3‑0‑シ リルヘプ トース中間体を用いた 分岐コアオ リゴ糖鎖の構築

病原性グラム陰性菌が産生するリポオ リゴ糖の オ リゴ糖鎖合成

3‑0‑シ リルヘプ トース中間体を用いた 分岐コアオ リゴ糖鎖の構築

鳥取大学大学院連合農学研究科

博士後期課程    ^{生物資源科学専攻}

石 井   ^{― 之}

2005  _年

要 旨

ナイセ リアやヘモフィラス属の 病原性細菌は、細胞外膜にオ リゴ 糖 とリピ ド Aか らなる糖月 旨質、

リポオ リゴ糖

(lipoOligosaccharide,

LOS)を 産生する。 LOSは 腸内細 菌 の 産 生 す る リ ポ 多 糖

(liPoPolysaCCharide,LPS)と 異 な

り、^O―抗 原 を欠 損 して お り、 そ の糖鎖 の長 さはオ リゴ糖 の領域 に

Gal(βl‐4)GIc(β

3,牛分岐Hep

Gal(βl望)Gに(αl‑    1  2,3‐_分岐Hep

GIcNAcαl

Gal:D― galactosc,GIc:D‐ _BI」Cose,GIcNAc:いいacctyト D―giuCosamine,Hep:L‐gけcθ胞 ―D―脇 α力″0‐heptose

Figure l,MAb 2C7の 抗原決定基 に相 当するオ リゴ糖鎖構造

相 当す る。

近年 、

LOSの

コアオ リゴ糖 鎖 を利用 した細菌感染予防のた めの糖鎖 フクチ ン 開発研 究 が行 われ て きてい る。 この よ うな コアオ リゴ糖鎖 の うち、我 々が注 目 したのが、マ ウスモ ノクローナル抗体

2C7(NIAb 2C7)の

認識 す る糖鎖 抗原 決 定 基(Figurc l)で あ る。 この

MAb 2C7の

抗原 決 定基 は、^J刀 ッルοで も発 現 してお り、

感 染予 防 の た めの糖 鎖 ワクチ ン と して の可能性 を有 してい る。 本研 究 は、 この 糖 鎖抗原 決 定基 を合 成す る こ とを 目的 と した。

この糖 鎖抗原決定基 は、ラク トー スが コア

3糖

のHePI、

HePIIに

_{それ ぞれ 、β}l‑4、

α

l‑3結

_{合 してお り、}2,3‑分岐 、及 び ^3,4‑分岐ヘ プ トー ス構造 が存在 す る、立体 的 に込 み合 った構 造 を とる。 これ まで に、ヘ プ トー ス 2,3‑ジオール誘 導 体 か ら 有機 スズ 中間体 を経 て、

2位

、又 は、

3位

に遊 離 の水酸基 を持 つヘ プ トー スが 合 成 され て い る。 しか しなが ら、 この従 来 の選 択 的 アル キル化 では、上記 の よ うな、2,373,4‑三分 岐 ヘ プ トー ス構 造 を構 築す る 中間体 と して使 用 で きない。

この よ うな糖 鎖構 造 の構 築 に は、^{2,3‑/3,4‑三}分 岐 ヘ プ トー ス合 成 を可能 にす る 新 しいヘ プ トー ス 中間体 を開発 す る必要 が あ る。

新 しいヘ プ トー ス 中間体 の 開発 に際 して 、簡 便 で反応 牧 率 が高 く、 また 、生 成 物 の汎用性 を考慮 した。 この よ うな こ とか ら、新 しい 中間体 と して

Hepの

3‑

0‑シ リル誘 導体 を選 択 した。我 々は、

2位

に置換 基 を有す る

Hepの

3,牛ジオー ル を用いて、

4位

に遊 離 の水酸 基 を有す る 3‑0‑シ リル誘 導 体 を高収 率 で合成 し た。また、この 3‑0‑シ リル誘 導体 か ら、牛

OHを

アセ チル化後 、^TFA―水 (9:1)処 理 す る こ とに よ り、脱 3‑0‑シ リル化 を高収 率 で達成 した。位 置選択的 3‑0‑シ リ ル化反応 に よ り、^2,3‑及び3,牛両分岐構造 を有す る糖鎖 の構 築 に必要 とな る^3‑0‑

ヘ プ トー ス 中間体 の開発 を達成 した。

位 置選択 的 3‑0‑シ リル化反 応 は、GlcN3(αl 2)Hepの

2糖

誘 導 体 に応 用 し、初 めて2,3‑分岐

Hepを

合成 した (Scheme l)。 合成 したGlcN3(αl 2)Hepの 3,牛ジオ ール誘 導 体

24を

トリエ チル シ リル

cTES)化

^{/アセ チル化/脱シ リル化 反応 の 3}

行程 の反応 を行 い 、総合^ll■率

88%で 3‑OH受

容 体

26を

_{得 た。続 いて 、}

3‑OH受

容 体

26と

ラク トー ス _[Gal(βl‑4)Glc]供 与体

27を

α―立体選 択 的 に縮合 し^2,3‑分 岐

4糖

_{誘 導体}

4を

得 た。最 後 に、化合物

4の

ア ジ ド基 をアセ トア ミ ドヘ変換 し、

2C7抗 原決定基の部分糖鎖構造、

^2,3‑分

岐 Hep 28aの 合成を達成 した。

洪 C13

cc:,2:1任

三

NttAc

Scheme l.a)1.TESCl,pyndine,0° C→r.t.;2.Ac20,pyndine;3.TFA/water(9:1,V/V),88%;b)27, TMSOTt Et20,r.t,77%(β^―anOmer 8%光 c)Lindiar cat.H2then McOH― Ac20(7:3,v/v),89%.

2C7抗

原 決 定基 で あ る

7糖

の構 築 は、

3糖

、^Lacβ

l‑4Hepを

受容 体 とす るア プ ロー チ を選 択 した。 まず 、

Hep単

糖 を供 与体 と して 、^3,牛分 岐構 造 の合成 を行 つた。

2位

の置換基 が異 な る

4種

類 の受容 体 、2‑0‑Bn 38,2‑0‑Bz 45,2‑0‑TES 41,

2‑OH 40を

_{用 いて 、}

Hep単

糖 との グ リコシル化反応 をそれ ぞれ行 つた。 そ の結 果 、 3,4‑分 岐

4糖

^の

2‑0‑Bn 47(3879),2‑0‑Bz 48(32%)2‑0‑TES誘

導体 49(2279) を与 え、 この アプ ロー チ で 3,4‑分岐構 造 の合成 が可能 で あ るこ とを確認 した。

この結 果 か ら受容体 として

2‑0‑Bn誘

導 体 ^38、

2‑0‑Bz誘

導 体

45を

選抜 した。

72.R=OC岬 )CC13(α)

73.R=SEt(働

4S.R=Bz Scheme 2.7糖合 成

74.R=Bn

75。 R=Bz

続 い て ^Lac(α

l‑3)Hepの 3糖

供 与体

(2‑0‑Acイ

ミデー ト

)と

上記 で選択 した

2‑0‑Bn 38又

は2‑0‑Bz 45受容 体 との グ リコシル化反応 を行 つた。その結果 、^3,4‑

分 岐構 造 を有す る

6糖 63,65を

それ ぞれ収 率

26%で

得 る こ とが で きた。 この

6糖

の 合 成 を 達 成 した 後 、

7糖

構 築 の た め に 、

2,3分

_岐

4糖

、^Lac(αト 3)[GlcNAc(α l‑2)]Hepの αイ ミデー ト誘 導体

72と 2‑0‑Bn受

容 体 ^38、 及 び 、

4糖

β― チオ グ リコシ ド誘導体 73と 2‑0‑Bz受 容体 45の グ リコシル化反応 をそれぞれ

行つた

(Scheme 2)。

その結果、

^2,3‑分

岐 4糖 を供与体 として用いた場合、 3糖 供

与体に くらべ

^ll■

率の低下を招いたが、 目的 とする 7糖 74及 び 75の 合成 を達成

した。

本研究では、 Hepの

3‑0‑シ

リル誘導体を、 LOS及 び LPSに 発現す る Hep分

岐構造の構築に必要な新 しい中間体 として開発 した。 この

3‑0‑シ

リル誘導体か

ら、

^2)3‑お

よび

3,牛

分岐、そ して、両分岐構造を有す る標的 7糖 の合成を達成 し

た。

略 語 一 覧

Ac          ァセチル         ^´ AcOH         _酢酸

Ac20         _無水酢酸

AgOTf         トリフルオロメタンスルホン酸銀

All         ア リル

BDA         ブタンジアセタール

BF3°

OEt2        三 フッ化ホウ素ジエチルエーテル錯林

Bn          ベ ンジル

BZ          _{ベ ンゾイル} Cq          四級炭素

DEW       distOr onless enhancement by polarlizatiOn transefer

DMF        ttμ

ジメチル ホル ム ア ミ ド

DQF―

COSY       dOuble quantum ilte卜

correlation spectЮ scOPy ESIMS      electrosPray iOnization lnass spectromctry

EttO         _{ジェチルエーテル} Gal         D― _{ガラク トース} Glc         D― _{グルコース}

GlcN3        2‑ア _{ジ ドー}

2‑デ

オキシー

^D―

グルコース

GlcNAc        洋アセチルー

^D―

グルコサミン

Hep         L― _{グリセロー}

D―

マンノヘプ トース

HMBC       ll■ ̲detected multiple―quantuni coherence

HMQC         lH―

detected heteronuclear multiplebond cOnnectivity HR―

ESIMS       high resolution―

_electЮspray ionization mass spectЮmetry HR―FABMS       high resolution―fast atonl bombardment rn4ss spectrometry

