Synthesis of chemical communication tools for elucidation of allelopathy

• Project Area: Frontier research of chemical communications
• Project/Area Number: 18H04624
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 新藤 充 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (40226345)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2018: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 重力屈性阻害 / シス桂皮酸 / 構造活性相関 / 有機合成 / アレロケミカル / 重力屈性 / アレロパシー / 阻害剤 / 分子プローブ / 構造活性相関研究

Outline of Annual Research Achievements

ユキヤナギのアレロケミカルの活性本体であるシス桂皮酸に弱い重力屈性阻害作用が見られたことを試金石に、シス桂皮酸誘導体合成化合物ライブラリーからレタス幼根に対する重力屈性阻害を示す(2Z,4E)－５－フェニルペンター２，４－ジエン酸（ku-76)を発見した。従来の阻害剤はオーキシン阻害剤であるため生長阻害活性も示すが、本化合物は生長阻害は示さない選択的阻害剤であることも判明した。この化合物に関する構造活性相関研究により（2Z,4E)ジエン骨格、フェニル基、カルボン酸が必須であることを明らかにした。この立体配座と阻害活性との相関を検証すべく、C4位と芳香環のオルト位とを架橋した化合物を種々合成した。ナフチル基では生長阻害活性も強く発現した。そこでアルカンで架橋したインドリン、ジヒドロナフタレン、ベンゾシクロヘプタジエンといった5, 6, 7員環架橋の類縁体を合成したところ、5員環が最も強い阻害活性を示した。次に、ヘテロ原子を導入した架橋環類縁体、すなわちベンゾチオフェン、ベンゾフラン、インドール類縁体等を合成したところ、ベンゾチオフェン類縁体で強力な阻害効果がみられた。これらは既存の阻害剤であるナプタラムと同等の重力屈性阻害効果であると同時に、生長阻害活性が極めて弱い点でこの既存阻害剤よりも選択性で優れている。
6員環架橋のキノリン誘導体もいくつか合成した。その結果、ペンタジエン骨格に同等する部分を窒素に置換すると阻害活性が著しく損なわれることが明らかになった。
以上の研究から、アレロケミカルから発想を得た選択的重力屈性阻害剤の構造活性に関する知見が深まるとともに、より強い阻害剤を見出すことができた。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Mild Environment-friendly Oxidative Debenzylation of N-Benzylanilines Using DMSO as an Oxidant (2020)
  • Author(s): Yoshinaga Tatsuro、Iwata Takayuki、Shindo Mitsuru
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 49 Issue: 2 Pages: 191-194
  • DOI: 10.1246/cl.190854
  • NAID: 130007795238
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Essential structural features of (2Z,4E)-5-phenylpenta-2,4-dienoic acid for inhibition of root gravitropism (2020)
  • Author(s): Shindo Mitsuru、Makigawa Saki、Matsumoto Kenji、Iwata Takayuki、Wasano Naoya、Kano Arihiro、Morita Miyo Terao、Fujii Yoshiharu
  • Journal Title: Phytochemistry Volume: 172 Pages: 112287-112287
  • DOI: 10.1016/j.phytochem.2020.112287
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (-)-Isostemonamine can enhance the anti-proliferative activity of trichostatin A against human breast cancer MDA-MB-231 cells (2020)
  • Author(s): Masayo Hirao-Suzuki, Shuso Takeda, Takayuki Iwata, Satoshi Fujita, Taishi Tomiyama, Masufumi Takiguchi, Akihisa Toda, Mitsuru Shindo
  • Journal Title: BPB Reports Volume: 3 Pages: 56-59
  • NAID: 130007944901
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Synthesis of Ynolates via Double Deprotonation of Nonbrominated Esters (2019)
  • Author(s): Sun Jun、Yoshiiwa Toshiya、Iwata Takayuki、Shindo Mitsuru
  • Journal Title: Organic Letters Volume: 21 Issue: 17 Pages: 6585-6588
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.9b02069
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Synthesis of Distorted 1,8,13‐Trisilyl‐9‐hydroxytriptycenes by Triple Cycloaddition of Ynolates to 3‐Silylbenzynes (2019)
  • Author(s): Yoshinaga Tatsuro、Fujiwara Takumi、Iwata Takayuki、Shindo Mitsuru
  • Journal Title: Chemistry A European Journal Volume: 25 Issue: 61 Pages: 13855-13859
  • DOI: 10.1002/chem.201903024
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bongkrekic acid facilitates glycolysis in cultured cells and induces cell death under low glucose conditions (2019)
  • Author(s): Kano Arihiro、Iwasaki Takuma、Shindo Mitsuru
  • Journal Title: Biochemistry and Biophysics Reports Volume: 20 Pages: 100683-100683
  • DOI: 10.1016/j.bbrep.2019.100683
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Synthesis, Stereochemical Stability, and Biological Activity of Stemonamine and Its Related Stemona Alkaloids (2019)
  • Author(s): Takayuki Iwata, Mitsuru Shindo
  • Journal Title: Heterocycles Volume: 98 Issue: 3 Pages: 349-377
  • DOI: 10.3987/rev-19-902
  • NAID: 120007187858
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Asymmetric Total Synthesis of (-)-Stemonamine and its Stereochemical Stability (2018)
