Katalüüsi uurimisrühm
TalTech prioriteetne teadussuund
Klassifikaator (Frascati)
Uurimisrühma juht
Uurimisrühma liige
Võtmesõna
asümmeetriline süntees
organokatalüüs
kaskaadreaktsioonid
halogeensideme katalüüs
oligosahhariidide süntees
Ülevaade
Uurimisrühma laiem tegevusala on asümmeetriline orgaaniline süntees. Tegeldakse bioaktiivsete ühendite totaalsünteesi ja kitsamalt eri liiki asümmeetriliste reaktsioonide uurimisega. Seejuures keskendutakse asümmeetrilistele organokatalüütilistele reaktsioonidele, pöörates tähelepanu kovalentsetel sidemetel põhinevale aminokatalüüsile, mittekovalentsetel interaktsioonidel baseeruvale vesiniksideme ja halogeensideme katalüüsile ning ensümaatilisele ja ko-katalüüsile. Mitmed uuritud reaktsioonidest on kaskaadreaktsioonid, st järjestikku toimub mitu reaktsiooni ja ühes sünteesietapis tekib mitu uut keemilist sidet. See tõstab reaktsioonide aatomefektiivsust, vähendab läbiviidavate etappide arvu ja muudab meetodi keskkonnasõbralikumaks. Suurema praktilise väärtusega on rinnapiimas leiduvate oligosahhariidide (HMO-de) süntees.Sünteetilist uurimistööd toetavad nii spektroskoopilised, kristallograafilised ja kromatograafilised eksperimendid kui ka teoreetilised kvantkeemilised arvutused. Läbiva teemana iseloomustab uurimistööd jätkusuutliku ja rohelise keemia printsiipide rakendamine asümmeetrilises sünteesis.
Tähtsamad tulemused
2023. aastal: uuriti katalüsaatorite immobiliseerimist tahkele kandjale ja nende võimalikku korduvkasutust. Selgitati, et aminometüleeritud polüstüreenile seotud aminohapped on efektiivsed korduvkasutatavad katalüsaatorid asümmeetrilise Wittigi ümberasetusreaktsiooni jaoks. Katalüsaatori sünteesil on võtme-etapiks vabade aminorühmade blokeerimine steeriliselt mahuka pivaloüülrühmaga, mis väldib katalüsaatori deaktiveerimise ümberamideerimise toimel. Multifunktsionaalsete (nii halaogeensideme kui vesiniksideme doonorsaite sisaldavate) katalüsaatorite manulusel toimuva aldimiini ja malononitriili vahelise asümmeetrilise Mannichi reaktsiooni kvantkeemilisel modelleerimisel leiti selle stereoselektiivsust määravad põhjused. Bioaktiivsete ühendite sünteesil jätkati rinnapiima oligosahhariidide (ingl. human milk oligosaccharides – HMO) sünteesi, eesmärgiga sünteesida lakto-Ntrioos II.
Seotud struktuuriüksus
Keemia ja biotehnoloogia instituut
Teadusgrupiga seotud publikatsioonid
- Sihtmäe, M., Silm, E., Kriis, K., Kahru, A., Kanger, T. Aminocatalysts are more environmentally friendly than hydrogen-bonding catalysts // ChemSusChem (2022) vol. 15, 16, art. e202201045, 5 p. : ill.
https://doi.org/10.1002/cssc.202201045 - Hunt, K. E., Garcia-Sosa, A. T., Shalima, T., Maran, U., Vilu, R., Kanger, T. Synthesis of 6′-galactosyllactose, a deviant human milk oligosaccharide, with the aid of Candida antarctica lipase-B // Organic & biomolecular chemistry (2022) vol. 20, p. 4724–4735.
https://doi.org/10.1039/D2OB00550F - Kaasik, M., Martõnova, J., Erkman, K., Metsala, A., Järving, I., Kanger, T. Enantioselective Michael addition to vinyl phosphonates via hydrogen bond-enhanced halogen bond catalysis // Chemical science (2021) vol. 12, 21, p. 7561-7568.
