エラジタンニンは，ポリフェノールの一部門であり，その抗酸化作用による健康効果が期待されている．19世紀から知られているエラジタンニンであるが，近年になってエラジタンニンを構成するビアリール構造の構築法が確立された．この手法により，多くのエラジタンニンの化学合成が可能になっている．本解説では，先駆者たちの成果を紹介しながら，エラジタンニンに関する研究の最先端について紹介する．

Key words: エラジタンニン; ヘキサヒドロキシジフェノイル基; 酸化的カップリング; 軸不斉

はじめに

エラジタンニンは，バラ科などの双子葉植物に含まれる加水分解性タンニンで，カテキンなどと並ぶポリフェノールの一部門である⁽^{1, 2)}1) O. T. Schmidt & W. Mayer: Angew. Chem., 68, 103 (1956).2) S. Quideau: “Chemistry and biology of ellagitannins: An underestimated class of bioactive plant polyphenols,” World Scientific, 2009.．生物活性として，in vivoまたはin vitroでの実験系で抗酸化作用を示すものが数多く見られる．生体内外で生成する種々の活性酸素は有害な物質として働くなど，広範な疾患の原因となると考えられており，抗酸化作用を持つエラジタンニンが多量に含まれる食品・生薬は，健康効果が期待されている⁽³⁾3) T. Okuda, T. Yoshida & T. Hatano: “Plant polyphenols,” ed. by R. W. Hemingway & P. E. Laks, Springer US, 1992.．エラジタンニンの特徴としては，1,000を超す天然物が知られる程の構造多様性が挙げられる⁽^{4, 5)}4) E. Haslam: “Plant polyphenols,” ed. by R. W. Hemingway & P. E. Laks, Springer US, 1992.5) S. Quideau & K. S. Feldman: Chem. Rev., 96, 475 (1996).．複雑な構造を有するエラジタンニンであるが，その構造を俯瞰すると一定の規則が存在する（図1図1■エラジタンニンの構造と特有の官能基）．エラジタンニンの基本構造は，ガロイル（G）基（1）同士が炭素－炭素結合したヘキサヒドロキシジフェノイル（HHDP）基（2）とD-グルコースとのエステルである．D-グルコースにG基やHHDP基を有する単純なエラジタンニンから，構造の多様性が生じる．すなわち，G基同士や，G基とHHDP基が炭素－酸素結合したC–Oジガラート，さらに多量体，高度に酸化された化合物など様々な構造を持つようになるのである．例えば，HHDP基にG基が酸化的カップリングすると，ノナヒドロキシトリフェノイル（NHTP）基（3）が生じる．また，G基とHHDP基は炭素－酸素結合で連結でき，これによりC–Oジガラートと総称されるデヒドロジガロイル（DHDG）基（4）やマカラノイル基（5），サングイソルボイル基（6），バロネオイル基（7），テルガロイル基（8）などが生成する．さらに，HHDP基は酸化や脱水・水和を受けて，デヒドロヘキサヒドロキシジフェノイル（DHHDP）基（9）やテトラヒドロキシジベンゾフラノイル（THDBF）基（10）などを形成する．さらに，どの構成基がグルコースのどの位置に架橋しているかによって，グルコピラノース環の立体配座が様々に変形することもエラジタンニンの特徴である．エラジタンニンが有するグルコピラノース環の立体配座は，おおよそ熱力学的にも安定ないす型（⁴C₁配座）であるが，アキシアルリッチないす型（¹C₄配座）や，ねじれ舟型（³S₁配座）をとる天然物も知られている．このように，HHDP基を始まりとして，酸化や分子間での多量化反応，G基やHHDP基の部分的な加水分解などが進行することで，構造的多様性が爆発的に増加する．

図1■エラジタンニンの構造と特有の官能基

HHDP基構築法について

前述のとおり，HHDP基がエラジタンニンの構造の核となっている．そのため，エラジタンニンの化学合成にはHHDP基の構築法の確立が欠かせない．HHDP基の構築には，2つのG基を酸化させ，炭素–炭素結合を形成する必要がある．

HHDP基構築の先駆的方法は，Feldmanらによって1993年に開発された（図2A図2■HHDP基の構築方法）⁽^{6, 7)}6) K. S. Feldman & S. M. Ensel: J. Am. Chem. Soc., 115, 1162 (1993).7) K. S. Feldman & S. M. Ensel: J. Am. Chem. Soc., 116, 3357 (1994).．すなわちベンゾフェノンケタールとして保護した没食子酸エステル11を，酢酸鉛（IV）を用いて酸化的にカップリングすると，ビアリール構造が構築された．本法では，ベンゾフェノンケタールを用いた非対称なG基の保護が採用されたため，酸化的カップリングの反応点は，図中のaとbの2点存在する．そのため，カップリング生成物は4つの位置異性体混合物12–15として得られており，生成物の構造を確実に決定することが難しい．したがって酸化的カップリングの工程を，全合成の最終局面にする工夫が望まれる．Feldmanらはこの方法を用いて，4種のエラジタンニンの合成を達成している⁽^8～12)8) K. S. Feldman, S. M. Ensel & R. D. Minard: J. Am. Chem. Soc., 116, 1742 (1994).9) K. S. Feldman & R. S. Smith: J. Org. Chem., 61, 2606 (1996).10) K. S. Feldman & K. Sahasrabudhe: J. Org. Chem., 64, 209 (1999).11) K. S. Feldman & M. D. Lawlor: J. Am. Chem. Soc., 122, 7396 (2000).12) K. S. Feldman, M. D. Lawlor & K. Sahasrabudhe: J. Org. Chem., 65, 8011 (2000).．

図2■HHDP基の構築方法

（A） Feldmanらの方法，（B）Springらの方法，（C）私たちの方法，（D）川端・上田らによる従来法の応用，（E）私たちの第二世代法の応用．

2005年には，SpringらがUllmannカップリングを用いた構築法を開発した（図2B図2■HHDP基の構築方法）⁽^{13, 14)}13) D. S. Surry, X. Su, D. J. Fox, V. Franckevicius, S. J. F. Macdonald & D. R. Spring: Angew. Chem. Int. Ed., 44, 1870 (2005).14) D. S. Surry, D. J. Fox, S. J. F. Macdonald & D. R. Spring: Chem. Commun. (Camb.), 2589 (2005).．あらかじめ臭素原子が導入された没食子酸エステル16に対し，アリール亜鉛種の生成，有機銅化合物への金属交換，および17を用いた酸化反応によって，HHDP基が構築された．本反応では，16のG基上の全てのヒドロキシ基がベンジル基で保護されているため，生成物18に位置異性体は発生しない．一方で，一連の反応には厳密な無水条件が求められる．本法を用いて，Springらは2種のエラジタンニンの全合成を達成している⁽^15～17)15) X. Su, D. S. Surry, R. J. Spandl & D. R. Spring: Org. Lett., 10, 2593 (2008).16) X. Su, G. L. Thomas, W. R. J. D. Galloway, D. S. Surry, R. J. Spandl & D. R. Spring: Synthesis, 3880 (2009).17) S. Zheng, L. Laraia, C. J. O’ Connor, D. Sorrell, Y. S. Tan, Z. Xu, A. R. Venkitaraman, W. Wu & D. R. Spring: Org. Biomol. Chem., 10, 2590 (2012).．

