キチンを再生可能炭素・窒素資源として利用するための効率的な触媒反応法の開発

开发利用甲壳素作为可再生碳氮资源的高效催化反应方法

基本信息

批准号：
21H01973
负责人：
小林広和
金额：
$ 11.23万
依托单位：
The University of Tokyo (2022-2023)Hokkaido University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ボールミル処理の機械的な力の存在下、含酸素官能基を有する炭素によってキチンを課す分解できることを見出している。本反応ではキチンオリゴ糖が収率66%、選択率>90%で得られ、しかも3～4量体に収率のピークを持つことが分かった。一方で、一般的な液体酸を用いた溶液系での加水分解反応では、キチンオリゴ糖はごく低収率に留まり、しかもNAGから分子量が上がるにつれて単調減少する。そこで、加水分解のモンテカルロシミュレーションプログラムを自作して検討したところ、キチンの分子量に関係なく、すべてのグリコシド結合が同程度の確率で切断されることが分かった。したがって、例えばグリコシド結合を1つだけ持つ2量体に比べて、グリコシド結合を9つ持つ10量体は9倍速く加水分解されることになる。これがキチンオリゴ糖が高収率で蓄積する理由である。このような反応が可能になるのは、炭素が大きなキチン分子を容易に吸着できることと、機械的な力が大きいキチン分子にも均等にかかることが原因であると考えた。また、ここで得られたキチンオリゴ糖は単なる中間体ではなく、植物の免疫を活性化するエリシターとして有効であることが分かってきた。キチン加水分解物であるNAGから有用な化合物を合成するための中間体として、2-アセトアミド-2-デオキシイソソルビド(ADI)を提案している。ADIの変換反応を検討するためには多量のADIの供給が必要であるが、現在のところNAGからADIをグラムスケールで得ることは容易でない。そこで、市販の試薬であるイソマンニドから3段の変換反応を経て、ADIのフリーアミン体をグラムスケールで合成する方法を確立した。

已经发现，在有球铣削的机械力的情况下，具有含氧官能团的碳可以分解几丁质。在此反应中，以66％的屈服和> 90％的选择性获得了几丁质寡糖，发现在3-四个四方中发现了产率峰。另一方面，在使用典型的液态酸的基于溶液的水解反应中，几丁质的寡糖保持非常低的产率，更重要的是，随着分子量从NAG增加而单调减少。因此，当我创建自己的水解蒙特卡洛模拟程序时，我发现所有糖苷键均以相同的概率裂解，而不管几根的分子量如何。因此，例如，具有九个糖苷键的核成分将比仅具有一个糖苷键的二聚体快9倍。这就是为什么几丁质寡糖以高产量积累的原因。这种反应被认为是可能的，因为它很容易吸附大碳几丁质分子，并且由于它均匀地应用于具有大型机械力的几丁质分子。还发现，这里获得的几丁质寡糖不仅是中间体，而且作为激活植物免疫力的引发剂有效。提出了2-乙酰氨酰胺-2-脱氧酶虫（ADI）作为中间体，用于合成来自NAG的有用化合物，NAG是甲丁蛋白水解产物。尽管需要大量的ADI来研究ADI的转换反应，但目前从NAG上以克量表获得ADI并不容易。因此，在经历了从市售试剂Isomannide的三步转换反应后，建立了一种以克量表合成自由胺形式ADI的方法。