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J. Jodlbauer, N. Iqbal, J. Steward, P. Macheroux, M.D. Mihovilovic, F. Rudroff:
"Synthesis of Six out of Eight Carvo-Lactone Stereoisomers via a Novel Concurrent Redox Cascade Starting from (R)- and (S)-Carvones";
in: "Applied Biocatalysis : The Chemist's Enzyme Toolbox", P. Sutton, J. Whittall (Hrg.); John Wiley & Sons, Ltd., 2020, ISBN: 978-1-119-48701-2, S. 426 - 434.

Mehrstufige one-pot Reaktionen sind ein sich entwickelnder Bereich der asymmetrischen Synthese und haben im letzten Jahrzehnt eine breite Anwendung gefunden. Durch die gezielte Kombination verschiedener, nicht nativer Biokatalysatoren können künstliche enzymatische Kaskaden aufgebaut werden. Domino, Tandem oder Kaskadenreaktionen sind besonders attraktiv, da sich die einzelnen Schritte modular kombinieren lassen. Dadurch kann die strukturelle und funktionelle Komplexität eines chemischen Moleküls in einem einzigen Schritt deutlich erhöht werden. Aus diesem Grund testen wir eine enzymatische one-pot Redoxkaskade, bestehend aus fünf verschiedenen Enoat-Reduktasen (EREDs; SYE-4, OPR1, OPR3, YqjM und W116I) und vier Baeyer-Villiger-Monooxygenasen (BVMOs; CHMOAcineto, CHMOBrevi1, CHMOBrevi2 und CHMOComa) mit komplementärer Regioselektivität. Durch die Kopplung und Kombination verschiedener EREDs und BVMOs konnten wir sechs von acht Carvo-Lacton-Stereoisomeren (3a, 3a′, 3b, 3b′, 3c und 3c′), ausgehend von leicht verfügbaren natürlichen Carvonen, herstellen. Darüber hinaus zeigten wir die Anwendbarkeit der zweistufigen Kaskade im präparativen Maßstab. Enzymatische one-pot Redox-Reaktionen ausgewählter ERED-BVMO-Kombinationen führten zu guten Ausbeuten von "normalen" und "abnormalen" Carvo-Lactonen 3a (71%), 3c (76%), 3b′ (71%) und 3b.

Multistep one-pot reactions are an evolving field in asymmetric synthesis and have found broad application in the last decade. Through the targeted combination of different, nonnative biocatalysts, artificial enzymatic cascades can be constructed. Domino, tandem or cascade processes are particularly attractive, as the individual steps can be combined modularly. This allows the structural and functional complexity of a chemical entity to be significantly increased in a single step. For this reason, we established a one-pot enzymatic redox cascade composed of five different enoate reductases (EREDs; SYE-4, OPR1, OPR3, YqjM and W116I) from diverse bacterial origins and four Baeyer-Villiger monooxygenases (BVMOs; CHMOAcineto, CHMOBrevi1, CHMOBrevi2 and CHMOComa) with complementary regioselectivity. Through the coupling and combining of different EREDs and BVMOs, we achieved methods to produce six out of eight carvo-lactone stereoisomers (3a, 3a′, 3b, 3b′, 3c and 3c′) starting from readily available natural carvones. Furthermore, we showed the applicability of the two-step cascade via representative preparative-scale experiments. One-pot enzymatic redox reactions of selected ERED-BVMO combinations led to good yields of `normal´ and `abnormal´ carvo-lactones 3a (71%), 3c (76%), 3b′ (71%) and 3b.

biocatalysis, one-pot reaction

https://publik.tuwien.ac.at/files/publik_290590.pdf