ナノスケール反応場の非線形増幅効果を利用したアミノ酸の不斉電解合成

不斉現象（キラリティー）は、製薬、情報などの人工機能を高度化する上で重要な役割を果たす。これまでに、分子の不斉（立体）制御は、精密有機合成化学により実現されてきた。例えば、発酵法では製造できない立体制御された特殊アミノ酸の合成は新規医薬品の肝である。他方、申請者は、バイオマスから調達可能なアルファ-ケト酸から、水を水素源とする電気化学反応（電解合成）により、10種類のタンパク構成アミノ酸の電解合成に成功している。しかしながら、水溶液中の電極反応では、界面での反応分子への電子およびプロトンの複雑な供給パスの形成により、水素化反応における面選択性を制御できないため不斉アミノ酸合成は達成されていない。もし、反応分子の配向とプロトンおよび電子の移動経路を規定し、立体制御されたアミノ酸を電気化学的に合成できれば、新しい精密材料合成法として大きなインパクトを与える。本研究では、有機酸と特異な相互作用を示す酸化物半導体電極の機能をフル活用することで、電気化学的不斉アミノ酸合成に挑戦する。具体的には、酸化物半導体電極上に、不斉誘導部位が導入されたナノスケールの三相（電極・反応分子・電解質）界面空間である“ナノキラル孔”を構築する。有機不斉合成では、キラリティーをもつ分子の生成とともにエナンチオ過剰率が増大する非線形現象が起こることが知られている。限定された空間をもつナノキラル孔が、分子と水素（プロトン＋電子、ヒドリド）の異方的配向増強場として働き、立体選択性を非線形に増幅することが本研究の狙いである

不斉現象（キラリティー）は、製薬、情報などの人工機能を高度化する上で重要な役割を果たす。これまでに、分子の不斉（立体）制御は、精密有機合成化学により実現されてきた。例えば、発酵法では製造できない立体制御された特殊アミノ酸の合成は新規医薬品の肝である。他方、申請者は、バイオマスから調達可能なアルファ-ケト酸から、水を水素源とする電気化学反応（電解合成）により、10種類のタンパク構成アミノ酸の電解合成に成功している。しかしながら、水溶液中の電極反応では、界面での反応分子への電子およびプロトンの複雑な供給パスの形成により、水素化反応における面選択性を制御できないため不斉アミノ酸合成は達成されていない。もし、反応分子の配向とプロトンおよび電子の移動経路を規定し、立体制御されたアミノ酸を電気化学的に合成できれば、新しい精密材料合成法として大きなインパクトを与える。本研究では、有機酸と特異な相互作用を示す酸化物半導体電極の機能をフル活用することで、電気化学的不斉アミノ酸合成に挑戦する。具体的には、酸化物半導体電極上に、不斉誘導部位が導入されたナノスケールの三相（電極・反応分子・電解質）界面空間である“ナノキラル孔”を構築する。有機不斉合成では、キラリティーをもつ分子の生成とともにエナンチオ過剰率が増大する非線形現象が起こることが知られている。限定された空間をもつナノキラル孔が、分子と水素（プロトン＋電子、ヒドリド）の異方的配向増強場として働き、立体選択性を非線形に増幅することが本研究の狙いである