エンジニアリングされたフラビン依存ハロゲネーゼは,エナチオセレクティブセミピナコール再配列によるC-C結合形成を触媒化する
Xuzhong Shen1, Paras Gupta1, Pratibha Gandhi1
1Department of Chemistry, Indiana University, Bloomington, Indiana 47405, United States.
フラビン依存ハロゲネーゼは,アリルアルコールのエナチオセレクティブ半ピナコール再配列を触媒化し,キラルケトンを生成する. T52Gの変異により この新しい生物触媒的変換が可能になり 価値ある分子構造へのアクセスを拡大しました
科学分野:
- 合成有機化学
- 生物触媒
- 酵素工学
背景:
- セミピナコルの再配置は 分子構造の合成に不可欠です
- 現存するセミピナコラゼは限られており,ブロンステッド酸触媒を用いた自然に新しい例は1つしかない.
- フラビン依存ハロゲナーゼ (FDH) はハロゲネーション反応で知られている.
研究 の 目的:
- フラビン依存ハロゲネーゼ (FDHs) がセミピナコール再配列を触媒化する可能性を調査する.
- 半ピナコルのエナチオ選択的再配置のための生物触媒的方法を開発する.
- 新しい触媒機能のための酵素工学の戦略を調査する.
主な方法:
- フラビン依存ハロゲネーゼ (FDH) を利用して,半ピナコルを触媒的に再配置する.
- プロキラルアリルアルコールを基板として使用した.
- T52Gのような特定の突然変異が酵素活性における役割を調査した.
- 分析された基板の範囲と反応のエナチオ選択性.
主要な成果:
- FDHsは,アリルアルコールのエナチオセレクティブ・ハロゲネティブ・セミピナコール再配列を成功裏に触媒化した.
- 生物触媒プラットフォームは,四次性ステレオセンターを持つキラルケトンを生成する広範な基板範囲を示した.
- 高いエナチオ選択性と,FDH触媒の最高値である 16. 86 ± 0. 97 min の< k > < sub > cat < sub > の値を達成した.
- 酵素の活性部位を再構成することで,この非原生変異を可能にするために重要なT52G変異を特定しました.
結論:
- フラビン依存ハロゲネーゼは,非ネイティブの機能であるセミピナコールの再編成を行うように設計することができます.
- この研究は,FDHを用いた非対称C−C結合構造の最初の例を示している.
- 開発された生物触媒プラットフォームは,酵素触媒の柔軟性を強調して,エナチオ濃縮カルボサイクルとヘテロサイクルにアクセスできます.
さらに関連する動画
07:36Versatile CO2 Transformations into Complex Products: A One-pot Two-step Strategy
Published on: November 9, 2019
10:10Application of Elemental Lanthanides in the Selective C-F Activation of Trifluoromethylated Benzofulvenes Providing Access to Various Difluoroalkenes
Published on: July 28, 2018
関連する概念動画
Acid-Catalyzed α-Halogenation of Aldehydes and Ketones
In the first step of the mechanism, the acid protonates the carbonyl oxygen resulting in a resonance-stabilized cation, which subsequently loses an α-hydrogen to form an enol tautomer. The C=C bond in an enol is highly nucleophilic because of the electron-donating nature of the –OH group. Consequently, the double bond attacks an electrophilic halogen to form a...
Regioselectivity of Electrophilic Additions to Alkenes: Markovnikov's Rule
The hydrohalogenation of an unsymmetrical alkene can yield two haloalkane products, depending on which vinylic carbon takes up the halogen. However, one product usually predominates, where hydrogen adds to the vinylic carbon bearing the...
Electrophilic 1,2- and 1,4-Addition of X2 to 1,3-Butadiene
Electrophilic Addition to Alkynes: Hydrohalogenation
Halogenation of Alkenes
Consider the bromination of cyclopentene. Molecular bromine is polarized in the proximity of the π electrons of cyclopentene. An electrophilic bromine atom adds across the double bond, forming a cyclic bromonium ion intermediate.
Base-Promoted α-Halogenation of Aldehydes and Ketones
