博士（薬学）西園直純 学位論文題名
硫黄原子の特陸を禾嵋した糖部凌換ヌクレオシドの合成と性質 学 位 論 文 内 容の 要 旨
硫 黄 原 子 の 多 彩 な 性 質 を ヌ ク レ オ シ ド 化 学 に 応 用 し 、 抗 ウ イ ル ス 剤 の 開 発 を 目 指 し た 含 硫 ヌ ク レ オ シ ド の 合 成 研 究 と 、 酸 化 的 脱 硫 フ ッ 化 反 応 に よ ル ヌ ク レ オ シ ド 糖 部 水 酸 基 の ト リ フ ル オ ロ メ チ ル 化 を 行 い 、 合 成 し た ヌ ク レ オ シ ドの性質について検討を行った。
新 規 抗 ウ イ ル ス 剤 の 開 発 を 目 指 し た 含 硫 ヌ ク レ オ シ ド の 合 成 研 究 核 酸 の 代 謝 拮 抗 剤 は 抗 ウ イ ル ス 剤 な ど の 現 実 的 な 治 療 薬 と し て 中 心 的 な 役 割 を 担 っ て お り 、 今 日 も こ れ ら を 開 発 す る 研 究 が 引 き 続 き 精 力 的 に 行 わ れ て い る 。 近 年 、 新 規 抗 ウ イ ル ス 剤 開 発 の 必 要 性 か ら 糖 環 部 分 を そ っ く り 他 の 環 で 置 き 換 え た 擬 似 糖 の 合 成 も 行 わ れ 始 め て き た 。 糖 部 フ ラ ノ ー ス 環 の 酸 素 原 子 を 硫黄 原 子 に置 き 換 えた4｜ ‐ チオ ヌ ク レオ シ ド 類は 、 ホ スホ リ ラ ーゼ による 加 水 分 解 反 応 に 抵 抗 性 を 示 す な ど 興 味 深 い 性 質 が 見 い 出 さ れ 、 最 近 注 目 を 浴 ぴ て いる 化 合 物で あ る 。一 方 、B． megateriumより 単 離 され たoxetanocinAは 、 糖 部 に オ キ セ タ ン 環 を 有 す る と ぃ う 興 味 深 い 構 造 の み ば か り で は な く 、HIV やHSVを は じ め と す る 様 々 な ウ イ ル ス に 対 し て 増 殖 抑 制 作 用 を 示 し た た め 、 数 多 く の 誘 導 体 が 合 成 さ れ て い る 。 著 者 は こ れ ら 両 者 の 構 造 的 特 徴 を あ わ せ 持 つ3． ‐ チ オ オ キ セ タ ノ シ ン 類 を 新 規 抗 ウ イ 少 ス 剤 と し て 設 計 し た 。 標 的 化 合 物 を 合 成 す る の に 先 立 ち 、3， 3‑bis[(benzoyloxy)methyl]‑
thiacyclobutane‑l‑oxide（1） を モデ ル 基 質とし て用いPummerer反応に よるチエ タ ン ヌ ク レ オ シ ド 合 成 の 条 件 検 討 を 行 っ た 。 1と シ リ ル 化 チ ミ ン と の Pummerer反 応 の 場 合 、 ヨ ウ 化 亜 鉛 存 在 下 塩 化 メ チ レ ン 中2当 量 の シ リ ル 化 チ ミ ン を 用 い て 反 応 を 行 う と 最 も 良 い 結 果 を 与 え た 。 ま た こ の 条 件 下 、 他 の シ リ ル 化 核 酸 塩 基 も 同 様 に 反 応 が 進 行 し チ エ タ ン ヌ ク レ オ シ ド が 得 ら れ た 。 標 的 化 合 物 の ー つ で あ る3． ‐ チ オ ．2｜ ‐ ノ ルオ キ セ タノ シ ン 誘 導体 はL― ascorbicacidか ら12行程 、通算収 率12％で 合成した（2R，コD‐3‐benZ0yloxy‐2‐
［（lコenZOy10Xy）nlemyl］‐miaCyClobutane‐1‐0Xideとシリル化核酸塩基とのPumnlerer 反 応 によ り 合 成し た 。 また3． ゛ チオ オ キ セタ ノ シ ン誘 導 体 も同 様 にI）Ixylose から19行程、通算収率2ワ。で合成した（2R，3D‐2，3−bis［（benZ0yloxy）memylト miaCyc10bu細e‐1・0xideと シ リ ル 化 核 酸 塩 基 と のPummerer反 応に よ り 合成 し た 。 以 上 合 成 し た チ エ タ ン ヌ ク レ オ シ ド 類 は ぃ ず れ も 抗 ウ イ ル ス 活 性 を 示 さ なかった。
−29ー
糖 部 水 酸 基 卜 リ フ ル オ ロ メ チ ル 化 ヌ ク レ オ シ ド の 合 成 と そ の 性 質 近年、 様々 な修 飾ヌ クレ オチ ドが合成されアンチセンス、アンチジーン法 等 に応用されている。なかでも、ヌクレオシド糖部2．位は様々な置換基を比 較 的容易 に導 入で きる こと 、ま た導入した置換基の性質の違いによりこれら を 含むオ リゴ ヌク レオ チド の二 本鎖の熱的安定性が大きく変わることから、
数 多くの誘導体が合成されその性質について研究されてきた。一般に糖部2 位 に電子 吸引 基を 導入 する とgauche効果により、糖部のコンホメーションの 平 衡がN型に 片寄 り、 その 結果 として これ らを 含む オリ ゴヌ クレオチドと相 補 鎖RNAとの 二本 鎖の 構造 がよ り'A型 に近 づき 、二 本鎖 の熱 的安定性が増大 す ることが知られている。以上の事実に基づき、著者は2．位水酸基に強い電 子 吸 引 基 で あ るCF3基を 導入 した ヌク レオ シドをDNA鎖に 導入 すれ ば、 相補 鎖RNAと の 二 本 鎖 の 熱 的 安 定 性 が 増 大 す る で あ ろ う と 考 え た 。 そこでCF30‑基の糖部のコンホメーションの平衡におよぽす影響を3．ー〇一ト リフルオロメチルチミジン(2)を合成して調べた。また2．‐〇―ト1Jフルオロメ チ ルアデノシン(3）を合成し、3を含むオリゴヌクレオチドの性質を調べた。
ま ず2は 、 ア ル ゴ ン 下‑78℃ 〜0℃ でl‑(5‑O‑benzoyl‑2‑deoxyー3‑0‑
methylxanthalニe‑p‑D‑ribofuranosyl)thymmeをNIS、HF′pyridmeと処理し、水酸基 の トリフ ルオ ロメ チル 化を 行な った 後、 保護 基を 除去 し合 成した。NMR実験 か らトリ フル オロ メチ ル基 の電 子吸引効果により糖部のコンホメーションの 平衡を制御できることが明らかとなった。
次に3は2の合成と同様に2．―キサンテート体の酸化的脱硫フッ化反応によ り合成した。
続いて3を 含む オリ ゴヌ クレ オチド（Dトリフルオロメチル体）と2．―〇l メ チルア デノ シン を含 むオ リゴ ヌク レオ チド （ひ メチ ル体 ）の相補鎖RNAと の二本鎖安定化能を熟変成法により比較を行なった。その結果〇一トリフルオ ロ メチル 体は 相当 する 〇． トリ フル オロ メチ ル体 より も相 補鎖RNAと安定な 二本鎖を形成することが明らかとなった。
学 位 論 文 審 査 の 要 旨
主査 副査 副査 副査
教 授 松 教 授 大 助 教 授 井 助 教 授 周
田 彰 塚 栄 子 上 英 夫 東 智
学 位 論 文 題 名
硫黄原子の特性を禾u 用した糖音鰍ヌクレオシドの合成と性質
本研 究 で は、 硫 黄原 子の多彩 な性質を ヌクレオ シド化学 に応用し、1）抗 ウ イ ルス 剤 の 開発 を 目指した 含硫ヌク レオシド の合成研 究、および 、2）酸 化的 脱硫フッ 化反応に よルヌク レオシド 糖部水酸基 のトリフ ルオロメチル化 を行 い、合成 したヌク レオシド を含むオ リゴヌクレ オチドの 性質に関する検 討を行った。
1）新 規 抗ウ イ ル ス剤 の 開 発を 目 指し た 含 硫ヌ ク レオ シ ド の合 成 研究 核酸 の代謝拮 抗剤は抗 ウイルス 剤などの 現実的な治 療薬とし て中心的な役 割を 担ってお り、今日 もこれら を開発す る研究が引 き続き精 力的に行われて いる 。近年、 新規抗ウ イルス剤 開発の必 要性から糖 環部分を 他の環で置き換 えた 擬似糖の 合成も行 われ始め てきた。 糖部フラノ ―ス環の 酸素原子を硫黄 原子に置き換えた4 −チオヌクレオシド類は、ホスホリラーゼによる加水分解 反応 に抵抗性 を示すな ど興味深 い性質が 見い出され 、最近注 目を浴びている 化合物である。一方、B． megateriumより単離されたoxetanocinAは、糖部にオ キ セ タン 環 を 有す る とぃ う 興 味深 い 構造 の み ばか りでは なく、HIVやHSVを はじ めとする 様々なウ イルスに 対して増 殖抑制作用 を示した ため、数多くの 誘導 体が合成 されてい る。本研 究ではこ れら両者の 構造的特 徴を合わせ持つ 3．‐ チオオキ セタノシ ン類を新 規抗ウイルス剤として設計したものである。
標 的 化 合 物 を 合 成 す る の に 先 立 ち 、3．3‑bis[(benzoyloxy)methyl]‑
thiacyclobutane‑l‑oxide（1）をモデル基質として用いPummerer反応によるチ工 夕 ン ヌ ク レ オ シ ド 合 成 の 条 件 検 討 を 行 っ た 。1と シ リ ル 化 チ ミ ン と の Pummerer反 応 の場 合 、ヨウ化 亜鉛存在 下塩化メ チレン中2当量のシ リル化チ ミン を用いて 反応を行 うと最も 良い結果 を与えた。 またこの 条件下、他のシ リ ル 化核 酸 塩 基も 同 様に 反 応 が進 行 しチ エ タ ンヌ クレオ シドが得ら れた。
標的 化合物の ーつであ る3．．チ オ．2．‐ノルオキセタノシン誘導体はL．
ascorbic acidか ら12行程 、通 算 収率12%で合 成し た（2R，3S)‑3‑benzoyloxy‑2‑
［(benzoyloxy)methyl]‑thiacyclobutane‑I ‑oxideとシリル化核酸塩基とのPummerer 反 応 に よ り 合 成 し た 。 ま た3， ． チ オ オ キ セ タ ノ シ ン 誘 導 体 も 同 様 にD‑xylose か ら19行程 、通 算収 率20hで合 成し た（2R．3S)‑2、3‑bis［(benzoyloxy)methyll‑
thiacyclobutane‑l‑oxideと シ リ ル 化 核 酸 塩 基 と のPummerer反 応 に よ り 合 成 し た 。 以 上 合 成 し た チ エ タ ン ヌ ク レ オ シ ド 類 は ぃ ず れ も 抗 ウ イ ル ス 活 性 を 示 さ なかった。
