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天然物化学

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Academic year: 2021

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(1)

HO

HO CHO

CH

3

O

COOH O

OH OH OGlu HO

OGlu

天然物の定義:生物(主に植物)由来の(有機)化合物 一次代謝産物:生体の各組織を構成、エネルギー源

�タンパク質、アミノ酸、炭水化物、脂質、核酸(生化学で扱う)

二次代謝産物:情報伝達、調節など(天然物化学でも扱う)

分類

2.イソプレノイド:テルペノイド、ステロイド、カロテノイド

3.芳香族化合物

バニリン、サリチル酸、桂皮酸、フラボノイド、、、

天然物化学

リモネン

プロスタグランジンE

2

コレステロール

バニリン 桂皮酸

シアニン(

Glu: Glucose

) 性質

��生体機能調節(ホルモン、ビタミン、、、、)

��情報伝達(フェロモン)

��毒(薬)

��香料:バニリン、リモネン、メントール、、、

��色素:カロテノイド、フラボノイド、、

1.脂肪酸、ポリケチドの誘導体:プロスタグランジン、マクロライド

O R

1

O

HO C

2

H

5

OR

2

HO

HO O

O

エリトロマイシンA

2

β-カロテン

NHCH

3

OH

CH

3

N

N CH

3

H

N HO H

N H

3

C N

COOCH

3

O

O

4.含窒素化合物(アルカロイド)

��エフェドリン、ニコチン、キニン、モルフィン、、、、

エフェドリン ニコチン コカイン

キニン

COOH

HO OH

O

5.ビタミン(補酵素の原料)

(2)

構造の特徴を中心に概要を紹介する

H

3

C C O

SCoA

H

3

C C O

CH C O

SCoA COOH

H

3

C H

2

C CH

2

C O

SCoA

CO 2

-CO 2

HOOC CH

2

C

O

SCoA

COOH

H

3

C C O

CH

2

C O

SCoA H

3

C C

O

SCoA

COOH

HO OH

O

H

3

C H

2

C H

2

C C O

SCoA -CoAS

-

NP2

1.脂肪酸、ポリケチドの誘導体

malonyl CoA

+

acetoacetyl CoA

malonyl CoA

n

1.2. プロスタグランジン

アラキドン酸(C

19

H

31

COOH)から生合成される

PG E

2

1.1. 脂肪酸の生合成

acetyl CoA

アラキドン酸

還元 活性メチレン

各種の細胞調節機能

安定性低い。体内では微量存在(役割を果たしたら分解される)。

1969年全合成(E. J. Corey、1990年ノーベル化学賞)

炭素数は偶数 還元が不完全だとOHが残り、不飽和脂肪酸になる。

**

(参考)生合成の流れ 一次代謝産物

�二酸化炭素→(植物)→糖、アミノ酸、脂肪酸の原料(

acetyl CoA)など→

��(動植物)→ 炭水化物、タンパク質、脂質、核酸など 二次代謝産物

�一次代謝産物→多種多様な化合物

malonyl CoA

ポリケチド

(3)

COOH

O O O HO

O

A B C D

COOH

OH OH

COOH O

HO

F

α

HO

HO

OH

COOH O

A

O O

O OH

HO

B

種類 プロスタン酸(基本骨格)

環状部 鎖状部

E J

トロンボキサン

(TX)

1 2 3

HO O R

1

O

HO C

2

H

5

OR

2

HO

O

O O

O

O

OR

1

C

2

H

5

HO 14 O

O

OH OHC

OR

3

OAc

OCH

3

12

16

H

3

C C O

CH

2

C O

SCoA

R H C

H

2

C OH

-CoAS

-

O O

OH

OR

4

HO OH OH

OH

OH OH OH

O COOH

H R

S

H C C H

H

3

C C H

2

C C

O

SCoA O

R

1.3. ポリケチド誘導体

acetoacetyl CoA

malonyl CoA

n polyketide

n n

マクロライド系 抗生物質

(3.芳香族化合物)

大環状ラクトン

(分子内エステル)

エリトロマイシンA

(malonyl CoAのCOOHを脱炭酸せずに還元するとCH

3

になる)

メチマイシン ロイコマイシンA

3

38

アンホテリシンB

Streptomyces属から 得られる抗生物質 脂肪酸合成の途中で生成したケトンを還元せず、炭素鎖を伸ばす。

(4)

