WEBVTT

00:00:03.150 --> 00:00:13.270
こんにちは、かねまるです。 プラントライフは、化学プラントの技術者が、化学を軸に皆さんの視野を広げていく番組です。

00:00:14.810 --> 00:00:30.430
今回は、化学系ポッドキャストの日という企画に参加しています。 毎月、化学系ポッドキャスト番組も、そうでない番組も含めて共通テーマに沿って話す企画です。

00:00:31.730 --> 00:00:44.350
毎月、ホスト番組が決まっておりまして、3月のホスト番組は、ものづくりのラジオさん。 私も、いろんなイベントでお世話になっておりまして、

00:00:45.910 --> 00:00:54.790
ものづくりに関するトピックを、分かりやすく、面白く、なおかつ高度に紹介していただく番組となっております。

00:00:56.650 --> 00:01:01.790
そんなものづくりのラジオから、共通テーマは人工です。

00:01:03.390 --> 00:01:14.170
人工知能、人工心臓、人工芝、人工樹勢などなど、化学の分野には人工とつく言葉、いろいろあるよね。

00:01:14.990 --> 00:01:21.030
あなたの専門分野にまつわる人工○○の話を聞かせてください、とのことです。

00:01:22.510 --> 00:01:30.790
この番組では、天然物を人工的につくれ、全合成のロマンというテーマで話してみたいと思います。

00:01:32.250 --> 00:01:36.610
化学の世界にも、かなり昔から人工があります。

00:01:38.250 --> 00:01:45.150
それは、自然界にある分子を人間が人工的につくるという取り組みです。

00:01:46.710 --> 00:01:49.590
なんでそんなめんどくさいことをわざわざやるのか。

00:01:50.510 --> 00:01:59.930
今回はそのあたりを、化学にあまりなじみのない方にもつたわるように、できるだけ反応式抜きで話してみようと思います。

00:02:06.220 --> 00:02:15.820
まず、タイトルにある天然物って何かというと、ざっくり言うと生き物がつくっているような化学物質です。

00:02:17.460 --> 00:02:23.180
植物がつくる香りの成分とか、色素とか、毒もそうですね。

00:02:24.060 --> 00:02:28.560
あとは薬のもとになる成分とか、そういうものです。

00:02:30.260 --> 00:02:42.980
天然物っていうと、おそらく鉱石なども含まれると思うんですけど、今回は天然有機化合物という分類に絞って話をします。

00:02:44.840 --> 00:02:51.160
それで、その天然物の全合成というものが行われているんですけど、

00:02:51.940 --> 00:03:03.140
全合成っていうのは、天然から取れるものを実験室の中で比較的単純な原料から順番に組み立てて作ることなんです。

00:03:04.660 --> 00:03:09.680
つまり、天然のものを人工的に合成する。

00:03:11.620 --> 00:03:20.860
自然がもう作ってるんだったら、それ使えばいいじゃんって思うかもしれないんですけど、まあそれもごもっともです。

00:03:22.340 --> 00:03:30.420
ただ、そういうわけにもいかないところがありまして、天然物って意外とそんなに簡単に取れないんですよね。

00:03:32.520 --> 00:03:41.260
例えば、植物の中にほんのちょっとしか入ってないとか、海の中にいる生物から少ししか取れないとか、

00:03:43.000 --> 00:03:50.980
たくさん取っちゃうと同植物がそもそもいなくなってしまうとか、自然界に悪影響を与えてしまいますよね。

00:03:53.000 --> 00:03:58.960
つまり、自然界にはあるけど使いたい量を集めるのが難しいということがよくあります。

00:04:00.320 --> 00:04:09.720
だからこそ、石油などから取れる原料を使って薬にあたる成分を作るとか、そういうことってすごく大事なんです。

00:04:12.690 --> 00:04:17.390
じゃあ合成を始めよう、と思ってもまずやることがあります。

00:04:18.550 --> 00:04:21.670
何を合成するんですか、という話です。

00:04:23.170 --> 00:04:32.230
今までの傾向からして、何かそれは効果があるかもしれないけど、どんな化学構造式をしているのかがわからない。

00:04:32.850 --> 00:04:37.310
そういう時、まず単位というものを行います。

00:04:38.910 --> 00:04:44.670
同植物から取れる成分というのは一つだけじゃありません。混ざりものです。

00:04:45.970 --> 00:04:52.750
まずは必要な成分を特定して、化学構造式を決めないといけません。

00:04:54.090 --> 00:05:05.670
複雑な混合物の中から目的の成分をちょっとずつ取り出して、きれいにして、やっと多分この成分だろうなってところまで持っていきます。

00:05:07.010 --> 00:05:11.610
その後、いろんな分析装置を使って構造を決めていきます。

00:05:13.050 --> 00:05:18.870
ここまでできたら、今から天然物の全合成の始まりです。

00:05:20.170 --> 00:05:26.450
まず作る分子の形を見て、どうやって組み立てるのか考えないといけません。

00:05:27.830 --> 00:05:29.270
パズルみたいな感じです。

00:05:31.230 --> 00:05:36.410
一気には作れないんで、どうやってどこの骨格から作っていくのか。

00:05:37.590 --> 00:05:45.850
感納器という分子の機能を表すような部位をどこに入れるのか、どのタイミングで入れるのか。

00:05:46.590 --> 00:05:54.130
せっかく入れた感納器が他の操作をした時に壊れないかとか、そういうことも考えないといけません。

00:05:55.590 --> 00:06:03.090
特に天然物っていうのは構造がすごく複雑で、操作自体も高度になっていきます。

00:06:04.290 --> 00:06:12.190
合成する工程の数も他の化合物に比べて天然物は長くなる傾向にあります。

00:06:13.430 --> 00:06:17.510
化学反応が複雑で、工程も長い。

00:06:17.950 --> 00:06:20.470
とにかく作るのが大変なんです。

00:06:21.770 --> 00:06:27.610
この作り方をどうやって設計するかが研究者の腕の見せどころです。

00:06:28.610 --> 00:06:32.410
ただこういう知的な作業だけじゃないんですよね。

00:06:33.870 --> 00:06:37.790
これは天然物の合成に限ったことではないんですけど、

00:06:38.630 --> 00:06:44.390
分子を合成する時、合成作業に関する技能が求められます。

00:06:45.590 --> 00:06:49.830
平たく言うと、実験が上手いかどうかっていう話です。

00:06:51.070 --> 00:06:54.670
天然物の合成ルートを描いたからといって、

00:06:55.330 --> 00:06:59.010
思った通りに反応が進むわけではないです。

00:07:00.110 --> 00:07:02.850
欲しいものが少ししかできなかったり、

00:07:03.510 --> 00:07:07.350
副反応といって目的物じゃないものができたり、

00:07:08.870 --> 00:07:12.770
蒸留やろ過、クロマトグラフィーなどの操作で、

00:07:13.290 --> 00:07:18.070
きれいにする時に目的の成分がなくなっていくということもあります。

00:07:19.550 --> 00:07:23.710
反応させる時の温度のかけ方とか、混ぜ方とか、

00:07:23.710 --> 00:07:29.150
原料の入れ方、きれいにする方法とか、

00:07:29.850 --> 00:07:33.330
いろんな操作に対して技能が求められて、

00:07:34.070 --> 00:07:36.210
上手い人はやっぱり上手いです。

00:07:37.590 --> 00:07:42.110
理論が分かっていても、実際にできるかどうかはまた別なんですよね。

00:07:43.330 --> 00:07:48.930
よく言われるのは、料理が上手な人は実験が上手いっていう話を聞きます。

00:07:50.250 --> 00:07:54.510
中でも特に意識をするのが周率です。

00:07:55.030 --> 00:08:01.690
入れた原料に対してどれくらい目的の成分が取れるかっていう割合なんですけど、

00:08:02.590 --> 00:08:07.590
例えば一つの工程が周率90%だったら、

00:08:07.990 --> 00:08:10.610
なんかたくさん取れたような感じがするんですけど、

00:08:12.110 --> 00:08:15.610
特に天然物は工程が多いという話をしました。

00:08:16.990 --> 00:08:22.470
例えば周率が90%で10工程続くと、

00:08:22.510 --> 00:08:28.130
だいたい3分の1くらい、30%くらいの周率に落ちてしまいます。

00:08:29.510 --> 00:08:34.430
周率80%が10回続くと1割くらい、

00:08:36.110 --> 00:08:40.170
70%が10回続くともう数%なんです。

00:08:41.610 --> 00:08:46.870
何度も言いますが、全合成は特に工程の数が多いので、

00:08:47.690 --> 00:08:51.390
その各工程の周率が非常に重要になります。

00:08:52.790 --> 00:08:59.350
何なら最初の方の合成っていうのは、グラムスケールって言ったりするんですけど、

00:09:00.910 --> 00:09:05.050
何十グラムっていうたくさんの量の合成から始めます。

00:09:06.410 --> 00:09:09.530
私がよく学生の時にやっていたのは、

00:09:10.710 --> 00:09:16.610
数十ミリグラムとか数百ミリグラムで合成したりっていうのがよくありましたので、

00:09:17.150 --> 00:09:19.750
それに対して何十グラムっていうのは、

00:09:20.590 --> 00:09:24.390
自分の中では考えられないぐらい大容量なんです。

00:09:25.750 --> 00:09:28.170
そしてもう一つ忘れちゃいけないのは、

00:09:28.970 --> 00:09:33.250
各工程で合成した後に分析をしないといけないです。

00:09:34.590 --> 00:09:36.150
めんどくさいんですけど、

00:09:36.790 --> 00:09:42.190
ちゃんと一回一回目的のものができたのかっていうのを確認しないといけません。

00:09:43.930 --> 00:09:50.390
この分析でこういう化学構造式ですって出るわけじゃなくて、

00:09:50.870 --> 00:09:52.230
ちょっとややこしいんですよね。

00:09:53.970 --> 00:09:56.890
原子の数がこんだけありますとか、

00:09:57.910 --> 00:10:01.770
水素原子同士はこういう関係にありますとか、

00:10:02.950 --> 00:10:08.110
分析の特性上そういう回りくどい情報がいっぱい手に入って、

00:10:09.270 --> 00:10:14.510
そこから目的の化合物ができてるであろうと判断します。

00:10:15.810 --> 00:10:20.410
その分析でできたねってすぐ判断できたらいいんですけど、

00:10:21.930 --> 00:10:28.030
分析すると思った構造になってない何であろうってことがよくあります。

00:10:29.310 --> 00:10:31.570
水素が一個足りないとか、

00:10:32.410 --> 00:10:34.950
なんでこんなとこにも水素あるんやろうとか、

00:10:36.270 --> 00:10:38.230
思ったものができてないとき、

00:10:38.590 --> 00:10:43.070
何ができたのか開目検討もつかないときがあるんですよね。

00:10:44.370 --> 00:10:48.090
入れた原料に対してどういう反応機構、

00:10:48.530 --> 00:10:52.290
仕組みで反応が済んだかっていうのを必死に考えて、

00:10:53.910 --> 00:10:59.570
それでこの反応の仕方だったらこういう化合物ができる。

00:10:59.630 --> 00:11:03.550
だから今の分析結果に合うだろうっていう形で、

00:11:04.590 --> 00:11:06.990
できた化合物を想定していきます。

00:11:08.330 --> 00:11:13.130
より複雑な化合物、合成ルートになってくると、

00:11:13.270 --> 00:11:15.650
立体っていうのも重要になってきます。

00:11:17.150 --> 00:11:22.550
少し前、シャープ74番、化学式は3次元で見るべし、

00:11:23.030 --> 00:11:27.050
興味深い立体化学の世界というところでも話をしました。

00:11:28.590 --> 00:11:32.630
紙に書くと原子同士すごく離れてるんだけど、

00:11:33.130 --> 00:11:36.190
立体で見るとものすごく近づいていて、

00:11:36.690 --> 00:11:40.770
意外と反応しやすい場所にあったりするっていうこともあります。

00:11:41.870 --> 00:11:47.190
今話した内容っていうのは有機化学全般にも言えることなんですけど、

00:11:48.150 --> 00:11:53.270
特に全合成に関しては複雑で反応ステップが多いんで、

00:11:53.750 --> 00:11:55.430
かなり泥臭くなってきます。

00:11:57.030 --> 00:12:02.930
