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不斉自己触媒反応を用いるキラル有機化合物のホモキラリティー起源の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K05482
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分33020:有機合成化学関連
研究機関早稲田大学 (2021-2023)
東京理科大学 (2019-2020)

研究代表者

そ合 憲三  早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, その他(招聘研究員) (90147504)

研究分担者 川崎 常臣  東京理科大学, 理学部第一部応用化学科, 教授 (40385513)
朝日 透  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80222595)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード不斉自己触媒 / ホモキラリティー / 不斉の起源 / the Soai reaction / 不斉触媒 / 反応有機化学 / キラル結晶 / 不斉認識 / 不斉自己触媒反応 / 硤合反応 / 絶対不斉合成 / キラル対称性の破れ / 自己増殖 / Soai反応 / ジアルキル亜鉛 / 硫酸トリグリシン / 電場 / ピリミジンカルバルデヒド / ピリミジルアルカノール / グリシン / キラリティー
研究開始時の研究の概要

生物はL-アミノ酸などに示されるように,像と鏡像の関係にあって重ね合わせることができない一方のキラル化合物のみから成り立っており,その起源は生命の起源にも関連する長年の謎とされている。鏡像体過剰率が増幅する不斉自己触媒反応(硤合反応)を用いてホモキラリティーの起源を解明する。すなわち,絶対不斉合成やキラルでない化合物が形成するキラル結晶を不斉の起源として不斉自己触媒反応と組み合わせてホモキラリティーに至る過程を解明する。

研究成果の概要

生物はL-アミノ酸など実像と鏡像の関係にあって重ね合わせることができない鏡像異性体のうち一方のみから構成されており(ホモキラリティー),その起源の解明は生命の起源に至る化学進化における謎である。鏡像体過剰率が増幅する不斉自己触媒(Soai)反応を用いて,アキラルなグリシンや2-ピリドン等が形成するキラル結晶存在下でSoai反応を行い,これらのキラル結晶がホモキラリティーの起源として有効であることを見出した。さらに不斉要因無しで,固相-気相条件下でのSoai反応による絶対不斉合成を実現した。本研究成果はホモキラリティーの成立過程を具現化し,ホモキラリティーに関する認識を深化させるものである。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生命はL-アミノ酸を用いており,D型との混合物では生命は成り立たない。生命の起源の解明には,分子のホモキラリティーが成立した化学進化の過程解明が不可欠である。本研究成果は不斉自己触媒反応でホモキラリティー成立の過程を実現したものである。不斉起源とは考えられていなかったグリシンのガンマ結晶存在下,不斉自己触媒(Soai)反応によりホモキラリティーに到達すること,さらに不斉要因無しで絶対不斉合成を実現し,長年の有機化学の常識を覆した。キラル有機化合物がホモキラリティーに至った化学過程が明らかでなかったのに対し,明確な化学過程により可能であることを実証しホモキラリティーに対する認識をより深めた。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件) 図書 (9件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Weizmann Institute of Science(イスラエル)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Asymmetric Autocatalysis with Amplification of Enantiomeric Excess utilizing Chiral Crystals of Achiral o-Terphenyls as Chiral Triggers.2024

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki Tsuneomi, Tateishi Daisuke, Matsumoto Arimasa, Soai Kenso
    • 雑誌名

      Tetrahedron

      巻: 152 ページ: 133835-133835

    • DOI

      10.1016/j.tet.2024.133835

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Achiral 2‐pyridone and 4‐aminopyridine act as chiral inducers of asymmetric autocatalysis with amplification of enantiomeric excess via the formation of chiral crystals2023

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Arimasa、Tateishi Daisuke、Nakajima Tsuyoshi、Kurosaki Shiori、Ogawa Tomohiro、Kawasaki Tsuneomi、Soai Kenso
    • 雑誌名

      Chirality

      巻: 36 号: 1 ページ: 23617-23617

    • DOI

      10.1002/chir.23617

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Asymmetric Autocatalysis as an Efficient Link Between the Origin of Homochirality and Highly Enantioenriched Compounds2022

