[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

フルオロホルムを用いた安価なトリフルオロメチル化反応の開発

[スポンサーリンク]

第158回のスポットライトリサーチは、名古屋工業大学工学部・斉藤 拓弥(さいとう たくや)さんにお願いしました。

斉藤さんの所属する柴田研究室では、含フッ素化合物の新規合成法の開発および機能開拓をメインテーマとして取り組んでいます。今回紹介する研究はその一環であり、産業廃棄物として安価に入手可能なガス(フルオロホルム)を含フッ素化合物合成へ活用可能にしたというものです。Scientific Reports誌、およびプレスリリースとして公表され、今回の紹介に至りました。

“Direct nucleophilic trifluoromethylation of carbonyl compounds by potent greenhouse gas, fluoroform: Improving the reactivity of anionoid trifluoromethyl species in glymes”
Saito, T.; Wang, J.; Tokunaga, E.; Tsuzuki, S.; Shibata, N. Sci. Rep. 2018, 8, 11501. doi:10.1038/s41598-018-29748-1

斉藤さんを現場で指導された柴田哲男 教授からは、以下の様な人物評を頂いています。

斉藤拓弥君は,沼津高専から成績優秀で名工大の3年次に編入し,卒業研究として私の研究室に配属されました。その後,大学院博士前期課程に進学し昨年度に修了しました。研究に対して情熱的でかつ責任感の強い学生で,私どものフロロホルム研究を3年間サポートしてくれました。難しい要求に対しても,怖じ気づくことなく,即答で取り組んでくれた元気いっぱいの学生でした。

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。

フルオロホルムを用いた求核的トリフルオロメチル化反応の開発に成功しました。
フルオロホルム (HCF3) はフロン23とも呼ばれるフロンの一種です。テフロン製品などフッ素樹脂製造時の副生する温室効果ガスでもあり,その量は毎年約2万トンとも言われています。私たちの研究室では,数年前よりこのHCF3の有効利用を目指し,医薬品や農薬等,液晶材料の化学構造に見られるトリフルオロメチル (CF3) 基を含んだ有機化合物の簡便な合成法の開発研究に取り組んでいます。

私たちの研究室では以前に有機超塩基と呼ばれるホスファゼン塩基を用いてフルオロホルムからトリフルオロメチルアニオンを発生させることに成功し,トリフルオロメチル化反応を実現しました。この手法は2012年に特許申請し,2013年に論文として発表しました。しかし,ホスファゼン塩基が高価であることから,産業として活用するには障壁がありました。今回、反応溶媒にグライム類を用いるだけで、安価なカリウム塩基によってトリフルオロメチル化反応が首尾良く進行することを見つけました。そもそも反応活性種であるトリフルオロメチルアニオンは、カウンターカチオンである金属イオンとの相互作用により、容易にジフルオロカルベンへと分解します (下図a) 。そこで、グライム類が金属イオンを覆い、分解の原因となる金属-フッ素間の相互作用抑えることができれば、トリフルオロメチル化反応が優先されると考えました。検討の結果、グライムのエーテル構造の繰り返しが増えるにつれて反応収率は向上し、対応するトリフルオロメチル化体を収率よく得ることに成功しました (下図b) 。

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。

グライム類を使用したところです。論文中で述べていますが、本反応はクラウンエーテルやクリプタンドを用いても首尾よく進行します。しかし、産業廃棄物として多量にあるフルオロホルムを活用するためには、安価な手法が不可欠と考えました。先にクラウンエーテル等の手法を見つけていましたが,高価なクラウンエーテル類を使ってしまえば,2012年に特許申請したホスファゼン塩基の手法と同じことになります。そこで類似エーテル系のグライム類を選択しました。検討の中、エーテル鎖が伸びるにつれてトリフルオロメチル化体の収率が向上し、グライム類の効果が見えたときは非常に嬉しかったです。

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?

