特集̲ 分 子 触 媒が切り拓く新しいものづくり

脱石 油 化学に挑む
斎藤―

水を生じるもの hydro-gen と新触媒

進 物 質 理 学専攻（高等研究院）准教授＜インタビュアー＞ 小山昌子

生命理学専攻博士後期課程3年

化学結合の視点からいうと、ついたり離れたは現在、「 脱石油化学 」をテーマに研究されこれにより、いままで水 素 化を受 けつけなりがダイナミックで魅力的なものです。ボランにているということですが、ここでも水素移動やかったアミドやウレタン、ウレアなども水素化でアミンを配位させ、水素結合と共有結合と水素化が重要になってくるのでしょうか。

きるようになりました。

配 位 結 合 が組み換わるような面白い分 子

斎藤

脱 石 油 化 学というのは、ようするにこのルテニウム錯体の分子デザインに関触媒をつくり、化学スイッチによって触媒活性生物がやっている還元反応とは違ったかたちする基本的な考え方は、先ほどふれた4 つののオン・オフの切り替えに成功しました。

で、なんとか高い酸化状態にある安定な物質「 水 」の制御にも使えますし、二酸化炭素のそのうちにだんだんと自分にとって大切なから有用な有機物質を、還元を通して合成して還元にも使えると思います。
また、非常に安定

研 究のキーワードが増えてきました。まずはいくことへの挑戦です。生物は、Zスキームをな官 能 基をたくさんもつバイオマスの化 学

名古屋の有機化学にひかれて化学に進路を変えました。高校では、有機道で、工学部で学ぶ機会をいただきました。

小山

はじめまして。生命理学専攻の小山と化 学の授 業はほとんどありませんでしたが、小山申します。本日は他学科の先生とお話できると世の中のいろいろなもの、我々の体も医薬品されていたのでしょうか。

「 水 」と「 水素結合 」。そして、「 水素移動 」

使った光合成（還元）などによって有用な炭素変換にも応用できると思います。石油になるいうことで、楽しみにしてまいりました。どうぞも、有機物質でできていることを知って、化学斎藤

学 生 時 代は、山 本 研 究 室の丸 岡と「 水素化 」。水素化は野依先生のど真ん物質をつくりだします。一方、人工的な還元前の中間剤であるアルコールを用いる増炭反研究室に入ってからは、どんな研究をよろしくお願いいたします。まず、斎藤先生がをやるなら有機化学だと決めました。そして、

啓二 先生にいただいたテーマである、アル中のテーマですが、野依触媒では絶対でき方法の代表例が水素化です。人類は光合成応にも活用し、これらを統合して新しい物質化学を専攻された経緯について、お話いただ

有機化学ならば名古屋大学が一番だと父のミニウムを使ったさまざまな有機合成反応にないことをやれと野 依 先 生に背中を押してのまねはとてもできないので、生物が何億年も生産体系のようなものをつくりたいというのが、先生に教えていた取り組みました。具体的には、医薬品や天然いただきました。

かけて還元してできた石油を見つけて、以来、これからの夢です。天然資源や二酸化炭素＊2物の 3 次元骨格をつくるために必要な合成

小山 「 水 」「 水素結合 」「 水素移動 」「水石 油に含まれる炭 化 水 素やその混 合 物をから石油に戻すわけではなく、ポイントは石油けませんでしょうか。
斎藤＊1

友人である玉尾皓平

高 校 生のときはアインシュタインにだき、そのとき、野依良治 先生と工学部の＊4

憧れ宇宙に興味があったので、最初は物理

山本尚 先生をはじめ素晴らしい先生方が反 応の開 発です。たとえば、F K506という素化 」、いずれも水素にかかわることですね。

酸化して有機材料や医薬品を得てきました。になる前の中間剤をそのまま塩廃棄物がでなを専攻しようと考えていました。
ところがある人いらっしゃることを知りました。そして名古屋

