JP2006070007A - 新規キラルランタニドｎｍｒシフト試薬 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＮＭＲシフト試薬を用いる場合，試薬自身のシグナルが基質のシグナルに重なり，測定の妨害をすることがしばしば起こる。発明者らが以前に発表したＮａ［Ｓｍ−（Ｒ ｏｒ Ｓ）−ｐｄｔａ］においても，そうしたシグナルの重なりが試料の光学純度を決定する際にしばしば障害となった。また，少量の試料を測定する場合，相対的に試薬のシグナルが強くなるため，よいスペクトルが得られにくかった。本発明では，試薬自身のシグナルが，基質のシグナルの化学シフト領域に観測されないシフト試薬を提供することにある。これにより，光学純度の決定が行えるようになり，また，試料が少量の場合にも絶対配置が決定できるようになる。
【解決手段】 以前発表したＮａ［Ｓｍ−（Ｒ ｏｒ Ｓ）−ｐｄｔａ］の配位子の酢酸部分の水素を重水素で置き換えた試薬Ｎａ［Ｓｍ−（Ｒ ｏｒ Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］を合成し，これを用いることにより上記課題を解決した。
【選択図】 なし。

Description

本発明は光学活性重水素化サマリウム錯体に関するもので，医薬，農薬，発酵生産，食品等の属する分野および他の分野において要求されている光学純度および絶対配置の決定に供するものである。

薬物などの生理活性物質は不斉中心を有する化合物が多く，これら不斉中心を有する化合物には光学異性体が存在する。そして，サリドマイドの例が示すように薬物の絶対配置は極めて重要な意味を持つ。エナンチオマーの一方に薬効があり，他のエナンチオマーには薬効がないことが多く，むしろ他のエナンチオマーの存在が有害となる場合もある。

そのような生理活性物質には水溶性のものも数多く存在する。例えば，天然型，非天然型のアミノ酸，あるいはその重合体であるペプチド等がある。また，水酸基とカルボキシル基を有するヒドロキシ酸は，特異な生理活性を示す化合物の構成要素として用いられている。アミノ基，水酸基，およびカルボキシル基を同一分子内に有するヒドロキシアミノ酸の生理活性も注目されている。そのため，それら光学異性体の一方のエナンチオマーのみを入手する方法が盛んに研究されている。そして，その入手法の研究と同じく，あるいはそれ以上に，得られた水溶性光学活性体の光学純度，絶対配置を決定することが重要な分析課題となっている。

光学純度の測定法としては，光学活性固定相を用いるクロマトグラフィー法，光学活性移動相を用いるクロマトグラフィー法，キラルシフト試薬を用いるＮＭＲ法などが挙げられる。また，絶対配置の決定法としては，Ｘ線結晶構造解析，ＣＤスペクトル法，Ｍｏｓｈｅｒ’ｓ試薬を始めとする光学活性誘導体化剤を用いるＮＭＲ法，キラルシフト試薬を用いてＮＭＲスペクトルを測定する方法などが挙げられる。ＮＭＲは有機化学に携わる研究者，技術者が合成した化合物の同定に手軽に利用できる分析機器で広く普及しているため，これを利用する光学純度，絶対配置の決定法は利便性が高いといえる。中でもキラルシフト試薬を用いるＮＭＲ法は，試料にキラルシフト試薬を添加するだけで基質の光学異性体を区別でき，容易にその光学純度を決定できる。また，絶対配置に関しても，その報告例は限られてはいるものの，研究がなされている。そうした例の一つとして水溶媒中で直接光学純度，絶対配置を決定することができるキラルシフト試薬を用いる方法がある。例えば，発明者らは，下記構造式（１）で示される（Ｓ）−あるいは（Ｒ）−１，２−プロピレンジアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラアセタトユウロピウム（ＩＩＩ）酸ナトリウム１が優れたキラルシフト試薬として，α−アミノ酸などの水溶性化合物の絶対配置の決定に利用できることを報告している（例えば，非特許文献１または２参照）。

この方法はα−アミノ酸，α−ヒドロキシ酸等の重水溶液にユウロピウム錯体１を加え，^１Ｈ ＮＭＲを測定し，エナンチオマーシグナルを観察することで，エナンチオマー組成を決定できる。さらに，各エナンチオマーシグナルのシフトと絶対配置の間に規則性があり，これらの試料の絶対配置を決定できる。

しかしながら，１をキラルシフト試薬として用いる方法では，４００ＭＨｚ以上の高磁場ＮＭＲで測定すると強いブロードニングを起こすという問題点を有している。現在，高磁場ＮＭＲが広く普及しつつあり，高磁場ＮＭＲで使用可能な水溶性キラルシフト試薬が求められている。こうした中，発明者らは先に，下記構造式２で示されるサマリウム錯体を発明し，その有用性を報告している（例えば，特許文献３参照）。

（ただし，ｎは乾燥状態にもよるが，一般に０から３の値をとる。）発明者らはユウロピウムの代わりに，常磁性希土類イオンの中で最も磁気モーメントが小さく，シフトの小さなサマリウムを用いた。これにより，４００ＭＨｚ以上の高磁場ＮＭＲにおけるシグナルブロードニングが大幅に改善され，高磁場ＮＭＲを用いた光学純度，絶対配置の測定が可能となった。

Ｋ．Ｋａｂｕｔｏ，Ｙ．Ｓａｓａｋｉ，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，１９８７，６７０． Ｋ．Ｋａｂｕｔｏ，Ｙ．Ｓａｓａｋｉ，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔ．，３１，１０３１（１９９０）． 東京化成工業株式会社，特開２００２−８０４３７．

しかしながら，上記キラルシフト試薬２を用いたＮＭＲ測定において，シフト試薬２自体のプロトンシグナルがしばしば試料のシグナルに重なって観測されることがある。従って，微量しか得られない天然物の場合や，合成できた量が少ない場合など，十分なシグナル強度が得られる濃度の測定試料を用意できない場合においては上記の理由により，シフト試薬２を用いる方法は満足できるものではない。

シフト試薬自身のプロトンシグナルが観測されず，少量の試料でも光学純度，絶対配置の決定が可能なキラルシフト試薬が強く求められている。

そこで，発明者らは鋭意研究を重ね，本発明を完成するに至った。すなわち，本発明はシフト試薬２のα−水素を重水素に置換した下記構造式３

（ただし，Ｍはアルカリ金属，ｎは０から４までの整数または小数であり，Ｒはアルキル基，脂環，芳香環，ヘテロ環であって，置換されていても良い）で示される光学活性重水素化サマリウム錯体に関するものである。

本発明の代表的な例として，重水素化（Ｒ）−１，２−プロピレンジアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラアセタトサマリウム（ＩＩＩ）酸ナトリウム［Ｎａ［Ｓｍ−（Ｒ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］］４の合成法を例示する。

Ｎａ［Ｓｍ−（Ｒ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］４の合成法として，まず，配位子（Ｒ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）−Ｈ_４５の合成法を示す。

（Ｒ）−プロピレンジアミンとヨード酢酸−ｄ_３，あるいはブロモ酢酸−ｄ_３を水酸化ナトリウム存在下，水中で反応させることにより，配位子（Ｒ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）−Ｈ_４５を得る。反応温度は０℃から室温の間で選択されるが，好ましくは室温である。反応時間は反応基質，反応温度によって異なるが，４時間から２４時間で適宜選択される。

次に，配位子（Ｒ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）−Ｈ_４５と酸化サマリウムを反応させ，水酸化ナトリウムで中和することにより，Ｎａ［Ｓｍ−（Ｒ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］４が得られる。ここで使用しうる溶媒は水，あるいは水−アルコールの混合溶媒が挙げられる。反応温度は室温から溶媒の還流温度の間で選択されるが，好ましくは６０℃から溶媒の還流温度である。反応時間は溶媒，反応温度により異なるが，１分から３時間で適宜選択される。同様の方法で（Ｓ）−プロピレンジアミンを原料として用いることにより，Ｎａ［Ｓｍ−（Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］を得ることができる。

上記の合成法で得られたＮａ［Ｓｍ−（Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］と（Ｓ）−１，２−プロピレンジアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラアセタトサマリウム（ＩＩＩ）酸ナトリウム［Ｎａ［Ｓｍ−（Ｓ）−ｐｄｔａ］］の４００ＭＨｚ^１Ｈ ＮＭＲスペクトル（Ｄ_２Ｏ，室温）を以下に示す。

表１のようにＮａ［Ｓｍ−（Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］の^１Ｈ ＮＭＲスペクトルではＮａ［Ｓｍ−（Ｓ）−ｐｄｔａ］のそれと比較して２〜４ｐｐｍ付近のシグナルがほぼ消滅している。これにより，シフト試薬に起因するシグナルが測定の妨げとなるという問題点が解消された。

以下にＮａ［Ｓｍ−（Ｒ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］およびＮａ［Ｓｍ−（Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］を用いるα−アミノ酸の光学純度の測定と絶対配置の測定法を例示し，本発明の有用性を示す。これは例示の目的であり，本発明を制限するものではない。

参考例１ α−アミノ酸の光学純度の決定
各種α−アミノ酸のＤ−体およびＬ−体を正秤，混合した後，重水に溶解し，α−アミノ酸として０．６０Ｍとなるよう調整した。次いで，ＮａＯＤ重水溶液にてｐＨ９〜１１に調整した。この溶液０．６ｍｌをＮＭＲ試料管に取り，０．３６Ｍ Ｎａ［Ｓｍ−（Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］重水溶液をマイクロシリンジで５μｌづつ加えるごとに４００ＭＨｚで^１Ｈ ＮＭＲの測定を行い，最良のエナンチオマーシグナルの分離が見られたところで終点とした。各終点における各種α−アミノ酸のＨ_αの積分値を測定し，Ｄ−体，Ｌ−体の積分比を求めた。以下にその積分比と混合溶液に含まれるＤ−体，Ｌ−体の重量比を示す。

表２に示すように各種α−アミノ酸の重量比とシグナルの積分値の比は，ほぼ一致した。従って，基質の積分比を計算することで基質の光学純度を概算することができる。

参考例２ 低濃度の基質のエナンチオマーシグナル分離
参考例１と同様の方法で，濃度が０．００３Ｍのフェニルアラニン（Ｄ／Ｌ＝１／２）重水溶液をＮＭＲ試験管２本にそれぞれ０．６ｍｌ入れ，それぞれにＮａ［Ｓｍ−（Ｓ）−ｐｄｔａ］とＮａ［Ｓｍ−（Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］を加えて測定したスペクトルを表３に示す。

表３に示すようにＮａ［Ｓｍ−（Ｓ）−ｐｄｔａ］を用いた場合，有効なエナンチオマーシグナルの分離が見られず，低濃度基質の絶対配置の決定に利用できない。しかしながらＮａ［Ｓｍ−（Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］を用いた場合，明確なエナンチオマーシグナルの分離が見られた。その結果を表４に示す。

ここでΔΔｄはｄ（Ｄ）−ｄ（Ｌ）で，ｄ（Ｄ）はＮａ［Ｓｍ−（Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］存在下において観測されるＤ−フェニルアラニンの化学シフトを示し，ｄ（Ｌ）はＮａ［Ｓｍ−（Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］存在下でのＬ−フェニルアラニンの錯体の化学シフトを示す。表４に示すように，Ｎａ［Ｓｍ−（Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］存在下，フェニルアラニンのエナンチオマー間では，Ｈ_ａのＮＭＲシグナルはＤ−体のシグナルがＬ−体よりも低磁場に現れ，側鎖の水素のシグナルは逆に高磁場に現れる。この，Ｎａ［Ｓｍ−（Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］存在下におけるエナンチオマーシグナルの相対位置とα−アミノ酸の相関関係は，発明者らが先に，重水素化されていない錯体２を用いて得たものと同一であり，これによりＨ_ａシグナルと側鎖の水素のシグナルを観察することで，フェニルアラニンの絶対配置を確実に帰属することができる。この絶対配置決定法は他のα−アミノ酸にも適用が可能である。また，試料中に含まれるエナンチオマーが片方のみの場合にも，Ｎａ［Ｓｍ−（Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］の存在下およびＮａ［Ｓｍ−（Ｒ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］の存在下で，それぞれＮＭＲを測定し，Ｈ_ａなどの化学シフトを比較することで絶対配置を決定することができる。上記のようにＮａ［Ｓｍ−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］は，Ｎａ［Ｓｍ−（ｐｄｔａ）］では不可能であった基質の濃度が低い場合の測定に使用できる。

発明の効果

以上のように本発明化合物Ｎａ［Ｓｍ−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］をシフト試薬として用いることにより，シフト試薬に起因するシグナルのない，質の高いＮＭＲスペクトルを得ることができる。そのため，光学純度決定や基質の濃度が低い場合の測定も可能である。また，Ｎａ［Ｓｍ−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］は，複数のα−アミノ酸が混在した状態での絶対配置同時決定にも有用であるため，これをペプチド加水分解物に応用することで，そのペプチドを構成する全てのアミノ酸残基の絶対配置を一度に決定することが可能となる。

以下に本発明の好ましい実施例を記載するが，これは例示の目的であり，本発明を制限するものではない。本発明の範囲内では変形が可能なことは当業者には明らかであろう。

（Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）−Ｈ_４の合成
ブロモ酢酸−ｄ_３ ２．００ｇを重水に溶かし，７Ｍ水酸化ナトリウム水溶液２．２ｍｌを加えて中和する。ここに，（Ｓ）−プロピレンジアミン０．２４ｍｌを加える。室温で溶液のｐＨが１０を超えないように注意しながら，７Ｍの水酸化ナトリウム溶液２．０ｍｌを徐々に加え，１２時間攪拌した。塩酸を加えて弱酸性にした後，減圧下で水を除き，イオン交換樹脂を用いて精製することで（Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）−Ｈ_４を６９８ｍｇ得た。収率は７９％，重水素化率は９９％であった。
元素分析の結果は以下のとおりである。
Ａｎａｌ．ｃａｌｃｄ ｆｏｒ Ｃ_１１Ｈ_１０Ｄ_８Ｎ_２Ｏ_８・Ｈ_２Ｏ：Ｃ ３９．７５，Ｈ ６．３３，Ｎ ８．４３；
ｆｏｕｎｄ Ｃ ３９．７１，Ｈ ６．１１，Ｎ ８．４１

Ｎａ［Ｓｍ−（Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］の合成
（Ｓ）−ｐｄｔａ−ｄ_８ ４７３ｍｇと酸化サマリウム２６２ｍｇを水溶媒中，８０℃で１時間反応させ，微量の不純物をメンブランフィルタでろ過後，ろ液を０．９７Ｎ水酸化ナトリウム１．４５ｍｌで中和した。水を減圧下で除き，さらに真空下で乾燥しＮａ［Ｓｍ−（Ｓ）−（ｐｄｔａ−ｄ_８）］の１水和物７６６ｍｇを得た。収率は定量的であった。
元素分析の結果は以下のとおりである。
Ａｎａｌ．ｃａｌｃｄ ｆｏｒ Ｃ_１１Ｈ_６Ｄ_８Ｎ_２ＮａＯ_８Ｓｍ・Ｈ_２Ｏ： Ｃ２６．３４， Ｈ ３．３９，Ｎ ５．５８；
ｆｏｕｎｄ Ｃ ２６．１６，Ｈ ３．３５，Ｎ ５．３８

Claims (2)

1. 下記構造式
   

   

   （ただし，Ｍはアルカリ金属，ｎは０から４までの整数または小数であり，Ｒはアルキル基，脂環，芳香環，ヘテロ環であって，置換されていても良い）で示される光学活性重水素化サマリウム錯体。
2. Ｍがナトリウム，Ｒがメチル基，ｎが１である請求項１記載の光学活性重水素化サマリウム錯体。