JP3589642B2 - 両親媒性ポルフィリン誘導体と酸素運搬体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、両親媒性置換基を有するテトラフェニルポルフィリン誘導体に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、酸素運搬体の有効成分として用いられる両親媒性ポルフィリン誘導体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
生体内においては、赤血球中のヘモグロビンが酸素輸送の役割を担っていることは広く知られている。このヘモグロビンの酸素結合席であるプロトポルフィリン鉄（ＩＩ）錯体と類似の酸素吸脱着能を合成の錯体で再現しようとする研究が従来数多く報告されている。その先駆的な例としては、Ｊ．Ｐ． Ｃｏｌｌｍａｎ， Ａｃｃｏｕｎｔｓ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， １９７７， １０， ２６５、Ｆ． Ｂａｓｏｌｏ， Ｂ．Ｍ． Ｈｏｆｆｍａｎ， Ｊ．Ａ． Ｉｂｅｒｓ， ｉｂｉｄ．， １９７５， ８， ３８４ などが挙げられる。特に、室温下でも安定な酸素錯体を形成できるポルフィリン鉄（ＩＩ）錯体として５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−ピバルアミドフェニル）ポルフィリン鉄（ＩＩ）錯体（以下、ＦｅＴｐｉｖＰＰ錯体とする）（Ｊ．Ｐ． Ｃｏｌｌｍａｎ， ｅｔ ａｌ．， Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．， １９７５， ９７， １４２７）が知られている。ＦｅＴｐｉｖＰＰ錯体は軸塩基（例えば、１−アルキルイミダゾール、１−アルキル−２−メチルイミダゾール、ピリジン誘導体など）が共存すると、ベンゼン、トルエン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフランなどの有機溶媒中、室温下で分子状酸素を可逆的に吸脱着できる。しかし、実際にヘモグロビンに代わる人工の酸素運搬体として生体内での利用を指向した場合は、生理条件下、つまり生理塩水溶液中、ｐＨ ７．４、≦４０^ｏＣの環境下で、酸素を可逆的に結合解離する能力を具有することが必要である。
【０００３】
そこで発明者らは、このＦｅＴｐｉｖＰＰ錯体をリン脂質から成る二分子膜小胞体に包埋させる技術により水中へ可溶化し、酸素配位座近傍に構築された微小な疎水環境の特性を活用することにより、生理条件下でも酸素を可逆的に吸脱着できる人工酸素運搬体として利用できることを明らかにした（Ｅ． Ｔｓｕｃｈｉｄａ， ｅｔ ａｌ．， Ｊ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．， Ｄａｌｔｏｎ Ｔｒａｎｓ．， １９８４， １１４７、特開昭５８−２１３７１）。しかし、このＦｅＴｐｉｖＰＰ錯体は、リン脂質の構成する二分子膜液晶層との相溶性があまり高くないために、得られた酸素配位錯体が徐々に酸素結合能を発揮できないポルフィリン鉄（ＩＩＩ）錯体へと酸化されてしまうという問題があった。このような理由から、生理条件下でも長時間、安定な酸素配位錯体を与えることのできるポルフィリン鉄（ＩＩ）錯体集合体の開発が盛んに行われてきた。
【０００４】
発明者らは、その後、鋭意研究により、リン脂質と類似の分子構造を有する長鎖アルキルホスホコリン基をポルフィリン面上に４つ導入した両親媒性ポルフィリン鉄（ＩＩ）錯体を合成し、それがリン脂質小胞体の二分子層間に効率高く包埋され、生理条件下できわめて安定な酸素配位錯体を形成できることを見出した（Ｙ． Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ ｅｔ ａｌ．， Ｃｈｅｍ． Ｌｅｔｔ．， １９８３， １３８７、特開昭５９−１０１４９０）。さらに、その技術改良を重ねた結果、ポルフィリン面上の４つのアルキルホスホコリン基をリン脂質と全く同様な分子構造のジアルキルグリセロホスホコリン基に変換すると、両親媒性ポルフィリン鉄（ＩＩ）錯体自身が水中で自発的に組織形成して、ポルフィリン鉄（ＩＩ）錯体のみからなる二分子膜小胞体を形成することを見出した（Ｅ． Ｔｓｕｃｈｉｄａ ｅｔ ａｌ．， Ｌａｎｇｍｕｉｒ， １１， １８７７ （１９９５）、特開平０６−０９２９６６）。この技術により、もはや過剰量のリン脂質を共存させる必要はなくなり、同時に高濃度のポルフィリン小胞体溶液が簡便に調製できるようになった。このポルフィリン鉄（ＩＩ）錯体集合体の酸素親和性は赤血球と同程度、酸素結合解離速度もヘモグロビンと同等であり、所望の濃度に調整されたポルフィリン鉄（ＩＩ）錯体集合体の生理塩水分散液が、赤血球の代替物として利用できると期待されている。しかし、この化合物の合成は多段階からなるため、溶液物性の定量や、生体内酸素輸送評価のための動物投与試験に必要な高濃度試料の調製は困難であったのが実情である。
【０００５】
そこで、より簡便に合成できる、自己組織化能と酸素配位能を具有する両親媒性ポルフィリン鉄（ＩＩ）錯体の実現が望まれていた。
この出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消し、少ない合成段階で、簡便にかつ高収率で合成される両親媒性ポルフィリン誘導体を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、ジアルキルホスホコリン基の骨格部分として、従来用いていた天然のリン脂質と同様なグリセリンを、トリメチロールエタンに変換すれば、より簡単にジアルキルホスホコリン側鎖構造が合成でき、さらにこれをポルフィリン誘導体に導入すれば、簡便に両親媒性ポルフィリン誘導体が得られることを見出し、この出願の発明に至ったのである。
【０００７】
すなわち、この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、まず第１には、次の一般式［Ｉ］
【０００８】
【化５】

【０００９】
（ただし、Ｒ^１は、次の一般式［ＩＩ］
【００１０】
【化６】

【００１１】
（ただし、Ｒ^２はアルキル基を示し、ｍおよびｎはそれぞれメチレン数を表す整数である）であり、Ｍは第４または５周期の遷移金属イオンもしくは２つの水素原子を表し、Ｘ⁻はハロゲンイオン、ｋはＭが遷移金属イオンのとき、Ｍの価数から２を差し引いた整数、Ｍが２つの水素原子のとき０である）で表される両親媒性ポルフィリン誘導体を提供する。
【００１２】
この出願の発明は、第２には、Ｒ^２がＣ_１〜Ｃ_１７のアルキル基である前記の両親媒性ポルフィリン誘導体を、第３には、ｍおよびｎが同一または別異に１〜１８から選択される整数である前記の両親媒性ポルフィリン誘導体を提供する。
【００１３】
さらに、この出願の発明は、第４には、ＭがＦｅイオンである前記いずれかの両親媒性ポルフィリン誘導体、第５には、ＭがＣｏイオンである前記いずれかの両親媒性ポルフィリン誘導体を提供する。
【００１４】
この出願の発明は、第６には、Ｆｅイオンが＋２価または＋３価のいずれかである両親媒性ポルフィリン誘導体、第７には、Ｃｏイオンが＋２価である両親媒性ポルフィリン誘導体を提供する。
【００１５】
この出願の発明は、第８には、前記第６の発明の両親媒性ポルフィリン誘導体において、その第５配位座または第５配位座と第６配位座の両方に、次の一般式［ＩＩＩ］
【００１６】
【化７】

【００１７】
（ただし、Ｒ^３は水素原子またはＣ_１〜Ｃ_３のアルキル基、Ｒ^４はＣ_１〜Ｃ_１８のアルキル基を示す）で表されるイミダゾール誘導体を配位子として有するポルフィリン金属錯体を提供する。
【００１８】
第９には、この出願の発明は、前記第７の発明の両親媒性ポルフィリン誘導体において、第５配位座に次の一般式［ＩＩＩ］
【００１９】
【化８】

【００２０】
（ただし、Ｒ^３は水素原子またはＣ_１〜Ｃ_３のアルキル基、Ｒ^４はＣ_１〜Ｃ_１８のアルキル基を示す）で表されるイミダゾール誘導体を配位子として有するポルフィリン金属錯体を提供する。
【００２１】
この出願の発明は、第１０には、少なくとも第８または第９のいずれかのポルフィリン金属錯体が集合してなるポルフィリン金属錯体集合体を提供する。
そして、第１１には、この出願の発明は、酸素を可逆的に結合解離できる酸素運搬体であって、前記第８または第９のいずれかの発明のポルフィリン金属錯体または第１０の発明のポルフィリン金属錯体集合体を有効成分として含有する酸素運搬体をも提供する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
この出願の発明の両親媒性ポルフィリン誘導体は、上記のとおりの特徴を有するものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００２３】
この出願の発明の両親媒性ポルフィリン誘導体は、次の一般式［Ｉ］
【００２４】
【化９】

【００２５】
（ただし、Ｒ^１は、次の一般式［ＩＩ］
【００２６】
【化１０】

【００２７】
（ただし、Ｒ^２はアルキル基を示し、ｍおよびｎはそれぞれメチレン数を表す整数である）であり、Ｍは第４または５周期の遷移金属イオンもしくは２つの水素原子を表し、Ｘ⁻はハロゲンイオン、ｋはＭが遷移金属イオンのとき、Ｍの価数から２を差し引いた整数、Ｍが２つの水素原子のとき０である）で表される化合物である。このとき、Ｒ^２はＣ_１〜Ｃ_１７のアルキル基、ｍおよびｎは、同一または別異に１〜１８から選択される整数とすることが好ましい。
【００２８】
以上のとおりの両親媒性ポルフィリン誘導体において、Ｍが２つの水素原子ならば、次の一般式［ＩＶ］
【００２９】
【化１１】

【００３０】
（ただし、Ｒ^１、Ｒ^２、ｍ、ｎはそれぞれ前記のとおりである）で表されるポルフィリン誘導体となり、Ｍが第４〜５周期の遷移金属イオンならば、次の一般式［Ｖ］
【００３１】
【化１２】

【００３２】
（ただし、Ｒ^１、Ｒ^２、ｍ、ｎ、Ｘ⁻はハロゲンイオン、ｋはＭの価数から２を差し引いた整数である）となる。
これらの両親媒性ポルフィリン誘導体において、実際に酸素を結合できる化合物としては、Ｍが＋２価の状態にある中心金属であり、この金属の第５配位座または第５および第６配位座の両方に塩基を１つまたは２つ配位した錯体である。中でも、Ｍが＋２価のＦｅ、あるいは＋２価のＣｏイオンのとき高い酸素結合脱離能を有する。
【００３３】
この出願の発明の両親媒性ポルフィリン誘導体は、それ自身が水中で自己組織化し、二分子膜小胞体を形成できる。したがって、酸素結合サイトである金属ポルフィリン部分が、二分子膜の疎水領域の中心に固定される。すなわち、ポルフィリン面上に構築した４つのジアルキルホスホコリン基が自己集合により高密度に配向することにより、酸素錯体形成に必要な微小疎水環境が提供されるのである。これにより、生理条件下でも安定な酸素錯体の形成が可能となり、酸素運搬体、あるいは人工赤血球として有効に作用できるのである。
【００３４】
さらに、この出願の発明の両親媒性ポルフィリン誘導体は、人工酸素運搬体だけでなく、ガス吸着剤、酸化還元触媒、酸素酸化反応触媒、酸素添加反応触媒としても有効に作用するものである。例えば前記一般式［Ｉ］の化合物において、Ｍが第４周期に属する金属イオンである場合、この両親媒性ポルフィリン誘導体は、酸化還元反応、酸素酸化反応または酸素添加反応の触媒として用いられる。
【００３５】
以上のとおりのこの出願の発明の両親媒性ポルフィリン誘導体について、その製造法は、とくに限定されず、従来公知の種々の化学合成的手法を用いて製造することができる。とくに、合成手順が少なく、簡便な方法を以下に例示する：
（ｉ） １，１，１−トリス（ヒドロキシメチル）エタンを、脱水ピリジンとジメチルホルムアミド等の適当な有機溶媒との混合溶媒に溶解し、窒素雰囲気下７０〜１１０℃、好ましくは９０℃で攪拌する。ここにトリチルクロライド、またはトリチルブロマイドの溶液を１時間以上かけてゆっくりと滴下し、さらに同温度で２〜８時間攪拌を続ける。その後、反応溶液を氷水にて冷却し、クロロホルム、ジクロロメタン、ベンゼンなどの適当な有機溶媒で洗浄する。有機相を回収し、残存するピリジンおよび有機溶媒を減圧除去する。得られた残渣をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル）等で精製し、目的物を集めて真空乾燥することにより、１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−１−トリチルオキシメチルエタンが無色粘稠液体として得られる。
【００３６】
（ｉｉ） 得られた１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−１−トリチルオキシメチルエタンを適当な有機溶媒、例えばテトラヒドロフラン、クロロホルム、ベンゼン等に溶解し、Ｃ_１〜Ｃ_１８のアルカン酸無水物を加え、窒素雰囲気下、室温で数分から１時間攪拌した後、４−ジメチルアミノピリジンを添加し、４０〜６５℃で６〜２４時間攪拌する。溶媒を除去後、メタノールに溶解するなどして不溶物を除き、濾液を濃縮する。精製し、目的物を集めて真空乾燥すれば、ω−（２−トリチルオキシメチル−２−メチル−３−ヒドロキシプロパンオキシカルボニル）アルカンが無色透明粘稠液体として得られる。
【００３７】
（ｉｉｉ） このω−（２−トリチルオキシメチル−２−メチル−３−ヒドロキシプロパンオキシカルボニル）アルカンをテトラヒドロフラン、クロロホルム、ベンゼン等の適当な有機溶媒に溶解し、環状アルカン酸無水物、４−ジメチルアミノピリジンを加え、窒素雰囲気下、４０〜６５℃で６〜２４時間攪拌する。溶媒を除去した後、カラムクロマトグラフィー（シリカゲル）等で分画精製し、目的物を集めて真空乾燥することにより、ω−（２−トリチルオキシメチル−２−メチル−３−（ω−カルボキシルアルカノイルオキシ）プロパンオキシカルボニル）アルカンが無色透明粘稠液体として得られる。
【００３８】
（ｉｖ） このようにして合成したω−（２−トリチルオキシメチル−２−メチル−３−（ω−カルボキシルアルカノイルオキシ）プロパンオキシカルボニル）アルカンを、テトラヒドロフラン、クロロホルム、ベンゼンなどの適当な有機溶媒に溶解し、ジシクロヘキシルカルボジイミド、４−ジメチルアミノピリジン、さらに既報（Ｙ． Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ ｅｔ ａｌ．， Ｃｈｅｍ． Ｌｅｔｔ．， １９８３， １３８７）に従って合成した一般式［ＶＩ］
【００３９】
【化１３】

