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キノンメチド

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キノンメチド（英語: Quinone methide）はシクロヘキサジエンを含む共役な有機化合物で、環の外側にカルボニル基とメチレン基などの二重結合を含むアルキル基をもっている。キノンに似ているが、キノンでの炭素-酸素間二重結合のひとつの酸素原子が炭素原子に置き換わっている。カルボニルとメチレンはオルトまたはパラの配置になる。メタ体のキノンメチドは短時間のみ生成する。

テトラシアノキノジメタンは有機酸化剤である。

キノンジメチド（quinone dimethide）はキノンの酸素原子が両方ともメチレン基に置き換えられたものである。テトラシアノキノジメタンなどがよく知られている。

性質

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キノンメチドはキノンより極性が高く、反応性（英語版）が高い。単純なキノンメチドは寿命が短い反応中間体で、ほかの求核剤と速やかに反応してしまうため、単離されない。ただし立体障害や電気的特性により単離できるだけの安定性を示すものもある。

天然での存在と応用

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キノンメチドやその誘導体は生化学系においてよく見られる構成要素である。キノンメチドはチロシンの分解により発生し、最終的にp（英語版）-クレゾールになる[1]。さまざまなキノンメチドがリグニン化（植物中でリグニンのポリマーが合成されること）に直接かかわっている[2]。

多くのキノンメチドが生理活性を示す。細胞毒性があるため、抗がん剤や抗生物質、DNAのアルキル化剤に使われてきた[3]。反応性の高いキノンメチドの酸化がフェノール系抗がん剤の作用機構のもとになっている。

セラストロールの構造式
プリスチメリンの構造式

セラストロール（英語版）はタイワンクロヅル（英語版）（雷公藤）とCelastrus regelii（ツルウメモドキの近縁種）から単離されたトリテルペノイドキノンメチドであり、α-（英語版）トコフェロールの15倍の抗酸化性を示し[4]、抗炎症薬や[5]抗ガン剤[6][7][8][9]、殺虫剤[10]としての活性を示す。

セラステロールのメチルエステルであるプリスチメリン（Pristimerin）はGymnosporia heterophylla（ニシキギ科）から単離されたトリテルペノイドキノンメチドで、抗がん剤や抗ウイルス薬としての活性を示す[11]。Pristimerinは精子のカルシウムチャンネル（英語版）を阻害することから、避妊薬としての効果もあることがわかっている[12]。

タキソドンとタキソジオンの酸化還元反応
マイテノキノンの構造式

タキソドン（英語版）（taxodone）とその酸化体であるタキソジオン（taxodione）はラクウショウ（ヌマスギ）、ローズマリー、いくつかのサルビアなどの植物から見つかり、抗がん剤[13][14][15]や抗生物質[16][17][18]、抗酸化物質[19]、殺菌剤[20]、殺虫剤[21]、そして摂食阻害物質[22]としての活性を示すジテルペノイドキノンメチドである。

タキソジオンの異性体であるマイテノキノン（Maytenoquinone）は生理活性をもつキノンメチドとしてMaytenus dispermus（ニシキギ科ハリツルマサキ属（英語版））から発見された[23]。

ケンドマイシンの構造式

ケンドマイシンはStreptomyces violaceoruber（英語版）（ストレプトマイセス属）から単離された抗がん剤およびマクロライド系抗生物質のキノンメチドである[24]。It has potent activity as an エンドセリンエンドセリン受容体（英語版）拮抗剤や骨粗鬆症の薬としての活性がある[25]。

Elansolid A3 isはChitinophaga sancti（バクテロイデス門スフィンゴバクテリア綱（英語版））というバクテリアから得られるキノンメチドで、抗菌活性を示す[26]。抗菌活性をもつキノンメチドは、20-epi-isoiguesterinol, 6-oxoisoiguesterin, isoiguesterinやisoiguesterinol wereなどがSalacia madagascariensis（サラシア属の植物）から見つかっている[27]。Quinone methide tingenoneやnetzahualcoyonolはSalacia petenensisから単離されている[28] Nortriterpenoid quinone methide amazoquinoneと(7S, 8S)-7-hydroxy-7,8-dihydro-tingenoneはMaytenus amazonicaから単離された[29]。抗生物質のキノンメチドである15 α-ヒドロキシプリスチメリン（hydroxypristimerin）は南米の薬木であるMaytenus scutioidesから単離された[30]。

調製

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キノンメチドはphotochemical dehydration of o-ヒドロキシベンジルアルコールを光化学的に脱水して得られる。

反応

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キノンメチドは求電子的なマイケル付加受容体であり、通常ほかの求核剤と速やかに反応して還元される。キノンメチドは共役している化合物だが、芳香性はない。たいてい共役付加が共役を壊す。還元により芳香性が復活すると同時に、共役が壊れる。

