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2020 年度 実績報告書

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
キーワードリパーゼ / 金属触媒 / 不斉合成 / 動的速度論的光学分割 / 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
研究実績の概要

近年,様々な多工程ワンポット不斉合成法が開発されてきたが,複数の触媒を用いる場合には,触媒の共存性,各工程の反応制御などが困難であった。一方,天然の酵素を精密有機合成に活用する研究が盛んに行われているが,適用できる反応の種類や基質に制限がある。このような背景下,我々は最近,メソポーラスシリカの細孔内表面にオキソバナジウムを固定した触媒VMPS4を開発した。細孔によって加水分解酵素とオキソバナジウムは隔離され、これら2種類の触媒の共存性を格段に高めることができた。その結果、両触媒を併用する動的速度論的光学分割 (DKR) を効率的に実施する方法を開発した。そこで,本課題研究では,我々の方法論の拡張と応用展開を行い,実践性向上を図ることを目的とした。

1)光学的に純粋な第三級アルコールは医薬品等の部分構造として,また,合成中間原料として重要であるが,酵素触媒DKRを第三級アルコールに適用した例は無い。申請者は,2019年度にVMPS4とリパーゼを併用し,第三級アルコールのDKRに初めて成功した。本年度は,反応条件の改善を行い、光学的に純粋な第三級アルコールのエステルを77%収率で得ることが出来た。
2)市販の固定化リパーゼとV-MPS4を混合してカラムリアクターに充填し,ラセミ体第二級アルコールの連続フローDKRに成功した。
3)ラセミ化触媒として利用していたV-MPS4が、ヒドロキシカルバゾール類と求核性芳香族化合物との脱水素型クロスカップリング反応に適していることを見出した。本法によって、ラセミ体の非対称型ビアリール化合物が高い化学選択性と位置選択性で得られた。次に、本法で得たビアリールを,リパーゼ触媒速度論的光学分割によって両鏡像異性体に高光学純度で分離することができた。さらに,脱水素型クロスカップリング反応とリパーゼ触媒KRをワンポットで連続させることにも成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ビーレフェルド大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      ビーレフェルド大学
  • [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 ページ: 35342~35350

    • DOI

      10.1039/d1ra07723f

    • 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

  • [雑誌論文] Dynamic kinetic resolution of a tertiary alcohol2020

    • 著者名/発表者名
      Kuhn Franziska、Katsuragi Satoko、Oki Yasuhiro、Scholz Cedric、Akai Shuji、Groger Harald
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 56 ページ: 2885~2888

    • DOI

      10.1039/C9CC09103C

    • 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
      Higashio Koichi、Katsuragi Satoko、Kundu Dhiman、Adebar Niklas、Plass Carmen、Kuhn Franziska、Groger Harald、Akai Shuji
    • 雑誌名

      European Journal of Organic Chemistry

      巻: 2020 ページ: 1961~1967

    • DOI

      10.1002/ejoc.202000186

    • 査読あり / 国際共著
  • [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
    • 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
  • [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
    • 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
  • [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
  • [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
    • 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
    • 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
  • [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
  • [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
      978-4-7813-1615-4
  • [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/

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公開日: 2022-12-28  

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