要な自発変化においてエントロピーがどのように変化するかを学びます.
実際の現象を解析できるようになるためには,エントロピーや内部エネルギーを知っているだけでは不十分で,ヘルムホルツエネルギーやギブスエネルギーを導入する必要があります.次に,等温等容条件や等温等圧条件における自発変化を解析する際に,これら完全な熱力学関数が大切な役割を果たすことを学びます.また,実際に測定される熱と熱力学関数の関係を理解します.
無機分析化学B 前期 2 安藤 功  無機分析化学Bでは、「無機分析化学実験」の内容、特にそのバックグラウンドに関して学ぶ。まず、実験テーマ中の銅複塩および銅錯体の合成に関連して、錯体の名称、銅錯体の構造、錯体イオン溶液の色などについて学ぶ。また、「水溶液のpH」の項目では、電池の起電力と電極電位、ガラス電極によるpH測定の原理、弱酸・弱塩基の酸解離平衡と酸解離定数および緩衝液について学び、吸収スペクトルを利用したpH指示薬の酸解離定数の測定について基本から取りあげる。 銅化合物中の銅の定量と環境水中のCOD(化学的酸素消費量)の測定の実験は、いずれも溶液中の酸化還元反応を利用する。そこで、「酸化還元」の項目では電極電位と酸化還元反応の基本事項、過マンガン酸カリウム滴定およびヨウ素滴定について学ぶ。
無機化学概論 後期 2 安藤 功  2年次生の諸君は、既に1年次科目「一般化学」「無機分析化学A, B」および「一般化学実験」と「無機分析化学実験」で多くの無機化合物やイオンを取り扱い、それらの反応、特に酸・塩基水溶液のpHや酸化還元反応について学んできた。これらの実験において出現する現象の理解や、実験操作の意味の理解に必要な原理・知識はかなり蓄積されたはずである。しかし、無機化学という化学の分野からみると、バラバラの知識が分散していて、統一された無機化学になっていないし、抜け落ちている部分もまた多い。そこでこの科目では、抜け落ちた部分を補いつつ、無機化合物の性質と反応を取り扱う「無機化学」の全体像を再構築することを目標にして学ぶ。
有機化学C 前期 2 大熊 健太郎 有機化学の反応を調べるうえで欠くことのできないのは、有機電子論である。1930年代に、イギリスのIngold により求核置換反応の研究の過程で提案され、近代的な有機化学の草分けとなった。本講義では有機電子論の修得を第一とし、その基本から徹底的に学ぶことになる。初めは難しいかもしれないが、慣れるにつれて理解しやすくなり、初めての有機反応でさえも生成物の予測ができるようになる。すなわち電子の動きで有機反応の仕組みを理解できることになる。
  基礎有機化学実験で取り上げる芳香族求電子置換反応を例として、電子論の実際を学ぶ。芳香族化合物の合成を学生諸君の力で計画できるように進めていきたい。
  求核置換反応でその実際を学び、芳香族化合物に進んでゆきたい。有機化学は覚えることが多いと思われているが,実際には電子論を応用すればそのかなりの部分が説明でき関連づけられる。 ここでは電子論の基礎を学ぶが、これを適用すれば最新の合成や反応でさえも容易に解釈や説明が可能となる。
量子化学A 前期 2 仁部 芳則  量子化学と聞いて、これまで化学を学んできた諸君にはあまりなじみが無いかもしれない。量子化学は分子や原子の様々な性質を物理の基本法則である量子力学を基にして解釈する方法である。量子力学は分子や原子などのミクロの世界に成り立つ物理法則であり、分子を扱う化学において、分子の化学結合の本質や分子の性質を理解するための基礎的な科目である。
  量子力学という物理の基本法則を基にした科目なので、この講義では必然的に高校で学んだ物理的な考え方が随所に出てくる。高校時代に物理を充分学んでいない学生もいるので、量子力学を学ぶために必要な基礎的な物理法則についても授業において学ぶ。
  講義の内容は古典論からいかにして量子論が生まれたか、歴史的に重要な実験にふれながら、物質が粒子としてだけでなく波の性質をもっていることを理解する。この物質に伴う波の満たす方程式であり、かつ量子力学における基本方程式であるシュレーディンガー方程式について学ぶ。その方程式を解いて得られる波動関数、固有値についての解釈の仕方、意味について学習する。続いて、水素原子をはじめとして、原子中の電子のエネルギー準位及び軌道について学び、電子の配置されるs軌道やp軌道などの形状について学ぶ。さらに、中性の原子がなぜ安定に結合をつくるのかを理解し、様々な分子の結合について学ぶ。最後に原子が結合する際に生じる極性について、結合を形成する原子の軌道エネルギーを用いて量子論的に解釈する方法を学ぶ。
  授業の最後に、毎回の授業のまとめや疑問点を質問票に書いて提出する。次回の授業の始めに、復習を兼ねて、質問票に書かれた内容の解説を受け次の課題を学習する。
量子化学B 後期 2 仁部 芳則  量子力学の波動方程式を厳密に解くことができる系は非常に限られているので、実在の分子に適用する場合は近似的な方法を使わざるを得ない。その中でも分子軌道法は現在最も多く使われ、計算機の発達とともにその適用範囲は年々広くなっている。分子軌道は量子論の変分原理に基づいて決定される。この講義では変分原理に基づいて分子軌道を決定する変分法について学ぶ。中でも、原子軌道の1次結合により分子軌道を表すLCAO 法によって、軌道のエネルギー及び軌道関数を得る方法を学ぶ。さらに、分子軌道に対しては精度の高い近似から比較的簡単な近似などいろいろあるが、ここではπ電子に適用される最も簡単なヒュツケル分子軌道法について学ぶ。π電子をもつ分子としてエチレン、ブタジエン、ベンゼン等について学習する。得られた分子軌道およびπ電子エネルギーによって、分子中のπ電子の分布状態、結合の強さ、π電子による非局在化エネルギーについて理解する。これらは不飽和化合物の構造や反応性を解釈する上で非常に重要であり、有機化学の分野でも盛んに用いられる。