【００４０】
（但し、ｍはメチレン基数を示す）で示される５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−ω−ヒドロキシ−２，２−ジメチルアルカンアミドフェニル）ポルフィリンを加え、室温で１２〜４８時間、望ましくは２０時間攪拌する。溶媒を減圧除去し、ベンゼンに不溶なＤＣウレアを除いた後、カラムクロマトグラフィー（シリカゲル）で分画精製し、目的物を集め、真空乾燥する。こうして、５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−ω−（ω−（２−トリチルオキシメチル−２−アルカノイルオキシメチルプロパンオキシカルボニル）アルカノイルオキシ）−２，２−ジメチルアルカンアミドフェニル）ポルフィリンが得られる。
【００４１】
（ｖ） このポルフィリンをジクロロメタン、またはクロロホルムに溶解し、１２％三フッ化ホウ素メタノール錯体を加え、室温で３〜１２時間攪拌する。反応溶液を氷水／クロロホルムの二層溶液に滴下し、炭酸水素ナトリウムを徐々に加えて中和した後、クロロホルム層を水で洗浄する。硫酸ナトリウムで脱水後、分画精製し、目的物を集めて真空乾燥すれば、５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−ω−（ω−（２−ヒドロキシメチル−２−アルカノイルオキシメチルプロパンオキシカルボニル）アルカノイルオキシ）−２，２−ジメチルアルカンアミドフェニル）ポルフィリンが得られる。
【００４２】
以上のとおりの方法で合成されるポルフィリン誘導体は、前記一般式［Ｉ］において、Ｍが２つの水素である化合物である。
このような化合物に、常法（例えば、Ｄ． Ｄｏｌｐｈｉｎ Ｅｄ．， Ｔｈｅ Ｐｏｒｐｈｙｒｉｎｓ （１９７５） に記載の方法）により中心金属を導入すると、Ｍが金属イオンの一般式［Ｉ］の化合物、すなわち、上記ポルフィリン誘導体に相当するポルフィリン金属錯体が得られる。具体的には、導入される金属が鉄ならば、ポルフィナト鉄（ＩＩＩ）錯体が、コバルトならばポルフィナトコバルト（ＩＩ）錯体が得られる。
【００４３】
以上のとおり製造方法により、アルキル鎖末端に水酸基を有する両親媒性ポルフィリン誘導体が得られる。これを、ジクロロメタン、トリエチルアミンの混合溶液に溶解し、アルゴン雰囲気下、２−クロロ−２−オキソ−１，３，２−ジオキサホスホランを加え、０℃で１〜３時間、さらに室温で１〜１２時間攪拌し、溶媒を減圧除去した後、ジメチルホルムアミド、またはアセトニトリルに溶解する。さらにこれを耐圧反応容器へ移してトリメチルアミンを加え、室温で１〜３時間、さらに６０℃で６〜２５時間、好ましくは１２時間攪拌し、冷却後、開栓し、余剰のトリメチルアミンを揮発させる。容器内の反応物をジエチルエーテルでナスフラスコに移し、溶媒を減圧除去する。残渣をゲルカラム（セファデックスＬＨ−６０）で精製し、目的物を集め、真空乾燥すれば、５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−ω−（ω−（２−トリメチルアンモニオエトキシホスホナトキシメチル−２−アルカノイルオキシメチルプロパンオキシカルボニル）アルカノイルオキシ）−２，２−ジメチルアルカンアミドフェニル）ポルフィリンが得られる。また、予め上記のとおりの方法で中心金属を導入すれば、同ポルフィリン金属錯体が得られる。
【００４４】
なお、このようなポルフィリン金属錯体の内、Ｆｅ（ＩＩＩ）錯体の場合は、適当な還元剤（亜二チオン酸ナトリウム、アスコルビン酸など）を用い、常法により中心金属を＋３価から＋２価へ還元すれば、酸素結合能が付与できる。例えば、５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−ω−（ω−（２−トリメチルアンモニオエトキシホスホナトキシメチル−２−アルカノイルオキシメチルプロパンオキシカルボニル）アルカノイルオキシ）−２，２−ジメチルアルカンアミドフェニル）ポルフィナト鉄（ＩＩＩ）ブロマイド、およびＮ−アルキルイミダゾール（モル比１／２〜１／２０、好ましくは１／３）のクロロホルム／メタノール混合溶液を丸底ナス型フラスコに入れ、ロータリーエバポレーターにて溶媒を除去して、内壁に混合物の薄膜を形成する。真空乾燥後、４０〜８０℃に暖めたリン酸緩衝液（ｐＨ ７．３， １ ｍＭ）を加え、窒素雰囲気下、水浴中にてプローブ型超音波攪拌機を用いて混合攪拌すると、赤色透明の均一分散液が得られる。窒素置換後、亜二チオン酸水溶液を加えて中心Ｆｅ（ＩＩＩ）を還元すれば、Ｎ−アルキルイミダゾールが両軸配位座に結合し、６配位Ｆｅ（ＩＩ）低スピン錯体が得られる（λ_ｍａｘ： ４３６， ５３８， ５６８ ｎｍ）。余剰の亜二チオン酸は、ゲルろ過（セファデックスＧ−２５）により除去できる。また、この分散液においては、上記の両親媒性ポルフィリン誘導体が粒径１００〜１５０ｎｍの二分子膜小胞体を形成する。
【００４５】
このようにして調製される二分子膜小胞体溶液に、酸素ガスを吹き込むと酸素化錯体が得られる。これは、可視吸収スペクトルが直ちにスペクトルが変化し、λ_ｍａｘ： ４３５， ５４３ ｎｍのスペクトルが得られることから明らかである。反対に、この酸素化錯体溶液に窒素ガスを５分間吹き込むことにより、酸素化型から元の６配位Ｆｅ（ＩＩ）低スピン錯体型へ可逆的に変化する。これは、スペクトル変化から明らかである。なお、酸素を吹き込み、次に窒素を吹き込む操作を繰り返し、酸素吸脱着を連続して行うことができる。この酸素化錯体の寿命（半減期）は、条件により異なるが、２５℃で２４時間〜１週間である。
【００４６】
以上のとおりの製造方法によって得られるこの出願の発明の両親媒性ポルフィリン金属錯体からなる二分子膜小胞体は、酸素と接触すると速やかに安定な酸素錯体を形成する。また、これらの錯体は酸素分圧に応じて酸素を吸脱着できる。この酸素結合解離は可逆的に繰り返し行うことができることから、酸素吸脱着剤、酸素運搬体として有効である。
【００４７】
この出願の発明に使用した両親媒性ポルフィリン誘導体およびその集合体は、生理条件下で酸素を可逆的に吸脱着できるので、均一系、不均一系での酸化還元反応触媒、およびガス吸着剤としての応用が可能となるばかりでなく、Ｆｅ（ＩＩ）またはＣｏ（ＩＩ）錯体の場合、体内でも酸素輸送のできる人工酸素運搬体として作用するものである。
【００４８】
以下、実施例を示し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、この発明は以下の例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることは言うまでもない。
【００４９】
【実施例】
＜実施例１＞
１，１，１−トリス（ヒドロキシメチル）エタン６ ｇ（０．０５ ｍｏｌ）の白色粉末個体を脱水ピリジン８．４ ｍｌ、ジメチルホルムアミド２４ ｍｌの混合溶媒に溶解し、窒素雰囲気下９０℃で攪拌した。トリチルクロライド１３．９ ｇ（０．０５ ｍｏｌ）のジメチルホルムアミド溶液１００ ｍｌを１時間かけてゆっくりと滴下し、さらに１００℃で４時間攪拌を続けた。
【００５０】
反応溶液を氷水に入れ、クロロホルムで洗浄後、有機層を回収し、残存するピリジン、ジメチルホルムアミドを減圧除去した。得られた残渣をシリカゲルカラム（クロロホルム／メタノール＝１０／１ （ｖ／ｖ））で分画精製し、目的物を集めた後、真空乾燥した。
【００５１】
こうして１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−１−トリチルオキシメチルエタンを無色粘稠液体として収量１．４ ｇ（収率８．０％）で得た。
得られた化合物の分析結果を表１に示した。
【００５２】
【表１】

