Stereoselektive gerichtete kationische Kaskaden ermöglicht durch molekulare Verankerung in Terpencyclasen

• Published in: Angewandte Chemie Vol. 133; no. 24; pp. 13359 - 13365
• Main Authors: Schneider, Andreas, Jegl, Philipp, Hauer, Bernhard
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 07.06.2021
• Subjects: Biokatalyse; Brønsted-Säure Katalyse; Cyclisierungen; Enzyme; Nachhaltige Chemie
• DOI: 10.1002/ange.202101228
• ISSN: 0044-8249

Kaskadenreaktionen haben sich als eine innovative Methode erwiesen, um den Aufbau komplexer Moleküle aus natürlich verfügbaren Vorläufern auf atom‐, zeit‐, arbeits‐ und kosteneffiziente Weise zu ermöglichen. In dieser Arbeit berichten wir über eine Strategie zur Kontrolle von kationischen Cyclisierungskaskaden, indem wir die Fähigkeit zur Verankerung von dynamischen Substraten im aktiven Zentrum von Terpencyclasen über designte Wasserstoffbrückenbindungen ausnutzen. Dadurch ist es möglich, “gerichtete” Cyclisierungen im Gegensatz zu bisher etablierten “Non‐Stop”‐Cyclisierungen (99:1) zu induzieren und die Termination der Kaskade an ansonsten katalytisch kaum zugänglichen Intermediaten zu prädestinieren. Mittels dieser Strategie sind wir in der Lage, einen effizienten Zugang zu natürlich weit verbreiteten Apocarotenoiden, wertvollen Aromen und Düften im Gramm‐Maßstab zu schaffen, wobei wir mehrstufige Syntheserouten durch einen einzigen Schritt mit herausragender Selektivität (>99.5 % ee) und hohen Ausbeuten (bis zu 89 %) ersetzen. Kationische Cyclisierungen gehören zu den Werkzeugen zur Gerüstdiversifizierung in der Natur. Durch chemische Katalysatoren sind diese Transformationen nur schwer zu kontrollieren. Dies gelingt jedoch, indem spezifische Wasserstoffbrückenbindungen in Terpencyclasen eingeführt oder gebrochen werden. So können Geschmacks‐ und Duftstoffe im Gramm‐Maßstab in einem einzigen enzymatischen Schritt in Wasser hergestellt werden.