活性中心に単核や二核および多核の銅サイトを有し、分子状酸素の運搬や活性化を司っている銅タンパク質の機能解明と応用を目的とし、モデル化学的研究と生化学的研究の両面から総合的に検討を加えた。その結果、下記のような研究成果を得た。
1)単核および二核の銅-酸素錯体の酸化機能の解明:単核や二核の銅-酸素錯体を効率よく生成させるために必要な各種アルキルアミン系配位子の設計と合成を行い、対応する銅(I)錯体を調製した。得られた銅(I)錯体については、結晶構造や酸化還元電位を決定すると共に、分子状酸素との反応について詳細に検討し、各種分光学的特性を基に、分子状酸素の結合様式(サンドオン型vs.エンドオン型)を決定した。さらに、酸素錯体の自己分解過程(配位子の水酸化など)について生成物の分析と速度論的解析を加え、反応機構を明らかにするとともに、外部基質との反応についても系統的に検討を行い、銅-酸素錯体の本質的な反応性を明らかにした。さらに、用いる配位子による酸素錯体の構造や反応性に及ぼす効果についても考察を加えた。同様の検討を銅(II)錯体と過酸化水素あるいは脂肪族過酸化物の反応についても行い、新しいタイプの単核銅(II)錯体の生成とその芳香族水酸化反応性を明らかにした。
2)タイプ3銅タンパク質の酸化機能の解明:活性中心に二核の銅サイト(タイプ3銅)を有するヘモシアニンは、軟体動物や節足動物の血液中に存在し、分子状酸素の運搬を司っている銅タンパク質である。本研究では、ヘモシアニンを尿素などの変性剤で処理することにより、本来の機能ではないフェノールの酸素化活性(フェノラーゼ活性)やカテコールの酸化反活性(カテコラーゼ活性)を発現できることをはじめて見いだした。速度論的な検討の結果、ヘモシアニンによるフェノールの酸素化反応はチロシナーゼの場合と同様、芳香族求電子置換反応機構で進行していることを明らかにした。