多環式芳香族炭化水素の発がん機構におけるカルボカチオン中間体の特性

• 研究課題/領域番号: 15710160
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物分子科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 岡崎 隆男 京都大学, 工学研究科, 助手 (90301241)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2005年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2004年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2003年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
• キーワード: カルボカチオン / NMR / 超強酸 / 多環式芳香族炭化水素 / 発がん性 / 変異原性 / 理論計算 / 直接観測

研究概要

人類は、現代生活を営む上で多量の天然資源を消費し、また、多量の廃棄物を生み出している。石油や石炭、自動車の排気ガスやタバコの排煙に含まれる多環式芳香族化合物は、がんの原因物質とされている。その発がん機構では、体内においてカルボカチオン中間体を経由して、DNAと結合することが知られている。そのため、がん治療の効率的な対策を立てるために、中間体であるカルボカチオンの性質を調べる必要がある。そこで、多環式芳香族化合物から生じる短寿命カルボカチオンの電子構造や安定性について物理有機化学的手法を用いて調べた。
本年度は、環を4つもつジャヌセン化合物やトロピオジャヌセン化合物、フッ素置換誘導体、非交互炭化水素化合物に関するカルボカチオンについて、電子構造や芳香属性と発がん性との相関関係を核磁気共鳴測定装置および理論化学計算法を用いて調べた。これらの化合物では、π-π相互作用が空間を通して作用することが提案されている。しかし、本研究の結果、芳香属性についてはほとんどその相互作用の影響がないことがわかった。また、フッ素置換誘導体の芳香属性を検討する場合は、σ環電流が大きいためにπ環電流のみを比較する必要があることがわかった。この結果は、がんの発生を抑制する薬の開発だけではなく、多環式芳香族化合物を用いた電導性材料の開発等、カルボカチオン中間体が関与する機能性材料の開発への応用が期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Rigid Molecular Tripod with an Adamantane Framework and Thiol Legs. Synthesis and Observation of an Ordered Monolayer on Au(111). (2006)
  • 著者名/発表者名: Kitagawa, Toshikazu, Idomoto, Yuichi, Matsubara, Hiroaki, Hobara, Daisuke, Kakiuchi, Takashi, Okazaki, Takao, Komatsu, Koichi
  • 雑誌名: J.Org.Chem. 71 ページ: 1362-1369
• [雑誌論文] Fluorinated Polycyclic Aromatic Hydrocarbons(PAHs) and Heterocyclic Aromatic Hydrocarbons (Hetero-PAHs) ; Synthesis and Utility (2006)
  • 著者名/発表者名: Okazaki, Takao, Laali, Kenneth K.
  • 雑誌名: Advances in Organic Synthesis 2 ページ: 353-381
• [雑誌論文] ねじれたπ共役系をもつテトラベンゾペンタセン誘導体から発生するカチオン種のNMR観測と理論計算 (2006)
  • 著者名/発表者名: 山本篤, 岡崎隆男, 木下知己
  • 雑誌名: 第86春季年会予稿集
  • NAID: 130004644896
• [雑誌論文] スピロフルオレン骨格をもつ多環式芳香族カルボカチオンにおけるスピロ共役 (2006)
  • 著者名/発表者名: 岡崎隆男, 小和田俊行, 木下知己
  • 雑誌名: 第86春季年会予稿集
• [雑誌論文] Probing the Intermediates of Halogen Addition to Alkynes : Bridged Halonium versus Open Halovinyl Cation, A Theoretical Study. (2005)
  • 著者名/発表者名: Okazaki, Takao, Laali, Kenneth K.
  • 雑誌名: J.Org.Chem. 70 ページ: 9139-9146
• [雑誌論文] ねじれた二重結合をもつ架橋ビアダマンチリデン (2005)
  • 著者名/発表者名: 岡崎隆男, 地舘公介, 木下知己, 大江浩一
  • 雑誌名: 第35回構造有機化学討論会講演要旨集 ページ: 200-201
• [雑誌論文] NMR観測と理論計算によるパラシクロファニルメチルカチオンのπ-π相互作用の評価 (2005)
  • 著者名/発表者名: 吉田文平, 岡崎隆男, 木下知己, 大江浩一
  • 雑誌名: 第35回構造有機化学討論会講演要旨集 ページ: 90-90
• [雑誌論文] スピロ共役をする9,9'-スピロビフルオレニウムイオンのNMR観測と理論計算 (2005)
  • 著者名/発表者名: 小和田俊行, 岡崎隆男, 木下知己, 大江浩一
  • 雑誌名: 第35回構造有機化学討論会講演要旨集 ページ: 100-100
• [雑誌論文] ベンゾフルオレニル骨格をもつ非交互炭化水素カルボカチオンの電子構造 (2005)
  • 著者名/発表者名: 岡崎隆男, 小和田俊行, 木下知己
