| Project/Area Number |
23K04777
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
岡村 高明 大阪大学, 大学院理学研究科, 准教授 (90252569)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 疎水空間 / 金属酵素モデル / 活性制御 / モリブデン / チオラート |
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| Outline of Research at the Start |
金属酵素の高い触媒活性の再現には、旧来のモデル錯体のように活性中心を錯体化学的に模倣しただけでは不十分である。活性中心の配位構造を良く再現した構造モデルでも酵素本来の基質を生成物へと変換できない例は多く知られている。本研究では、モリブデン・タングステン酵素に着目し、疎水空間内で活性中心を近傍のアミノ酸残基側鎖（活性制御官能基と呼ぶ）と共に再現し、難反応性基質の触媒的変換反応の実現を目指す。活性制御官能基は、基質認識部位や酸塩基触媒として作用する。このような新世代の金属酵素モデルは、環境負荷低減型の触媒開発の設計原理に繋がり社会への波及効果が期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、モリブデン酵素の１種であるキサンチン酸化酵素(XO)や亜硫酸酸化酵素（SO）など活性中心近傍のアミノ酸残基が活性に必須となる金属酵素に着目しモデル錯体の研究を行う。酵素活性部位を錯体化学的に再現するという従来の方法に加えて基質認識部位や酸塩基触媒となるアミノ酸残基側鎖（活性制御官能基と呼ぶ）を疎水空間に内包した新世代の金属酵素モデルを創製し、従来のモデル錯体では達成できなかった難反応性基質の触媒反応を行うことを目的とする。嵩高い疎水基と非極性溶媒により形成される疎水空間は水素結合など弱い相互作用を保持するとともに分子間反応を抑制することで反応中間体を安定化する。本年度は疎水空間を内包した新世代の金属酵素モデル創製の基礎データの収集を目的として様々な非常に嵩高く疎水的なアシルアミノ基を持つアレーンチオラートコバルト錯体を合成し、立体障害が配位構造に与える影響を系統的に調べた。置換基の嵩高さの増加によりチオラートの配位数は４から３，２へと減少し、２の場合は２つアミド基の酸素も配位した歪んだ正四面体構造となった。最も嵩高い場合は配位子が１つのみ配位した他に類の無い特異な錯体を得た。また、非対称に２つのアシルアミノ基を導入したアレーンチオラート配位子の場合、嵩高さの増加により３つの構造異性体の内の１つが溶液中で優先的に生成することが明らかになった。また、金属中心周りの嵩高さについて配位子の占有率を可視化することで定量的な議論に成功した。SO、XOモデル錯体として両側に従来のものより嵩高いアシルアミノ基を持つ対称アレーンジチオラート配位子を新たに合成し、モリブデン錯体を形成させることで予備的な知見を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
非常に嵩高いアシルアミノ基を持つ対称アレーンジチオラート配位子は従来の方法を改良することにより合成可能となったが、反応が極めて遅く予期せぬ副反応を伴い分離精製を困難にして収率の低下を招いた。収率が低いながら配位子は合成できたが、モリブデン錯体の形成が著しく困難となり断念せざるを得なかった。しかし嵩高さを軽減することで目的の錯体を得る事に成功した。これらの条件検討に長時間を要したことに加え、当初予定していた研究協力者の減少により目標の予定より遅れる結果となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初予定していた対称アレーンジチオラートモリブデン錯体の合成が困難であったことから一旦これを中断し、本来の目的である非対称なアレーンジチオラートの合成を進める。具体的には3,6-ジアミノベンゼン-1,2-ジチオラートの片方のアミノ基のみを非常に嵩高いアシルクロリドを用いてアシル化し、残りのアミノ基を別の比較的小さいアシルクロリドでアシル化することで非対称アレーンジチオラート配位子を得、これを用いてモリブデン錯体を合成する。まず、ピバロイル基のような簡単なアシル基を用いて合成条件の検討を行い基礎データを収集する。次に当初の計画に従いカルボキシ基、チオール基やグアニジノ基などの官能基を有するオリゴペプチドを結合させてXO、SOモデル錯体のための配位子を完成させる。
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