脚注

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[脚注の使い方]
  1. ^ Stich, T. A.; Myers, W. K.; Britt, R. D., "Paramagnetic intermediates generated by radical S-adenosylmethionine (SAM) enzymes",Accounts of Chemical Research 2014, 47, 2235-2243.
  2. ^ Quinone Methides in Lignification
  3. ^ “Quinone methide derivatives: important intermediates to DNA alkylating and DNA cross-linking actions”. Current Medicinal Chemistry（英語版） 12 (24): 2893–2913. (2005). doi:10.2174/092986705774454724. PMID 16305478. 
  4. ^ “Celastrol, a potent antioxidant and anti-inflammatory drug, as a possible treatment for Alzheimer's disease.”. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry（英語版） 25 (7): 1341–1357. (2001). doi:10.1016/S0278-5846(01)00192-0. PMID 11513350. 
  5. ^ “Suppression of inflammatory responses by celastrol, a quinone methide triterpenoid isolated from Celastrus regelii”. Eur J Clin Invest 39 (9): 819–827. (2009). doi:10.1111/j.1365-2362.2009.02186.x. PMID 19549173. 
  6. ^ “Enhancement of radiation sensitivity in lung cancer cells by celastrol is mediated by inhibition of Hsp90.”. International Journal of Molecular Medicine（英語版） 27 (3): 441–446. (2011). doi:10.3892/ijmm.2011.601. PMID 21249311. 
  7. ^ Tiedemann (2009). “Identification of a potent natural triterpenoid inhibitor of proteosome chymotrypsin-like activity and NF-kappaB with antimyeloma activity in vitro and in vivo.”. Blood（英語版） 113 (17): 4027–37. doi:10.1182/blood-2008-09-179796. PMC 3952546. PMID 19096011. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3952546/. 
  8. ^ “Celastrol acts as a potent antimetastatic agent targeting beta1 integrin and inhibiting cell-extracellular matrix adhesion, in part via the p38 mitogen-activated protein kinase pathway”. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics（英語版） 334 (2): 489–499. (2010). doi:10.1124/jpet.110.165654. PMID 20472666. 
  9. ^ Byun (2009). “Reactive oxygen species-dependent activation of Bax and Poly(ADP)-ribose) polymerase-1 is required for mitochondrial cell death induced by triterpenoid Pristimerin in human cervical cancer cells.”. Molecular Pharmacology（英語版） 76 (4): 734–44. doi:10.1124/mol.109.056259. PMID 19574249. 
  10. ^ “Insecticidal activity of Maytenus species (Celastraceae) nortriterpene quinone methides against codling moth, Cydia pomonella (L.) (Lepidoptera: tortricidae).”. Journal of Agricultural and Food Chemistry（英語版） 48 (1): 88–92. (2000). doi:10.1021/jf990008w. PMID 10637057. 
  11. ^ “Anticytomegalovirus activity of pristimerin, a triterpenoid quinone methide isolated from Maytenus heterophylla (Eckl. & Zeyh.).”. Antivir Chem Chemother（英語版） 18 (3): 133–139. (2007). doi:10.1177/095632020701800303. PMID 17626597. 
  12. ^ Nadja Mannowetza, Melissa R. Millera, and Polina V. Lishko (2017). “Regulation of the sperm calcium channel CatSper by endogenous steroids and plant triterpenoids”. 米国科学アカデミー紀要. doi:10.1073/pnas.1700367114. http://www.pnas.org/content/early/2017/05/09/1700367114.full. 
  13. ^ Kupchan, S. M.; Karim, A; Marcks, C. (1968). “Tumor inhibitors. XXXIV. Taxodione and taxodone, two novel diterpenoid quinone methide tumor inhibitors from Taxodium distichum”. アメリカ化学会誌 90 (21): 5923. doi:10.1021/ja01023a061. 
  14. ^ “Taxodione, a DNA-binding compound from Taxodium distichum L. (Rich.).”. Zeitschrift für Naturforschung C（英語版） 63 (5–6): 355–360. (2008). doi:10.1515/znc-2008-5-608. 
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  17. ^ Vivek K. Bajpai; Minkyun Na; Sun Chul Kang (2010). “The role of bioactive substances in controlling foodborne pathogens derived from Metasequoia glyptostroboides Miki ex Hu”. Food and Chemical Toxicology（英語版） 48: 1945–1949. doi:10.1016/j.fct.2010.04.041. 
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  21. ^ Norihisa Kusumoto; Tatsuya Ashitani; Yuichi Hayasaka; Tetsuya Murayama; Koichi Ogiyama; Koetsu Takahashi (2009). “Antitermitic Activities of Abietane-type Diterpenes from Taxodium distichum Cones”. Journal of Chemical Ecology 35 (6): 635–642. doi:10.1007/s10886-009-9646-0. 
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  24. ^ H B Bode & A Zeeck (2000). “Structure and biosynthesis of kendomycin, a carbocyclic ansa-compound from Streptomyces”. J Chem Soc Perkin Trans 1 323: 323. doi:10.1039/a908387a. 
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  27. ^ “Bisnortriterpenes from Salacia madagascariensis.”. Journal of Natural Products 68 (2): 251–254. (2005). doi:10.1021/np0497088. 
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外部リンク

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