大阪工業大學(校長:井上晉)應用化學科的小林正治副教授等人的研究團隊,發現了一種能簡便製造與蕈菇生長及功效相關的各種氧化固醇類的方法,並釐清了過去不明確的固醇類精確立體結構。固醇是動植物及菌類體內製造的分子,被認為與食品的功效有著深切關聯。本研究的成果,有助於釐清高氧化度固醇的立體結構及固醇類在生物體內的合成過程(生合成途徑),並可望應用於藥品等的開發。 【本案重點】 ● 利用存在於生物體內的化學物質,簡便且全面地合成各種固醇類 ● 開發出前例稀少的,直接將氧官能基導入類固醇骨架CD環部的方法 ● 釐清傳統方法難以解析的類固醇骨架第四級碳中心的立體結構 本研究概要圖 固醇類是動植物及菌類體內的主要成分之一,在人類等動物體內主要由膽固醇生成,在菌類中則主要由麥角固醇生成。此外,在真菌類蕈菇中,固醇成分被認為與味覺及功效有著深切關聯。菌類產生的固醇類結構多樣,是因為在菌體內透過氧化代謝,類固醇骨架※的各部位被氧化,伴隨發生各種官能基轉換及鍵結的斷裂與生成。 本研究團隊基於獨自構思的固醇類生合成假說,利用類似生物體環境的反應條件,發現了直接氧化反應性較低的類固醇骨架CD環部的方法。特別是,在自由基參與的氧氧化反應中,發現僅14位被選擇性氧化,且氧導入的方向(立體化學)也完全受到控制。 一般而言,固醇類碳原子數多,骨架結構複雜。因此,從母體生物中發現固醇類的科學家,要精確決定其化學結構(包含立體化學)並不容易,也常有誤報的情況。本研究透過可靠的合成手法,供應了CD環被氧化的各種分子,並利用二維核磁共鳴及單晶X射線結構解析,確實決定了其所有化學結構。特別是,完全決定了備受爭議的第四級碳中心(8位、9位、14位)的立體化學,並公開其光譜數據,預計將對今後未知固醇類的結構決定有所助益。 合成化合物的單晶X射線結構解析 此外,研究團隊從CD環被氧化的分子,合成了香菇及環紋鵝膏菌中含有的稀有氧化固醇類,並首次釐清了其立體結構。其中一種合成分子「Gargalol C」被發現具有抑制蝕骨細胞形成之活性,本次成果預計有助於未來骨質疏鬆症藥物的開發。 本研究團隊的化學合成,利用了氧氣及鐵離子等存在於生物體內的化學物質,並沿著分子的原始反應性進行。因此,本研究成果也有助於釐清至今尚未證實的固醇類在生物體內的生成過程(生合成途徑)。 本研究成果已刊載於歐洲化學學會Chemistry Europe的旗艦期刊Chemistry Europe。(開放取用,公開日期2026年6月18日) 本研究係在日本學術振興會科學研究費補助金基盤研究(C)「24K08737」的支援下進行。 用語說明: ※類固醇骨架 固醇類共通的母骨架。是由3個6員環和1個5員環縮合而成的四環骨架。從左下方的環開始,依序命名為A、B、C、D環。 論文資訊 論文名稱 Bioinspired Aerobic Oxidation to Functionalize the CD Ring of the Steroid Framework: S ynthesis and Stereochemical Assignments of Gargalol C and Related Oxysterols (中文翻譯:生體啟發式好氧氧化以官能化類固醇骨架的CD環:Gargalol C及相關氧化固醇的合成與立體化學決定) 作者 Hinata Togo, Yui Kanda, Shoji Kobayashi*(*共同第一作者) 期刊名稱 ChemistryEurope, 2026; 4: e70325. (Open Access) DOI 10.1002/ceur.70325 URL https://doi.org/10.1002/ceur.70325 公開日期 2026年6月18日(線上公開)