[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

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

[スポンサーリンク]

 

第 326回のスポットライトリサーチは、早稲田大学理工学術院 山口潤一郎研究室 博士課程 3 年の 一色 遼大 さんにお願いしました。

一色さんの所属する山口研究室は、「分子をつなぐ」「分子をぶっ壊す」「革新的分子を創る」をテーマに掲げ、魅力的な反応や分子を次々に報告している非常にエネルギッシュな研究室です。一色さんは、グループが独自に開発した触媒を応用して新規かつ有用性の高いスルフィド合成法を確立し J. Am. Chem. Soc (JACS) 誌に報告しました。

Ni-Catalyzed Aryl Sulfide Synthesis through an Aryl Exchange Reaction
Isshiki, R.; Kurosawa, M. B.; Muto, K.; Yamaguchi, J.
J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 10333-10340.
DOI: 10.1021/jacs.1c04215

本反応はメディシナルケミストリーを専門としている筆者から見ても非常に興味深く、ぜひ使用してみたいと思いました。穏和かつ基質適用範囲の広い本反応は医薬品合成における終盤での修飾 (Late-Stage Functionalization) にもってこいであり、実際にインドメタシンやハロペリドールを誘導体化することに成功しています。

一色さんは 2021年7月現在、博士課程3年生でありながら、スポットライトリサーチへの登場は既に 2 回目となります。前回の第 260 回 SR「エステルからエステルをつくる」は D1 の時のお仕事で ACS catalysis に掲載されており、今回の記事は D2 のお仕事で、ともに化学分野の超一流誌への掲載となります。これほどの業績を年1ペースで産み出せる能力は、稀有というだけでは物足りないほどです。前回記事でも言及されているように、山口先生をして「何報目の論文かわからない」と言わしめており、羨ましい限り 今から仲良くしておきたい 一色さんはまさに有機化学界のホープ中のホープと言えるでしょう。研究室を主催されている山口潤一郎先生より、一色さんの人柄についてコメントをいただいております。

これ2回目ですよね?笑 ケムステ代表の研究室の学生だから取り上げられるんだと思われると困りますが、純粋にケムステスタッフからのご依頼です。なお、本企画は自己推薦もウェルカムであるため、ぜひ取り上げてほしい!と思ったらご一報ください。

 さて、一色くんは早稲田での僕の研究室の1期生であり、研究生活を通じてこんな感じに化学を好きになり、成長してくれたらよいなと思う学生そのままです。少しぶっきらぼうなところはありますが、秘める化学への愛情は人一倍高く、自分の目標に向かって一心不乱に研究することができます。新型コロナ蔓延のため、彼の大好きな飲み会が全く開催されず、半分ぐらい良いところが失われていますが(僕も同じです)、高い研究遂行能力は変わらず、既に十数報彼と共著論文があります。間違いなく、活躍できる人材として輩出する予定ですので、これをご覧の先生方、ぜひ彼を助教として採用してあげてください。

山口潤一郎

教授からの評価もまさに折り紙付きですね! それでは、2 回目となる一色さんへのインタビューをお楽しみください! スポットライトリサーチムービーもありますよ〜!

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、アリールスルフィドと種々の芳香族化合物との芳香環交換反応を利用したアリールスルフィド合成法を開発しました。

近年、異なる化学結合を一挙に切断可能な遷移金属触媒を使用し、二種類の芳香族化合物の芳香環を付け替える芳香環交換反応が注目を集めています。当研究室でもこれまでに、独自に開発した Ni/dcypt触媒を用い芳香族 (擬) ハロゲン化物と芳香族エステルの芳香環を付け替えるエステル転移反応を報告しています (図1) [1]

図1  芳香族()ハロゲン化物と芳香族エステルとのエステル転移反応

私たちは、この反応のコンセプトに合成的有用性を示すことを目的とし研究を継続しました。そしてアリールスルフィドを芳香環交換反応に適用できれば悪臭や毒性が問題視されるチオールを使用しないスルフィド合成が実現できると着想しました。種々検討の結果、Ni/dcypt触媒を用いることで無臭ピリジルスルフィドをスルフィド源とし、様々な芳香族化合物をスルフィド化することに成功しました (図2)。本反応は塩基を必要としないため官能基許容性が高く、医薬品などの複雑化合物の合成終盤での誘導体化にも利用できます

図2   芳香環交換反応を利用したスルフィド合成法

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

スルフィド源として 2-ピリジルスルフィドを使用した点を工夫しました。芳香環交換反応は生成物も触媒と反応しうるため原料と生成物の反応性の差を利用し平衡を偏らせる手法が多く用いられています。そのため適用可能な化合物には制限がありました。芳香族エステルとの芳香環交換反応の際に生成する 2-ピリジルエステルは Ni/dcypt 触媒により脱カルボニル化が進行しジアリールエーテルへ変換できます。生成物のエステルをエーテルに変換してキャップすることで平衡反応になることを防ぎました (図3)。また、ピリジルスルフィドは無臭で扱いやすいだけではなく原料の 2-メルカプトピリジンも無臭の固体であるといった利点があります。

添加剤の亜鉛が用いる基質によって異なる働きをするという点も面白いと思っています。詳細は論文を読んでみてください。

図3  エステルとの交換反応 エーテルキャップ

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?

