アクティビティレポート 2008

早稲田大学 先進理工学部
化学・生命化学科
早稲田大学 先進理工学研究科
化学・生命化学専攻

学科構成員 物理化学部門
構造化学研究室教授

伊藤 紘一

分光化学研究室
教授
客員講師

古川 行夫
細井 宜伸

電子状態理論研究室
教授
助教
助手
客員講師
客員講師
客員研究助手日本学術振興会特別研究員(DC)

中井 浩巳
今村 穣
渥美 照夫
小林 正人
佐藤 健
菊池 那明
赤間 知子

 有機化学部門
化学合成法研究室
教授
助手
助手
助手
日本学術振興会特別研究員(DC)中田 雅久
田中 奈津美
野口 直義
林 伸行
阿部 正人

機能有機化学研究室
教授

鹿又 宣弘

反応有機化学研究室
教授
助教
日本学術振興会特別研究員(DC)
日本学術振興会特別研究員(DC)

柴田 高範
遠藤 恆平
土釜 恭直
神田 和正

 無機・分析化学部門
無機反応化学研究室
教授

石原 浩二

錯体化学研究室教授

山口 正

 生命化学部門
先端システム医生物工学研究室
特任教授
助手

浅野 茂隆
舟山 景士

分子生物学研究室
教授

寺田 泰比古生物分子化学研究室
教授
日本学術振興会特別研究員(DC)小出 隆規
山崎 ちさとケミカルバイオロジー研究室
准教授

中尾 洋一

構造化学研究室（伊藤研究室）
研究レビュー（１）ジメチルエーテル(DME)とジメチル

ミン酸ナトリウム塩（PGA）とポリ-Ｌ-リジ

サルスルフィド(DMS)の Cu(110)表面吸着

ン塩酸塩（PLL）などとの交互積層膜の構造構造に関すると DFT 計算による研究に関する研究我々は以前に超高真空条件下 80K でのマイナス電荷を持つ PGA 水溶液とプラス

DME と DMS の Cu(110)表面における吸着電荷を持つ PLL 水溶液に交互に基板を浸漬構造を赤外反射(IRA)スペクトル測定結果かし て 薄 膜 を 形 成 す る い わ ゆ る Layer-by-

ら、DME は吸着種の C2 対称軸が、基板表

layer(LbL)積層法は、簡便かつ再現性の優れ

面に垂直な状態をとるのに対して、DMS はた機能性薄膜作成法として注目されている。

C2 対称軸を基板法線から傾けた吸着状態を

特に PGA/PLL 積層膜は生体関連分子でのとること、を明らかにした。本研究では、こLbL 法研究のプロトタイプとして多くの研れらの結論の妥当性と吸着種の吸着サイト

究者による報告があり、積層過程で PGA と（on-top サイトか bridge サイトかなど）の

PLL の反対電荷同士が中和(charge compen-決定を目的に Cu 原子の数が 26-34 個で 3 層

sation)して anti-parallel pleated sheet（‐）からなる Cu(110)クラスターに吸着させた構造を形成されると考えれてきた。本研究でDME および DMS について種々の吸着モデ

は ATR フローセルを用いて、PGA と PLL 水ルに対して B3LYP 汎関数を用いた DFT 計

溶液を交互に流して Ge 基板に形成される積算により（C、S、O、H 原子には 6-311++G**

層膜の構造の詳細を検討することにより、従基底を、Cu 原子には Hay と Wadt による有来の機構は間違っていて、積層時に界面に形

効コアポテンシャル基底（LANL2MB）を採成される少量の-構造が核となって PLL 積

用した。）吸着エネルギーと振動計算を行っ層時には PLL のみからなる-構造が、PGAた。その結果、DME/Cu(110)では、分子面積層時には、PGA のみからなるからなる-を〈001〉方向に平行、C2 軸を基板に垂直に構造が形成されることを明らかにした。した

した吸着構造(long-bridge site)が、また、

がって charge compensation は、PGA また

DMS/ Cu(110)については、on-top サイトを

は PLL と溶液中の対イオン間で進行する。

とり分子面を基板法線から約 27傾けた吸着（３）-へリックスおよび-構造をとるＬ－構造が、それぞれ吸着エネルギー的に有利、

アラニンオリゴマーの 200-0 cm-1 領域の振かつ IRAS スペクトルを再現することを明動スペクトル計算

らかにした。DME は O 原子の 2p-lone pair

ポリ‐Ｌ‐アラニンの THz 領域のスペク

軌道、DMS では S 原子の 3p-lone pair 軌道

トル解析を行う為にＬ－アラニン残基数がの銅原子への配位が吸着の主要因となって5-32 の-へリックスおよび-構造をなすオ

いるが、両者の吸着サイトの相違は p-軌道

リゴマーについて B3LYP/6-31G レベルでのの張り出しの大きさの相違によると考えら

200-0 cm-1 領域振動スペクトル計算と観測れる。

されるバンドの帰属を行った。

(２) ATR-IR 分光法を用いたポリ-Ｌ-グルタ

研究業績
 原著論文
1. “Reinvestigation of the buildup mechanism of alternate multilayers consisting ofpoly(L-glutamic acid) and poly(L-, D- and DL-lysines)”,
K.Itoh, S.Tokumi, K.Kimura and A.Nagase,
Langmuir 24(2008) , 13426-13433.
2. “Infrared absorption and DFT calculation studies on the adsorption structures ofnitromethane on the single crystals of Cu and Ag”,
K.Itoh, A.Iwa, Y.Uriu and K.Kadokura,Surface Sci. 602(2008), 2148-2156.
3. “A study on molecular structures at free surfaces of n-heptadecane liquid by external
infrared reflection spectroscopy”,
M.Yamamoto, M.Suzuki, T.Kimura and K.Itoh,J. Phys. Chem. C 112(2008), 13232-13239.
4. “Interactionbetween a liquid crystalline molecule (4'-pentyl-4-cyanobiphenyl) and apoly(vinyl alcohol) Derivtive containing an azobenzene group at the air-water interface:
Sum frequency generation spectroscopic study”,
C.Ohe, M.Arai, H.Kamijo, M.Adachi, H.Miyazawa, K.Itoh and T.Seki,
J. Phys. Chem. C 112(2008), 6359-6365.
5. “Sum frequency generation spectroscopic study on photoinduced isomerization ofpoly(vinyl alcohol) containing azobenzene side chain at the air-water interface”,
C.Ohe, H.Kamijo, M.Arai, A.Adachi, H.Miyazawa, K.Itoh and T.Seki,
J. Phys. Chem. C 112(2008), 172-181.
 招待講演
1. “Sum frequency generation spectroscopy on biological membrane models”, CRC
International Symposium on Bio-interface and Biomass Conversion, 30 Oct., Sapporo,
Japan.

分光化学研究室（古川研究室）
研究レビュー(1) ストークスとアンチストークスラ
マン散乱を用いた有機発光ダイオードの温度測定
ガ ラ ス / 銅 フ タ ロ シ ア ニ ン （ CuPc ）/NPD/Alq3/LiF-Al 構造をもつ有機発光ダイ
オードのストークスとアンチストークスラ
マン散乱を 633 nm レーザー光で測定した．
観測されたバンドは，すべて CuPc に帰属された．483 cm1 振動のアンチストークスとストークスラマンバンドの強度比から温度を決定した．400 mA の定電流で発光させた場合，温度は 140 ℃で，熱電対で測定したガラス表面の温度 81 ℃よりもかなり高い温度であった．
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図 1．ストークス・アンチストークスラマ
ン散乱．励起レーザー光波長は 633 nm．発光ダイオードの電流は，(a) 0, (b) 100, (c)200, (d) 300, (e) 400 mW．
1. Jpn. J. Appl. Phys., 47, 2172 (2008).

