JP3765573B2 - ＰＮＡモノマーユニット合成のためのｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミン、アミノ酸誘導体およびその中間体並びにそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
本発明は、アミノ酸誘導体およびその合成中間体であるｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンの製造方法に関し、より詳しくは、Ｂｏｃ型ＰＮＡを合成するためのモノマーユニットやＢｏｃ型機能性分子導入アミノ酸誘導体等を合成する際の塩基、機能性分子導入用基体として好適に用いられるアミノ酸誘導体およびその合成中間体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００１】
下式（I）
【化４】
（式中、Ｒ１は水素原子または炭素数１〜５の直鎖状若しくは分枝鎖状のアルキル基を意味する。以下、同じ。）で示されるアミノ酸誘導体は、Ｂｏｃ型ＰＮＡを合成するためのモノマーユニット（以下「Ｂｏｃ型ＰＮＡモノマーユニット」と略称する。）やＢｏｃ型機能性分子導入アミノ酸誘導体等を合成する際の塩基導入用基体、機能性分子導入用基体として多岐に渡る用途を有する。
【０００２】
特に、ＰＮＡ（Ｐｅｐｔｉｄｅ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ；ペプチド核酸）は、図１に示すように、ＤＮＡ等の天然の核酸の糖リン酸骨格をＮ−（２−ａｍｉｎｏｅｔｈｙｌ）ｇｌｙｃｉｎｅ骨格に変換した構造を有し、天然の核酸に比べて二重鎖形成能および塩基配列認識能が高く、さらに生体内ヌクレアーゼやプロテアーゼに安定であるため、アンチセンス分子として遺伝子治療への応用が検討されており、近年注目を集めている。ＰＮＡの上記の特徴は、天然の核酸の糖リン酸骨格が中性条件で負電荷を有するため、相補鎖間で静電的な反発が生じるのに対し、電荷を有さないＮ−（２−ａｍｉｎｏｅｔｈｙｌ）ｇｌｙｃｉｎｅ骨格を有するＰＮＡにおいては、相補鎖間で静電的な反発が生じないことによる。
【０００３】
ＰＮＡの合成は、ＤＮＡまたはＲＮＡを構成する４種の塩基（Ａ、Ｔ（Ｕ）、ＣおよびＧ）のいずれかを導入したアミノ酸（特にグリシン）誘導体（モノマーユニット）を、目的とする塩基配列に従って、通常の固相ペプチド合成法を用いて順次結合していくことにより行われる。ＰＮＡを合成するためのモノマーユニットには、図２（Ｂは塩基を表す。）に示すように、Ｆｍｏｃ型とＢｏｃ型の２種があるが、モノマーユニットの合成方法が確立されており、ＰＮＡオリゴマーを合成するのに一般的なＤＮＡ自動合成機を利用することができるＦｍｏｃ型の使用が現在主流となっている。しかしながら、Ｂｏｃ型モノマーユニットを使用してＰＮＡを合成する場合には、Ｆｍｏｃ型を用いる場合とは異なる塩基性条件に不安定な機能性分子をＰＮＡに導入できるという利点があるため、Ｂｏｃ型モノマーユニットを使用したＰＮＡ合成法の確立が急務となっている。
【０００４】
Ｂｏｃ型モノマーユニットを使用したＰＮＡ合成法の確立を妨げる障害の一つとして、塩基を導入する前のモノマーユニット、すなわち塩基導入用基体として用いる式Iで示されるＢｏｃ型アミノ酸誘導体の簡便かつ安価な合成法が確立されていないことが挙げられる。また、式Iのアミノ酸誘導体は、塩基の代わりに他の機能性分子を導入するための機能性分子導入用基体としても用途を有するため、その簡便かつ安価な合成法が確立されれば、機能性分子導入アミノ酸誘導体の合成も容易になる。
【０００５】
式Iのアミノ酸誘導体の合成法は、通常、エチレンジアミンを出発物質とし、その一方の窒素原子にｔ−ブトキシカルボニル基（Ｂｏｃ）を導入する工程と、他方の窒素原子に−ＣＨＲ１−ＣＯＯＨを導入する工程を含む。
【０００６】
エチレンジアミンの一方の窒素原子にＢｏｃを導入してｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを得る方法としては、例えば（ａ）エチレンジアミンに無水ｔ−ブトキシカルボン酸を、クロロホルム、メタノール、ジオキサン等の反応溶媒中で直接反応させる方法（Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．，３８（２２），４４３３−８；１９９５、Ｂｕｌｌ．Ｋｏｒｅａｎ Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１５（１２），１０２５−７；１９９４、Ｅｕｒ．Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．，２６（９），９１５−２０；１９９１、Ｓｙｎｔｈ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０（１６），２５５９−６４；１９９０、Ａｕｓｔ．Ｊ．Ｃｈｅｍ．，３９（３），４４７−５５；１９８６）、
【０００７】
【化５】
および、（ｂ）無水ｔ−ブトキシカルボン酸を活性エステル体に変換し、次いでエチレンジアミンと反応させる方法（特開平１１−０１２２３４号公報）。
【化６】
が報告されている。
【０００８】
また、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンに−ＣＨＲ１−ＣＯＯＨを導入して式Ｉのアミノ酸誘導体を得る方法としては、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンの保護されていない窒素原子にベンジル基を導入し、（ｃ）ブロモ酢酸ベンジルエステルと反応させた後、接触還元する方法が報告されている（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，６２（２），４１１−４１６；１９９７）。
【化７】
【０００９】
さらに、一方の窒素原子に−ＣＨＲ１−ＣＯＯＨを導入したエチレンジアミン誘導体の他方の窒素原子にＢｏｃを導入して式Ｉのアミノ酸誘導体を得る方法として、（ｄ）Ｎ−（２−アミノエチル）グリシンに無水ｔ−ブトキシカルボン酸を反応させる方法が報告されている（Ｈｅｉｍｅｒ，Ｅ．Ｐ．；Ｇａｌｌｏ−Ｔｏｒｒｅｓ，Ｈ．Ｅ．；Ｆｅｌｉｘ，Ａ．Ｍ．；Ａｈｍａｄ，Ｍ．；Ｌａｍｂｒｏｓ，Ｔ．Ｊ．；Ｓｃｈｅｉｄｌ，Ｆ．；Ｍｅｉｅｎｈｏｆｅｒ，Ｊ．，Ｉｎｔ．Ｊ．Ｐｅｐｔ．Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｒｅｓ．２３（２），２０３−２１１，１９８４）。
【化８】
【００１０】
しかしながら、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを製造する方法として、（ａ）の方法では、比較的収率良く目的物を得ることができるものの、ジ−（ｔ−ブトキシカルボニルアミノ）エチレンとｔ−ブトキシカルボン酸が副生成物として生じ、クロロホルム、メタノール、ジオキサン等の反応溶媒中に存在する。そのため、分配抽出操作や分配クロマトグラフィーが必要となり、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを効率よく大量かつ安価に製造するのは困難である。
【００１１】
また、（ｂ）の方法は、副生成物としてジ−（ｔ−ブトキシカルボニルアミノ）エチレンが生じないという利点を有するものの、多段階反応であるため約６０％と総収率が低く、また、用いた試薬を分配クロマトグラフィーにより除去しなければならないため、（ａ）の方法と同様に、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを効率よく大量かつ安価に製造するのは困難である。
【００１２】
したがって、（ａ）および（ｂ）の方法とも、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを工業的に製造する方法としては適さないものである。
【００１３】
また、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンから式Iのアミノ酸誘導体を得る方法として、（ｃ）の方法は、多段階反応であること、また、分液抽出操作が必要であることにより、工業的な製造には適さない。
【００１４】
さらに、式Iのアミノ酸誘導体を得る方法として、（ｄ）の方法は、分配クロマトグラフィーによる精製が不要であるという利点はあるものの、収率が６０％前後と低く、工業的な製造には適さない。すなわち、式Iのアミノ酸誘導体合成の効率の低さなどに起因して、光機能性ＰＮＡ分子を得る効率的な方法は確立されていない。したがって、式Iのアミノ酸誘導体を効率よく得る方法、および式Iのアミノ酸誘導体を用いた場合より高効率な光機能性ＰＮＡ分子の合成を可能にするアミノ酸誘導体の開発が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、煩雑な操作を要さないとともに収率が良く、かつ大量生産への応用が容易なアミン酸誘導体およびその合成中間体であるｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミン製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、その解決手段を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
下記一般式（I）
【化９】
（式中、Ｒ１は水素原子または炭素数１〜５の直鎖状若しくは分枝鎖状のアルキル基を意味する。）
によって示されるアミノ酸誘導体の製造方法であって、