2008年に，山田らは塩化銅（II）·ブチルアミン錯体を用いる酸化的カップリングを開発した（図2C図2■HHDP基の構築方法）⁽¹⁸⁾18) H. Yamada, K. Nagao, K. Dokei, Y. Kasai & N. Michihata: J. Am. Chem. Soc., 130, 7566 (2008).．本法では，反応基質19の反応点がG基上に対称に配置されているため，カップリング生成物20以外の位置異性体が生じない．また，無水操作を必要としない操作上簡便な方法であることから，エラジタンニンの化学合成を加速させることが可能になった．本法を用いて，計14種のエラジタンニンの化学合成を私たちは達成しており⁽^19～30)19) Y. Kasai, N. Michihata, H. Nishimura, T. Hirokane & H. Yamada: Angew. Chem. Int. Ed., 51, 8026 (2012).20) S. Yamaguchi, Y. Ashikaga, K. Nishii & H. Yamada: Org. Lett., 14, 5928 (2012).21) N. Michihata, Y. Kaneko, Y. Kasai, K. Tanigawa, T. Hirokane, S. Higasa & H. Yamada: J. Org. Chem., 78, 4319 (2013).22) S. Yamaguchi, T. Hirokane, T. Yoshida, T. Tanaka, T. Hatano, H. Ito, G. I. Nonaka & H. Yamada: J. Org. Chem., 78, 5410 (2013).23) H. Yamada, K. Ohara & T. Ogura: Eur. J. Org. Chem., 2013, 7872 (2013).24) T. Hirokane, Y. Hirata, T. Ishimoto, K. Nishii & H. Yamada: Nat. Commun., 5, 3478 (2014).25) T. Hirokane, K. Ikeuchi & H. Yamada: Eur. J. Org. Chem., 2015, 7352 (2015).26) Y. Kaneko, S. Wakamori, K. Ikeuchi, K. Ohara, T. Tanaka & H. Yamada: Synthesis, 49, 5003 (2017).27) K. Yamashita, Y. Kume, S. Ashibe, C. A. D. Puspita, K. Tanigawa, N. Michihata, S. Wakamori, K. Ikeuchi & H. Yamada: Chemistry (Weinheim, Ger.), 26, 16408 (2020).28) S. Wakamori, S. Matsumoto, R. Kusuki, K. Ikeuchi & H. Yamada: Org. Lett., 22, 3392 (2020).29) K. Ikeuchi, T. Ueji, S. Matsumoto, S. Wakamori & H. Yamada: Eur. J. Org. Chem., 2020, 2077 (2020).30) S. Matsumoto, A. Aoyama, S. Wakamori & H. Yamada: Biosci. Biotechnol. Biochem., 85, 1937 (2021).，他のグループも本法を使用して全合成している⁽^31～35)31) G. Malik, A. Natangelo, J. Charris, L. Pouységu, S. Manfredini, D. Cavagnat, T. Buffeteau, D. Deffieux & S. Quideau: Chemistry (Weinheim, Ger.), 18, 9063 (2012).32) H. Takeuchi, K. Mishiro, Y. Ueda, Y. Fujimori, T. Furuta & T. Kawabata: Angew. Chem. Int. Ed., 54, 6177 (2015).33) A. Richieu, P. A. Peixoto, L. Pouységu, D. Deffieux & S. Quideau: Angew. Chem. Int. Ed., 56, 13833 (2017).34) H. Takeuchi, Y. Ueda, T. Furuta & T. Kawabata: Chem. Pharm. Bull. (Tokyo), 65, 25 (2017).35) H. Abe, Y. Kato, H. Imai & Y. Horino: Heterocycles, 97, 1237 (2018).．

またブチルアミンの代わりに不斉配位子であるスパルテインを用いて，得られるHHDP基の軸不斉を制御する応用例も報告されている（図2D図2■HHDP基の構築方法）⁽³⁶⁾36) H. Shibayama, Y. Ueda, T. Tanaka & T. Kawabata: J. Am. Chem. Soc., 143, 1428 (2021).．川端らは，カップリング前駆体21の3位および6位酸素上のガロイル基の酸化的カップリングを検討した．塩化銅（II）·（＋）-スパルテイン錯体を用いたところ，3,6-O-（R）-HHDP基を有する22が，（−）-スパルテインの場合では3,6-O-（S）-HHDP基をもつ23が，それぞれ得られた．得られたカップリング体のメトキシメチル基を除去することで，プニカフォリン（24）およびマカランガニン（25）を全合成した．