く，NPD の温度は CuPc よりも少し高い値であった．

図 2．銅フタロシアニンの 1531 cm1 付近のバンド波数の温度依存性．
3. Jpn. J. Appl. Phys., 47, 3537 (2008).

(3) ペンタセン薄膜トランジスタに関する顕微ラマン分光
顕微ラマン分光により，薄膜トランジス
タ（TFT）に使用されているペンタセン薄膜の分子配向を研究した．1533 cm1 (Ag)バ
ンドに対する 1596 cm1 (B3g)バンドの相対強度が小さいほど，ペンタセン分子の長軸は基板面から垂直に近くなる．ボトムコン
タクト型 TFT では Au 電極と SiO2 チャネル
領域で分子配向が異なり，Au 上では傾き角が大きくなっている．また，トップコンタ
クト型 TFT では，金電極近傍で分子長軸の傾き角が大きく，電極近傍での構造の乱れがあることが分かった．

(2) ラマンバンドの波数と温度の関係を用いた有機発光ダイオードの有機層の非接触温度測定
NPD と CuPc のラマンバンド波数の温度依存性を 25 から 191 ℃の範囲で測定した．
NPD の 1607 cm1 バンドと CuPc の 1531
cm1 バンドに関して，それぞれ 92 と 191 ℃
以下の範囲で，波数と温度は線形であった．
最小２乗法により波数と温度の関係式を求めた．これらの関係式を用いて，動作している有機発光ダイオードの NPD と CuPc の温度を求めた．NPD と CuPc の温度は，熱電対で測定したガラス表面の温度よりも高

図 3．(a) ボトムコンタクト型 TFT におけるI(1596)/I(1533) ， (b) ト ッ プ コ ン タ ク ト 型
TFT における I(1596)/I(1533)の２次元イメー
ジ．Au 電極近傍で構造の乱れが観測されている．
7. Mol. Cryst. Liq. Cryst., 491, 317 (2008).

研究業績


原著論文
1.

"Temperature Measurements of Organic Light-Emitting Diodes by Stokes and AntiStokes Raman Scattering"
H. Tsuji, (A. Oda), (J. Kido), T. Sugiyama, and Y. Furukawa
Jpn. J. Appl. Phys., 47(4), 2171−2173 (2008).

2.

"Temperature Measurements of the PEDOT-PSS Layer in a Polymer Light-Emitting
Diode by Stokes and anti-Stokes Raman Scattering"
T. Sugiyama, H. Tsuji, and Y. Furukawa
Chem. Phys. Lett., 453(4−6), 238−241 (2008).

3.

"Noncontact Temperature Measurements of Organic Layers in an Organic LightEmitting Diode by Wavenumber−Temperature Relations of Raman Bands"
T. Sugiyama and Y. Furukawa
Jpn. J. Appl. Phys., 47(5), 3537−3539 (2008).

4.

"Generation, Isolation, and Reactivity of a Kinetically Stabilized Diphosphene Anion
Radical"(N. Nagahora), (T. Sasamori), Y. Hosoi, Y. Furukawa, and (N. Tokitoh)J. Organometallic Chem., 693(4), 625−632 (2008).

5.

"1,2-Bis(ferrocenyl)disilene: A Multistep Redox System with an Si=Si Double Bond"(T. Sasamori), (A. Yuasa), Y. Hosoi, Y. Furukawa, and (N. Tokitoh)
Organometallics, 27(14), 3325−3327 (2008).

6.

"Synthesis and Reactions of a Stable 1,2-Diaryl-1,2-dibromodisilane: A Precursor for
Substituted Disilenes and a 1,2-Diaryldisilyne"(T. Sasamori), (K. Hironaka), (Y. Sugiyama), (N. Takagi), (S. Nagase), Y. Hosoi, Y.
Furukawa, and (N. Tokitoh)
J. Am. Chem. Soc., 130(42), 13856–13857 (2008).

7.

"Micro-Raman Spectroscopy on Pentacene Thin-Film Transistors"
Y. Hosoi, D. M. Deyra, K. Nakajima, and Y. Furukawa
Mol. Cryst. Liq. Cryst., 491(1), 317–323 (2008).



総説など
1.

「赤外・ラマン分光による有機デバイス中の有機薄膜分析」
古川行夫
応用物理，77(11), 1337–1340 (2008).

2.

「赤外分光による有機薄膜の配向解析」
古川行夫，細井宜伸
有機薄膜形成とデバイス応用展開，大森裕監修，第 4 章第 5 節，シーエムシ
ー出版，東京，pp. 201−206 (2008)．



招待・依頼講演1.

「振動分光法を用いた有機デバイスの構造解析」
富士フィルム(株)解析技術センターゼミ，神奈川，2008 年 6 月 12 日．

2.

「導電性高分子における電気伝導とその評価法」
技術情報協会セミナー「導電性高分子における合成法・ドーピングと評価・
各種応用展開～有機ＥＬ，高容量キャパシタ，コンデンサ，色素増感太陽電池への応用～」，きゅりあん（東京），2008 年 6 月 23 日．

3.

「有機デバイスの赤外分光」
バリアン FT-IR 技術セミナー「表面，界面，微小領域における分光分析」，東京コンファレンスセンター（東京），2008 年 7 月 1 日．

4.

「有機デバイスの赤外分光」
バリアン FT-IR 技術セミナー「表面，界面，微小領域における分光分析」，千里ライフサイエンスセンター（大阪），2008 年 7 月 4 日．

5.

「有機デバイス中の有機超薄膜の赤外・ラマン分光分析」「有機デバイスの表面/界面分析技術セミナー」ソニー株式会社厚木 TEC（厚木），2008 年 10 月 6 日．

6.

「研究開発と IR 分光」
第 28 回湘南ハイテクセミナー―研究開発と分析技術―，KU ポートスクウェ
ア（横浜），2008 年 12 月 4 日．



受賞
1.



日本分光学会年次講演会優秀学生ポスター賞，添田有貴，2008 年 11 月．
競争的資金

1.

文部科学省科学研究費補助金法と解析法の開発」（代表）2.

文部科学省科学研究費補助金 学術創成研究「高周期典型元素不飽和化合物の化学：新規物性・機能の探求」（分担）3.

グローバル COE「実践的化学知」教育研究拠点（分担）4.

ハイテクリサーチセンター「分子設計による機能性新素材の開発」（分担）

萌芽研究「振動シュタルク効果の新しい測定電子状態理論研究室（中井研究室）
研究レビュー(1) 分割統治クラスター展開法の開発
本研究では，昨年提案した分割統治(DC)電子相関法を高精度な電子相関離村であるクラスター展開法に拡張した．
その結果，図 1 のように，通常，分子サ
イズ N の 5 乗(O(N5))に比例した計算時間
が O(N)にまで落とすことに成功した．

(3) 新しい対角化アルゴリズムの検討
通常の対角化手法は、小さい（大きい）固有値から順にすべてを求めるというのが一般的である。そのため、内殻励起のように高励起状態を求めることはしばしば困難となる。そこで本研究では、最近提案された櫻井-杉浦アルゴリズムを実装し、その有効性を確認した（図 2）。

図 2. ホルムアルデヒドの励起エネルギー．SS 法では価電子，C(1s)及び O(1s)内殻励起状態(0-10, 285-295,
530-540 eV)が直接求められる．

7. J. Comput. Chem., 29, 2311 (2008).

図 1. DC-CCSD 法と従来法の計算時間の比較．

10. J. Chem. Phys., 129, 044103 (2008).

(2) AIMD シミュレーションの高速化
本研究では，AIMD シミュレーション
において計算のボトルネックとなる SCF
計算の収束性を改善することにより高速化を図った．従来，SCF 計算の初期値は直前の MD ステップの情報のみを用いているが，本研究では過去の数ステップの情報から予測する(LIMO)こととした．その結果，従来法の約 2-3 倍の高速化に成功した(表 1)．

