JP2010501198A - イミノシクリトールの調製のための化学酵素的方法 - Google Patents

イミノシクリトールの調製のための化学酵素的方法 Download PDF

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Abstract

本発明は式(I)、(II)、(III)、(IV)に相当するイミノシクリトール調製のための酵素化学的方法を開示し、RとRは同一か異なり、H、OH、ヒドロキシメチル、メチル、エチル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、イソプロピル、イソブチル、2-メチルブチル、ベンジルからなる群から独立に選択され;RはH、ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、エチル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ドデシル、イソブチル、イソプロピル、イソペンチル、2-メチルブチル、ベンジル、フェニルエチルからなる群から選択され;nは0または1で;該方法は(i)D-フルクトース-6-リン酸アルドラーゼ酵素(FSA)で触媒される受容体アミノアルデヒドのアルドール付加と;(ii)工程(i)で得られた付加物の金属触媒の存在下でHでの分子内還元的アミノ化を含み、該工程(ii)は式R-CHO(Rは上に定義)のアルデヒドの存在下で実施してもよい。
【選択図】なし

Description

本発明は、イミノシクリトールの調製のための化学酵素的方法に関する。合成された生成物は、栄養補助食品および食品産業用機能性原料、そして治療薬(例えば糖尿病治療における)として利用可能である。
ポリヒドロキシル化化合物、例えばオリゴ糖、複合糖質、およびその脂質およびタンパク質複合体は、細胞接着、ウイルス感染、器官形成における細胞分化、および転移といった生物学的認識の生化学的方法において非常に重要な分子である(Koeller, K.M., Wong, C. H., Nat. Biotechnol. 18 (2000) 835)。よって、それらの合成または分解に関与する酵素、グリコシルトランスフェラーゼ、およびグリコシダーゼはそれぞれ、阻害または活性化標的をなし(Kolter, T., Wendeler, M., Chembiochem 4 (2003) 260による)、それは、これらが代謝異常または疾患、例えばII型糖尿病、BおよびC型肝炎、ゴーシェ病、ファブリ病、嚢胞性線維症、結腸癌、またはHIVを含むウイルス感染に関与するためである(Asano, N., J. Enzyme Inhib. 15 (2000) 215;Asano, N., Glycobiology 13 (2003) 93R;Fiaux, H., Popowycz, F., Favre, S., Schutz, C., Vogel, P., Gerber-Lemaire, S., Juillerat-Jeanneret, L., J. Med. Chem. 48 (2005) 4237)。
グリコシルトランスフェラーゼおよびグリコシダーゼの阻害剤であるポリヒドロキシル化化合物のうち、代表的な種類のイミノシクリトールは、特にピロリジン、ピペリジン、インドリジジン、ピロリジジン、ノルトロパン、および七員ポリヒドロキシル化イミノシクリトールであり、これらのいくつかはグリコシダーゼおよびグリコシルトランスフェラーゼの強力な阻害剤である(Asano, N., J. Enzyme Inhib. 15 (2000) 215; Asano, N., Glycobiology 13 (2003) 93R;Lillelunh, V. H., Jensen, H. H., Liang, X., Bols, M., Chem. Rev. 102 (2002) 515;Compain, P., Martin, O. R., Curr. Top. Med. Chem. 3 (2003) 541;Mehta, G., Lakshminath, S., Tetrahedron Lett. 43 (2002) 331;Moris-Varas, F., Qian, X. -H., Wong, C. -H., J. Am. Chem. Soc. 118 10 (1996) 7647;Fuentes, J., Olano, D., Pradera, M. A., Tetrahedron Lett. 40 (1999) 4063;Li, H. Q., Bleriot, Y., Chantereau, C., Mallet, J. M., Sollogoub, M., Zhang, Y. M., Rodriguez-Garcia, E., Vogel, P., Jimenez-Barbero, J., Sinay, P., Org. Biomol. Chem. 2 (2004) 1492;Lin, C. C., Pan, Y. S., Patkar, L. N., Lin, H. M., Tzou, D. L. M., Subramanian, T., Bioorg. Med. Chem. 12 (2004) 3259;Godin, G., Garnier, E., Compain, P., Martin, O.R., Ikeda, K., Asano, N., Tetrahedron Lett. 45 (2004) 579)。
ミグリトールおよびミグルスタットといったいくつかの誘導体は、II型糖尿病の治療用に市販されている薬剤である(Platt, F. M., Butters, T. D., Drugs 63 (2003) 2435)。
いくつかの天然のイミノシクリトールまたはそれらを含有する植物抽出物もまた、食品産業における機能性原料または栄養補助食品として記載されている。このように、US20010018090は、食品または飲料に取り入れられうるカロリー低減剤としての1-デオキシノジリマイシンまたはその類似体の使用を開示;US20060222720は、ムラサキムカシヨモギ(Vernonia cinerea)およびクワの水性溶媒抽出物を含有する食欲抑制剤を開示;WO2004037001は、血糖値を管理するためのサッカリド含有食品へのクワ抽出物の添加を開示している。
これまでのところ、開示された化学酵素的イミノシクリトール合成スキームは、アルデヒドとケトンの立体選択的アルドール反応を触媒することのできる酵素であるアルドラーゼの使用に基づく(Von der Osten, C.H., Sinskey, A. J., Barbas, C. F., III, Pederson, R. L., Wang, Y. F., Wong, C. H., J. Am. Chem. Soc. 111 (1989) 3924;Romero, A., Wong, C. H., J. Org. Chem. 65 (2000) 8264;Look, G. C., Fotsch, C. H., Wong, C. H., Acc. Chem. Res. 26 (1993) 182;Machajewskif, T. D., Wong, C. H., Angew. Chem. Int. Ed. 39 (2000) 1353;特許US005329052A)。周知のアルドラーゼのうち、以下の4つの理由からジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)依存アルドラーゼが注目を集めている:
1)いくつかが商業的に入手可能であるか、修飾大腸菌からの調製が比較的容易であることによる、利用可能性;
2)高い立体選択性;
3)受容体アルデヒドに対する幅広い構造的耐性;
4)立体性。
DHAP-依存アルドラーゼ(DHAP-アルドラーゼ)は、受容体アルデヒドでの可逆的DHAPアルドール付加を触媒し、2の新しい立体中心を有するα,β-ジヒドロキシケトンを得る。特に興味深いことには、4つの立体補完的(stereocomplementary)DHAP-アルドラーゼ(図1)が周知である:D-フルクトース-1,6-二リン酸アルドラーゼ(FruA);L-ラムヌロース-1-リン酸アルドラーゼ(RhuA);L-フルクトース-1-リン酸アルドラーゼ(FucA);およびD-タガトース1,6-二リン酸アルドラーゼ(TagA)。有利には、これらの生体触媒は、アルドール付加立体化学、試薬ではなく酵素に依存した新しく生成された立体中心の配置を制御する何らかの能力を有する。
DHAP-アルドラーゼを用いたイミノシクリトールの一般的な化学酵素的合成スキームを図2に示す。当該スキームの重要な段階は、DHAP-アルドラーゼにより触媒されたアミノアルデヒドまたはその合成等価体へのDHAPのアルドール付加である。この段階において、配置が酵素に依存する2つの立体中心が生成されるが、基質によっては酵素が選択性を喪失し、ジアステレオマー生成物を得る例も数多くある。後続の段階は、酸性ホスファターゼによるアルドール付加物のリン酸部分の加水分解である。最後に、通常、Cbz除去およびイミノシクリトールへの転換が一段階で実行される。
ジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)の調製は、当該合成の重要な段階である。Jung等(Jung, S. -H., Jeong, J. -H., Miller, P., Wong, C.-H., J. Org. Chem. 59 (1994) 7182)の開示によると、ジヒドロキシアセトンリン酸の化学合成は、5つの段階を通して実行され、全収率は約60%である。
DHAPの「in situ(インサイチュー)」生成のための多酵素系は代替的なアプローチである。これらは、最終生成物の単離および精製を妨げうる反応混合物中の成分の存在および反応条件の非常に細かい調整を必要とする高度な方法である(Fessner, W. D., Sinerius, G., Angew. Chem. Int. Ed. 33 (1994) 209;Charmantray, F., El Blidi, L., Gefflaut, T., Hecquet, L., Bolte, J., Lemaire, M., J. Org. Chem. 69 (2004) 9310;Sanchez-Moreno, I., Francisco Garcia-Garcia, J., Bastida, A., Garcia Junceda, E., Chem. Commun. (2004) 1634)。
