Catalytic amidation using enzyme model

• Project/Area Number: 19790019
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Chemical pharmacy
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: KATO Nobuki Nagoya City University, 大学院・薬学研究科, 助教 (50400221)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,690,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2008: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2007: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 有機反応学 / 合成化学 / 触媒・化学プロセス / 環境対応 / 酵素反応

Research Abstract

環境汚染や地球温暖化が問題となる昨今、これからの化学産業に求められるものは、グリーンケミストリーの理念に則った低環境負荷、高原子効率の化学反応プロセスである。酵素は数十から数百のアミノ酸から構成されるタンパク質で、生体内での化学反応を促進させる非常に優れた触媒であり、その触媒機構は非常に合理的かつ効率的なものである。申請者は、酵素の触媒機構にヒントを得て、二核金属の協働効果と水素結合による基質の活性化をコンセプトに触媒を設計・合成した。中心金属をガドリニウムとした錯体を触媒として安息香酸、ベンジルアミンを用いて、当初目的としていた触媒的アミド化を試みたところ、目的のアミド化は全く進行せず、予想に反してベンジルアミンが酸化されたベンジルイミンが得られた。本酸化反応は,加圧条件や酸素雰囲気条件、空気のバブリングなどといった煩雑な操作を必要とせず、開放系で加熱攪拌するだけという簡便な操作、大気中の酸素を取り込み基質を酸化するというコストパフォーマンス、生成物以外の副生成物、溶媒は水のみという環境調和性という優れた特性を持っている。当初、触媒的アミド化反応の開発を目指して始めた研究であったが、研究の過程で予期せず有益な反応に出会うことができた。

Research Products

• [Journal Article] Synthesis of Staudinger-type Molecular Probe for Catch-and-release Purification of the Binding Protein for Potassium Isolespedezate, a Leaf-closing Substance of Leguminous Plant (2008)
  • Author(s): Tomohiko Fujii, Nobuki Kato, Izumi Iwakura, Yoshiyuki Manabe, Minoru Ueda
  • Journal Title: Chem. Lett 27 Pages: 52-53
  • NAID: 10020147772
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of the Bicyclo[7.3.0]dodecadiyne Core of the Maduropeptin Chromophore (2008)
  • Author(s): Kentaro Iso, Masayuki Inoue, Nobuki Kato, Masahiro Hirama
  • Journal Title: Chem. Asian J 3 Pages: 447-453
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Array-based fluorescence assay for serine/threonine kinases using specific chemical reaction (2008)
  • Author(s): Shoji Akita, Naoki Umezawa, Nobuki Kato, Tsunehiko Higuchi
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem 16 Pages: 7788-7794
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extreme rate acceleration by axial thiolate coordination on the isomerization of endoperoxide catalyzed by iron porphyrin : relevance to prostaglandin H2 isomerase catalysis (2008)
  • Author(s): Takehiro Yamane, Kohei Makino, Naoki Umezawa, Nobuki Kato, Tsunehiko Higuchi
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed 47 Pages: 6438-6440
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel Probes Showing Specific Fluorescence Enhancement on Binding to Hexahistidine Tag (2008)
  • Author(s): Mie Kamoto, Naoki Umezawa, Nobuki Kato, Tsunehiko Higuchi
  • Journal Title: Chem. Eur. J 14 Pages: 8004-8012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Array-based fluorescence assay for serine/threonine kinases using specific chemical reaction (2008)
  • Author(s): Shoji Akita
  • Journal Title: Bioorganic & Medicinal Chemistry 16 Pages: 7788-7794
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extreme rate acceleration by axial thiolate coordination on the isomerization of endoperoxide catalyzed by iron porphyrin : relevance to prostaglandin H2 isomerase catalysis (2008)
  • Author(s): Takehiro Yamane
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edittion 47 Pages: 6438-6440
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel Probes Showing Specific Fluorescence Enhancement on Binding to Hexahistidine Tag (2008)
  • Author(s): Mie Kamoto
  • Journal Title: Chemistry A European Journal 14 Pages: 8004-8012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Staudinger-type Molecular Probe for Catch-and-release Purification of the Binding Protein for Potassium Isolespedezate,a Leaf-closing Substance of Leguminous Plant (2008)
  • Author(s): Tomohiko Fujii
  • Journal Title: Chemistry Letters 37 Pages: 52-53
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of the Bicyclo[7.3.0]dodecudiyne Core of the Maduropeptin Chromophore (2008)
  • Author(s): Kentaro Iso
  • Journal Title: Chemistry-An Asian Journal 3 Pages: 447-453
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enantio- differential Approach using fluorescence-labeled Phyllanthurinolactone, a leaf-closing Factor of Phyllanthus urinaria L. (2007)
  • Author(s): Nobuki Kato, Masayoshi Inada, Hirotaka Sato, Satoko Ito, Mitsuru Shoji, Minoru Ueda
  • Journal Title: Tetrahedron Lett 48 Pages: 7702-7705
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Versatile Strategy for the Synthesis of Crown Ether-Bearing Heterocycles : Discovery of Calcium-Selective Fluoroionophore (2007)
  • Author(s): Yuko Aoki, Naoki Umezawa, Yuko Asano, Keiichiro Hatano, Yuki Yano, Nobuki Kato, Tsunehiko Higuchi
  • Journal Title: Bioorg. Med. Chem 15 Pages: 7108-7115
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enantio-differential Approach using fluorescence-labeled Phyllanthurinolactone,a leaf-closing Factor of Phyllanthus urinaria L (2007)
  • Author(s): Nobuki Kato
  • Journal Title: Tetrahedron Letters 48 Pages: 7702-7705
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Versatile Strategy for the Synthesis of Crown Ether-Bearing Heterocycles:Disc overy of Calcium-Selective Fluoroionophore (2007)
  • Author(s): Yuko Aoki
  • Journal Title: Bioorganic & Medicinal Chemistry 15 Pages: 7108-7115
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 化学進化的合成化学による抗マラリア薬を目指した高ヘム親和性化合物の開発 (2009)
  • Author(s): 藪名香宏介
  • Organizer: 日本薬学会第129年会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
  • Year and Date: 2009-03-28
• [Presentation] Yセクレターゼ阻害能をもつフォルダマーの開発 (2009)
  • Author(s): 今村優希
  • Organizer: 日本薬学会第129年会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] ヒスタグ配列を認識する発蛍光型蛍光試薬の開発 (2009)
  • Author(s): 鴨東美絵
  • Organizer: 日本薬学会第129年会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] 基質認識部位を導入した機能性ポルフィリンの合成 (2009)
  • Author(s): 松本庸良
  • Organizer: 日本薬学会第129年会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
  • Year and Date: 2009-03-27
• [Presentation] 光駆動回転分子の開発 (2009)
  • Author(s): 野々垣定紀、上田真之介、加藤信樹、梅澤直樹、樋口恒彦
  • Organizer: 日本薬学会第129年会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2009-03-26
• [Presentation] ヘムにおけるチオレート軸配位子への水素結合の特異的な協奏効果 (2009)
  • Author(s): 鈴木潤
  • Organizer: 日本薬学会第129年会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
  • Year and Date: 2009-03-26
• [Presentation] 反応補助基を導入したマンガンサレン錯体の活性酸素消去活性 (2009)
  • Author(s): 則武幸延
  • Organizer: 日本薬学会第129年会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
  • Year and Date: 2009-03-26
• [Presentation] 光駆動回転分子の開発 (2009)
  • Author(s): 野々垣定紀
  • Organizer: 日本薬学会第129年会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館
  • Year and Date: 2009-03-26
• [Presentation] ルテニウムポルフィリンー芳香族ヘテロ環N-オキシド系による環状アミド類の特徴的酸化変換 (2008)
  • Author(s): 樋口恒彦
  • Organizer: 第41回酸化反応討論会
  • Place of Presentation: 九州大学西新プラザ
  • Year and Date: 2008-11-28
• [Presentation] 化学進化的合成化学による抗マラリア薬を目指した高ヘム親和性化合物の開発 (2008)
  • Author(s): 藪名香宏介
  • Organizer: 第27回メディシナルケミストリーシンポジウム
  • Place of Presentation: メルパルク大阪
  • Year and Date: 2008-11-27
• [Presentation] リン酸化アミノ酸の化学反応性に着目したセリン/トレオニンキナーゼ活性蛍光検出法の開発 (2008)
  • Author(s): 梅澤直樹
  • Organizer: 第27回メディシナルケミストリーシンポジウム
  • Place of Presentation: メルパルク大阪
  • Year and Date: 2008-11-27
• [Presentation] ヘムの触媒するエンドペルオキシド異性化反応におけるチオレート軸配位子の高度加速効果-プロスタグランジンH2異性化酵素との関連 (2008)
  • Author(s): 樋口恒彦
  • Organizer: 第102回触媒討論会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス
  • Year and Date: 2008-09-25
• [Presentation] 新概念に基づく高い効率を目指した光駆動一方向回転分子の開発 (2008)
  • Author(s): 野々垣定紀、上田真之介、加藤信樹、梅澤直樹、樋口恒彦
  • Organizer: 第54回日本薬学会東海支部大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2008-07-05
• [Presentation] リン酸化アミノ酸の化学反応性を利用したセリン・トレオニンキナーゼ蛍光アッセイ法の開発 (2008)
  • Author(s): 梅澤直樹
  • Organizer: 第54回日本薬学会東海支部大会
  • Place of Presentation: 名古屋市立大学薬学部
  • Year and Date: 2008-07-05
• [Presentation] 新概念に基づく高い効率を目指した光駆動一方向回転分子の開発 (2008)
  • Author(s): 野々垣定紀
  • Organizer: 第54回日本薬学会東海支部大会
  • Place of Presentation: 名古屋市立大学薬学部
  • Year and Date: 2008-07-05
• [Presentation] 分子内に三次元的に固定された反応補助基のマンガンサレンのカタラーゼ様活性とペルオキシダーゼ様活性に及ぼす効果 (2008)
  • Author(s): 則武幸延、渡部頼忠、南波あずさ、加藤信樹、梅澤直樹、樋口恒彦
  • Organizer: 第18回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2008-06-06
• [Presentation] 分子内に三次元的に固定された反応補助基の、マンガンサレンのカタラーゼ様活性とペルオキシダーゼ様活性に及ぼす効果 (2008)
  • Author(s): 則武幸延
  • Organizer: 第18回金属の関与する生体関連反応シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋市立大学医学部
  • Year and Date: 2008-06-06
• [Presentation] 「分子バーコード」としての合成DNAによる個別情報付加 (2007)
  • Author(s): 松本春香、平林茂樹、加藤信樹、梅澤直樹、樋口恒彦、横山博志、加納詳子、渡邉健太郎、山中雅彦、松本政哲、内海順夫
  • Organizer: 平成19年度日本薬学会東海支部例会
  • Place of Presentation: 岐阜
  • Year and Date: 2007-12-08
• [Presentation] 反応補助基を導入したマンガンサレン錯体の活性酸素消去活性 (2007)
  • Author(s): 則武幸延、渡部頼忠、南波あずさ、加藤信樹、梅澤直樹、樋口恒彦
  • Organizer: 第40回酸化反応討論会
  • Place of Presentation: 奈良
  • Year and Date: 2007-11-18
• [Remarks]
  • URL: http://www.phar.nagoya-cu.ac.jp/hp/ysk/main/main.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 光駆動回転分子 (2009)
  • Inventor(s): 樋口恒彦、上田真之介、野々垣定紀、加藤信樹、梅澤直樹
  • Industrial Property Rights Holder: 名古屋市立大学学長
  • Patent Publication Number: 2009-035501
  • Filing Date: 2009-02-19
• [Patent(Industrial Property Rights)] 光駆動回転分子 (2009)
  • Inventor(s): 樋口恒彦, 上田真之介, 野々垣定紀, 加藤信樹, 梅澤直樹
  • Industrial Property Rights Holder: 名古屋市立大学学長
  • Patent Publication Number: 2009-035501
  • Acquisition Date: 2009-02-19