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酵素と金属触媒の協働による多工程ワンポット不斉合成

研究課題

研究課題/領域番号 18H02556
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分47010:薬系化学および創薬科学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

赤井 周司  大阪大学, 薬学研究科, 教授 (60192457)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2020年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2018年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワード加水分解酵素 / 遷移金属触媒 / 不斉合成 / 動的速度論的光学分割 / ワンポット合成 / アルコール / 軸不斉ビアリール化合物 / プロパルギルアルコール / リパーゼ / 金属触媒 / 連続フロー合成 / 第三級アルコール / クロスカップリング / ビアリール化合物 / 酵素 / 軸不斉ビアリール / 動的光学分割 / 多工程ワンポット合成
研究成果の概要

我々は,メソポーラスシリカの細孔内にバナジウムを固定した触媒V-MPS4を開発し, V-MPS4と加水分解酵素リパーゼを1つのフラスコ内で同時に用いることでラセミ体の第二級アルコールの動的速度論的光学分割DKRを達成した。本法はラセミ体の第二級アルコールを光学的に純粋なエステルにほぼ100%で変換できる。本研究の目的は,我々の知見をアルコール類と軸不斉ビアリール類の2種類の化合物群に適用拡張することである。以下の3種の反応を開発した:1)プロパルギルアルコールのDKRによって両エナンチオマーを高収率,2)高光学純度で作り分ける方法;3)第三級アルコールのDKR;軸不斉ビアリール類の不斉合成法

研究成果の学術的意義や社会的意義

”光学的に純粋” な化合物の合成法は,副作用軽減,高機能性などの視点から医農薬や機能性材料の創製に不可欠な技術である。本研究では,加水分解酵素リパーゼと金属触媒を一つのフラスコ内で同時に使用することで,ラセミ体原料を光学的に純粋な化合物に100%効率で変換する画期的な方法を創生した。
環境に低負荷な酵素の分子識別能を最大限に活用する本合成プロセスは,これからの持続性社会を支える有機化合物の革新的生産法を提示するものである。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (58件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (42件) (うち国際学会 17件、 招待講演 15件) 図書 (2件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] ビーレフェルド大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] ビーレフェルト大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Chemo- and regioselective cross-dehydrogenative coupling reaction of 3-hydroxycarbazoles with arenols catalyzed by a mesoporous silica-supported oxovanadium2021

    • 著者名/発表者名
      Kasama Kengo、Kanomata Kyohei、Hinami Yuya、Mizuno Karin、Uetake Yuta、Amaya Toru、Sako Makoto、Takizawa Shinobu、Sasai Hiroaki、Akai Shuji
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 11 号: 56 ページ: 35342-35350

    • DOI

      10.1039/d1ra07723f

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 医薬品合成を指向した酵素触媒連続フロー合成 Continuous flow biocatalysis for the synthesis of pharmaceuticals2021

    • 著者名/発表者名
      赤井周司
    • 雑誌名

      化学工学

      巻: 85 ページ: 619-622

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic kinetic resolution of a tertiary alcohol2020

    • 著者名/発表者名
      2.Franziska Kuehn, Satoko Katsuragi, Yasuhiro Oki, Cedric Scholz, Shuji Akai, Harald Groeger
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 56 号: 19 ページ: 2885-2888

    • DOI

      10.1039/c9cc09103c

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Continuous-Flow Dynamic Kinetic Resolution of Racemic Alcohols by Lipase-Oxovanadium Cocatalysis2020

    • 著者名/発表者名
      1.Koichi Higashio, Satoko Katsuragi, Dhiman Kundu, Niklas Adebar, Carmen Plass, Franziska Kuehn, Harald Groeger, Shuji Akai
    • 雑誌名

      Eur. J. Org. Chem.

      巻: - 号: 13 ページ: 1961-1967

    • DOI

      10.1002/ejoc.202000186

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Enantiodivergent Synthesis of Axially Chiral Biphenyls from σ-Symmetric 1,1'-Biphenyl-2,6-diol Derivatives by Single Lipase-Catalyzed Acylative and Hydrolytic Desymmetrization2020

    • 著者名/発表者名
      Kasama Kengo、Aoyama Hiroshi、Akai Shuji
    • 雑誌名

      European Journal of Organic Chemistry

      巻: 2020 号: 6 ページ: 654-661

    • DOI

      10.1002/ejoc.201901583

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 4.Lipase/Oxovanadium Co-Catalyzed Dynamic Kinetic Resolution of Propargyl Alcohols: Competition between Racemization and Rearrangement2019

    • 著者名/発表者名
      Shinji Kawanishi, Shinya Oki, Dhiman Kundu, Shuji Akai
    • 雑誌名

      Org. Lett.

      巻: 21 号: 9 ページ: 2978-2982

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.9b00334

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3.Base-promoted Lipase-catalyzed Kinetic Resolution of Atropisomeric 1,1’-Biaryl-2,2’-diols2019

    • 著者名/発表者名
      Gamal A. I. Moustafa, Kengo Kasama, Koichi Higashio, Shuji Akai
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 9 号: 3 ページ: 1165-1175

    • DOI

      10.1039/c8ra09070j

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Lipase-Catalyzed Dynamic Kinetic Resolution of C1- and C2-Symmetric Racemic Axially Chiral 2,2’-Dihydroxy-1,1’-biaryls 1- and C 2-Symmetric Racemic Axially Chiral 2,2′-Dihydroxy-1,1′-biaryls2018

    • 著者名/発表者名
      Moustafa Gamal A. I.、Oki Yasuhiro、Akai Shuji
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 57 号: 32 ページ: 10278-10282

    • DOI

      10.1002/anie.201804161

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] オキソバナジウム/加水分解酵素混合触媒による第二級アルコールの動的光学分割:メソポーラスシリカの細孔の活用2018

    • 著者名/発表者名
      赤井周司
    • 雑誌名

      ゼオライト

      巻: 35 ページ: 23-29

    • NAID

      40021470522

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 酵素と遷移金属のハイブリッド触媒:Chiral-Switching Factory2021

    • 著者名/発表者名
      赤井 周司
    • 学会等名
      日本薬学会 第141年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 固定化バナジウム触媒V-MPS4によるC-H官能化ヘテロビアリールカップリング法の開発とその応用2021

    • 著者名/発表者名
      笠間 建吾
    • 学会等名
      日本薬学会 第141年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Lipase-catalyzed Asymmetric Synthesis of Bioactive Molecules2021

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai
    • 学会等名
      International Guest Lecture Series, Faculty of Pharmacy, University of Indonesia
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] リパーゼと遷移金属触媒を併用する高光学純度の軸不斉ビアリール類の不斉合成法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      笠間建吾
    • 学会等名
      第19回次世代を担う有機化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 動的速度論的光学分割を活用した多置換多環式骨格のワンポット不斉合成2020

    • 著者名/発表者名
      土持 出
    • 学会等名
      反応と合成の進歩2020特別企画シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 加水分解酵素リパーゼを活用する新しい不斉合成法2020

    • 著者名/発表者名
      赤井 周司
    • 学会等名
      静岡県立大学食品栄養科学月例セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 加水分解酵素を活用する新しい不斉合成法2020

    • 著者名/発表者名
      赤井 周司
    • 学会等名
      ファインケミカルズ研究会第111回例会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 市販のリパーゼを用いるS選択的動的光学分割法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      堀野 聡志
    • 学会等名
      第22回生体触媒化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] リパーゼを活用する多置換多環式骨格のワンポット不斉合成2020

    • 著者名/発表者名
      土持 出
    • 学会等名
      第22回生体触媒化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 光学活性プロパギルアルコールのラセミ化反応に及ぼす溶媒効果の計算科学的解析2020

    • 著者名/発表者名
      牧野雅義、駒川晋輔、井川貴詞、赤井周司
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 非対称な軸不斉ビアリール化合物のリパーゼ触媒動的速度論的光学分割法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      笠間建吾、日南優也、Moustafa Gamal A. I、朴韓晳、佐古真、東田恵伍、滝澤忍、笹井宏明、赤井周司
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 加水分解酵素リパーゼだからできる新しい不斉合成術2020

    • 著者名/発表者名
      赤井周司
    • 学会等名
      有機合成2月セミナー「有機合成のニュートレンド2020」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Lipase/Transition Metal Cocatalyzed Dynamic Kinetic Resolution of Racemic Alcohols: From Batch to Flow2019

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai
    • 学会等名
      13th International CeBiTec Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synergy of Enzymes and Transition Metals: Quantitative Conversion of Racemates into Optically Pure Forms2019

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai
    • 学会等名
      Special lecture at University of Goettingen
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Lipase-Catalyzed Continuous Flow Dynamic Kinetic Resolution of Racemic Alcohols2019

    • 著者名/発表者名
      Koichi Higashio, Satoko Katsuragi, Franziska Kuehn, Niklas Adebar, Carmen Plass, Harald Groeger, Shuji Akai
    • 学会等名
      International Joint Symposium on Synthetic Organic Chemistry
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ビリジンの合成研究―集積した官能基の位置及び立体選択的構築―2019

    • 著者名/発表者名
      堀修平、杉山公二、八幡健三、赤井周司
    • 学会等名
      第69回日本薬学会関西支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Chemoenzymatic Access to Axially Chiral Biaryl-2,2′-diols2019

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai
    • 学会等名
      The 8th Japanese-Sino Symposium on Organic Chemistry for Young Scientists
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hydrolase Transition Metal Co-catalyzed Dynamic Kinetic Resolution: Quantitative Conversion of Racemates into Optically Pure Molecules2019

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai
    • 学会等名
      The 2nd JGP Chem & ChemEn International Workshop: Sustainability-Oriented Organic Synthesis
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthetic study of the furanosteroid, viridin2019

    • 著者名/発表者名
      Shuhei Hori, Koji Sugiyama, Kenzo Yahata and Shuji Akai
    • 学会等名
      27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enantiodivergent and Quantitative Conversion of Racemic Propargyl Alcohols into Their Both Enantiomers Using Lipase-Catalyzed Dynamic Kinetic Resolution2019

    • 著者名/発表者名
      Shinji Kawanishi,Koichi Higashio, Shinya Oki, Shuji Akai
    • 学会等名
      27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Biocatalytic Highly Enantioselective Synthesis of Axially Chiral Bihydroxycarbazoles2019

    • 著者名/発表者名
      Kengo Kasama, Gamal A. I. Moustafa, Hanseok Park, Makoto Sako, Keigo Higashida, Shinobu Takizawa, Hiroaki Sasai, and Shuji Akai
    • 学会等名
      27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] リパーゼ触媒を用いたアルコールの連続フロー動的光学分割法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      東尾 光一, 桂木 智子, Franziska Kuehn, Niklas Adebar, Carmen Plass,Harald Groeger , 赤井 周司
    • 学会等名
      第21回生体触媒化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 同一リパーゼによる軸不斉ビアリール化合物の両光学異性体の作り分け2019

    • 著者名/発表者名
      笠間建吾、青山 浩、赤井周司
    • 学会等名
      第21回生体触媒化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] viridinの合成研究2019

    • 著者名/発表者名
      堀修平、杉山公二、八幡健三、赤井周司
    • 学会等名
      第39回有機合成若手セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Continuous Flow Lipase-Catalyzed Dynamic Kinetic Resolution of Alcohols2019

    • 著者名/発表者名
      Koichi Higashio, Satoko Katsuragi, Franziska Kuehn, Niklas Adebar, Carmen Plass, Harald Groeger, Shuji Akai
    • 学会等名
      第4回プロセス化学国際シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lipase-catalyzed Desymmetrization of σ-Symmetric Biaryl Diols for the Enantiodivergent Synthesis of Axially Chiral Biaryls2019

    • 著者名/発表者名
      Kengo Kasama, Shuji Akai
    • 学会等名
      The 11th Seoul-Kyoto-Osaka Joint Symposium on Pharmaceutical Sciences for Young Scientists
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enantiodivergent Atroposelective Synthesis of Chiral Biaryl Diols by Lipase-catalyzed Desymmetrization2019

    • 著者名/発表者名
      Kengo Kasama, Shuji Akai
    • 学会等名
      The 27th French-Jpanese Symposium on Medicinal and Fine Chemistry
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lipase-metal Combo Catalyzed Dynamic Kinetic Resolution2019

