有機合成用卑金属ナノ粒子触媒の創製と不活性結合活性化及び創薬研究への展開

筆者の所属する研究室では、新しい触媒の開発研究を行っており、硫酸修飾した金メッシュ(担持固体)とPd(OAc)2をキシレン中で加熱すると、自己組織的多層状にPdナノ粒子が担持した触媒SAPd (Sulfur-modified Au-supported Pd)が得られることを見出している。そこで、金属の酸化還元電位に基づいて適切な還元剤を加えれば調製困難なFeなどの卑金属ナノ粒子触媒の調製も可能になると考えた。当研究室独自のナノ粒子触媒製造法に含ケイ素ピラジン誘導体を還元剤として用いることでFe(0)ナノ粒子触媒SAFe(0)を製造することに成功した。まず、X線吸収微細構造(XAFS)解析実験によってSAFe(0)上のFeの酸化状態を調べたところ、Fe(0)であることが明らかとなった。続いて、走査型電子顕微鏡(SEM)と透過型電子顕微鏡(TEM)を用いてSAFe(0)の立体構造を解析した。SEMでSAFe(0)表面を観察すると、均一に堆積物が存在していた。TEMでこの堆積物の断面を解析した結果、金メッシュ表面には6-10 nmのFe(0)ナノ粒子が多層状に堆積していることがわかった。SAFe(0)は、従来のFe(0)ナノ粒子触媒では困難であった炭素-炭素結合を形成する鈴木-宮浦カップリングや炭素-窒素結合を形成する炭素-水素結合活性型アミノ化の高活性な触媒であることを明らかにした。SAFe(0)は10回以上再利用が可能である上に、これらの反応はいずれもリガンドフリーで進行し、反応液中のFe漏洩量をppmレベルまで減らすことも可能であった。本反応は単純なビアリール化合物の合成に限らず、多官能基を有する生物活性化合物の合成にも利用可能であることを示した。また、SAFe(0)を用いた2反応がリガンドフリーで進行することを活かし、2反応をワンポットで達成することにも成功した。

筆者の所属する研究室では、新しい触媒の開発研究を行っており、硫酸修飾した金メッシュ(担持固体)とPd(OAc)2をキシレン中で加熱すると、自己組織的多層状にPdナノ粒子が担持した触媒SAPd (Sulfur-modified Au-supported Pd)が得られることを見出している。そこで、金属の酸化還元電位に基づいて適切な還元剤を加えれば調製困難なFeなどの卑金属ナノ粒子触媒の調製も可能になると考えた。当研究室独自のナノ粒子触媒製造法に含ケイ素ピラジン誘導体を還元剤として用いることでFe(0)ナノ粒子触媒SAFe(0)を製造することに成功した。まず、X線吸収微細構造(XAFS)解析実験によってSAFe(0)上のFeの酸化状態を調べたところ、Fe(0)であることが明らかとなった。続いて、走査型電子顕微鏡(SEM)と透過型電子顕微鏡(TEM)を用いてSAFe(0)の立体構造を解析した。SEMでSAFe(0)表面を観察すると、均一に堆積物が存在していた。TEMでこの堆積物の断面を解析した結果、金メッシュ表面には6-10 nmのFe(0)ナノ粒子が多層状に堆積していることがわかった。SAFe(0)は、従来のFe(0)ナノ粒子触媒では困難であった炭素-炭素結合を形成する鈴木-宮浦カップリングや炭素-窒素結合を形成する炭素-水素結合活性型アミノ化の高活性な触媒であることを明らかにした。SAFe(0)は10回以上再利用が可能である上に、これらの反応はいずれもリガンドフリーで進行し、反応液中のFe漏洩量をppmレベルまで減らすことも可能であった。本反応は単純なビアリール化合物の合成に限らず、多官能基を有する生物活性化合物の合成にも利用可能であることを示した。また、SAFe(0)を用いた2反応がリガンドフリーで進行することを活かし、2反応をワンポットで達成することにも成功した。