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化学者のつぶやき

タミフルをどう作る?~インフルエンザ治療薬の合成~

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日本では終息に向かっているインフルエンザ。とはいえ鳥インフルエンザは、今なお世界中で感染例が相次いでいます、 変異してできる新型インフルエンザが猛威を振るって人間に蔓延する可能性は捨てきれないものがあります。

昨年度、広く一般にも認知されたインフルエンザ治療薬タミフル。この薬の製造法は効率的なものですが、欠点もいくつかあり、画期的な合成法の開発が求められています。

そんななかごく最近、著名な有機化学者2名の手によってタミフルの新たな不斉合成経路が 同時に報告されました。今回は簡単に紹介したいと思います。

タミフルとは??

その前に、まずタミフルとはなんぞや?というところを簡単にご紹介します。

タミフル(tamiflu:リン酸オセルタミビル)は、スイスロシュ社によって製造されている抗インフルエンザウイルス薬 です。作用機序は、ノイラミニダーゼの阻害です。インフルエンザウイルスは、その表面に増殖に欠かせないタンパク質(赤血球凝集素とノイラミニダーゼ)を有しています。そのうちのノイラミニダーゼを阻害することで、インフルエンザウィルスの増殖が防げるというわけです。インフルエンザは良く「HXNX型」という分類で呼ばれますが、HとNがそれぞれ赤血球凝集素(H)、ノイラミニダーゼ(N)のタイプに対応しています。

タミフルは最近、鳥インフルエンザウィルスが変異して発生する新型インフルエンザに対しても有効であることが報告され、これを契機に各国でタミフルの備蓄がはじまりました。

日本で認可されている他のインフルエンザ薬としては、ノバルティス ファーマのシンメトレル(塩酸アマンタジン)、グラクソ・スミスクライン社のリレンザ(ザナミビル)があります。リレンザはタミフルと同じくノイラミニダーゼ阻害剤ですが、専用の吸入器を使いて摂取しなければなりません。飲み薬であるタミフルは、患者にとっても使いやすい薬なのです。

tamiflusynth_2tamiflusynth_3

タミフルの合成法~ロシュ社の経路~

現在タミフルは植物トウシキミの果実「八角」から得られるシキミ酸(Shikimic acid)を原料として合成、供給されています。

tamiflusynth_4

アジドを使用しない合成法を以下に説明します。

シキミ酸のカルボン酸・ジオールを保護してエチルエステル1とします。1の水酸基をメシル化、ケタールの還元(位置選択性>10:1、分離可能)、生じた水酸基のSN2反応により、エポキシド2を合成します。2にルイス酸存在下アリルアミンを作用させ、位置選択的なエポキシドの開環反応によってアミノアルコール3を得ます。アリル基を除去した後、生じた1級アミンをベンズアルデヒドでイミン形成させることで保護、水酸基のメシル化、さらにもう一度アリルアミンを作用させることで、イミンの除去とアジリジン形成が連続的に進行します。そこにアリルアミンが攻撃することでアジリジンがSN2開環され、5へ導かれます。最後にアリル基を除去してリン酸塩とすることで、タミフルの大量合成に成功しています。

 

ロシュ社の合成法

ロシュ社の合成法

 

この合成経路は11工程と比較的長めのプロセスながらも効率が高く、十分量のタミフルを供給することができます。しかし原料である八角入手経路の独占がもたらす価格高騰や、植物原料の本質として天候や産地情勢に供給量が左右されてしまうなどの問題もあります。(※シキミ酸を大腸菌培養で作らせる方法も検討されています。)

この合成法に対して、今回報告された不斉合成法とは、一体どのようなものなのでしょうか。

 

タミフルの合成法~柴崎・金井らによる経路~

東京大学の柴崎・金井らは、シキミ酸を使わずに、自ら開発した触媒的不斉反応でタミフルを不斉合成しました[1]

1,4シクロヘキサンジエンから誘導できるアジリジン7からアジドを不斉置換させてキラルtransジアミン骨格を得るべく、不斉配位子として6を用いる反応を行っています。[2] これにより、8のアジドを91%eeで得ました。再結晶により光学的純品とし、アミドの保護、ジニトロベンゾイル基の除去、アジドの還元、再びアミンをBoc保護することでジアミン9を合成しました。続いて、Dess-Martin試薬共存下にSeO2を作用させることでケトンへとアリル酸化し、シアニドの付加を経て、エノン10へと誘導しました。 LiAl(OtBu)3Hを用いた立体選択的還元、光延反応でアジリジン環を形成させ、3-ペンタノールの位置選択的付加反応により11を得ました。得られた11のBoc基の除去、選択的なBoc保護、アセチル化、シアノ基の加溶媒分解、最後にリン酸を作用させることで、タミフルの全合成を達成しています。([訂正] X=6)

柴崎・金井らによる合成経路

柴崎・金井らによる合成経路

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コーリーらの合成法

これとは別に、ハーバード大のコーリーらも、自身で開発した不斉反応を鍵にタミフルの不斉合成に成功しています[3]。不斉触媒は以下の12のものを用いています。

1,4-ジエンと活性エステルとの触媒的不斉Diels-Alder反応により、シクロヘキセン誘導体13を97%以上のエナンチオ過剰率で合成しました。続いて、アミド化、ヨードラクタム化、アミドのBoc保護により14を得ました。14にDBUを作用させ脱ヨウ素化、アリル位のブロモ化、Cs2CO3処理により、脱ブロモ化とラクタムの加溶媒分解を同時に進行させエチルエステル15へと誘導しました。SnBr4を触媒としたブロモアセトアミド化、続くアジリジン化によりアジリジン16を得ました。このブロモアセトアミド化は一挙にアミノアセチル基と臭素脱離基を導入できる有用な手法だと思います。最後に触媒量のCuOTfを用いて、3-ペンタノールの導入、リン酸塩にすることでタミフルの全合成を達成しました。

コーリーらの合成経路

コーリーらの合成経路

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終わりに

以上、2つの最新型不斉合成経路を概観してきました。これらの合成法が実際に使われるようになるかはわかりません。既存の合成経路が完全に取って代わるとは思えませんが、一部の工程が使われるなどの例はこれまでにも多数あります。

理想はやはり、効率的に何万トンでも大量合成できる手法です。今よりも短段階で保護/脱保護を伴わず、ほとんど定量的に進行する合成法を見出してく必要があるわけです。

みなさんもぜひタミフルの合成法を考えてみてください。

(2005.4.30ブレビ)
(※本記事は以前より公開されていたものに加筆し、「つぶやき」に移行したものです)

参考文献

[1] Fukuta, Y.; Mita, T; Fukuda, N.; Kanai, M.; Shibasaki, M. J. Am. Chem. Soc.2006, 128, 6312. DOI: 10.1021/ja061696k

[2] Mita, T.; Fujimori, I.; Wada, R.; Wen, J.; Kanai, M.; Shibasaki, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 11252. DOI: 10.1021/ja053486y

[3] Yeung, Y-Y.; Hong, S.; Corey,  E. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6310. DOI: 10.1021/ja0616433

 

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Oserlamivir Total Synthesis – Wikipedia

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博士(薬学)。Chem-Station副代表。国立大学教員→国研研究員にクラスチェンジ。専門は有機合成化学、触媒化学、医薬化学、ペプチド/タンパク質化学。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

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