2013 Fiscal Year Research-status Report
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25670005
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
石川 勇人 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (80453827)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 水中反応 / プレニル化反応 / バイオインスパイアード反応 / インドールアルカロイド / 一電子酸化反応 |
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| Research Abstract |
自然界には数多くの窒素由来の塩基性を示す化合物（アルカロイド）が存在し、その中には有益な生物活性物質を有するものが数多く知られている。これまでのアルカロイドの全合成は、保護基を多用し有機溶媒中で行うのが常であった。本提案では、アルカロイドの塩基性を利用し、通常水には溶解困難なアルカロイドを酸性水溶液中で塩を形成させる事で水に可溶させる。さらに、塩形成を利用して、酸化剤などに対して副反応が懸念される窒素原子の不対電子の保護を水中で行う。まず、本提案を実現ため、トリプトファン由来二量体型ジケトピペラジンアルカロイド類を標的とし、市販のトリプトファン誘導体を基質とした水中二量化反応の開発を行なった。具体的には市販のトリプトファンエチルエステルをメタンスルホン酸水溶液中に溶解させ、一電子酸化剤として酢酸マンガン、三フッ化酸化バナジウム、もしくは五酸化バナジウムを用いて酸化反応を行なった。その結果、それぞれ望む二量化反応が進行し、多様なアルカロイドの骨格を1段階で構築できる事を見出した。続いて、本反応を鍵工程とし、標的とするアルカロイド群の網羅的全合成を行なった。
一方で、トリプトファンを基質とするバイオインスパイアード水中プレニル化反応の開発を行なった。先と同様にトリプトファン誘導体を酸性水溶液に溶解させ、生体内でプレニル化剤として機能している事が知られているジメチルアリル2リン酸(DMAPP)を作用させた。その結果、予想通りインドール環がプレニル化された化合物が得られた。この合成手法は1級アミンを保護する事無く、完全水中でアルキル化した初めての例であり、化学的に非常に重要な知見である。一方で、本反応の成功により、自然界では常に行なわれている反応が如何に無駄無く行なわれているかを証明できた。
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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
本提案の鍵となる水中炭素－炭素結合反応は達成された。未だ、収率や効率性に問題があるものの最適化に向けて順調に進行している。一点問題であったのは、得られる化合物群が現所属機関で所有している質量分析装置では観測できなかったことである。従って、化合物の構造決定に時間を要した。本問題は来年度低温測定可能な質量分析装置を購入する事で解決できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
鍵となる水中バイオインスパーアード反応の最適化を行う。具体的には添加する酸の種類や温度を検討し、反応の選択性を観測する。また、反応機構の解析を行なうため痕跡料の生成物まで精査し、水中でどのような反応が起こっているのかを理解する。最適化された反応を用いて、ジケトピペラジンアルカロイド類およびプレニルインドールアルカロイド類の全合成へと展開する。その際、近年、プロセス化学において注目されているマイクロリアクター反応装置およびワンポット反応を利用し、最終的に5工程以下の全合成を目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
25年度、使用予定であった反応および精製用溶媒、反応試薬、ガラス器具および実験器具に使用した。残額は元々旅費として申請していたが、研究の進展状況により学会発表するに至らなかった。また、論文投稿費として計上していた分も２５年度に消化しなかった。
研究の進展によって、取り扱う化合物群が温度に非常に不安定であることが明らかとなった。従って２５年度の残額と合わせて、化合物保存用の冷蔵庫や、低温で質量分析ができるESI-MSの購入資金の一部に充てる。また、それ以外に学会等で研究成果を発表するための出張旅費として計上する。
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