Synthsis of akuammiline alkaloids based on intramolecular oxidative coupling

• Project/Area Number: 16K08172
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Chemical pharmacy
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Kato Nobuki 東北大学, 理学研究科, 講師 (50400221)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 有機化学 / 有機合成化学 / 分子内酸化的カップリング / アクアンミリンアルカロイド / 有機合成 / 天然物化学 / 酸化的カップリング

Outline of Final Research Achievements

We planned to construct the akuammiline alkaloids structure by intramolecular oxidative coupling in the late stage. Although several examples of intramolecular oxidative coupling between activated a-carbonyl carbon and indole C3 have been reported, there is no case involving a non-activated lactone. In the scholarisine model compound, the intramolecular oxidative coupling of non-activated lactone, proceeded in the desired manner to afford the 10-oxa-tricyclo[5.3.1.03,8]undecan-9-one structure fused with indolenine. Additionally, we accomplished the total synthesis of singaporentinidine and the construction of focused stereochemical library of coronatine. Moerover, we constructed the rigid bicyclo[3.2.1]octene skeleton via [4+1] cycloaddition reaction between dimethoxycarbene and diene.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、アクアンミリンアルカロイドの構造的特徴を生かして配座を固定して反応点を接近しやすくすることで従来法ではできなかった反応補助基を必要としない分子内酸化的カップリングを実現した点で独創的である。本研究の研究成果は、分子内酸化的カップリングの適用範囲を拡大させ、様々な生理活性インドールアルカロイド合成への適用・効率化が見込まれる。これにより、医薬品の生産コスト削減、医療費の低減など高い波及効果が期待でき非常に意義深い。

