2022 Fiscal Year Research-status Report
Synergy of biocatalysts and transition metal catalysts: Innovative syntheses of optically pure, highly functional organic compounds
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22KK0073
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
赤井 周司 大阪大学, 大学院薬学研究科, 教授 (60192457)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鹿又 喬平 大阪大学, 大学院薬学研究科, 助教 (30880447)
澤間 善成 大阪大学, 大学院薬学研究科, 准教授 (80552413)
滝澤 忍 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50324851)
笹井 宏明 大阪大学, 産業科学研究所, 招へい教授 (90205831)
佐古 真 大阪大学, 大学院薬学研究科, 助教 (20804090)
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| Project Period (FY) |
2022-10-07 – 2026-03-31
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| Keywords | 加水分解酵素 / 遷移金属触媒 / 不斉合成 / ハイブリッド触媒プロセス / 環境低負荷 / アルコール / 軸不斉ビアリール化合物 / ヘテロカップリング反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酵素がもつ高い分子識別能と，遷移金属錯体の汎用的で多様な機能を相乗的に活用し，入手容易なラセミ体物質を光学純粋な分子や高機能性分子に100%変換する方法、環境低負荷の合成・変換法の創出を目的として，大阪大学とドイツ・ビーレフェルド大学の合同研究チームが協働して研究を行った。本年度は以下の成果を得た。
１．加水分解酵素リパーゼとオキソバナジウム触媒V-MPS4を併用する第２級アルコールの動的速度論的光学分割(DKR)によって、両方の鏡像異性体の作り分けを達成した。また、第３級アルコールのDKRに関して、大阪大学薬学研究科の院生がビーレフェルド大学に滞在してリパーゼの固定化とV-MPS4の失活の原因を解明した。また、適用基質を拡張した。
２．計算により見積もった軸不斉ビアリール化合物の軸周りの回転障壁の大きさを基に、リパーゼ触媒による新しいDKR法を開発した。
３．BINOLユニットを持つメビウス様分子の合成の展開として、3-ヒドロキシカルバゾール誘導体と2-ナフトール誘導体との電極酸化を活用したヘテロカップリングにより、多様なヘテロヘリセン類ならびにデヒドロヘテロヘリセン類を合成した。また、キラルなバナジウム触媒と電解酸化反応を組み合わせることで、ヘテロヘリセン類を光学活性体としての合成しており、これらの反応を活用したメビウス様分子の合成を検討している。さらに、キロプティカル特性の期待されるヘテロヘリセン部位を分子内に２つ有するダブルヘテロヘリセン類を合成した。
４．ハイブリッドプロセスによるデータ駆動型ダイバージェント不斉合成に関して、ヘテロカップリング反応の基礎データ収集とその機械学習データセット構築を中心に検討した。
５．水を求核剤とするビシクロブタン誘導体の環形成反応の開発に成功し、環状アセタール構造やジヒドロイソベンゾフラン構造を持つ新規スピロシクロブタン類の合成を達成した。
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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
当初の計画はほぼ達成できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．リパーゼとV-MPS4を併用するアルコール類の動的速度論的光学分割において、両触媒の長時間共存性を更に改善するために、触媒のコーティングなどを検討する。
２．軸不斉ビアリール化合物の動的速度論的光学分割の基質適用性を拡張する。
３．光学活性なメビウス様分子の円偏光発光特性の解析を含めた検討を行う。
４．ハイブリッドプロセスにおけるデータ駆動型合成回帰モデル構築とその検証を中心に展開する。
５．構造多様性を志向した元素置換戦略として、ケイ素置換基を有するビシクロブタン誘導体を用い、含ケイ素スピロシクロブタン類の合成を検討する。
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| Causes of Carryover |
ドイツ・ビーレフェルド大学での滞在費が予定よりも安くなったので、次年度に繰越し、有効に活用する。
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