(4) 6 配位炭素化合物の理論設計
本研究では、既に合成されている 5 配位炭素化合物の類推から、いくつかの 6
配位候補化合物を予測し、理論的にそれらの安定性を検討した。その結果、安定な 6 配位化合物を見出すことに成功した。
また、その結合は分子軌道の解析から 3
中心 4 電子(3c-4e)結合であることも確認した(図 3)。

図 3. 6 配位炭素化合物における 3c-4e 結合に対応する(a)結合性, (b)非結合性, (c)反結合性軌道．

8. Chem. Phys. Lett., 460, 37 (2008).

表 1. LIMO 法と従来法と計算時間の比較．
Conventional
System

N SCF

LIMO

TTotalN SCF

TTotal

CH3OH

Methanol

C6H 6Benzene

9.78

32.9

3.12

(31.9%)

16.6(50.3%)(H2O)14

Water cluster

8.98

303.6

3.05

(33.9%)

146.0(48.1%)(44.0%)

7.99

5.4

3.13

(39.2%)

3.1(57.5%)C6H 6N 6O6

TATB

13.26

406.6

4.51

(34.0%)

178.9

C20H28O

Retinal

9.76

819.4

3.57

(36.6%)

405.6(49.5%)C47H51NO14

Taxol

9.68

8605.83.64(37.6%)

4440.7(51.6%)C54H90N 6O 18

Valinomycin

8.02

14943.6

3.28(40.9%)

8602.4(57.6%)

4. J. Chem. Phys., 128, 094101 (2008).

(5) 核・電子軌道理論における核-電子相
関汎関数の開発
核･電子軌道(NOMO)理論はこれまで
波動関数理論に基づいて開発してきた。
本研究では、比較的高精度で計算コストの小さい密度汎関数理論(DFT)に拡張するために核-電子相関汎関数を開発し、その有効性を確認した．
1. J. Comput. Chem., 29, 735 (2008).

研究業績
 原著論文1.

“Colle-Salvetti-type correction for electron-nucleus correlation in the nuclear orbital
plus molecular orbital theory”
Y. Imamura, H. Kiryu, and H. Nakai
J. Comput. Chem., 29(5), 735–740 (2008).

2.

“Energy density analysis for second-order Møller-Plesset perturbation theory andcoupled cluster theory with singles and doubles: Applications to C2H4-CH4complexes”
Y. Imamura and H. Nakai
J. Comput. Chem., 29(10), 1555–1563 (2008).

3.

“Estimation of redox potential of strained Si by density functional theory calculation”
K. Sakata, S. Ishizaki, H. Nakai, and T. Homma,
J. Phys. Chem. C, 112(10), 3538–3542 (2008).

4.

“Molecular orbital propagation to accelerate self-consistent-field convergence in an abinitio molecular dynamics simulation”
T. Atsumi and H. Nakai
J. Chem. Phys., 128(9), 094101 1–9 (2008).

5.

“Analysis on Excitations of Molecules with Ih Symmetry: Frozen Orbital Analysis andGeneral Rules”
T. Baba, Y. Imamura, M. Okamoto, and H. Nakai
Chem. Lett., 37(3), 322–323 (2008).

6.

“Natural bond orbital based energy density analysis for correlated methods:
Second-order Møller-Plesset perturbation and coupled-cluster singles and doubles”
Y. Imamura, T. Baba, and H. Nakai
Int. J. Quant. Chem., 108(8), 1316–1325 (2008).

7.

“Application of the Sakurai-Sugiura projection method to core-excited-statecalculation by time-dependent density functional theory”
T. Tsuchimochi, M. Kobayashi, A. Nakata, Y. Imamura, and H. Nakai
J. Comput. Chem., 29(14), 2311–2316 (2008).

8.

“Discovery of hexacoordinate hypervalent carbon compounds: Density functional
study”
Y. Kikuchi, M. Ishii, K.-y. Akiba, and H. Nakai
Chem. Phys. Lett., 460(1–3), 37–41 (2008).

9.

“Determination of active sites based on unified analysis of potential energy profile inchemical reaction: application to C-H activation of methane by Ti(IV)-imido
complex”
H. Nakai, J. Suzuki, and Y. Kikuchi
Chem. Phys. Lett., 460(1–3), 347–351 (2008).

10. “Extension of linear-scaling divide-and-conquer-based correlation method to coupledcluster theory with singles and doubles excitations”
M. Kobayashi and H. Nakai
J. Chem. Phys., 129(4), 044103 1–9 (2008).
 総説・著書
1.

“New expression of the chemical bond in hydrides using atomization energies”
Y. Shinzato, H. Yukawa, M. Morinaga, T. Baba, and H. Nakai
Adv. Quant. Chem., 54, 145–160 (2008).

2.

「メソ物質設計のための線形スケーリング量子化学計算」
中井浩巳
化学と工業, 61(10), 961 (2008).

3.

「エネルギー密度解析による表面モデルの検証および触媒作用の解明」
中井浩巳, 菊池那明, 今村穣
触媒, 50(7), 601–607 (2008).

4.

「インシリコケミストリー～高性能量子化学計算環境の構築」
中井浩巳
日経 BP ムック『早稲田産学連携レビュー2009』, 72-73 (2008).

 招待講演
1. “Combination of divide-and-conquer method and energy density analysis for linear
scaling correlated calculations”, 48th Sanibel Symposium, St. Simons Island (Georgia,USA), February 21–29, 2008.
2. “Excited states for degenerate systems”, The Thirteenth International Workshop on
Quantum Systems in Chemistry and Physics (QSCP-XIII), Michigan State University,
USA, July 6–12, 2008.
3. “Linear scaling correlated techniques based on divide-and-conquer method”, The Sixth
Congress of the International Society for Theoretical Chemical Physics (ISTCP-VI),
University of British Columbia in Vancouver, Canada, July 19–24, 2008.
4. “Development of linear scaling techniques based on divide-and-conquer method”, The
Fifth DV-Xa International Workshop, Himeji, Japan, August 6–8, 2008.
5. “Development of linear-scaling electronic structure calculations based on
divide-and-conquer method”, Eighth Triennial Congress of the World Association ofTheoretical and Computational Chemists (WATOC 2008), Sydney, Australia,
September 13–20, 2008.

6. “Acceleration of SCF convergence in ab initio direct molecular dynamics simulations”,
The International Conference on the Theory and Applications of Computational
Chemistry in 2008 (TACC2008), Shanghai, China, September 23–27, 2008.
7. “Divide-and-conquer electronic structure method: Extension to post-HF correlation
theories”, The International Conference on the Theory and Applications ofComputational Chemistry in 2008 (TACC2008), Shanghai, China, September 23–27,
2008.
 競争的資金1.

文部科学省 科学研究費補助金 特定領域研究『実在系の理論化学』,「高速化量子ダイナミックス理論の開発」（研究代表，平成 18-21 年度）.

2.

文部科学省 科学技術試験研究委託業務『最先端・高性能汎用スーパーコンピ
ュータの開利用』“次世代ナノ統合シミュレーションソフトウェアの研究開発”,「固体触媒の励起過程を取り扱う理論的手法の開発と酸化チタン系への応用」（分担研究代表，平成 18-22 年度）.

3.

文部科学省 私立大学学術研究高度化推進事業 ハイテク・リサーチ・センター整備事業 「分子設計による機能性新素材の開発」,（研究分担，平成 18-20 年度）.

4.

文部科学省 グローバル COE『実践的化学知』教育研究拠点,「メソ量子化学」（事業推進担当者, 平成 19-21 年度）.

化学合成法研究室（中田研究室）
研究レビュー(1) Synthetic Studies on (–)-Scabronine A(–)-Physostigmine

TBDPSOTBDPSO

PLE
potassium phosphate

COOMe

CHO

COOH

COOMe

OMPM

SO2Mes

O

O

BnO

OH

I

OMPM

Cl

TBDPSOO
93% eeCOOMebufer (pH=8), 30 oC
92%, 99% ee
OH

OMOM
CO2NH2O

TBSO> 99% ee

R=MeHNOCO(_)-physostigmineO

TBDPSO

OMe

HO2C

HH

TBDPSO(–)-physostigmine の形式的不斉全合成．

O

CHO

O

Heterocycles 76, 183–190 (2008).

OH
H

O

TBDPSO

H

H

OMe

OMe

(5) Synthetic Studies on the Taxane
Skeleton: Effective Construction of theEight-membered Carbocyclic Ring by
Palladium-catalyzed
Intramolecularα-Alkenylation of Methyl Ketone(-)-scabronine A
HH

SC12H25

scabronine A の立体選択的骨格構築．
Tetrahedron Lett. 49, 1518-1522 (2008).

O(2) Biomimetic(–)-Erinacine E

Total

of
BnO

OBz

H

OR

O

O

O

Synthesis

O
OR

H

H
O

O

H

O
OH

OH

a
OH

b
H

H
OBz

OH
H

OBz

O

OH

toluene, 100 oC, 2 h
96%

OTBS

J. Am. Chem. Soc. 130, 1150–1151 (2008)(JACS virtual issue #1).

タキサン骨格の構築研究：Pd 触媒によるメチルケトンの分子内α-アルケニル化
反応による効率的構築．
(6) Preparation of a Chiral Building Blockwith a Stereogenic Benzylic Quaternary
Carbon Center and Formal Total Synthesisof (–)-Physostigmine
CO2Me

MeO

CO2Me
Cl

(3) Catalytic Asymmetric Nozaki-Hiyama
ReactionswithA
Tridentate
Bis(oxazolinyl)carbazole Ligand
PhPh1) CrCl2 (10 mol%)Mn, DIPEA, THF, rt2) R1X, rt

N
H
N

O
N

2

3) R CHO, TMSCl, rt
4) TBAF or H+

R2

R1

Propargylation

Allenylation
DMS

2

2

R
OH

OH

R2=aryl, alkenyl, alkyl, steroidal
50-98%, 86-97% ee

OHOH

R2=aryl, alkenyl, alkyl
20-95%, 51-98% ee

R2=aryl,alkyl
81-99%, 72-83% ee

新規不斉三座配位子を用いる触媒的不斉
野崎‐檜山反応．
Chem. Rec. 8, 169–181 (2008).

(4)

FormalTotal

Synthesis

CO2Me

o

30 C, 2 d86%, 99% ee

Cl

KPB 8=potassium phosphatebufer (pH=8)
CN
MeO
O
N
Me
[α]D25 +58.9 (c 1.42, CHCl3)[α]D +57.5 (c 0.50, CHCl3) (lit.)

R
N
N H
R=MeHNCO2(-)-physostigmine

Tetrahedron: Asymmetry, 19, 2304–2309 (2008).

R2

R

CO2H

PLE, KPB 8 MeO

不 斉 四 級 炭 素 を 有 す る chiralbuildingblock の 創 製 と (–)-physostigmineの形式的不斉全合成．

OH

10 mol%Allylation, Methallylation
R

OTBS

Tetrahedron Lett. 49, 4754–4757 (2008).

(–)-erinacine E の世界初不斉全合成．日本から唯一 JACS virtual issue #1 に掲載さ
れる．

2

BnO

(-)-erinacine E

a: conjugate addition-eliminationb: Bz group migratory intramolecular aldol reactionO

O

Pd(PPh3)4 (30 mol%)
PhOK (3.0 equiv)

I

O

N
N H

N

Cl

H

R

O

O
O

Cl

of

(7) Total Synthesis of (+)-Allocyathin B2,(–)-Erinacine B, and (–)-Erinacine E(+)-allocyathin B2, (–)-erinacine B, と(–)-erinacine E の全合成
J. Synth. Org. Chem. 66, 1116–1125 (2008).

研究業績• 原著論文
1. “Synthetic Studies on (–)-Scabronine A”
Watanabe, H.; Nakada, M.
Tetrahedron Lett. 2008, 49, 1518-1522.
2. “Biomimetic Total Synthesis of (–)-Erinacine E”
Watanabe, H.; Nakada, M.
J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1150–1151.
JACS virtual issue #1.
3. “Catalytic
AsymmetricNozaki-Hiyama
ReactionsBis(oxazolinyl)carbazole Ligand”
Inoue, M.; Suzuki, T.; Kinoshita, A.; Nakada, M.
Chem. Rec. 2008, 8, 169–181.

with

A

Tridentate

4. “Formal Total Synthesis of (–)-Physostigmine”
Asakawa, K.; Noguchi, N.; Nakada, M.
Heterocycles 2008, 76, 183–190.
5. “Synthetic Studies on the Taxane Skeleton: Effective Construction of theEight-membered Carbocyclic Ring by Palladium-catalyzed Intramolecularα-Alkenylation of Methyl Ketone”
Utsugi, M.; Kamada, Y.; Miyamoto, H.; Nakada, M.
Tetrahedron Lett. 2008, 49, 4754–4757.
6. “Total Synthesis of (+)-Allocyathin B2, (–)-Erinacine B, and (–)-Erinacine E”
Watanabe, H.; Takano, M.; Nakada, M.
J. Synth. Org. Chem. 2008, 66, 1116–1125.
7. “Preparation of a Chiral Building Block with a Stereogenic Benzylic Quaternary Carbon
Center and Formal Total Synthesis of (–)-Physostigmine”
Asakawa, K.; Noguchi, N.; Takashima, S.; Nakada, M.
Tetrahedron: Asymmetry, 2008, 19, 2304–2309.
• 解説
1. 「プラテンシマイシンは人類の救世主となるか？」中田雅久
化学、2008, 63, (11), 68–69.
• 招待講演
1. “生物活性多環式天然物の収束的不斉全合成”, 中田雅久, 文部科学省科学研究費補助金特定領域研究「生体機能分子の創製」取りまとめシンポジウム（東京）2008 年 6 月.

2. 「新合成ルートによるタキソールの収束的不斉全合成への挑戦」，中田雅久，高知大学学術講演会，2008 年 9 月.
• 国際会議1. “Enantioselective Total Synthesis of Bioactive Polycyclic Natural Products”, Masahisa
Nakada, The 2nd Global COE International Symposium on ‘Practical Chemical
Wisdom, Waseda University (Tokyo, Japan), July, 2008.
• 特許
1. 新規 MK８３８３類似体および農園芸用病害防除剤
特願 2008-61652
山本憲太郎、箕輪宣人、中田雅久• 受賞
1. 「抗腫瘍活性化合物(−)-FR182877 の不斉全合成」，
第 3 回ロレアル・ユネスコ女性科学者日本奨励賞
田中奈津美
2. 「有用な生物活性天然物の精密不斉全合成に関する研究」
2008 年度（第 1 回）有機合成化学協会 アステラス製薬・生命有機化学賞
中田雅久

機能有機化学研究室（鹿又研究室）
研究レビュー(1) Pyridinophane 誘導体の熱異性化速度に関する研究
Pyridinophane 上の置換基が架橋鎖の挙動にどのような影響を与えるかを調べる目的で，C-3 位に様々な置換基 R をもつ[10]parapyridinophane を合成し，熱異性化の動力学的パラメータ測定とを行った．その結果，置換基 R が嵩高いほど∆G‡が低下し，フリッピングが起こ
りやすくなることがわかった．また，X線結晶構造解析により詳細な架橋鎖の立体構造を解析したところ，結晶状態においても架橋鎖の一部が窒素原子側に押し出される配座変化が観測された．
これらの結果から，嵩高い置換基 R に
よる Pyridinophane 架橋鎖の押し出し効果を確認した．
H(CH2)8
H

