[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

ポルフィリン化学100年の謎を解明:calix[3]pyrroleの合成と反応性

[スポンサーリンク]

第332回のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院総合化学院(猪熊研究室)・稲葉 佑哉さんにお願いしました。

ポルフィリンという分子をご存じでしょうか?ピロールが4つ含まれる綺麗な対称性分子で、光合成システムの集光部位に使われてもいたりと、自然界にとっては欠かせない分子です。ただこの分子、なぜピロールが3つでも5つでもなく「4つ」になるのだろう?という謎が長年知られてもいました。筆者(副代表)自身もポルフィリン分子を合成したことはあるのですが、ピロールとアルデヒドを混ぜるだけで勝手に4つで組み上がるので、常々不思議に思っていました。今回の研究は、その長年の謎を解き明かすような光となる成果です。J. Am. Chem. Soc.誌 原著論文・プレスリリースに公開されています。

“Calix[3]pyrrole: A Missing Link in Porphyrin-Related Chemistry”
Yuya Inaba, Yu Nomata, Yuki Ide, Jenny Pirillo, Yuh Hijikata, Tomoki Yoneda, Atsuhiro Osuka, Jonathan L. Sessler*, Yasuhide Inokuma* J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 12355. doi:10.1021/jacs.1c06331

研究室を主宰されている猪熊泰英 准教授から、稲葉さんについての人物評を以下の通り頂いています。

 分子に“一目惚れさせる”ことができる研究者っているんです。その一人が稲葉君だと思います。Calix[3]pyrroleの合成は、僕自身も含め多くの若手研究者が何年もかけて挑んできましたが、誰一人としてこの分子を振り向かせることはできませんでした。猪突猛進型の実験で押し続ける訳でもなく、理詰めで考え込むばかりでもなく、適度なバランス感覚と内に秘めた情熱でアプローチする。そうやって稲葉君は見事にCalix[3]pyrroleを惹き付けました。この研究テーマを割り当てる前から予感はしていたのですが、前駆体化合物の環化反応が見事に進行したとき、「彼が選ばれたんだな」と直感的に思いました。

今回はスポットライトリサーチムービーもご提供頂いています。化学者のロマンを一途に貫き、長年追い求めてきた分子合成――見事達成された実力と天賦を感じさせるストーリーをお楽しみください!

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。

ポルフィリンは4つのピロールからなる環状化合物で、ヘムやクロロフィルといった生体分子に見られる骨格であることから”生命の色素”とも呼ばれ、世界中で盛んに研究されています。このポルフィリン化合物はピロールとアルデヒドの縮合反応によって合成できることが知られていますが、その中で3つのピロールからなるポルフィリン類縁体が全く得られないという謎がありました。この謎を解く鍵となるのがcalix[3]pyrroleと呼ばれる分子です。
今回我々は、環状ヘキサケトンを前駆体とした合成経路によってcalix[3]pyrroleを世界で初めて合成、単離することに成功しました。Calix[3]pyrroleは環構造の小ささに由来して歪んだ構造をしており、ポルフィリン合成に用いられる酸性条件下ではそのひずみに由来した特異な環拡大反応を起こすことがわかりました。この環拡大反応こそが、これまでピロール3つからなるポルフィリン類縁体が全く得られなかった理由であることを明らかにしました。

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。

思い入れがあるところは、calix[3]pyrroleの環拡大反応を発見したところです。Calix[3]pyrroleを酸性条件に付すと環拡大反応が起こることを突き止めた時には、これがポルフィリン合成でピロール3つの環が得られてこなかった理由なのだと納得したのと同時に、その反応の速さ(わずか10秒以内!)に非常に驚い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?

今回の合成の中で難しかった部分であり最も重要なステップだったのが、いかにして環状構造を作るかというところでした。初めは鎖状ヘキサケトンから環状ヘキサケトンへの直接の変換を試みていましたが、なかなか環状ヘキサケトンが得られませんでした。たまたま他の基質で1,4-ジケトン部位のフラン化、そしてLDAおよび塩化銅(II)を用いたカップリング反応が環化に有用だということを発見し、その条件を鎖状ヘキサケトンに適用することで環状構造を構築することができました。この研究における一つの大きなブレークスルーだったと思います。

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

現在はまだ将来どうしたいかははっきりと決めてはいませんが、研究者として実験台の前に立ち続けたいという気持ちが強いです。自分の手で合成した分子で人をあっと言わせる、一目見て「この分子はすごい」と言われるような分子を作っていきたいと思っています。

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

本研究を行う中で私は、目標に向かって粘り強く一歩ずつ目の前の課題を解決していく姿勢の重要性を深く感じました。
実際に私が本テーマに着手して論文として報告するまでは1年ほどだったのですが、その裏には数年に及ぶ長い長い準備期間がありました。(実は今回合成したcalix[3]pyrroleという分子は、指導教員の猪熊先生が学生だった頃から合成を目指してきた分子なんです。)目標への道のりがいかに遠くても目の前の課題を一つ一つ乗り越えて一歩ずつ目標へ向かっていくという、一見当たり前のことがいかに大変なことで、いかに重要なことかを感じさせられました。
読者の皆さんにも、この一見当たり前な研究に対する姿勢の重要性を今一度、感じていただけたらと思います。

最後に、日頃熱心にご指導をしてくださっている猪熊先生に心より感謝申し上げます。また、この度このような研究紹介の機会をくださったChem-Stationスタッフの皆様にも深く感謝申し上げます。

研究者の略歴

稲葉 佑哉
北海道大学大学院総合化学院•反応有機化学研究室
研究テーマ:Calix[3]pyrroleとその類縁体の化学

cosine

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。
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. 糖鎖クラスター修飾で分子の生体内挙動を制御する
  2. 化学でカードバトル!『Elementeo』
  3. ケムステV年末ライブ & V忘年会2021を開催します…
  4. ヘム獲得系のハイジャックによる緑膿菌の選択的殺菌法
  5. 合成化学発・企業とアカデミアの新たな共同研究モデル
  6. 文具に凝るといふことを化学者もしてみむとてするなり⑪:どっちもク…
  7. Bayer Material Scienceの分離独立が語るもの…
  8. 研究室の大掃除マニュアル

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. キラルオキサゾリジノン
  2. 国連番号(UN番号)
  3. 光触媒を用いたC末端選択的な脱炭酸型bioconjugation
  4. 池田 富樹 Tomiki Ikeda
  5. 毛染めでのアレルギー大幅低減へ ~日華化学がヘアカラー用染料開発~
  6. 立春の卵
  7. 治療薬誕生なるか?ジカウイルスのアロステリック阻害剤開発
  8. 大学発ベンチャー「アンジェスMG」イオン液体使った核酸医薬臨床試験開始
  9. ケミカルバイオロジーがもたらす創薬イノベーション ~ グローバルヘルスに貢献する天然物化学の新潮流 ~
  10. 「重曹でお掃除」の化学(その2)

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2021年8月
« 7月   9月 »
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031  

注目情報

注目情報

最新記事

【書籍】セルプロセッシング工学 (増補) –抗体医薬から再生医療まで–

今回ご紹介する書籍「セルプロセッシング工学 (増補) –抗体医薬から再生医療まで–」は、20…

芳香環にフッ素を導入しながら変形する: 有機フッ素化合物の新規合成法の開発に成功

第361回のスポットライトリサーチは、早稲田大学大学院先進理工学研究科(山口潤一郎研究室)小松田 雅…

湘南ヘルスイノベーションパークがケムステVプレミアレクチャーに協賛しました

レジェンド化学者もしくは第一人者の長時間講演を完全無料で放映する、ケムステVプレ…

化学企業が相次いで学会や顧客から表彰される

武蔵エナジーソリューションズ株式会社に所属する研究者が、2022年度電気化学会技術賞(棚橋賞)を受賞…

第20回次世代を担う有機化学シンポジウム

第20回記念!今年は若手向けの新企画もやります!「若手研究者が口頭発表する機会や自由闊達にディス…

ビナミジニウム塩 Vinamidinium Salt

概要ビナミジニウム塩(Vinamidinium Salt)は、カルボン酸をヴィルスマイヤー・ハッ…

伝わるデザインの基本 増補改訂3版 よい資料を作るためのレイアウトのルール

(さらに…)…

生体医用イメージングを志向した第二近赤外光(NIR-II)色素:②合成蛍光色素

バイオイメージングにおけるの先端領域の一つである「第二近赤外光(NIR-II)色素」についての総説を…

高分子鎖デザインがもたらすポリマーサイエンスの再創造|オンライン・対面併設|進化する高分子材料 表面・界面制御 Advanced コース

開講期間●令和4年 2月  14日(月)、17日(木):基礎編●       21日(月)、…

ホウ素化反応の常識を覆し分岐型アルケンの製造工程を大幅短縮

第 360回のスポットライトリサーチは、広島大学大学院 先進理工系科学研究科 博士課…

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