2015 Fiscal Year Annual Research Report
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
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25288050
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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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高山 廣光 千葉大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (90171561)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | バイオインスパイアード反応 / 水中反応 / アルカロイド / プレニル化反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は昨年に引き続き、多量体型ピロリジノインドリンアルカロイド類の網羅的全合成を行った。その中で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の全合成では、これまで、明らかとなっていなかった酸化的二量化の反応機構を実験的及び計算化学的に明らかにした。水中で生じるインドールラジカルの存在比などが明らかとなったことで、生合成経路に関する重要な知見となった。また、トリプタミン由来の多量体アルカロイドの全合成に向けて検討を行い、オキシインドール類を基質とする二量化反応を新たに開発した。生体内で同様にインドール酸化反応により合成されていることが示唆されているアゾナチン全合成研究はインドール酸化反応に成功しているものの、標的分子に大きなひずみがかかっているため、効率性に問題が残った。現在、最適化を行っている。一方、本年度はトリプトファンの水中プレニル化反応の検討を行った。プレニル基は翻訳後修飾などの生合成過程において極めて重要なC5ユニット官能基である。今回、トリプトファンのインドール環上にプレニル基が導入されたアルカロイド類の合成を目指し、検討を行った。反応条件は水中にこだわり、トリプトファンを溶解させるために酸を加え、プレニル化剤として生体内でも用いられているプレニルジリン酸（DMAPP）を用いた。その結果、酵素がない状態でもインドールプレニル化は進行し、インドール環に置いて反応性が高いと言われているC2, C3位のみならず、C5,6,7位にプレニル基が導入されることを見出した。合成したプレニルインドールを基質として、現在までに細菌が生産するアルカロイド３種の全合成に成功した。
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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
バイオインスパーアード反応を鍵工程とした全合成として、これまでに１５種の天然物全合成を達成している。順調に成果を出せていると考えている。一方、本年度は新たに、水中インドールプレニル化反応の開発に成功した。生合成における酵素の役割を明確にする研究であり、学術的な価値は高いと考えている。本内容に関する論文は現在準備中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
トリプタミン由来多量体型ピロリジノインドリンアルカロイド類の網羅的全合成を目指す。すでに鍵工程には成功していることから、今後、不斉中心をどのように構築するのかが焦点となる。有機触媒による不斉誘起により解決できると考えている。水中インドールプレニル化反応ではこの反応から合成できる天然物は数多く存在するため、網羅的全合成を目指す。ライブラリーを構築したのちはこれまでに報告例のない新規生物活性を見出すべく、共同研究によりスクリーニングを行う。また、生合成として重要な水中メチル化反応、プレニルアルコールの重合反応の開発に新たに取り組む。
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| Causes of Carryover |
本年度、補助金分と基金分を合算で購入予定であった赤外分光装置の購入が補助金の支出が予定より多かったため、次年度に基金分を繰越した。補助金の予定外の使用理由は学術雑誌の表紙に選ばれたための表紙デザイン料、及びpacifichem 2015参加のための国外旅費である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の補助金分と繰越した基金分を合算して赤外分光装置（約260万円）を購入する予定である。
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