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2018 年度 実績報告書

糖ペプチドを含有する大・中分子の合成を指向した革新的合成触媒の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H06384
研究機関京都大学

研究代表者

竹本 佳司  京都大学, 薬学研究科, 教授 (20227060)

研究期間 (年度) 2016-05-31 – 2021-03-31
キーワード合成化学 / 触媒 / 不斉合成 / αケト酸 / 糖 / ペプチド / 糖ペプチド / 中分子
研究実績の概要

ペプチド鎖連結法:TBHPを用いた脱炭酸型ペプチド合成を検討し、水系溶媒中あるいはマイクロフローを用いることで、収率よくジペプチドが得られることを見出した。また、これらの分子変換の原料として大量供給が必要なキラルβ-アミノ-α-ケト酸等価体をN-Boc-イミンとシアノ酢酸誘導体の触媒的不斉Mannich反応により良好な選択性で得ることに成功した。
触媒的ペプチド合成:α位置換型α,β-不飽和カルボン酸のアザ-マイケル付加およびα位面選択的プロトン化を伴うN-アルコキシ-β2-アミノ酸の初の触媒的不斉合成を達成した。また、同一炭素上に二つのホウ素を持つgem-ジボロン酸触媒を新たに開発し、通常のボロン酸を遥かに凌ぐ触媒活性にてα-アミノ酸の縮合を達成した。本触媒を用いることで酸素、窒素、硫黄を含む多様な官能基化側鎖を持つオリゴペプチドの合成に成功した。
O-グリコシド化反応:グルコースのアノマー位O-アルキル化反応をガラクトースとマンノースにも展開し、さらにα-1,6-以外のα-1,3-および1,4-グリコシド誘導体の選択的合成を達成した。またO-アルキル化を1,2,6-無保護糖に応用し、α-1,6-オリゴ糖への変換にも成功した。
N-グリコシド化反応:前年度見出した2元触媒を2-O-Bn-グルコース誘導体に適用し、α-N-グリコシド体のα-選択的合成(α:β=78:22)に成功した。さらにグリカール(およびガラクタール)へのアミド導入を検討し、2-デオキシ-N-グリコシド体の合成に最適な触媒2-クロロアゾール・TfOH錯体を見出した。
天然配糖誘導体合成:ストリゴラクトン類の5員環ラクトンとブテノリドのエノールエーテル形成に有効なキラル触媒を探索し、第四級アンモニウム塩とチオウレアを合わせ持つキラル触媒がジアステレオ選択性(最高92:8)の向上に有効であることを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

(I) ペプチド・タンパクの革新的化学合成法の開発研究
(1) 不飽和カルボン酸とRONH2の世界初の不斉アザ-マイケル反応をチオウレア・アミノボロン酸触媒により達成し、安息香酸の添加でエナンチオ選択性が劇的に向上することを発見した。N-(OH)-アスパラギン酸の触媒的不斉合成とペプチド連結法を確立し、当初の研究計画を完了させた。(2) アミド化触媒として、既存のアリールボロン酸を凌駕するgem-ジボロン酸を発見した。これにより、触媒活性の向上をはじめ固相担持触媒など実用的なペプチド合成への展開が期待できる。(3) KAHA法を凌駕するより直接的なペプチド連結法(α-ケト-β-アミノ酸と汎用性C-保護アミノ酸)を見出した。さらに、アミド化のみならず、チオアミド化やセレノアミド化にも応用できれば、多様なオリゴペプトイドの画期的な合成法に発展する可能性を秘めている。
(II) オリゴ糖・糖鎖の革新的化学合成法の開発研究
(4) 未開拓なアノマー位O-アルキル化を利用して、各種無保護糖からcis-1,n-O-グリコシドの選択的合成とオリゴ糖合成を触媒制御により達成した。現在、グルコサミンのα-O-グリコシドやα,α-1,1'-トレハロースの立体選択的な合成に取り組んでいる。(5) 2-O-Bz-グルコースと各種ペプチドからオルトアミド付加体とβ-N-グリコシドを作り分ける2つの触媒系を開発した。アミドとグリカールからβ-N-2-デオキシ糖の世界初の触媒的合成にも成功し、計画以上の研究成果を得た。特に後者の反応は企業に技術協力し実用化を目指している。(6) イネに寄生する根寄生植物の発芽を刺激するストリゴラクトン類の不斉合成に必要な(4R)-4-アルコキシブテノリドの実践的な合成法を他に先んじて確立し、(5)の手法を用い天然物や医薬品の糖鎖修飾を実践した。

今後の研究の推進方策

1) ペプチド形成触媒の創製:gem-ジボロン酸やモノアリールボロン酸に様々な機能性官能基を導入した触媒を合成し、触媒活性の向上と生成物のエピメリ化抑制を両立させる触媒を探索する。反応中間体と反応機構を解明しつつ触媒活性を向上させ、ジペプチドのみならずオリゴペプチドや環状ペプチドなど生物活性ペプチドの全合成にも挑戦する。
2) α-ケト酸を用いたペプチド連結法:より長いペプチド鎖同士の連結を検討し、水系溶媒から水中反応に、またバッチから固相やフロー合成に展開し、スケールアップなど実用化への可能性を探る。原料であるキラルなα-ケト-β-アミノ酸のより効率的な合成法を検討し、アミド以外のチオアミドやセレノアミドの合成にも拡大する。
3) O-グリコシド化反応:1,n-無保護糖に対してアノマー位O-アルキル化反応(加えてO-リン酸化)を行い、遠隔位の水酸基(n)の立体制御効果を調べる。また、N-保護グルコサミン誘導体のアノマー位O-アルキル化や当初に計画した脱離基を必要としないグリコシル化を促進する高性能なホウ素触媒の設計も検討する。
4) N-グリコシド化反応:より難易度の高い2-NHAc体に対して、より長鎖のペプチドやペプチド医薬品として臨床研究が開始されているペプチド鎖の導入を検討する。また、研究室で独自に開発したN-アシルイミノヨージナン試薬のN-アシルユニットがアノマー位に化学選択的に導入できるかについて精査する。
5) 配糖体類縁体の合成:アキラルなエノールとハロブテノリドのエナンチオ選択的アセタール形成の最適な触媒を探索し、90% ee以上の選択性を確保する。また本法を環構造の異なる様々なエノール誘導体に適用し、多彩なストリゴラクトン誘導体の不斉合成へと展開する。さらに(5)で見出した反応を利用して、生物活性天然物や医薬品に糖鎖を導入しプロドラック修飾を実施する。

備考

研究室のホームページ

  • 研究成果

    (43件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Hungarian Academy of Sciences(ハンガリー)

    • 国名
      ハンガリー
    • 外国機関名
      Hungarian Academy of Sciences
  • [雑誌論文] Catalytic asymmetric aza-Michael addition of fumaric monoacids with multifunctional thiourea/boronic acids2019

    • 著者名/発表者名
      Michigami Kenichi、Murakami Hiroki、Nakamura Takeru、Hayama Noboru、Takemoto Yoshiji
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: 17 ページ: 2331~2335

    • DOI

      10.1039/c9ob00045c

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regio- and Stereoselective Synthesis of 1,2-cis-Glycosides by Anomeric O-Alkylation with Organoboron Catalysis2019

    • 著者名/発表者名
      Izumi Sanae、Kobayashi Yusuke、Takemoto Yoshiji
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 21 ページ: 665~670

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.8b03823

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of cis-/All-cis-Substituted Cyclopropanes through Stereocontrolled Metalation and Pd-Catalyzed Negishi Coupling2018

    • 著者名/発表者名
      Yasui Motohiro、Ota Rina、Tsukano Chihiro、Takemoto Yoshiji
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 20 ページ: 7656~7660

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.8b03390

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanistic Insight into Asymmetric Hetero-Michael Addition of α,β-Unsaturated Carboxylic Acids Catalyzed by Multifunctional Thioureas2018

    • 著者名/発表者名
      Hayama Noboru、Kuramoto Ryuta、Foldes Tamas、Nishibayashi Kazuya、Kobayashi Yusuke、Papai Imre、Takemoto Yoshiji
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 140 ページ: 12216~12225

    • DOI

      10.1021/jacs.8b07511

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Oxidative Decarboxylation Enables Chemoselective, Racemization-Free Esterification: Coupling of α-Ketoacids and Alcohols Mediated by Hypervalent Iodine(III)2018

    • 著者名/発表者名
      Nanjo Takeshi、Kato Natsuki、Takemoto Yoshiji
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 20 ページ: 5766~5769

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.8b02466

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Organocatalytic Direct α-Selective N-Glycosylation of Amide with Glycosyl Trichloroacetimidate2018

    • 著者名/発表者名
      Li Shanji、Kobayashi Yusuke、Takemoto Yoshiji
    • 雑誌名

      Chemical and Pharmaceutical Bulletin

      巻: 66 ページ: 768~770

    • DOI

      10.1248/cpb.c18-00255

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Photo-Induced Aziridination of Alkenes with N-Sulfonyliminoiodinanes2018

