[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

はじめから組み込んじゃえ!Ambiguine P の短工程合成!

[スポンサーリンク]

Ambiguine Pの特徴的な6-5-6-7-6多環縮環骨格を、生合成を模倣したカスケード環化反応により一挙に構築することに成功した。この戦略により、市販品からわずか7工程での全合成を達成した。

Ambiguine Pの骨格構築

Ambiguine P (1)は、海洋シアノバクテリアから単離された抗菌活性を示すインドールテルペノイドの一種である (図1A)[1, 2]。本化合物の構造的特徴として、類例のない5環性の多環縮環骨格とそこに含まれるシクロヘプタトリエン(E環)が挙げられる。本化合物の合成においては、高度に縮環した骨格を構築しつつ、酸化度の高い歪んだE環をいかに効率的に構築するかが鍵となる。

1は、2019年にSarpong およびRawalの両研究グループによって全合成が達成されている (図1B)[2,3]。両グループは共通して、インドール部位 (AB環)とテルペン部位 (D環)に相当するフラグメントをC3–C10位間で連結した後、C環およびE環を構築する戦略を採用している。いずれも独自の方法論により効率的な全合成を実現しているが、テルペン部位の構築に多工程を要する点や、炭素のみから成るE環の構築においてヘテロ原子官能基を足がかりとした環化法や当該官能基の除去を含む酸化段階の調整が必要である点など、改良の余地が残されていた。

今回Liらは、CD環部に相当するモノテルペン側鎖とE環にあたる7員環を有するインドール誘導体2を鍵中間体として設定することで、ヘテロ原子官能基に依存しない骨格構築戦略を採用し、市販品から7工程での1の全合成を達成した。具体的には、1の生合成経路の知見を参考に[4]、インドール誘導体2からCope転位、Prins反応、Friedel–Craftsアルキル化を組み合わせたカスケード環化反応を駆使し、6-5-6-7-6縮環構造を有する6を合成した (図1C)。この戦略により、従来法で課題とされていたインドール骨格への逐次的な環構築に起因する工程数の増加を回避し、Ambiguine P (1)の短工程合成を実現した。

図1. (A) Ambiguine Pの構造 (B) 先行研究 (C) 本研究

 

“Concise Total Synthesis of Ambiguine P”
Fei, Y.; Fan, B.; Liu, Z.; Ba, M.; Cui, Z.; Yang, P.; Li, A J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 22, 18391–18396

DOI: 10.1021/jacs.5c00395

論文著者の紹介

研究者:Ang Li (李昂) (研究室HP, ケムステ)
研究者の経歴:
2004 B.Sc. Peking University, China (Prof. Zhen Yang)
2009 Ph. D. The Scripps Research Institute, USA (Prof. K. C. Nicolaou)
2010 Research fellow, Institute of Chemical and Engineering, Singapore (Prof. K. C. Nicolaou)
2010– Professor, Shanghai Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Science, China

研究内容:天然物の全合成研究
研究者:Peng Yang (杨鹏)
研究者の経歴:
2012 B.Sc. Zhengzhou University, China
2017 Ph. D. Shanghai Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Science, China (Prof. Ang Li)
2017–2020 WuXi AppTec, China
2021– Zhengzhou University, China

研究内容:天然物の全合成研究

論文の概要

1の合成経路を示す(図2A)。著者らはまず、市販のシクロヘプタノンから出発し、ジメチル化とそれに続くFischerインドール合成により7を合成した。次に、7のC3位クロロ化を起点にC10,11位の酸化により8とした後、アルキル化によってC3位にゲラニル基を導入し、2工程収率63%で鍵中間体であるインドール誘導体2を合成した。得られた2に対し、Mg(NTf2)2存在下で加熱すると、Cope転位、Prins反応、Friedel–Craftsアルキル化が連続的に進行し、6-5-6-7-6縮環構造をもつ6が得られた。その後、著者らは骨格酸化段階を調節することで1の全合成を目指した。具体的には、6のC10,11位をDDQを用いて再度酸化して10とした後、DIPEA存在下でtBuOClを作用させ、C3位クロロ化とその脱離により生じた11の異性化により12を得た。最後に、Rawal[5]らの手法に倣ってC15位を立体選択的にヒドロキシル化することで、Ambiguine P (1)の全合成を達成した。

また、2のカスケード環化反応では、目的の6に加え、その立体異性体である6’も副生成物として得られた(図2B)。著者らは、6’の生成機構について、以下のように考察している(図2C)。すなわち、2からCope転位反応により4が生成した後、異性化することで13が生成する。この13が、再度異性化する際にC11位がエピ化した4’となり、6’へと至る経路が提案された。このジアステレオ選択性の制御を目的に、著者らはルイス酸の検討を行った (Table 1)。その結果、Mg(NTf2)2を用いた際に高いジアステレオ選択性で6が得られることを見いだした。

図2. (A) Ambiguine P (1)の全合成 (B) ジアステレオマー6の合成経路 (C) ジアステレオマー6’の合成経路

 

以上のように、本研究では、Ambiguine P (1)の短工程合成が達成された。テルペン部位が「組み込まれた」インドールに着目し、生合成経路を模倣したカスケード環化反応により6-5-6-7-6縮環構造を一挙に構築した点は、極めて巧妙で注目に値する。

参考文献

  1. Walton, K.; Berry, J. Indole Alkaloids of the Stigonematales (Cyanophyta): Chemical Diversity, Biosynthesis and Biological Activity. Mar. Drugs 2016, 14, 73. DOI: 10.3390/md14040073
  2. Xu, J.; Rawal, V. H. Total Synthesis of (−)-Ambiguine P. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 4820–4823. DOI: 10.1021/jacs.9b01739
  3. Johnson, R. E.; Ree, H.; Hartmann, M.; Lang, L.; Sawano, S.; Sarpong, R. Total Synthesis of Pentacyclic (−)-Ambiguine P Using Sequential Indole Functionalizations. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 2233–2237. DOI: 10.1021/jacs.8b13388
  4. (a) Li, S.; Lowell, A. N.; Yu, F.; Raveh, A.; Newmister, S. A.; Bair, N.; Schaub, J. M.; Williams, R. M.; Sherman, D. H. Hapalindole/Ambiguine Biogenesis Is Mediated by a Cope Rearrangement, C–C Bond-Forming Cascade. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 15366–15369. DOI: 10.1021/jacs.5b10136 (b) Liu, X.; Hillwig, M. L.; Koharudin, L. M. I.; Gronenborn, A. M. Unified Biogenesis of Ambiguine, Fischerindole, Hapalindole and Welwitindolinone: Identification of a Monogeranylated Indolenine as a Cryptic Common Biosynthetic Intermediate by an Unusual Magnesium-Dependent Aromatic Prenyltransferase. Chem. Commun. 2016, 52, 1737–1740. DOI: 10.1039/C5CC10060G (c). Hillwig, M. L.; Zhu, Q.; Liu, X. Biosynthesis of Ambiguine Indole Alkaloids in Cyanobacterium Fischerella Ambigua. ACS Chem. Biol. 2013, 9, 372–377. DOI: 10.1021/cb400681n
  5. Hu, L.; Rawal, V. H. Total Synthesis of the Chlorinated Pentacyclic Indole Alkaloid (+)-Ambiguine G. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 10872–10875. DOI: 10.1021/jacs.1c05762

 

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. 粉末 X 線回折の基礎知識【実践·データ解釈編】
  2. 植物由来アルカロイドライブラリーから新たな不斉有機触媒の発見
  3. 金触媒で変身できるEpoc保護基の開発
  4. 高速原子間力顕微鏡による溶解過程の中間状態の発見
  5. 青いセレンディピティー
  6. CV書いてみた:ポスドク編
  7. 超高温の熱分析で窒素ドープカーボンの高感度定性・定量分析を達成
  8. 鉄触媒を用いたテトラゾロピリジンのC(sp3)–Hアミノ化反応

注目情報

ピックアップ記事

  1. サリチル酸 (salicylic acid)
  2. 2009年ノーベル化学賞は誰の手に?
  3. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」⑤
  4. 2005年2月分の気になる化学関連ニュース投票結果
  5. 「MI×データ科学」コース ~データ科学・AI・量子技術を利用した材料研究の新潮流~
  6. 続セルロースナノファイバーの真価【対面講座】
  7. Z選択的ホルナー-エモンズ試薬:Z-selective Horner-Emmons Reagents
  8. 分子模型を比べてみた
  9. お茶の水女子大学と奈良女子大学がタッグを組む!
  10. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」シリーズ

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2025年6月
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
30  

注目情報

最新記事

粉末 X 線回折の基礎知識【実践·データ解釈編】

粉末 X 線回折 (powder x-ray diffraction; PXRD) は、固体粉末の試…

異方的成長による量子ニードルの合成を実現

第693回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院理学系研究科(佃研究室)の髙野慎二郎 助教にお願…

miHub®で叶える、研究開発現場でのデータ活用と人材育成のヒント

参加申し込みする開催概要多くの化学・素材メーカー様でMI導入が進む一…

医薬品容器・包装材市場について調査結果を発表

この程、TPCマーケティングリサーチ株式会社(本社=大阪市西区、代表取締役社長=松本竜馬)は、医…

X 線回折の基礎知識【原理 · 基礎知識編】

X 線回折 (X-ray diffraction) は、原子の配列に関する情報を得るために使われる分…

有機合成化学協会誌2026年1月号:エナミンの極性転換・2-メチル-6-ニトロ安息香酸無水物(MNBA)・細胞内有機化学反応・データ駆動型マルチパラメータスクリーニング・位置選択的重水素化法

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2026年1月号がオンラインで公開されています。…

偶然と観察と探求の成果:中毒解毒剤から窒素酸化物を窒素分子へ変換する分子へ!

第692回のスポットライトリサーチは、同志社大学大学院理工学研究科(小寺・北岸研究室)博士後期課程3…

嬉野温泉で論文執筆缶詰め旅行をしてみた【化学者が行く温泉巡りの旅】

論文を書かなきゃ!でもせっかくの休暇なのでお出かけしたい! そうだ!人里離れた温泉地で缶詰めして一気…

光の強さで分子集合を巧みに制御!様々な形を持つ非平衡超分子集合体の作り分けを実現

第691回のスポットライトリサーチは、千葉大学大学院 融合理工学府 分子集合体化学研究室(矢貝研究室…

化学系研究職の転職は難しいのか?求人動向と転職を成功させる考え方

化学系研究職の転職の難点は「専門性のニッチさ」と考えられることが多いですが、企業が求めるのは研究プロ…

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