[スポンサーリンク]

odos 有機反応データベース

歪み促進逆電子要請型Diels-Alder反応 SPIEDAC reaction

概要

テトラジンやトリアジンなどの極めて電子不足な複素環は、ノルボルネン・trans-シクロオクテン・シクロオクチンといった歪C-C多重結合化合物に対して高い反応性を示す。

この歪み促進逆電子要請型Diels-Alder反応(Strain-Promoted Inverse Electron-demand Diels-Alder Cycloaddition, SPIEDACは、様々な官能基が共存しても選択的に進行する「クリックケミストリー」の特性を備え、生体共役反応として用いられている。他の反応と比べても、金属触媒などを必要とせず、圧倒的に高速なことが最大の特徴である。

基本文献

  • Carboni, R. A.; Lindsey, R. V. J. Am. Chem. Soc. 1959, 81, 4342. DOI: 10.1021/ja01525a060
  • Devaraj, N. K.; Weissleder, R.; Hilderbrand, S. A. Bioconjugate Chem. 2008, 19, 2297. doi:10.1021/bc8004446
  • Blackman, M. L.; Royzen, M.; Fox, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13518.  DOI: 10.1021/ja8053805
  • Devaraj, N. K.; Upadhyay, R.; Haun, J. B.; Hilderbran, S.; Weissleder, R. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 7013. doi:10.1002/anie.200903233
  • Devaraj, N. K.; Hilderbran, S.; Upadhyay, R.; Mazitschek, R.; Weissleder, R. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 2869. doi:10.1002/anie.200906120
  • Darko, A.; Wallace, S.; Dmitrenko, O.; Machovina, M. M.; Mehl, R. A.; Chin, J. W.; Fox, J. M. Chem. Sci. 2014, 5, 3770. doi:10.1039/C4SC01348D
<review>
<applications to in vivo Click Chemistry>
  • Seckute, J.; Devaraj, N. K. Curr. Opin. Chem. Biol. 2013, 17, 761. doi: 10.1016/j.cbpa.2013.08.004
  • Debets, M. F.; van Berkel,  S. S.; Dommerholt, J.; Dirks, A. J.; Rutjes, F. P. T. J.; van Delft, F. L. Nat. Rev. Chem. 2018, 2, 202. DOI: 10.1038/s41570-018-0030-x

反応機構

Diels-Alder反応の項目も参照。

SPAAC反応がおよそk = 10-2 ~ 10-1 M-1s-1程度であることに比べ、テトラジンSPIEDAC反応はk = 1 ~ 106 M-1s-1と極めて高速に進行することが特徴である。大まかな傾向としては、テトラジンが電子不足で立体障害が少ないほど、またアルケン・アルキン側の歪みが大きいほど反応速度は大きくなる(下図:

Synthesis 2017, 49, 830より引用・改変)。ただし反応の速い分子は不安定でもあり、生体系のシステインなどと反応して壊れて行きやすい。

反応例

生細胞内Click反応への応用[1]:細胞内反応への活用のためには104M-1s-1以上の速度定数が必要とされる(uM-nM濃度で数分以内に完結する速度)が、本反応はこの基準に適する。Mehlらはテトラジン部位を備えた細胞内GFPに対し、trans-シクロオクテンを反応させて速度定数を見積もっている[2]。また細胞内RNAを標的にした変換も検討されている[3]。

直交型SPIEDAC反応[4]:Lemkeらは、シクロオクチンは立体障害を理由に1置換テトラジンと優先的に反応し、trans-シクロオクテンは1置換・2置換テトラジン両者とも反応することを見いだしている。これを利用して連続的な直交的生体ラベル化を達成している。

化学decagingへの応用[5]:下図のように、カルバメート型trans-シクロオクテンはテトラジンとの生体直交反応により脱離を引き起こし、アミンを露出させる。この反応を利用して、低分子プロドラッグ化[6]、抗体―薬物複合体の薬物リリース[7]、細胞内酵素活性化目的[8]などにも活用されている。

 

参考文献

  1. Liu, D. S.; Tangpeerachaikul, A.; Selvaraj, R.; Taylor, M. T.; Fox, J. M.; Ting, A. Y. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 792. DOI: 10.1021/ja209325n
  2. Blizzard, R. J.; Backus, D. R.; Brown, W.; Bazewicz, C. G.; Li, Y.; Mehl, R. A. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10044. doi: 10.1021/jacs.5b03275
  3. Pyka, A. M.; Domnick, C.; Braun, F.; Kath-Schorr, S. Bioconjugate Chem. 2014, 25, 1438. DOI: 10.1021/bc500302y
  4. Nikic, I.; Plass, T.; Schraidt, O.; Szymanski, J.; Briggs, J. A.; Schultz, C.; Lemke, E. A. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 2245. doi:10.1002/anie.201309847
  5. Fan, X.; Ge, Y.; Lin, F.; Yang, Y.; Zhang, G.; Ngai, W. S.; Lin, Z.; Zheng, S.; Wang, J.; Zhao, J.; Li, J.; Chen, P. R. Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 14046. doi:10.1002/anie.201608009
  6. Versteegen, R. M.; Rossin, R.; ten Hoeve, W.; Janssen, H. M.; Robillard, M. S. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 14112. doi:10.1002/anie.201305969
  7. Rossin, R.; van Duijnhoven, S. M.; ten Hoeve, W.; Janssen, H. M.; Kleijn, L. H.; Hoeben, F. J.; Versteegen, R. M.; Robillard, M. S. Bioconjugate Chem. 2016, 27, 1697. DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.6b00231
  8. (a) Li, J.; Jia, S.; Chen, P. R. Nat. Chem. Biol. 2014, 10, 1003. doi:10.1038/nchembio.1656 (b) Zhang, G.; Li, J.; Xie, R.; Fan, X.; Liu, Y.; Zheng, S.; Ge, Y.; Chen, P. R. ACS Cent. Sci. 2016, 2, 325. DOI: 10.1021/acscentsci.6b00024

関連書籍

外部リンク

The following two tabs change content below.
cosine

cosine

博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。 関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。 素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. リスト・バルバス アルドール反応 List-Barbas Ald…
  2. エッシェンモーザーカップリング Eschenmoser Coup…
  3. 向山水和反応 Mukaiyama Hydration
  4. コルベ電解反応 Kolbe Electrolysis
  5. DABSOを用いるSO2導入反応 SO2 incorporati…
  6. 光延反応 Mitsunobu Reaction
  7. ジョーンズ酸化 Jones Oxidation
  8. ステッター反応 Stetter reaction

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 化学は切手と縁が深い
  2. ヘリウム Helium -空気より軽い! 超伝導磁石の冷却材
  3. 低分子ゲル化剤の分子設計、合成法と応用技術【終了】
  4. ReadCubeを使い倒す(1)~論文閲覧プロセスを全て完結させる~
  5. フライパンの空焚きで有毒ガス発生!?
  6. 企業研究者たちの感動の瞬間: モノづくりに賭ける夢と情熱
  7. 宇部興産、MCPTや京大と共同でスワン酸化反応を室温で反応させる技術を開発
  8. Cell Pressが化学のジャーナルを出版
  9. π-アリルパラジウム錯体
  10. クロスカップリングの研究年表

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

(−)-Salinosporamide Aの全合成

(−)-salinosporamide Aの立体選択的全合成が達成された。アザ-ペイン転位/ヒドロア…

クラウド版オフィススイートを使ってみよう

クラウド版オフィススイートとはOffice onlineやGoogle ドライブなどのことで、ソフト…

NHCが触媒する不斉ヒドロフッ素化

キラルなN–ヘテロ環状カルベン(NHC)を触媒として用いたα,β-不飽和アルデヒドに対する不斉ヒドロ…

ケミカルバイオロジーとバイオケミストリー

突然ですが、質問です。有機化学と無機化学。違いは説明できますか?「生体物質をあつかうものが有…

改正特許法が国会で成立

特許を侵害したと疑われる企業に専門家が立ち入り検査する制度を新設する改正特許法が10日午前の参院本会…

創薬人育成サマースクール2019(関東地区) ~くすりを創る研究の醍醐味を知る!~

動物や臓器に代わる画期的な実験ツールとして注目される生体機能チップ、原薬(API)合成に不可欠なプロ…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP