[4.4.3]propellane neomacrophorin...
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[4.4.3]Propellane型メロテルペンneomacrophorin Xの構造
(1)弘前大農生、2)岩大連農、3)理研CSRS)
○橋本勝1,2), 日下部一晃1), 上杉祥太2), 本村優奈1), 殿内暁夫1),
木村賢一2), 前多隼人1), 越野広雪3)
Tetrahedron 2014, 70, 1458. J. Nat. Prod. 2017, 80, 1484.
弘前大学白神自然観察園にて採取
Trichoderma sp. 1212-03
ぱくたそ フリー写真素材
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neomacrophorin Xの1H NMR スペクトル(CDCl3, 500 MHz)
ESIMS m/z 629.2751
C37H41O9
(C22H15O8)
構造不明部分
ドリマン部
構造解析に利用できるプロトンが少なく、構造情報が限定的
CHCl3
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ca. 30 mg
ca. 2.0 mg
1H NMRシグナルのブロード化(CDCl3, 600 MHz)
13C NMR:同様な著しいブロード化
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HMBC スペクトル(500 MHz, CDCl3, ca.1.0 mg)
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HMBC スペクトル(500 MHz, CDCl3, ca. 7.0 mg)
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スペクトル解析に基づく推定構造
要旨にミスがありました。ゴメンナサイ
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理論計算による検証、モデルの構築
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化学シフトの計算
① 配座解析(AM1)
288初期配座
② 配座絞込み
(HF/3-21G, 15-30配座/異性体)
③ 重複配座の除去
④ 配座精密最適化
(wB97X-D/6-31G*, 10-15配座/異性体)
⑤ 化学シフト計算
(wB97X-D/6-31G*, 合計ボルツマン存在率98%以上)
⑥ ボルツマン存在率を考慮した化学シフトの平均化
⑦ 重クロロホルム中の実験化学シフト値との比較
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評価に利用できる水素が少なく、d1Hの信頼性は不十分かもしれない。
(RR)-A (SS)-A (RR)-B (SS)-B
under vacuum condition
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異性体間で大きく異なる配座
(RR)-A (SS)-A
最安定配座
発色団の空間環境の違いが、キラルな“ねじれ”としてECD
に影響、異なったECDスペクトルになると期待。
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EC
D (De)
wavelength (nm)
実験及び計算ECDスペクトル
天然物(CHCl3)
(RR)-A
(SS)-A
BHLYP/def2-TZVP, +30 nm波長補正, ボルツマン分布に基づくスペクトルの平均化
neomacrophorin X
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Neomacrophorin XのECD溶媒依存性
•計算: 真空条件を再現
非極性なクロロホルムを溶媒として使用
-8.0
-4.0
0.0
4.0
200 250 300 350 400 450 500
in CH3CN
in CH3OH
in CHCl3
wavelength (nm)
De
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NMRスペクトルの溶媒依存性
CD3OD
CDCl3 JH-1”/H-2” = 7.2 Hz
JH-1”/H-2” = 2.0 Hz
H-3"
H-1”
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in CDCl3
in CD3OD 0.8 Hz (“W” coupling)
4.2 Hz (vicinal coupling)
10.2 Hz (cis-coupling)
2.0 Hz (vicinal coupling)
10.2 Hz (cis-coupling)
• 異性体, 異性化??
• スペクトル変化は可逆。
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SM5.4Aモデルにより溶媒和を考慮通常計算(真空条件)
第二安定配座は溶媒和によりに安定化
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分子モデリングにおける溶媒効果
•反応遷移状態など分極の大きい分子の再現などが元来の目的。
•個々の溶媒分子を考慮するのではなく、特定の比誘電率を持った連続体として扱う。
✓溶媒分子との水素結合は考慮していない。
✓微妙な議論には注意が必要。
•手法によっては著しく計算時間増加。
今回はエネルギー変化が大きく、半経験法(SM5.4A)でも十分に傾向を把握できたと判断した。
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SM5.4Aモデルにより溶媒和を考慮通常計算(真空条件)
第二安定配座は溶媒和によりに安定化
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M0012(最安定配座) M0017(第二安定配座)(溶媒条件で安定化)
pseudo-diaxial3JHH =7.2 Hz (CHCl3)
“W”-coupling
pseudo-diequatorial3JHH =2.0 Hz (CD3OD)
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Conf M0012 Conf M0017
13C 標準誤差(CDCl3中データを参照) 2.03 ppm 4.26 ppm
13C 標準誤差(CD3OD中データを参照) 3.79 ppm 2.16 ppm
Conf M0012 Conf M0017
両配座の理論シフトと実測値との差異
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exp. in CH3OH
exp. in CH3CN
exp. in CHCl3
calc. M0012 (CHCl3中を再現)
calc. M0017 (CH3OH中を再現)
各配座のECDスペクトルの比較
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0
5
10
0 60 120 180
3J
HC
CC
dihedral angle q (deg)
J-IMPEACH-MBC スペクトル (600 MHz, CDCl3).
JHC
Marco (1979)
Günther
(1990)
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Conf M0012 Conf M0017
dihedral angle3J (in CDCl3)
dihedral angle3J (in CD3OD)
3JHH H-1”/H-2” 178.°(7.2 Hz) 78°(2.0 Hz)
3JCH
Ha-7’/C-1” -153°(3.5 Hz) -87°(~ 0 Hz)
Hb-7’/C-1” -33°(2.8 Hz) 33°(3.2 Hz)
Ha-7’/C-5” 92°(< 1 Hz) 151°(4.8 Hz)
Hb-7’/C-5” 147°(3.2 Hz) 88°(< 1 Hz)
7’
7’
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Neomacrophorin X生産菌代謝物
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N-Ac-Cys-OMeとの反応
橋本、広瀬、本村、日下部、上杉、殿内、前多、根平、木村、第58回天然有機化合物討論会要旨集 p421
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The obtained Structure
[4.4.3]propellane
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まとめ
• [4.4.3]propellane構造をもつneomacrophorin Xを単離した。
• NMR解析では情報が限定的であったが、DFT法に基づく化学シフト及びECDスペクトル計算を用い絶対配置を含めた構造決定に成功した。
• スペクトルの溶媒依存性について、溶媒効果を考慮することで、安定配座のスイッチングとして再現することに成功した。
•関連化合物、及び構造活性試験の結果などに基づき、生合成機構を提唱した。
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謝辞
故 奥野智旦弘前大学名誉教授
及川英秋教授(北海道大学)
Prof. Warren Hehre (Wavefunction Inc.)
内田典孝氏( (Wavefunction Japan)
池田博隆氏(菱化システム)
日本学術振興会 萌芽研究(15H04491)
故 松本毅北海道大学名誉教授