    • 著者名/発表者名
      Masakado Sota、Kobayashi Yusuke、Takemoto Yoshiji
    • 雑誌名

      Chemical and Pharmaceutical Bulletin

      巻: 66 ページ: 688~690

    • DOI

      10.1248/cpb.c18-00198

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] アミドを温和な条件で直截的に糖鎖修飾する分子技術の開発2018

    • 著者名/発表者名
      小林祐輔, 中辻雄哉, 竹本佳司
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 69 ページ: 585~588

    • 査読あり
  • [雑誌論文] チオ尿素・アリールボロン酸ハイブリッド触媒の開発2018

    • 著者名/発表者名
      竹本佳司
    • 雑誌名

      The Chemical Times

      巻: 248 ページ: 14~18

    • 査読あり
  • [学会発表] 新規gem-ジボロン酸触媒によるペプチド縮合反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      道上 健一、○坂口 達彦、竹本 佳司
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] ヨードニウムイリドを用いたチオアミドの化学選択的修飾反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      ○斉藤 真人、小林 祐輔、竹本 佳司
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] グリオキシル酸シアノヒドリンの不斉 Mannich 反応によるβ-アミノ酸誘導体の合成2019

    • 著者名/発表者名
      ○南條 毅、張 旋、徳弘 佑介、竹本 佳司
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] 新規脱炭酸型アミド縮合法の開発とペプチド合成への適用2019

    • 著者名/発表者名
      南條 毅、○加藤 夏己、張 旋、竹本 佳司
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] γ-クロロブテノリドの不斉アセタール形成反応とストリゴラクトン類への応用2019

    • 著者名/発表者名
      ○安井 基博、山田 彩乃、塚野 千尋、竹本 佳司
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] Catalytic Dehydrative Peptide Synthesis with gem-Diboronic Acids2019

    • 著者名/発表者名
      〇Michigami Kenichi, Sakaguchi Tatsuhiko, Takemoto Yoshiji
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] グリカールへのアミド基の直接的付加反応の開発2018

    • 著者名/発表者名
      ○中辻 雄哉、小林 祐輔、竹本 佳司
    • 学会等名
      第11回 有機触媒シンポジウム
  • [学会発表] Synthetic Studies of Sphaerimicin A, a Liponuleoside Antibiotic2018

    • 著者名/発表者名
      ○Chihiro Tsukano, Hugh Nakamura, Takuma Yoshida, Yoshiji Takemoto
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Middle Molecular Strategy
    • 国際学会
  • [学会発表] Ortho-effect-enabled Characterization of N-Acyliminoiodinane and Its Appication to Photo-induced Amination2018

    • 著者名/発表者名
      ○Yusuke Kobayashi, Sota Masakado, Tomohiro Kimura, Yoshiji Takemoto
    • 学会等名
      IKCOC-14
    • 国際学会
  • [学会発表] 光感応性アミノ化剤の開発2018

    • 著者名/発表者名
      ○小林 祐輔、正門 宗大、木村 智弘、竹本 佳司
    • 学会等名
      第44回 反応と合成の進歩シンポジウム
  • [学会発表] ストリゴラクトン類の立体選択的合成法の開発とアベナオール合成への展開2018

    • 著者名/発表者名
      ○安井 基博、山田 彩乃、太田 里奈、塚野 千尋、竹本 佳司
    • 学会等名
      第44回 反応と合成の進歩シンポジウム
  • [学会発表] ヨードニウムイリドを求電子剤とした新規分子変換法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      ○斉藤 真人、小林 祐輔、木村 智弘、竹本 佳司
    • 学会等名
      第44回 反応と合成の進歩シンポジウム
  • [学会発表] 全シス置換シクロプロパン構築法の確立とAvenaolの全合成2018

    • 著者名/発表者名
      ○安井 基博、太田 里奈、塚野 千尋、竹本 佳司
    • 学会等名
      第68回 近畿支部総会・大会
  • [学会発表] 新規光感応性アミノ化試薬の開発と芳香環C-Hアミノ化反応への適用2018

    • 著者名/発表者名
      小林 祐輔、○木村 智弘、竹本 佳司
    • 学会等名
      第68回 近畿支部総会・大会
  • [学会発表] 超原子価ヨウ素によるα-ケト酸の脱炭酸型エステル化法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      南條 毅、○加藤 夏己、竹本 佳司
    • 学会等名
      第68回 近畿支部総会・大会
  • [学会発表] α-ケト酸の脱炭酸型アミド縮合法の開発とペプチド合成への応用2018

    • 著者名/発表者名
      南條 毅、○張 旋、加藤 夏己、竹本 佳司
    • 学会等名
      第68回 近畿支部総会・大会
  • [学会発表] 新規N-アシルイミノヨージナン試薬の開発とその応用2018

