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本研究ではアミノ酸側鎖のジアステレオトピックなメチレン水素やメチル基の一方のみを立体選択的に重水素標識し、必要な位置に^<13>Cや^<15>Nを導入した多重標識アミノ酸の合成を行い蛋白質構造解析のプローブを提供すると共に、蛋白質の立体構造や機能発現のモチーフとなっているオリゴマーの配座特性を明らかにすることを目的としている。
^<13>Cや^<15>Nの導入に関しては、標識された原料化合物に制約があるため若干の工夫が必要ではあるものの、殆どの場合は既知のアミノ酸合成法により目的を達成することができる。しかし、アミノ酸側鎖を立体選択的に重水素標識するためには側鎖を構築する際に不斉合成の技術を駆使する必要があり、従来のアミノ酸合成法を用いることができない。従って、高立体選択的な重水素導入法を含めた新規なアミノ酸合成法の開発が必要となる。
これまで、種々の安定同位体標識アミノ酸の合成法を開発し、いくつかのアミノ酸についてはモノマーの配座解析を行うことによって蛋白質構造解析のプローブとしての有用性を確認した。また、これらの標識アミノ酸は蛋白質合成の際、効率よく蛋白質中に取り込まれることも判明している。しかし、側鎖に官能基を持つアミノ酸の同位体標識については、その重要性にもかかわらず、これまで未着手であった。本研究では、L-グルタミン酸から容易に得られる光学活性なラクタムやラクトンをテンプレートとする新規アミノ酸合成法を開発し、ロイシン、イソロイシン、プロリン、リジン、オルニチンの位置・立体選択的重水素標識を達成した。また、D-セリンから得られる重水素標識セリノールを鍵中間体とする重水素標識セリン、シスチン、アスパラギン酸の合成手法を確立した。
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