[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)

The following two tabs change content below.
cosine

cosine

博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。 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. 化学のうた
  2. 金属キラル中心をもつ可視光レドックス不斉触媒
  3. 有機合成化学協会誌2019年9月号:炭素–水素結合ケイ素化・脱フ…
  4. 電子不足トリプトファン誘導体を合成する人工酵素
  5. 第96回日本化学会付設展示会ケムステキャンペーン!Part II…
  6. 相撲と化学の意外な関係(?)
  7. ライトケミカル工業株式会社ってどんな会社?
  8. V字型分子が実現した固体状態の優れた光物性

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. シュライバー・アトキンス 無機化学 (上)・(下) 第 6 版
  2. N-ヘテロ環状カルベン / N-Heterocyclic Carbene (NHC)
  3. 化学のあるある誤変換
  4. 高専の化学科ってどんなところ? -その 2-
  5. 学部4年間の教育を振り返る
  6. 実現思いワクワク 夢語る日本の化学者
  7. がんをスナイプするフェロセン誘導体
  8. ペリ環状反応―第三の有機反応機構
  9. 天然階段状分子の人工合成に成功
  10. 米国、カナダにおけるシェール・ガスによるLNGプロジェクトの事業機会【終了】

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

研究室でDIY!~エバポ用真空制御装置をつくろう~ ③

さて、前回に引き続いて、「エバポ用真空制御装置の自作」に挑戦しています。前回までの記事では、…

AIによる創薬に新たな可能性 その研究と最新技術に迫る ~米・Insitro社 / 英・ケンブリッジ大学の研究から~

AIの機械学習による創薬が化学業界で注目を集めています。2019年3月に米国サンフランシスコで開催さ…

特長のある豊富な設備:ライトケミカル工業

1. 高粘度撹拌、高温・高圧・高真空に対応可能な反応釜高粘度でも撹拌できる大容量攪拌機と効率用除…

ライトケミカル工業2021年採用情報

当社の技術グループは、20代~30代の若手社員が重要な主要案件を担当しています。広範囲で高レベルな化…

中高生・高専生でも研究が学べる!サイエンスメンタープログラム

研究室に入って本格的な研究を始めるのは、大学4年生からが一般的。でも最近は、中高生が研究に取り組める…

ジャーナル編集ポリシーデータベース「Transpose」

およそ3000誌のジャーナル編集ポリシーをまとめたデータベース「Transpose」が、この6月に公…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP