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金属と酵素の複合固定化触媒による反応集積型不斉合成法の開発

Publicly Offered Research

Project AreaOrganic Synthesis based on Integration of Chemical Reactions. New Methodologies and New Materials
Project/Area Number 24106738
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionOsaka University (2013)
University of Shizuoka (2012)

Principal Investigator

赤井 周司  大阪大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (60192457)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2013: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywordsリパーゼ / オキソバナジウム / 集積反応化学 / 不斉合成 / メソポーラスシリカ / アリルアルコール / 動的光学分割 / Diels-Alder反応
Research Abstract

著者は最近、メソポーラスシリカ(MPS)の細孔 (内径約3 nm) 内部にオキソバナジウムを共有結合で固定化した新規触媒V-MPSを作成した。本研究では、V-MPSとポリマー固定化酵素リパーゼを同時に使用することで反応集積型不斉合成の新しい方法論を提示する。すなわち、リパーゼ触媒速度論的光学分割とV-MPSによるラセミ化が同時進行する動的光学分割(DKR)法(同一時空間集積型反応)、DKRによって生じる光学活性エステルの分子内環化反応がone-potで連続進行する多環状分子の不斉構築法(時間的反応集積法)などである。
まず、平成24年度には、上記の混合触媒系を用いてラセミ体アルコールから光学活性エステル(>90% ee)を収率90%以上で得るDKR反応を開発した。本法は、1,3-転位を伴うラセミ化と、光学分割という異質な反応が一つのフラスコ内で同時進行する同一時空間集積型反応である。平成25年度はこの知見を発展させて、以下の成果を得た。
1.前述のDKR法が、環状アリルアルコール、プロパルギルアルコールなどを含む更に多様な基質アルコールに適用できることを明らかにした。その際、高収率、高光学純度で光学活性生成物を得るには、基質構造に応じて適した溶媒や反応温度を選択することが重要であることが分かった。
2.ジエン構造を含むラセミ体アルコールとジエノフィル部位を含むアシル化剤を用いて上記DKR反応を行うことで、生じる光学活性エステルがone-potで分子内Diels-Alder (以後DAと略記) 反応を起こす、より高度な時間的反応集積法を開発した。特に、DKRに用いたV-MPSが分子内DAも促進することを見出したことが、この成果に繋がった。本法で得られた3環性生成物から(-)-himbacineの形式的不斉全合成を達成した。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (13 results) (of which Invited: 6 results)

  • [Journal Article] Dynamic kinetic resolution of racemic allylic alcohols via hydrolase-metal combo catalysis: An effective method for the synthesis of optically active compounds2014

    • Author(s)
      S. Akai
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 43

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 酵素と金属触媒の協同作業:ラセミ体アルコールを光学活性体に収率100%で変換する新手法2014

    • Author(s)
      赤井周司
    • Journal Title

      生産と技術

      Volume: 66 Pages: 57-62

    • NAID

      40020066357

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discovery of Aromatic Components with Excellent Fragrance Properties and Biological Activities: β-Ionols with Antimelanogenetic Effects and Their Asymmetric Syntheses2013

    • Author(s)
      Komaki Ryoichi, Ikawa Takashi, Saito Kozumo, Hattori Kazuyo, Ishikawa Natsuyo, Fukawa Hidemichi, Egi Masahiro, Akai Shuji
    • Journal Title

      Chemical and Pharmaceutical Bulletin

      Volume: 61 Issue: 3 Pages: 310-314

    • DOI

      10.1248/cpb.c12-00916

    • NAID

      130003360738

    • ISSN
      0009-2363, 1347-5223
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Mesoporous-Silica-Immobilized Ocovanadium Cocatalyst for the Lipase-Catalyzed Dynamic Kinetic Resolution of Racemic Alcohols2013

    • Author(s)
      江木正浩
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 52(Early View) Issue: 13 Pages: 3654-3658

    • DOI

      10.1002/anie.201208988

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      2013 Annual Research Report 2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Controlled couplings of quinone monoacetals using reusable polystyrene-anchored specific proton catalyst2012

    • Author(s)
      T. Dohi, Y. Kita et al.
    • Journal Title

      Tetrahedron

      Volume: 68 Issue: 36 Pages: 8424-8430

    • DOI

      10.1016/j.tet.2012.06.095

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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 加水分解酵素を活用する革新的不斉合成2013

    • Author(s)
      赤井周司
    • Organizer
      大阪大学産業科学研究所講演会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2013-01-16
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    • Invited
  • [Presentation] A highly integrated asymmetric synthesis by one-pot sequential dynamic kinetic resolution/intramolecular Diels-Alder reaction2013

    • Author(s)
      杉山公二、神谷真鈴、花田良輔、江木正浩、赤井周司
    • Organizer
      第8回集積有機合成国際シンポジウム(ISIS-8)
    • Place of Presentation
      東大寺総合文化センター
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  • [Presentation] 動的光学分割法と分子内Diels-Alder反応が連続する不斉分子構築法の開発2013

    • Author(s)
      杉山公二、神谷真鈴、花田良輔、江木正浩、赤井周司
    • Organizer
      第11回次世代を担う有機化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] リパーゼ触媒による光学分割を鍵とするhimbacineの不斉全合成研究2012

    • Author(s)
      神谷真鈴、赤井周司、他
    • Organizer
      第16回生体触媒化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      富山市
    • Year and Date
      2012-11-29
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  • [Presentation] 不斉合成の基礎と応用2012

    • Author(s)
      赤井周司
    • Organizer
      立教大学大学院理学研究科講義
    • Place of Presentation
      立教大学
    • Year and Date
      2012-09-25
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    • Invited
  • [Presentation] Dynamic Kinetic Resolution of Racemic Allyl Alcohols by Lipase#8211;Vanadium Combo Catalysis2012

    • Author(s)
      赤井周司
    • Organizer
      第6回武田科学振興財団薬科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      大阪府吹田市
    • Year and Date
      2012-09-13
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 第29回有機合成化学セミナー2012

    • Author(s)
      杉山公二、赤井周司、他
    • Organizer
      新規固定化触媒V-MPS/リパーゼ複合触媒によるラセミアルコールの動的光学分割
    • Place of Presentation
      静岡市
    • Year and Date
      2012-09-05
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      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 酵素と金属を併用する環境調和型不斉合成

    • Author(s)
      赤井周司
    • Organizer
      第23回グリーンケミストリーフォーラム
    • Place of Presentation
      名古屋大学
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    • Invited
  • [Presentation] Dynamic Kinetic Resolution of Racemic Alcohols by Lipase-vanadium Combo Catalysis

    • Author(s)
      赤井周司
    • Organizer
      Special Lecture: Department of Chemistry, Indian Institute of Technology Delhi
    • Place of Presentation
      Indian Institute of Technology Delhi
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      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 金属と酵素の複合固定化触媒による反応集積型不斉合成法の開発

    • Author(s)
      赤井周司
    • Organizer
      新学術領域「集積反応化学」平成25年度第2回成果報告会
    • Place of Presentation
      早稲田大学国際会議場
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 金属と酵素の複合固定化触媒による反応集積型不斉合成法の開発:光学活性化合物の新構築法

    • Author(s)
      赤井周司
    • Organizer
      新学術領域「集積反応化学」公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      早稲田大学国際会議場
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 誰でも簡単に使える加水分解酵素:基礎から応用まで

    • Author(s)
      赤井周司
    • Organizer
      平成25年度 後期(秋季) 有機合成化学講習会
    • Place of Presentation
      日本薬学会長井記念館長井記念ホール
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      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Heterogeneous catalysis for enzymatic dynamic kinetic resolution of alcohols

    • Author(s)
      Shuji Akai
    • Organizer
      Vienna University of Technology特別講演
    • Place of Presentation
      Vienna, Austria
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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