HIV ???????????????

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HIV ??????????????? Powered By Docstoc
					     HIV プロテアーゼ阻害薬の工業的製法
                 HO
                                        CH3
                H3C               H3C        CH3         O
                                  O     NH         CH3   S OH
                      O    NH
                      S                                  O
                                  N
                                          H
                             OH
                                  H


Viracept® (nelfinavir mesylate)
   (3S,4aS,8aS)-N-tert-Butyl-2-[(2R,3R)-2-hydroxy-3-(3-hydroxy-2-
   methylbenzoylamino)-4-(phenylthio)butyl]decahydroisoquinoline-
   3-carboxamide methanesulfonate salt

             東北大学 農学部 化学工学概論(2009 年 12 月)
                                                                    1
              学んでほしいこと
• HIV ウイルスを例にしたウイルス生化学の初歩

• 危険な試薬や低温反応を回避するための努力

• 多段階合成の工業化で鍵となるのは、中間体を簡便に単離(分離)する
  方法(いつ・どのように)の確立

• 実用的な立体制御を実現するには、 〈急がば回れ〉の発想で

• 官能基の隠れた特性を引き出すには、 〈逆転〉の発想で

                   NH2                      OH
              HO                                 OH
                          OH
AcO
                     OH
      O                             NH2
                               HO
                                           OH
      N
          O                           OH
                                                      2
                     エイズ(AIDS)
• エイズ(AIDS)の正式名称は、後天性免疫不全
  症候群(acquired immunodeficiency syndrome)
  [AIDS は大文字で綴る]
• エイズは HIV ウイルス、ヒト免疫不全ウイルス
  (human immunodeficiency virus)による感染で
  引き起こされる[重複しても HIV ウイルスと言う]
• 1978 年、最初の患者が米国で出現
• 1981 年、米国 CDC(Center for Disease Control)が
  最初の症例を報告
• 2004 年末現在、世界で 3,940 万人が感染。
  1 年間の死亡者は、310 万人(世界の死因の第 4 位)。
  新しい感染者が毎年 490 万人(男 240 万人、女性
  170 万人、子供 80 万人)発生
• 全患者の 7 割がアフリカ諸国に集まるが、最近では
  インド、タイ、ミャンマー、中国南部で急増
                                               3
日本における HIV 感染の拡大




                   4
              HIV 感染の臨床的特徴
•   性的接触、感染血液の注入(注射針の共用)による感染と母子垂直感染
•   感染後 1 週間以内に発熱、関節痛が起こり、異型リンパ球が出現(急性感染
    症状)
•   3 週間から 3 ヶ月以内に HIV に対する抗体が陽性化
•   無症候の感染状態(潜伏期間)が 8–10 年も継続(1日
    1010 個のウイルスが生成)
•   リンパ球(白血球)のうち、細胞膜表面に CD4 という
    タンパク質(細胞膜抗原)を持ったもの(T4 リンパ球)が
    じょじょに減尐
•   全身のリンパ腺が腫れて発熱が起こり、体重が減尐(AIDS 関連症候群)
•   T4 リンパ球が減尐した結果、免疫不全が引き起こされて
    日和見感染症、カリニ肺炎、カポシ肉腫、腫瘍が発症。
    CD4 を持った中枢神経細胞(グリア細胞)が減尐すると
    痴呆が発症
•   AIDS 発症後 5 年以内にほとんどの患者は死亡
                                           5
                     HIV ウイルス
• HIV-1 と HIV-2 という 2 種のウイルスが存在

• HIV の起源は、サル免疫不全ウイルス
  ( SIV: simian immunodeficiency virus)。
  HIV-1 は、チンパンジーに感染する SIV から、
                                             Chimpanzee
  HIV-2 は、スーティマンガベイに感染する SIV               (Pan troglodytes)
  からそれぞれ進化

• もっとも古い HIV-1 は、1959 年に39歳の男性
  から採取され、キンシャサ(ザイール共和国)の
  病院に保管されていた血液から発見。
   AIDS 流行の起源は、1940 年代から1950 年代
  初めに遡る

• 地球規模の AIDS 感染は HIV-1 によるもの。
  HIV-2 の感染は西アフリカに限定                       Sooty mangabey
                                           (Cercocebus atys)
                                                               6
  The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2008
for his discovery of human
papilloma viruses causing    for their discovery of human immunodeficiency virus
      cervical cancer




   Harald zur Hausen
        (1936–)              Françoise Barré-Sinoussi           Luc Montagnier
                                     (1947–)                       (1932–)
    German Cancer
   Research Centre             Regulation of Retroviral     World Foundation for AIDS
  Heidelberg, Germany          Infections Unit, Virology    Research and Prevention
                             Department, Institut Pasteur         Paris, France
                                    Paris, France                                       7
                 HIV ウイルスの分離
• 1983 年、パスツール研究所のモンタニエ教授は、AIDS の前駆症状である
  リンパ腺腫(lymphadenopathy)を呈した患者からレトロウイルスを分離し、
  リンパ腺病変ウイルス(LAV, lymphadenopathy-associated virus)と命名
• 1984 年 4 月、アメリカ国立ガン研究所の R. C. Gallo
  教授は、AIDS の原因ウイルスを発見し、HTLV (human
  T lymphotrophic virus)-3 と命名
• 1984 年 8 月、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の
  J. Levy 教授が第 3 のAIDS ウイルスとして、ARV
  (AIDS-related virus) を分離
• 仏(モンタニエ教授)と米(ギャロ教授)は特許の優先権を         Robert C. Gallo
                                         (1937–)
  めぐっても対立。法廷闘争の過程で、モンタニエ教授が
  ギャロ教授とレヴィ教授に LAV を提供しており、遺伝子
  解析の結果から HTLV-3 と ARV が LAV に由来することが判明
• レーガン大統領とシラク首相のトップ会談で政治的に和解。特許は米・仏両
  研究所の共有とし、ロイヤリティー収入の 80% で AIDS 研究と予防のための
  基金(World Foundation for AIDS Research and Prevention )を設立
                                                              8
                                レトロウイルス
 • HIV ウイルスは、レトロウイルス(retrovirus)の 1 種
 • レトロウイルスは、RNA ウイルスであるが、宿主細胞に侵入すると
   ゲノム情報を DNA にコピー(逆転写: reverse transcription)
 • レトロウイルスに由来する DNA は、宿主細胞の染色体に組み込まれて
   プロウイルス(provirus)化
 • プロウイルス化したまま、宿主細胞の RNA ポリメラーゼⅡの作用で、
   ゲノム RNA を複製すると同時に、タンパク合成用の mRNA を転写

(+) RNA     RT       (-) DNA       RT         dsDNA                      Tat              Nef
                                                                Env              Rev

   reverse transcription                                                   Vif         Gag-Pol
                                                                Vpu
 (RT = reverse transcriptase)                   integration                      Gag
                                                                         Vpr
                                provirus

                                                                                 translation
                                                   mRNA

    genome replication                  transcription         splicing
                                                                                                 9
              HIV ウイルスの中心部の構造
• (+) RNA ゲノム(9.3 kb)のコピーが 2 本(diploid)[(+) RNA は
  mRNA に対応]
• 1 本の RNA には、宿主細胞から奪った t-RNA (1 個)とタンパク質が会合
• RNA に会合したタンパク質は、NC(nucleocapsid)タンパクと次の酵素
  活性を持ったタンパク質:
   ① reverse transcriptase (RT, RNA-dependent DNA polymerase)
   ② integrase (IN)           ③ protease (PR)
   ④ ribonuclease (RH, RNase H)                        (+) RNA

                    protein                               NC
   RT, IN, PR, RH   of enzyme
   として機能            activities
                                                          t-RNA
 塩基配列が相補的な            kissing loop
 部位で対を形成                complex
                                                                  10
               HIV ウイルス粒子の構造
• RNA とこれに会合したタンパク質は、CA(capsid)タンパク質で覆われ、
  その上を MA(matrix)タンパク質がカバー
• MA の外側は、宿主細胞から奪ったリン脂質 2 重膜(membrane)が被覆
  (enveloped )
• ウイルス粒子の外周には、宿主細胞を認識する突起(spike)が 14 本。
   その 1 本は、① TM (transmembrane glycoprotein/gp41) と ② SU
  (surface glycoprotein/gp120)の 3 量体(TM と SU は非共有結合で会合)

                                   membrane (envelope)


          MA
                                        spike


                                           SU (gp120)
         CA
                                       TM (gp41)
                                                           11
                HIV ウイルスの構造




                                           capsid   40–60 nm




・ 小文字は対応する遺伝子の名称                               20 nm
・ NC と t-RNA は描かれていない
・ spike は、TM と SU の(1:1)会合体がさらに 3 量化したもの      80–110 nm
                                                               12
                              HIV ウイルスのゲノム
              MA CA p2 NC p1 p6               vif                vpu          tat    nef
    5’
①                 gag
②    R                                                    tat                  rev         U3   R
③                                pol                                    env
                                                                                                3’
         U5              p6* PR RT RH IN            vpr    rev     gp120 gp41

• gag         group specific antigen   matrix, capsid, p2, nucleocapsid, p1, and p6
• pol         polymerase               p6*, protease, reverse transcriptase, RNase H,
                                       integrase
• env         envelope                 gp120 (SU), gp41 (TM)            HIV-1 と HIV-2 で
                                                                              異なるのはこの部分
•    vif      virion infective factor          • R repeat sequence
•    vpr      viral protein R                  • U unique sequence
•    tat      transactivator of transcription
•    rev      regulator of expression of virion proteins
•    vpu      viral protein U
•    nef      negative regulatory factor
                                                                       調節遺伝子
                                                                                                13
      HIV ウイルス粒子を構成する主要なタンパク質(1)
        5’             gag                 pol              env                3’

Gag-Pol (5%)                                                             Env
                   MA CA NC          PR RT RH IN          SU      TM
                                                        (gp120) (gp41)
Gag     (95%)
                   MA CA NC                   pol           env
                                         (polymerase)    (envelope)
                       gag                   酵素         外皮タンパク質
              (group-specific antigen)
                内部構造タンパク質
                                                              trans-
        PR (protease)                                      TM membrane
pol                                                             (gp41)
        RT (reverse transcriptase)
Pol     RH (RNase H)                                                Env         env
        IN (integrase)                                           surface
                                                              SU protein
                   NC (nucleocapsid)
  gag                                                            (gp120)
             Gag   CA (capsid)
                   MA (matrix)                          membrane (envelope)
                                                                                      14
   HIV ウイルス粒子を構成する主要なタンパク質(2)
      5’          gag             pol                      env               3’

