実用性の高いハロゲン導入法の開発
千葉大学

大学院理学研究院教授 荒井 孝義
2024年1月25日

1日本のヨウ素資源：現状と課題
ヨウ素は世界に誇る日本の資源
世界のヨウ素資源

千葉ヨウ素資源の高付加価値化

ヨウ素は、日本が世界に輸出できる貴重な元素（28％）

【千葉県ヨウ素企業】
千葉ヨウ素資源活用を目指した
地域科学技術産学官連携

千葉県で75％を生産

21%

アメリカ その他 7%
千葉県
5%
他県
チリ
7%
60%

高付加価値ヨウ素製品の直接供給

世界のヨウ素生産量
34,000 t/y (2018年)【課題】
一方で、日本のヨウ素は原料として世界に輸出され、製品になった高価なヨウ素化合物を輸入している。

現状

原料輸出

（I2, KIなど）

300万円/t
欧米 諸国製品輸入（製品：医薬品など）【輸入販売企業】

ヨウ素関連製品

２億円/t
現在は全て輸入品

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千葉ヨウ素資源イノベーションセンター(Chiba Iodine Resource Innovation Center: CIRIC)
研究支援プログラム
千葉ハロゲン化学 -ハロゲンで繋ぐ分子機能-

CIRIC長 荒井 孝義「産官学の連携による」研究責任者 荒井 孝義

CIRICのミッション

新たなヨウ素の活用方法の創出
高付加価値なヨウ素製品を開発・製造
持続性ヨウ素利用を目指したヨウ素の回収・リサイクルシステムの構築
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今回の内容有機分子へのヨウ素導入法【いずれも出願済み、出願人：千葉大学、出願形態：単独出願】
特願2022-135670

光学活性ハロアゾール誘導体およびその製造方法
発明者

荒井孝義、安間恵未

特願2021-120541、特開2023-16309

Ｎ-(１-シアノ-２-ヨード-１-フェニルアルキル)アミド誘導体およびその製造方法
発明者

荒井 孝義、鈴木 拓己

特願2021-105577、特開2023-004086

光学活性ヨードエーテル誘導体およびその製造方法
発明者

荒井 孝義、鈴木 拓海

特願2020-076939、特開2021-172609

光学活性アジドエステルおよびその製造方法
発明者

荒井 孝義

特願2013-169911、特開2015-038052

ビナフトール骨格を有するビスアミノイミン配位子及び触媒発明者

荒井 孝義、杉山 典幸
4アルケンのヨードラクトン化 (分子内エステル化)
特願2013-169911、特開2015-038052
ビナフトール骨格を有するビスアミノイミン配位子及び触媒発明者 荒井 孝義、杉山 典幸

Arai, T.; Horigane, K.; Watanabe, O.; Kakino, J.; Sugiyama, N.; Makino, H. Kamei, Y.; Yabe, S. Yamanaka, M. iScience, 2019, 12, 280.
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分子内反応から分子間反応への挑戦

新技術の特徴・従来技術との比較
従来技術

新技術

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実際、分子間ヨードエステル化は難しい

7ヨウ素化剤の効果

独自のハロゲン化試薬も開発しています。
8

配位子の効果

独自の配位子開発技術をもっているから、いろいろ工夫ができる。

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世界初の触媒的不斉ヨードエステル化10多様な相互作用が協働するヨードエステル化
ハロゲン結合

水素結合

立体反発

イオン結合

Major TSMinor TS

Arai, T.; Horigane, K.; Suzuki, T. K.; Itoh, R.; Yamanaka, M. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 12680.

11触媒的不斉ヨードエステル化は役に立つ

特願2020-076939、特開2021-172609
光学活性アジドエステルおよびその製造方法
発明者
荒井 孝義

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ヨードエステル化からヨードエーテル化
特願2021-105577、特開2023-004086
光学活性ヨードエーテル誘導体およびその製造方法
発明者
荒井 孝義、鈴木 拓海

13やはり、ヨウ素化試薬の選択は重要

14世界初の触媒的不斉ヨードエーテル化15多様な相互作用が協働するヨードエーテル化
π-π スタッキング
ハロゲン結合水素結合

配位結合

TS-major

立体反発

TS-minor

Suzuki, T. K.; Yamanaka, M.; Arai, T. Org. Lett. 2022, 24, 3872.
16触媒的不斉ヨードエーテル化も役に立つ

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ヨード酸素官能基化からヨード窒素官能基化へ
特願2022-135670
光学活性ハロアゾール誘導体およびその製造方法
発明者
荒井 孝義、安間 恵未

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世界初の触媒的不斉ヨードアゾール化

19そして、ヨードシアノ化
特願2021-120541、特開2023-16309
Ｎ-(１-シアノ-２-ヨード-１-フェニルアルキル)アミド誘導体およびその製造方法
発明者
荒井 孝義、鈴木 拓己

Cyanation/Halogenation vs. Halogenation/Cyanation

Reactivity of Halogen Cyanides

Kiyokawa, K.; Noguchi, I.; Nagata, T.; Minakata. S. Org. Lett. 2023, 25, 2537.

20

ICNは、ヨード化/シアノ化

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ICNのヨウ素はカチオン性を有している

LUMO and electrostatic potential (ESP) for XCN

ICN BCF Complex

LUMO

LUMO

s holeFurusawa, I.; Suzuki, T.; Yu, Y.; Arai, T. Adv. Synth. Catal. 2023, 365, 3247-3252.

s hole22

エナミド基質のヨードシアノ化

特願2021-120541、特開2023-16309
Ｎ-(１-シアノ-２-ヨード-１-フェニルアルキル)アミド誘導体およびその製造方法
発明者
荒井 孝義、鈴木 拓己

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今回のヨウ素導入法のまとめ
いずれも分子間ヨード官能基化の世界初の成果です。
ヨード/酸素化

ヨード/窒素化

ヨード/炭素化24

今回のハロゲン導入法のまとめ

新技術の特徴・アピールポイント• ヨウ素化以外にも他のハロゲンの導入にも使えます。
研究支援プログラム
千葉ハロゲン化 -ハロゲンで繋ぐ分子機能-• 分子間ハロ官能基化は、安価な原料を用いることができます。
• 様々な分子間ハロ官能基化を行えます。
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今回のハロゲン導入法のまとめ想定される用途• ハロゲンが含有される医農薬の合成、合成中間体の供給• 機能性材料の開発、合成ルートの改変

企業への期待• 具体的なターゲットを設定した産学共同研究• 千葉のヨウ素を活用して、高機能ヨウ素化製品の開発を目指す企業を幅広く求めています。

実用化に向けた課題• SDGｓに適合した、環境調和型プロセスの構築
例） 触媒、試薬、溶媒量の軽減
触媒ならびにヨウ素の回収・再利用
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千葉ヨウ素資源イノベーションセンター(Chiba Iodine Resource Innovation Center: CIRIC)の解析技術充実した大型共用分析装置と最先端解析技術

分析機器講習会の様子

600MHz NMRを用いての実演

CIRICの大型分析装置は、ヨウ素研究に限らず広く共用利用に開放しています。
分析技術の継承と人材育成は大切です。
実際の装置を使っての｢分析機器講習会｣を行っています。
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お問い合わせ先
千葉大学
学術研究・イノベーション推進機構
プロジェクト推進部門
TEL 043-290-3048
FAX 043-290-3519
E-mail ccrcu@faculty.chiba-u.jp
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