近年私たちは，上記に代わる第二世代法を開発している（図2C, E図2■HHDP基の構築方法）⁽³⁷⁾37) S. Matsumoto, S. Wakamori, K. Nishii, T. Tanaka & H. Yamada: Synlett, 31, 1389 (2020).．すなわち，μ-oxo二核銅（II）錯体である［Cu（OH）TMEDA］₂Cl₂を用いた酸化的カップリングである．従来法で課題となっていた反応溶媒の制限や試薬の当量制御を，第二世代法の開発によって改善することができた．実際に，2,4-O-（R）-HHDP基を有するフィラネンブリニンB（26）の化学合成を達成した．当初は，2,4-O-HHDP基を構築するため，カップリング前駆体27から従来法を検討したが，28の収率はわずか8％であった．一方，第二世代法を採用すると収率は劇的に向上し，82％で目的の28が得られた．続いて，グルコピラノース環の構築と1位ガロイル基の導入，ベンジル基の除去を経ることで，フィラネンブリニンB（26）の全合成を達成した．以上のようにHHDP基を構築することのできる信頼性の高い反応が開発されたことで，多くのエラジタンニンの化学合成が可能になっている．

エラジタンニンの生合成経路の推定

多くのエラジタンニンの全合成がなされるようになると，エラジタンニンの生合成経路を化学的に検証する取り組みが始まった．

Grossらの酵素を用いた研究が，生合成経路の検証の始まりである（図3A図3■エラジタンニンの生合成経路の検証）⁽^38～40)38) R. Niemetz, G. G. Gross & G. Schilling: Chem. Commun. (Camb.), 35 (2001).39) R. Niemetz & G. G. Gross: Phytochemistry, 62, 301 (2003).40) R. Niemetz & G. G. Gross: Phytochemistry, 66, 2001 (2005).．彼らは，エラジタンニンを豊富に含むユキノシタ科の一種Tellima grandifloraの葉から精製した酵素を，エラジタンニンの生合成前駆体と考えられている1,2,3,4,6-ペンタ-O-ガロイル-β-D-グルコース（29）に作用させた．その結果，29の4位と6位酸素上のG基が酸化され，4,6-O-（S）-HHDP基を有するテリマグランジンII（30）の生成が確認された．それまで単離された天然物の構造のみで生合成経路が推測されていたが，実際に酵素を用いた反応によってHHDP基の酸化が立証され，生合成経路を解明する手がかりが得られた．

図3■エラジタンニンの生合成経路の検証

（A） Grossらの酵素を用いた検証，（B）私たちの化学酸化を用いた検証．

2017年に私たちは，29のモデル分子を用いて，酸化における非酵素的挙動を明らかにした（図3B図3■エラジタンニンの生合成経路の検証）⁽⁴¹⁾41) S. Ashibe, K. Ikeuchi, Y. Kume, S. Wakamori, Y. Ueno, T. Iwashita & H. Yamada: Angew. Chem. Int. Ed., 56, 15402 (2017).．すなわち，Bn基で保護したG基をもつモデル分子31を設計し，その酸化を調べることにより，どのガロイル基がカップリングする傾向があり，どのカップリング位置において軸不斉が優勢であるかを調査した．モデル分子31に塩化銅（II）·ブチルアミン錯体を作用させると，Grossらの報告と同様に4,6-O-（S）-HHDP基が構築された32が得られた．また，32からさらに1,2位でHHDP基が構築された33, 2,3位で構築された34が生成していることも示された．さらに，1,6-O-（S）-HHDP基を有しグルコースがねじれ舟型となった35や，3,6位でカップリングが進行しアキシアルリッチないす型をもつ36の生成も確認された．これら化合物の生成比は32/33/34/35/36＝38 : 14 : 14 : 32 : 2であり，以下4点が証明されたと考えられる．1）G基のカップリングは4位と6位で進行しやすく，得られるHHDP基の軸不斉はSであること．2）2番目に起こりやすいカップリングは1,6位で，Sの軸不斉であること．3）4,6-O-（S）-HHDP基の生成後，1,2および2,3位にそれぞれRおよびSの軸不斉を有する2つ目のHHDP基の形成が可能であること．4）比率は少ないが，Rの軸不斉を持つ3,6-O-HHDP化合物が生成すること．得られた32や34–36のHHDP基の位置や軸不斉は，それぞれ該当する天然物を反映しており，非天然型の33が得られたことで，1,2-O-（R）-HHDP基を持つ天然物が発見されるかもしれないと考えられる．

