[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

橋頭位二重結合を有するケイ素化合物の合成と性質解明

[スポンサーリンク]

第19回目となるスポットライトリサーチは、東北大学理学研究科化学専攻(岩本研究室) 博士課程2年の赤坂直彦さんにお願いしました。

赤坂さんも、昨年ホノルルで開催された国際学会Pacifichem2015の学生ポスター賞受賞者の一人です。

所属する岩本研究室では、新しい構造を持つ有機典型元素化合物を合成し、それらの優れた物性や反応性を引き出すことを追求しています。有機典型元素化合物は多様な構造、電子状態、機能の宝庫です。そんな流れの研究で赤坂さんが発見したのは、テトラシラビシクロブテンという、橋頭位に二重結合をもつケイ素化合物。一見して、どうやって作るのだろう?本当に安定なんだろうか?と筆者視点からは非常にフシギに感じられる化合物です。

研究室を主宰される岩本武明教授は、赤坂さんをこう評しておられます。

赤坂君が取り組んでいるのはケイ素からなる新規π電子系化合物の開拓です。今回の成果は当初設定した課題の中から派生したものですが、赤坂君は得られた結果の中にある種を見逃さずに、興味を持って育て、優れた成果に結実させました。試行錯誤の繰り返しでしたが、学部3年生の研究室配属前から「誰もやっていないことをやりたい」と言っていた、情熱と粘り強さと高い志を持った赤坂君であったからこそまとめあげられたと思います。

基礎研究の神髄ともいうべきテーマに粘り強く取り組まれた赤坂さんから、受賞対象となった研究にまつわるお話を伺いました。それではご覧下さい!

 Q1. 今回の受賞対象となったのはどんな研究ですか?簡単にご説明ください。

橋頭位アルケンとは、多環式骨格の橋頭位に二重結合をもつ化合物です(図1a)。これらは、環サイズが十分大きい場合には安定に存在することができ、タキソールのように天然に存在するものもあります(図1b)。しかし、環が小さくなってくると歪みが大きくなり化合物は不安定化します。ビシクロ[1.1.0]ブト-1,(2)-エン1(図1c)は骨格を形成する原子数が最も少ない橋頭位アルケンの一つであり、理論的研究がいくつかなされているものの、実験的にその性質を明らかにした例はありません。

本研究では、化合物1の炭素を全てケイ素に置き換えたテトラシラビシクロブテン2の発生および電子状態と反応性の解明を行いました(図1d)[1]。種々の捕捉実験および理論計算の結果、化合物2は二環式骨格と局在化した二重結合をもつ構造2aよりも双性イオン型の構造2bの寄与が大きいことを明らかにしました(図1e)。

図1.(a)橋頭位アルケンの模式図. (b)橋頭位アルケン部位を有するタキソール. (c) ビシクロ[1.1.0]ブト-1,(2)-エン1. (d)テトラシラビシクロ[1.1.0]ブト-1,(2)-エン2. (e)化合物2の共鳴構造.

図1.(a)橋頭位アルケンの模式図. (b)橋頭位アルケン部位を有するタキソール. (c) ビシクロ[1.1.0]ブト-1,(2)-エン1. (d)テトラシラビシクロ[1.1.0]ブト-1,(2)-エン2. (e)化合物2の共鳴構造.

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。

この研究は偶然の発見から始まったものでした。ケイ素クラスター3の測定し終わったNMRサンプルをそのまま年末年始の休みの間放置してしまい、一週間後戻ってくるとそのNMR管の中に見覚えのないオレンジ色の結晶が析出していました。そこでX線結晶構造解析を行うと、構造の拡張したケイ素クラスター4であることが分かりました。一般的にケイ素-ケイ素二重結合化学種であるジシレンは、容易に二量化し四員環化合物を与えます。したがって4の生成からテトラシラビシクロブテン2の発生が示唆されました。それからさまざまな捕捉実験を検討し、ルイス塩基であるDMAPの配位により安定化することで化合物6として単離することに成功しました。

図2. 化合物3の熱反応による化合物2の二量体4の合成およびDMAPを用いた2の捕捉体6の合成.

図2. 化合物3の熱反応による化合物2の二量体4の合成およびDMAPを用いた2の捕捉体6の合成.

 

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?

最も難しかったところはテトラシラビシクロブテン2の捕捉を検討している時点では2がどのような性質をもっているのか未解明であった点です。ジシレンなのかシリレン(カルベンのケイ素類縁体)なのか、イオン性の化学種なのかビラジカル的な性質をもっているのか、自分がどんなものを捕捉しようとしているのか分かっていませんでした。なので、さまざまな可能性を考えてありとあらゆる捕捉剤を検討しました。その結果DMAPでの捕捉に成功し、2の性質を解明することができました。

また本研究で登場するほぼ全てのケイ素化合物は空気中で不安定な上、いくつかは熱的にも不安定な化学種であったため、化合物の単離を全て再結晶のみで行ったというのも苦労した点の一つです。おかげで再結晶の腕は上がりましたが・・・

 

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

現在は有機ケイ素化学分野での基礎研究を行っていますが、将来的にはより一般の人の生活に近い領域での研究を行っていきたいと考えています。化学には世の中の常識を覆し、我々の生活を大きく変える力があります。自分の行った研究が人々の生活をより豊かにするものにつながれば嬉しいです。

 

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

研究を行っていると、思い通りにいくことよりもそうでないことの方が多いと思います。しかし、DREAMS COME TRUEの吉田美和さんは言っています。「10000回だめで へとへとになっても 10001回目は 何か変わるかもしれない」と。ドリカムはきっと我々研究者のためにこの「何度でも」という曲を作ったのでしょう。なので私たちは何度でもチャレンジし続けましょう。今日も反応を仕込みましょう。明日も仕込みましょう。明後日も仕込みましょう。ワークアップもちゃんとしましょう。とにかくやり続けることでいつか期待したことが起こるかもしれません。また、だめだと思っていた10000回の実験の中にも、我々の予想を超えるような面白い化学が眠っているかもしれません。

参考文献

  1. Iwamoto, T.; Akasaka, N.; Ishida, S. Nat. Commun. 2014, 5, 5353. DOI:10.1038/ncomms6353

関連リンク

 

研究者の略歴

sr_N_Akasaka_3赤坂 直彦

所属:東北大学理学研究科化学専攻 合成・構造有機化学研究室(岩本研) 博士後期課程二年

テーマ: 新規含ケイ素π電子系化合物の創出

経歴:1989年青森県八戸市生まれ。2012年3月東北大学理学部化学科卒業、2012年4月同大学修士課程に進学、2014年4月同大学博士課程に進学。2015年より日本学術振興会特別研究員(DC2)。2013年第17回ケイ素化学協会シンポジウムポスター賞、2014年第8回東北大学理学研究科6専攻合同シンポジウムポスター賞、2014年第61回有機金属化学討論会ポスター賞、2014年第18回ケイ素化学協会シンポジウムポスター賞、2015年Best SiSlam 2015 Presentation Award at the 46th Silicon Symposium、2015年第26回基礎有機化学討論会RSC Advances賞、2015年Student Poster Competition Award of Pacifichem 2015

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。国立大学教員→国研研究員にクラスチェンジ。専門は有機合成化学、触媒化学、医薬化学、ペプチド/タンパク質化学。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. タクミナ「スムーズフローポンプQ」の無料モニターキャンペーン
  2. アルメニア初の化学系国際学会に行ってきた!①
  3. 2012年分子生物学会/生化学会 ケムステキャンペーン
  4. 磁気ナノ粒子でガン細胞を選別する
  5. 【書籍】「世界一美しい数学塗り絵」~宇宙の紋様~
  6. 【好評につき第二弾】Q&A型ウェビナー マイクロ波化学…
  7. JEOL RESONANCE「UltraCOOL プローブ」: …
  8. 市販の化合物からナノグラフェンライブラリを構築 〜新反応によりナ…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 経営統合のJXTGホールディングスが始動
  2. デュボア アミノ化反応 Du Bois Amination
  3. 人が集まるポスター発表を考える
  4. 新たなクリックケミストリーを拓く”SuFEx反応”
  5. mRNAワクチン(メッセンジャーRNAワクチン)
  6. YMC-DispoPackAT 「ケムステを見た!!」 30%OFFキャンペーン
  7. ケミカルタイムズ 紹介記事シリーズ
  8. 光延反応 Mitsunobu Reaction
  9. 前人未踏の超分子構造体を「数学のチカラ」で見つけ出す
  10. 新規糖尿病治療薬「DPPIV阻害剤」‐熾烈な開発競争

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2016年2月
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
29  

注目情報

注目情報

最新記事

第173回―「新たな蛍光色素が実現する生細胞イメージングと治療法」Marina Kuimova准教授

第173回の海外化学者インタビューは、マリナ・クイモヴァ准教授です。インペリアル・カレッジ・ロンドン…

Biotage Selekt のバリュープライス版 Enkel を試してみた

Biotage の新型自動フラッシュクロマトシステム Selekt のバリュープライ…

【9月開催】第1回 マツモトファインケミカル技術セミナー 有機チタン、ジルコニウムが使用されている世界は?-オルガチックスの用途例紹介-

■セミナー概要当社ではチタン、ジルコニウム、アルミニウム、ケイ素等の有機金属化合物を“オルガチッ…

超分子ランダム共重合を利用して、二つの”かたち”が調和されたような超分子コポリマーを造り、さらに光反応を利用して別々の”かたち”に分ける

第407回のスポットライトリサーチは、千葉大学大学院 融合理工学府 先進理化学専攻 共生応用化学コー…

セレンディピティ:思いがけない発見・発明のドラマ

hodaです。今回は1993年に刊行され、2022年7月に文庫化された書籍について書いていき…

第29回 ケムステVシンポ「論文を書こう!そして…」を開催します

コロナ禍による規制も少しずつ緩和されてきて、逆にオンライン会議が逆に少し恋しくなっている今日この頃か…

マテリアルズ・インフォマティクス活用検討・テーマ発掘の進め方 -社内促進でつまずやすいポイントや解決策を解説-

開催日:2022/08/24 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影…

高分子固体電解質をAIで自動設計

第406回のスポットライトリサーチは、早稲田大学 先進理工学部 応用化学科 小柳津・須賀研究室の畠山…

スクショの友 Snagit

スクリーンショット(スクショ)は、手軽に画像や図をコピーすることができ、資料作成などにおいて便利な機…

第28回Vシンポ「電子顕微鏡で分子を見る!」を開催します!

こんにちは、今回第28回Vシンポの運営&司会を務めさせていただくMacyです、よろしくお願い…

Chem-Station Twitter

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