[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

ハイブリット触媒による不斉C–H官能基化

[スポンサーリンク]

第157回目のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院 薬学研究院 博士後期課程2年の佐竹 瞬 (さたけ しゅん)さんにお願いしました。

佐竹さんの所属する研究室(松永 茂樹 教授)では、医薬分子の迅速合成に向け、主に遷移金属触媒を用いた炭素–水素結合活性化反応や不斉反応の開発に精力的に取り組まれています。
今回佐竹さんらは、遷移金属触媒と有機分子触媒からなる独自のハイブリッド触媒を用いることで、高エナンチオ選択的なC–H官能基化反応を開発することに成功しました。
本成果は、最近刊行されたNature Catalysis誌に掲載されるとともにプレスリリースが行われています。

“Pentamethylcyclopentadienyl Rhodium(III)-Chiral Disulfonate Hybrid Catalysis for Enantioselective C-H Bond Functionalization”

Satake, S.; Kurihara, T.; Nishikawa, K.; Mochizuki, T.; Hatano, M.; Ishihara, K.; Yoshino, T.; Matsunaga, S.
Nature Catalysis 2018, Published online. DOI: 10.1038/s41929-018-0106-5

実際に実験に取り組まれた佐竹さんに関して、松永先生と吉野 達彦 助教からコメントをいただいています。

2015年4月に研究室を立ち上げるにあたり、当時修士1年生になったばかりの佐竹君にはラボ内でもっとも挑戦的なことに取組んでもらうことにしました。「原料回収のみ」または「滝のようなTLC」という厳しいデータしか出てこない日々が続き、正直、ボツとなったテーマの数は数えきれません。そのような状況でも、新しいことに挑戦しようという信念をもって丹念に研究に打ち込んでくれました。佐竹君の前向きな性格と混沌からタネを拾いだせる繊細さがあってこそ成功したテーマだと思っています。(松永茂樹)

佐竹君は、今の研究室の体制がスタートしてからいくつもの難しいテーマに挑戦してくれました(没になったものも多いですが、そこは教員の力不足です)。その行動力と前向きさで多くの試行錯誤を繰り返してくれた結果が今回の成果につながっています。後輩の面倒見もよく、今回の仕事でもM2の栗原君と一緒にがんばってくれました。失敗も成功も経験したことで大きく成長して、これからも活躍していってくれると期待しています。(吉野達彦)

研究(室)立ち上げ時のテーマに関わるという経験は、誰もができるわけではありません。苦労も人一倍多いかと思いますが、そのような経験でしか得られない、特別な実力をつけることができるのだと思います。そのような状況にいる方は特に、論文と合わせて佐竹さんのインタビューをご覧ください!

Q1. 今回のプレスリリース対象となったのはどんな研究ですか?

不斉C–H官能基化を実現するハイブリット触媒を開発しました。

Cp*ロジウム錯体は、配位性官能基 (DG) を用いるC–H官能基化反応において、優れた触媒として広く用いられています。本触媒による反応を不斉反応へと発展させるには、Cp配位子にキラルな構造を導入する手法が一般的でした。1) しかしながら、錯体の調製に合成上の手間が多く、より簡便な手法が望ましいと考えられました(図1)。

 

私たちは、触媒活性種がカチオン性である点に着目し、有機分子触媒をキラル対アニオンとして導入したハイブリット触媒を開発し、不斉C–H官能基化に成功しました。導入するアニオン種はビナフチルジスルホナート(BINSate) が最適であり、錯体の調製は極めて容易なものとなっています(図2)。

Q2. 本研究テーマについて、自分なりに工夫したところ、思い入れがあるところを教えてください。

本研究テーマは研究室立ち上げに際し、多くテーマをボツにした上で初めて得られたポジティブな成果で、最初にHPLCを確認した時の喜びは忘れられません。そのため、今回のハイブリット触媒自体に深い思い入れがあります。

また、工夫した点は添加剤です。様々な配向基を持つ基質を検討しましたが、ピリジン類でのみ良い選択性が得られました。基質以外のピリジン類の添加がポジティブに働くと想定し、わずかではありますがエナンチオ選択性の向上を確認した時は本研究の最初の壁を超えた瞬間でした。

Q3. 研究テーマの難しかったところはどこですか?また、それをどのように乗り越えましたか?

不斉反応では当然のことではありますが、選択性を上げる点です。本研究では既存の戦略の多くが裏目に出ました。例えば、ビナフチル骨格への3,3’位への置換基の導入、接触イオン対の形成を狙った非極性溶媒の利用 2)、等々です。メカニズムの予想がつかない中で、まさに手探りで実験・考察・議論を繰り返し、選択性を高めた過程は難しかった点ではありますが、頭と身体をフルに働かせる実験科学の醍醐味であった気がします。基質に細工を加えることで目標の選択性に到達し、また後輩の栗原くんの成果にも助けられて、今回の報告に至りました (図3)。3)  しかし、難関の立体反応経路に対する検証が残っており、未だに全てを乗り越えられていないという印象です。