IR         

_{赤 外 線}

iSOP         イソプロピリデン

KD0        3‑デ オキシー

^D―

マンノー オクツロソン酸

Lac          ラク トース

Lev          _{レブリノイル}

LOS          _{リポオリゴ糖}

LPS          _リポ多糖

Man        D― _{マンノース}

Me          _メチル

MeOH       

メタ ノール

MeOTf       

トリフル オ ロメタ ンスル ホ ン酸 メチル

moP。

        

融点

MS         

モ レキ ュ ラー シー ブス

NeuAc        

洋 アセ チル ノイ ラミン酸 _(シアル酸)

NMR        

_{核磁 気共 鳴}

NIIAc        

_{アセ トア ミ ド}

NIS         

μ ョー ドコハ ク酸イ ミ ド

OS         

_{オ リゴ糖}

       

^｀

PMB        

_′―メ トキ シベ ンジル

丘

t.        

室温

SDBS      spectral data base system

SE      

トリメヲつレシ リルエチル

SEt         

_{ェチル チ本}

TBAB        

_{臭化 テ トラーη―}ブチル ア ンモニ ウム

TBAF        

_{フ ッ化 テ トラー}η―ブチル ア ンモ ニ ウム

TBAI        

_{ヨウ化 テ トラー}かブチル ア ンモニ ウム

TFA         

_{トリフル オ ロ酢酸}

THF         

テ トラ ヒ ドロフラン

TMSOTf       

トリフル オ ロメタ ンスル ホ ン酸 トリメチル シ リル

TLC        

薄相 ク ロマ トグ ラフィー

TBDPS       

トブチル ジ フェエル シ リル

TBDPSCl      

_{塩化 トブチ},レジフェニル シ リル

TBDMS       

トブチル ジメチル シ リル

TBDMSCl      

塩化 トブチル ジメチル シ リル

TES       

_トリ

Iチ

ル シ^IJル

TESCl        

塩化 トリエチ ル シ リル

Figure  _{一 覧}

序論

Figure l.   _{りん菌の産生する} LOSの 糖鎖生合成経路

Figure 2。

  MAb 2C7の 抗原決定基 に相当す るオ リゴ糖鎖構造

Figure 3。

   これまでに合成されたコア糖鎖

第 一章

Figure 4.  3‑0‑シ リルヘプ トース誘導体

第二 章

Figure 5。

   化合物 24と _化合物 26の lH NMRス ペク トラ

Figure 6.    _{化合物 28aの} IIMQC(A,B)及 び IIMBC(C,D)ス ペク トラ

第二章

Figure 7.  3,4‑分 _{岐構造 を有する標的} 7糖 の構築

Figure 8.  4種 類の

Lac(βl‑4)Hep 3糖

受容体

Figure 9.  

_{化 合 物}

37の ^lH及

び

BC NMRシ

グ ナ ル の ブ ロー ド化

Figure 10.  

化 合 物

37と

、 化 合 物

38及

び

39の lH NMRス

ペ ク トラ の 比 較

Figure ll。

  2,3/3,4‑三

分 岐

7糖 74の

ESIMS(pOSitive)ス ペ ク トラ

Figure 12.  2,3/3,4‑三

_{分 岐}

7糖 75(en町 3)の

ESIMS(pOSitive)ス ペ ク トラ

Scheme一 _覧

第一章

Scheme l.    当研究室でこれまでに合成した分岐ヘプ トース

Scheme 2.   3位 水酸基の選択的シリル化

Scheme 3.   

_脱

3‑0‑TES化

_{及 び脱 3‑0‑■}

)DMS化

Scheme 4.   

実験 操作 の簡 略化^:3,牛ジオール

8か

ら

3‑OH誘

導体

13へ

の変換

Scheme 5.   3‑0‑シ

リル誘 導体 の分 岐ヘ プ トー ス構築へ の利用

Scheme 6.   

有 機すず 中間体 及 び相 関移 動触 媒 を使用す る方 法

Scheme 7.   

_{オル トエ ステル法}

第 二 章

Scheme 8.   2,3‑分

岐ヘ プ トー スの合成経路

Scheme 9.   

_受容体

16及

び

17の

調製

Scheme 10,  

_{供 与体}

18の

_{調 製}

Scheme ll.  GlcN3(α _{l 2)Hepの}

_合成

Scheme 12.  

グ リコシル化 反応 にお ける供与体 の

3位

置換基 の影 響 Scheme 13。

  2糖

3,牛ジオール

24か

ら

3‑OH受

容体

26へ

の変 換

Scheme 14,  

_{実験操作 の簡 略化}:3,牛ジオール

24の 3‑OH誘

_導体

26へ

の変換 Scheme 15。

  3‑OH受

容体

26へ

の ^a―選択 的 ラク トシル化

Scheme 16.  

ラク トー ス供 与体

27由

_{来 の生成物}

Scheme 17.  3,4‑ジ

_{オール受容体}

24へ

_{の ラク トシル化}

Scheme 18。

  2,3‑分

岐

4糖

の

GlcN3残

基 の

GlcNAc残

基 へ の変換 第 二 章

Scheme 19,  3,4‑分

岐ヘ プ トー スの合成

Scheme 20.  3‑0‑シ

_{リル誘 導体}

_(4‑OH受

_容体

)へ

^{の ラク トシル化}

Scheme 21。

  3糖 37か

ら ^{2‑0‑Bn 38、 2,3‑ジ}オール

40及

び

2‑0‑TES受

_{容体 41}

の調製

Scheme 22。

  2,3‑ジ

オール

40の TES化

Scheme 23.  3糖 _37か

_ら 2‑0ぃ

Bz受

容体

45の

調製

Scheme 24.  

単糖 イ ミデー ト供与体

46と 4種

_{類 の}

3糖

_{受容体 の縮 合反応}

Scheme 25。

  

チ オ グ リコ シ ド

51と 2‑0‑Bn 38及

び

2‑0‑Bz受

容 体

45の

縮合 反応

Scheme 26.  Lac(α

l‑3)Hep 2‑0‑Ac誘 _導体

5の

供与体 へ の変換

Scheme 27.  Lac(α

l‑3)Hep 2‑0‑圧

〕 DPS誘 導体 56の 供与体への変換 Scherne 28.   _{ヘミアセタール} 59の イミデー ト誘導体 60へ の変換

Scheme 29.  Lac(α l‑3)Hep 2‑0‑Ac供 与体 55と 3糖 受容体の縮合反応

Scheme 30。

  Lac(α l‑3)Hep 2‑0‑Ac供 与体  55由 来の副生成物

Scheme 31.  Lac(α

l‑3)Hep 2‑0‑狂

'DPS供 ^与体 62と 3糖 受容体の縮合反応

Scheme 32.  2,3‑分 _岐 4糖 誘導体 34の 供与体への変換

Scleme 33。

  2,3‑分 岐 4糖 イ ミデー ト 72と 3糖 受容体 38の 縮合反応

Scheme 34.  2,3‑分 _岐 4糖 チオグリコシ ド 73bと 3糖 受容体 75の 縮合反応

Table一 _覧

第 一 章

Table l。 3,牛ジオ ー ル

8の

シ リル 化 条 件 と結 果

Table 2.脱

3‑0‑TES及

_{び脱 3‑0‑狂〕}

DMS化

の反 応 条 件 と結 果 Table 3.IH NMR(500 MHz)Data in CDC13 at 25°C for compounds 7‑14 Table 4.13c NMR(125 MHz)Data in CDC13 at 25° C for compounds 7‑13