  分子の回転、振動、及び電子エネルギー準位間の遷移により生ずる分子スペクトルを解析する手法を分子分光学と呼ぶ。この手法により、分子のエネルギー準位が決まり、それを解析することによって分子の構造、結合の強さ、解離エネルギー、電子構造等の分子の情報を得ることができる。様々なスペクトルを解析する際、分子の対称性の知識があれば、解析を非常にスマートに、また、能率的に行うことができる。また、量子化学において様々な物理量を計算する場合、波動関数を含む積分計算を行うことがしばしばあるが、複雑な積分計算も分子の対称性を使うことによって比較的容易に計算することができる。この対称性は数学で群論と呼ばれる方法を基礎においている。まず、この群論の分子への応用として、対称操作、点群の種類、表現、指標の表、及び直積などについて学ぶ。続いて、量子化学への群論の具体的な応用の例として、分子の基準振動型の対称性、分子軌道の対称性の求め方を学び、また、振動及び電子エネルギー準位間の遷移に対する選択則について学習する。
生物化学A 前期 2 福田 将虎  「生物化学」はその名のとおり化学と生物学の中間領域であり、生体を構成する物質の構造と機能について学ぶ学問である。その最初の履修科目となる「生物化学A」では、生体の最も重要な構成・機能成分であるタンパク質、タンパク質の構成単位であるアミノ酸、さらに糖質の構造と性質について主に取り扱う。なかでも、タンパク質は大きいものでは分子量が100万にもおよび、一般的な「化学物質」よりもずっと巨大で複雑な構造をもっている。さらに、非常に多種多様であることから、「分子のかたちが捉えにくくあいまいなもの」と誤解されやすい。しかし実際には、一つ一つのタンパク質はそれぞれ確固とした固有のかたちをもつ分子であり、生体内で各々のかたちを生かした役割を担っている。
  本科目では、タンパク質の構造の基盤であるアミノ酸の化学構造と性質についてまず学習し、それを踏まえて多数のアミノ酸がどのようにタンパク質全体の形状を築いているのかを理解する。さらに、タンパク質・多糖などの生体高分子がアミノ酸・単糖の構造を基盤として規則正しい分子構造をもち、私たちの生体内で大きな役割を果たしていることを理解する。本科目では、食物と健康を中心とした私たちの日常生活に関連した事柄や現象を例示しながら授業が行われる。
生物化学B 後期 2 倉岡 功  歴史的に見ると、生物化学(生化学,biochemistry)は生理学から派生している。その知識の量は近年増加の一途をたどり、また、他の自然科学分野との関わりを強めてきている。特に、分子生物学との接点が極めて多くなっているのが現状である。しかし、講義の内容は自然系各学部の研究ターゲットを反映して、それぞれに特色があり違いが見られる。例えば、理学部では物質生化学に重点を置き、薬学部では薬理学、医学部では生理学に関連する項目に重点が置かれる。 
 理学部の学生を対象とする生化学の講義は、カリキュラム上では2年次の「生物化学A、B」と3年次の「生物化学C、D」で大部分が完成する形になっている(残りは大学院で講義している)。学部時代に生化学を少しでもかじりたいと思う学生は、これら4つの科目をすべて履修する必要がある。「生物化学C、D」が動的な生化学と分子生物学(遺伝子の化学)に重点をおいているのに対して、「生物化学A、B」は物質生化学を中心に据えた学習体系をとっている。つまり、生体物質に関する基礎知識を生物化学全体の中ではっきりと位置づけながら学習する。
機器分析化学 後期 2 栗崎 敏  分析化学は、化学の一分野であり、物理化学、有機化学、無機化学などと並立するものである。分析化学は、単に知識、技術として重要であるばかりではない。分析化学的な研究方式が化学の研究の一つの基本をなすものであるので化学科の学生としてこれを習得しておく必要がある。分析化学的研究方式とは、各種の化学種の定性、定量を行い、試料の性格をはっきり理解し、そこから考えを進めていくという方式である。このため長年にわたって全国の化学科で分析化学の講義や実習が化学教育の重要な一環として課されてきたわけである。このような分析化学の重要性を考慮して、本化学科においてもこれを化学的な部分と機器分析的な部分とに分け、カリキュラムに入れてある。
  分析化学の領域においても技術革新に対応して状態分析や極微量分析、あるいは産業や経済の発展に伴う環境問題の解決に必要な、動態解析ともいうべき高度な分析技術、材料構造とその機能の相関の分析、生体関連現象の解析技術などが要望されるようになってきている。これらの要望にこたえるために電子工学の発展を背景として各種の分析機器がめざましく開発されている。
  以上のことから、機器分析化学の講義で扱う範囲は極めて膨大で、しかも、時代に即応したものである必要がある。一方、諸君の学習時間は、半年間週1回に限られている。そこで学習内容を絞らざるを得ない。本講義では、機器分析法として次に挙げるものを選び、それらの原理と応用を、時に演習を交えながら教授する。特に応用については新しい例をできるだけ多く挙げ、現代化学の発展の一端を諸君に示したい。選択科目ではあるが学生諸君の積極的な受講を期待する。
  機器分析化学で行う機器分析法を原理的に大別すると「電磁波分析法」、「その他の分析法」になる。本機器分析化学では、まず、序論につづいて「電磁波分析」について述べる。これは電磁波分析が機器分析法のうちで最も種類が多いためであることと、この方法を機器分析法の典型例として紹介したいためである。次に「その他の分析法」の例として質量分析法を挙げる。質量分析法は装置的には電磁波分析法の一種として見なしても良いが、分析法の原理からは分離分析的な部分もあるので「その他の分析法」とした。
基礎有機化学実験 前期 2 大熊・松原
塩路・草野
古賀・長洞
 1年で学んだ有機化学A,Bと2年で学ぶ有機化学Cの内容を実際に行ってみるものである。有機化学の重要な基本操作が理解でき,実践できるように組んである。諸君がきちんと準備をし,実際に手を下すようにすれば理解できるように組み合わせてある。とはいえ,合成実験であり,加熱操作及びガラス器具をふんだんに使用するので,やけどや切り傷などの危険も多い。酸や塩基などの危険な薬品を使用することも多いので,十分な注意が必要である。実際には有機化学研究室のスタッフが全員協力して指導するので,疑問や質問があれば相談して欲しい。わからないままに実験をしないように望む。
基礎物理化学実験 前期 2 祢宜田・勝本
渡辺・真田