免疫抑制剤の部分骨格を、いかに 3 次元

斎藤

そう。
「 水を生じるもの“hydro-gen” 」

しかし石 油 は限りある資 源 です。いずれ、い方法（ 水素移動や水素化など）で有用化に「 物理は天才しか成就しないから、やめた大学で学びたいと強く思いました。当時名古構造を制御してつくるかといったことをやってを含 む 4 つのキーワードです。この 4 つの再 生 可 能な自然 界の化 合 物を原 料として学物質の生産に利用できるかどうか、です。

方がいい 」といわれ、もう1 つ興味のあった屋大学工学部にあった推薦入試制度といういました。

「 水 」が、今、僕がもっとも興味をもっている使えるようにする方法が必要になるでしょう。

小山

この研究で、アルミニウムのまわりに嵩高いことです。水素はこれまで、有機化合物のなか脱石油化学の世界は、50 年後でも実現できのでしょうか。

構造や空洞構造をもたせるとさまざまな分子でむしろ脇 役だと思われてきました。しかし、るかどうかわかりませんが、せめて石油がなく斎藤の違いが識 別できることがわかり、「これは同時に不可欠なものでもあるのです。たとえなる10 〜 20 年 前くらいには代わりのものをができます。しかし、簡単にいえばギ酸その面白い 」と、嵩高さをあれこれ変えて、さまば有機化合物が燃焼すると水と二酸化炭素提示できる学術的な基盤をつくりたいですね。

ものは二酸化炭素に対して不安定なので、ざまなアルミニウム反応剤をつくりました。今になります。つまり、有機化合物の骨格には、0 から1を生み出すには、まずは理学的なアプ安 定に取り出すためにカルボン酸 塩としてまで有 機 合 成が困 難といわれていたものも炭素と水素が列記として組み込まれているわ

ローチが必要です。

落とさなくてはいけない。これは野依触媒でも成 功させることができ、これまでになかったけです。炭素に注目するだけではなく、水素充実感を味わいました。その後、山本尚先生の切り貼りを反応の前後でちゃんと考えコント脱石油化学への手がかり

塩を落とす前にギ 酸にさらにもう1 個 水 素の研究室の助手になりました。

ロールしなければ、有機合成は発展しません。

小山

脱石油化学を実現するための研究を分子を付加させホルムアルデヒドにしてさらに進める上で手がかりになるものはあったのでもう1個付加させて一挙にメタノールにしたら、

＊3

迷 研 巡
い 究 りが に 合な 対 え
く す た
な る こりとまでし︑た︒

4VTVNV4BJUP﹁脱石油化学﹂というテーマに1969 年生まれ。1993 年名古屋大学工学部応用化学科卒業。1998 年名古屋大学博士（ 工学 ）取得。ハーバード大学化学科訪問研究員、名古屋大学大学院工学研究科助手などを経て、2002 年名古屋大学大学院理学研究科および高等研究員助教授。2004 年より現職。

08 特 集 ＿ 分 子 触 媒 が 切り拓く新しいもの づくり

二酸化炭素の還元は、まだできない二酸化炭素を1 回水素化するとギ酸問題となった部分です。ただ、このカルボン酸

ところが、山本先生が米国シカゴ大学へ

また、水素に焦点を当てた研究は、省エネ・移ることになり、次のステップを探していたときに、省資源の問題にも関係してくるだろうというしょうか。

大丈夫。ということは、カルボン酸を水素化で偶然というか運命というか、野依先生に温か直感もありました。なぜなら、ある出発物質から斎藤 まずはルテニウム触媒に注目しました。

きないとダメなのです。ところがカルボン酸を

いお声をかけていただいて、2002 年 から理水素が移動するだけで生成物ができれば、2001 年ノーベル化学賞に輝いた野依先生は有効に水素化できるものは、まだいいものが学研究科でお世話になることになりました。

廃棄物をゼロにできるのです。古くから有機合成は、1 モルの有機化合物の炭素 ̲ 水素

ルテニウム触媒を用いてケトンの不斉水素化ない状況です。それさえできれば、たぶん省に成功しました。一方、自然界に豊富に存在エネルギーで二酸化炭素をメタノールまで4 つの「 水 」とは結合の水素を1モルの金属に置き換えてきたするカルボン酸やエステル、アミドなど安定な還元できるでしょう。

小山

ので、その金属による1 モルの塩副生物が物質を水素化するには、もっと高温高圧下では、どんな研究をされたのでしょうか。

大 量の廃 棄 物となっていました。それならも働く強い触媒が必要でした。それで、配位斎藤

当時、僕は「 水 」に興味をもっていま水素を金属に置き換えず最初から出発物質子の元素の組み合わせを変えて、熱や圧力した。きっかけは、小さな有機分子の水素結の水素を生成物の水素へと移動させたらいに耐える金属錯体をつくってみようと考えま合が生み出す触媒作用にとって水が非常にいのではないかと、水素移動に興味をもったした。まずルテニウムに配 位しているリンと重要な存在であることに気づいたことです。のです。同じように、水素化も、原理的にはアミンを、リン同士、アミン同士ではなくリンとそれで水 1 分子を化学修飾した分子性の廃棄物ゼロの反応です。

アミンで結合させました。さらに、リンを嵩高く触媒（ 分子触媒 ）をつくりはじめました。

小山

なるほど、その原 理で有 機 合 成がし、ルテニウムに配位する力を強くすることで、できたら、とても素晴らしいことですね。先生

構造的に安定した触媒が誕生したのです。

野依先生の研究室に移られてからもう1 つが水 素 結 合です。水 素 結 合は、＊1 玉尾皓平（ 1942 ̲ ）理化学研究所基幹研究所所長。京都大学名誉教授。
＊2 野依良治（ 1938 ̲ ）名古屋大学特別教授。
理化学研究所理事長（ 本誌 1 号 P.2 参照 ）。
＊3 山本尚（ 1943̲ ）米国シカゴ大学教授。名古屋大学名誉教授。
＊4 丸岡啓二（ 1953̲ ）京都大学教授。元名古屋大学助教授。

No.21 autumn _ winter 2011 09

特集̲ 分 子 触 媒が切り拓く新しいものづくり

研 究ノート

感謝から貢献へ小山

野依教授のルテニウム錯体（ 1 ）では、ルテニウムのまわりが特殊なルテニウム錯体から発展させた触媒

P

リン原子を2 つもつ配位子である。これら2 種類の配位子はそれぞれ窒素ないのですね。と窒素、リンとリンでつながれている。ここから窒素と窒素のつなぎとリンそうだといいですね。ただ、脱 石 油

ClN

RuNPClRuClRuPClNBPC(1)とリンのつなぎを両者とも切断し、窒素とリンを新たにつなぎ合わせる。

化 学の旗をふっても、先駆者がいないのでRuRuA

RuB

Ru

C

(2)

すると高熱や高圧でも安定に存在する「 強い 」ルテニウム錯体（ 2 ）が研究が論文というかたちになるのに時間がかできあがる（ 図 1 ）。

かります。僕たちの世 界は、総じて論 文をこのルテニウム錯体（ 2 ）自体は触媒活性をもたない「 触媒前駆体 」。

書かないと、研究費がもらえないことが多い。

その固体は空気中や室温でも安定で、通常の試薬棚などでも容易に保存

小山 それでも、脱石油化学をテーマにされ出会いが人と価値をつくるかなえられてこのうえない喜 びを感じていできる。ところがこの安定な錯体（ 2 ）に、ある物質を添加剤として加えたのはなぜでしょうか。