【００５３】
＜実施例２＞
実施例１で合成した１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−１−トリチルオキシメチルエタン１．４ ｇ（３．９１ ｍｍｏｌ）のテトラヒドロフラン溶液１００ ｍｌへ、ステアリン酸無水物２．１５ ｇ（３．９ ｍｍｏｌ）を加え、窒素雰囲気下、室温で１５分間攪拌後、４−ジメチルアミノピリジン２３９ ｍｇ（２．０ ｍｍｏｌ）を添加し、６５℃で１２時間攪拌した。溶媒を除去し、メタノールに溶解して不溶物を除き、濾液を濃縮した後、シリカゲルカラム（クロロホルム／ジエチルエーテル＝３０／１ （ｖ／ｖ））で分画精製し、目的物を集めて真空乾燥した。
【００５４】
こうして１７−（２−トリチルオキシメチル−２−メチル−３−ヒドロキシプロパンオキシカルボニル）ヘプタデカンを無色透明粘稠液体として収量１．３１ ｇ（収率５３％）で得た。
【００５５】
得られた化合物の分析結果を表２に示した。
【００５６】
【表２】

【００５７】
＜実施例３＞
実施例２で合成した１７−（２−トリチルオキシメチル−２−メチル−３−ヒドロキシプロパンオキシカルボニル）ヘプタデカン０．５１ ｇ（０．８１８ ｍｍｏｌ）のテトラヒドロフラン溶液６０ ｍｌへ、無水コハク酸５７３ ｍｇ （５．７２ ｍｍｏｌ）、４−ジメチルアミノピリジン２００ ｍｇ （１．６ ｍｍｏｌ）を加え、窒素雰囲気下、５５℃で１２時間攪拌した。溶媒を除去した後、シリカゲルカラム（クロロホルム／メタノール＝２０／１ （ｖ／ｖ））で分画精製、目的物を集めて真空乾燥した。
【００５８】
こうして、１７−（２−トリチルオキシメチル−２−メチル−３−（３−カルボキシルプロパノイルオキシ）プロパンオキシカルボニル）ヘプタデカンを無色透明粘稠液体として収量０．５３３ ｇ（収率９０％）で得た。
【００５９】
得られた化合物の分析結果を表３に示した。
【００６０】
【表３】

【００６１】
＜実施例４＞
実施例３で合成した１７−（２−トリチルオキシメチル−２−メチル−３−（３−カルボキシルプロパノイルオキシ）プロパンオキシカルボニル）ヘプタデカン０．５ ｇ（０．６８６ ｍｍｏｌ）をジクロロメタン２０ ｍｌに溶解し、ジシクロヘキシルカルボジイミド１９８ ｍｇ（０．９６０ ｍｍｏｌ）、４−ジメチルアミノピリジン４１．９ ｍｇ（０．３４３ ｍｍｏｌ）、さらに既報（Ｙ． Ｍａｔｓｕｓｈｉｔａ ｅｔ ａｌ．， Ｃｈｅｍ． Ｌｅｔｔ．， １９８３， １３８７）に従って合成した５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−２０−ヒドロキシ−２，２−ジメチルエコサンアミドフェニル）ポルフィリン１３９ ｍｇ（６８．６μｍｏｌ）を加え、室温で約２０時間攪拌した。溶媒を減圧除去し、ベンゼンに不溶なＤＣウレアを除いた後、シリカゲルカラム（クロロホルム／ジエチルエーテル＝３０／１ （ｖ／ｖ））で分画精製、目的物を集め、真空乾燥する。こうして、５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−２０−（３−（２−トリチルオキシメチル−２−ステアロイルオキシメチル−プロパンオキシカルボニル）プロパノイルオキシ）−２，２−ジメチルエコサンアミドフェニル）ポルフィリンを紫色固体として収量２６３ ｍｇ（収率７９％）で得た。
【００６２】
得られた化合物の分析結果を表４に示した。
【００６３】
【表４】

【００６４】
＜実施例５＞
実施例４で合成した５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−２０−（３−（２−トリチルオキシメチル−２−ステアロイルオキシメチル−プロパンオキシカルボニル）プロパノイルオキシ）−２，２−ジメチルエコサンアミドフェニル）ポルフィリン２３２ ｍｇ（４７．６μｍｍｏｌ）をジクロロメタン１３．５ ｍｌに溶解し、１２％ 三フッ化ホウ素メタノール錯体１７５μｌ（２６２ ｍｍｏｌ）を加え、室温で７時間攪拌した。反応溶液を氷水／クロロホルムの二層溶液に滴下し、炭酸水素ナトリウムを徐々に加えて中和した後、クロロホルム層を水で洗浄した。硫酸ナトリウムで脱水後、シリカゲルカラム（クロロホルム／メタノール＝２０／１ （ｖ／ｖ））で分画精製、目的物を集め、真空乾燥した。
【００６５】
こうして５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−２０−（３−（２−ヒドロキシメチル−２−ステアロイルオキシメチル−プロパンオキシカルボニル）プロパノイルオキシ）−２，２−ジメチルエコサンアミドフェニル）ポルフィリンを紫色固体として収量１７６ ｍｇ（収率９５％）で得た。
【００６６】
得られた化合物の分析結果を表５に示した。
【００６７】
【表５】

【００６８】
＜実施例６＞
実施例５で合成した５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−２０−（３−（２−ヒドロキシメチル−２−ステアロイルオキシメチル−プロパンオキシカルボニル）プロパノイルオキシ）−２，２−ジメチルエコサンアミドフェニル）ポルフィリン３５ ｍｇ （８．８９μｍｍｏｌ）をジクロロメタン５．０ ｍｌ、トリエチルアミン０．０８９ ｍｌ （０．６４ ｍｍｏｌ）に溶解し、アルゴン雰囲気下、２−クロロ−２−オキソ−１，３，２−ジオキサホスホラン ０．０５ ｍｌ （０．５３ ｍｍｏｌ）を加え、０℃で１時間、さらに室温で１時間攪拌した。溶媒を減圧除去後、ジメチルホルムアミド５．０ ｍｌに溶解し、これを耐圧反応容器へ移し、トリメチルアミン１ ｍｌを加え、室温で１時間、さらに６０℃で１２時間攪拌した。冷却後、開栓し、余剰のトリメチルアミンを揮発した。容器内の反応物をジエチルエーテルでナスフラスコに移し、溶媒を減圧除去した。残渣をゲルカラム（セファデックスＬＨ−６０） （ベンゼン／メタノール＝２／１ （ｖ／ｖ））で精製し、目的物を集めて真空乾燥した。
【００６９】
こうして５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−２０−（３−（２−トリメチルアンモニオエトキシホスホナトキシメチル−２−ステアロイルオキシメチル−プロパンオキシカルボニル）プロパノイルオキシ）−２，２−ジメチルエコサンアミドフェニル）ポルフィリンを紫色固体として収量２５ ｍｇ （収率７２％）で得た。
【００７０】
得られた化合物の分析結果を、表６に示した。
【００７１】
【表６】

【００７２】
＜実施例７＞
電解鉄４０．４ ｍｇ （０．７２４ ｍｍｏｌ）と４７％ 臭化水素酸溶液１．５ ｍｌを窒素雰囲気下、８０℃にて１時間反応し、電解鉄が完全に溶解したことを確認した後、１３０℃に加熱し溶媒を蒸発乾固し、臭化第一鉄を得た。そこへ実施例５で合成した５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−２０−（３−（２−ヒドロキシメチル−２−ステアロイルオキシメチル−プロパンオキシカルボニル）プロパノイルオキシ）−２，２−ジメチルエコサンアミドフェニル）ポルフィリン４５ ｍｇ （１１．４μｍｏｌ）と２，６−ルチジン８．０μｌのテトラヒドロフラン溶液１０ ｍｌを滴下し、窒素雰囲気下で２時間沸点還流した。溶媒を減圧除去し、クロロホルムに溶解し、水で洗浄後、無水硫酸ナトリウムで乾燥、濾過した後、溶媒を減圧除去した。シリカゲルカラム（クロロホルム／メタノール＝２０／１ （ｖ／ｖ））で分画精製し、目的物を集めて、真空乾燥した。
【００７３】
こうして５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−２０−（３−（２−ヒドロキシメチル−２−ステアロイルオキシメチル−プロパンオキシカルボニル）プロパノイルオキシ）−２，２−ジメチルエコサンアミドフェニル）ポルフィナト鉄（ＩＩＩ）ブロマイドを紫色固体として収量３６ ｍｇ （収率７９％）で得た。
【００７４】
得られた化合物の分析結果を表７に示した。
【００７５】
【表７】

【００７６】
＜実施例８＞
５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−２０−（３−（２−ヒドロキシメチル−２−ステアロイルオキシメチル−プロパンオキシカルボニル）プロパノイルオキシ）−２，２−ジメチルエコサンアミドフェニル）ポルフィナト鉄（ＩＩＩ）ブロマイド３６ ｍｇ（８．４μｍｍｏｌ）をジクロロメタン５．１ ｍｌ、トリエチルアミン０．０９２ ｍｌに溶解し、アルゴン雰囲気下、２−クロロ−２−オキソ−１，３，２−ジオキサホスホラン０．０５４ ｍｌを加え、０℃で１時間、さらに室温で１時間攪拌した。溶媒を減圧除去後、ジメチルホルムアミド５．１ ｍｌに溶解し、これを耐圧反応容器へ移し、トリメチルアミン１ ｍｌを加え、室温で１時間、さらに６０℃で１２時間攪拌した。冷却後、容器を開栓し、余剰のトリメチルアミンを除いた後、ジエチルエーテルでナスフラスコに移し、溶媒を減圧除去した。残渣をゲルカラム（セファデックスＬＨ−６０） （ベンゼン／メタノール＝２／１ （ｖ／ｖ））で精製し、目的物を集め、真空乾燥した。こうして５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−２０−（３−（２−トリメチルアンモニオエトキシホスホナトキシメチル−２−ステアロイルオキシメチル−プロパンオキシカルボニル）プロパノイルオキシ）−２，２−ジメチルエコサンアミドフェニル）ポルフィナト鉄（ＩＩＩ）ブロマイドを紫色固体として収量３０ ｍｇ （収率７９％）で得た。
【００７７】
得られた化合物の分析結果を表８に示した。
【００７８】
【表８】

