Applications of DFT based structure elucidations of natural products
| Project/Area Number |
22K05460
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38040:Bioorganic chemistry-related
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
橋本 勝 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (40212138)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | DFT計算 / 構造決定 / DP4 / CP3 / HMBC / インテグラソン / 天然物構造決定 / DFT化学シフト計算 / DFT結合定数計算 |
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| Outline of Research at the Start |
(1)DFT法による化学シフト計算が信頼できる構造群を明確にする。
(2)異性体間で化学シフトの差が小さい場合、これを補完する方法としてHMBCスペクトルを活用する方法論を確立する。
(3)配座の自由度が高い化合物配座再現性について、汎関数、基底関数、溶媒効果の付与、エントロピー効果の付与などの点から配座再現性を探る。
(4)直鎖構造の立体中心の決定への応用を目指し（1）～(3)の検討で得られた知見を基に、直鎖構造への応用を試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
引き続き、自由回転可能な結合を含む遠隔不斉炭素の相対配置の帰属をDFT計算により予測可能かを検討した。Paraphaerolactone B1及びB2に不斉炭素にはベンゼン環及び自由回転可能な1重結合を含んだ4結合離れたものが含まれている。それらはNOEなどの解析でも決定することが出来なかった。DFTに基づく化学シフト計算では、計算条件により支持する相対配置が異なり、結論を得ることが出来なかった。この場合は、円二色性スペクトルを計算することで、解決することが出来たが、DFT化学シフト計算の限界を正しく認識して取り組む必要性を実証した。具体的には、円二色性スペクトルにおけるコットン効果の原因を帰属し、モデル化合物のスペクトル計算からその配置を絶対配置の観点から予想し、全構造の円二色性スペクトルを計算し、天然物のスペクトルと比較して矛盾のないことを確認した。
Cyclohelminthol Xの合成研究では、非常に類似した13CNMRスペクトルを与えるジアステレオマー対を得た。これらの構造帰属をDFT化学シフト計算で試みたところ、直接比較を基にベイズ理論によって期待値を予想するDP4手法では、それぞれの異性体の期待値は約50％と全く利用できないことが判明した。しかし、実験値と計算値で異性体間の化学シフトを、比較しそれを基にベイズ理論から期待値を求めるCP3解析では、一つの組み合わせを100％の期待値で予想することが出来、ジアステレオマー対での予想には極めて有効であることを実証した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
DFT化学シフト計算における限界を探りつつ、補完する方法を明らかにし、通常のDP4解析では予想できない場合も、議論するジアステレオマー対の実験値がある場合は、CP3解析が極めて有効であることを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、triantaspirolと命名した化合物群を単離しており、中には、回転可能な一重結合を介した不斉炭素を含んでいる。また、構造の中心に構造決定に重要なプロトンを持たないpreussomerin誘導体も単離している。これらの構造決定にDFT化学シフト計算がどのように役割を果たすことができるのか追及することで、本手法の有効例を蓄積するとともに、限界も明らかにしていく。
また新規環状シクロペプチドを単離しているが、これのオルニチン側鎖は15個の炭素で修飾されているが、1H-NMR上では4本のシングレットシグナルが増加しただけであった。HMBCスペクトル解析により、部分構造を得ていることから、モデル化合物を想定してDFT計算を活用することで、その部分構造の解明を行いたい。
また、本手法のアプリケーションとなる新たな天然物を模索している。
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Report
(2 results)
Research Products
(29 results)
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[Journal Article] “Fruiting Liquid” of Mushroom-Forming Fungi, A Novel Source of Bioactive Compounds － Fruiting-Body Inducer and HIF and Axl Inhibitors2023
Author(s)
Jing Wu, Kazuki Uchida, Aoto Yoshikawa, Masaru Hashimoto, Mitsuru Kondo, Kenichi Nihei, Mizuki Ishii, Jae-Hoon Choi, Yukihiro Miwa, Chiho Shoda, Deokho Lee, Ayaka Nakai, Toshihide Kurihara, Corina N. D’Alessandro-Gabazza, Masaaki Toda, Taro Yasuma, Esteban C. Gabazza, Hirofumi Hirai, and Hirokazu Kawagishi
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Journal Title
Journal of Agricultural Food Chemistry
Volume: 71
Issue: 36
Pages: 13338-13345
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Novel Cyclopropyl Compounds, Cyclopropylvirgines A to G, from the Fruiting Bodies of Amanita Virgineoides2023
Author(s)
Jing Wu, Yusaku Kamiishi, Kouhei Shimozaki, Mitsuru Kondo, Masaru Hashimoto, Jae-Hoon Choi, Corina N. D’Alessandro-Gabazza, Masaaki Toda, Taro Yasuma, Esteban C. Gabazza, Hirofumi Hirai, Hirokazu Kawagishi
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Journal Title
Bulletin of the Chemical Society of Japan
Volume: 96
Issue: 6
Pages: 503-509
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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