https://doi.org/10.1039/D1SC01029H - Murre, A., Erkman, K., Järving, I., Kanger, T. Asymmetric chemoenzymatic one-pot synthesis of α-Hydroxy half-esters // ACS Omega (2021) vol. 6, 31, p. 20686-20698 : ill.
https://doi.org/10.1021/acsomega.1c02973 - Kimm, M., Järving, I., Ošeka, M., Kanger, T. Asymmetric organocatalytic [2,3]-Wittig rearrangement of cyclohexanone derivatives // European journal of organic chemistry (2021) 21, p. 3113−3120 : ill.
https://doi.org/10.1002/ejoc.202100435 - Trubitsõn, D., Martõnova, J., Kudrjašova, M., Erkman, K., Järving, I., Kanger T. Enantioselective organocatalytic Michael addition to unsaturated indolyl ketones // Organic letters (2021) vol. 23, 5, p. 1820-1824.
https://doi.org/10.1021/acs.orglett.1c00222 - Spinnato, D., Schweitzer-Chaput, B., Goti, G., Ošeka, M., Melchiorre, P A photochemical organocatalytic strategy for the α-alkylation of ketones by using radicals // Angewandte Chemie international Edition (2020) Vol. 59, 24, p. 9485 - 9490.
https://doi.org/10.1002/anie.201915814 - Ošeka, M., Laudadio, G., van Leest, N., Dyga, M., Bartolomeu, A. de A., Gooßen, L.J., de Bruin, B., de Oliveira, K.T., Noël, T. Electrochemical aziridination of internal alkenes with primary amines // Chem (2021) Vol. 7, Issue 1, p. 255 - 266.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.12.002 - Kaasik, M., Kanger, T. Supramolecular halogen bonds in asymmetric catalysis // Frontiers in chemistry (2020) vol. 8, art. 599064, 18 p. : ill.
https://doi.org/10.3389/fchem.2020.599064 - Trubitsõn, D., Kanger, T. Enantioselective Catalytic Synthesis of N-alkylated Indoles // Symmetry (2020) vol. 12, 7, art. 1184 ; 30 p.: ill.
https://doi.org/10.3390/sym12071184 - Trubitsõn, D., Martõnova, J., Erkman, K., Metsala, A., Saame, J., Kõster, K., Järving, I., Leito, I., Kanger, T. Enantioselective N-Alkylation of Nitroindoles under Phase-Transfer Catalysis // Synthesis (2020) vol. 52, 7, p. 1047-1059.
https://doi.org/10.1055/s-0039-1690751 - Ivanova, L., Rausalu, K., Ošeka, M., Kananovich, D. G., Žusinaite, E., Tammiku-Taul, J., Lopp, M., Merits, A., Karelson, M. Novel analogues of the Chikungunya virus protease inhibitor: molecular design, synthesis, and biological evaluation // ACS omega (2021) vol. 6, 16, p. 10884–10896.
https://doi.org/10.1021/acsomega.1c00625 - Kooli, A., Wesenberg, L., Beslać, M., Krech, A., Lopp, M., Noël, T., Ošeka, M. Electrochemical hydroxylation of electron-rich arenes in continuous flow // European journal of organic chemistry (2022) vol. 2022, 20, art. e202200540.
https://doi.org/10.1002/ejoc.202200011 - Kõllo, M., Kasari, M., Kasari, V., Pehk, T., Järving, I., Lopp, M., Jõers, A., Kanger, T. Designed whole-cell-catalysis-assisted synthesis of 9,11-secosterols // Beilstein journal of organic chemistry (2021) vol. 17, p. 581–588.
https://doi.org/10.3762/bjoc.17.52 - Kriis, K., Martõnov, H., Miller, A., Erkman, K., Järving, I., Kaasik, M., Kanger, T. Multifunctional catalysts in the asymmetric Mannich reaction of malononitrile with N-Phosphinoylimines : coactivation by halogen bonding versus hydrogen bonding // The journal of organic chemistry (2022) vol. 87, 11, p. 7422-7435 : ill.
https://doi.org/10.1021/acs.joc.2c00674 - Silm, E., Järving, I., Kanger, T. Asymmetric organocatalytic Michael addition of cyclopentane-1,2-dione to alkylidene oxindole // Beilstein Journal of Organic Chemistry (2022) vol. 18, p. 167-173.