特許(US005329052A)において、およびVon der Osten等によって開示(Von der Osten, C. H., Sinskey, A. J., Barbas, C. F., III, Pederson, R. L., Wang, Y. F., Wong, C. H., J. Am. Chem. Soc. 111 (1989) 3924)されているように、酵素的アルドール付加のためのDHAPの代用としてヒ素塩類の存在下でジヒドロキシアセトンが使用される。方法は簡略化されるが、ヒ素塩類の使用は、それらの毒性、したがってそれらの環境的および健康的危険性のため適用できない。
既に開示されたイミノシクリトールの化学酵素的合成は、受容体アルデヒドから約8つの段階を使用する:その2つは酵素的段階である、DHAPのアルデヒドへのアルドール付加、およびリン酸エステル加水分解であり;6つはDHAP合成、および対応するイミノシクリトールの形成のための化学的段階である。多酵素系を用いて反応が行われる場合、さらに2つの酵素が必要となり、一つは重要な中間体であるDHAPの形成のためのもので、もう一つは酵素的リン酸化試薬の再生のためのものである。したがって、これらは段階が多いかまたは非常に高度で、よって産業上の利用可能性が限られた方策である。
本発明の目的は、式(I)、(II)、(III)、または(IV):
Figure 2010501198
[上式中、
−RおよびRは同一または異なり、H、OH、ヒドロキシメチル、メチル、エチル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、イソプロピル、イソブチル、2-メチルブチル、およびベンジルからなる群から独立して選択され;
−Rは、H、ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、エチル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ドデシル、イソブチル、イソプロピル、イソペンチル、2-メチルブチル、ベンジル、およびフェニルエチルからなる群から選択され;
−nは、0または1であり;
−式IのイミノシクリトールでRおよびR置換基が結合する炭素原子の立体配置は同一または異なり、RおよびSから独立して選択され;
−式II、IIIまたはIVのイミノシクリトールの立体中心(*)は同一または異なり、RおよびSから独立して選択される]
に相当するイミノシクリトールの調製のための酵素化学的方法であって、
i)ジヒドロキシアセトン(DHA)と受容体アミノアルデヒドとの間のD-フルクトース-6-リン酸アルドラーゼ酵素(FSA)により触媒されるアルドール付加工程を具備し、該アミノアルデヒドは、式V、VIまたはVII:
Figure 2010501198
[上式中、
−RおよびRおよびnは、上に定義したとおりであり;
−式VでRおよびR置換基が結合する炭素原子の立体配置、および式VIおよびVIIの立体中心は、同一または異なり、RおよびSから独立して選択され;
−Cbzはベンジルオキシカルボニル基を表す]
に相当し;
ii)金属触媒の存在下でHを用いての工程(i)で得られた付加物の分子内還元的アミノ化工程を具備し、該工程(ii)は、式R-CHO(ここでRは上に定義したとおりである)のアルデヒドを用いて実施されてもよく、その結果二重還元的アミノ化が起こる
ことを特徴とする方法である。
本発明者等は、ジヒドロキシアセトン(DHA)と式V、VIまたはVIIのアミノアルデヒドとの間のアルドール付加反応のための生物学的触媒としてのD-フルクトース-6-リン酸アルドラーゼ酵素、以下FSA、の使用に基づく方法により、イムノシクリトールを合成することが可能であることを発見した。
DHAとグリコールアルデヒド、D,L-グリセルアルデヒド-3-リン酸、D-グリセルアルデヒドおよびD-エリトロース、との間のアルドール反応を触媒するFSAの能力が知られている(Schurmann, M.; Sprenger, G. A. J. Biol. Chem. (2001) 276 11055)。さらに、FSAの活性部位が、満足にその天然基質を用いて酵素反応を生じさせるために必須のアルギニン残基を含むことが知られている。酵素的活性部位の性質が、基質として使用される化合物の性質を決定し、そしてSchurman等(上掲)によると、最良の受容体基質は、そこに記載の親水性アルデヒドであると結論付けることができる。
驚いたことに、本発明者等は、式(V)、(VI)および(VII)のアミノアルデヒドは、先行技術で知られている基質と比べて疎水性が高く、極めて異なる物理化学的特性を有するにもかかわらず、アルドール付加が効果的に行われることを発見した。
さらに、Schurmann等(上掲)において、FSAにより生成されるアルドール付加物は分光技術によって特性化されるわけではなく、付加物の立体化学も解明されていない。したがって、式V、VIまたはVIIのアミノアルデヒドがFSA基質であることも、反応の最終立体化学が本発明の生成物に適切であることも推論することは不可能であった。
FSAの使用によるさらなる利点は以下のとおりである:
−FSAが、ジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)の代わりにアルドール付加反応のためにジヒドロキアセトン(DHA)を使用し、上述したようなDHAP-アルドラーゼ手順に関連する5つの合成段階が省略されること、
−酸性ホスファターゼによるリン酸基の酵素的加水分解段階が回避され、よって、合成段階および製造コストが削減されること、
−FSAの調製および精製が単純且つ低コストであること、
−FSAが活性を失うことなく4℃で少なくとも7か月間、生体触媒として安定であること、そして
−毒性残留物を使用もしくは生成しないこと。上述したように、DHAP-アルドラーゼは、毒性の高い生成物で健康および環境に有害なヒ素塩の存在下でDHAを使用することができる。
最後に、これらの生体触媒の別の利点は、それらがアルドール付加立体化学を制御する何らかの能力を有していることである。よって、新しく生成された立体中心の配置は、アルドール付加試薬ではなく酵素に依存する。
したがって、本発明の目的は上述したような化学酵素的方法である。
アミン保護基の脱離、および段階(ii)の分子内還元的アミノ化はワンポット反応で起こりうる。好適には、それはワンポット反応で起こる。
本発明の方法の好ましい実施態様において、イミノシクリトールは、ミグリトール;ミグルスタット;D-ファゴミン;1-デオキシノジリマイシン;そのN-置換誘導体、例えばN-ブチル-D-ファゴミン;および1,4-ジデオキシ-1,4-イミノ-D-アラビニトールからなる群から選択される、式Iのイミノシクリトールである。好適には、イミノシクリトールは、D-ファゴミン;1-デオキシノジリマイシン;N-ブチル-D-ファゴミン;および1,4-ジデオキシ-1,4-イミノ-D-アラビニトールからなる群から選択される。より好適には、イミノシクリトールは、D-ファゴミン;1-デオキシノジリマイシン;およびN-ブチル-D-ファゴミンからなる群から選択される。
本発明の方法のまた別の好ましい実施態様において、(i)のアミノアルデヒドは、本発明の範囲を限定するものではなく例示として、以下の群:N-Cbz-3-アミノプロパナル、および(S)-N-Cbz-3-アミノ-2-ヒドロキシプロパナルに属するV型の保護されたアミノアルデヒドである。
本発明の方法の特定の実施態様において、段階(i)で用いられるFSA酵素は、配列番号2を有する大腸菌FSAに相当する。本発明で使用するD-フルクトース-6-リン酸アルドラーゼ(FSA)酵素を、大腸菌K-12株由来の大腸菌MC4100株でクローンし(Schurmann, M.; Sprenger, G. A. J. Biol. Chem. (2001) 276 11055; Casadaban, M. J. (1976) J. Mol. Biol. 104, 541-555)、続いて精製した。このように、使用される好適なFSA酵素は、配列番号2に相当するアミノ酸配列を有し、前記微生物で自然発生する野生型である。現在の技術分野で知られる情報および方法によって、任意の他の野生型D-フルクトース-6-リン酸アルドラーゼ(FSA)酵素を単離し、他の微生物で同定することもできる。したがって、本発明の方法の他の実施態様で、FSA酵素は、大腸菌以外の微生物から単離された、配列番号2に類似の配列を有する酵素である。
ここで使用される語「類似」は、微生物から単離でき、ジヒドロキシアセトン(DHA)と式V、VIまたはVIIの受容体アルデヒドとの間のアルドール付加能力を有しうる任意のアミノ酸配列を含むことを意図する(図4)。通常、類似のアミノ酸配列は、前述のアミノ酸配列に実質的に相同である。ここで使用される表現「実質的に相同」とは、対象となっている複数のアミノ酸配列が、少なくとも30%、好適には少なくとも85%、またはより好適には少なくとも95%の同一性を有することを意味する。
本発明の方法の他の特定の実施態様において、段階(ii)で用いられる金属触媒は、本発明の範囲を限定するものではなく例示として、以下の群:Pd、Pt、Rh、およびPdおよびシアノ水素化ホウ素ナトリウム(NaCNBH)の化合物に属する。
DHAP-アルドラーゼの立体化学。 イミノシクリトールの化学酵素的合成の一般的スキーム。Nequiv:保護アミンまたはアジド、例えばベンジルオキシカルボニル-NH-、tert-ブチルオキシカルボニル-NH-、9-フルオレニルメトキシカルボニル-NH-、フェニルアセチル-NH-、およびアジド。a)DHAP-アルドラーゼ、b)酸性ホスファターゼ、c)金属触媒または還元剤の存在下でHを用いた分子内還元的アミノ化。 ジヒドロキシアセトンリン酸(DHAP)の合成スキーム。a)HC(OEt),HSO cat.,EtOH、b)Cl(O)P(OPh),無水ピリジン,DMAP cat.、c)H 50 psi,結晶性PtO,EtOH、d)HO,65℃、e)pH=7までの水性NaOH、f)Dowex H,65℃。 D-ファゴミン、N-ブチル-D-ファゴミン、および1-デオキシノジリマイシンの合成のための本発明の方法を使用した例示的反応のスキーム。a)FSA、b)Pd/C H 圧力50psi、およびc)CHCHCHCOH, Pd/C H 圧力50psi。
