JP7836059B2 - 双性イオン及び難溶性物質溶解剤 - Google Patents

双性イオン及び難溶性物質溶解剤

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本発明は、双性イオン及び難溶性物質溶解剤に関する。
種々の生理活性その他の特性を有するにもかかわらず、難溶性である物質はその応用性が制限されている。そのような難溶性物質の溶媒としては、ジメチルスルホキシド(DMSO)がよく用いられる。しかし、DMSOには溶解しない物質もあるほか、DMSOの毒性も懸念されており、新たな溶媒が求められている。また、DMSOは、細胞を凍結保存する際の凍結保存剤としても使用されているが、凍結保存された細胞はレシピエントに輸液されるか、又は細胞を扱う担当者の取り扱いにより、高血圧、吐き気及び嘔吐を引き起こすことが知られており、新たな細胞の凍結保存剤が求められている。
金沢大学の黒田らは、新たな低毒性溶媒としていくつかの双性イオンを開発している(特許文献1~3、非特許文献1~4)。
特開2018-191623号公報 特開2022-108914号公報 特開2023-123780号公報
Synthesis of N-oxyethylene substituted imidazolium-based zwitterions as a recyclable solvent for cellulose dissolution(Cellulose(2023)30:87-109) オリゴエーテルを有する新規双性イオンを用いたセルロース溶解(セルロース学会第29回大会) 柔軟なスペーサーを有する低粘性双性イオンの開発(第12回イオン液体討論会) バイオマス処理へ向けた低粘性双性イオンの開発(2021年度日本化学会)
しかし、前記の双性イオンや双性イオン液体は、まだ溶解できる物質の種類が少なく、且つ細胞に対する毒性があり、実用性が十分でなかった。
従って、本発明の課題は、広範囲の難溶性物質を溶解でき、細胞毒性が弱い物質を提供することにある。
そこで、本発明者らは、前記既報告の双性イオンの化学構造について種々検討し、中程度の親水性を有するエーテル鎖を双性イオンのカチオン側鎖やアニオンとカチオンの間(スペーサー)に導入した新たな双性イオンを合成し、その難溶性物質に対する溶解性を検討したところ、下記一般式(1)で表される双性イオンが、既存の双性イオンや双性イオン液体で溶解できなかった物質を溶解できることを見出した。また、この双性イオンは、細胞毒性が弱く、細胞の凍結保存剤としても、有用であることを見出した。
すなわち本発明は、次の発明[1]~[9]を提供するものである。
[1]一般式(1)
(R1は、置換されているかもしくは非置換の炭素数1~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は置換されているかもしくは非置換の炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基を示し、
Aは、双性イオンのカチオン部であり、イミダゾリウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、モルホリニウムカチオン、シクロプロペニリウムカチオン及びピペリジニウムカチオンから選ばれるカチオンを示し、
2は、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
3は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
4は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
mは、1~150の数を示し、
nは、0~10の数を示し、
Bは、双性イオンのアニオン部であり、-OSO3 -、-SO3 -、-COO-、-OP=O(H)O-、-OP=O(CH3)O-、-OP=O(OR5)O-、及び-OP=O(OH)O-から選ばれるアニオンを示し、
5は炭素数1~8のヘテロ原子を有していても良いアルキル基を示す。
ただし、R1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=CH2CH2、R3=CH2CH2、n=3、かつB=COO-である化合物、R1=CH3、R4=CH2CH2、m=1、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH21,3,4または5、n=0、かつB=COO-である化合物、
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH21,3または5、n=0、かつB=COO-である化合物、
1=CH3、R4=CH2CH2、m=3、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH23または5、n=0、かつB=COO-である化合物、
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=SO3 -である化合物、
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=CH2CH2、n=0、かつB=SO3 -である化合物、及び
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=アンモニウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=COO-である化合物を除く。)
で表される双性イオン。
[2]R1が、炭素数1~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基である、[1]記載の双性イオン。
[3]Aが、イミダゾリウムカチオン、アンモニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、モルホリニウムカチオン又はピペリジニウムカチオンである、[1]又は[2]記載の双性イオン。
[4]Bが、-COO-、-SO3 -、及び-OP=O(OH)O-から選ばれるアニオンである、[1]~[3]のいずれかに記載の双性イオン。
[5]以下の(i)~(iii)から選ばれる1又は2以上の条件を満たす、[1]~[4]のいずれかに記載の双性イオン。
(i)R1が、炭素数2~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基である
(ii)R4が、炭素数3~4のアルキレン基である
(iii)mが4以上150以下の数である
[6]一般式(1)