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai
    • 学会等名
      サンクトペテルブルグ州立大学特別講義
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] リパーゼ触媒アシル化によるσ-対称性ビアリール化合物の非対称化反応2019

    • 著者名/発表者名
      笠間 建吾、Gamal A. I. Moustafa、赤井 周司
    • 学会等名
      日本薬学会第139回年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 加水分解酵素と遷移金属の触媒集積化:新しい不斉合成法への挑戦2018

    • 著者名/発表者名
      赤井周司
    • 学会等名
      昭和薬科大学特別講義
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Lipase/Metal Combo-Catalysis for Dynamic Kinetic Resolution: Quantitative Conversion of Racemates into Optically Pure Molecules2018

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai
    • 学会等名
      8th Catalysis & Fine Chemicals 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Base-promoted lipase-catalyzed kinetic resolution of atropoisomeric 1,1’-biaryl-2,2’-diols2018

    • 著者名/発表者名
      Kengo Kasama, Koichi Higashio, Gamal A. I. Moustafa, Shuji Akai
    • 学会等名
      第20回生体触媒化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A Modular Biocatalytic Approach for the Highly Enantioselective Synthesis of Atropisomeric Biaryl Diols2018

    • 著者名/発表者名
      Kengo Kasama, Koichi Higashio, Gamal A. I. Moustafa, Shuji Akai
    • 学会等名
      The 14th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] リパーゼ触媒動的光学分割法によるプロパルギルアルコールの両エナンチオマーの選択的合成法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      川西 真司、沖 晋矢、赤井 周司
    • 学会等名
      第44回 反応と合成の進歩シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Lipase/Metal Combo-Catalyzed Dynamic Kinetic Resolution: Quantitative Conversion of Racemates into Optically Pure Molecules2018

    • 著者名/発表者名
      赤井周司
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry Langkawi (ICPAC Langkawi 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 加水分解酵素リパーゼが拓く新しい不斉合成2018

    • 著者名/発表者名
      赤井周司
    • 学会等名
      金沢薬学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 軸不斉ビアリール化合物のリパーゼ触媒光学分割法における基質適応拡張研究2018

    • 著者名/発表者名
      東尾光一、笠間建吾、Gamal A. I. Mostafa、赤井周司
    • 学会等名
      第68回日本薬学会近畿支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Synergy of lipases with metal catalysts for dynamic kinetic resolution of racemic alcohols and binaphthols2018

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai
    • 学会等名
      Bielefeld大学特別講演
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Novel Approach to Optically Active 2,2’-Dihydroxy-1,1’-Biaryls by Lipase/Metal Combo-Catalyzed Dynamic Kinetic Resolution2018

    • 著者名/発表者名
      Gamal A. I. Moustafa、Yasuhiro Oki、Shuji Akai
    • 学会等名
      XXII International Conference on Organic Synthesis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 軸不斉 2,2’-ジヒドロキシビアリール化合物のリパーゼ触媒速度論的光学分割2018

    • 著者名/発表者名
      Gamal A.I.Moustafa、笠間建吾、東尾光一、赤井周司
    • 学会等名
      第38回有機合成若手セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Practical access to homochiral C1- and C2-symmetric biaryl diols by cooperative lipase/metal catalysis2018

    • 著者名/発表者名
      Gamal A. I. Moustafa、大木康寛、赤井周司
    • 学会等名
      日本プロセス化学会2018サマーシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 異種触媒集積型分子変換の最先端2018

    • 著者名/発表者名
      赤井周司
    • 学会等名
      第26回分子合成化学セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] フローマイクロ合成の最新動向2021

    • 著者名/発表者名
      深瀬浩一、永木愛一郎
    • 総ページ数
      250
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781316154
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [図書] Kinetic Control in Synthesis and Self-Assembly2018

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai and Gamal A. I. Moustafa
    • 総ページ数
      324
    • 出版者
      Academic Press
    • ISBN
      9780128121269
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 大阪大学大学院薬学研究科 薬品製造化学分野

    • URL

      https://handai-seizo.jp/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 大阪大学大学院 薬学研究科 薬品製造化学分野 ホームページ

    • URL

      https://handai-seizo.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 大阪大学大学院薬学研究科 薬品製造化学分野ホームページ

    • URL

      http://handai-seizo.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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