[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. マテリアルズ・インフォマティクスにおける分子生成の基礎
  2. 化学者がMidjourneyで遊んでみた
  3. マテリアルズ・インフォマティクスの基礎知識とよくある誤解
  4. 光分解性シアニン色素をADCのリンカーに組み込む
  5. 電子デバイス製造技術 ーChemical Times特集より
  6. あなたの体の中の”毒ガス”
  7. 大学院生のつぶやき:研究助成の採択率を考える
  8. 留学せずに英語をマスターできるかやってみた(1年目)

注目情報

ピックアップ記事

  1. フロイド・ロムスバーグ Floyd E. Romesberg
  2. ガレン・スタッキー Galen D. Stucky
  3. 有機合成化学協会誌2022年5月号:特集号 金属錯体が拓く有機合成
  4. 光線力学療法 Photo Dynamic Therapy (PDT)
  5. 従来製品の100 倍以上の光耐久性を持つペンタセン誘導体の開発に成功
  6. シラン Silane
  7. 「自分の意見を言える人」がしている3つのこと
  8. 誤った科学論文は悪か?
  9. 有機化学を俯瞰する –古代ギリシャ哲学から分子説の誕生まで–【前編】
  10. 柴崎・東大教授が英化学会メダル受賞

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

条件の「前後」も実験条件である【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…

そのpH、“本当にその場所”の値ですか?ニードル式pHセンサーを使ってみた!

突然ですが、「培養の再現性がなんか悪い」「同じ条件のはずなのに結果がズレる」といった経験はあ…

「骨格編集」×「ナノカーボン合成」〜ナノカーボン合成の新戦略を実証〜

第719回のスポットライトリサーチは、名古屋大学大学院工学研究科(忍久保研究室)博士後期課程2年の平…

【書評】立体化学 はじめの一歩

立体化学は,分子の三次元構造を理解するための重要な分野であり,有機化学や…

水のシミュレーション入門 — 水分子を計算機の中でどう”描く”か —

身近なのに、計算機にとって手強い"水"。本記事では、点電荷モデルから機械学習まで、その"描き方"の進…

◆◇◆◇ 第36回フォーラム・イン・ドージン開催のご案内 ◆◇◆◇

同仁化学研究所が熊本から世界へ情報発信するフォーラム・イン・ドージンの開催ご案内です。今年は『な…

『力』による円偏光発光のon/off制御を単一分子レベルで実現

第718回のスポットライトリサーチは、東京科学大学 物質理工学院(相良研究室)博士後期課程2年の野中…

数日かかっていた反応機構解析を、わずか数分に!

機械学習ポテンシャルが変える計算化学の現在近年、DFT計算による反応機構解析は広く行われるよ…

海外ポスドクのオファーをもらう【アメリカで Ph.D. を取る: 進路編】

ポスドクとして海外に留学する場合、希望する研究室の教授に直接連絡を取り、面接などを通して適性を判断さ…

MDで観るトライボロジー 〜原子が擦れるその場をシミュレーション〜

軽くて強いのに摩耗に弱いチタン合金は、航空機や人工関節に広く使われています。原子が擦れ合うその場を分…

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