超臨界二酸化炭素中でのバイオプロセスの新展開:環境調和型デラセミ化反応の開発

超临界二氧化碳生物加工的新进展：环境友好的去消旋反应的发展

基本信息

批准号：
16750135
负责人：
松田知子
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Tokyo 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：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

デラセミ化反応は、ラセミ体の化合物を光学活性体へ変換する反応である。光学活性化合物は医薬品中間体として必要で、それらを環境に負荷をかけずに合成する方法は非常に重要であり、原子収率が100%であるデラセミ化反応の開発は急務である。そこで、本研究では、アルコール脱水素酵素によりデラセミ化反応を行う方法の開発を行った。溶媒としては、酵素反応では通常、水が用いられることが多い。しかし、水中での反応では、生成物の抽出が困難であったり、有機溶媒を使用したりすることが必要であるので、本研究では、超臨界二酸化炭素を溶媒として利用した。超臨界二酸化炭素は、抽出溶媒としては実用プロセスに用いられており、生体触媒反応のための溶媒としても、注目されている。本年度は、超臨界二酸化炭素中でのデラセミ化反応により、光学活性体の大量合成を行うために、超臨界二酸化炭素流通式装置の構築、酵素の大量発現、固定化、実用化に向けた検討を行った。その結果、超臨界二酸化炭素流通式装置を用いる生体触媒による物質変換に適した生体触媒の固定化法を見いだすことが出来た。また、超臨界二酸化炭素中での反応の実用化には、時間および体積あたりの収率が非常に重要である。そのためには、高活性な生体触媒が必要である。酵素を大量発現するためには、生化学的性質の解明する必要であるが、本研究で使用している酵素は、その単離精製が非常に困難である。そこで、本研究では、酵素を単離精製せずに、酵素の遺伝子を抽出し、酵素を大腸菌で大量発現させることを試みた。以上の研究を行い、これらの結果により、超臨界二酸化炭素中でのデラセミ化反応の研究が進み、持続的社会の構築に貢献できた。

去消旋反应是将外消旋化合物转化为光学活性化合物的反应。作为医药中间体，需要光学活性化合物，在不对环境造成负担的情况下合成它们的方法极其重要，并且迫切需要开发原子收率100％的去消旋化反应。因此，在本研究中，我们开发了一种使用乙醇脱氢酶进行去消旋反应的方法。水通常用作酶反应中的溶剂。然而，在水中反应时，产物很难萃取或者需要使用有机溶剂，因此本研究采用超临界二氧化碳作为溶剂。超临界二氧化碳在实际过程中用作萃取溶剂，并且作为生物催化反应的溶剂也引起了人们的关注。今年，我们将构建超临界二氧化碳流动系统，对酶进行大规模表达和固定化，并进行实际应用研究，以便通过超临界二氧化碳中的去消旋反应大量合成光学活性物质。因此，我们能够发现一种适合使用超临界二氧化碳流动系统进行生物催化材料转化的生物催化剂固定方法。此外，对于超临界二氧化碳反应的实际应用，单位时间和体积的产率非常重要。为此，需要高活性的生物催化剂。为了大量表达酶，有必要阐明其生化特性，但本研究中使用的酶极难分离和纯化。因此，在本研究中，我们在未分离和纯化该酶的情况下提取了该酶的基因，并尝试在大肠杆菌中大量表达该酶。进行了上述研究，基于这些结果，超临界二氧化碳中的去消旋反应的研究取得了进展，为创建可持续发展的社会做出了贡献。

项目成果

期刊论文数量（14）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Organic synthesis using enzymes in supercritical carbon dioxide

在超临界二氧化碳中使用酶进行有机合成

DOI：
10.1039/b404564p
发表时间：
2004-09-28
期刊：
Green Chemistry
影响因子：
9.8
作者：
T. Matsuda;T. Harada;Kaoru Nakamura
通讯作者：
Kaoru Nakamura

Enzymatic Reactions in Supercritical CO2: Carboxylation, Asymmetric Reduction and Esterification

超临界 CO2 中的酶反应：羧化、不对称还原和酯化

DOI：
10.1002/chin.200506253
发表时间：
2004-10-05
期刊：
ChemInform
影响因子：
0
作者：
T. Matsuda;Kazunori Watanabe;T. Harada;Kaoru Nakamura
通讯作者：
Kaoru Nakamura

High-efficiency and minimum-waste continuous kinetic resolution of racemic alcohols by using lipase in supercritical carbon dioxide.

在超临界二氧化碳中使用脂肪酶高效、最小浪费地连续动力学拆分外消旋醇。

DOI：
10.1039/b406882c
发表时间：
2004-10-15
期刊：
Chemical communications
影响因子：
4.9
作者：
T. Matsuda;Kazunori Watanabe;T. Harada;Kaoru Nakamura;Yoshitaka Arita;Yukihiro Misumi;S. Ichikawa;T. Ikariya
通讯作者：
T. Ikariya

Systematic investigation of Saccharomyces cerevisiae enzymes catalyzing carbonyl reductions.

酿酒酵母酶催化羰基还原的系统研究。