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ヌクレオシド合成:グリコールアルデヒドを起点とするアパタイトリン酸触媒反応

公募研究

研究領域冥王代生命学の創成
研究課題/領域番号 15H01058
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京大学

研究代表者

岡本 晃充  東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (60314233)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2016年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワードヌクレオシド / リン酸 / 触媒 / 立体化学 / 生体分子 / 核酸 / 有機化学 / リボース / ヒドロキシアパタイト
研究実績の概要

本研究では、人工的に作成されたヒドロキシアパタイト粉末をアルドリッチから購入して、化学反応実験に使用した。反応は水中で行われた。反応生成物は、その構造として水酸基が多数現れると予想されたため、反応後に無水酢酸で処理してから、構造解析された。その結果、80℃、128時間の加熱により、ヒドロキシアパタイト粉末存在下でホルムアルデヒドとグリコールアルデヒドから、微量ではあったが、0.28%の収率でリボースを得ることができた。ホルムアルデヒドとグリコールアルデヒドからリボースが生じる反応を、各反応段階で精査すると、リボースへ至るまでの副生成物の生成に関わる多くの情報を得ることができた。
(1)ジヒドロキシアセトンに至る高効率反応:最初の段階である、ホルムアルデヒドとグリコールアルデヒドの縮合によるグリセルアルデヒドの生成とそれに続くジヒドロキシアセトンへの異性化は、速やかに進行し、定量的にジヒドロキシアセトンを生成した。
(2)リブロースへ至る熱力学的な反応:ジヒドロキシアセトンは、もう1分子のグリコールアルデヒドと縮合し、リブロースおよびキシルロースを与えた。これら2つの構造異性体の生成比率は、加熱温度や反応時間によって制御された。80℃、120時間を超える反応時間を経ることによって、リブロースが選択的に生成した。反応温度が60℃で反応時間が短いとキシルロースの生成が大きく高まった。
(3)好気性条件での酸化物の生成:加熱条件下、反応時間が長くなると、ギ酸などの糖酸化分解生成物が観察された。特にリブロースの選択的生成を目指した反応系中では、長時間の反応の後、1H NMRで反応をモニターしたところ、ギ酸特有のNMRシグナルが観測された。リブロース生成において、基質の変換率が高い割にはリブロースの収率が高くならないのは、このような糖酸化分解反応が競争的に起こるからであると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2017 2016

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] リボヌクレオシドの前生物的合成経路の探求2017

    • 著者名/発表者名
      宇佐美 花穂・岡本 晃充
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 鉱物によって触媒される糖の部分合成2016

    • 著者名/発表者名
      宇佐美 花穂、岡本 晃充
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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