酸素脱リグニン過程における炭水化物の分解機構の解析

酸素脱リグニン過程で問題となる多糖類の分解は、酸素分子によってではなく、酸素がリグニン中のフェノール性部位と反応することによって生成する活性酸素種(AOS)によって、引き起こされる。AOSによる多糖類の分解を抑制するためには、酸素脱リグニン過程においてAOSが行う反応の解明が必須である。このためには、まずはモデル化合物を用いて基礎的知見を蓄積することが、重要である。今年度では、酸素脱リグニン条件下において、AOSが糖モデル化合物を構成する炭素―水素結合の中でどれを優先的に攻撃するかについて明らかにすることを、目的とした。なお本研究では、実際の酸素脱リグニンに近い条件下で反応を行うため、糖モデル化合物と共にフェノール性化合物を共存させ、これと酸素との反応によって系中でAOSを生成させた。上記目的のため、糖モデル化合物であるmethyl β-D-glucopyranoside (MGP)とMGPのアノマー位、C-2位、C-3位、C-4位、C-5位あるいはC-6位に重水素を持つ重水素化MGPの2種類を共にAOSと反応させ、MGPの分解の方が速いかどうか、すなわち、速度論的同位体効果が観測されるかどうか、を調べた。これによって、MGPのどの水素がAOSによって引き抜かれやすいのか、についての検討を試みた。その結果、MGPと重水素化MGPの分解の差が大きい順にこれを重水素の存在する位置で示すと、AOSとの反応では、C-3位>アノマー位≈C-2位>C-4位>C-6位>C-5位となり、この順番は、既往の知見に比較的近いものとなった。

酸素脱リグニン過程で問題となる多糖類の分解は、酸素分子によってではなく、酸素がリグニン中のフェノール性部位と反応することによって生成する活性酸素種(AOS)によって、引き起こされる。AOSによる多糖類の分解を抑制するためには、酸素脱リグニン過程においてAOSが行う反応の解明が必須である。このためには、まずはモデル化合物を用いて基礎的知見を蓄積することが、重要である。今年度では、酸素脱リグニン条件下において、AOSが糖モデル化合物を構成する炭素―水素結合の中でどれを優先的に攻撃するかについて明らかにすることを、目的とした。なお本研究では、実際の酸素脱リグニンに近い条件下で反応を行うため、糖モデル化合物と共にフェノール性化合物を共存させ、これと酸素との反応によって系中でAOSを生成させた。上記目的のため、糖モデル化合物であるmethyl β-D-glucopyranoside (MGP)とMGPのアノマー位、C-2位、C-3位、C-4位、C-5位あるいはC-6位に重水素を持つ重水素化MGPの2種類を共にAOSと反応させ、MGPの分解の方が速いかどうか、すなわち、速度論的同位体効果が観測されるかどうか、を調べた。これによって、MGPのどの水素がAOSによって引き抜かれやすいのか、についての検討を試みた。その結果、MGPと重水素化MGPの分解の差が大きい順にこれを重水素の存在する位置で示すと、AOSとの反応では、C-3位>アノマー位≈C-2位>C-4位>C-6位>C-5位となり、この順番は、既往の知見に比較的近いものとなった。