可視光を活用した新しい薬品開発の道筋: 薬の安定性向上への貢献

Tokyoミシガン大学の化学者たちが、可視光を用いてアゼチジンを生成する新しい方法を発見しました。アゼチジンは安定しており、医薬品の製造において重要です。チームを率いる化学者コリーナ・シンドラーは、その研究成果を「サイエンス」誌に発表しました。この新しい方法は、従来の技術に比べて安全で簡単です。

アゼチジンは窒素を含む化学構造であり、約60%の医薬品に含まれています。これらの構造は少なくとも1つの窒素原子を含む環を持っています。一般的に、環は5つまたは6つの原子から成り立っていますが、これらの環は非常に安定しておらず、体内で分解されやすいため、薬の効果を低下させる可能性があります。

シンドラーのチームは、4員環構造を持つ安定したモノサイクリックアゼチジンの使用を提案しています。しかし、アゼチジンの合成は難しいです。主に関与する反応は、多用途性に欠けるか、特定のタイプのアゼチジンしか生成できないものです。異なる薬を製造するには、様々な種類が必要です。

研究者たちは[2+2]環化付加法を用いて単環式アゼチジンを合成しました。この手法では、反応を促進するために光が必要です。開始材料として、アシクリックなイミンとアルケンを使用しました。これらの材料は多様に変化させやすく、異なる生成物を作り出します。

彼らの手法の特徴は以下の通りです。

• 安全性の高い可視光を使用し、紫外線よりもリスクが低い
• 光触媒を用いて励起状態に到達する
• 様々なイミンやアルケンを利用して、多様な製品を生成可能

エミリー・ウィアリング氏は、目に見える光を使用することが紫外線を使うよりも安全で簡単であると説明しています。新しい方法では、特定のイミンとアルケンを可視光と組み合わせることで反応を改善しています。この手法は、アザ・パテノブーフィ反応を利用して、必要な結果を得ることができます。

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チームはMITの研究者ヘザー・クリークと協力して、計算分析を行いました。クリークの研究室は、特定のイミンとアルケンが反応の難易度を下げることを発見しました。また、アゼチジンを高収率で得るための要因も特定しました。

大学院生のSeren Parikh氏とポスドクのYu-Cheng Yeh氏がこの方法を試験しました。彼らは、この手法が様々なイミンおよびアルケン化合物に有効であることを示しました。そして、生物学的に重要な6つのアゼチジン化合物を作成しました。その中には、アゼチジンをエストロゲン誘導体に結合させたり、腫瘍細胞に有毒なペナレシジンBの類似体を合成する例があります。これは[2+2]-シクロ付加を用いたペナレシジンBの初の全合成です。

この反応を理解することは、今後同様の反応を作り出すのに役立ちます。シンドラーは、この方法が新たな反応を開発するための明確なプランを提供すると考えています。研究者たちはこれまで見つけるのが難しかった構造単位を今では手に入れることができます。

この発見により、さまざまな薬の製造に重要なアゼチジンを、より簡単で安全な方法で作ることが可能になりました。製薬会社は今後、この方法を用いて様々な種類の薬品を生産することができます。

ミシガン大学のチームは、安定したアゼチジン化合物を可視光を用いて作り出すより安全な方法を開発しました。この方法は、薬の開発を迅速かつ柔軟にすることで、大いに貢献する可能性があります。