 基礎物理化学実験は、物理化学の講義で学ぶ現象および熱力学的変数や定数の物理的意味を、実験を通してより深く理解することを目的とする。実験は、三人または四人一組で授業計画に示した5つのテーマについて行う。一つのテーマは原則として実験そのものは一日または二日間で終了するように計画されている(実験データの解析を含めて二日間または三日間で終了)。履修に必要なものは、テキスト・実験ノート・電卓・グラフ用紙などである。
  受講者は予習を行い、実験手順を前もって整理し把握しておき、時間の始まりと同時に実験にとりかかれるようにしておく。データは実験ノートに記録し、テーマによってはその場で計算しグラフを作成する。実験中には、適宜、実験ノートやグラフの閲覧がなされ、簡単な質問が行われる。この際、実験ミスが見つかれば、実験をやり直す。
  レポートは必ず提出締切日までに提出しなければならない。データの解析については提出されたその日のうちに担当教員が目を通し、ミスがなければレポート受理表に記入する。記入されていない学生は、レポートの書き直しがあるので担当教員のところに取りに来る。レポートを受理されたところで、そのテーマの実験が終了したことになる。
基礎生物化学実験 後期 2 山口(武)・田中
塩井・福田
 生命現象はまことに不思議で巧妙なものである。生命の神秘を古来多くの人々が解明しようと研究を重ねてきた。その生命現象を化学の立場から究明しようとするのが、生物化学の立場である。ここでは基本的な実験操作を学ぶと共に、これまで教科書などで習ってきた事柄を身を持って体験することを目的としている。実験は次の5つのテーマについて実施される。(1)アミノ酸の性質。タンパク質を構成するα-アミノ酸の共通した電気的性質を滴定曲線の作成や電気泳動の実験から理解する。(2)タンパク質の性質。タンパク質の分離法や定量法を修得し、タンパク質の高分子としての基本的な性質を理解する。(3)糖の性質。まず単糖類や二糖類の還元性について調べる。それからアミラーゼによるデンプンの加水分解反応から、デンプンの構造的性質について検討する。(4)脂質の性質。ヒト赤血球膜を化学修飾を行い、リン脂質の膜内配置について調べる。(5)核酸の抽出。遺伝子の本体として、また遺伝子工学で話題となっている核酸(DNA)をウシ肝臓より抽出する。抽出したDNAを制限酵素を用いて切断し、DNAの切断のようすをアガロースゲル電気泳動により調べる。ここではDNAの繊維を実際に観察するとともに、1μlといった微量実験の技術を体得する。
基礎量子化学実験 後期 2 仁部・祢宜田
山田
 基礎量子化学実験では、分子と光(すなわち電磁波)の相互作用を通して分子の構造を研究する分子分光学と呼ばれる手法について学ぶ。電磁波の波長による吸収強度の違いをスペクトルと呼ぶが、このスペクトルを観測することによって分子に関する基礎的な情報を得ることができる。この手法は高感度の分析法として、様々の分野で用いられている。分子は光によって電子や核の運動状態が変化し、この状態変化がスペクトルとして現れる。スペクトルは観測する運動や用いる電磁波のエネルギーによって分類されるが、基礎量子化学実験では、振動及び電子状態の変化に関するスペクトルを取り扱い、赤外線吸収、ラマン散乱、可視・紫外吸収スペクトルついて学ぶ。
  振動スペクトルについては、二硫化炭素の振動スペクトルを赤外線吸収及びラマン散乱分光法を用いて測定する。ラマン散乱については、光源としてレーザーを用いるので、レーザー使用上の注意についても学ぶ。実験で得られたスペクトルを解析して、分子の振動エネルギーから原子間の結合の強さに関する情報を得る。また、同位体による振動スペクトルを解析し、同位体の存在比や振動数について学ぶ。
  電子スペクトルについては、その基礎知識を習得するために、次の二つのテーマについて実験し考察を行う。(1)ベンゼン環が縮合したベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ナフタセンの縮多環芳香族化合物のπ-π*紫外吸収スペクトルを測定し、吸収バンドの位置の変化、吸収強度の変化を調べる。次に、簡単なモデルを用いて理論的に吸収バンドの位置を予想し、実験と理論を比較することによって、縮多環芳香族化合物の炭素―炭素間のおおよその結合距離を求める。(2)ピラジン、アセトフェノンの紫外吸収スペクトルを測定する。量子化学Bの講義で学んだ群論及びヒュッケル分子軌道法の知識をもとに、得られたスペクトルについて吸収の種類(π-π*、n-π*遷移)、吸収位置及び吸収強度について考察する。実験については、8人程度を一組として実験するが、データの解析は各自で行う。
  上記の実験結果を解析するためには、量子論の基礎的な事項の理解が必要であるので、各自演習問題を解いて、その解答を提出する。
化学数学B 前期 2 祢宜田 啓史  化学数学Aでは、主に熱力学を理解することに焦点をあて、微分の考え方、全微分や完全微分、熱力学関数と微分の関係などを学んできた。化学数学Bでは、その他の化学に関係する重要な数学として、以下に示すように、ベクトルとその応用、行列と行列式とそれらの応用、フーリエ級数、偏微分方程式などを学ぶ。
1)ベクトルとその応用:分子中でそれぞれの原子がどのような位置関係で存在するか、結晶中で分子や原子がどのような位置にどのような方向で存在しているかを把握するのに、ベクトルは非常に有効である。ベクトルの基本的性質、結晶中での結晶面とベクトルの関係、ベクトルの微分で表せる物理的性質などを習得する。
2)座標変換: 物質の諸現象の理解には、直交座標よりは円筒座標や球面座標を使った方が理解しやすい場合がある。これらの座標系について学ぶ。
3)偏微分方程式:物質中での原子・分子の拡散現象、物質中を伝播する波動、原子中での電子の存在状態など、多くの現象が2階偏微分方程式で表される。2階偏微分方程式であるラプラス方程式やシュレディンガー方程式の持つ意味およびそれらの解法を学ぶ。
4)フーリエ級数とその応用: 化学現象の中で、周期性をもって時間的あるいは空間的に変動する現象は多く存在する。これらの現象をフーリエ変換して物性を理解することは、フーリエ変換NMRやX線回折などでひろく行われている。フーリエ級数、フーリエ変換について理解し、それらを応用することでどのような情報を得られるかを学ぶ。

