博 士 （ 生 命 科 学 ）石 内 勘 一 郎
学 位 論 文 題 名アスヒカズラ(Lycopodiz,t7ncoTnpla7zatuYn)由来新規アルカロイドの構造研究
学 位論文内容の要旨

ヒカゲノカズラ科植物(Lycopodiaceae)
は、シダ類に属し、多彩な環骨格を有するりコポジウムアルカロイドを含むことで知られており、構造解析ならびに全合成研究のターゲットとして注目を 集めてき た。ま た、生物 活性につ いてはhuperzineAに強カなアセチルコリンエステラーゼ阻害活性を有することが知られており、認知症や記憶減退の改善に有効であるという報告がなされている。当研究室では、リコポジウムアルカロイドのユニークな構造に興味を持ち、これまで種々のヒカゲノカズラ科植物より多くの新規骨格アルカロイドを単離、構造解析してきた。なかでも、
ア スヒカズ ラ(L. complanatum)
よ り単離したlyconadinAは、他のりコポジウムアルカロイドと直接の生合成的関連性を持たないユごークな骨格を持つ化合物であり、興味深い骨格を持っアルカロイドがさらに存在する可能性が示唆された。これを受け、アスヒカズラのさらなる成分検索を行った。
ユニークな骨格のアルカロイドを探索する場合、微量成分に着目する必要があり、新規アルカロ イ ド を含 む 画 分を い か に見 分 け るか が 課 題と な っ た 。そ こ で 、NMR分析 法 の ーっであ るHMQC(heteronuclearmultiplequantumco
herence)
スペクトルをケミカルスクリーニングに適用し た結果、 6種の 新規ア ルカロイ ド｜ycopladineH．lyconadinC−Gを単離した。また、従来のESI―MS
スペ クトル を指標と した分 離におい ては、3種の 新規アルカロイドlycopladineF―G．
comp
lana
dineEを単離した。各種スペクトルデータの解析に基づぃて新規アルカロイドの構造を明らかにした。
まず、HMQC
スクリ―ニングについて、これまで報告のあるりコポジウムアルカロイドを環骨格別に分類し、窒素原子隣接のメチレン、およびメチンのケミカルシフト値についてH
MQC
スペクトル様のデータベースを作成したところ、環骨格をケミカルシフトのパターンで識別できることを見出した。アル′カロイド画分をアミノシリカゲルカラムクロマトグラフイーで粗分けしたフラクションにっいてH
M
QC
スペクトルを測定後、6H2.
0―5．O，6c
40―70ppmの領域に注目し、データベースにはないパターンを示すクロスピークを指標として分離精製を進めた結果、｜ycopladineH，｜yconadinCーGを見出すことができた。
続 いて 、 抽 出お よ び 分離 精製で あるが、 200
7年北海 道名寄に て採取 したアス ヒカズラ (L.
comp／ anatum)の全草2．3kg(dryweight)
をMeOHで抽出し、アルカロイド分配により得られたクロロホルム可溶画分をアミノシリカゲルカラムクロマトグラフイーで分離した。得られたフラクシ

ヨ ン に つ い て HMQCス ク リ ー ニ ン グ を 指 標 に 精 製 を 進 め た 結 果 、 6種 の 新 規 ア ル カ ロイ ド
lycopladineH，lyconadinC−Gを単離した。また、アルカロイド画分の一部をESI―MS
スペクトルを 指標 にLH―20、シ リカ ゲル カラ ムおよびC18HPLCで精製した結果、3種の新規アルカロイド
lycopladineF一G，complanadineEを単離した。
次に 新規 アル カロ イド の構 造解 析について、Iycopladine
Hの構造は、2D NM
Rの解析により
azoc
ane環、bic
yclooctane環および、3ーpiperidinone環から構成されるユニークな四環性の骨格を有する新規アルカロ イドであることが明らかとなった。LyconadinC
は、2DNMRの解析の結果、a−pyridone環、piperidine環、cyclohexane環、cycloheptane環から構成される、四環性の骨格を有する新規アル カロイドである。この環骨格は冒頭で述べた既知化合物IyconadinAの直接の生合成関連化合物 であることを示唆する初めての化合物である。また、lyconadinCは、
NMR
および量子化学計算の結果、分子内でC―H…Nの弱い水素結合を形成していることが示唆され、これは低分子の天然有機 化合物として初めての例である。LyconadinDは、各種スペクトルデー
タより、既知化合物fasti
glatineのNー1―脱アセチル、1位ケト体、｜yconadinEは、lyconadinDの脱N―メチル体であるとそれぞれ帰属した。アスヒカズラからfastigiatine
タイプの骨格のアル カロ イド が単 離さ れた のは 今回 が初めてである。LyconadinF（5）は、2DNMRの解析によりIyconadinAのN一1ーC―5結合が開裂した、新規四環性骨格をもっアルカロイドであると帰属した。
LyconadinG（6）は、｜yconadinF（5）のへミアミナール型の互変異性体であることが明らかとなった 。LyconadinF
およぴGの絶対配置は、不斉全合成により 絶対配置が決定されている既知化合物lyc
onadinBとの化学相関により帰属した。
LyC0pIadineH，lyconadin
C−Eはいずれもサンプル量が少なく、誘導化等の有機化学的手法を用いて絶対配置の帰属を 行うことは困難であった。そこでりコポジウムアルカロイドのrigid
な環骨格の特徴を活かし、TDDFT（時間依存性密度汎関数法）によるECD
スペクトルの計算を行ったの
ち、実測値と比較するこ とで絶対立体配置を帰属した。リコポジウムアルカロイドの絶対配置の議論に量子化学計算を導入したのは今回が初めての例である。
LycopladineF
は、2DNMRの解析の結果、既知化合物 lycodineの2位にッ―アミノ酪酸（CイNユニット）が結合した構造 であり、改良Mo
sher法により、17S体と17々体の3．5：1の混合物であると 帰属 した 。ま た、 Iy
CopIadineGは、IyCopIadineFの17位ケト、20位メチルエステル体と帰属した。Complana
dineE（9）は、IycodineとfIa
be川dane
骨格の化合物の二量体で、既知化合物
compIanadine
AのN，1，2，3，4，5―ヘキサヒドロ体と帰属した。
以上をまとめると、今回著者は、北海道産アスヒカズラ（とyc叩Dd／噺c。・叩／a冖at
脚より9種の新規アルカロイドlycopIadineF―H，｜yconadinC―G，comp
IanadineEを単離し、これらの構造を、
各種2D
NM
R、量子化学計算、化学相関により、ly
copIa
dine
Hおよびlyconadin
C−Gは絶対配置、｜yC0pI
adine
F−GおよびcomplanadineE
は相対配置まで帰属した。

