2-11 質量分析法を基盤とする新規合成および天然化合物の構造解析●代表者

尾関智二（化学科・教授）●分担者

川面基（化学科・教授）

大崎愛弓（化学科・准教授）【研究の目的および概要】
人類の持続的発展のため，新規有機・無機機能材料および医薬品の開発が強く求められているが，そのような研究の基盤を担っているのは新規物質を独自に入手することである。そこで重要となる新規物質の入手方法としては「新規物質を設計して合成する」手法と「未知の天然物を自然界から得る」手法がある。前者は利用目的に則した分子設計が可能であり，後者は人工的には得難い構造や特性が得られるという特徴をそれぞれ有する。本研究では上記 2 つの手法を同時に進行させ，医薬品や有機・無機機能材料のシーズ開発へと繋がる新物質・新素材の創出と構造解析を目指す。すなわち，合成分子と天然分子の双方に幅広く新規物質を求め，それらの構造解析を行うことで物質科学の裾野を広げる事を目的とした研究を展開する。本課題を推進することによって，多様な特性を有する合成および天然有機分子の基礎的データと，医薬品や有機・無機機能材料開発へと応用可能なデータが得られると期待される。
近年，分析機器の著しい発達により，微量な生体試料や天然物あるいは合成物質の高感度分析が可能となった。
本研究では平成 21 年度に私立大学戦略的研究基盤形成支援事業に採択された「構造制御および電子状態制御に基づく新物質の開発」（平成 21 〜 25 年度）で購入された高速液体クロマトグラフィー・エレクトロスプレーイオン化質量分析装置（HPLC/ESI-MS）およびガスクロマトグラフィー質量分析装置（GC/MS）を積極的に活用し，以下に記した①〜③について研究を行う。
①

新規機能性無機化合物および有機無機ハイブリッド化合物の探索と構造解析（尾関）②

薬用植物等からの創薬へと繋がる新規化合物の探索と構造解析（大崎）③

上記①および②の成果に基づいた新規機能性分子の設計・合成と質量解析（川面）本研究課題では，新規天然有機化合物および合成有機・無機化合物の発見と構造解析にエフォートを集中する形で研究を推進し，得られた新規物質の性質・機能などに関する詳細な評価等に関しては今後の異なる共同研究等の課題とする。
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本稿においては，研究代表者が合成した新規有機無機ハイブリッド化合物の，質量分析による構造解析に主眼を置いて報告する。
エチニル銀クラスターは，＋ 1 価の銀原子が数十個集合し，その外周をエチニル基が保護したもので，クラスター形成の際に様々な陰イオンが鋳型として内部に取り込まれることが知られている。これまで，鋳型となるものには，ハロゲン化物イオンや炭酸イオン

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図 1．
［Ag42(CO3)(C ≡ CtBu)27(SiW9Nb3O40)2 ］−の構造

などが知られていた。鋳型として複数の陰イオンを取り込ませたり，さらに大きな陰イオンを利用すれば，さらに多様な化合物を創製することが期待される。
バナジウム，モリブデン，タングステン等前周期
遷移金属元素の酸素酸イオンは，酸性溶液中で脱水縮合して，金属原子数個〜数百個および酸素原子数十個〜千個程度からなるクラスター状化合物であるポリ酸を形成する。ポリ酸は，化学的・電気化学的・光化学的酸化還元活性や，電場あるいは光励起によるルミネッセンス特性，磁性など，様々な特性を示し，それらの特性を利用して触媒をはじめとする各種分子デバイスへの応用が研究されている。近年，さらなる高機能化合物を開発するために，高分子や有機物との複合化などの分子設計が盛んに行われている。
本研究では鋳型として，広く知られたポリ酸であ

図 2．
［Ag42(CO3)(C ≡ CtBu)27(SiW9Nb3O40)2 ］−のの ESI-MS ス

4−るケイタングステン酸イオン［SiW12O40 ］ のタングペクトル

ステン原子の一部をニオブ原子で置換し，表面電荷分布に偏りをもたせたイオン［SiW9Nb3O40 ］7 −を用い，新規エチニル銀複合クラスターを得ることを目的として合成研究を行った。このイオンのテトラブチルアンモニウム塩［(C4H9)4N］7［SiW9Nb3O40 ］のアセトニトリル溶液を tertブチルエチニル銀およびトリフルオロメタンスルホン酸銀の混合溶液と反応させることにより，新規複合クラス
ター［(C4H9)4N］［Ag42(CO3)(C ≡ CtBu)27(SiW9Nb3O40)2 ］を得た。単結晶 X 線回折を行うことにより，得られた複合クラスターは，右図に示すように，CO32 −および 2 分子の［SiW9Nb3O40 ］7 −を鋳型として，42 個の銀原子と 27 個の tertブチルエチニル基が取り囲み，D3h で近似される対称性の構造をとっていることが明らかになった。この化合物のESI-MS スペクトルは，結晶中で見られた複合クラスターに対応するピークを与えた。さらに，183W，29Si，13C および 1H NMR スペクトルは，結晶中で見られた複合クラスター陰イオンが D3h の対称性を保ったまま溶液中に存在していることを示唆している。
【研究の考察・反省】
3 つの研究グループは，それぞれ異なる分野で研究を展開しているが，本報告で取り上げた質量分析を始め，核磁気共鳴やＸ線構造解析など，共通の手法を用いて，それぞれが対象とする分子の構造解析を推進している。装置の維持管理のみでなく，測定手法などについても密に情報交換を行うことにより，解析技術の向上がみられており，共同研究の効果が着実に上がっていると考えられる。今後さらに連携を深めていく予定である。
【研究発表】
T. Ozeki
Polyoxometalate – Silver Ethynide Composite Clusters
International Symposium on Frontiers in Metal Oxide Cluster Science: From Fundamentals to Environmental

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Applications, Beijing University of Chemical Technology, Beijing, China, 2017/8/18
T. Ozeki
Analyses of the dimensions of nano-scale polyoxometalates in their solutions
Frontiers in Metal Oxide Cluster Science, Song-Yuan Hotel, Changchun, Jilin, China, 2017/8/21-24 (22)T. Ozeki
The pH driven nuclearity growths of nano-scale polyoxomolybdates and their structure directed crystallization
International Forum in Metal Oxide Cluster Science, Kaifeng Zhongzhou Hotel, Kaifeng, Henan, China, 2017/8/24-27 (25)
尾関智二ポリ酸の結晶構造と溶液構造
平成 29 年度日本結晶学会年会，24-SB-04，JMS アステールプラザ ( 広島県広島市 )，2017/11/23-24 (24)
大橋賢二，尾関智二
ポリ酸 - 銀エチニド複合クラスターによる水素生成光触媒反応機構の解明
日本化学会第 98 春季年会，1A7-08，日本大学理工学部船橋キャンパス（千葉県船橋市），2018/3/20-23
山村拓，大橋賢二，尾関智二
Weakley 型ポリ酸を用いた新規ポリ酸 - 銀クラスター複合体の合成
日本化学会第 98 春季年会，3B4-26，日本大学理工学部船橋キャンパス（千葉県船橋市），2018/3/20-23
塩川優一，大橋賢二，尾関智二
ボール型ポリ酸の分解過程の解明
日本化学会第 98 春季年会，4B4-05，日本大学理工学部船橋キャンパス（千葉県船橋市），2018/3/20-23
Yuji Hoshino, Taisyun Hanakawa, Kazuki Isa, Hiroaki Tsuji, and Motoi Kawatsura
Intramolecular Construction of Trifluoromethyl Group in the Palladium-catalyzed
action of Fluorine-containing Allylic Carbonates with Oxygen Nucleophiles
19th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis (OMCOS 19);
PP1-93, Jeju, Korea, June 26, 2017
Yuki Ishibashi, Taisyun Hanakawa, Hiroaki Tsuji, and Motoi Kawatsura
Palladium-Catalyzed Regioselective Allylic Etherification Reaction of TrifluoromethylGroup Substituted Unsymmetrical 1,3-Disubstituted Allylic Carbonates
19th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis (OMCOS 19);
PP1-119, Jeju, Korea, June 26, 2017
Sae Yamazaki, Taro Sonehara, Shogo Murakami, and Motoi Kawatsura
Iron-Catalyzed Intermolecular Hydrothiolation of Internal Alkynes withThiosalicylic Acids, and Sequential Intramolecular Cyclization Reaction
19th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis (OMCOS 19);
PP2-69, Jeju, Korea, June 28, 2017
Shota Mizuno，Shou Terasaki, Toru Shinozawa, Hiroaki Tsuji, and Motoi Kawatsura
Ruthenium-catalyzed Regioselective Allylic Amination of Tertiary Allylic Esters
19th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis (OMCOS 19);
PP2-70, Jeju, Korea, June 28, 2017
Yukiko Tsuchi, Masaki Kogawa, Hirotaka Watanabe, and Motoi Kawatsura

40Palladium-catalyzed Double Sulfonamidation of 2-Fluoroallylic Acetates
19th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis (OMCOS 19);
PP2-72, Jeju, Korea, June 28, 2017
Shogo Murakami, Taro Sonehara, Tomoki Ishikawa, Hiroaki Tsuji, and Motoi Kawatsura
Palladium-catalyzed［2+2+1］Cyclocarbonylation of TrifluoromethylGroup Substituted Internal Alkynes with Carbon Monoxide
19th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis (OMCOS 19);
PP2-95, Jeju, Korea, June 28, 2017
Keisuke Otake, Taisyun Hanakawa, Kazuki Isa, and Motoi Kawatsura
Synthesis of Tetrasubstituted Olefins by the Palladium-catalyzed Amination through the Intramolecular Construction ofTrifluoromethyl Group
19th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis (OMCOS 19);
PP2-110, Jeju, Korea, June 28, 2017
Kouichi Watanabe, Masataka Okubo, Takumi Udagawa, Hirotaka Watanabe, Hiroaki Tsuji, and Motoi Kawatsura
Palladium-Catalyzed Intermolecular Coupling of 3-Substituted Propargylic Carbonates with Phenols
19th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis (OMCOS 19);
PP2-118, Jeju, Korea, June 28, 2017
Ikuma Takehara, Taisyun Hanakawa, Kazuki Isa, Hiroaki Tsuji and Motoi Kawatsura
Palladium-catalyzed Reaction of 2,3,3-Trifluoroallylic Carbonates with Aryl Boronic Acid
19th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis (OMCOS 19);
PP2-120, Jeju, Korea, June 28, 2017
水野翔太，寺崎奨，篠澤徹，辻裕章，川面基

ルテニウム触媒による三級アリルエステルの位置選択的アリル位アミノ化反応
第 64 回有機金属化学討論会 ; P2-24, 東北大学川内キャンパス（宮城県・仙台市），2017 年 9 月 8 日
星野祐二，伊佐一希，花川太駿，辻裕章，川面基

パラジウム触媒による含フッ素アリルカーボーネートと酸素核剤との反応による分子内トリフルオロメチル基の構築
第 64 回有機金属化学討論会 ; P3-60, 東北大学川内キャンパス（宮城県・仙台市），2017 年 9 月 9 日
土雪子，渡邊弘高，古川雅希，辻裕章，川面基

Pd 触媒による 2- フルオロアリルアセテートのダブルスルホンアミド化反応
第 64 回有機金属化学討論会 ; P3-61, 東北大学川内キャンパス（宮城県・仙台市），2017 年 9 月 9 日
石橋勇輝，花川太駿，辻裕章，川面基

トリフルオロメチル基を有する非対称 1,3- 二置換アリルカーボネートのパラジウム触媒のよる位置選択的アリル位エーテル化反応
日本化学会第 98 春季年会 ; 1H1-56, 日本大学理工学部船橋キャンパス（千葉県・船橋市），2018 年 3 月 20 日
山崎彩瑛，曽根原多朗，辻裕章，川面基

