水中バイオインスパイアード反応を駆使した生物活性アルカロイドの化学的研究

• 研究課題/領域番号: 25288050
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 合成化学
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 石川 勇人 熊本大学, 大学院先端科学研究部, 准教授 (80453827)
• 研究分担者: 高山 廣光 千葉大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (90171561)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円); 2016年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2013年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: バイオインスパイアード反応 / 水中反応 / アルカロイド / 全合成 / ワンポット反応 / ジケトピペラジン / 転位反応 / プレニル化反応 / 一電子酸化 / 二量化反応

研究成果の概要

これまでの有機合成反応は、有機溶媒中で反応を行うのが常であった。一方、自然界では生体成分である水を溶媒として、様々な有用有機化合物（天然物）を作り出している。今回、我々はこの水溶媒に着目し、生体内で行われている化学反応をフラスコ内に取り出すことに成功した。標的とした天然物は、細菌由来のアルカロイド群である。種々検討の結果、数多くのアルカロイド類を網羅的かつ短工程で化学合成するに至った。得られた天然物ライブラリーの幅広い生物活性試験を行い、抗がん剤および動脈硬化治療薬となりうるシード化合物を見いだすことに成功した。

研究成果

• [国際共同研究] バントン工科大学(インドネシア)
• [雑誌論文] Triterpenes and Coumaroyltyramide from Ochthocosmus Africanus (2017)
  • 著者名/発表者名: Raissa Viviane Tala Sipowo, Blandine Marlyse Wache Ouahouo, Hermine Laure Djomkam Maza, Hayato Ishikawa, Hiroshi Nishino, Pierre Mkounga*, Augustin Ephrem Nkengfack
  • 雑誌名: Journal of Diseases and Medicinal Plants 巻: 3 号: 1 ページ: 12-16
  • DOI: 10.11648/j.jdmp.20170301.13
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Triterpenoids from seeds of Tapinanthus bangwensis (2017)
  • 著者名/発表者名: Hermine Maza, Pierre Mkounga*, Sandra Larissa Fenkam, Sylvain Kamdem Sado, Hayato Ishikawa, Hiroshi Nishino, Ephrem Augustin Nkengfack
  • 雑誌名: Phytochemistry Letters 巻: 19 ページ: 23-29
  • DOI: 10.1016/j.phytol.2016.11.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Acid-Mediated Aryl Migration Reaction of C3 Aryl Substituted Pyrrolidinoindolines (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Tadano, H. Ishikawa
  • 雑誌名: Tetrahedron Letters 巻: 58 号: 1 ページ: 5-8
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2016.11.069
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] New lupan-type triterpenoids (2016)
  • 著者名/発表者名: Pierre Mkounga*, Hermine L.D. Maza, Blandine M.W. Ouahouo, Lydie N. Tyon, Hayato Ishikawa, Hiroshi Nishino, Augustin E. Nkengfack
  • 雑誌名: Zeitschrift fur Naturforschung C 巻: 71 号: 11-12 ページ: 381-386
  • DOI: 10.1515/znc-2015-0235
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Moss Chloroplasts Are Surrounded by a Peptidoglycan Wall Containing D-Amino Acids (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Hirano, K. Tanidokoro, Y. Shimizu, Y. Kawarabayasi, T. Ohshima, M. Sato, S. Tadano, H. Ishikawa, S. Takio, K. Takechi, H. Takano
  • 雑誌名: The Plant Cell 巻: 28 号: 7 ページ: 1521-1532
  • DOI: 10.1105/tpc.16.00104
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Redox Switching of Orthoquinone-Containing Aromatic Compounds using Hydrogen and Oxygen Gas (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Urakawa, Michinori Sumimoto, Mitsuhiro Arisawa, Masaki Matsuda*, Hayato Ishikawa*
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 55
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collective Synthesis and Biological Evaluation of Tryptophan-based Dimeric Diketopiperazine Alkaloids (2016)
  • 著者名/発表者名: Shine Tadano, Yukihiro Sugimachi, Michinori Sumimoto, Sachiko Tsukamoto, Hayato Ishikawa*
  • 雑誌名: Chemistry A European Journal 巻: 22 号: 4 ページ: 1277-1291
  • DOI: 10.1002/chem.201503417
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Unified Total Synthesis of Tryptophan-based Dimeric Diketopiperazine Alkaloids (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayato Ishikawa
