[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

温和な室温条件で高反応性活性種・オルトキノジメタンを生成

[スポンサーリンク]

第216回のスポットライトリサーチは、富山大学大学院医学薬学研究部(松谷研究室)・高山 亜紀 助教 にお願いしました。

今回紹介する内容は、Diels-Alder反応に用いられる高活性化学種としても知られる「オルトキノジメタン」を生成する新手法の開発です。大抵のケースでは高温が必要でなかなか制限が多かったのですが、独自の着想からこの発生を室温下に実現し、生体適合な応用にも目が向けられるようになったというものです。Chem. Commun.誌原著論文、およびプレスリリースとして公開されています。

“Facile o-quinodimethane formation from benzocyclobutenes triggered by the Staudinger reaction at ambient temperature”
Kohyama, A.; Koresawa, E.; Tsuge, K.; Matsuya, Y. Chem. Commun. 2019, 55, 6205. doi: 10.1039/C9CC01679A

研究室を主宰されています松谷 裕二 教授から、高山先生について以下の人物評を頂いております。

高山さんが東北大で博士(薬科学)の学位を取得して、私の研究室に助教として着任してから、3年と少しが経過しました。当ラボでは、それまでの研究経験を生かして、これまで私には思い付かなかった切り口から新知見の発掘に挑み続けてくれています。今回の研究成果は、当ラボで扱い続けてきた「ベンゾシクロブテン」の新たな活用に道を拓くものであり、今後の大きな展開が期待されます。私は「ベンゾシクロブテン」を合成のツールとしてしか見てきませんでしたが、高山さんはケミカルバイオロジー的な視点から見つめ直して、今回の新発見に結び付けています。当ラボに新しい風を吹き込むような、斬新なアイディアに今後も期待が大です。

それでは今回も、現場からのコメントをお楽しみ下さい!

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。

歪んだ四員環をもつベンゾシクロブテン (BCB) は,四員環開裂を起こし高反応性化学種であるオルトキノジメタン (OQM) を生成することから,合成化学的に有用な化合物です。しかし,通常BCBの四員環開裂は加熱や強塩基性といった激しい条件を必要とします。

今回我々は,加熱や強塩基を要しない温和なOQM発生法を開発しました。この方法では,Staudinger反応を引き金とし,室温で不活性な四員環 (アジドBCB)活性型 (イミノホスホランBCB) に変換することで“室温下でのOQMの発生”が達成できました(冒頭図)。本論文では,反応機構解析に加え,その応用の一端として,室温下における2分子連結反応を報告しています。

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。

はじめに「生体直交型反応を開発したい」という気持ちがあり,「室温条件で高反応性化学種を発生させる方法をまず開発しよう」と考え研究に着手しました。過去の研究から,BCB四員環上の電子供与性置換基は,環開裂の反応性を高めることが知られています (下図)。研究当初は,25 °Cで環開裂すると考えられていたアミノBCBを利用しようと試みました。しかし,モノによっては環開裂に加熱が必要である等,アミノBCBは使いにくい基質であると分かりました。
「そもそも室温で高反応性化学種に変わるくらい不安定な化合物を基質に設定したのはナンセンスだったか?」と落ち込みましたが,その後,アジドBCBのStaudinger反応が使えるのではないかと気づきました。中間体のイミノホスホランBCBは報告例がありませんでしたが,アミノ基よりも強い電子供与能をもつイミノホスホラン置換基によって,室温での環開裂が可能になることが予想されました。予想通りの結果が得られたとても嬉しかったことを覚えています。

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?

「イミノホスホランBCBが,室温で四員環開裂を起こしている」と証明するための実験が難しかったです。OQMの生成を確認する実験では,通常,マレイミドなどを共存させて捕捉させる方法が用いられます。しかし,我々の系では,マレイミドが試薬として用いるホスフィンと反応するために,そのような方法がとれませんでした。結局,用いる基質の構造を上手く設定することで,2通りの方法(1,5-水素移動,分子内Diels-Alder反応)でOQMを捕捉することができました。この証明実験や反応機構解析については,修士の是澤さんに粘ってもらった部分が大きいかと思います。

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

今回の研究のモチベーションは「生体直交型反応開発のための化学的土台をつくる」ことでした。これには,学生時代に分子生物学実験に携わる機会をいただいたことが駆動力となっています。有機化学の力を使い,分子生物学研究で(化学者にとって)ブラックボックスだった部分を明らかにすることが,私の大きな目標です。2つのギャップを埋めて,次の世代につながるような研究を行っていきたいと思います。