機構解明実験に苦労しました。Ni 錯体をいじるのが初めてだったので綺麗な単結晶を出す点や、前半部分の酢酸亜鉛の効果を考える点に苦戦しました。酢酸亜鉛のそれらしい効果をやっと見つけ出したのに結局本番の基質適用範囲の調査では一切使われないというなんとも悲しい結末になってしまいました。でも結果的にキレイな反応になったので満足です。

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

現在日本学術振興会の海外特別研究員 (海外学振) を申請していて、博士取得後は海外で博士研究員として働くことを希望しています。その後は大学に戻り、大学教員として、学生の教育はもちろんのこと、自分の手で面白い反応や化合物をたくさん発見していきたいと考えています

新型コロナの影響下、海外渡航はなかなか厳しいところはありますが、なんとか海外学振に通ってくれることを祈っています。

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

すでにこの反応よりも面白い反応を見つけているのでその反応で卒業までにもう一度スポットライトリサーチに登場することが目標です。楽しみにしていてください。一色の学生生活最後の大仕事に乞うご期待です。

最後に、日頃の研究を指導してくださっている潤さん、慶さん、英介さん、カトケンさん、原料をたくさん作ってくれた黒澤さんにこの場を借りて感謝申し上げます。また、こうした形で研究紹介を行う機会を下さったケムステスタッフの皆様にも深く感謝いたします。

研究者の略歴

名前: 一色 遼大

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

博士課程三年 日本学術振興会特別研究員 (DC1)

研究テーマ: 炭素-炭素結合切断型触媒的カップリング反応の開発

筆頭著者の一色さん (写真左) と 2nd author の黒澤さん (写真右)

一色さんは 2021年3月19〜22日に開催された日本化学会春季年会学生講演賞も受賞されています! (リンク: 山口研究室ブログ) 重ねておめでとうございます!!

スポットライトリサーチムービー

気合の入ったムービーも提供していただきました! お楽しみください!

参考文献

  1. Isshiki, R.; Inayama, N.; Muto, K.; Yamaguchi, J., “Ester Transfer Reaction of Aromatic Esters with Haloarenes and Arenols by a Nickel Catalyst“, ACS Catal., 202010, 3490-3494, DOI: 10.1021/acscatal.0c00291.

関連リンク

関連書籍

DAICHAN

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. マイクロ波による事業創出やケミカルリサイクルについて/マイクロ波…
  2. 第14回ケムステVシンポ「スーパー超分子ワールド」を開催します!…
  3. 「機能性3Dソフトマテリアルの創出」ーライプニッツ研究所・Möl…
  4. 実験化学のピアレビューブログ: Blog Syn
  5. アルメニア初の化学系国際学会に行ってきた!①
  6. 研究者目線からの論文読解を促す抄録フォーマット
  7. 第二回ケムステVプレミアレクチャー「重水素標識法の進歩と未来」を…
  8. 光触媒ーパラジウム協働系によるアミンのC-Hアリル化反応

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 工程フローからみた「どんな会社が?」~タイヤ編 その2
  2. 第五回 超分子デバイスの開発 – J. Fraser Stoddart教授
  3. 理系のための就活ガイド
  4. 網井トリフルオロメチル化 Amii Trifluoromethylation
  5. Reaxys体験レポート:ログイン~物質検索編
  6. パール・クノール フラン合成 Paal-Knorr Furan Synthesis
  7. 2005年ノーベル化学賞『オレフィンメタセシス反応の開発』
  8. JEOL RESONANCE「UltraCOOL プローブ」: 極低温で感度MAX! ①
  9. 95%以上が水の素材:アクアマテリアル
  10. 記事評価&コメントウィジェットを導入

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2021年7月
« 6月   8月 »
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031  

注目情報

注目情報

最新記事

実験手袋をいろいろ試してみたーつかいすてから高級手袋までー

前回は番外編でしたが、試してみたシリーズ本編に戻ります。引き続き実験関係の消耗品…

第164回―「光・熱エネルギーを変換するスマート材料の開発」Panče Naumov教授

第164回の海外化学者インタビューは、パンチェ・ナウモフ教授です。大阪大学大学院工学研究科 生命先端…

SNS予想で盛り上がれ!2021年ノーベル化学賞は誰の手に?

今年もノーベル賞シーズンの到来です!化学賞は日本時間 10月6日(水) 18時4…

カーボンナノチューブ薄膜のSEM画像を生成し、物性を予測するAIが開発される

先端素材高速開発技術研究組合(ADMAT)、日本ゼオンは産業技術総合研究所(AIST)と共同で、NE…

ケムステ版・ノーベル化学賞候補者リスト【2021年版】

各媒体からかき集めた情報を元に、「未来にノーベル化学賞の受賞確率がある、存命化学者」をリストアップし…

ライトケミカル工業2023卒採用情報

当社の技術グループは、20代~30代の若手社員が重要な主要案件を担当しています。広範囲で高レベルな化…

アブラナ科植物の自家不和合性をタンパク質複合体の観点から解明:天然でも希少なSP11タンパク質の立体構造予測を踏まえて

第340回のスポットライトリサーチは、東京大学 大学院農学生命科学研究科の森脇 由隆…

オンライン講演会に参加してみた~学部生の挑戦記録~

hodaです。講演会やシンポジウムのオンライン化によって学部生でもいろいろな講演会にボタンひとつで参…

令和3年度に登録された未来技術遺産が発表 ~フィッシャー・トロプシュ法や記憶媒体に関する資料が登録~

国立科学博物館は、平成20年度から重要科学技術史資料(愛称:未来技術遺産)の登録を実施しています。令…

企業研究者のためのMI入門②:Pythonを学ぶ上でのポイントとおすすめの参考書ご紹介

現在、多くの企業がデジタルトランスフォーメーション(DX)による生産性向上を試みています。特に化学メ…

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