2012 Fiscal Year Annual Research Report
炭素―水素結合の直截的酸素化反応をめざした金属オキソ活性種の創出
| Project Area | Molecule Activation Directed toward Straightforward Synthesis |
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| Project/Area Number |
22105007
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
伊東 忍 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30184659)
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| Project Period (FY) |
2010-06-23 – 2015-03-31
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| Keywords | 酸素化反応 / 金属オキソ種 / C-H結合活性化 / 金属酵素 / 活性酸素錯体 |
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| Research Abstract |
本研究では、金属酵素のストラテジー (戦略)を触媒開発に応用し、効率的かつ位置および立体選択的な脂肪族および芳香族化合物の水酸化反応の開発をめざして研究を行った。
(1) 新規な単核銅オキソ錯体の開発： 銅を含む一原子酸素添加酵素の中には、単核銅活性中心において分子状酸素を還元的に活性化し、各種有機基質の酸素化反応を効率よく達成しているものがある。本年度は、このような金属酵素活性中心に含まれる単核銅活性酸素種のモデル錯体の創成を行うために必要な配位子の設計・合成およびそれを用いた銅(I)ならびに銅(II)錯体の合成を行った。合成した各錯体については結晶構造を決定し、分光学的特性や酸化還元挙動との相関を明らかにした。
(2) 新規なオスミウム錯体を用いたオレフィンの触媒的酸化反応の開発： オスミウムを錯体化することにより反応性や反応の選択性を制御し、環境に優しく、より効率的な酸化触媒の開発をめざして検討を行った。その結果、効率的なオレフィンのジオール化やアルカンの水酸化反応が進行する事を見いだした。
(3) 人工金属酵素の創成： 単核や二核の銅および鉄活性中心を有する人工金属酵素の創成をめざして、高熱菌由来のタンパク質を鋳型とする金属錯体の調製を行い、構造や反応性に関する基礎的な情報を収集した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(1) 新規な単核銅オキソ錯体の開発： 当初の目的通り本年度は、銅含有酸化酵素活性中心に含まれる新規な単核銅活性酸素種のモデル錯体の創成を達成するために必要な配位子の設計と合成、ならびに出発原料となる銅(I)および銅(II)錯体の合成を達成することが出来た。また、得られた各錯体の構造や物理化学的性質、および基本的な反応性に関する情報を収集することにも成功し、触媒反応開発への準備が整った。配位子の合成については、A03班の後藤 敬教授（東工大院理工）らとの共同研究として効率よく推進することが出来た。
(2) 新規なオスミウム錯体を用いたオレフィンの触媒的酸化反応の開発： 新規なオスミウム錯体の調製法を確立し、オスミウムの錯体化学に道を拓いた。これにより、これまで未解明であったオスミウムの触媒反応を開発に向けた準備が整った。
(3) 人工金属酵素の創成： 当初の目的通り、高熱菌由来のタンパク質を鋳型として用いた銅および鉄活性中心を有する人工金属酵素の調製法を確立し、構造や物性，反応性に関する基礎的な知見をえることに成功した。
以上のような結果から、当初の研究目的を十分に達成したものと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画に従って、(1)新規な単核銅オキソ錯体の開発、(2) 新規なオスミウム錯体を用いた各種脂肪族化合物の触媒的酸化反応の開発、および、(3)人工金属酵素の創成、に取り組み、効率的で実用可能な酸化触媒系の開発に向けて研究を展開していく。
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