2020 Fiscal Year Research-status Report
生体触媒による官能基変換をトリガーとするドミノ型不斉合成プロセスの開発
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20K05870
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| Research Institution | Meisei University |
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Principal Investigator |
冨宿 賢一 明星大学, 理工学部, 准教授 (70392090)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 生体触媒 / エナンチオ面選択性 / 不斉プロトン化 / 異性化 / 酸化 / 環化 / ドミノ反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
α-アンゲリカラクトンをアシル化によりジエノールエステルへと変換し、これを基質として生体触媒による加水分解とそれに伴うγ-位での不斉プロトン化を検討した。各種の加水分解酵素や微生物からのスクリーニングの結果、エナンチオ面選択性を示し光学活性なβ-アンゲリカラクトンへと変換する微生物を見出すことができた。この反応では、その後の反応条件や基質特異性の精査において満足できる結果を得ることができなかったものの、α-アンゲリカラクトンを光学活性なβ-アンゲリカラクトンに異性化する数種類の微生物を見出した。
目的の活性を示す微生物として最適なものを選抜するために、各種の微生物をスクリーニングした。微生物を液体培養後、集菌と洗浄、破砕により無細胞抽出液を調製した。次いで、この無細胞抽出液を用いて酵素反応を行い、エナンチオ面選択的な不斉プロトン化の酵素活性をHPLC分析により評価した。スクリーニングの結果、α-アンゲリカラクトンの異性化を伴うエナンチオ面選択的な不斉プロトン化を触媒する数種類の微生物を見出した。特に、酵母の一種Ogataea polymorpha NBRC 1476は高い酵素活性を示し、高いエナンチオ面選択性にて光学活性な(S)-体のβ-アンゲリカラクトンを生成した。
生体触媒による第一級アルコールの酸化と、続く酵素内での立体選択的な環化が連続的に進行するドミノ型酸化‐不斉環化反応の開発に取り組んだ。基質としての第一級アルコールを合成し、環化生成物の標品の合成に取り組んだ。アルコールを酸化し合成したアルデヒドは少し不安定であったため取り扱いに注意が必要であったが、このものに対し様々なルイス酸を作用させ環化反応を試みた。環化生成物と思われる生成物を得ることができたので、立体化学の決定に取り組んでいる。さらに、合成した第一級アルコールを基質として酸化する微生物をスクリーニングした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
α-アンゲリカラクトンから合成したジエノールエステルを基質として、生体触媒による加水分解をトリガーとしてγ-位での不斉プロトン化による遠隔不斉誘導を検討し、エナンチオ面選択的な不斉プロトン化により光学活性なβ-アンゲリカラクトンへと変換する微生物を見出すことができた。
さらに、上記の知見を活かして微生物をスクリーニングした結果、エノラートの生成をトリガーとして、酵素の不斉反応場を利用した異性化を伴うエナンチオ面選択的な不斉プロトン化が進行することを見出し、光学活性なβ-アンゲリカラクトンを得ることができた。反応性、選択性ともに優れていることから、アキラルな各種のβ,γ-不飽和ブテノライドを基質として、各種の光学活性なα,β-不飽和ブテノライドの合成への展開を期待できる。
ドミノ型酸化‐不斉環化反応の検討に必要な基質を合成することができ、環化生成物の標品合成もあと一歩である。これに伴い、酵素活性の検出方法や微生物変換の検討を開始することができた。
これらの結果から、現在までの進捗状況は、おおむね順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
酵母の一種Ogataea polymorpha NBRC 1476の示す異性化を伴うエナンチオ面選択的な不斉プロトン化を、各種のβ,γ-不飽和ブテノライドを基質とする反応へと展開し、光学活性なα,β-不飽和ブテノライドの合成へと展開する。生体触媒反応の基質となるβ,γ-不飽和ブテノライドと生成物標品となるラセミ体のα,β-不飽和ブテノライドを各種化学合成し、分析条件の確立とともに生体触媒反応を検討する。
α-アンゲリカラクトンやそのジエノールエステルからの異性化を伴うエナンチオ面選択的な反応について、引き続き微生物や酵素をスクリーニングする。エナンチオ面選択性や基質特異性などの特性の異なる微生物や酵素を選抜する。
ドミノ型酸化‐不斉環化反応の開発に向け、生物活性天然有機化合物の合成に直結する適切な炭素鎖と置換基を導入した第一級アルコールをスクリーニング基質として用いる。このアルコールに作用してアルデヒドへと酸化する微生物や酵素をスクリーニングする。微生物変換での探索の他に、微生物を破砕して調製した無細胞抽出液を用い、アルコールの酸化活性を吸光度により測定するハイスループットな酵素アッセイ系を並行して実施する。環化生成物への転換率や立体化学、収率や不斉収率を評価する。
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