とある化学の超ガテン系

実験嫌いの実験化学者が綴る企業の研究員の日常 (このブログはMac OS Xに最適化されています)




Friday, July 31, 2009

Framework of Redox Economy (3)

先週末から体調を崩していたんですが、やっとこさ復調の兆しにあるコンキチです。

で、Redox Economyのレビューの続きです↓


Redox-Economic Synthesesに係る事例紹介メモです。はtraditional oxidation or reduction steps。はstrategic oxidation or reduction stepsだそうです。

#1 Actinophyllic acid
ref. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7568-7569.
ほぼ全てのステップが骨格形成に使われていている、極めてハイレベルなredox-economic synthesis。酸化的分子内エノレートカップリングとaza-Cope-Mannishカスケード反応が、結合切断を強力に簡約化しています。

#2 Zaragozic acid C
酸化状態が高いターゲットにおいて、全18ステップ中、1 redoxオペレーションという驚くべきscheme↑(J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 17281-17283.)。他の合成例はこんな感じだとか↓
8 redox operarions / 22 steps (J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 12111-12112.)
11 redox operartions (内1つはstrategic) / 30 steps (Angew. Chem. 2003, 115, 5509-5513; Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 425351-5355.)
13 redox operarions (内2つがstrategic) / 36 steps (J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 10825-10826; J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 8106-8125.)

#3 Stenine

The 1st Synthesis (J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 11106-11112.)



21st Synthesis (J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15712-15713.)

1st synthesisは中央の六員環を徐々に修飾しているにに対して、21st synthesisはカスケード反応を利用し、アトム•エコノミー、ステップ•エコノミー、レドックス•エコノミーが大幅に改善されている。


#4 Psychotrimine precursors


上記2 schemeとも似たような戦略をてっているが、効率はかなり異なる(Org. Lett. 2008 10, 125-128; J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10886-10887.)


つづく...

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Sunday, July 19, 2009

Framework of Redox Economy (2)

なんか最近、村上春樹の新作の話題がお茶の間を賑わせているようですね。ちなみにコンキチは高校時代に春樹の作品(具体的にはノルウェーの森)を読んだことがあるのですが、上巻の30頁くらいでノクッダウンされました。

っていうか、自分、村上春樹よりも海堂尊のメディカルエンターテイメントにどっぷり浸かっています。で、先日読了したのがこれ↓
舞台は北海道(極北市)なんだけど、海堂作品の所謂桜宮サーガに微妙に関連づけられている。話は面白いんだけど、そこのあたりが微妙にチグハグで欲求不満ですかね。

コンキチハまだ海堂作品をコンプリートしてないけど、今年度中には制覇したですね。ちなみにこれまで読んだう海堂作品は、田口-白鳥コンビシリーズ(バチスタ、ナイリンゲール、ジェネラルルージュ、イノセントゲリラ)と螺鈿迷宮。で、この中ではイノセントゲリラが一番好きかな、自分は。


閑話休題


前回のブログ(Redox Economy in Organic Synthesis, Tactics to Achieve Redox Economy)の続きです。

レドックスステップは単にレドックス反応のステップ数を減らす以外にも減らせるというredox-neutral reactionsのメモです。

まずは、Internal redox reactionというコンセプト↓
Isomerization of equivalent to internal redox reactions
それから、NHC catalyzed internal redox reactions
ref.
Angew. Chem. 2005, 117, 7674-7678; Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 7506-7510; J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 13796-13797; J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9518-9519.

次に、こんなredox-neutral reaction (reduction-oxidation process)


intermolecular transfer hydrogenative coupling reaction

The redox neutral Tishchenko and Evans-Tishchenko reactions (internal hydride transfer)
あと、borrowing hydrogenというコンセプト。internal redox reactionと等価な酸化-還元タンデム反応で、化学量論量の酸化剤や還元剤が必要ない。



J. Org. Chem. 2006, 71, 8023-8027.




Tetrahedron Lett 2003, 44, 2687-2690.
J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 6338-6339.


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Wednesday, July 15, 2009

構造的欠陥: 企業年金問題再び

先日WBSを見ていたら、また企業年金に苦しめられている企業ネタをやっていました。

何年か前、株式市場の低迷関連して、企業年金の損失によって企業収益が圧迫されているということで、代行返上とか確定拠出年金とかが流行ったのは比較的記憶に新しいことと思います。で、今回はその再来です。

公的年金や企業年金、個人年金の別に関係なく、年金制度って(確定拠出年金を除いて)構造的に終わってるんですよね。

理由↓
a) 年金の設定利回りはリスクフリーレートより大きい。すなわち、リスク資産での運用が迫られる。当然、資産価値が棄損する場合もある。っていうか、実際棄損してる。
b) 資産運用において利益を出す鉄則は二つ。その1「安く買って、高く売る」。その2「高く売って、安く買い戻す」。例えば、株式で運用している場合、株価が低迷しているときは株式を買い増さなければ行けない(安く買う)。その場合、投資可能額を積み増し、キャッシュアウトフローは極力抑制しなくてはいけないのだが、年金は年金受給者のために一定のキャッシュアウトフローが確実にでる。しかも、医療技術の進展に伴う高齢化は、アウトフロー/インフローを増大させ、年金資産に大きなダメージを与えるのは必死。
c) 手数料分は確実にマイナス

まあ、企業年金における確定拠出年金は、使い勝手は悪いけど(個別銘柄には投資できず、選択できる商品が少なすぎる。さらに拠出額に縛りがある)、ある程度の評価に値するとは思っています(税制が魅力。それから企業業績から分離されているのがいい)。


まだ確定給付を続けてる企業って(特に100%確定給付の企業って)、特別損失とか計上しちゃったりするのかな?で、ボーナスとか減っちゃうのかな?


確定給付型企業年金って、リスクの所在は会社にあります。ただ、会社がリスクテイクした結果、損失が出て、その損失分を補填するために企業業績が圧迫されるとします。すると、ボーナスとか減らされちゃったりとかして、リスクを会社に押し付けたつもりでそのリスクが堂々巡りで従業員(自分)に降り掛かってくるかもしれない(笑える)。


同様の理由で公的年金も終わってます。

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Sunday, July 12, 2009

ITが格差を拡大する

先日、ボーナスでMacBookを購入してご満悦なコンキチです。買ったのはコレね↓



動作はかなり軽快で、なかなか良いです。BootCampにXPもインストールしてみたんですが、超早いです。XPを起動時にPaSoRiをつないで、EdyViewerを立ち上げたらちゃんと動きました。勿論Edyもしっかりチャージできてご満悦のコンキチです。


閑話休題


さて、第◯次IT革命(インターネット網の普及)により情報の流通速度が急速に向上し、その流通量が猛烈に拡大し、そしてその価格が恐ろしく低下しているという事実は広く周知のことと思います。

コンキチの(一応)専門分野である有機化学(Organic Chemistry)を例に挙げると、

1) Organic Synthesesがオンラインで無料でデータベース化されている(see http://www.orgsyn.org/ )。

2) オープンソース系のデータベースの台頭(例えば、Synthetic Pages)。

3) Web上で、学術機関(研究室とか)、個人の別を問わず、高度な情報を無料で発信するサイトが増殖している(挙げるときりがないけど、コンキチはかなり参考にしています)。

4) で、(無料の)検索エンジンが専門情報の検索にけっこう使える。

5) 無料の化学描画ソフトが(幾つか)ある。


こういった「情報の入手し易さ」の加速は何を意味するのだろうか?こういった流れは確実に好ましいことではあるんでしょうが、コンキチはある意味非常に恐ろしいことが起こっていると感じています。どういうことかというと、

a) 極端な話、中学•高校生でもかなり早い段階から大学以上のかなり高度な知識にアクセスすることが可能になった

b) 一方、以前のブログで書いたけど、個々人に与えられた時間は(その存在機関中)等しく一定である。



Answer
•アリはますます専門知識を蓄え、能力が拡大する。
•キリギリスは、特に積極的なことはせず、知識の蓄積はあまりない。
•すなわち、アリとキリギリスの能力格差はどんどん拡大する。
•ここで言うアリとは、(我が国で言えば)東大に代表される俊才達のことで、キリギリスとは、例えば、バカだ大学の学生だ(参考: http://researcher-station.blogspot.jp/2007/09/blog-post_05.html)
•で、情報格差は学力格差へとつながり、経済格差となっていくことでしょう(多分)。


頭が良く意欲のある奴はますます伸び、ゲームばかりに熱中する輩との格差は増大していくとコンキチは思います(まあ、コンキチは二流大しか卒業してないけどね)。

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Framework of Redox Economy (1)

先日、PLUTOの8巻が発売されましたね。コンキチも8巻(最終巻)を手にとり、PLUTO全巻コンプリートするに至りました。

高度な人工知能を搭載した人型ロボットが人間と共存する社会において、ロボットは感情を持ち始める。人間(といっても極一部の天才科学者)によって作り出されたロボットの持つ感情と、人間(オリジナル)の感情とでは、どちらがより人間らしいのか?的な「毒」の部分が埋め込まれているこの作品は、けっこう大人テイストな味わいに仕上がっていると思います。ラストは所謂、日本人好み(?)の大団円だけれど(そう思う)、そこまでにたどり着くプロセスを堪能して欲しい作品と思います。

閑話休題


こんな文献を読んでみました↓

Redox Economy in Organic Synthesis
Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 2854-2867.

レドックス•エコノミーのフレームワークのレビューです。
理想的な合成とは、refunctionalizationを排し、直接的にターゲット分子の構造を構築することという定義があるそうです。

The ideal synthesis creates a complex skeleton ... in a sequence only of successive construction reactions involving no intermediary refunctionalization, and leading directly to the structure of the target, not only its skeleton but also its correctly placed functionality.
J. B. Hendrickson, J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 5784-5800.

で、皆さん周知のことと思いますが、Redox反応に係るrefunctionalizationというのが多くを占めているので、レドックス•エコノミーを考慮したルート設定が重要ということになります。

ところで、レドックス反応を完全に排除した合成スキームをisohypsicというそうです。ただ、isohypsicは、不斉中心を構築する戦略的な酸化•還元も排除してしまうため、まあ現実的な概念ではありません。

なので、レドックス•エコノミーとは、非戦略的な酸化•還元を極小化することにより、ステップ•エコノミーやアトム•エコノミーを極小化するためのフレームワークという気がします。もちろん、そういったエコノミー系の話をするならば、エコノミー(経済性)、E-ファクター、RME、EQなども同時に考慮すべきでしょう(see http://morereasonablelife.blogspot.com/2007/05/gsc-oriented-indices.html)。

以下メモです↓

Tactics to Achieve Redox Economy

ex. 1 アリルアルコールをつくる
Skelton-extending routes

骨格形成と同時に保護基を導入(Chemoselective routes)↓
ex. 2 アルデヒドをつくる
By refunctionalization
By functionalization
ref.
a) J. Org. Chem. 2007, 72, 5704-5708; Synthesis 2007, 1121-1150.
b) Org. React. 2000, 56, 1-354.
上記反応は官能基選択的であり、またhydroformylationはタンデム反応が可能でスッテプ数を減らす一助となるそうです。


続く.....

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Sunday, July 5, 2009

Scale-UP↑

先日、ニュース番組をみて知ったんですが、これ凄いですね↓


New Zealand Airlinesの機内安全CMだそうです。

あと、メイキングですかね↓




それにつけてもかなり驚きました。軽くイノベーションですね。


閑話休題


以前蒐集した文献を読み返しています↓

ラボでできるスケールアップ検討
化学工業, 2004年, 5月号, (343) 15.

