量子化学計算による生物無機化学の新たな展開

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18350088
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 吉澤 一成 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (30273486)
• 研究分担者: 塩田 淑人 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (70335991)
• 連携研究者: 蒲池 高志 九州大学, 先導物質化学研究所, 学術研究員 (40403951)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 量子化学 / 生物無機化学 / 金属酵素 / 反応機構 / 密度汎関数法

研究概要

量子化学計算により金属酵素の構造と反応性について研究を行った。とくに、量子力学と分子力学を組み合わせた、いわゆるQM/MM法により、チロシナーゼやB12関連酵素、ビオチンカーボキシラーゼの全原子計算を行い、これらの酵素の反応機構を解明した。さらに、人工錯体による窒素分子の活性化の機構について研究を行い、これを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Comparison of the Reactivity of Bis(μ-oxo)Cu^<II>Cu^<III> and Cu^<III>Cu^<III> Species to Methane (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Shiota and K. Yoshizawa
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 48 ページ: 838-845
• [雑誌論文] Photochemical Reversibility of Ring-Closing and Ring-Opening Reactions in Diarylperfluorocyclopentenes (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Staykov and K. Yoshizawa
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 113 ページ: 3826-3834
• [雑誌論文] Orbital View Concept Applied on Photoswitching Systems (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Tsuji, A. Staykov, and K. Yoshizawa
  • 雑誌名: Thin Solid Films (in press)
• [雑誌論文] DFT Study on the Mechanism of N-N Bond Cleavage by a Bis(μ-hydrido)diniobium Complex (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, Y. Shiota, T. Matsuo, H. Kawaguchi, and K. Yoshizawa
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 48 ページ: 3875-3881
• [雑誌論文] What is the Identity of the Metal Ions in the Active Sites of Coenzyme B12-Dependent Diol Dehydratase? A Computational Mutation Analysis (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kamachi, M. Takahata, T. Toraya, and K. Yoshizawa
  • 雑誌名: T. Kamachi, M. Takahata, T. Toraya, and K. Journal of Physical Chemistry B 113(in press)
• [雑誌論文] Bistability of Magnetization without Spin-Transition in a High-Spin Cobalt(II)Complex due to Angular Momentum Quenching (2009)
  • 著者名/発表者名: G. Juhasz, R. Matsuda, S. Kanegawa, K. Inoue, O. Sato, and K. Yoshizawa
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 131 ページ: 4560-4561
• [雑誌論文] Catalytic Mechanism of Fluoroacetate Dehalogenase : Computational Exploration of the Biological Dehalogenation (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kamachi, T. Nakayama, O. Shitamichi, K. Jitsumori, T. Kurihara, N. Esaki, and K. Yoshizawa
  • 雑誌名: Chemistry-A European Journal (in press)
• [雑誌論文] Theoretical Analysis of the Reaction Mechanism of Biotin Carboxylase (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ito, H. Kondo, Y. Shiota, and K. Yoshizawa
  • 雑誌名: Journal of Chemical Theory and Computation 4 ページ: 366-374
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Novel Ferrocene-Containing Pyridylamine Ligand and Their Ruthenium(II) Complexes : Electronic Communication through Hydrogen-bonded Amide Linkage (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Kojima, D. Noguchi, T. Nakayama, Y. Inagaki, Y. Shiota, K. Yoshizawa, K. Ohkubo, and S. Fukuzumi
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 47 ページ: 886-895
• [雑誌論文] Silicon-Carbon Unsaturated Compounds. 74. Thermal Behavior of 1-Silacyclobut-3-enes Generated from the Reaction of Acylpolysilanes with tert-Butylacetylene (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Naka, S. Motoike, N. Senbu, J. Ohshita, A. Kunai, K. Yoshizawa, and M. Ishikawa
  • 雑誌名: Organometallics 27 ページ: 2750-2755
• [雑誌論文] DFT Study on Chemical N2 Fixation by Using a Cubane-Type RuIr_3S_4 Cluster : Energy Profile for Binding and Reduction of N_2 to Ammonia via Ru-N-NH_x (x=1-3) Intermediates with Unique Structures (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Tanaka, H. Mori, H. Seino, M. Hidai, Y. Mizobe, and K. Yoshizawa
