電気学的手法に基づくオリゴ糖自動合成装置の開発

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25410115
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 野上 敏材 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60402963)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 糖鎖 / 自動合成 / 有機化学 / 電解合成

研究実績の概要

本研究の最終目標は安価で、取扱いとスケールアップが容易な糖鎖の自動合成装置の開発である。本研究の申請時点の2012年段階で、糖鎖の自動合成装置はいくつかのグループによって開発されていたが、普及には至っていなかった。この間、一部の装置が市販化に至ったが、これまでの装置は固相合成を自動化したに過ぎない。
一方、申請者らは電気化学的に糖供与体を活性化してグリコシド結合を形成するいわゆる電解グリコシル化反応に着目し、オリゴ糖の液相自動合成に応用するための装置開発に取り組み以下の実績をあげた。
１．液相電解自動合成装置の開発：電解グリコシル化反応において最も重要な反応条件のパラメータは温度である。研究に着手した時点で、-80 ℃から-50 ℃付近の極低温条件を厳密に制御出来る温度可変の低温反応装置は存在していなかった。まず、代表者らは市販の低温装置を改造し、シリンジポンプ、直流安定電源とをシーケンサーで制御するタイプの初号機を完成させた。その後、シーケンサーをパソコンに置き換え、パソコン上で制御ソフトを用いて液相電解自動合成装置全体を制御するタイプへと改良した１号機を完成させた。
２．オリゴグルコサミン合成：装置を用いた合成に先立って、六糖までのオリゴグルコサミンを各段階で単離精製操作をしながら合成した。その知見を元に液相電解自動合成装置を用いて三糖から六糖までのオリゴグルコサミンを合成した。四糖までのオリゴ糖ではグリコシル化反応の平均収率80%以上を達成し、マニュアル合成を上回る結果を得た。
３．TMG-キトトリオマイシン前駆体四糖の合成：生物活性オリゴ糖の自動合成を目的にTMG-キトトリオマイシンを合成標的として前駆体となる四糖の合成を１号機を用いて実施した。グリコシド結合の立体化学について一部完全に制御出来ていないが、単糖から四糖前駆体を28%の収率で自動合成することが出来た。

研究成果

• [国際共同研究] 国立交通大学(台湾)
  • 国名: その他の国・地域
  • 外国機関名: 国立交通大学
• [雑誌論文] The β-Silyl Effect on the Memory of Chirality in Friedel-Crafts Alkylation Using Chiral α-Aryl Alcohols (2015)
  • 著者名/発表者名: Nokami, T.; Yamane, Y.; Oshitani, S.; Kobayashi, J.; Matsui, S.; Nishihara, T.; Uno, H.; Hayase, S.; Itoh, T.
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: Vol. 17 ページ: 3182-3185
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.5b01582
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of n-Type Semiconductor Based on Cyclopentene or Cyclohexene-fused [C60]-Fullerene Derivatives (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamane, Y.; Sugawara, K.; Nakamura, N.; Hayase, S.; Nokami, T.; Itoh, T.
  • 雑誌名: Journal of Organic Chemistry 巻: Vol. 80 ページ: 4638-4649
  • DOI: 10.1021/acs.joc.5b00530
  • 査読あり
• [雑誌論文] Copper Ion Containing Ionic Liquids Provides Improved Endurance and Switching Voltage Distributions of Conducting-Bridge Random Access Memory (CB-RAM) (2015)
  • 著者名/発表者名: Harada, A.; Yamaoka, H.; Watanabe, K.; Kinoshita, K.; Kishida, S.; Fukaya, Y.; Nokami, T.; Itoh, T.
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: Vol. 44 ページ: 1578-1580
  • DOI: 10.1246/cl.150773
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical Na-insertion/extraction properties of phosphorus electrodes in ionic liquid electrolytes (2015)
  • 著者名/発表者名: Shimizu, M.; Usui, H.; Yamane, K.; Sakata, T.; Nokami, T.; Itoh, T.; Sakaguchi, H.
  • 雑誌名: International Journal of Electrochemcal Science 巻: Vol. 10 ページ: 10132-10144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphonium alkyl PEG sulfate ionic liquids as coating materials for activation of Burkholderia cepacia lipase (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsubara, Y.; Kadotani, S.; Nishihara, T.; Hikino, Y.; Fukaya, Y.; Nokami, T.; Itoh, T.
  • 雑誌名: Biotechnology Journal 巻: Vol. 10 ページ: 1944-1951
  • DOI: 10.1002/biot.201500413
  • 査読あり
• [学会発表] Automated Electrochemical Assembly for Oligosaccharide Synthesis (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Nokami, Yuta Isoda, Keisuke Takayanagi, Norihiko Sasaki, Shuichi Hayase, Toshiyuki Itoh
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: ヒルトンハワイアンビレッジ、ホノルル、アメリカ合衆国
  • 年月日: 2015-12-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Electrochemical Method as an Enabling Tool for Glycosylation (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Nokami, Yuta Isoda, Norihiko Sasaki, Shuichi Hayase, Toshiyuki Itoh, Ryutaro Hayashi, Akihiro Shimizu, Jun-ichi Yoshida
  • 学会等名: Pacifichem2015
  • 発表場所: ヒルトンハワイアンビレッジ、ホノルル、アメリカ合衆国
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] 12)電解グリコシル化反応の精製プロセス迅速化を指向したイオン液体タグの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐々木紀彦、野上敏材、伊藤敏幸
  • 学会等名: 2015年日本化学会中国四国支部大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2015-11-15
• [学会発表] TMG-キトトリオマイシンの全合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 磯田悠太、佐々木紀彦、野上敏材、早瀬修一、伊藤敏幸
  • 学会等名: 2015年日本化学会中国四国支部大会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2015-11-15
• [学会発表] Automated Electrochemical Assembly of Oligosaccharides (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Nokami, Yuta Isoda, Norihiko Sasaki, Toshiyuki Itoh, Ryutaro Hayashi, Akihiro Shimizu, Jun-ichi Yoshida
  • 学会等名: IKCOC-13
  • 発表場所: リーガロイヤルホテル京都、京都
  • 年月日: 2015-11-12
  • 国際学会
• [図書] 糖鎖の新機能開発・応用ハンドブック 創薬・医療から食品開発まで (2015)
  • 著者名/発表者名: 野上敏材、他多数
  • 総ページ数: 628 (337-338)
  • 出版者: 株式会社 エヌ・ティー・エス
• [産業財産権] 立体選択的な糖鎖の製造方法 (2016)
  • 発明者名: 野上敏材
  • 権利者名: 野上敏材
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2016-64646
  • 出願年月日: 2016-03-09