2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of solid catalysts for selective transformation of peptide chains by reductive cleavage
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15K14219
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
田村 正純 東北大学, 工学研究科, 助教 (10635551)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 触媒・化学プロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、グリーンバイオマス資源由来のタンパク質を分解することによるアミノ酸やアミノアルコールなどの化学品合成が、安価な手法として注目されている。ペプチド結合の選択的切断は生命活動における重要な反応であるが、人工触媒による酵素レベルの活性、選択性を達成した例は未だない。そこで本研究では、新たに、ペプチド鎖を自由自在に切断可能な固体触媒の開発を目指している。ペプチド結合の基本結合はアミド結合であるため、モデル基質としてシンプルな１級アミドであるシクロヘキサンカルボキシアミドを用い、アミドのC-N結合切断によるアルコールとアミン合成に有効な触媒の開発を行った。前年度の検討から、水素活性化能を有する金属種をカーボンに担持させた触媒でスクリーニングを行ったところ、活性、選択性の観点から、Ruが有効な主金属であることを明らかにしている。そこで、本年度では、Ruを主金属として金属酸化物担体(SiO2, Al2O3, ZrO2, MgO, TiO2, CeO2, SiO2-Al2O3)のスクリーニングを行った。酸化セリウムで比較的高い活性を示し、目的アルコール選択性も約90%と非常に高い結果を得た。特に、酸化セリウムを担体として用いた場合、触媒の合成条件が重要であり、空気下で焼成するのではなく、窒素下、573 Kで熱処理することで非常に高い活性を与えた。触媒解析よりルテニウムは酸化セリウム上でサブナノサイズの非常に小さい粒子を形成しており、触媒の処理条件に強く依存している。このRuサブナノ粒子が、高活性に寄与していると考えられる。溶媒検討より水が効果的であり、さらに、Ru/CeO2触媒を用いた長時間反応により転化率97%、選択率88%で目的のアルコールを得ることに成功した。これは、不均一系触媒での最高収率が23%(Rh/Mo系触媒)を大きく上回る結果である。
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