2021 Fiscal Year Annual Research Report
Exploration of catalysis of N(5) unmodified flavin molecules
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19K05457
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
今田 泰嗣 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (60183191)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
南川 慶二 徳島大学, 教養教育院, 教授 (70250959)
荒川 幸弘 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (70709203)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 有機分子触媒 / フラビン触媒 / フォトレドックス触媒 / 酸素添加反応 / 脱水素反応 / フロー反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題ではN(5)位無置換フラビン分子の触媒機能を開拓し、実用的な有機分子触媒の確立を目的とし、フラビン酵素が司る①モノオキシゲナーゼ型、②オキシダーゼ型、③フォトリアーゼ型の酵素機能のフラビン分子触媒によるシミュレーションを提案した。
①モノオキシゲナーゼ型触媒作用に関しては、[1]フラビン分子のN(3)位にカルボキシル基を有するペプチドを導入したフラボペプチド、[2]ポリメタクリル酸にフラビン分子を導入した含フラビンポリメタクリル酸、[3]ポリエチレンのフルオロアシル化処理を利用したフラビン分子およびカルボキシル基を導入した球状ポリエチレンを合成し、モノオキシゲナーゼ活性の発現はいずれの場合においてもフラビン分子と近傍に存在するカルボキシル基の協働効果であることを明らかにし、モノオキシゲナーゼ型触媒活性を有するN(5)位無置換フラビン分子の設計指針を示した。
②オキシダーゼ型触媒作用に関しては、[1]重合誘起相分離条件でのラジカル共重合により合成した含フラビン多孔性ポリメタクリル酸エステル、懸濁重合により合成した[2]球状含フラビンポリメタクリル酸エステルおよび[3]球状含フラビンポリスチレンを合成し、これらの触媒活性および再利用性を検証し、これらを固定床触媒とするフロー反応系への展開を実証した。
③フォトリアーゼ型触媒作用に関しては、フラビン分子フォトレドックス触媒と第二級アミン触媒の協働触媒作用によるアルデヒドのオキシアミノ化反応を開発し、チューブ型反応器を利用したフロー系反応への展開を実証した。アミン触媒として光学活性第二級アミンあるいはトリペプチドを用いる不斉反応を達成した。また、フラビン―アミン複合型触媒による極めて高い反応量子収率を達成し、中間体として生成するエナミンからフラビン分子への電子移動が反応の鍵となることを検証した。
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