利用含氟药物开发新型分子转化技术：对新药创制的期待

Tetsuo Shibata教授和他的同事成功开发了一种新的分子转化技术，可以将我们周围丰富的含氟有机化合物转化为含硅有机化合物。该技术能够将日常生活中广泛使用的药品、农药、液晶等含氟有机化合物选择性地转化为含硅有机化合物。这项技术有望刺激含硅药物和含硅农药等新领域的开拓性研究，而迄今为止这些领域的研究进展甚少。这项研究结果将于2018年10月22日（日本时间下午6:00）发表在科学期刊《自然通讯》网络版上。

背景

我们身边的药品中约有20%~30%是含氟药品。典型的例子包括降血脂药立普妥和抗生素西他沙星。据称，含氟农药占市售农药的30%以上。此外，如果包括目前正在开发的药品和农用化学品，可以说，表现出药物活性的有机物质中近一半都含有氟。有机氟化合物还用于特氟龙产品、智能手机和液晶电视。考虑到目前的情况，我们的日常生活中充满了各种类型的有机氟化合物。
那么为什么这么多产品中都使用氟化合物呢？其原因之一是氟化合物的高稳定性。碳-氟键是碳可以形成的最强的单键。因此，作为药物使用时，很难在体内代谢，作为成分使用时，很难被空气或阳光降解。
　在这种情况下，氟化合物的制造研究正在积极进行。然而，近年来，人们注意到我们身边存在着各种各样的有机氟化合物，并且对使用有机氟化合物作为制造材料进行了新的尝试。然而，如上所述，将碳氟键转化为其他部分需要大量的能量。结果，有机分子本身无法承受碳氟键的断裂而分解。仅选择性地转换碳-氟键而不损坏其他部分并不容易。

目录

Shibata 教授和他的同事发现了一种新技术，可以通过在镍催化剂的作用下将氟芳基和氟烷烃（含氟药物的化学结构中常见）的强碳-氟 (C-F) 键选择性地转化为碳-硅 (C-Si) 键。碳氟键是碳能形成的最强单键，其键能为513 KJ/mol。另一方面，碳硅键为447 KJ/mol。因此，很容易想象，打破强碳氟键并产生较脆的碳硅键的分子转变并不容易进行。此外，由于氟和硅同时存在于反应体系中，因此担心当碳-氟键断裂时，化学键中特别强且稳定的氟-硅键(576KJ/mol)会优先形成。 Shibata教授及其同事发现的选择性地将碳氟键转化为碳硅的技术是真正的革命性的，并且以前从未成功实现过。

　反应机理可解释如下。首先，在镍催化剂的存在下，使有机氟化合物与硼硅化合物相互作用。此时，碳-氟键不是被硅破坏，而是被硼和镍的共同作用破坏。然后将剩余的硅引入到已除去氟的碳上。
硅对氟有很高的亲和力，因此两者共存时，很容易形成氟硅键。因此，一般采用硅化合物作为碳氟切割手段。另一方面，柴田教授等人的技术。可以说是一种打破传统观念的分子转化技术，选择性地将碳氟键转化为碳硅键，而不是随着氟硅键的形成而破坏碳氟键。

　该技术是选择性地将我们周围的含氟药物和含氟液晶转化为含硅化合物的独创工艺。这项研究的结果预计将进一步刺激含硅药物的开发研究，迄今为止，含硅药物尚未得到广泛研究。
　该研究成果是在Choi Honji（V体育研究生）、贾世崇（V体育研究生）、德永悦子（V体育研究员）等人的合作下取得的。这项研究还得到了日本学术振兴会科学研究补助金B、新学术领域研究“反应整合引导的中间分子策略：高阶生物功能分子的创建”、旭硝子基金会等的支持。

　这项研究结果将于2018年10月22日（日本时间18:00）发表在科学期刊《自然通讯》网络版上。

＜发表论文信息＞
论文标题：氟代芳烃和氟代烷烃的脱氟硅烷化
出版杂志：Nat。交流。 2018年，
作者：B Cui、S Jia、E Tokunaga、N Shibata*（*通讯作者）

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