    • 著者名/発表者名
      小林 祐輔、○正門 宗大、竹本 佳司
    • 学会等名
      第68回 近畿支部総会・大会
  • [学会発表] 超原子価ヨウ素によるα-ケト酸の脱炭酸型エステル化法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      ○南條 毅、加藤 夏己、竹本 佳司
    • 学会等名
      第35回 有機合成化学セミナー
  • [学会発表] アベナオール短工程全合成を志向したアミドβ位メタル化に続くクロスカップリング反応による全シス置換シクロプロパンの合成2018

    • 著者名/発表者名
      ○安井 基博、太田 里奈、塚野 千尋、竹本 佳司
    • 学会等名
      第35回 有機合成化学セミナー
  • [学会発表] Regio- and Stereoselective Synthesis of 1,2-cis-Glycosides by Anomeric O-Alkylation with Organoboron Catalysts2018

    • 著者名/発表者名
      ○Sanae Izumi, Yusuke Kobayashi, Yoshiji Takemoto
    • 学会等名
      22nd International Conference on Organic Synthesis
    • 国際学会
  • [学会発表] 超原子価ヨウ素によるα-ケト酸の脱炭酸型エステル化法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      南條 毅、○加藤 夏己、竹本 佳司
    • 学会等名
      第21回 ヨウ素学会シンポジウム
  • [学会発表] 新規N-アシルイミノヨージナン試薬の開発とその応用2018

    • 著者名/発表者名
      小林 祐輔、○正門 宗大、竹本 佳司
    • 学会等名
      第48回 複素環化学討論会
  • [学会発表] 有機ホウ素触媒を用いたアノマー位O-アルキル化反応による1,2-cis-グリコシドの合成2018

    • 著者名/発表者名
      ○泉 早苗、小林 祐輔、竹本 佳司
    • 学会等名
      第48回 複素環化学討論会
  • [学会発表] 有機ホウ素触媒を用いたアノマー位O-アルキル化反応による1,2-cis-グリコシドの合成2018

    • 著者名/発表者名
      ○泉 早苗、小林 祐輔、竹本 佳司
    • 学会等名
      第37回 日本糖質学会年会
  • [学会発表] Organocatalytic Direct N-Glycosylation of Amides with Glycosyl Trichloroacetimidates2018

    • 著者名/発表者名
      ○Yusuke Kobayashi, Yuya Nakatsuji, Shanji Li, Yoshiji Takameoto
    • 学会等名
      International Symposium on Main Group Chemistry Directed towards Organic Synthesis (MACOS)
    • 国際学会
  • [学会発表] α-ケト酸の酸化的脱炭酸を利用したアミド化法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      南條 毅、○張 旋、竹本 佳司
    • 学会等名
      第38回 有機合成若手セミナー
  • [学会発表] N-アルコキシアスパラギン酸誘導体の触媒的不斉合成法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      ○村上 弘樹、中村 岳、道上 健一、小林 祐輔、竹本 佳司
    • 学会等名
      第38回 有機合成若手セミナー
  • [学会発表] 新規N-アシルイミノヨージナン試薬の開発とその応用2018

    • 著者名/発表者名
      小林 祐輔、○正門 宗大、竹本 佳司
    • 学会等名
      第38回 有機合成若手セミナー
  • [学会発表] 多機能チオ尿素-ボロン酸触媒によるα,β-不飽和カルボン酸への不斉アザ-マイケル付加反応の開発2018

    • 著者名/発表者名
      ○道上 健一、葉山 登、村上 弘樹、Tamas Foldes、西林 和也、小林 祐輔、Imre Papai、竹本 佳司
    • 学会等名
      日本プロセス化学会2018サマーシンポジウム
  • [学会発表] 抗多剤耐性結核菌活性を有するcaprazamycin類の合成研究2018

    • 著者名/発表者名
      竹本 佳司
    • 学会等名
      第37回公益財団法人蓬庵社研究助成発表会
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体触媒を範とした触媒創り・モノ造り2018

    • 著者名/発表者名
      竹本 佳司
    • 学会等名
      第85回日本分析化学会有機微量分析研究懇談会
    • 招待講演
  • [学会発表] ハロゲン化アゾリウム塩を触媒とした新規グリコシル化反応の開発2018

    • 著者名/発表者名
      小林 祐輔、○中辻 雄哉、都築 誠二、竹本 佳司
    • 学会等名
      第17回 次世代を担う有機化学シンポジウム
  • [備考]

    • URL

      http://orgchem.pharm.kyoto-u.ac.jp/

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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