2018 Fiscal Year Research-status Report
Absolute configuration control through chemo-enzymatic onepot process
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17K07785
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| Research Institution | Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 博文 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究主任 (70443546)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 嘉 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 生物・生活材料研究部, 研究主任 (60416310)
川崎 英也 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (50322285)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ワンポット反応 / 酵素反応 / トランスアミナーゼ / chemo-enzymaticプロセス / 1-フェニルエチルアミン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は金属触媒反応と生物触媒反応を組み合わせたマルチステップワンポットchemo-enzymatic反応システムを構築することを目的としている。平成30年度は金属触媒反応としてパラジウム-銅を用いたワッカー酸化反応を行い、メタノール-水の混合溶媒中で99％の転化率でアセトフェノンを得ることができた。生物触媒反応としてはケトンを光学活性なアミノ基に変換することのできるトランスアミナーゼによるアミノ基交換反応を検討した。Vibrio fluvialis由来 (VF-TA) 等4種類のトランスアミナーゼを準備し、アセトフェノンを基質としたアミノ基交換反応を行った。種々のトランスアミナーゼのうち、初期条件で49％の転化率を示したVF-TAについてさらなる条件検討を行ったところ、補酵素 (NAD+) の再生をGDHで行った系で最大91%の収率と99％の光学収率を達成することができた。
続いて、それぞれの反応を組み合わせたワンポット反応を行ったところ、酵素によるアミノ基交換反応が銅に阻害されて進行しなかった。この問題点を解決するために、昨年度同様にポリジメチルシロキサン (PDMS) で作成した膜容器を用いて酸化反応とアミノ基交換反応にしきりをして逐次反応を行った。最適化した条件を基に反応を行った結果、スチレンから(S)-1-フェニルエチルアミンが収率93％、光学収率99%で得られた。これにより、PDMS膜を用いたワッカー酸化反応とトランスアミナーゼアミノ基交換反応がともに進行しし、PDMS膜を用いたワンポットchemo-enzymaticプロセスの例を新たに加えることができた。
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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
平成30年度の研究目標は、PDMS膜を用いたchemo-enzymaticプロセスが有効に機能することを示すことである。
研究のステージは①素反応（ワッカー酸化とアミノ基交換反応）の最適化、②素反応同士の組み合わせの確認、③うまく行かない場合にPDMS膜の有効性を確認すること、④PDMS膜を用いたchemo-enzymaticプロセスの最適化による科学収率と光学収率の改善、⑤分析条件の確立、であるが、①ではそれぞれの反応の最適化と酵素の選定をすることができた。②では、単純な素反応同士の組み合わせではchemo-enzymatic反応が進行しないことがわかり、その原因が銅イオンであることを突き止めた。③では、PDMS膜を導入することにより酸化触媒と酵素の接触を断ち、化学収率は低いものの、chemo-enzymaticプロセスが進行することを示した。④では、酵素反応の触媒サイクルを見直すことにより、光学収率99％を下げることなく最大化学収率93%を達成した。⑤では導入したGCによる分析とキラルHPLCを組み合わせることにより分析条件を確立した。
以上のように、平成29年度に計画されていたすべての計画について良好な結果が得られており、研究は順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度の計画では、本年度までの蓄積を基に、基質と生成物の絶対配置が逆となるような、光学反転法などの応用研究について検討を行う。併せてさらなる応用研究として、基質、酸化剤、酵素など諸条件について検討を行い、PDMS膜を用いたchemo-enzymaticプロセスの有効性を示していく。
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| Causes of Carryover |
光学反転法の研究にかかる化合物のGC分析を次年度に実施することとし、そのためのHPLCカラムとGCカラムを購入するため。また、構造解析やデータ処理にかかる専門ソフトの購入を行うため。
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