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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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[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