日産化学の方(当時、後、純正化学の顧問)の寄稿です。

所謂ケミカル•カンパニーは、最終的ににm3スケールでの実製造を目指して、実験室から検討を開始します。コンキチも経験がありますが、ラボで(とっても)うまくいっても、パイロットでは全然ダメ。で、苦労してパイロットでもうまくいく条件を見つけたんだけど、こんどは実機でダメみたいなことがよくあります。

まあ、本人たちはラボ→パイロット→実機と同じ事をやっているつもりなんだけれど、実際には同じ事が再現できていないんだよね。そもそも、フラスコの形状と釜の形状からして違うし(寸胴型のジャケット付セパラブルフラスコもあるけどね)、何より撹拌の再現を得ることは(多分)不可能だろう。とまあ、ラボと実機との相違は、数え上げればきりがないんだけど、この論文の著者がいうことには、次の点においてラボと実機は異なると言います↓

1) ラボと比較して実機のユーティリティーは能力が極端に低い
2) ラボデータが曖昧 (論外でしょ)
3) 原料の変化

以下、事例をメモします↓


1st example: Synthesis of DMP

Scale
Hr
Yield / %
lab.
1
>90
200 L
4
65
1 m3
8
50

プロセスは、PPCLをMeOHに滴下し、減圧下塩化水素を除き、蒸留。そして、スケールアップすればするほど収率Down↓
理由はユーティリティーの能力不足。実は、DMPは塩化水素の存在下、分解してモノエステルとなる。実機のユーティリティー能力の不足-具体的にはPPCL滴下時の冷却能力(単位容量当たりの電熱面積の減少)、脱塩化水素工程におlけるポンプの排気量、蒸留工程におけるポンプの排気量と加熱能力(昇温速度)-により塩化水素存在下でのオペレーションの所要時間が増大し、望ましくない反応の進行が増す。


2nd example: Synthesis of PPTC



Season
Yield / %
Winter
85
Summer
70

ズバリ、理由は還流量。夏期のコンデンサーの冷却能力の低下が原因。そのため、夏場は発生する塩化水素の約10%が残存し、ベンゼンがAlCl3、HClと錯体を形成し、系内に残存。系内に残存したベンゼンがPPTCと反応してしまう(80℃で起こる)。
ラボの還流量は実機の100倍くらいと認識しておくとよいと著者は言います。


3rd example: TARGA
タルガ(農薬)の製造でみられたスケールアップトラブルで、ラボだと定量的に進行する反応が、スケールアップすると反応が約2%進行したところで反応が停止してしまったというものです。副生するKClでK2CO3が皮膜されるのが原因。
より具体的には、室温で30 min~ 1hr撹拌することが、反応停止のミソで、原料の塩化物に含まれる約1 mol%のアミン塩酸塩がゆっくりとK2CO3と反応して薄く皮膜し、110℃でフェノールを滴下すると一反応して厚いKClの膜ができて完全に反応しなくなるそうです。直感的には受け入れづらいですが、K2CO3表面のSEM-EDX (表面および断面の形状観察とその観察部分の元素分析ができる装置)分析から立証されたそうです。

4th example: SIRIUS

Scale
Yield / %
Lab.
70
Pilot
50-65

シリウス (水田用除草剤)の中間体製造時のトラブル事例です。
パイロットにおける収率低下の原因は、

a) NaNO2滴下の際、局部的にNaNO2濃度が高くなり、残存する硫酸で亜硝酸がNOxが発生し、NaNO2が不足してしまったこと。6 mmφの太い滴下管の使用が原因。

b) 亜硝酸がジアゾニウム塩を分解する。

対策: NaNO2 aq. 1.05eq.を1 mmφの滴下管から滴下し、過剰の亜硝酸の残存を防ぐため90% Conv.で尿素を添加することで過剰の亜硝酸を分解する(尿素添加は汎用性なし)。
ref. 特開平02-215731

この改善法により、ラボ、実機ともに86% yield。


5th example: Synthesis of DAR

塩酸塩でのジアゾカップリングは、1%以下の濃度でca. 65% yield。Practicalな濃度にすると2,4-体とtri-体が副生して< 50%。 で、著者らは2,4-体の副生は分子内転位によるものという仮説をたてて、塩酸塩をジアゾニウムヒドロキシド(比較的安定だった)でジアゾカップリングすることで容積効率10%で>90% yieldを達成。
ref. 特開平09-124575, 特開平09-157239
また、塩酸塩もヒドロキシドも反応熱が大きいことが問題(分解性だからね)で、バッチだとキツイので連続的にジアゾニウムヒドロキシドを生成させてブレークスルーしたそうです(90% yield, 特開平11-255727)。

最後にこの論文でコンキチが最も感銘を受けた言葉↓



製造研究を行うことは、反応を理解する行為である。


プロセスケミストだけでなく、全てのケミストにとって含蓄にある論文と思いました。

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Saturday, July 4, 2009

ルールが変わってしまった?

セブンイレブンの弁当見切り売りの報道が全国ネットでなされて以来、コンビニ経営というゲームのルールが変わってしまったのではないかと思い始めているコンキチです。

というのも↓


先日、コンビニ行ってはじめて消費期限を気にしてしまったから。


スーパーもコンビニも弁当を販売しているわけだが、消費者の購買動態は異なるとコンキチは考えます。

単純化すると↓

スーパー: 薄利多売スキーム
コンビニ: 高付加価値戦略


消費者がスーパーに求めるのは品揃えと安さだろう。家庭で使用する比較的大量の食材や日用品等をまとめ買いする。なので、異なるカテゴリーの品揃えの良さ(薄く広く)と、まとめ買うした場合の購買金額のインパクトに対応する安さが求められるとコンキチは思います。

一方、コンビニでは、欲しいときに即座に購入できる利便性が最重要と思います。例えば、急いでいてレジの行列に巻き込まれることなくジュースを買いたいとか、ちょっとおやつを調達したいとか、疲れていてなんか手早く弁当をチョイスしたいとか利便性(コンビニエンス)に根ざしたビジネスモデルと思います。よってコンビニ利用客の価格感度は低い。


で、今回の見切り売り問題に端を発して、コンキチのように消費期限を気にする客が増加してしまった場合、価格感度という関数が新たに加わりコンビニビジネスの(鉄壁の)ルールが変わってしまうのではないかと思う二流大出のなんちゃって研究員なのでした。

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恐ろしく平等なモノ

格差社会なんていういまいち抽象的な言葉が流行っている今日この頃。世の中には格差など入り込む余地のないほど平等なものがあります。

まあ、時間なんですけど、これは万人にほぼ等しく平等であるとコンキチは思います。

我々は生存している間、1日24時間、1年間365日、等しく刻を人生に刻んでいきます。で、仮に1,000時間/年(2-3 hr / day)の時間をある種のスキル獲得に使ったとしましょう。

A君: (例えば、有機化学の)お勉強
B君: (PSPとかで)ゲームの修練

で、何年かすると彼等は投下した時間に相応した高度な知識やスキルを獲得することとなります↓

A君: 高度な専門知識を保有
B君: 高度なゲームスキルを獲得

ただ、等しい時間を費やして身につけたスキルが社会的にどう評価されるかということは全く異なります。A君は大手製薬会社から評価され、(就職して)高給をGETできる可能性が高いかもしれないし、B君の社会的評価は低く、ワーキングプア一直線かもしれない。これはアリとキリギリスの寓話そのものだ(キリギリスは歌っている分大分ましだ)。

最近、電車でPSPとかDSで、アニメチックなゲームとかをやってるいい大人(背広着た中年の脂ぎったいかにもサラリーマン)を見かける頻度が増えたような気がするんですが(悪魔で気がするだけで、コンキチの主観ね)、なんとなく物悲しいね。


平等に付与された時間をどのように配分するか?これこそが重要だと思う二流大学にしか入れなくて、高校時代にもっと配分考えておけばよかったなとちょっぴっり後悔しているなんちゃって研究員の独り言でした。

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