可視光を用いた医薬品安定化化合物の創製における化学の新展開

Tokyoミシガン大学の化学者たちは、医薬品に有用な化合物を新たに作成する方法を発見しました。この化合物はアゼチジンと呼ばれ、通常の化学手法では作成が難しいとされています。化学者コリーナ・シンドラーが率いる研究チームは、可視光線と光触媒を使って、特別なタイプのこれらの化合物である単環アゼチジンを合成する方法を見つけました。この研究結果は、科学雑誌「Science」に発表されています。

医薬品の約60%は、薬の重要な部分である窒素複素環と呼ばれる構造を含んでいます。これらの構造は通常、五員環または六員環で構成されていますが、不安定なことがあります。シンドラー氏は、「これらの五員環や六員環は体内で分解される可能性があり、それが問題です」と述べています。

単環式アゼチジンは、より安定した代替物です。しかし、異なる置換パターンを持つアゼチジンの生成は困難でした。異なる置換パターンは、薬の合成やテストにおいて重要です。ミシガン大学の研究者たちは、[2+2]環化反応法を用いて単環式アゼチジンを作り出しました。この方法では、分子を励起させるために光が必要です。彼らは、重アシキルイミンとアルケンを開始原料として使用しましたが、これらは多様な生成物を作り出すことができるからです。

研究の要点は以下の通りです：

• UV光ではなく可視光を使用することで、プロセスの安全性を向上。
• 可視光を用いて単環性アゼチジンを生成する新しい方法を開発。
• フォトカタリストを使用することにより、アザ・パテルノ・ビッキ反応で必要とされる励起状態の中間体へのアクセスを可能にしました。

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チームはMITのヘザー・クリークと協力して、コンピューターを用いてその反応を分析しました。クリークの研究室は、特定のイミンとアルケンがこの反応を容易にし、アゼチジンの生成を増加させることを発見しました。研究者たちはまた、異なる種類のイミンとアルケンでもこの反応が有効であることを証明しました。

化学者のセレン・パリク氏とポスドクのユーチェン・イエ氏は、彼らの反応が異なる材料で有効であることを示しました。パリク氏は、「製薬会社は自社の特定の薬剤に応じた反応が必要です。私たちの方法が柔軟であることを証明しました」と説明しました。彼らは重要なアゼチジン化合物を6種類作り出しました。イエ氏は、彼らの反応を利用してエストロゲン誘導体という、人間の体内にある自然のステロイドにアゼチジンを結合させることにも成功しました。また、腫瘍細胞に対して有害であることが知られているペナレシジンBに関連する類似の化合物も作成しました。

彼らの研究は、[2+2]-付加環化法を用いたペナレシジンBの初めての全合成である。これは、この方法論が複雑で医薬品のような分子の合成に利用可能であることを示している。反応が成功する理由を理解することは、将来関連する反応を設計するのに役立つ。シンドラーは、「人々が長い間求めながら直接得ることができなかったこれらの種類のビルディングブロックに、私たちは今アクセスできる」と述べている。

彼らのプロセスは、今後の医薬品化学における反応の開発を促進することができます。