2019 Fiscal Year Research-status Report
Synthesis and function search of all-nitrogen sugars
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19K22189
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
千田 憲孝 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (50197612)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 全窒素糖 / 連続多重シグマトロピー転位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
D-グルコースに代表されるアルドースの水酸基をすべて窒素に置換した糖（全窒素糖と呼ぶ）は、天然には存在しないが、アルドースと同様のコンホメーションを有すると思われ、また窒素原子は酸素原子と同様、強固な水素結合のドナー／アクセプターとして働くことが期待される。よって全窒素糖ならびに全窒素糖を含有する化合物はノジリマイシンに代表されるアザシュガーやカナマイシンなどのアミノグリコシド系抗生物質と同様に強い生物活性を示すことが予想される。また有機分子触媒やキラルリガンドとしての機能も期待される。しかしこれまで全窒素糖の合成例はなく、その機能は全く未解明である。本研究では、連続的多重Overman転位による窒素導入により、炭素数５の全窒素ペントースならびに炭素数６の全窒素ヘキソースを短工程で合成すること、およびそれらの生物的・化学的機能を探索することを目的としている。2019年度における研究の結果、以下の成果を得た。1)全窒素ペントースの合成: L-アラビノースから一工程で得られるアリルテトラオールを過剰量のCCl3CNと反応せしめ、テトラキスイミデー トへ導いた。これを加熱するとOverman転位が起こり、1回転位体が生じるが、これは新たなアリルイミデート構造を有するので、さらに転位を起こし、最終的に四重転位体が得られた。転位体のビニル基を酸化分解し、トリクロロアセトアミド基を加水素分解によりアセトアミド基とし、D-リボ型全窒素糖とD-アラビノ型全窒素糖を合成した。 2)全窒素ヘキソースの合成: D-ガラクトースをWittig反応によりペンタオールへ誘導した。これを全窒素ペントース合成と同様にイミデートへ誘導し、五重Overman転位を行ったところ、五重転位体が得られた。これはペントースと同様の変換により、D-マンノ型とD-グルコ型の全窒素ヘキソースへ誘導することができた。
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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
2019年度における研究により、以下の２点の成果を得た。1)全窒素ペントースの合成: L-アラビノースから一工程で得られるアリルテトラオールを過剰量のCCl3CNと反応せしめ、テトラキスイミデー トへ導く。これを加熱するとOverman転位が起こり、1回転位体が生じるが、これは新たなアリルイミデート構造を有するので、さらに転位を起こし、最終的に四重転位体が得られた。転位体のビニル基を酸化分解し、トリクロロアセトアミド基を加水素分解によりアセトアミド基とし、D-リボ型全窒素糖とD-アラビノ型全窒素糖が合成できた。 2)全窒素ヘキソースの合成:D-ガラクトースをWittig反応によりペンタオールへ誘導した。これを全窒素ペントース合成と同様にイミデートへ誘導し、五重Overman転位を行ったところ、五重転位体が得られた。これはペントースと同様の変換により、D-マンノ型とD-グルコ型の全窒素ヘキソースへ誘導することができた。
多重Overman転位（四重転位、五重転位）が進行することは世界で初の知見であり、有機合成化学上、興味ある成果である。また、ペントース型、ヘキソース型の全窒素糖の世界初の合成に成功したことも重要な成果である。以上より本研究は順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
炭素数５と炭素数６の各種立体配置を有する全窒素糖を合成し、「全窒素糖ライブラリ」の構築を目指す。また、合成した全窒素糖について生物活性を中心とした機能解析を行う(酵素阻害活性、細胞毒性、抗菌活性など)。また 、N-アセチル基をすべて脱保護したポリアミン型の全窒素糖や、アミンを他のアミドなどとした誘導体、さらに全窒素糖を有する配糖体化合物も合成し、同様の解析を行う。同時に有機分子触媒や金属触媒のリガンドの可能性も検討し、全窒素糖の機能解析へ研究を展開する計画である。
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| Causes of Carryover |
本研究課題においては、開始前年度までに大量の原料合成を終えており、本年度はこの原料を使用して研究を行なったので、消耗品費を使用することがなかった。また、全窒素糖の機能解析に向けた化合物のデザインのために文献検索を集中的に行なったので、経費を使用することがなかった。2020年3月に成果発表のための国内出張を計画していたが、新型コロナウイルス感染症拡大のため、学会が延期となったため、旅費を使用することもなかった。
本年度はストックしてあった原料もすべて消費したので、原料合成を再度行う。また文献検索の結果から得られた知見を基にデザインしたターゲット化合物（主に全窒素糖を有する配糖体化合物）の合成に向けて次年度使用額と今年度使用予定額を使用して研究を展開する計画である。
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