加水分解反応を触媒するニッケル複核錯体の創製

• Project/Area Number: 08740520
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Inorganic chemistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 山口 和也 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80252550)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 1996: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 生物無機化学 / 錯体化学 / ウレアーゼ / ニッケルイオン / 複核錯体 / 加水分解反応

Research Abstract

安定物質である尿素(非酵素的分解での半減期が3.6年)を加水分解する酵素として、ウレアーゼが知られている。ウレアーゼは、高等植物から微生物に至るまで広範囲の生物系に存在している。このウレアーゼの反応活性部位はニッケル複核構造をとっており、その反応活性のためには外因性由来のカルボキシ架橋が重要であると考えられている。このウレアーゼの反応活性部位構造と機能を反映した「加水分解反応を触媒するニッケル複核錯体」を新たに合成することに成功した。
X線結晶構造解析により、合成した錯体は1つのカルボキシ架橋を有し、それぞれのニッケルイオンは2つの芳香族性窒素が配位結合しているニッケル複核構造であることがわかった。ニッケルイオン間距離は3.62Åであり、ウレアーゼの3.5Åとよく類似している。また、この錯体は尿素をエタノール分解する反応を効率的に触媒する事も明らかになった。
また、カルボキシ架橋を持たないニッケル複核錯体も合成した。この錯体はウレアーゼ類似反応を触媒しないが、二酸化炭素を作用させることにより、カルボキシ架橋が生じるとともに、ウレアーゼ類似反応の触媒を行うようになることがわかった。このことは、カルボキシ架橋構造が加水分解反応に対して、重要な構造要因であることを示唆している。
こうした加アルコール反応・加水分解反応を触媒するニッケル錯体を合成することが可能になったとともに、その構造は酵素ウレアーゼの活性部位と類似していることにより、ウレアーゼの活性機構を解明する上においても重要な地見が得られた。