第 二 章

       '

Table 5.GlcN3供

_{与 体}

18と

、 ヘ プ トー ス 受 容 体

16お

よび

17の

縮 合 条 件 と結 果

Table 6。

lH NMR(500ヽ

IHz)Dtta in CDC13 at 25° C for compounds 16‑19b,21a and 21b Table 7. 13c NMR(125 MHz)Data in CDC13 at 25° C for compounds 16‑19b,21a and 21b Table 8.lH NヽIR(5CICI MHz)Data in CDC13 at 25° C for compounds 24‑26

Table 9.13c NMR(125ヽ

IHz)Data in CDC13 at 25° C for compounds 24‑26

Table 10,ラ ク トー ス 供 与体

27と

、

3‑OH受

_{容 体}

26及

び 3,牛ジオ ー ル

24の

縮 合 反応 Table ll.化 合 物

32及

び

33の NMRに

_{よ る 同定}

Table 12.lH NMR(5C10 MHz)Data in CDC13 at 25°C for compounds 28a,28b and 32‐ 34 Table 13 13c N 【R(125 MHz)Data in CDC13 at 25°C for compounds 28a,28b and 32‐ 34 Table 14.ア ジ ド基 の アセ トア ミ ド基 へ の変 換

第 二 章

Tablc 15.ラ ク トー ス供 与 体 と3‑0‑シリル 誘 導体 の縮 合 条 件 と結 果 Table 16.lH NMR(500 MHz)Data in CDC13 at 25° C for compounds 37‑39 Table 17.13c NMR(125ヽIHz)Data in CDC13 at 25° C for compounds 37‑39 Table 18.!H NMR(500 MHz)Data in CDC13 at 25° C for compounds 40‑45 Table 19.13c NMR(125 MHz)Data in CDC13 at 25° C for compounds 40‑45

Table 20.単 糖 イ ミデ ー ト供 与体

46と 4種

類 の

3糖

受 容 体 の縮 合 反応 と結 果 Table 21,IH NMR(500 MHz)Data in CDC13 at 25° C for compounds 47a‑50

Table 22。 13c N

IR(125 MHz)Data in CDC13 at 25° C for compounds 47a‑50

Table 23.チ オ グ リコ シ ド

66と 2‑0‑Bn 53及

び

2‑0‑Bz受

容 体

60の

縮 合 反 応 Table 24.lH NMR(500 MHz)Data in CDC13 at 25° C for compounds 52‑55

Table 25。 13c NMR(125 MHz)Data in CDC13 at 25° C for compounds 52‑55 Table 26.チ オ グ リコ シ ド

62へ

の 変 換

Table 27.IH NMR(500 MHz)Data in CDC13 at 25° C for compounds 58a‑62b Tablc 28.13c NMR(125 MHz)Data in CDCi3 at 25° C for compounds 58a‑62b

Table 29。

3糖 2‑0‑Ac供

与 体

38と 2‑0‑Bn 53及

び

2‑0‑Bz受

_{容 体}

60の

縮 合 反 応 Table 30.lH NMR(500 MHz)Data in CDCi3 at 25° C for compounds 64 and 65

Table 31。 13c NMR(125 MHz)Data in CDC13 at 25°

C for cOmpounds 64 and 65 Table 32.3糖 2‑0‑旺〕

DPS供

与体

45と 2‑0‑Bz受

容 体

60の

縮 合 反 応 Table 33.lH NMR(500 MHz)Data in CDC13 at 25° C for cOmpounds 69‑70b Table 34.13c NMR(125 MHz)Data in CDC13 at 25° C fOrcOmpounds 69‑70b Table 35.lH NMR(50CI MHz)Data in CDC13 at 25°C for cOmpounds 71‑73b Table 36.13c NMR(125 MHz)Data in CDC13 at 25° C for compounds 71‑73b Table 38.2,3‑分 岐

4糖

供 与 体

73bと 2‑0‑Bz受

_{容 体}

45の

縮 合 反応

目次 序論

第一章   3‐

^0山

シ リルヘ プ トース誘導体 の合成 第二 章   2,3‐ 分 岐 4糖 _の合成

2‐

l GlcN3(α

l 2)Hepの

合成

:GlcN3の

α― 選択的導入

2‐

2 GlcN3(α

_{l 2)Hepの}

3‑OH受

容体 へ の変換 :3,4‑ジ オールか ら

3‑OH

の再 生

2‐

3 2,3‑分

_岐

_4糖

_の合成

_{:2糖 3‑OH受}

_{容体 へ の α―}選 択 的 ラク トシル化

2‐

4 2,3‑分

_岐

_4糖

_の

_GicN3残

_{基 の}

_GlcNAc残

_{基 へ の変 換}

第 二 章

  2,3‐

/3,4‐三 分 岐

7構

_{の 合 成}

3‐

1  _{受容林の合成}

_{:Lac(βl‑4)Hepの}

_合成

3‑1‑1 

受容体前駆体、 3糖

Lac(βl‑4)Hepの

合成

3‑1‑24種 _{類の 2位} 置換基の異なる受容体の調製

3‐

2 3,牛 _{分岐 4糖 の合成}

3‑2‑1 

単糖イミデー ト供与体 46の 使用 3‑2‑2チ _{ォグリコシ ド供与体} 51の 使用

3‐

3 Lac(β

_{l‑3)Hep 3糖}

_{供与体 と 3糖 受容体の縮合}

_:3,4‑分

_{岐 6糖 の合成}

3‑3‑l Lac(αl‑3)Hepの

2‑0‑Ac誘 導体の供与体への変換

3‑3‑2 Lac(αl‑3)Hepの 2‑0‑町

〕 DPS誘 _{導体の供与体への変換}

3‑3‑3 Lac(α

ユ ー 3)Hepの 2‑0‑Ac供 与体 と 3糖 受容体の縮合

3‑34 Lac(α l‑3)HcPの 2‑0‑町

】 DPSエ _{チルチオ供与体 と} 3糖 _受容体の

縮合

3‐

4 2,3‑分 _岐 4糖 と 3糖 _{受容体の縮合}

:

3‑4‑1 2,3‑分

岐 4糖 _{の供与体への変換} 3‑4‑2ィ _{ミデー ト供与体} 72の _使用 3‑4‑3 チォグリコシ ド 73bの 使用 結論

実 験 の部 参 考 文献

謝辞・ 論文 目録

1

5 15 16

24 28 35 38 40 40 45 50 50 54 55 55 58 64

67

15253株

_{の オ リゴ糖}

7糖

の 合 成

  69

69 74 76 79 80 153

序 論

ナイセ リアやヘモフィラス属の病原性細菌は、細胞外膜 にオ リゴ糖 とリピ ド Aか

らなる糖脂質、 リポオ リゴ糖

(lipoOligosaccharide,LOS)を

産生する。この糖脂質は、

宿主 において免疫原性を有することか ら、 1980年 代か ら、ナイセ リア属の病原性細 菌である髄膜炎菌 とリン菌に対する感染予防のためのワクチ ンの標的 として注 目さ れ、 このような背景が、 LOSの 研究 を押 し進める端緒 となった。その後、ナイセ リ ア属だけでな くヘモフィラス属等の産生する LOSの 構造 と免疫化学研究によ り、 LOS

の構造解析 と抗原性 と関連が解明され、また、感染における役割を探る免疫生物学 的研究が押 し進め られた。その結果、 LOSが 病原性細菌の宿主

(細

胞 )へ の接着

^/侵

入

^/お

よび感染、な らびに、病原性の発現に重要な役割をはた していることが明 らか

にされてきている。〔 卜

^q

これまでの免疫化学

^/構

造研究で最初に明らかにされた ことは、 LOSは 腸内細菌の 産生す るリポ多糖

(lipoPolySaCCh

de,LPS)と _{異な り、}

O―

抗原 を欠損 していること である。 LOSの _{分子量は 3‑6 Kdaの} 範囲にあ り、その糖鎖の長さはオ リゴ糖の領域 に相 当する。オ リゴ糖鎖構造内には、構造変異の少ない保存された領域があり、そ れ らはコア糖鎖 と呼ばれる。コア糖鎖の中での、最 も普遍的な糖が

