[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

クリック反応の反応機構が覆される

[スポンサーリンク]

 

いわくアルキンは銅イオンで両手に花!そこにアジドが登場

コンピュータマウスをカチッとクリックするかのように狙い通りの組み合わせで確実に起こる化学反応を活用するクリックケミストリー。この分野を代表する代名詞とも言える存在がヒュスゲン環化反応です。

このヒュスゲン環化反応に、従来とは別の反応機構を提案するに至る証拠が、新たに提示されました。ヒュスゲン環化への理解が深まり、反応法のさらなる改良につながると期待されます。

 

ここ10年ほどの間に、クリックケミストリーの考え方は、物理よりの材料化学から、生物よりの創薬化学まで、あらゆる分野で適用され、革新を遂げてきました。あるときは機能付加を目指して高分子材料の中に組み込まれ、あるときは医薬候補分子の標的タンパク質同定を目指したケミカル標識技術に用いられ、その具体例は枚挙にいとまがありません。

クリックケミストリーの理念を最もよく満たす、理想に最も近い反応がヒュスゲン環化でした。1価の銅イオン(Cu+)さえあれば、末端アルキン(-C≡CH)とアジド(-N3)の間で、1時間程度以内で速やかに、しかも水中だろうとおかまいなく、安定して反応が進みます。

GREEN2013click011.PNG

例えばこんなふうに

反応機構はというと、銅原子ひとつが登場するタイプが提唱されていました[2]。末端アルキンの水素原子が脱プロトンし、続いて銅アセチリドが生成、そしてアジドが反応するという手はずになります。

論文[1]より転載

しかし、新たに判明したところによると、ひとつでは説明できない、銅原子はふたつ登場するというのです[1]。

GREEN2013click03.PNG

論文[1]より転載

 

銅原子で両手に花の反応機構

新しい反応機構の提案へといたるそもそもの着眼点はというと、ヨウ化アルキンの反応にあったようです。旧来と同じような反応機構ならば、銅イオンを加えても大して反応は加速しないはず。ところが、実際には反応の速度はそれなりに、しかししっかりと上昇しました[3]。

ここで「銅原子がアルキンのパイ電子と相互作用しているのではないか?」と考えたようです[1]。この仮説の真偽に迫ろうと、切り口を与えたのは、N-ヘテロ環状カルベン(N-heterocyclic carbene; NHC)を活用したアプローチでした。このNHCは、さまざまな金属原子と極めて強く配位結合を形成することが知られています。

実際に、NHCが配位した銅アセチリドを準備。これをアジドとヒュスゲン環化させ、その反応を詳しく解析しました。銅63(63Cu)と銅65(65Cu)とで同位体を使い分け、実験の結果を統合したところによると、銅原子ひとつでは説明できない、銅原子はふたつ登場するだろう、という結論[1]になりました。

 

さて、試薬会社のクリックケミストリー紹介ウェブページにある反応機構の解説も、そのうち新しく書き変わるのでしょうか。ちょっぴりイジワルかもしれませんが、気になるところです。

 

参考文献

  1. “Direct Evidence of a Dinuclear Copper Intermediate in Cu(I)-Catalyzed Azide-Alkyne Cycloadditions.” Worrell BT, Malik JA, Fokin VV Science 2013 DOI: 10.1126/science.1229506
  2.  “A Stepwise Huisgen Cycloaddition Process: Copper(I)-Catalyzed Regioselective Ligation of Azides and Terminal Alkynes.” Rostovtsev VV, Sharpless KB et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2002 DOI: 10.1002/1521-3773
  3. “Copper(I)-Catalyzed Cycloaddition of Organic Azides and 1-Iodoalkynes.” Hein JE, Fokin VV et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2009 DOI: 10.1002/anie.200903558

関連書籍

[amazonjs asin=”3527320857″ locale=”JP” title=”Click Chemistry: In Chemistry, Biology and Macromolecular Science”]
Avatar photo

Green

投稿者の記事一覧

静岡で化学を教えています。よろしくお願いします。

関連記事

  1. 比色法の化学(後編)
  2. 創薬開発で使用される偏った有機反応
  3. 多孔性材料の動的核偏極化【生体分子の高感度MRI観測への一歩】
  4. 就職活動2014スタートー就活を楽しむ方法
  5. 生物の仕組みに倣う:背景と光に応じて色が変わる顔料の開発
  6. 化学の資格もってますか?
  7. 100 ns以下の超高速でスピン反転を起こす純有機発光材料の設計…
  8. ものごとを前に進める集中仕事術「ポモドーロ・テクニック」

注目情報

ピックアップ記事

  1. 8億4400万円で和解 青色LED発明対価訴訟
  2. 榊原康文 Yasubumi SAKAKIBARA
  3. 檜山クロスカップリング Hiyama Cross Coupling
  4. ナトリウム Sodium -食塩やベーキングパウダーに使用
  5. お前はもう死んでいる:不安定な試薬たち|第4回「有機合成実験テクニック」(リケラボコラボレーション)
  6. クリーンなラジカル反応で官能基化する
  7. ウーリンス試薬 Woollins’ Reagent
  8. エリック・カレイラ Erick M. Carreira
  9. 第118回―「糖鎖のケミカルバイオロジーを追究する」Carolyn Bertozzi教授
  10. ゾイジーンが設計した化合物をベースに新薬開発へ

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2013年4月
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930  

注目情報

最新記事

有機合成化学協会誌2025年6月号:カルボラン触媒・水中有機反応・芳香族カルボン酸の位置選択的変換・C(sp2)-H官能基化・カルビン錯体

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2025年6月号がオンラインで公開されています。…

【日産化学 27卒】 【7/10(木)開催】START your ChemiSTORY あなたの化学をさがす 研究職限定 Chem-Talks オンライン大座談会

現役研究者18名・内定者(26卒)9名が参加!日産化学について・就職活動の進め方・研究職のキャリアに…

データ駆動型生成AIの限界に迫る!生成AIで信頼性の高い分子設計へ

第663回のスポットライトリサーチは、横浜市立大学大学院 生命医科学研究科(生命情報科学研究室)博士…

MDSのはなし 骨髄異形成症候群とそのお薬の開発状況 その2

Tshozoです。前回はMDSについての簡易な情報と歴史と原因を述べるだけで終わってしまったので…

水-有機溶媒の二液相間電子伝達により進行する人工光合成反応

第662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 物質エネルギー化学専攻 阿部竜研究…

ケムステイブニングミキサー 2025 報告

3月26日から29日の日本化学会第105春季年会に参加されたみなさま、おつかれさまでした!運営に…

【テーマ別ショートウェビナー】今こそ変革の時!マイクロ波が拓く脱炭素時代のプロセス革新

■ウェビナー概要プロセスの脱炭素化及び効率化のキーテクノロジーである”マイクロ波…

予期せぬパラジウム移動を経る環化反応でベンゾヘテロールを作る

1,2-Pd移動を含む予期せぬ連続反応として進行することがわかり、高収率で生成物が得られた。 合…

【27卒】太陽HD研究開発 1day仕事体験

太陽HDでの研究開発職を体感してみませんか?私たちの研究活動についてより近くで体験していただく場…

熱がダメなら光当てれば?Lugdunomycinの全合成

光化学を駆使した、天然物Lugdunomycinの全合成が報告された。紫外光照射による異性化でイソベ…

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