| 研究課題/領域番号 |
26850109
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
米田 夕子 静岡大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (90638595)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | リグニン / 13C同位体 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、リグニンを酵素分解により有用な低分子芳香族化合物に資源化する際に、最も基礎的知見となるリグニンオリゴマーの分解機構のうち、特に化学構造と酵素分解反応の相関性を反応速度論に基づきに解明する。正確な反応速度を導き出すため、リグニンオリゴマーの特定部位を13C同位体標識したリグニンモデル化合物を酵素反応の基質として用い、反応過程をNMRで追跡し、正確な反応機序を明らかにする。
本年度は、当初の研究計画に従い、(1)13C同位体標識リグニンモデル化合物取得のための有機合成経路の確立、および、(2)13C同位体標識リグニンモデル化合物の有機合成について実施した。
先ず、リグニンモデル化合物の策定を行った。本研究では、モノリグノール間の結合の開裂反応に焦点を当てるため、β-O-4結合を有するモノリグノール二量体(bO4-1)を策定し、プロピル鎖の３つの炭素を全て13C同位体標識することとした。次に、(1)を実施した。これは入手可能な13C同位体化合物の種類は限定されており、また高価であるため、まず始めに十分量の原料が確保できる通常の化合物(12C化合物)を用い合成法の検討が必要なためである。検討の結果、酢酸-13C2を用いたFriedel-Craftsアシル化反応によりαおよびβ炭素を、またパラホルムアルデヒド-13Cを用いたアルドール反応によりγ炭素を付加させることでプロピル鎖の３つの炭素全てを13C同位体標識できることを見出した。さらに、各反応条件の詳細な検討を行い、bO4-1を高収率で得る全合成法を確立した。
この方法を用いて、(2)についてパイロットスケール合成を実施し、現在、最終的なデータを取得しているところである。
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| 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
本研究の遂行に必要不可欠な酵素反応の基質となる13C同位体標識リグニンモデル化合物の化学合成法を確立できた。これを用いた13C同位体標識リグニンモデル化合物(bO4-1)の大量スケール調製、および、これを基質に用いた酵素反応の速度論的解析を次年度以降計画通り実施できるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
まず、本年度確立した合成法に従い酵素反応の基質となる13C同位体標識リグニンモデル化合物の大量スケール調製を実施する。次に、この化合物を基質としたリグニン分解酵素（ラッカーゼなど）による分解実験を行い、この反応過程をNMRにて観測する。この結果からリグニンモデル化合物の酵素分解反応の反応速度を導出し、化学構造と酵素反応の相関性についての知見を得る。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
パイロットスケール実験の結果が出るまで、リグニンモデル化合物の調製に必要な13C同位体薬品類の大量購入を控えたために次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
パイロットスケール実験が完了し次第、予定通り薬品類の購入に充当する予定である。
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