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

化学をベースに新たな価値を見出し、社会に貢献することが目標です。今回の成果は、先生方をはじめとした研究室のメンバーとの議論のおかげで達成できました。今までの研究生活で、議論は良い成果につながるだけでなく、多くの学びを与えてくれると強く感じています。将来は、同じ目的を持つ人たちと熱く議論をすることで、化学だけに留まらずさらに幅広い分野を学び続けて、目標に向かって邁進できたら幸せだろうと思います。

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

今回の紹介の機会を頂きありがとうございました。ケムステの読者の一人である私にとって大変光栄に思います。

元々、化学や実験がそれほど好きでなかった私が、研究の楽しさに目覚めたのは「とりあえず、やってみる」ができる様になってからです。初めのうちはできることが少ないのですが、可能な限りで「とりあえず、やってみる」を繰り返すうちに知識と技術が身につき、できることが増えて研究がどんどん楽しくなっていきました。研究に上手く乗れていない学生の参考になると幸いです。

最後に、松永茂樹先生、吉野達彦先生をはじめ研究室の皆様、共同研究先の石原一彰先生、波多野学先生、並びに石原研関係者の皆様に深く御礼申し上げます。

研究者の略歴

名前:佐竹 瞬(さたけ しゅん)

所属:北海道大学大学院 生命科学院 薬品製造化学研究室 博士後期課程2年(日本学術振興会特別研究員 DC2)

研究テーマ:Cp*Rh(III)-キラルジスルホナートハイブリット触媒による不斉C–H官能基化反応の開発

 

参考文献

1) Newton, C. G.; Kossler, D.; Cramer, N. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 3955. DOI: 10.1021/jacs.5b12964

2) Hamilton, G. L.; Kang, E. J.; Mba, M.; Toste, F. D. Science 2007, 317, 496. DOI: 10.1126/science.1145229

3) Kurihara, T.; Satake, S.; Hatano, M.; Ishihara K.; Yoshino T.; Matsunaga, S.
Chem. Asian. J. 2018Early ViewDOI: 10.1002/asia.201800341

Avatar photo

めぐ

投稿者の記事一覧

博士(理学)。大学教員。娘の育児に奮闘しつつも、分子の世界に思いを馳せる日々。

関連記事

  1. 禅問答のススメ ~非論理に向き合う~
  2. アノードカップリングにより完遂したテバインの不斉全合成
  3. 植物毒の現地合成による新規がん治療法の開発
  4. 新生HGS分子構造模型を試してみた
  5. 既存の農薬で乾燥耐性のある植物を育てる
  6. 有機反応を俯瞰する ー芳香族求電子置換反応 その 2
  7. アミジルラジカルで遠隔位C(sp3)-H結合を切断する
  8. 機能性ナノマテリアル シクロデキストリンの科学ーChemical…

注目情報

ピックアップ記事

  1. アザ-ウィティッヒ反応 Aza-Wittig Reaction
  2. 次世代の産学連携拠点「三井リンクラボ柏の葉」を訪問しました!
  3. 狙いを定めて、炭素-フッ素結合の変換!~光触媒とスズの協働作用~
  4. ローゼンムント・フォンブラウン反応 Rosenmund-von Braun Reaction
  5. ボニー・L.・バスラー Bonnie L. Bassler bassler
  6. キニーネ きにーね quinine
  7. アルバート・コットン Frank Albert Cotton
  8. ペプチド縮合を加速する生体模倣型有機触媒
  9. エヴァンスアルドール反応 Evans Aldol Reaction
  10. 化学産業における規格の意義

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2018年9月
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930

注目情報

最新記事

創薬懇話会2025 in 大津

日時2025年6月19日(木)~6月20日(金)宿泊型セミナー会場ホテル…

理研の研究者が考える未来のバイオ技術とは?

bergです。昨今、環境問題や資源問題の関心の高まりから人工酵素や微生物を利用した化学合成やバイオテ…

水を含み湿度に応答するラメラ構造ポリマー材料の開発

第651回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院工学研究科(大内研究室)の堀池優貴 さんにお願い…

第57回有機金属若手の会 夏の学校

案内:今年度も、有機金属若手の会夏の学校を2泊3日の合宿形式で開催します。有機金…

高用量ビタミンB12がALSに治療効果を発揮する。しかし流通問題も。

2024年11月20日、エーザイ株式会社は、筋萎縮性側索硬化症用剤「ロゼバラミン…

第23回次世代を担う有機化学シンポジウム

「若手研究者が口頭発表する機会や自由闊達にディスカッションする場を増やし、若手の研究活動をエンカレッ…

ペロブスカイト太陽電池開発におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用

持続可能な社会の実現に向けて、太陽電池は太陽光発電における中心的な要素として注目…

有機合成化学協会誌2025年3月号:チェーンウォーキング・カルコゲン結合・有機電解反応・ロタキサン・配位重合

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2025年3月号がオンラインで公開されています!…

CIPイノベーション共創プログラム「未来の医療を支えるバイオベンチャーの新たな戦略」

日本化学会第105春季年会(2025)で開催されるシンポジウムの一つに、CIPセッション「未来の医療…

OIST Science Challenge 2025 に参加しました

2025年3月15日から22日にかけて沖縄科学技術大学院大学 (OIST) にて開催された Scie…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー