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千葉大学国際高等研究基幹?大学院薬学研究院の原田真至准教授と、青山学院大学理工学部の長谷川美貴教授の共同研究グループは、「ランタノイド」注1)を用いた触媒により、医薬品の開発に重要な複雑な構造を持つ化合物をたった1工程で高精度に合成することに成功しました。本研究の成果によって、医薬品の有効成分を効率的に合成できるようになることが期待されます。本研究成果は、2024年5月22日（水）に、アメリカ化学会の学術誌"the Journal of Organic Chemistry"で公開されました。

研究の背景

新薬の开発には、复雑な构造を持つ化合物が必要不可欠です。特に、「カルバゾール」注2)と呼ばれる化合物群は、多くの生物活性を持つことから注目されています。例えば、天然由来の抗がん剤であるビンブラスチンはカルバゾールを部分构造として持っており、强力な薬理活性を示します。しかし、これらの化合物群を人工的に、かつ持続可能な方法で合成することは非常に难しいのが现状です。その理由は、カルバゾールが多くの置换基（化合物に付く别の原子団）を持ち复雑な构造であるからです。特に、1つの炭素に4つの异なる置换基が结合した「四置换炭素」という构造は、化学合成を行う上で大きな障害となっています。そのため、カルバゾールの効率的な合成方法の开発と同时に、使用する资源を再利用できる技术の确立が求められていました。

今后の展望

本研究は、新薬开発の加速に大きく贡献することが期待されます。特に、がん治疗薬として知られるビンブラスチンなど、カルバゾール构造を持つ医薬品の効率的な人工合成が可能になります。また、ランタノイドの再利用技术は、持続可能な化学产业?製薬产业の実现にも寄与します。さらに、触媒の见える化によって、より良い触媒の设计や、より难易度の高い化合物の合成にも役立つことが见込まれます。今后、この技术を他の分野にも応用することで、环境に优しい化学反応の幅広い普及が期待されます。

■用语解説
注1）ランタノイド：レアアース（希土类元素）に含まれる15元素の総称。磁性や発光などのユニークな性质を持ち、様々な分野で革新をもたらす可能性を秘めている。近年、日本の排他的経済水域の海底に埋蔵されていることがわかり、日本の资源戦略において重要な役割を果たすことが期待されている。
注2）カルバゾール：12个の炭素と1个の窒素が构成する3つの环が繋がった化合物。医薬品をはじめとする生物活性を示す复雑化合物の部分构造としても知られている。
注3）ホルミウム：ランタノイド元素の1つ。磁石や医疗用レーザーに用いられている。一方で、化学合成の触媒として用いられることは稀である。地殻には比较的多く含まれているが、精製が难しいため希少性の高い元素とされており、回収?再利用することが肝要である。
注4）ディールス?アルダー反応：4つの炭素原子をもつ分子と、2つの炭素原子を持つ分子が结合して、6つの炭素原子が环状に并び6角形を形成する反応。
注5）ユウロピウム：ランタノイド元素の1つ。特定の光を当てると赤く発光する性质を持っている元素。かつてはブラウン管テレビの赤色蛍光体として使われていた。

■研究プロジェクトについて
同研究は主に、科学研究费助成事业 基盤研究(C)「複数反応促進型ランタノイド触媒で実現する多置換環状骨格合成」（22K06496）の支援により遂行されました。

■论文情报
論文タイトル： Synthesizing Chiral Hydrocarbazoles with a Tetrasubstituted Carbon Using Holmium-Catalyzed Enantioselective [4 + 2] Cycloaddition: Mechanistic Insights from Luminescence and DFT Studies
著者： Shinji Harada*, Shihori Sekino, Marisa Inaba, Ayumi Okita, Tetsuhiro Nemoto, Shigeru Arai, Hitomi Ohmagari, Miki Hasegawa, and Atsushi Nishida
雑誌名： the Journal of Organic Chemistry
DOI： https://doi.org/10.1021/acs.joc.4c00837

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