2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of a method to apply the crystalline sponge method to medium-molecular-weight natural products
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21K05408
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| Research Institution | Microbial Chemistry Research Foundation |
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Principal Investigator |
木村 智之 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 研究員 (40462270)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 中分子天然物 / X線結晶構造解析 / 絶対立体化学 / 結晶スポンジ法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度の計画に従い、分子量1000を超える大環状マクロライド、環状チオペプチド、テルペン、について、ソーキングを試みた。これら天然物は、保護基の導入などの誘導化反応は行わずに用いた。これらの天然物を用いた理由は、大きさ、形、性状が異なるからである。その結果、大環状マクロライド、環状チオペプチドは、高温、室温、低温いずれの温度でも結晶スポンジを壊してしまうことがわかった。前者は物理的に大きい、2級水酸基が分子表面に多数存在している、後者は分子の極性の影響があると考えている。テルペンについては、ソーキングされている量が少ないためか構造特定にまでいかなかった。
これらソーキング実験と並行して、結晶スポンジにより中分子天然物の絶対立体化学の決定における正しさを証明するために、それぞれの天然物のNMRの解析や、天然物の類縁体を用いたX線結晶構造解析などを行った。これは、結晶スポンジ法でX線結晶構造解析におけるディスオーダの問題への対応、さらに今回のような場合、狭い空間に大きな分子のソーキングを試みているためソーキングした化合物の結果と通常のX線結晶構造解析のデータと比較することによりソークングについて新たな知見が得られるのではないかと予想されるからである。大環状マクロライド、環状チオペプチドについては、NMR測定により多くの相対立体化学の決定を行うことができた。テルペン化合物については、種々誘導体化して検討したところ、結晶化できX線結晶構造解析にてすべての絶対立体化学を明らかにできた。これらデータと結晶スポンジ法で得られた結果の比較を行うことを計画している。
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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
初年度の計画に従い、分子量1000を超える大環状マクロライド、環状チオペプチド、テルペンについて、ソーキングを試みた。これら天然物は、保護基の導入などの誘導化反応は行わずに用いた。これらの天然物を用いた理由は、大きさ、形、性状が異なるからである。
その結果、大環状マクロライド、環状チオペプチドは、高温、室温、低温いずれの温度でも結晶スポンジを壊してしまうことがわかった。前者は物理的に大きい、さらに2級水酸基が分子表面に多数存在していること、後者は分子の極性の影響があると考えている。そこで、これら天然物は、保護基の導入をはじめとした誘導化反応並びに分解反応を駆使しソーキングを試みたいと考えている。テルペンでは、高温、室温でのソーキングは対象物によって結晶スポンジが壊れてしまうが、室温以下でのソーキングを試みた結晶スポンジにX線を当ててみたところ、天然物の全体ではないが30-40%の電子密度を確認することができた。これは、ソーキンされている天然物の量が少ない、あるいは熱量が高く一定方向に並んでいないということが考えられる。テルペンについては、天然物を誘導化し結晶化させ単結晶を作成した。X線結晶構造解析による分子の大きさは16.2オングストローム 6.1オングストローム 7.0オングストロームであった。従って本テルペン化合物を分解反応によりこのサイズ以下にしてソーキングを試みることで適切なサイズが判明すると考えている。
なお、中分子天然物の単離から短時間で構造、絶対立体化学の決定までを行うことを考えているので、構造変換も最低限にできるよう計画している。
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| Strategy for Future Research Activity |
中分子天然物において、その多くが修飾なしでは結晶スポンジにはソーキングが困難であることが確認できた。研究課題の計画に従い、分解反応を行い、安定的にソーキングできる分子量、水酸基や極性官能基について検討することにした。本研究課題で用いている大環状マクロライド化合物については、分解反応を行い、必要なら水酸基に保護基を導入し疎水性をあげることを考えている。この大環状マクロライド化合物を用いて、主に安定的にソーキングできる分子量、並びに2級水酸基の影響について検討したいと考えている。テルペン化合物については、分解反応による分子量の低減を検討している。これらサンプルを用いて、誰でも簡単に行える化学反応を用いて単行程、多くても数工程でソーキング可能な分子に変換する知見を得たいと考えている。中分子天然物の種類によって、どういった反応を用いてソーキング可能なフラグメントに変換するかという経験値を増やしていく計画である。
1年目の結果に2年目の結果を追加して、学会発表並びに論文発表を行うことを計画している。
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