[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. 【22卒就活イベント(東京・大阪)/修士1年 技術系職種志望者対…
  2. 貴金属に取って代わる半導体触媒
  3. 非対称化合成戦略:レセルピン合成
  4. 結晶データの登録・検索サービス(Access Structure…
  5. 近況報告PartII
  6. 高分子材料におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用とは?
  7. 浜松ホトニクスがケムステVプレミアレクチャーに協賛しました
  8. フローリアクターでペプチド連結法を革新する

注目情報

ピックアップ記事

  1. マテリアルズ・インフォマティクスの導入・活用・推進におけるよくある失敗とその対策とは?
  2. オープンアクセスジャーナルの光と影
  3. ペプチドのらせんフォールディングを経る多孔性配位高分子の創製
  4. DNAに人工塩基対を組み入れる
  5. 紫外線に迅速応答するフォトクロミック分子
  6. 化学 美しい原理と恵み (サイエンス・パレット)
  7. ご注文は海外大学院ですか?〜選考編〜
  8. 第100回―「超分子包接による化学センシング」Yun-Bao Jiang教授
  9. β,β-ジフルオロホモアリルアルコールの合成
  10. ジョージ・クラフォード M. George Craford

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

有馬温泉で鉄イオン水溶液について学んできた【化学者が行く温泉巡りの旅】

有馬温泉の金泉は、塩化物濃度と鉄濃度が日本の温泉の中で最も高い温泉で、黄褐色を呈する温泉です。この記…

HPLCをPATツールに変換!オンラインHPLCシステム:DirectInject-LC

これまでの自動サンプリング技術多くの製薬・化学メーカーはその生産性向上のため、有…

MEDCHEM NEWS 34-4 号「新しいモダリティとして注目を浴びる分解創薬」

日本薬学会 医薬化学部会の部会誌 MEDCHEM NEWS より、新たにオープン…

圧力に依存して還元反応が進行!~シクロファン構造を活用した新機能~

第686回のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院理学研究院化学部門 有機化学第一研究室(鈴木孝…

第58回Vシンポ「天然物フィロソフィ2」を開催します!

第58回ケムステVシンポジウムの開催告知をさせて頂きます!今回のVシンポは、コロナ蔓延の年202…

第76回「目指すは生涯現役!ロマンを追い求めて」櫛田 創 助教

第76回目の研究者インタビューは、第56回ケムステVシンポ「デバイスとともに進化する未来の化学」の講…

第75回「デジタル技術は化学研究を革新できるのか?」熊田佳菜子 主任研究員

第75回目の研究者インタビューは、第56回ケムステVシンポ「デバイスとともに進化する未来の化学」の講…

第74回「理想的な医薬品原薬の製造法を目指して」細谷 昌弘 サブグループ長

第74回目の研究者インタビューは、第56回ケムステVシンポ「デバイスとともに進化する未来の化学」の講…

第57回ケムステVシンポ「祝ノーベル化学賞!金属有機構造体–MOF」を開催します!

第57回ケムステVシンポは、北川 進 先生らの2025年ノーベル化学賞受賞を記念して…

櫛田 創 Soh Kushida

櫛田 創(くしだそう)は日本の化学者である。筑波大学 数理物質系 物質工学域・助教。専門は物理化学、…

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