JP2016089104A - 産生信号誘発ポリマーの合成方法、産生信号誘発モノマー前駆体及び産生信号誘発ポリマー前駆体 - Google Patents
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Abstract
Description
図2に示すように、マクロファージ61にアポトーシス細胞65を近接させて、認識させた場合には、マクロファージ61は刺激を受けても、炎症性サイトカインではなく、インターロイキン10(IL10)やインターフェロン(INF)等の抗炎症性サイトカイン66を産生する。抗炎症性サイトカインが産生されると、隣接する細胞の炎症を抑制できる。
具体的には、まず、反応中間体を経由して、産生信号誘発モノマー前駆体を合成する。これは、リン酸、アミノ基、カルボキシル基を保護した三価のホスホリルセリン基を有するモノマーであって、新規な材料である。
次に、この産生信号誘発モノマー前駆体を重合することにより、産生信号誘発ポリマー前駆体を合成する。これは、リン酸、アミノ基、カルボキシル基を保護した三価のホスホリルセリン基を側鎖に有するポリマーであって、新規な材料である。
次に、この産生信号誘発ポリマー前駆体を酸化及び脱保護することにより、産生信号誘発ポリマーを合成する。これは、リン酸、アミノ基、カルボキシル基を脱保護した五価のホスホリルセリン基を有するポリマーであり、マクロファージが認識して抗炎症性サイトカインを産生可能であり、アポトーシス細胞と同様な効果を奏することが可能である。
なお、所定の展開溶媒を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製を行い、産生信号誘発ポリマー前駆体を精製して、純度を高めることにより、産生信号誘発ポリマーの収率を高めることができる。
本合成方法は収率高く、かつ、容易に産生信号誘発ポリマーを合成できることを見出して、本発明を完成した。
本発明は、以下の構成を有する。
(5)前記酸化剤がtert−butyl hydroperoxideであることを特徴とする(1)に記載の産生信号誘発ポリマーの合成方法。
(6)前記脱保護剤がPd/Cであることを特徴とする(1)に記載の産生信号誘発ポリマーの合成方法。
<産生信号誘発ポリマーの合成方法>
まず、本発明の実施形態である産生信号誘発ポリマーの合成方法について説明する。
本発明の実施形態である産生信号誘発ポリマーの合成方法は、産生信号誘発モノマー前駆体合成工程S1と、産生信号誘発ポリマー前駆体合成工程S2と、産生信号誘発ポリマー合成工程S3と、を有する。
反応式(1)に示すように、活性化剤により、3つの保護基が取り付けられたホスホリルセリン化合物(反応中間体)と、メタクリレート誘導体を反応させる。これにより、3つの保護基が取り付けられたホスホリルセリン基がメタクリレート誘導体に結合されてなる産生信号誘発モノマー前駆体を合成する。
これらにより、リン酸、アミノ基、カルボニル基の保護し、重合反応の際、反応されることを抑制できる。また、重合反応後、容易に取り外すことができる。
産生信号誘発モノマー前駆体は、3つの保護基X1、X2、X3が取り付けられたホスホリルセリン基がメタクリレート誘導体に結合されてなるモノマーである。
3つの保護基X1、X2、X3がベンジル基、tert−ブチル基、ベンジルオキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基の群から選択されるいずれか一又は二以上の官能基である。
なお、3つの保護基が取り付けられたホスホリルセリン化合物は、反応式(2)に示すように、前工程で、活性化剤より、1つの保護基X1を有するホスホロアミダイト化合物と、2つの保護基X2、X3及びヒドロキシ基(OH基)を有するセリン化合物を反応させて、容易に合成できる。
このホスホロアミダイト化合物は、PO結合を有し、酸素(O)に保護基X1が結合され、Pに2つのアミノ基が結合されてなる。各アミノ基には2つのアルキル基が接合されている。各アルキル基は、水素又はC1〜C5のアルキル基であり、互いに同一であっても異なっていてもよい。(2)では、一例として、ジイソプロピル−アミノ基を用いている。また、保護基X1としてはベンジル(benzyl:略称Bn)基、tert−ブチル(tert−butyl:略称t−Bu)基を挙げることができる。
具体的には、セリン化合物としては、ベンジルエステル(N−Z−L−serine benzyl ester)、tert-ブチルエステル(N−Boc−L−serine tert−butyl ester)等を挙げることができる。ベンジルエステルは市販品を用いることができる。
低極性溶媒としては、Hexaneを挙げることができ、高極性溶媒としては、MeOH、EtOH、Chloroform、Ethyl acetateを挙げることができる。
低極性溶媒とは、溶解パラメーターが8以下のものであり、高極性溶媒とは溶解パラメーターが8以上のものである。
反応式(3)に示すように、開始剤により、前記産生信号誘発モノマー前駆体を重合する。これにより、ポリアルキルメタクリレートからなる主鎖と、3つの保護基が取り付けられたホスホリルセリン基を含む側鎖と、を有する産生信号誘発ポリマー前駆体を合成する。
産生信号誘発ポリマー前駆体は、ポリアルキルメタクリレートからなる主鎖と、3つの保護基X1、X2、X3が取り付けられたホスホリルセリン基を含む側鎖と、を有する。
3つの保護基X1、X2、X3がそれぞれ、ベンジル基、tert−ブチル基、ベンジルオキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基の群から選択されるいずれかの官能基である。
反応式(4)に示すように、酸化剤により、前記ホスホリルセリン基のリンを三価から五価に酸化するとともに、脱保護剤により、前記ホスホリルセリン基の3つの保護基を取り除く。これにより、産生信号誘発ポリマーを合成する。産生信号誘発ポリマーとして、ここでは、PMPSを一例として挙げている。
ポリアルキルメタクリレートの側鎖には、ホスホリルセリン基のような産生信号誘発部位を安定に存在させることができる。
水素雰囲気、酢酸中で、脱離(脱保護)する。
脱離(脱保護)反応時間は、1時間以上とすることが好ましく、10時間以上とすることがより好ましい。
<O−Benzyl N,N,N’,N’−tetraisopropyl phosphorodiamiditeの合成>
以下に示すように、Kingらの合成方法(非特許文献5)を用いて、O−Benzyl N,N,N’,N’−tetraisopropyl phosphorodiamiditeを合成した。
次に、氷冷下、この溶液に、phospholus trichloride/hexane溶液(5mL/10mL)を、等圧滴下ロートにて、1mL/minの滴下速度で滴下した。
次に、次の化学反応式(5)に示すように、この溶液を3時間室温で撹拌してから、80℃で22時間還流して、bis(diisopropylamino)chlorophosphineを合成した。
次に、triethylamine(略称TEA)を24mL加えてから、等圧滴下漏斗でTEA/benzyl alcohol溶液(8mL/6mL)を滴下速度1mL/minで滴下して、氷冷下で25分撹拌し、更に、室温で35分撹拌した。
次に、反応後の溶液中に存在する析出物をろ過により除去した。
更に、ロータリーエバポレーターで液体成分をある溶媒を完全に除去した。これにより、得られた残留物に20mLのhexaneを加えて残留物を溶解させた。
次に、この溶液を分液ロートに移してから、80mLのacetonitrileにて分液抽出操作を行い、acetonitrile層を廃棄した。
次に、同様の操作を60mLのacetonitrileで2回行い、hexane層から不純物を除去した。
次に、分液抽出操作により精製した溶液をロータリーエバポレーターにかけ、溶媒であるhexaneを完全に除去した。
以上により、次の化学反応式(6)に示すように反応させて、bis(diisopropylamino)chlorophosphineからO−Benzyl N,N,N’,N’−tetraisopropyl phosphorodiamiditeを得た。
まず、窒素フロー、氷冷下の200mLナスフラスコに回転子を入れ、N−Z−L−serine benzyl ester(市販品)30mmol、dichloromethane 120mLを入れ、O−benzyl N,N,N’,N’−tetraisopropyl phosphorodiamidite/dichloromethane溶液(33mmol/80mL)を加えた。
次に、氷冷下でimidazole hydrochlorideを8.7mmol加え、室温で21時間撹拌した。
以上により、次の化学反応式(7)に示すように反応させて、反応中間体を得た。
次に、N2フローした雰囲気下、室温で、hydroxy ethyl methacrylate(略称HEMA)(33mmol)を加えた。
次に、imidazole hydrochloride(84mmol)を45分毎に3回に分けて、加えた。
次に、150分後に、5wt%NaCl水溶液で洗浄した。
次に、dichloromethaneにて抽出して、クルード生成物を得た。
次に、得られたクルード生成物を展開溶媒Hexane:ethyl acetate=3:1を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製した。
次に、得られたクルード生成物のNMR測定を行った。
図3は、得られたクルード生成物(実施例1)のNMRチャート図である。ピーク及びピーク強度により、目的とする化学構造の合成物が得られたことを確認した。
まず、産生信号誘発モノマー前駆体「Bn/Cbz protected phosphatidyl serine monomer:略称Cbz−PS monomer」を1Mの濃度となるようにEthanol/Dimethylformamideに溶解し、氷冷下で撹拌した。
次に、開始剤「2,2’−azobis(4−methoxy−2,4−dimethylvaleronitrile):略称V−70」をCbz−PS monomer:V−70=100:1(molar ratio)となるように系に加え、凍結脱気操作を3回おこなった。
次に、系内部を窒素置換し、EtOH:DMF=1:1の混合溶媒中、N2フローした雰囲気下、30℃で24時間撹拌することで重合を進行させた。
その後、DMF中にて透析、真空乾燥を行うことによって白色固体を得た。
以上のように、次の化学反応式(9)に示す化学反応に従い、白色固体を得た。白色固体は、産生信号誘発ポリマー前駆体「Bn/Cbz protected phosphatidyl serine polymer:略称Cbz−PS polymer」)である。
次に、得られた白色固体のNMR測定を行った。
図4は、得られた白色固体(実施例1)のNMRチャート図である。ピーク及びピーク強度により、目的とする化学構造が得られたことを確認した。
産生信号誘発ポリマー前駆体は、保護されたホスホリルセリン基を有する側鎖のみからなるものであった。
次に、GPCによって分子量を測定した。分子量Mw=15500であった。これにより、約25量体であることを算出できた。
白色固体をdichloromethane溶媒に分散し、調製した溶液を氷冷し、酸化剤であるtert−butyl hydroperoxideを加え、攪拌した後、10wt%NaHSO3水溶液と5wt%NaHCO3水溶液でリンの酸化反応をクエンチングした。これにより、三価のリンを五価になるまで酸化した。
酸化した白色固体を氷酢酸に溶解させてから、パラジウム炭素(Pd/C)触媒を分散させ、回転子とともに耐圧反応容器に入れてから、水素雰囲気下で数十時間激しく撹拌した。これにより、脱保護できた。
次に、パラジウム炭素触媒と溶液を遠心分離操作にて分け、液相をジエチルエーテルに滴下して再沈殿法にて精製した。
<O−tert−butoxy−N,N,N’,N’−tetraisopropyl phosphorodiamiditeの合成>
まず、保護基をBenzylの代わりにtert−butylとした他は実施例1と同様にして、O−tert−butoxy−N,N,N’,N’−tetraisopropyl phosphorodiamiditeを合成した。
まず、N2フローした雰囲気下、氷冷下の200mLナスフラスコに回転子、N−Boc−L−serine tert−butyl ester(30mmol)と、CH2Cl2(120mL)を入れ、O−tert−butoxy−N,N,N’,N’−tetraisopropyl phosphorodiamidite/CH2Cl2(33mmol/80mL)を加えた。
次に、imidazole hydrochloride(8.7mmol)を加え、CH2Cl2中、N2フローした雰囲気下、室温で、21時間攪拌した。
以上のように、化学反応式(11)に示す化学反応に従い、反応中間体を合成した。
次に、N2フローした雰囲気下、室温で、hydroxy ethyl methacrylate(略称HEMA)(33mmol)を加えた。
次に、imidazole hydrochlorideを45分毎に3回に分けて、加えた。
次に、150分後に、5wt%NaCl水溶液で洗浄した。
次に、dichloromethaneにて抽出して、クルード生成物を得た。
次に、得られたクルード生成物を展開溶媒Hexane:ethyl acetate=3:1を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにて精製した。
次に、得られたクルード生成物のNMR測定を行った。
図5は、得られたクルード生成物(実施例2)のNMRチャート図である。ピーク及びピーク強度により、目的とする化学構造の合成物が得られたことを確認した。
図6は、得られたクルード生成物(実施例2)のマススペクトルである。これによっても、目的とする化学構造の合成物が得られたことを確認した。
まず、産生信号誘発モノマー前駆体「t−Bu/Boc protected phosphatidyl serine monomer:略称Boc−PS monomer」を1Mの濃度となるようにDimethylformamide(略称DMF)に溶解し、氷冷下で撹拌した。
次に、開始剤「2,2’−azobis(4−methoxy−2,4−dimethylvaleronitrile):略称V−70」をBoc−PS monomer:V−70=100:1(molar ratio)となるように系に加え、凍結脱気操作を3回おこなった。
次に、系内を窒素置換し、DMF溶媒中、N2フローした雰囲気下、30℃で、24時間撹拌して、重合を進行させた。
その後、DMF中にて透析、真空乾燥を行うことによって白色固体を得た。
以上のように、次の化学反応式(13)に示す化学反応に従い、白色固体を得た。白色固体は、産生信号誘発ポリマー前駆体「t−Bu/Boc protected phosphatidyl serine polymer:略称Boc−PS polymer」)である。
次に、得られた白色固体のNMR測定を行った。
図7は、得られた白色固体(実施例2)のNMRチャート図である。ピーク及びピーク強度により、目的とする化学構造が得られたことを確認した。
産生信号誘発ポリマー前駆体の側鎖は、保護されたホスホリルセリン基を有する側鎖のみであった。
白色固体をdichloromethane溶媒に分散し、調製した溶液を氷冷し、酸化剤であるtert−butyl hydroperoxideを加え、攪拌した後、10wt%NaHSO3水溶液と5wt%NaHCO3水溶液でリンの酸化反応をクエンチングした。これにより、三価のリンを五価になるまで酸化した。
酸化した白色固体を氷酢酸に溶解させてから、パラジウム炭素(Pd/C)触媒を分散させ、回転子とともに耐圧反応容器に入れてから、水素雰囲気下で数十時間激しく撹拌した。これにより、脱保護できた。
次に、パラジウム炭素触媒と溶液を遠心分離操作にて分け、液相をジエチルエーテルに滴下して再沈殿法にて精製した。
<展開溶媒の検討(Bn/Cbz protected phosphatidyl serine monomerの精製)>
まず、MeOH、EtOH、Chloroform、Ethyl acetate、Hexaneを用いて、TLC(Thin−Layer Chromatography)によってシリカゲルカラムクロマトグラフィーに用いる展開溶媒を検討した。
逆に、極性が低いHexaneを用いた場合でも、有意な精製を行うことが出来なかった。
表1は、単一の溶媒を展開溶媒とした場合の実験結果を示す。
EtOH、Chloroform混合の場合では、溶媒の極性が高く、精製を有意に行うことができなかった。
また、HexaneとMeOHは混合しなかったため検討を行うことができなかった。
一方、Ethyl acetate/Hexaneの系では、精製を行うことが可能であることを確認した。しかし、溶媒の極性が若干高かったため精製に最適では無いことが示唆された。
表2は、混合溶媒を展開溶媒とした場合の実験結果を示す。
Claims (9)
- 活性化剤により、3つの保護基が取り付けられたホスホリルセリン化合物と、メタクリレート誘導体を反応させて、3つの保護基が取り付けられたホスホリルセリン基がメタクリレート誘導体に結合されてなる産生信号誘発モノマー前駆体を合成する工程と、
開始剤により、前記産生信号誘発モノマー前駆体を重合して、ポリアルキルメタクリレートからなる主鎖と、3つの保護基が取り付けられたホスホリルセリン基を含む側鎖と、を有する産生信号誘発ポリマー前駆体を合成する工程と、
酸化剤により、前記産生信号誘発ポリマー前駆体のホスホリルセリン基のリンを三価から五価に酸化するとともに、脱保護剤により、前記産生信号誘発ポリマー前駆体のホスホリルセリン基の3つの保護基を取り除いて、ポリアルキルメタクリレートからなる主鎖と、ホスホリルセリン基を含む側鎖と、を有する産生信号誘発ポリマーを合成する工程と、を有することを特徴とする産生信号誘発ポリマーの合成方法。 - 産生信号誘発モノマー前駆体を合成する工程の前工程として、活性化剤により、1つの保護基を有するホスホロアミダイト化合物と、2つの保護基及びヒドロキシ基を有するセリン化合物を反応させて、3つの保護基が取り付けられたホスホリルセリン化合物を合成することを特徴とする請求項1に記載の産生信号誘発ポリマーの合成方法。
- 保護基がベンジル(benzyl:Bn)基、tert−ブチル(tert−butyl:t−Bu)基、ベンジルオキシカルボニル基(benzyl oxycarbonyl:Cbz)基、tert−ブトキシカルボニル(tert−butoxycarbonyl:Boc)基の群から選択されるいずれか一又は二以上の官能基であることを特徴とする請求項1又は2に記載の産生信号誘発ポリマーの合成方法。
- 前記活性化剤がイミダゾール・ハイドロクロライドであることを特徴とする請求項1又は2に記載の産生信号誘発ポリマーの合成方法。
- 前記酸化剤がtert−butyl hydroperoxideであることを特徴とする請求項1に記載の産生信号誘発ポリマーの合成方法。
- 前記脱保護剤がPd/Cであることを特徴とする請求項1に記載の産生信号誘発ポリマーの合成方法。
- 産生信号誘発モノマー前駆体を合成する工程と産生信号誘発ポリマー前駆体を合成する工程との間に、高極性溶媒と低極性溶媒からなり、高極性溶媒が低極性溶媒の40vol%以下の混合溶媒を展開溶媒として用いて、産生信号誘発モノマー前駆体を精製する工程と、を有することを特徴とする請求項1に記載の産生信号誘発ポリマーの合成方法。
- 3つの保護基が取り付けられたホスホリルセリン基がメタクリレート誘導体に結合されてなるモノマーであって、
前記3つの保護基がベンジル基、tert−ブチル基、ベンジルオキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基の群から選択されるいずれか一又は二以上の官能基であることを特徴とする産生信号誘発モノマー前駆体。 - ポリアルキルメタクリレートからなる主鎖と、3つの保護基が取り付けられたホスホリルセリン基を含む側鎖と、を有するポリマーであって、
前記3つの保護基がそれぞれ、ベンジル基、tert−ブチル基、ベンジルオキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基の群から選択されるいずれかの官能基であることを特徴とする産生信号誘発ポリマー前駆体。
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