[スポンサーリンク]

chemglossary

酵母還元 Reduction with Yeast

[スポンサーリンク]

ケトンのエナンチオ選択的な還元と言えば、CBS還元Noyori不斉還元などが知られていますが、それらと同様、古典的に知られている酵母還元について扱います。

古典的な例は、ベータケトエステルからベータヒドロキシエステルを得る反応や、βジケトンからβヒドロキシケトンを得る反応などが知られている。その他、単純なケトンの還元にも用いられる。現在では、リコンビナントなADH(Alcohol Dehydrogenase)を用いた反応が主流なため、また、先に述べた合成手法が開発されたため、酵母還元はほとんど用いられないが、歴史的には意義深い反応である。具体的には2000年ごろから大腸菌を用いたADHの大量発現系やGDHなどを用いた補酵素再生系が確立され、数多くのADHアイソフォームや様々なバクテリア由来のADHが単離、合成向けにBiocatalysis分野で使われ始めた。それ故、2000年以前の不斉合成では汎用されていた。

利点

  • 他の酵素や、バクテリアと比べて酵母は安価
  • 特に、ウイルスやバクテリアなどの滅菌処理が不要な環境(一般的な合成化学の研究室)で利用可能
  • 古典的に知られている反応であるため、簡単な化合物の場合、高エナンチオ選択的に目的物が得られる
  • グルコースなどの単純な基質を還元に用いて細胞内のNAD(P)Hの再生系に依存することができ、比較的高価なコファクターなどの添加が不要
  • 細胞の中に酵素やコファクターが存在するので、還元反応を触媒する比較的安定(タンパク質は補酵素が存在しないと不安定となる場合が多い)

欠点

  • 基本的に反応が遅い。
  • バクテリアが死滅していないものを使う場合は、基質がバクテリアの餌となる場合がある。
  • 酵母還元では、ある特定のdehydrogenaseの過剰発現株を用いない限り、酵母内の複数のDehydrogenaseが酵素として機能する。それぞれの酵素がR若しくはS体を優先的に与えることが知られているが、反応に供する化合物の構造や反応温度、基質濃度によってどちらの酵素がより優先的に働くかが決まる。よって、化合物によってはRとSを与える酵素のどちらの基質にもなりえることもあり、エナンチオ選択性が低下する。(この場合は、MVKやAllyl alcohol、thioesterやhalolactoneなどで一方の酵素を阻害することが可能であることもある。)
  • 基質濃度が高くなると、選択性が低下することがある
  • 基質の側鎖がかさ高くなる場合、反応が進行しない場合がある
  • 基質の水への溶解性が低い場合、反応が進行しない若しくはかなり遅くなる場合がある。(DMSOなどの溶媒を添加することも場合によっては可能である。)
  • 反応溶液は通常の有機化学の反応とは異なり、かなり粘性が高く、マグネティックスターラーでは酵母がすりつぶされてしまうことがあるので、撹拌効率などについても考慮し、必要な場合はメカニカルスターラーを用いる必要がある。
  • 臭い。抽出時にエマルジョンが発生し、特に大スケールでの反応は大変な場合がある。(振ったのちにセライトろ過などの方法や、量が多くない場合は、50 mLのファルコンチューブに分注し、遠心する。)

その他

  • 良い選択性が得られない場合、ADH(Alcohol Dehydrogenase,現在では両方のエナンチオマーに高能率で変換可能)などはキットが市販されているので購入して利用することが可能である。野依法やCBS法などを利用する。
  • Lipaseによる光学分割も化合物によっては視野に入れるべき場合もある。(基本的にLipaseはDKRをしないと、半分化合物を捨てるのでアトムエコノミカルでないのが欠点)
  • 選択性が一方の酵素の阻害により向上しない場合は、ホストを変更し、Pichia farinosaをはじめとする微生物を用いる。若しくは、各種ADHを過剰発現させたE coliなどを使うということもできるが、スタンダードな有機化学の研究室ではなかなかセットアップの関係で大腸菌の培養などは難しいので、発酵が可能な生化学系若しくは発酵学、Biosynthesis関連の研究室とのCollaborationを行う必要がある。

関連書籍

Gakushi

投稿者の記事一覧

東京の大学で修士を修了後、インターンを挟み、スイスで博士課程の学生として働いていました。現在オーストリアでポスドクをしています。博士号は取れたものの、ハンドルネームは変えられないようなので、今後もGakushiで通します。

関連記事

  1. ポリメラーゼ連鎖反応 polymerase chain reac…
  2. 熱分析 Thermal analysis
  3. フラグメント創薬 Fragment-Based Drug Dis…
  4. 色素増感型太陽電池 / Dye-sensitized Solar…
  5. 元素戦略 Element Strategy
  6. エピジェネティクス epigenetics
  7. リード指向型合成 / Lead-Oriented Synthes…
  8. 並行人工膜透過性試験 parallel artificial m…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 研究リーダーがPJを成功に導く秘訣
  2. SPring-8って何?(初級編)
  3. なれない人たちの言い訳(?)-研究者版-
  4. テトラブチルアンモニウムビフルオリド:Tetrabutylammonium Bifluoride
  5. ニッケル錯体触媒の電子構造を可視化
  6. ジェイ・キースリング Jay Keasling
  7. 細胞の中を旅する小分子|第二回
  8. 夏:今年もスズメバチ防護服の製造ピーク
  9. 吉野 彰 Akira Yoshino
  10. クリック反応の反応機構が覆される

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

注目情報

注目情報

最新記事

「未来博士3分間コンペティション2020」の挑戦者を募集

科学技術人材育成のコンソーシアムの構築事業(次世代研究者育成プログラム)「未来を拓く地方協奏プラ…

イグノーベル賞2020が発表 ただし化学賞は無し!

「人々を笑わせ、そして考えさせてくれる業績」に対して贈られるノーベル賞のパロディである「イグノーベル…

電子実験ノートSignals Notebookを紹介します ②

前回に引き続き(間がだいぶ空いてしまいましたが、、、)Signals Notebookの使い…

化学者のためのエレクトロニクス講座~有機半導体編

このシリーズでは、化学者のためのエレクトロニクス講座では半導体やその配線技術、フォトレジストやOLE…

第120回―「医薬につながる複雑な天然物を全合成する」Richmond Sarpong教授

第120回の海外化学者インタビューは、リッチモンド・サーポン教授です。カリフォルニア大学バークレー校…

DNAナノ構造体が誘起・制御する液-液相分離

第274回のスポットライトリサーチは、佐藤佑介 博士にお願いしました。液-液相分離は近年の一…

常圧核還元(水添)触媒 Rh-Pt/(DMPSi-Al2O3)

一般的な特長Rh-Pt/(DMPSi-Al2O3)は、優れた活性を示す水素還元(水添)触媒です。…

世界最高の耐久性を示すプロパン脱水素触媒

第273回のスポットライトリサーチは、北海道大学触媒科学研究所・中谷勇希さんにお願いしました。…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP