2017 Fiscal Year Research-status Report
天然由来のリボフラビン誘導体を用いる機能性材料の開発
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16K05797
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
飯田 拡基 島根大学, 総合理工学研究科, 准教授 (30464150)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | リボフラビン / フラビニウム塩 / 有機分子触媒 / 酸素酸化 / 超分子触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
天然由来のリボフラビン（ビタミンB2）を出発物質として合成したフラビニウム塩が、種々の反応に対してユニークなレドックス有機分子触媒として利用できることを見出した。例えば、5-エチルアロキサジニウム塩とヨウ素を触媒量用いると、チオールによるインドールのスルフェニル化反応が進行し、対応するスルフェニルインドールが効率良く生成することを明らかにした。従来の酸素酸化的スルフェニル化反応は金属触媒や加熱条件が必要であったのに対し、本反応系ではフラビニウム-ヨウ素触媒によりメタルフリーかつ温和な条件下において理想的酸化剤とされる分子状酸素のみによって駆動する。
また、エテニレン架橋により連結されたビスリボフラビン誘導体を含有した高分子が、チオールの酸素酸化反応を効率良く進行させる高分子触媒として機能することを見出した。対応するビスリボフラビン誘導体モノマーはほとんど触媒活性を示さないことから、高分子の高次構造によって触媒能が制御されていることが示唆された。
さらに、豊富に産出される天然高分子であるキチンの側鎖に硫酸基を修飾した硫酸化キチン誘導体を担体として用い、有機分子触媒能を有するアロキサジニウムカチオンやアルカリ金属類をイオン間相互作用により会合・固定化させた超分子触媒を合成した。得られた超分子触媒は有機溶媒中で不均一系触媒として働くにも関わらず、キチン上に構築された反応場の影響により担持前の均一系触媒に比べてより高い触媒活性を示すことを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、前年度までに合成した多様なリボフラビン誘導体や超分子・高分子が発現する機能や特性の検討を行った。その結果、合成したリボフラビン誘導体やリボフラビン含有超分子・高分子が、それらの分子構造や高次構造に由来するユニークな触媒能を発現し、従来にない低環境負荷型の分子変換反応を進行させるとともに、特異な酸化還元活性や光学特性を示すことを明らかとした。これらの成果はいずれも次年度の応用・展開に繋がることが期待され、現在までの目標は十分達成できたと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
策定した研究計画に従い、次年度はリボフラビン誘導体やリボフラビン含有超分子・高分子の機能および特性をより詳細に検討するとともに、それらの応用に特に焦点をあてて検討を行う。なかでも、酸化還元特性を応用と有機分子触媒能の展開に注力して研究を推進する。また、リボフラビンのキラリティを活かした機能性キラル材料への応用も試みる。
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| Causes of Carryover |
理由：当初計画では種々の合成反応の検討のため、極低温反応装置などの購入を予定していた。しかしながら研究の結果、予定していた反応が常温でも進行することが明らかとなった。さらに、合成した分子群が良好な触媒能を発現することを見出したため、予定していた備品の購入よりも反応試薬などの購入に充てる方が本研究目標の達成には適切であると考えた。
使用計画：触媒反応開発に注力するために、有機合成用試薬やガラス器具、理化学機器類などの消耗品が当初予定より多く必要になる。そのため次年度使用額をそれらの追加購入に充てる。
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