2022 Fiscal Year Research-status Report
ポルフィリン中心の保護基としてのケイ素の利用と機能性ポルフィリンの構築への応用
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21K06463
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| Research Institution | Meiji Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
林 賢 明治薬科大学, 薬学部, 准教授 (50584140)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高波 利克 明治薬科大学, 薬学部, 教授 (40241111) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ポルフィリン / ケイ素 / 中心保護 / PDT / 官能基化反応 / 有機金属反応剤 / 電気化学手法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポルフィリンは生体内でヘモグロビンとして機能するのみならず、PDT（がん治療）の治療薬としても利用されている。この治療薬においてもまだ改善点が残されており、その点を改良するために様々な官能基をもつポルフィリンの中心に望みの金属を合成終盤で導入できる方法の開発が求められる。そこで、合成化学において保護基として多用されているケイ素をポルフィリンの中心の保護に利用すれば、様々な官能基をポルフィリンに導入した後に緩和な条件で中心の脱保護ができるものと期待し、ポルフィリンの中心の保護としてケイ素を利用した官能基をもつポルフィリンの構築方法の開発に着手した。
本研究はポルフィリンの中心をケイ素で保護したポルフィリンSiPPを構築し、このSiPPと有機金属反応剤との反応性を明らかにすることで、官能基をもつ中心ケイ素保護ポルフィリンFG-SiPPの構築法を開発する。また、このFG-SiPPを利用することで、これまで合成が困難であった官能基をもつポルフィリンの構築法を開発する。さらに、これら一連のポルフィリンの潜在的な特性・機能を明らかにするために実施している。
本年度は、ポルフィリンの中心をケイ素で保護したポルフィリンSiPPの修飾方法の中でもシンプルな反応であるが重要な臭素化反応に関して電気化学的手法の適用について検討した。その結果、ポルフィリンへの臭素導入反応として従来の化学的手法よりも電気化学的手法は高収率かつ高選択的にモノブロモポルフィリンが得られることを明らかにした。この電気化学的手法の関連結果として、アルコール共存下で2-シリル-1,3-ジチアンを陽極酸化するとホルミルシラン等価体であるシリルアセタールを簡便に合成できることを見出した。
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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
ポルフィリンの中心をケイ素で保護したポルフィリンSiPPの修飾方法として重要な反応として臭素化反応がある。従来、ポルフィリンの臭素化反応はNBSを用いた化学的手法が多用されている。しかしながら、この反応では収率および導入される臭素の数の制御が未だに課題として残されている。そこで、電流値および通電量などの電気化学的な因子によって反応の進行などを制御できる有機電解合成に着目し、臭素源および電解質として安価で容易に入手できるnBu4NBrを用いたポルフィリンの電気化学的な臭素化反応について検討することとした。その結果、電気化学的な臭素化反応はNBSを用いた化学的臭素化反応よりも高収率でmeso-モノブロモポルフィリンを与えることを見出した。また、導入される臭素の数を通電量などをコントロールすることにより効果的に制御できることも明らかにした。この電気化学的手法の関連結果として、アルコール共存下で2-シリル-1,3-ジチアンを陽極酸化するとホルミルシラン等価体であるシリルアセタールを簡便に合成できることを見出した。この電解反応はモノアルコールだけでなくジオールを含む種々のアルコールを利用することができ、様々なシリルジチアンにも適用できることを明らかにし、報告した。
また、本研究に関連した研究として、アミド結合で連結したポルフィリン二量体を新規なキラルプローブ分子として設計・構築し、このポルフィリン二量体を用いた光学活性カルボン酸の絶対配置決定法を開発した。この二量体はカルボン酸と配位結合および水素結合を形成することでカルボン酸と効果的に複合体を形成することを見出した。さらにアミド結合で連結したポルフィリン二量体は光学活性カルボン酸のみならず光学活性アミノ酸の絶対配置を非経験的に決定できることを明らかにし、報告した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度はポルフィリンへの臭素の導入に電気化学的手法が有用であることを見出した。来年度はこの手法をポルフィリンの中心をケイ素で保護したポルフィリンSiPPへの適用とポSiPPへの電解手法による修飾反応などについても検討する。また、臭素化されたSiPPと有機亜鉛反応剤や有機銅反応剤との反応を行い、ポルフィリンの中心の保護について、ケイ素の有用性について検討する。
また、シリルポルフィリンSiPPの応用利用の一つに光線力学的がん治療における光増感剤としての利用がある。そこで、増感剤としての特性を評価するために、得られたシリルポルフィリンSiPPの分光学的・電気化学的測定を行う。SiPPの吸収ピークおよび酸化電位などの基礎的な物性やそれらの置換基や軸配位子の変化による挙動を解析する。
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