https://doi.org/10.3762/bjoc.18.18 - Murre, A., Erkman, K., Kaabel, S., Järving, I., Kanger, T. Diastereoselective [2,3]-sigmatropic rearrangement of N-allyl ammonium ylides // Synthesis (2019) vol. 51, 22, p. 4183–4197.
https://doi.org/10.1055/s-0039-1690185 - Silm, E., Kaabel, S., Järving, I., Kanger, T. Asymmetric organocatalytic Michael addition–cyclisation cascade of cyclopentane-1,2-dione with alkylidene malononitriles // Synthesis (2019) vol. 51, 22, p. 4198-4204.
https://doi.org/10.1055/s-0039-1690484 - Reitel, K., Kriis, K., Järvin, I., Kanger, T. Study of the asymmetric organocatalyzed [3+2] annulation of cyclopropenone and β-keto ester // Chemistry of heterocyclic compounds (2018) vol. 54, 10, p. 929–933 : ill.
https://doi.org/10.1007/s10593-018-2372-1 - Kimm, M., Ošeka, M., Kaabel, S., Metsala, A., Järving, I., Kanger, T. [2,3]-Wittig rearrangement as a formal asymmetric alkylation of α-branched ketones // Organic letters (2019) vol. 21, 13, p. 4976-4980.
https://doi.org/10.1021/acs.orglett.9b01495 - Trubitsõn, D., Žari, S., Kaabel, S., Kudrjashova, M., Kriis, K., Järving, I., Pehk, T., Kanger, T. Asymmetric organocatalytic cascade synthesis of tetrahydrofuranyl spirooxindoles // Synthesis (2018) vol. 50, 2, p. 314-322 : ill.
https://doi.org/10.1055/s-0036-1590918 - Peterson, A., Kaasik, M., Metsala, A., Järving, I., Adamson, J., Kanger, T. Tunable chiral triazole-based halogen bond donors : assessment of donor strength in solution with nitrogen-containing acceptors // RSC advances (2019) vol. 9, 21, p. 11718–11721 : ill.
https://doi.org/10.1039/c9ra01692a - Kaasik, M., Kaabel, S., Kriis, K., Järving, I., Kanger, T. Synthesis of chiral triazole-based halogen bond donors // Synthesis (2019) vol. 51, 10, p. 2128-2135 : ill.
https://doi.org/10.1055/s-0037-1610864 - Kaasik, M., Metsala, A., Kaabel, S., Kriis, K., Järving, I., Kanger, T. Halo-1,2,3-triazolium salts as halogen bond donors for the activation of imines in dihydropyridinone synthesis // Journal of organic chemistry (2019) vol. 84, 7, p. 4294–4303 : ill.
https://doi.org/10.1021/acs.joc.9b00248 - Iskryk, M., Barysevich, M., Ošeka, M., Adamson, J., Kananovich, D. Asymmetric Kulinkovich hydroxycyclopropanation of alkenes mediated by titanium(IV) TADDOLate complexes // Synthesis (2019) vol. 51, 9, p. 1935-1948 : ill.
https://doi.org/10.1055/s-0037-1611709 - Ramkumar, N., Plantus, K., Ozola, M., Mishnev, A., Nikolajeva, V., Senkovs, M., Ošeka, M., Veliks, J. Photoredox-catalyzed direct C–H monofluoromethylation of heteroarenes // New journal of chemistry (2023) vol. 47, 44, p. 20642-20652.
https://doi.org/10.1039/D3NJ04313D - Murre, A., Mikli, V., Erkman, K., Kanger, T. Primary amines as heterogeneous catalysts in an enantioselective [2,3]-Wittig rearrangement reaction // iScience (2023) vol. 26, 10, art. 107822, 18 p. : ill.
https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.107822 - Kaasik, M., Kanger, T. Halogen-Bonding Organocatalysis - New Opportunities for Asymmetric Synthesis // Asymmetric Organocatalysis: New Strategies, Catalysts, and Opportunities. Vol. 1. Weinheim : Wiley, 2022. p. 203-224.
https://doi.org/10.1002/9783527832217.ch6