JP6119968B2 - アミノ酸イオン液体を用いたペプチドの製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1、非特許文献1及び非特許文献2には、イオン液体と結合したアミノ酸等に、保護基を有するアミノ酸を反応させるペプチド等の合成方法が記載されている。これら文献では、イオン液体とアミノ酸等を結合させて、有機溶媒へのアミノ酸の溶解度を向上させるとともに、イオン液体を保護基としても使用する。しかしこの方法では、保護基および縮合剤(カップリング剤)を使用しているため、工程が多く、複雑である。
一方、特許文献2のように、ペプチド加水分解酵素又は縮合剤の不存在下で、イオン液体化されたアミノ酸又はペプチドを、別のアミノ酸又はペプチドと反応させることにより、ペプチドを合成する方法も存在する。縮合剤の不存在下で行うため、工程を簡略化できるメリットは大きいものの、実際のところその反応効率において未だ課題が残っていた。
すなわち、本発明は以下の内容を含み得るものである。
[1] (A)イオン液体化された第一のアミノ酸又はペプチドと、(B)第二のアミノ酸若しくはペプチド又はそれらのエステルとを、(C)ハロゲン化水素、水素原子の一部又はすべてがハロゲン置換された有機酸、および該有機酸の塩から選択される1種以上の存在下で反応させる工程を含む、ペプチドの製造方法。
[2] (A)イオン液体化されたアミノ酸又はペプチドが、4級ホスホニウム型イオン、4級アンモニウム型イオン、イミダゾリウム型イオン、ピリジニウム型イオン、ピロリジニウム型イオンおよびピペリジニウム型イオンから選択される1種以上のカチオンと、アミノ酸又はペプチドのアニオンとが、イオン結合しているカルボキシラートである、[1]記載の製造方法。
[3] (A)イオン液体化された第一のアミノ酸又はペプチドを構成するカチオンが、4級アルキルホスホニウムイオン、4級アルキルアンモニウムイオン、ジアルキルイミダゾリウムイオン、アルキルピリジニウムイオン、ジアルキルピロリジニウムイオン及びジアルキルピぺリジニウムイオンから選ばれる少なくとも1種である、[1]又は[2]に記載の製造方法。
[4] 前記4級アルキルホスホニウムイオン、4級アルキルアンモニウムイオン、ジアルキルイミダゾリウムイオン、アルキルピリジニウムイオン、ジアルキルピロリジニウムイオン及びジアルキルピぺリジニウムイオンにおけるアルキル基の炭素数が、1〜12である、[3]に記載の製造方法。
[5] (A)イオン液体化された第一のアミノ酸又はペプチドが、アミノ酸又はペプチドのアミノ基又はカルボキシ基の少なくとも一部において保護されているものである、[1]〜[4]の何れか1項記載の製造方法。
[6] (A)イオン液体化された第一のアミノ酸又はペプチドを構成するアミノ酸が、プロリン、フェニルアラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、グリシン、アラニン、およびスレオニンから選択される、[1]〜[5]の何れか1項記載の製造方法。
[7] (B)第二のアミノ酸又はペプチドを構成するアミノ酸が、プロリン、フェニルアラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、グリシン、アラニン、およびスレオニンから選択される、[1]〜[6]の何れか1項記載の製造方法。
[8] (B)成分が、アミノ酸又はペプチドのアルキルエステルである、[1]〜[7]の何れか1項記載の製造方法。
[9] (C)成分が、塩化水素、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、およびそれらの塩から選択される1種以上である、[1]〜[8]のいずれか1項記載の方法。
[10] (C)成分が、トリクロロ酢酸またはその塩である、[9]記載の方法。
[11] 反応場における水または溶媒の含有量が、反応場全体の10質量%以下である、[1]〜[10]のいずれか1項記載の方法。
[12] ペプチド結合の形成を0〜200℃の温度で行う、[1]〜[11]のいずれか1項記載の方法。
[13] ペプチド結合の形成を40〜80℃の温度で行う、[12]記載の方法。
さらに、本発明によると、副反応を制御することができ、高収率を期待することができる。
より詳細には、当該第一のアミノ酸又はペプチドのアミノ基と、当該第二のアミノ酸若しくはペプチド又はそれらのエステルのカルボキシ基とを結合させることを特徴とする。
本発明では、(A)イオン液体化された第一のアミノ酸又はイオン液体化された第一のペプチドを反応原料として用いる。
当該イオン液体化された第一のアミノ酸又はペプチドとしては、(a)4級化ヘテロ原子を有する化合物を構成するカチオン、例えば、4級ホスホニウム型イオン、4級アンモニウム型イオン、イミダゾリウム型イオン、ピリジニウム型イオン、ピロリジニウム型イオンおよびピペリジニウム型イオン等と、(b)アミノ酸又はペプチドのアニオンとがイオン結合しているものが挙げられる。本発明においては、カルボキシラート、つまり、アミノ酸又はペプチド中のカルボキシ基により、上記4級化ヘテロ原子を有する化合物を構成するカチオンとイオン結合を形成しているものが好ましい。
具体的に上記(a)カチオンは、4級アルキルホスホニウムイオン、4級アルキルアンモニウムイオン、ジアルキルイミダゾリウムイオン、アルキルピリジニウムイオン、ジアルキルピロリジニウムイオン及びジアルキルピペリジニウムイオンから選ばれる少なくとも1種が好ましく、4級アルキルホスホニウムイオンまたは4級アルキルアンモニウムイオンから選ばれる少なくとも1種がより好ましく、4級アルキルホスホニウムイオンがさらに好ましい。
上記のカチオンにおけるアルキル基の各炭素数は1〜12であるのが好ましく、より好ましくは1〜6であり、最も好ましくは1〜4である。複数あるアルキル基は同一でも異なっていてもよい。4級アルキルホスホニウムイオン、4級アルキルアンモニウムイオンの場合には、同一であるのが好ましい。
炭素数が1〜12のアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、sec−ペンチル基、tert−ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、tert−オクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、イソデシル基、ウンデシル基、ドデシル基、等が挙げられる。
炭素数が1〜6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、sec−ペンチル基、tert−ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。
炭素数が1〜4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等が挙げられる。
テトラブチルホスホニウムイオン、テトラエチルホスホニウムイオン、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、またはヘキシルトリエチルアンモニウムイオンが好ましく、テトラブチルホスホニウムイオン、またはテトラエチルホスホニウムイオンがより好ましく、テトラブチルホスホニウムイオンがさらに好ましい。
これらは塩化物、臭化物、水酸化物などとして、東京化成工業株式会社、北興化学株式会社や東洋合成株式会社などから容易に入手することができる。
かさ高い有機カチオンとアニオンとを組み合わせた塩は融点が低く、低温でも溶融状態にある。このような塩類のうち、融点が100℃以下のものはイオン液体(ionic liquid)とよばれ、特に常温で液体状態のものを常温イオン液体(room temperature ionic liquid)という。例えば、「イオン液体とコロイド化学」(福岡大学理学集報36(1):45-54)に記載された1−ブチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート(bmimBF4)等を言い、この文献の内容は、本件明細書の記載に含まれるものとする。
アミノ基の保護基としては、例えば、ホルミル基、(C1−C6)アルキル−カルボニル基(例、アセチル、プロピオニル)、(C1−C6)アルコキシ−カルボニル基(例、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、tert−ブトキシカルボニル)、ベンゾイル基、(C7−C10)アラルキル−カルボニル基(例、ベンジルカルボニル)、(C7−C14)アラルキルオキシ−カルボニル基(例、ベンジルオキシカルボニル、9−フルオレニルメトキシカルボニル)、トリチル基、フタロイル基、N,N−ジメチルアミノメチレン基、シリル基(例、トリメチルシリル、トリエチルシリル、ジメチルフェニルシリル、tert−ブチルジメチルシリル、tert−ブチルジエチルシリル)、(C2−C6)アルケニル基(例、1−アリル)などが挙げられる。これらの基は、ハロゲン原子(例、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素)、(C1−C6)アルコキシ基(例、メトキシ、エトキシ、プロポキシ)、ニトロ基などから選ばれる1ないし3個の置換基で置換されていてもよい。
なお、4級化ヘテロ原子を有する化合物、アミノ酸及びペプチド、イオン液体化されたアミノ酸又はペプチドについてのAcc. Chem. Res. 2007, 40, pp.1122-1129の記載は、本件明細書の記載に含まれるものとする。
本発明では、上記(A)成分と反応させる第二の成分として、(B)第二のアミノ酸又は第二のペプチド、あるいは、当該第二のアミノ酸のエステル又は第二のペプチドのエステルを用いる。第二のアミノ酸又はペプチドを構成するアミノ酸としては、一分子内にアミノ基とカルボキシ基を少なくとも一つずつ有するものであれば、特に限定されないが、例えば、プロリン(Pro)、チロシン(Tyr)、フェニルアラニン(Phe)、バリン(Val)、ロイシン(leu)、イソロイシン(Ile)、グリシン(Gly)、N−メチルグリシン、メチオニン(Met)、セリン(Ser)、アラニン(Ala)、β−アラニン、N−メチル−β−アラニン、スレオニン(Thr)、アスパラギン酸(Asp)、グルタミン (Gln)、グルタミン酸(Glu)、ヒスチジン(His)、リジン(Lys)、及びアルギニン(Arg)、またはそれらの誘導体などが挙げられる。これらのうち、プロリン、フェニルアラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、グリシン、アラニン、またはスレオニンが好ましく、プロリン、バリン、ロイシン、イソロイシン、グリシン、アラニン、またはスレオニンがより好ましく、プロリン、バリン、ロイシン、またはイソロイシンがさらに好ましい。
本発明では、(B)成分として、第二のアミノ酸又はペプチド若しくはそれらのエステルがイオン液体化されているものを用いることもできる。この場合、イオン液体化するために上記したのと同じ4級化ヘテロ原子を有する化合物を用い、上記(A)成分についてと同様の方法でイオン液体化することができる。
本発明では、(C)ハロゲン化水素、水素原子の一部又はすべてがハロゲン置換された有機酸、および該有機酸の塩から選択される1種以上の存在下で(A)成分と(B)成分を反応させて、当該第一のアミノ酸又はペプチドと当該第二のアミノ酸またはペプチド間にペプチド結合を形成させることを特徴とする。ペプチド結合は、イオン液体化された第一のアミノ酸又はペプチドのアミノ基と第二のアミノ酸又はペプチドのカルボキシ基が結合したペプチド結合である。
水素原子の一部又はすべてがハロゲン置換された有機酸は、上述した塩素、臭素、フッ素、またはヨウ素により、有機酸上の水素基の一部又はすべてが置換されたものである。当該ハロゲン置換された有機酸としては、例えば、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸等が好ましく、より好ましくはトリクロロ酢酸が適当である。
無機塩基との塩として、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、亜鉛塩、銀塩、アンモニウム塩等が挙げられる。
有機塩基との塩として、例えば、メチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、トリス(ヒドロキシメチル)メチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、N,N’−ジベンジルエチレンジアミン、グアニジン、ピリジン、ピコリン、コリン、シンコニン、メグルミン、アミノ酸(アルギニン、リジン等)等との塩が挙げられる。
(C)水素原子の一部又はすべてがハロゲン置換された有機酸の塩としては、トリクロロ酢酸アンモニウム塩が好ましい。
本発明では、反応場が不活性ガス雰囲気下、好ましくは、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス雰囲気下であることが好ましい。
尚、アミノ基又はカルボキシ基が保護されている第一や第二のアミノ酸、ペプチド、又はそれらのエステルを反応原料として用いた場合には、これらの保護基を、常法により、例えば、接触還元法等により、脱離(脱保護)させることができる。
本発明の合成方法により得られたペプチド(オリゴペプチドやポリペプチド)は、機能性食品や調味料などを含む食品、輸液などの栄養組成物や飼料などの有効成分として、医薬品の活性成分として、又、各種試薬の有効成分などとして、幅広く使用することができる。
次に本発明を実施例により具体的に説明する。なお、実施例は本発明の単なる例示であり、特に断らない限り、本発明の範囲が実施例に限定されることはない。
市販のL−プロリン(以下L−Pro、Sigma社製)と40質量%水酸化テトラブチルホスホニウム水溶液(以下TBP−OH)を等モル(L−Pro:TBP−OH=1:1)になるように混合し(合計50g)、50mmHgに減圧しながら60℃に加温した水浴中で攪拌し、水を蒸発させることで脱水縮合を行った(水分含量0.11質量%)。このようにして調製したイオン液体化L−プロリン−テトラブチルホスホニウム(以下L−Pro−TBP)は無色透明の液体であった。
上記L−Pro−TBPの1kgに対し、L−バリンメチルエステル塩酸塩(以下L−Val−OMe・HCl、Sigma社製)が500mmolとなるように当該L−Val−OMe・HClを加え、L−Pro−TBPにL−Val−OMe・HClを溶解させた(反応場全体に対する水の量0.11質量%)。得られた溶液をよく攪拌して溶液全体が均一になったことを確認後、L−Pro−TBP100mol%に対し塩化水素、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリクロロ酢酸アンモニウムのいずれか一つを10mol%となるように添加した。均一になったことを確認後、水浴中で攪拌しながら60℃に加温して反応を開始した。各経時サンプルをHPLCで分析し、L−バリル−L−プロリン(L−Val−L−Pro)の生成確認を行った。
なお、TBP−OHは北興化学より入手した。
Claims (11)
- (A)イオン液体化された第一のアミノ酸又はペプチドと、(B)第二のアミノ酸若しくはペプチド又はそれらのエステルとを、(C)トリクロロ酢酸またはその塩の存在下で反応させる工程を含む、ペプチドの製造方法。
- (A)イオン液体化されたアミノ酸又はペプチドが、
4級ホスホニウム型イオン、4級アンモニウム型イオン、イミダゾリウム型イオン、ピリジニウム型イオン、ピロリジニウム型イオンおよびピペリジニウム型イオンから選択される1種以上のカチオンと、アミノ酸又はペプチドのアニオンとが、イオン結合しているカルボキシラートである、請求項1記載の製造方法。 - (A)イオン液体化された第一のアミノ酸又はペプチドを構成するカチオンが、4級アルキルホスホニウムイオン、4級アルキルアンモニウムイオン、ジアルキルイミダゾリウムイオン、アルキルピリジニウムイオン、ジアルキルピロリジニウムイオン及びジアルキルピぺリジニウムイオンから選ばれる少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記4級アルキルホスホニウムイオン、4級アルキルアンモニウムイオン、ジアルキルイミダゾリウムイオン、アルキルピリジニウムイオン、ジアルキルピロリジニウムイオン及びジアルキルピぺリジニウムイオンにおけるアルキル基の炭素数が、1〜12である、請求項3に記載の製造方法。
- (A)イオン液体化された第一のアミノ酸又はペプチドが、アミノ酸又はペプチドのアミノ基又はカルボキシ基の少なくとも一部において保護されているものである、請求項1〜4の何れか1項記載の製造方法。
- (A)イオン液体化された第一のアミノ酸又はペプチドを構成するアミノ酸が、プロリン、フェニルアラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、グリシン、アラニン、およびスレオニンから選択される、請求項1〜5の何れか1項記載の製造方法。
- (B)第二のアミノ酸又はペプチドを構成するアミノ酸が、プロリン、フェニルアラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、グリシン、アラニン、およびスレオニンから選択される、請求項1〜6の何れか1項記載の製造方法。
- (B)成分が、アミノ酸又はペプチドのアルキルエステルである、請求項1〜7の何れか1項記載の製造方法。
- 反応場における水または溶媒の含有量が、反応場全体の10質量%以下である、請求項1〜8のいずれか1項記載の方法。
- ペプチド結合の形成を0〜200℃の温度で行う、請求項1〜9のいずれか1項記載の方法。
- ペプチド結合の形成を40〜80℃の温度で行う、請求項10記載の方法。
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