小山ます。ノーベル化学賞受賞者というだけでは熱をかけると触媒活性をもつルテニウム錯体へと変身する（ 図 1 右 ）。

斎藤

いと思うのですがいかがでしょうか。

なく、野依先生は人間的にもたいへん大きな添加剤によって違った反応性をもつルテニウム触媒となるため、多彩なが高いテーマだと心躍ったからです。研究費

斎藤方だと感じています。自分はなんて幸せなの反応に利用できる。
たとえば添加剤として水素化ホウ素ナトリウム（NaBH4）の面で断念したら、自分の人生、後悔するじゃいけれど、将来価値をもつものを自分としてはだろうとつくづく思います。

を加えた場合、またはアルカリ金属アルコキシド（ NaOR：Rは任意の炭素ないですか。人生を振り返ったときに「自分は見つけたい。新しい発見ならいくらでもあるで

小山一体何を残せたのだろう」というふうにはなりしょうが、そこに高い価値が潜むかどうかをい研究者の方々に出会ってきたからこそ、今、たくないと思ったのです。

見抜かなくてはいけません。そのために必要アカデミックな研究者の道を選んでいる自分

こういう考え方は、実は野依先生との一期なのは、違った分野の人とも「自由闊達にがいると思っています。

一会で芽生えたものです。ここに来るまでは、ざっくばらんに話をすること」だと思います。

斎藤研究の価値といっても、見極めが難しおっしゃる通りですね。今は存在しなそうですね。私も、尊敬する素晴らし以前、米国プリンストンの高等研究所どちらかというと社会貢献は二の次でした。

そうすると、自分のもっていない価値観に出会の運営方法を見学したとき、副所長に「アイ

しかし、野依先生に「 今の時点での価値はえるため、新しい価値を見つける確率は高くンシュタインは天才だから、一人でやっていたわからなくても、将 来 価 値 が出るだろうと、なるでしょう。のでしょう」と聞くと、「 いや、そんなことはない。

自分自身が信じられるものを見つけて時間をN

ベル化学賞研究に大きく貢献したかの有名な BINAP（ バイナップ ）。

石油に頼らない新しい社会をつくるかもしれ

前人未踏でも学術的・社会的な価値A

2 種類の金属配位子で化学的に修飾されている。そのうちの 1 つはノーが将来、廃棄物ゼロのクリーンな有機合成と斎藤

多彩な能力を秘めた「 強い」ルテニウム錯体の創成

とくに、考え方や知識と知恵の範囲が違う

実際には相当いろいろな人とディスカッション

図1

野依型錯体からの転換による「強い」ルテニウム錯体の創成鎖 ）を加えた場合、前者はエステルの水素化、後者はアミドの水素化に効果的である。
ちなみに、ルテニウム錯体（ 2 ）は水素があれば水素化触媒だが、水素H2がなければその逆の反応「 脱水素化 」の触媒に変わる。このことを利用

H2Ph

して、アリセプト®（アルツハイマー型認知症進行抑制剤 ）や医薬品世界

RuN

2 H2

売上高第 1 位をここ7 年以上更新し続けているリピトール ®（コレステロー

–EtOH
OEt

ル合成酵素阻害剤 ）などを、金属塩廃棄物を最小限に抑えてつくること

OPh

RuN

H
HO H

OOMe

HHPh®

NOMe

H–H2OOOMe

H H

OMe

1もできる（ 図 2 ）。反応後に金属塩を取り除く処理も必要としないため、
これOHまで4 つの反応容器に分けて行う合成ルートが、1 つの反応容器ですんだOりする（ 図 2 上 ）。反応容器から取り出すことが難しい不安定なアルデヒド

HH2H+HO

2N

O

かけてでもやりなさい 」と教えていただきま

産業界の方との交流は、刺激になります。たとしていた」というのです。あの天才アインシュを取り出さずにそのままその反応容器内で次の反応に使うこともできるようした。そういうわけで僕は、未熟な自分ではえば、僕は今、可視光を使わないと本当にタインでさえもと考えたら、やはり人生には、になる（ 図 2 下 ）。いろいろな反応や有機化合物に使えるということは、触考えが及ばなかった部分について、ことある