    • 著者名/発表者名
      Soai Kenso、Kawasaki Tsuneomi、Matsumoto Arimasa
    • 雑誌名

      Origins of Life and Evolution of Biospheres

      巻: 52 号: 1-3 ページ: 57-74

    • DOI

      10.1007/s11084-022-09626-7

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Soai reaction and its implications with the life's characteristic features of self-replication and homochirality2022

    • 著者名/発表者名
      Soai Kenso
    • 雑誌名

      Tetrahedron

      巻: 124 ページ: 133017-133017

    • DOI

      10.1016/j.tet.2022.133017

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] キラリティの基礎および生命のホモキラリティの意義と起源2022

    • 著者名/発表者名
      そ合憲三,川崎常臣
    • 雑誌名

      化学と教育

      巻: 70 ページ: 254-257

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Asymmetric autocatalysis triggered by triglycine sulfate with switchable chirality by altering the direction of the applied electric field2021

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki Tsuneomi、Kaimori Yoshiyasu、Shimada Seiya、Hara Natsuki、Sato Susumu、Suzuki Kenta、Asahi Toru、Matsumoto Arimasa、Soai Kenso
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 号: 49 ページ: 5999-6002

    • DOI

      10.1039/d1cc02162a

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Asymmetric Autocatalysis as a Link Between Crystal Chirality and Highly Enantioenriched Organic Compounds2021

    • 著者名/発表者名
      Soai Kenso、Matsumoto Arimasa、Kawasaki Tsuneomi
    • 雑誌名

      Israel Journal of Chemistry

      巻: 61 号: 9-10 ページ: 507-516

    • DOI

      10.1002/ijch.202100047

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Circular dichroism spectroscopy of catalyst preequilibrium in asymmetric autocatalysis of pyrimidyl alkanol2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Arimasa、Tanaka Ayame、Kaimori Yoshiyasu、Hara Natsuki、Mikata Yuji、Soai Kenso
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 号: 85 ページ: 11209-11212

    • DOI

      10.1039/d1cc04206h

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of Asymmetric Autocatalysis in the Elucidation of Origins of Homochirality of Organic Compounds2019

    • 著者名/発表者名
      Kenso Soai, Tsuneomi Kawasaki, Arimasa Matsumoto
    • 雑誌名

      Symmetry

      巻: 11 号: 5 ページ: 694-694

    • DOI

      10.3390/sym11050694

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Discovery of Asymmetric Autocatalysis and the Study on the Origin of Homochirality2024

    • 著者名/発表者名
      そ合憲三
    • 学会等名
      有機合成化学協会 高砂香料国際賞「野依賞」受賞記念講演
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] キラルなピリジン誘導体が形成するキラル結晶を不斉源とする高エナンチオ選択的不斉自己触媒反応2023

    • 著者名/発表者名
      立石大祐,小川智央,黒崎しおり,中嶋剛志,そ合憲三,川崎常臣
    • 学会等名
      モレキュラー キラリティー 2023 札幌
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Chiral Crystal of Achiral Hydrocarbon, o-Terphenyl Induced Asymmetric Autocatalysis2022

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Tateishi, Tomohiro Ogawa, Kento Yonemitsu, Kenso Soai, Tsuneomi Kawasaki
    • 学会等名
      Molecular Chirality Asia 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Asymmetric Autocatalysis and the Elucidation of the Origin of Homochirality2021

    • 著者名/発表者名
      Kenso Soai
    • 学会等名
      Chiral Matter, Nobel Symposium 167
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Asymmetric Autocatalysis and the Origin of Homochirality2020

    • 著者名/発表者名
      Kenso Soai
    • 学会等名
      Symposium on Molecular Chirality Asia 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Asymmetric Autocatalysis and the Origin of Homochirality2019

    • 著者名/発表者名
      Kenso Soai
    • 学会等名
      Symposium Chirality at the Nanoscale
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Asymmetric Autocatalysis and the Origin of Homochirality2019

    • 著者名/発表者名
      Kenso Soai
    • 学会等名
      Seminar at The Federal Institute of Technology (ETH, Zurich)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 生命起源の事典2024

    • 著者名/発表者名
      川崎常臣,そ合憲三
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254160789
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [図書] Asymmetric Autocatalysis and the Origins of Homochirality in "Guidebook for Systems Applications in Astrobiology"2023

    • 著者名/発表者名
      Kenso Soai, Tsuneomi Kawasaki, Arimasa Matsumoto
    • 総ページ数
      25
    • 出版者
      CRC Press
    • ISBN
      9781032278216
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [図書] Asymmetric Autocatalysis and the Elucidation of the Origin of Homochirality, in “Chiral Matter: Proceedings of the Nobel Symposium 167,” Chap. 11, pp. 141-160, Eds. M. Larsson, E. Babaev, D. Kharzeev2023

    • 著者名/発表者名
      Kenso Soai
    • 総ページ数
      266
    • 出版者
      World Scientific
    • ISBN
      9789811265051
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [図書] Asymmetric Autocatalysis: The Soai Reaction. An Overview, in “Asymmetric Autocatalysis: The Soai Reaction,” Chap. 1, pp. 1-32, Eds. K. Soai, T Kawasaki, A. Matsumoto2022

    • 著者名/発表者名
      Kenso Soai, Tsuneomi Kawasaki, Arimasa Matsumoto
    • 総ページ数
      349
    • 出版者
      Royal Society of Chemistry
    • ISBN
      9781839166273
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [図書] Asymmetric Autocatalysis Initiated by Enantioenriched Chiral Organic Compounds: The Link between Circularly Polarized Light and Nearly Enantiopure Organic Compounds, in “Asymmetric Autocatalysis: The Soai Reaction,” Chap. 2, pp. 33-42, Eds. K. Soai, T Kawasaki, A. Matsumoto2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuneomi Kawasaki, Arimasa Matsumoto, Kenso Soai
    • 総ページ数
      349
    • 出版者
      Royal Society of Chemistry
    • ISBN
      9781839166273
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [図書] Asymmetric Autocatalysis Triggered by Chirality of Minerals, Organic Crystals and Surfaces, in “Asymmetric Autocatalysis: The Soai Reaction,” Chap. 3, pp. 43-64, Eds. K. Soai, T Kawasaki, A. Matsumoto,2022

    • 著者名/発表者名
      Arimasa Matsumoto, Tsuneomi Kawasaki, Kenso Soai
    • 総ページ数
      349
    • 出版者
      Royal Society of Chemistry
    • ISBN
      9781839166273
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [図書] Absolute Asymmetric Synthesis in The Soai Reaction, in “Asymmetric Autocatalysis: The Soai Reaction,” Chap. 4, pp. 65-74, Eds. K. Soai, T Kawasaki, A. Matsumoto2022

    • 著者名/発表者名
      Kenso Soai, Tsuneomi Kawasaki, Arimasa Matsumoto
    • 総ページ数
      349
    • 出版者
      Royal Society of Chemistry
    • ISBN
      9781839166273
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [図書] Structure Analysis of Asymmetric Autocatalysis by X-ray Crystallography and Circular Dichroism Spectroscopy, in “Asymmetric Autocatalysis: The Soai Reaction,” Chap. 12, pp. 273-288, Eds. K. Soai, T Kawasaki, A. Matsumoto2022

    • 著者名/発表者名
      Arimasa Matsumoto, Tsuneomi Kawasaki, Kenso Soai
    • 総ページ数
      349
    • 出版者
      Royal Society of Chemistry
    • ISBN
      9781839166273
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [図書] Unusual Aspects of Asymmetric Induction and Amplification Observed in the Soai Reaction, in “Asymmetric Autocatalysis: The Soai Reaction,” Chap. 14, pp. 317-338, Eds. K. Soai, T Kawasaki, A. Matsumoto2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuneomi Kawasaki, Arimasa Matsumoto, Kenso Soai
    • 総ページ数
      349
    • 出版者
      Royal Society of Chemistry
    • ISBN
      9781839166273
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] The Soai Research Group

    • URL

      http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/soai/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] The Soai Research Group

    • URL

      https://www.rs.kagu.tus.ac.jp/soai/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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