一般式（II）
【化１０】
（式中、Ｒ１は前記と同様の意味を有し、Ｒ２は炭素数１〜４の直鎖状若しくは分枝鎖状のアルキル基を意味する。）
で示される化合物の水酸化アルカリ金属塩水溶液による加水分解、およびカウンターカチオンとしてピリジニウムイオンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィーによるアルカリ金属イオンの除去によって、一般式（I）で示されるアミノ酸誘導体を得る工程を含む、前記製造方法において、一般式（ II ）で示される化合物をテトラヒドロフラン中にて、エチレンジアミンと無水ｔ−ブトキシカルボン酸との反応によって得られたｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンと下記一般式（ III ）
【化１１】
（式中、Ｒ １ およびＲ ２ は前記と同様の意味を有する。）
で示される化合物との反応によって得ることに基づく一般式（ I ）によって示されるアミノ酸誘導体の製造方法。
【００１７】
また、本発明は、一般式（I）、（II）および(III)で示される化合物において、Ｒ１が水素原子であり、Ｒ２がエチル基であることを特徴とする、前記の製造方法に関する。
【００１８】
さらに本発明は、一般式（I）で示されるアミノ酸誘導体がＢｏｃ型ＰＮＡを合成するためのモノマーユニットの合成工程における塩基導入用基体として使用されることを特徴とする、前記の製造方法に関する。
【発明の効果】
【００１９】
スルホン酸クロリド系および立体障害が大きい光機能性分子等のＰＮＡモノマー化は、一般式（I）で示される化合物を用いることによって行われる。したがって、本発明によれば、多種多様な機能性ＰＮＡモノマーを合成することができる。
【００２０】
【発明を実施するための形態】
以下に本発明の実施の態様をさらに詳細に記述する。
【００２１】
本発明においては、以下に示す工程にて、式（I）で示されるアミノ酸誘導体を製造する。
【化１２】
【００２２】
最初の工程は、エチレンジアミンに無水ｔ−ブトキシカルボン酸を、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶媒として使用して、試薬を用いることなく直接反応させ、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを製造する工程である。
【化１３】
【００２３】
ＴＨＦを溶媒として用いることにより、ジ−（ｔ−ブトキシカルボニルアミノ）エチレンを副生成物として生じることなく、９８％という高収率でｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを得ることができる。副生成物として生じるｔ−ブトキシカルボン酸は、大過剰に存在するエチレンジアミンと、ＴＨＦに不溶の塩を形成して反応系から除外されるため、分配クロマトグラフィーによる精製は不要である。
【００２４】
したがって、高収率で簡易にｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを製造することができ、さらに、分配クロマトグラフィーによる精製が不要であるため、大量生産への応用が容易である。さらに、過剰に存在するエチレンジアミンおよび溶媒として用いたＴＨＦは、精留後、再使用できるため、資源を有効に活用しつつ、生産コストの低減を図ることができる。尚、上記の反応において、反応条件は窒素気流下、室温であることが好ましい。
【００２５】
次の工程は、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンと、式（III）で示されるエステル体との反応により一般式（II）で示される化合物を製造する工程である。
【化１４】
【００２６】
上記の反応において、溶媒はクロロホルムおよびＴＨＦ等を用いることができるが、塩化メチレンを用いることが好ましい。また、触媒としては、３級アミン、とくにトリエチルアミンおよびジイソプロピルエチルアミン等を好適に用いることができる。反応条件は、窒素気流下室温とすることが好ましい。
【００２７】
式（III）で示されるエステル体のＲ１の種類により、最終生成物である式（I）で示されるアミノ酸誘導体がいずれのアミノ酸の誘導体となるかが決まるが、Ｒ１の種類によっては立体障害により上記の反応の収率が低下する。したがって、Ｒ１は好ましくは水素または炭素数１〜５、より好ましくは水素または炭素数１〜４の直鎖状若しくは分枝鎖状のアルキル基であり、さらに好ましくは水素、メチル基またはエチル基である。また、Ｒ２は、次反応で加水分解を行うという理由により、炭素数１〜４の直鎖状若しくは分枝鎖状のアルキル基であることが好ましいが、より好ましくはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基またはイソプロピル基であり、さらに好ましくはエチル基である。
【００２８】
次の工程は、式（II）で示される化合物を加水分解することにより式（I）で示されるアミノ酸誘導体を製造する工程である。
【化１５】
【００２９】
加水分解は、水酸化アリカリ金属塩水溶液にて行うことが好ましい。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウムまたはカリウムが好ましく、ナトリウムがとくに好ましい。また、加水分解の条件は、氷冷下または室温とすることが好ましい。
【００３０】
上記反応により、式（I）で示されるアミノ酸誘導体はナトリウム塩の形で得られるが、ナトリウムイオンは陽イオン交換クロマトグラフィーで容易に除くことができる。尚、ｔ−ブトキシカルボニル基は陽イオン交換樹脂に不安定であるため、収率低下を防ぐ観点より、カウンターカチオンとして、プロトンの代わりにピリジニウムイオンを用い
【００３１】
この工程は、加水分解という簡易な一段階反応であり、かつ大量生産への適用が困難なカラムクロマトグラフィーによる精製を要しないため、高収率で式（I）で示されるアミノ酸誘導体を製造することができ、さらに工業的生産への応用が容易である。
【００３２】
本発明のｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンおよびアミノ酸誘導体の製造方法は、アルカリ条件を使用しないものである。一方、核酸を構成する塩基を除く機能性分子にはアルカリ条件に不安定なものが多い。したがって、本発明の製造方法は、機能性分子導入用基体として使用する目的でアミノ酸誘導体を製造する場合にも好適に用いられる。
【００３３】
【実施例】
本願発明の製造方法につき、実施例においてさらに詳細に説明するが、本願発明はこれら実施例に限定されものではない。
【００３４】
（実施例１） ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンの製造
エチレンジアミン（９０．２ｇ、１．５０ｍｏｌ）のＴＨＦ溶液（６００ｍｌ）に無水ｔ−ブトキシカルボン酸（３２．７ｇ、０．１５ｍｏｌ）のＴＨＦ溶液（４００ｍｌ）を１時間かけて滴下し、さらに室温で１５時間攪拌した。次に、上清を傾瀉し６０℃で減圧蒸留した。残渣をＴＨＦに再度溶解し、ＭｇＳＯ４で乾燥後濾過し、濾液を濃縮することにより、無色オイルとしてｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミン、２３．７ｇを得た。収率は９８％であった。
【００３５】
（実施例２） ＢＯＣＰＮＡ−ＯＨの合成
ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを、ブロモ酢酸エチルエステルと反応させて得られたｅｔｈｙｌ Ｎ−（２−Ｂｏｃａｍｉｎｏｅｔｈｙｌ）ｇｌｙｃｉｎａｔｅ（ＢＯＣＰＮＡ−ＯＥｔ；４．５２ｇ、１８．４ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液（５ｍｌ）に２規定水酸化ナトリウム水溶液（１０ｍｌ、２０ｍｍｏｌ）を零度で滴下し、次いで反応液を室温で１５時間攪拌した。これを直接陽イオン交換カラムクロマトグラフィー（ＤＯＷＥＸ ５０Ｗ×８、ｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍ ｆｏｒｍ）に付し、水で溶出した。溶出液を減圧濃縮し、さらに真空乾燥することにより、白色粉末としてＮ−（２−Ｂｏｃａｍｉｎｏｅｔｈｙｌ）ｇｌｙｃｉｎｅ（ＢＯＣＰＮＡ−ＯＨ）３．８５ｇを得た。収率は９６％であった。
【００３６】
【産業上の利用可能性】
本発明の製造方法は、煩雑な操作を要さないとともに高収率でｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンおよびＢｏｃ型アミノ酸誘導体を合成でき、さらに大量生産への応用が容易である。したがって、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンおよびＢｏｃ型アミノ酸誘導体の工業的合成に好適に用いることができ、Ｂｏｃ型モノマーユニットを使用したＰＮＡ合成法の確立および機能性分子を導入したＢｏｃ型アミノ酸誘導体の工業的合成、およびそれを用いたＰＮＡモノマーユニットの工業的合成等の産業において利用することができる。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１−１は天然の核酸と、図１−２はペプチド核酸の構造を比較して示す説明図である。
【図２】図２は、Ｆｍｏｃ型およびＢｏｃ型モノマーユニットを比較して示す説明図である。
それぞれの図において、１は糖リン酸骨格を、２はＮ−（２−ａｍｉｎｏｅｔｈｙｌ）ｇｌｙｃｉｎｅ骨格をそれぞれ示す。