新しい有 機 合 成 は出てこないと予 想してよい出会いが大切なのだと実感しました。

媒が死ににくい（ 分解しにくい）ことを意味する。原理的に金属塩廃棄物ごとに教え導いていただけたことに感謝していて、それが実現すれば、4 つの「 水 」をもっ小山

研 究 者としては、先 生のように高くを出さない方法であるためクリーンでグリーンなシステムに自然とつながる。

います。だから、野依先生は僕にとってかけと制御できるようになると思うのですが、そのモチベーションをもちつづけられる素晴らしい以上のように添加剤をかえるだけで同じルテニウム錯体から多彩ながえのない恩師なのです。そしてその気持ちシステムは、ハイサイエンスであると同時にテーマに出会えたら幸せですね。

から今度は自分が社会に貢献できるようなローテクノロジーでなければ、社会に貢献す斎藤ことをしたいと強く考えるようになりました。

る研究になりにくい。いかにシンプルでローテいただき、長い時間をかけてようやく自分の小山クノロジーにするかを考えるとき、企業の方の人生を賭けてもいいと思えるものを見つけたとは、どんな存在でしょうか。

発想や視点はとても参考になるのです。

ころです。

斎藤 「 やっと巡り会えたどうしてもやりたい小山 なるほど。先生にとっては、やはり野依小山

テーマ 」です。将 来、化 学 産 業や我々の先生との出会いが、大きなターニングポイント杯なのですが、そろそろ研究者として将来生 活の生 命 線になるかもしれません。このだったのですね。

どうするかということも真剣に考えていきたい

テーマをきっかけにモチベーションがもの斎藤

そうですね。高校のとき野依先生とと思っていたところでした。今日はとても参考すごく上がり、研究に対して迷いがなくなり山本先生に憧れて故郷岡山から参りましたになるお話をお聞きすることができました。とし、さらにそれを生かすテーマとして「 脱石油化学 」をめざす。のように「 人生を賭けてもいい」と思えるような研究分野を開拓ましたね。

が、両先生に師事できるという当時の夢をありがとうございました。

将来的には二酸化炭素やバイオマスを原料にすることをめざししていきたい。それができたら、なんて幸せな研究人生だろうとておられるということで、まさに現代社会が抱えるさまざまな環思う。
「 人生には、よい出会いが大切 」。今回のインタビューを境的、経済的問題に一挙にメスを入れる、大変やりがいのある通して斎藤先生とお会いしお話できたことは、私の研究人生に研究であると、お話をうかがっていて私自身もとてもわくわくした。

とって、とても刺激的な「よい出会い」であったと確信している。

先生にとって脱石油化学というテーマ僕も、いろんな人に出会い、導いて10

特 集 ＿ 分 子 触 媒 が 切り拓く新しいもの づくり

H–2 H2O–H2–

FO2C

HNFPh®

図2

多彩な水素化・水素移動で可能となるアリセプト®とリピトール®の合成触媒機能をつくり出せる。
「 強い」触媒はカルボン酸やC O2 の水素化にもインタビューを終えて私も、今は目の前の実験などで精一

http://noy.chem.nagoya-u.ac.jp/noy̲j/Top.html

H2N

応用できる可能性を秘めている。
（ 斎藤進 ）

小山昌子 Masako Koyama

野 依 特 別 研究室ウェブページ

FOH2HN

Ru

Ca2+

生命理学専攻博士後期課程 3 年「 出会い 」を生かす
今回、斎藤進先生にインタビューするという大変貴重な機会に私の場合、研究に対するモチベーションは、生命現象の奥に潜恵まれたが、先生は研究に対するモチベーションが大変高く、む根本的な原理を解明したい、という知的好奇心が大きい。研

お話をうかがっていてその熱意が伝わってきて、とても大きな刺激究者の数だけ、価値観がある。私も、たくさんの人との出会いをを受けた。
「 廃棄物を出さないクリーンな有機合成 」を研究の軸大切にし、そこからオリジナルな価値観を育て上げ、斎藤先生

No.21 autumn _ winter 2011 11