不斉重合と不斉分解を組み合わせた新規光学分割法
新潟大学自然科学系(工学部)
化学システム工学プログラム
教授 青木 俊樹
2022年11月17日

1

従来の光学分割技術とその問題点
既に実用化されているものには、キラル化合物から成る光学分割剤を用いた方法があるが、・一般にキラル化合物が高価である。
・分割対象ごとに光学分割剤の選定が必要。
つまり、“高価で汎用性に乏しい光学分割剤が必要”であるという問題があった。
2

新技術の特徴・従来技術との比較• 従来技術の “高価で汎用性に乏しい光学分割剤が必要”という問題点を改良することに成功した。
• まず、キラル化合物が不要である。本方法では、偏光を用いるため、光学分割剤が不要となった。
• さらに、本方法は、汎用性が高く、コストの削減が期待できる。
3•医薬品に重要なキラル化合物を純粋な形で使用することは、安全面からも重要
45不斉炭素aaCCbdcbdc6サリドマイド(S)-体；毒(R)-体；薬7

(S)-ドーパ ・・・・医薬品

COOH
NH2HOOH

(S)-体

HOOC
NH2OH
OH

(R)-体8

アスパルテート – 甘味料O
HOOC
NH2O
N
H

COOCH3H3COOC

N
H

O
HOOC
NH2COOH
NH2O
N
H

COOCH3H3COOCN
H

COOH
NH29•我々の体はキラル化合物から出来ています。さて、キラル化合物を工業的に入手する方法は？
10不斉合成と光学分割
・不斉合成: 鏡像異性体を選択的に得る（ex） 野依先生のノーベル化学賞

Ph2P
Ph2P

少量(触媒量)のキラル化合物を触媒に用いた・光学分割:鏡像異性体の等量混合物（ラセミ体）を分離する多量（当量）のキラル化合物を光学分割剤に必要
1112Introduction – Backgrounds in our laboratory1)

2)

A: achiral compound, C: chiral compound, ℓ: enantiomer,ℓd: racemate, (+): right-handed helicity, (-): left-handed helicity,
1) T. Aoki et al., J. Am. Chem. Soc., 125, 6346 (2003). 2) T. Aoki et al., Chem. Lett., 22, 2009 (1993);T. Aoki et al.,Macromolecules,42, 17 (2009).

AOKI -TERAGUCHI Laboratory, Niigata University

13Introduction – Backgrounds in our laboratory
Highly selective photocyclic aromatization (SCAT)H

T. Aoki et al., J. Am. Chem. Soc., 135, 602 (2013).
AOKI -TERAGUCHI Laboratory, Niigata University14Introduction – Backgrounds in our laboratory
Helix-sense selective SCAT(HS-SCAT)

M. Teraguchi and T. Aoki et al., Chem. Lett., 43, 1476 (2014).
AOKI -TERAGUCHI Laboratory, Niigata University

15

Racemic RDHPA monomer
(R/S)

S

S

R

S

R

S

R

CPL-SCAT

S

R

S

R

S

R

S

S

R

S

S

Precipitation

R

P-helix

achiral amineS

M-helix

AIP

P-helix

Concept : Optical resolution by ES-AIP followed by HS-SCAT

R
R

hydrolysis

RR

hydrolysis

R

S

R

R

S

S

R

R

S

R

S

R

S

S

R

R

S

R

S

S

S

S

R

R

M. Teraguchi and T. Aoki et al., Chem. Lett., 43, 1476 (2014).
AOKI -TERAGUCHI Laboratory, Niigata University

16

Concept : Optical resolution by ES-AIP followed by HS-SCAT

Racemic RDHPA monomer(R/S)

S

S

R

S

R

S

R

CPL-SCAT

S

R

S

R

S

R

S

S

R

S

S

Precipitation

R

P-helix

achiral amineS

M-helix

AIP

P-helix

Enantiomeric trimer

RR

hydrolysis

RR

hydrolysis

R

S

R

R

S

S

R

R

S

R

S

R

S

S

R

R

S

R

S

S

S

S

R

R

Optical resolution

M. Teraguchi and T. Aoki et al., Chem. Lett., 43, 1476 (2014).
AOKI -TERAGUCHI Laboratory, Niigata University

17

Procedure : Optical resolution by ES-AIP followed by HS-SCAT
HOOH(R)-R*OHaOOOH

O (R)-R*ObOH(S)-R*OH

OH
OOO

OH

O (S)-R*O(S)-R*(RS)-R*PA(mononer)[α]D = 0°2(RS)-alcohol[α]D = 0°
1

O
O (R)-R*HOOOH(±)-copoly((S)-R*PA/(R)-R*PA)(helical copolymer)g307 = 03

HOcs3OHdsO(R)-R*OH

O (R)-R*HO

R*=(-)-scat((R)-R*PA) rich(cyclic trimer)
4s(R)-alcohol rich
5s

M1OOHcpOO(S)-R*dp

O(S)-R*OH

OH(+)-poly((S)-R*PA) rich(helical copolymer)
4p

M2 O
M3 O

(S)-alcohol rich
5p

a Synthesis of monomer,b Enantiomer selective HSSP,c Helix-sense-selective SCAT by L-CPL, d Hydrolysis

