トロピノン

トロピノン
名前
	IUPAC名 8-メチル-8-アザビシクロ[3.2.1]オクタン-3-オン
	その他の名前 3-トロピノン
識別子
CAS番号	532-24-1 ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
チェビ	チェビ:16656 ;
ケムスパイダー	393722 ;
ドラッグバンク	DB01874 ;
ECHA 情報カード	100.007.756
パブケム CID	446337;
ユニ	2A8CC8KA5F ;
CompTox ダッシュボード ( EPA )	DTXSID30862133;
	InChI InChI=1S/C8H13NO/c1-9-6-2-3-7(9)5-8(10)4-6/h6-7H,2-5H2,1H3/t6-,7+ キー: QQXLDOJGLXJCSE-KNVOCYPGSA-N ; InChI=1S/C8H13NO/c1-9-6-2-3-7(9)5-8(10)4-6/h6-7H,2-5H2,1H3/t6-,7+ キー: QQXLDOJGLXJCSE-KNVOCYPGBG; キー: QQXLDOJGLXJCSE-KNVOCYPGSA-N;
	笑顔 CN1[C@@H]2CC[C@H]1CC(=O)C2;
プロパティ
化学式	C8H13NO
モル質量	139.195 グラム/モル
外観	茶色の無地
融点	42.5 °C (108.5 °F; 315.6 K)
沸点	（分解する）
危険
	GHSラベル:
ピクトグラム
シグナルワード	危険
危険有害性情報	H302、H314
NFPA 704 (ファイアダイヤモンド)	2 1 0
	特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。確認する（何ですか？）インフォボックス参照

トロピノンはアルカロイドの一種で、1917年にロバート・ロビンソンがアトロピンの合成前駆体として合成したことで有名です。アトロピンは第一次世界大戦中に不足していた物資です。^[2]^[3]トロピノンとアルカロイドのコカインとアトロピンはすべて同じトロパンコア構造を共有しています。対応するpH 7.3の共役酸の主な種はトロピニウムオンとして知られています。^[4]

合成

トロピノンの最初の合成は1901年にリチャード・ウィルステッターによって行われた。一見類似しているように見えるシクロヘプタノンから始まったが、窒素架橋を導入するために多くのステップを必要とし、合成経路全体の収率はわずか0.75%であった。 ^[5]ウィルステッターは以前にもトロピノンからコカインを合成しており、これはコカインの最初の合成と構造の解明であった。^[6]

ロビンソンの「ダブル・マンニッヒ」反応

1917年にロビンソンが行った合成法は、その単純さと生体模倣アプローチから、全合成の古典とみなされている^{[8] 。トロピノンは}二環式分子であるが、その合成に使用される反応物は非常に単純で、スクシンアルデヒド、メチルアミン、アセトンジカルボン酸（またはアセトン）である。この合成法は、生合成で同じ構成要素が使用されるため、生体模倣反応または生合成型合成の良い例である。また、ワンポット合成におけるタンデム反応も実証している。さらに、合成の収率は17%であったが、その後の改良により90%を超えた。^[5]

この反応は、明らかな理由から分子内「二重マンニッヒ反応」と呼ばれています。この点ではユニークなものではなく、他の人もピペリジン合成でこれを試みています。^[9]^[10]

アセトンの代わりに、アセトンジカルボン酸が「合成同等物」として知られています。1,3-ジカルボン酸基は、環形成反応を促進するためのいわゆる「活性化基」です。カルシウム塩は「緩衝剤」として存在し、反応が「生理学的 pH 」で行われると、より高い収率が可能になると言われています。

反応メカニズム

以下の反応シーケンスから明らかな主な特徴は次のとおりです。

メチルアミンがスクシンアルデヒドに求核付加し、その後水が失われてイミンが生成される
イミンの2番目のアルデヒドユニットへの分子内付加と最初の閉環
アセトンジカルボキシレートのエノラートの分子間マンニッヒ反応
水の損失による新たなエノラート形成と新たなイミン形成
第二分子内マンニッヒ反応と第二環閉環
トロピノンへの2つのカルボキシル基の喪失

_{実際にCO2H}基の1つを保持しようとした著者もいる。^[11]

CO ₂ R-トロピノンには 4 つの立体異性体がありますが、対応するエクゴニジンアルキルエステルには 1 組の鏡像異性体しかありません。

シクロヘプタノンから

シクロヘプタノン（スベロン）をIBXで脱水素（酸化）して2,6-シクロヘプタジエノン[1192-93-4]にし、続いてアミンと反応させる方法は、トロピノンを形成する汎用的な方法です。^[12]^[13]誘発されるメカニズムは、二重マイケル反応（すなわち共役付加）であると明確に描写されています。

生化学的方法

^[14]

トロピノンの減少

トロピノンの還元は、複数の植物種で特徴付けられているNADPH依存性還元酵素によって媒介されます。 ^[15] これらの植物種はすべて、トロピノン還元酵素Iとトロピノン還元酵素IIの2種類の還元酵素を含んでいます。TRIはトロピンを生成し、TRIIは擬似トロピンを生成します。酵素の速度論的およびpH/活性特性が異なり、TRIの活性がTRIIの25倍高いため、トロピノン還元の大部分はTRIからトロピンを形成するものです。^[16]