本発明は、アミノ酸誘導体およびその合成中間体であるｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンの製造方法に関し、より詳しくは、Ｂｏｃ型ＰＮＡを合成するためのモノマーユニットやＢｏｃ型機能性分子導入アミノ酸誘導体等を合成する際の塩基、機能性分子導入用基体として好適に用いられるアミノ酸誘導体およびその合成中間体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００１】
下式（I）
【化４】
【０００２】
特に、ＰＮＡ（Ｐｅｐｔｉｄｅ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ；ペプチド核酸）は、図１に示すように、ＤＮＡ等の天然の核酸の糖リン酸骨格をＮ−（２−ａｍｉｎｏｅｔｈｙｌ）ｇｌｙｃｉｎｅ骨格に変換した構造を有し、天然の核酸に比べて二重鎖形成能および塩基配列認識能が高く、さらに生体内ヌクレアーゼやプロテアーゼに安定であるため、アンチセンス分子として遺伝子治療への応用が検討されており、近年注目を集めている。ＰＮＡの上記の特徴は、天然の核酸の糖リン酸骨格が中性条件で負電荷を有するため、相補鎖間で静電的な反発が生じるのに対し、電荷を有さないＮ−（２−ａｍｉｎｏｅｔｈｙｌ）ｇｌｙｃｉｎｅ骨格を有するＰＮＡにおいては、相補鎖間で静電的な反発が生じないことによる。
【０００３】
ＰＮＡの合成は、ＤＮＡまたはＲＮＡを構成する４種の塩基（Ａ、Ｔ（Ｕ）、ＣおよびＧ）のいずれかを導入したアミノ酸（特にグリシン）誘導体（モノマーユニット）を、目的とする塩基配列に従って、通常の固相ペプチド合成法を用いて順次結合していくことにより行われる。ＰＮＡを合成するためのモノマーユニットには、図２（Ｂは塩基を表す。）に示すように、Ｆｍｏｃ型とＢｏｃ型の２種があるが、モノマーユニットの合成方法が確立されており、ＰＮＡオリゴマーを合成するのに一般的なＤＮＡ自動合成機を利用することができるＦｍｏｃ型の使用が現在主流となっている。しかしながら、Ｂｏｃ型モノマーユニットを使用してＰＮＡを合成する場合には、Ｆｍｏｃ型を用いる場合とは異なる塩基性条件に不安定な機能性分子をＰＮＡに導入できるという利点があるため、Ｂｏｃ型モノマーユニットを使用したＰＮＡ合成法の確立が急務となっている。
【０００４】
Ｂｏｃ型モノマーユニットを使用したＰＮＡ合成法の確立を妨げる障害の一つとして、塩基を導入する前のモノマーユニット、すなわち塩基導入用基体として用いる式Iで示されるＢｏｃ型アミノ酸誘導体の簡便かつ安価な合成法が確立されていないことが挙げられる。また、式Iのアミノ酸誘導体は、塩基の代わりに他の機能性分子を導入するための機能性分子導入用基体としても用途を有するため、その簡便かつ安価な合成法が確立されれば、機能性分子導入アミノ酸誘導体の合成も容易になる。
【０００５】
式Iのアミノ酸誘導体の合成法は、通常、エチレンジアミンを出発物質とし、その一方の窒素原子にｔ−ブトキシカルボニル基（Ｂｏｃ）を導入する工程と、他方の窒素原子に−ＣＨＲ１−ＣＯＯＨを導入する工程を含む。
【０００６】
エチレンジアミンの一方の窒素原子にＢｏｃを導入してｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを得る方法としては、例えば（ａ）エチレンジアミンに無水ｔ−ブトキシカルボン酸を、クロロホルム、メタノール、ジオキサン等の反応溶媒中で直接反応させる方法（Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．，３８（２２），４４３３−８；１９９５、Ｂｕｌｌ．Ｋｏｒｅａｎ Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１５（１２），１０２５−７；１９９４、Ｅｕｒ．Ｊ．Ｍｅｄ．Ｃｈｅｍ．，２６（９），９１５−２０；１９９１、Ｓｙｎｔｈ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２０（１６），２５５９−６４；１９９０、Ａｕｓｔ．Ｊ．Ｃｈｅｍ．，３９（３），４４７−５５；１９８６）、
【０００７】
【化５】
【化６】
【０００８】
また、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンに−ＣＨＲ１−ＣＯＯＨを導入して式Ｉのアミノ酸誘導体を得る方法としては、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンの保護されていない窒素原子にベンジル基を導入し、（ｃ）ブロモ酢酸ベンジルエステルと反応させた後、接触還元する方法が報告されている（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，６２（２），４１１−４１６；１９９７）。
【化７】
さらに、一方の窒素原子に−ＣＨＲ１−ＣＯＯＨを導入したエチレンジアミン誘導体の他方の窒素原子にＢｏｃを導入して式Ｉのアミノ酸誘導体を得る方法として、（ｄ）Ｎ−（２−アミノエチル）グリシンに無水ｔ−ブトキシカルボン酸を反応させる方法が報告されている（Ｈｅｉｍｅｒ，Ｅ．Ｐ．；Ｇａｌｌｏ−Ｔｏｒｒｅｓ，Ｈ．Ｅ．；Ｆｅｌｉｘ，Ａ．Ｍ．；Ａｈｍａｄ，Ｍ．；Ｌａｍｂｒｏｓ，Ｔ．Ｊ．；Ｓｃｈｅｉｄｌ，Ｆ．；Ｍｅｉｅｎｈｏｆｅｒ，Ｊ．，Ｉｎｔ．Ｊ．Ｐｅｐｔ．Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｒｅｓ．２３（２），２０３−２１１，１９８４）。
【化８】
しかしながら、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを製造する方法として、（ａ）の方法では、比較的収率良く目的物を得ることができるものの、ジ−（ｔ−ブトキシカルボニルアミノ）エチレンとｔ−ブトキシカルボン酸が副生成物として生じ、クロロホルム、メタノール、ジオキサン等の反応溶媒中に存在する。そのため、分配抽出操作や分配クロマトグラフィーが必要となり、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを効率よく大量かつ安価に製造するのは困難である。
【００１１】
また、（ｂ）の方法は、副生成物としてジ−（ｔ−ブトキシカルボニルアミノ）エチレンが生じないという利点を有するものの、多段階反応であるため約６０％と総収率が低く、また、用いた試薬を分配クロマトグラフィーにより除去しなければならないため、（ａ）の方法と同様に、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを効率よく大量かつ安価に製造するのは困難である。
【００１２】
したがって、（ａ）および（ｂ）の方法とも、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを工業的に製造する方法としては適さないものである。
【００１３】
また、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンから式Iのアミノ酸誘導体を得る方法として、（ｃ）の方法は、多段階反応であること、また、分液抽出操作が必要であることにより、工業的な製造には適さない。
【００１４】
さらに、式Iのアミノ酸誘導体を得る方法として、（ｄ）の方法は、分配クロマトグラフィーによる精製が不要であるという利点はあるものの、収率が６０％前後と低く、工業的な製造には適さない。すなわち、式Iのアミノ酸誘導体合成の効率の低さなどに起因して、光機能性ＰＮＡ分子を得る効率的な方法は確立されていない。したがって、式Iのアミノ酸誘導体を効率よく得る方法、および式Iのアミノ酸誘導体を用いた場合より高効率な光機能性ＰＮＡ分子の合成を可能にするアミノ酸誘導体の開発が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、煩雑な操作を要さないとともに収率が良く、かつ大量生産への応用が容易なアミン酸誘導体およびその合成中間体であるｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミン製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、その解決手段を見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
下記一般式（I）
【化９】
によって示されるアミノ酸誘導体の製造方法であって、
一般式（II）
【化１０】
で示される化合物の水酸化アルカリ金属塩水溶液による加水分解、およびカウンターカチオンとしてピリジニウムイオンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィーによるアルカリ金属イオンの除去によって、一般式（I）で示されるアミノ酸誘導体を得る工程を含む、前記製造方法において、一般式（ II ）で示される化合物をテトラヒドロフラン中にて、エチレンジアミンと無水ｔ−ブトキシカルボン酸との反応によって得られたｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンと下記一般式（ III ）
【化１１】
で示される化合物との反応によって得ることに基づく一般式（ I ）によって示されるアミノ酸誘導体の製造方法。
【００１７】
また、本発明は、一般式（I）、（II）および(III)で示される化合物において、Ｒ１が水素原子であり、Ｒ２がエチル基であることを特徴とする、前記の製造方法に関する。
【００１８】
