Development of Catalytic Asymmetric Hydrolysis Based on Structure Cotrol of Quaternary Ammonium Hydroxide Active Species

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K14223
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Yamamoto Eiji 九州大学, 理学研究院, 助教 (70782944)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 不斉加水分解 / 相間移動触媒 / 四級アンモニウム塩 / エステル / アズラクトン / 不斉加アルコール分解

Outline of Final Research Achievements

Biocatalysts such as enzymes have excellent performance. However, in view of efficiency in the industrial production, several issues such as catalyst cost, stability, and reaction rate still remain unsolved. In this study, we successfully developed highly efficient asymmetric base-hydrolysis of esters using the chiral quaternary ammonium salt as a phase transfer catalyst, which have been difficult to achieve with artificial catalysts. In addition, the reaction mechanism was also clarified. The reaction provides optically active amino acids, which are useful synthetic intermediates for pharmaceuticals. We also found a highly selective asymmetric alcoholysis of amino acid esters and azlactones by applying this catalytic system.

Free Research Field

有機合成化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生体触媒は、優れた性能を有するが、工場での生産効率を考慮した場合、触媒コストや頑丈さ、反応速度などいくつかの面で課題が残されている。本研究では、キラル四級アンモニウム塩を相間移動触媒として用いることで、人工触媒では困難とされていた高効率的なα-キラルエステル類の不斉塩基加水分解を達成し、反応機構を明らかにした。また、本系を応用することで、高選択的なアミノ酸エステルおよびアズラクトンの不斉加アルコール分解反応を新たに見出すことにも成功した。これらの反応で得られる光学活性アミノ酸誘導体は、医薬品の重要な合成中間体であり、その効率的な製造プロセスとして新たな選択肢を与えるという点で重要である。