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持続可能な不斉合成:酵素と金属触媒の協働

研究課題

研究課題/領域番号 21H02605
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, 大学院薬学研究科, 教授 (60192457)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023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)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワードリパーゼ / バナジウム / 不斉合成 / 軸不斉ビアリール化合物 / 動的速度論的光学分割 / プロパルギルアルコール / 第3級アルコール / 環境低負荷 / オキソバナジウム / 第2級アルコール / 触媒的不斉合成 / 遷移金属触媒 / 遷移金属 / 光学分割 / クロスカップリング
研究開始時の研究の概要

本研究では、医農薬の開発研究に不可欠な、光学活性(キラル)な有機化合物の実践的な合成法を開発する。本法は、入手容易な加水分解酵素リパーゼと,地殻に豊富に存在する遷移金属を同時に利用することが特徴である。常温常圧で極めて高い選択性と触媒効率を示す酵素と、多彩な機能を創出できる人工の金属触媒という異質な領域の融合によって、安全で、簡便・高効率的な物質変換を可能にする。これは、持続可能な社会構築に資する、 環境にやさしい「次世代型ものづくり化学」の基盤構築を推進する研究である。

研究成果の概要

酵素は発酵によって自然から生まれ、分解されて自然に帰るため、環境低負荷で再生可能な触媒である。しかし、酵素の有機合成への利用法は限定的であった。本研究では、天然の加水分解酵素リパーゼの特性を活用し、かつ、人工の金属触媒との併用によって、光学的に純粋な低分子化合物群の触媒的合成法の開発研究を行った。その結果、医農薬の基本骨格として重要な第三級アルコール、脂肪族多置換多環式分子、軸不斉ビアリール化合物の不斉構築法を開発した。また、天然リパーゼを用いて両鏡像異性体の作り分けを実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

再生可能な天然酵素リパーゼと、地殻に豊富に存在する金属バナジウムを併用して、持続可能な社会構築に資する「環境にやさしいものづくり」の基盤技術を構築する研究である。
本研究では、常温常圧で極めて高い選択性と触媒効率を示す酵素と、多彩な機能を創出できる人工の金属触媒という異質な触媒の協働によって、単独の触媒では成しえない難易度の高い化合物変換法を開拓した。特に、医農薬の基本構造体として重要な光学純粋な低分子化合物群の安全・簡便・高効率的な合成を実現した。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 9件、 招待講演 8件) 備考 (1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
      2023 実績報告書
  • [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
      2022 実績報告書
  • [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
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Strategies to Design Chemocatalytic Racemization of Tertiary Alcohols: State of the Art & Utilization for Dynamic Kinetic Resolution2024

    • 著者名/発表者名
      Groeger Harald, Horino Satoshi, Kanomata Kyohei, Akai Shuji
    • 雑誌名

      Chemistry-A European Journal

      巻: 30 号: 36

    • DOI

      10.1002/chem.202304028

    • 関連する報告書
      2023 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] Lipase/H2SO4-Cocatalyzed Dynamic Kinetic Resolution of Alcohols in Pickering Emulsion2023

    • 著者名/発表者名
      Jihoon Moon, Takusho Kin, Karin Mizuno, Shuji Akai, Kyohei Kanomata
    • 雑誌名

      ChemCatChem

      巻: 15 号: 21

    • DOI

      10.1002/ejoc.202400242

    • 関連する報告書
      2023 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] 6 Chemoenzymatic Dynamic Kinetic Resolution of Alcohols2023

    • 著者名/発表者名
      Kanomata K.、Akai S.
    • 雑誌名

      Science of Synthesis: Dynamic Kinetic Resolution (DKR) and Dynamic Kinetic Asymmetric Transformations (DYKAT)

      巻: 1 ページ: 181-217

    • DOI

      10.1055/sos-sd-237-00069

    • ISBN
      9783132453777, 9783132453791
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lipase-Catalyzed Kinetic Resolution of <i>C</i><sub>1</sub>-Symmetric Heterocyclic Biaryls2022

    • 著者名/発表者名
      Kengo Kasama, Yuya Hinami, Karin Mizuno, Satoshi Horino, Tomoya Nishio, Chiharu Yuki, Kyohei Kanomata, Gamal A.I. Moustafa, Harald Groeger, and Shuji Akai
    • 雑誌名

      CHEMICAL & PHARMACEUTICAL BULLETIN

      巻: 70 号: 5 ページ: 391-399

    • DOI

      10.1248/cpb.c22-00021

    • ISSN
      0009-2363, 1347-5223
    • 年月日
      2022-05-01
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enantiodivergent Chemoenzymatic Dynamic Kinetic Resolution: Conversion of Racemic Propargyl Alcohols into Both Enantiomers2022