さらに本発明は、一般式（I）で示されるアミノ酸誘導体がＢｏｃ型ＰＮＡを合成するためのモノマーユニットの合成工程における塩基導入用基体として使用されることを特徴とする、前記の製造方法に関する。
【発明の効果】
【００１９】
スルホン酸クロリド系および立体障害が大きい光機能性分子等のＰＮＡモノマー化は、一般式（I）で示される化合物を用いることによって行われる。したがって、本発明によれば、多種多様な機能性ＰＮＡモノマーを合成することができる。
【００２０】
【発明を実施するための形態】
以下に本発明の実施の態様をさらに詳細に記述する。
【００２１】
本発明においては、以下に示す工程にて、式（I）で示されるアミノ酸誘導体を製造する。
【化１２】
最初の工程は、エチレンジアミンに無水ｔ−ブトキシカルボン酸を、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を溶媒として使用して、試薬を用いることなく直接反応させ、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを製造する工程である。
【化１３】
ＴＨＦを溶媒として用いることにより、ジ−（ｔ−ブトキシカルボニルアミノ）エチレンを副生成物として生じることなく、９８％という高収率でｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを得ることができる。副生成物として生じるｔ−ブトキシカルボン酸は、大過剰に存在するエチレンジアミンと、ＴＨＦに不溶の塩を形成して反応系から除外されるため、分配クロマトグラフィーによる精製は不要である。
【００２４】
したがって、高収率で簡易にｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを製造することができ、さらに、分配クロマトグラフィーによる精製が不要であるため、大量生産への応用が容易である。さらに、過剰に存在するエチレンジアミンおよび溶媒として用いたＴＨＦは、精留後、再使用できるため、資源を有効に活用しつつ、生産コストの低減を図ることができる。尚、上記の反応において、反応条件は窒素気流下、室温であることが好ましい。
【００２５】
次の工程は、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンと、式（III）で示されるエステル体との反応により一般式（II）で示される化合物を製造する工程である。
【化１４】
上記の反応において、溶媒はクロロホルムおよびＴＨＦ等を用いることができるが、塩化メチレンを用いることが好ましい。また、触媒としては、３級アミン、とくにトリエチルアミンおよびジイソプロピルエチルアミン等を好適に用いることができる。反応条件は、窒素気流下室温とすることが好ましい。
【００２７】
式（III）で示されるエステル体のＲ１の種類により、最終生成物である式（I）で示されるアミノ酸誘導体がいずれのアミノ酸の誘導体となるかが決まるが、Ｒ１の種類によっては立体障害により上記の反応の収率が低下する。したがって、Ｒ１は好ましくは水素または炭素数１〜５、より好ましくは水素または炭素数１〜４の直鎖状若しくは分枝鎖状のアルキル基であり、さらに好ましくは水素、メチル基またはエチル基である。また、Ｒ２は、次反応で加水分解を行うという理由により、炭素数１〜４の直鎖状若しくは分枝鎖状のアルキル基であることが好ましいが、より好ましくはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基またはイソプロピル基であり、さらに好ましくはエチル基である。
【００２８】
次の工程は、式（II）で示される化合物を加水分解することにより式（I）で示されるアミノ酸誘導体を製造する工程である。
【化１５】
加水分解は、水酸化アリカリ金属塩水溶液にて行うことが好ましい。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウムまたはカリウムが好ましく、ナトリウムがとくに好ましい。また、加水分解の条件は、氷冷下または室温とすることが好ましい。
【００３０】
上記反応により、式（I）で示されるアミノ酸誘導体はナトリウム塩の形で得られるが、ナトリウムイオンは陽イオン交換クロマトグラフィーで容易に除くことができる。尚、ｔ−ブトキシカルボニル基は陽イオン交換樹脂に不安定であるため、収率低下を防ぐ観点より、カウンターカチオンとして、プロトンの代わりにピリジニウムイオンを用い
【００３１】
この工程は、加水分解という簡易な一段階反応であり、かつ大量生産への適用が困難なカラムクロマトグラフィーによる精製を要しないため、高収率で式（I）で示されるアミノ酸誘導体を製造することができ、さらに工業的生産への応用が容易である。
【００３２】
