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; 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。

酶在室温和正常压力下表现出极高的化学，立体选择性和催化剂的周转率，并且通过发酵而诞生，分解并恢复自然，使它们高度预期，因为它们可以作为可以在环境影响较低的情况下再生的催化剂。但是，其用于有机合成的使用受到限制。因此，我们一直在研究近年来一直在迅速发展的过渡金属和酶的同时使用，并旨在开发利用两者益处的新转化，以及通过单个催化剂无法实现的非常困难的转换。这项研究旨在迄今为止进一步发展结果，并开发出光学纯低分子量化合物的可持续性（无耗电）催化不对称合成，这些化合物与医疗和农药很重要，环境影响较低。今年，我们获得了以下结果：1。各种天然脂肪酶通常用于外消旋次生醇的光学分辨率。但是，由于所有这些脂肪酶与（r） - 茶醇有选择性地反应，因此存在一个问题，即只能在动态动力学光学分辨率（DKR）中使用脂肪获得（r） - 源性体。我们已经开发了一种使用proparkh醇通过天然脂肪酶进行DKR来生产具有高产量和高光学纯度的S-对抗异构体的方法，后者在Ethynyl末端碳上附着一龙组，然后删除SILELL组。易于附着并脱离的水硅烷基团的存在或不存在使得具有高光纯度的propargyl醇的两个对映异构体是可能的。 2。某些轴向不对称的双子型化合物在不对称轴周围具有较小的旋转屏障，并且可以在室温下自由旋转。已经发现，当通过脂肪酶催化进行对映选择性酰基化时，该产物在不对称轴周围具有较大的旋转屏障，从而作为光学活跃的身体产生了高产量。目前，基于对各种轴向不对称的双子化合物的旋转障碍的计算估计值，我们正在考虑使用此新概念扩展一汤匙不对称的双子座化合物的底物应用。