研究課題名：不斉自己増殖反応の開拓および超高感度不斉認識・不斉の起源解明への応用

1．研究課題名：

不斉自己増殖反応の開拓および超高感度不斉認識・不斉の起源解明への応用

2．研究期間：

平成15年度～平成19年度

3．研究代表者：

硤合　憲三（東京理科大学理学部・教授）

4．研究代表者からの報告

（1）研究課題の目的及び意義

　生体関連化合物の多くは、L-アミノ酸のように可能な光学異性体のうち一方のみが存在することが多い。これらの不斉の起源と増幅過程の解明は、長年多くの知的好奇心を集めてきた未解決の課題のひとつである。本研究では、従来の不斉触媒とは全く異なる原理に基づく不斉自己増殖反応、すなわち生成物自身が自己を生成する不斉自己触媒となり自己増殖しながらその不斉を著しく増幅させる反応を開拓する。すなわち、超低鏡像体過剰率の不斉自己触媒が不斉を増幅させつつ自己増殖し、ほぼ一方のみの光学異性体に至る効率的な不斉自己増殖反応を実現させる。一方、有機化合物の不斉の起源としてこれまでに提唱されている円偏光や不斉無機結晶等の物理的および化学的な不斉要因が有機化合物に誘起する不斉は極微小に過ぎず、それが高い鏡像体過剰率に至る過程は長年の謎とされている。本研究では、物理的化学的な不斉の起源またはこれにより生じる低い鏡像体過剰率の有機化合物存在下で不斉自己増殖反応を行い、引き続く不斉自己増幅により、不斉の起源と立体相関をもつ高い鏡像体過剰率の光学異性体に至る不斉自己増殖反応を実現させる。これらに関連して従来は不斉識別が困難とされて来た不斉有機化合物および不斉無機結晶などの不斉認識を不斉自己増殖反応を用いて行うことも目的とする。
　本研究は、高い鏡像体過剰率に至る不斉自己増殖反応を確立し、有機化合物の不斉の起源と増幅過程の解明に寄与できるという意義をもつものである。

（2）研究の進展状況及び成果の概要

　右および左円偏光、不斉無機および不斉有機結晶が不斉の起源となり、高い鏡像体過剰率のキラル有機化合物を与える不斉自己触媒反応を実現させた。円偏光をラセミ体ピリミジルアルカノールへ直接照射後、これを不斉自己触媒とする反応を行ったところ、円偏光の向きと対応する絶対配置をもつピリミジルアルカノールが、鏡像体過剰率99.5％ee以上で生成することを発見した。またラセミ体ケトオレフィンへの円偏光照射により生じる微小不斉も不斉自己増殖反応により高鏡像体過剰率へ誘導できた。さらに、極めて低鏡像体過剰率のピリミジルアルカノールが不斉自己増殖し、高鏡像体過剰率に至ることを明らかにした。さらに、不斉源を加えずに反応を行っても検出限界以上の鏡像体過剰率のピリミジルアルカノールが生成し、自発的な絶対不斉合成の必要条件となることを見出した。さらに、種々のキノリルアルカノールやビス（ピリミジルアルカノール）も不斉自己触媒となることを見出した。また、臭素酸ナトリウム等の不斉無機結晶やアキラル化合物から形成される不斉有機結晶を不斉開始剤とする不斉自己触媒反応を行った。また不斉自己触媒反応を用いて、従来不斉認識が困難とされてきた不斉炭化水素、同位体不斉等の超高感度不斉認識を行うことができた。さらに、アキラルアミノアルコールによるキラルアミノアルコール触媒のエナンチオ選択性の逆転現象を発見した。また、有機無機ハイブリッド型キラル触媒の有用性を不斉自己触媒反応により実証した。

5．審査部会における所見

A（現行のまま推進すればよい）
　円偏光や不斉無機結晶を起源とした不斉化学反応の実証、炭化水素類の高感度不斉認識など、不斉自己増殖反応に関して顕著な成果が得られている。研究成果の発信も積極的に行われており、有機合成化学分野において「合反応」として国際的に認知されつつある。研究は順調に展開されており、現行のまま進行すればよいと判断した。今後は、触媒系のさらなる一般化を図るとともに、自然界における不斉発現のメカニズムを分子レベルで解明するための積極的な取り組みを期待する。