(R1は、置換されているかもしくは非置換の炭素数1~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は置換されているかもしくは非置換の炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基を示し、
Aは、双性イオンのカチオン部であり、イミダゾリウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、モルホリニウムカチオン、シクロプロペニリウムカチオン及びピペリジニウムカチオンから選ばれるカチオンを示し、
2は、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
3は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
4は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
mは、1~150の数を示し、
nは、0~10の数を示し、
Bは、双性イオンのアニオン部であり、-OSO3 -、-SO3 -、-COO-、-OP=O(H)O-、-OP=O(CH3)O-、-OP=O(OR5)O-、及び-OP=O(OH)O-から選ばれるアニオンを示し、
5は炭素数1~8のヘテロ原子を有していても良いアルキル基を示す。
ただし、R1=CH3、R4=CH2CH2、m=1~2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=COO-である化合物、及び、
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH25、n=0、かつB=COO-である化合物を除く。)
で表される双性イオンを含有する、難溶解性物質(セルロースを除く)の溶解剤。
[7]以下の(i)~(iii)から選ばれる1又は2以上の条件を満たす、[6]記載の難溶解性物質(セルロースを除く)の溶解剤。
(i)R1が、炭素数2~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基である
(ii)R4が、炭素数3~4のアルキレン基である
(iii)mは、4~150の数を示す
[8]一般式(1)
(R1は、置換されているかもしくは非置換の炭素数1~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は置換されているかもしくは非置換の炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基を示し、
Aは、双性イオンのカチオン部であり、イミダゾリウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、モルホリニウムカチオン、シクロプロペニリウムカチオン及びピペリジニウムカチオンから選ばれるカチオンを示し、
2は、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
3は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
4は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
mは、1~150の数を示し、
nは、0~10の数を示し、
Bは、双性イオンのアニオン部であり、-OSO3 -、-SO3 -、-COO-、-OP=O(H)O-、-OP=O(CH3)O-、-OP=O(OR5)O-、及び-OP=O(OH)O-から選ばれるアニオンを示し、
5は炭素数1~8のヘテロ原子を有していても良いアルキル基を示す。
ただし、R1=CH3、R4=CH2CH2、m=1~2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=COO-である化合物、
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH25、n=0、かつB=COO-である化合物、
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=SO3 -である化合物、
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=アンモニウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=COO-である化合物、及び
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=CH2CH2、n=0、かつB=SO3 -である化合物を除く。)
で表される双性イオンを含有する、細胞の凍結保存剤。
[9]以下の(i)~(iii)から選ばれる1又は2以上の条件を満たす[8]記載の細胞の凍結保存剤。
(i)R1が、炭素数2~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基である
(ii)R4が、炭素数3~4のアルキレン基である
(iii)mは、4~150の数を示す
本発明の双性イオンは、広範囲の難溶性物質に対する優れた溶解性を有し、種々の難溶解性物質の溶解剤として有用である。また、本発明の双性イオンは、細胞毒性が弱く、細胞の凍結保存剤としても有用である。
OP3imC3C及びOP3imC4Sのマウス線維芽細胞の細胞毒性試験の結果を示す。 OE9imC3C及びOE9imC4Sのマウス線維芽細胞の細胞毒性試験の結果を示す。 OE2AnC2OE2OM1C及びOE2MoC2OE2OM1Cのマウス線維芽細胞の細胞毒性試験の結果を示す。 ヒト乳がん細胞の凍結保存性試験の結果を示す。 ヒト腎細胞の凍結保存性試験の結果を示す。 ヒト肺がん細胞の凍結保存性試験の結果を示す。 ヒト腎細胞の凍結保存性試験の結果を示す。 ヒト肺がん細胞の凍結保存性試験の結果を示す。
本明細書において、双性イオンとは、双性イオン構造を有するイオンをいう。ここで、双性イオンとは、1分子内に正電荷と負電荷の両方を持つ分子であり、Zwitterionとも称される。
本明細書において、難溶性物質とは、水等の溶媒に対する溶解性が低い物質をいう。難溶性物質の溶解剤とは、難溶解性物質を溶解させる剤をいう。また、本明細書において、難溶性と難溶解性は同義語として扱う。
本発明において、細胞の凍結保存剤とは、種々の細胞を凍結保存する際に添加される剤であり、凍結及び解凍時の細胞を保護するための添加剤である。
本発明の一態様は、一般式(1)
(R1は、置換されているかもしくは非置換の炭素数1~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基を示し、
Aは、双性イオンのカチオン部であり、イミダゾリウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、モルホリニウムカチオン、シクロプロペニリウムカチオン及びピペリジニウムカチオンから選ばれるカチオンを示し、
2は、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
3は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
4は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
mは、1~150の数を示し、
nは、0~10の数を示し、
Bは、双性イオンのアニオン部であり、-OSO3 -、-SO3 -、-COO-、-OP=O(H)O-、-OP=O(CH3)O-、-OP=O(OR5)O-、及び-OP=O(OH)O-から選ばれるアニオンを示し、
5は炭素数1~8のヘテロ原子を有していても良いアルキル基を示す。
ただし、R1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=CH2CH2、R3=CH2CH2、n=3、かつB=COO-である化合物、R1=CH3、R4=CH2CH2、m=1、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH21,3,4または5、n=0、かつB=COO-である化合物、
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH21,3または5、n=0、かつB=COO-である化合物、
1=CH3、R4=CH2CH2、m=3、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH23または5、n=0、かつB=COO-である化合物、
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=SO3 -である化合物、
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=CH2CH2、n=0、かつB=SO3 -である化合物、及び
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=アンモニウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=COO-である化合物を除く。)
で表される双性イオンである。
本発明の双性イオンでは、Aで示されるカチオン部分と、Bで示されるアニオン部分とを有する。そして、本発明の双性イオンは、中程度の親水性を有するエーテル鎖((OR4)及び(OR3))を双性イオンのカチオン側鎖やアニオンとカチオンの間(スペーサー部分)に導入した点に特徴を有する。この構造により、既存の双性イオン化合物に比べて、広範囲の難溶性物質の溶解性を顕著に向上させているものと考えられる。
1は、置換されているかもしくは非置換の炭素数1~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は置換されているかもしくは非置換の炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基を示す。
「置換されているかもしくは非置換の」とは、ある基の水素原子が他の基で置換されていても、置換されていなくてもよいことを意味する。ここで、置換しうる置換基としては、特に限定されない。
また、一つの置換基に対して、さらに置換される置換基の数は特に制限はなく、所望のグリコールエーテルの構造を考慮して適宜選択されうる。なお、上記において、同一の置換基で置換されることはない。すなわち、置換基としてのアルキル基は、アルキル基で置換されることはない。
このような置換基の例としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、メチル基、エチル基、tert-ブチル基、ドデシル基等のアルキル基、フェニル基、p-トリル基、キシリル基、クメニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナントリル基等の芳香族炭化水素基、メトキシ基、エトキシ基、tert-ブトキシ基等のアルコキシ基、フェノキシ基、p-トリルオキシ基等のアリールオキシ基、メトキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基、オクチロキシカルボニル基、フェノキシカルボニル等のアルコキシカルボニル基、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等のアシルオキシ基、アセチル基、ベンゾイル基、イソブチリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、メトキサリル基等のアシル基、メチルスルファニル基、tert-ブチルスルファニル基等のアルキルスルファニル基、フェニルスルファニル基、p-トリルスルファニル基等のアリールスルファニル基、メチルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基等のアルキルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、モルホリノ基、ピペリジノ基等のジアルキルアミノ基、フェニルアミノ基、p-トリルアミノ基等のアリールアミノ基等の他、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ホルミル基、メルカプト基、スルホ基、メシル基、p-トルエンスルホニル基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、トリクロロメチル基、トリメチルシリル基、ホスフィニコ基、ホスホノ基等が挙げられる。中でも、溶解度の観点で、メチル基、エチル基、tert-ブチル基、ドデシル基等のアルキル基が好ましい。
炭素数1~20の直鎖状又は分岐状の飽和又は不飽和の炭化水素基としては、炭素数1~16の直鎖状又は分岐状の飽和又は不飽和の炭化水素基が好ましく、炭素数1~12の直鎖状又は分岐状の飽和又は不飽和の炭化水素基がより好ましく、炭素数1~8の直鎖状又は分岐状の飽和又は不飽和の炭化水素基がさらに好ましく、炭素数1~6の直鎖状又は分岐状の飽和又は不飽和の炭化水素基がよりさらに好ましい。
