嵩高いシリル基の立体保護効果 を利用したオリゴ糖合成の簡...
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首都圏北部４大学連合発新技術説明会
嵩高いシリル基の立体保護効果 を利用したオリゴ糖合成の簡略化
埼玉大学大学院理工学研究科
准教授 幡野 健 E-mail: [email protected]
Tel & Fax: 048-858-3535
2013年6月7日
生体内におけるオリゴ糖の役割
ウイルス 毒素
微生物
糖脂質
糖タンパク
生理活性オリゴ糖を利用した薬剤開発
SiMe
MeSi Si R
R
RR
R
R
Si R
R
R
Si
Si
Si Si
Si RR
RR
RR
RR
RR
RR
Fan(0)3 Dumbbell(1)6 Ball(1)12
OHO
AcHN
OH
OCOOH
HOOH
OHO O
OH
OOHOH
OHO SR :
O SOOH
OHO
OH OH
OHO
OH
OHO O
NHAc
OH
OOHOH
HOOH
OR :
シアリ ルラクト ース
ラクト ネオテト ラオース
OOH
HO O
OH
HO
OO
OHO
OH OH
OHO
OHHO
SR :
グロボ三糖
OH
ベロ毒素（O157） Tetrahedron Lett., 1999, 40, 7839-7842. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 2002, 99, 7669-7674. インフルエンザ Bioorg. Med. Chem. Lett., 2008, 18, 4405-4408. デングウイルス Carbohydr. Res. 2006, 341, 467-473.
オリゴ糖の一般的な合成戦略
OLVG(OR)n
OOR(OR)n
HO OOR(OR)n
OO
(OR)n
オリゴ糖
・糖受容体の水酸基のところ
で位置選択的にグルコシル化
糖供与体と糖受容体のグリコシル化反応によるオリゴ糖合成法
糖供与体
LVG: 脱離基 R: 保護基、アルキル基
糖受容体
・グリコシル化を受け
る水酸基のみ無保護
代表的なC3グリコシル化受容体の合成法（計５段階）[1]
OOH
HOHO
OHOH
OOAc
AcOAcO
AcOOAc
OOAc
AcOAcO
AcOBr
OOAc
AcOAcO
O O
OOH
HOHO
O O
OHO
O O
OO
Ph
Ac2O HBr
AcOH
MeCNNaBH4Bu4NI
NaOMe PhCH(OMe)2
123
4
6
5
[1] Organic Syntheses, Coll. Vol. 3, p.11 (1955); Vol. 22, p.1 (1942).
および W. Wang and F. Kong, Carbohyd. Res., 1999, 315, 117-127.
保護
保護
脱保護 保護
脱保護
C3位のみ 遊離水酸基
全収率70%
1．反応数を大幅削減する（問題点１，２の対策）
2．再結晶による精製を可能にする（問題点３,４,５の対策）
実用化 改善点 ＝ 本研究の実施目的
産業面からみた現行法の問題点と改善点
1．各反応段階での試薬・溶媒代が必要となる
2．それぞれの反応後に精製が必要となる
3．糖誘導体は結晶性、熱安定性が低い
4．カラムクロマトグラフィーによる精製が必要
5．シリカ、溶媒などの産業廃棄物を排出
問題点
コスト削減、製造時間短縮、製造量UP、 産業廃棄物削減、環境負荷低減を実現できる
効果
OOH
HOHO
OHOH O
OSiHO
HOOH
OSiSiCl
123
4
6
5
本方法の概念
シリル保護
糖受容体 C3位が立体的に空いている
提案するC3糖受容体の合成法（計１段階）
速度論的安定化を利用したケイ素化合物の例[2]
Si：嵩高いシリル置換基
SiSiLiLi
Dilithiosilane Silacyclopropabenzene
[2] K. Hatano et al., J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 4829-4830.
グリコシル化反応におけるシリル置換基の効果(1)
SiTBDPS =
OHOHO
OHOR
OTBDPSO
OR
OTBDPSOBzOBzO
BzO
OBz
O
OBzOBzO
BzO O
OBz
CCl3NH
(OH)2TMSOTf, Ms4A
CH2Cl2
O
OH
OH
HOOH
HO OOTBDPS
OTBDPS
HOOH
HOTBDPSCl
2b
3
Imidazole
2a: R=Bn2b: R=TBDPS
40%
糖受容体 3の収率(%) 3の生成比(%) 三糖体の収率
(%) β(1→2) β(1→3) β(1→4)
2a (R=Bn) 65 29 58 13 10
2b (R=TBDPS) 97 6 90 4 --
Cf.
