水溶性亜鉛ポルフィリンと二元酵素を用いた気体状CO₂とピルビン酸からの可視光駆動型不飽和ジカルボン酸生成

抄録

プラスチック原料の中でも，フマル酸は有用な不飽和ジカルボン酸であり，不飽和ポリエステル樹脂や生分解性ポリブチレンサクシネート（PBS），ポリプロピレンフマレート（PPF）等の前駆体である。フマル酸製造ではその一部がベンゼンのような石油由来の原料から製造されるため，バイオマス由来の再生可能な化合物を原料とし，太陽光のような外部再生可能エネルギーを用いて製造することが求められている。さらに，フマル酸製造にCO₂を利用できれば，再生可能エネルギーによるCO₂の回収・利用・貯蔵（CCUS）技術につながると期待される。本研究では，トリエタノールアミンを電子供与体，水溶性カチオン性亜鉛ポルフィリン，亜鉛テトラキス（4-N,N,N-トリメチルアミノフェニル）ポルフィリン（ZnTMAP^4＋）を光増感剤およびロジウム錯体（[Cp^∗Rh(bpy)(H₂O)]^2＋; Cp^∗＝ペンタメチルシクロペンタジエニル，bpy＝2,2’-ビピリジル）を選択的NAD^＋還元触媒としたNADH再生系とSulfobus tokodaii由来リンゴ酸デヒドロゲナーゼ（オキサロ酢酸脱炭酸酵素 ; MDH ; EC 1.1.1.38）とブタ心臓由来フマラーゼ（FUM; EC 4.2.1.2）からなる二元生体触媒を連携させたピルビン酸塩とCO₂ガスを原料とする可視光駆動型フマル酸塩生成系を構築した。この系に可視光照射することによって定常的にピルビン酸塩とCO₂ガスからフマル酸塩が生成した。可視光照射5時間後のピルビン酸塩からフマル酸への収率は2.0 %と見積もられた。