有機溶媒中でリパーゼを利用する高選択的な糖質変換反応の開発と応用

• Project/Area Number: 05856020
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Bioproduction chemistry/Bioorganic chemistry
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 稲垣 穣 三重大学, 生物資源学部, 助手 (20242935)
• Project Period (FY): 1993
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1993)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1993: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 立体選択的合成 / リパーゼ / 増炭反応 / 糖脂質 / 標識化

Research Abstract

リパーゼは有機溶媒中で触媒活性を有し、基質特異性が極めて広い特徴的な酵素である。本研究ではリパーゼを糖質変換反応の触媒として応用することを目的として研究を行った。
1.リパーゼを用いる立体選択的増炭反応:新Fisher法の開発
アルドースのカルボニル基に対してシアン化物イオンを付加させて生成するシアノヒドリンをリパーゼを触媒として立体選択的にアセチル化して、新しく生成する不斉中心の立体化学を制御する反応を試みた。まず最も単純な糖であるグルセルアルデヒドの2,3位イソプロピリデン保護体をモデル基質として合成した。シアン化物イオン源のアセトンシアノヒドリンとアシル化試薬である酢酸イソプロペニルの存在下でイオン交換樹脂とリパーゼを加えて反応させた。
LipasePを触媒とする反応で70%、LipaseFを用いた場合では73%の収率で4炭糖前駆体であるシアノヒドリンアセテートを得た。この反応ではジアステレオマ-が生成するがその光学純度はそれぞれ57%deおよび47%deあった。つぎにグラム陰性菌のリポ多糖に含まれる希少な7炭糖であるglycero‐man no‐heptoseの合成の為の基質であるmethyl2,3,4‐tri‐O‐benzyl‐alpha‐D‐manno‐dialdo‐pyranosideをD‐mannnoseから4段階で合成し、立体選択的増炭反応を試みた。しかし中間体のシアノヒドリンは生成するものの酵素反応が進行しなかった。種々の反応条件(酵素の種類、溶媒アシル化試薬の濃度など)を検討したが反応は進まず、これは嵩高いベンジル基を多数導入した基質が立体障害のためリパーゼによって認識されなかったものと推定された。
2.有機溶媒中リパーゼを用いる糖脂質の得意的ラベル導入反応
温和な条件で反応する酵素リパーゼの性質を活かして、酸やアルカリ等の条件下で分解し易い糖脂質へのラベル導入反応を検討した。ダンシルクロリドと6‐アミノヘキサン酸を反応させ、得られたダンシルアミノ酸をトリフルオロエタノールとの活性エステルにして蛍光標識化試薬を合成した。牛脳から抽出した中性スフィンゴ糖脂質画分に対してリパーゼを用いたエステル交換反応によって蛍光標識の導入を検討した。蛍光を持つ新しいスポットが生成したが、分析の結果、糖脂質画分に不純物として含まれるコレステロールに蛍光標識が導入せれたものであった。