2023 Fiscal Year Research-status Report
計算化学に基づく高精度合成計画法の開発と複雑天然物のコンピューター支援全合成
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22K18340
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| Research Institution | Toyama Prefectural University |
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Principal Investigator |
占部 大介 富山県立大学, 工学部, 教授 (80503515)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2028-03-31
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| Keywords | 有機合成化学 / 全合成 / 天然物 / 遷移状態 / 計算化学 / DFT計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半自動遷移状態探索プログラムの適用範囲拡大に向け、R5年度は、遷移金属である金を利用したエーテル環化の反応機構解析に取り組んだ。具体的には当研究室のホルモサリドAの合成研究で利用している位置選択的エーテル環化の反応機構解析を実施した。本反応では、実験的に2つのヒドロキシ基の保護基の違いによって位置選択性が制御されることが分かったため、保護基が異なるモデル化合物を設定し、そのエーテル環化の遷移状態を計算した。その結果、保護基の違いにより、ジオール構造が生じさせる2面角が異なり、これが環化の位置選択性に影響を及ぼすことを明らかにした。この解析では、構造主成分解析、という新しい解析を提案した。遷移金属を用いた反応形式も、比較的精度よく再現できることは示され、半自動遷移状態探索プログラムの適用範囲拡大に向けた有意義な知見を得た。
研究協力者によって開発されたpythonライブラリを利用して、Diels-Alder反応を鍵としたアゲリフィリンの不斉全合成を達成した。この合成では、Diels-Alder反応を進行させ、かつ立体選択的に望む化合物が得られる基質をあらかじめ、in silicoで設計した。設計した化合物を実際に合成してDiels-Alder反応を行ったところ、目的とする合成中間体を収率良く得ることができた。その後、アゲリフィリンの特徴的な構造である2-アミノイミダゾールを構築し、市販化合物から16工程でアゲリフィリンのエナンチオマーを全合成した。この合成によって、半自動遷移状態探索プログラムの有用性と、全合成研究における反応予測の有用性を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
半自動遷移状態探索プログラムを作動させるpythonライブラリの作成と、それを利用した合成計画立案および複雑天然物の全合成に成功した。反応予測としてはDiels-Alder反応に限られているものの、予想よりも早く本研究の概念を実証することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
半自動遷移状態探索プログラムの適用範囲拡大に向け、ジアステレオ選択性が逆転する求核付加反応を取り上げ、遷移状態計算および反応機構解析を行う。これにより、ジアステレオ選択的な反応の選択性を正しく予測できるか否か、を検証する。
アゲリフィリンを含む2-アミノイミダゾール天然物には類似構造を持つ多様な種類が存在し、それらは有機合成化学的な観点からは、同様の中間体から合成できる可能性がある。今後は、コンピュータ上で設計した仮想的な中間体が望む反応を起こすか否か、その反応で異なる天然物が合成できるかを検証し、実際に合成研究を進める。
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[Presentation] 第65回天然有機化合物討論会2023
Author(s)
Desy Wulan Triningsih, Enjuro Harunari, Shun Saito, Ye Xiaohanyao, Shunsuke Mae, Tao Zhou, Keisuke Fukaya, Junko Nakajima-Shimada, Etsu Tashiro, Moriyuki Hamada, Narumi Enomoto, Tomohiko Tamura, Hisayuki Komaki, Naoya Oku, Daisuke Urabe, Yasuhiro Igarashi
Organizer
Exploring the path to discover new natural products through rare actinomycetes in the genus Phytohabitans
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