[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

多環式骨格を華麗に構築!(–)-Zygadenineの不斉全合成

[スポンサーリンク]

(–)-Zygadenineの初の不斉全合成が報告された。ジアステレオ選択的な分子内Diels–Alder反応、続く分子内ラジカル環化による巧みな主骨格の構築と酸化度の調節が本合成の鍵である。

(–)-Zygadenineの全合成

Veratrumアルカロイドは、鎮痛剤や癌抑制剤などに用いられるVeratrum属植物に含まれる天然物群である[1]。構造的特徴として、C-nor-D-homoステロイド骨格(A–D)とピペリジン環(F)から成る多環式骨格をもつ(図1A)。その中でcevanine型に分類されるものは、D–F環が6員環(E)で連結された構造をもつ。生物活性と構造的特徴から多くの合成化学者の標的とされており、verticineや(+)-heilonineが合成されてきた[2]。しかし、高度に酸化されたcevanine類の合成は現在の有機合成化学においても挑戦的である。最近、Storkの長年に渡るgermine (1)の合成研究が報告されたが、あと一歩のところで未完となった[3]。(–)-Zygadenine (2)も高度に酸化されたcevanine型アルカロイドであり、連続する14個の不斉中心をもつため、1と同様に難関天然物として知られる[4]。如何にしてこの複雑な主骨格の構築と酸化度の調節をするかが1の全合成の鍵となる。

今回北京大学のLuo准教授らは、2の初の全合成に向けて、以下の合成戦略を考案した(図1B)。二つのフラグメント3, 4のアミド化と続く立体選択的な分子内Diels–Alder反応を進行させた後、ラジカル環化することで2がもつ炭素主骨格を効率的に構築できると考えた。その後、C17位に導入したヒドロキシ基を足がかりに、立体選択的に酸化することで2を合成できると考えた。

図1. (A) Veratrumアルカロイド (B) (–)-Zygadenineの合成戦略

 

“Enantioselective Total Synthesis of ()-Zygadenine”

Guo, Y.; Lu, J.-T.; Fang, R.; Jiao, Y.; Liu, J.; Luo, T. J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 20202–20207

DOI: 10.1021/jacs.3c08039

論文著者の紹介

研究者:Tuoping Luo (罗佗平)

研究者の経歴:
2001–2005 B.Sc., Peking University, China (Prof. Zhen Yang)
2005–2011 Ph.D., Harvard University, USA (Prof. Stuart L. Schreiber)
2011–2013 Postdoc, H3 Biomedicine Inc., USA (Dr. John Yuan Wang)
2013–2019 Assistant Professor, Peking University, China
2019–    Associate Professor, Peking University, China

研究内容:天然物合成、ケミカルバイオロジー

論文の概要

まず、アミン3を6工程、カルボン酸4を8工程で合成した(図 2)[5]34を混合酸無水物法で縮合した後、昇温すると分子内Diels–Alder反応が進行し5が立体選択的に得られた。Diels–Alder反応における立体選択性について、著者らはDFT計算により望みの5を与える遷移状態が最も活性化エネルギーが低かったと述べている(論文SI参照)。続いて、AIBNとnBu3SnHを用いる分子内ラジカル環化と続くNaBH4によるC11位ケトンの還元をワンポットで進行させ、2の主骨格をもつ6を合成した。その後、6工程でC17位にヒドロキシ基をもつ7へと変換した。

天然物2にC17位ヒドロキシ基はないが、これはD環の立体選択的な酸化とC17位の立体反転の二つの役割を担う。7に対する、C17位ヒドロキシ基を配向基としたΔ15,16-オレフィンの立体選択的エポキシ化と続くTi(III)を用いるエポキシド開裂反応により、C16位の酸化とC14,15位にオレフィンを導入し、ポリオール8を合成した。8の複数のヒドロキシ基を位置選択的に環状アセタール保護し9へ導いた。9にOsO4を作用させることで面選択的なΔ14,15-オレフィンの酸化に成功し、トリオール10を得た。その後、4工程で保護基の調製とC17位の還元と立体反転をし、11を合成した。この後、11工程を経てA環とB環の酸化還元をし、2の全合成を達成した。

図2. (–)-Zygadenineの合成経路

以上、市販化合物から37工程(最長直線工程)で(–)-zygadenineの不斉全合成を達成した。酸化段階の調節には苦労したものの、Veratrumアルカロイドの新規骨格構築法を打ち立てた。

