全合成

全合成は有機化学の専門分野であり、実験室的な方法を用いて、特に自然界に存在する複雑な有機化合物を構築することに焦点を当てています。^{[1] [2] [3] [4]}多くの場合、基本的な市販の出発物質から天然物を合成します。全合成の対象は、有機金属または無機物になることもあります。^{[5] [6]全合成は単純な出発物質から完全な構築を目指していますが、これらの化合物を変更または部分的に合成することを}半合成と呼びます。

天然物合成は、さまざまな科学分野で重要なツールとして機能します。有機化学では、新しい合成方法をテストし、革新的なアプローチを検証および推進します。医薬品化学では、天然物合成は生理活性化合物の作成に不可欠であり、医薬品の発見と治療開発の進歩を促進します。同様に、化学生物学では、天然物合成は生物学的システムとプロセスを研究するための研究ツールを提供します。さらに、合成は、新たに分離された化合物の構造の確認と解明に役立つため、天然物研究に役立ちます。

天然物合成の分野は、19世紀初頭から合成技術、分析方法、化学反応性に関する理解の進歩により目覚ましい進歩を遂げてきました。^[7]今日、現代の合成アプローチでは、伝統的な有機合成法、生体触媒、化学酵素戦略を組み合わせて効率的で複雑な合成を実現し、合成プロセスの範囲と適用性を広げています。

天然物合成の重要な要素には、ターゲット分子から逆方向に作業して最も効果的な構築経路を設計することで合成経路を計画する逆合成分析が含まれます。立体化学制御は、分子の機能にとって重要な原子の正しい3次元配置を確保するために不可欠です。反応の最適化により、収率、選択性、効率が向上し、合成ステップがより実用的になります。最後に、スケールアップを考慮することで、研究者はラボ規模の合成を大規模生産に適応させ、合成製品のアクセス性を拡大することができます。この進化する分野は、医薬品開発、材料科学、天然化合物の多様性に関する理解の進歩を促進し続けています。^[8]

全合成が適用される天然物には数多くのクラスがあります。これらには、テルペン、アルカロイド、ポリケチド、ポリエーテルが含まれますが、これらに限定されません。^{[9]全合成ターゲットは、植物、海洋、真菌などの生物起源によって参照されることがあります。全合成という用語は、天然}ポリペプチドとポリヌクレオチドの合成にはあまり頻繁ではありませんが、それでも正確に適用されています。ペプチドホルモンのオキシトシンとバソプレシンは1954年に単離され、その全合成が初めて報告されました。 ^[10]天然物ターゲットが、いくつかの天然物クラスの複数の構造成分を特徴とすることは珍しくありません。

歴史的な観点からは真実ではないが（ステロイド、コルチゾンの歴史を参照）、現代の全合成は主に学術的な取り組みであった（問題に投入された人的資源の観点から）。産業用化学物質のニーズは、学術的な焦点とは異なることが多い。通常、商業団体は、特に半合成が複雑な天然物由来の薬物に適用できる場合は、全合成の取り組みの特定の手段を採用し、特定の天然物ターゲットにかなりのリソースを費やすことがあります。それでも、何十年にもわたって^[11]学術的事業としての全合成の価値に関する議論が続いてきました。^{[12] [13] [14]}例外もありますが、一般的な意見は、全合成はここ数十年で変化しており、今後も変化し続け、化学研究の不可欠な部分であり続けるというものです。^{[15] [16] [17]}これらの変化の中で、全合成法の実用性と市場性の向上に重点が置かれてきました。実用的な合成の著名な先駆者であるスクリップスのフィル・S・バラングループは、学術界以外でもより即時に使用できる、スケーラブルで高効率な合成法の開発に努めてきました。^{[18] [19]}

フリードリヒ・ヴェーラーは1828年に、無機原料から有機物質である尿素を生成できることを発見した。これは、生体プロセスの副産物としてのみ知られていた物質の合成の最初の例であり、化学における重要な概念的マイルストーンであった。 ^{[2]ヴェーラーは}シアン酸銀を塩化アンモニウムで処理することで尿素を得た。これは単純な一段階の合成法である。