HHDP基の生合成機構の推定

直近の研究では，HHDP基そのものや軸不斉がどのように構築されるのかを検証する研究が進められるようになっている．

田中・松尾らは，エラジタンニンの主要構成基であるHHDP基とDHHDP基の生成機構について検証している（図4A図4■HHDP基の生成機構に関する検証）⁽⁴²⁾42) T. Yamashita, Y. Matsuo, Y. Saito & T. Tanaka: Chem. Asian J., 16, 1735 (2021).．すなわち，1,4-ブタンジオールの没食子酸エステル37の水溶液中での酸化反応を試みたところ，G基の酸化により，DHHDP基の水和型である38の平衡混合物の形成を初めて証明した．続いてチオ硫酸ナトリウムを加えると，DHHDP基が還元され，HHDP基を有する39が収率37％で得られた．従来，HHDP基は酸化されやすいため，DHHDP基の生合成は，HHDP基の酸化を経由すると考えられていた．しかし本結果によれば，エラジタンニンの生合成において，DHHDP基が2つのG基の酸化的カップリングの最初の生成物であり，その後の還元的代謝によりHHDP基が生成することを強く示唆している．

図4■HHDP基の生成機構に関する検証

（A）田中・松尾らによる構築の検証，（B）私たちの第二世代法による軸不斉発現の検証．

一方で私たちは，HHDP基の軸不斉がどのように発現するのかを検討した（図4B図4■HHDP基の生成機構に関する検証）．まず，4位および6位にメトキシメチル基で保護したG基を有するグルコース誘導体40の第2世代法における時間変化を観察した（図4図4■HHDP基の生成機構に関する検証 Table 1）．反応開始60分までは（R）-41が優先していたが，120分までにほぼすべてが（S）-41に異性化することを明らかにした．続いて反応時間を固定して，酸化的カップリングを促進させるトリフルオロエタノールの添加量を検討したところ，トリフルオロエタノールの割合に比例して（S）-41の割合も増加した（図4図4■HHDP基の生成機構に関する検証 Table 2）．HHDP基の軸不斉はD-グルコースの架橋位置に依存し，4,6-O-HHDP基の軸不斉はSを示す．本研究では，G基の酸化的カップリングの際に，まず4,6-O-（R）-HHDP基が生成し，その後の軸異性化により，Sの軸不斉に異性化することを明らかにした．今回明らかになった酸化的カップリング－異性化の過程は，HHDP基の生合成にも含まれることが考えられ，他の位置のHHDP基の生成も同様の反応が起きていることが予想される．

おわりに

HHDP基の構築法が開発されたことにより，多くのエラジタンニンの化学合成が可能になったと言える．しかし，複雑な構造を有するエラジタンニンに関する化学的知識，特に立体構造そのものや，立体構造に起因する化学的特性，立体構造を制御する有機化学的手法は不十分であり大きな課題である．天然物の全合成だけではなく，化学反応を基盤とした生合成経路の解明や立体構造の解析といった，従来とは違う観点からの研究が加速すれば，エラジタンニンの健康効果の利用に貢献できると考えられる．