^L―

グリセロー

^D―

マ ンノヘプ トース

_(ヘ

プ トース:Hep)で 、 この糖鎖は、 2糖 、あるいは 3糖 として存在

す る 。 ナ イ セ リア属 の場 合 、GlcNAc(αl‑2)Hep(α

l‑3)Hepか

らな る コ ア

3糖

、 口引 ま た 、 ヘ モ フ ィ ラス属 で は 、 ナイ セ リア属 の

GlcNAcが Hepに

置 き換 わ った Hep(α^l―

2)Hep(α

l‑3)Hepか

らな るヘ プ トー ス

3糖

を有 す る。 〔・ 刻 これ らの細 菌 は、 コ ア糖 鎖Ю 中 の そ れ ぞ れ の ヘ プ トー ス に短 いオ リゴ糖 鎖 を生合 成 す る。

Pk抗原 _9]と

を

!デr̲̲GЛ

β

^{l ――→レ4Glc(β卜4)HepI}

3

↑

HepⅢαl

2

↑ GlcNAcα^l GlcNAcβl→3Galβl

ラク トーN―ネオテ トラオース _Galβl→3GlcNAc$1‑3)G』 β^l

ア シ ア ロG3 GalNAcβl■財G』_(β卜3)GlcNAc(β 卜3)Galβl

ラ ク トサ ミ ンニ 量 体 GЛβl→4GLNAcβl‐4Cattl‑3)GにNAc(β l‑3)G』 β^l

―一‐3Gal(β14)Glc(β14)HepI

I 十

^一

  

3↑

Gal(β l‑4)GIc(α卜3)HepIIαl

2

↑ GlcNAcα^l Figure l.り ん菌 の産 生す る

LOSの

糖 鎖 生合 成経路

例 え ば、 ナイセ リア属 りん菌 は、山崎 らの研 究 によ り、

2種

類 の糖鎖 生合 成経 路が存 在 す る ことが 明 らか にされ て い る (Figure l)。 〔^B削 そ の生合 成 の型 には還元 末端側 の ヘ プ トー ス

(HepI)か

らのみ糖鎖 仲長 す る一 本鎖 型 、お よび、二 つ のヘ プ トー ス ^(HepI,

HepII)両

方 か ら糖 鎖 伸長 す る二 本鎖 型 が存 在 す る。 りん菌 が糖鎖 仲 長 によ り発 現 す

る糖 鎖 抗 原 は、

PK抗

原 、〔^151ノヽラグ ロボ シ ド (ラ ク トー洋 テ トラオー ス)、

〔^{141G3 ガ} ン グ リオ シ ド^{/x2 ス} フ イ ンゴ糖 脂 質 、^1略1ラ _{ク トサ ミ ン}

2量

体^[蠅Iであ る。 これ らは いず れ も ヒ ト組 織 の糖 脂 質 、糖 タ ンパ ク に発現 して い る構造 で あ る。「_172釦

この よ うな宿 主 の抗 原 性 の模 倣 はナイセ リア属 だ けで な く、ヘ モ フ ィ ラス属 等 の粘 膜 を介 して侵 入 す る細 菌 に もみ られ 、^p卜2引 侵入 した細菌 が宿 主 の免疫 監視 機 構 か ら逃 れ 、 生存 す るた め の戦 略 の一 つで ある と考 え られて い る。

これ まで に明 らか にされ た糖鎖 構 造 の内 、我 々が注 目 した のが 、 マ ウス モ ノク ロ ー ナル抗体

2C7(MAb 2C7)の

認識す る糖鎖構造 で ある。

MAb 2C7は

、患者 か らの単 離 され た リン菌 株 の 9479を認 識 し、 また、 ヒ ト糖 鎖抗原 と交叉 反応 を示 さな い殺 菌 性 抗体 で あ る。

MAb 2C7は

りん菌 に特有 に発現す る糖鎖構 造 を認識 し、そ れ故 に、

MAb 2C7の

抗 原 決定基 は、 ヒ トに安 全な糖 鎖 ワクチ ンの標 的 として非常 に有望 で あ る。「271

GIcNAcβ^l

Galβl→4GIcNAcβ^l ラ ク トーN‐ネ オ テ トラ オ ー ス GalNAcβl→3Gal(βl‐3)GIcNAcβ^l

Gal(β l‑4)Glc(βl

̲̲̲…          3,4‑分 ^{岐 Hcp}

2,3‑分岐

Hep

GlcNAcαl

Figure 2.NIAb 2C7の抗 原 決定基 に相 当す るオ リゴ糖鎖構造

山崎 らの研 究 によ り、そ の抗 原決定基 が りん菌

15253株

の産 生す る

LOSの

オ リゴ 糖鎖 部分 で あ る こと、そ して、そ の糖鎖 の構造 は GlcNAc(αl‑2)HePII(αユー

3)HcpIか

_ら な る コア

3糖

の

HepIと HePIIの

両方 か らラク トー スが伸長 して いる ことが明 らか に

な った (Figure 2)。 〔μ_'2制 す なわ ち、非還元 末端 の

HePIIは

2,3‑分岐構造 を有 し、還元

末端 の

HepIは

3,牛分 岐構造 を有 して いる。本研 究 で は この よ うな糖鎖構 造 、^2,3‑分 岐お よび3,牛分 岐ヘ プ トース の構造 の合成 を 目指 した。

囲 的 ７ → 即

Ｈ

的 ３

→ ｐ α ｌ

Ｈ

Hep         Hep      Hep

6       3       3

↑       ↑       ^↑

Hepαl        Hcpα l      Hepα^l 7       2

↑       ↑

Hepαl    Gal(β卜2)Hepαl

Hcp

3

↑ Hepαl

2

↑ GlcNAcα^l

囲 始 凹

Hep

3 Gal(α卜3)Glc(α

6

↑      ^↑

Calαl  Hepαl

3,4‑分岐^p朗

NeuAc(α2‑8)NeuAc砲

Figure 3。 これ まで に合成 され た コア糖鎖

これ まで に、 コア糖鎖領 域 の合成研 究 は欧州 の研 究者 によ って行 われて きて いる

(Figure 3)。 最 も基本 的な構造 で あるHeP(α

l‑3)Hepの 2糖

は

1987年

にZamttSkiら に 合 成 され て い る。^1291しか しなが ら、合 成 された糖鎖構造 の ほ とん どが直鎖 型 で ある。

い^0‑3刺

1994年

に腸 内細 菌 の産 生す る3,7‑分岐ヘ プ トー スの合成 が行 われ 、旧51そ_{の後 、} ヘモ フィ ラス属 の3,4‑分岐ヘ プ トー ス の合成が

1998年

にOscarson、 ^1361そ して 、2003 年 に木 曾 らによ リカ ン ピロバ クター属 の 3,牛分岐 ヘ プ トー ス の合成^1371が報告 されて

3,4‑分岐^p7]

Glc(       Gal(βl望

Glc(β卜3)Hepαl

3

↑

いる。当研究室でも、ヘプ トース大量合成に有用な中間体を開発し、p812004年 にナ イセ リア属の

3,4‑分

岐ヘ プ トースの合成 を達成 している。

^1391し

か しなが ら、

2,3‑分

岐構造および

2,3‑分

岐と

3,牛

分岐構造を両方 もつ立体的に込み合ったオ リゴ糖鎖は、

未だ合成されていない。同時 に、

2,3‑お

よび

3,牛

分岐の両構造の合成を可能にする有 用なヘプ トース誘導体 も開発 されていない。

本研究では、

2,3‑分

岐および

3,4‑分

岐ヘプ トースの構築を可能にする新 しいヘプ ト

ース中間林を開発すると同時に、両分岐構造を有するりん菌 15253株 LOSの 糖鎖合

成をめざした。

第一章

^3‐0‐

シ リルヘ プ トース誘導体 の合成

これまで、当研究室ではヘプ トース誘導体 6の 合成前駆物質であるオク トースか ら合成された

4,6‑0‑ベ

ンジリデ ンアセタール誘導体

^3[η

〕か ら、

^3,4‑分

岐ヘプ トース 誘導体 4の 合成を達成 している

(Scheme l)。

  しか しなが ら、化合物 3は 、

2,3‑分

岐ヘプ トースの合成の出発物質 としては適さない。それ故、

^3,牛

分岐ヘプ トースに加

え

2,3‑分

岐ヘプ トースの構築を可能にするためには、ヘプ トースの 2位 、 3位 、ある

いは、 4位 のそれぞれに遊離の水酸基を任意に生 じさせることのできる新 しいヘプ ト ース誘導体の合成が必要となった。        ^・

4,6ぃ 0‐ベンジ リデン 誘導体

Gal(β l‑4)GIc(α卜3)Hep

=Lac(α^卜3)Hep

ヘプ トース誘導体

Scheme l。 当研 究 室 で これ まで に合成 した分 岐ヘ プ トース

／

＼

マ ンノース誘導体

3,4‐分 岐ヘプ トー ス

MeO

ヘ プ トー スの、

2位

、

3位

、 あ るいは、

4位

に糖 を任意 に導 入で きる受容体 を合成 す るた め、そ の 中間体 と して 3‑0‑シ リル誘 導体 (Figure 4)を 以下 の理 由か ら選択 し た。

(1)マ ンノー スの シ リル化 にお け る三級 水酸 基 の反応^J性は、

3‑OH>2‑OH>剪

^―

OHの

順 で ある。^1414引 マ ンノヘ プ トー ス は、 マ ン ノー ス と同 じ立体配座 を有 す る ことか ら

3位

水酸 基 の位 置選択 的 シ リル化 が期 待 で きる こと。

(ii)シ リル基 はアセ チル基 、ベ ンゾイル基 等 のエステル 系保護 基お よびベ ンジル基 、 ア リル 基 等 の エー テ ル 系保 護 基 共 存 下 にお いて 、官 能 基 選 択 的 に脱保 護 で き る こと。

(iil)シ リル 基 は置 換 基 の種 類 が豊 富 で あ り、化 学 的安 定 性 に優 れ た もの、或 いは容 易 に除去 され る もの、 を反応 の 目的 に応 じて選択す る ことがで きる こと。

本 章 で は 、上記 の (i)に 注 目し、3‑0‑シ リル誘導体 の合成 、すなわ ち、3‑0‑シ リル 誘導体 はヘ プ トー ス の ^3,牛ジオール誘 導体 の

3位

水酸基 の位 置選 択 的 シ リル化 によ

り得 られ る と考 え た 。 導 入 す る シ リル 基 と して トリエ チ ル シ リル

(TES)基

及 び ′―ブチ ル ジメチ ル シ リル (「

BDMS)

基 を選 択 した 。

Figure 4.3‑0‑シ リル誘導体

3,牛ジオー ル誘 導体

8の

合成

:化

_{合 物}

6の

ピ リジ ン溶液 に、無水酢酸 と触 媒量 の 牛 ジ メチル ア ミ ノ ピ リジ ンを加 え、室温 で

12時

間反応 させ 、化 合物

7を 100%の

収率 で得 た 。続 いて化 合 物

7の

3,4‑0‑ブタ ンダイ アセ タール

(BDA)を

^{室 温 にて トリフ}

ル オ ロ酢酸^/水 (9:1,V/V)で

20分

問処 理す る ことで酸加水分解 し、^3,4‑ジオール

8を

収 率

91%で

得 た。

3,4‑ジオ ール

8に

塩 化 トリエチル シ リル

(TESCl)あ

るい は塩化 トブチル ジメチル シ リル

(TBDMSCl)を

^{反応 させ た} (Scheme 2)。 Table lに 反応 条件 と結果 を示 した。

(,:日 E!c

Scheme 2.3位

水酸 基 の選択 的 シ リル化

9:R=TES

10:R=TBDMS

Table l.3,牛 ジオー ル

8の

シ リル化 条 件 と結果

シ リル化剤

溶媒

^/塩

基

温度^/時間 収 率

TESCI(2.O equiv.) TBDM[SCI(2.O equiv.)

ピリジン

DMF/イ ミダゾール

(2.5 equiv。)

0°

C/30 min  89%

it./22h      90%

3,牛ジオ ー ル

8の TES化

を氷 冷 下 にて 3,牛ジオ ー ル の ピ リジ ン溶 液 に塩 化 トリエ チ ル シ リル

(TESCl,2当

^量

)を 30分

間 反応 させ る こ とで行 った 。 カ ラム精 製 後 、3‑

0‑TES 9を

_{収 率}

_89%で

_{得 た 。}

_{3‑0‑TES誘}

_{導 体}

9で

あ る ことは 、

lH NMR分

_{析 によ り}

TES基

由来 の Si(Cr2CH3)3の シ グ ナ ル _(δ=0.66,m,6H)、 Si(CH2Cr3)3の シ グナル _(δ

= 0,97,t,9H)の

出現 、 及 び 、牛O打 _{シ グナ ル (δ}

=2,72 PPm)の

シ グナ ル の 出現 、 さ ら に、^{3J4‑OH,H4に} よ る シ グナル 分 裂 を

H‑4と 4‑OHそ

れ ぞ れ に観 測 した こ とによ り決 定 した 。

同様 に

8の TBDMS化

は 3,4‑ジ オ ー ル

8と

イ ミダ ゾー ル (2.5当量

)の

^{ジ メチ ル ホ}

ル ム ア ミ ド

(DNIF)溶

液 に室 温 にて 塩 化 トブチ ル ジ メ チ ル シ リル (2.0当^量

)を

^固体

の ま ま一 気 に加 え 、

4.5時

間反 応 させ て行 った。 カ ラム 精 製 後 、3‑0‑■〕

DMS化

合 物 を収 率 で

90%で

得 た 。3‑0‑■

,DMS誘

_{導 体}

9は

、

lH NMR分

_{析 によ り}

TBDMS基

由来 の[Si(CH3)2C(Cr3)3]の シ グ ナ ル (δ =0。92,s,9H)、 [Si(Crf3)2C(CH3)3]の シグナ ル

(δ =0。12 and O.11,s,3 H each)の

出現、及び、牛 Orシ グナル

(δ

=2,71 ppm)の ^シグ

ナル の出現 、 さ らに、DQF―

COSYに

お いて

H‑4と 4‑OHの

相 関 ピー ク を観測 した こ とによ り決定 した。

以 上 、マ ンノー ス と同様 にヘ プ トー ス ^3,4‑ジオール

8の 3位

水酸基 の反応 性 は高 く、位 置選 択 的 シ リル化 を

90%の

収率 で達成 した。 また、 この反応 で は 牛0‑シリル 化物 は生成 しなか った。

3位

水酸 基 の選択 的 シ リル化 よ り3,牛ジオール か ら3,牛分 岐 ヘ プ トー ス合成 に利用 できる 牛

OH受

容体 を高収率で得 る ことが で きた。

脱 3‑0‑シ リル化

:3位

遊離 水酸基 の再 生

3‑0‑TES誘

_導体

9と

3‑0‑旺 〕

DMS誘

_導体

10の

それぞれ の

4位

水酸基 の アセチル 化 を行 い、牛

0‑Ac/3‑0‑TES誘

導体

11(93%)お

よび 4‑0‑Ac/3‑0‑旺 〕

DMS誘

導体 ¹²

(97%)を

得 た 。得 られ た

4‑0‑Ac/3‑0‑TES誘

_導体

11と

4‑0‑Ac/3‑0‑狂 〕

DMS誘

導体

12は

どち らも

lH NMR分

_{析 によ り、}

_H‑4シ

グナル の低磁 場 シ フ トを観測 した ことよ り

4位

水酸 基 が アセ チル化 され た ことを決定 した。Table 3.に そ れぞれ の化 合 物 の帰

属 したプロ トンのシグナル値 (ppm)を 示 した。

^{Talble 4.に}

対応する 13cの 値を示し

た。

アセ チル転 移化 合物

11:R=TES 12:R=TBDMS

Schc】ne 3.月比

 3‑0‑TES

13

化 及 び脱

3‑0‑TBDMS化

Table 2.脱

3‑0‑TES及

_{び脱 3‑0‑狂〕}

DMS化

の反応条件 と結果

反応 条件 化 合物 13 アセ チル転移 14

TES TBDM[S

1%ヨ

ウ素/メ タ ノール

,室

^温

1%ヨ

ウ素/メ タ ノール

,室

^温

TBAF/AcOH(1:1),THR 50° C

TFA/H20(9:1,V/V),室

温

88%

生 成 物 多 数

68%

93%

22%

得 られ た 牛

0‑Ac/3‑0‑TES誘

導体

11と

4‑0‑Ac/3‑0‑狂 〕

DMS誘

導体

12の

それぞ れ の脱 シ リル化 を行 った (Scheme 3)。 Table 2に反応条 件 と結果 を示 した。

牛

0‑Ac/3‑0‑TES誘

導体

11の

脱

TESは 1%ヨ

ウ素 メタ ノール溶液^{[ Iを}室温 にて 50 分 問処 理 す る こ とで 、

3‑OH誘

導体

13を 88%の

収率 で与 えた。

同様 に

1%ヨ

ウ素 メタ ノール溶液〔^41を使用 して ^4…0‑Ac/3‑0‑旺〕

DMS誘

導体

12の

脱

TBDMS化

反応 を行 った。

12の

脱 シ リル の進行 は遅 く、反応 開始 か ら

7日

後 にお いて も

TLC分

析 によ り出発物質 は残存

(Rf=0,66)し

^{てお り、また、}

4種

_{の生成物 (Rf}

=0。41,0,25,0.20,0。

05)の スポッ トの出現を確認 した。 これ らのうち

^Rf=0。

41の 生成 物が脱シリルされた 目的物質 13で あることがわかった。

次 に、牛

0‑Ac/3‑0‑■

〕 DMS誘 導体 12の テ トラヒ ドロフラン溶液中に室温 にて氷 酢酸 (30当 量

)、

TBAF(l M THF溶 液 ,15当 量 )を ^{順次加え、}

^1451̲晩

^{室温にて反応} させた。脱 シリル化の反応は非常に遅 く、 TLC(9:1,ト ルエ ン

/ア

セ トン )分 ^析で生成

物の非常に薄 いスポ ッ トの出現 を確認できる程度であった。脱 シリル化 の進行 を促 すため反応溶液を油浴上

(50°

C)で 加温 し、 TBAF(l M THF溶 液 ,15当 量 )を 追加 した後、一晩反応 させた。 TLC(141,ジ クロロメタン

/ア

セ トン )12の ^{スポ ットの消}

失、二つの生成物のスポ ット

(主

生成物 Rf=0。 24,少 量生成物 Rf=0。 18)を 確認 し

た。カ ラム精製後、主生成物 として 3‑OH誘 導体 13を 収率

^63%、

及び、少量生成

物 としてアセチル転移化合物の

^3‑0‑△

c/4‑OH誘 導体 14を 収率

Table 3.lH NMR(500 MHz)Datattlin CDC13 at 25°C for compounds 7‑14 compound       H̲l       H̲2       H̲3       H‑4       H‑5

(3デ12)   (3J2,3)   (3y3,4)   (3J4,5)   (3y5,6)

H‐6a

(3y67a)

H‑7a     H‑7b

(3J6,7b)  (2ち.7b)

4.75

(■0) 4.81 (L5) 4.73

(■5) 4.73

(■5)

4。73

(■5) 4.74 (h5) 4.82

(■5) 4.78 (h5)

3.69       4.70       4.19       3.92 (2.8)     (lo.5)     (10.0)     (2.0) 3.75      3.84      3.55

(3.0)      (9.5)      (9.5)

3.61      3.94 (3.0)      (9.0)

3.67

(■5)

3.69      3.65 (10.0)     (1.5)

4.31     4.24 (6.5)      (11.0)

4。38       4.31 (5.5)      (11.0) 4.35       4.31 (5.5)      (10.0) 4.35      4.31 (6.0)     (11.0) 4.34      4.21 (5.5)      (11.0) 4.34      4.21 (7.5)      (11.0)

4。34      4.25 (5.5)      (11.5) 4.39      4.32 (5.5)     (11.5)

5。45

(6.5) 5.44 (7.5) 5.49 (7.5) 5.48 (7.0) 5.21 (7.5) 5.21 (5.5) 5.32 (8.0) 5,47 (8.0)

3.60      3.93      3.70      3,65 (3.0)      (9.0)     (10.0)     (1.5) 10

12

3.64      4.07       5.43       3.84 (2.5)     (10.0)     (10.0)     (2.0) 3.64      4.05      5。45      3.86 (2.5)      (9.5)     (10.0)     (2.5) 3.74      3.84      5.09      3.89 (3.5)     (10.0)     (10,0)     (2.0) 3.83      5。11      3.82      3.77 (3.0)      (9.5)      (9.5)      (1.5) 14

〕_The lH…chemical shifts(ppm)Were detettnined by comparat ely analyzing 2D NMR data(DQF―

COSI

HMQC and HNIBC),and the卜 couplings(Hz)were Obtained by either analyzing the DQF― COSY or lD spectra.

22%で

得 た。 この結果 よ り、

TBAFを

使 用 した脱 シ リル化 にお いて は、 フッ化物 イ オ ン

(F)の

強 い塩 基性 を酢酸 によ り緩 衝 して も、

4位

_{水酸基 か ら}

3位

水酸基 ヘ アセ チ ル 転 移 を起 こ した化合物

14を

生 じる ことがわか った。 それ 故 、酸 加 水 分解 によ る脱 シ リル化 を行 うことに した。

牛0‑Ac/3‑0‑旺

lDMS誘

導体

12を

室温 にて トリフル オ ロ酢酸/水 (9:1,V/V)1451で 処理 した 。そ の結果 、

TLC(1:1,酢

酸 エチル^/ヘキサ ン

)よ

り、反応 開始

5分

後 の時点 で 12 の ス ポ ッ トの完全 消失 を確認 した。反応溶液 に トル エ ンを加 え減 圧 濃縮 し、カ ラム 精 製 によ り生 じた シ リル アル コール を除いた後 、

3‑OH誘

導体

13を 93%の

収率 で得 た。

3‑OH誘

_{導 体}

13で

あ る こ と は 、

lH NMR分

析 に よ り、

TBDMS基

由 来 の Si(Cr3)2C(CH3)3｀ SiCH3)2C(Crf3)3のシグナルの消失、及 び 、3‑O打 シグナル (δ

=2.27

ppm)の

_{出現 、 さ らに、}3J3‑OH,H‑3に

よ る シグナル分裂 を

H‑3と 3‑OHそ

れぞれ に観測 した ことによ り決定 した。

Table 4.13c NMR(125 MHz)Data〔

^珂in CDC13 at 25°C for compounds 7‑13

compound C‐1 C‐2 C‑3 C‑5 C‑7

7     100.5 8      98.8 9      99.9 10     100.0 11     100.2 12      100。 3 13     100.2

75。2 77.2 78.0 77.4 78.1 78.0 78.1

69.0 70.8 73.3 72.8 71.2 71.3 71.2

62.6 67.5 62.7 67.0 67.8 67.7 67.8

68.7 70.6 71.1 71.2 69.0 69.0 69.0

67.6 73.0 69.2

69。2 67.3 67.3 67.3

61.7 62.6 62.7 62.7 62.3 62.3 62.3

岡 The 13c̲chemical shifts(ppm)Were detellllined by comparat ely analyzing 2D NMR data(DQF― COSゝ

HMQC and HMBC).Only he data for the skeletal carbons are presented,and those for other carbons are listed in he expenmental section.

アセ チ ル 転 移 化 合 物 の ^3‑0ぃ

Ac/4‑OH誘

導 体

14で

あ る こ とは 、

lH NMR分

_{析 に よ}

り

H‑3の

シ グナ ル の低 磁 場 シ フ ト (Table 3,△δ=1.06 PPm)、 牛

Orrシ

グナ ル (δ

=2.97 ppめ

の 出現 、 さ らに、^{3J4‑OH,H4に} よ る シ グナ ル分 裂 を

H‑4と 4‑OHそ

れ ぞ れ に観 測

した こ と に よ り決 定 した 。

以上のことか ら、 3‑0‑TES基 は 1%ヨ ウ素メタノール溶液

^[

〕 で除去でき、そして、

3‑0‑旺

IDMS基 は トリフルオロ酢酸

^/水 (9:1)146】

で除去できることがわかった。

さ らに

3‑OH誘

導体

13を

高収率 で得 るため、^3,4‑ジオール

8か

ら 3‑0‑シ リル化 、 牛0‑アセ チ ル化 、脱 3‑0‑シ リル化 の

3工

程 の反応 を連続 的 に行 い、カ ラム精 製 を最 終工程 の脱 シ リル化 反応後 にのみ行 う ことに した (Scheme 4)。

3‑0‑TES化^/アセチル化^/脱 3‑0‑TES化(精製)

3‑0‑■

3DMS化

/アセ チ ル 化 脱 3‑0‑TBDMS化 (精 製)

8   

^°Me      13

Scheme 4.実験操作の簡略化

^:3,4‑ジ

オール 8か ら 3‑OH誘 導体 13へ の変換

3‑0‑TES化

_{を経 由す る方 法}:3,4‑ジオ ー ル

8を

ピ リジ ン

TESCl(2当

量

)で TES化

(0°

C,20分

_間

)し

、後 処 理 後 、粗 生成 物 を精 製 す る ことな く室 温 にて

2日

間 アセ チ ル 化 (ピ リジ ン/無 水 酢 酸 ,蝕

1,v/v)を

行 った 。粗 生成 物 を真 空 下 で乾 燥 した後 、そ の ま

ま

15分

間室温 にて トリフル オ ロ酢酸^/水 _(9■

,v/V)で

脱

3‑0‑TES化

した。反応 混 合 物 を濃縮 後 得 られ た粗 生成 物 を フ ラ ッシュカ ラム ク ロマ トグラフィー で精 製す る こ

とによって、

3‑OH誘

_導体

13を 91%の

収率 で得 た。

3‑0‑旺〕

DMS化

_{を経 由す る方 法}:3,4‑ジオール

8を DMF中

イ ミダ ゾール (2.5当量)

存 在下

2当

量 の

TBDMSClで

室温 にて

6時

間

TBDMS化

し、反応溶液 の後処理後 、 得 られ た粗 生成物 を精 製 す る ことな く室温 にて

4日

間 アセ チル化 (ピ リジ ン/無水酢 酸,2:1)を行 った。上記 と同様 に、精 製す る ことな く トリフル オ ロ酢酸^/水 (9:1)で ¹⁵ 分 間脱 3‑0‑狂〕

DMS化

した。 濃 縮後 得 られ た粗 生成物 フラ ッシュカ ラム ク ロマ トグ

ラフィー によ り精 製 し、牛

0‑Ac/3‑OH誘

導体

13を 87%の

収率で得 た。

上記 の一連 の反応 によ り、大 量 に供給 で きる

2位

にベ ンジル基 を有 す るヘ プ トー ス誘 導体

6か

ら導 かれ る 3,4‑ジオール誘導体

8を

用 いて 、

3位

水酸基 の位置選 択 的 シ リル化 によ り

4位

に遊離 水酸 基 を有 す る誘導体 を、そ して、牛0‑ア_{セ チル化 後 、} 脱 3‑0‑シ リル化 を行 う ことによ り

3位

に遊離水酸基 を有す る誘導体 を調製で きるよ

うにな った。

Scheme 5に

示す よ うに、3‑0‑シ リル誘導体 の合 成法 を確 立 した ことによ り、^3,4‑お よび 2,3‑分岐ヘ プ トー ス に くわ え、最 近 にな って ナイ セ リア属 髄 膜 炎 菌 で発見 され た ^2,3,4‑分岐ヘ プ トー スロ側の構築 も可能 とな る。3,4‑分岐ヘ プ トー ス は 3‑0‑シ リル誘 導体

9/10の

牛0‑グリコシル化 物 を脱 3‑0‑シ リル化 した後 、3‑0‑グ リコ ンル化す る こ

とで構 築 で き る。2,3,4‑分岐ヘ プ トー ス は、

2通

りの合 成経路 で構 築 で き る。す なわ ち、上記 の 3,4…分 岐ヘ プ トース を脱 2‑0‑ベ ンジル化 した後 、2‑0‑グ リコ シル化 す る 経路 、 あ るいは、3‑0‑シ リル誘 導体

9/10か

_ら2,牛分 岐ヘ プ トース合成 し、脱 3‑0‑シ

リル化/3‑0‑グ リコシル化 を行 う経路 で ある。2,3‑分岐ヘ プ トース構造 も、牛0‑Ac/3‑0‑

シ リル誘 導体

11/12か

ら

2通

りの合成経路 で構築 で き る。す なわ ち、脱 3‑0‑シ リル 化 よ り

3位

か らグ リコシル化 を行 う経路、 あるいは、脱 2‑0‑ベ ンジル化 よ り、

2位

か らグ リコシル化 す る経路 で あ る。

1.4‑0‑グリコンル化 2.脱3‑0‑シリル化 3.3‑0‑グ リコシル化

3,4‑分岐ヘプ トース

2,4‑分岐ヘプ トース

2,3‑分岐ヘ プ トース

2,3‑分岐ヘ プ トース

4.脱 2‑0‑ベ ンジル化

5。 2‑0‑グ リコシル化

4.脱3‑0‑シリル化

5。 3‑0‑グリコシル化

2,3,4‑分岐ヘプ トース

2,3,4‑分岐ヘプ トー 9:R=TES

10:R〓TBDMS

OMe ll:R=TES 12:R=TBDMS

1.牛0‑グ リコシル化 2.脱2‑0‑ベンジル化 3.2‑0‑グ リコシル化 1.脱2‐0‑ベンジル化 2.2‑0‑グ リコシル化 3.脱3‐0‐シ リル化 4.3‑0‑グ リコシル化

1.脱 3‑0‑シリル化 2.3‑0‑グ リコシル化 3.脱 2‑0‑ベンジル化 4.2‑0‑グ リコシル化

Scheme 5。 3‑0‑シ リル誘導体 の分 岐ヘ プ トー ス構築 への利 用

この よ うに、3‑0‑シ リル誘 導体 を使 用す る ことで ^{2,3‑、 3,4‑お}よび ^2,3,4‑分岐ヘ プ トー ス の構 築 が 可 能 とな った だ けで な く、そ の分 岐 ヘ プ トー ス構 築 のた め に複 数 の 合 成経 路 が選 択 で き るよ うにな った。 この ことか ら 3‑0‑シ リル誘 導体 が分 岐 ヘ プ ト ー ス合 成 に非常 に適 した誘導体 で ある といえ る。

これ まで に報 告 され て いる最 も頻 繁 に選択 され るヘ プ トース誘 導林 の合成方 法 は、

ヘ プ トー ス の 2,3‑ジオール誘 導体 か ら有機 スズ 中間体 を経 由 した位 置 また は

3位

_選

択 的 アル キル 化 、位 置 または

2位

ベ ンゾイル化 あるいは相 間移 動触 媒 を使 用 した位 置 また は

2位

選 択 的 アル キル化 によ り

2‑OHま

_{た は}

3‑OH誘

導体 を与 え る もので ある (SChemc 6)。 [36,37,47,48〕

[A][371

BnBr,TBAB/107o aq.NaOH,CH2C12

a・Bu2SnO/benzene b.PMBCl,TBABんenzcne

78%

[B][36〕

a・Bu2SnO,tolucne,reflux,1.5h b.BzCl,0°C,4h,717D

Rl=Hl R2=Bz(71%) Rl=Bz,R2=H(19%)

a・Bu2SnO,benzene,rcaux,lh b BnBr,TBAI,reaux,12h

[c][4コ

BnBr,5%aq.NaOH,TBAB,CH2C12

a・Bu2SnO,bcnzene,reaux,2h b.BnBr,benzene,reaux,6h

OBn Rl=Bn,R2〓 H(77%) Rl=H,R2=Bn(6%)

PM鹸

66% ^°Bn a.NaOMe,MeOH

b.BnBr,NaOrVH29,TBAB,CH2C12

。_(C晩)3NHZ

Scheme 6。

有機すず中間体及び相関移動触媒を使用する方法

85% ^{°(C H2)3NHZ}

そ の ほ か に、2,3,4‑ト リオ ー ル か ら 2,3‑オ ル トエ ス テ ル 中 間体 酔^9'501を経 由 し、

4位

に 保 護 基 を導 入 後 、 プ ロ トン酸 を反 応 させ

2位

に ア セ チ ル 基 を 形 成 す る方 法 も あ る (SChemc 7)。

R=lCH212PhNHCOC鳴

 &棚 Hl龍 絆

h°tt Mectt u αAc③,DMAR町 ^丘/CH20か り

Scheme 7.オ

_{ル トエ ステル法}^{Iり '覺I}

序論 で述 べ た よ うに これ らの方 法 によ り合成 が達成 され た分 岐 ヘ プ トー ス は、^3,4‑

分 岐及 び ^3,7‑分岐ヘ プ トー スで あ り、未 だ ^2,3‑分岐ヘ プ トース の合成 は達 成 され て い な い。従 来 の方 法 で は、 導 入 で き る保 護 基 が アル キル エ ー テル また はベ ンゾイ ルや アセ チ ル基 に限 定 され るた め、脱保 護 にお いて他 の保 護基 と差別化 が 困難 とな る。

そ の結 果 ど う して も合 成 経 路 が 複雑 にな って しま う。 つ ま り、従 来 の方 法 で は高度 に分 岐 したヘ プ トー ス構造 に対応で きなか った と考 え られ る。

Scheme 6で

示 した方 法 は一般 的 に反応 の再 現性 が低 いため常 に一定 の収率 で反応 を行 う ことが難 しく、反応基質 によって も収率 は 65%〜

85%と

ば らつ きが ある。また、

位 置 異 性体 を生 成 した場 合 、 そ の分 離 の た め の精 製 操 作 に多 くの時 間 を費や す こと にな る。団

ゆ え に、本 章 にて行 った ヘ プ トー ス の ^3,牛ジオール の

3位

水酸基 の選択 的 シ リル 化 によ り分 岐合 成 に有 用 な誘 導体 を導 く方 法 は、前述 した従 来 の ^2,3‑ジオール^/2,3,4‑

トリオール を経 る方 法 よ りも実用性 、汎用性 に優 れて いる といえる。

2章

で は、 この3,4‑ジオール にお ける

3位

水酸基 の選択 的 シ リル化 を使用 し、実 際 に 2,3‑分岐糖 の合成 を行 った。 さ らに、

3章

で は本章 で得 られ た 牛

OH誘

導体

9及

び

10を

使 用 し3,4‑分岐糖 の合成 を行 った。

第 二 章

^2,3‐

分 岐 4糖 _{の 合 成}

本章の目的は りん菌 15253株 の LOS内 の

2,3‑分

岐ヘプ トース構造の構築を達成す る ことである。

^2,3‑分

岐ヘプ トースは、 2位 に 伴 アセチルグルコサ ミン、 3位 にラ ク トースがそれぞれ α― グリコシ ド結合 した構造であ り、未だ合成が達成されていな い糖鎖構造である。