AgNCO + NH ₄ Cl → (NH ₂ ) ₂ CO + AgCl

樟脳は希少かつ高価な天然物で、世界中で需要がありました。^{[いつ? ]} Haller と Blanc は樟脳酸から樟脳を合成しました。^[2]しかし、その前駆体である樟脳酸の構造は不明でした。フィンランドの化学者 Gustav Komppa が 1904 年にジエチルオキサレートと 3,3-ジメチルペンタン酸から樟脳酸を合成したとき、その前駆体の構造から当時の化学者は樟脳の複雑な環構造を推測することができました。その後まもなく、^{[いつ? ]} William Perkin が別の樟脳の合成を発表しました。^{[関連? ]樟脳の全化学合成の研究により、Komppa は 1907 年に}フィンランドのTainionkoskiでこの化合物の工業生産を開始することができました。

アメリカの化学者ロバート・バーンズ・ウッドワードは、複雑な有機分子の全合成法の開発において卓越した人物であり、彼が研究対象とした化合物には、コレステロール、コルチゾン、ストリキニーネ、リゼルグ酸、レセルピン、クロロフィル、コルヒチン、ビタミンB12 _、プロスタグランジンF-2aなどがある。^[2]

ヴァンサン・デュ・ヴィニョーは、天然ポリペプチドであるオキシトシンとバソプレシンの全合成により1955年のノーベル化学賞を受賞し、1954年には「生化学的に重要な硫黄化合物に関する研究、特にポリペプチドホルモンの最初の合成」の功績が認められたと報告した。^[20]

もう一人の才能ある化学者は、全合成における生涯の功績と逆合成分析の開発により 1990 年にノーベル化学賞を受賞したエリアス・ジェームズ・コーリーです。

• キニーネの全合成^{[21] [2]} 1944年にロバート・バーンズ・ウッドワードとウィリアム・フォン・エッガース・ドーリングによって初めて合成されたこの成果は、キニーネが抗マラリア薬として重要であることから意義深いものであった。
• ストリキニーネの全合成1954 年にロバート バーンズ ウッドワードによって初めて合成されたこの合成は、分子の構造の複雑さにより画期的な成果でした。
• モルヒネ: 1952年にマーシャル・D・ゲイツによって初めて合成され、その後、2017年に福山俊明を含む他の化学者によってより効率的な合成法が開発されました。
• コレステロールの全合成^[22] 1951年にロバート・バーンズ・ウッドワードによって合成され、ステロイド合成における重要な成果であった。
• コルチゾン: 1951 年にロバート・バーンズ・ウッドワードが合成したもう一つの注目すべきステロイド。
• リゼルグ酸: 1954 年にロバート バーンズ ウッドワードによって合成され、LSD の重要な前駆物質でした。
• レセルピン: 1956 年にロバート バーンズ ウッドワードによって完成されたこの合成は、その複雑さと降圧剤としての分子の重要性で注目されました。
• クロロフィル: 1960 年にロバート バーンズ ウッドワードによって合成されました。クロロフィルは光合成において重要な役割を果たしているため、この成果は意義深いものでした。
• コルヒチン: ロバート・バーンズ・ウッドワードによるもう一つの注目すべき合成。1963 年に完成。
• プロスタグランジン F-2a: 1969 年に EJ Corey によって合成され、プロスタグランジンの合成における重要な成果でした。
• ビタミンB12_の全合成^[23]ロバート・バーンズ・ウッドワードと彼のチームによって1972年に完成されたこの合成は、100以上のステップを含む、これまでに達成された最も複雑な合成の一つと考えられています。
• パクリタキセル（タキソール）の全合成：1994 年に Robert A. Holton によって最初に合成され、その後1995 年にKC Nicolaouによって合成されたこの抗癌剤の合成は、医薬化学における大きな進歩でした。
• ブレフェルジン A : 2017 年に S. ラガヴァンによって合成されたこの複合マクロライドは、抗がん剤としての可能性を秘めています。
• リアノジン: 2017 年に Sarah E. Reisman によって合成されたこの複合ジテルペノイドには、重要な生物学的活性があります。

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