2006/12/7
私たちの便利な生活は化学的に合成した有機化合物の恩恵を無視しては成り立ちません。こうした有機化合物の多くは石油などを原料にして得られる単純な物質を原料として多くの化学変換反応を経て合成されています。
これら有機化合物を効率的に得るという観点から有機合成化学は大きな発展を遂げてきましたが、それでもなお、欲しいものをできるだけ手をかけずに得る新しい変換反応の開発が望まれています。
各工程で副生する廃棄物を可能な限り削減する、あるいは工程数を減らすことが省エネルギー、省資源につながるからです。これらを実現する方法論の一つに触媒反応が挙げられます。触媒は化学変換反応をより穏和な反応条件で円滑に進行させるために用いられるものですが、実は私たちのとても身近なところでも活躍しています。
生態系の生命維持に無くてはならない酵素です。酵素は精緻に構築された天然の化学工場で生命活動に必要な有機化合物（ホルモンなど）を生産していますが、ある特定の化合物を特定の物質に変換するという離れ業をいとも簡単に成し遂げ、まさに人知を超えた緻密な設計図を元に創り出された触媒ということができます。
しかし、弱点もあります。特定の化合物を化学変換するという基質特異性が逆に制限となることです。また、酵素を利用した化学変換反応も工業的に用いられていますが、反応釜の中から欲しい化合物だけを取り出す際に手間がかかるなどの問題もあります。現在の文明社会は多種多様な有機化合物を必要としており、基質特異性の制約を大幅に改善した触媒が人工的にできれば、まさに夢のような触媒の開発につながるはずです。
また同時に反応後の処理が楽になれば効率の観点からも大いにメリットがあるはずです。
私たちは多くの酵素がその触媒機能の戦略として利用している水素結合に着目して、酵素を超える人工的な触媒の設計開発を目指しています。触媒には反応を活性化する部位が必要ですが、有機化学反応の最も基本となる酸／塩基による活性化機能を備えた触媒分子の設計開発を中心に研究を進めています（図１a、図２a）。
酵素の模倣に端を発した人工触媒の設計ですが、その構造は酵素（酵素の場合、構成原子数は数百以上）と比較するととてもシンプルです。ここで導入している酸性（リン酸）あるいは塩基性（グアニジン）の活性化基は
酵素や生体内における化学変換で重要な役割を果しています。
こうした酸／塩基や単純な構造といった特質は、反応後の処理を簡単にすること、また回収して再び触媒として使用する際に威力を発揮します。
回収再使用できる触媒反応系を組み立てることは、廃棄物の削減にもつながり省資源、省エネルギーと合わせて地球環境との調和に根ざした化学変換反応の実現といった意味で重要となります。私たちの開発した人工触媒が工業化プロセスとして利用されることを目指して研究に取り組んでいます。
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