高機能性フラビン人工触媒の創製

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10440183
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 矢野 由美彦 群馬大学, 工学部, 教授 (30008510)
• 研究分担者: 近藤 慎一 群馬大学, 工学部, 助手 (20281503)
• キーワード: フラビンレセプター / アポタンパクモデル / 高酸化活性フラビン / 基質認識部位 / 水素結合 / 酸化還元電位

研究概要

フラビンの触媒部位近傍に非共有結合で反応に有利に働く因子を配置できる方法論の開発を目指して、水素結合を用いる機能性フラビンレセプターとしてグアニジニウムイオンを持つメラミン誘導体を種々合成した。いづれも、クロロフォルム中6-アザフラビンを5点あるいは7点水素結合で強力に捕捉する。二つのグアニジニウムイオンを持つレセプターは、6-アザフラビンのN(1),C(2)=O,N(3)-H,C(4)=O,N(5),N(6)-位が水素結合部位になり、酸化還元電位、酸化活性(チオール酸化)に著しい効果を及ぼす。また6-アザフラビンアニオンラジカルが安定に検出される。酸性度の高いN-アリール置換グアニジニウムイオンを用いるとN(1)-位が水素結合部位に入らなくても、ラジカルが安定化されることを見出した。第二の因子として、基質認識部位をもつレセプター、金属配位部位をもつ機能性レセプターを合成した。これらのレセプターは6-アザフラビン近傍に基質や金属イオンを集積させることができるため、高次触媒系といえる。基質認識部位としてメラミン環を導入すると、チミン部を有する基質の酸化反応は著しく加速される。金属配位部位としてビピリジル基を導入したレセプターは6-アザフラビンのN(1)-位近傍に亜鉛イオンなどの金属イオンを配置することができ、NADHモデルの酸化を加速することを見い出した。これらののレセプターはアポ酵素機能を持つ分子と見ることができ、今後の触媒設計における有用な知見であると考えている。

研究成果

• [文献書誌] T,Hayashi 他4名 Yano: "Bis-melamine Derivatives Bearing a Guanidinium Ion Which Bind 6-Azaflavin and a Thymine-Linked Substrate through Hydrogen Bonds in Chloroform,"chem.Lett.,. 9. 1018-1019 (2000)
• [文献書誌] H.Moriya Yano: "Effect of the Acidity of Melamine Derivatives Bearing a 2-Arylguanidinium Ion on 6-Azaflavin Binding in Chloroform,"Bull.Chem.Soc.Jpn.,. 73・11. 2539-2542 (2000)
• [文献書誌] H.Ohshiro 他8名 Yano: "Oxidation of a-Hydroxy Acids by Benzo-dipteridine Bearing Metal-Binding Site in the Presence of Divalent Metal Ion and Base in Organic Solvents,"J.Am.Chem.Soc.,. 123・(in press). (2001)
• [文献書誌] Y.Yano: "Flavin Chemistry with Oxidation-Active Flavin Mimics and Receptors,"Rev.Heteroatom Chem.,. 22・(in press). (2001)
• [文献書誌] Y.Yano: "Artificial Flavin Receptors. Effects of Hydrogen Bonding on Redox Properties of a Flavin Mimic,"Antioxidants and Redox Signaling (ARS),. 1 (in press). (2001)