本発明のｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンおよびアミノ酸誘導体の製造方法は、アルカリ条件を使用しないものである。一方、核酸を構成する塩基を除く機能性分子にはアルカリ条件に不安定なものが多い。したがって、本発明の製造方法は、機能性分子導入用基体として使用する目的でアミノ酸誘導体を製造する場合にも好適に用いられる。
【００３３】
【実施例】
本願発明の製造方法につき、実施例においてさらに詳細に説明するが、本願発明はこれら実施例に限定されものではない。
【００３４】
（実施例１） ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンの製造
エチレンジアミン（９０．２ｇ、１．５０ｍｏｌ）のＴＨＦ溶液（６００ｍｌ）に無水ｔ−ブトキシカルボン酸（３２．７ｇ、０．１５ｍｏｌ）のＴＨＦ溶液（４００ｍｌ）を１時間かけて滴下し、さらに室温で１５時間攪拌した。次に、上清を傾瀉し６０℃で減圧蒸留した。残渣をＴＨＦに再度溶解し、ＭｇＳＯ４で乾燥後濾過し、濾液を濃縮することにより、無色オイルとしてｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミン、２３．７ｇを得た。収率は９８％であった。
【００３５】
（実施例２） ＢＯＣＰＮＡ−ＯＨの合成
ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンを、ブロモ酢酸エチルエステルと反応させて得られたｅｔｈｙｌ Ｎ−（２−Ｂｏｃａｍｉｎｏｅｔｈｙｌ）ｇｌｙｃｉｎａｔｅ（ＢＯＣＰＮＡ−ＯＥｔ；４．５２ｇ、１８．４ｍｍｏｌ）のＴＨＦ溶液（５ｍｌ）に２規定水酸化ナトリウム水溶液（１０ｍｌ、２０ｍｍｏｌ）を零度で滴下し、次いで反応液を室温で１５時間攪拌した。これを直接陽イオン交換カラムクロマトグラフィー（ＤＯＷＥＸ ５０Ｗ×８、ｐｙｒｉｄｉｎｉｕｍ ｆｏｒｍ）に付し、水で溶出した。溶出液を減圧濃縮し、さらに真空乾燥することにより、白色粉末としてＮ−（２−Ｂｏｃａｍｉｎｏｅｔｈｙｌ）ｇｌｙｃｉｎｅ（ＢＯＣＰＮＡ−ＯＨ）３．８５ｇを得た。収率は９６％であった。
【００３６】
【産業上の利用可能性】
本発明の製造方法は、煩雑な操作を要さないとともに高収率でｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンおよびＢｏｃ型アミノ酸誘導体を合成でき、さらに大量生産への応用が容易である。したがって、ｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンおよびＢｏｃ型アミノ酸誘導体の工業的合成に好適に用いることができ、Ｂｏｃ型モノマーユニットを使用したＰＮＡ合成法の確立および機能性分子を導入したＢｏｃ型アミノ酸誘導体の工業的合成、およびそれを用いたＰＮＡモノマーユニットの工業的合成等の産業において利用することができる。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１−１は天然の核酸と、図１−２はペプチド核酸の構造を比較して示す説明図である。
【図２】図２は、Ｆｍｏｃ型およびＢｏｃ型モノマーユニットを比較して示す説明図である。
それぞれの図において、１は糖リン酸骨格を、２はＮ−（２−ａｍｉｎｏｅｔｈｙｌ）ｇｌｙｃｉｎｅ骨格をそれぞれ示す。
Claims (4)
- 下記一般式（I）
によって示されるアミノ酸誘導体の製造方法であって、
一般式（II）
で示される化合物の水酸化アルカリ金属塩水溶液による加水分解、およびカウンターカチオンとしてピリジニウムイオンを用いた陽イオン交換クロマトグラフィーによるアルカリ金属イオンの除去によって、一般式（I）で示されるアミノ酸誘導体を得る工程を含む、前記製造方法において、一般式（ II ）で示される化合物をテトラヒドロフラン中にて、エチレンジアミンと無水ｔ−ブトキシカルボン酸との反応によって得られたｔ−ブトキシカルボニルアミノエチルアミンと下記一般式（ III ）
で示される化合物との反応によって得ることに基づく一般式（ I ）によって示されるアミノ酸誘導体の製造方法。 - アルカリ金属が、リチウム、ナトリウムまたはカリウムであることを特徴とする、請求項１に記載の製造方法。
- 一般式（I）、（II）および（III）で示される化合物において、Ｒ１が水素原子であり、Ｒ２がエチル基であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
- 一般式（I）で示されるアミノ酸誘導体がＢｏｃ型ＰＮＡを合成するためのモノマーユニットの合成工程における塩基導入用基体として使用されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
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