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2007 Fiscal Year Annual Research Report

重水から重水素ガスを発生するパラジウム触媒的手法の開発と応用

Research Project

Project/Area Number 18590009
Research InstitutionGifu Pharmaceutical University

Principal Investigator

佐治木 弘尚  Gifu Pharmaceutical University, 薬学部, 教授 (50275096)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 前川 智弘  岐阜薬科大学, 薬学部, 講師 (40363890)
門口 泰也  岐阜薬科大学, 薬学部, 助教 (40433205)
Keywords有機化学 / パラジウム / 重水素化 / 重水素ガス調製法 / 安定同位体標識
Research Abstract

水素の安定同位体である重水素(D)で標識された化合物は安定で長期保存が可能なため、生体内の薬物動態や化学反応における反応機構の解明、タンパク質や酵素などの高次構造解析に使用される利用価値の高い化合物である。しかし重水素標識化合物は高価であり、入手可能な標識体が限定されている。重水素導入法としては重水素(D2)ガスを用いた還元反応が多用される。例えば、不飽和結合の接触重水素化、脱ハロゲン化、ベンジルアルコールの還元やエポキシドのD2還元反応などは重水素標識化合物の有用な合成法である。その他にも、D2ガスは原子炉劣化D2Oの再生や、LSI(大規模集積回路)の製造工程でも利用されておりその有用性は高い。しかしD2ガスは極めて高価である。これは、その製法がD2Oの電気分解やH2ガス中に微量(約150ppm)存在するD2ガスの極低温下での液化分留法に頼っているため、エネルギーや反応の効率に起因する。従って工業スケールにも対応したより実用的なD2ガス発生法の開発は極めて重要である。
本研究課題は、我々がPd/Cを用いた官能基選択的な接触還元反応の開発研究の過程で、重水素化溶媒を反応溶媒としたところ反応基質に重水素が導入されることを見出した事から発展した。このPd/C触媒による重水素標識化法は、温和な中性条件下、重水素源としては最も安価なD2Oを用いる実用的手法である。平成18年度から19年度にかけて継続的に、Pd/C-D2O-H2システムによるベンジル位選択的H-D交換反応の効率を向上し、より実用的な反応とするため、特に「反応時間の短縮及び基質適用性の拡大」を集中的に検討した。さらに、平成19年度は、これまでのH-D交換反応の検討過程で見出した、Pd/C触媒によるD2OとH2間の、室温下における高効率的「H2-D2交換反応」、すなわち触媒反応による化学的D2ガス発生法の実用化を目指し、「反応条件の最適化」および、発生させたD2ガスを利用した「還元性官能基を有する化合物のone-pot接触重水素化反応」への適用を鋭意検討した。その結果重水素標識化合物の簡便合成法の確立に成功した。さらに、「官能基選択的one-pot接触重水素化法」、「反応容器内で発生させたD2ガスの採集法」及び「採集したD2ガスを用いた様々な基質の重水素標識法」も確立した。

  • Research Products

    (12 results)

All 2008 2007 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (2 results) Book (1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] H-D Exchange Reaction Taking Advantage of a Synergistic Effect of a Heterogeneous Pd and Pt Mixed Catalyst2008

    • Author(s)
      Nobuhiro Ito, Tsutomu Watahiki, Tsuneaki Maesawa, Tomohiro Maegawa, and Hironao Sajiki
    • Journal Title

      Synthesis

      Pages: 1467-1478

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Efficient and Convenient Heterogeneous Palladium-Catalyzed Regioselective Deuteration at the Benzylic Position2008

    • Author(s)
      Takanori Kurita, Kazuyuki Hattori, Saori Seki, Takuto Mizumoto, Fumiyo Aoki, Yuki Yamada, Kanoko Ikawa, Tomohiro Maegawa, Yasunari Monguchi, Hironao Sajiki
    • Journal Title

      Chemistry A European Journal 14

      Pages: 664-673

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Facile and Convenient Method of Deuterium Gas Generation via Pd/C-catalyzed H2-D2 Exchange Reaction and Its Application to Synthesis of Deuterium-Labelled Compounds2008

    • Author(s)
      Takanori Kurita, Fumiyo Aoki, Takuto Mizumoto, Toshihide Maejima, Hiroyoshi Esaki, Tomohiro Maegawa, Yasunari Monguchi, and Hironao Sajiki
    • Journal Title

      Chemistry A European Journal 14

      Pages: 3371-3379

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pt/C-catalyzed efficient H-D exchange reaction of aromatic rings and its scope and limitations2008

    • Author(s)
      Nobuhiro Ito, Hiroyoshi Esaki, Eikoh Imamiya, Tsuneaki Maesawa, Tomohiro Maegawa, and Hironao Sajiki
    • Journal Title

      Bull. Chem. Soc., Jpn. 81

      Pages: 278-286

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 不均一系白金族触媒を用いた重水素標識化反応2007

    • Author(s)
      江嵜啓祥・栗田貴教・藤原佑太・前川智弘・門口泰也・佐治木弘尚
    • Journal Title

      有機合成化学協会誌 65

      Pages: 1179-1190

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Facile and Convenient Method of Deuterium Gas Generation via Pd/C-catalyzed H2-D2 Exchange Reaction and Its Application to Synthesis of Deuterium-Labelled Compounds

    • Author(s)
      Tomohiro Maegawa, Yuta Fujiwara, Yuya Inagaki, Hiroyoshi Esaki, Yasunari Monguchi, and Hironao Sajiki
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int Ed (in press)

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 不均一系触媒を用いたアルカンの効率的H-D交換反応2007

    • Author(s)
      藤原 佑太, 稲垣 佑也, 江嵜 啓祥, 前川 智弘, 門口 泰也, 佐治木 弘尚
    • Organizer
      日本プロセス化学会2007サマーシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20070802-03
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] An Environmentally-Friendly and Catalytic Deuterium Gas Preparation Method Using Pd/C-D2O-H2 System2007

    • Author(s)
      Takanori Kurita, Fumiyo Aoki, Takuto Mizumoto, Hiroyoshi Esaki, Tomohiro Maegawa, Yasunari Monguchi and Hironao Sajiki
    • Organizer
      3rd International Conference on Green and Sustainable Chemistry
    • Place of Presentation
      Delft,オランダ
    • Year and Date
      20070701-05
  • [Book] 化学フロンティア19 創薬を目指す有機合成戦略-進化する医薬品づくり-宍戸宏造・新藤充 編2007

    • Author(s)
      佐治木弘尚
    • Total Pages
      8
    • Publisher
      化学同人
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.gifu-pu.ac.jp/lab/yakuhin/index.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] ルテニウム触媒を用いた重水素化方法2007

    • Inventor(s)
      佐治木弘尚, 前川智弘, 門口泰也, 藤原佑太, 稲垣佑也
    • Industrial Property Rights Holder
      和光純薬株式会社
    • Industrial Property Number
      特願 2007-177565号
    • Filing Date
      2007-07-05
  • [Patent(Industrial Property Rights)] Process for deuteration of benzyl position in O-benzyl groups2007

    • Inventor(s)
      佐治木弘尚, 前川智弘, 栗田貴教
    • Industrial Property Rights Holder
      和光純薬株式会社
    • Industrial Property Number
      国際公開WO2007-100080号
    • Acquisition Date
      2007-09-07
    • Overseas

URL: 

Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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