金沢大,光触媒を利用し高反応性アルキンを生成

金沢大学の研究グループは,可視光を吸収する光触媒を利用した高反応性アルキンの生成方法の開発に成功した(ニュースリリース)。

安定な前駆体の光分解により特定の化学物質を生成する手法は,不安定な化学物質の用時調整ができること,光照射の位置・時間で化学物質の生成場所・タイミングを制御できること,波長の制御により選択的な化学反応が可能なことなどから,特に医薬品や高分子材料の合成,生体分子の化学修飾を通じた生命現象の解明に汎用されている。

アルキンはさまざまな化学反応に利用され,その中でも高い反応性を持つシクロオクチンやイナミンは,比較的反応性の低い反応剤とも迅速に反応するため化学反応を行なうのに有用な一方で,安定性が低く,望まないタイミングで分解し得るため反応の制御が難しい。

これまでシクロプロペノンの紫外光の光分解により高反応性アルキンを生成する方法が開発されてきたが,この手法は紫外光で分解を受けやすいタンパク質等への適用において望まない分解反応が起こる懸念があった。また,より長波長の光を用いる二光子励起を利用する手法も報告されているが,適用可能な化学構造に制限があること,高価なレーザー装置を必要とすることなどの欠点があった。

研究グループは,可視光を吸収する光触媒を共存させることにより,シクロプロペノン構造を持つ前駆体から可視光条件でシクロオクチンやイナミンを発生させ,それらをアルキンアジドクリック反応(アルキンとアジドが反応してトリアゾールを形成する反応)および脱水縮合反応(2つの分子が水の脱離を伴いながら共有結合を形成する反応)に用いる技術を世界で初めて開発した。

従来法に比べると,紫外光で分解されてしまう化合物の共存下で反応が行なえること,市販の蛍光灯と安価な光触媒を用いる簡便な条件で反応が行なえること,二光子励起が困難なシクロプロペノンに関しても理論上応用可能であることなどの利点を持つという。

研究グループは今後,紫外光を照射すると分解されてしまうタンパク質の化学修飾,他の高反応性アルキンの発生・利用などに用いられることにより,創薬分野や工業分野の発展につながることが期待できるとしている。

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