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次亜塩素酸と金属錯体の反応を支配する機構の解明とそれに基づく酵素機能変換法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H03032
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機化学
研究機関奈良女子大学

研究代表者

藤井 浩  奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (80228957)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2019年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2018年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2017年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
キーワード次亜塩素酸 / ヘム / 結合開裂 / 反応機構 / 殺菌 / サレン錯体 / 反応性 / 結合開裂様式
研究成果の概要

次亜塩素酸イオンの開裂様式について研究を行った。次亜塩素酸イオンの開裂過程は、その後に生成する反応活性種の性質を決定する重要な過程である。本研究では、ヘム錯体と次亜塩素酸イオンとの反応を低温で種々の分光法を用いて研究をした。その結果、次亜塩素酸イオンの開裂様式を支配する機構の解明に成功した。この機構は、次亜塩素酸イオン以外の他の酸化剤の結合開裂様式を予測できる一般性の高い機構であることが証明できた。さらに金属イオンに配位した次亜塩素酸イオンの反応性を制御する機構の解明にも成功した。アキシャル位とエクアトリアル位の配位子効果を統合的に説明できる機構を提案することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

次亜塩素酸は、非常に強い酸化力をもった不安定な分子であり、漂白剤や殺菌剤など身近なところで使用されている。最近では、コロナウイルスに対して効果がある、効果がないなどニュースで話題になっている。本研究では、次亜塩素酸イオンが活性化される機構を解明することに成功した。この機構では、次亜塩素酸イオン以外の多くの酸化剤の活性化を予測できる機構である。この機構は、次亜塩素酸イオンが殺菌や漂白などをする際の機構を解明する基礎的な情報を与える成果である。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (38件) (うち国際学会 10件、 招待講演 10件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Spectroscopic Evidence for Acid-Catalyzed Disproportionation Reaction of Oxoiron(IV) Porphyrin to Oxoiron(IV) Porphyrin π-Cation Radical and Iron(III) Porphyrin2020

    • 著者名/発表者名
      Kana Nishikawa, Yuki Honda, Hiroshi Fujii
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 142 号: 11 ページ: 4980-4984

    • DOI

      10.1021/jacs.9b13503

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of External Electric Fields on the Oxidation Reaction of Olefins by Fe(IV)OCl Porphyrin Complexes2020

    • 著者名/発表者名
      Zhifeng Ma, Naoki Nakatani, Hiroshi Fujii, and Masahiko Hada
    • 雑誌名

      Bull. Chem Soc. Jpn.

      巻: 93 号: 2 ページ: 187-193

    • DOI

      10.1246/bcsj.20190293

    • NAID

      130007798388

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Small Reorganization Energy for Ligand-Centered Electron-Transfer Reduction of Compound I to Compound II in Heme Model Study2019

    • 著者名/発表者名
      Fukui Nami, Li Xiao-Xi, Nam Wonwoo, Fukuzumi Shunichi, Fujii Hiroshi
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 58 号: 13 ページ: 8263-8266

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.9b01051

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Observation of Primary C-H Bond Oxidation by an Oxido‐Iron(IV) Porphyrin π‐Radical Cation Complex in a Fluorinated Carbon Solvent2019

    • 著者名/発表者名
      Morimoto Yuma、Shimaoka Yuki、Ishimizu Yuri、Fujii Hiroshi、Itoh Shinobu
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 58 号: 32 ページ: 10863-10866

    • DOI

      10.1002/anie.201901608

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental and theoretical studies of the porphyrin ligand effect on the electronic structure and reactivity of oxoiron(iv) porphyrin π-cation-radical complexes2019

    • 著者名/発表者名
      Yuri Ishimizu, Zhifeng Ma, Masahiko Hada, Hiroshi Fujii
    • 雑誌名

      J. Biological and Inorganic Chemistry

      巻: 24 号: 4 ページ: 483-494

    • DOI

      10.1007/s00775-019-01664-3

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Substitution Effects on Olefin Epoxidation Catalyzed by Oxoiron(IV) Porphyrin p-Cation Radical Complexes: A DFT study2019

    • 著者名/発表者名
      Zhifeng Ma, Kasumi Ukaji, Naoki Nakatani, Hiroshi Fujii, and Masahiko Hada
    • 雑誌名

      J. Comp. Chem.

      巻: 40(19) 号: 19 ページ: 1780-1788

    • DOI

      10.1002/jcc.25831

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Critical Factors in Determining the Heterolytic versus Homolytic Bond Cleavage of Terminal Oxidants by Iron(III) Porphyrin Complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Yokota Sawako、Fujii Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 140 号: 15 ページ: 5127-5137

    • DOI

      10.1021/jacs.7b13037

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coexpression of 5-Aminolevulinic Acid Synthase Gene Facilitates Heterologous Production of Thermostable Cytochrome P450, CYP119, in Holo Form in Escherichia coli2018

    • 著者名/発表者名
      Honda Yuki、Nanasawa Kii、Fujii Hiroshi
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 19 号: 20 ページ: 2156-2159

    • DOI

      10.1002/cbic.201800331

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Site‐Selective Supramolecular Complexation Activates Catalytic Ethane‐Oxidation of μ‐Nitrido‐Bridged Iron Porphyrinoid Dimer2018

    • 著者名/発表者名
      Yamada Yasuyuki、Mihara Nozomi、Takaya Hikaru、Kitagawa Yasutaka、Igawa Kazunobu、Tomooka Katsuhiko、Fujii Hiroshi、Tanaka Kentaro
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 25 号: 13 ページ: 3369-3375

    • DOI

      10.1002/chem.201805580

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preparation, Characterization and Reactivity of a Bis-hypochlorite Adduct of a Chiral Manganese(IV) Salen Complex2018

    • 著者名/発表者名
      Araki Ikuko、Fukui Kaoru、Fujii Hiroshi
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 57 号: 4 ページ: 1685-1688

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.7b02661

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Light-driven and mediator-free hydrogen evolution using a combination of a photosensitizer and recombinant Esherichia coli whole-cell biocatalyst2020

    • 著者名/発表者名
      Yuki Honda,Yuka Shinohara,Hiroshi Fujii
    • 学会等名
      日本化学会第100回春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] マンガン5価オキソポルフィリンモノ錯体の合成と反応性の研究2020

    • 著者名/発表者名
      加藤木優里、本田裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      日本化学会第100回春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Heterolytic versus Homolytic Bond Cleavage of Hypochlorite by Iron(III) Porphyrin Complexes2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujii
    • 学会等名
      International Conference on Bioinspired Small Molecule Activation
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] What is an essential factor for determining the bond cleavage process of heme-bound terminal oxidant?2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujii
    • 学会等名
      The First Asian Conference on Porphyrins, Phthalocyanines and Related Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 鉄4価オキソポルフィリン錯体の不均化反応の研究2019

    • 著者名/発表者名
      西川 佳那、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第13回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Compound-Iモデル錯体の反応性に対する溶媒効果の研究2019

    • 著者名/発表者名
      上野 夏奈子、石水 友梨、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第69回錯体化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シトクロムP450活性部位のモデル錯体の合成の研究2019

    • 著者名/発表者名
      竹田 彩乃、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第69回錯体化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 水溶性ヘム錯体による末端酸化剤の結合開裂過程の解 明と触媒反応の応用2019

    • 著者名/発表者名
      柳井 佳苗、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第69回錯体化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Studies on the disproportionation reaction of iron(IV) oxo porphyrin complexes2019

    • 著者名/発表者名
      Kana Nishikawa, Yuki Honda, Hiroshi Fujii
    • 学会等名
      第69回錯体化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シトクロム P450 の活性部位のモデル錯体の反応性2019

    • 著者名/発表者名
      竹田 彩乃、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第52回酸化反応討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Coumpound I モデル錯体の反応性に対する溶媒効果の研究2019

    • 著者名/発表者名
      上野 夏奈子、石水 友梨、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第52回酸化反応討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シトクロム P450 の反応中間体モデル錯体による C-H 結合の水酸化反応の反応機構2019

    • 著者名/発表者名
      岡田 沙樹、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第52回酸化反応討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ヘム錯体による末端酸化剤の O-X 結合開裂過程の制御機構2019

    • 著者名/発表者名
      藤井 浩、横田 紗和子、柳井 佳苗
    • 学会等名
      第52回酸化反応討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Participation of Electron-Transfer Process in Aromatic Hydroxylation Reactions by Heme Enzymes2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujii
    • 学会等名
      2018 Korea-Taiwan-Japn Bioinorganic Chemistry Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Participation of Electron-Transfer Processes in Oxygenation Reactions by High-valent Iron Porphyrin Complxes2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujii
    • 学会等名
      13th International Symposium on Activation of Dioxygen and Homogeneous Oxidation Catalysis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Participation of Electron-Transfer Process in Aromatic Hydroxylation Reactions by Heme Enzymes2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujii
    • 学会等名
      10th International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Heterolytic versus Homolytic Bond Cleavage of Hypochlorite by Iron Porphyrin Complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujii
    • 学会等名
      43rd International Conference on Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Marcus Theory Analysis of Aromatic Hydroxylation and Epoxidation Reactions by Compound I Model Complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujii
    • 学会等名
      International Symposium on Recent Advances in Bioinspired Molecular Catalysis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Critical Factors in Determining the Reactivity of Hypochlorite Adducts of Metal Complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujii
    • 学会等名
      9th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Disproportionation of Metal(IV) Oxo Complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Kana Nishikawa, Yuki Honda, Hiroshi Fujii
    • 学会等名
      43rd International Conference on Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 金属4価オキソポルフィリン錯体における不均化反応と オキソ配位子のpKaの研究2018