炭素数1~20の直鎖状又は分岐状の飽和炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソアミル基、tert-ペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基、3-メチルペンタン-2-イル基、3-メチルペンタン-3-イル基、4-メチルペンチル基、4-メチルペンタン-2-イル基、1,3-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、3,3-ジメチルブタン-2-イル基、n-ヘプチル基、1-メチルヘキシル基、3-メチルヘキシル基、4-メチルヘキシル基、5-メチルヘキシル基、1-エチルペンチル基、1-(n-プロピル)ブチル基、1,1-ジメチルペンチル基、1,4-ジメチルペンチル基、1,1-ジエチルプロピル基、1,3,3-トリメチルブチル基、1-エチル-2,2-ジメチルプロピル基、n-オクチル基、2-メチルヘキサン-2-イル基、2,4-ジメチルペンタン-3-イル基、1,1-ジメチルペンタン-1-イル基、2,2-ジメチルヘキサン-3-イル基、2,3-ジメチルヘキサン-2-イル基、2,5-ジメチルヘキサン-2-イル基、2,5-ジメチルヘキサン-3-イル基、3,4-ジメチルヘキサン-3-イル基、3,5-ジメチルヘキサン-3-イル基、1-メチルヘプチル基、2-メチルヘプチル基、5-メチルヘプチル基、2-メチルヘプタン-2-イル基、3-メチルヘプタン-3-イル基、4-メチルヘプタン-3-イル基、4-メチルヘプタン-4-イル基、1-エチルヘキシル基、2-エチルヘキシル基、1-プロピルペンチル基、2-プロピルペンチル基、1,1-ジメチルヘキシル基、1,4-ジメチルヘキシル基、1,5-ジメチルヘキシル基、1-エチル-1-メチルペンチル基、1-エチル-4-メチルペンチル基、1,1,4-トリメチルペンチル基、2,4,4-トリメチルペンチル基、1-イソプロピル-1,2-ジメチルプロピル基、1,1,3,3-テトラメチルブチル基、n-ノニル基、1-メチルオクチル基、6-メチルオクチル基、1-エチルヘプチル基、1-(n-ブチル)ペンチル基、4-メチル-1-(n-プロピル)ペンチル基、1,5,5-トリメチルヘキシル基、1,1,5-トリメチルヘキシル基、2-メチルオクタン-3-イル基、n-デシル基、1-メチルノニル基、1-エチルオクチル基、1-(n-ブチル)ヘキシル基、1,1-ジメチルオクチル基、3,7-ジメチルオクチル基、n-ウンデシル基、1-メチルデシル基、1-エチルノニル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、1-メチルトリデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基等が挙げられる。
中でも、製造の観点で、メチル基、エチル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、n-ヘキシル基、2-エチルヘキシル基が好ましい。さらに好ましくは毒性の観点でメチル基、エチル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基が好ましい。
炭素数1~20の直鎖状又は分岐状の不飽和炭化水素基の具体例としては、ビニル基、1-プロペニル基、アリル基、1-ブテニル基、3-ブテニル基、イソプレニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基(例えば、オレイル基((Z)-オクタデカ-9-エン-1-イル基))、リノレオイル基((9Z,12Z)-オクタデカ-9,12-ジエノイル基)、α-リノレノイル基((9Z,12Z,15Z)-オクタデカ-9,12,15-トリエノイル基)、γ-リノレノイル基((6Z,9Z,12Z)-オクタデカ-6,9,12-トリエノイル基)等が挙げられる。
炭素数3~20の飽和又は不飽和の非芳香族環状炭化水素基としては、炭素数3~12の飽和又は不飽和の非芳香族環状炭化水素基が好ましく、炭素数3~8の飽和又は不飽和の非芳香族環状炭化水素基がより好ましく、炭素数3~6の飽和又は不飽和の非芳香族環状炭化水素基がさらに好ましい。
炭素数3~20の飽和の非芳香族環状炭化水素基の具体例としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられ、製造の観点で、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が好ましい。
また、炭素数3~20の不飽和の非芳香族環状炭化水素基の具体例としては、シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、2,4-シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基、2,5-シクロヘキサジエニル基、シクロオクテニル基等が挙げられる。
炭素数6~30の芳香族炭化水素基としては、炭素数6~24の芳香族炭化水素基が好ましく、炭素数6~18の芳香族炭化水素基がより好ましく、炭素数6~10の芳香族炭化水素基がさらに好ましい。具体的には、フェニル基、ビフェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、9-アンスリル基、9-フェナントリル基、1-ピレニル基、5-ナフタセニル基、1-インデニル基、2-アズレニル基、9-フルオレニル基、ターフェニル基、クオーターフェニル基、メシチル基、ペンタレニル基、ビナフタレニル基、ターナフタレニル基、クオーターナフタレニル基、ヘプタレニル基、ビフェニレニル基、インダセニル基、フルオランテニル基、アセナフチレニル基、アセアントリレニル基、フェナレニル基、フルオレニル基、アントリル基、ビアントラセニル基、、ターアントラセニル基、クオーターアントラセニル基、アントラキノリル基、フェナントリル基、トリフェニレニル基、ピレニル基、クリセニル基、ナフタセニル基、プレイアデニル基、ピセニル基、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基、テトラフェニレニル基、ヘキサフェニル基、ヘキサセニル基、ルビセニル基、コロネニル基、トリナフチレニル基、ヘプタフェニル基、ヘプタセニル基、ピラントレニル基、オバレニル基等が挙げられる。好ましくは、溶解度の観点で、フェニル基である。
炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基としては、炭素数7~25の芳香族炭化水素-アルキル基が好ましく、炭素数7~19の芳香族炭化水素-アルキル基がより好ましく、炭素数7~16の芳香族炭化水素-アルキル基がさらに好ましい。例えば、フェニル-C1-6アルキル基、ナフチル-C1-6アルキル基、アントラセニル-C1-6アルキル基等が挙げられ、具体的には、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、フェニルブチル基、ナフチルエチル基、3-フェニルプロピル基、1-ナフチルメチル基、2-ナフチルメチル基、2-(1-ナフチル)エチル基、2-(2-ナフチル)エチル基、3-(1-ナフチル)プロピル基、または3-(2-ナフチル)プロピル基等が挙げられる。中でも、溶解度の観点で、ベンジル基が好ましい。
Aは、双性イオンのカチオン部であり、イミダゾリウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、モルホリニウムカチオン、シクロプロペニリウムカチオン及びピペリジニウムカチオンから選ばれるカチオンを示す。
これらのカチオンのうち、イミダゾリウムカチオン、アンモニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、モルホリニウムカチオンン又はピペリジニウムカチオンが好ましく、イミダゾリウムカチオン、アンモニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、モルホリニウムカチオン又はピペリジニウムカチオンがより好ましく、イミダゾリウムカチオン、アンモニウムカチオン、モルホリニウムカチオンがよりさらに好ましい。
例えば、Aがイミダゾリウムカチオンの場合の一般式(1)の化合物の具体例として、下記式(1im)で表される化合物が挙げられる。置換基Xは同一又は異なって、水素原子又は置換されているかもしくは非置換の炭素数1~8の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を示す。
Aがアンモニウムカチオン、モルホリニウムカチオンの場合の一般式(1)の化合物の具体例は、同様に下記式(1An)、(1Mo)で表される化合物が挙げられる。
このように、Aで示されるカチオン部分に結合するエーテル鎖(OR4)及び(R2)はヘテロ原子に結合すると考えられる。
2は、炭素数1~4のアルキレン基を示す。R2の具体例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ブチレン基が挙げられ、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基がより好ましく、プロピレン基、ブチレン基がより好ましい。炭素数が3以上であると、疎水性が向上することで、難溶性物質の溶解性の向上に寄与する。
3は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示す。また、R4は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示す。
3及びR4の具体例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ブチレン基が挙げられ、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基が好ましく、プロピレン基、ブチレン基がより好ましい。炭素数が3以上であると、疎水性が向上することでとなり、難溶性物質の溶解性の向上に寄与する。
m及びnはともに平均付加モル数であり、mは、1~150の数を示し、nは、0~10の数を示す。平均付加モル数とは、双性イオン1モルあたりに付加しているオキシアルキレン基の平均モル数をいう。なお、平均付加モル数は数平均である。
mは、3以上150以下が好ましく、4以上150以下がより好ましく、4以上100以下がさらに好ましく、4以上50以下がよりさらに好ましく、4以上9以下がさらに好ましい。mが4以上では、双性イオンの粘度が低下することで、難溶性物質の溶解性の向上に寄与する。
nは、0~9がより好ましく、0~8がさらに好ましく、0~6がよりさらに好ましい。
Bは、双性イオンのアニオン部であり、-OSO3 -、-SO3 -、-COO-、-OP=O(H)O-、-OP=O(CH3)O-、-OP=O(OR5)O-、及び-OP=O(OH)O-から選ばれるアニオンを示す。
このうち、-COO-、-SO3 -、及び-OP=O(OH)O-から選ばれるアニオンが好ましく、さらに-COO-及び-SO3 -から選ばれるアニオンがさらに好ましい。
5は炭素数1~8のヘテロ原子を有していても良いアルキル基を示す。R5としては、メチル基、エチル基等が挙げられる。
一般式(1)で表される双性イオンの具体例としては、下記(表1)に示される化合物が挙げられる。
(表1)に示される化合物5、13、14の構造式は、以下のとおりである。
一般式(1)で表される双性イオンは、例えば、次の反応式に従って製造することができる。
(式中、R6は、アルキル基又は芳香族炭化水素基を示し、R7は、アルキル基、ハロゲノアルキル基又は芳香族炭化水素基を示し、A、B、R1-(OR4)mR2、R3及びnは、前記と同じ意味を有する。)
6は、アルキル基又は芳香族炭化水素基を示す。ここで、アルキル基としては、炭素数1~8の直鎖又は分岐鎖アルキル基が挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基、tert-ブチル基がより好ましい。芳香族炭化水素基としては、フェニル基、ハロゲノフェニル基、ニトロフェニル基等が挙げられる。
7は、アルキル基、ハロゲノアルキル基又は芳香族炭化水素基を示す。アルキル基としては、炭素数1~8の直鎖又は分岐鎖アルキル基が挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基等がより好ましい。ハロゲノアルキル基としては、フルオロアルキル基が挙げられる。具体的には、トリフルオロメチル基等が挙げられる。芳香族炭化水素基としては、アルキルフェニル基等が挙げられる。具体的には、p-トルエン基が挙げられる。
前記反応式の各工程について説明する。
工程(1)は、化合物(2)と化合物(3)を反応させて、化合物(4)を得る工程である。この工程は、化合物(2)のヒドロキシ基をスルホニル化する工程である。
化合物(3)は、スルホニル化剤であり、好ましくはトシルクロリド、メシルクロリド、トリフルオロメチルスルホニルクロリド等のスルホニルハライド化合物が用いられる。
この反応は、塩基の存在下に行うのが好ましい。用いられる塩基としては、トリエチルアミン、4-ジメチルアミノピリジン等の第3級アミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、Na、水素化ナトリウム等の無機塩基等が挙げられる。
反応は、溶媒中で0℃~100℃の温度で1時間から40時間程度行えばよい。溶媒としては、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素、エーテル類、アセトニトリル等の汎用の溶媒を用いることができる。
工程(2)は、化合物(4)と化合物(5)を反応させて化合物(6)を得る工程である。この反応は、塩基の存在下に行うのが好ましい。用いられる塩基としては、トリエチルアミン、4-ジメチルアミノピリジン等の第3級アミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、Na、水素化ナトリウム等の無機塩基等が挙げられる。
反応は、溶媒中で0℃~100℃の温度で1時間から40時間程度行えばよい。
工程(3)は、化合物(6)と化合物(7)を反応させて化合物(8)を得る工程である。この反応は、溶媒中で0℃~100℃の温度で1時間から40時間程度行えばよい。
得られた化合物(8)は、アニオン交換樹脂を添加して中和し、双性イオン(1)に変換することができる。アニオン交換樹脂としては、第4級アンモニウム基を有するアニオン交換樹脂等を用いることができる。
一般式(1)で表される双性イオンは、室温において液体であるものも100℃で固体であるものも含み、100℃以上の温度まで分解せず安定である。そしてさらに、低毒性であって、難溶性物質を溶解させる特性を有し、難溶性物質の溶解剤及び細胞の凍結保存剤として有用である。なお、固体の双性イオンであっても、例えば水を少量加えることで液体になり、液体の双性イオンと同様に、難溶解性物質の溶解剤、及び細胞の凍結保存剤として用いることができる。
本発明の別の一態様は、一般式(1)
(R1は、置換されているかもしくは非置換の炭素数1~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は置換されているかもしくは非置換の炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基を示し、
Aは、双性イオンのカチオン部であり、イミダゾリウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、モルホリニウムカチオン、シクロプロペニリウムカチオン及びピペリジニウムカチオンから選ばれるカチオンを示し、
2は、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
3は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
4は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
mは、1~150の数を示し、
nは、0~10の数を示し、
Bは、双性イオンのアニオン部であり、-OSO3 -、-SO3 -、-COO-、-OP=O(H)O-、-OP=O(CH3)O-、-OP=O(OR5)O-、及び-OP=O(OH)O-から選ばれるアニオンを示し、
5は炭素数1~8のヘテロ原子を有していても良いアルキル基を示す。
ただし、R1=CH3、R4=CH2CH2、m=1~2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=COO-である化合物、及び、
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH25、n=0、かつB=COO-である化合物を除く。)
で表される双性イオンを含有する、難溶解性物質(セルロースを除く)の溶解剤である。
本発明において、「難溶性物質」とは、水に全く溶解しないか、溶解しても僅かしか溶けないという性質を有している物質をいい、水に対する溶解度(25℃)が、1重量%以下の物質であり、好ましくは、0.5重量%以下であり、特に好ましくは0.1重量%以下である。このような難溶性物質は、例えば、医薬品、動物用医薬品、医薬部外品、化粧料、農薬の有効成分である物質(有効成分となり得る候補物質も含む)、食品添加物、生物由来物質や植物由来物質(セルロースを除く)であり、低分子物質、及びオリゴペプチド、ポリペプチド、多糖類、DNA、RNA等のオリゴマー及び高分子物質を含む。
「難溶性の医薬品」とは、日本薬局方に規定される「やや溶けにくい」「溶けにくい」「極めて溶けにくい」「ほとんど溶けない」薬物が該当し、具体的には、抗腫瘍剤、抗生物質、抗高脂血症剤、抗菌剤、アレルギー性疾患治療剤、高血圧治療剤、動脈硬化治療剤、血行促進剤、ホルモン剤、脂溶性ビタミン剤、糖尿病治療剤、抗アンドロゲン剤、強心用薬剤、不整脈用薬剤、消炎剤、催眠鎮静剤、精神安定剤、抗てんかん剤、抗うつ剤、消化器系疾患治療剤、利尿用薬剤、局所麻酔剤、抗凝固剤、抗ヒスタミン剤、抗ムスカリン剤、抗マイコバクテリア剤、免疫抑制剤、抗甲状腺薬、抗ウイルス剤、不安緩和性鎮静薬、収れん薬、β-アドレナリン受容体遮断薬、心筋変力作用剤、造影剤、コルチコステロイド、咳抑制剤、診断剤、診断用イメージング剤、利尿剤、ドパミン作用剤、脂質調整剤、筋肉弛緩薬、副交感神経作用薬、甲状腺カルシトニン、プロスタグラジン、放射性医薬、性ホルモン、刺激剤、食欲抑制剤、交感神経作用薬、甲状腺剤、血管拡張剤、イソフラボン、キサンテン等を例示することができる。
難溶性の物質としては、より具体的には、グリチルレチン酸およびその塩、グリチルリチン酸およびその塩、クマリン、オノニン、リクイリチン、ペプチド、コラーゲン等のポリプチド、キシラン等の多糖類、リグニン、クロラムフェニコール等を挙げることができる。
抗腫瘍剤としては、メソトレキセート、タキソール、塩酸ドキソルビシン、塩酸ブレオマイシン、タモキシフェン、シスプラチン、カルボプラチン、シクロスポリン、HER2阻害剤、メルファラン、ダカルバジン、カルモフール、エノシタビン、エトポシド、5-フルオロウラシル、ミトキサントロン、メスナ、ジメスナ、アミノグルテチミド、アクロライン、シクロフォスファミド、ロムスチン、カルムスチン、シクロフォスファミド、ブスルファン、パラアミノサリチル酸、メルカプトプリン、テガフル、アザチオプリン、硫酸ビンブラスチン、マイトマイシンC、L-アスパラキナーゼ、ウベニメクス、パクリタキセル、ドルソモルフィン等を挙げることができる。
抗生物質としては、ストレプトマイシン、クロラムフェニコール、ゲンタマイシン、テトラサイクリン、ペニシリン、アミカシン、ディベカシン、バシトラシン、セファレキシン、ナイスタチン、エリスロマイシン、硫酸フラジオマイシン、セフメタゾール、トルナフテート等を挙げることができる。
抗高脂血症剤としては、コレスチラミン、ニセリトロール、クリノフィブラート、クロフィブラート、フェノフィブラート、ベザフィブラート、ソイステロール、ニコチン酸トコフェロール、ニコモール、プロブコール、シンバスタチン、コレスチミド、エラスターゼ等を挙げることができる。
抗菌剤としては、クロラムフェニコール、ロキタマイシン、ロキシスロマイシン、セファトリジン、オフロキサシン、塩酸シプロフロキサシン、トシル酸トスフロキサシン、ノルフロキサシン、塩酸ロメフロキサシン、パズフロキサシン、セフポドキシムプロキセチル、酢酸ミデカマイシン、プロピオン酸ジョサマイシン、ホスホマイシン又はその塩等を挙げることができる。
