名古屋工业大学大学院工学研究科生命・应用化学専攻

环状糖质环糊精
利用Initiator进行反应实验

~通过点击反应高效合成Initiator活跃~

名古屋工业大学大学院工学研究科生命・应用化学専攻
山村初雄研究室
名古屋工业大学大学院工学研究科生命・应用化学専攻山村初雄研究室

名古屋工业大学的山村初雄研究室正在进行以糖质分子(主要是环糊精)为原料的新物质的研究开发。在这里的反应实验中,请使用生物尾矿公司的微波合成装置Initiator+和Initiator。这次我们采访了山村初雄教授。

——首先,能请您重新说明一下您的研究内容吗。

山村先生:
我的研究主题是有机化合物的合成及其性质的探讨。要说经营什么的话,就是“糖”吧。以天然的糖为原料,将其取代基化学地换成其他的,研究是否有新的生理活性。首先从如何进行化学转换的方法开始考虑,如果该方法明确的话,接下来就可以实际制作,验证化合物显示出怎样的生理活性。

我们最常用的糖是“环糊精:CyD”。这是像水桶一样形状的环状低聚糖,内侧有像甜甜圈一样的孔,最大的特征是可以在那个空间内结合(包接)其他的分子。已经上市了,也被用于商品中。最有名的不是家用除臭喷雾器(=商品名“法布里兹”)吗。在糖的结构中包接臭味成分来封住臭味。

我们正在考虑能否活用这种糖的特征,将其转化为对社会更有用的东西,并研究如何通过化学反应将CyD上的羟基(OH基)转化为适当的取代基。

◆想制作有抗菌性的糖

―具体来说,老师最近瞄准的主题有哪些?

名古屋工业大学大学院工学研究科生命・应用化学専攻山村初雄研究室山村先生:
最近是抗菌物质。我想做有抗菌性的糖。在那里放入成为显现抗菌性的原因的取代基。在现代抗菌需求非常高,所以我想制作能用于这种东西的物质。例如,在取代基的种类、数量、位置上性能不同。这些组合是无限的啊。相反,我们通过控制它们,以制作想要的生理活性物质为目标。

关于活性试验,可以说是通常的抗菌试验,如果是细菌的增殖阻碍试验的话,我们的研究室也可以做,如果是更复杂的试验的话,就委托医学部的老师来做。

◆目标官能团的导入一次在短时间内
实现的问题=通过微波解决

―在这样的研究中,导入本公司的Initiator的契机是?

名古屋工业大学大学院工学研究科生命・应用化学専攻山村初雄研究室山村先生:
是的。在我们处理的环状低聚糖中,OH基很少,有18个。这项研究中最大的问题是,如何使大量的OH基团一次化学转化。一个需要10分钟的反应,因为有多个所以加上20分钟、30分钟……这样的话,不是效率差的方法,10分钟一次做很多的话该怎么办?这样效率高的方法是必要的。在调查那个方法的过程中到达的是“点击反应”的做法。

以前就有研究报告称,微波照射可以有效地进行反应,对点击反应也很有效。

我们想让6~8个一口气反应,不过,以前法,全部结束了的东西和中途反应停止了的东西混在一起,分离那些辛苦了。怎么也做不好。

但是,使用微波照射的点击反应,一下子在短时间内全部反应完成。所以才使用贵公司的产品。

说实话很难……想做也做不到。虽然有各种各样的反应,但是一次反应很多要点,原料全部变成目的物,很难找到适合目的的东西。但是,我们发现微波能解决一切。

原来如此,是在那里引进了微波的吧。我感到很荣幸。第1台「Initiator」平成20(2008)年导入了的时候,其他公司产品也被讨论了吗?

山村先生:
当时,姑且收集了全部的信息。从附近的研究室借了其他公司的产品试了一下,但是没能顺利进行。最严重的是带了家用微波炉的时候(笑)。虽然比油巴士好,但是没什么效果。那个时候,贵公司有示威游行,试了一下真是太好了。

◆非常好的生物尾迹中的“点击反应”

名古屋工业大学大学院工学研究科生命・应用化学専攻山村初雄研究室―“点击反应不顺利”是指什么状态?

山村先生:
反应没有完成。设定温度和条件都没有变化,但其他公司的产品却没有反应。并且在此次(2016年6月)导入第2台的时候,再次讨论了其他公司的产品,不过,还是不顺利。只有生物尾鱼做得很好呢。

原来如此。这次考虑增设第2台,是因为试着使用第1台反应的效率很好吗?

山村先生:
是啊。非常好。总之,我的研究室的学生们都会使用,如果是一台的话,即使是10分钟到20分钟的短时间,也可以考虑排队等候。如果准备多台的话,学生们随时都可以在喜欢的时间里做很多,所以比起一台,还是有两台比较好。而且,第一台也差不多老了,有时也会坏掉(笑)。

原来如此,为了让学生顺利地进行研究而增设了。顺便说一下,第1台(Initiator)和现行机型(Initiator+加号)虽然规格相似,但却是不同的机器。根据温度的再现性和反应性接近吗?

山村先生:
因为没有严格比较所以不知道。因为我没有问每个学生用的是哪个装置。但是,现在也没有说不适,也没有说有什么特别的变化,所以我想大概得到了同样的结果。

―大概用几次?

山村先生:
100℃左右。我想在10分钟~30分钟左右结束反应。也有最短一分钟的。虽然是120度左右,但是有非常好的结果呢。通常反应点多的大分子会出现反应残留,分子量1万左右反应点1千个左右的反应,非常漂亮。

―据说现在导入了Initiator,点击反应会进行,大概可以100%吗?

山村先生:
也不是那样的(笑)。由于分解反应的原料的损失当然也有,精制的损失也有。但是反应效率很好哦。而且即使长几分钟,30分钟左右也能完成。

―一次合成能取得必要的量吗?

山村先生:
嗯,那个怎么样呢(笑)。最近,必要的量好像在增加。

我们不会在一次合成中浪费材料,也有废弃的问题,所以只做必要的最小量。最初的反应的条件讨论和完成的生成物的构造决定等,恐怕只需要几mg~几十mg。但是性能测试仅此是不够的。在某些情况下,可能需要几百毫克或更多,或以克为单位。那样的话需要很多。

——比起反应,正因为到了评价阶段才变得必要。

山村先生:
是啊。现在分析机器的性能变好了,可以用越来越少的量进行分析了。如果我们只是研究反应的话,少量也可以,但是到了之后的性能试验的话,因为需要很多,所以还是提高规模比较好。

在工学部,出现了工艺设计的话题,必须考虑从实验室到制造现场如何提高规模。如果机器制造商们整理了这一部分的话,作为开发者会有很大的帮助。

名古屋工业大学大学院工学研究科生命・应用化学専攻山村初雄研究室

―顺便问一下,您使用什么溶剂?

山村先生:
最近DMSO很多。所以我认为微波照射是非常理想的条件。只是,在点击反应的情况下,因为放入铜所以很担心,但是什么问题都没有。

我所做的点击反应基本上是以“有机叠氮化物”为原料,但低分子的有机叠氮化物往往是爆炸性物质。有夏普雷斯教授(K.B.Sharpless)所说的“没关系的竹荚鱼”,我们使用的竹荚鱼就是其中的一种。虽然是小心使用的,但是现在什么都没有。有人说“金属和有机叠氮化物混合起来很危险”,但在我们使用的反应条件下没问题。

如果是更高温的话就不知道了…。结果,因为反应会在某个地方进入危险的领域,所以我觉得这是人类控制的,而且即使这样也能防止发生多少事故。装置上确保了安全性,什么问题都没有。

▷我想教学生使用方便的机器。
希望理解方法不同的差异,有效地活用

——还有什么其他要求吗?

山村先生:
・・・我觉得只是规模而已(笑)。

——作为您的建议,如果规模不够的话,是20mL小瓶数套的形式。作为本公司能保证再现性的是这个规模,这是最好的。

山村先生:
是啊。真的必须马上做,用手册来不及了,24小时做的话需要自动取样器,不过,我想还不需要(笑)。

因为是加热装置,所以特别是夜间无人的话,我不想使用。他说:“因为很快就能解决,所以在你的时候就做吧!”。这个装置在安全方面也被完全密闭保护着,所以非常安心。加热那么多,万一爆炸了就麻烦了。在这方面考虑得非常周到。

名古屋工业大学大学院工学研究科生命・应用化学専攻山村初雄研究室因为大学也是教育机构,所以如果研究室里有一台的话,通过使用它,就能学习到“世界上有这么好的机器。好好使用的话效率会这么好”,我觉得很好。因为也知道和通常的加热的不同。
名古屋工业大学大学院工学研究科生命・应用化学専攻山村初雄研究室

我想大概,首先,必须改变学生们的意识。

在色谱等单纯的分取作业上花时间用手进行,感觉是在实验…。我想也差不多有自动化了。希望能学习高效率地工作,推进实验。

——如果您感兴趣的话,Flash自动精炼装置和演示都可以。
感谢您今天对研究内容的说明以及Initiator的活用提出宝贵的意见。

采访实施:2016年10月
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部署产品

微波合成装置
『Initiator One』『Initiator+ One』

URL:https://www.biotage.co.jp/products_top/microwave-synthesis-work-up/ini_puls/

启动器+微波合成装置单模照射,强力且精密地控制温度。支持高温高压反应高效合成。

部署机构

国立大学法人名古屋工业大学

URL:http://www.nitech.ac.jp/index.html

名古屋工业大学是明治38年官立名古屋高等工业学校创立的基础,昭和24年名古屋工业专门学校和爱知县立工业专门学校合并后作为大学创立的。到现在为止100多年超过7万人的毕业生辈出着。现在把“制造”、“制造”、“未来制造”作为教育·研究的基本理念,制定了大学宪章,在传统上实践着新的技术和全球化的人性丰富的研究者·技术者培养。从平成28年度开始,将以前的7个学部重新改编为5个学部的高度工学教育课程等,进行了新的尝试。
山村研究室URL:http://www.ach.nitech.ac.jp/~organic/yamamura/toppage.html