ニンニクの主要成分を人工的につくる

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化学者のつぶやき

ニンニクの主要成分を人工的につくる

2018/10/27
化学者のつぶやき, 論文
ニンニク, 硫黄, 食物
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投稿者: 山口研究室

ニンニクの主要成分であるアホエンの新規全合成が達成された。酸化条件でオレフィンとスルホキシドを一挙に構築する手法により、簡便かつ短工程なアホエンの大量合成が可能となった。

ニンニクの主要成分アホエン

ユリ科ネギ属の植物であるニンニクは香辛料として食用にすることはもちろんのこと、広く薬用としても用いられてきた。ニンニクは、ビタミンやミネラルの他に硫黄化合物が豊富に含まれており、脳卒中、冠動脈血栓症及びアテローム性動脈硬化症の予防にも効果があるとされている。ニンニクの主要成分であるアホエン(ajoene：1)は、1984年に発見されたビニルスルフィド部位をもつアリルスルホキシド化合物である。1の生合成経路は、以下のように説明されている(図1A)。ニンニク中のアリイン(alliin：2)が酵素アリイナーゼによりアリルスルフェン酸(3)へと変換され、二量化することでアリシン(allicin：4)が生成する。反応性の高い4がさらに3と反応することで1を生じる。

　これまで1を人工合成した例はBlockらによる報告^[1a,b]のみであり、4をアセトン水溶液中で4時間加熱することで1が得られた(図1B)。この方法は短段階であり、最近フッ素をもつ類縁体の合成にも拡張されている^[1c]。しかし、多くの副生成物を生じるため1は低収率(34%)にとどまる。また、2012年にアホエン誘導体5の合成法が報告されているが、1自体の合成には適用できていない(図1C)^[2]。

今回、Cardiff大学のWirth教授らは入手容易な化合物から、効率的かつ大量合成可能な1の全合成を達成した(図1D)。

図1. (A)ajoene(1)の生合成経路、(B)過去の1の合成、(C) ajoene誘導体5の合成、(D)今回の合成

“Short Total Synthesis of Ajoene”

Silva, F.; Khokhar, S. S.; Williams, D. M.; Saunders, R.; Evans, G. J. S.; Graz, M.; Wirth, T. Angew. Chem., Int. Ed.2018, 57, 12290

DOI: 10.1002/anie.201808605

論文著者の紹介

研究者：Thomas Wirth (研究室リンク)

研究者の経歴（一部抜粋）：

1984–1990 BSc, University of Bonn
1989–1992 PhD, Technical University of Berlin (Prof. Siegfried Blechert)
1992–1993 Posdoc, Kyoto University (Prof. Kaoru Fuji)
1994-1998 Habilitation, University of Basel
2000–present Professor, Cardiff University

研究内容：セレンの化学、天然物合成、マイクロリアクター化学

論文の概要

著者らは1のアリル部位とスルホキシド部位を合成終盤に一挙に構築する効率的手法を考案した。以下1の合成経路の詳細を述べる(図2)。

まず、出発原料である臭化物6をチオウレアと反応させ、続く加水分解、生じたチオールのプロパルギル化を経てチオエーテル7を合成した。7に対し、セレノシアン酸2-ニトロフェニルとトリブチルホスフィンを加えることでセレニド9aが得られた。別法として、6に対し、水素化ホウ素ナトリウムとジフェニルジセレニドを作用させることで得られるセレニド8に、上述したプロパルギルチオエーテル化を行うことで置換基の異なる9bを合成した。次に、9へのチオ酢酸のラジカル付加により10とし、続くアセチル基の加水分解と、11によるスルフェニル化により12を得た。最後に12を酸化によりセレノキシドの脱離とスルホキシドの生成が同時に進行すれば1が合成できる。酸化剤として過酸化水素を用いたところ、1が収率20%程度で得られた。反応条件の検討により、10からジイソプロピルアミン(DIPA)存在下m-CPBAを用いると最も収率よく13を与えた(収率48%)。最後にスルフェニル化を行うことでアホエン1の合成を達成した(論文SI参照)。本法を用いて1を169gも合成している(純度90%)。

さらに合成した1のクオラムセンシング(QS:特定の遺伝子発現を調節する因子)阻害効果を確認したところ、天然から抽出した1と同等な活性を示した(詳細は論文参照)。

図2. ajoene(1)の全合成

参考文献

a) Block, E.; Ahmad, S.; Jain, M. K.; Crecely, R. W.; Apitz-Castro, R.; Cruz, M. R. J. Am. Chem. Soc.1984, 106, 8295. DOI:10.1021/ja00338a049b) Block, E.; Ahmad, S.; Catalfamo, J. L.; Jain, M. K.; Apitz-Castro, R. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 7045. DOI: 10.1021/ja00282a033 c) Block, E.; Bechand, B.; Gundala, S.; Vattekkatte, A.; Wang, K.; Mousa, S.; Godugu, K.; Yalcin, M.; Mousa, S. Molecules 2017, 22, 2081. DOI: 10.3390/molecules22122081
Kaschula, C. H.; Hunter, R.; Stellenboom, N.; Caira, M. R.; Winks, S.; Ogunleye, T.; Richards, P.; Cotton, J.; Zilbeyaz, K.; Wang, Y.; Siyo, V.; Ngarande, E.; Parker, M. P. J. Med. Chem. 2012, 50, 236. DOI: 10.1016/j.ejmech.2012.01.058