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2015 年度 実績報告書

多孔質無機担体を活用する酵素触媒多段階ワンポット不斉合成法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H04631
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) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード多孔質無機担体 / 酵素触媒 / ワンポット反応 / 不斉合成 / ラセミ化 / 動的光学分割 / 分子内環化反応
研究実績の概要

各反応生成物を単離精製しない多段階ワンポット反応は、環境低負荷合成法として極めて重要である。最近我々は、この目的に適う、ラセミ化とリパーゼ触媒速度論的光学分割がワンポットで同時進行する動的光学分割法(DKR)を開発した。この際、ラセミ化を触媒するオキソバナジウム種を多孔質無機物質メソポーラスシリカ(MPS)の細孔内部に固定化したことで、リバーゼとの共存性を向上させることに成功し、前述の反応開発に至った。本研究では、この知見を基に、多孔質無機担体の特性を活用する酵素触媒多段階ワンポット不斉合成法の開発を目的とした。本年度は以下の成果を得た。
1. MPSの狭隘空間がラセミ化に及ぼす機能解明: a) 2~4nmの異なる細孔径を有するMPSを用いてバナジウム担持触媒を調製し、これらを用いて、分子サイズの異なる基質アルコールのラセミ化速度を比較検討した。その結果、細孔径と基質サイズに正の相関があることが分かった。b) MPS内表面のシラノール基によって、細孔内部が高極性環境を形成していること、この極性環境がラセミ化を促進することが種々の実験で明らかになった。
2. DKR/分子内環化ワンポット合成法の開発: 適切な位置にジエン部位を有するラセミ体アルコールと、反応活性なジエノフィル部位を有するアシル化剤を用いることで、DKRと分子内環化反応が連続進行することを実証した。本法は、リパーゼ触媒光学分割、バナジウム触媒ラセミ化、分子内環化反応の全く異なる3つの反応がワンポットで進行する不斉合成法である。
3. 4nmのMPSから調製したラセミ化触媒を加水分解酵素と併用することで、DKR法の基質適用性を拡張することが出来た。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

DKRと分子内環化反応が連続進行するワンポット反応の開発途上、実験結果にばらつきが見られた。その原因を解明すべく、多くの反応条件の下で詳細な実験を実施する必要が生じたために、スケジュールが少し遅れた。

今後の研究の推進方策

DKRと分子内環化反応が連続進行するワンポット反応の開発期間を延長したことで、問題解決の糸口が見えた。今後、本研究の成果を纏める。また、その後は、予定通り、MPSの新機能創出と応用研究を実施する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015

すべて 学会発表 (7件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] New horizon of lipase-catalyzed dynamic kinetic resolution of alcohols for producing optically active compounds2015

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      米国、ホノルル市
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Lipase-catalyzed asymmetric synthesis of multifused optically active cyclic molecules by one-pot sequential dynamic kinetic resolution/intramolecular Diels-Alder reaction2015

    • 著者名/発表者名
      Koji Sugiyama、Shinji Kawanishi、Yasuhiro Oki、Marin Kamiya、Masahiro Egi、Shuji Akai
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      米国、ホノルル市
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Elucidation of characteristics of mesoporous silicas containing oxo-vanadium and their application to dynamic kinetic resolution2015

    • 著者名/発表者名
      Koji Sugiyama、Yasuhiro Oki、Shinji Kawanishi、Shuji Akai
    • 学会等名
      第9回SKO symposium
    • 発表場所
      韓国、ソウル市
    • 年月日
      2015-11-16 – 2015-11-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Elucidation of characteristic features of mesoporous silica and their synthetic applications2015

    • 著者名/発表者名
      Koji Sugiyama、Yasuhiro Oki、Shinji Kawanishi、Shuji Akai
    • 学会等名
      IKCOC-13
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2015-11-09 – 2015-11-13
    • 国際学会
  • [学会発表] 新規固定化触媒V-MPS の特性解明研究と動的光学分割への応用2015

    • 著者名/発表者名
      杉山公二、大木康寛、川西真司、赤井周司
    • 学会等名
      第35回有機合成若手セミナー
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2015-08-01
  • [学会発表] LIPASE-VANADIUM COMBO-CATALYZED DYNAMIC KINETIC RESOLUTION: ASYMMETRIC SYNTHESIS OF ALL-CARBON QUATERNARY STEREOGENIC CENTERS2015

    • 著者名/発表者名
      Shuji Akai, Koji Sugiyama, Shinji Kawanishi, Yasuhiro Oki
    • 学会等名
      Biotrans2015
    • 発表場所
      オーストリア、ウィーン市
    • 年月日
      2015-07-29 – 2015-07-30
    • 国際学会
  • [学会発表] 杉山公二、川西真司、大木康寛、赤井周司2015

    • 著者名/発表者名
      Enantioselective construction of all-carbon quaternary stereogenic centers via lipase-catalyzed dynamic kinetic resolution
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Process Chemistry
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2015-07-13 – 2015-07-15
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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