Gag-Pol (5%)                                                           Env
               MA CA NC      PR RT RH IN                SU      TM
                                                      (gp120) (gp41)
Gag   (95%)
               MA CA NC
                                                   • 粗面小胞体で Env が合成
 • 細胞質で Gag-Pol と Gag がポリプロテイン                     • ゴルジ体でグルコシル化と
   として合成                                             切断が起こって SU とTMに
                                                     を生成
 • RNA と会合してリン脂質 2 重膜で囲われると
   Gag-Pol が自己開裂
                                            SU (surface)
 • PR が Gag と残ったGag-Pol を切断して envelope
                                        env
   MA、CA、NC、PR、RT、RH、IN を生成    proteins     TM (trans-membrane)
   (ウイルス粒子の成熟化)
                                                  PR (protease)
 Internal
              MA (matrix)
                                  enzymes   pol     RT (reverse transcriptase)
structural gag CA (capsid)
 proteins                                         RH (RNase H) IN (integrase)
              NC (nucleocapsid)
                                                                                  15
           HIV ウイルスの増殖サイクル
1. 宿主細胞への吸着と侵入 ①
2. ゲノム RNA の DNA への逆転写 ②
3. プロウイルス(dsDNA)の宿主染色体
   への挿入
4. プロウイルス DNA を鋳型とした
   ゲノム RNA の複製と mRNA の転写
5. 複数のタンパク質が一つのポリ
   ペプチド鎖として繋がったポリ
   プロテインの合成

6. ポリプロテイン、ゲノム RNA、t-RNA の集合 ③
7. 核酸(RNA)‐ポリプロテイン会合体の細胞膜による被覆と出芽
8. ポリプロテインの加水分解によるウイルス粒子の成熟
9. ウイルス粒子の放出 ④
                                    16
                       HIV ウイルスの吸着
• HIV ウイルスは、スパイク先端のSU (surface glycoprotein/gp120)で宿主細胞を認識
  [gp120 = 質量 120 kD の glycoprotein(糖タンパク質)]
• ヒトで SU の受容体(receptor)になるのは、細胞表層に存在するタンパク質である CD4
  (CD = cluster of differentiation)。
    CD4 は、免疫系細胞(T 細胞、マクロファージ、単球)や脳細胞(グリア細胞)に分布
• SU はさらに、ケモカイン(chemokine)受容体である CCR5 と CXCR4 を共受容体
  (co-receptor)として利用(C = cystein, X = any amino acid, R = receptor)。


         HIV-1         Co-receptors         CD4 T cells infected
         strain     CCR5       CXCR4    naïve cells   memory cells

           R5          +          –         –               +

         R5X4          +          +         +               +

           X4          –          +         +               +

        R5 株と R5X4 株は、 CCR5 を発現したマクロファージ、単球にも感染
                                                                       17
                 HIV ウイルスの核への移動
                                                                      MA
•   SU (gp120)が受容体(CD4)と共受容体                               (+)-RNA    Vpr
    (CCR,CXCR4)と結合すると、TM                     microtuble       t-RNA
                                                                          RT
    (transmembrane glycoprotein/gp41)の
                                                                          IN
    立体構造が変化し、ウイルスの                            reverse
    リン脂質 2 重膜(envelope)と細胞膜                transcription
                                             complex
    (plasma membrane)が融合
•   細胞質内に放出されたウイルス粒子の
                                         dsDNA
    内容物は、reverse transcription
    complex を形成
•   reverse transcription complex は、                        pre-integration
    微小管(microtuble)を伝って核に移動                                    complex
    (1–4 mm/sec)
•   reverse transcription complex の中で
    ゲノム RNA から dsDNA が合成され、
    pre-integration complex を形成          nucleus
                                                                              18
                       プロウイルス化
                                                dsDNA
• reverse transcription complex は、
  核孔(nuclear pore)を通って核内に侵入
                                                 Vpr
• reverse transcription complex を構成する
     ① MA(matrix)
                                                 pre-integration
     ② Vpr(viral protein R)                         complex
     ③ IN(integrase)
  には核局在化シグナル
  (nuclear localization           nucleus     nuclear pore
  signal)が存在                                         3000–
                                                     5000 pores
• IN が染色体のDNA に              integrase (IN)          per nucleus
  ウイルス由来の dsDNA を
  挿入

  cell chromosome             provirus

                                                                   19
         HIV ウイルス遺伝子の複製と転写・翻訳
•   プロウイルスのまま、宿主細胞の RNA ポリメラーゼ(cell pol II)がゲノム RNA の
    複製と mRNA の転写を触媒
•   増殖初期に翻訳されるのは、① 複製を刺激する Nef 、② 転写を強化する Tat、
    ③ mRNA を核外に運ぶ Rev
•   増殖後期に翻訳されるのは、複数のタンパク質が 1 本に繋がったポリプロテイン
    (Gag,Gag-Pol,Env)
•   Gag と Gag-Pol は細胞質で合成
•   Env の合成とグリコシル化は粗面小胞体で起こり、3 量化したのちゴルジ体の中で
    宿主のプロテアーゼ(furin)で SU(gp120) と TM(gp41)に切断
                                                plasma membrane
              rough endoplasmic reticulum

        provirus                               Golgi             TM
                                        Env             SU
                                              host protease
         cell pol II
                                                       Gag-Pol        Gag
genome RNA             mRNA
                                                                            20
                       HIV ウイルスの成熟化
                                                          RNA
• ポリプロテイン(Gag,Gag-pol)、ゲノム RNA、t-RNA が細胞                  + NC (nucleocapsid)
  膜直下に集合し、SU (gp120)-TM (gp41) の埋め込まれた膜を                               CA
  奪って出芽                                                   MA         (capsid)
                                                        (matrix)
• Gag-Pol が 2 量化すると、自己開裂して酵素タンパク質(PR,
  RT, RH, IN)を放出
• PR(protease)が Gag を加水分解し、ウイルス粒子を成熟化



   Golgi                        MA
                                 CA
      SU                           NC
            TM

         RNA                                 TM   SU
                                                                       MA
       t-RNA
                                                  Gag                  CA
           Gag                                                         NC
                 Gag-pol
                                                  PR    RT, RH, IN
    myristyl
                      plasma
  [CH3(CH2)12CO]                   Gag-pol
                     membrane                      Gag-pol
                                                                                21
          抗 HIV ウイルス薬




• HIV ウイルスの CD4 (+) 細胞への感染(吸着・侵入)を阻止
• HIV ウイルスに固有の生化学プロセス(逆転写・ウイルス
  タンパク質の成熟)を阻害
                                       22
               HIV ウイルスの侵入阻害薬



      Ac-Tyr-Thr-Ser-Leu-Ile-His-Ser-Leu-Ile-Glu-Glu-Ser-
         Gln-Asn-Gln-Gln-Glu-Lys-Asn-Glu-Gln-Glu-Leu-Leu-
         Glu-Leu-Asp-Lys-Trp-Ala-Ser-Leu-Trp-Asn-Trp-Phe-NH2

    Acetyl-YTSLIHSLIEESQNQQEKNEQELLELDKWASLWNWF-amide


• Enfuvirtide(fuzeon®)は、HIV ウイルスの
  CD4 受容体との結合を阻害

• Enfuvirtide は、直鎖状のペプチド
  (32 個のアミノ酸残基で構成)

• 2003 年、米国で承認されたが、
  適用は従来の抗 HIV 薬が無効の
  AIDS 治療(年間の薬剤費は US$ 25,000)
                                                               23
           HIV ウイルスに固有の生化学プロセス
             (+)-RNA                                            dsDNA
                          (-) DNA
                                                                 pre-integration
                  RT (reverse transcriptase)                        complex



     reverse                           IN (integrase)
  transcription
    complex                                                        cell chromosome
                                                     provirus


Gag-pol              Gag-pol
                                               gag-pol
      PR (protease) RT, RH, IN,
                                                            AIDS 治療薬として
                                                            開発に成功した化合物
MA (matrix)                                        gag       • RT 阻害剤(RTI)
CA (capsid)                     Gag                          • PR 阻害剤(PI)
NC (nuclear capsid)
                                                                                     24
                   逆転写酵素阻害剤(RTI)
• 逆転写酵素(RT; reverse transcriptase)は、ヒトの細胞には存在しない
• RT の選択的阻害剤(RTI; reverse transcriptase inhibitor)は、HIV ウイルスに
  対する高い選択每性を可能にする
• RTI は、 AIDS 患者の中で HIV ウイルスに感染した細胞が増加することを抑制。
   しかし、 HIV ウイルスのゲノムが染色体に組み込まれた(プロウイルス化した)、
  感染細胞が新たな HIV ウイルス粒子を生みだすこと(増殖そのもの)は抑制できない
• 2 種類の RTI が存在
    ① ヌクレオシド系(NRTI; nucleoside reverse transcriptase inhibitor )
    ② 非ヌクレオシド系(NNRTI; non-nucleoside reverse transcriptase inhibitor )
                                              O
                                                                       O
 (+) RNA          (-) DNA               HN                    HN
           
                              HO     O        N
                                                          N        N       N
                                        O
   RTI
                  dsDNA
                                   N3                     NNRTI (NVP)
                                             NRTI (AZT)
                                                                               25
               ヌクレオシド系逆転写酵素阻害剤(NRTI)
                    O                   ① NRTI は、細胞に取り込まれたのち、細胞由来のキナーゼ
     AZT
               HN                         によって糖部 5’ 水酸基が 3 リン酸化される
                                        ② 3 リン酸化された NRTI は、ウイルス RT が基質として認識し、
 HO 5’ O            N
                                          ウイルス (+)-RNA を鋳型として伸長中の (-)-DNA 鎖に組み
        O
                                          込む

      +                                 ③ NRTI には糖部 3’ 水酸基がないため、(-)-DNA 鎖の合成が
 -
           N
      N                                   中断する
 N

