2006 Fiscal Year Annual Research Report
環境調和型高活性酸・塩基触媒の開発と高効率的精密合成法の開拓
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15205021
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
石原 一彰 Nagoya University, 大学院・工学研究科, 教授 (40221759)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂倉 彰 名古屋大学, エコトピア科学研究所, 准教 (80334043)
波多野 学 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 講師 (20362270)
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| Keywords | 酸・塩基複合触媒 / 原子効率 / エコファクター / 脱水縮合反応 / ディールス・アルダー反応 / アシル化反応 / アルキル付加反応 / ドミノ閉環反応 |
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| Research Abstract |
地球環境問題が深刻化するなか、物質文明社会の持続的発展には、環境調和型製造法の確立が最重要課題である。本研究プロジェクトでは環境に優しい生体酵素反応に着目し、数万を優に超える分子量からなる酵素タンパクゆえの「環境低負荷反応条件での高度な触媒機能」を小分子レベルでフラスコ内に再現することができれば、環境調和型物質文明社会の発展に貢献できるとの考えのもと、研究が遂行された。その結果、石原らは数百の分子量からなる小分子の中に酵素類似機能を組み込むために、一つの触媒分子内に酸と塩基を効果的に配置することによって、非結合性の化学的相互作用(水素結合、親水力、疎水力、双極子相互作用、π-π電子相互作用など)を巧みに生み出し、酵素レベルの触媒機能を制御することに成功した。こうして、石原らは触媒回転効率の向上はもちろん、原子効率(生成物/原料)の向上、エコファクター(廃棄物/生成物)の低減、毒性化合物使用量削減などの問題に積極的に取り組み、酸・塩基複合型小分子人工酵素を鍵とする実用性の高い触媒反応プロセスを世界に先駆けて次々と開発した。例えば、有機アンモニウム塩触媒の疎水機能を利用したカルボン酸とアルコールの等モル混合物からのエステル脱水縮合反応、ルイス酸・塩基複合触媒を用いるリン酸とアルコールの等モル混合物からのリン酸モノエステル脱水縮合反応、キラルヨードニウムイオンを開始剤とする鎖状ポリプレノイドのエナンチオ選択的ドミノ閉環反応、有機酸・塩基触媒によるベックマン転位反応、キラル有機塩触媒によるα-(アシロキシ)アクロレインとジエンのエナンチオ選択的ディールス・アルダー反応、ヒスチジン由来のスルホンアミド触媒を用いるラセミアルコールの不斉アシル化反応、酸塩基共役触媒によるアルデヒド及びケトンのエナンチオ選択的アルキル付加反応等を挙げることがきる。
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