marine natural products synthesis based on the hypothesis of biosynhtesis

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K01916
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Biomolecular chemistry
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: Ichikawa Yoshiyasu 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (60193439)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 細川 誠二郎 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (10307712)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 海洋天然物 / 全合成 / 生合成 / イソシアニド / Ugi 反応 / テルペン / Passerini 反応

Outline of Final Research Achievements

One-pot biomimetic synthesis of halichonadin Q and M, using the Ugi reaction (U-5C-4CR), were executed. A unique pathway for the biosynthesis of the marine sponge terpenes, exigurin and boneratamides A-C, is proposed. Based on these proposals, a biomimetic strategy using key Ugi coupling reactions bewteen terpene isocyanides and amino acids was developed for construction of the core structures of exigurin, boneratamides A,halichonadin Q and M. A pathway is proposed for the biosynthesis of the unique homo-dimeric terpene, halichonadin H. The proposed biosynthesis pathway involves the two key Passerini reactions of eudesamane-type terpene isocyanides. Passerini reaction of model terpene isocyanide and formaldehyde afforded α-hydroxy acetamide, which was further subjected to oxidation and second Passerini reaction. This reaction sequence furnished α-hydroxy-malonamide that have an identical structural motif in halichonadin H.

Free Research Field

天然物化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

低分子誘導体のライブラリーを構築する手法としてUgi反応は注目を集め，製薬やマテリアル科学の研究分野で活発に汎用されている。これに対して，「自然界が代謝産物の多様性を獲得するためにUgi反応を用いている」という仮説は，広く認知されていない。生体内のUgi反応をテーマとした研究は，これから大きく発展することが期待できる。例えば，生体内でUgi反応を司ると考えられる未知の酵素 ‘ウギアーゼ’の探索は，未開拓の研究テーマである。さらに，「生合成に学んだ低分子誘導体のライブラリー構築」は，多成分連結反応の新展開として期待できる。