 
3年次開講科目

開講科目 開講期 単位数 担当教員 講義概要
物理化学C 前期 2 勝本 之晶 物理化学Cでは,2成分以上の系の様々な相図を理解することから始め,化学反応の熱力学へと進みます.物理化学AとBで習得した知識を活かし,化学の諸問題の解析を行うことが,本講義の目的です.物理化学Cの内容を理解することによって,高校の化学で習ったすべての化学的現象のメカニズムが明らかになります.凝固点降下や沸点上昇,蒸気圧,浸透圧などといった希薄溶液の諸性質,吸熱反応,発熱反応,化学平衡,ルシャトリエの原理など化学反応に関する現象を化学熱力学によって理解します. 
 講義は基本的に板書によって進行しますが,必要に応じて補足プリントを配布します.ノートをしっかりとって復習できるようにしてください. 
放射化学実験 後期 2 川田 知、
倉岡 功
 「放射化学」のシラバスで簡単に紹介したように、放射能(厳密には放射性物質, RI)は自然科学の基礎研究から医療・工業・農業などの現場に至るまで広く利用されている。本化学科では、物質の移動・分配過程や遺伝子工学の研究における放射性トレーサーの利用、物質の構造解明に対するX線・中性子線の利用などが行われている。また、これらの研究に従事した卒業生で、放射性医薬品の製造、非破壊検査、放射線防護や安全管理の現場で活躍しているものも多い。このような現実を踏まえて「放射化学実験」が両コース共通の選択必修科目として位置づけられ、実験項目も選定されている。
  まず、放射線の測定原理は他の分析法と著しく異なるので、前もって理解しておく必要がある。そこで、GM計数装置および液体シンチレーションスペクトロメーターによるβ線の測定、NaI(Tl)シンチレーションスペクトロメーターおよびGe半導体スペクトロメーターによるγ線の測定とエネルギー分析の原理を学ぶ。これらの知識と技術を利用して、いくつかのRIの半減期を測定する。また、遺伝子工学への放射性トレーサーの利用例として、DNAのRI標識および生成物の分離・定量の実験を行う。
 非密封RI実験においては、その取り扱いを誤ると環境汚染や放射線障害の危険性を生じる。そこで、RIの取り扱いは法律により「RIセンター」のような特殊な施設内に限定されているとともに、安全性に関して通常の化学実験よりさらに厳しい注意が要求される。その関係で、放射線管理についても実習する。
外書講読Ⅰ 前期 2 祢宜田 啓史
大熊 健太郎
 化学英語について本講義で初めて本格的に学ぶことになりますので,用例を中心に学びます。近年の国際化により英文を読む必要性が格段に増えています。化学の世界においても国際的な会議に用いられる言語は,たとえどこの国の研究者との交流においても英語です。したがって,最低限の化学英語の理解〔発音も含めて〕は必要です。そうすれば将来のビジネスチャンスに恵まれることになります。
放射化学 後期 2 寺田 成之、倉岡 功  これまで、日本ではエネルギー自給率の向上や温室効果ガス削減の観点から旧来の火力発電を見直し、原子力発電へのシフトが求められてきた。しかし、2011年の福島での原発事故以来、原子力に対する風当たりは強くなってきた。一方、「放射性物質」は放射性トレーサーや放射線源として自然科学における基礎研究から医療・工業・農業などの幅広い現場で活用されており、我々の生活水準の維持や向上に最早欠くことのできない存在となっているのも事実である。
  化学の分野でよく利用される「放射性トレーサー法」は、①「安定および放射性同位体の違いに関わらず化学的性質は同じである」こと、②「放射線の測定感度が他の分析法と比べて著しく高い」という2つの原理に基づいている。ところが、放射線はヒトの五官には全く感じない。したがって、放射線と適当な物質との相互作用を通じて間接的にその存在と強さを知る(測定する)のである。つまり、放射線の測定原理は他の分析法と著しく異なるので、よく理解しておく必要がある。
  放射性トレーサーは微量でその存在を確認できるため、微量成分の検出やその定量法として、特に生化学や分子生物学の分野において重要な道具となってきた。そこで、最近その応用範囲を広げている蛍光トレーサー法と比較しながら、これらの分野における利用について学習する。また、放射化学実験に付随して放射線管理の知識や技術が要求されるので、それらについても学習する。
環境化学 後期 2 今任 稔彦  科学の進歩は人類に快適な生活をもたらしたが、一方では地球を構成している物質系のバランスを崩している。即ち、人類の活動によって、本来、地球が有している物質循環作用と自然の浄化作用の限界を超える化学物質が排出されている。そのため自然環境にかかる負荷が急増し、地球は危機的状況に向かっているといわれている。従って人類は自然環境問題に真剣に取り組まなければならない転換期をむかえている。
  環境中に排出された化学物質は、通常、低濃度であるため、その定量には高い感度と選択性を備えた分析法の適用が必要である。
  本講義では序論で人類の活動と環境破壊について述べ、次に環境分析に利用されるいくつかの分析法を取り上げる。さらに実際に環境分析を行う上で必要ないくつかの事柄を重点的に扱い、将来、環境化学問題に携わる上で直面する勉学に資する。
物質機能化学実験 後期 2 安藤・川田
山口(敏)・栗崎・石川・市川・濱口・吉田
 天然に存在する物質や人工的に合成された物質の性質や機能は、そのミクロ構造に深く係わっている。また、生理活性物質や金属酵素などの機能発現は関与する金属イオンや配位子の酸化還元反応に起因している。したがって、機能性物質の合成や設計のためには、物質の構造や性質を分子レベルで調べることが必須である。機能物質化学実験では無機分析化学や物質機能化学で学習してきた知識を基礎に、より高度な機器分析装置を用いた金属錯体の構造と性質を調べる方法を習得する。まず、各自が鉄錯体を合成する。合成した鉄錯体の結晶および溶液中の構造をそれぞれ単結晶X線回折法およびNMR法を用いて決定する。また、サイクリックボルタンメトリー(CV)を用いて、合成した鉄錯体の酸化還元挙動を明らかにする。
  本実験で用いられる手法の理論や測定法の詳細は、物質機能化学実験と併行して開講される物質機能化学Cで講義される。実験では、全員が鉄錯体を合成した後、3つのグループに分かれて、X線回折実験、NMR実験、サイクリックボルタンメトリー測定を順番に行う。したがって、グループによっては講義内容と実験内容が前後することもありうるので、テキストや参考書で予習をしておく必要がある。 (a)鉄錯体の合成
  2,2'-ビピリジンを配位子に用いた鉄錯体を合成する。
(b)サイクリックボルタモグラムの測定
  合成した鉄錯体のCV測定を行い、得られたサイクリックボルタモグラムから鉄錯体の酸化還元挙動の解析(酸化還元電位の決定、酸化還元化学種の同定など)を行う。
(c)単結晶のX線回折測定
  合成した鉄錯体の単結晶を選び、単結晶X線回折計を用いてX線回折測定を行う。得られたX線散乱データを用いて鉄錯体の結晶構造(格子定数、空間群、原子座標、温度因子、原子間距離、3次元構造)を決定する。 (d)溶液中の鉄錯体の構造解析
  合成した鉄錯体とキレート配位子の1H-NMR測定を行い、得られた化学シフトや緩和時間の結果より、溶液中の鉄錯体や配位子の構造やダイナミクスを調べる。
構造物理化学実験 前期 2 祢宜田・勝本
仁部・山田
渡辺・真田
本実験科目は、2年次の基礎物理化学実験および基礎量子化学実験の上級編であり、実験内容は、大きく分けて、物理化学的なテーマと量子化学的なテーマから構成されている。 
 物理化学は、物質が示すマクロ(巨視的)な性質を主に扱う。その中で電気的性質、熱的性質、そして、界面の性質を取り上げ、実験としては、誘電率の測定、熱分析、表面張力の測定を行う。 
 量子化学的内容の構造化学実験では、分子と光の相互作用を通して分子の構造を研究する分子分光学について学ぶ。分子分光学の研究対象は、分子の構造、化学結合の強さなどの静的な問題から、励起分子などの活性な反応中間体の構造、解離過程などの動的挙動の問題にまで広がっている。実験では、分子分光学の最も基礎的な方法である赤外吸収スペクトルの実験を通して、分子構造に関する知見、非調和振動子の概念、振動回転相互作用、解離エネルギーなどについて学ぶ。 
 物理化学や量子化学は、化学の中でも特に理論的色彩の強い分野である。実験の背後にある理論的事柄についても十分学んでほしい。
物質機能化学A 前期 2 川田 知

 分子の対称性と結合、電子状態は密接に関係している。この講義では、分子の対称性からどんなことがわかるかを調べ、群論という系統的概念を導入する。さらに、分子軌道や分子振動の解析に群論を用いた対称性の考え方が不可欠であることを学ぶ。とりわけ、一見しただけでは対称性の重要性がわからないような分光学的データから、群論を用いることにより、分子構造と電子構造に関する情報を引き出すことが可能であることを学ぶ。
 群論は高度な数学的内容を含む理論であるため、本講義では理論的背景は最小限にとどめ、対称操作、点群の種類、表現、指標の表、及び直積など解析に必要な群論の概念について学ぶ。続いて、無機化学への群論の具体的な応用の例として、金属錯体の基準振動型の対称性、分子軌道の対称性の求め方を学び、さらに、振動及び電子エネルギー準位間の遷移に対する選択則について学習する。

