山口大学と東京大学は、ひとつの反応系で「有機金属種」と「ラジカル種」というふたつの活性種を使用可能な"ハイブリッド触媒系"を開発し、炭素周りの4つ目の置換基としてアルケニル基を導入することに成功したことを発表した。
この成果は、山口大学大学院創成科学研究科工学系学域応用化学分野の西形孝司准教授と東京大学生産技術研究所物質・環境系部門の砂田祐輔准教授らの研究グループにによるもので、アメリカ化学会刊行の学術ジャーナル「ACS Catalysis」に掲載された。
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開発した反応の概念図(出所:東大ニュースリリース※PDF)
2010年ノーベル化学賞は、パラジウム触媒による鈴木-宮浦クロスカップリング反応が対象分野で、同手法は医農薬品や電子材料など様々な有用物質を得ることが可能である。しかし、大きな構造(かさ高い)を持つアルキル基(脂肪鎖)をクロスカップリング反応に適用することは難しく、特に医農薬品の合成中間体として有用な第四級炭素中心の合成は極めて困難であった。
炭素の周りには4つまで置換基を配置できるが、第四級炭素中心の合成に必要な最後の4つ目を配置しようとすると、先に配置された置換基のため反応点が立体的に非常に混み入ってしまい、特別に強い試薬がなければ反応が進行しない。これでは医農薬品などの高機能性分子を構築できず、有機合成上の残された課題となっていた。
このたび研究グループは、ひとつの反応系で「有機金属種」と「ラジカル種」というふたつの活性種を使用可能な"有機金属-ラジカルハイブリッド触媒系(ハイブリッド触媒系鈴木-宮浦型カップリング反応)"を開発し、炭素周りの4つ目の置換基としてアルケニ ル基を導入することに成功した。これにより、アルケニル基を持つ第四級炭素中心を効率的に合成できるようになる。
この研究成果は、自然科学の基礎的な現象を発見したものであり、有機金属-ラジカルハイブリッド触媒系という新しい手法の提案で、これにより第四級炭素構築に新しい手法が加わった。異なるふたつの活性種を安定的にひとつの反応系で使用可能にした初めての例として、クロスカップリング研究分野に大きなブレークスルーを与えただけでなく、将来の高機能な有用物質合成の実用化につながることが期待されるとしている。
