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2013 年度 実績報告書

巨大分子空孔を活用した活性種反応性の自在制御

計画研究

研究領域直截的物質変換をめざした分子活性化法の開発
研究課題/領域番号 22105011
研究機関東京工業大学

研究代表者

後藤 敬  東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (70262144)

研究期間 (年度) 2010-06-23 – 2015-03-31
キーワード有機化学 / 物質変換 / 分子活性化 / 活性種 / 分子空孔
研究概要

生体反応に含まれる反応活性種は、基質以外の分子の活性化にも有用と考えられ、未開拓の反応性の宝庫と言える。従来その不安定性のために、人工系での合成が困難であった生体反応中間体を安定に合成し、有効に活用することができれば、新たな分子活性化法が開発できるものと期待される。今年度、新たに開発したアミノ酸含有巨大分子キャビティを活用することで、生体内において重要な役割を果たしている小分子の活性化、特に活性窒素種が関与する反応過程についてモデル研究を行った。ニトログリセリンをはじめとする硝酸エステルは、顕著な血管拡張作用を有するために狭心症などの特効薬として古くから用いられている。システインチオニトラートは、硝酸エステルが生体内で活性化される際に中間体として生成すると提唱されている。しかし、この生体内活性化の作用機序については、硝酸エステルが最終的に一酸化窒素に変換されること以外は実験的根拠に乏しく、提案されてきた化学変換過程についても推測の域を出ていない。今回、ナノサイズのキャビティ内にシステインユニットを導入した新規な巨大分子空孔を活用することで、システインチオールと硝酸エステルとの反応によりシステインチオニトラートが生成することを実証することに初めて成功した。さらに、システインチオニトラートがチオールに対するニトロソ化剤として機能し、S-ニトロソチオールを与えることを実験的に示すとともに、その詳細な反応機構を明らかにした。S-ニトロソチオールは生体内で一酸化窒素供与体として機能することから、今回得られた結果は、システインチオールが関わる硝酸エステルの活性化機構を解明する上で、重要な基礎的知見と考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

生化学的にきわめて重要な分子活性化過程である硝酸エステルの活性化機構について、その中間体であるシステインチオニトラートの合成に初めて成功するとともに、提唱されてきた化学反応過程を実験的に示すことに成功しており、ほぼ予定通りの進捗状況と考えられる。

今後の研究の推進方策

生体機能において重要な分子活性化過程のモデル研究を引き続き推進するとともに、酵素反応中間体の有機合成反応への応用を図る。さらに、新規な巨大分子空孔型配位子を開発し、二酸化炭素や亜酸化窒素など小分子活性化へ展開する。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Transnitrosation from a stable thionitrate to an amine with concomitant formation of a sulfenic acid2013

    • 著者名/発表者名
      Kei Goto, Shuhei Yoshikawa, Taku Ideue, Shohei Sase
    • 雑誌名

      Journal of Sulfur Chemistry

      巻: 34 ページ: 705-710

    • DOI

      10.1080/17415993.2013.794801

    • 査読あり
  • [学会発表] Organoelement Chemistry in Mechanistic Studies on Biological Reactions2014

    • 著者名/発表者名
      Kei Goto
    • 学会等名
      US/Japan Joint Symposium on Advanced Organo-Main Group Chemistry
    • 発表場所
      Nagoya (Japan)
    • 年月日
      20140329-20140329
    • 招待講演
  • [学会発表] ヨウ化セレネニルを用いたアルケンのアミノセレン化反応の開発2014

    • 著者名/発表者名
      高橋絵里歌,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] 活性窒素種によるS-ニトロソチオールの酸化反応に関する機構的研究2014

    • 著者名/発表者名
      井手上拓,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] 巨大分子キャビティに内包されたシステインチオールと硝酸エステルの反応2014

    • 著者名/発表者名
      佐野 司,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] Bowl型立体保護基を有するN-ヒドロキシセレネンアミドとチオールとの反応2014

    • 著者名/発表者名
      石原充裕,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] Bowl型骨格を有する一級アルキル置換セレネン酸から安定なセレノアルデヒドへの変換2014

    • 著者名/発表者名
      柿本 涼,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20140327-20140330
  • [学会発表] キャビティ型分子骨格を活用した生体反応活性種のモデル研究2014

    • 著者名/発表者名
      後藤 敬
    • 学会等名
      第2回生物元素戦略研究会
    • 発表場所
      浜松
    • 年月日
      20140301-20140301
  • [学会発表] Modeling of Reactive Intermediates Derived from Cysteine Thiols by Utilizing Molecular Cavities2014

    • 著者名/発表者名
      Kei Goto
    • 学会等名
      26th International Symposium on the Organic Chemistry of Sulfur
    • 発表場所
      Istanbul (Turkey)
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
    • 招待講演
  • [学会発表] Bowl型分子キャビティを活用したセレン含有メチオニンスルホキシド還元酵素の反応機構に関するモデル研究2013

    • 著者名/発表者名
      柿本 涼,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      第40回有機典型元素化学討論会
    • 発表場所
      東大阪
    • 年月日
      20131205-20131207
  • [学会発表] Bowl型立体保護基を活用したNO+によるS-ニトロソチオールの活性化機構の解明2013

    • 著者名/発表者名
      井手上拓,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      第40回有機典型元素化学討論会
    • 発表場所
      東大阪
    • 年月日
      20131205-20131207
  • [学会発表] S-ニトロシステインからチオールへのニトロソ転移の反応機構の解明2013

    • 著者名/発表者名
      佐野 司,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      第40回有機典型元素化学討論会
    • 発表場所
      東大阪
    • 年月日
      20131205-20131207
  • [学会発表] Bowl型立体保護基を活用した初めてのN-ヒドロキシセレネンアミドの合成2013

    • 著者名/発表者名
      石原充裕,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      第40回有機典型元素化学討論会
    • 発表場所
      東大阪
    • 年月日
      20131205-20131207
  • [学会発表] キャビティ型置換基を活用したヨウ化セレネニルのアルケン活性化機構に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      高橋絵里歌,海老澤和明,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      第40回有機典型元素化学討論会
    • 発表場所
      東大阪
    • 年月日
      20131205-20131207
  • [学会発表] Synthesis and Application of Cysteine Model Compounds Based on Nano-sized Molecular Cavities2013

    • 著者名/発表者名
      Kei Goto
    • 学会等名
      The 16th Japan-Korea Seminar on Organic Chemistry
    • 発表場所
      Sendai (Japan)
    • 年月日
      20130927-20130930
    • 招待講演
  • [学会発表] S-ニトロソシステイン誘導体の熱分解機構に関する速度論的研究2013

    • 著者名/発表者名
      井手上拓,佐瀬祥平,後藤 敬,Manik Ghosh,永瀬 茂
    • 学会等名
      第24回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130905-20130907
  • [学会発表] 一級アルキル置換セレネン酸の合成と安定なセレノアルデヒドへの変換2013

    • 著者名/発表者名
      柿本 涼,佐瀬祥平,後藤 敬
    • 学会等名
      第24回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130905-20130907
  • [学会発表] Modeling of Highly Reactive Intermediates in the Reaction of Cysteine Thiols and Reactive Nitrogen Species2013

    • 著者名/発表者名
      Kei Goto
    • 学会等名
      6th Heron Island Conference on Reactive Intermediates and Unusual Molecules
    • 発表場所
      Queensland (Australia)
    • 年月日
      20130707-20130713
    • 招待講演
  • [学会発表] 巨大分子空孔を活用した生体内における活性窒素種の反応過程に関するモデル研究2013

    • 著者名/発表者名
      後藤 敬
    • 学会等名
      新学術領域研究「分子活性化」第5回公開シンポジウム
    • 発表場所
      姫路
    • 年月日
      20130530-20130531
  • [学会発表] ナノサイズキャビティ型骨格を有するセレノシステインモデル化合物の合成と応用2013

    • 著者名/発表者名
      後藤 敬,柿本 涼,佐瀬祥平
    • 学会等名
      第10回ホスト・ゲスト化学シンポジウム
    • 発表場所
      和歌山
    • 年月日
      20130525-20130526
  • [図書] Synergy in Supramolecular Chemistry2014

    • 著者名/発表者名
      Kei Goto et al.
    • 総ページ数
      印刷中
    • 出版者
      CRC Press/Auerbach/Chapman & Hall/Productivity Press

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公開日: 2015-05-28  

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