次に、D-ファゴミン、N-ブチル-D-ファゴミン、1-デオキシノジリマイシン、および1,4-ジデオキシ-1,4-イミノ-D-アラビニトール(DAB)の調製のための当該方法を使用した5つの実施例を説明する。
実施例1:D-ファゴミン合成
段階1)アルドール付加物の調製
出発アルデヒド、N-Cbz-3-アミノプロパナルを、Espelt等により開示された従来方法により3-アミノプロパノールから得た(Espelt, L., Parella, T., Bujons, J., Solans, C., Joglar, J., Delgado, A., Clapes, P., Chem. -Eur. J. 9 (2003) 4887;Ocejo, M., Vicario, J. L., Badia, D., Carrillo, L., Reyes, E., Synlett (2005) 2110)。
軌道撹拌機能を備えた容量250mLのリアクタで、N-Cbz-3-アミノプロパナル(2.1g,22.9mmol)をジメチルホルムアミド(40mL)で溶解した。ジヒドロキシアセトン(4.7g,22.9mmol)およびFSA酵素の原料粉末(2.09g,3445U)を、ホウ素ホウ酸塩バッファー 50mM pH7(155mL)で溶解した当該溶液に添加した。混合物を4℃で24時間、軌道撹拌(120rpm)して反応させておいた。この時点での反応転換率は98%以上であった。次に、MeOH(200mL)を反応混合物に添加し、現れた沈殿物を遠心分離によって分離した。上清を逆相液体クロマトグラフィーによって精製した。純粋な分画をプールし、溶媒を蒸発させて4.7gの白色固体を得た(収率69%、ジアステレオマー過剰率99%)。
FSAの調製および精製を、40分間の75℃での熱処理による発酵および細胞破壊から抽出した粗タンパク質から実行した(Schurmann, M., Sprenger, G. A,, J. Biol. Chem. 276 (2001) 11055;Thorell, S., Schurmann, M., Sprenger, G. A,, Schneider, G., J.Mol. Biol. 319 (2002) 161;Schurmann, M., Sprenger, G. A., J. Mol. Catal. B-Enzym. 19 (2002) 247)。抽出タンパク質は、大腸菌K-12株由来の大腸菌MC4100株から得て(Casadaban, M. J. J. Mol. Biol. (1976) 104, 541)、これは大腸菌FSAタンパク質(配列番号1)のコード配列を含むものである。クローン化、プラスミドへのライゲーション、および大腸菌株への形質転換は、Schurmann, M., Sprenger, G. A., J. Biol. Chem. 276 (2001) 11055に詳述されている。こうして得られたFSAタンパク質(配列番号2)は、その活性を保ちながらも、タンパク質不純物沈殿物が単純なろ過または遠心分離により分離される。
段階2)脱保護および分子内還元的アミノ化
最終段階で得た付加物(373mg,1.26mmol)を、エタノール/水 1:9(50mL)中に溶解した。溶液を、パラジウム炭素(100mg)の存在下で、圧力50psiでH雰囲気中に維持した。これらの条件で、Cbz基の脱離および分子内還元的アミノ化を同時に12時間続けた。あるいは、最終段階で得た付加物(373mg,1.26mmol)を、シアノ水素化ホウ素ナトリウム(NaCNBH)(50mg)の存在下でエタノール/水1:9(50mL)中に溶解した。溶液を、パラジウム炭素(100mg)の存在下で、室内圧力でH雰囲気中に維持した。これらの条件で、パラジウム作用によりCbz基の脱離を、およびNaCNBHの存在による分子内還元的アミノ化を行った。両方の反応を同時に6時間続けた。次いで、反応混合物を不活性化アルミナでろ過し、ろ液を蒸発させて164mgのD-ファゴミン固体を得た(収率89%)。
[α]D 22 + 20.4 (c 1.0 in H20); δH (500 MHz; D2O; 22℃) 3.86 (1H, dd, J 11.8 and 3.0, 7-H), 3.66 (1H, dd, J 11.8 and 6.5, 7-H), 3.56 (1H, ddd, J 11.5, 9.0 and 5.0, 4-H), 3.21 (1H t, J 9.5 and 9.5, 3-H), 3.06 (1H, ddd, J 12.9, 4.4 and 2.3, 6-H), 2.68 (1H, dt, J 12.94, 12.92 and 2.70, 6-H), 2.61 (1H, ddd, J 9.68, 6.44 and 2.97, 2-H), 2.01 (1H, tdd, J 13.0, 4.9, 2.5 and 2.5, 5-H) y 1.48 ppm (1H, dq, J 13.0, 12.9, 11.5 and 4.5, 5-H); δC (101 MHz; D2O; 22℃) 72.9, 72.7, 61.1, 60.9, 42.6 and 32.1.
