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Development of Selective Oxidation Catalysts that Precisely Recognize Substrates in a Size-tunable Space

Publicly Offered Research

Project AreaPrecise Formation of a Catalyst Having a Specified Field for Use in Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions
Project/Area Number 16H01042
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionDoshisha University

Principal Investigator

人見 穣  同志社大学, 理工学部, 教授 (20335186)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords酸化 / 蛋白質 / DNA / 過酸化水素 / 酸化反応 / アルブミン / 立体障害 / 選択酸化 / 触媒 / 合成化学 / 超分子化学 / 反応空間 / 触媒化学 / 生物無機化学 / 分子認識 / ポルフィリン
Outline of Annual Research Achievements

鉄錯体を触媒とするアルカンのC-H結合選択的な水酸化反応が報告されており、その有機合成化学への利用が期待されている。これらの触媒を用いれば、過酸化水素によって、基質の中の最も酸化されやすいC-H結合を高い選択性をもって触媒的に酸化することができるが、有機合成の現場で酸化したいC-H結合と最も酸化されやすいC-H結合とが一致するケースは多くない。本研究では、基質の酸化されやすさに依存しないC-H結合の酸化のための精密制御反応場を鉄錯体の近傍に構築し、従来では不可能であった位置にあるC-H結合の選択的酸化反応を可能にすることを目指した。また、鉄錯体を蛋白質とハイブリッド化し、水中で酵素型触媒反応を実現することも目指した。ポルフィリン分子、さらに、ベンゼン環を5つ有するイプチセン誘導体を極めて嵩高い立体障害基として有する窒素配位子を合成することに成功した。また、A03班の大阪大学林高史教授、小野田晃准教授との共同研究によって、ヒト血清アルブミンの疎水ポケットに我々が保有する鉄錯体の一つFe(dpaq)が特異的に結合することが判明した。水中において鉄錯体-蛋白質ハイブリッドが酸化活性を示すか、酸化活性を調べた結果、過酸化水素によるプラスミドDNA酸化的切断に高い活性を示すことを見出した。Fe(dpaq)と比較した場合、その酸化活性は約2倍となった。この結果は、蛋白質とDNAとの相互作用によって、DNA酸化活性が向上したと考えられた。Fe(dpaq)に生体ポリアミンとして知られるスペルミンを結合させた場合にも、プラスミドDNAの酸化的切断が向上することを見出した。さらに、配位子に一連の置換基を導入し、鉄錯体の酸化還元電位とDNA酸化切断活性の相関を調べた結果、DNA酸化反応の初速の対数値と酸化還元電位に直線相関関係があり、鉄中心が還元されやすくなるほど活性が高くなることが分かった。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (40 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (31 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 6 results)

  • [Journal Article] Development of Artificial Bleomycin: Pentadentate Monocarboxylamide Ligand Having a Spermine Tail for DNA Binding2018

    • Author(s)
      Akiko Nomura, Masahito Kodera, Yutaka Hitomi
    • Journal Title

      Peptide Scicence 2017

      Volume: -

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Macrophage-Mediated Delivery of Light Activated Nitric Oxide Prodrugs with Spatial, Temporal and Concentration Control2018

    • Author(s)
      Michael A. Evans, Po-Ju Huang, Yuji Iwamoto, Kelly N. Ibsen, Emory M. Chan, Yutaka Hitomi, Peter C. Ford, Samir Mitragotri
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 9 Issue: 15 Pages: 3729-3741

    • DOI

      10.1039/c8sc00015h

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Structurally Simple Cell-permeable Porphyrins: Efficient Cellular Uptake and Photo-toxicity of Porphyrins with Four Peripheral Primary-amine-terminated Oligo(ethylene oxide) Chains2017

    • Author(s)
      Natsumi Ohashi, Akiko Nomura, Masahito Kodera, Yutaka Hitomi
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 46 Issue: 12 Pages: 1754-1756

    • DOI

      10.1246/cl.170821

    • NAID

      130006243178

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  • [Journal Article] Specific Enhancement of Catalytic Activity by a Dicopper Core: Selective Hydroxylation of Benzene to Phenol with Hydrogen Peroxide2017

    • Author(s)
      Tsuji Tomokazu、Zaoputra Antonius Andre、Hitomi Yutaka、Mieda Kaoru、Ogura Takashi、Shiota Yoshihito、Yoshizawa Kazunari、Sato Hiroyasu、Kodera Masahito
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 56 Issue: 27 Pages: 7779-7782

    • DOI

      10.1002/anie.201702291

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] DNA Cleavage through Reductive Dioxygen Activation by Iron-Bleomycin Mimics with Carboxamido Ligation: Correlation between DNA Cleavage Efficacy and Redox Potential2017

    • Author(s)
      Nomura, A.; Iwamoto, Y.; Arakawa, K.; Kashida, A.; Kodera, M.; Hitomi, Y.
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 印刷中 Issue: 8 Pages: 1109-1111

    • DOI

      10.1246/cl.170354

    • NAID

      130005907008

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  • [Journal Article] 鉄オキソ種により選択的に不活性C–H結合を酸化する触媒の設計2017

    • Author(s)
      人見 穣
    • Journal Title

      Farumashia

      Volume: 53 Issue: 9 Pages: 870-874

    • DOI

      10.14894/faruawpsj.53.9_870

    • NAID

      130006038565

    • ISSN
      0014-8601, 2189-7026
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      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Cellular Application of Cell-membrane Permeable Fluorescent Zinc Probe Having a Cationic Peptide Tail2017

    • Author(s)
      Nomura, A.; Kashida, A.; Kodera, M.; Hitomi, Y.
    • Journal Title

      Peptide Science 2016

      Volume: なし Pages: 173-174

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  • [Journal Article] Formation and High Reactivity of the anti-Dioxo Form of High- Spin m-Oxodioxodiiron(IV) as the Active Species That Cleaves Strong C2016

    • Author(s)
      Masahito Kodera,* Shin Ishiga, Tomokazu Tsuji, Katsutoshi Sakurai, Yutaka Hitomi, Yoshihito Shiota, P. K. Sajith, Kazunari Yoshizawa, Kaoru Mieda, and Takashi Ogura
    • Journal Title

      Chemistry A European Journal

      Volume: 17 Issue: 17 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1002/chem.201600048

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Preparation of Fine Particles of Sheelite-Monoclinic Phase BiVO4 via an Aqueous Chelating Method for Efficient Photocatalytic Oxygen Evolution under Visible-light Irradiation2016

    • Author(s)
      Okunaka, S.; Tokudome, H.; Hitomi, Y.; Abe, R.
    • Journal Title

      J. Mater. Chem. A

      Volume: 4 Issue: 10 Pages: 3926-3932

    • DOI

      10.1039/c5ta09789d

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  • [Presentation] Development of Selective Oxidation Catalyst Based on Stimuli-Responsive Mononuclear Nonheme Complex”2018

    • Author(s)
      Yutaka Hitomi
    • Organizer
      International Congress on Pure & Applied Chemistry 2018
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  • [Presentation] 二核銅錯体が触媒する H2O2によるベンゼンの直接酸化に及ぼ す配位子の電子効果:活性制御と反応機構解明2018

    • Author(s)
      髙橋宏仁、辻 朋和、人見 穣、小寺政人
    • Organizer
      日本化学会 第98春季年会 (2018)
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  • [Presentation] 酸素発生触媒を目的とする二核コバルト錯体の開発2018

    • Author(s)
      岩永 修、オプトラ アントニウス アンドレ、辻 朋和、人見 穣、小寺政人
    • Organizer
      日本化学会 第98春季年会 (2019)
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  • [Presentation] 環状アミン修飾アミド型二核化配位子の合成とその二核銅錯体 による DNA 切断と抗がん活性2018

    • Author(s)
      前川雄哉・角谷優樹・人見 穣・小寺政人
    • Organizer
      日本化学会 第98春季年会 (2020)
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  • [Presentation] Mechanism of High Activity in Hydrolytic DNA Cleavage by Dicopper Complex at low pH region2018

    • Author(s)
      KADOYA, Yuki; HITOMI, Yutaka; KODERA, Masahito
    • Organizer
      日本化学会 第98春季年会 (2020)
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  • [Presentation] DNA二重鎖を切断する人工ブレオマイシンの合成2018

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      野村章子、坂井僚介、岩本勇次、小寺政人、人見穣
    • Organizer
      日本薬学会 第138年会
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  • [Presentation] Anti-oxidative Activity of Mononuclear Nonheme Iron Complex: Effect of Albumin Binding2017

    • Author(s)
      Iwamoto, Y.; Kato, S.; Kodera, M.; Onoda, A.; Hayashi, T.; Hitomi, Y.
    • Organizer
      第27回金属の関与する生体関連反応シンポジウム(SRM2017)
    • Place of Presentation
      東京理科大(千葉県野田市)
    • Year and Date
      2017-06-16
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  • [Presentation] 錯体依存型選択酸化触媒の開発2017

    • Author(s)
      人見 穣
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      新学術領域研究「精密制御反応場」 第2回公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学(知県名古屋市)
    • Year and Date
      2017-01-25
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  • [Presentation] 環状オリゴオキシエチレン基を有するシッフ塩基金属錯体によるカチオン認識2017

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      吉澤 直志,山村 諒,小寺 政人,人見 穣
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      第15回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
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    • Author(s)
      人見 穣
    • Organizer
      錯体化学若手の会夏の学校2017
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  • [Presentation] Photoluminescence Properties of Zinc Sulfide Nanoparticles Classified by Size Selective Precipitation2017

    • Author(s)
      Yasushige MORI, Kyoko YAMAMOTO,Yutaka HITOMI, Doris SEGETS, Wolfgang PEUKERT, Katsumi TSUCHIYA
    • Organizer
      10th World Congress of Chemical Engineering
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヒドロペルオキシド鉄(III)錯体の生成とその反応性に関する研究2017

    • Author(s)
      坂井 僚介,野村 章子,小寺 政人,人見 穣
    • Organizer
      2017年度先端錯体工学研究会(SPACC)年会
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  • [Presentation] がん細胞内のDNAを特異的に切断する膜透過性二核銅錯体の開発2017

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      角谷 優樹,福井 克樹,人見 穣,小寺 政人
    • Organizer
      第11回バイオ関連化学シンポジウム
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  • [Presentation] DNAに特異的に結合する蛍光プローブを持つ二核金属錯体の開発2017

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      齋藤 樹,人見 穣,小寺 政人
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      第11回バイオ関連化学シンポジウム
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  • [Presentation] 二核銅錯体が触媒するベンゼンの直接酸化による高速・高選択的フェノール合成2017

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      小寺 政人,辻 朋和,ZAOPUTRA, Antonius Andre,人見 穣,小倉 尚志,塩田 淑人,吉澤 一成
    • Organizer
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  • [Presentation] 鉄ブレオマイシン機能モデル錯体を用いた酸素の還元的活性化による酸化的DNA切断2017

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      野村 章子,奥田 夏未,岩本 勇次,加藤 俊介,小寺 政人,小野田 晃,林 高史,人見 穣
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      第11回バイオ関連化学シンポジウム
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  • [Presentation] カルボキサミド配位単核非ヘム鉄錯体を用いた選択酸化触媒の開発2017

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      人見 穣
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      第120回触媒討論会,2017年9月
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  • [Presentation] Electronic effect on rapid and efficient hydroxylation of benzenes and alkanes with H2O2 catalyzed by dicopper complexes2017

