Replicative Strecker amino acids synthesis using proposed origins of chirality such as quartz and circularly polarized light

使用拟议的手性起源（例如石英和圆偏振光）进行复制 Strecker 氨基酸合成

• 批准号: 17J06244
• 负责人: 會場 翔平
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: University of Fukui
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J06244/
• 关键词: 不斉の起源; ストレッカー型反応; 自己複製; 不斉誘起; 不斉増幅; アミノ酸; ヒドロキシ酸; ストレッカー反応; 自発的絶対不斉合成; ホモキラリティ; キラル結晶

生命のホモキラリティを解明することは、生命誕生について検証する鍵を握るとされており、学術的に極めて重要である。そこで前生物的アミノ酸合成反応とされるストレッカー型反応において中間体アミノニトリルおよびシアノヒドリンに着目した自己複製型ストレッカー反応について明らかにした。α-1-ナフチルグリシンニトリルを加水分解して得られるアミノ酸・1-ナフチルグリシンを不斉源とすることで、ストレッカー反応におけるアミノ酸の不斉自己複製を達成した。アミノ酸存在下においてストレッカー反応を進行させ、温度サイクルによる不斉増幅を行った結果、L-アミノ酸存在下の実験からはL-アミノニトリルが、D-アミノ酸を用いた実験からはD-アミノニトリルが得られ、不斉誘起されるアミノニトリルの絶対配置に相関性が確認できた。得られたアミノニトリルを加水分解すると、不斉源に用いたアミノ酸と絶対配置を含めて同一構造のアミノ酸が得られたことから、ストレッカー反応におけるアミノ酸の不斉自己複製を達成した。ストレッカー反応において、アンモニア（アミン）が欠如した場合、ヒドロキシ酸が生成することが知られている。そこで、アミノ酸の実験と同様にしてヒドロキシ酸の不斉自己複製について検討を行なった。不斉源とするヒドロキシ酸存在下において反応を進行させ、中間体シアノヒドリンを合成し、温度サイクルによって鏡像体過剰率を増幅させることで、その絶対配置を決定した。その結果、(S)-ヒドロキシ酸を不斉源に用いた実験では(S)-シアノヒドリンが、(R)-ヒドロキシ酸を不斉源とした場合には(R)-シアノヒドリンが不斉誘起されることを確認した。得られたシアノヒドリンを加水分解すると、絶対配置を含めて同一構造のヒドロキシ酸が得られる。即ち、ストレッカー型反応におけるヒドロキシ酸の不斉自己複製を達成した。

阐明生命的同手性被认为是验证生命起源的关键，具有极其重要的学术意义。因此，我们阐明了一个以Strecker反应中中间体氨基腈和氰醇为重点的自我复制Strecker反应，该反应被认为是一种益生元氨基酸合成反应。通过使用1-萘基甘氨酸（一种通过水解α-1-萘基甘氨酸腈获得的氨基酸）作为不对称源，我们在Strecker反应中实现了氨基酸的不对称自我复制。由于Strecker反应在氨基酸存在下进行并通过温度循环进行不对称扩增，在L-氨基酸存在的实验中产生L-氨基腈，并且在使用D-氨基酸的实验中产生D-氨基腈得到了，并且证实了不对称诱导的氨基腈的绝对构型的相关性。所得氨基腈水解得到与作为不对称源的氨基酸具有相同结构（包括绝对构型）的氨基酸，从而实现了Strecker反应中氨基酸的不对称自我复制。众所周知，在Strecker反应中，当不存在氨（胺）时，会产生羟基酸。因此，我们以与氨基酸实验相同的方式研究了羟基酸的不对称自我复制。反应在羟基酸作为不对称源存在下进行，合成中间体氰醇，并通过温度循环放大对映体过量来确定其绝对构型。结果，在使用(S)-羟基酸作为不对称源的实验中，不对称地诱导了(S)-氰醇，并且当使用(R)-羟基酸作为不对称源时，不对称地诱导了(R)-氰醇经证实。当获得的氰醇水解时，获得具有包括绝对构型的相同结构的羟基酸。也就是说，我们在 Strecker 型反应中实现了羟基酸的不对称自我复制。

项目成果

Absolute Asymmetric Strecker Synthesis of Alpha-Amino Acid in the Aqueous Media via the Spontaneous Crystallization of Alpha-Aminonitrile

通过 α-氨基腈的自发结晶在水介质中绝对不对称 Strecker 合成 α-氨基酸

• 发表时间: 2017
• 作者: Shohei Aiba;Naoya Takamatsu;Yuji Tokunaga;Tsuneomi Kawasaki
• 通讯作者: Tsuneomi Kawasaki

ストレッカーアミノ酸合成におけるキラル中間体α-(1-naphthyl)glycine nitrileの不斉発生と増幅

Strecker氨基酸合成中手性中间体α-(1-萘基)甘氨酸腈的不对称生成和扩增

• 发表时间: 2019
• 作者: A. Matsumoto;S. Fujiwara;T. Abe;A. Hara;T. Tobita;T. Sasagawa;T. Kawasaki;K. Soai;平田敬之・栗原悠輔・光藤耕一・菅誠治;田中雄大・會場翔平・川﨑常臣
• 通讯作者: 田中雄大・會場翔平・川﨑常臣

ストレッカーシアノヒドリン反応におけるコングロメレート形成に基づく不斉発生と増幅

Strecker 氰醇反应中基于聚集体形成的不对称生成和放大

• 发表时间: 2018
• 作者: 藤原和輝;髙瀬雅祥;森 重樹;奥島鉄雄;宇野英満;田中雄大，會場翔平，髙松直矢，川﨑常臣
• 通讯作者: 田中雄大，會場翔平，髙松直矢，川﨑常臣

Self-Replication of Chiral α-Amino Acids in Strecker-Type Synthesis via Asymmetric Induction and Amplification of Their Own Chiral Intermediate α-Aminonitriles

• DOI: 10.1246/bcsj.20190116
• 发表时间: 2019-10-01
• 期刊: BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN
• 影响因子: 4
• 作者: Aiba, Shohei;Tanaka, Yudai;Kawasaki, Tsuneomi
• 通讯作者: Kawasaki, Tsuneomi

水を溶媒とするストレッカー反応におけるアミノ酸自発的絶対不斉合成の試み

尝试使用以水为溶剂的 Strecker 反应自发绝对不对称合成氨基酸

• 发表时间: 2017
• 作者: J.-L. Zhao;C. Wu;H. Tomiyasu;X. Zeng;M. R. J. Elsegood;C. Redshaw and T. Yamato;會場翔平・髙松直矢・徳永雄次・川﨑常臣
• 通讯作者: 會場翔平・髙松直矢・徳永雄次・川﨑常臣