有機分子触媒による含フッ素 1,3-Oxathiine 骨格の構築
日本化学会第 98 春季年会 ; 2H3-01, 日本大学理工学部船橋キャンパス（千葉県・船橋市），2018 年 3 月 21 日
水野翔太，寺崎奨，篠澤徹，辻裕章，川面基41光学活性三級アリルエステルのルテニウム触媒による選択的アリル位アミノ化反応
日本化学会第 98 春季年会 ; 3H2-02, 日本大学理工学部船橋キャンパス（千葉県・船橋市），2018 年 3 月 22 日
栗田雅弘，斎藤梨沙，浅見覚，牧野三津子，川面基，鈴木孝

神経芽腫に対するインドール誘導体の抗腫瘍効果の検討
日本薬学会第 138 年会 ; 26PA-am165, 金沢駅おもてなしドーム（石川県・金沢市），2018 年 3 月 26 日
横尾英知，平野智也，大崎愛弓，影近弘之
蛍光性天然物の部分構造を基にした新規環境応答型蛍光物質の開発
日本薬学会第 138 会年会，2018 年 3 月 25 日 -28 日，金沢
小林祐介，横尾英知，舟崎真理子，平野智也，影近弘之，大崎愛弓
樹木由来の新規天然蛍光成分の探索
日本薬学会第 138 会年会，2018 年 3 月 25 日 -28 日，金沢
野内雄太，古川めぐみ，広瀬大，牧野三津子，松崎桂一，大崎愛弓，草間國子
真菌 Pleosporales sp. 由来新規化合物の筋萎縮側索硬化症治療薬としての可能性
日本薬学会第 138 会年会，2018 年 3 月 25 日 -28 日，金沢
大崎愛弓，桑田佳奈，川邊浩史，廣田洋
中国横断山脈地域のサルビア属植物の成分研究
日本薬学会第 138 会年会，2018 年 3 月 25 日 -28 日，金沢
中川一則，舟崎真理子，大崎愛弓
Pterodon emerginatus に含まれる新規フラノカッサン型ジテルペンの成分研究
日本薬学会第 138 会年会，2018 年 3 月 25 日 -28 日，金沢
横尾英知 ，平野智也 ，大崎愛弓 ，影近弘之
蛍光性天然物の構造を基盤とした新規環境応答型蛍光物質の開発
第 43 回反応と合成の進歩シンポジウム 2017 年 11 月 6 − 7 日（富山国際会議場）
轟和幸，大崎愛弓
Erythrina

velutina に含まれる化学成分

第 61 回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会（TEAC2017)2017 年 9 月 9 日− 10 日（金沢工業大学）
渡邉大祐，加藤隆大，廣田洋，Xun GONG，黒田智明，大崎愛弓
Ligularia cymbulifera の成分探索
第 61 回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会（TEAC2017)2017 年 9 月 9 日− 10 日（金沢工業大学）
野中実紀，原惠美，岡本育子，久保美和，松崎桂一，廣田洋，福山愛保，大崎愛弓
Portulaca pilosa に含まれる新規ジテルペン成分
第 61 回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会（TEAC2017)2017 年 9 月 9 日− 10 日（金沢工業大学）
杉浦雄，児玉佳之，久保美和，松崎桂一，廣田洋，福山愛保，大崎愛弓
アマミヒトツバハギおよびヒトツバハギ由来の新規アルカロイド成分
第 61 回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会（TEAC2017)2017 年 9 月 9 日− 10 日（金沢工業大学）
小林祐介，日向尚輝，飛田晃英，土川裕輝，久保美和，廣田洋，福山愛保，平野智也，影近弘之，大崎愛弓
天然蛍光化合物アマラステリン A 誘導体とニガキノンの蛍光特性についての検討
第 61 回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会（TEAC2017)2017 年 9 月 9 日− 10 日（金沢工業大学）
中川一則，舟崎真理子，大崎愛弓