  • 雑誌名: 有機合成化学協会誌 巻: 74 ページ: 104-116
  • NAID: 130005138524
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Alkaloid Synthesis using Chiral Secondary Amine Organocatalysts (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayato Ishikawa*, Shinya Shiomi
  • 雑誌名: Organic & Bimolecular Chemistry 巻: 14 号: 2 ページ: 409-424
  • DOI: 10.1039/c5ob02021b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient Organocatalytic Construction of C4-Alkyl Substituted Piperidines and Their Application to the Synthesis of (+)-α-Skytanthine (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinya Shiomi, Erika Sugahara, Hayato Ishikawa*
  • 雑誌名: Chemistry A European Journal 巻: 21 号: 42 ページ: 14758-14763
  • DOI: 10.1002/chem.201503117
  • 査読あり
• [雑誌論文] 生物に倣うインドール酸化反応を用いた生物活性アルカロイドの全合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川勇人
  • 雑誌名: YAKUGAKU ZASSHI 巻: 135 ページ: 383-390
  • NAID: 130004756505
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ポットエコノミーを指向した効率的天然物合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川勇人、林雄二郎
  • 雑誌名: ファインケミカル（ 特集号 天然物合成化学の新たな展開） 巻: 43 ページ: 6-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Tryptophan-based Dimeric Diketopiperazine Alkaloids using Bio-inspired Reactions (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinji Tadano, Hayato Ishikawa
  • 雑誌名: Synlett 巻: 25 号: 02 ページ: 157-162
  • DOI: 10.1055/s-0033-1340160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organocatalyst-Mediated Dehydrogenation of Aldehydes to α,β-Unsaturated Aldehydes, and Oxidative and Enantioselective Reaction of Aldehydes and Nitromethane Catalyzed by Diphenylprolinol Silyl Ether (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Hayashi , T. Itoh, H. Ishikawa
  • 雑誌名: Adv. Synth. Catal 巻: 355 号: 18 ページ: 3661-3669
  • DOI: 10.1002/adsc.201300919
  • 査読あり
• [雑誌論文] One-Pot Synthesis of (-)-Oseltamivir and Mechanistic Insights into the Organocatalyzed Michael Reaction (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Mukaiyama, H. Ishikawa, H. Koshino, Y. Hayashi
  • 雑誌名: Chem. Eur. J 巻: 19 号: 52 ページ: 17789-17800
  • DOI: 10.1002/chem.201302371
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bio-Inspired Dimerization Reaction of Tryptophan Derivatives in Aqueous Acidic Media: Three-Step Syntheses of (+)-WIN 64821, (-)-Ditryptophenaline and (+)-Naseseazine B (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinji Tadano, Yuri Mukaeda, Hayato Ishikawa
  • 雑誌名: Angewandte Chemie, International Edition 巻: 52 号: 31 ページ: 7990-7994
  • DOI: 10.1002/anie.201303143
  • 査読あり
• [学会発表] ヒドロキサム酸ーホウ素錯体を基質とした超原子価ヨウ素試薬による芳香族炭素ー窒素結合形成反応 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松本真、石川勇人
  • 学会等名: 日本化学会第97回春期年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 配糖体型モノテルペノイドインドールアルカロイド全合成を志向したセコロガニンの全合成研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 楽満健太、石川勇人
  • 学会等名: 日本化学会第97回春期年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 放線菌由来新規Nーオキシピロール誘導体の単離・合成及び植物成長抑制活性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉村華夏、石川勇人
  • 学会等名: 日本化学会第97回春期年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] オルトキノン含有フェナセン型化合物の合成とレドックススイッチングへの応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浦川一樹、川畑佑太、隅本倫徳、有澤光弘、松田真生、石川勇人
  • 学会等名: 第6回 CSJ化学フェスタ
  • 発表場所: タワーホール船掘
  • 年月日: 2016-11-16
• [学会発表] オルトキノン構造を組み込んだ多環芳香族化合物の創製と機能開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浦川一樹、隅本倫徳、有澤光弘、松田真生、石川勇人
