[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

ケトンをエステルに変えてぶった斬る!脱アシル型カップリング反応の開発

[スポンサーリンク]

 

第 623 回のスポットライトリサーチは、早稲田大学大学院 先進理工学研究科 応用化学専攻 山口潤一郎研究室 博士課程二年 の 中原 輝 (なかはら・ひかる) さんにお願いしました!

山口研究室では、「分子をつなぐ」「分子をぶっ壊す」「革新的な分子をつくる」の三本柱を軸に、新しい合成方法論の開発や新規触媒の開発、それらを活用した機能性分子の創出などに注力され、次々と目覚ましい成果を挙げられております。

今回、中原さんらの研究グループでは、新しい形のクロスカップリング反応である「芳香族ケトンの脱アシル型クロスカップリング」反応を開発しました。芳香族ケトンは入手容易なビルディングブロックであり、本反応を用いた多彩な機能性分子の構築が期待されます。

本研究の成果は非常に高く評価され、Cell Press 発刊の化学系ジャーナル「Chem」誌に掲載されるとともに、早稲田大学よりプレスリリースされました。

Versatile deacylative cross-coupling of aromatic ketones

Hikaru Nakahara, Ryota Isshiki, Masayuki Kubo, Keiichiro Iizumi, Kei Muto, Junichiro Yamaguchi
Chem, 2024, in press, DOI: https://doi.org/10.1016/j.chempr.2024.07.002
Highlights

・Aromatic ketones as aryl electrophiles
・Metal-catalyzed deacylative cross-coupling of aromatic ketones
・From ketone to ester: Claisen condensation and retro-Claisen condensation
・Development of seven types of cross-coupling reactions

 

新たな脱アシル型クロスカップリング反応の開発に成功

-クロスカップリング反応に新たな”食材”と”レシピ”を提供 医薬品合成や材料科学への応用へ期待-

ノーベル化学賞を受賞した、2つの化合物を金属触媒によりつなげるクロスカップリング反応は、より広範な化合物に利用できる次世代型反応の開発が求められています。早稲田大学理工学術院の山口潤一郎(やまぐち じゅんいちろう)教授の研究グループは、新しいクロスカップリング反応である「脱アシル型(ケトンを取り除き他の化合物に変換する)クロスカップリング反応」を開発し、基礎化学品である芳香族ケトンを多様な相手と反応させる手法を確立しました。この新手法により、従来の用いることができなかった芳香族ケトンがクロスカップリング反応に利用できるようになりました。ケトンを効率的にエステルへ変換したことが本反応の肝であり、研究グループが精力的に開発していたカップリング条件によりワンポットで多彩な脱アシル型反応を実現しました。医薬品合成や材料科学における応用が期待されます。

本研究成果は、Cell Press 社『Chem』のオンライン版に2024年7月29日(月)午前11時(現地時間)に掲載されました。

早稲田大学プレスリリースより

本研究を現場で指揮された、教授の山口潤一郎先生より、中原さんについてコメントを頂戴しました!

中原くんは1年次から目をつけていた学生で、外面がよく、馬力もあります。特に優れているのは、研究発想力ですね。いつも面白い反応のアイデアを考えており、かなり筋が良いです。言われたことにプラスアルファできる能力がある学生はとても優秀ですが、もう1つ上の力をもつ学生です。ただそういう学生の特徴でもあるのですが、ベンチが汚く雑なのが難点です(僕もそちら側の学生でした)。

今回の反応は、今までの研究の集大成で、研究室の中心メンバーを招集し、短期間で仕上げてもらいました。実は大まかなところは2年前に終わっていたのですが、少し違う書き口にしたく、寝かしていました(ごめんなさい)。おかげで?、中原くんがフィニッシュアップ、さらに新しい反応を見つけてくれています。続報に期待してください。

Q1. 今回プレスリリースとなったのはどんな研究ですか?簡単にご説明ください。

今回私たちは芳香族ケトンの脱アシル型のカップリング反応を開発しました。

芳香族ケトンは古典的なカルボニルの変換に加え、ケトンを配向基として芳香環上を修飾することもできる有用な合成中間体です。これに対し、芳香族ケトンのアシル基を脱離基とし、芳香環上に種々の官能基を導入する脱アシル型変換反応は報告例に限りがあり、様々な相手を一工程で反応させるものはありませんでした。

一方で、当研究室は遷移金属触媒を用いた芳香族エステルの脱カルボニル型カップリング反応を精力的に開発してきました。今回、私たちは古典的なクライゼン縮合/レトロクライゼン縮合を用いることで芳香族ケトンを芳香族エステルに変換し、これを脱カルボニル型カップリング反応によって様々な求核剤を導入するワンポットプロセスを開発しました。

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、

いくつもあるカップリング反応の中で最も気に入っているのは脱アシル型エステルダンス/アミノ化反応です。3-アセチルピリジンに Pd/dcypt 触媒と塩基存在下、ピコリン酸フェニルとアミンを作用させると 4-アミノピリジンが得られます。この反応は窒素原子の位置によるピリジンの反応性の違いを活かして進行する反応で、「3-ピリジンのケトンがエステルになって 4 位でアミノ化が進行する」と言っても一回では誰にも伝わらない点がお気に入りです。

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?

最も難しかったのは、エステル化とカップリングを繋ぎ合わせるところで、エステル化が良くてもカップリングで良くないことがあり、最適な反応条件を見つけるのに苦労しました。そのため、各反応に対して著者全員で膨大な量の条件検討をしました。また、毎週月曜日に著者全員で一週間分の結果についてとことんディスカッションして研究を進めていき、全ての反応を大満足な状態に仕上げることができました。

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

将来は有機合成化学の専門性を武器に新しい化学に積極的に挑戦していきたいと考えています。卒業後はどのような化学を切り拓いていくかは分かりませんが、「いつも楽しそう」というのが僕の強みなので、どんな時でも化学を楽しむことだけは大事にしていきたいと考えています。

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします

ケムステチャンネルの「実験器具・用品を試してみた」シリーズでお馴染みのひかるです。動画ではポンコツキャラ?を演じていましたが、ちゃんと研究でケムステに登場できて大変嬉しく思います。研究もケムステチャンネルもそうですが、何事にも挑戦してきたことが様々な場面で活きてきました。ぜひ皆さんも挑戦を忘れずに化学を楽しみましょう。(チャンネル登録まだの方はぜひ)

最後になりますが、本研究に限らず日々様々なことをご指導いただいている潤さん、慶さん、共同研究者である一色さん、飯泉さん、久保くんに感謝申し上げます。特に一色さんは配属から今日に至るまで研究者としてのあるべき姿を見せ続けて下さりました。重ねて感謝申し上げます。また、本研究成果を取り上げてくださった Chem-Station のスタッフの皆様にも感謝申し上げます。

研究者の略歴

名前: 中原 輝
所属: 早稲田大学大学院 先進理工学研究科 応用化学専攻 山口潤一郎研究室 博士課程二年・日本学術振興会特別研究員 (DC2)
研究テーマ: ヘテロ芳香族化合物を用いた変わった反応の開発

関連記事

山口研究室のスポットライトリサーチ

ラジカルの安定性を越えろ! ジルコノセン/可視光レドックス触媒を利用したエポキシドの開環反応
芳香環にフッ素を導入しながら変形する: 有機フッ素化合物の新規合成法の開発に成功
芳香環交換反応を利用したスルフィド合成法の開発: 悪臭問題に解決策
エステルからエステルをつくる

関連書籍

有機合成のための新触媒反応101

有機合成のための新触媒反応101

¥4,620(as of 12/17 12:33)
Amazon product information
Avatar photo

DAICHAN

投稿者の記事一覧

創薬化学者と薬局薬剤師の二足の草鞋を履きこなす、四年制薬学科の生き残り。
薬を「創る」と「使う」の双方からサイエンスに向き合っています。
しかし趣味は魏志倭人伝の解釈と北方民族の古代史という、あからさまな文系人間。
どこへ向かうかはfurther research is needed.

関連記事

  1. 磁性流体アートの世界
  2. 海洋シアノバクテリアから超強力な細胞増殖阻害物質を発見!
  3. 空気下、室温で実施可能な超高速メカノケミカルバーチ還元反応の開発…
  4. マイクロ波合成装置の最先端!
  5. オペレーションはイノベーションの夢を見るか? その1
  6. 世界の中心で成果を叫んだもの
  7. 酸化反応条件で抗酸化物質を効率的につくる
  8. あなたの体の中の”毒ガス”

注目情報

ピックアップ記事

  1. 非平衡な外部刺激応答材料を「自律化」する
  2. フリードリヒ・ヴェーラー Friedrich Wohler
  3. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」シリーズ
  4. ポンコツ博士の海外奮闘録③ 〜博士,車を買う~
  5. ウーロン茶に新薬開発の夢 県立大グループが新成分発見
  6. MOFはイオンのふるい~リチウム-硫黄電池への応用事例~
  7. 富大工学部実験研究棟で火事
  8. セレンディピティ:思いがけない発見・発明のドラマ
  9. 吉岡里帆さん演じる「化学大好きDIC岡里帆(ディーアイシーおか・りほ)」シリーズ、第2弾公開!
  10. CFDで移動現象論111例題 – Ansys Fluentによる計算解法 –

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2024年8月
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031  

注目情報

最新記事

植物繊維を叩いてアンモニアをつくろう ~メカノケミカル窒素固定新合成法~

Tshozoです。今回また興味深い、農業や資源問題の解決の突破口になり得る窒素固定方法がNatu…

自己実現を模索した50代のキャリア選択。「やりたいこと」が年収を上回った瞬間

50歳前後は、会社員にとってキャリアの大きな節目となります。定年までの道筋を見据えて、現職に留まるべ…

イグノーベル賞2024振り返り

ノーベル賞も発表されており、イグノーベル賞の紹介は今更かもしれませんが紹介記事を作成しました。 …

亜鉛–ヒドリド種を持つ金属–有機構造体による高温での二酸化炭素回収

亜鉛–ヒドリド部位を持つ金属–有機構造体 (metal–organic frameworks; MO…

求人は増えているのになぜ?「転職先が決まらない人」に共通する行動パターンとは?

転職市場が活発に動いている中でも、なかなか転職先が決まらない人がいるのはなぜでしょう…

三脚型トリプチセン超分子足場を用いて一重項分裂を促進する配置へとペンタセンクロモフォアを集合化させることに成功

第634回のスポットライトリサーチは、 東京科学大学 物質理工学院(福島研究室)博士課程後期3年の福…

2024年の化学企業グローバル・トップ50

グローバル・トップ50をケムステニュースで取り上げるのは定番になっておりましたが、今年は忙しくて発表…

早稲田大学各務記念材料技術研究所「材研オープンセミナー」

早稲田大学各務記念材料技術研究所(以下材研)では、12月13日(金)に材研オープンセミナーを実施しま…

カーボンナノベルトを結晶溶媒で一直線に整列! – 超分子2層カーボンナノチューブの新しいボトムアップ合成へ –

第633回のスポットライトリサーチは、名古屋大学理学研究科有機化学グループで行われた成果で、井本 大…

第67回「1分子レベルの酵素活性を網羅的に解析し,疾患と関わる異常を見つける」小松徹 准教授

第67回目の研究者インタビューです! 今回は第49回ケムステVシンポ「触媒との掛け算で拡張・多様化す…

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

PAGE TOP