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 130 ページ: 9037-9047
• [雑誌論文] Rutenium-Catalyzed Selective and Efficient Oxygenation of Hydrocarbons with Water as an Oxygen Source (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Hirata, T. Kojima, Y. Mizutani, Y. Shiota, K. Yoshizawa, and S. Fukuzumi
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 47 ページ: 5772-5776
• [雑誌論文] Orbital Views of the Electron Transport in Molecular Devices (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Yoshizawa, T. Tada, and A. Staykov
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 130 ページ: 9406-9413
• [雑誌論文] Mechanism and Kinetics of Cyanide Decomposition by Ferrate (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Kamachi, T. Nakayama, and K. Yoshizawa
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 81 ページ: 1212-1218
• [雑誌論文] Theoretical Study of Long-Range Electron Transport in Molecular Junctions (2008)
  • 著者名/発表者名: D. Nozaki, Y. Girard, and K. Yoshizawa
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 112 ページ: 17408-17415
• [雑誌論文] Combined Experimental and Theoretical Approach to Understand the Reactivity of a Mononuclear Cu(II)-Hydroperoxo Complex in Oxygenation Reactions (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Kamachi, Y. -M. Lee, T. Nishimi, J. Cho, K. Yoshizawa, and W. Nam
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry A 112 ページ: 13102-13108
• [雑誌論文] Quantum Chemical Approach to the Mechanism for the Biological Conversion of Tyrosine to Dopaquinone (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Inoue, Y. Shiota, and K. Yoshizawa
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 130 ページ: 16890-16897
• [雑誌論文] Theoretical Study of the Direct Synthesis of H_2O_2 on Pd and Pd/Au Surfaces (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Staykov, T. Kamachi, T. Ishihara, and K. Yoshizawa
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 112 ページ: 19501-19505
• [雑誌論文] 人工変異酵素の設計と機能制御を目指して (2008)
  • 著者名/発表者名: 吉澤一成
  • 雑誌名: 触媒 50(7) ページ: 608-613
• [学会発表] 量子輸送現象における軌道理論 (2009)
  • 学会等名: 大学間連携事業シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 20090123-24
• [学会発表] QM/MM Study of Tyrosinase : Structure and Catalytic Mechanism (2009)
  • 学会等名: International Symposium of Chemistry of Reductases II
  • 発表場所: Nagoya University, Japan
  • 年月日: 20090114-16
• [学会発表] Quantum Chemical Study on the Biological Conversion of Tyrosine to Dopaquinone (2008)
  • 学会等名: The IUMRS International Conference in Asia 2008
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20081209-13
• [学会発表] QM/MM Study of the Catalytic Mechanism of Tyrosinase (2008)
  • 学会等名: The Fourth Asian Biological Inorganic Chemistry Conference (AsBIC IV)
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 20081110-13
• [学会発表] 量子輸送現象における軌道理論 (2008)
  • 学会等名: 分子科学討論会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20080924-27
• [学会発表] Computational Mutation Analysis of Coenzyme B_<12>-Dependent Diol Dehydratase (2008)
  • 学会等名: The Eighth Triennial Congress of the World Association of Theoretical and Computational Chemists (WATOC 2008)
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 20080914-19
• [学会発表] Quantum Chemical Approach to Bioinorganic Chemistry : Structure-Reactivity Relationship in Enzymatic Reactions (2008)
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on "Molecular Theory for Real Systems"
  • 発表場所: Okazaki, Japan
  • 年月日: 20080804-06
• [学会発表] 量子化学計算による酵素化学反応へのアプローチ (2008)
  • 学会等名: 九州大学情報基盤センターセミナー
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-04-25
• [図書] Methane Hydroxylation by First Row Transition Metal Oxides, Computational Modeling of Principles and Mechanisms of Transition Metal-Based Homogeneous Catalytic Processes(Morokuma, K. ; Musaev, D. G. Ed.;) (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa, K.
  • 出版者: Wiley-VCH
• [備考]
  • URL: http://trout.scc.kyushu-u.ac.jp/yoshizawaJ/index.html