Synergy of biocatalysts and transition metal catalysts: Innovative syntheses of optically pure, highly functional organic compounds

生物催化剂和过渡金属催化剂的协同作用：光学纯、高功能有机化合物的创新合成

• 批准号: 22KK0073
• 负责人: 赤井 周司
• 金额: $ 12.9万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-10-07 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KK0073/
• 关键词: 加水分解酵素; 遷移金属触媒; 不斉合成; ハイブリッド触媒プロセス; 環境低負荷; アルコール; 軸不斉ビアリール化合物; ヘテロカップリング反応; 酵素; 触媒プ ロセス; 国際共同研究

酵素がもつ高い分子識別能と，遷移金属錯体の汎用的で多様な機能を相乗的に活用し，入手容易なラセミ体物質を光学純粋な分子や高機能性分子に100%変換する方法、環境低負荷の合成・変換法の創出を目的として，大阪大学とドイツ・ビーレフェルド大学の合同研究チームが協働して研究を行った。本年度は以下の成果を得た。１．加水分解酵素リパーゼとオキソバナジウム触媒V-MPS4を併用する第２級アルコールの動的速度論的光学分割(DKR)によって、両方の鏡像異性体の作り分けを達成した。また、第３級アルコールのDKRに関して、大阪大学薬学研究科の院生がビーレフェルド大学に滞在してリパーゼの固定化とV-MPS4の失活の原因を解明した。また、適用基質を拡張した。２．計算により見積もった軸不斉ビアリール化合物の軸周りの回転障壁の大きさを基に、リパーゼ触媒による新しいDKR法を開発した。３．BINOLユニットを持つメビウス様分子の合成の展開として、3-ヒドロキシカルバゾール誘導体と2-ナフトール誘導体との電極酸化を活用したヘテロカップリングにより、多様なヘテロヘリセン類ならびにデヒドロヘテロヘリセン類を合成した。また、キラルなバナジウム触媒と電解酸化反応を組み合わせることで、ヘテロヘリセン類を光学活性体としての合成しており、これらの反応を活用したメビウス様分子の合成を検討している。さらに、キロプティカル特性の期待されるヘテロヘリセン部位を分子内に２つ有するダブルヘテロヘリセン類を合成した。４．ハイブリッドプロセスによるデータ駆動型ダイバージェント不斉合成に関して、ヘテロカップリング反応の基礎データ収集とその機械学習データセット構築を中心に検討した。５．水を求核剤とするビシクロブタン誘導体の環形成反応の開発に成功し、環状アセタール構造やジヒドロイソベンゾフラン構造を持つ新規スピロシクロブタン類の合成を達成した。

来自德国大阪大学和比尔菲尔德大学的联合研究团队的合作旨在协同利用酶的高分子鉴别能力以及过渡金属复合物的多样化和一般功能，以创建一种方法，以100％将易于可用的种族物质转化为光学上的纯分子和高度功能性的分子和对对话的方法，并具有较高的分子的影响。今年，我们获得了以下结果：1。通过与水解酶脂肪酶和牛载体催化的V-MPS4结合的二级醇的动态动态光学分辨率（DKR）实现了两个对映异构体的分离。此外，关于大阪大学制药科学研究生院三级酒精的DKR，他留在了比勒菲尔德大学，以阐明脂肪酶固定的原因和V-MPS4停用的原因。还扩展了应用的底物。 2。基于围绕不对称双轴化合物轴的旋转屏障的计算估计尺寸，开发了一种新的脂肪酶催化的DKR方法。 3。在与binol单元的合成中，通过杂耦合使用3-羟基甲唑衍生物和2-萘烷衍生物的电极氧化来合成各种杂苯基和脱氢乙烯。此外，通过将手性钒催化剂与电氧化反应相结合，杂苯基烯被合成为光学活性物体，并研究了使用这些反应的莫比乌斯样分子的合成。此外，合成了分子内具有两个杂苯位点的双杂烯酸烯，预计将其具有手流特性。 4。关于使用混合过程的数据驱动的发散不对称合成，我们专注于用于异偶联反应的基本数据收集和机器学习数据集的构建。 5。我们已经成功地使用水作为核定剂为双环丁烷衍生物开发了一个环形反应，并通过环状乙酰乙酰结构和二氢异苯甲氟兰结构实现了新型的螺旋细胞培养皿的合成。

项目成果

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

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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

Paris-Saclay University(フランス)

巴黎萨克雷大学（法国）

6 Chemoenzymatic Dynamic Kinetic Resolution of Alcohols

6 醇的化学酶动态动力学拆分

• DOI: 10.1055/sos-sd-237-00069
• 发表时间: 2023
• 期刊: Science of Synthesis: Dynamic Kinetic Resolution (DKR) and Dynamic Kinetic Asymmetric Transformations (DYKAT)
• 作者: Kanomata K.;Akai S.
• 通讯作者: Akai S.