含窒素複素環式カルベンを有する人工生体触媒の創成と有機合成への応用

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 25288078
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 依馬 正 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (20263626)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 生体触媒 / 有機触媒 / 含窒素複素環式カルベン / 無溶媒

研究成果の概要

炭素-炭素結合形成反応を触媒できる人工生体触媒を創成した。リパーゼの活性中心セリン残基と結合させるためにリン酸エステルを連結したNHC前駆体1を13段階で合成した。1をリパーゼに混ぜて両者が連結した人工生体触媒CALB-1を得た。ベンズアルデヒドのベンゾイン反応を触媒した。
変異導入でリパーゼのイソロイシン287をシステインに置換したI287C変異体を化学修飾した。
無溶媒でNHC触媒反応を行うと従来より少ない触媒量でも反応が進行することを発見した。触媒的な固体-液体又は固体-固体変換反応も進行した。固体-固体変換反応においては、固体混合物が部分的に融けた半固相状態を経由して反応が進行した。

自由記述の分野

生物有機化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

C-C結合形成反応を触媒できる汎用酵素は極めて希である。生体触媒は、環境に優しく持続的発展を可能にする技術の１つであるが、C-C結合形成反応を触媒できるものが少ないため、これを打破する革新的手法が待ち望まれていた。本研究では、C-C結合形成反応を触媒できる活性種として含窒素複素環式カルベン（NHC）を選択し、NHC前駆体をタンパク質反応場であるリパーゼに導入することにより、人工生体触媒を創成し、実際にC-C結合形成反応を触媒することを確認した。C-C結合形成反応を触媒する人工生体触媒を創成できることを実証した本研究の意義は極めて大きい。