AOKI -TERAGUCHI Laboratory, Niigata University

18

Procedure (1st step) ES-HSSP
HOOH(R)-R*OH

aO

O

OH

O (R)-R*OH(S)-R*OH

R*=M1OOOOH

O (S)-R*M2 ObOHO(RS)-R*PA(mononer)[α]D = 0°2(RS)-alcohol[α]D = 0°
1OO(S)-R*HOO
O (R)-R*O
OH(±)-copoly((S)-R*PA/(R)-R*PA)(helical copolymer)g307 = 03

M3 Oa) Synthesis of monomer, b)Enantiomer selective HSSP (ES-HSSP)AOKI -TERAGUCHI Laboratory, Niigata University

19

Procedure (2nd step) HS-SCAT
HOcs3Oc

Hds

O(R)-R*OH

O (R)-R*HO

R*=(-)-scat((R)-R*PA) rich(cyclic trimer)
4s(R)-alcohol rich
5s

M1OOH

cp

OO
(S)-R*dp

O(S)-R*OH

OH(+)-poly((S)-R*PA) rich(helical copolymer)
4p

M2 O
M3 O

(S)-alcohol rich5pc) Helix-sense-selective SCAT(HS-SCAT) by L-CPL , d) Hydrolysis(Recovery of alcohol).

AOKI -TERAGUCHI Laboratory, Niigata University20

Experimental HS-SCAT
HS-SCAT of Copoly(ℓ-M1/d-M1) by L-CPLHO3OHOOHOOHOO
O(-)-scat(ℓ-M1) richOH(+)-poly(d-M1) rich

L-CPL 72h
L-CPL 48h
L-CPL 12h
HOOOH
OO

HOO
O

O
OH

(±)-copoly(ℓ-M1/d-M1)

before HS-SCAT

Figure. Change in GPC charts during HS-SCAT by L-CPL

AOKI -TERAGUCHI Laboratory, Niigata University21

Experimental HS-SCATHS-SCAT of Copoly(ℓ-M1/d-M1) by L-CPLHOOHOOH

HOR-CPLOHS-SCATOO3OH+OOHHOOOOH(±)-copoly(ℓ-M1/d-M1)
2[θ] ×10-4(deg∙cm2∙dmol-1)

OO

HO

ε×10-3(l∙mol-1∙cm-1)

OO(-)-poly(ℓ-M1) rich(+)-scat(d-M1) rich

10CPL. 0h.
CPL 72 h(-)-poly(ℓ-M1) from ℓ-M1)-1-22307 nm

10250

300

400

500

600

Wavelength[nm]Figure. Change in CD and UV-vis spectra during HS-SCAT by L-CPLAOKI -TERAGUCHI Laboratory, Niigata University22Experimental HS-SCAT
HS-SCAT of Copoly(ℓ-M2/d-M2) by L-CPLHOOH

3OOOOHOHHOO
O(-)-scat(ℓ-M2) rich(+)-poly(d-M2) rich

L-CPL a week

L-CPL 48h
L-CPL 6h

HOOOHOOOO

HOO
OH(±)-copoly(ℓ-M2/d-M2)

before HS-SCAT

Figure. Change in GPC charts during HS-SCAT by L-CPL

AOKI -TERAGUCHI Laboratory, Niigata University23

Experimental HS-SCAT
HS-SCAT of Copoly(ℓ-M2/d-M2) by L-CPL
HOO
OHOO

HOO

3L-CPLOO

HS-SCATOHOOHOO+OHOHHOOOOH(±)-copoly(ℓ-M2/d-M2)(+)-poly(d-M2) rich(-)-scat(ℓ-M2) richFigure. Change in CD and UV-vis spectra during HS-SCAT by L-CPL

AOKI -TERAGUCHI Laboratory, Niigata University

24

Results & discussion
HOcs3
OHOdsOHOℓ-menthol rich[α]D = - 40.0°(-)-scat(ℓ-M1) rich(cyclic trimer)

