2020 Fiscal Year Research-status Report
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19K05858
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
高橋 俊哉 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 専任研究員 (00202151)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | O-抗原多糖 / N-プロリニル-アミノ糖 / トリクロロアセトイミデート誘導体 / 細胞分化物質 / 長鎖不飽和脂肪酸 / エステル配糖体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 化学合成による新興嚢胞性線維症病原菌P. pulmonicolaのO-抗原多糖の構造解析研究と機能性糖鎖プローブの構築: 嚢胞性線維症の患者の肺から分離されたバクテリア (Pandoraea pulmonicola) のO-抗原は、6-デオキシ-N-プロリニル-カノサミンを含む特異な３糖の繰り返し構造で構成されている。本年度は、病原性に関わると推定されているが絶対構造が未決定であるN-プロリニル-アミノ糖部分の合成を検討した。キラルスルホキシドを利用した不斉合成により調製されたキラルなカルボン酸と、D-グルコースからアジド置換反応を経て得られたイソニトリル体とをUgi反応に供すると、目的とするアミノ糖とその立体異性体が１段階で合成できた。アミノ糖をプロリン誘導体でアミド化する従来の方法とは異なり、極めてユニークな本手法は、類縁化合物の調製などにも応用が可能と考えられる。
2. 嫌気性菌C.acetobutylicumの細胞分化を制御するclostrienoseの合成とそのプローブ化：clostrienoseは、D-ガラクトフラノシル-L-ラムノースと長鎖不飽和脂肪酸で構成されたエステル配糖体で、C. acetobutylicumの細胞分化物質である。本年度は、構成２糖部分の合成を検討した。全合成の最終段階で通常用いられる接触還元による水酸基の脱保護反応が本化合物には適用できないため、水酸基の保護基の選定が主たる課題であった。まず、糖同志を縮合させるためベンジル基で保護されたD-ガラクトフラノース誘導体と、同様の保護基を持つL-ラムノースをカップリングさせ、望む立体化学を有する２糖を得た。ついで水酸基の保護基をベンジル基から付け替える作業を行ない、いくつかの保護基が検討されたが、シリル基での保護が良好な結果を与えることがわかった。さらに、鍵となるエステル化も検討された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
1. 化学合成による新興嚢胞性線維症病原菌P. pulmonicolaのO-抗原多糖の構造解析研究と機能性糖鎖プローブの構築：O-抗原を構成する３糖の繰り返し構造のうち、生物活性の面からもまた構造化学的にも鍵となるアルキルプロリンが結合した６―デオキシカノサミン誘導体の新規合成法が開発できた。Ugi反応を骨子とする本手法は、立体異性体が副生するため、それをいかに少なくするかという点と、プロリンの前駆体となるキラルなカルボン酸を高い光学純度で得られるようにすることが目下の課題となっている。
2. 嫌気性菌C.acetobutylicumの細胞分化を制御するclostrienoseの合成とそのプローブ化：本年度は、clostrienoseを構成する２糖部分（D-ガラクトフラノシル-L-ラムノース）の合成を検討した。グリコシデーションに耐えられるように、水酸基をベンジル基で保護したD-ガラクトフラノース誘導体と、同様の保護基を持つL-ラムノースをそれぞれ調製した。これらをトリクロロアセトイミデート法を活用してカップリングさせて、望む立体化学を有する２糖を得た。糖水酸基の保護基がベンジル基のままでは、全合成の最終段階で行われる予定である脱ベンジル化反応の最中において、アグリコン部の不飽和脂肪酸ユニットが還元されてしまい全合成が達成できない。そこで、全合成に適用可能な水酸基の保護基の選定が行われ、その付け替作業を行なった。検討された保護基の中から、シリル基での保護が良好な結果を与えることがわかった。この知見を基に、シリル基で保護されたL-ラムノース誘導体を調製し、モデルとなる長鎖カルボン酸とのエステル化反応も検討された。さらに、昨年度確立した不飽和脂肪酸ユニットの合成法が共役トリエンを持つ天然物の合成にも応用され、ある種の菌の共培養によって生産されるシャウノピランAの合成に活用された。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. 化学合成による新興嚢胞性線維症病原菌P. pulmonicolaのO-抗原多糖の構造解析研究と機能性糖鎖プローブの構築：Ugi反応を活用して、O-抗原構成３糖の一つであるN-プロリニル-カノサミン誘導体の合成法が開発できているので、初年度に合成されている２糖部分へ６－デオキシカノサミン誘導体をカップリングさせる。得られた３糖と、キラルなカルボン酸をアミン存在下でUgi反応させてO-抗原構成３糖を構築する。さらに、用いられたカルボン酸の鏡像異性体も合成し、同様にカップリング反応を行う。最後に、接触還元による脱保護を行いアルキルプロリンを含むフリーの３糖２種を調製し、NMRによる構造解析を検討する。さらに、２糖あるいは３糖中間体から糖鎖プローブへの誘導を行う。
2. 嫌気性菌C.acetobutylicumの細胞分化を制御するclostrienoseの合成とそのプローブ化：コアとなる長鎖不飽和脂肪酸部の合成法がほぼ確立でき、構成２糖の合成も達成できているので、これらのカップリングを経てターゲット分子へのアプローチを進める。モデル実験として、単純な長鎖脂肪酸とシリル基で保護されたL－ラムノース誘導体とのエステル化は実験済みなので、初年度に合成法を確立したclostrienoic acid誘導体を使って、clostrienoseの生合成中間体と目される単糖誘導体の合成を行う。ついで、昨年合成済みの２糖を接触還元に供して水酸基のベンジル保護基を除去し、シリル基へと変換する。同様に２糖をエステル化、最後に温和な条件下で全ての水酸基を遊離にすることでclostrienoseの全合成を達成する。さらに、ベンジル保護基の除去された２糖へ、水酸基の反応性の違いを利用した位置選択的保護を行ってビオチンユニットのようなタグを導入し、clostrienoseの機能性アナログの創製を行う。
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| Causes of Carryover |
今年度は、年度当初からのコロナ禍による研究所閉鎖や出勤制限などにより、研究時間の大幅な削減が強いられ、思うように研究展開ができなかった。そのため研究計画全体として見ると、予定の部分までは研究が進展していない。特に、高価な有機金属試薬を使った合成中間体の大量合成や、大量の特級溶媒を使ったHPLC分取などがあまり行えなかった。そのため、試薬や溶媒も当初に予定された量は購入されなかったため、予定以上の金額を繰越すことになった。次年度は、購入可能な試薬は、高価であっても購入できる範囲でなるべく市場より入手するようにして時間の短縮を図りたい。さらに、これまでの遅れを取り戻すべく２つの研究テーマ間での効率的な時間配分を念頭に置き、大量合成とHPLC精製が効果的に進められるような予算執行を図りつつ研究の完成へと進めたい。
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Research Products
(1 results)