本章はこの

2,3‑分

岐ヘプ トースを Scheme 8に 示すように、まずヘプ トース 17の

²

位 に GlcN3を 導入 し、

GlcN3(αl 2)Hep 21aを

合成する。 この 2糖 を

3,牛

ジオール

24

へ導き、第一章で確立 した方法によ り 3‑OH誘 導体 26へ 変換する。 ラク トシル化 を行い、そ して最後 にグルコサ ミン残基上のアジ ド基をアセ トアミ ド 34へ 変換する 方法を選択 した。

21a ^°Me

Scheme 8.2,3‑分 岐ヘ プ トースの合成経路

この よ うな 合 成 経 路 を とる こ とか ら 2,3‑分岐ヘ プ トー ス の構 築 につ いて は以下 に 示 す [2‑1卜

[24]の ^4つ

の構成 で述 べ る ことにす る。

[2‑1]GlcN3(α l 2)Hepの_合成:GlcN3のα―選択 的導入

[2‑2]GlcN3(α l 2)Hepの

3‑OH受

_{容体 へ の変換}:3,牛ジオールか ら

3‑OHの

_{再 生}

28a:R=N3 34: R=NHAc

[2‑3]2,3‑分

岐 4糖 _{の合成:2糖} 3‑OH受 容体への α― 選択的ラク トシル化

[2刊 ^2,3‑分

岐 4糖 の GlcN3残 基上のアジ ド基のアセ トアミ ド基への変換

[2‐1]GlcN3(α

l 2)HePの

合成

6

Schem〕

9.受

容体

16及

び 17

15:R=C(CH3)2 7:R=Ac の調製

16:R=C(CH3)2 17:R=Ac

この 2糖 合成には、受容体 として

^{6,7‑0‑イ}

ソプロピリデン 16及 び、

6,7‑0‑ア

セチ ル誘導体 17の 2つ を使用した。

6,7‑0イ

ソプロピリデン受容体は

(2ぢ,3o…Methy1 2‑0‑benzyl―_{(グ ,3七}dimethoxybutane―

2:,3'―diyl)―L―gゥcgЮ^―Ot―DttβttO―heptopyranoside(6)か ら 二 工 程 で 合 成 し た (Scheme 9)。

化 合物

6を

アセ トン中、o―カ ンフ ァー スル ホ ン酸存在 下 ^2,2‑ジメ トキ シプ ロパ ン を室温 にて

2時

_{間作 用 させ 、}6,7‑0‑イ ソプ ロ ピ リデ ン誘導体

15を 98%の

収率 で得 た。続 いて 、化 合物

15の 2位

のベ ンジル基 をメタ ノール 中

10%メ

ゞラジウム^/炭素

(Pd/C)存

在 下 、

70時

間接触 水 素添 加す る ことで除去 した。 カ ラム精 製 に続 く結 晶化 の後 、6,7‑0イ ソプ ロ ピ リデ ン受容体

16を 96%で

得 た。

第一章で得 られた

^6,7‑ジ

ー

_0‑ア

セチル体 7の 酢酸エチル溶液 を上記 同様 に 2位 の ベ ンジル基の除去 を行った。カラム精製後、

^6,7‑ジ

ー

_0‑ア

セチル受容体 17を 収率 98%

で得た

(Scheme 9)。

2‑OH誘 導体であることは lW13c NMRス ペク トルよ り、芳香族環プロ トン、及び、

Cr2 Phの シグナルの消失、 H‑2シ グナルの低磁場シフ ト、

^2‑O″

シグナルの出現、

及び、 C‑2シ グナルの高磁場シフ トを観測 したことによ り決定 した

(Table 7)。

K2C03,Ci3CCN in CH2CL

の合成

NH

16:R=C(CH3)2 17:R=Ac

Scheme ll.GlcN3(α卜2)Hep

氷 温

  B断

̀玉

1警

ゃき

/粁

cc13 18b

ヘミアセタール

Scheme 10。

供与体 18の _調製

供与体 はグルコサミンのイミデー ト誘導体 18を 使用 した。供与体 となる

2‑ア

ジ ドー

2‑デ

オキシ

^̲D―

グルコース (GlcN3)誘 導体は van Boomら が報告 した方法で調製 し た。

^Dl]さ

らに、ィミデー ト誘導体の調製 も文献

^1521ど

ぉ りの操作で行った。ただし、

α― 体 とβ… 体混合イミデー ト、あるいはβ― イ ミデー トは、前者は室温にて、そ して後者 は、氷浴下 にて炭酸カ リウム存在下でヘミアセタールに トリクロロアセ トニ トリル を反応 させることで調製 した

(Scheme 10)。

目的 とする

GlcN3(α

l 2)Hep 2糖 誘導体を上記で調製 した受容体 16お よび 17と GlcN3供 与体 18の 縮合反応によ り合成 した。反応条件 と結果 を

Table 5に

示 した。

MeO       oMe MeO       OMe 19b:R=C(CH3)2 21b:R=Ac

18 or18b

19a:R=C(CH3邊 21a:R=Ac

Table 5,GlcN3供

与体 ^18と 、ヘプ トース受容体 ^16お よび 17の 縮合条件と結果

isolated yield[%]

釦 仕 ^y ttptor輸 ∝郎部鋼Ⅵ留・

^{ａα ︐︲⁚ｔｉＯβ y絶 電g働 離 蔀 ♂ 洋JttStte歩 緋 S}

1団 C(Me)2

2  C(Me)2 3  C(Me)2

4   C(Me)2

5  C(Me)2 6  Ac

β O.04

41:  0・2 4::  0・2

β  O。2

β O.04

4::  0°2

β  O.2 β O.04 β  O。2

β O.04

CH2C12   20 Et20    丘t.

Et20    70

dioxane  r.t.

dioxane  nt.

Et20    it・

Et20   

丘t.

Et20   

丘t.

dioxane  it.

3.7:1 56( ^/12) 1.9:1 78(51/27)

2.6:1  65(47/18) 4.2:1  57(46/11)

4:1  55(薯/11) 83(59/24)

77(56/21)

80(58/22)

33(26/7)

33%

27%

15%

2.4:1

2.7:1

2.6:1

14%

11%

4%

H%

10   Ac dioxane  f.t.   3.8:1  29(23/6)

5%

16%

14%

All reactions were caコried out using l.O equiv ofacceptor and l.6 equiv ofdonor unless otherwise noted.

la〕 The arnounts of TMSOTf were based on the donoi  [b〕 1.O equiv of acceptor and O.85 equiv of donor were used.

[A]6,7‑0‑イ

ソプロピリデン受容体 16を 使用 した場合

(Table 5,cn町 ^1‑5)

受容体 16に 対 して

1.6当

量の供与体 18を 使用 し

(entry lは 0,85当

量 )溶 ^{媒 として、}

ジクロロメタン、ジエチルエーテル、あるいは

^1,4‑ジ

オキサ ンを用い、反応温度は

室温、

^{‑20° C、}

及び

^‑70°

Cで 縮合反応を行 った。

いずれの条件下 においても TLC(3:32,ヘ キサ ン

^/ト

ルエ ン

^/酢

酸エチル )分 ^析によ

り供与体 18の スポ ッ トが 30分 以内 に完全 に消失 し、 4つ の生成物 のスポ ッ ト (19b:Rf=0.17,19a:Rf=0。

29,23:Rf=0。

48,20:Rf=0.54)を 確言 忍することができた。

2‑0‑TMS受 _容体

20、 GlcN3(αl 2)Hep 19a、 GlcN3(βl 2)Hep 19b、

未反応受容体 16を

フラッシュカラムクロマ トグラフィーにより分画した。また、

^GlcN3(αl 2)Hep 19a画

分か らは トリクロロアセ トアミドを結晶として単離した。強い UV吸 収をしめす 洋

グリコシ ド 23は 単離せずに排除した。