                    ①                                      O
                                                                              B
                                                      O P O                              O
                                                  O                   O
                                                           OH
                                                                                    HN
                                             HN
      O        O        O                                         O
                                                                                  O      N
HO P O P O P O                               O    N             O P O                O           
      OH       OH       OH                   O        ②           OH              3’         ③
AZT triphosphate                                      RT              -
                                                                          +   N
                                    +    N                                N
  (AZT-5-P3)                -       N                                 N
                                N
                                                                                                     26
                             臨床で使用されている NRTI
                                                                            O                          O
                    O
                                         NH2
ジドプシン                                                               N                             HN
 (AZT) HN                                                                       NH
                                     N
                                                  HO                N                HO       O        N
 HO           O     N    HO                                                 N
                                O        N                  O                                  O
               O                 O

                                                        ジダノシン(ddl)                   サルニブシン(d4T)
 -
      +   N                  ザルシタビン(ddC)
      N
 N
          • AZT-5-P3 は、細胞の DNA ポリメラーゼよりも HIV ウイルスのRT に強く結合
          • HIV ウイルスのRT は、dT-5-P3 よりも AZT-5-P3 と強く結合
          • AZT(AZT-5-P3)は細胞の DNA 合成に無影響ではなく、副作用として骨髄を傷害
 NH2
                                                                        O
     N        ラミブジン(3TC)
                                                                N                    テノフォビル(PMPA)
                                             NH                                 NH
                   OH
 N        O
         O                           N                          N                                 O
                                                  N                     N        O
              S
                        HO           N                                  O        P O          O        O
 糖部は                                         N        NH2
                                O                                                O        O       O
 L-配置で
 非天然型                                    アバカビル(ABC)
                                                                                              O
                                                                                                           27
      非ヌクレオシド系逆転写酵素阻害剤(NNRTI)
• NNRTI は、HIV ウイルスの RT の活性部位とは異なる部位に結合し、
  酵素の立体構造を変化させることによって逆転写活性を低下させる
• NNRTI は、 NRTI と比べて薬剤耐性 HIV ウイルス変異株が出現しやすい
• 一つの NNRTI に耐性の変異ウイルスは、他の NNRTI にも交叉耐性(cross-
  resistance)を示しやすい
• 3 種類の NNRTI が臨床で使用されている
                                             Cl
               O                                           O
      HN
                                   H                   N       O
                                   N     O             H
                               O
  N        N       N       S                               エファビレンツ
                               N         N                   (EFV)
                       O       H
                                             N    HN
   ネビラビン
    (NVP)                  デラビルジン(DLV)
                                             N

                                                                     28
                  プロテアーゼ阻害剤(PI)
• HIV ウイルスの プロテアーゼ(PR)は、ポリプロテインの Gag を加水分解して
  MA(matrix)、CA(capsid)、NC(nuclear capsid)を生成
• プロテアーゼ阻害剤(PI; protease inhibitor)は、 Gag から MA、CA、NC が
  作られるのを妨げ、ウイルス粒子の成熟を阻止
• プロウイルスから新しい HIV ウイルスが生まれること(増殖そのもの)を阻害

                      2 量化                                   自己開裂
Gag-pol


                                      myristyl
           Gag

      PI                       PR (protease)

                 MA             RT (reverse transcriptase)
   ウイルス粒子                       RH (RNase H)
   の内部構造の        CA             IN (integrase)
   形成に不可欠        NC
                                                                    29
                  プロテアーゼ阻害剤(PI)
• HIV ウイルスの プロテアーゼ(PR)は、同一構造のサブユニットが二つ会合した
  ホモダイマー。一つのサブユニットは、99 個のアミノ酸残基で構成
• PR はアスパラギン酸プロテアーゼ。活性部位に特徴的な配列は、Asp25–Thre26–Gly27
• HIV プロウイルスから翻訳されたポリプロテイン(Gag)の Phe–Pro 結合を選択的に
  切断
                              O                        O
             Asp 25                                                Asp 25’
                                O-                 H O

                                          HO                   H
                                H                  N
                                     O                                       O        O
                                                                        H
                                                                        N
             O                       HN            O       N                      N       N
         H                  H                              H                              H
         N                  N                                       O
                 N                        O                                  OH
                 H
                       O
             OH       NH2

                              O           H        H
                                               O

                     Ile 50     N H                    H N         Ile 50’
                                                                                              30
加水分解の遷移状態をまねた PI のデザイン
               P3           P2           P1         P1’



      O                          O                            H
  H                     H
  N                     N                       N
          N                          N
          H                          H                    N
                    O                    HO OH
      OH                                                  H
                                     O              O             O
                        H2N




                                 O                        H
                        H
           N
                        N
                                     N               N
                                                                      サキナビル(SQB)
                                     H
                    O                         OH              H
                                                O                     1995 年に承認された
                                     O
                                                     HN                 世界で最初の PI
                        H2N


                                                                                     31
                               臨床で使用されている PI
       OH
              O
                                           N
                                                             ネルフィナビル(NFV)
          N                    N
          H                                          N                                         S
                       OH                                                          O                     H
                               O           N                     HO
                                           H                                           N             N
              インジナビル(IDV)                                                              H
                                                                                               OH              H
                                                                                                 O
                       O                                     O                                       HN
                                           H
          N                                N                              S
                  N        N                             N       O
                           H                             H                                     N
                                       O         OH                           N
          S
                                                     リトナビル(RTV)

                                               NH2
                                                         O                    OH               O
O         O                O                                          H                              H
                                                                      N                N             N       OMe
                               S                MeO          N                             N
      O       N            N                                 H                             H
              H                    O                             O                                       O
                  OH

    アンプレナビル(APV)                                     アタザナビル(ATV)
                                                                                                                   32
       AIDS(HIV 感染症)に対する薬物療法
 RTI(逆転写酵素阻害剤)
    • ヌクレオシド系(NRTI)             AZT, ddl, ddC, 3T, d4T, ABC, PMPA
    • 非ヌクレオシド系(NNRTI) NVP, EFV, DLV

 PI(プロテアーゼ阻害剤)                 IDV, SQV, RTV, NFV, APV, ATV

 HAART(highly active antiretroviral therapy)
    • RTI (2 剤、最近では NRTI と NNRTI 各 1 剤)と PI (1 剤)を併用
    • HAART によっても、潜伏感染細胞がなくなることはなく、HIV
      ウイルスの低レベルの増殖はつねに持続

 現在使用されている薬剤の抱える課題
   ① 長期投与による每性
   ② 薬物相互作用
   ③ 耐性変異株の出現

                                                                    33
               Nelfinavir(NFV)の製法開発



                                           • 創薬研究をベースにした
                                   H         初期合成ルート
                        S    O     N
           O
                                           • コア中間体(遷移状態
HO
               N             N               アナログ部分)の合成
               H                       H     研究
                        OH
                             H
                                           • 究極(?)の製造ルート

     P2            P1            P1’
     Asn           Phe           Pro

                    HIV virus PR
                                                           34
     Nelfinavir の創薬ルート(初期製法)
                                                  H
                                    SPh O         N
                        O
          HO
                            N               N
                            H                         H
                                    OH
                                            H




                                                SPh               H
     O                              O                         O   N
HO
         OH                     O       N
                                        H         O       HN
                                                                      H

                                                              H
                          Cbz

         Reich, S. H.; et al. J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.               35
3-Hydroxy-2-methylbenzoic acid の合成
                         H
                SPh O    N
       O
HO
           N         N
           H                 H
                OH
                     H




       O                           O
HO                           H2N
           OH                          OH




                                            36
            3-Hydroxy-2-methylbenzoic acid
                                                                                O
                                                               -   +
                                                        HSO4                        OH
0.3 M aq NaNO2 (1.0 equiv)           < 5 C, 1 h


              O
                         1 M aq H2SO4
H2N                        (1.9 equiv)         65 C                            57 C
                  OH                        (bath temp)                     (inner temp)
                                               1.5 h                             1h

                                               O
                         -   N   +
                  HSO4           N                                                    O
                                                   OH
                                                                       HO
                                                                                           OH




                  Inaba, T.; et al. J. Org. Chem. 1998, 63, 7582.                           37
                               アニリンのジアゾ化
      +   -
     Na       O N O        +   H2SO4                                          HO N O      +    NaHSO4

                                                         +
                           +                                                          +
 HO N O +                 H                     H2O N O                                   N O +      H2O
                        (H2SO4)
                                                    H
                    +                           +                                         H                +
Ar    NH2 +             N O                Ar       N N O                        Ar       N N O +     H
                                                    H


                                                                  H                              H    +
                                       +
 Ar       N N OH           +       H                    Ar        N N OH                  Ar     N N OH
                                                                          +




                               +                                      +
               Ar       N N OH2                              Ar       N N         +        H2O

                                                                                                               38
                   ジアゾニウム塩の加水分解
               O
H2N
                   OH                                H2SO4
                                                 -
                                                                      H2SO4
                             +
                                 N O   HSO4                    HNO2           NaNO2




                   O                                                          O
 N         +
       N                                                         HO
                        OH                                                        OH
       -
HSO4

                                  HSO4
                                         -            O
                                             +
                                                          OH
                   N2

                         H2O
                                                                                       39
(3S,4aS,8aS)-N-tert-Butyl-
             dcahydroisoquinoline-2-carboxamide

                                   H
                          SPh O    N                      HN
                 O
                                                      H
  HO                                                           O
                      N        N                     HN
                      H                H                       H
                          OH
                               H                      H


                                           O    OH

            O
                                           HN
       HO
                NH2


                                                                   40
      L-Phe       に対する Pictet-Spengler 反応
                                                 (3S)-tetrahydroisoquinoline-
                         1. CH2O
L-phenylalanine                                  3-carboxylic acid
                            aq HCl
    (Phe)
                            (high concentration)
                         2. NH4OH                           HN
    H2N
                                                            HO2C
  HO2C

                          (little racemization)
                                                                crystallization of
                                                      +
                                                                free amino acid
                                                  H
          +
      H       N
                                           HN                      optically pure
                                                                     material
       HO2C                                                            (70%)
                                        HO2C


                   Hilpert, H.; et al. Chimia. 1996, 50, 532.
                                                                                     41
アミノ基を保護すると同時にカルボキシル基を活性化
                              O
                1.
                         Cl       Cl
  HN                                                    HN

                2.                NH2
 HO2C                                               O
                                                                   (80%)
                                                             NH




        O
                 N

            O

                     O                        N-carboxyanhydride


        NH2                        Hilpert, H.; et al. Chimia. 1996, 50, 532.
                                                                                42
         ベンゼン核の高温・高圧接触還元

                                                         H
                               H2
                             Ru/Alox
                                                    HN
    HN                       AcOEt
                                                              H
O
                           100–150 bar          O
      H
    NH                     100–150 C                    NH

          H        H                                          (80–85%)

                                                    up to 94% selectivity
              Ru

                                       N-tert-Butyl-(3S,4aS,8aS)-
                                       decahydroisoquinoline-3-carboxamide


               Hilpert, H.; et al. Chimia. 1996, 50, 532.
                                                                             43
(2S,3R)-3-N-Benzyloxycarbonyl-
            amino-4-phenylthio-1-buteneoxide

                                                 H
                                SPh O            N
                  O
         HO
                       N                 N
                       H                             H
                                OH
                                         H




                                         4   SPh
                                O
                                         3           1
                            O        N
                                     H       2   O



                      Cbz
                                                         44
               Nelfinavir のコア中間体の逆合成
          NHCbz                             NHCbz

PhS                               PhS
                                                      Cl
                 O                             OH

                O                                                    NHCbz
       Cbz =         O                                     PhS
                                                                              Cl
                                                                       O

         NHCbz                               NHCbz
HO              OH                 PhS              OH                       Nu

            O                                   O                     H
                                                                           NHCbz
  N-Cbz L-Serine
                                                                 X           OR
                                                                      O
     Reich, S. H.; et al. J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.
                                                                                   45
                  (R)-N-Cbz-b-(Phenylthio)alanine
 MeO2CN= (DMAD)                              NHCbz            Cbz = CO2CH2Ph
              2
                                  HO
      (1.0 equiv)                              CO2H        N-Cbz L-Ser
          CH2Cl2                   THF                       (100 g)
                                                                                   NHCbz
                        15 min                 20 min
     Ph3P                                                                                 O
  (1.0 equiv) CH2Cl2         30 min           -55 C  rt      overnight          O
              -55 C

                                                                     CH2Cl2/THF
   NaH
(60% in oil)
(1.0 equiv)                                               20 min
                                                                                NHCbz
                                         -     +
 Ph    SH                         Ph   S Na                          PhS                 OH
                  THF                                rt     2.5 h
(1.0 equiv)        rt    15 min
                                                                                    O
                                                                           (54 g, 39%)
 Reich, S. H.; et al. J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.                                           46
                 分子内 Mitsunobu(光延)反応
                                          MeO2C          CO2Me
DMAD
                                                   N N   +
         N       CO2Me                         -
MeO2C        N                                           PPh3

  Ph3P                       CbzHN         O H

                             HO            O                                    MeO2C
                                                                O
   NHCbz                                                                    -         N H
                                                                        O         +
                                                                            Ph3P N
                                                   CbzHN
             O
   O                                                                    O             CO2Me
                                                                        H
                        CbzHN     O

 Ph3P O             +
                         O        O                          H
                                      -                      N          CO2Me
                  Ph3P                             MeO2C            N
                                                                    H
                                                                                              47
              b-ラクトンに対する求核的開裂反応
                               NHCbz
                                                                   H
                                            Ph3P O                 N               CO2Me
          -     +                                        MeO2C             N
                                     O                                     H
  Ph     S Na
                               O
                                                          NHCbz
                                                                   -           +
                                                   PhS           O Na

                                                            O
                          pH 2.5
AcOEt                                         H2O                          H2O

                                                          CH2Cl2
              AcOEt                1 M aq NaHSO4           Ph3P O
                 NHCbz                                                 H
                                                                       N            CO2Me
        PhS               OH                              MeO2C            N
                                                                           H
  [酸性画分]              O      (39%)                       [中性画分]
                                                                                            48
      ジアゾケトンを経由する a-クロロケトンの調製
                              O
                                              (1.5 equiv)           NHCbz
        NHCbz
                        Cl        Oi-Bu                     PhS            O       Oi-Bu
PhS             OH
                               Et3N (1.0 equiv)
                                                                       O       O
            O                       AcOEt
                             dry ice-CCl4 cooling
 Cbz = CO2CH2Ph
                                                                           dry ice-CCl4
                                          +      -                         cooling, 30 min
                                  CH2     N N
                                                     Et2O
                                  (3.9 equiv)                              rt, 40 min


                NHCbz                                                 NHCbz
                                              HCl (gas)                            +
      PhS                                                    PhS
                             Cl                                                    N       -
                                             Et2O                                      N
                  O                       -20 C, 4 h                      O
                                                             (73% after flash chromatog)
  Reich, S. H.; et al. J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.                                           49
           ジアゾメタン(diazomethene)の調製
     KOH で乾燥後                                           +    -    -     +
     CH2N2 の Et2O 溶液として使用                  CH2          N N       CH2   N     N


   Et2O

     H2O
                                                            H CH2 N N OH
                                       -       +
          5 M aq NaOH (5.1 equiv) HO       Na
  + -
Na      OH
                                                H   -
               NH                          O        NH                            NH2
     Me                 NO2           Me                    NO2         O
           N        N                      N        N
                                                                                  N   -
           N        H                      N        H                       O2N
      O                                         O

1-methyl-3-nitro-1-nitrosoguanidine

                Reich, S. H.; et al. J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.
                                                                                          50
         ジアゾメタンを発生させるための試薬
                               O       Me                          O
                                                                         -
             Me                S N           Me                    S O
                               O       N O                         O

                   N-methyl-N-nitroso-p-toluenesulfonamide



                                   +     -   -        +
                         CH2       N N       CH2      N   N



         O                                                NH                     NH2
Me                           O
                                                 Me                NO2
     N       NH2     -                                N        N             O     N   -

     N                   O         NH2
                                                      N        H                   NO2
O                                                 O
 N-methyl-N-nitrosourea                           1-methyl-3-nitro-1-nitrosoguanidine
                                                                                           51
                    混合酸無水物とジアゾケトンとの反応
                                -         +
                                                                                 +
                                    CH2   N     N                                                O C O
        CbzHN                                                       R   CH2 N N

    PhS                     O       Oi-Bu                       -   O   O
                                                                                     Oi-Bu
                        O       O
                                                                            O
            R
    Cbz = CO2CH2Ph                              dry ice-CCl4 cooling (30 min)  rt (40 min)


        -
i-Bu O
                        HO                                                   -
        H                             R             +               R                        R        +
                                                    N                            N                    N
R                                                       N                             N                   N
                N                           O               -           O                        O-
                                                                                      +
            +       N
    O
                                                                            (73% after flash chromatog)
    Reich, S. H.; et al. J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.                                                        52
             ジアゾケトンと塩化水素の反応

                    +        -
                H       Cl                                              -
                                                                   Cl
   CbzHN
                                        HCl (gas)      CbzHN
PhS                     +                                          +
                        N                            PhS
                                 -        Et2O                     N
                            N                                           N
            O                          -20 C, 4 h             O
 Cbz = CO2CH2Ph




                            NHCbz
           PhS                                                     N        N
                                      Cl
                                 O
                                     (white solid)

Reich, S. H.; et al. J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.
                                                                                53
    a-アミノケトンの立体選択的還元
          O
                                   NaBH4 (1.1 equiv)
                                   THF, ice-cooling
    HN        O
S
                  Cl
          O

                                         flash chromatog
                                            (1) 0–2% MeOH in CH2Cl2
                                            (2) 0–2% AcOEt in CHCl3
              O

         HN       O
    S
                       Cl                slower moving, major fraction
              OH
                        (39% from diazoketone)

        Reich, S. H.; et al. J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.
                                                                         54
                    1,2-不斉誘起のメカニズム
   CbzHN                                                              CbzHN
                                   NaBH4 (1.1 equiv)
PhS                                                              PhS
                    Cl                                                                  Cl
                                      THF, ice-cooling
           O                                                                    OH
                                                 Cbz = CO2CH2Ph
       CH2Cl                                                            ClH2C
   H
                                                                        H           NHCbz
           NHCbz
                                                                      HO            H
PhSCH2 O                 H       NHCbz             H      NHCbz       PhSH2C
                                  CH2Cl                       CH2Cl
                    PhSCH2                      PhSCH2
                                                         HO     H
                                  O
        ClCH2                                                         ClCH2
                H                                                               H
                             -
PhSCH2                   H         Felkin-Anh モデル              PhSCH2               H

           O NHCbz                                                      HO    NHCbz
                                                                                             55
クロロヒドリンのエポキシドへの変換(立体保持)
             O
                                            KOH
      HN         O                       (1.1 equiv)
  S                                                    2h
                     Cl
             O                          ice-cooling    rt
                 H        EtOH


                                                  flash chromatog
                                                  (0–2% MeOH in CH2Cl2)
                 O

            HN       O
      S
                     O

                          (white solid, 85%)

          Reich, S. H.; et al. J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.
                                                                          56
              エポキシドに対する求核置換反応
                                       SPh


                          CbzHN                    Cbz = CO2CH2Ph
                                           O
H              H
                                           reflux
                                                          flash chromatog
    HN                  EtOH
                                               8h         (0–20% AcOEt in CH2Cl2)
                   NH
         O
(1.1 equiv)                                           H
                                      SPh O           N


                         CbzHN                 N
                                                          H
                                      OH
                                               H
              (white solid, 40%)

                   Reich, S. H.; et al. J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.
                                                                                    57
                    第 1 級アミンの脱保護
           O                                                               H
                                                              SPh O        N
       O          = Cbz
                                  H
                     SPh O        N
                                                    H2N             N
                                                                                 H
                                                              OH
       CbzHN               N
                                      H                             H
                     OH                     (white foam, 71%)
                           H
                                                     flash chromatog [CHCl3
30% HBr/AcOH (40 v/w)
                                                     (3 drops of conc NH4OH/L)
       rt, 1 h
                                                     with 0–10% MeOH]



  • concentration               Et2NH (2 v/w)
                                                          • concentration
  • azeotroping              conc NH4OH (2 v/w)
                                                          • extractive work-up
    with PhMe ( 3)            MeOH (30 v/w)

               Reich, S. H.; et al. J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.
                                                                                     58
                                Cbz 基の除去
           R


                                         -
               H                     Br
                       OH                              30% HBr/AcOH
  H                         H
               N            N        O

                                O                                           Br
      N     O PhS
      H                     H+

S が触媒每となるので Cbz の除去に接触還元が使えない
                                                             H+