物質機能化学B 前期 2 川田 知  生命科学や材料科学における物質の機能やその発現には、その活性中心である金属錯体が関与している。金属錯体は、中心金属イオンの周りに、ある数の分子やイオン(配位子)が取り囲んでいる化合物を指し、たとえば、植物の光合成に重要な葉緑素(マグネシウムの錯体)、動物の細胞に酸素を運ぶヘモグロビン(鉄の錯体)など、古くから重要な役割を果たしてきた。金属イオンを分離・抽出する分子認識物質、高温超伝導物質、磁性材料、金属触媒、金属酵素だけでなく、最近では、分子素子(分子メモリー、分子ワイヤー、分子モーター、分子磁石、スイッチ、ディスプレーなど)の研究において金属錯体が重要な役割を果たしている。
  そこで物質機能化学Bでは様々な機能性金属錯体の性質を理解するために、金属錯体化学の基礎から応用までを学ぶ。前半では金属錯体化学の歴史、金属錯体の種類と命名法、金属錯体の構造とその決定法、金属錯体の物性と機能発現の原理、溶液中で生成する金属錯体の性質と反応など、金属錯体を取り扱う上で必要な基礎的概念を学び,後半では、21世紀の金属錯体化学として、生命科学や材料化学に関与する金属錯体の応用および機能発現物質の設計について学ぶ。
  錯体化学に関する高度な内容も含んでいる。したがって、それを理解するために、教科書を使って予習,復習をしっかり行うこと。
物質機能化学C 後期 2 栗崎 敏
山口 敏男
安藤 功
 天然に存在する物質や人工的に合成された物質の性質や機能は、そのミクロ構造に深く係わっている。また、生理活性物質や金属酵素などの機能発現は関与する金属イオンや配位子の酸化還元反応に起因している。したがって、機能性物質の合成や設計のためには、物質の構造や性質を分子レベルで調べることが必須である。物質機能化学Cでは、併行して開講される物質機能化学実験の内容(サイクリックボルタンメトリー、X線回折、NMR)に関する理論や原理および応用を学ぶ。
  サイクリックボルタンメトリー(CV)は物質の酸化還元反応に関する最も一般的な実験法である。授業では、電位を印加したときの電極・溶液界面における反応について学び、電極面における電子移動反応、溶液拡散層における物質移動反応を学ぶ。次いで、CVの測定によって得られる電流電位曲線とその応用および他のいくつかの電気化学測定法について学ぶ。
  単結晶のX線回折に関連して、X線回折の理論および基礎的な結晶学について学ぶ。次に、結晶解析の原理とその測定法については、X線回折装置を用いて回折データを測定する実験手順について学ぶ。その後、測定したデータの処理方法については測定データの消滅則から空間群を決定し結晶の持つ対称性を求める方法や構造を決定する方法について講義する。
  NMR法は有機化合物の同定に広く用いられているが、錯体の構造研究にも有効な手段である。フーリエ変換核磁気共鳴の原理を復習し、金属錯体を測定対象として、化学シフトやスピンースピン結合定数からの錯体の立体構造の予測、錯体の磁性の違いによる化学シフト変化について述べる。また、NMR法から得られる別の情報として緩和時間測定の原理を紹介し、緩和時間から錯体の配位子のダイナミクスについて学ぶ。
環境分析化学 前期 2 栗崎 敏
岩永 達人
 人類の社会活動によって、本来、地球が有している物質循環作用と自然の浄化作用の限界を超える化学物質が排出されている。そのため自然環境にかかる負荷が急増し、地球は危機的状況に向かっているといわれている。従って人類は自然環境問題に真剣に取り組まなければならない転換期をむかえている。
  環境中に排出された化学物質は、通常、低濃度であるため、その定量には高い感度と選択性を備えた分析法の適用が必要である。
  本講義では序論で人類の活動と環境汚染について述べ、次に環境化学分析に利用されるいくつかの機器分析法を取り上げる。さらに実際に環境科学分析を行う上で必要ないくつかの事柄を重点的に扱い、将来、環境科学分析に携わる上で取得する必要のある環境計量士や公害防止管理者の国家資格の勉学に資する。
物理化学D 後期 2 祢宜田 啓史  物理化学Dでは二つのことを学ぶ。一つは化学反応の速さであり、もう一つは溶液中のイオンの移動についてである。物理化学A、BおよびCでは、時間の経過によって系の状態が変化しない状態、すなわち、平衡状態の熱力学について学んできたが、ここでは、時間とともに変化する現象を扱う。
  化学反応は我々に身近な現象であり化学で扱う主要な分野であるが、意外にその本質は理解されていない。特に原子分子レベルからの理解はこれからの研究の進展に大きな期待がかかるところである。その導入として、歴史的な研究の経過をたどりながら、速度式が簡単な微分方程式で与えられることを学ぶ。すなわち、一次反応、二次反応、逐次反応などがどのような速度式で与えられ、それぞれの反応がどのような特徴を持つかを把握する。また、反応速度の温度依存性を反応の遷移状態という考えを基にArrheniusの式から理解する。最後は、反応速度理論を学び化学反応速度の理解を深める。
  イオンの移動に関しては、まず、電気伝導度速定から得られる電気伝導度、伝導率、モル伝導率、当量伝導率がどのような意味を持つ量かを把握する。次に、電解質とは何かを明確にしながら、電解質に関するKohlraushの平方根則やイオン独立移動の法則、Arrheniusの電離説などの重要な法則や概念を学ぶ。更に、輸率の測定法とその意味を理解し、輸率から求められるイオンの移動度などから電解質中における個々のイオンの存在状態の特徴について考える。
量子化学C 後期 2 仁部 芳則 量子論の基礎となるシュレーディンガー方程式を解くことによって、定常状態におけるエネルギー準位を求めることができる。これらのエネルギー準位を実験的に求めるためには、通常、電磁波(光)を使い、分子による電磁波の吸収や放出の現象を観測する分子分光法と呼ばれる方法が用いられる。この分子分光法を用いる方法は化学のみならず、薬学や医学等、様々な分野において物質の分析に使われ、材料等の評価をする際に必要不可欠な分析法であり、非常に応用範囲が広い。本講義では分光学の基礎理論を学び、具体例として赤外や、可視、紫外光を使って分子の性質を解析する方法の基礎について理解を深める。
  分子のエネルギーは、原子核の運動状態に由来する分子全体の並進運動、回転運動、振動運動及び分子中の電子の運動によって決定される。このうち、分子全体の並進運動以外はすべて量子化されており、個々の分子のエネルギー準位は離散的であり、それぞれの運動状態によって異なるエネルギー準位構造をもつ。この中で、振動運動は原子間の結合の強さによって決まるので、分子に関する重要な情報をもっている。振動状態の変化を引き起こす電磁波のエネルギーはおおよそ赤外領域に相当し、振動スペクトルの観測は振動分光とも呼ばれ、振動のスペクトルを解析することで原子同士を結びつけている化学結合に関する情報が得られる。振動スペクトルを観測するには赤外吸収とラマンスペクトルの2つの方法があり、本講義ではそれぞれのスペクトルに現れる振動準位の違いおよび解析法について学ぶ。また、気体分子においては振動状態の変化と共に回転状態も変化する振動回転スペクトルが観測されるが、その解析から分子構造を決定する方法についても学ぶ。
  さらに、電子の運動状態の変化に要する電磁波のエネルギーは振動状態の変化よりさらに大きく、可視・紫外領域に相当する。この領域に現れる遷移のエネルギーと吸収強度が分子構造とどのように関係し、分子構造が変わることによって、どのように吸収スペクトルが変化するのか理解し、さらに、同じ分子でも溶媒によって異なる吸収スペクトルを与えることを学ぶ。電子遷移を観測する際、本来禁制である遷移が弱いながら吸収スペクトルとして観測される。これは振動と電子状態の相互作用によるものであるが、本来禁制である電子遷移が現れる理由についても学ぶ。
機能生物化学実験 後期 2 山口 武夫、倉岡 功、
福田 将虎
機能生物化学実験では大きく分けて5つのテーマ、すなわち (1) 実験の基礎技術、(2) タンパク質の抽出と精製、(3) 酵素反応と速度論解析、(4) 生体膜の性質、(5) 遺伝子工学の利用について学習していきます。テーマ(1)は生化学実験を実施する際の基礎技術を解説・習得するものです。(2)と(3)は二年次に学習した基礎生物化学実験の内容を更に深めて行くものです。