実施例2:N-ブチル-D-ファゴミン合成
段階1)前項と同様のアルドール付加物の調製
段階2)脱保護および分子内還元的アミノ化
前段階の結果生じた付加物(150mg,0.51mmol)およびブタナルを、エタノール/水7:3(10mL)中に溶解した。パラジウム炭素(50mg)を当該溶液に添加し、混合物を12時間、50psiでH下で反応させておいた。次に、実施例1と同じ手順を踏み、溶離液としてMeOH/CHCl混合物を用いたシリカカラムによる粗反応物の精製の後、52mgのN-ブチル-D-ファゴミン固体を得た。
[α]D 22 = -24.5 (c 1.2 in MeOH); δH (500 MHz, D2O, 22℃) 3.90 (1H, dd, J 12.7, and 2.4, 7-H), 3.82 (1H, dd, J 12.7 and 2.9, 7-H), 3.45 (1H, ddd, J 11.5, 9.1 and 5.1, 4-H), 3.30 (1H, t, J 9.4, 3-H), 2.90 (1H, td, J 12.2, 3.5 and 3.5, 6-H), 2.73 (1H, ddd, J 13.3, 11.2 y 5.4, 8-H), 2.50 (1H, ddd, J 13.3, 11.1 and 5.2, 8-H), 2.36 (1H, dt, J 12.6, 12.6 and 2.4, 6-H), 2.16 (1H, td, J 9.8, 2.6 and 2.6 Hz, 2-H), 1.92 (1H tdd, J 12.7, 5.0, 2.5 and 2.5, 5-H), 1.55-1.35 (3H, m, 5-H and 2 x 9-H), 1.30-1.21 (2H, m, 2 x 10-H) and 0.88 (3H, t, J 7.4 and 7.4, 11-Me); δC, (101 MHz, D2O, 22℃) 73.2, 72.0, 65.8, 58.1, 52.2, 49.1, 30.5, 25.6, 20.4 and 13.3.
実施例3:1-デオキシノジリマイシン合成
出発アルデヒド、(S)-N-Cbz-3-アミノ-2-ヒドロキシプロパナルを、De Luca等により開示された方法により(S)-3-アミノ-2-アミノプロパノールから得た(De Luca, L., Giacomelli, G., Porcheddu, A., Org. Lett. 3 (2001) 3041)。方法は実施例1で述べたものと同様であるが、この場合反応を25℃で行った点が異なる。
段階2)脱保護および分子内還元的アミノ化
実施例1と同様に実施して、164mgの1-デオキシノジリマイシンの白色固体を得た(収率89%)。
[α]D 22 + 48.0 (C 1.0 at H2O). 1H NMR (500 MHz, D2O. δ ppm 3.74 (dd, J = 11.8, 3.00 Hz, 1H), 3.56 (dd, J = 11.9, 6.2 Hz, 1H), 3.4 (ddd, J = 10.96, 9.06, 5.25 Hz, 1H), 3.24 (t, J = 9.1, 9.1 Hz, 1H), 3.18 (t, J = 9.4, 9.4 Hz, 1H), 3.1 (dd, J = 12.3, 5.2 Hz, 1H), 2.54 (hept, J = 9.4, 6.0, 3.0, 1H), 2.43 (dd, J = 12.3, 11.0 Hz, 1H).
実施例4:1-デオキシノジリマイシンの合成
段階1)アルドール付加による付加物の調製
出発アルデヒド、(R,S)-N-Cbz-3-アミノ-2-ヒドロキシプロパナルを、IBX(o-ヨードキシ安息香酸)での酸化により(R,S)-N-Cbz-3-アミノ-2-ヒドロキシプロパノール(1g,4.4mmol)から得た。軌道振とうおよび還流機能を備えた250mLのリアクタで、N-Cbz-3-アミノ-2-ヒドロキシプロパノール(1g,4.4mmol)を酢酸エチル(150mL)中に溶解した。当該溶液にIBX(2.5g;2当量)を添加して、反応物を3時間還流下に維持した。
結果として生じた溶液をろ過し、酢酸エチル層を5%(p/v)NaHCOおよび飽和NaClで洗浄して反応副産物を除去した。(R,S)-N-Cbz-3-アミノ-2-ヒドロキシプロパナルを含む酢酸エチル溶液を、500mLのリアクタで、ホウ素-ホウ酸塩バッファー 50mM pH8(250mL)中ジヒドロキシアセトン(510mg,5.7mmol)および粗FSA粉末(235mg,3445U)の水溶液に添加した。結果として生じた2相混合物から酢酸エチルを蒸発させ、これによりアルデヒドを水相に拡散させた。続いて反応物を25℃で24時間、軌道撹拌(120rpm)した。この時点で、反応転換率は98%より高かった。その後、MeOH(250mL)を粗反応混合物に添加し、固体残留物を遠心分離により分離した。上清を逆相液体クロマトグラフィーによって精製し、白色固体を得た(600mg,収率44%)。
段階2)脱保護および分子内還元的アミノ化
前段階で得られた付加物(600mg,1.91mmol)を、エタノール/水 1:4(80mL)中に溶解した。溶液を、パラジウム炭(176mg)の存在下で、圧力50psiでH雰囲気中に12時間維持した。これらの条件下で、Cbzの脱離および分子内還元的アミノ化を同時に12時間に亘り続けた。その後、粗反応混合物を中性アルミナでろ過し、ろ液を蒸発させて白色固体を得た(164mg,収率89%)。
1H NMR (500 MHz, D2O) ) δ ppm 3.74 (dd, J = 11.8, 3.00 Hz, 1H), 3.56 (dd, J = 11.9, 6.2 Hz, 1H), 3.4 (ddd, J = 10.96, 9.06, 5.25 Hz, 1H), 3.24 (t, J = 9.1, 9.1 Hz, 1H), 3.18 (t, J = 9.4, 9.4 Hz, 1H), 3.1 (dd, J = 12.3, 5.2 Hz, 1H), 2.54 (hept, J =9.4, 6.0, 3.0, 1 H), 2.43 (dd, J = 12.3, 11.0 Hz, 1H).
実施例5:1,4-ジデオキシ-1,4-イミノ-D-アラビニトール(DAB)の合成
段階1)アルドール付加による付加物の調製
出発アルデヒド、N-Cbz-2-アミノエタナルを、Espelt, L., Parella, T., Bujons, J., Solans, C., Joglar, J., Delgado, A., Clapes, P., Chem.-Eur. J. 9 (2003) 4887;Ocejo, M., Vicario, J. L., Badia, D., Carrillo, L., Reyes, E., Synlett (2005) 2110に記載のような標準的な手順で2-アミノエタノールから得た。
軌道振とう機能を備えた250mLのリアクタで、N-Cbz-3-アミノエタナル(1.51g,7.8mmol)をジメチルホルムアミド(8mL)中に溶解した。当該溶液に、ホウ素-ホウ酸塩バッファ 50mM pH7.0(72mL)中に溶解したジヒドロキシアセトン(0.71g,7.9mmol)およびFSA活性を有する凍結乾燥標品(0.7g,1150U)を添加した。25℃で120時間、軌道振とう(120rpm)下で反応を続けた。この時点で、反応転換率は49%だった。その後、MeOH(100mL)を添加し、固体残留物を遠心分離により分離した。上清を逆相液体クロマトグラフィーによって精製した。純粋な分画を回収し、溶媒を蒸発させて白色固体を得た(0.50g,収率23%)。
段階2)脱保護および分子内還元的アミノ化
前段階で得た付加物(500mg,1.77mmol)をエタノール/水 1:9(90mL)中に溶解した。溶液を、触媒としてPd/C(204mg)の存在下で、圧力50psiでH雰囲気中に12時間維持した。その後、粗反応混合物を中性アルミナでろ過し、ろ液を蒸発させて白色固体を得た(253mg)。最終生成物を陽イオン交換クロマトグラフィーにより当該固体から精製し、10mMのNH水溶液を得た。純粋な分画をプールし、溶媒を蒸発させて白色固体を得た(129mg,全収率10%,ジアステレオマー過剰率99%)。
[α]D 20 + 26.2 (c 1.0 en H2O); [α]D 20 + 35.2 (c 1.0 en MeOH)
1H NMR (500 MHz, D2O, 22℃) δ (ppm): 4.35 (m, 1 H, H4), 4.11 (t, J = 3.3 Hz, 1 H, H3), 3.97 (dd, J = 12.2, 4.6 Hz, 1 H, H6), 3.85 (dd, J = 12.2, 8.3 Hz, 1 H, 6H), 3.63 (dd, J = 8.3, 4.2 Hz, 1 H, H2), 3.59 (dd, J = 12.6, 4.8 Hz, 1H, H 5), 3.37 (dd, J = 12.6, 2.7 Hz, 1H, H5). 13C NMR (101 MHz, D2O, 22 °C) δ (ppm): 78.37 (C3), 77.00 (C4), 69.30 (C2), 61.66 (C6), 52.68 (C5).