【００７９】
＜実施例９＞
実施例２〜８において、実施例２におけるステアリン酸無水物の代わりにドデカン酸無水物を、実施例３における、無水コハク酸の代わりに無水グルタル酸を、実施例４における５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−２０−ヒドロキシ−２，２−ジメチルエイコサンアミドフェニル）ポルフィリンの代わりに５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−６−ヒドロキシ−２，２−ジメチルヘキサンアミドフェニル）ポルフィリンを用いた以外は全く同様な手法に従い、５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−６−（３−（２−トリメチルアンモニオエトキシホスホナトキシメチル−２−ドデカノイルオキシメチル−プロパンオキシカルボニル）ブタノイルオキシ）−２，２−ジメチルヘキサンアミドフェニル）ポルフィリンを紫色固体として定量的に得た。
【００８０】
得られた化合物の分析結果を表９に示した。
【００８１】
【表９】

【００８２】
＜実施例１０＞
実施例２〜８において、実施例２におけるステアリン酸無水物の代わりにパルミチン酸無水物を、実施例４における５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−２０−ヒドロキシ−２，２−ジメチルエイコサンアミドフェニル）ポルフィリンの代わりに５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−１２−ヒドロキシ−２，２−ジメチルドデカンアミドフェニル）ポルフィリンを用いた以外は全く同様な手法に従い、５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−６−（３−（２−トリメチルアンモニオエトキシホスホナトキシメチル−２−パルミトイルオキシメチル−プロパンオキシカルボニル）プロパノイルオキシ）−２，２−ジメチルドデカンアミドフェニル）ポルフィナトコバルト（ＩＩ）を紫色固体として定量的に得た。
【００８３】
得られた化合物の分析結果を表１０に示した
【００８４】
【表１０】

【００８５】
＜実施例１１＞
実施例８で合成した５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−２０−（３−（２−トリメチルアンモニオエトキシホスホナトキシメチル−２−ステアロイルオキシメチル−プロパンオキシカルボニル）プロパノイルオキシ）−２，２−ジメチルエコサンアミドフェニル）ポルフィナト鉄（ＩＩＩ）ブロマイド０．４１７ ｍｇ（０．１ μｍｏｌ）、およびＮ−ドデシルイミダゾール７０．９ μｇ（０．３ μｍｏｌ）のクロロホルム／メタノール混合溶液を５ ｍｌ丸底ナス型フラスコに入れ、ロータリーエバポレーターにて溶媒を除去することにより、内壁にポルフィリン鉄錯体／Ｎ−ドデシルイミダゾールの薄膜を形成した。６時間真空乾燥後、約６０℃に暖めたリン酸緩衝液（ｐＨ ７．３， １ ｍＭ）５ｍｌを加え、窒素雰囲気下、水浴中にてプローブ型超音波攪拌機により、約５分間混合攪拌すると、赤色透明の均一分散液が得られた。
【００８６】
窒素置換後、亜二チオン酸水溶液を加えて中心Ｆｅ（ＩＩＩ）を還元することにより、Ｎ−ドデシルイミダゾールが両軸配位座に結合した、６配位Ｆｅ（ＩＩ）低スピン錯体が得られた。この時の紫外可視吸収スペクトルはλ_ｍａｘ： ４３６， ５３８， ５６８ ｎｍを示した。余剰の亜二チオン酸は、ゲルろ過（セファデックスＧ−２５）により除去した。また、この分散液の電子顕微鏡観察から、粒径１００〜１５０ｎｍの二分子膜小胞体の形成が明らかとなった。
【００８７】
この溶液に、酸素ガスを吹き込むと直ちにスペクトルが変化し、λ_ｍａｘ： ４３５， ５４３ ｎｍを示した。これは明らかに酸素化錯体になっていることを示す。この酸素化錯体溶液に窒素ガスを５分間吹き込むことにより、可視吸収スペクトルは酸素化型スペクトルから元の６配位Ｆｅ（ＩＩ）低スピン錯体型のスペクトルへ可逆的に変化し、酸素の吸脱着が可逆的に生起することが確認できた。なお、酸素を吹き込み、次に窒素を吹き込む操作を繰り返すことにより、酸素吸脱着を連続して行うことができた。この酸素化錯体の寿命（半減期）は、２５℃で２４〜１６８時間であった。また、一酸化炭素の通気により、安定な一酸化炭素錯体（λ_ｍａｘ： ４３３， ５４５ ｎｍ）が得られた。
＜実施例１２＞
実施例１１で調製した５，１０，１５，２０−テトラキス（α，α，α，α−ｏ−２０−（３−（２−トリメチルアンモニオエトキシホスホナトキシメチル−２−ステアロイルオキシメチル−プロパンオキシカルボニル）プロパノイルオキシ）−２，２−ジメチルエコサンアミドフェニル）ポルフィナト鉄（ＩＩＩ）ブロマイド０．４１７ ｍｇ（０．１ μｍｏｌ）、およびＮ−ドデシルイミダゾール７０．９ μｇ（０．３ μｍｏｌ）のクロロホルム／メタノール混合溶液に、ポルフィリン鉄に対して１〜１００倍モルのリン脂質、例えば１，２−ジパルミトイルグリセロ−３−ホスホコリン（ＤＰＰＣ）を加え、同様な方法により、内壁にポルフィリン鉄錯体／Ｎ−ドデシルイミダゾール／ＤＰＰＣの薄膜を形成した。６時間真空乾燥後、約６０℃に暖めたリン酸緩衝液（ｐＨ ７．３， １ ｍＭ）５ｍｌを加え、窒素雰囲気下、水浴中にてプローブ型超音波攪拌機により、約５分間混合攪拌すると、赤色透明の均一分散液が得られた。
【００８８】
窒素置換後、亜二チオン酸水溶液を加えて中心Ｆｅ（ＩＩＩ）を還元することにより、Ｎ−ドデシルイミダゾールが両軸配位座に結合した、６配位Ｆｅ（ＩＩ）低スピン錯体が得られた。この時の紫外可視吸収スペクトルはλ_ｍａｘ： ４３５， ５３８， ５６９ ｎｍを示した。余剰の亜二チオン酸は、ゲルろ過（セファデックスＧ−２５）により除去した。また、この分散液の電子顕微鏡観察から、粒径１００〜１５０ｎｍの二分子膜小胞体の形成が明らかとなった。
【００８９】
この溶液に、酸素ガスを吹き込むと直ちにスペクトルが変化し、λ_ｍａｘ： ４３３， ５４２ ｎｍを示した。これは明らかに酸素化錯体になっていることを示す。この酸素化錯体溶液に窒素ガスを５分間吹き込むことにより、可視吸収スペクトルは酸素化型スペクトルから元の６配位Ｆｅ（ＩＩ）低スピン錯体型のスペクトルへ可逆的に変化し、酸素の吸脱着が可逆的に生起することが確認できた。なお、酸素を吹き込み、次に窒素を吹き込む操作を繰り返すことにより、酸素吸脱着を連続して行うことができた。この酸素化錯体の寿命（半減期）は、２５℃で２４〜１６８時間であった。また、一酸化炭素の通気により、安定な一酸化炭素錯体（λ_ｍａｘ： ４３３， ５４６ ｎｍ）が得られた。
【００９０】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この発明によって、簡便な方法で合成される両親媒性ポルフィリン誘導体が提供される。この発明の両親媒性ポルフィリン誘導体は、従来のジアルキルグリセロホスホコリン基を有する両親媒性ポルフィリン金属錯体に比べ、合成が簡便で、大幅な工程数の低減が可能となったばかりでなく、総収率も高い。したがって、グラム単位での量産が可能となる。また、この発明の両親媒性ポルフィリン誘導体は、それ自身が両親媒性構造を有するため、水中で自己集合して組織体を形成できる。さらに、リン脂質二分子膜小胞体との相溶性が高いため、二分子膜層間疎水領域への包埋においても有利であり、リン脂質小胞体分散の形式でも水中に溶解させることが出来る。
【００９１】
この発明によって提供される両親媒性ポルフィリン金属錯体とその自己集合体は、アルキルイミダゾール誘導体の共存下、水相系で酸素運搬能を発揮でき、赤血球の機能を代替できる人工酸素運搬体として有用である。さらに、この発明の両親媒性ポルフィリン金属錯体は、ガス吸着剤、酸素吸脱着剤、酸化還元触媒、酸素酸化反応触媒などとしても有用である。