    • 著者名/発表者名
      Horino Satoshi、Nishio Tomoya、Kawanishi Shinji、Oki Shinya、Nishihara Koichi、Ikawa Takashi、Kanomata Kyohei、Wagner Karla、Gr?ger Harald、Akai Shuji
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 28 号: 60

    • DOI

      10.1002/chem.202202437

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [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2021

    • 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
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [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
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] オキソバナジウム-リパーゼ共触媒による動的速度論的光学分割手法;2つの立体中心を持つ第2級アリルアルコールへの適用2024

    • 著者名/発表者名
      小野 賢吾、Stanley Michael Oppong、鹿又 喬平、赤井 周司
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Advanced Lipase-catalyzed Dynamic Kinetic Resolution2023

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai
    • 学会等名
      The 14th TOYOTA Riken International Workshop
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamic Kinetic Resolution of Freely Rotable 2-Hydroxybiaryl Atropisomers via Lipase-Catalyzed Enantioselective O-Acylation2023

    • 著者名/発表者名
      Neha Dhiman, Gamal A.I. Moustafa, Kengo Kasama, Kyohei Kanomata, Shuji Akai
    • 学会等名
      第23回生体触媒シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Improving the ability of lipase-catalyzed dynamic kinetic resolution of tertiary alcohols2023

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Horino, Karla Wagner, Anke Hummel, Kyohei Kanomata, Harald Groeger, Shuji Akai
    • 学会等名
      第23回生体触媒シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Advanced Utilization of Lipases in Asymmetric Synthesis2023

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai
    • 学会等名
      28th French-Japanese Symposium on Medicinal & Fine Chemistry
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] How do synthetic organic chemists use lipases to synthesize valuable organic molecules?2023

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai
    • 学会等名
      Bielefeld University, CeBiTec-Colloquium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] How can synthetic chemists use lipases for asymmetric synthesis?2023

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai
    • 学会等名
      International Conference on Organic Synthesis
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 合成化学者は加水分解酵素リパーゼを不斉合成にどのように活用しうるか?2023

    • 著者名/発表者名
      赤井周司
    • 学会等名
      有機合成化学協会東北支部 岩手地区講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamic Kinetic Resolution of Biaryl Atropisomers via Lipase-Catalyzed Enantioselective O-Acylation2023

    • 著者名/発表者名
      Neha Dhiman, Gamal A.I. Moustafa, Kengo Kasama, Kyohei Kanomata, Shuji Akai
    • 学会等名
      日本薬学会第143年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 持続可能な社会構築に資する高選択的精密合成の開発と医薬学への応用2023

    • 著者名/発表者名
      赤井 周司
    • 学会等名
      日本薬学会第143年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synergy of biocatalysts and transition metal catalysts: Innovative syntheses of optically pure, functional organic compounds2022

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai
    • 学会等名
      The 4th Sino-Japan Symposium on Biocatalysis and Biotransformation
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Biocatalyst driven Metal-Free Dynamic Kinetic Resolution of Axially Chiral Biaryls2022

    • 著者名/発表者名
      Neha Dhiman, Gamal A. I. Moustafa, Kengo Kasama, Kyohei Kanomata, Shuji Akai
    • 学会等名
      第72回日本薬学会関西支部総会・大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Enantiodivergent synthesis of both enantiomers by dynamic kinetic resolution with R-selective lipases2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Horino, Tomoya Nishio, Shinji Kawanishi, Shinya Oki, Takashi Ikawa, Kyohei Kanomata, Shuji Akai
    • 学会等名
      28th Congress of the International Society of Heterocyclic Chemistry
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chemo- and Regioselective Cross-dehydrogenative Coupling of 3-Hydroxycarbazoles Using a Heterogeneous Oxovanadium Catalyst2022

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai, Kengo Kasama, Yuuya Hinami, Karin Mizuno, Kyohei Kanomata
    • 学会等名
      28th Congress of the International Society of Heterocyclic Chemistry
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] リパーゼ触媒光学分割を活用するviridnの不斉合成研究2022

    • 著者名/発表者名
      結城千晴、堀修平、鹿又喬平、赤井周司
    • 学会等名
      日本薬学会第142年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ナノチューブ空間を活用する精密有機合成2022

    • 著者名/発表者名
      赤井周司
    • 学会等名
      日本薬学会東海支部 特別講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Chemoenzymatic accesses to axially chiral biaryls2021

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lipase/Oxovanadium Cocatalyzed Asymmetric Synthesis2021

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [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
      2023 実績報告書 2022 実績報告書 2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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