スポットライトリサーチ

今回のスポットライトリサーチは、理化学研究所 ライフサイエンス技術基盤研究センター 分子標的化学研究チーム（細谷孝充研）の落合秀紀基礎科学特別研究員にお願いしました。

同研究室では、ライブイメージングや創薬の発展を目指し、PETプローブの合成や新規有機化学方法論の開発を行なっています。最近、細谷研はロジウム触媒を用いたカルボン酸誘導体の有機ホウ素化合物への変換反応をACIE誌に報告し、プレスリリースとしても取り上げられました。以下がその論文です。

筆頭著者の落合さんについて、丹羽節 副チームリーダー・細谷孝充 チームリーダーからコメントを頂いています。

コメント（丹羽副チームリーダーより）

コメント（細谷チームリーダーより）

本反応発見に関する裏話などが書かれているので、ぜひご一読ください。

芳香族カルボン酸を有機ホウ素化合物へと変換する手法を開発しました。

芳香族カルボン酸は多くの医薬品・天然物に見られる基本的な骨格です。これらは容易に入手が可能なので、カルボン酸を出発原料にして、多彩な誘導体化を簡便に行うことができれば、創薬分野における有用な化合物を広く供給することができると考えられます。

この誘導体化には、我々が注目しているPETプローブを始めとする分子プローブ類の開発も含まれます（関連: フッ素をホウ素に変換する触媒）。ここで、カルボン酸を有機ホウ素化合物のような反応性中間体へと導くことができれば、カルボン酸の多彩な誘導体化として強力な手法になると考えました。

この脱炭酸ホウ素化の実現に際し、Late-stageでも適用可能な温和な変換手法の確立を目指して、段階的に行う戦略を採用したのが本手法の特徴です。具体的には、カルボン酸をチオエステルへと誘導し、ここからロジウム触媒存在下、脱カルボニルホウ素化反応を行うことで、80 °Cという温和な反応条件での変換を達成しました。

チオエステルをカルボン酸の誘導体として選択したことだと思います。初期検討において、脱カルボニルホウ素化反応に適用可能なカルボン酸の誘導体を模索していました。

しかし、これらの脱カルボニルホウ素化反応は困難で、種々の条件検討にも関わらず原料が分解するためか効率の良い変換を達成できずにいました。万策尽きかけていた頃、学生時代に所属していた研究室の独自手法、いわゆる福山カップリング、福山還元などに身近に触れていた経験から、「そうだ、チオエステルを使ってみよう！」と思い至りました。

硫黄原子と遷移金属との比較的強い相互作用がプラスの効果をもたらすのではないかという思惑もありました。ちょうど同じ時期に隣のベンチの植竹君がロジウム触媒を用いた炭素−硫黄結合の開裂を伴うホウ素化反応を検討中だったこともあり、その条件を参考にしてチオエステルの脱カルボニルホウ素化反応を試みたところ、これまでとは明らかに異なる良好な結果を与えました。「これならイケます！」とすぐさま上司に報告したのを覚えています。そこからはトントン拍子に進展し、現在の最適条件に至るまでに時間はかかりませんでした。

今回の芳香族チオエステルの脱カルボニルホウ素化反応は、触媒毒であるはずの一酸化炭素の発生を伴いながらも触媒的に進行します。円滑に反応が進行する系を見つけることができたのは良かったのですが、なぜ触媒が失活しないのかなど、メカニズムに関してまだまだ不明な点が多いです。どうやら酢酸カリウムが失活した触媒の再生に寄与していそうだ、というところまでは分かったのですが、錯体レベルでのメカニズム解明はできていないのが現状であり、今後明らかにしたいと考えているところです。というわけで、まだ困難を乗り越えていないです（汗、、、）

10年後、20年後に自分が何をしているのかなんて想像もつかないですが、どんな形であれ有機化学に携わっていたいと考えています。

そして実験化学者としてできる限り現場に近いところで、可能ならば自分でフラスコに触れながら有機化学に関わるのが理想です。本当の最前線を走ることができるのはプレーヤーだと思っています。フラスコで起こっている現象を肌で感じ、結果にならない結果に一喜一憂できるのはプレーヤーの特権です。新しいアイディアが浮かんでくることが多いのも、自分で手を動かしている時なのではないか、と思います。

最後まで読んでいただきありがとうございます。

今回、なんとか論文投稿にこぎつけ、無事プレスリリースまで行うことができました。改めて思うのは、自分一人ですべてを達成した訳ではないということです。研究のサポートをして頂いたチームメンバーの皆様のご協力は勿論ですが、研究に集中できる環境とそれを作って頂いた皆様のご協力あってこその結果だと思っています。皆様への感謝の気持ちを忘れず、次のプロジェクトにも引き続き全力で取り組んでいきたいと思います。

この場をお借りして、本研究に関して一緒に頑張ってくれた植竹博士、ならびに親身にご指導いただいた丹羽副チームリーダー・細谷チームリーダーに改めて心より感謝申し上げます。