より安全・シンプルに。創薬や機能性材料開発に貢献
高等学研究院
矢崎 亮 准教授
ポイント
・アミンは医薬品などに広く含まれる基本構造だが、特にかさ高いアミンの脱アミノ化は困難であり、新しい変換手法の確立が求められていた。
・本研究では、かさ高いα–三級アミンから、触媒を用いてジアゼン（※1）を1段階で合成する手法を世界で初めて開発した。得られたジアゼンを利用し、多様な結合変換を伴う脱アミノ化反応も実現した。
・本手法により、アミンを起点とした自在な分子変換が可能となり、創薬や機能性材料開発に貢献する次世代の合成基盤として期待される。
概要
アミンは、医薬品や天然物などの生物活性分子に広く含まれる基本構造であり、分子設計や創薬研究において重要な役割を担ってきました。中でも脂肪族アミンは、長年にわたり有機合成における出発物質として活用されてきましたが、アミノ基（–NH₂）を他の官能基へと置き換える「脱アミノ化反応」の開発は依然として困難であり、特にα位にかさ高い置換基を有するα–三級アミンに対する直接的な変換法は確立されていませんでした。
本研究では、こうした課題を克服するため、かさ高いα–三級アミンから化学的にユニークな中間体である「ジアゼン」（N=N結合を有する化合物）を、直接かつ触媒的に1段階で合成する新手法の開発に世界で初めて成功しました。これにより、α–三級アミンを出発点とする脱アミノ化変換の新たな合成基盤が確立されました。
九州大学大学院薬学府の辻汰朗大学院生（研究当時）、福元良空大学院生、針尾たから大学院生、薬学研究院の大澤歩講師、大嶋孝志主幹教授、高等研究院の矢崎亮准教授と、名古屋工業大学生命・応用化学類の林幹大助教らの研究グループによって実施されました。本研究グループは、金属触媒・酸化剤・塩基を組み合わせることで、従来のような有害試薬や多段階操作を必要とせずに、立体的にかさ高いアミンからジアゼンを温和な条件下で迅速に合成する触媒反応の開発に成功しました（図1）。さらに、得られたジアゼンは、熱や光などの穏やかな条件で窒素分子（N₂）を放出し、アルキルラジカルを生成する性質を持ちます。このラジカル中間体を活用することで、炭素―窒素結合を炭素―ハロゲン、炭素―酸素、炭素―炭素など多様な結合へと自在に変換する脱アミノ化ラジカル反応が展開可能であることが明らかとなりました。また、反応機構の解析により、これまで利用例の少なかった脂肪族アミン由来のアミニルラジカル種が反応中に生成していることが示唆されました。これにより、アミニルラジカルを活用した多様な分子変換の可能性が今後さらに広がると期待されます。
今回開発されたジアゼン合成法と、続く脱アミノ化反応により、従来は困難とされていた構造変換がアミンを出発点として簡便に実現可能となりました。これにより、創薬研究におけるリード化合物の迅速な構造最適化や、新素材開発における高機能分子の設計など、幅広い分野での応用が期待されます。本成果は、アミンを有機合成の資源として最大限に活用する次世代の分子変換基盤技術として、今後の有機合成化学の発展に寄与するものです。
本研究成果は、英国の科学雑誌「Nature Communications」に2025年7月7日（月）に掲載されました。
用語解説
(※1) ジアゼン
2つの窒素原子が二重結合で結ばれた化合物。加熱や光照射で窒素を放出しながら炭素ラジカルを生成できるため、ポリマーのラジカル開始剤として用いられている。
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