[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

光触媒ラジカルカスケードが実現する網羅的天然物合成

四川大学のYong Qinらは、可視光レドックス触媒によって促進される窒素ラジカルカスケード反応によって、インドールアルカロイドの骨格を迅速構築する方法論を開発した。本法によって選択的に得られる多能性中間体を用い、33種類の生物活性インドールアルカロイドの全合成も達成している。

“A Radical Cascade Enabling Collective Syntheses of Natural Products”
Wang, X.; Xia, D.; Qin, W.; Zhou, R.; Zhou, X.; Zhou, Q.; Liu, W.; Dai, X.; Wang, H.; Wang, S.; Tan, L.; Zhang, D.; Song, H.; Liu, X.-Y.; Qin, Y.* Chem 2017, 2, 803–816. doi:10.1016/j.chempr.2017.04.007

問題設定

 有機合成の進歩によって、個々の天然物もしくは少数の誘導体を合成する手法は確立されつつある。近年ではより多数の誘導体合成へとつながる“collective syntheses”[1]の報告がなされつつあるが、未だ開発ステージの域をでない。

 ラジカルカスケード反応は骨格構築に強力な反応となるが、ラジカル種の高い反応性ゆえ、官能基・立体・化学選択性を制御することは困難を極める。ラジカルを発生させるための準備工程にも手間がかかるため、複雑化合物への応用は限られていた。

技術や手法のキモ

 近年では可視光レドックス触媒を用いる合成法が、ラジカル化学に大きな進展を与え、天然物合成にも活用されつつある。

 Qinらは、多様な多環式インドールアルカロイド天然物へのアプローチを可能とするため、その中間体を効率的合成できるラジカルカスケード反応を設計した。具体的には容易に合成可能な光学活性スルホンアミドを原料とし、下図のように反応をデザインすることで、目的の中間体が得られると考えた。分子内にオレフィンを用意しておくことでAspidosperma型中間体が、マイケルアクセプターを共存させることで、テトラヒドロカルボリン骨格もしくはCorynanthe型中間体がそれぞれ得られる。

主張の有効性検証

①鍵反応条件の最適化

最初の肝となるのが窒素ラジカルの生成である。N-H結合から直接的に生成できる手法が望まれるが、先例[2]が少なく困難が予想された。アニリンの保護基、塩基、溶媒、温度を検討した結果、Ts保護の場合にのみ反応が進行し、Aspidosperma型中間体が下記条件にて高収率・高立体選択的に得られた。TsをMeやCO2Me, Bz, Bocにすると反応が進行しない。これはN-H結合の酸性度が弱いため、PCET過程からのアミニルラジカル生成が抑制されるためであると考えられる。

マイケルアクセプターを多めに使用することで、分子間反応経由でも高収率で環化が進行している。Aspidosperma型中間体では2段階目の分子内反応を5-exo・ 6-exo環化としてあり、分子内反応が効率的に進行するように設計されていた。Corynanthe型中間体合成では、アルケンまでの炭素鎖長を短くすることで2段階目の分子内反応を抑制し、分子間反応を優先させている。(下図は代表例)

様々な基質に対して反応を行っているが、スペースの都合から書き切れないので、詳しくは元論文を参照頂きたい。

②中間体を用いる網羅的全合成

33種類もの天然物を全合成しているが、こちらも全て記すことは出来ないので、一例として(-)-Yohimbineの全合成のみ示しておく。骨格さえ出来てしまえば、あとの官能基調節はほとんど汎用変換法で片付く。

議論すべき点

  • 基質の選択が巧みなため、反応がきれいに行っている。
  • 先例であるKnowlesの系[2a]では酸化力の強い光触媒を用いているため、アアクセプターに制限があった。今回の系では酸化力の弱い光触媒Ir(dtbby)(ppy)2PF6(IrⅢ*-IrⅡ:0.66V vs SCE)を用いている。おそらくはスルホンアミドの脱プロトン化がしっかりできているため、弱い酸化剤でもラジカルが生成出来るのだと思われる。

参考論文

  1. Jones, S. B.; Simmons, B.; Mastracchio, A.; MacMillan, D. W. C. Nature 2011, 475, 183. doi:10.1038/nature10232
  2. (a) Choi, G. J.; Zhu, Q.; Miller, D. C.; Gu, C. J.; Knowles, R. R. Nature 2016, 539, 268. doi:10.1038/nature19811 (b) Chu, J. C. K.; Rovis, T. Nature 2016, 539, 272. doi:10.1038/nature19810
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. アントンパール 「Monowave300」: マイクロ波有機合成…
  2. 【書籍】『これから論文を書く若者のために』
  3. Lindau Nobel Laureate Meeting 動画…
  4. ファージディスプレイでシステイン修飾法の配列選択性を見いだす
  5. 元素紀行
  6. シグマ アルドリッチ構造式カタログの機能がアップグレードしたらし…
  7. フラーレンの中には核反応を早くする不思議空間がある
  8. シクロプロパンの数珠つなぎ

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. ジムロート転位 (共役 1,3-双極子開環体経由) Dimroth Rearrangement via A Conjugated 1,3-Dipole
  2. 第16回次世代を担う有機化学シンポジウム
  3. メンデレーエフ空港
  4. DNAのもとは隕石とともに
  5. 白血病治療新薬の候補物質 京大研究グループと日本新薬が開発
  6. 模型でわかる【金属錯体型超分子】
  7. 日本化学界の英文誌 科学分野 ウェッブ公開の世界最速実現
  8. 真理を追求する –2017年度ロレアル-ユネスコ女性科学者日本奨励賞–
  9. アステラス病態代謝研究会 2018年度助成募集
  10. メリフィールド氏死去 ノーベル化学賞受賞者

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

有機合成反応で乳がん手術を改革

理化学研究所(理研)、大阪大学、カザン大学の国際共同研究グループは、乳がんの手術中に摘出した組織で有…

有機合成化学協会誌2018年12月号:シアリダーゼ・Brook転位・末端選択的酸化・キサンテン・ヨウ素反応剤・ニッケル触媒・Edoxaban中間体・逆電子要請型[4+2]環化付加

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2018年12月号がオンライン公開されました。…

Googleの面接で話した自分の研究内容が勝手に特許出願された

This is what happened when I went to visit a giant…

信頼度の高い合成反応を学ぶ:Science of Synthesis(SoS)

今回はScience of Synthesis(SoS)という合成化学のオンラインデータベースを紹介…

ホイスラー合金を用いる新規触媒の発見と特性調節

第174回目のスポットライトリサーチは、東北大学 学際科学フロンティア研究所・小嶋隆幸 助教にお願い…

START your chemi-story あなたの化学を探す 研究職限定 キャリアマッチングLIVE

さあついに今年も就職活動の時期がやってきました。私の研究室でも今年はさすがに何名か就職活動をはじめま…

PAGE TOP