2） 糖 部 水 酸 基 ト リ フ ル オ ロ メ チ ル 化 ヌ ク レ オ シ ド の 合 成 と そ の 性 質 近 年 、 様 々 な 修 飾 ヌ ク レ オ チ ド が 合 成 さ れ ア ン チ セ ン ス 、 ア ン チ ジ ー ン 法 等 に 応 用 さ れ て い る 。 な か で も 、 ヌ ク レ オ シ ド 糖 部2 位 は 様 々 な 置 換 基 を 容 易 に 導 入 で き る こ と 、 ま た 導 入 し た 置 換 基 の 性 質 の 違 い に よ り こ れ ら を 含 む オ リ ゴ ヌ ク レ オ チ ド の 二 本 鎖 の 熟 的 安 定 性 が 大 き く 変 わ る こ と か ら 、 数 多 く の 誘 導 体 が 合 成 さ れ そ の 性 質 に つ い て 研 究 さ れ て き た 。 一 般 に 糖 部2´ 位 に 電 子 吸 引 基 を 導 入 す る とgauche効 果 に よ り 、 糖 部 の コ ン ホ メ ー シ ョ ン の 平 衡 が N型 に 片 寄 り 、 そ の 結 果 と し て こ れ ら を 含 む オ リ ゴ ヌ ク レ オ チ ド と 相 補 鎖 RNAと の 二 本 鎖 の 構 造 が よ りA型 に 近 づ き 、 二 本 鎖 の 熟 的 安 定 性 が 増 大 す る こ と が 知 ら れ て い る 。 以 上 の 事 実 に 基 づ き 、 著 者 は2 位 水 酸 基 に 強 い 電 子 吸 引 基 で あ るCF3基 を 導 入 し た ヌ ク レ オ シ ド をDNA鎖 に 導 入 す れ ば 、 相 補 鎖 RNAとの二本鎖の熱的安定性が増大するであろうと考 えた。
CF30‑基 の 糖 部 の コ ン ホ メ ー シ ョ ンの 平衡 にお よぽ す 影響 を3．‑〇 ‐ト リフ ル オ ロ メ チ ル チ ミ ジ ン(2)を 合 成 し て 調 べ た 。 ま た2 ‑Dト リ フ ル オ ロ メ チ ル ア デ ノ シ ン （3） を 合 成 し 、3を 含 む オ リ ゴ ヌ ク レ オ チ ド の 性 質 を 調 べ た 。 ま ず2は 、 ア ル ゴ ン 下 一78℃ 〜O℃ で I‑(5−O‑benzoylー2‑deoxy−3‑0 methylxanthate‑p ‑ D‑ribofuranos yl)thym血eをNIS、HF／pyridineと処理し、水酸基 の ト リ フ ル オ ロ メ チ ル 化 を 行 な っ た 後 、 保 護 基 を 除 去 し 合 成 し た 。NMR実 験 か ら ト リ フ ル オ ロ メ チ ル 基 の 電 子 吸 引 効 果 に よ り 糖 部 の コ ン ホ メ ー シ ョ ン の 平衡を2 ．endo型に制御できることが明らかとなっ た。、
次 に3は2の 合 成 と 同 様 に2． ― キ サ ン テ ー ト 体 の 酸 化 的 脱 硫 フ ツ 化 反 応 に よ り合成した。
続 い て3を 含 む オ リ ゴ ヌ ク レ オ チ ド（ 〇Iト リフ ルオ 口メ チル 体） と2｜ ‐〇 ‐ メ チ ル ア デ ノ シ ン を 含 む オ リ ゴ ヌ ク レ オ チ ドf〇 一 メ チ ル 体 ） の 相 補 鎖RNAと の 二 本 鎖 安 定 化 能 を 熟 変 成 法 に よ り 比 較 を 行 な っ た 。 そ の 結 果 〇・ トリ フル オ 口 メ チ ル 体 は 相 当 す る 〇 ＿ ト リ フ ル オ 口 メ チ ル 体 よ り も 相 補 鎖RNAと 安 定 な 二本鎖を形成することを 明らかにした。
以 上 の 研 究 内 容 に つ い て 、 本 審 査 会 は 、 薬 学 博 士 の 学 位 を 授 与 す る に 足 る 内容であることを認定し た。 ．
