リパーゼ類の活性部位モデルの構築と同酵素によるエステル交換反応の立体選択性の制御

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07640718
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 苗村 浩一郎 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (70029437)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 広瀬 敬治 大阪大学, 基礎工学部, 助手 (10252628)
• Keywords: 酵素的エステル交換反応 / リパーゼ / 酵素活性部位モデル / アルコールの光学分割 / 光学活性クラウンエーテル / 不斉識別

Research Abstract

○リパーゼをもちいたエステル交換反応における立体選択性の研究
加水分解酵素は基質に対する許容性が広く、有機溶媒中でも酵素活性を発揮するなど、有機合成に利用するのに適した酵素である。しかも、安価で入手できるものの種類が多いことも見逃せない利点である。加水分解酵素のうち、特に、入手容易なリパーゼQLを触媒として、有機溶媒中でのエステル交換反応で有機合成のキラルシントンとして有用なアルコール類の光学分割を行い、反応の立体化学を研究した。これをもとにリパーゼQLの立体選択性を活性部位モデルとして定式化した。この経験則はリパーゼQLでの光学分割が可能なアルコールを判断し、生成物の立体配置を推定するのに有効であり、このような経験則の構築はその有機合成のキラル触媒としての利用価値を高めるものである。
○光学活性クラウンエーテルの合成とキラルアミンとの錯形成におけるエナンチオマー選択性
光学活性クラウンエーテルとキラルアミンとの錯形成におけるエナンチオマー選択性の機構解明は酵素-基質複合体でのキラリテイー認識機構を知るうえでの重要な知見を与えてくれる。本研究では中性アミンとの錯形成を調べるのに都合の良いフェノール性クラウンエーテル数種を合成しキラルアミンとの錯形成における不斉識別を調べた。
化学的、生化学的プロセスでの不斉合成やエナンチオマー選択的反応で複合体でのキラル認識の過程が関与する場合、従来は、キラル識別の効率は温度が低いほど高くなると言うのが常識とされてきた。本研究ではクラウンエーテルとアミンとの錯体形成でのエナンチオマー選択性は温度によって変化することを見いだした。特に、エナンチオマー選択性がある温度で逆転し、それ以上の温度では温度が高くなるにつれてキラル識別の効率が良くなることは画期的な知見である。この現象は人工化合物でのホストーゲスト錯形成に限ったことではなく、酵素-基質複合体が関与している酵素反応でもありうることであり、酵素反応を有機合成に応用する際には不斉認識の温度による変化を十分に考慮するべきであることを示唆している。

Research Products

• [Publications] Koichiro Naemura: "Preparation and enantiomer recognition behaviour of azophenolic crown ethers containing cis-1-phenylcyclohexane-1,2-diol as the chiral subunit and 2,4-dinitrophenylazophenol as the chromophore" J.Chem.Soc.Perkin Trans.1. 383-388 (1996)
• [Publications] Koichiro Naemura: "Lipase-catalyzed enantioselective alcoholysis of enol acetates : optical resolution of ketones and aldehydes using lipases in organic solvent" Enantiomer. 1. 219-222 (1996)
• [Publications] Koichiro Naemura: "Enantioselective acylation of primary and secondary alcohols catalyzed by lipase QL from Alcaligenes sp : a predictive active site model for lipase QL to identify which enantiomer of an alcohol reacts faster in this acylation" Tetrahedron : Asymmetry. 7. 3285-3294 (1996)
• [Publications] Koichiro Naemura: "Temperature dependent reversal of enantiomer selectivity in the complexation of optically active phenolic crown ethers with chiral amines" J.Chem.Soc.,Chem.Commun.2749-2750 (1996)
• [Publications] Koichiro Naemura: "Preparation of homochiral azophenolic crown ethers containing 1-phenylethane-1,2-diol and 2,4-dimethyl-3-oxapentane-1,5-diol as a chiral subunit : enantiomer recognition behaviour towards chiral 2-aminoethanol derivatives" Tetrahedron : Asymmetry. 8. 19-22 (1997)
• [Publications] Koichiro Naemura: "Preparation of homochiral phenolic crown ethers containing para-substituted phenol moiety and chiral subunits derived from (S)-1-phenylethane-1,2-diol : their chiral recognition behaviour in complexation with neutral amines" Tetrahedron : Asymmetry. 8(in press). (1997)