参考文献

  1. Dirks, M. L.; Seale, J. T.; Collins, J. M.; McDougal, O. M. Review: Veratrum Californicum Alkaloids. Molecules 2021, 26, 5934–5953. DOI: 3390/molecules26195934
  2. (a)Kutney, J. P.; Cable, J.; Gladstone, W. A. F.; Hanssen, H. W.; Torupka, E. J.; Warnock, W. D. C. Total Synthesis of Steroidal Derivatives. V. The Total Synthesis of Veratrum Alkaloids. 1. Verarine. J. Am. Chem. Soc. 1968, 90, 5332–5334. DOI: 10.1021/ja01021a083 (b) Kutney, J. P.; Fortes, C. C.; Honda, T.; Murakami, Y.; Preston, A.; Ueda, Y. Synthetic Studies in the Veratrum Alkaloid Series. The Total Synthesis of Verticine. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 964–966. DOI: 10.1021/ja00445a060 (c) Cassaidy, K. J.; Rawal, V. H. Enantioselective Total Synthesis of (+)-Heilonine. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 16394–16400. DOI: 10.1021/jacs.1c08756 (d) Masamune, T.; Takasugi, M.; Murai, A.; Kobayashi, K. C-Nor-D-Homosteroids and Related Alkaloids. IX. Synthesis of Jervine and Related Alkaloids. J. Am. Chem. Soc. 1967, 89, 4521–4523. DOI: 10.1021/ja00993a048 (e) Johnson, W. Summer.; DeJongh, H. A. P.; Coverdale, C. E.; Scott, J. William.; Burckhardt, Urs. Synthesis of Veratramine. J. Am. Chem. Soc. 1967, 89, 4523–4524. DOI: 10.1021/ja00993a049
  3. Stork, G.; Yamashita, A.; Hanson, R. M.; Phan, L.; Phillips, E.; Dubé, D.; Bos, P. H.; Clark, A. J.; Gough, M.; Greenlee, M. L.; Jiang, Y.; Jones, K.; Kitamura, M.; Leonard, J.; Liu, T.; Parsons, P. J.; Venkatesan, A. M. Synthetic Study toward Total Synthesis of (±)-Germine: Synthesis of (±)-4-Methylenegermine. Org. Lett. 2017, 19, 5150–5153. DOI: 10.1021/acs.orglett.7b02434
  4. Kupchan, S. M. Zygadenus Alkaloids. VII. On the Structure of Zygadenine. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 3546–3547. DOI: 10.1021/ja01595a083
  5. (a) Guo, Y.; Guo, Z.; Lu, J.-T.; Fang, R.; Chen, S.-C.; Luo, T. Total Synthesis of (−)-Batrachotoxinin A: A Local-Desymmetrization Approach. J.  Am. Chem. Soc. 2020, 142, 3675–3679. DOI: 10.1021/jacs.9b12882 (b) Watanabe, Y.; Morozumi, H.; Mutoh, H.; Hagiwara, K.; Inoue, M. Total Synthesis of (−)‐Batrachotoxin Enabled by a Pd/Ag‐Promoted Suzuki–Miyaura Coupling Reaction. Angew. Chem., Int. Ed. 2023, 62, e202309688. DOI: 10.1002/anie.202309688

 

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. ケムステチャンネルをチャンネル登録しませんか?
  2. Kindle Paperwhiteで自炊教科書を読んでみた
  3. 計算化学:汎関数って何?
  4. 第97回日本化学会春季年会 付設展示会ケムステキャンペーン Pa…
  5. 日本ビュッヒ「Cartridger」:カラムを均一・高効率で作成…
  6. ルイスペア形成を利用した電気化学発光の増強
  7. プロテオミクス現場の小話(1)前処理環境のご紹介
  8. デスソース

注目情報

ピックアップ記事

  1. クロタミトンのはなし 古くて新しいその機構
  2. 株式会社ナード研究所ってどんな会社?
  3. 第2回「Matlantis User Conference」
  4. ビタミンと金属錯体から合成した人工の酵素
  5. キラル情報を保存したまま水に溶ける不斉結晶
  6. ラッセル・コックス Rusesl J. Cox
  7. 【化学情報協会】採用情報(経験者歓迎!)
  8. 学生実験・いまむかし
  9. 化学結合の常識が変わる可能性!形成や切断よりも「回転」プロセスが実は難しい有機反応
  10. 第55回―「イオン性液体と化学反応」Tom Welton教授

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2023年12月
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
25262728293031

注目情報

最新記事

アクリルアミド類のanti-Michael型付加反応の開発ーPd触媒による反応中間体の安定性が鍵―

第622回のスポットライトリサーチは、東京理科大学大学院理学研究科(松田研究室)修士2年の茂呂 諒太…

エントロピーを表す記号はなぜSなのか

Tshozoです。エントロピーの後日談が8年経っても一向に進んでないのは私が熱力学に向いてないことの…

AI解析プラットフォーム Multi-Sigmaとは?

Multi-Sigmaは少ないデータからAIによる予測、要因分析、最適化まで解析可能なプラットフォー…

【11/20~22】第41回メディシナルケミストリーシンポジウム@京都

概要メディシナルケミストリーシンポジウムは、日本の創薬力の向上或いは関連研究分野…

有機電解合成のはなし ~アンモニア常温常圧合成のキー技術~

(出典:燃料アンモニアサプライチェーンの構築 | NEDO グリーンイノベーション基金)Ts…

光触媒でエステルを多電子還元する

第621回のスポットライトリサーチは、分子科学研究所 生命・錯体分子科学研究領域(魚住グループ)にて…

ケムステSlackが開設5周年を迎えました!

日本初の化学専用オープンコミュニティとして発足した「ケムステSlack」が、めで…

人事・DX推進のご担当者の方へ〜研究開発でDXを進めるには

開催日:2024/07/24 申込みはこちら■開催概要新たな技術が生まれ続けるVUCAな…

酵素を照らす新たな光!アミノ酸の酸化的クロスカップリング

酵素と可視光レドックス触媒を協働させる、アミノ酸の酸化的クロスカップリング反応が開発された。多様な非…

二元貴金属酸化物触媒によるC–H活性化: 分子状酸素を酸化剤とするアレーンとカルボン酸の酸化的カップリング

第620回のスポットライトリサーチは、横浜国立大学大学院工学研究院(本倉研究室)の長谷川 慎吾 助教…

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