OOC

OH

OPP HOOC

OH

OH O

OPP HOOC

O OH

SCoA

IHD

OH

OPP SCoA

O O

SCoA O

OPP

(R)-メバロン酸 2.イソプレノイド

2.1.�天然の脂肪族炭化水素

(C

5

H

8

、イソプレン:天然ゴムの構成単位)

C

10

H

16

:モノテルペン C

15

H

24

:セスキテルペン C

20

H

32

:ジテルペン (C

25

H

40

:セスタテルペン) C

30

H

48

:トリテルペン

ステロイド(C

27

) C

40

H

64

:カロテン

イソプレン則:イソプレン骨格の繰り返し構造をもつものが多い

これらに水が付加したり、さらに酸化された化合物:テルペノイド 多数の構造異性体

C

10

H

16

:モノテルペン���3��3-0〜0-3(4通り)

C

15

H

24

:セスキテルペン��4��4-0〜0-4(5通り)

C

20

H

32

:ジテルペン����5��5-0〜0-5(6通り)

C

25

H

40

:セスタテルペン��6��6-0〜0-6(7通り)

C

30

H

48

:トリテルペン���7��7-0〜0-7(8通り)

n

D

-n

R

(二重結合の数-環の数)

2.2. イソプレノイドの生合成

PP:ピロリン酸

-CO2, -OH

モノテルペン

OPP

セスキテルペン etc.

(5)

HO O

OH

O HO

OH

OH

O HO

O

O

2.3. モノテルペノイド

植物の精油、香りの成分

ミルセン

ゲラニオール シトロネロール(柑橘臭) シトロネラール(柑橘臭)

ネロール β-シトラール(柑橘臭)

α-シトラール(柑橘臭)

リモネン(柑橘臭)

メントール(ハッカ臭、清涼感)

ボルネオール

(ショウノウ臭)

ショウノウ

(カンファー)

ヒノキチオール

(野副鉄男、1943)

OPP

OPP

1 2 3

4

1

カレン(マツ)

ピネン(マツ)

2

3 4

2.3.1. 鎖状化合物

2.3.2.環状化合物

カルボカチオンの挙動

ほとんどはイソプレン則をみた している。

×:イソプレン則に従わない

(6)

O

O

O O

OPP OH

2.4. セスキテルペノイド

ファルネソール

ゲルマクロン

(フクロソウ)

セリネン

(セロリ) サントニン

(キク科、駆虫薬)

OH

グアイオール

(ヒノキ科)

OH

�エレモール

(カンラン科)

2.5. ジテルペノイド

イソプレン則を満たしているものも少なくない。

��ヌートカトン

(グレープフルーツ)

O

アビエタジン

(マツ)

O O O

モミラクトン

�(イネ)

RO

HO

AcO OH

O AcO O O

O

タキソール(イチイ)

イソプレン則が成り立つか?

���×

Head-to-tailになっていない ○

NP6

×

×

(7)

2.6. トリテルペノイド

C

15

ユニットがtail-to-tailで結合

スクアレン

E X

O H

E X

HO

H H H

HO

ラノステロール(羊毛)

HO

ルペオール

(ノボリフジ)

HO

β-アミリン

(エンドウ)

骨格転位の繰り返し 環化

HO

コレステロール

H H H

H H

O

O

H H H

H

プロゲステロン

(黄体ホルモン)

ステロイドへ

O

O

H

OH H

H

���コルチゾン

(副腎皮質ホルモンの一つ)

OH

O

テストステロン

(男性ホルモン)

OH

O

H H H

OH

H H H HO

�エストラジオール

(卵胞ホルモンの一つ)

各種のステロイドホルモン の原料

(8)

2.7. カロテノイド

C

20

ユニットがtail-to-tailで結合 各種の色素(長い共役系)

リコペン(トマト)

β-カロテン(ニンジン)

HO

OH

ルテイン(黄葉)

視覚とビタミンA

OH

レチノール(ビタミンA)

O

レチナール

����11- cis-レチナール

視覚タンパク質ロドプシンの成分

O 7 8 10 11

h

ν 9

環化

COOH HO

COOH H

2.8. 植物ホルモン

(1) ジベレリン:生長促進、休眠の覚醒

ジベレリンA

14

ジテルペノイド

OH COOH O

(2) アブシジン酸:生長抑制、落葉、休眠促進

セスキテルペノイド

S COOH

NH

2

NH

2

COOH

HC N H

2

C CH

2

CO

2

(3) エチレン:果実の熟成・落果の促進、落葉の促進

メチオニン

+

+

HC O

OH

NH

3

+ 不足すると夜盲症→失明

NP8

(参考)

参照

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