天然物化学

NP1
天然物化学
天然物の定義：生物（主に植物）由来の（有機）化合物
一次代謝産物：生体の各組織を構成、エネルギー源
タンパク質、アミノ酸、炭水化物、脂質、核酸（生化学で扱う）
二次代謝産物：情報伝達、調節など（天然物化学でも扱う）
性質
生体機能調節（ホルモン、ビタミン、、、、）
情報伝達（フェロモン）
毒（薬）
香料：バニリン、リモネン、メントール、、、
色素：カロテノイド、フラボノイド、、
分類
１．脂肪酸、ポリケチドの誘導体：プロスタグランジン、マクロライド
O
R1O
HO
COOH
HO
OR2
O
OH
O
O
プロスタグランジンE2
HO
エリトロマイシンA
C2H5
HO
２．イソプレノイド：テルペノイド、ステロイド、カロテノイド
リモネン
2
β-カロテン
コレステロール
HO
３．芳香族化合物
バニリン、サリチル酸、桂皮酸、フラボノイド、、、
OH
HO
COOH
CHO
HO
O
CH3O
OH
OGlu
バニリン
OGlu
桂皮酸
シアニン（Glu: Glucose）
４．含窒素化合物（アルカロイド）
エフェドリン、ニコチン、キニン、モルフィン、、、、
H3C
OH
NHCH3
CH3
エフェドリン
N
N
COOCH3
N
H CH3
ニコチン
O
HO
H
N
O
コカイン
N
キニン
NP2
５．ビタミン（補酵素の原料）
構造の特徴を中心に概要を紹介する
**（参考）生合成の流れ
一次代謝産物
二酸化炭素→（植物）→糖、アミノ酸、脂肪酸の原料（acetyl CoA）など→
（動植物）→炭水化物、タンパク質、脂質、核酸など
二次代謝産物
一次代謝産物→多種多様な化合物
１．脂肪酸、ポリケチドの誘導体
1.1.脂肪酸の生合成
H3C
C
活性メチレン
CO2
SCoA
CH2 C
HOOC
O
SCoA
+
O
H3C
C
-CoAS-
SCoA
O
malonyl CoA
acetyl CoA
COOH
H3C
C
O
CH
C
SCoA
-CO2
O
還元
H3C
C
CH2 C
O
O
SCoA
malonyl CoA
acetoacetyl CoA
H3C
H2
C
malonyl CoA
CH2 C
ポリケチド
H3C
SCoA
H2
C
H2
C
C
SCoA
nO
O
炭素数は偶数
還元が不完全だとOHが残り、不飽和脂肪酸になる。
1.2.プロスタグランジン
アラキドン酸（C19H31COOH）から生合成される
COOH
アラキドン酸
O
COOH
HO
OH
PGE2
各種の細胞調節機能
安定性低い。体内では微量存在（役割を果たしたら分解される）。
1969年全合成（E.J.Corey、1990年ノーベル化学賞）
NP3
COOH
種類
プロスタン酸（基本骨格）
鎖状部
環状部
HO
O
O
O
OH
HO
O
O
A
B
C
O
O
HO
D
E
HO
Fα
COOH
COOH
OH
O
OH
1
B
J
A
COOH
トロンボキサン
（TX）
3
OH
2
O
HO
1.3.ポリケチド誘導体
脂肪酸合成の途中で生成したケトンを還元せず、炭素鎖を伸ばす。
malonyl CoA
H3C
C
CH2 C
O
O
H3C
SCoA
-CoAS-
H2
C
C
H
C
H
SCoA
nO
マクロライド系
抗生物質
n
n
大環状ラクトン
（分子内エステル）
（３．芳香族化合物）
O
OR3
R1O
HO
OR2
12
14 R
O
O
OR1
C2H5 R O
C
polyketide
OH
HO
H2
C
O
acetoacetyl CoA
H
C
C
HO
メチマイシン
OAc
O
OHC
O
OCH3
16
O
O
R
C2H5
HO
OH
ロイコマイシンA3
エリトロマイシンA
（malonylCoAのCOOHを脱炭酸せずに還元するとCH3になる）
OH
OH
O
S
HO
O
OH
OH
38
OH
OH
O
H
OR4
Streptomyces属から
得られる抗生物質
OH
COOH
アンホテリシンB
NP4
２．イソプレノイド
2.1. 天然の脂肪族炭化水素
（C5H8、イソプレン：天然ゴムの構成単位）
C10H16：モノテルペン
C15H24：セスキテルペン
C20H32：ジテルペン
(C25H40：セスタテルペン)
C40H64：カロテン
ステロイド（C27）
C30H48：トリテルペン
イソプレン則：イソプレン骨格の繰り返し構造
nD-nR （二重結合の数-環の数）
多数の構造異性体
IHD
C10H16：モノテルペン ３ 3-0
C15H24：セスキテルペン ４ 4-0
C20H32：ジテルペン ５ 5-0
C25H40：セスタテルペン ６ 6-0
C30H48：トリテルペン ７ 7-0
0-3（4通り）
0-4（5通り）
0-5（6通り）
0-6（7通り）
0-7（8通り）
これらに水が付加したり、さらに酸化された化合物：テルペノイド
OH
O
2.2.イソプレノイドの生合成
O
O
OH
OH
SCoA
SCoA
HOOC
HOOC
O
OH
SCoA
(R)-メバロン酸
O
-CO2,-OH
OPP
OH
OPP
OOC
OPP
OPP
PP：ピロリン酸
OPP
セスキテルペンetc.
モノテルペン
NP5
2.3.モノテルペノイド
植物の精油、香りの成分
2.3.1.鎖状化合物
OPP
ミルセン
OH
OH
O
シトロネラール（柑橘臭）
シトロネロール（柑橘臭）
ゲラニオール
OH
O
O
ネロール
α-シトラール（柑橘臭）
β-シトラール（柑橘臭）
2.3.2.環状化合物
1
2
3
4
2
OPP
1
カルボカチオンの挙動
3
カレン（マツ）
4
リモネン（柑橘臭）
HO
ボルネオール
（ショウノウ臭）
HO
ほとんどはイソプレン則を
みたしている。
メントール（ハッカ臭、清涼感）
HO
O
ヒノキチオール
（野副鉄男、1943）
ピネン（マツ）
O
ショウノウ
（カンファー）
NP6
2.4.セスキテルペノイド
OPP
OH
ファルネソール
O
O
O
セリネン
（セロリ）
サントニン
（キク科、駆虫薬）
O
O
ゲルマクロン
（フクロソウ）
OH
グアイオール
（ヒノキ科）
ヌートカトン
（グレープフルーツ）
OH
エレモール
（カンラン科）
2.5.ジテルペノイド
イソプレン則を満たしているものも少なくない。
AcO
O
O
RO
O
O
OH
HO
O
O
AcO
O
アビエタジン
（マツ）
Head-to-tailになっていない
モミラクトン
（イネ）
○
タキソール（イチイ）
イソプレン則が成り立つか？
NP7
2.6.トリテルペノイド
C15ユニットがtail-to-tailで結合
スクアレン
E
E X
環化
X
H
H
H
HO
O
骨格転位の繰り返し
H
HO
HO
HO
ラノステロール（羊毛）
β-アミリン
（エンドウ）
ルペオール
（ノボリフジ）
ステロイドへ
H
H
H
O
OH
H
H
H
OH
O
O
H
H
H
H
H
O
HO
O
プロゲステロン
（黄体ホルモン）
コレステロール
各種のステロイドホルモン
の原料
コルチゾン
（副腎皮質ホルモンの一つ）
OH
OH
H
H
H
H
H
H
H
HO
O
テストステロン
（男性ホルモン）
エストラジオール
（卵胞ホルモンの一つ）
NP8
C20ユニットがtail-to-tailで結合
2.7.カロテノイド
各種の色素（長い共役系）
リコペン（トマト）
環化
β-カロテン（ニンジン）
OH
HO
視覚とビタミンA
ルテイン（黄葉）
OH
レチノール（ビタミンA）
不足すると夜盲症→失明
7
O
10 11
8
9
hν
レチナール
O
11-cis-レチナール
視覚タンパク質ロドプシンの成分
2.8. 植物ホルモン
(1)ジベレリン：生長促進、休眠の覚醒
(2)アブシジン酸：生長抑制、落葉、休眠促進
H
OH
HO
COOH
COOH
ジベレリンA14
COOH
O
セスキテルペノイド
ジテルペノイド
(3)エチレン：果実の熟成・落果の促進、落葉の促進
NH2
S
COOH
メチオニン
NH2
COOH
H2C
CH2
+
CO2
+
HC
HC O
N
OH
+ NH3