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Design, Synthesis and Evaluation of Biologically Active Molecules Based on Ring Strain

Research Project

Project/Area Number 19H03350
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Takasu Kiyosei  京都大学, 薬学研究科, 教授 (10302168)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 服部 明  京都大学, 薬学研究科, 准教授 (50300893)
山岡 庸介  京都大学, 薬学研究科, 助教 (60624723)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Keywordsひずみ分子 / 精密有機合成 / 小員環 / 中員環 / ADC / 刺激応答 / ひずみ化合物 / C-C結合開裂 / 酸化 / 多環芳香族化合物 / イノラート / シクロブテン / 炭素四員環 / 生理活性物質 / 刺激応答型分子 / 分子ひずみ / 面性不斉
Outline of Research at the Start

環ひずみによる特徴ある反応性や三次元構造を示す分子は、創薬や材料科学分野で新たなケミカルスペースを拓く分子骨格になりうるかを明確にする。
①環ひずみの解消を駆動力とした小員環の反応を拡張し、刺激(環境)に応答して生体高分子と選択的に化学反応して機能発現できる化合物のde novo創製を検討する。
②高ひずみ二重結合のbioorthogonalなクリック反応特性に着目して抗原-薬物複合体の合成とその作用を検討する。
③小員環や中員環などのひずみ分子が新たな構造素子になりうるかを検証する。
④ひずみ化合物を実践的に合成供給する基盤を確立する。

Outline of Final Research Achievements

We made clear that strained molecules showing characteristic reactivity and conformations due to ring distortion can be molecular skeletons that open up new chemical spaces in the fields of drug discovery and materials science. In particular, we developed small ring compounds that undergo molecular transformation stimulated by hypochlorous acid produced by neutrophils, and established the basis for the development of probes to observe in vivo stimuli. In addition, we synthesized ADCs (antibody-drug conjugates) with alkaloids as payloads that exhibit potent anticancer activity and demonstrated significant activity in vitro.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

環ひずみをもつ分子は、特徴あるコンホメーションや化学反応性を提示しうる創薬プラットホーム分子、有機材料プラットホーム分子になることを、より一層明確にすることができた。特に、小員環の縮環シクロブテンは微量反応活性化合物のtrans-シクロアルケンとの平衡混合物であることを利用し、生体直交型クリック反応剤として働くことことを発見するとともに、ADCなどの新創薬モダリティの創製に利用できることを明確にした。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Total Synthesis of Cryptopleurine and Its Analogues2022

    • Author(s)
      Yamaoka Yousuke、Takasu Kiyosei、Yamakawa Takuro、Tateishi Kaito
    • Journal Title

      Synthesis

      Volume: 54 Issue: 10 Pages: 2415-2422

    • DOI

      10.1055/a-1730-8628

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Oxidative β-Cleavage of Fused Cyclobutanols Leading to Hydrofuran-Fused Polycyclic Aromatic Compounds2021

    • Author(s)
      Kinouchi Hayate、Sugimoto Kazuma、Yamaoka Yousuke、Takikawa Hiroshi、Takasu Kiyosei
    • Journal Title

      The Journal of Organic Chemistry

      Volume: 86 Issue: 18 Pages: 12615-12622

    • DOI

      10.1021/acs.joc.1c01108

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of Lactone-fused Cyclopropanes by Ring Contractive-Ketol Rearrangement of Ketal-Fused Cyclobutanones2021

    • Author(s)
      Takasu, K.; Shigenaga, K.; Shimoda, K.; Takikawa, H.; Yamaoka
    • Journal Title

      Heterocyles

      Volume: 103 Issue: 1 Pages: 177-177

    • DOI

      10.3987/com-20-s(k)6

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Total Synthesis of (-)-Sigillin A: A Polychlorinated and Polyoxygenated Natural Product2020

    • Author(s)
      Yamaoka Yousuke、Nakayama Takamori、Kawai Shota、Takasu Kiyosei
    • Journal Title

      Organic Letters

      Volume: 22 Issue: 19 Pages: 7721-7724

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c02930

    • NAID

      120006893993

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Helical Nanographenes Embedded with Contiguous Azulene Units2020

    • Author(s)
      Ogawa Naoki、Yamaoka Yousuke、Takikawa Hiroshi、Yamada Ken-ichi、Takasu Kiyosei
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 142 Issue: 31 Pages: 13322-13327

    • DOI

      10.1021/jacs.0c06156

    • NAID

      120006888507

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ひずみ分子の合成化学、ときどきヘテロ原子2021

    • Author(s)
      高須清誠
    • Organizer
      2021年度近畿化学協会ヘテロ原子部会第1回懇話会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ひずみの付与と解消を利用する分子変換2020

    • Author(s)
      高須清誠
    • Organizer
      岡山大学大学院自然科学研究科セミナー
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] カリウム塩基を用いる分子内エノラート-オレフィンメタセシス2020

    • Author(s)
      杉本和馬、紀之内颯、藤村駿、宮川泰典、山田健一、瀧川紘、山岡庸介、高須清誠
    • Organizer
      第18回次世代を担う有機化学シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Helical Graphene Nanoribbons Embedded Polyazulene Framework2020

    • Author(s)
      Naoki Ogawa, Yousuke Yamaoka, Hiroshi Takikawa, Kiyosei Takasu
    • Organizer
      6th International Symposium on Middle Molecular Strategy (ISMMS-6)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ひずみの付与と 解消を利用する分子変換2020

    • Author(s)
      高須清誠
    • Organizer
      岡山大学大学院自然科学研究科セミナー
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] オキサプロペランを用いる多環式スピロ化合物の合成法開発2019

    • Author(s)
      小川直希、山岡庸介、瀧川紘、高須清誠
    • Organizer
      日本薬学会第140年会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Book] フローマイクロ合成の最新動向2021

    • Author(s)
      深瀬浩一、永木愛一郎(編)高須清誠
    • Total Pages
      250
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781316154
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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