                   -                                                H
                       -        HX                                  N       O
          R NH3 X                            R NH2            R
      (X = Br, OAc)                                                     O
                                                                            H
                                                     O C O
               Reich, S. H.; et al. J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.
                                                                                 59
                   H
                           Nelfinavir の完成
       SPh O       N
                                             O                        N
H2N          N                   HO                                       N • H2O
                       H                          OH                  N
       OH
                                                                       OH
             H                             (1.0 equiv)               (1.0 equiv)
                             THF

                       -10 C                      N C N                   (1.0 equiv)

       -10 C  rt (overnight)
           rt, 48 h in total
                                                                              H
                                                               SPh O          N
                                                       O
Radial chromatog (1 mm plate)         HO
                                                           N           N
    3% MeOH in CH2Cl2)                                     H                       H
                                                               OH
                                                                       H
 Reich, S. H.; et al.                            (white foam, 59%)
 J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.
                                                                                         60
             活性エステルを経由するアミドの形成
                 O
                          H                           1-hydroxybenzotriazole
         R1           O
                                                    N        (HOBt)
                                                      N
                 N C N                                N
                                                          O            R1
                                                          H
 1,3-dicyclohexylcarodiimide                                       O        O
            (DCC)                                                 H
                                                              N C N

     H                                 R1
     N           R1                             O
R2
                              R2 NH2   O
         O
                                           N
                                       N                           O
                                            N
HO
         N                                                     N        N
                                       活性エステル                  H        H
     N
             N
                                                                                61
               Nelfinavir mesylate (Viracept®)
                                    H                           MeSO3H (1.0 equiv)
                     SPh O          N       CH3                  (1.0 M in CH2Cl2)
     CH3   O                                          CH2Cl2
                                            CH3
HO                                      CH3            0 C
               N            N
               H                        H
                     OH
                            H

                                                                 salt precipitated

                                                       H
                                            SPh O      N       CH3      (99%)
                      CH3       O
                                                             CH3
                HO                                         CH3          O
                                    N             N
                                    H
                                            OH
                                                           H    • CH3    S OH

                                                  H                     O
 Reich, S. H.; et al.
 J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.
                                                                                     62
      コア中間体の創薬ルートにおける課題
光延反応
                                            1,2-不斉誘起
 • 高価な試薬
                                            ( a-アミノケトンの立体選択的還元)
   (MeO2CN=NCO2Me, Ph3P)
                                               • ジアステレオマーの副生
 • 低温反応(b-ラクトンの形成)


      NHCbz                         NHCbz                     CbzHN
HO           OH            PhS                             PhS
                                               Cl                           Cl
         O                              O                             OH
 N-Cbz L-Serine                                            Cbz = CO2CH2Ph


             増単反応(a-クロロケトン合成)
              • 危険なジアゾメタン(CH2N2)の使用
              • 低温反応

             Reich, S. H.; et al. J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.
                                                                             63
 煩雑さ(増炭反応)も曖昧さ(不斉誘起)もないルート
                                                                            -
                           Terminal                                    Cl
                        differentiation        CbzHN
                                                                                      Reduction
        NHCbz
                                              HO
PhS                                                                O
                   Cl
                                                           O
             OH                    PhS
                                          -




                  Regioselective
                     epoxide                           Oxidative                      OH
                     opening H N                       cleavage                 H
       NH2                                                             HO
                                 3                                                         O
                                                   O                                              O
HO2C              OH                                                            + -
                                 MeO2C                   OH             Na            O
         OH
                                                                                           OH


              Ikunaka, M.; et al. Org. Process Res. Dev. 2002, 6, 49.
                                                                                                  64
                     D-Erythronolactone                  の調製

             OH
     H                             30% aq H2O2                     OH
HO                                                         HO
                     O               Na2CO3
                                                                            -+
                           O                                            O Na
         -
 Na +        O                                             HO      O
                      OH

Sodium erythorbate


                                                OH
                   conc HCl           HO
                                                     O
                                                            D-Erythronolactone
                                               O
                                                   (89%)


                 Dunigan, J.; Weigel, L. O. J. Org. Chem. 1991, 56, 6225.
                                                                                 65
                                  エンジオールの酸化的開裂
              OH
                                             OH                                        OH
HO                                                                            HO
                          O           HO
                                                      O                                             O
                                  O                                                                         O
                                                                      O
          -
Na +          O
                                             O                                         O
                          O                                                        -                    O
              OH                                          O                    HO                   O
                      H                                   -                                    O
     HO                                                   O OH
                                                                                               H


 Na +         -
                  O       O                                       -
                                                              HO                           OH
                                                 OH
                                                                      O       HO
     Na   + -                          HO                     O                                     O
                  O       O                                                            -
                                                                                           O                    O
                  OH                        O                             -                                 -
HO                                                            O           O                HO           O
                                                      O                                        O
                              -                                                              O
                          O Na +                  H
                                             -
HO                O                         HO                                                  H
                                                                                                                    66
                               g-ラクトンの形成
             OH                                                        OH
    HO                                   conc HCl          HO
                      -
                     O Na +                                                    O
    HO       O                                                         O


          HCl
                                                                               H2O
                               酸性にすると室温で脱水・閉環
         NaCl

                 HO       OH
                                                           HO          OH
                                     +
                               O H                                         O
                                                                               H
                HO    HO                                           O
                                                                       OH
                                                               +
                                                           H

Dunigan, J.; Weigel, L. O. J. Org. Chem. 1991, 56, 6225.
                                                                                     67
Methyl (2S,3R)-4-hydroxy-2,3-epoxybutyrate
カルボニル基の a 位にある水酸基の方が反応性が高い
                                                                             Ts
                                 O
              OH            Cl   S                                   O
HO                                                      HO
                                 O                               O S
                    O
                                                                     O
              O
                                         –15–0 C          O     O
                                                                         (93%)
                                 N


              O                             NaOMe, MeOH                      O
      +
                                                                HO                CO2Me
     N S                                       –10–0 C
          -   O
     Cl                                                                  (94%)


                  Dunigan, J.; Weigel, L. O. J. Org. Chem. 1991, 56, 6225.
                                                                                          68
              g-ラクトンの開環とエポキシドへの閉環
                               Ts

                         O                                     HO
     HO                                       NaOMe
                                                                       OTs
                   O S                        MeOH
                         O                    –10–0 C                  OMe
                                                                 O
       O           O                                                  O-     +
          -                                                                Na
 MeO              +
              Na

                                         HO                            HO
 + -                                                 -    +
Na     O              OH                         O Na

                                                         OMe                     O
     MeO                OTs             TsO
                                                                                     O
              O                                  O
                                                                           MeO           (94%)

                      Dunigan, J.; Weigel, L. O. J. Org. Chem. 1991, 56, 6225.
                                                                                                 69
エポキシドの位置選択的開環によるアミノ基の導入
      NaOH (1.1 equiv)/MeOH                         O
               O
          O
HO                                   6h         overnight
                    OMe
               MeOH               ice-cooling     –12 C

      エステルのままアンモニアで処理するとアミドが副生する
                                                                  沈殿
          O                   conc aq NH3
                    -                                                 O
 HO             O Na+        48–50 C, 10 h                       O
                                                    HO                     -   +
                                                                          O Na
              NH2
     HO                                                 H3N

       カルボニル基で活性化されたエポキシ炭素で位置選択的に開環

          Manchand, P. S.; et al. J. Org. Chem. 1988, 53, 5507.
                                                                                   70
                          アミノ基の保護(Cbz 化)
       O                                                          未反応 NH3
                 -                                                           aq NaHCO3
                      +           HO           NH2
HO           O Na                                                            (0.7 equiv)
                          ≡                          -   +         減圧濃縮
                                                    O Na
           NH2
                                   HO O
  HO
                                                                                         O

Ikunaka, M.; et al.                                        Ice-cooling      Ph       O       Cl
Org. Process Res. Dev. 2002, 6, 49.                          5–10 C               Cbz-Cl
                                                               5h                (1.0 equiv)

                              O        O        Ph

                     HO           NH

                                           -    +
                                       O Na
                      HO O
                                                                                                  71
                      再ラクトン化と生成物の単離
              Cbz
                              洗浄 [(1) i-Pr2O  2. (2) PhMe-AcOEt (1:1)  3.]
     O        O       Ph
                                                               HO          NHCbz
HO       NH
                                        pH 3
                                                                                 OH
                  -   +
              O Na                                                  OH O
 HO O                         2 M aq HCl
                                                 O
                                                 S OH • H2O                 rt
                                                 O    (0.5 equiv)           rt
         HO           NHCbz
                                                                            overnight
                                                                                  AcOEt
                  O       O                                                       (抽出)
                                                                           O
         mp126–129 C                      63% (4 steps)       HO                CO2Me

Ikunaka, M.; et al. Org. Process Res. Dev. 2002, 6, 49.
                                                                                          72
              ラクトンの還元と水酸基の区別
 CaCl2 (2.0 equiv)     NaBH4 (4.0 equiv)                             HO         NHCbz
                                                           MeOH
MeOH                                        Ca(BH4)2                             O
             < 30 C                                                      O
                          NaCl                             rt   4h

                                 HCl (10% in MeOH)              pH 2


                                   O
                                        -                  HO          NHCbz
                                   S O+
         (定量的)                     O HN
     O                                                                  OH
                                 PPTS                           OH
O
                                                                        mp 126–129 C




                                                                 ≡
               OH                                      (72%)
         NHCbz                          O                       OH
                                                         HO
Ikunaka, M.; et al.                                                        OH
Org. Process Res. Dev. 2002, 6, 49.                                  NHCbz
                                                                                        73
           1,2-ジオールの選択的アセタール化

     Cbz = CO2CH2Ph                    O
                                                       O
                                       S OH
      OH                                          O
                                       O
HO
                                                                O
              OH
                                                            N
         NHCbz                       2 H2O            Cbz
                             O
                                      H2O
                                                       O
                                                  O
                         O                                      OH
                              - +
                         S O HN
                                                            NHCbz
                         O
           PPTS (pyridinium p-toluenesulfonate)
             強酸と弱塩基の塩なので弱酸性

                                                                     74
     アセタール化(acetonide 形成)のメカニズム
                                                               OH
                                          H
                      +                                   +
     O   +        H                      O+              H O           O H
                  +                       H
                               H O            O           R1           R2
             O            O
                                R1            R2
             R1           R2


                                                               H
                                                                   +
                                                   H2O         OH
         +
O        O H
                                +   O         O H         O            O H

R1       R2
                                    R1        R2          R1           R2

                                                                             75
                            フェニルチオ基の導入

               O                    MeSO2Cl (1.2 equiv)
                                                                       O            O
                                     Et3N (1.5 equiv)
       O                                                         O
                           OH                                                           S
                                           PhMe                                   O
                                                                                            O
                    NHCbz                  rt, 2 h                          NHCbz
  Cbz = CO2CH2Ph
                                           O                                      K2CO3
孤立した第 1 級水酸基が
 1,2-ジオールから区別                        CH3   S O R                       SH       (2.0 equiv)
                                           O                                        DMF
                                                              (1.0 equiv)          rt, 4 h
                       O
Et3N           H CH2   S Cl
                       O                                         O
                            O                             O
                            S                                               S
                     CH2        O                                    NHCbz         (79%)
           +    -
 Et3NH Cl                       H O R                           mp 115–118 C
                                                                                                76
    1.2-ジオールの脱保護(アセタールの除去)

                                    NHCbz                                  R2
    O                                                                                    +
                       PhS                                        R1                 H
O                  ≡                        O                                   O
            SPh                       O                                O
        NHCbz
                                                        R2                               R2
    0.1 M aq HCl       80 C                R1                                  R1            +
                                                             OH
       MeOH            1.5 h                    +
                                                                                              O H
                                                    O                                O
                                            H
                                                             O R
                   NHCbz
         PhS                                                               R2
                               OH                                 R1
                                                                                OH
                       OH
                                                                                     H OR
                                                                   +
                                                                     O
            mp 126–129 C
                (79%)                                                                (R = H, Me)
                                                                                                    77
1,2-ジオールの活性化とクロロ基の位置選択的導入
                                                             NHCbz
          NHCbz                                     PhS
                                                                        Cl
PhS                                                                      -
                    OH                                          O       O Li +
                                                                    S
               OH
                                                                    O
      O
      S                                   +     -
 Cl       Cl                            Li Cl
                                                             LiCl (3.9 equiv)
 (2.6 equiv)
                                     NHCbz                   DMF
                                                             80 C, 1.5 h
Et2N (3.9 equiv)           PhS
CHCl3                                         O
ice cooling  rt                         O S
rt, 10 min
                                                O

   Ikunaka, M.; et al. Org. Process Res. Dev. 2002, 6, 49.
   Lohray, B. B. Synthesis 1992, 10.
                                                                                 78
(2S,3R)-3-(N-Benzyloxycarbonyl)-
               amino-1-chloro-4-phenylthiobutan-2-ol

           NHCbz
   PhS                                                       NHCbz
                         Cl
                                                   PhS
                             -   +                                    Cl
                O        O Li
                    S
                                                                OH
                    O
                                                   mp 113–114 C (70%)
 2.0 M aq HCl           rt


 AcOEt(抽出)                           褐色固体
                                                  再結晶(AcOEt/n-hexane)
         活性炭



            Ikunaka, M.; et al. Org. Process Res. Dev. 2002, 6, 49.
                                                                           79
(2S,3R)-4-hydroxy-2,3-epoxybutyrate ルートのまとめ

            OH
      H
HO                                         O
                 O                    O
                      O     HO                   -   +
                                               O Na
      + -                                                                         -
 Na         O                                                                Cl
                 OH
                                   H3N                          CbzHN
                                                           HO
• アミノ基の立体選択的導入に                                                               O
  C4 分子両端の酸化段階の違いを利用                                       -
                                                                         O
                                                     PhS
• 1,2-ジオールを孤立した第 1 級水酸基から区
  別

• 全工程を通じてクロマトグラフィー精製が不要                                  NHCbz
• 通算収率 17% (14 工程)                             PhS
                                                                    Cl
     Ikunaka, M.; et al.
     Org. Process Res. Dev. 2002, 6, 49.                       OH
                                                                                      80
     (2S,3R)-2-amino-1,3,4-butanetriol (ABT)
                                     H
                       SPh O         N                                  HO
          O
HO
               N                N
               H                         H
                       OH                                                            OH
                                H



                   X                SN2 反応によるアミノ基の導入                             O
               1
                        4                                                            O
                   3
 (2S,3S) H2N                Y
                                                                             O
                   OH                        1       OH                          meso
                                                          4
                                     H 2N        2            OH
 3 位水酸基の立体反転                                                       (2S,3R)
                                                     OH
                                                                                          81
4,4-Dimethyl-3,5,8-trioxabicyclo[5.1.0]octane
                                                       30% H2O2 (1.1 equiv)
                 bp 144–146 C                           reflux, 2 h
 Me      OMe         (89%)          O        O         20 mM Na2HPO4
 Me      OMe                                           (2.5  10-3 equiv)
       (2.1 equiv)                                     MeOH, MeCN
                                                       pH 8.0–9.6 (1 M NaOH)
           O
                                                         60–72 C, 1 h
           S OH • H2O
                             ①                              (85%)
           O                                      ②
       (0.004 mol%)
                                  • bp 63–65 C
                                        MeOH                      3    O       O   5
  OH
                                  • bp 78–85 C
            OH
                                        Me       OMe
                                        Me       OMe                       O
                                                                           8
           1. Elliot, W. J.; Fried, J. J. Org. Chem. 1976, 41, 2469.
           2. Inaba, T.; et al. J. Org. Chem. 1998, 63, 7582.
                                                                                       82
  (R)-a-MBA による meso-エポキシドの開環
                                     (a)
               NH2                              O                         O
      Ph                             O                       O
(R)-a-MBA (1.0 equiv)                           O                         O
                                     (b)



                               i-PrOH, reflux, 24 h
(a)                                                               (b)


Ph                                         HO         O             Ph
                 1
           6                 (1:1)
     HN          O
                                           HN         O                 HN   O


     HO    5
                 O                   Ph                                  HO   O
                 3

                     Inaba, T.; et al. J. Org. Chem. 1998, 63, 7582.
                                                                                  83
trans-アミノアルコールのジアステレオマーの分離

     1   O    O3                        O     O
                          +
         6         5
         NH    OH        (1:1)          NH    OH
Ph                                 Ph
         (5R,6S)                        (5S,6R)


 n-heptane             i-PrOH 溶液                                       3
                                                        1   O      O

                                                            6       5        39%
 n-heptane/i-PrOH (6:1)                                                    > 99% de
                                         結晶                 NH     OH
        5 C, 3 h
                                                  Ph

 Inaba, T.; et al.                                     (5R,6S)/(5S,6R) > 99.5:0.5
 J. Org. Chem. 1998, 63, 7582.                                  mp 108–109 C
                                                                                      84
熱力学的に安定な 5 員環アセタールへの転移
                                      OMe                               OH
       O          O                          (0.1 equiv)
                                      OMe                                             O
                                 MeSO3H (1.25 equiv)                    NH     O
       NH          OH                MeCOMe
                                                                  Ph
Ph                                  < 25 C, 4 h


                                            1) H2 (5 kg/cm2)
                                               5% Pd/C
                   OH                          (50% wet type, 10% w/w)
                                  O
          -   +                                            CO2H (1.0 equiv), i-PrOH
O     O           H3N        O
                                                               60 C, 9 h
     mp 112–113 C                           2) n-heptane/i-PrOH (9:1) から結晶化
     [82%(2 工程)]                                55–60 C  0–5 C (1 h)

                        Inaba, T.; et al. J. Org. Chem. 1998, 63, 7582.
                                                                                          85
                      アミノ基の保護(Cbz)

                                           PhCH2OCOCl
                 OH
                                         (Cbz-Cl, 1.0 equiv)
                            O
                                         K2CO3 (1.25 equiv)
        -   +
O   O           H3N     O                 PhMe/H2O (1:1)
                                              rt, 3 h


                                                 Cbz

                                                                    OH
                                                           O

                                                       O       N         O
                                                               H
                                                                    O




                  Inaba, T.; et al. J. Org. Chem. 1998, 63, 7582.
                                                                             86
    水酸基のスルフィドへの変換(one-pot)
         OH                                                     OMs
                              MeSO2Cl
                           (MsCl, 1.1 equiv)
CbzHN          O                                   CbzHN              O
         O                 Et3N (1.2 equiv)                     O
                                PhMe
                            < 10 C, 1.5 h
(Cbz = PhCH2OCO)                                       (Ms = SO2Me)




                    SH                             SPh
                   (1.2 equiv)
                                       CbzHN             O
         NaOH (1.2 equiv)
        n-Bu4NBr (2 mol%)                          O
        PhMe, 55 C, 2.5 h

              Inaba, T.; et al. J. Org. Chem. 1998, 63, 7582.
                                                                          87
         1,2-ジオールのアセタール保護基の除去
                       SPh             conc HCl                           SPh
                                       (5 mol%)
     CbzHN                   O                                CbzHN             OH
                                      MeOH, H2O
                       O              reflux, 3.5 h                       OH




           O                 OH
                                               第 2 級水酸基の立体反転
    Ph
               -   +
           O H N
              3                   O
                             O                                             H
                                                                SPh O      N
ammonium benzoate                                     O
からの 4 反応通算収率                             HO
> 95% (HPLC)                                              N           N
                                                          H                     H
                                                               OH
                                                                      H
  Inaba, T.; et al. J. Org. Chem. 1998, 63, 7582.
                                                                                     88
          第 2 級水酸基のメシル化(one-pot)
                                    O
                                                               PNB-Cl
                  SPh                               NO2
                                                             (1.2 equiv)
                                    Cl
                                                   AcOEt
     CbzHN                OH
                                                2-picoline       5–10 C
                  OH
                                               (1.3 equiv)        8.5 h
                                         N

                                                                    SPh
           SPh                    MeSO2Cl
                               (MsCl, 1.2 equiv)
                                                      CbzHN                OPNB
CbzHN             OPNB         Et3N (2.4 equiv)                     OMs
           OH                      AcOEt
                                < 15 C, 0.5 h       再結晶[AcOEt/heptane (1:3)]
                                                        mp 117–118 C
 (PNB = p-nitrobenzoyl)
                               (ammonium benzoate からの 6 反応通算収率 84%)

Inaba, T.; et al. J. Org. Chem. 1998, 63, 7582.
                                                                                  89
              立体反転を伴なうエポキシドの形成

