[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

[amazonjs asin=”B077SKBNP9″ locale=”JP” title=”Biotransformations in Organic Chemistry: A Textbook (English Edition)”]

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. 高速液体クロマトグラフィ / high performance …
  2. 液体キセノン検出器
  3. 元素戦略 Element Strategy
  4. 波動-粒子二重性 Wave-Particle Duality: …
  5. 定量PCR(qPCR ; quantitative PCR)、リ…
  6. クロスカップリング反応 cross coupling react…
  7. 金属-有機構造体 / Metal-Organic Framewo…
  8. フッ素のゴーシュ効果 Fluorine gauche Effec…

注目情報

ピックアップ記事

  1. 肺がん治療薬イレッサ「使用制限の必要なし」 厚労省検討会
  2. 第34回ケムステVシンポ「日本のクリックケミストリー」を開催します!
  3. Inpriaとは? ~フォトレジスト業界の重要トピック~
  4. 自由研究にいかが?1:ルミノール反応実験キット
  5. 力学的エネルギーで”逆”クリック!
  6. ビス(トリ-o-トリルホスフィン)パラジウム(II) ジクロリド:Bis(tri-o-tolylphosphine)palladium(II) Dichloride
  7. 世界初の有機蓄光
  8. 触媒と光で脳内のアミロイドβを酸素化
  9. iPhone/iPod Touchで使える化学アプリ-ケーション【Part 3】
  10. ⾦属触媒・バイオ触媒の⼒で⽣物活性分⼦群の⾻格を不⻫合成

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

最新記事

第11回 野依フォーラム若手育成塾

野依フォーラム若手育成塾について野依フォーラム若手育成塾では、国際企業に通用するリーダー…

第12回慶應有機化学若手シンポジウム

概要主催:慶應有機化学若手シンポジウム実行委員会共催:慶應義塾大学理工学部・…

新たな有用活性天然物はどのように見つけてくるのか~新規抗真菌剤mandimycinの発見~

こんにちは!熊葛です.天然物は複雑な構造と有用な活性を有することから多くの化学者を魅了し,創薬に貢献…

創薬懇話会2025 in 大津

日時2025年6月19日(木)~6月20日(金)宿泊型セミナー会場ホテル…

理研の研究者が考える未来のバイオ技術とは?

bergです。昨今、環境問題や資源問題の関心の高まりから人工酵素や微生物を利用した化学合成やバイオテ…

水を含み湿度に応答するラメラ構造ポリマー材料の開発

第651回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院工学研究科(大内研究室)の堀池優貴 さんにお願い…

第57回有機金属若手の会 夏の学校

案内:今年度も、有機金属若手の会夏の学校を2泊3日の合宿形式で開催します。有機金…

高用量ビタミンB12がALSに治療効果を発揮する。しかし流通問題も。

2024年11月20日、エーザイ株式会社は、筋萎縮性側索硬化症用剤「ロゼバラミン…

第23回次世代を担う有機化学シンポジウム

「若手研究者が口頭発表する機会や自由闊達にディスカッションする場を増やし、若手の研究活動をエンカレッ…

ペロブスカイト太陽電池開発におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用

持続可能な社会の実現に向けて、太陽電池は太陽光発電における中心的な要素として注目…

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