チラルのβ-ヒドロキシニトリルの二相バイオエレクトロカタリシス
Fangyuan Dong1, Hui Chen1, Christian A Malapit1
1Department of Chemistry, University of Utah, 315 South 1400 East, RM 2020, Salt Lake City, Utah 84112, United States.
この研究は,酸化還元酵素ベースの合成における課題を克服するために,二相生物電気触媒システムを導入します. この新しいシステムは,減少したコファクター (NADH) を効率的に再生し,基板の溶解性を改善し,キラルβ-ヒドロキシニトリルの高収量を生成します.
科学分野:
- 生物触媒と合成化学
- バイオ電気化学とグリーン化学
背景:
- 酸化還元酵素ベースの非対称合成は,コファクターの高消費量と水性介質での低溶解性のために制限に直面しています.
- チラルのβ-ヒドロキシニトリルは,特にスタチン合成において貴重な中間物質であり,効率的な製造方法の必要性を強調しています.
研究 の 目的:
- 酸化還元酵素ベースの合成におけるコファクター再生と基板溶解性の問題に対処するための二相生物電気触媒システムを開発する.
- アルコール脱水素酵素 (AdhS) とハロヒドリン脱水素酵素 (HHDH) をモデルとして用いて,キラル β-ヒドロキシニトリルを生成するシステムの有効性を実証する.
主な方法:
- 有機相としてメチルターチルブチルエーテル (MTBE) を利用した二相システムの構築.
- NADH再生のための電極 (DH/Cc-PAAバイオエレクトロッド) 上のコバルトセンの改変型ポリアライミン・レドックスポリマーにダイアフォラーゼ (DH) を固定する.
- エチル4-クロロアセトアセテート (COBE) を,AdhSと再生されたNADHを用いてキラルβ-ヒドロキシニトリルに電気触媒変換する.
主要な成果:
- 二相システムは,製品の濃度とエナティオメルの過剰を大幅に高め,10時間後に81. 2%のEEで25. 5mMに達しました.
- COBEの変換率は,単相システムと比較して8.8倍であり,変換率は85%であった.
- オーガニックフェーズ (MTBE) は,基板の負荷を改善し,水解を防止し,電極の寿命を延長し,ファラダイク効率を増加させた.
結論:
- 開発された二相生物電気触媒システムは,酸化還元酵素ベースの非対称合成の主要な制限を効果的に克服しています.
- このアプローチは,多様な構造を持つ様々なキラル β-ヒドロキシニトリルの効率的かつスケーラブルな生産のための重要な可能性を示している.
さらに関連する動画
06:34Synthesis of Antiviral Tetrahydrocarbazole Derivatives by Photochemical and Acid-catalyzed C-H Functionalization via Intermediate Peroxides CHIPS
Published on: June 20, 2014
06:31Highly Stereoselective Synthesis of 1,6-Ketoesters Mediated by Ionic Liquids: A Three-component Reaction Enabling Rapid Access to a New Class of Low Molecular Weight Gelators
Published on: November 27, 2015
関連する概念動画
Prochirality
Nitriles to Carboxylic Acids: Hydrolysis
Preparation of Carboxylic Acids: Hydrolysis of Nitriles
Reduction of Alkenes: Asymmetric Catalytic Hydrogenation
The metal catalyst used can be either heterogeneous or homogeneous. When hydrogenation of an alkene generates a chiral center, a pair of enantiomeric products is expected to form. However, an enantiomeric excess of one of the products can be facilitated using an enantioselective reaction or an...
Regioselectivity and Stereochemistry of Hydroboration
Hydroboration proceeds in a concerted fashion with the attack of borane on the π bond, giving a cyclic four-centered transition state. The –BH2 group is bonded to the less substituted carbon and –H to the more substituted carbon. The concerted nature requires the simultaneous addition of –H and –BH2 across the same face of the alkene giving syn stereochemistry.
Regioselectivity and Stereochemistry of Acid-Catalyzed Hydration