    • 著者名/発表者名
      西川 佳那、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第68回錯体化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ポルフィリン配位子が鉄3価5配位ヘムの中間スピン状 態に及ぼす影響について2018

    • 著者名/発表者名
      難 波 照代、小林 康浩、瀬戸 誠、藤井 浩
    • 学会等名
      第68回錯体化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] シトクロムP450の反応活性種が触媒する芳香族水酸化反応に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      奥泉 園子、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 鉄4価オキソポルフィリンπ-カチオンラジカル錯体による酸化反応の反応機構2018

    • 著者名/発表者名
      岡田 沙樹、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第12回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] シトクロムP450の反応活性種による芳香族化合物酸化反応の解析2018

    • 著者名/発表者名
      奥泉 園子、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第51回酸化反応討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] シトクロムP450によるアルカン水酸化反応の反応機構2018

    • 著者名/発表者名
      岡田 沙樹、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第51回酸化反応討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 鉄4価オキソポルフィリンπ-カチオンラジカルが触 媒するオレフィンのエポキシ化反応の反応機構について2018

    • 著者名/発表者名
      石水 友梨、藤井 浩
    • 学会等名
      第51回酸化反応討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] sMMOを模倣したN架橋二核鉄ポルフィリン錯体の合成と反応性2018

    • 著者名/発表者名
      武藤 晴香、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      第51回酸化反応討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ヘム錯体による次亜塩素酸の結合開裂過程の研究 酸化剤の結合開裂過程を支配するものはなにか?2018

    • 著者名/発表者名
      藤井 浩
    • 学会等名
      第59回錯体化学若手の会・近畿支部勉強会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シトクロムP450の反応活性種のモデル錯体を用いたベンジル位水酸化反応の速度論的研究2018

    • 著者名/発表者名
      岡田 沙樹、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      日本化学会第98回春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 鉄4価オキソポルフィリン錯体における不均化反応の研究2018

    • 著者名/発表者名
      西川 佳那、本田 裕樹、藤井 浩
    • 学会等名
      日本化学会第98回春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Participation of Electron-Transfer process in Aromatic Hydroxylation Reactions by Heme Enzymes2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujii
    • 学会等名
      International Symposium on Reactive Intermediates and Unusual Molecules
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 鉄3価ヘム次亜塩素酸錯体のOCl結合開裂に対する配位子の効果2017

    • 著者名/発表者名
      横田 紗和子、藤井 浩
    • 学会等名
      第11回バイオ関連化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] マンガン4価サレン錯体の配位子置換による構造 の研究2017

    • 著者名/発表者名
      荒木 郁子、藤井 浩
    • 学会等名
      第67回錯体化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ヘム錯体のポルフィリン配位子及び軸配位子が 鉄の電子状態に及ぼす効果について2017

    • 著者名/発表者名
      難波 照代、藤井 浩
    • 学会等名
      第67回錯体化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 鉄4価オキソポルフィリンπ-カチオンラジカルが触 媒するオレフィンのエポキシ化反応の電子移動過 程の寄与について2017

    • 著者名/発表者名
      石水 友梨、藤井 浩
    • 学会等名
      第67回錯体化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 疎水性反応空間を有するポルフィリン錯体の合成2017

    • 著者名/発表者名
      今仲庸介、藤井 浩
    • 学会等名
      第50回酸化反応討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 鉄4価オキソポルフィリンπ-カチオンラジカル錯体における配位子の構造と反応性の関係2017

    • 著者名/発表者名
      福井 奈美、藤井 浩
    • 学会等名
      第50回酸化反応討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] 錯体化合物辞典 錯体化学会編集2019

    • 著者名/発表者名
      藤井 浩 他255名
    • 総ページ数
      1000
    • 出版者
      朝倉書店
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 奈良女子大学 生物無機化学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.chem.nara-wu.ac.jp/%7Efujii/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 研究室のホームページ

    • URL

      http://www.chem.nara-wu.ac.jp/%7Efujii/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 研究室のホームページ

    • URL

      http://www.chem.nara-wu.ac.jp/~fujii/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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