Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

グリーンケミストリー / 超臨界二酸化炭素 / 酵素反応 / 二酸化炭素排出削減 / 合成化学 / 化学工業 / 脱炭酸酵素 / カルボキシル化反応 / 環境技術

CO2を反応物として用いる酵素反応を検討し、有用物質の合成法を見出すことを目的とする本研究において、まず、代表的な炭酸固定化反応関連酵素であるリンゴ酸酵素を、高圧CO2下で安定化させることに成功した。一方、他の要素に対して耐性のあるイソクエン酸脱水素酵素につき、発現系の構築に成功し、高圧CO2条件下で非常に安定性が高いことを確認した。この発現系で調整されたイソクエン酸脱水素酵素を用いたCO2固定化反応に成功し、加圧条件下において反応効率の改善を期待できる結果が得られた

アルコール脱水素酵素 / 超臨界二酸化炭素 / 酸化還元反応 / 酵素反応 / 環境技術 / 化学工学 / 合成化学 / 二酸化炭素排出削減

超臨界二酸化炭素中でのGeotrichum candidum由来の新規アルコール脱水素酵素による酸化還元反応の検討を行った。また、本反応に関与する2種類の酵素の単離精製に成功し、諸性質の解明を行った。1種類については、ほぼすべてのDNA配列を決定することができた。さらに、酵素の固定化法の検討を行い、超臨界二酸化炭素存在下での酵素の安定性を大幅に向上させことに成功した。

環境技術 / 合成化学 / 触媒・化学プロセス / 二酸化炭素排出削減 / 有機工業化学 / 超臨界流体化学

1)超臨界二酸化炭素の固定化:これまでに得られた1級、2級アミン類と二酸化炭素との反応により生成するカルバミン酸の反応性に関する基礎的知見をもとに二酸化炭素のアミン化合物からウレアやウレタンへの固定化におよぼす諸因子を明らかにして、連続反応装置による効率合成プロセス開発を検討した。その結果、アセチレンアミンと二酸化炭素から環状ウレタン化合物が二酸化炭素の超臨界状態で収率よく得られることを見いだした。詳細な反応機構の解析の結果、二酸化炭素とアミンが段階的に反応してカルバミン酸を生成し、これが分子内で環形成することを明らかにした。さらにこれまでに明らかにしていたアジリジンと二酸化炭素から合成できる水溶性のポリウレタンアミンが温度だけでなくpHにも応答する二重刺激応答性を示す材料であることがわかった。引き続き材料評価を検討中である。
さらに超臨界二酸化炭素への物質の溶解性を検証するために分光化学的手法を用いることにより溶解度を定量的に考察する手法の開発に成功した。この結果は、超臨界流体を研究するための基礎的知見の蓄積につながる重要な成果である。
2)超臨界メタノールの固定化:超臨界流体下での実施可能な連続反応装置の確立と超臨界メタノールの条件下でのフェノールなど芳香族化合物の選択的メチル化反応を検討した結果、固体触媒を選択することでフェノール酸素上あるいは芳香族炭素上にそれぞれ選択的にメチル化できることを見いだした。さらに、ジアミンのトメチル化およびジオール類のエーテル化反応を検討して超臨界メタノールの媒体としておよびメチル化剤としての一般性を実証するとともに、固体触媒反応の選択性改善のための反応因子を明らかにした。

【研究分担者】
山中理央	姫路獨協大学	薬学部	講師	(Kakenデータベース)