生体模倣合成

生体模倣合成は、特に生物学にヒントを得た有機 化学合成の分野です。この用語には、提案された生合成と並行するように設計された一連の反応の実行による「生合成仮説」（自然界での生合成の推測された経路）のテストと、目的の合成目標を目的とした合成反応が、確立された生合成経路の1つ以上の既知の 酵素変換を模倣するように設計された研究プログラムの両方が含まれます。^{[1] [2]}生体模倣合成の最も古い一般的な例は、ロバート・ロビンソン卿によるアルカロイドトロピノンの有機合成です。^[3]

より最近の例としては、EJ Coreyによるカルベニウムを介した人工線状ポリエンの環化による四環式ステロイド環系の構築がある^[4]。これは、Albert EschenmoserとGilbert Storkによる線状ポリエンの陽イオン環化の研究^{[5] [6]}と、環化を開始および停止するための要件と、環化中に陽イオン性カルベニウム基を安定化するための要件を定義したWS Johnsonの広範な研究（自然界では、コレステロールなどのステロイドの生合成中に酵素を介してこれが達成される）に基づいている。^[7] 2 番目の定義に関連して、自然界で生体触媒（たとえば、純粋にタンパク質性の触媒、酵素に結合した金属またはその他の補因子、またはリボザイム）によって達成される化学変換を達成するために適用される合成有機触媒または無機触媒は、生体模倣合成を達成していると言える。このような触媒システムの設計と特性評価は、生体模倣化学と呼ばれている。^{[8] [9] [10]}

プロト-ダフニフィリンは、 Daphniphyllum macropodumに含まれるアルカロイドのファミリーの生合成における前駆体です。縮合環構造とスピロ炭素中心のため、複雑な分子構造のため、従来の有機合成法では難しいターゲットとなり、注目を集めています。Clayton Heathcockと同僚は、スクアレンからのプロト-ダフニフィリンの提案された生合成経路に基づいて、単純な出発物質からプロト-ダフニフィリンの驚くほどエレガントで短い全合成を開発しました。 ^[11]これは、生体模倣合成が複雑な天然物の全合成をいかに簡素化できるかを示す一例です。

ヒースコックの合成経路の重要なステップは、非環式ジアルデヒド A または B を環化してプロト- ダフニフィリンを形成することです。両方のジアルデヒド (A または B) はスクアレンに類似した炭素骨格を持ち、簡単な出発物質から合成できます。A または B を水酸化カリウム、アンモニア、酢酸を含む一連の簡単な試薬で処理すると、プロト- ダフニフィリンが形成されます。この注目すべきステップで、6 つの σ 結合と 5 つの環が形成しました。最初のレポートでは、ジアルデヒド出発物質 (A) を水酸化カリウムで処理したときに、ヒドロキシルジヒドロピラン中間体 C が最初に形成されたと提案されました。2-アザ-1,3-ジエン中間体 (D) は、中間体 C とアンモニアの反応から生成されました。酸触媒ディールス・アルダー反応により中間体 E が形成され、これが反応条件下でさらに最終生成物に変換されました。

• カルパノン、チャップマンアプローチ経由
• スピロトリプロスタチンB、ガネーサンアプローチ経由
• エンジアンドリック酸、ニコラウ法による生体模倣全合成を参照

• メルクによるナキテルピオシン型C-ノル-D-ホモステロイドの合成、例：構造： C-13原子の移動による切断、収縮、拡張環（セコ-、ノル-、ホモステロイド）^[12]
• スクアレン誘導ダフニフィリン型アルカロイドの四環化または五環化カスケードによるヒースコック合成^{[13] [14]}