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

今回は,論文の内容に加えて何を考えながら研究を行ったかについても紹介させていただきました。私の見出した反応は,応用という意味ではまだまだ未熟な反応ですが,これから学生とともに育てていきたいと考えています。毎日の研究生活は,いいことも悪いことも自分の血肉となるはずなので,もっともっと貪欲に研究したいと思います。ぜひ,私と一緒に研究を楽しみましょう!
最後に,本研究の遂行にあたり,多大なるご助言をいただきました松谷裕二教授をはじめとし,是澤恵莉修士,柘植清志教授に深く感謝申し上げます。また,杉本健士准教授には,身近で研究者として刺激をいただいています。この場を借りて深く感謝申し上げます。

研究者の略歴

名前:高山 亜紀(こうやま あき)
所属:富山大学大学院医学薬学研究部(薬学)
薬品製造学研究室(松谷裕二 教授)助教
研究テーマ:生物有機化学,創薬化学,有機合成化学
略歴:2011年3月東北大学薬学部創薬科学科卒業(指導教員:岩渕好治)
2016年3月東北大学大学院薬学研究科博士後期課程修了(指導教員:岩渕好治)
2016年4月〜現在 富山大学大学院医学薬学研究部(薬学)助教

Avatar photo

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. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」⑤(解答編…
  2. 化学者がMidjourneyで遊んでみた
  3. 2010年イグノーベル賞決定!
  4. ケムステバーチャルプレミアレクチャーの放送開始決定!
  5. ゲームプレイヤーがNatureの論文をゲット!?
  6. 英語で授業/発表するときのいろは【アメリカで Ph.D. をとる…
  7. 稀少な金属種を使わない高効率金属錯体CO2還元光触媒
  8. 2009年人気記事ランキング

注目情報

ピックアップ記事

  1. 電話番号のように文献を探すーRefPapers
  2. マンダー試薬 Mander’s Reagent
  3. 元素周期 萌えて覚える化学の基本
  4. ロバート・クラブトリー Robert H. Crabtree
  5. 第127回―「生物学的に取扱困難な金属イオンを研究する」Ann Valentine教授
  6. シュワルツ試薬 Schwartz’s Reagent
  7. 多価不飽和脂肪酸による光合成の不活性化メカニズムの解明:脂肪酸を活用した光合成活性の制御技術開発の可能性
  8. 花王、ワキガ臭の発生メカニズムを解明など研究成果を発表
  9. 松田 豊 Yutaka Matsuda
  10. 2009年ロレアル・ユネスコ女性科学者 日本奨励賞発表

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2019年8月
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031  

注目情報

最新記事

水分はどこにあるのか【プロセス化学者のつぶやき】

前回まで1. 設定温度と系内の実温度のお話2. 温度値をどう判断するか3. 反応操作をし…

「MI×データ科学」コース 〜LLM・自動実験・計算・画像とベイズ最適化ハンズオン〜

1 開講期間2026年5月26日(火)、29日(金) 計2日間2 コースのねらい、特色近…

材料の数理モデリング – マルチスケール材料シミュレーション –

材料の数理モデリング概要材料科学分野におけるシミュレーションを「マルチスケール」で理解するた…

第59回天然物化学談話会@宮崎(7/8~10)

ごあいさつ天然物化学談話会は、全国の天然物化学および有機合成化学を研究する大学生…

トッド・ハイスター Todd K. Hyster

トッド・カート・ハイスター(Todd Kurt Hyster、1985年10月10日–)はアメリカ出…

“最難関アリル化”を劇的に加速する固定化触媒の開発

第 703回のスポットライトリサーチは、横浜国立大学大学院 理工学府 博士課程前期で…

「ニューモダリティと有機合成化学」 第5回公開講演会

従来の低分子、抗体だけでなく、核酸、ペプチド、あるいはその複合体(例えばADC(抗体薬物複合体))、…

溶融する半導体配位高分子の開発に成功!~MOFの成形加工性の向上に期待~

第702回のスポットライトリサーチは、関西学院大学理学部(田中研究室)にて助教をされていた秋吉亮平 …

ミン・ユー・ガイ Ming-Yu Ngai

魏明宇(Ming-Yu Ngai、1981年X月XX日–)は米国の有機化学者である。米国パデュー大学…

第55回複素環化学討論会

複素環化学討論会は、「複素環の合成、反応、構造および物性」をテーマとして、化学・薬学・農芸化学など幅…

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