[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

巻いている触媒を用いて環を巻く

[スポンサーリンク]

ペプチドフォルダマーを触媒に用いた大環状化合物構築法が報告された。フォルダマーのらせん構造およびアミノ酸残基の配列が、望まぬ分子間反応を抑制し、迅速に環を構築する。

大環状骨格(マクロサイクル)の構築

大環状化合物(マクロサイクル)は、医薬品、香料、生体内のイオン検知技術などに用いられている。一般的に大環状化合物は直鎖分子のマクロ環化により構築されるが、この過程はエントロピー的に不利であり、望まない分子間反応が競合するため困難とされてきた。これまで大環状骨格の構築では、クラウンエーテル合成や閉環メタセシスの例にみられるように、非共有結合性相互作用による配座の安定化によってこの問題を克服してきた(図 1A)(1)。いずれも優れた大環状骨格の構築法であるが、前駆体に非共有結合を形成可能な官能基を有する必要があった。

ウィスコンシン大学マディソン校のGellman教授らは以前に、αおよびβアミノ酸からなる螺旋状ペプチドが、ホルムアルデヒドとアルキルアルデヒドのアルドール反応を触媒することを明らかにした(図 1B)(2)。二つの二級アミン部位をもつペプチドフォルダマーが二機能性触媒として機能する。今回本手法を応用し、一級アミンと二級アミンを有するフォルダマー触媒1を用いた分子内アルドール反応による大環状化合物の合成法が開発された(図 1C)。1を用いることで、問題とされる分子間反応が抑制でき、非共有結合性相互作用を利用しない大環状骨格構築が可能になった。

図1. (A) これまでの大環状骨格構築法 (B) ペプチドフォルダマー触媒を用いた分子間アルドール反応 (C) 今回の報告

 

Foldamer-Templated Catalysis of Macrocycle Formation
Girvin, Z. C.; Andrews, M. K.; Liu, X.; Gellman, S. H. Science 2019, 366, 1528–1531.
DOI: 10.1126/science.aax7344

論文著者の紹介


研究者:Samuel H. Gellman
研究者の経歴:
1981 B.A., Harvard University, USA
1986 Ph.D., Columbia University, USA (Prof. Ronald Breslow)
1986-1987 Postdoc, California Institute of Technology, USA (Prof. Peter Dervan)
1987- University of Wisconsin-Madison, USA
研究内容:生物活性のあるポリマーの設計、ペプチドフォルダマーの研究

論文の概要

はじめに著者らは、フォルダマー触媒1を用いて構築可能な環サイズを調査した(図 2A)。以前報告したフォルダマー触媒を用いた交差アルドール反応の条件にて、炭素鎖の長さが異なる種々の対称ジアルデヒドD1D4を反応させた。その結果、全ての基質で中程度から高収率で目的の大環状構造を有するE体エナールE1E4が得られた。本手法は環歪みの大きい12員環形成にも適用できたものの、長時間を要し、さらに二量体の環化体が得られた。二級アミンとしてピロリジン、一級アミンとしてn-ブチルアミンを触媒として用いた対照実験ではE1E4の収率は大幅に低下した。また、11種類のペプチドフォルダマーの反応性を比較した結果から、本反応に適したペプチドフォルダマーの構造上の要件が明らかとなった(図 2B)。
次に、本反応の有用性を示すべく、大環状構造を有する天然物ロバストール(4)の全合成に本反応を応用した(図2C)。フェニルボロン酸誘導体より五工程で調製したビアリールエーテル2に対し、ペプチドフォルダマー触媒1を作用させた。その結果、目的の22員環を有するE体エナール3が位置異性体の混合物として得られた。その後数工程の官能基変換を経て4の全合成を達成した。

図2. (A) 基質適用範囲 (B) ペプチドフォルダマーの検討 (C) Robustolの全合成

 

以上、ペプチドフォルダマーを触媒として用いた大環状化合物の合成法が報告された。フォルダマー自体が極性官能基を有するため、広範な官能基耐性を示す可能性を秘めており、大環状部位を有する医薬品などへの応用が期待できる。

参考文献

  1. Marti-Centelles, V.; Pandey, M. D.; Burguete, M. I.; Luis, S. V. Macrocyclization Reactions: The Importance of Conformational, Configurational, and Template-Induced Preorganization. Chem. Rev. 2015, 115, 8736–8834. DOI: 10.1021/acs.chemrev.5b00056
  2. (a) Choi, S. H.; Guzei, I. A.; Spencer, L. C.; Gellman, S. H. Crystallographic Characterization of Helical Secondary Structures in 2:1 and 1:2 α/β-Peptides. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2917–2924. DOI: 10.1021/ja808168y (b) Girvin, Z. C.; Gellman, S. H. Exploration of Diverse Reactive Diad Geometries for Bifunctional Catalysis via Foldamer Backbone Variation. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 12476–12483. DOI: 10.1021/jacs.8b05869
Avatar photo

山口 研究室

投稿者の記事一覧

早稲田大学山口研究室の抄録会からピックアップした研究紹介記事。

関連記事

  1. マイクロ波の技術メリット・事業メリットをお伝えします!/マイクロ…
  2. 個性あるTOC その②
  3. サイエンス・コミュニケーションをマスターする
  4. 光エネルギーによって二酸化炭素を変換する光触媒の開発
  5. ニンニクの主要成分を人工的につくる
  6. スイスの博士課程ってどうなの?1〜ヨーロッパの博士課程を知る〜
  7. ナノクリスタルによるロタキサン~「モファキサン」の合成に成功~
  8. 水素社会~アンモニアボラン~

注目情報

ピックアップ記事

  1. 香りで女性のイライラ解消 長崎大が発見、製品化も
  2. ポンコツ博士の海外奮闘録② 〜博士,鉄パイプを切断す〜
  3. 振動円二色性スペクトル Vibrational Circular Dichroism (VCD) Spectrum
  4. 2007年度ノーベル医学・生理学賞決定!
  5. マテリアルズ・インフォマティクスのためのデータサイエンティスト入門
  6. ブーボー/ボドロー・チチバビン アルデヒド合成 Bouveault/Bodroux-Chichibabin Aldehyde Synthesis
  7. 第四回Vプレミアレクチャー「金属錯体を利用した光化学アップコンバージョン」を開催します!
  8. ロバート・メリフィールド Robert B. Merrifield
  9. 【21卒イベント】「化学系学生のための企業研究セミナー」 大阪1/17(金)・東京1/19(日)
  10. (+)-MTPA-Cl

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2020年2月
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
242526272829  

注目情報

最新記事

アンモニウム構造によりラジカル種の発生位置を完全に制御!

第710回のスポットライトリサーチは、関西学院大学理工学研究科 村上研究室の榊原 陽太(さかきばら …

化学つれづれ草【ある研究者の回想】

概要物理化学者で量子機能材料を専門とする著者によるエッセイ集.化学者としての研究,教育,人生…

第60回有機反応若手の会

開催概要有機反応若手の会は、有機化学分野で研究を行う全国の大学院生を中心とした若手研究者が集い、…

ノーベル賞受賞者と語り合う5日間!「第18回HOPEミーティング」参加者募集!

申し込みはこちら概要主催:独立行政法人 日本学術振興会(JSPS)開催地:神奈川…

光触媒による高効率なCO2還元の実現―まさかの光を弱く当てることが重要だった―

第709回のスポットライトリサーチは、東京科学大学 理学院(前田研究室)博士後期課程2年の仲田竜一 …

「π-πスタッキング」という言葉が生む誤解【芳香環の相互作用を見直す: 前編】

芳香環が平行に並んで近接しているとき、その構造を「π–π スタッキング」と表されることがよくあります…

一重項酸素によるC(sp2)−P結合切断を用いた長波長光によるリン化合物のアンケージング

第 708 回のスポットライトリサーチは、同志社女子大学 薬学部 医療薬学科 5…

マテリアルズ・インフォマティクスにおける画像解析の活用ガイド

開催概要材料開発において、電子顕微鏡やX線トモグラフィーを用いて材料の微細構造を観察するために画…

世界初のPROTAC医薬、ついに承認 ―「タンパク質を阻害する」から「分解する」時代へ

2026年5月、創薬化学の歴史に残る大きな出来事が起きました。米国 FDA は、…

有機蛍光とは異なる新しい有機りん光の分子設計指針の発見

第707回のスポットライトリサーチは、電気通信大学 情報理工学研究科(牧昌次郎研究室)の林希久也 助…

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