触媒活性部位での多元的協調作用を活用する人工酵素の開発

开发利用催化活性位点多因素协同作用的人工酶

• 批准号: 15036243
• 负责人: 笹井 宏明
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15036243/
• 关键词: 複合金属錯体; 二重活性化機構; 多点制御型不斉触媒; 不斉ホモカップリング反応; バナジウム二核錯体; バイノール; ビフェニル; 酸化反応

申請者が開発した二つの異なる金属を有する複合金属錯体Al-Li-bis(binaphthoxide)(ALB)やLa-Li-tris(binaphthoxide)(LLB)は、中心金属がルイス酸として、アルカリ金属-酸素結合がブレンステッド塩基として機能し、反応の両基質を活性化するとともに、触媒の多数の不斉配位子が基質の配向を高度に制御する。活性部位での多元的協調作用を利用する不斉触媒である。今回、新展開として、特に不斉ホモカップリング反応のような同一種の二分子の基質に対する新しいタイプの二重活性化機構を有する触媒の開発研究を行った。R体のジホルミルビナフトールとアミノ酸であるtert-(S)-ロイシンから導かれるジイミン体に対し四当量の酸化硫酸バナジウム(VOSO_4)を添加することにより新規バナジウム二核錯体(R,S)-1を合成した。酸素雰囲気下、2-ナフトールのカップリング反応に錯体(R,S)-1を用いたところ、収率83%、光学収率83%eeでカップリング体が得られた。本反応は、過剰の酸素雰囲気下よりも空気中程度の酸素濃度で反応を行った場合の方がエナンチオ選択性は高いことが明らかとなった。新規二重活化機構の存在を明確にするために反応溶液のFAB-Mass、NMR、ESR測定による反応中間体の解析、及び、錯体(R,S)-1と類似の構造を有する単核錯体2を合成して、2-ナフトールのカップリング反応における反応速度解析を行った。カップリング反応は2-ナフトールに対して二次の反応として解析でき、20℃での二核錯体(R,S)-1の反応速度は、単核錯体2の約48倍であった。また二核錯体(R,S)-1を用いた2-ナフトールのカップリング反応では、カップリング体の不斉収率は反応初期から高く、二核錯体(R,S)-1の持つ二重活性化機構は触媒活性とエナンチオ選択性の両方の向上に寄与していることが明らかとなった。また、ビフェニル骨格を持つ二核錯体3を調製して、触媒活性を調べた結果、二核錯体3は、二核錯体(R,S)-1と比較して触媒活性に若干の低下がみられるものの二重活性化機能は保持していることが明らかとなった。

The applicant's developed complex metal complexes Al-Li-bis (binaphthoxide) (ALB) and La-Li-tris (binaphthoxide) (LLB) with two different metals have the central metal as Lewis acids and the alkali metal-oxygen bond as Brönsted bases, activating both substrates in the reaction, and the numerous asymmetric ligands of the catalyst highly control the orientation of the substrate.这是一种不对称的催化剂，在活动位点利用多个协调作用。作为新的发展，我们对同一物种的底物进行了新型的双重激活机制开发催化剂的研究，尤其是对于非对称的同偶联反应。通过在源自R-formylylybinaphol和氨基酸tert-（S） - 脱氨酸的二亚胺体中添加4含量的氧化氧化盐（VOSO_4），通过将4含钒氧化物硫酸盐（VOSO_4）添加到二亚胺体中，合成了一种新型的钒神核复合物（R，S）-1。当使用复合物（R，S）-1在氧气气氛下2-萘酚的偶联反应时，获得了一个偶联体，其产率为83％，光屈服为83％EE。已经发现，当反应以空气中的中等氧浓度进行比在过量的氧气气氛中进行反应时，对映选择性更高。为了阐明一种新型的双重激活机制的存在，通过Fab-Mas，NMR和ESR测量值分析了反应中间体，并通过与单核复合物2合成具有与结构相似的结构（R，S）-1 -1。偶联反应可以作为对2-萘酚的次反应分析，在20°C下的双核复合物（R，S）-1的反应速率约为单核复合物2的48倍。此外，在2-萘醇的偶联反应中，使用双核复合物（r，s） - 1，s-1的耦合反应。表明双核复合物（R，S）-1的双重激活机制有助于提高催化活性和对映选择性。此外，当制备具有双苯基主链的双核复合物3并检查了催化活性时，据揭示了双核复合物3保留其双重激活功能，尽管与二核复合物（R，S）-1相比，催化活性略有下降。

项目成果

H.Somei, Y.Asano, T.Yoshida, S.Takizawa, H.Yamataka, H.Sasai: "Dual activation in a homolytic coupling reaction promoted by an enantioselective dinuclear vanadium(IV) catalyst"Tetrahedron Lett.. 45・9. 1841-1844 (2004)

H.Somei、Y.Asano、T.Yoshida、S.Takizawa、H.Yamataka、H.Sasai：“对映选择性双核钒(IV)催化剂促进的均裂偶联反应的双重活化”Tetrahedron Lett.. 45・9 .1841-1844 (2004)

T.Sekiguti, Y.Iizuka, S.Takizawa, D.Jayaprakash, T.Arai, H.Sasai: "Polymer supported bisBINOL ligands for the immobilization of multicomponent asymmetric catalysts"Org.Lett.. 5・15. 2647-2650 (2003)

T.Sekiguti、Y.Iizuka、S.Takizawa、D.Jayaprakash、T.Arai、H.Sasai：“用于固定多组分不对称催化剂的聚合物支撑的双BINOL配体”Org.Lett.. 2647-2650（ 2003）

D.Jayaprakash, Y.Kobayashi, T.Arai, Q.-S.Hu, X.-F.Zheng, L.Pu, H.Sasai: "Catalytic asymmetric epoxidation of α,β-unsaturated ketons using polymeric BINOL"J.Mol.Catal.A : Chem. 196・1-2. 145-149 (2003)

D.Jayaprakash、Y.Kobayashi、T.Arai、Q.-S.Hu、X.-F.Zheng、L.Pu、H.Sasai：“使用聚合 BINOL 催化 α,β-不饱和酮的不对称环氧化”J .分子催化.A：化学196・1-2。

S.Takizawa, H.Somei, D.Jayaprakash, H.Sasai: "Metal-bridged polymers as insoluble multicomponent asymmetric catalysts with high enantiocontrol : An approach for the immobilization of catalysts without using any support"Angew.Chem., Int.Ed.. 42・46. 5711-57

S.Takizawa、H.Somei、D.Jayaprakash、H.Sasai：“金属桥联聚合物作为具有高对映体控制的不溶性多组分不对称催化剂：一种不使用任何载体固定催化剂的方法”Angew.Chem.，Int.Ed .. 42・46。

D.Jayaprakash, Y.Kobayashi, S.Watanabe, T.Arai, H.Sasai: "Enantioselective epoxidation of α,β-unsaturated ketons using polymer-supported lanthanoid-BINOL complexes"Tetrahedron : Asymmetry. 14・11. 1587-1592 (2003)

D. Jayaprakash、Y. Kobayashi、S. Watanabe、T. Arai、H. Sasai：“使用聚合物支持的镧系元素-BINOL 复合物对 α,β-不饱和酮进行对映选择性环氧化”四面体 14・11。 (2003)