Claims (11)

1. 次の一般式［Ｉ］
   

   

   （ただし、Ｒ^１は、次の一般式［ＩＩ］
   

   

   （ただし、Ｒ^２はアルキル基を示し、ｍおよびｎはそれぞれメチレン数を表す整数である）であり、Ｍは第４または５周期の遷移金属イオンもしくは２つの水素原子を表し、Ｘ⁻はハロゲンイオン、ｋはＭが遷移金属イオンのとき、Ｍの価数から２を差し引いた整数、Ｍが２つの水素原子のとき０である）で表される両親媒性ポルフィリン誘導体。
2. Ｒ^２はＣ_１〜Ｃ_１７のアルキル基である請求項１の両親媒性ポルフィリン誘導体。
3. ｍおよびｎは、同一または別異に１〜１８から選択される整数である請求項１または２のいずれかの両親媒性ポルフィリン誘導体。
4. ＭがＦｅイオンである請求項１ないし３のいずれかの両親媒性ポルフィリン誘導体。
5. ＭがＣｏイオンである請求項１ないし３のいずれかの両親媒性ポルフィリン誘導体。
6. Ｆｅイオンは＋２価または＋３価のいずれかである請求項４の両親媒性ポルフィリン誘導体。
7. Ｃｏイオンは、＋２価である請求項５の両親媒性ポルフィリン誘導体。
8. 請求項６の両親媒性ポルフィリン誘導体の第５配位座または第５配位座と第６配位座の両方に、次の一般式［ＩＩＩ］
   

   

   （ただし、Ｒ^３は水素原子またはＣ_１〜Ｃ_３のアルキル基、Ｒ^４はＣ_１〜Ｃ_１８のアルキル基を示す）で表されるイミダゾール誘導体を配位子として有するポルフィリン金属錯体。
9. 請求項７の両親媒性ポルフィリン誘導体において、第５配位座に次の一般式［ＩＩＩ］
   

   

   （ただし、Ｒ^３は水素原子またはＣ_１〜Ｃ_３のアルキル基、Ｒ^４はＣ_１〜Ｃ_１８のアルキル基を示す）で表されるイミダゾール誘導体を配位子として有するポルフィリン金属錯体。
10. 少なくとも請求項８または９のいずれかのポルフィリン金属錯体が集合してなるポルフィリン金属錯体集合体。
11. 酸素を可逆的に結合解離できる酸素運搬体であって、請求項８または９のいずれかのポルフィリン金属錯体または請求項１０のポルフィリン金属錯体集合体を有効成分として含有する酸素運搬体。