X
Cat =

Ar* =
N
*Ar

Ph

Me

Y

Ph

N (R) E

Ar*

N

E

Ph

Ph

Br

Cat

KOH aq/Toluene

Ph

Ph

Cat-A (X = N, Y = CH): 49% ee (R)Cat-B (X = CH, Y = N): 81% ee (S)E = CO2But

H
H

H

R

N

果は，我々が従来から用いてきた Cat-B
触 媒 に よ る 結 果 ， す な わ ち (S)phenylalanine 誘導体が 81% ee で得られることとは好対照であり，触媒中のpyridinophane 窒素の位置が主生成物の立体化学を決定する上で極めて重要であることが明らかとなった．

H

N(CH2)8

H

HR
H

R

N
(CH2)8

H

H

(R)

(S)

Entry

R

∆G‡ [kJ/mol]

1

Me

119.3

2

CH2OH

120.9

3

CO2Me

116.6

4

C(Ph)2OH

111.7

5

C(Ph)2OTMS

113.7(2) 面不斉 pyridine を持つ相間移動触媒の合成と不斉反応
我々は複数の面不斉 Pyridinophane を有する新規四級アンモニウム塩の合成と，相間移動触媒活性について検討を行っている．本研究では図に示した
Cat-A 触媒を用いる glycine 誘導体の不斉ベンジル化反応を行ったところ，生成 物 と し て (R)-phenylalanine 誘 導 体 が49％ ee の不斉収率で得られた．この結(3) 血管新生抑制剤 azaspirene モデル
分子の不斉合成
血 管 新 生 抑 制 作 用 を 有 す る (–)azaspirene のモデル分子として，5 員環スピロ構造を有する化合物 3 を合成した．合成中間体 1 を Birman 試薬を用いた速度論的分割に付したところ，アシル化体である 2 の他にエナンチオ過剰率の高い 1 が回収された．この 1 を酸性条件で水和し，天然型と同じ立体化
学 を 有 す る モ デ ル 分 子 と し て (5S, 8S,9R)-1 の不斉合成を達成した．
O

Me
Me

O

S
NH

Ph

(5S*, 9S*)-1
O

Me
Me

O

Ph

K2CO3 [15 eq],(i-PrCO)2O [1.5 eq]
CH2Cl2, -20 C

OH

O

N
N

Ph

HN

O

O

i-Pr
O

O

O

OH

Ph
OH

O
(5S, 8S, 9R)-3>99% ee1) H+2) recrystallization

Me(5R, 9R)-2
+

NH

Me

(5S, 9S)-1

研究業績


原書論文
1.



“Anti-Tumorigenesis of Hollow Calcium-Phosphate Microsphere Loaded with AntiAngiogenic Agent”
M. Aizawa, T. Ohno, N. Kanomata, K. Yano, M. Emoto, Key Engineering Materials
2008, 361-363, 1215-1218.
国際学会

1.

“Remote steric effect on enantioselective cyclopropanation reactions with planarchiral pyridinophanes”
N. Kanomata, R. Sakaguchi, K. Kimura, H. Kubota, and K. Sekine,
235th American Chemical Society National Meeting, New Orleans, U.S.A., April,
2008.

2.

“Efficient synthesis of C2-symmetric planar-chiral bipyridines and their asymmetric
cyclopropanation reactions”
K. Nishimura and N. Kanomata,236th American Chemical Society National Meeting, Philadelphia, U.S.A., August,
2008.



競争的資金
1.

特定課題研究助成費（一般助成），「新規面不斉有機触媒の開発とその不斉反応への応用」（代表者，平成 20 年度）

2.

科学研究費補助金，基盤研究 C（19550112），「架橋鎖の構造特性を活かした
面不斉ピリジンの反応制御とその応用」(代表者，平成 19-20 年度)

3.

私立大学学術研究高度化推進事業・学術フロンティア推進事業，「高度先進医療を支援するハイパフォーマンスバイオマテリアルの創製とその医療用デバイスとしての応用」（研究分担，平成 18-22 年度）

4.

私立大学学術研究高度化推進事業・学術フロンティア推進事業，「次世代機能材料「漆」の高度利用に関する学際的研究」（研究分担，平成 19-23 年度）

5.

東京応化科学技術振興財団，第 30 回国際交流助成，「Remote steric effect onenantioselective cyclopropanation reactions with planar-chiral pyridinophanes」(代表者，平成 20 年度)

反応有機化学研究室（柴田研究室）
研究レビュー(1) 分岐型エンジインの付加環化反応
による光学活性多環状化合物の合成
遷移金属触媒を用いる不斉付加環化反応は、光学活性環状化合物を合成する上で、最も原子効率が高い手法である。これまでに多くの分子内反応が報告されているが、そのほとんどがアルキンやアルケンなどの反応部位が直鎖上に位置する
直線型化合物を基質として用いている。
本研究では、分岐型化合物に着目し、キラル Rh 触媒を用いて、1,1-二置換オレフィンで架橋されたエンインの反応を検討した。その結果、置換基(R1, R2)の構造
や、架橋部の長さ(m)により反応経路が異なり、縮環型三環性、二環性、スピロ型
二環性などの種々の多環状化合物が極めて高不斉収率で得られた。いずれも従来構築が困難な不斉四級炭素を含む骨格である。
R1

R1 chiralZ21m

m= 0-2R2

Rh cat.

Z


m

R1

R1
 R2
or Z

or Z



Me

m

up to 99% ee



m

R2

4. J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 3451-3457.
(2) 炭素-炭素結合の切断を利用した軸不斉化合物の触媒的合成
C-H 結合など不活性結合の遷移金属触媒による活性化を基点する官能基化は、その高い原子効率から近年の有機合成における主要テーマのひとつである。そして、従来反応性に乏しく、直接的な変換が困難とされている C-C 単結合も、遷移金属により合成変換が可能となった。しかしながら、一般的に過酷な反応条件を必要とし、不斉反応へ展開した報告例は極めて少ない。
本研究では、歪みをもつ四員環骨格を有するビフェニレンに着目し、遷移金属
による炭素-炭素結合の切断により得られるジベンゾメタラシクロペンタジエンの不斉反応における利用を検討した。その結果、キラル Ir 触媒を用いて、ortho
置換アリールアルキンとの反応を行った
ところ、軸不斉を有する光学活性フェナ
ントレン誘導体が得られた。本結果はC-C 結合切断を基点する触媒的不斉反応の数少ない例のひとつと言える。
R1chiralIr cat.

IrLn*

R1
R2

R2
- IrLn*up to 95% ee

5. Synlett, 2008, 765-768.
(3) Rh 触媒によるスチレン誘導体の迅速
ヒドロホウ素化反応
ヒドロホウ素化反応は、炭素−炭素多重結合の官能基化手法として、全合成研究
過程に広く用いられる有用な反応である。
しかし、基質やホウ素試薬の種類により反応性が大きく異なるため、位置選択性の低下や副反応の競合という問題が未だ解決されていない。
本研究では、触媒構造を独自に設計することで、ヒドロホウ素化反応の迅速化に成功した。触媒として酢酸ロジウム錯体を用いると反応が 10 分間以内に完結し、ほぼ定量的、かつ完全な位置選択性
で望みの生成物を与える。また塩化ロジ
ウム錯体と DMAP 添加剤を組み合わせることで、同様の反応加速効果を見出し、
低触媒量(0.4 mol%)でも触媒効率に変化がないことを明らかにした。これらは実用的なヒドロホウ素化反応と言える。
O
Ar+

cat. M (0.4Š5 mol %)BH

O<10 mincat. M = RhOAc or RhCl + DMAP

O

B

O

Ar
>98%

7. Organometallics, 2008, 27, 5390-5393.
10. Synlett, 2008, 3231-3233.

研究業績
 原著論文
1. “Iridium-catalyzed consecutive and enantioselective [2+2+2] cycloaddition of tetraynes
and hexaynes for the construction of axially chiral biaryl system”
Shibata, T.; Yoshida, S.; Arai, Y.; Otsuka, M.; Endo, K.
Tetrahedron, 2008, 64, 821-830.
2. “Rh-catalyzed intermolecular and enantioselective [4+2] cycloaddition of 1,3-dienes
with dimethyl acetylenedicarboxylate”
Shibata, T.; Fujiwara, D.; Endo, K.
Org. Biomol. Chem., 2008, 6, 464-467.
3. “Carbonylative and hydrosilylative carbocyclization of 1,5-diynes for the synthesis of
cyclic dienones”
Shibata, T.; Nakagawa, N.; Ueno, Y.; Endo, K.
Organometallics, 2008, 27, 1342-1344.
4. “Enantioselective syntheses of various chiral multicyclic compounds with quaternarycarbon stereocenters by catalytic intramolecular cycloaddition”
Shibata, T.; Tahara, Y.; Tamura, K.; Endo, K.
J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 3451-3457.
5. “Iridium-catalyzed enantioselective formal [4+2] cycloaddition of biphenylene andalkynes for the construction of axial chirality”
Shibata, T.; Nishizawa, G.; Endo, K.
Synlett, 2008, 765-768.
6. “Rhodium-catalyzed intramolecular cycloaddition of cyclopropene-ynes triggered bycarbon-carbon bond cleavage”
Shibata, T.; Maekawa, S; Tamura, K.
Heterocycles, 2008, 76, 1261-1270.
7. “Counteranion-accelerated Rh(I)OAc-catalyzed
vinylarenes”
Endo, K.; Hirokami, M.; Shibata, T.
Organometallics, 2008, 27, 5390-5393.

regioselectivehydroborationof

8. “Highly diastereo- and enantioselective construction of both central and axial chiralities
by Rh-catalyzed [2+2+2] cycloaddition”
Shibata, T.; Otomo, M.; Tahara, Y.; Endo, K.
Org. Biomol. Chem., 2008, 6, 4296-4298.
9. “Cationic iridium-BINAP complex-catalyzed addition of aryl ketones to alkynes andalkenes via directed C-H bond cleavage”
Tsuchikama, K.; Kasagawa, M.; Hashimoto, Y.; Endo, K.; Shibata, T.
J. Organomet. Chem., 2008, 693, 3939-3942.

10. “DMAP-Accelerated rhodium(I) chloride catalyzed hydroboration of vinylarenes”
Endo, K.; Hirokami, M.; Takeuchi, K.; Shibata, T.
Synlett, 2008, 3231-3233.
 論説・総説
1. “Recent advances in enantioselective [2+2+2] cycloaddition”
Shibata, T.; Tsuchikama, K.
Org. Biomol. Chem., 2008, 6, 1317-1323.
本論文は、"Hot Articles"に選出されました。さらに Top 10 most downloaded OBC
articles in April 2008 に選出されました。
2. 「触媒的不斉付加環化反応によるキラル環状化合物の合成」
柴田 高範，土釜 恭直
Fine Chemicals, 2008, 37, 55-67.
 招待講演
1. “Enantioselective Cycloaddition for the Synthesis of Chiral Multicyclic Compounds”
柴田 高範
1st International Workshop in Organic and Organometallic Chemistry, 名古屋大学（名古屋）, 2008 年 3 月 13 日.
2.

“Enantioselective Cycloaddition for the Synthesis of Chiral Multicyclic Compounds”
柴田 高範
Taiwan-Japan International Symposium on Organic Chemistry and Molecular Science,
台湾科技大学(台北, 台湾), 2008 年 4 月 17〜20 日.

3. “Ir- and Rh-catalyzed Enantioselective Cycloadditions”
柴田 高範
SIOC seminar 2008, Shanghai Institute of Organic Chemistry Chinese Academy of
Sciences (上海, 中国), 2008 年 9 月 3 日.
4. “Ir- and Rh-catalyzed Enantioselective Cycloadditions”
柴田 高範2008 Science Seminar, WuXi PharmaTech (上海, 中国), 2008 年 9 月 4 日.
5. “Rh(I)OR as Finely Tunable Base Catalyst”
遠藤 恒平
18th International Symposium on Fine Chemistry and Functional Polymers(FCFP-XVIII) & IUPAC 4th International Symposium on Novel Materials andSynthesis (NMS-IV) (鎮江，中国)，2008 年 10 月 15〜18 日．

 国際会議
1. “Rh-Catalyzed Enantioselective Cycloaddition for the Synthesis of Chiral Multicyclic
Compounds”
Shibata, T.; Tahara, Y.; Tamura, K.; Endo, K.
International Conference on Organometallic Chemistry, University of Rennes (レンヌ,フランス)，2008 年 7 月 14〜18 日.
 競争的資金
1. 文部科学省科学研究補助金 基盤研究(S)「不斉自己触媒反応における不斉の発生・増幅と伝播の研究」（分担）
2. 文部科学省科学研究補助金
斉骨格の創製」（代表）

基盤研究(B)「触媒的付加環化反応を用いる新規不無機反応化学研究室（石原研究室）

OH

H 3N

O

H 3N

Pt
H 3N

+H +

O

H 3N
H 3N

OH

N
Pt

O
Pt

H 3N

O

H 3N

+H +

H 3N

N

2

3

4

5

OH

N
Pt

N

OH

+H +
+H +
OH

OH

Scheme 1

錯体(２)と錯体(３)から 1,4-diol(４)と1,2-diol(５)が生成する反応は、図 1 のよ
うに二段階の逐次反応として観察された。詳しい解析の結果、一段目の反応
では、錯体(２)と錯体(３)の間の異性化
反応と、水分子が錯体(２)へ求核攻撃することによる 1,4-diol(４)の生成反応が併発して起こり、二段階目の反応では、安定であると考えられる、1,4-diol(４)からそれより不安定な 1,2-diol(５)への異性化反応が一方的に起こっていることがわかった(投稿準備中)。
1.0

peak intensity (a.u.)

研究レビュー( 1 ) ピバリン酸アミド架橋白金(III)
二核錯体とイソプレンとの反応—1,2diol および 1,4-diol の生成反応機構—
アミド架橋白金(III)二核錯体は、結合軸上下方向に置換活性部位をもち、ハ
ロゲン化物イオン(X-)等と容易に反応するだけでなく、さまざまなオレフィン
とも反応し、ジオール、ケトン、エポ
キシドなどを触媒的に生成することがわかっている。我々はこれまで X-による置換反応や、オレフィンとの反応の精密測定を行うことにより、詳細な反応機構の解明を行ってきた。
ピバリン酸アミドを架橋配位子とする 白 金 (III) 二 核 錯 体 (HH-[PtIII2(NH3)4(pivalamidato)2(H2O)2]4+, １)は、イソプレン(2-methyl-1,3-butadiene)と反応し、H2Oの求核攻撃によって、1,4-付加錯体(２)と 1,2-付加錯体(３)を生成する。これらの付加錯体は、更に H2O の求核攻撃を
受 け 、 そ れ ぞ れ 1,4-diol( ４ ) と 1,2diol(５)を生成する(Scheme 1)が、生成物のモル比は付加錯体のモル比と一致しない。本研究ではその理由を反応機構論的に明らかにした。

0.8

5

0.6

4

0.4

0.2

2
0.0
0

20000

40000

60000

80000

100000120000time / s

図１. 1H NMRｽﾍﾟｸﾄﾙのﾋﾟｰｸ強度の時間変化
T = 30°C, [DClO4] = 0.30 M, I = 1.0 M.
(50%AN-d3/50% D2O (v/v) 中)( 2 ) フェニルボロン酸に対する乳酸の反応性
L-lactate は重要な代謝物質であるが、近年、L-lactate を in vivo で定量するためのボロン酸センサーが開発されている。本研究では、ボロン酸のどの化
学種が乳酸のどの化学種をセンシング
しているのかを明らかにする目的で研究を行った。
乳酸は、多くのジオールやジカルボン酸とは異なり、ボロン酸に対して、中性の化学種(H2L)よりもプロトン解離
した HL-の方が反応活性であると報告されている。このことを確認するために、酸性水溶液中で精密測定を行った結果、HL-の方が H2L よりも約 30 倍反応活性であることがわかった。また、我々は、
最近、従来常識とされてきたボロン酸の反応性に関する認識が誤りであることを示したが、塩基性水溶液で測定を行った結果、我々のこれまでの研究結果と同様、四配位ボロン酸イオンよりも三配位ボロン酸の方が反応活性であり、センシングの反応は、ボロン酸およびボロン酸イオンと HL-との反応であることが明らかになった(投稿準備中)。

研究業績
 原著論文
1. “Optimization of conditions for the determination of boron by a ruthenium(II)complex having diol moiety: A mechanistic study”, Eiko Nakano, Satoshi Iwatsuki,
Masahiko Inamo, Hideo D. Takagi, and Koji Ishihara, Talanta, 74, 533-538 (2008).
2. “Kinetic evidence for high reactivity of 3-nitrophenylboronic acid compared toits conjugate boronate ion in reactions with ethylene and propylene glycols”,
Chiaki Miyamoto, Kazunori Suzuki, Satoshi Iwatsuki, Masahiko Inamo, Hideo
D. Takagi, and Koji Ishihara, Inorg. Chem., 47, 1417-1419 (2008).

分子生物学研究室（寺田研究室）
研究レビュー（２） 紡錘体形成における Aurora-A の機能分子生物学研究室は 2008 年度に開設された。 解析
当研究室では、Aurora-B リン酸化酵素の遺紡錘体形成における Aurora-A の機能を明ら伝子クローニングに世界で最初に成功し、分かにする目的でヒト Aurora-A タンパク質に裂期において不可欠の機能を持つことを示結合するタンパク質を酵母 two-hybrid スク

した。Aurora-B とともに Aurora-A の動物細リーニングを行い単離した。これらの遺伝子胞における分裂期における分子機能に関しの中で、脱リン酸化酵素の一つである PP2Aて、セントロメア、クロマチンと中心体からの触媒サブユニットと、PP2A の制御因子がそれぞれの機能解析を行った。
（１） 中心体成熟における Aurora-A の機
能解析
中心体は細胞周期の G2 期から M 期にかけて
γ-TuRC（γ環状複合体）が中心体に集積し、微小管形成中心(MTOC)として機能することが知られている。近年になって、Aurora-A
がこのステップに不可欠のリン酸化酵素であることが明らかになったが、Aurora-A がどのようにしてγ-TuRC を中心体へターゲッティングしているのかは不明だった。我々は、酵母 two-hybrid スクリーニングを行い、ショウジョウバエの Aurora-A タンパク質に結合する中心体タンパク質として
CNN(Centrosomin)遺伝子を単離し、これが中心体成熟の制御を行うこと、γ-TuRC との結合領域が CNN の N 末部位にあることを明らかにした。さらに、この部位のアミノ酸配列が出芽酵母からヒトに至るまで高度に保存されていることを証明し、ヒトの CNN ホモ
ログとして、CDK5RAP2 の遺伝子単離に成功した。さらに培養細胞では CDK5RAP2 タ
ンパク質は中心体に局在し、このタンパク質の N 末部位がγ-TuRC と相互作用すること、MTOC の活性を持つことを示すことから、
CNN の機能的なホモログであることを証明した。

Aurora-A の非触媒部位である N 末に結合することを、in vitro でのリコンビナントタ
ンパク質の結合実験、培養細胞での in vivoの実験から明らかにした。また、三者は分裂期では中心体で複合体を形成していることも証明した。PP2A の機能欠損の表現型は、
中心体の微小管重合の異常および、二極性の紡錘体形成の異常が起きることが知られていて、これらの表現型は Aurora-A のそれと一致する。このことから、上記の三者の複合体は複合体形成だけではなく、機能的にも相互関係があることを明らかにした。
（３） 分 裂期クロマチ ン再編成に おける
Aurora-B の機能解析
Aurora-B は INCENP と Survivin とともに複合体を形成し、分裂期の制御を行っている。
Aurora-B はヒストン H3 のリン酸化酵素として 10 番目のセリン部位をリン酸化し、HP1のクロマチンからの離脱が起きることを明らかにした。INCENP とタンパク質の相互作用をする遺伝子として新たにクロマチンサ
イレンシングに関するタンパク質の複合体を発見し、分裂期におけるヘテロクロマチンの崩壊とともに、サイレンシングタンパク質の崩壊が同時に起きることも明らかにした。
今後、分裂期になぜ、このようなダイナミッ
クなクロマチン再編成が起きるのか、その生理的な役割を明らかにする。

研究業績
 学会発表「中心体成熟と複製を制御する遺伝子群の単離と機能解析」
細胞周期フロンティア第 2 回班会議（御殿場）, 2008 年 9 月 8〜10 日.
 競争的資金
科学研究費補助金 特定領域研究「中心体成熟と複製を制御する遺伝子群の単離と機能解析」（研究代表，平成 20-21 年度）.

生物分子化学研究室（小出研究室）
研究レビュー
生物分子化学研究室は昨年（2007 年）度に開設された．当研究室では，我々の体の中で最も多量に存在し，かつ 3 重らせんという特異な構造を持つ蛋白質「コラーゲン」を題材とした総合的な研究を展開している．
(１) 合成ペプチドの自己集合による人工コラーゲンゲルの創製
当研究室では，安全かつ高機能なバイ
オマテリアルとして使用可能な完全人工
コラーゲンの創製を目指している．我々は，ペプチドの自己集合を利用した人工コラーゲン様超分子ゲルの作成に成功し，再生医療・医療工学分野で応用可能な培養基材としての可能性を見出した．また，配列の末端にビオチンを導入した ABC型へテロ 3 量体型コラーゲン様ペプチドをアビジンによって架橋し，超分子ネッ
トワークを形成させる分子デザインについても検討した．その結果，アビジン架橋により，デザインした 3 量体ペプチド
を分子サイズ 600 kDa 以上に超分子化させることに成功した．
(２)細菌コラゲナーゼ S3b ドメインとコラーゲンとの結合様式解析
ガス壊疽菌 Clostridium histolyticum 由
来コラゲナーゼ ColG の S3b ドメインは，コラーゲンに特異的に結合する．しかし，その結合様式は未だ解明されていなかった．我々は末端をスピンラベルしたコラーゲンペプチドを合成し，S3b−スピン
ラベルペプチド複合体を NMR で解析することにより，コラーゲンペプチドに対して S3b がどのような方向性で結合しているのかを明らかにした（図）．（北里大，松下博士，アーカンソー大，Philominathan 博士，Sakon 博士との共同
研究）

N 末端
C 末端

図

コラゲナーゼ S３b ドメインとコラーゲンとの複合体(３) コラーゲン３重らせん構造を基盤とした細胞内デリバリーツールの創製
分子中にアルギニン(Arg)残基を多く含むペプチドは効率的に細胞内に取り込
まれることから，細胞へのデリバリーツールとして有用である．これまでに当研究室では，コラーゲン様 3 重らせん構造を基盤とした Arg-rich なペプチドが，培養 HeLa 細胞に効率的に取り込まれることを明らかにした．2008 年は，3 重らせん上の Arg 側鎖の密度分布と細胞内への移行効率との関係を調べ，コラーゲン
ペプチド上での Arg 側鎖の高密度化が細胞内移行性の効率を上げることを見出した．（京大，二木博士・中瀬博士との共同研究）(４) コラーゲン上の蛋白質結合部位および熱安定性・疾患に関する変異のマッ
ピング
コラーゲン上の蛋白質結合部位および
熱安定性・疾患に関する変異に関する情報を１つのマップにすることで，それらの相関関係を調べた．その結果，コラー
ゲン上のタンパク質結合部位の分布とコ
ラーゲン 3 重らせん構造の熱安定性に一部相関がみられた．また，コラーゲンの変異による疾患発症のメカニズムやコラーゲン結合タンパク質の作用機構について，新しい仮説を立てることができた。