                  SPh              PNB                2 M aq KOH
                            O                          (2.2 equiv)

 CbzHN                  O
                                                                1,4-dioxane
                                                  O         O
                  OMs
                                     NO2                            rt, 1 h



                  SPh                                 Cbz
                                                                               S
                            -                                       O
   CbzHN                O       立体反転
                  O                                             O       N
              S                                                         H           O
          O       O
                                             Column chromatog
     Ms
                                                    mp 61–62 C (Et2O/n-hexane)
Inaba, T.; et al. J. Org. Chem. 1998, 63, 7582.                             (98%)
                                                                                        90
             エポキシドの開環と Cbz 基の除去

                                 H                                                   H
                                         (1.1 equiv)                   SPh O         N
                      H                   H
                                          N
            SPh              N                             Cbz   N            N
                             H                                   H                       H
                                     O                                 OH
CbzHN                                                         (40%)           H
                  O        EtOH, reflux, 8 h
                                                           flash chromatog
(Cbz = CO2CH2Ph)                                           [0–20% AcOEt in CH2Cl2]
                                                  H
                                     SPh O        N

  30% HBr/AcOH
                          H2N                 N
        rt, 1 h                                        H
                                  OH
                                                                       Reich, S. H.; et al.
        flash chromatog             H                       (71%)      J. Med. Chem.
        0–10% MeOH                                                     1997, 40, 3979.
        in CHCl3 (3 drops of NH4OH/1 L)
                                                                                              91
                 メシラートとアミンの直接的反応
           SPh                                        K2CO3 (2.1 equiv)

                          67% aq MeOH                         60–55 C
                             (9 v/w)
CbzHN                 OPNB
                                          rt         60 C                   rt
           OMs            H                           7h

 (1.0 equiv)      HN                                 H2O (3 v/w)
            O
                                                • Centrifugation
                          H                     • 33% aq MeOH (3 v/w)
                 NH
                                                • H2O (3 v/w)
                                                                             H
                                                                  SPh O      N

                SPh
                         立体反転した                     Cbz   N              N
                         エポキシドを経由                         H                       H
                                                                  OH
 CbzHN
                  O                                                      H
                                                          (86%)
  Inaba, T.; et al. J. Org. Chem. 2000, 65, 3979.
                                                                                      92
                             Nelfinavir の完成
                                              H                       N
              O                  SPh O        N                           N • H2O
HO                                                                    N
                   OH                                                        (1.0 equiv)
                         H2N           N                               OH
                                                  H
                                 OH
                                                                  N C N
     (1.0 equiv)                       H
                   THF                                            (1.0 equiv)

                         • -10 C  rt (overnight)
                         • rt, 48 h in total

                                                                                H
 Radial chromatog (1 mm plate)                                SPh O             N
     3% MeOH in CH2Cl2                                O
                                         HO
                                                          N            N
                                                          H                         H
                                                              OH
                                                                       H
 Reich, S. H.; et al.
                                              (white foam, 59%)
 J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.
                                                                                           93
               Nelfinavir mesylate (Viracept®)
                                    H                           MeSO3H (1.0 equiv)
                     SPh O          N       CH3                  (1.0 M in CH2Cl2)
     CH3   O                                          CH2Cl2
                                            CH3
HO                                      CH3            0 C
               N            N
               H                        H
                     OH
                            H

                                                                 salt precipitated

                                                       H
                                            SPh O      N       CH3      (99%)
                      CH3       O
                                                             CH3
                HO                                         CH3           O
                                    N             N
                                    H
                                            OH
                                                           H    • CH3    S OH
                                                  H                      O
 Reich, S. H.; et al.
 J. Med. Chem. 1997, 40, 3979.
                                                                                     94
             Nelfinavir の製法の全体最適化
      (2S,3R)-2-amino-1,3,4-butanetriol (ABT) の不斉合成
      官能基変換の効率化
         ABT の両端の第 1 級水酸基の区別
         第 2 級水酸基の立体反転
                                                       HO
        O
                               NH2
             O                           4
H2N                  HO                                                   O   NH
                                             OH             O       NH
                           1
       HO                          OH
                                             (2S,3S)                      N
                                                                               H
                                                                S    OH
HO                             NH2                                        H

                    HO        2
                                     3
                                             OH
H2 N         OH
        OH                         OH
                 (2S,3R)
                                                                                   95
             Catalytic asymmetric aminolysis
                                H2O (10 mol%)
              Ph       NH2                                     O         O
 O       O                      heptane-PhMe (9:1)
                (1.0 equiv)

                                      40 C (24 h)             NH        OH
     O                                                  Ph    95% conv (HPLC)
                                OH                                97% ee
                                     + Ti(Oi-Pr)4
                                OH
                                    (1:1)
                                 (0.5 mol%)                         Ti
                                                              O
                   (S)-1,1’-bi-2-naphthol                                O


                                  Enantiomeric discrimination           O
                                  between two acetal oxygen atoms
Inaba, T.; et al.                 by the (S)-1,1’-bi-2-naphthol-titanium complex
J. Org. Chem. 1999, 64, 4962.
                                                                                   96
    (5R,6S)-2,2-Dimethyl-6-amino-1,3-dioxepan-5-ol

                                            (1.0 equiv)                                   O        O
                             Ph       NH2
                   OH
                                                rt, 10 min
                   OH heptane-PhMe                                               40 C
                              (9:1)                                               24 h         O

                    Ti(Oi-Pr)4 (0.5 mol%)                                           PhMe (2.9 v/w)
                                                     H2O (10 mol%)
  (0.5 mol%)
                                                                                    1 M aq NaOH
                                                             reflux, 1 h             (0.15 equiv)
 99% ee       O         O                                                       activated charcoal
  (84%)                                                            1h
                                        H2 (3 atm)                                   (1% w/w)
                                  5% Pd/C (55% wet type)
      - +                               (0.19 w/w)
AcO         H 3N        OH
                                     AcOH (1.0 equiv)                               O      O
                                      H2O (0.34 v/w)
i-PrOH/heptane
   (1:1.7, v/v)                       i-PrOH (11 v/w)
           heptane                        rt, 24 h                                  NH    OH
                                                                           Ph
Inaba, T.; et al. J. Org. Chem. 1999, 64, 4962.
                                                                                                       97
            ABT の両端の第1級水酸基の区別
                                 H
                     SPh O       N
            O
HO
                N         N              AcO
                                     H                                 H
                H    OH                               O            O   N
                          H
                                                      N            N
                                                                           H
                                                          HO
                                                                   H
                O     O
            O                                   AcO

AcO                                                            O
                N      OSO2Me
                H
                                                               N
                              AcO                                      O
                                         O
                                                 OH

 Inaba, T.; et al.                       N
 J. Org. Chem. 1999, 64, 4962.                 OSO2Me
                                                                               98
           3-Acetoxy-2-methylbenzoyl chloride
                              1. 0.3 M aq NaNO2 (1.0 equiv)
                    O            1 M aq H2SO4 (1.9 equiv)                 O
H2N                              < 5 C, 1 h
                                                                HO
                        OH                                                    OH
                             2. 65 C (bath temp), 1.5 h
                             3. 57 C (inner temp), 1 h

   O       O
               (Ac2O)
       O                                    O         SOCl2 (1.1 equiv)
      (2.1 equiv)                                     HCONMe2 (DMF, 6 mol%)
                             AcO
                                                OH
pyridine (5.0 equiv)                                  PhMe
      rt, 3.5 h                                       60 C, 2.5 h
                                    (72%)                                O
                                                              AcO
                                                                              Cl
       Inaba, T.; et al. J. Org. Chem. 1999, 64, 4962.
                                                                                   99
    酸塩化物を調製する際の DMF の触媒効果

N,N-dimethylformamide
       (DMF)
                   O
                                           +                           N           O        Cl
                          S                    N    O        Cl                         S
    N        O      Cl      Cl                           S
                                                -        O
                                                                              Cl        O
                 thionyl chloride          Cl


                                                             Vilsmeier 試薬
                                                                                   Cl
                               DMF
                                                                      +   N
                      N        O                    Cl
    O
                                                N            O                 H
                                       +                                           O
R       Cl                                          O
                               R C O
                                                             R
                                   -                                           O        R
                              Cl


                                                                                            100
                        N-アシル化と O-メシル化
                                         O
                          AcO
                                             Cl                           O    O
              O   O                     (1.0 equiv)                   O
      -                                                 AcO
AcO                         NaHCO3 (2.5 equiv)                            N    OH
          +
                                                                          H
      H3N          OH       CH2Cl2, H2O, rt, 2 h




                                                                  O       O
                  MeSO2Cl (1.2 equiv)
                   Et3N (1.5 equiv)                           O
                                                  AcO
                         CH2Cl2                                   N       OSO2Me
                      10 C, 40 min                               H

Inaba, T.; et al.
J. Org. Chem. 1999, 64, 4962.
                                                                                    101
  オキサゾリン環の形成(H2Oでクエンチ)
                                                                         N      O
                                                            NMM
                   O        O                               (1.2 M in H2O, 0.4 equiv)
                                             BF3•OEt2
               O                            (3.0 equiv)           < 15 C
AcO
                   N         OSO2Me           CH2Cl2
                   H                        30 C, 23 h
                                                                      EtOH/n-hexane
                                                                          (1:1)
BF3•OEt2
                                                                  mp 102–103 C
                                 -              AcO
   Et2O                      +   BF3                                         不安定
                   O        O                                     O


           O                                                      N           OH
                   N         OSO2Me                                      OSO2Me
                       H                                  (51%)
 AcO
                           Inaba, T.; et al. J. Org. Chem. 1999, 64, 4962.
                                                                                      102
  オキサゾリン環の形成(Ac2O でクエンチ)
                                                                           N     O
                                                         NMM
                      O           O         BF3•OEt2     (2.1 M in H2O, 1.5 equiv)
                  O                        (3.0 equiv)
                                                             Ac2O
AcO                                          CH2Cl2          (1.2 equiv)
                      N           OSO2Me
                      H                    30 C, 23 h

                                                             10 C
                                                             30 min
              F
          F       B
                                                          < 15 C
              F       O       O       O
AcO
              O               H            AcO
                          O
                                                         O
              N
                      OSO2Me                             N                 OAc
  Inaba, T.; et al.                                              OSO2Me
  J. Org. Chem. 1999, 64, 4962.
                                                                                     103
                          第 2 級水酸基の反転
                                                                                 H
                                                                             O   N
 AcO
                                                   K2CO3 (3.0 equiv)
                 O
                                     O                                      HN
                                                   MeOH/H2O (1:1)
                                                                                     H
                 N               O
                  O                                               50 C      H
                          O
                      S                                           5.5 h
                          O
    HO
                                                    H2O           50–45 C

                  O
                                                            crystals deposited
                                              HO                                 H
                  N                                           O              O   N
     立体反転したエポキシド
                                O
                                                              N              N
                                                                                     H
         O   O                                                         OH
                              51% (4 steps)           mp 240 °C
                                                       (decomp)              H
AcOH• H2N    OH                Inaba, T.; et al. J. Org. Chem. 1999, 64, 4962.
                                                                                         104
                     オキサゾリン環の開環
HO                               H
        O                O       N
                                                           SH (4.0 equiv)

        N                N
                                     H
                OH                                   Inaba, T.; et al.
                         H
                                                     J. Org. Chem. 1999, 64, 4962.



