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2015 年度 実施状況報告書

「遠隔基関与」を利用した有機分子不斉触媒の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K05495
研究機関東京大学

研究代表者

工藤 一秋  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (80251669)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードヒスチジン / 多点活性化 / ペプチド / 触媒 / 加水分解
研究実績の概要

本研究の発端となったHis含有ペプチド触媒のHis側鎖イミダゾールの基質固定化効果に関して,当初有機溶媒中で行っていた反応を水系溶媒に変えたところ,期待したほどの加速効果が出ないことが分かった。これは,水系溶媒中ではそもそも疎水性相互作用によって基質が触媒近傍に集まりやすく,このためHisの寄与が”薄まって”しまうためと推察された。このことから,当初予定した非ペプチド系の含イミダゾール型アミン触媒の開発については実現が困難と判断して,研究の方向性を変更することとした。
Hisは生体内でセリンプロテアーゼの活性中心に含まれ,側鎖のイミダゾールはセリン側鎖ヒドロキシ基あるいは水分子の脱プロトン化による活性化に寄与していることが知られている。そこで,今回のHis含有ペプチドを加水分解触媒として用いることを着想した。基質として,p-ホルミルフェノールエステルを用い,ホルミル基がペプチドN末端のプロリンによってイミニウムイオンへと活性化され,それによってエステル部分の求電子性が増加,そこにイミダゾールで活性化された水分子が攻撃する,という仮説に基づいて反応を検討したところ,期待通りの加速効果が観察された。ペプチド配列中のHisの場所は重要であり,N末端から5残基目のHisを4残基目に変えると反応の加速効果が著しく減少し,His側鎖がペプチド上の適切な位置にあることの必要性が明らかになった。また,Hisをもたないペプチド触媒と外部から加えたイミダゾールの組み合わせでも目立った加速効果は得られず,イミダゾールがペプチド側鎖に存在することの重要性も確認された。

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

当初計画どおりには運ばなかったものの,視点を代えることで別な機能のペプチド触媒の設計に成功しており,さらにこの新しい系には立体あるいは位置選択性などの可能性が秘められることから,十分な進捗が得られたと判断できるため。

今後の研究の推進方策

上記でも述べたとおり,今回見出された加水分解反応には立体ならびに位置選択的な反応へと展開可能であり,ある程度大きな反応場を提供できるというペプチド固有の性質を引き出していく予定である。さらには,加水分解に限らず,Hisを適切な反応活性をもつ側鎖を有するアミノ酸に代えることによる拡張性も検討する。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Solvolysis of formylphenyl esters by a bifunctional peptide catalyst2016

    • 著者名/発表者名
      K. Akagawa, K. Kudo
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 45 ページ: 300-302

    • DOI

      10.1246/cl.151154

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Asymmetric Epoxidation of Enones by Peptide-Based Catalyst: A Strategy Inverting Juliá–Colonna Stereoselectivity2016

    • 著者名/発表者名
      K. Akagawa,T. Hirata, K. Kudo
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: 27 ページ: A-F

    • DOI

      10.1055/s-0035-1560597

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Kinetic Resolution of a Planar-Chiral [2.2]Paracyclophane Derivative by Helical-Peptide-Catalyzed Michael Addition of Nitromethane2015

    • 著者名/発表者名
      K. Akagawa, N. Nishi, I. Yoshikawa, K. Kudo
    • 雑誌名

      Eur. J. Org. Chem.

      巻: 2015 ページ: 5055-5059

    • DOI

      10.1002/ejoc.201500594

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Peptide-Catalyzed Desymmetrization of an Achiral Ferrocenyl Compound To Induce Planar Chirality2015

    • 著者名/発表者名
      K. Akagawa, M. Akiyama, K. Kudo
    • 雑誌名

      Eur. J. Org. Chem.

      巻: 2015 ページ: 3894-3898

    • DOI

      10.1002/ejoc.201500428

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Development of Peptide Catalysts for Activating Substrates via Michael-Type Addition2016

    • 著者名/発表者名
      杜肇南, 赤川賢吾, 工藤一秋
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学(京都)
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] 大規模ライブラリを用いた骨格探索とファインチューニングによるペプチド触媒の開発2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤潤一, 赤川賢吾, 工藤一秋
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学(京都)
    • 年月日
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [学会発表] Development of selective peptide catalysts having secondary structures2015

    • 著者名/発表者名
      K. Kudo, K. Akagawa
    • 学会等名
      International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • 発表場所
      Honolulu(USA)
    • 年月日
      2015-12-17 – 2015-12-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Screening of peptide libraries for discovering efficient aminocatalysts2015

    • 著者名/発表者名
      K. Akagawa, J. Satou, K. Kudo
    • 学会等名
      International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • 発表場所
      Honolulu(USA)
    • 年月日
      2015-12-16 – 2015-12-18
    • 国際学会
  • [学会発表] 大規模ライブラリスクリーニングによる新規ペプチド触媒の開発2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤潤一, 赤川賢吾, 工藤一秋
    • 学会等名
      第5回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      船堀タワーホール(東京都)
    • 年月日
      2015-10-13 – 2015-10-13
  • [学会発表] Asymmetric Intramolecular Morita-Baylis-Hillman Reaction Promoted by Peptide Catalysts with Multiple Functional Groups2015

    • 著者名/発表者名
      杜肇南, 赤川賢吾, 工藤一秋
    • 学会等名
      第5回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      船堀タワーホール(東京都)
    • 年月日
      2015-10-13 – 2015-10-13
  • [学会発表] 第一級アミン型ペプチド不斉触媒の開発2015

    • 著者名/発表者名
      工藤一秋
    • 学会等名
      第64回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2015-09-15 – 2015-09-17
  • [図書] 有機化学2015

    • 著者名/発表者名
      工藤一秋,渡辺正
    • 総ページ数
      204
    • 出版者
      化学同人
  • [備考] 発表論文

    • URL

      http://www.iis.u-tokyo.ac.jp/~kkudo/publication.html

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公開日: 2017-01-06  

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