  • Author(s): Satoshi Fujita, Keisuke Nishikawa, Takayuki Iwata, Taishi Tomiyama, Hiroshi Ikenaga, Kenji Matsumoto, Mitsuru Shindo
  • Journal Title: Chem. Eur. J Volume: 24 Issue: 7 Pages: 1539-1543
  • DOI: 10.1002/chem.201706057
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and evaluation of simplified functionalized bongkrekic acid analogs (2018)
  • Author(s): Satoshi Fujita, Masaki Suyama, Kenji Matsumoto, Atsushi Yamamoto, Takenori Yamamoto, Yuka Hiroshima, Takayuki Iwata, Arihiro Kano, Yasuo Shinohara, Mitsuru Shindo
  • Journal Title: Tetrahedron Volume: 74 Issue: 9 Pages: 962-969
  • DOI: 10.1016/j.tet.2018.01.018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] First Asymmetric Total Synthesis of (-)-Isostemonamine and Kinetic Analysis of its Isomerizations (2018)
  • Author(s): Takayuki Iwata, Taishi Tomiyama, Satoshi Fujita, Mitsuru Shindo
  • Journal Title: Heterocycles Volume: 印刷中 Issue: 2 Pages: 712-712
  • DOI: 10.3987/com-18-s(t)71
  • Peer Reviewed
• [Presentation] DMSOを酸化剤としたN-ベンジルアニリンの酸化的脱ベンジル化、 (2020)
  • Author(s): 吉永達郎、岩田隆幸、新藤充
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会
• [Presentation] Pdの1,5－転位を経由する連続的還元ー環化ー鈴木反応によるキラルトリプチセンの合成 (2020)
  • Author(s): 熊谷智、吉永達郎、岩田隆幸、新藤充、
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会
• [Presentation] ジビニルケトンのLewis塩基性向上を鍵とした弱酸応答性ナザロフ反応の開発 (2020)
  • Author(s): 岩田 隆幸、梶原 康平、船津 心吾、新藤 充
  • Organizer: 日本薬学会第140年会
• [Presentation] Synthesis of syn-functionalized distorted triptycenes using ynolate-aryne triple cycloaddition, (2019)
  • Author(s): Tatsuro Yoshinaga, Takumi Fujiwara, Takayuki Iwata, Mitsuru Shindo,
  • Organizer: 27th FJS Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] シス桂皮酸を起点とした植物根に対する重力屈性阻害剤の開発 (2019)
  • Author(s): 岩田隆幸 古澤佑貴 牧川早希 福田洋、児玉梢、和佐野直也、福永幸裕、 奥田勝博、孫軍、西川慶祐、河本ひとみ、松本健司、狩野有宏、森田（寺尾） 美代、藤井義晴、新藤充 、
  • Organizer: 第61回天然有機化合物討論会
• [Presentation] イノラート・アライン３連続環化付加反応を用いた歪みトリプチセンおよびイプチセンの合成 (2019)
  • Author(s): 岩田隆幸・吉永達郎・深見拓人・藤原匠・新藤充
  • Organizer: 第30回基礎有機化学討論会
• [Presentation] Synthesis of Distorted 1,8,13-Trisilyltriptycenes and its Transformation into Heterocyclic Cage Molecules (2019)
  • Author(s): Tasuro Yoshinaga, Takayuki Iwata, Mitsuru Shindo
  • Organizer: 27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] β-アルコキシジビニルケトンを基本骨格とした弱酸応答性ナザロフ反応の開発 (2019)
  • Author(s): 岩田隆幸、梶原康平、船津心吾、新藤充
  • Organizer: 第116回有機合成シンポジウム
• [Presentation] 高エネルギー反応剤：イノラートの最近の研究展開 (2019)
  • Author(s): 新藤充
  • Organizer: 徳島大学薬学部特別講演会
  • Invited
• [Presentation] 高エネルギー分子：イノラートに関する最近の研究展開 (2019)
  • Author(s): 新藤充
  • Organizer: 岡山大学大学院医歯薬総合研究科特別講演会
  • Invited
• [Presentation] 重力屈性阻害作用を示すシス桂皮酸誘導体プローブの合成 (2019)
  • Author(s): 古澤 佑貴、岩田 隆幸、新藤 充
  • Organizer: 日本農芸化学会2019
• [Presentation] Studies on Plant Root Gravitropism Inhibitors Derived from Allelochemical, (2019)
  • Author(s): Mitsuru Shindo, Takayuki Iwata, Arihiro Kano, Yoshiharu Fujii,
  • Organizer: The 1st International Symposium on Chemical Communication (ISCC2019),
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Regioselective Synthesis of Substituted Triptycenes Using Ynolate-aryne Triplecycloadditions (2018)
  • Author(s): Takayuki Iwata, Tatusro Yoshinaga, Satoshi Umezu, Takumi Fujiwara, Mikei Sakae, Kenji Matsumoto, Mitsuru Shindo
  • Organizer: The 14th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry, IKCOC-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis of Molecular Probes of Cis-Cinnamic Acid Analog with Antigravitropic Activity, (2018)
  • Author(s): Furusawa、Y., Sun, J., Iwata, T., Shindo, M.,
  • Organizer: 4th International Conference of Asian Allelopathy Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 重力屈性阻害剤シス桂皮酸アナログの作用機序解明に向けた分子ツールの開発 (2018)
  • Author(s): 古澤佑貴、岩田隆幸、新藤充
  • Organizer: 第55回化学関連支部合同九州大会
• [Remarks] 生体作用分子の設計合成機能
  • URL: https://shindo-kano-lab.weebly.com/299832030720316299922099823376123983537335336125392151225104125392723133021.html
• [Remarks]
  • URL: https://shindo-kano-lab.weebly.com/research.html