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。

The aim of this project is to create a method for converting optically pure molecules into highly functional molecules by using enzymes that can recognize high molecular weight molecules and transfer metal complexes in a wide range of applications, and to create a method for converting optically pure molecules into highly functional molecules by using enzymes with low environmental load. The following results were achieved during the year. 1. The two-stage kinetic velocity theory (DKR) of the hydrolysis enzyme V-MPS4 is used to achieve the separation of the mirror image of the enzyme. To clarify the reasons for the immobilization and inactivation of V-MPS4 in Osaka University For example, the application of the matrix. 2. A new DKR method was developed to calculate the molecular weight of a compound. 3. BINOL molecule synthesis and development, 3-D molecule induction, 2-D molecule induction and electrode acidification. The synthesis of optically active substances and their use in the synthesis of molecules is discussed. In addition, the expected results of the molecular synthesis of these compounds are as follows: 4. The basic design of the system and the mechanical design of the system are discussed. 5. The development of loop formation reaction of water core inducer was successfully carried out, and the synthesis of loop inducer was successfully carried out.

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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Paris-Saclay University(フランス)

巴黎萨克雷大学（法国）

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

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.