  • 雑誌名: 第55回有機反応化学討論会予稿集 ページ: 102-102
  • NAID: 130004646408
• [雑誌論文] カルボカチオンおよびカルボアニオンに対する溶媒和エネルギー (2005)
  • 著者名/発表者名: 中村真一, 従野剛, 岡崎隆男, 木下知己
  • 雑誌名: 第55回有機反応化学討論会予稿集 ページ: 101-101
  • NAID: 130004646407
• [雑誌論文] 溶液中におけるカルボカチオンおよびカルボアニオンの安定性の尺度 (2005)
  • 著者名/発表者名: 木下知己, 岡崎隆男, 中村真一, 従野剛
  • 雑誌名: 第55回有機反応化学討論会予稿集 ページ: 44-45
  • NAID: 130004646353
• [雑誌論文] Synthesis of cis-Alkano-2,2'-biadamantylidenes and Properties of Their Twisted Double Bonds. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takao Okazaki, Kosuke Chidate, Tomomi Kinoshita
  • 雑誌名: Kyushu International Symposium on Physical Organic Chemistry (KISPOC-XI) ページ: 22-22
• [雑誌論文] NMR observation of a homoallylic carbocation from a sesquinorbornenyl derivative (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Okazaki, K.Yoshida, T.Kinoshita
  • 雑誌名: Pacifichem 2005 conference ページ: 1359-1359
• [雑誌論文] Theoretical (DFT, GIAO-NMR, NICS) study of carbocations and oxidation dications from PAHs containing azulene unit(s) and their dihydro derivatives (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Okazaki, K.K.Laali
  • 雑誌名: Pacifichem 2005 conference ページ: 1943-1943
• [雑誌論文] Theoretical (DFT, GIAO-NMR, NICS) study of carbocations (M+H)^+, dications (M^<2+>) and dianions (M^<2->) from dihydro-dicyclopenta[ef,kl]heptalene (dihydro-azupyrene), dihydro-dicyclohepta[ed,gh]pentalene, and related bridged [14]annulenes. (2005)
  • 著者名/発表者名: Okazaki, Takao, Laali, Kenneth K.
  • 雑誌名: Organic & Biomolecular Chemistry 3・2 ページ: 286-294
• [雑誌論文] Triflic acid-catalyzed adamantylation of aromatics in [BMIM] [OTf] ionic liquid, synthetic scope and mechanistic insight. (2005)
  • 著者名/発表者名: Laali, Kenneth K., Sarca, Viorel D., Okazaki, Takao, Brock, Aaron, Der, Paul.
  • 雑誌名: Organic & Biomolecular Chemistry 3・6 ページ: 1034-1042
• [雑誌論文] Electrophilic and oxidative chemistry of pyrene and its non-alternant isomers : theoretical (DFT, GIAO-NMR, NICS) study of protonation carbocations and oxidation dications from pyrene, azupyrene (dicyclopenta[ef,kl]heptalene) and dicyclohepta[ed,gh]pentalene. (2004)
  • 著者名/発表者名: Okazaki, Takao, Laali, Kenneth K.
  • 雑誌名: Organic & Biomolecular Chemistry 2・15 ページ: 2214-2219
• [文献書誌] Okazaki, Takao, Laali, Kenneth K.: "A theoretical(DFT, GIAO-NMR, NICS)study of the carbocations and oxidation dications from azulenes, homoazulene, benzazulenes, benzohomoazulenes, and the isomeric azulenoazulenes"Org.Biomol.Chem.. 1・17. 3078-3093 (2003)
• [文献書誌] Okazaki, Takao, Laali, Kenneth K.: "Carbocations and Oxidation Dications from Benzo[a]pyrene and Its Nonalternant Isomers Azulenophenalenes ; A Theoretical(DFT, GIAO, NICS)Study"J.Org.Chem.. 69・2. 510-516 (2004)