L-CPLHO12 hOH

cpOO

dpOHOOH(+)-poly(d-M1) rich(helical polymer)

d-menthol rich[α]D = + 26.6°

absolute [α]D = 51.0°c) Helix-sense-selective SCAT(HS-SCAT) by L-CPL , d) Hydrolysis(Recovery of menthol).
AOKI -TERAGUCHI Laboratory, Niigata University

25Results & discussion
HOcsds3OHOO

HO(-)-scat(ℓ-M2) rich(cyclic trimer)

L-CPLHOℓ--phenylethyl alcohol rich[α]D = - 15.1°

12 hOHO

cp

O

dpO

HOOH

(+)-poly(d-M2) rich(helical polymer)c) Helix-sense-selective SCAT(HS-SCAT) by L-CPL

d--phenylethyl alcohol rich[α]D = +39.4 °absolute [α]D = 42.50°d) Hydrolysis(Recovery of phenylethyl alcohol )AOKI -TERAGUCHI Laboratory, Niigata University26

想定される用途• キラル化合物は、生理活性に直結する重要な化合物であり、既存の医薬品、農薬などの製造に適用することが可能で、キラル化合物を用いないこの方法でコスト削減のメリットが大きいと考えられる。
• また、キラル化合物はキラル液晶などの原料としても有用で電子分野に展開することも可能と思われる。
• さらには、 この方法の汎用性から、医薬品、農薬などの研究開発にも有効である。

27

実用化に向けた課題• 現在、アルコール類およびアミン類の光学分割が可能なところまで開発済み。
• 今後、その他のキラル化合物（酸など）についての開発が必要。
• また、本法は従来の光学分割法と同様にバッチ法であるのが、実用化に向けて、より効率的な連続法への転換も検討可能である。

28

企業への期待• 必要な光学分割対象を持つ、企業との共同研究を希望。
• また、キラル化合物をキーマテリアルとして開発中の企業、医薬分野への展開を考えている企業には、本技術の導入が有効と思われる。

29

本技術に関する知的財産権• 発明の名称 ：光学分割方法• 出願番号 ：特願2020-030885• 出願人：国立大学法人新潟大学大学• 発明者：青木俊樹、金子隆司、寺口昌宏

30産学連携の経歴
独立行政法人 科学技術振興機構（ＪＳＴ）• 2009(H21) 平成２１年度シーズ発掘試験｢高強度キラル超分子自立膜の開発と応用」• 2008(H20) 平成２０年度シーズ発掘試験｢化学磁気メモリー素子のためのらせん主鎖ポリラジカルの開発」• 2008(H20) 平成２０年度シーズ発掘試験｢フラクタル構造により高密度にアミノ基を含む二酸化炭素分離膜の開発」
31産学連携の経歴
独立行政法人 科学技術振興機構（ＪＳＴ）• 2006(H18) ＪＳＴサテライト新潟 平成１８年度ＦＳ研究課題「光学分割膜の医薬品製造用膜および選択徐放性貼り薬膜への実用化検討」• 2006(H18) 平成１８年度シーズ発掘試験｢キラルらせんポリフェニルアセチレンゲルの開発と選択吸着沈殿法による光学分割」• 2005(H17) 平成１７年度シーズ育成試験「キラルらせんポリフェニルアセチレンを用いた選択吸着沈殿法による光学分割」
32

産学連携の経歴
産官との共同研究• 2009(H21) A社、新潟県工業技術総合研究所、新潟産業創造機構わざづくり支援事業 「対応ユニフォーム用素材の開発」• 2008(H20) A社、新潟県工業技術総合研究所、新潟産業創造機構ゆめづくり支援事業 「ユニフォーム対応型防汚システムの開発調査」
33

産学連携の経歴
企業との共同研究• 2007- (H19- ) B社 「新規大容量二次電池に適した酸素選択透過膜の開発」• 2006-2008(H18-20) C社 「機能性芳香族高分子化合物の開発」• 1995(H7) D社 区分B 「光学活性なポリマー膜によるジオール類の光学分割法の開発」

34

産学連携の経歴
企業との共同研究• 1990-1991(H2-3) E社 区分A ｢プラスチックレンズ材料の開発-高酸素透過性材料を中心に」• 1993(Ｈ5) F社区分Ｂ 「コンタクトレンズ用縮合系シロキサンポリマーの開発」• 1992(Ｈ4) G社 区分Ｂ 「エポキシ樹脂用改質剤の開発」• 1991(Ｈ3) H社 区分Ｂ 「グラフトポリマーの合成と応用に関する研究」
35

お問い合わせ先
新潟大学地域創生推進機構
ＴＥＬ 025-262-7554
ＦＡＸ 025-262-7513
e-mail；onestop@adm.niigata-u.ac.jp36