酸素化酵素機能を発現する金属錯体/酸素/電子伝達複合系の構築

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09555270
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 船引 卓三 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70026061)
• 研究分担者: 高野 幹夫 京都大学, 化学研究所, 教授 (70068138) ; 杉浦 幸雄 京都大学, 化学研究所, 教授 (40025698) ; 田中 庸裕 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70201621)
• キーワード: 非ヘム鉄錯体 / 酸素化酵素 / モノオキシゲナーゼ / ジオキシゲナーゼ / 電子伝達 / 芳香環酸素化開裂 / 非ヘムマンガン錯体 / 酵素モデル触媒

研究概要

非ヘム鉄錯体/酸素/電子伝達系による新規なモノオキシゲナーゼ型反応およびジオキシゲナーゼ型反応を開発する研究の一環として,2および3価鉄およびマンガン錯体による芳香環,アルカン,アルケンの酸素化を行い,新しい反応性を見いだした。Α-ケト酸依存型ジオキシゲナーゼの機能モデル反応を行い,シクロオクテンやノルボルネンの非自動酸化型の選択的なエポキシ化やシクロヘキサンやアダマンタンのようなアルカンの水酸化,カルボニル化のような酸素化反応を見いだした。Fe(V)=Oと比較して反応性が乏しいことを反映して,非常に遅い反応であるが,触媒的な反応が進行することが明らかになった。カテコールジオキシゲナーゼモデルによる芳香環からのジカルボン酸の合成反応に関しては,Fe(III)錯体によるintradiol型開裂を選択的,かつ,触媒的に行う反応系とは別に,Mn(II)による新たな反応を開発した。これはマンガンカテコールジオキシゲナーゼの最初のモデル反応である。反応中間体として,Mn(II)とセミキノナートから生成するMn(II)-セミキノナート錯体を単離し,Mn(II)-セミキノナートの電子状態を保っていることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Ryo Yamahara: "(Catecholato) iron (III) complexes with tetradentate tripodal ligands containing substituted phenol and pyridine units as structural and functional model complexes for the catechol-baound intermediate of intradiol-cleaving catechol dioxygenases"Inorg. Chim. Acta,. (in press).
• [文献書誌] Takuzo Funabiki: "Mechanism of Oxygenative Cleavage of Catechols by Nonheme Iron Complexes in Relevance to Catechol Dioxygenases Studied by Quantum Chemical Calculations"J. Mol. Cat. A.. 150. 37-47 (1999)
• [文献書誌] Takashi Yamamoto: "Structural Analysis of Iron and Manganese Species in Iron- and Manganese - Sulfated Zirconia"J. Phys. Chem. B. 103. 2385-2393 (1999)
• [文献書誌] Tsunehiro Tanaka: "Photocatalytic Oxidation of Alkane at a Steady Rate over Alkali-Ion-Modified Vanadium Oxide Supported on Silica"Catal. Today. (in press).