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フッ素原子を有機化合物に導入すると、生理活性の増強および作用スペクトルの変化が現われることが報告されている。本研究では活性の強化および新たな薬理作用の発現を期待し、それ自信生理活性を有するxanthine骨格、核酸塩基であるpurine骨格およびpyrimidine骨格を有する複素環化合物を基質とし、電解酸化反応を用いて特定の部位を各種官能基化または直接部分フッ素化することを検討した。
まずxanthine骨格を有するcaffeineについて各種条件を変えて電解酸化を行った。その結果 MeOH中で定電位電解酸化反応を行なうことにより8-methoxycaffeineを43%の収率で、一方、KClを支持塩として定電位電解酸化反応を行なうことにより8-chlorocaffeineを47%の収率でそれぞれ一段階で得た。この二種の誘導体は、topoisomeraseII阻害活性を有することがすでに報告されているものである。次いで、MeCN中、KCNを支持塩とし、電解酸化を行った結果、8-cyanocaffeineが14%の収率で得られた。また、caffeineに対し更に各種条件を変えて電解酸化を行った結果、MeCN中、Et_3N-3HFを支持塩に用いて電解した場合、一段階で8-fluorocaffeineが42%の収率で得られることが判明した。さらにcaffeineのみならず、核酸塩基でありpurine骨格を有するguanosinetetraacetateおよびpyrimidine骨格を有するuridine triacetateについても同様の条件で電解酸化を行い一段階での直接部分フッ素化に成功した。
これらの電解酸化による直接官能基化は、窒素原子の非共有電子対の2電子酸化によるものと考えられ、このような活性種を発生させる反応は、通常の有機反応では実現することが困難なものである。
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