                O
                             H
            N
            H                                                               H
                    N                                            S    O     N
        O                                              O
                             H
HO                                             HO
            N                S                             N          N
            H                                              H                    H
                    OH                                          OH
                                                                      H
 HOCH2CH2OH     120 C       20 h        (18 : 82)
    DMF          85 C       16 h        (29 : 71)
                                                                                    105
        チオエーテルの位置異性体の生成機構
                        H                                          H
                        N        O                                 N           O
                                     H                                                 H
 HO
                                                       -               +
                O                                  O                       N
                             N
                                     H        HO                                       H
                N                                          N

                        OH                                         O
                                                                               H
                                                                                           H
                    O                                                                  S
                                 H
                N                                              O
                H                                                                  H
                        N
            O                                          N
                                 H                     H
HO                                                                 N
                N                S                 O
                H                                                                  H
                        OH                   HO
                                                       N
                                                       H                   O
Inaba, T.; et al. J. Org. Chem. 1999, 64, 4962.
                                                                                               106
          チオフェノールによるオキサゾリン環の開環
HO                                        H
                 O                O       N
                                                             SH (2.0 equiv)
                 N                N                                       KHCO3 (2.0 equiv)
                                              H                       O
                         OH
                                                                              (MIBK)
             -                    H
         S
                                                           reflux (117–118 C), 12 h


                         O
                                      H
                     N                                                                 H
                     H                                                    S      O     N
                             N                                O
                 O
                                      H              HO
HO                                                                N              N
                     N                S                           H                        H
                     H                                                    OH
                             OH
                                                                                 H
                                                  8 : 92
     Inaba, T.; et al.
     J. Org. Chem. 1999, 64, 4962.
                                                                                               107
                               Nelfinavir の完成
                  O
                           H
              N                                                                H
              H                                                       S    O   N
                      N                                       O
          O
                           H                    HO
HO                                                                N        N
              N            S                                      H                 H
              H                        8 : 92                         OH
                      OH
                                                                           H

                                                Inaba, T.; et al.
                  PhMe                          J. Org. Chem. 1999, 64, 4962.
                  > 90 C (1 h)  rt

 deposited crystals
                                                     (81% )                     H
washing           PhMe                                                S    O    N
                                                              O
                50% aq Me2CO                 HO
                                                                  N        N
                reflux (4 h)                                      H                 H
                             washing                                  OH
 deposited crystals                                                        H
                                    drying              mp 192 C
            50% aq Me2CO            in vacuo            (decomp)
                                                                                        108
meso-エポキシド/オキサゾリン法(JT ルート)のまとめ
           O                                                   AcO
meso                                         1O       O3                          O
                O
                                                  6
       O                                              5                           N                OH
                                            - +
                                   AcO H3N            OH                                      OSO2Me
HO

                                   OH
                           1
                                                                                               H
                                        4                                        SPh O         N
           OH                                                            1
                    H 2N                    OH                   O
                               3                                                      4
                                   OH                     HO
                                                                     N                    N
                                                                     H       3                     H
                                                                                 OH
 • ABT ユニットの 3 位水酸基の                                                                      H
   立体配置の反転が合成ルートを大幅に短縮
 • オキサゾリンの形成が官能基変換(水酸基の区別)を簡略化
 • (5R,6S)-2,2-dimethyl-5-hydroxy-
   1,3-dioepan-6-ammonium acetate からの通算収率は > 50%(6 工程)
                                                                                                       109
               JT ルートで使用する原料
                                                    H
                                  SPh O             N
                 O
      HO
                       N                   N
                       H                                H
                                  OH
                                           H
                                                                 CO2H

      O                                                     HN
                                                                        H
HO                           O         O
          OH
                                                             H
                     - +
               AcO         H3 N        OH


      O
                                                                   NH2
H2N
          OH     HO                            OH
                                                                        CO2H

                                                                               110
                      L-フェニルアラニン
                                                     L-Phe

                                       HO2C
                                                          O
             NH2                                     H
                       アスパルテーム                       N
                                        H2N                    OMe
               CO2H   ショ糖の 200 倍の甘さ
                                                 O
L-Phe(必須アミノ酸)
                                         L-Asp



                                 O
             CHO                         1) HI, P, AcOH, H2O
                            N    O          reflux, 2 h
  Ac2O, NaOAc                            2) NH3, H2O (pH 5–6)
     100 C                                      (67%)
     O
                                                             CO2H
         N     CO2H
         H             Erlenmeyer 合成                     NH2

                                                                     111
                             2-ブテン-1,4-ジオール
 H2 (25–30 MPa), Raney Ni, 70–100 C または                               OH
                                                       HO
 H2 (20 MPa), Ni-Cu-Cr/SiO2, 180–200 C



  HC CH                            Reppe 反応            HO
(0.5–2 Mpa)
                             Cu(C≡C)2-Bi2O3/SiO2 または                   OH
     CH2 O                    Cu(C≡C)2-Bi2O3/MgSiO3
     10–30%                        100–110 C
                                                                 H2
      水溶液
                     Fe 触媒または
                     Ni 触媒(Fe 添加物)または
                     Ni 触媒(Fe 添加物 + アミン阻害剤)                 OH
     Cl    Cl        または Pd 触媒(Zn で部分的に被每)
                                                                      OH
                Cl
 Cl
                         O
                             S O Thiodan
Cl    Cl             O           (殺虫剤)
                                                                            112
          3-アミノ-2-メチル安息香酸

         HNO3                                     (主生成物)
                      分別蒸留                         bp 255 C
                                                   mp 29 C
                                            NO2
o-キシレン


                                (副生成物)
                O2N             bp 245 C
                                mp 7–9 C


                  酸化

                         CO2H
                                   還元       H2N         CO2H
            O2N

                                                               113
            ビタミン B2 の合成(Karrer, 1935)

                1) H2, Pt                            1) HNO3
                                                                                 NH2
                2) ClCO2Et                           2) H2, Pt
          NO2                              NHCO2Et                             NHCO2Et
                                                                          +
                              OH OH OH                      HO
                                                      H2              O
                   NHCH2 C        C   C CH2OH                                   OH
                              H   H   H                Ni
                   NH2                                               OH   OH
                                                                          D-リボース
      H
O     N     O         H3BO4
                                                       OH OH OH
          NH                          N      N CH2 C        C    C CH2OH
O
      O                                                H    H    H
                                  O          N
    アロキサン(alloxan)                                          ビタミン B2(リボフラビン)
                                      HN
                                             O
                                                                                       114
                      まとめ
 • ジアゾメタンを使用する反応や低温反応は、 (工業的な実施が不可能では
   ないが)回避することが好ましい

 • 多段階合成を工業的に成功させるには、中間体の単離(分離)が簡便で
   なくてはならない

 • JT で開発されたルートでは、中間体(ABT)の第 2 級水酸基の立体を反転
   させるというアイデアで合成ルートが全体として単純化された
                               〈急がば回れ〉の発想

 • さらに、通常は安定なアミド結合さえ、オキサゾリンに変換して b 位にある
   水酸基の活性化に利用された              〈逆転〉の発想

AcO
                    NH2              NH2
       O                                         OH
               HO               HO                    OH
                           OH               OH
       N
                      OH               OH
           O
                                                           115
                               参考文献(1)

1.   杉本正信,エイズとの闘いⅡ-新たな展開(科学のとびら 36),東京化学同人,
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2.   上村大輔・袖岡幹子,生命科学への展開(岩波講座 現代化学への入門 15),
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3.   北泰行・平岡哲夫 編,創薬化学-有機合成からのアプローチ,東京化学同人,
     2004 年.

4.   Carter, J. B.; Saunders, V. A. Virology–Principles and Applications; John
     Wiley & Sons: Chichester, 2007.

5.   K. Weissermel, H. -J. Jarpe 著,向山光昭 監訳,工業有機化学-主要原料と
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6.   (a)森謙治,有機化学Ⅰ-有機化学の基礎(農芸化学全書),養賢堂,1988 年.
     (b)森謙治,有機化学Ⅱ-官能基の化学(農芸化学全書),養賢堂,1988 年.
     (c)森謙治,有機化学Ⅲ-天然有機化合物を中心に(農芸化学全書) ,養賢堂,
     2006 年.

                                                                                 116
                                参考文献(2)

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9.   Inaba, T.; Birchler, A. G.; Yamada, Y.; Sagawa, S.; Yokota, K.; Ando, K.;
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                                                                                     117
                               参考文献(3)

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11.   Inaba, T.; Yamada, Y.; Abe, H.; Sagawa, S.; Cho, H. (1S)-1-[(4R)-2,2-
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      Application to Nelfinavir, a Potent HIV-Protease Inhibitor. J. Org. chem.
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      Enantioselective Synthesis of Chiral Compounds for the Pharmaceutical
      Industry. Chem. Eur. J. 2003, 9, 378–388.

13.   (a) 岸本忠三・中嶋彰 著,現代免疫物語,講談社ブルーバックス,2007 年.
      (b) 岸本忠三・中嶋彰 著,新現代免疫物語-「抗体医薬」と「自然免疫」の脅威,
      講談社ブルーバックス,2009 年.

14.   矢田純一,免疫-からだを護る不思議なしくみ 第 4 版,東京化学同人,
      2007 年.
                                                                                   118

				
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