新研究：可視光を利用した医薬品の基本構成要素の作成方法

Tokyoミシガン大学の化学者たちは、可視光を利用してアゼチジンという有望な医薬品化合物を合成する方法を発見しました。これらのアゼチジンは、通常の薬に使われる五員環や六員環の窒素ヘテロサイクルよりも安定で、服用後に分解しにくいことが知られています。この新しい方法は、可視光と光触媒を用いてモノサイクリックアゼチジンを生成する[2+2]-環化付加反応を含んでいます。

この研究ではいくつかの重要な発見が示されています。

可視光が紫外線の代わりに使用されました。光触媒は反応を促進しました。単環のアゼチジンは安定性が高く、取り扱いが容易です。この方法を用いることで、医薬品の合成がより効率的になる可能性があります。

医薬品の60%には、窒素原子を含む窒素環という構造が含まれています。一般的には5員環や6員環がありますが、不安定な場合もあります。研究主任のシンドラーによれば、これらの環は体内で分解されることがあり、患者が服用する薬が実際に体内で作用している薬と同じでない場合もあるそうです。

研究者たちは現在、四員環化合物であるアゼチジンに注目しています。これらの環状化合物を信頼性高く生成する方法を見つけることが主な課題となっています。従来の手法は限界があり、広く適用できないか、特定の置換パターンしか作成できません。

薬の合成やスクリーニングには、異なる置換パターンが求められています。これにより、さまざまな分子をテストすることが可能です。ミシガン大学のチームは[2+2]-シクロ付加法を利用しました。この方法では通常、光による分子の励起が必要とされます。

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2つの化合物、非環状イミンとアルケンが使用された。これらは異なる産物を生成する可能性があるため選ばれた。しかし、非環状イミンはエネルギーを速やかに失い、環化付加反応を完了することができない。過去に紫外線を使用する試みは成功したが、安全性に欠けていた。その際には異なるイミンとアルケンが使用されたため、望んでいたアゼチジンの取得は困難であった。

可視光を利用することは良い解決策でした。主な要素は光触媒で、必要な励起状態の中間体を達成するのを助けました。この手法はアザ・パテルノ-ブチ反応と呼ばれています。この反応がうまくいった理由を理解するために、U-MのチームはMITのヘザー・クリーク研究室と協力しました。彼らは計算分析を用いて、出発物質のエネルギーレベルをマッチさせ、反応を容易にしました。

イミンとアルケンの様々な組み合わせを試験することが重要でした。シンドラーの研究室では、この反応が多様な種類の化合物に適用できることを示しています。この方法が幅広い材料で機能することを示すことが鍵です。それにより、製薬会社にとってこのプロセスの有用性が証明されます。

生物学的に重要な6種類のアゼチジン化合物が生成されました。その中で、チームはエストロゲン誘導体にアゼチジンを結合させ、さらに腫瘍細胞に毒性を持つペナレシジンBの類似体を合成しました。これは、この天然物を[2+2]-環化付加反応を用いて完全に合成した初めての例です。

チームは、これらの洞察を用いて新しい化学反応を作り出すことを計画している。この方法は、将来の反応の設計に役立つ可能性がある。以前は入手が困難だった<強調>ビルディングブロック</強調>の生産を容易にするかもしれない。この進展は、医薬品の開発に新たな機会をもたらす。