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生命・錯体分子科学研究領域魚住グループ

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場所:山手キャンパス 3号館3F東
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遷移金属触媒,疎水性相互作用,触媒的不斉合成,固定化触媒

有機分子変換を駆動・制御する新しい反応システムの構築

人類が化学を体系づける遥か太古の昔から生命は精緻な化学分子変換を実現しています。それら生命化学反応は中性、常圧、常温、水中で高い選択性を伴って進行します。我々は理想的な化学反応システムの創出を目指し、生命化学工程を司る酵素の構造的模倣ではなく、化学反応の駆動原理、駆動システムを生命から学びとることを出発点としました。すなわち酵素はしばしば遷移金属活性中心を持ち、タンパクからなる疎水性ポケットの中で化学反応を駆動します。そこで我々は両親媒性高分子や両親媒性分子集合体が水中でこそ創りだす疎水性反応場を利用し、そこに遷移金属触媒(錯体触媒やナノ粒子触媒)を埋め込むことで完全水系媒体中での精密な有機分子変換工程を達成しています。中でも高分子マトリクス内への固定化と水中での触媒反応実施を前提に設計された独自の光学活性配位子-パラジウム錯体を導入した両親媒性高分子触媒は、アリル位置換反応やSuzuki反応において高い選択性を水中不均一条件下で実現しています。また高分子固定化白金ナノ触媒ではアルコール類の酸化反応が触媒的に水中で酸素ガスのみで実現されます。

有機分子は元来「油」であり水には馴染みません。水中で高分子触媒を用いて有機化学反応を実施すると、疎水性有機分子は自ずから高分子マトリクス内に入り込んで行き高濃度状態で触媒の近傍に集まり、高効率で触媒反応が駆動されます。すなわち外部からのエネルギーなどに依らず、分子が持つ性質そのものを駆動力とする反応システムです。

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参考文献

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  2. Go Hamasaka, Tsubasa Muto, Yoshimichi Andoh, Kazushi Fujimoto, Kenichi Kato, Masaki Takata, Susumu Okazaki, Yasuhiro Uozumi “Detailed Structural Analysis of a Self-Assembled Vesicular Amphiphilic NCN-Pincer Palladium Complex by Wide-Angle X-Ray Scattering and Molecular Dynamics Calculations” Chem. Eur. J. 23, 1291-1298 (2017).
  3. Heeyoel Baek, Maki Minakawa, Yoichi M. A. Yamada, Jin Wook Han, Yasuhiro Uozumi “In-Water and Neat Batch and Continuous-Flow Direct Esteri cation and Transesteri cation by a Porous Polymeric Acid Catalyst” Sci. Rep. 6, 25925 (2016).
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  8. Go Hamasaka, Tsubasa Muto, Yasuhiro Uozumi, “Moleular-Architecture-Based Administration of Catalysis in Water: Self-Assembly of an Amphiphilic Palladium Pincer Complex,” Angew. Chem. Int. Ed. 50, 4876-4878 (2011).
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  11. Yasuhiro Uozumi, Yoichi M. A. Yamada, Tomohiko Beppu, Naoshi Fukuyama, Masaharu Ueno and Takehiko Kitamori, “Instantaneous Carbon-Carbon Bond Formation Using a Microchannel Reactor with a Catalytic Membrane,” J. Am. Chem. Soc. 128, 15994-15995 (2006).