Research Products

• [Journal Article] Effect of the o-Acetamido Group on pH-Dependent Light Emission of a 3-Hydroxyphenyl-Substituted Dioxetane Luminophore (2019)
  • Author(s): Yosuke Hisamatsu, Takehiro Fukiage, Kojiro Honma, Andrii G. Balia, Naoki Umezawa, Nobuki Kato and Tsunehiko Higuchi
  • Journal Title: Organic Letters Volume: 21 Issue: 5 Pages: 1258-1262
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.8b03913
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stable Iron Porphyrin Intramolecularly Coordinated by Alcoholate Anion: Synthesis and Evaluation of Axial Ligand Effect of Alcoholate on Spectroscopy and Catalytic Activity (2019)
  • Author(s): Yoshinori Shirakawa, Yuuki Yano, Yuki Niwa, Kanako Inabe, Naoki Umezawa, Nobuki Kato, Yosuke Hisamatsu and Tsunehiko Higuchi
  • Journal Title: Inorganic Chemistry Volume: 58 Issue: 7 Pages: 4268-4274
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.8b03384
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A rationally designed JAZ subtype-selective agonist of jasmonate perception (2018)
  • Author(s): Takaoka Yousuke、Iwahashi Mana、Chini Andrea、Saito Hiroaki、Ishimaru Yasuhiro、Egoshi Syusuke、Kato Nobuki、Tanaka Maho、Bashir Khurram、Seki Motoaki、Solano Roberto、Ueda Minoru
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 9 Issue: 1 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1038/s41467-018-06135-y
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A small-molecule inhibitor of SOD1-Derlin-1 interaction ameliorates pathology in an ALS mouse model (2018)
  • Author(s): Tsuburaya, N., Homma, K., Higuchi, T., Balia, A., Yamakoshi, H., Shibata, N., Nakamura, S., Nakagawa, H., Ikeda, S., Umezawa, N., Kato, N., Yokoshima, S., Shibuya, M., Shimonishi, M., Kojima, H., Okabe, T., Nagano, T., Naguro, I., Imamura, K., Inoue, H., Fujisawa, T., and Ichijo, H.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 9 Issue: 1 Pages: 2668-2668
  • DOI: 10.1038/s41467-018-05127-2
  • NAID: 120006546002
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Jasmonic acid inhibits auxin-induced lateral rooting independently of the CORONATINE INSENSITIVE 1 receptor (2018)
  • Author(s): Ishimaru Yasuhiro、Hayashi Ken-ichiro、Suzuki Takeshi、Fukaki Hidehiro、Prusinska Justyna、Meesters Christian、Quareshy Mussa、Egoshi Yuusuke、Matsuura Hideyuki、Takahashi Kosaku、Kato Nobuki、Kombrink Erich、Napier Richard M.、Hayashi Kengo、Ueda Minoru
  • Journal Title: Plant Physiology Volume: 177 Issue: 4 Pages: 1704-1716
  • DOI: 10.1104/pp.18.00357
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Potent Antimalarial Activity of Two Arenes Linked with Triamine Designed To Have Multiple Interactions with Heme (2018)
  • Author(s): Yosuke Sakata, Kosuke Yabunaka, Yuko Kobayashi, Hirohisa Omiya, Naoki Umezawa, Hye- Sook Kim, Yusuke Wataya, Yoshimi Tomita, Yosuke Hisamatsu, Nobuki Kato, Hirokazu Yagi, Tadashi Satoh, Koichi Kato, Haruto Ishikawa and Tsunehiko Higuchi
  • Journal Title: ACS Medicinal Chemistry Letters Volume: 9 Issue: 10 Pages: 980-985
  • DOI: 10.1021/acsmedchemlett.8b00222
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Role of Thiolate Ligand in Spin State and Redox Switching in the Cytochrome P450 Catalytic Cycle (2017)
  • Author(s): Hiroshi Suzuki, Kanako Inabe, Yoshinori Shirakawa, Naoki Umezawa, Nobuki Kato, Tsunehiko Higuchi
  • Journal Title: Inorg. Chem. Volume: 56 Issue: 8 Pages: 4245-4248
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.6b02499
  • Peer Reviewed
• [Presentation] [4+1]環化付加反応を鍵反応とするジベレリンミミック天然物ヘルミントスポル酸の合成研究 (2019)
  • Author(s): 加藤信樹、上田 実
  • Organizer: 日本化学会第99回春季年会
• [Presentation] コロナチン全立体異性体ライブラリーの実用的合成法の開発 (2019)
  • Author(s): 渡部楽、林謙吾、加藤信樹、上田 実
  • Organizer: 日本化学会第99回春季年会
• [Presentation] 環状化植物ホルモンJA-Ile-lactone類の合成とモデル植物における活性評価 (2019)
  • Author(s): 齊藤里菜、山神壮平、宮川咲季、加藤信樹、石丸泰寛、高岡洋輔、上田 実
  • Organizer: 日本化学会第99回春季年会
• [Presentation] Ligand point mutation: 植物ホルモン様天然物コロナチンの立体異性体を用いた標的選択性チューニング (2018)
  • Author(s): 林 謙吾、渡部 楽、戸澤 聖、加藤信樹、石丸泰寛、高岡洋輔、上田 実
  • Organizer: 第29回万有仙台シンポジウム
• [Presentation] ジャスモン酸共受容体リガンドの in vitroスクリーニング系の開発 (2018)
  • Author(s): 高岡洋輔、南雲恵奈、Ika Nurul Azizah、岩橋万奈、加藤信樹、上田実
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会 第13回年会
• [Presentation] コロナチンの改良合成法と気孔孔辺細胞における結合タンパク質の探索 (2017)
  • Author(s): 加藤信樹、林 謙吾、小倉由資、石丸泰寛、江越脩祐、桑原重文、高岡洋輔、上田 実
  • Organizer: 第137回日本薬学会年会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • Year and Date: 2017-03-26
• [Presentation] 植物毒素コロナチンの実用的合成法と立体異性体ライブラリーの構築 (2017)
  • Author(s): 加藤信樹、林 謙吾、小倉由資、江越脩祐、桑原重文、上田 実
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会2017
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2017-03-18
• [Presentation] 宿主特異的毒素の作用機構解明に向けたエポキシデカトリエン酸プローブの設計と合成 (2017)
  • Author(s): 今井真輝、加藤信樹、上田 実
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会2017
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2017-03-18
• [Presentation] 植物ホルモン受容体サブタイプ選択的アゴニストの合理的設計とシロイヌナズナにおける機能解析 (2017)
  • Author(s): 高岡洋輔、岩橋万奈、齋藤大明、林謙吾、江越脩祐、加藤信樹、石丸泰寛、CHINI Andrea, SOLANO Roberto,
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会2017
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] ジャスモン酸共受容体サブタイプ選択的アゴニストの合理的設計とin vivo 機能評価 (2016)
  • Author(s): 高岡洋輔、岩橋万奈、斎藤大明、江越脩祐、加藤信樹、石丸泰寛、上田 実
  • Organizer: 第51回植物化学調節学会
  • Place of Presentation: 高知大学（高知県・高知市）
  • Year and Date: 2016-10-29