ポリ(ビニルアルコール)の酵素合成

聚(乙烯醇)的酶法合成

基本信息

批准号：
13750816
负责人：
高須昭則
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

科学研究費補助金交付申請書に記載したとおり、アルドラーゼの逆反応を応用し、アセアルデヒドの連続的なアルドール反応によりポリ(ビニルアルコール)の合成を試みた。文献調査の結果、30種程度存在するアルドラーゼの中で、アルデヒドを供与体として用いることができるのは2-Deoxyribose-5-phosphate aldolase(DERA)のみであり、これが適当であると判断した。DERAの合成遺伝子を組み込まれた細菌E.Coli DH5αを購入し、これを培養することでDERAの抽出を試みた。抽出物のIRおよびSDS電気泳動を行った結果、28kDaのタンパク質であることがわかり、DERAのそれと一致した。さらに、酵素活性試験を行ったところ、1.01unit/mgの活性を示した。文献調査の結果、PVAの合成における開始剤には、モノマーであるアセトアルデヒドとの反応率が最も高いD-Glyceraldehyde-3-phosphate(D-G3P)が最も適していると考えられた。しかし、D-G3Pおいては一回アルドール反応が触媒されると鎖状の2-Deoxyribose-5-phosphate(DRP)が形成され、弱アルカリの条件(pH7.3〜7.5)では、その糖の環鎖平衡が環状の方に大きく傾くためにPVAの合成には至らなかった。そこで条件をpH5や6などの酸性の条件にした。こうすることにより平衡が鎖状の方へ傾き、PVAの合成に至りやすくなると考えた。しかし、この条件では反応は全く進行しなかった。これは、この条件ではDERAの高次構造が変化してしまい触媒作用を示さなかったと考えた。次に、D-G3Pとアセトアルデヒドの1:1付加体であるDRPを開始剤としたPVAの酵素合成を試みた。その結果、27℃、21日間反応させると重合度10のPVAオリゴマーが得られた(転化率33%)。重合の機構から考えて、100%イソタクッチクPVAであるといえ、これまでのチャンピオンデータ(79%)を大幅に上回った。以上、環境化学のみならず高分子合成化学の分野において興味深い結果が得られた。

如授予科学研究赠款的申请表中所述，我们试图通过应用醛糖酶的反应和连续的丙二醛反应来综合聚（乙烯基醇）。由于文献研究的结果，确定在30种类型的醛糖酶中，2-脱氧核糖5-磷酸醛糖酶（DERA）是唯一可以使用醛作为供体的醛固酶（DERA），这是合适的。我们购买了已掺入DERA合成基因的细菌E.ColiDH5α，并试图通过培养DERA来提取DERA。提取物的IR和SDS电泳表明它是28 kDa蛋白，与DERA的蛋白一致。此外，酶活性测试的活性为1.01单位/mg。文献研究的结果是，与单体乙醛的反应率最高的D-甘油醛-3-磷酸（D-G3P）被认为是合成PVA的最合适的启动因子。 However, when D-G3P is catalyzed once an aldol reaction is catalyzed, a chain-like 2-Deoxyribose-5-phosphate (DRP) is formed, and under weakly alkaline conditions (pH 7.3-7.5), the cyclic chain equilibrium of the sugar is significantly tilted towards the cyclic form, so PVA cannot be synthesized.因此，将条件设置为诸如pH 5和6的酸性条件。这将导致倾斜链条，从而更容易实现PVA合成。但是，在这些条件下，该反应根本没有进行。人们认为这在这些条件下改变了DERA的高阶构象，并且没有显示出催化作用。接下来，我们尝试使用DRP，D-G3P和乙醛的1：1加合物来合成PVA，作为引发剂。结果，当反应在27°C进行21天进行时，获得聚合度为10的PVA低聚物（转化率为33％）。考虑到聚合的机制，据说它是100％的iSotacchiku PVA，它明显好于以前的冠军数据（79％）。这些结果不仅在环境化学领域都很有趣，而且在聚合物合成化学领域也很有趣。