研究業績• 原著論文
1. “Artificial collagen gels via self-assembly of de novo designed peptides”
C.M. Yamazaki, S. Asada, K. Kitagawa, T. Koide
Biopolymers (Peptide Science), 90 (6), 816-823 (2008).
• エッセイ
1. 「コラーゲン、コラーゲンペプチドあるいは似非（えせ）科学と科学リテラシーについて」
小出隆規, Peptide Newsletter Japan, No. 70, 11-13 (2008).
• 招待講演
1. “コラーゲンの機能探索~コラーゲン結合蛋白質からのアプローチ~”, 大分大学先端医工学研究センターセミナー (大分), 2008 年 1 月 11 日.
2. “コラーゲンとペプチド”, 日本ペプチド学会市民フォーラム 2008 (東京), 2008年 11 月 1 日.
3. “コラーゲン様ポリペプチドの機能と動態評価”, 芝浦工業大学先端工学研究
機構シンポジウム (東京), 2008 年 12 月 13 日.
• 国際会議1. “Totally synthetic collagen-like gels by intermolecular folding of designed peptides”,
Chisato M. Yamazaki, Shinichi Asada, Kouki Kitagawa, Takaki Koide, 30th European
Peptide Symposium (Helsinki, Finland), 2008 年 9 月 1~6 日.
• 競争的資金
1. 科学研究費補助金 基盤研究（B）「創薬を目指したコラーゲンのケミカルバイ
オロジー」（研究代表，平成 19-22 年度）.
2. 科学研究費補助金 基盤研究（C）「細菌性コラゲナーゼの基質結合ドメインを用いた薬物送達システムの開発型研究」（分担，平成 20-22 年度）.
3. 特定課題 A（一般）「コラーゲン様構造を基盤とした細胞内デリバリーツールの開発」（研究代表, 平成 20 年度）.
4. 特定課題 B「コラーゲンからの創薬研究」（研究代表, 平成 20 年度）.

ケミカルバイオロジー研究室（中尾研究室）
研究レビューを、海綿 Asteropus simplex からは新規カテプ
シン B 阻害剤 asteropterin をそれぞれ得ることができた。

（１）海洋無脊椎動物の採集
九州地方（対馬、五島列島、天草、甑島）、
伊豆諸島（三宅島）、および房総半島など日
本周辺の各海域において、海綿動物、原索動物（ホヤ類）、腔腸動物（軟サンゴ類）を中
心に海洋無脊椎動物約 200 検体を採集した。
これらのサンプルから、医薬品探索研究に用いるスクリーニング用サンプルを調整した。

[5] J. Nat. Prod. 71, 469-472, (2008).
[1] J. Org. Chem. 73, 7889-7894, (2008).
[3] J. Nat. Prod. 71, 1089-1091, (2008).
[2] Tetrahedron Lett. 49, 4186-4188, (2008).
（３）強力な細胞毒性物質 kulokekahilide-2の全合成と構造訂正
ハワイ産の軟体動物 Philinopsis speciosa から単離された kulokekahilide-2 について全合成を行い、構造訂正をするとともに構造－活性相関を明らかにした。
[6] Tetrahedron Lett. 49, 1163-1165, (2008).
（４）ヒストン脱アセチル化酵素（HDAC）
阻害剤 azumamides 類の生物活性
鹿児島県産の海綿 Mycale izuensis から単離した HDAC 阻害剤である azumamides 類について、HDAC の各サブタイプに対する阻害活性を調べるとともに、azumamide E について、
マウス iPS 細胞を用いた in vitro 血管構築系
を用いて血管新生阻害活性を調べ、顕著な活性を確認した。
[4] Bioorg. Med. Chem. Lett. 18, 2982-2984,(2008).
[出願特許 1]

（２）海洋生物由来の生物活性物質の探索
海洋無脊椎動物（海綿 4 種）から合計 8 個の新規化合物を単離構造決定した。すなわち、海綿 Aaptos ciliata からは抗マラリア・抗リー
シュマニア原虫活性を有する 3 種の新規リポペプチド ciliatamides 類を、Theonella 属の海綿からは細胞毒性物質として新規環状ペ
プチド koshikamide B を、海綿 Aplysinopsis
digitata からは 3 種の新規 manoalides 誘導体

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aplysinoplide A
koshikamide B

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研究業績


原著論文
1.

Araki, T.; Matsunaga, S.; Nakao, Y; Furihata, K; West, L; Faulkner, D. J.; Fusetani, N.
Koshikamide B, a cytotoxic peptide lactone from a marine sponge Theonella sp. J. Org.
Chem. 73, 7889-7894, (2008).

2.

Murayama, S.; Nakao, Y.; Matsunaga, S. Asteropterin, an Inhibitor of Cathepsin B,
from the Marine Sponge Asteropus simplex Tetrahedron Lett. 49, 4186-4188, (2008).

3.

Ueoka, R.; Nakao, Y.; Fujii, S.; van Soest, R. W. M.; Matsunaga, S. Aplysinoplides A-C,
Cytotoxic Manoalide Derivatives from the Marine Sponge Aplysinopsis digitata J. Nat.
Prod. 71, 1089-1091, (2008).

4.

Nakao, Y.; Narazaki, G.; Hoshino, T.; Maeda,S.; Yoshida, M.; Maejima, H.; Yamashita,
J. K. Evaluation of Antiangiogenic Activity of Azumamides by the in vitro Vascular
Organization Model Using Mouse Induced Pluripotent Stem (iPS) Cells Bioorg. Med.
Chem. Lett. 18, 2982-2984, (2008).

5.

Nakao, Y.; Kawatsu, S.; Okamoto, C.; Okamoto, M.; Matsumoto, M.; Matsunaga, S.;
van Soest, R. W. M.; Fusetani, N. Ciliatamides A-C, Bioactive Lipopeptides from the
Deep-sea Sponge Aaptos ciliata J. Nat. Prod. 71, 469-472, (2008).

6.

Takada, Y.; Umehara, M.; Nakao, Y.; Kimura, J. Revised absolute stereochemistry ofnatural kulokekahilide-2, Tetrahedron Lett. 49, 1163-1165, (2008).



国際シンポジウム

1.

Nakao, Y. “Search for Chemical-“Epi”genetic Probes from Marine Invertebrates”
Waseda-NUS Joint Symposium, Chemical Epigenomics -The fusion of Epigenetics,
Stem Cell Biology and Chemical Biology.（主催）

2.

Nakao, Y. “Marine Natural Products as Tool for Chemical Biology”
The Second Waseda-NTU Symposium in Chemistry 2009.



出願特許

1.

米国仮出願特許：US 61/124,721
発明者：山下潤、中尾洋一
発明の名称：Evaluation of Antiangiogenic Activity of Azumamides by the in vitro
Vascular Organization Model Using Mouse Induced Pluripotent Stem (iPS) Cells.



競争的資金

1.

科学研究費補助金 基盤研究（B）「幹細胞分化制御のケミカルバイオロジー」（研
究代表，平成 19-21 年度）.

2.

東京応化科学技術振興財団「海洋天然化合物を用いたバイオプローブ分子の合成とケミカルバイオロジー研究への応用」（研究代表、平成 20 年度）.

3.

内藤記念特定研究助成金（研究代表、平成 20 年度）



学内研究助成1.

特定課題 A 研究助成「新規抗リーシュマニア剤の探索研究」（研究代表, 平成 20
年度）.

2.

特定課題 B 研究助成「新規エピジェネティック治療薬の探索研究」（研究代表, 平
成 20 年度）.