[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

水が促進するエポキシド開環カスケード

[スポンサーリンク]

Epoxide-Opening Cascades Promoted by Water.
Vilotijevic, I.; Jamison, T. F. Science 2007, 317, 1189. DOI: 10.1126/science.1146421

冒頭図下のジムノシン(Gymnocin)のように、エーテル含有環が沢山連結した化合物は、海産性の天然毒物に多く見られます。このようなポリエーテル縮環構造をもつものとしては他に、シガテラ食中毒の原因化合物であるシガトキシン(Ciguatoxin)、赤潮が発生させる毒成分であるブレベトキシン(Brevetoxin)などが知られています。それらの化合物群は広く海産ポリエーテル天然物と呼ばれています。

 「このように複雑なポリエーテル系天然物を、生物はどのように合成しているのでしょうか?」

今回マサチューセッツ工科大・Timothy Jamisonらによって、この長年にわたる疑問を理解する一助となるかも知れない報告がなされました。

上述の疑問に対する回答として最有望視されているのが、コロンビア大・中西香爾教授によって提唱された『エポキシド開環カスケード生合成仮説』[1]です。 すなわち、冒頭図上のようなポリエポキシドが連続的に分子内置換・開環を繰り返しつつ、ポリエーテル系天然物を与える――という天才的な発想から導かれた、大変美しい仮説です。ただ、実験的証拠に極めて乏しく、あくまで仮説の域を出ませんでした。

フラスコ内でこの反応を行う試みは、実に早い段階で試されているものの、カスケード仮説とは異なる選択性で進行してしまうのです。

すなわち、アルコールによる類似のエポキシド開環は、5-exo-tet環化のほうが6-endo-tet環化よりも優先してしまいます。Baldwin則によればどちらも許容な反応ですが、フラスコ反応の結果からは『カスケード仮説』を支持する事実は得られてこなかったのです。

 

ただ、これは有機溶媒中での話だったのです。

今回Jamisonらは、中性の水を溶媒として開環反応を行うと6員環形成が優先することを見いだしました。すなわち、下スキームのような反応条件に伏すことで、スキーム右のような6員環連結化合物が高収率で得られる、ということを明らかとしたのです。

Jamison_polyether_3

 同じ基質を用いて有機溶媒中でカスケード反応を行った場合、5員環形成が優先してくるか、反応がうまく進行しないかのどちらかです。また、温度は選択性に関係しないことも分かっています。すなわち何らかの形で水溶媒が遷移状態に関与していることが考えられます。機構の詳細については、論文中ではごく推測的にしか触れられていませんが、今後の研究を待つ必要があるでしょう。

 エントロピー的に有利となるよう、あらかじめ六員環を組んだ基質を用いて反応させている、という点には勿論注意しておく必要があるでしょうが、 本報告は生体内(水中)で起こるとされる『カスケード仮説』を支持しうる重要な知見となりうるのではないでしょうか。

【追記 2009.6.24】

On the Synergism Between H2O and a Tetrahydropyran Template in the Regioselective Cyclization of an Epoxy Alcohol
Byers, J. A.;  Jamison, T. F. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6383. doi:10.1021/ja9004909

最近、本反応のメカニズム解明論文が発表されました。2つの水分子が水素結合することによって遷移状態を固定化するとの考察です。

 

関連文献

[1] Nakanishi, K. Toxicon 198523, 473.

 

関連リンク

Toxin’s synthesis secret cracked (Chemistry World)

When Organics Fail, Try Water (C&EN)

Jamison group at MIT

シガトキシン – Wikipedia

Ciguatera – Wikipedia

Brevetoxin – Wikipedia

Mitotoxin – Wikipedia

海産物の毒 (有機化学美術館)

Avatar photo

cosine

投稿者の記事一覧

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。

関連記事

  1. 反応化学の活躍できる場を広げたい!【ケムステ×Hey!Labo …
  2. 含フッ素遷移金属エノラート種の合成と応用
  3. Brønsted酸触媒とヒドロシランによるシラFriedel-C…
  4. CEMS Topical Meeting Online 機能性材…
  5. 第10回慶應有機化学若手シンポジウム
  6. 第二回ケムステVシンポ「光化学へようこそ!」開催報告
  7. 微生物細胞に優しいバイオマス溶媒 –カルボン酸系双性イオン液体の…
  8. 化学系研究室ホームページ作成ガイド

注目情報

ピックアップ記事

  1. 「無機化学」とはなにか?
  2. 「薬草、信じて使うこと」=自分に合ったものを選ぶ
  3. 糖鎖を化学的に挿入して糖タンパク質を自在に精密合成
  4. ノーベル賞受賞者と語り合おう!「第16回HOPEミーティング」参加者募集!
  5. メチレン炭素での触媒的不斉C(sp3)-H活性化反応
  6. 猛毒キノコ「カエンタケ」が各地で発見。その有毒成分とは?
  7. オキシトシンを「見える化」するツールの開発と応用に成功-謎に包まれた脳内オキシトシンの働きの解明に新たな光-
  8. 第110回―「動的配座を制御する化学」Jonathan Clayden教授
  9. 化学者のためのエレクトロニクス講座~配線技術の変遷編
  10. ガラス工房にお邪魔してみたー匠の技から試験管制作体験までー

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2007年9月
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930

注目情報

最新記事

【化学・食品業界向け】 蒸留による分離・濃縮をシンプルで省エネに ~無機分離膜が起こすイノベーション~

■概要ものづくりにおいて重要な分離操作。有機溶剤の混合物の分離リサイクル。水の分離(脱水…

濃硫酸の1000倍強い超酸の中でも蛍光を保ち続ける”超酸耐性BODIPY”

第705回のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院総合化学院(反応有機化学研究室)博士後期課程2…

安田修祥・裕美子 若手化学者留学支援事業

大学院生時代の経験として、海外留学は本当に素晴らしいものです。かくいう私も、1か…

有機合成化学協会誌2026年5月号:特集号 有機合成化学の力で切り拓く次世代モダリティの地平

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2026年5月号がオンラインで公開されています。…

チームディレクター募集(理化学研究所研究室主宰者、無期雇用職)

募集研究室理化学研究所 環境資源科学研究センター募集の概要国立研究開発法人理化学研究所で…

<製品サンプル進呈>細胞増殖/毒性測定 はじめてを応援キャンペーン【同仁化学研究所】

Cell Counting Kit-8(CCK-8)は同仁化学研究所で開発され、世界中で細胞増殖や細…

ポンコツ博士の国内奮闘録 ~博士、教員として過ごしてはや2年~

本稿は,少子化の影響が著しい地方私立大で学位を取得したとあるしがない博士(薬学)が、厳しい世の中を生…

2026年、過去最大規模の「有機溶媒危機」が始まった?

2026 年 2 月 28 日、アメリカとイスラエルがイランに対し軍事攻撃作戦を…

蒸留操作で水はどう動くのか【プロセス化学者のつぶやき】

前回まで1. 設定温度と系内の実温度のお話2. 温度値をどう判断するか3. 反応操作をし…

ペプチドを細胞に入れるには? ― クロロアルケン置換が切り拓く膜透過性の新戦略 ―

第 704 回のスポットライトリサーチは、静岡大学大学院 光医工学研究科 光医工学共…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP