学位論文内容の要旨

博 士 （ 農 学 ）    村 井 勇 太

学 位 論 文 題 名

ト 1J フ ル オ ロ メ チ ル ジ ア ジ 1J ン 化 芳 香 族 の 網 羅 的 な      △    究

     ロ

学位論文内容の要旨

光アフイニティーラベル法は、生理活性物質（リガンド）に光反応基を導入したラベル試 薬を用い、試薬と生体高分子間の親和性を利用し複合体を形成させ、そこに光照射すること で生体高分子をラベル化し、その検出や解析が可能となるケミカルバイオロジ一領域におけ る重要な研究分野に位置づけられている。本研究は、その光アフイニティーラベル法に利用 されるトリフルオロメチルジアジリニル基含有ラベル試薬の網羅的な合成研究について行な った。

！） Friedel‑Crafts 厘応にょ弖童厘座蛙倒鎖盤量菱垂族アミノ酸の童笠選択的合成法の開発

側鎖伸長芳香族アミノ酸は通常の芳香族アミノ酸とは異なる生理活性作用を示すことが知 られており、その構造活性相関を研究するために、光反応性側鎖伸長芳香族アミノ酸合成に ついて研究を行なった。従来の側鎖伸長芳香族アミノ酸合成に可能なFriedel‑Crafts 反応は、

原料のアミノ酸誘導体の難溶性から、加熱・長時間・過剰の芳香族が必要であり、トリフル オロメチルフェニルジアジリン等の高価・熱分解性のある芳香族には適用不可能であった。

そこで糖タンパク脱グリコシル化等の生体機能解析に利用されるトリフルオロメタンスルホ ン 酸

の 酸性 度 に 着 目し 、 こ れを 触 媒 兼溶 媒 と して 利 用 する こ と で効 率 の よ い

反応の検討を行なった。その結果、芳香族とアミノ酸誘導体を当量条件・室 温・短時間で反応、また原料の光学活性アミノ酸誘導体の不斉保持による側鎖伸長芳香族ア ミノ酸合成を確立した。TfOH を利用したFriedel ‐

代s 反応による新規側鎖伸長芳香族ア ミノ酸合成法を開拓したことで、高価で熱分解性のあるトリフルオロメチルフェニルジアジ リ ン等に も適用可 能となった。またフェノール類を基質とした場合、TfOH 濃度を調整する ことでFriedel ‐Crafts 反応とO ・アシル化反応の制御が可能になり、またO ―アシル体の有効 な

転 位触媒に なるこ とも判明 した。 さらに

を難溶性のビオチンにも適用検討を 行なった。これまでビオチンの側鎖カルボキシル基誘導体化法はアミド結合やSonogashira カ ッ プリン グ等のご く数種類しか報告がされていなかったが、TfOH を利用することでビオチ ン の 側 鎖に も

・

反 応が 適用 可能と なり、新 たな誘 導体化法 を確立し た。

2

）新規ジアジリニルインドール並びにそQ 萱婆笠群合成

インドールはピロール環を含む非常に電子リッチな芳香族であり、その化合物群は薬物の 宝庫であり何百種以上の阻害剤や、植物ホルモン等の医・農薬品が現存している。これらの 光反応性誘導体は対象タンパク質等との相互作用を研究する目的に極めて有用であるが、イ ンドール環上にトリフルオロメチルジアジリン骨格を構築した例がないため、ジアジリニル インドールやその生理活性誘導体の合成検討を行なった。初めにトリフルオロメチルジアジ リン誘導体を原料とし、ジアジリニルインドール合成を種々検討したが、どれも合成途中で ジアジリニル基の分解が確認された。そこでインドール環上に直接ジアジリニル基を構築す る検討を行い、初めてジアジリニルインドールの合成に成功した。またジアジリニルインド ールを母核することで、ジアジリニルインドール‑3 ‐カルビノール、ジアジリニルグラミン、

ジアジリニルトリプトファン、ジアジリニルインドール酢酸の誘導体化にも成功した。特に ジアジリニルインドール酢酸類はその生理活性についてエンバク萌芽伸長実験によって確認

―979−

し て お り 、 通 常 の イ ン ド ー ル 酢 酸 と 遜 色 な い 伸 長 活 性 を 示 し 、 植 物 ホ ル モ ン 代 謝 機 構 解 明 の 有 用 な 光 ラ ベ ル 試 薬 に な る こ と が 期 待 で き る 。

豊 二 逃 ア フiニ テ ィ ー ラ ベ ル 法 に よ っ て ラ ベ ノ r/fさ れ た 生 生 金 壬 捻 出 主 法 の 開 発   こ れ ま で 光 ア フ イ ニ テ ィ ー ラ ベ ル 後 の 生 体 分 子 検 出 手 法 を 検 討 し て お ら ず 、 そ の 手 法 と し て 銅 触 媒 を 利 用 し た ク リ ッ ク ・ ケ ミ ス ト リ ー が 有 用 で あ る と 考 え ら れ る 。 今 回 の 研 究 に お い て ル 末 端 フ リ ー の ア ミ ノ 酸 含 有 基 質 を タ ー ゲ ッ ト と し た 場 合 、 ア ミ ノ 基 に よ る 一 価 銅 触 媒 の 酸 化 お よ び 高 温 反 応 が 必 要 で あ る こ と が 確 認 さ れ 、 そ の 適 用 範 囲 が 限 ら れ る こ と が 判 明 し た 。 さ ら に 質 量 分 析 を 利 用 し た 、 ラ ベ ル 分 子 解 析 の た め に 重 水 素 化 に つ い て も 検 討 を 行 な っ た 。 第1章 のFriedel‑Crafis反 応 物 の ベ ン ジ ル カ ル ボ ニ ル やa‑ftへ の 重 水 素 化 を 見 据 え 、 ト リ フ ル オ ロ メ チ ル ジ ア ジ リ ン ア セ ト フ ェ ノ ン 誘 導 体 を モ デ ル 化 合 物 と し 、NaOH/CH30Dあ る い は TF、AIDを 利 用 す る こ と で 、 簡 便 且 つ 効 率 よ い 重 水 素 交 換 を 達 成 し た 。 ま たT幻Hの 代 わ り に 、 TfDDを 利 用 し たFriedelICra觝 反 応 で は 側 鎖 伸 長 芳 香 族 ア ミ ノ 酸 誘 導 体 の 芳 香 環 上 へ の 効 率 的 重 水 素 交 換 を 確 認 し た 。 こ のTめDを 利 用 し た 重 水 素 交 換 反 応 を 更 に 発 展 さ せ る べ く 、Phc， 1弧1b＾ の 重 水 素 交 換 を 検 討 し 、 重 水 素 交 換 率 や 優 先 的 交 換 位 置 を 確 認 し た 。 さ ら に こ の 手 法 は 生 理 活 性 ベ プ チ ドleucineenkcphalinに お い て も 同 様 の 検 討 を 行 い 、1nPheへ の 重 水 素 交 換 率 を 確 認 し た 。 ま た 、 さ ら な る 確 信 を 得 る ため 、 キ モ ト リプ シ ン を 利 用 しleucineenkephaIin を 酵 素 消 化 す る こ と で 、1弧 お よ びGly・Gly｜Phc断 片 を 得 、 重 水 素 交 換 率 を 確 認 し 、 単 一 ア ミ ノ 酸 時 と 同 様 の 傾 向 を 示 す こ と を 確 認 し た 。

坐 逃 生 活 壁 フ ェ 三 r/7互 三 Z霊 格 へ の 塹 規 2Zジ リ ニ ′ と 基 直 董 接 墓 堕 捻 試   ジ ア ジ リ ニ ル フ ェ ニ ル ア ラ ニ ン の 構 築 は 酵 素 分 割 法 や キ ラ ル 触 媒 を 利 用 し た 方 法 が 報 告 さ れ て い る が 、 多 段 階 反 応 や 収 率 低 下 の 問 題 が あ っ た 。 ま た フ ェ ニ ル ア ラ ニ ン ヘ の 直 接 ジ ア ジ リ ニ ル 基 構 築 は 未 だ 報 告 さ れ て お ら ず 、 フ ェ ニ ル ア ラ ニ ン へ の ト リ フ ル オ ロ ア セ チ ル 基 構 築 さ え 例 が な い 。 こ れ は フ ェ ニ ル ア ラ ニ ン の 芳 香 環 上 へ の 置 換 基 導 入 が 困 難 で あ る こ と に 起 因 し て い た 。 本 研 究 で は 、 フ ェ ニ ル ア ラ ニ ン の 芳 香 環 上 へ の 置 換 基 導 入 反 応 、 な ら び に そ の 後 の ジ ア ジ リ ニ ル 基 構 築 反 応 に 適 用 で き る ア ミ ノ 基 、 カ ル ボ キ シ ル 基 の 保 護 基 を 十 分 に 検 討 す る こ と で 光 学 活 性 フ ェ ニ ル ア ラ ニ ン よ りN‑Boc‑4‑IーPhe‑OtBuを 準 備 し 、 不 斉 を 保 持 し た ま ま 直 接 ジ ア ジ リ ニ ル 基 構 築 を 達 成 し た 。

≦2麺 担 造 厘 座 壁Zエ ニ ′ ヒ 三 乏 坐Zミ ンcD金 塵 と 童 厘 応 性 ア デ ノ2Z藍 婆 笠 の 金 盧 全Q応 用   フ ェ ニ ル エ チ ル ア ミ ン 骨 格 を 持 つ 生 理 活 性 物 質 は 神 経 伝 達 物 質 や 神 経 修 飾 物 質 と し て 重 要 役 割 を 果 た し て い る が 、 そ の 光 反 応 性 誘 導 体 は ほ と ん ど 報 告 が さ れ て い な い 。 そ こ で 光 反 応 性 フ ェ ニ ル エ チ ル ア ミ ン の 合 成 を 網 羅 的 に 行 な い 、 ト リ フ ル オ ロ メ チ ル ジ ア ジ リ ン 、 ア ジ ド 、 ベ ン ゾ フ ェ ノ ン 含 有 フ ェ ニ ル エ チ ル ア ミ ン3種 の 簡 易 的 合 成 法 を 確 立 し た 。 さ ら に ア デ ノ シ ン レ セ プ タ ーA2Aの ア ゴ ニ ス ト と な るCGS‑21680へ の 光 反 応 性 基 構 築 を 検 討 し た 結 果 、 ア ジ ド お よ び べ ン ゾ フ ェ ノ ン 誘 導 体 合 成 に 成 功 し た 。 一 方 ジ ア ジ リ ニ ル 誘 導 体 に 関 し て は 、 反 応 中 に ジ ア ジ リ ニ ル 基 の 分 解 を 確 認 し た 。 現 在 、 ア ジ ド 体 同 様 、 ま ずp＿ ブ ロ モ フ ェ ニ ル エ チ ル ア ミ ン と の カ ッ プ リ ン グ 反 応 後 、 ト リ フ ル オ ロ ア セ チ ル 基 の 導 入 、 な ら び に ジ ア ジ リ ニ ル 基 構 築 の 検 討 等 を 行 な っ て お り 、 ジ ア ジ リ ニ ル ア デ ノ シ ン 誘 導 体 合 成 法 の 確 立 を 目 指 し て い る 。

―980 ‑

学位論文審査の要旨 主査    准教授   橋本   誠 副 査    教 授    橋床 泰 之 副 査    教 授    生方    信 副 査    講 師    崎浜 靖 子

学 位 論 文 題 名

ト1J フルオロメチルジアジリン化芳香族の網羅的な      合    究

本論文は123 頁 、スキーム

，表1 ，図12 、

章からなり、参考論文12 編 が付されてい る。

生理活性という単語で表される生命体で引き起こされる様々な反応は、そのほとんどが生 理活性物質と生体高分子の結合を介して引き起こされている。これら種々の生理活性の本質 を理解するためには、この生理活性物質―生体高分子複合体の状態を解析する事が必要とな る。この解析に光アフイニティーラベル法を用いるため、有用な光反応性基であるがその合 成が難しいトリフルオロメチルジアジリン誘導体の合成を行い、かつ詳細な反応条件の探索 によルアミノ酸・ペプチド新規重水素化法の検討へと発展させる研究を行った物である。

  1

）側鎖伸長芳香族

―アミノ酸の効率的立体選択的合成

  0

−アミノ酸側鎖部分の構造活性相関を研究する上で立体選択的かつ効率的な側鎖伸長プ 口ーブ合成が必要とされ、有機金属を用いた合成方法等が報告されているが、特別な取扱・

器具等が必要であった。申請者は増側鎖伸長アミノ酸が入手容易な光学活性酸性アミノ酸類 と芳香族化合物のFriedel ーCraf ts 反応により立体選択的に合成可能と考えたが、通常の

−Craf ts 反応条件ではアミノ酸骨格の溶解度に問題があり過剰な芳香族を用いる必要 であった。この問題を解決するために卜リフルオロメタンスルホン酸(TfOH) のアミノ酸溶解 能ならびに

―Craf ts 反応触媒能に着目し、アミノ酸の不斉保持による等量反応を開発 した。この条件をトリフルオ口メチルジアジリン誘導体に適用し効率的な立体選択的合成を 達成した。この概念を難容性化合物であるビオチンにも適用し、初めてFriedel −Craf ts 反応 が可能である事を明らかとした。

  2

）新規ジアジリニルインドール誘導体群合成

インドールは様々な生理活性物質の母核となる化合物であるが、その光アフイニテイーラ ベルヘの応用はほとんど行われてこなかった。様々な検討の結果ジアジリニルインドールを 合成し、それを種々の生理活性誘導体へ変換する手法が最も効率的である事を明らかとし、

新規光反応性インドール‑3‑ カルピノール、グラミン、トリプトファン、インドール酢酸の合 成に成功した。ここで合成した光反応性インドール酢酸は、エンパク萌芽伸長実験によって 通 常 の イ ン ド ー ル 酢 酸 と 同 程 度 の 活 性 を 保 持 し て い る 事 も 確 認 し た 。

）光ラベル生体分子検出法の開発

ここまで合成した化合物群が光アフイニテイーラベルした後、検出に利用できるタグ等を 持たない事から、検出法としてクリック・ケミストリーの適用について検討した。その結果

末端フリーのアミノ酸骨格を持つ基質の場合、一価銅触媒の酸化が認められかつ高温反応 が必要であることを明らかとした。そこで安定同位体標識による質量分析計を利用した検出

―981−

を 検 討 し た 。1） に お け る 合 成 中 間 体 で あ る べ ン ジ ル カ ル ボ ニ ル 骨 格 のa― 位 の 酸 性 度 の 高 さ を 利 用 し 、NaOH‑CH30D条 件 に よ る 重 水 素 化 を 確 立 し た 。 ま た1） に お け るTfOHを 用 い た 反 応 に お い て 重 水 素 化 試 薬(TfOD)を 利 用 す る こ と で 、 芳 香 族 ア ミ ノ 酸 の 芳 香 環 上 へ の 効 率 的 重 水 素 交 換 が 可 能 で あ る こ と を 見 い だ し た 。 こ の 重 水 素 交 換 反 応 を 更 に 発 展 さ せ る た め 、 フ エ ニ ル ア ラ ニ ン 、 チ ロ シ ン 、 ト リ プ 卜 フ ァ ン に 対 す る 重 水 素 化 反 応 を 検 討 し 、 そ の 位 置 選 択 性 等 を 確 認 し た 。 こ れ を 生 理 活 性 ペ プ チ ド 類 に 適 用 し た 所 、 そ の 反 応 性 は ア ミ ノ 酸 で の 重 水 素 交 換 反 応 の 選 択 制 に 準 ず る 事 を 明 ら か と し た 。

  4） フ ェ ニ ル ア ラ ニ ン 上 へ の 直 接 ジ ア ジ リ ニ ル 基 構 築 の 検 討

  こ こ ま で ト リ フ ル オ 口 メ チ ル ジ ア ジ リ ン 誘 導 体 化 へ の 種 々 の 反 応 を 検 討 す る 中 で 、 こ れ ま で 報 告 さ れ て い な か っ た フ ェ ニ ル ア ラ ニ ン 骨 格 の 芳 香 環 に 対 す る ト リ フ ル オ ロ メ チ ル ジ ア ジ リ ン 基 の 構 築 が 可 能 で あ る と 考 え 、 反 応 を 検 討 し た 。 フ ェ ニ ル ア ラ ニ ン ヘ の ト1」 フ ル オ ロ ア セ チ ル 基 の 導 入 す ら 前 例 が な い 中 で 、4‐ ヨ ー ド フ ェ ニ ル ア ラ ニ ン に 塩 基 性 耐 性 保 護 基 を か け MeLi−tBuLiの 組 み 合 わ せ に よ ル ト リ フ ル オ ロ ア セ チ ル 基 導 入 を 達 成 し た 。 こ の 後 ジ ア ジ リ ン 合 成 反 応 を 行 う 事 に よ り 出 発 フ ェ ニ ル ア ラ ニ ン の 立 体 を 保 持 し た ト リ フ ル オ 口 メ チ ル ジ ア ジ リ ニ ル 基 構 築 を 達 成 し た 。

  5） 光 反 応 性 フ ェ ニ ル エ チ ル ア ミ ン の 合 成 と そ の ア デ ノ シ ン 誘 導 体 へ の 導 入   フ ェ ニ ル ア ラ ニ ン が 脱 炭 酸 し た フ ェ ニ ル エ チ ル ア ミ ン 骨 格 は 生 理 活 性 物 質 中 の 部 分 構 造 と し て よ く 知 ら れ て い る が 、 そ の 光 反 応 性 誘 導 体 に 関 し て は ほ と ん ど 報 告 が な さ れ て い な か っ た 。 そ こ で ト リ フ ル オ 口 メ チ ル ジ ア ジ リ ン の み な ら ず 、 ア ジ ド 、 ベ ン ゾ フ ェ ノ ン 誘 導 体 に つ い て も そ の 合 成 に つ い て 検 討 し た 。 ア ジ ド 、 ト リ フ ル オ 口 メ チ ル ジ ア ジ リ ン 誘 導 体 は 共 通 の 出 発 原 料 か ら 合 成 が 可 能 で あ っ た 。 ベ ン ゾ フ ェ ノ ン に 関 し て は1） に お け るTfOHを 用 い た Friedel‑Crafts反 応 を 用 い る 事 に よ り 効 率 的 な 合 成 を 達 成 し た 。 こ れ ら を ア デ ノ シ ン レ セ プ タ ーA2Aリ ガ ン ド の ア デ ノ シ ン 誘 導 体(CGS‑21680)へ と 変 換 す る こ と に 成 功 し た 。 以 上 本 研 究 に お い て 、 こ れ ま で そ の 合 成 が 困 難 で あ っ た 光 ア フ イ ニ テ イ ー ラ ベ ル 用 リ ガ ン ド 類 の 合 成 に 数 多 く 成 功 し 種 々 の 知 見 を 与 え た 。 よ っ て 、 審 査 員 一 同 は 、 村 井 勇 太 氏 が 博 士

（ 農 学 ） の 学 位 を 受 け る の に 十 分 な 資 格 を 有 す る も の と 認 め た 。

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