中間体の存在を支持する情報を集めるのに苦労しました。収率の変化と過去の文献検索から、鍵となる中間体構造を予想しましたが、NMR等の分析では証拠を集めることが出来ませんでした。そこで、計算化学が必要となりました。しかし,計算化学に詳しい先輩が卒業してしまっていたため、解説書を必死に読みながら手探り状態で計算化学による実証実験を行いました。グライムがカリウムカチオンを取り囲むことで、分解の原因となるK-F間の距離が大きく離れることが明らかとなったときは感動しました。

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

現在は某化学メーカーで研究員をしています。皆さんの役に立てるような化学製品を作り出すことを夢見ています。『化学の力』で、より良い明日を実現できる研究員になれるよう、身の回りの化学に興味を持ちながら研究に向き合っていきたいです。

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

研究室の多くの人に支えられながら、本研究をまとめることが出来ました。本当に感謝しています。研究をまとめ上げる時期が卒業と重なってしまいとても苦労しましたが,共同研究者の学生(王建東さん)の協力もあり論文として公開できました。共同研究者はとても大切な存在であり,常に良い関係を築いていくことが大切だと思います。また,私が未経験な計算化学も行ったことも良い経験となりました。未経験なことでも積極的に取り入れることが大切だと思います。

最後になりましたが、柴田哲男教授をはじめ,研究室の仲間にこの場を借りて心より御礼を申し上げます。

最後まで読んでくださり、ありがとうございました。

研究者の略歴

名前:斉藤拓弥
大学:名古屋工業大学大学院工学研究科
学部:生命・応用化学専攻
研究室:柴田研究室 (指導教員:柴田哲男教授)
研究テーマ:フルオロホルムを用いた直接的トリフルオロメチル化反応の開発

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. 巨大複雑天然物ポリセオナミドBの細胞死誘導メカニズムの解明
  2. 三次元アクアナノシートの創製! 〜ジャイロイド構造が生み出す高速…
  3. 学術論文を書くときは句動詞に注意
  4. 合成化学の”バイブル”を手に入れよう
  5. 痔の薬のはなし 真剣に調べる
  6. 「オプジーボ」の特許とおカネ
  7. ボリルアジドを用いる直接的アミノ化
  8. ポンコツ博士の海外奮闘録 〜コロナモラトリアム編〜

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. ジムロート転位 (共役 1,3-双極子開環体経由) Dimroth Rearrangement via A Conjugated 1,3-Dipole
  2. Wiley社の本が10%割引キャンペーン中~Amazon~
  3. イソプロポキシボロン酸ピナコール:Isopropoxyboronic Acid Pinacol Ester
  4. 科学史上最悪のスキャンダル?! “Climategate”
  5. Cyclopropanes in Organic Synthesis
  6. メタロペプチド触媒を用いるFc領域選択的な抗体修飾法
  7. ガブリエルアミン合成 Gabriel Amine Synthesis
  8. 庄野酸化 Shono Oxidation
  9. 地域の光る化学企業たち-1
  10. 【四国化成工業】新卒採用情報(2023卒)

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

注目情報

最新記事

国内最大級の研究者向けDeepTech Company Creation Program「BRAVE FRONTIER」 2022年度の受付開始 (7/15 〆切)

Beyond Next Ventures株式会社(本社:東京都中央区、代表取締役社⻑:伊藤毅、以下「…

イミンアニオン型Smiles転位によるオルトヒドロキシフェニルケチミン合成法の開発

第394回のスポットライトリサーチは、東京農工大学 大学院工学府 応用化学専攻 森研究室の神野 峻輝…

マテリアルズ・インフォマティクスで用いられる統計[超入門]-研究者が0から始めるデータの見方・考え方-

開催日:2022/07/06 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…

表面酸化した銅ナノ粒子による低温焼結に成功~銀が主流のプリンテッドエレクトロニクスに、銅という選択肢を提示~

第393回のスポットライトリサーチは、北海道大学 大学院工学院 材料科学専攻 マテリアル設計講座 先…

高分子材料におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用とは?

 申込みはこちら■セミナー概要本動画は、20022年5月18日に開催されたセミナー「高分…

元素のふるさと図鑑

2022年も折り返しに差し掛かりました。2022年は皆さんにとってどんな年になり…

Q&A型ウェビナー カーボンニュートラル実現のためのマイクロ波プロセス 〜ケミカルリサイクル・乾燥・濃縮・焼成・剥離〜

<内容>本ウェビナーでは脱炭素化を実現するための手段として、マイクロ波プロセスをご紹介いたします…

カルボン酸、窒素をトスしてアミノ酸へ

カルボン酸誘導体の不斉アミノ化によりキラルα-アミノ酸の合成法が報告された。カルボン酸をヒドロキシル…

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!

第 392回のスポットライトリサーチは、慶應義塾大学大学院 理工学研究科 博士後期課…

ポンコツ博士の海外奮闘録⑧〜博士,鍵反応を仕込む②〜

ポンコツシリーズ一覧国内編:1話・2話・3話国内外伝:1話・2話・留学TiPs海外編:1…

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