イオン液体による酵素反応のブレイクスルー

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17073015
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 伊藤 敏幸 Tottori University, 工学部, 教授 (50193503)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川面 基 鳥取大学, 工学部, 准教授 (50360243) ; 早瀬 修一 鳥取大学, 工学部, 助教 (50238143) ; 和泉 好計 鳥取大学, 工学部, 教授 (40026555)
• Keywords: イオン液体 / 酵素反応 / 活性化 / 不斉合成 / D-プロリン置換イオン液体 / リパーゼ / 酸化還元酵素

Research Abstract

申請者らはイオン液体を溶媒とするリパーゼ触媒反応を展開し,イオン液体溶媒に酵素を固定化して再使用する反応システムを構築し,さらに,ポリオキシエチレン鎖を持つイオン液体で酵素をコーティングするとリパーゼが顕著に活性化できることを明らかにした.本年度は下記の成果を得た.
(1) イオン液体コーティングによる酵素の活性化と反応制御
イミダゾリウム塩にプロリン側鎖を連結した新規プロリン置換イオン液体を合成し,リパーゼPSをこのイオン液体でコーティング処理すると顕著な反応加速が起こり,非天然D-プロリン置換イオン液体コーティングが最も活性化に効果があることを明らかにした.さらに,Geotrichum candidum由来の酸化還元酵素をイオン液体コーティングすると,緩衝液溶液中のアセトフェノンの不斉還元の反応速度が大きく向上し,酸化還元酵素もプロリン置換イオン液体コーティングで活性化することができた.
(2) 酵素反応に適した新規ホスホニウム塩イオン液体の開発
新規ホスホニウム塩イオン液体を合成し,このホスホニウム塩イオン液体中でリパーゼ触媒不斉アシル化反応を行ったところ,ジイソプロピルエーテルよりも反応が速いことがわかった.イオン液体という溶媒に酵素を固定化して再使用できることはすでに確立していたが,従来のジイソプロピルエーテル溶媒に較べると反応速度が低いという問題点があった.今回開発したホスホニウム塩イオン液体を溶媒に用いた場合,初めて有機溶媒を越える反応速度でアシル化反応が実現し,このイオン液体中でイオン液体コーティング酵素を再使用することができた.

Research Products

• [Journal Article] Design of Phosphonium Ionic liquids for Lipase-Catalyzed Transesterification (2008)
  • Author(s): Abe Y., Kude, K., Hayase S., Kawatsura M., Tsunashima, K., Itoh, T.
  • Journal Title: J. Mol. Catalysys B: Enzymatics 51 Pages: 81-85
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solubility Control of Fullerene Derivatives Using Imidazolium-Salt Moiety as Functional Group (2008)
  • Author(s): Itoh, T., Mishiro, M., Matsumoto, K., Hayase, S., Kawatsura, M.
  • Journal Title: Tetrahedron 64 Pages: 1823-1828
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Iron(III) chloride catalyzed Nazarov cyclization of 3-substituted thiophene derivatives (2008)
  • Author(s): Kawatsura, M., Higuchi, Y., Hayase, S., Nanjo, M., Itoh, T.
  • Journal Title: Synlett. Pages: 1009-1012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regioselective synthesis of trifluoromethyl group substituted allylic amines viapalladium catalyzed allylic amination (2008)
  • Author(s): Kawatsura, M., Hirakawa, T., Tanaka, T., Ikeda, D., Hayase, S., Itoh, T.
  • Journal Title: Tetrahedron Lett. 49 Pages: 2450-2453
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Linker-oriented Design of Binaphthol Derivatives for Optical Resolution Using Lipase-catalyzed Reaction (2008)
  • Author(s): Taniguchi, T., Fukuba, T., Nakatsuka, S., Hayade, S., Kawatsura, M., Uno, H., Itoh, T.
  • Journal Title: J. Org. Chem. 73(in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ruthenium-catalysed linear-selective allylic alkylation of allyl acetates (2007)
  • Author(s): Kawatsura, M., Ata, F., Wada, S., Havase, S., Uno, H., Itoh, T.
  • Journal Title: Chem. Commun. Pages: 298-300
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] gem-Difluorocyclopropane as Core Molecule Candidate for Liquid Crystal Compounds (2007)
  • Author(s): Itoh, T., Kanbara, M., Ohashi, M., Hayase, S., Kawatsura, M., Kato, T., Mivazawa, K., Takagi, Y., Uno, H.
  • Journal Title: J. Fluorine Chem. 128 Pages: 1112-1120
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enantioselective C-S bobd formation by iron/pybox catalyzed Michael addition of thiols to (E)-3-crotonoyloxazolin-2-one (2007)
  • Author(s): Kawatsura, M., Komatsu, Y., Yamamoto. M., Havase, S., Itoh, T.
  • Journal Title: Tetrahedron Lett. 48 Pages: 6480-6482
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Retention of Regiochemistry of Monosubstituted Allyl Acetates in the Ruthenium Catalysed Allylic Alkylation with Malonate Anion (2007)
  • Author(s): Kawatsura, M., Ata, F, Hayase, S., Itoh, T.
  • Journal Title: Chem. Commun. Pages: 4283-4285
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Design of Ionic Liquids as Reaction Media for the Grignard Reaction (2007)
  • Author(s): Itoh, T., Kude, K., Hayase, S., Kawatasura, M.
  • Journal Title: Tetrahedron Lett. 48 Pages: 7774-7777
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of optically pure cydoalkenols via combination strategy of enzymecatalyzed reaction and RCM reaction (2007)
  • Author(s): Han, S-H., Hirakawa, T., Fukuba, T., Havase, S., Kawatsura, M., Itoh, T
  • Journal Title: Tetrahedron: Asymmetry 18 Pages: 2484-2490
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Control of Physical Properties of Ionic Liquids by Point-Difluorination (2007)
  • Author(s): Itoh, T., Iwai, A., Tamura, S., Hayase, S., Kawatsura, M.
  • Journal Title: Abstracts of Papers, 233^rd ACS National Meeting, Chicago, United States, March. 25-27, ISBN 08412-7438-X Pages: 014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] イオン液体と触媒 (2007)
  • Author(s): 伊藤敏幸
  • Journal Title: 触媒 49 Pages: 226-231
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 超臨界流体とイオン液体中の合わせ技を利用する新しい酵素反応 (2007)
  • Author(s): 伊藤敏幸
  • Journal Title: JASCO REPRT, 超臨界最新技術特集9号 9 Pages: 1-9
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 生体触媒反応に適したホスホニウム塩イオン液体のデザイン,P51(ポスター) (2008)
  • Author(s): 伊藤敏幸, 安倍良和, 九手啓佑, 中嶋紫野, 早瀬修一, 川面 基
  • Organizer: 第8回GSCシンポジウム
  • Place of Presentation: 学術総合センター一橋記念講堂,東京
  • Year and Date: 20080306-07
• [Presentation] 鉄塩触媒によるピロール誘導体のNazarov型環化反応,IMO4 (2008)
  • Author(s): 伊藤敏幸, 藤原正宗, 早瀬修一, 川面 基
  • Organizer: 電気化学会第75回大会, S4「次世代を目指す有機電気化学
  • Place of Presentation: 山梨大学,甲府市
  • Year and Date: 2008-03-30
• [Presentation] 鉄塩触媒によるピロール誘導体のNazarov型環化反応,3J1-48 (2008)
  • Author(s): 藤原正宗, 早瀬修一, 川面基, 伊藤敏幸
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学,東京
  • Year and Date: 2008-03-28
• [Presentation] 鉄塩触媒によるインドールのマルチアルキル化反応,3J1-47 (2008)
  • Author(s): 小林淳可, 藤原正宗, 早瀬修一, 川面 基, 伊藤敏幸
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学,東京
  • Year and Date: 2008-03-28
• [Presentation] ポイントフッ素化フェロモン誘導体のChemo-enzymatic合成,3H4-53 (2008)
  • Author(s): 田中絢子, 早瀬修一, 川面 基, 伊藤敏幸
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学,東京
  • Year and Date: 2008-03-28
• [Presentation] コバルトアニオンを有する磁性フラーレン誘導体の合成,3H4-53 (2008)
  • Author(s): 松本 恵, 早瀬修一, 川面 基, 伊藤敏幸
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学,東京
  • Year and Date: 2008-03-28
• [Presentation] Lipaseによるspiro-bis-gem-ジフルオロシクロプロパンの光学活性体の合成,2C7-9 (2008)
  • Author(s): 中嶋紫野, 菅原 学, 安倍良和, 早瀬修一, 川面 基, 伊藤敏幸
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学,東京
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] イオン液体によるGeotrichum candidum IFO5767由来酸化還元酵素の活性化,1C7-34, (2008)
  • Author(s): 岡野 渚, 安倍良和, 九手啓佑, 松田知子, 中村 薫, 早瀬修一, 川面 基, 伊藤敏幸
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学,東京
  • Year and Date: 2008-03-26
• [Presentation] プロリン置換基を持つイミダゾリウム塩イオン液体によるリパーゼの活性化,1C7-41 (2008)
  • Author(s): 安倍良和, 岡野 渚, 平川琢也, 早瀬修一, 川面 基, 伊藤敏幸
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学,東京
  • Year and Date: 2008-03-26
• [Presentation] イオン液体溶媒システムによる鉄塩触Ary1 Grignazd試薬の迅速ホモカップリング,1Jl-34 (2008)
  • Author(s): 九手啓佑, 石岡昭彦, 安倍良和, 早瀬修一, 川面 基, 伊藤敏幸
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 立教大学,東京
  • Year and Date: 2008-03-26
• [Presentation] 新規ボスホニウム塩イオン液体を用いたリパーゼ触媒不斉アシル化反応,P50(ポスター) (2008)
  • Author(s): 安倍良和, 九手啓佑, 中嶋紫野, 早瀬修一, 川面基, 伊藤敏幸
  • Organizer: 第11回生解媒化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 鳥取県民文化会館,鳥取
  • Year and Date: 2008-01-14
• [Presentation] プロリン官能基を持つイオン液体による酵素反応活性化,P51(ポスター) (2008)
  • Author(s): 安倍良和, 平川琢也, 岡野渚, 松田知子, 中村薫, 早瀬修一, 川面基, 伊藤敏幸
  • Organizer: 第11回生体触媒化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 鳥取県民文化会館,鳥取
  • Year and Date: 2008-01-14
• [Presentation] スピロービス-gem-ジフルオロシクロプロパンのChemo-enzymadc合成,P52(ボスター) (2008)
  • Author(s): 伊藤敏幸, 菅原学, 中嶋紫野, 安倍良和, 早瀬修一, 川面 基, 宮沢和利, 加藤孝, 宇野英満
  • Organizer: 第11回生体触媒化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 鳥取県民文化会館,鳥取
  • Year and Date: 2008-01-14
• [Presentation] 生体触媒反応に適したイオン液体のデザイン (2007)
  • Author(s): 伊藤敏幸
  • Organizer: 文部科学省科学研究費補助金特定領域研究「イオン液体の科学」平成19年度第二回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 石川県立音楽ホール,金沢
  • Year and Date: 2007-12-26
• [Presentation] イオン液体を反応媒体とする酵素反応の展開,招待講演 (2007)
  • Author(s): 伊藤敏幸
  • Organizer: JCIIイオン液体研究推進懇話会講演会, 「イオン液体のライフサイエンスへの新展開」
  • Place of Presentation: 中央大学駿河台記念館,東京
  • Year and Date: 2007-12-20
• [Presentation] イオン液体による酵素反応活性化,ワークショップ4W26「酵素産業利用の現状と今後」,招待講演 (2007)
  • Author(s): 伊藤敏幸
  • Organizer: BMB2007(第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜,横浜
  • Year and Date: 2007-12-14
• [Presentation] Grignard反応媒体となるボスホニウムイオン液体のデザイン,21A (2007)
  • Author(s): 九手啓佑, 石岡昭彦, 安倍良和, 早瀬修一, 川面 基, 伊藤敏幸
  • Organizer: 第34回有機典型元素化学討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学,大阪
  • Year and Date: 2007-12-14
• [Presentation] 反応媒体に着目した新しい鉄塩触媒反応の開発,招待講演 (2007)
  • Author(s): 伊藤敏幸
  • Organizer: 岡山大学学内COE「鉄の化学の新展開」
  • Place of Presentation: 岡山大学,岡山
  • Year and Date: 2007-12-08
• [Presentation] Design of lonic Liquids for Biotrausformation and Iron salt-catalyzed reactions,招待講演 (2007)
  • Author(s): Itoh, T.
  • Organizer: Organic Chemistry Seminar 2007 of Chinese Academy of Science, Shanghai Institute of Chemistry
  • Place of Presentation: Shanghai, China,
  • Year and Date: 2007-11-16
• [Presentation] プロリン官能基を持つイオン液体による酵素反応活性化,2S3-10 (2007)
  • Author(s): 安倍良和, 岡野渚, 松田知子, 中村薫, 早瀬修一, 川面 基, 伊藤敏幸
  • Organizer: 2007年日本化学会西日本大会, ミニシンポジウム「バイオインスパイアード機能化学」
  • Place of Presentation: 岡山大学,岡山
  • Year and Date: 2007-11-11
• [Presentation] リパーゼ触媒不斉アシル化に適したイオン液体デザイン,2S3-09 (2007)
  • Author(s): 安倍良和, 九手啓祐, 中嶋紫野, 早瀬修一, 川面基, 伊藤敏幸
  • Organizer: 2007年日本化学会西日本大会, ミニシンポジウム「バイオインスパイアード機能化学」
  • Place of Presentation: 岡山大学,岡山
  • Year and Date: 2007-11-11
• [Presentation] ポイントフッ素化によるイオン液体の物性コントロール,2S405,依頼講演 (2007)
  • Author(s): 伊藤敏幸
  • Organizer: 2007年日本化学会西日本大会, ミニシンポジウム「フッ素の力量の新展開」
  • Place of Presentation: 岡山大学,岡山
  • Year and Date: 2007-11-10
• [Presentation] 反応媒体に着目した新しい鉄塩触媒反応の開発,招待講演 (2007)
  • Author(s): 伊藤敏幸
  • Organizer: 大阪市立工業研究所有機合成セミナー(2007)
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2007-10-24
• [Presentation] Development of Novel Iron Salt-catalyzed Reactions,招待講演 (2007)
  • Author(s): Itoh, T.