42ブラジル産薬用植物 Pterodon emarginatus に含まれるジテルペン成分
第 61 回香料・テルペンおよび精油化学に関する討論会（TEAC2017）2017 年 9 月 9 日− 10 日（金沢工業大学）【研究成果物】
Ozeki, T.; Yagasaki, A.
Fully protonated B-type hexamolybdoplatinate［H6PtMo6O24 ］2- and its adduct formation with［Pt(OH)6 ］2IUCrData 2017, 2 (12), x171752.
Tsuchi, Y.; Watanabe, H.; Kogawa, M.; Zhou, B.; Tsuji, H.; Kawatsura, M.
Double amination of 2-fluoroallylic acetates by palladium catalysts
Tetrahedron Lett. 2018, 59, 1264–1267.
Hoshino, Y.; Isa, K.; Hanakawa, T.; Tsuji, H.; Kawatsura, M.
Intramolecular Construction of Trifluoromethyl Group by the PalladiumCatalyzed Reaction of 2,3,3-Trifluoroallyl Esters with O-Nucleophiles
Tetrahedron 2018, 74, 1555–1564.
Udagawa, T.; Tsuchi, Y.; Takehara, I.; Kogawa, M.; Watanabe, H.; Yamamoto, M.; Tsuji, H.; Kawatsura, M.
Palladium-Catalyzed Intermolecular Coupling of 2-Haloallylic Acetates with Phenols, and Construction of 2-Substituted
Benzofuran Derivatives Through the Intramolecular Cyclization
Tetrahedron 2017, 73, 6573–6579.
Sonehara, T.; Murakami, S.; Yamazaki, S.; Kawatsura, M.
Iron-Catalyzed Intermolecular Hydrothiolation of Internal Alkynes with Thiosalicylic Acids, and Sequential IntramolecularCyclization Reaction
Org. Lett. 2017, 19, 4299–4302.
Watanabe, H.; Okubo, M.; Watanabe, K.; Udagawa, T.; Kawatsura, M.
Palladium-Catalyzed Intermolecular Coupling of 3-Substituted Propargylic Carbonates with Phenols: Synthesis of2-Substituted Benzofuran Derivatives
Tetrahedron Lett. 2017, 58, 2893–2897.
Taniguchi, K.; Funasaki, M.; Kishida, A,; Sadhu, S. K., Ahmed, F.;Ishibashi, M.; Ohsaki, A.
Two new coumarins and a new xanthon from the leaves of Rhizophora mucronata
Bioorg. Med. Chem. Lett. , 2018, 1063-1066.
Yokoo, H.; Ohsaki, A.; Kagechika, H.; Hirano, T.
Unique properties of 1,5-naphthyridin-2(1H)-one derivatives as environmental-polarity-sensitive fluorescent dyes
Eur. J. Org. Chem., 2018, 5, 679–687.
Endo, Y.; Kasahara, T.; Harada, K.; Kubo, M.; Etoh, T.; Ishibashi, M.; Ishiyama, A.; Iwatsuki, M.; Otoguro, K.; Õmura, S.;
Akisue, G.; Hirano, T.; Kagechika, H.; Fukuyama, Y.; Ohsaki, A.
Sucuipiranins A-L, Furanocassane Diterpenoids from the Seeds of Bowdichia virgilioides
J. Nat. Prod., 2017, 80(12) 3120-3127.
Kawabe, H.; Suzuki, R.; Hirota, H.; Matsuzaki K.; Gong, X.;Ohsaki, A.
A New Diterpenoid with a Rearranged Skeleton from Salvia prattii
Nat. Prod. Commun., 2017, 12, 1177-1179.

43Harada, K.; Yamane, H.; Kubo, M.; Ohsaki, A.; Fukuyama, Y.
Construction of Canthin-5.6-diones via Termolecular Condensation Reaction: Studies on Synthesis of Amarastelline ANat. Prod. Commun., 2017, 12, 1231-1233.
Kato, T.; Hirota, H.; Kuroda, C.; Gong, X.; Ohsaki, A.
New Eremophilane-type Sesquiterpnens from Ligularia cymbulifera
Nat. Prod. Commun., 2017, 12, 1165-1167.

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