[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

[スポンサーリンク]

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. ダフ反応 Duff Reaction
  2. 三枝・伊藤 インドール合成 Saegusa-Ito Indole…
  3. シャピロ反応 Shapiro Reaction
  4. 根岸試薬(Cp2Zr) Negishi Reagent
  5. コニア エン反応 Conia–Ene Reaction
  6. ブレデレック イミダゾール合成 Bredereck Imidaz…
  7. ショッテン・バウマン反応 Schotten-Baumann Re…
  8. フォルスター・デッカー アミン合成 Forster-Decker…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 共有結合性リガンドを有するタンパク質の網羅的探索法
  2. マイケル・クリシェー Michael J. Krische
  3. 第30回 弱い相互作用を活用した高分子材料創製―Marcus Weck教授
  4. 糖鎖クラスター修飾で分子の生体内挙動を制御する
  5. ジャクリン・バートン Jacqueline K. Barton
  6. 水素化リチウムアルミニウム Lithium Alminum Hydride (LAH)
  7. なれない人たちの言い訳(?)-研究者版-
  8. ジャン=ルック・ブレダス Jean-Luc Bredas
  9. 今年も出ます!!サイエンスアゴラ2015
  10. IBX酸化 IBX Oxidation

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

光触媒を用いるスピロ環合成法が創薬の未来を明るく照らす

可視光光触媒を用いたスピロ環骨格構築法が報告された。創薬分野においてsp3炭素豊富な骨格は、構造、活…

日本初の化学専用オープンコミュニティ、ケムステSlack始動!

もし日常的に、様々な分野の日本中の化学徒・研究者と、最先端の化学について自由闊達に議論を交わし合い、…

HACCP制度化と食品安全マネジメントシステムーChemical Times特集より

関東化学が発行する化学情報誌「ケミカルタイムズ」。年4回発行のこの無料雑誌の紹介をしています。…

農薬メーカの事業動向・戦略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=川原喜治)は、農薬…

書店で気づいたこと ~電気化学の棚の衰退?~

Tshozoです。少し短いですが以前から気になっていたので書いておきます。また少々電気化学系…

白い器を覆っている透明なガラスってなんだ?

白い器を覆っている"透明なガラス"が何から出来ているのか気になりませんか?今回は、皆さんがよく目にす…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP