• 제목/요약/키워드: enantioselective kinetic resolution

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Molecular Cloning and Functional Expression of esf Gene Encoding Enantioselective Lipase from Serratia marcescens ES-2 for Kinetic Resolution of Optically Active (S)-Flurbiprofen

  • Lee, Kwang-Woo;Bae, Hyun-Ae;Lee, Yong-Hyun
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제17권1호
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    • pp.74-80
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    • 2007
  • An enantioselective lipase gene (esf) for the kinetic resolution of optically active (S)-flurbiprofen was cloned from the new strain Serratia marcescens ES-2. The esf gene was composed of a 1,845-bp open reading frame encoding 614 amino acid residues with a calculated molecular mass of 64,978 Da. The lipase expressed in E. coli was purified by a three-step procedure, and it showed preferential substrate specificity toward the medium-chain-length fatty acids. The esf gene encoding the enantioselective lipase was reintroduced into the parent strain S. marcescens ES-2 for secretory overexpression. The transformant S. marcescens BESF secreted up to 217kU/ml of the enantioselective lipase, about 54-fold more than the parent strain, after supplementing 3.0% Triton X-207. The kinetic resolution of (S)-flurbiprofen was carried out even at an extremely high (R,S)-flurbiprofen ethyl ester [(R,S)-FEE] concentration of 500 mM, 130 kU of the S. marcescens ES-2 lipase per mmol of (R,S)-FEE, and 1,000 mM of succinyl ${\beta}-cyclodextrin$ as the dispenser at $37^{\circ}C$ for 12h, achieving the high enantiomeric excess and conversion yield of 98% and 48%, respectively.

새로운 구조의 키랄 살렌 촉매상에서 페놀유도체에 의한 에폭사이드의 광학선택적 개환반응 (Enantioselective Phenolic Kinetic Resolution of Epoxides Catalyzed by New Chiral Salen Complexes)

  • 카테카라울;이광연;김건중
    • 공업화학
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    • 제18권6호
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    • pp.630-635
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    • 2007
  • 구조중에 1개의 tert-부틸기를 가진 새로운 형태의 키랄살렌 착체를 합성하여 비대칭반응 촉매로서 활용하였다. 알루미늄족의 금속염을 소유한 이량체형의 키랄 살렌 촉매는 에폭사이드의 산소고리를 페놀류로 여는 비대칭반응에서 매우 높은 활성과 선택성을 나타내었다. 또한 무기담체에 고정화된 살렌 착체도 이 반응에 대하여 효과적인 촉매로 사용할 수 있었다. 새로운 키랄 살렌촉매 중에 존재하는 금속염의 종류는 광학선택적 반응에서 중요한 영향을 나타내었다.

에폭사이드 가수분해효소에 의한 동력학적 가수분해반응을 이용한 광학활성 에폭사이드 생산 (Epoxide Hydrolase-catalyzed Hydrolytic Kinetic Resolution for the Production of Chiral Epoxides)

  • 이은열
    • KSBB Journal
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    • 제17권4호
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    • pp.321-325
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    • 2002
  • 광학활성 에폭사이드는 다양한 반응성으로 인하여 고부가 가치 광학활성 의약품 및 농약 합성용 중간체로 널리 이용되고 있다. 광학활성 에폭사이드는 에폭사이드 가수분해효소 (epoxide hydrolase, EH)를 이용하여 저가의 라세믹 기질에 대한 입체선택적 가수분해 반응을 통해 제조할 수 있으며, EH는 유도과정 없이 발현되고 보조인자가 필요 없으며 비교적 효소 안정성도 높아 상업적으로 유용한 효소이다 EH에 대한생화학 및 분자생물학 관련 최근 연구 결과를 바탕으로 촉매활성 증대 및 기질 선택성을 변경시킨 tailer-made형 EH 생촉매 개발이 가능할 것이며, 실규모의 비대칭 광학분할 생물공정 시스템 개발을 통해 EH에 의한 동력학적 가수분해반응을 이용한 광학활성 에폭사이드 생산기술의 상업화가 가능할 것으로 기대된다.

Lipase Catalyzed Kinetic Resolution of rac-2-(3-Methoxy-4-methylphenyl) propan-1-ol and rac-2-(3-Hydroxy-4-methylphenyl)propyl propanoate for S-(+)-Xanthorrhizol

  • Shafioul, Azam Sharif Mohammed;Cheong, Chan-Seong
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제33권2호
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    • pp.409-414
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    • 2012
  • Xanthorrhizol is a bisabolane type of natural sesquiterpene, the major component of essential oils of Curcuma xanthorrhiza. 2-(3-Methoxy-4-methylphenyl)propan-1-ol and 2-(3-hydroxy-4-methyl phenyl)propan-1-ol could be essential building block for enantioselective synthesis of xanthorrhizol. Enantioselective (c = 53%, E = $80{\pm}3$) for R-(+)-2-(3-hydroxy-4-methylphenyl) propan-1-ol and (c = 58%, E = $27{\pm}1$) for R-(+)-2-(3-methoxy-4-methylphenyl) propan-1-ol resolution processes were developed via lipase-catalyzed reaction. We found lipase Aspergillus oryzae (AOL) and Porcine pancreas (PPL) are selective to transesterification and hydrolysis in organic and aqueous phase. Modified demethylated substrate is appropriate for enantioselective hydrolysis reaction without any additives. Enantiopure chiral alcohol was crystallized from ethyl acetate/n-hexane co-solvent system. Gram scale resolved chiral intermediate will facilitate the synthesis of the unnatural S-(+)-xanthorrhizol, the corresponding isomer of the natural one.

Asymmetric Ring Opening of Epoxides Catalyzed by Novel Heterobimetallic Schiff-Bases Containing Transition Metal Salts

  • Kawthekar, RahulB;Bi, Wentao;Kim, Geon-Joong
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제29권2호
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    • pp.313-318
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    • 2008
  • An enantioselective ring opening of racemic terminal epoxides has been achieved by using heterobimetallic cobalt salen complexes with variety of nucleophiles. They were proven to be highly enantioselective and reactive for the synthesis of valuable chiral building blocks in enantio-riched forms up to 98% ee.

해양 어류 Mugil cephalus 유래의 에폭사이드 가수분해효소를 이용한 라세믹 styrene oxide의 입체선택적 분할 반응 (Enantioselective Kinetic Resolution of Racemic Styrene Oxide using Recombinant Marine Fish Epoxide Hydrolase of Mugil cephalus)

  • 최성희;김희숙;이은열
    • 공업화학
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    • 제19권5호
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    • pp.491-496
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    • 2008
  • 해양 어류인 Mugil cephalus로부터 에폭사이드 가수분해효소(epoxide hydrolase, EH) 유전자를 PCR을 이용하여 클로닝하고, pColdI 및 pET-21b(+) 발현벡터에 삽입시켜 재조합 Escherichia coli 생촉매를 개발하여 각각에 대하여 가수분해 활성을 비교하였다. 재조합 E. coli 생촉매 $10mg\;dcw\;mL^{-1}$을 사용하여 20 mM 라세믹 styrene oxide를 입체선택적 가수분해를 한 결과, (R)-styrene oxide 기질에 대해서 입체선택성을 보였다. pET-21b(+)를 발현벡터로 사용하여 M. cephalus의 EH 유전자를 저온 발현시킨 재조합 E. coli 생촉매를 사용하여, 약 40 min 반응을 통해 광학순도 99% ee (enantiomeric excess) 이상인 (S)-styrene oxide를 최종 수율 24.5% (이론수율 50%)로 제조할 수 있었다.

바이오촉매 및 생물전환을 이용한 광학활성 에폭사이드 제조 (Biocatalysis and Biotransformation for the Production of Chiral Epoxides)

  • 김희숙;이옥경;이은열
    • 생명과학회지
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    • 제15권5호
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    • pp.772-778
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    • 2005
  • 광학활성 에폭사이드는 광학활성 의약품, 기능성 식품 제조용 광학활성 중간체로 사용될 수 있다. 바이오촉매를 이용하여 광학활성 에폭사이드를 제조하는 방법으로는, mono-oxygenase나 peroxidase 등을 이용하여 알켄 기질의 이중결합을 비대칭 에폭시화반응을 통해 제조하는 방법이 있다. Kinetic resolution을 이용하는 방법으로는 epoxide hydrolase를 이용하여 특정 이성질체만을 diol로 가수분해하여 제거시켜 광학활성 에폭사이드를 얻는 방법 등이 있다. 다양한 생물전환 기술, directed evolution 및 site-specific muta-genesis 등을 이용한 광학활성 에폭사이드 제조용 바이오촉매개량 기술 등 효율적인 광학활성 에폭사이드 제조 시스템에 대한 연구 개발도 활발히 진행되고 있어 향후에 상업화가 가능할 것으로 기대된다.

분자공학 기반의 광학활성 에폭사이드 제조용 epoxide hydrolase 생촉매 개발 (Molecular Engineering of Epoxide Hydrolases for Production of Enantiopure Epoxides)

  • 김희숙;이은열
    • 생명과학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.168-174
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    • 2006
  • 광학활성 에폭사이드는 다양한 반응성으로 인하여 고부가가치 광학활성 의약품 및 농약 합성용 중간체로 널리 이용되고 있다. 광학활성 에폭사이드는 에폭사이드 가수분해효소 (epoxide hydrolase, EH)를 이용하여 저가의 라세믹 기질에 대한 입체선택적 가수분해 반응을 통해 제조할 수 있으며, EH는 유도과정 없이 발현되고 보조인자가 필요 없으며 비교적 효소 안정성도 높아 상업적으로 유용한 효소이다. EH에 대한 생화학 및 분자생물학 관련 최근 연구 결과를 바탕으로 촉매 활성 증대 및 기질 선택성을 변경시킨 tailer-made형 EH 생촉매 개발이 가능할 것이며, 실규모의 비대칭 광학분할 생물공정 시스템 개발을 통해 EH에 의한 동력학적 가수분해반응을 이용한 광학활성 에폭사이드 생산기술의 상업화가 가능할 것으로 기대된다.

Dynamic Kinetic Resolutions and Asymmetric Transformations by Enzyme-Metal Combo Catalysis

  • Kim, Mahn-Joo;Ahn, Yang-Soo;Park, Jai-Wook
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제26권4호
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    • pp.515-522
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    • 2005
  • Enzyme-metal combo catalysis is described as a useful methodology for the synthesis of optically active compounds. The key point of the method is the use of enzyme and metal in combination as the catalysts for the complete transformation of racemic substrates to single enantiomeric products through dynamic kinetic resolution (DKR). In this approach, enzyme acts as an enantioselective resolving catalyst and metal does as a racemizing catalyst for the efficient DKR. Three kinds of enzyme-metal combinations - lipase-ruthenium, subtilisin-ruthenium, and lipase-palladium –have been developed as the catalysts for the DKRs of racemic alcohols, esters, and amines. The scope of the combination catalysts can be extended to the asymmetric transformations of ketones, enol acetates, and ketoximes via the DKRs. In most cases studied, enzyme-metal combo catalysis provided enantiomerically-enriched products in high yields.