グリコシル化反応におけるシリル置換基の効果(2)
SiTBDPS =
OHOHO
OHOBn
OSiO
OBn
OSiOBzOBzO
BzO
OBz
O
OBzOBzO
BzO O
OBz
CCl3NH
(OH)2TMSOTf, Ms4A
CH2Cl22a: Si=TBDPS4: Si=Si(Dbp)2
tBu; colorless crystal5 SiSi(Dbp)2
tBu =
糖受容体 5の収率(%) 5の生成比(%) 三糖体の収率
(%) β(1→2) β(1→3) β(1→4)
2a 65 29 58 13 10
4 86 30 70 -- --
その他、ガラクトース、マンノース、N-アセチルグルコサミンなど実施ずみ
OBzOBzO
BzO O
OBz
CCl3NH
TMSOTf, Ms4ACH2Cl2
HOO
OHO
OTBDPSOH
O
OH
OTBDPS
HO OR OO
OTBDPS
OOTBDPS
OROBzO
BzOBzO
OBz
O
6a : R=Bn6b : R=TBDPS
(OH)47
グリコシル化反応におけるシリル置換基の効果(3)
糖受容体 7の収率(%) 7の生成比(%) 四糖体の収率
(%) β(1→2) β(1→3) β(1→2’) β(1→3’) β(1→4’)
6a 42 71 -- -- 29 -- 38
6b 22 18 -- -- 82 -- 36
HOO
OHO
OHOH
O
OH
OH
HO OHHO
O
OHO
OTBDPSOH
O
OH
OTBDPS
HO OTBDPS
6b
TBDPSCl
36%
Cf.
これまでの成果と今後の検討課題
成果と知見
・一段階で糖受容体を合成
・隣接水酸基へのグリコシル化を抑制（複数糖で確認済）
・グリコシル化反応の収率向上（現在、理由は不明）
検討課題（現在、実施中）
・一段階シリル化反応による糖受容体の合成収率の向上
・結晶性の向上（ケイ素上の置換基の選択により可能）
Si
Ph
PhtBuSi
Me
MeMe Si
Et
EtEt Si
Me
MetBu Si
iPriPriPr Si
Ph
PhMe
TMS TES TBDMS TIPS DPMS TBDPS
Si
Ph
PhPh
TPS
酸に対する安定性 TMS＜DPMS＜TES＜TPS＜TBDMS＜TIPS＜TBDPS 塩基に対する安定性 TMS≒TPS＜DPMS＜TES＜TBDPS＜TBDMS＜TIPS
シリル基の安定性
市販されているシリル基
嵩高さ
OOBn
OOBzO
BzOBzO
OBz
OOH
HO
SiDbp Dbp
tBuO
OBn
OHOBzO
BzOBzO
OBz
OOH
HOBu4NF, AcOH
dry-THF
+
Si
Dbp
Dbp FtBu
Dbp =
嵩高いシリル基の脱保護反応
[3] A. Saito et al., Tetrahedron, 2010, 66, 3951-3962.
通常の反応で脱シリル化可能[3]
再利用可能
シリル基再利用法の一例
Si
Dbp
Dbp FtBu
LiAlH4 Si
Dbp
Dbp HtBu
Si
Dbp
Dbp CltBu
PdCl2
CCl4
O
NHAc
OH
O
COOH
O
HOAcHN
OH OHHO
OOH
OH
OH
ORO
O
Me O
OHOH
OH
O OOHO
OHOR
OH
OHO
OH
OHO
NHAc
OH
HOOHO
OHO
OHOH
33
3
1
1
2O
COOH
O
HOAcHN
OH OHHO 2
O
OH
OH
HOO
OHO
OHOHOR
3
シアリル α(2→3) ラクトース トリインフルエンザウイルス結合糖鎖
シアリルLewis X がん関連糖鎖抗原
ラクト-N-ネオテトラオース デングウイルス結合糖鎖
C3位にグリコシド結合を有する生活性オリゴ糖
想定される用途および業界（インフルエンザを想定）
用途：マスク、フィルター、感染予防スプレー 業界：医薬品、繊維、電気 シアリルラクトースを編みこんだマスクや空気清浄機フィルタ
ーは、インフルエンザによる感染を予防できるかもしれない。
シアリルラクトースを含んだスプレーを噴霧すれば、室内に浮遊するインフルエンザウイルスを感染する前にキャッチすることができるかもしれない。
必要とする人・場所
○抵抗力の弱い人（病人、妊婦、乳幼児、老人）、医療従事者
○病院、交通機関（鉄道、バス、飛行機）、老人ホーム、役所、学校、ホテル、イベント会場など・・・家庭での需要もあるはず
知的財産権および問い合わせ先
発明の名称 ：立体保護を利用したオリゴ糖の合成方法 出願番号 ：特願2011-124860 出願人 ：国立大学法人埼玉大学 発明者 ：幡野 健, 高畑徳允, 松岡浩司 問い合わせ先 埼玉大学 オープンイノベーションセンター 産学官連携推進部門 ＴＥＬ；048-858-3849 ＦＡＸ；048-858-9419 e-mail；[email protected]