Claims (9)

  1. 式(I)、(II)、(III)、または(IV):
    Figure 2010501198
    [上式中、
    −RおよびRは同一または異なり、H、OH、ヒドロキシメチル、メチル、エチル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、イソプロピル、イソブチル、2-メチルブチル、およびベンジルからなる群から独立して選択され;
    −Rは、H、ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、エチル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ドデシル、イソブチル、イソプロピル、イソペンチル、2-メチルブチル、ベンジル、およびフェニルエチルからなる群から選択され;
    −nは、0または1であり;
    −式IのイミノシクリトールでRおよびR置換基が結合する炭素原子の立体配置は同一または異なり、RおよびSから独立して選択され;
    −式II、IIIまたはIVのイミノシクリトールの立体中心(*)は同一または異なり、RおよびSから独立して選択される]
    のイミノシクリトールの調製のための酵素化学的方法であって、
    i)ジヒドロキシアセトン(DHA)と受容体アミノアルデヒドとの間のD-フルクトース-6-リン酸アルドラーゼ酵素(FSA)により触媒されるアルドール付加工程を具備し、該アミノアルデヒドは、式V、VIまたはVII:
    Figure 2010501198
    [上式中、
    −RおよびRおよびnは、上に定義したとおりであり;
    −式VでRおよびR置換基が結合する炭素原子の立体配置、および式VIおよびVIIの立体中心は、同一または異なり、RおよびSから独立して選択され;
    −Cbzはベンジルオキシカルボニル基を表す]
    に相当し;
    ii)金属触媒の存在下でHを用いての工程(i)で得られた付加物の分子内還元的アミノ化工程を具備し、該工程(ii)は、式R-CHO(ここでRは上に定義したとおりである)のアルデヒドを用いて実施されてもよく、その結果二重還元的アミノ化が起こる
    ことを特徴とする方法。
  2. イミノシクリトールが、ミグリトール;ミグルスタット;D-ファゴミン;1-デオキシノジリマイシン;N-ブチル-D-ファゴミン;および1,4-ジデオキシ-1,4-イミノ-D-アラビニトールからなる群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. イミノシクリトールが、D-ファゴミン;1-デオキシノジリマイシン;N-ブチル-D-ファゴミン;および1,4-ジデオキシ-1,4-イミノ-D-アラビニトールからなる群から選択されることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  4. イミノシクリトールが、D-ファゴミン;1-デオキシノジリマイシン;およびN-ブチル-D-ファゴミンからなる群から選択されることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
  5. (i)のアミノアルデヒドが、N-Cbz-3-アミノプロパナル、および(S)-N-Cbz-3-アミノ-2-ヒドロキシプロパナルからなる群から選択されるV型の保護されたアミノアルデヒドであることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  6. 工程(ii)で用いられる金属触媒が、Pd、Pt、Rh、およびPdとシアノ水素化ホウ素ナトリウム(NaCNBH)の組合せからなる群から選択されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  7. FSA酵素が、配列番号2と少なくとも85%の同一性を有することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  8. FSA酵素が、配列番号2と少なくとも95%の同一性を有することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  9. FSA酵素が、配列番号2のアミノ酸配列からなることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
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