Sustainable Asymmetric Synthesis: Collaboration of Enzymes and Metal Catalysts

可持续的不对称合成：酶和金属催化剂的合作

• 批准号: 21H02605
• 负责人: 赤井 周司
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Osaka University
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02605/
• 关键词: 触媒的不斉合成; リパーゼ; 遷移金属触媒; 動的速度論的光学分割; 軸不斉ビアリール化合物; バナジウム; プロパルギルアルコール; 遷移金属; 環境低負荷; 光学分割; 不斉合成; クロスカップリング

酵素は常温常圧で極めて高い化学・立体選択性，触媒回転率を示し，発酵で自然から生まれ，分解されて自然に帰るため，環境低負荷で再生可能な触媒として期待が高い。しかし，有機合成への利用は限定的であった。そこで我々は，近年発展著しい遷移金属と酵素を同時利用して，両者の利点を生かした新しい変換や，単独の触媒では成しえない難易度の高い変換の開拓を目指して研究を行ってきた。本課題研究では，これまでの成果を更に発展させ、医農薬として重要な光学的に純粋な低分子化合物の、持続可能な(枯渇しない)環境低負荷の触媒的不斉合成法の開発を目的とする。本年度は以下の成果を得た。１．多様な天然リパーゼがラセミ体第2級アルコールの速度論的光学分割に汎用されている。ところが、これらのリパーゼは全て(R)-アルコールと選択的に反応するため，リパーゼを用いる動的速度論的光学分割（DKR）では，（R）-エナンチオマーしか得られないという問題があった。我々は、エチニル末端炭素にシリル基を結合させたプロパルギルアルコールを用いて天然リパーゼによるDKRを行い、その後、シリル基を除去することでS-エナンチオマーを高収率かつ高光学純度で生成する方法を開発した。着脱容易なシリル基の有無によって、プロパルギルアルコールの両方のエナンチオマーを高い光学純度で作り分けることが可能となった。２．ある種の軸不斉ビアリール化合物は、不斉軸周りの回転障壁が小さく、室温では自由に回転できる。これにリパーゼ触媒によるエナンチオ選択的なアシル化を行うと、生成物では不斉軸周りの回転障壁が大きくなり、光学活性体として高収率で得られることを見出した。現在、各種軸不斉ビアリール化合物について、計算による回転障壁の見積もりを基に、この新しいコンセプトによる軸不斉ビアリール化合物のワンポット不斉構築の基質適用拡張を検討している。

Enzymes are highly selective at room temperature, high in chemical selectivity, high in catalyst recovery rate, high in fermentation, low in environmental load, and high in regeneration potential. Organic synthesis and utilization are limited. In recent years, we have developed new technologies for the simultaneous utilization of metals and enzymes, and have developed new technologies for the development of independent catalysts. The purpose of this research is to further develop the results of this research, and to develop a novel synthesis method for optically pure low molecular weight compounds that can sustain low environmental load catalysts. The following results were achieved during the year. 1. The second order of velocity theory is widely used in optical segmentation of multi-dimensional natural particles. (R)- We have developed a new method for the production of high optical purity products using natural DKR. It is easy to remove the impurities and remove the impurities. It is possible to remove the impurities and remove the impurities. 2. The compound is free from oxygen and oxygen at room temperature. The catalyst is selected from the group consisting of a large number of optically active substances and a large number of optically active substances. At present, a variety of axial release compounds, calculation of the formation of a barrier layer, the formation of a new substrate, axial release compounds, the formation of a matrix suitable for the study.

项目成果

Lipase/Oxovanadium Cocatalyzed Asymmetric Synthesis

脂肪酶/氧钒助催化不对称合成

• 发表时间: 2021
• 作者: Shuji Akai

Biocatalyst driven Metal-Free Dynamic Kinetic Resolution of Axially Chiral Biaryls

生物催化剂驱动的轴向手性联芳基化合物的无金属动态动力学拆分

• 发表时间: 2022
• 作者: Neha Dhiman;Gamal A. I. Moustafa;Kengo Kasama;Kyohei Kanomata;Shuji Akai
• 通讯作者: Shuji Akai

Chemo- and Regioselective Cross-dehydrogenative Coupling of 3-Hydroxycarbazoles Using a Heterogeneous Oxovanadium Catalyst

使用非均相氧钒催化剂进行 3-羟基咔唑的化学和区域选择性交叉脱氢偶联

• 发表时间: 2022
• 作者: Shuji Akai;Kengo Kasama;Yuuya Hinami;Karin Mizuno;Kyohei Kanomata
• 通讯作者: Kyohei Kanomata

ビーレフェルド大学(ドイツ)

比勒费尔德大学（德国）

医薬品合成を指向した酵素触媒連続フロー合成

用于药物合成的酶催化连续流合成

• 发表时间: 2021
• 期刊: 化学工学
• 作者: 赤井周司