有機生物化学実験 前期 2 大熊・松原・
塩路・草野・
古賀・長洞
 「基礎有機化学実験」を2年で学び、その延長の実験として有機生物化学実験を実施する。基本的な有機化学実験の操作を修得した学生に対し、研究に必要な技術の習得を目的に実施する。有機化学と生物化学の合成実験を行う。
  講義の上では学んでいることが多いかもしれないが、実験を行い物質を実際に扱うことにより、化合物の性質を感覚的に体得することが本実験の目的である。講義ではわずかな時間で学ぶ実験も実際に行うと思うように行かない。創意工夫をすることにより目的の化合物を合成できる。実験の過程を詳細に検討しながら収率をあげる工夫をすることにより、実験に必要な技術を学んでいく。
  反応は多岐にわたるが、有機化学の反応が生体内でも行われていることを種々の実験により確かめる。
生物化学C 前期 2 倉岡 功
生物化学は、生体関連物質の構造や性質を扱う物質生化学と、それらの物質の動的変化を扱う代謝生化学に大別される。前者に関しては既に「生物化学A、B」で学習したことと思う。本講義「生物化学C」の内容は主として後者の動的生化学に関するものである。ここでは、物質生化学の基本的事項として不可欠な知識を学習する。生体内では絶えず複雑な物質変化が起こっている。この変化は生物が生命を維持するために必要なものである。「生物化学C」では、このような変化の過程や意義とそれに伴う分子機構について解説する。この講義の基礎事項として、各種生体物質の構造、性質の理解が必要である。また、特に、酵素の性質や補助因子としての補酵素の知識が必須である。従って、それらの知識がまだ身についていない人は、「生物化学A、B」の講義内容をしっかり復習しておこう。
 なお、授業内容に関する講義資料を、化学科機能生物化学研究室のホームページの「代謝マップ」(HPを参照)に公開しているので、試験前などに参考にするとよい。
生物化学D 後期 2 福田 将虎  生物化学Dでは、これまでに生物化学A~Cで学んだことを活かし、「ゲノム情報をどのように使って生物が生きているのか」を学びます。近年の生命科学分野の発展は目覚ましいものがあり、「DNA」や「遺伝子」「ゲノム」「クローン」などの言葉を耳にする機会も多くなってきました。また最近では、ゲノム編集と呼ばれる遺伝情報を改変する技術が開発され、基礎研究だけでなく医療や創薬など実社会においてゲノム改変技術が使われ始めています。そこで本講義ではまず、細胞の情報を司る物質、すなわち核酸(DNAとRNA)に重点を置き、化学の観点から構造・性質と機能について学習します。同時に、細胞内でDNA情報がRNAに写し取られる「転写」と、RNA情報を使って機能物質であるタンパク質を合成する「翻訳」について、その分子機構を詳しく解説します。その後、転写後修飾や翻訳後修飾を始めとする遺伝子発現・機能の調節機構について学習します。さらに、生命科学研究を行うための基礎的な研究手法とその原理を学びつつ、「遺伝子工学」あるいは「バイオテクノロジー」と呼ばれる手法についての知識を深めます。最後に、DNAを人工的に操作することにより遺伝子の機能を解明し、生体の性質を改変する実際の研究トピックに触れ、現在の遺伝子治療・遺伝子診断やクローン動物の作出などのバイオテクノロジーについて紹介する。
生物物理化学 後期 2 山口 武夫  21世紀、生命現象の神秘的な謎は一つ一つ分子レベルで解明されていくであろう。人間から植物まで形あるすべての生命体はその基本単位である細胞から構築されている。莫大な数の細胞が構造的および機能的に結びついて一個の生命体ができあがっている。この講義では最初に細胞内で起こっている化学反応(あるいはエネルギー変換)が熱力学によってどのように理解できるかを見てみよう。次に、細胞と細胞の結合や細胞間の情報伝達が細胞表面(界面)で行われていることから、膜表面(界面)での物理化学的諸性質を学習する。特に、肺や膀胱の機能を表面(界面)張力の立場から考えるところは面白いと思う。最後に、両親媒性分子の集合体である生体膜について構造と機能の両面から学ぶ。特に、生体膜のところは、機能生物化学実験をよりよく理解するために有益である。
  テキスト「生物物理化学の基礎」の第1章、第4章、第5章を事前に読んでおくこと。また、授業中に関連することについて質問を行ったり、章末の演習問題を選んで、レポート提出を課す。
有機材料合成化学 後期 2 大熊 健太郎  有機化合物を取り扱うことは化学教室のほとんど全ての研究室で行われている。したがって、研究を行う際に簡単な合成を行うことが出発点となることがある。有機合成の基本は炭素炭素結合の形成反応にある。その方法は数多く開発されているのでその幾つかを学び有機化学がいかにして発展してきたかをたどっていきたい。この講義では、主に炭素アニオンの反応性について学ぶ。有機材料の合成に必要な基本的な反応を学ぶことになる。
  アルデヒドケトンの項ではケト-エノールの互変異性を学び、酸性度によりエノール体が容易に生成することを学ぶ。
  塩基の作用により、容易にエノラートが生成するので、その反応性について学ぶ。
  合成の実際を通して、今まで学んだことがどれほど利用されるかを学ぶ。実際に研究室で行ない発表された研究論文を例にして、反応機構や含まれている炭素炭素結合反応について学ぶ。
構造有機化学 前期 2 林田 修  有機化合物は、生命体を構成する重要な物質であるばかりでなく、材料科学の分野においても重要な役割を果たしている。本講義では、このような有機化合物の特徴や性質を理解し、その構造を分子レベルで解明するための分析機器を使った解析法について学ぶのがねらいである。なかでも、核磁気共鳴(NMR)分光法は有機化学者が使うことができる最も有効な分光法であり、有機化学者が最初に頼る構造決定の方法である。NMR 分光法は炭素?水素の構成に関する化学的な情報を提供してくれる。分子式に関する情報を与える質量分析法と分子の官能基に関する情報が得られる赤外分光法を併用すると、非常に複雑な分子であっても、構造を解くことが可能になる。このように、NMR 分光法は構造決定に最も価値の高い分光法の一つであることから、低分子化合物にかぎらず、生物化学の分野においてはタンパク質の構造や折りたたみを調べるためにも NMR 分光法の技術が使われている。これらNMR を主体とした分析法の原理およびそれらのスペクトルの解釈と構造決定について基礎から学ぶ。
生物有機化学 前期 2 松原 公紀  生物有機化学では、生態系の様々な物質や化学現象を有機化学の側面から捉えることになる。すなわち有機化学の反応・有機化合物の性質を生化学の反応や生体物質の性質にリンクさせ、さらには生理活性物質の実験室的合成法などを扱う。したがって本講義は、2年次までに学んだアルコール、アルケン、芳香族の化学を踏まえ、下の①?④に示したように、生体物質であるケトン・アルデヒド、糖類、カルボン酸、アミンの有機化学を学ぶ。さらに、この20年ほどで主流になった、生理活性物質・医薬品合成に用いられる金属試薬を用いたいくつかの新しい有機合成反応⑤について学ぶ。
  ①有機化学的なケトン・アルデヒドの合成法とそれらの反応について学ぶ。有機物の酸化と還元とともに、付加反応のしくみとバリエーションについて学ぶ。
  ②糖類の化学研究においてアルコール、ケトン、アルデヒドの性質がどのように応用されているかを学ぶ。また、製薬研究で行われている糖類の変換反応、構築反応についても一部触れる。
  ③カルボン酸の合成法、還元やカルボン酸誘導体の反応について学ぶ。また生体内でどのようにカルボン酸が合成されるか、について有機化学的な解釈に触れる。またペプチド合成法に触れ、保護と脱保護について学ぶ。
  ④アミンは生体物質のほとんどに含まれる官能基である。この性質を理解し、実験室的合成法および反応性について学ぶ。
  ⑤最近のノーベル化学賞をみればわかるように、現在有機化学の主流は金属試薬を使った有機合成反応である。この新しい分野を概説し、いくつかの重要な反応について応用も含めて解説する。

 

4年次開講科目

開講科目 開講期 単位数 担当教員 講義概要
化学特別研究 後期 2 化学科教員
全員

本科目の概要は、英語で書かれた原著論文紹介、専門書の輪読、卒業論文の中間報告等である。これは「卒業論文」と対をなし、「教育」と「研究」が融合・一体化した科目である。「卒業論文」においては本化学科の最後の仕上げの教育を受ける。そこでは、各自に未知の研究テーマが与えられ、その目的達成のために1年間にわたり全能力を振り絞って努力する。しかし、研究生活は初めての経験であるので、その努力を最も効果的に実らせるために「一工夫」が必要であり、このため本科目が設けられている。詳細な内容については、卒業論文作成において所属している研究グループごとに行われる。以下に化学科の各グループのスタッフの紹介をする。
生命化学系
○有機生物化学グループ
有機生物化学グループ(大熊健太郎教授、林田修教授、松原公紀教授、塩路幸生准教授、古賀裕二助教、長洞記嘉助教、草野修平助教)
○機能生物化学グループ(山口武夫教授、倉岡功教授、福田将虎准教授、田中英彦教育嘱託、永留重実助教、塩井成留実助教)
物質化学系
○物質機能化学グループ(山口敏男教授、川田知教授、安藤功教授、栗崎敏准教授、吉田亨次助教、市川慎太郎助教、濱口智彦助教、石川立太助教)
○構造物理化学グループ(祢宜田啓史教授、仁部芳則准教授、勝本之晶准教授、山田勇治助教、渡辺啓介助教、真田雄介助教)

卒業論文 通年 4 化学科教員
全員
 3年次まで、主として化学に関する一般的な知識及び実験技術について学んだ。また、3年次までの各分野の専門実験においては、化学において基本的で重要ではあるが、既に結果の分かっているテーマの実験を通じて、実践的な化学知識や実験技術を効率よく修得することを目的として教育を受けてきた。この「卒業論文」は社会に出て、または大学院に進学して一人前の「研究者・技術者」として自立できるための最後の仕上げ教育として位置づけられる。
  まだ結果の知られていない研究テーマが諸君の一人ひとりに与えられ、テーマに関する情報の収集、実験計画の立案、実験装置の整備、データの評価、グループでの議論、そこから導かれる結論など、自分が中心となって取り組まなければならない。研究内容は卒業論文発表会や場合によっては学会において発表し、これらの発表の準備を通じてプレゼンテーション能力を向上させる。また、卒業論文の作成を行うことによって、説得力のあるレポートや論文のまとめ方を学ぶ。
これらの経験は社会に出て様々な分野で活躍する基礎的能力を培うことになる。結論が分かっていない事態にどのように対処するかを最先端の化学の研究を通じて種々の観点から学んでいく。
物質化学特別講義 集中前期 2 勝本 之晶、大久保貴志、長田 健介

 最近、有機EL(エレクトロニクス)という言葉を頻繁に耳にするようになってきた。この有機ELは化学者にとってなじみの深い蛍光やリン光といった分子の発光現象を利用した電子デバイスである。一方、光エネルギーを直接電力に変換できる有機薄膜太陽電池も現在活発に研究されている。このような有機物を利用した電子デバイスは、ロール・ツー・ロールやインクジェットといった印刷プロセスを利用することで、比較的安価にフレキシブルなデバイスを製造できるといった特徴をもつ。従って、有機電子デバイスは今後更に私たちの身の回りにあふれてくることが予想され、実際に化学を学んだ人間がその開発に携わる機会も増えてくるものと考えられる。本講義では有機電子デバイスを理解するうえで重要な分子の電子状態と光との相互作用、固体のバンド構造と電気伝導について学んだ後、有機EL素子と有機薄膜太陽電池の素子構造と動作原理について概説する。

生命化学特別講義 集中前期 2 松原 公紀、寺田 眞浩、井倉 毅  有機合成において、望む化合物を選択的に合成することは重要な課題となっている。本講義では、有機反応における位置選択性、立体選択性など各種選択性について、軌道相互作用の観点からその発現理由を解説する。講義題目を「有機合成における選択性の発現:軌道相互作用を指導原理として」とし、主な内容としては①イントロダクション:選択性発現の要因、②環化反応における位置選択性:Baldwin則、③隣接基効果、④アノマー効果とゴーシュ効果、⑤鎖状立体化学制御(Houkモデル)求核付加編、⑥鎖状立体化学制御(Houkモデル)求電子付加編、を紹介する。またキラルブレンステッド酸触媒ならびに塩基触媒を用いた不斉合成反応に関連する最近のトピックとして、「水素結合を戦略的相互作用として活用する有機分子触媒の創製」について内容を紹介する。 
 生命情報を担うゲノムDNAは、絶えず必要なその情報を読み取りまた安定的に維持している化学物質である。この情報機構の制御ためにゲノムDNAは、クロマチンと呼ばれる分子複合体を用いて、その塩基配列の遺伝情報のみならずエピジェネティカルにも自らをコントロールしている。クロマチンの基本構造は、ヒストンタンパク質にDNAを巻きつけたヌクレオソームであり、このヌクレオソームの連なった構造がクロマチンとなる。生体内では様々な生命反応がこのクロマチンを基盤に起こる。本講義では、こうしたクロマチンの構造と機能について学ぶ。
化学国際演習 集中後期 2 祢宜田 啓史  グローバル化が加速するわが国において国内で働く研究者・技術者であっても英語によるコミュニケーション能力はもはや必要不可欠なものです。国際社会において主体的に行動できる人材になるためには、諸外国との相互理解の増進や友好関係の深化も重要課題のひとつです。この科目では、蔚山大学校化学科の教員や学生の皆さんとともに英語による研究発表会やグループ討論をとおして、科学的内容の英語によるプレゼンテーション能力やコミュニケーション能力を養成することと、国際的視野を身につけることを目標とします。なお、本演習の実施形態は年度によって、蔚山大学校化学科の教員や学生らを本学に迎えて演習を行なう場合と、逆に蔚山大学校化学科を訪れて演習を行なう場合があります。

 

 

栗崎 敏、川路 均、神崎 亮

 

市川 慎太郎・草野 修平

化学科について

学科新着情報

2022年10月24日 New!

10/24(月)に就職関連行事「先輩と語る」(就職懇談会2022)を開催しました。
学部2年生を含む50名程度の学生にご参加頂きました。
講演者の皆様、ありがとうございます。

詳しくはこちら

2022年10月4日

13th International Gel Symposiumにおいて修士2年の植田 まいさんがポスター賞を受賞しました。
詳しくはこちら

2022年8月23日

第59回化学関連支部合同九州大会において修士2年の植田 まいさんがポスター賞を受賞しました。
詳しくはこちら

2022年8月17日

8/7(日)福岡大学理学部オープンキャンパスが開催されました。化学科においても展示実験・研究室見学ツアーを行いました。
多くの方々にご参加いただき、誠にありがとうございました。
その様子は理学部ページに掲載されています。

2022年5月27日

昨年度卒業の北島成美さんの教員採用試験合格者インタビューがFukudaイズムで紹介されています。

詳細はこちら

2022年5月11日

基礎化学実験部門におきまして助教1名の公募を行います。
詳細はこちら

2022年4月1日

新年度が始まり、新たに永井助教、岩下助教が化学科に赴任されました。
教員紹介を更新しました。こちら

2022年3月7日

松岡准教授日本化学会化学教育有功賞を受賞されました。
詳しくはこちら

2022年1月22日

化学科紹介動画を作成し、YouTubeにアップロードしました。
詳しくはこちらから

2021年12月8日

有朋会館改修家具制作に参加してくれる学生を募集しています。理学部の学生でも大歓迎です。
詳しくはこちらのポスターから

2021年10月23日 

10月9日と10月16日にひらめき☆ときめきサイエンス2021in福岡大大学を開催しました。
詳しくはこちら

2021年10月18日 

就職懇談会を10月18日(月)に開催しました。学部1年生を含む30名程度の学生にご参加頂きました。
講演者の皆様、ありがとうございます。
詳しくはこちら

2021年9月6日

第58回化学関連支部合同九州大会において修士2年の今村 悟君がポスター賞を受賞しました。
詳しくはこちら

2021年8月31日

第58回化学関連支部合同九州大会、九州錯体化学懇談会261回例会において修士2年の河野未来さんが学会賞を受賞しました。
詳しくはこちら

2021年5月12日

有機生物化学及び構造物理化学グループにおきまして助教1名の公募を行います。
詳細はこちら

2021年5月1日

当化学科に所属されていた脇田久伸名誉教授が、令和3年春の叙勲で、瑞宝中綬章を受章されました。
詳しくはこちらの大学HPをご覧ください。

2021年4月1日

新入生の皆様、ご入学おめでとうございます。
新年度を迎え、『就職担当』、『研究室一覧』等を更新しました。

2021年3月23日

山口敏男教授・大熊健太郎教授の最終講義・退職記念祝賀会が3月13日(土)に開催されました。
配信形式で行われた最終講義の動画をアップロードしましたので是非ご覧ください。

2021年2月8日

錯体物性化学研究分野教授または准教授1名の公募を行います。
詳細はこちら

2021年1月15日 

化学科紹介動画を作成し、Youtubeにアップしました。
詳細はこちら

2020年10月4日

吉田亨次先生が物理化学研究室の准教授に昇格されました。これをうけまして、研究室紹介ページを更新しました。

2020年10月1日 

小柴琢己教授らが、「withコロナ」時代に向けてミトコンドリアの新たな役割に関する解説論文を『iScience』誌に発表しました。
詳しくはこちら

2020年7月8日

典型元素化学研究分野准教授1名の公募を行います。
詳細はこちら

2020年5月20日

竹立新人助教らのゲノムの安定性維持に関わる論文『Nature Structural & Molecular Biology』誌に掲載されました。
詳しくはこちら

2020年2月27日 

3月7日(土)に開催予定でした山口敏男教授・祢宜田啓史教授の退職記念祝賀会及び最終講義中止となりました。
詳しくはこちら

2020年1月14日 

構造物理化学グループ准教授1名の公募を行います。
詳細はこちら

2020年1月7日

山口敏男教授・祢宜田啓史教授の最終講義ならびに退職記念祝賀会が3月7日(土)に開催されます。
詳しくはこちら

2019年11月26日

当化学専攻の上田翔大君が、国際学会6th ACEM and 48th JEMSで若手研究者奨励賞を受賞しました。
詳しくはこちら

2019年11月26日

The 1st NUS-FU-KU Joint Symposium on Biochemistry in FUKUOKAを10月31日(木)に開催しました。みなさんの積極的な参加に感謝申し上げます。
当日の集合写真を掲載しました。こちら

2019年11月26日

小柴琢己教授のミトコンドリア機能に関する論文がアメリカ生化学会の学術誌に掲載されました。
詳しくはこちら

2019年11月11日

キャリアデザインフォーラム2019を11月9日(土)に開催しました。
みなさんの積極的な参加に感謝申し上げます。
詳しくはこちら

2019年9月6日

小柴琢己教授のミトコンドリア機能に関する論文が米国・Cell Pressの学術誌「iScience」誌に掲載されました。
詳しくはこちら

2019年9月4日

第56回化学関連支部合同九州大会において修士2年の柴田佳奈さんが優秀ポスター賞(有機化学)を、修士1年の植松尊君が若手研究者奨励賞(無機化学)受賞しました。
詳しくはこちら

2019年8月26日 

8/21-24にウルサン大学との交流セミナーが開催されました。
その様子はこちら

2019年7月16日

石川助教・川田教授の二核Cu錯体に関する論文が王国化学会誌「CrystEngComm」に掲載されました。
詳しくはこちら

2019年4月1日

新年度が始まり、小柴 琢己教授と竹立 新人助教が新たに化学科に赴任されました。
詳しくは教員一覧

2019年3月12日 

安藤功先生、山口武夫先生、田中英彦先生御退職記念祝賀会が無事開催されました。

当日の様子はこちら

2019年2月1日

倉岡教授の飲酒とがんとの関連性に関する研究が英国科学誌「Scientific Reports」に掲載されました。
詳細はこちら

2018年12月14日 

塩井(青木)助教の毒ヘビに関する研究が米国学術雑誌 Journal of Biological Chemistry に掲載されました。

詳しくはこちら

2018年11月26日 

キャリアデザインフォーラム2018を11月24日(土)に開催しました。
就活生のみならず、2年生のみなさんにも参加していただき、ありがとうございました。
詳しくはこちら

2018年10月3日

当化学専攻の野瀬 可那子さんが、第12回バイオ関連化学シンポジウムでポスター発表賞を受賞しました。
詳しくはこちら

2018年9月3日

当化学科に8月まで在籍されていた草野助教が理化学研究所に栄転されました。
さみしいながらもご活躍をお祈りいたします。

2018年8月28日 

博士3年の稲富 貴裕君が43rd ICCC2018においてポスター賞を受賞しました。
詳しくはこちら

2018年6月20日

修士2年の松元圭佑君が第55回化学関連支部合同九州大会において優秀ポスター賞を受賞しました。
詳しくはこちら

2018年6月20日

福田将虎准教授の研究紹介が「実験医学6月号」に掲載されました。
詳しくはこちら

2018年1月16日

キャリアデザインフォーラムサテライト企画が1月16日(火)に開催されました。
その時の様子はこちら

2017年12月18日

職員対抗駅伝大会に化学科チームが参加し、3位入賞を果たしました。
詳しくはこちら

2017年12月9日

草野修平助教が、2017年有機合成化学協会塩野義製薬研究企画賞を受賞しました。
詳しくはこちら

2017年11月20日

当化学専攻の野瀬 可那子さんが、国際学会(ISNAC2017)でポスター賞を受賞しました。
詳しくはこちら

2017年9月11日

当化学専攻の禪院 知寛君が、第5回水科学と水資源に関する国際会議でポスター賞を受賞しました。
詳しくはこちら

2017年8月24日

8/21-24にウルサン大学との交流セミナーが開催されました。
詳しくはこちら

2017年7月20日

8/5(土)のオープンキャンパスで化学科では公開実験を行います。 詳しくはこちら

2017年4月20日

機能生物化学グループで公募を行います。
詳しくはこちら

2017年4月1日

新年度が始まり、倉岡 功先生が新たに化学科に赴任されました。
詳しくは教員一覧

2017年2月14日

福田助教の新たな遺伝子改変技術に関する論文が英国科学誌「Scientific Reports」に掲載されました。
詳しくはこちら

2017年2月4日

当化学専攻の野瀬さん、梅野君、野口君が、第39回分子生物学会でポスター賞を受賞しました。
詳しくはこちら

2017年2月4日

当化学専攻の野瀬 可那子さんが、RNAフロンティアミーティング2016でベストプレゼンテーション賞を受賞しました。
詳しくはこちら

2016年11月17日

山口敏男教授が平成28年度日本中性子科学会学会賞を受賞されました。 詳しくはこちら

2016年10月15日

本年度も次期就活生に向けて就職懇談会を開催しました。

2016年07月30日

本年度も福岡大学オープンキャンパスにおいて、化学科では様々な公開実験を実施する予定です。
日時 8月6日(土) 場所 9号館3階学生実験室

2016年4月1日

新年度が始まり、真田 雄介先生と市川 慎太郎先生が新たに化学科に赴任されました。
詳しくは教員一覧

2016年2月19日

川田教授の鉄錯体に関する論文が英国科学誌「Nature」に掲載されました。
詳しくはこちら

学科 問い合わせ先

化学科

〒814-0180
福岡市城南区七隈8丁目19-1
TEL: 092-871-6631(内線2252)
FAX: 092-865-6030
(理学部事務室)