参照

ベンズトロピン
ダチュラオロン
2-カルボメトキシトロピノン（2-CMT）はエクゴニンコカイン類似体の製造における中間体である。
エクゴニジン

参考文献

^ ab 「トロピノン」。物質情報。ECHA。
^ Robinson R (1917). 「LXIII. トロピノンの合成」. Journal of the Chemical Society, Transactions . 111 : 762–768. doi :10.1039/CT9171100762.
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外部リンク

トロピノンのMSDS

[echa-1] 「トロピノン」。物質情報。ECHA。

[2] Robinson R (1917). 「LXIII. トロピノンの合成」. Journal of the Chemical Society, Transactions . 111 : 762–768. doi :10.1039/CT9171100762.

[3] Nicolaou KC、Vourloumis D、Winssinger N、Baran PS ( 2000)。「21世紀初頭の全合成の芸術と科学」。Angewandte Chemie International Edition。39 ( 1): 44–122。doi :10.1002/(SICI)1521-3773(20000103)39:1<44::AID-ANIE44>3.0.CO;2-L。PMID 10649349 。

[4] 生物学的に興味深い化学物質識別コード: ChEBI:57851「トロピニウムオン」

[smit-5] スミット WA、スミット WA、ボチコフ AF、ケープル R (1998)。有機合成。土井：10.1039/9781847551573。ISBN 978-0-85404-544-0。

[6] ^ Humphrey AJ、O'Hagan D (2001)。 「トロパンアルカロイドの生合成。1世紀もの間解決されていない問題」。天然物レポート。18 (5)。王立化学協会: 494–502。doi :10.1039/b001713m。PMID 11699882 。

[7] Doble M, Kruthiventi AK (2007).グリーンケミストリーとエンジニアリング. オックスフォード: エルゼビア. p. 34. ISBN 978-0-12-372532-5。

[8] Birch AJ (1993). 「科学的伝説の調査: サー・ロバート・ロビンソン (FRS) のトロピノン合成」.ロンドン王立協会記録. 47 (2): 277–296. doi :10.1098/rsnr.1993.0034. JSTOR 531792. S2CID 143267467.

[9] Wang S、Sakamuri S、Enyedy IJ、Kozikowski AP、Deschaux O、Bandyopadhyay BC、Tella SR、Zaman WA、Johnson KM (2000)。「3Dデータベースファーマコフォア検索による、コカイン拮抗薬としての新しいドーパミントランスポーター阻害剤、4-ヒドロキシ-1-メチル-4-(4-メチルフェニル)-3-ピペリジル4-メチルフェニルケトンの発見。分子モデリング、構造活性相関、行動薬理学的研究」。Journal of Medicinal Chemistry。43 ( 3): 351–360。doi :10.1021/jm990516x。PMID 10669562 。

[10] Wang S, Sakamuri, Enyedy, Kozikowski, Zaman, Johnson (2001). 「4-ヒドロキシ-1-メチル-4-(4-メチルフェニル)-3-ピペリジル 4-メチルフェニルケトンの新規ドーパミントランスポーター阻害剤としての分子モデリング、構造活性相関および機能拮抗作用研究」。Bioorganic & Medicinal Chemistry . 9 (7): 1753–1764. doi :10.1016/S0968-0896(01)00090-6. PMID 11425577.

[11] Findlay SP (1957). 「2-カルボメトキシトロピノンについて」. Journal of Organic Chemistry . 22 (11): 1385–1394. doi :10.1021/jo01362a022.

[12] 米国特許 8,609,690

[13] Nicolaou KC、Montagnon T、Baran PS、Zhong YL (2002)。「有機合成におけるヨウ素(V)試薬。パート4。一電子移動ベースの酸化プロセスのための化学特異的ツールとしてのO-ヨードキシ安息香酸」。アメリカ化学会誌。124 (10): 2245–58。doi :10.1021/ja012127+。PMID 11878978 。

[BedewitzJones2018-14] ^ Bedewitz MA、 Jones AD、D'Auria JC、Barry CS (2018)。「非定型ポリケチド合成酵素とP450を介した環化によるトロピノン合成」。Nature Communications。9 ( 1 ) : 5281。Bibcode : 2018NatCo ... 9.5281B。doi : 10.1038 /s41467-018-07671-3。ISSN 2041-1723。PMC 6290073。PMID 30538251。

[15] ^ A. Portsteffen 、B. Draeger、A. Nahrstedt (1992)。「Datura stramoniumの根培養物から抽出した 2 つのトロピノン還元酵素」。Phytochemistry。31 ( 4): 1135。Bibcode : 1992PChem..31.1135P。doi : 10.1016/0031-9422(92)80247-C。

[16] Boswell HD, Dräger B, McLauchlan WR, et al. (1999年11月). 「 BrugmansiaとDaturaにおけるN-アルキルトロパン生合成酵素の特異性」. Phytochemistry . 52 (5): 871–8. Bibcode :1999PChem..52..871B. doi :10.1016/S0031-9422(99)00293-9. PMID 10626376.