  • Organizer: The 100^th Annual meetin of Korean Chemical Society
  • Place of Presentation: Daegu, Korea
  • Year and Date: 2007-10-19
• [Presentation] イオン液体と触媒,招待講演 (2007)
  • Author(s): 伊藤敏幸
  • Organizer: 第1回JCIIイオン液体研究推進懇話会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-10-05
• [Presentation] 反応媒体に着目する電子移動型鉄塩触媒反応の開発,特1E11 (2007)
  • Author(s): 伊藤敏幸
  • Organizer: 2007年電気化学会秋季大会, シンポジウム:有機電気化学の新しい展開
  • Place of Presentation: 東京工業大学,東京
  • Year and Date: 2007-09-19
• [Presentation] Design of ionic Iiquids for biotransformation,基調講演 (2007)
  • Author(s): Itoh, T.
  • Organizer: International Symposium on Ionic Liquids and Life Science
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学理工学部,横浜
  • Year and Date: 2007-08-12
• [Presentation] Activation of Enzyme by the Coating of PEG-alkyl Sulfate Ionic Liquid, LMC2,招待講演 (2007)
  • Author(s): Itoh, T., Abe, Y., Matsushita, Y., Han, S-H., Hirakawa, T., Hayase, S., Kawatsura, M.
  • Organizer: 2^nd International Congress on Ionic Liquids (COIL-2),
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜,横浜
  • Year and Date: 2007-08-06
• [Presentation] Design of ionic liquids as reaction media in biotransformation and organic reaction, IL7,招待講演 (2007)
  • Author(s): Itoh, T.
  • Organizer: International Symposium on Synthesis and Applications of Ionic Liquids
  • Place of Presentation: 東京工業大学,すずかけホール,横浜
  • Year and Date: 2007-08-04
• [Presentation] Control of Physical Properties of Ionic Liquids Using Fluorine Chemistry, J8,依頼講演 (2007)
  • Author(s): Itoh, T., Abe, Y., Kude, K., Iwai, A., Hayase, S., Kawatsura, M.
  • Organizer: Japanese-French Seminar on Fluorine Chemistry
  • Place of Presentation: Reims, France
  • Year and Date: 2007-07-13
• [Presentation] イオン液体による酵素反応のブレイクスルー,招待講演 (2007)
  • Author(s): 伊藤敏幸
  • Organizer: 協和発酵工業バイオフロンティア研究所セミナー
  • Place of Presentation: 町田市,東京
  • Year and Date: 2007-05-28
• [Presentation] Iron Salt-Catalyzed Alkylation of lndole or Pyrrole,依頼講演 (2007)
  • Author(s): Itoh, T.
  • Organizer: Sir D.H. Barton Conference
  • Place of Presentation: St. Lucia
  • Year and Date: 2007-05-28
• [Book] Ed. Matsuda, T. "Future Directions in Biocatalysis" Ed. T. Matsuda, Chapter 1, p.p. 3-20(2007)「Biotransformationin ionic liquid」, ISBN 978-0-444-53059-2 (2007)
  • Author(s): Toshiyuki Itoh
  • Total Pages: 17
  • Publisher: Elsevier Bioscience,The Netherlands
• [Remarks]
  • URL: http://www.chem.tottori-u.ac.jp/~itoh/
• [Patent(Industrial Property Rights)] ホスホニウムイオン液体, ビアリール化合物の製造方法およびイオン液体の使用方法 (2007)
  • Inventor(s): 伊藤敏幸, 大石孝洋
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人鳥取大学, 株式会社カネカ
  • Industrial Property Number: 特許願2007-223988
  • Filing Date: 2007-08-30
• [Patent(Industrial Property Rights)] フラーレン誘導体 (2007)
  • Inventor(s): 伊藤敏幸, 上谷保則
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人鳥取大学, 住友化学株式会社
  • Industrial Property Number: 特願2007-236372,S16466JP01
  • Filing Date: 2007-09-12
• [Patent(Industrial Property Rights)] フラーレン誘導体およびそれを用いた有機光電変換素子 (2007)
  • Inventor(s): 伊藤敏幸, 上谷保則, 藤原 淳
  • Industrial Property Rights Holder: 国立大学法人鳥取大学, 住友化学株式会社
  • Industrial Property Number: 特願2007-296371,S16686JP01
  • Filing Date: 2007-11-15