【有機化学】「多置換ベンゼン合成」に成功、液晶・医薬品などに応用期待…名大

野良ハムスター ★＠＼(^o^)／

「ベンゼン」といえば、炭素と水素が六角形に結びついた構造式で知られる基本的な化合物。
2015年はその発見（ファラデー、1825年）から190年、「亀の甲」構造の提案（ケクレ、1865年）から
150年の節目に当たる。

そんな記念の年に、名古屋大学の研究グループが意欲的な研究成果を示した。
長年、不可能だと思われていた「多置換ベンゼン」の合成に成功したのだ。
今後、液晶や医薬品などの産業分野への応用拡大にも道が開けるのだという。

■合成化学の「難題」、10年がかりで解答

成果を発表したのは、名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所の拠点長で、
名大大学院理学研究科の伊丹健一郎教授(43)を中心としたグループ。
日本時間の27日早朝、科学誌ネイチャー・ケミストリー電子版で論文（アーティクル）が公開された。

ベンゼンは六角形のベンゼン環に結合する6つの水素原子を、さまざまな原子や分子
（これらを「置換基」と呼ぶ）に置き換えることで、各種の材料や医薬品の原料などにできる。
しかし、ベンゼンの構造や性質から、6つの水素を自由に、すべて違う置換基で置き換えることはできず、
合成化学の難題とされていた。

伊丹教授らは、これを「多置換ベンゼン問題」と名付けて2006年ごろから研究に取り組んだ。
ベンゼンから一つ一つを置き換えるのではなく、まず五角形の構造をしたチオフェンの原子などを
順番に置き換え、最後に2つの置換基を合成することで、六角形のすべて置換基が違うベンゼンを作り出せた。

ベンゼン類の合成には、2010年にノーベル賞を受賞した鈴木章・北海道大名誉教授らが確立した
「鈴木－宮浦カップリング」などの手法がある。伊丹教授らはさらに独自の「C－Hカップリング」という手法を
2009年に開発、今回は最後に付加環化反応という手法も用い、一連の合成スキームを完成させたのだ。

「ベンゼンから始めていたときは置換基がぜんぜん入らず、途方に暮れていた。
3年ほど前からチオフェンに注目し、各段階で最適の触媒を1年ほどかけて見つけ、
まさに10年がかりの成功となった」と、伊丹教授は胸をなでおろす。

■医薬品、材料開発への応用に期待

多置換ベンゼンでは、水素原子をすべてベンゼンのような芳香族置換基に置き換えた
ヘキサアリールベンゼン（HAB）が実用化されている。六角形からさらに六角形が突き出している構造だが、
六角形はすべて同一種類のものでしか結合させられていなかった。

今回、伊丹教授の開発した方法なら、現在の有機化学で用いられる50種類ほどの置換基から、
13億通り以上の多置換ベンゼンの組み合わせが理論上は考えられる。その可能性は無限に近い。
伊丹教授は今回、特許などは取らず、研究成果をオープンにして応用を促したいという。

この分野で研究する大阪大学大学院工学研究科の三浦雅博教授（有機化学）は
「これまで、伊丹教授らの独自の手法で4つまでは異なる置換ができていたが、さらに既知の手法を
巧みに組み合わせて6つまでできたということだろう。困難と思われていたことができたという意味で、
素晴らしい成果だ。応用面での評価はこの手法がどれだけ利用されるかにかかっている。
今後の医薬品や材料開発に注目したい」と話す。

伊丹教授は京都大学出身だが、2005年から名古屋大学に在籍。下村脩・名大特別教授、野依良治・理研理事長ら
ノーベル賞を綿々と輩出する名大理学部系の流れを汲み、期待される若手研究者の１人だ。

「日本の有機化学をリードする名大なので、簡単な研究では許されないと思って努力している。
今後も目標を高く持ちたい」と話している。
http://toyokeizai.net/articles/-/59006

Synthesis and characterization of hexaarylbenzenes with five or six different substituents
enabled by programmed synthesis
http://www.nature.com/nchem/journal/vaop/ncurrent/full/nchem.2174.html