    • Author(s)
      Tomokazu TSUJI, Yutaka HITOMI, Kaoru MIEDA, Takashi OGURA, Yoshihito SHIOT, Kazunari YOSHIZAW, Hiroyasu SATO, Masahito KODERA
    • Organizer
      第67回錯体化学会討論会
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  • [Presentation] Mechanistic Studies for Selective Benzene Hydroxylation with Hydrogen Peroxide Catalyzed by Nickel Complexes2017

    • Author(s)
      Antonius Andre ZAOPUTRA, Tomokazu Tsuji, Yutaka Hitomi, Kaoru Mied, Takashi Ogur, Masahito Kodera
    • Organizer
      第67回錯体化学会討論会
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  • [Presentation] N2S型大環状配位子のヘテロ二核金属錯体が触媒する電気化学的CO2還元2017

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      北川 竜也,吉田 剛,人見 穣,小寺 政人
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  • [Presentation] H2O2/二核銅錯体によるベンゼンの選択的水酸化に及ぼすキノリン側鎖の効果2017

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      八塚 駿,辻 朋和,人見 穣,小寺 政人
    • Organizer
      第67回錯体化学会討論会,2017年10月
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  • [Presentation] Aerobic Oxidation Catalyzed by Mononuclear Non-heme Iron Complexes2017

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      竹林 大貴,坂井 僚介,森川 直人,平松 南実,小寺 政人,笹野 裕介,岩渕 好治,人見 穣
    • Organizer
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  • [Presentation] 銅錯体が触媒するH2O2によるアルカン酸化:二核銅の効果2017

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      岸本 竜弥,辻 朋和,人見 穣,小寺 政人
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      第50回酸化反応討論会
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  • [Presentation] 二核銅(II)錯体が触媒するベンゼンの直接酸化による選択的フェノール生成:水分子の効果に基づく高活性触媒の開発2017

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      辻 朋和,人見 穣,塩田 淑人,吉澤 一成,小寺 政人
    • Organizer
      第50回酸化反応討論会
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  • [Presentation] 酸素発生触媒を目的とする二核コバルト錯体の開発2017

    • Author(s)
      岩永 修,Antonius Andre ZAOPUTRA,辻 朋和,人見 穣,小寺 政人
    • Organizer
      第50回酸化反応討論会
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  • [Presentation] 二核銅錯体が触媒するH2O2によるベンゼンの直接酸化による選択的フェノール生成:6-hpa配位子の電子効果による酸化触媒活性制御2017

    • Author(s)
      髙橋 宏仁,辻 朋和,人見 穣,小寺 政人
    • Organizer
      第50回酸化反応討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of artificial bleomycin analogue: Pentadentate carboxamide ligand having spermine moiety for DNA binding2017

    • Author(s)
      Akiko Nomura, Ryosuke Sakai, Yuji Iwamoto,Masahito Kodera,Yutaka Hitomi
    • Organizer
      The 54th Japanese Peptide Symposium
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  • [Presentation] Site-Selective C?H Bond Oxidation Catalyzed by Mononuclear Nonheme Iron Complexes: Additive Effects of Carboxylic Acids2017

    • Author(s)
      Yutaka Hitomi
    • Organizer
      2017 DGIST Global Innovation Festival
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Generation of Hydrogen Peroxide by Functional Model Complexes for Superoxide Dismutase2017

    • Author(s)
      Yutaka Hitomi
    • Organizer
      EWHA Bioinorganic Chemistry Symposium 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Biologically Useful Functional Models of Metalloenzymes2016

    • Author(s)
      Hitomi, Y.
    • Organizer
      8th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference
    • Place of Presentation
      Auckland (New Zealand)
    • Year and Date
      2016-12-04
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Bioinspired Mononuclear Nonheme Iron Complexes for Detection of Hydrogen Peroxide inside Living Cells2016

    • Author(s)
      Hitomi, Y.
    • Organizer
      42nd International Conference on Coordination Chemistry
    • Place of Presentation
      Brest (France)
    • Year and Date
      2016-07-03
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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