学位 論文審査 の要旨
主査
副査
副査
副査

教授

小林淳一

教授

佐藤美洋

准教授

齋藤准教授

久保田望
高明

学 位 論 文 題 名アスヒカズラ(LycopodiZZケ髭coTnpla7zatu絖）由来新規
アルカロイドの構造研究

ヒカゲノカズラ科植物はシダ類に属し，多彩な環骨格を有するりコポジウムアルカロイドを含むことで知られており，構造解析ならびに全合成研究のターゲットとして注目を集めてきた。また，リコポジ
ウムアルカ口イド・ヒューペリジンAは強カなアセチルコリンェステラーゼ阻害活性を示し，認知症や記憶減退の改善に有効であるという報告がなされている。
著者は，リコポジウムアルカ口イドのユニークな構造に着目し，従来のりコポジウムアルカ口イドとは異なった炭素骨格を持つりコナジンAが単離されているアスヒカズラに注目し，新しい炭素骨格を有するりコポジウムアルカ口イドの検索を行った。
HMQ
C丞クリーニング睦よ歪麺趨竺ヨ壁ジウムアルカD4ピ(D握塞
新ししゝ炭素骨格のアルカロイドを探索する際，新規アルカ口イドを含む画分を，いかに早い段階で見分 け る か が課 題 と なる 。 著 者は， 2
D NM
R測定法 のーつで あるHM
QCス ベクト ルを用い て，新規 リコ
ポ ジ ウ ム ア ル カ ロ イ ド が 含 ま れ る 可 能 性 の 高 い 画分 を 迅 速に 見 分 ける シ ス テム を 構 築し た 。
即ち，既知のりコポジウムアルカ口イドを環骨格別に分類し，窒素原子隣接のメチレンおよびメチンの ケミカ ルシフト 値につ いてHM
QC
スペ クトル 様のデー タベー スを作成 し，環骨格をクロスピークのバ ターン で識別で きるこ とを見い 出した 。複数の アルカ口 イドを 含む画分についてH
MQC
スベクトル
を測定後，データベースにないクロスピークを指標として分離，精製を進めた結果，新規アルカロイド・
リコプラジンHおよびルコナジンC〜Gを単離した。
逝規リ コポジウ ムアル カ口イド の分離
北海道 名寄にて 採取し たアスヒ カズラ 全草のMeOH
抽 出物の うち，ア ルカロイドを含む画分についてHMQCスク リ ー ニン グ を 指標に 精製が 進めた結 果，6種の新 規アルカ ロイド ・リコプ ラジンHおよびりコ ナジンC〜Gを単離 した。一 方，ア ルカロイドを含む画分について，ESIMS
スペクトルで観測された分子量を指標として精製を進めた結果，3種の新規アルカ口イド・リコプラジンF・〜GおよびコンプラナジンEを単離した。
逝坦竺ヨ並ジウムアルカ口イド塑櫨遣鰹抵
2D NMRの解 析により，リコプ ラジンHの構造は，アゾカン 環，ピシクロオクタン環および，3・ピベリジノン環から構成されるユニークな四環性の新規アルカ口イドであり，リコナジンCは，ば，ピリドン環，ピベリドン環，シク口ヘキサン環，シクロヘプタン環から構成される，四環性の新規アルカロイドであることを明らかにした。リコナジンCは，NMRおよび量子化学計算から，．低分子の天然有機化合物では報告のない分子内のC‑H…Nの弱い水素結 合を形成している可能性が見い出された。一方，
リコ ナジ ンDは既 知 化合 物フ ァス テイ ジア チンのN‑l‑脱アセチル，1位ケト体，リコナジンEはりコナジンDの脱N‑メチル体 であると帰属した。アスヒカズラからフんステイジアチ ンタイプの骨格を有する アル カ口 イド が単 離さ れた のは 初め てである。リコナ ジンF
はりコナジンAのN‑l‑C‑5結合が開裂し た， 新規 四環性骨格をもつ アルカロイドであり，リコナジンGはりコナジンFのへミ アミナール型の 互変 異性 体であると帰属し た。リコナジンFおよびGの絶対立体配置は，不斉全合成 により絶対立体 配置 が決 定されている既知 化合物リコナジンBとの化学 相関により帰属した。リコプラジンFは既知化合物リコジンの2位にァ・アミノ酪酸が結合した構造であり，改良Mo
sher法により17S体と17R体の 3.5：1の 混合 物で ある と帰 属し た。 また ， リコ プラ ジン G
は りコ プラジンFの17位 ケト，20位メチルエステル体と帰属した。コンプラナジンEは既知化合物コンプラナジンAのN，1，2，3，4，5・ヘキサヒド口体と帰属した。
量 王 坐 生 註 簒 童 用 k！ を 逝 坦 竺 ヨ 空 ジ ウ ム ア ル カ ロ イ ド (D %尅 tL'f4:配 置 堕 鰹 盤
リコプラジンHおよびりコナジンC〜E
は，いずれも サンプル量が少なく，誘導化等の有機化学的手法を用いて絶対立体配置 の帰属を行うのは困難であった。そこで著者は，TDDFT（時間依存性密度汎関数法）によるECDスベクトルの計算を行ったのち， 実測値と比較することで絶対立体配置を推定した。ルコポジウムアルカロイドの絶対立体配置の議論に量子化学計算が導入されたのは今回が初めての例である。
まとめ
著者は，ヒカゲノカズラ科植物のアスヒカズラより，9種の新規アルカ口イド・リコプラジンF〜H，リコ ナジ ンC〜G，およびコンプラナジンEを単離し，これらの構造をりコ プラジンH
およびりコナジンC〜 G
は 絶対 立体 配置 ， リコ プラ ジンF〜GおよびコンプラナジンEは相対立体配置まで帰属している。
本研究は天然物化学の分野で優れた研究成果を上げたものといえる。よって著者は，北海道大学博士（生命科学）の学位を授与される資格あ るものと認める。

― 1371〜