2019 Fiscal Year Annual Research Report
Collective synthesis of monoterpenoid indole alkaloid using bioinspired reactions
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17H03059
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
石川 勇人 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (80453827)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷 時雄 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (80197516)
高山 廣光 千葉大学, 大学院薬学研究院, 教授 (90171561)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | インドールアルカロイド / 集団的全合成 / 生合成模擬的合成 / Pictet-Spengler反応 / キニーネ / ストリクトシジン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は高等植物から見出されるモノテルペノイドインドールアルカロイド類の生合成を模倣した集団的全合成および医薬品化学への展開を目的としている。昨年度から継続していた鍵中間体セコロガニンを用いた５ーカルボキシストリクトシジンおよびルベニンの全合成を完了し、論文として発表した（Chemistry-A European Journal)。さらに、モノテルペノイドインドールアルカロイドに属する重要天然物のキニーネの全合成を達成し、論文として発表している(Chemical Science)。本合成により、近年、不斉有機触媒として利用されるキニーネのエナンチオマーの量的供給が可能となった。引き続き、生合成模擬的なジアステレオ選択的Pictet-Spengler反応を開発し、セコロガニンとトリプタミンからモノテルペノイドインドールアルカロイド類の共通中間体であるストリクトシジンの全合成に成功した。また、Pictet-Spengler環化反応の検討では、様々な誘導体を用いて反応を行い、加えて計算科学的なメカニズム解析により、極めて新規性の高い反応機構を提案することができた。ストリクトシジンから集団的全合成へと展開し、ストリクトアミド、ナウクレオシドA、シモシド、ジヒドロカダンビンの全合成を達成した。いずれの合成も世界初の合成である。現在、生物活性スクリーニングを行なっており、その後論文として発表する予定である。一方、本研究の一環として新しいインドール合成法の開発を行った。芳香環の炭素とヒドロキシアミドの窒素との間に、酸化的に炭素―窒素結合を形成しながら、インドール環を構築できるこれまでにない新しい反応形態の反応である。通常取り扱いが難しい電子豊富なインドール環を収率良く合成することができる。本成果も論文として発表した(Organic Letters)。
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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
当初の計画通り、3年目終了までに生合成上流のモノテルペノイドインドールアルカロイド類の集団的全合成はほぼ完了し、論文として発表できる段階まで来ている（一部は既に発表した）。さらに本研究の一環として、新たにキニーネの全合成を達成し、加えて、特異な炭素ー窒素結合形成による新規インドール合成法を開発するに至った。2019年度は、本研究課題から三報の学術論文を発表することができた。一方で、生合成下流のアルカロイド合成に関しては未だなされていないため、残り1年で終わらせるべき研究課題である。しかしながら、準備段階である共通中間体のストリクトシジンのグラム合成には成功しているため、次年度の網羅的合成研究は順調に進むと考えている。以上の理由からおおむね順調に進展しているとさせて頂いた。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度まで生合成上流に位置する配糖体型モノテルペノイドインドールアルカロイド類の集団的全合成はほぼ終了したため、至急生合成下流アルカロイドの全合成研究に移行する。生合成下流アルカロイド群の集団的全合成では、２つの鍵中間体を経由する予定となっている。一つはストリクトシジン、さらにその下流に位置するガイソシジンである。我々はすでにストリクトシジンのグラムスケール全合成を達成しており、本年度はまず、ストリクトシジンからガイソシジンへの効率的変換方法の確立を目指す。ストリクトシジンからの工程数は４段階以下を設定している。引き続き、ガイソシジンを基質とし、サルパギン型、アクアミリン型、ガルドネラミン型、ゲルセミン型アルカロイド類の生合成フローに沿った集団的全合成を行う。合成したアルカロイド類は抗腫瘍活性、抗菌活性などの生物活性スクリーニングを行い、有用な生物活性が見出された場合は構造活性相関研究へと展開する。研究期間後半に入り、当初の予定通り研究は進展しているため、大幅な変更は無いが残り期間は1年である。時間的制約があるため、大学院生3名体制で本研究の年度内完遂を目指す。
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[Journal Article] Identification of Naturally-Occurring Polyamines as Nematode Meloidogyne incognita Attractants2020
Author(s)
Morihiro Oota, Allen Y.-L. Tsai, Dan Aoki, Yasuyuki Matsushita, Syuuto Toyoda, Kazuhiko Fukushima, Kentaro Saeki, Kei Toda, Laetitia Perfusion-Barbeoch, Bruno Fakery, Hayato Ishikawa*, Shinichiro Sawa*
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Journal Title
Molecular Plant
Volume: 13
Pages: 658-665
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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