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2010 年度 実績報告書

自然界の炭素固定を担うニッケル酵素類のモデル構築による反応機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22550059
研究機関名古屋大学

研究代表者

松本 剛  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教 (50311717)

キーワードニッケル酵素 / アセチルCoA合成酵素 / メチルCoM還元酵素 / チオラート / 炭素固定 / メタン生成
研究概要

平成22年度はアセチルCoA合成酵素(ACS)とメチルCoM還元酵素(MCR)のモデル研究を行った。ACSモデルについては、これまで二核ニッケルモデル錯体に導入していたジアニオン性のジアミンジチオラート配位子dadt^<Et>から、テトラアニオン性のジアミドジチオラートmbpaへの変更を検討し、酵素モデル反応を行う上で有用な出発物質となるニッケル二核錯体(Et_4N)[Ni(mbpa)NiCl(PPh_2Me)]の合成に成功した。この錯体とベンゼンチオラートの反応を検討した結果、クロリドとホスフィン配位子はいずれも置換活性であることがわかった。メチルアニオン種との反応も検討したが、原料錯体のTHFへの溶解度が低いため、反応が不均一に進行してしまい、メチル基の導入には至っていない。今後、溶解度を向上させるべく対カチオンを変更し、検討を続ける予定である.
MCRについては、酵素活性中心のニッケルに配位しているコリノイドのモデルとして、酵素と同様に平面N_4配位子となるサイクラムをニッケルに導入し、不活性状態の構造モデルとなるメチルCoMスルホナート配位ニッケル(II)サイクラム錯体を合成した。その分子構造はX線結晶構造解析によって明らかにした。ニッケル(II)状態では酵素反応は全く進行せず、安定に単離されたことから、活性状態では還元状態のニッケル(I)や高酸化状態のニッケル(III)などの酸化状態をとるものと考えられる。そこで、分子内にメチルチオエーテル部位を持つニッケル(I)サイクラム錯体を合成し、Me-S結合活性化を検討した。その結果、Me-Sがラジカル的に切断され、かさ高いチオール存在下では良好な収率でメタンが生成した。反応機構の詳細については、今後検討を継続する予定である。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Dihydrogen Activation by Sulfido-Bridged Dinuclear Ru/Ge Complexes : Insight into the [NiFe] Hydrogenase Unready State2011

    • 著者名/発表者名
      T.Matsumoto, N.Itakura, Y.Nakaya, K.Tatsumi
    • 雑誌名

      Chem.Commun.

      巻: 47 ページ: 1030-1032

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dodecannclear-Ellipse and Decanuclear-Wheel Nickel(II) Thiolato Clusters with Efficient Femtosecond Nonlinear Absorption2010

    • 著者名/発表者名
      C.Zhang, T.Matsumoto, 他
    • 雑誌名

      Angew.Chem.Int.Ed.

      巻: 49 ページ: 4209-4212

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coordination of Coenzyme M and Its Derivatives on Ni^<II>(tetraazacycle) Complexes : A Model for the Active Site of Methyl Coenzyme M Reductase2010

    • 著者名/発表者名
      J.Nishigaki, T.Matsumoto, K.Tatsumi
    • 雑誌名

      Eur.J.Inorg.Chem.

      巻: 30 ページ: 5011-5017

    • 査読あり
  • [学会発表] CH_<3->S Bond Cleavage of Ni(I) Cyclam Complexes Having Methylthioether Pendants : A Model Reaction of Methyl Coenzyme M Reductase2011

    • 著者名/発表者名
      J.Nishigaki, T.Matsumoto, K.Tatsumi
    • 学会等名
      The 1^<st> International Conference on MEXT Project of Integrated Research on Chemical Synthesis
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      20110124-20110125
  • [学会発表] Dinuclear Ni(II)-Ni(II/I/0)Complexes Coordinated by Diaminedithiolate (dadt^<Et>)^<2-> and Diamidodithiolate (mbpa)^<4-> : Active Site Models of Acetyl CoA Synthase2011

    • 著者名/発表者名
      A.Oana, T.Matsumoto, S.Arae, M.Ito, K.Tatsumi
    • 学会等名
      International Symposium on Chemistry of Reductases IV
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20110120-20110121
  • [学会発表] A Model Reaction of Methyl Coenzyme M Reductase : Methane Formation via CH_3-S Bond Activation of Ni(I) Cyclam Complexes Having Methylthio-Substituted Pendant Chains2010

    • 著者名/発表者名
      J.Nishigaki, T.Matsumoto, K.Tatsumi
    • 学会等名
      The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      ホノルル、ハワイ
    • 年月日
      20101215-20101220
  • [学会発表] Synthesis and Redox Properties of [1:3] Site Differentiated [4Fe-4S] Clusters Coordinated by Carboxylates and Imidazoles2010

    • 著者名/発表者名
      T.Terada, T.Matsumoto, K.Tatsumi
    • 学会等名
      The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      ホノルル、ハワイ
    • 年月日
      20101215-20101220
  • [学会発表] Dinuclear Nickel Complexes Modeling of the Active Site of Acetyl CoA Synthase : A Mechanistic Insight2010

    • 著者名/発表者名
      T.Matsumoto, M.Ito, K.Tatsumi
    • 学会等名
      The 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      ホノルル、ハワイ
    • 年月日
      20101215-20101220
  • [学会発表] メチルCoM還元酵素のモデルとなるNi(I)サイクラム錯体2010

    • 著者名/発表者名
      松本剛、西垣潤一、巽和行
    • 学会等名
      第37回有機典型元素化学討論会
    • 発表場所
      東室蘭
    • 年月日
      20101125-20101127
  • [学会発表] 1:3 Site-Differentiated [4Fe-4S] Clusters Carrying a Tridentate Thiolate Ligandand a Carboxylate2010

    • 著者名/発表者名
      T.Terada, T.Matsumoto, K.Tatsumi
    • 学会等名
      The 9^<th> Joint Seminar-University of Munster and Nagoya University
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      20100524-20100525
  • [学会発表] Ligand Substitution Reactions of the Chloride-Coordinated [3:1]Site-Differentiated [4Fe4S] Clusters2010

    • 著者名/発表者名
      D.Liu, T.Matsumoto, K.Tatsumi
    • 学会等名
      Nagoya University Global COE in Chemistry 3^<rd> Annual Symposium
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2010-06-16
  • [学会発表] [4Fe-4S] Clusters Coordinated by the Tridentate Thiolate TempS_3^<3-> and a Monodentate Thiolate/Carboxylate Ligand2010

    • 著者名/発表者名
      T.Terada, T.Matsumoto, K.Tatsumi
    • 学会等名
      Nagoya University Global COE in Chemistry 3^<rd> Annual Symposium
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2010-06-16

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公開日: 2012-07-19  

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