  • 学会等名: 第27回 基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 広島国際会議場
  • 年月日: 2016-09-01
• [学会発表] 水素ガス・酸素ガスで色と蛍光を制御する分子技術の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石川勇人
  • 学会等名: JST主催 くまもと発新技術説明会
  • 発表場所: JST東京本部別館
  • 年月日: 2016-08-23
  • 招待講演
• [学会発表] 有機合成におけるバイオインスパイアード反応と有機触媒反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石川勇人
  • 学会等名: 第26回 万有福岡シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2016-04-23
  • 招待講演
• [学会発表] Syntheses of Orthoquinone-Containing Aromatic Compounds and Their Redox Chromism (2016)
  • 著者名/発表者名: 浦川一樹、隅本倫徳、有澤光弘、松田真生、石川勇人
  • 学会等名: 日本化学会第96回春期年会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 水を溶媒とするバイオインスパイアードインドールプレニル化反応の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中聡美、塩見慎也、石川勇人
  • 学会等名: 日本化学会第96回春期年会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] ジヒドロリコルシンの不斉全合成研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 合志圭、森永侑加、石川勇人
  • 学会等名: 日本化学会第96回春期年会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] ガイソチザールの不斉全合成研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 福長亜紀、中島梨絵、牛島大佑、石川勇人
  • 学会等名: 日本化学会第96回春期年会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] ジヒドロリコルシンの不斉全合成研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 合志圭、森永侑加、石川勇人
  • 学会等名: 「有機分子触媒による未来型分子変換」第6回公開シンポジウム
  • 発表場所: 大阪科学技術センター
  • 年月日: 2016-01-22
• [学会発表] チアゾリニウム塩触媒を用いたオルトキノン含有多環芳香族化合物の合成と光学特性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浦川一樹、隅本倫徳、有澤光弘、松田真生、石川勇人
  • 学会等名: 「有機分子触媒による未来型分子変換」第6回公開シンポジウム
  • 発表場所: 大阪科学技術センター
  • 年月日: 2016-01-22
• [学会発表] Synthetic Study of Biologically Active Piperidine Alkaloids using Asymmetric Organocatalytic Reactions (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayato Ishikawa
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: Hilton Hawaiian Village (Hawaii, USA)
  • 年月日: 2015-12-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] トリプトファン由来二量体型アルカロイド類の網羅的合成と生物活性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 只野慎治、杉町幸寛、塚本佐知子、石川勇人
  • 学会等名: 第３３回メディシナルケミストリーシンポジウム
  • 発表場所: 幕張国際研修センター
  • 年月日: 2015-11-25
• [学会発表] ガイソチザールの不斉全合成研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福長亜紀、中島梨絵、牛島大佑、石川勇人
  • 学会等名: 第5回CSJ化学フェスタ2015
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2015-10-23
• [学会発表] 不斉形式的アザ[3+3]付加環化反応を鍵工程とするピペリジンアルカロイド類の合成研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 塩見慎也、菅原絵里香、石川勇人
  • 学会等名: 第57回天然有機化合物討論会
  • 発表場所: 神奈川県民ホール
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] Efficient Organocatalytic Construction of C4-Alkyl Substituted Piperidines and It’s Application to Synthesis of (+)-α-Skytanthine (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinya Shiomi, Erika Sugahara, Hayato Ishikawa
  • 学会等名: 39th Naito Conference
  • 発表場所: シャトレーゼガトーキングダム
  • 年月日: 2015-07-08
• [学会発表] 光学活性多置換ピペリジン環の実践的合成法の開発と天然物合成への展開 (2015)
  • 著者名/発表者名: 塩見慎也、菅原絵里香、石川勇人
  • 学会等名: 第13回 次世代を担う有機化学シンポジウム
  • 発表場所: 立命館大学
  • 年月日: 2015-05-23
• [学会発表] Collective Synthesis of Dimeric Diketopiperazine Alkaloids Using Bio-inspired Dimerization of Tryptophan Derivatives (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinji Tadano, Yukihiro Sugimachi, Hayato Ishikawa
  • 学会等名: 2nd International Symposium for ISMBC
  • 発表場所: ホテルグリーンピア南阿蘇
  • 年月日: 2014-11-30
• [学会発表] 全合成におけるバイオインスパイアード反応と不斉有機触媒反応の利用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川勇人
  • 学会等名: 平成26年度 後期（秋期）有機合成化学講習会
  • 発表場所: 日本薬学会長井記念ホール
  • 年月日: 2014-11-20
  • 招待講演
