東大と星薬科大、ロジウム触媒の性能超えるコバルト触媒を開発

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東京大学大学院薬学系研究科の松永茂樹准教授、星薬科大学薬学部の坂田健准教授らの研究グループが、安価なコバルト触媒と酢酸イオンを組み合わせて、希少で高価なロジウム触媒を上回る触媒性能を実現することに成功した。研究成果は Journal of the American Chemical Society オンライン速報版で近日中に公開される。

理論計算によるシミュレーションモデル:コバルト触媒(中央上部)と酢酸イオン(左下部)が原料(右下)に対して同時に作用することで、狙った位置の炭素-水素結合だけが活性化される様子が明らかとなった (出所:東京大学/星薬科大学)

理論計算によるシミュレーションモデル:コバルト触媒(中央上部)と酢酸イオン(左下部)が原料(右下)に対して同時に作用することで、狙った位置の炭素-水素結合だけが活性化される様子が明らかとなった (出所:東京大学/星薬科大学)

医薬品合成における化学変換には、原料の狙った位置の炭素-水素結合だけを触媒の作用でうまく活性化し、一段階で化学変換する方法が有効であり、優れた触媒性能を示すロジウム触媒が広く産業利用されている。しかし、ロジウムは極めて希少で最も高価な金属であるため、ロジウム代替となりうる安価で容易に入手可能な触媒の開発が望まれていた。

研究グループは今回、周期表上でロジウムと同族のコバルトに着目し、ロジウムだけが持つ炭素-水素結合の化学変換の触媒性能を、安価なコバルト触媒で代替する手法を探索した。その結果、コバルトだけではまったく触媒性能がないのに対し、酢酸イオンと組み合わせることで高い触媒性能を持つことが分かった。

理論計算によるシミュレーションから、コバルト触媒と酢酸イオンが協力して働くことで初めて高い触媒性能が実現される様子も明らかになった。さらに、ロジウム触媒を用いた場合でも数段階の合成工程が必要な医薬品合成の有用分子を、原料から一段階で合成することにも成功した。

今回の研究で開発された触媒設計の基盤技術を用いると、触媒コストを数十分の1以下に削減できるだけでなく、ロジウム触媒よりも少ない工程数で医薬品開発に役立つ分子を得ることができる。このため環境負荷の低減も可能となり、幅広く創薬研究に貢献することが期待される。


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