[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. メタンハイドレート Methane Hydrate
  2. メソリティック開裂 mesolytic cleavage
  3. CRISPR(クリスパー)
  4. シトクロムP450 BM3
  5. Spin-component-scaled second-ord…
  6. コールドスプレーイオン化質量分析法 Cold Spray Ion…
  7. フラグメント創薬 Fragment-Based Drug Dis…
  8. UiO-66: 堅牢なジルコニウムクラスターの面心立方格子

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. Bayer/Janssen Rivaroxaban 国内発売/FDA適応拡大申請
  2. 進む分析機器の開発
  3. ゲオスミン(geosmin)
  4. 大学院生のつぶやき:研究助成の採択率を考える
  5. インタビューリンクー時任・中村教授、野依理事長
  6. 『元素周期 ~萌えて覚える化学の基本~』がドラマCD化!!!
  7. ケムステスタッフ徹底紹介!
  8. ロンドン・サイエンスミュージアム
  9. シャープレス不斉アミノヒドロキシル化 Sharpless Asyemmtric Aminohydroxylation (SharplessAA)
  10. 従来製品の100 倍以上の光耐久性を持つペンタセン誘導体の開発に成功

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2020年2月
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
242526272829  

注目情報

注目情報

最新記事

Excelでできる材料開発のためのデータ解析[超入門]-統計の基礎や機械学習との違いを解説-

 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影響を受け、従来の経験と勘によ…

超原子価ヨウ素反応剤を用いたジアミド類の4-イミダゾリジノン誘導化

第468回のスポットライトリサーチは、岐阜薬科大学  合成薬品製造学研究室(伊藤研究室)に所属されて…

研究室でDIY!ELSD検出器を複数のLCシステムで使えるようにした話

先日のBiotage Selekt + ELSDの記事でちらっと紹介した、ELS…

第37回ケムステVシンポ「抗体修飾法の最前線 〜ADC製造の基盤技術〜」を開催します!

修論・卒論・博士論文で大忙しの2,3月ですが、皆さんいかがお過ごしでしょうか。まとめ作業とデスク…

有機合成化学協会誌2023年1月号:[1,3]-アルコキシ転位・クロロシラン・インシリコ技術・マイトトキシン・MOF

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2023年1月号がオンライン公開されました。す…

飲む痔の薬のはなし1 ブロメラインとビタミンE

Tshozoです。あれ(発端記事・その後の記事)からいろいろありました。一進一退とはいえ、咀…

深紫外光源の効率を高める新たな透明電極材料

第467回のスポットライトリサーチは、東京都立大学大学院 理学研究科 廣瀬研究室の長島 陽(ながしま…

化学メーカー発の半導体技術が受賞

積水化学工業株式会社の高機能プラスチックスカンパニー開発研究所エレクトロニクス材料開発センターが開発…

ラジカル種の反応性を精密に制御する-プベルリンCの世界初全合成

第466回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院薬学系研究科 天然物合成化学教室 (井上研究室)…

Biotage Selekt+ELSD【実機レビュー】

最近では、有機合成研究室には1台以上はあるのではないかという自動フラッシュ精製装置ですが、その中でも…

Chem-Station Twitter

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP