「生体触媒の道具箱」がフリーラジカルの制御を向上させる(A ’toolbox of biocatalysts’ improves control over free radicals)

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2023-07-20 カリフォルニア大学サンタバーバラ校(UCSB)

◆合成化学における中心的な課題は、高い反応性を持つフリーラジカルの制御です。この研究では、フリーラジカルの立体化学制御を目指し、金属酵素を使用してフリーラジカルの選択的な変換を実現しました。これにより、立体化学による合成化学の問題に新たな解決策を提供するとともに、フリーラジカルの合成潜在能力を最大限に引き出すことが可能となります。
◆この研究は、立体化学の制御において重要な一歩を踏み出し、将来的に学術と産業の両方でキラル化合物の合成と研究を促進することが期待されています。

<関連情報>

メタロレドックス生体触媒反応を利用した酵素制御によるアレーンへの立体選択的ラジカル環化反応 Enzyme-controlled stereoselective radical cyclization to arenes enabled by metalloredox biocatalysis

Wenzhen Fu,Natalia M. Neris,Yue Fu,Yunlong Zhao,Benjamin Krohn-Hansen,Peng Liu & Yang Yang
Nature Catalysis  Published:20 July 2023
DOI:https://doi.org/10.1038/s41929-023-00986-5

「生体触媒の道具箱」がフリーラジカルの制御を向上させる(A ’toolbox of biocatalysts’ improves control over free radicals)

Abstract

The effective induction of high levels of stereocontrol for free-radical-mediated transformations represents a notorious challenge in asymmetric catalysis. Herein, we describe a metalloredox biocatalysis strategy to repurpose natural cytochromes P450 to catalyse asymmetric radical cyclization to arenes through an unnatural electron transfer mechanism. Directed evolution afforded a series of engineered P450 aromatic radical cyclases with complementary selectivities: P450arc1 and P450arc2 facilitated enantioconvergent transformations of racemic substrates, giving rise to either enantiomer of the product with excellent total turnover numbers (up to 12,000). In addition to these enantioconvergent variants, another engineered radical cyclase, P450arc3, permitted efficient kinetic resolution of racemic chloride substrates (S factor = 18). Furthermore, computational studies revealed a proton-coupled electron transfer mechanism for the radical–polar crossover step, suggesting the potential role of the haem carboxylate as a base catalyst. Collectively, the excellent tunability of this metalloenzyme family provides an exciting platform for harnessing free radical intermediates for asymmetric catalysis.

有機化学・薬学
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