2021 Fiscal Year Annual Research Report
Active Site Model of Novel Copper Monooxygenase and Application to Oxidative Degradation of polysaccharides
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19K22201
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
伊東 忍 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30184659)
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2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 多糖類分解酵素 / メタン酸化酵素 / 銅錯体 / 酸化反応機構 / 分子状酸素の活性化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リグノセルロース系バイオマスは、バイオ燃料の原料として地球上に最も豊富に存在する原材料であり、主に、セルロースやヘミセルロースと芳香族系の高分子(リグニン)で構成されている。このリグノセルロース系バイオマスは、再生可能エネルギーの原料としてのみならず、化学製品の材料としても大きな可能性を秘めている。この様な観点から、セルロースなどの多糖類の効率的な分解方法の開発が急務となっている。本研究では、最近発見された新しい銅含有酸素添加 酵素であるPolysaccharide Monooxygenase(PMO)に着目し、酵素活性中心の精密なモデル化と、それを用いた反応機構の解明、および多糖類の酸化的分解反応系の開発をめざして検討を行った。単核銅-活性酸素錯体の化学は、二核銅-活性酸素錯体の化学と比べると遅れており、未解明な問題が多く残されている。また、酵素活性中心の構造を正確に再現するイミダゾール配位子を用いた研究例も非常に少ない。本研究は、このような未開拓の分野に果敢に挑戦し、単核銅-活性酸素錯体の精密モデル化の達成を目的とし、これまでに、酵素活性中心を正確に再現したモデル錯体の合成と構造および分光学的特性評価を行った。さらに、銅錯体の構造と触媒機能の解明をめざし、グリコシド結合を有するモデル化合物やアルカンの酸化反応について検討を行った。その結果、グリコシド結合の酸化的開裂反応やシクロヘキサンの水酸化反応が進行することを見いだした。本年度は、これらの反応について速度論的に検討を行い、反応機構解明のために必要な基礎的情報を収集した。更に、イミダゾール基を導入した新しい配位子を設計し、それらの構造、物理化学的特性、および触媒活性について検討し、構造と触媒活性の相関関係を明らかにした。また、金属として、銅以外の鉄やニッケルについても検討し、金属の役割を明らかにした。
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