地道に条件を振って少しずつ前に進めていくっていうイメージがありながらも、

00:12:03.870 --> 00:12:08.810
大きいブレイクスルーが求められる分野でもあると私は考えています。

00:12:10.150 --> 00:12:13.810
研究内容に特に上下はないとは思うんですけど、

00:12:14.430 --> 00:12:16.910
自分が有機合成をやっていたからこそ、

00:12:17.450 --> 00:12:21.670
全合成の研究をされている方っていうのは尊敬しかありません。

00:12:24.870 --> 00:12:29.330
ここで一つ天然物の全合成の例を挙げてみます。

00:12:30.610 --> 00:12:32.310
身近なカフェインですね。

00:12:33.610 --> 00:12:35.130
コーヒーに入っています。

00:12:36.250 --> 00:12:40.970
カフェインは19世紀、フィッシャーさんが行いました。

00:12:41.990 --> 00:12:46.310
科学を専門的に勉強した方ならもちろん知っている

00:12:46.310 --> 00:12:48.630
フィッシャーエステル合成とか、

00:12:49.550 --> 00:12:52.810
フィッシャー投影式のフィッシャーさんです。

00:12:54.230 --> 00:12:59.650
当時の十分な分析装置が揃っていない中で合成したっていうのが

00:12:59.650 --> 00:13:01.910
もちろんすごい話ではあるんですけど、

00:13:02.710 --> 00:13:05.730
フィッシャーさんはそれに関連して

00:13:06.190 --> 00:13:10.830
プリンという原子の集まりみたいな

00:13:10.830 --> 00:13:13.830
プリン構造というものを発見しています。

00:13:15.310 --> 00:13:18.730
カフェインも含めて何種類かの分子が

00:13:19.290 --> 00:13:24.190
プリンという特徴的な化学構造を持つということを示しているんです。

00:13:25.770 --> 00:13:30.710
全合成の研究っていうのは単純に合成するだけじゃなくて、

00:13:30.710 --> 00:13:35.190
こうして副産物として新しい反応を見つけたりとか、

00:13:35.790 --> 00:13:38.870
新しい構造を見つけたりということがあります。

00:13:42.170 --> 00:13:46.830
もう一つ天然物の全合成の事例を紹介しますと、

00:13:47.350 --> 00:13:48.690
テトロドドキシンです。

00:13:50.250 --> 00:13:53.030
これはフグドクの成分ですね。

00:13:54.290 --> 00:13:56.810
聞いたことある方も多いんじゃないでしょうか。

00:13:57.910 --> 00:14:04.370
このテトロドドキシンというのがすごく複雑な化学構造を持っておりまして、

00:14:04.690 --> 00:14:11.110
まず一つの成分として単位できたのが1909年。

00:14:12.410 --> 00:14:19.990
その後1964年にやっと化学構造が解明されました。

00:14:21.210 --> 00:14:30.030
そしてさらに1972年、化学構造が解明されてから8年が経過して、

00:14:30.870 --> 00:14:35.690
やっとテトロドドキシンの合成が報告されました。

00:14:37.070 --> 00:14:42.590
ただ、実はこの合成されたもの、ラセみたいなんです。

00:14:44.370 --> 00:14:49.610
シャープ74番、立体化学の話で出てきました。

00:14:51.090 --> 00:14:57.530
テトロドドキシンも化学構造は同じだけど、立体的に見ると、

00:14:58.390 --> 00:15:03.170
右手と左手みたいな鏡写しの化合物があります。

00:15:04.650 --> 00:15:11.230
これが一対一で入っているラセみたいとして合成されたのが1972年です。

00:15:12.210 --> 00:15:25.890
そこからさらに立体的な形まで再現したのが1900と言いたいところなんですけど、2003年です。

00:15:27.650 --> 00:15:33.150
改めてテトロドドキシンの全合成の歴史を振り返ります。

00:15:34.630 --> 00:15:37.730
1909年に単位されました。

00:15:38.870 --> 00:15:44.370
そこから1964年に構造が決まりました。

00:15:46.430 --> 00:15:52.790
そして1972年、やっとラセみたいが合成されて、

00:15:54.050 --> 00:16:01.010
最後に2003年、最初の不正全合成に成功しました。

00:16:02.570 --> 00:16:09.010
この時、70近い工程の反応が行われたそうです。

00:16:09.970 --> 00:16:13.230
70ステップ、恐ろしいですね。

00:16:14.630 --> 00:16:20.310
長いステップを合成するっていうこと自体が大変なのはもちろんなんですけど、

00:16:21.650 --> 00:16:26.910
そもそも当時は70ステップで終わるのかというのもわからないですし、

00:16:27.670 --> 00:16:31.210
その反応が正しく進むのかもわかりません。

00:16:32.470 --> 00:16:36.990
テトロドドキシンの化学構造ってすごくこみ入っていて、

00:16:37.550 --> 00:16:41.270
作りにくそうだなっていうのが見るだけでもわかるんですよね。

00:16:42.690 --> 00:16:46.290
それを作り上げた、素晴らしいなと思います。

00:16:48.310 --> 00:16:54.790
実はこの分子、合成したという論文がまだまだ報告されておりまして、

00:16:56.370 --> 00:17:04.530
2026年1月22日の論文は、16段階で合成しましたという報告があります。

00:17:05.670 --> 00:17:10.270
今でも、ただ作れましたで終わらせるんじゃなくて、

00:17:10.770 --> 00:17:17.010
もっと短く、たくさん作れるように研究が進められています。

00:17:18.370 --> 00:17:23.290
それに付随して、新しい反応も生まれていくというわけです。

00:17:29.560 --> 00:17:33.220
今回は天然物の全合成の話をしました。

00:17:34.680 --> 00:17:42.860
このきっかけで全合成って調べたら、スペースオアコンってサジェストが出るようなのを知りました。

00:17:44.900 --> 00:17:50.140
結構意外で、そういう見られ方をしてるんだなって思って調べてみると、

00:17:51.420 --> 00:17:56.760
最近は化学研究に関する予算も厳しくなってきて、

00:17:56.760 --> 00:18:03.680
単純に作るだけで終わらせるような時代じゃなくなってきたって意味じゃないかなと感じています。

00:18:05.040 --> 00:18:11.440
個人的には、終わったってより評価されるポイントが変わったんだと思っています。

00:18:13.300 --> 00:18:19.440
昔と同じように難しい山にどれだけ登ったかってことは重要なんですけど、

00:18:20.600 --> 00:18:30.820
今はそれに加えて、結果がどうつながっていくのかとか、さらに広げられるのか、機能として役に立つものなのか、

00:18:32.120 --> 00:18:40.600
もっと言うと、酵素とかそういう生物的なものを使って新しい取り組みを行っているか、

00:18:40.600 --> 00:18:50.780
などなど、地道にただ難しいものを作るだけの時代は終わったっていうことなんだと思います。

00:18:51.840 --> 00:19:02.100
今回の話で、昔から人は自然の分子に全力で向き合ってきたんだなっていうところを思っていただけたら嬉しいです。

00:19:03.600 --> 00:19:08.500
まずは、全合成という言葉だけでも覚えてみてください。

00:19:09.940 --> 00:19:15.320
研究に関する報道でもしかしたら効くかもしれません。

00:19:16.760 --> 00:19:21.660
全合成したっていうだけでものすごい成果なんです。

00:19:23.640 --> 00:19:25.260
今回はここまでです。

00:19:25.840 --> 00:19:30.160
プラントライフでは、化学や工場に関するトピックを扱っています。

00:19:31.180 --> 00:19:34.960
配信は毎週水曜日と日曜日の朝6時です。

00:19:35.860 --> 00:19:41.140
番組への質問やご感想は、概要欄のお便りフォームからお待ちしています。

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最後にお知らせです。

00:20:00.140 --> 00:20:04.820
ノートにてメンバーシップかねまるのここだけの話を公開しています。

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オープンな場では少し話しにくいけど、残しておきたい本音を綴っています。

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興味のある方はぜひ覗いてみてください。

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それではお聞きいただきありがとうございました。