• [学会発表] 直接的骨格構築反応を利用する生物活性化合物の短段階合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川勇人
  • 学会等名: 第３１回 有機合成化学セミナー
  • 発表場所: 福岡県志賀島国民休暇村
  • 年月日: 2014-09-18
  • 招待講演
• [学会発表] ジトリプトロイシンAおよびクリスタチュミンCの短段階合成と構造決定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉町幸寛、只野慎治、石川勇人
  • 学会等名: 第26回 若手研究者のためのセミナー
  • 発表場所: 九州大学馬出キャンパス
  • 年月日: 2014-08-09
• [学会発表] 直接的骨格構築反応を利用する生物活性化合物の短段階合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川勇人
  • 学会等名: 東京理科大学大学院総合化学研究科 大学院特別講義
  • 発表場所: 東京理科大学神楽坂キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] 生物に倣うインドール酸化反応を用いた生物活性アルカロイドの全合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川勇人
  • 学会等名: 日本薬学会第134年会 シンポジウム「薬学における生命指向型化学（生命現象解明を加速する統合的アプローチを探る）」
  • 発表場所: ホテル日航熊本
  • 招待講演
• [学会発表] Lundurine Bの全合成研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 塩見慎也、前田慧、石川勇人
  • 学会等名: 日本薬学会第134年会
  • 発表場所: 熊本大学
• [学会発表] 合成化学的手法によるジトリプトロイシンA、BおよびクリスタチュミンCの構造決定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 只野慎治、石川勇人
  • 学会等名: 日本薬学会第134年会
  • 発表場所: 熊本大学
• [学会発表] 直接的骨格構築反応を駆使した生物活性化合物の短段階合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川勇人
  • 学会等名: 大阪大学 産業科学研究所主催 講演会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 招待講演
• [学会発表] Synthetic Study of Biologically Active Natural Products (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayato Ishikawa
  • 学会等名: International Kick-Off Symposium For ”ISMCBC”
  • 発表場所: 熊本大学
  • 招待講演
• [学会発表] バイオインスパイアード反応および不斉有機触媒を鍵工程とするアルカロイドの全合成研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石川勇人
  • 学会等名: 合同シンポジウム 日本プロセス化学会2013ウィンターシンポジウム 兼 新学術領域「有機分子触媒による未来型分子変換」第３回 公開シンポジウム
  • 発表場所: 仙台市民会館
  • 招待講演
• [学会発表] 水中バイオインスパイアード反応を鍵工程とする二量体型ジケトピペラジンアルカロイド類の短段階合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石川勇人、只野慎治、迎田友里
  • 学会等名: 第55回 天然有機化合物討論会
  • 発表場所: 同志社大学寒梅館
• [学会発表] 生物に倣うインドール酸化反応を用いた天然物の効率的全合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石川勇人
  • 学会等名: 新学術領域「天然物ケミカルバイオロジー：分子標的と活性制御」地区ミニシンポジウム
  • 発表場所: 千葉大学
  • 招待講演
• [学会発表] Three-Step Synthesis of WIN 64821, Ditryptophenaline and Naseseazine B via Bio-inspired Reaction in Water (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayato Ishikawa
  • 学会等名: The First Asian Conference for “MONODUKURI” Strategy by Synthetic Organic Chemistry
  • 発表場所: 沖縄、サザンビーチホテル＆リゾート
  • 招待講演
• [図書] Asymmetric Synthesis II: More Methods and Applications; Edited by Mathias Christmann, ch. 9 (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayato Ishikawa, Yujiro Hayashi
  • 総ページ数: 404
  • 出版者: WILEY-VCH
• [備考] 石川研究室ホームページ
  • URL: http://www.sci.kumamoto-u.ac.jp/~ishikawa/ishikawa-lab/Top.html
• [備考] 熊本大学研究コア キラル分子生命科学
  • URL: http://www.sci.kumamoto-u.ac.jp/chiralmolecule/
• [備考] 熊本大学大学院自然科学研究科理学専攻化学講座 石川研究室
  • URL: http://www.sci.kumamoto-u.ac.jp/~ishikawa/ishikawa-lab/Top.html
• [備考] 熊本大学大学院自然科学研究科研究コア「キラル分子生命科学」
  • URL: http://www.sci.kumamoto-u.ac.jp/chiralmolecule/
• [備考] Ishikawa group home page
  • URL: http://www.sci.kumamoto-u.ac.jp/~ishikawa/ishikawa-lab/Top.html
• [産業財産権] 植物成長抑制剤、およびそれを用いた植物成長抑制方法 (2017)
  • 発明者名: 石川勇人、石田喬志、澤進一郎、谷時雄
  • 権利者名: 石川勇人、石田喬志、澤進一郎、谷時雄
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-020616
  • 出願年月日: 2017-02-07
• [産業財産権] レドックススイッチング材料、並びに、当該レドックススイッチング材料を利用したデバイスおよび当該デバイスの運転方法 (2016)
  • 発明者名: 石川勇人、松田真生、隅本倫徳
  • 権利者名: 石川勇人、松田真生、隅本倫徳
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-139608
  • 出願年月日: 2016-07-14
• [産業財産権] ヒドロキシプロリン誘導体 (2013)
  • 発明者名: 石川勇人
  • 権利者名: 熊本大学、株式会社協和発酵バイオ
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-05-24