アレルギー性疾患治療剤としては、エバスチン、メキタジン、メトキシフェナミン、フマル酸クレマスチン、塩酸シプロヘプタジン、塩酸フェキソフェナジン、ジフェンヒドラミン、メトジラミン、クレミゾール等を挙げることができる。
高血圧治療剤としては、塩酸ニカルジピン、塩酸デラプリル、塩酸バルニジピン、塩酸エホニジピン、塩酸ベニジピン、アラセプリル、カプトプリル、シルニジピン、フェロジピン、ベシル酸アムロジピン、ニソルジピン、塩酸マニジピン、ニトレンジピン、ニルバジピン、トランドラプリル、バルサルタン、カンデサルタンシレキセチル、ウラピジル、カルベジロール、塩酸プラゾシン、塩酸ブナゾシン、メシル酸ドキサゾシン、レセルピン、メチルドパ、酢酸グアナベンズ、デセルピジン、メプタメ、メプタメート等を挙げることができる。
動脈硬化治療剤としては、エラスターゼ、クロフィブラート、シンフィブラート、ソイステロール、ニコモール等を挙げることができる。
骨粗しょう症治療薬としては、ゾレドロン酸等を挙げることができる。
血行促進剤としては、酢酸トコフェロール、ニコチン酸トコフェロール、ニコチン酸ベンジルエステル、カフェイン、トラゾリン、ベラパミル、シクランデレート、アセチルコリン等を挙げることができる。
ホルモン剤としては、デキサメタゾン、酢酸デキサメタゾン、ベタメタゾン、吉草酸ベタメタゾン、ジプロピオン酸ベタメタゾン、プロピロン酸ベクロメタゾン、プレドニゾロン、吉草酸プレドニゾロン、酢酸プレドニゾロン、メチルプレドニゾロン、酢酸メチルプレドニゾロン、ヒドロコルチゾン、酢酸ヒドロコルチゾン、酢酸プロピオン酸ヒドロコルチゾン、アムシノニド、トリアムシノロン、トリアムシノロンアセトニド、フルオシノロンアセトニド、エストリオール、フルオシノニド、ヘキセストロール、メチマゾール、プロピオン酸エストリオール、酢酸クロベタゾン、プロピオン酸クロベタゾール、プロピオン酸テストステロン、エナント酸テストステロン、フルオキシメステロン、スタノロン、プロピオン酸ドロモスタノロン、安息香酸エストラジオール、プロピオン酸エストラジオール、吉草酸エストラジオール、エチニルエストラジオール、β-エストラジオール、メストラノール、安息香酸酢酸エストリオール、フルオロメトロン、フルドロキシコルチド、吉草酸ジフルコルトロン、ハルシノニド、プロゲステロン、カプロン酸ヒドロキシプロゲステロン、プレグナンジオール、酢酸メドロキシプロゲステロン、ジメチステロン、ノルエチステロン、アリルエストレノール、カプロン酸ゲストノロン、オキセンドロン、インスリン等を挙げることができる。
脂溶性ビタミン剤としては、ビタミンA、その前駆体(β-カロテン)、ビタミンD、ビタミンE、ビタミンK等を挙げることができる。
糖尿病治療剤としては、グリクラジド、トルブタミド、グリベンクラミド、トログリタゾン、エパルレスタット、ブフォルミン、メトフォルミン等を挙げることができる。
抗アンドロゲン剤としては、カプロン酸ゲストノロン、酢酸オサプロン、フルタミド、オキセンドロン、アリルエストレノール、酢酸クロルマジノン、ビカルタミド等を挙げることができる。
強心用薬剤としては、ジゴキシン、ジゴトキシン、コビデカレノン等を挙げることができる。
不整脈用薬剤としては、リドカイン、マロン酸ボピンドロール、塩酸アロチノロール、アテノロール、ピンドロール、ナドロール、塩酸プロパフェノン、塩酸アミオダロン、ジソピラミド、塩酸カルテオロール等を挙げることができる。
消炎剤としては、グリチルレチン酸、グリチルリチン酸二カリウム、アスピリン、アスピリンアルミニウム、イブプロフェン、ケトプロフェン、リチルレチン酸、サリチル酸、アセトアミノフェン、サリチル酸メチル、サリチル酸グリコール、アミノピリン、フェナセチン、メフェナム酸、フルフェナム酸、フルフェナム酸アルミニウム、トルフェナム酸、アセメタシン、インドメタシン、アルクロフェナック、ジクロフェナック、イブプロフェンピコノール、オキシフェンブタゾン、フェニルブタゾン、ケトフェニルブタゾン、クロフェゾン、塩酸チアラミド、ジクロフェナックナトリウム、スリンダク、ナプロキセン、フェブフェン、フルルビプロフェン、フェンプロフェン、ブフェキサマック、メピリゾール、クエン酸ペリソキサール、グラフェニン、ブコローム、ペンタゾシン、メチアジン酸、プロチジン酸、プラノプロフェン、フェノプロフェンカルシウム、ピロキシカム、フェプラゾン、フェンチアザク、ベンダザク、ジメチルイソプロピルアズレン、ブフェキサマク、ブコローム、ベンジダミン、チアラミド、チノリジン、エテンザミド、テノキシカム、クロルテノキシカム、クリダナク、ナプロキセン、グリチルリチン、アズレン、カンフル、チモール、l-メントール、サザピリン、アルクロフエナク、ジクロフェナク、スプロフェン、ロキソプロフェン、ジフルニサル、チアプロフエン酸、オキサプロジン、フェルビナク等を挙げることができる。
催眠鎮静剤としては、バルビタール、アモバルビタール、アモバルビタールナトリウム、フェノバルビタール、フェノバルビタールナトリウム、セコバルビタールナトリウム、ペントバルビタールカルシウム、ヘキソバルビタール、トリクロフォス、ブロムワレリル尿素、グルテチミド、メタカロン、ペルラピン、ニトラゼパム、エスタゾラム、塩酸フルラゼパム、フルニトラゼパム、エスタゾラム等を挙げることができる。
精神安定剤としては、ジアゼパム、ロラゼパム、オキサゾラム等を挙げることができる。
抗てんかん剤としては、フェニトイン、カルバマゼピン、フェノバルビタール、プリミドン、フェナセミド、エチルフェナセミド、エトトイン、フエンサクシミド、ニトラゼバン、クロナゼバン等を挙げることができる。
抗うつ剤としては、フェネルジン、イミプラニン、ノキシプチリン等を挙げることができる。
消化器系疾患治療剤としては、ファモチジン、スクラルファート、アルジオキサ、マレイン酸イルソグラジン、メトクロプラミド、シメチジン、オメプラゾール、ランソプラゾール、エンプロスチル、ゲファルナート、テプレノン、スルピリド、トレピブトン、オキセサゼイン等を挙げることができる。
利尿用薬剤としては、スピロノラクトン、クロルタリドン、ポリチアジド、トリアムテレン、ヒドロクロロチアジド、フロセミド等を挙げることができる。
局所麻酔剤としては、アミノ安息香酸エチル、塩酸プロカイン、リドカイン、塩酸リドカイン、塩酸ジプカイン、塩酸テトラカイン、ベンジルアルコール、テーカイン、ベゾカイン、塩酸プラモキシン、塩酸カタカイン、塩酸ブタニカイン、塩酸ピペロカイン、クロロブタノール等を挙げることができる。
抗凝固剤としては、クマリン、ヘパリン等を挙げることができる。
抗ウイルス剤としては、アシクロビル、ネビラピン、ジドブジン、ザナミビル、オセルタミビル、ファビピラビル等を挙げることができる。
イソフラボンとしては、オノニン、ダイゼイン、ビオカニンA、グリシテイン、ダイジン、グリシチン、ゲニスチン等が挙げられる。イソフラボンは、アグリコンであっても配糖体であって良い。
医薬部外品又は化粧料として使用される難溶性物質としては、酢酸dl-α-トコフェロール、α-トコフェロール(ビタミンE)、ケイ皮酸メチル、ケイ皮酸エチル、ラウリン酸ヘキシル、トリクロロカルバニリド、トリアジン、ベンゾフェノン、トリアゾール、オイゲノール、イソオイゲノール、メチルフェニルグリシッド酸エチル、酢酸ゲラニル、ピペロナール、酢酸シンナミル、オレイン酸デシル、酢酸テルペニル、アニリド、シンナミド、スルホン化ベンゾイミダゾール、カロテン、ピロクトンオラミン、ミノキシジル、フィトステサイド、ニコチン酸トコフェロール、エチニルエストラジオール、ポリポルステロン、エクジステロイド類等を挙げることができる。
農薬としては、殺虫作用、殺菌作用、除草作用、植物の生長調整作用等を有する難溶性農薬活性成分であれば適用可能である。例えば、難溶性殺虫物質として、アバメクチン、アクリナトリン、アミトラズ、アザジラクチン、アザメチホス、アジンホスメチル、アゾシクロチン、メチオカルブ、チオジカルブ、トリメタカルブ、エトフェンプロックス、エチルチオメトン、メトキシクロル、クロルピリホスメチル、クロルフェンソン、クロルフルアズロン、テブフェンピラド、ベンスルタップ、ビフェントリン、ブロモプロピレート、ブプロフェジン、カルバリル、クロルフェナピル、クロフェンテゼン、クマホス、ダイアジノン、シクロプロトリン、シフルトリン、β-シフルトリン、シペルメトリン、α-シペルメトリン、θ-シペルメトリン、デルタメトリン、ジアフェンチウロン、ジコホル、ジフルベンズロン、カルボスルファン、エンドスルファン、エスフェンバレレート、エトキサゾ-ル、フェナザキン、酸化フェンブタチン、フェノキシカルブ、フェンピロキシメート、フィプロニル、フルアズロン、フルシクロクスロン、フルフェノクスロン、フルベンジアミド、フェンチオン、ハロフェノジド、ヘキサフルムロン、へキシチアゾクス、ヒドラメチルノン、メタフルミゾン、ルフェヌロン、ミルベメクチン、ノバルロン、ペンタクロロフェノール、ピリダベン、ロテノン、スルフルラミド、テブフェノジド、テブピリムホス、テフルベンズロン、テトラクロルビンホス、テトラジホン、ベンフラカルブ、トルフェンピラド、トリフルムロン、トラロメトリン、フラチオカルブ等を溶解させることができる。
また、難溶性の殺菌物質として、ブロムコナゾール、カルプロパミド、ジクロフェン、メトコナゾール、ヘキサコナゾール、フェンチン、マンゼブ、マンネブ、ジクロメジン、アゾキシストロビン、イソプロチオラン、ベナラキシル、ベノミル、ビテルタノール、キャプタホール、キャプタン、カルベンダジム、キノメチオネート、クロロタロニル、クロゾリナート、シプロジニル、ジクロフルアニド、ジクロラン、ジクロシメット、ジエトフェンカルブ、ジメトモルフ、ジニコナゾール、ジチアノン、チアジニル、エポキシコナゾール、ファモキサドン、フェナリモル、フェンブコナゾール、フェンフラム、フェンピクロニル、フルアジナム、フルジオキソニル、フルオロイミド、フルキンコナゾール、フルスルファミド、フルトラニル,ホルペット、ヘキサクロロベンゼン、イミベンコナゾール、イポコナゾール、イプロジオン、クレソキシムメチル、メパニピリム、メプロニル、メチラム、ニッケルビス(ジメチルジチオカルバメート)、ヌアリモル、オキシン銅、オキソリン酸、ペンシクロン、フタリド、プロシミドン、プロピネブ、キントゼン、硫黄、テブコナゾール、テクロフタラム、テクナゼン、チフルザミド、チオフェネートメチル、チラム、トルクロホスメチル、トリアジメホン、トリルフルアニド、トリアジメノール、トリアゾキシド、トリホリン、トリチコナゾール、ビンクロゾリン、ジネブ、ジラム等を挙げることができる。
難溶性除草物質としては、ブロモブチド、アクロニフェン、クロメトキシフェン、ラクトフェン、プロメトリン、プロパジン、アザフェニジン、テニルクロール、ビフェノックス、スルフェントラゾン、ピラフルフェンエチル、フルミクロラックペンチル、フルミオキサジン、アトラジン、インダノファン、ベンスルフロンメチル、ベンゾフェナップ、ブロモフェノキシム、クロルブロムロン、クロリムロンエチル、クロルニトロフェン、クロロトルロン、クロルタールジメチル、クロメプロップ、ダイムロン、デスメジフアム、ジクロベニル、ジフルフェニカン、ジメフロン、ジニトラミン、ジウロン、エタメトスルフロンメチル、トリアジフラム、フェノキサプロツプエチル、フラムプロップメチル、フラザスルフロン、フルメツラム、フルチアセットメチル、フルポキサム、フルリドン、フルルタモン、オキサジクロメホン、イソプロツロン、イソキサベン、イソキサピリホップ、レナシル、リニュロン、メフェナセット、メタベンズチアズロン、メトベンズロン、ナプロアニリド、ネブロン、ノルフルラゾン、オリザリン、オキサジアゾン、オキシフルオルフェン、フェンメディファム、プロジアミン、プロピザミド、ピラゾリネート、ピラゾスルフロンエチル、ピリブチカルブ、キンクロラック、キザロホップエチル、リムスルフロン、シデュロン、シマジン、テルブチラジン、テルブトリン、チアゾピル、トラコキシジム、トリエタジン等を挙げることができる。
難溶性植物生長調節物質としては、シクラニリド、フルメトラリン、6-ベンジルアミノプリン、ホルクロルフェニュロン、イナベンフィド、2-(1-ナフチル)アセトアミド、パクロブトラゾール、N-フェニルフタルアミド酸、チジアズロン、ウニコナゾール等を挙げることができる。
さらに、食品添加物である難溶性物質としては、グリチルリチン、L-アスコルビン酸ステアリン酸エステル、安息香酸、イソオイゲノール、エルゴカルシフェロール(ビタミンD2)、オイゲノール、パラオキシ安息香酸ブチル、パラオキシ安息香酸イソプロピル、β-カロテン、ギ酸シトロネリル、コレカルシフェロール(ビタミンD3)、没食子酸プロピル、葉酸、レシチン、酢酸シンナミル、酢酸フェネチル、ケイ皮酸エチル、ジブチルヒドロキシトルエン、ヘキサン酸アリル、メチルβ-メチルケトン、リボフラビン酪酸エステル、dl-α-トコフェロール等を挙げることができる。
難溶性の植物由来物質としては、キシラン、リグニン、コンドロイチン硫酸、グルコマンナン等を挙げることができる。
ポリペプチドとしては、コラーゲン、カゼイン、アルブミン、エラスチン、絹タンパク等を挙げることができる。
難溶性の多糖類としては、キチンやキトサン等を挙げることができる。
本発明の難溶解性物質の溶解剤は、推測でありこれに限定されるものではないが、本発明の双性イオンにおいて中・低極性基の導入により、極性が低い、つまり疎水性傾向にある種々の難溶解性物質を溶解することができる。また、推測でありこれに限定されるものではないが、さらに中・低極性基の割合を高めることで、難溶性物質に対する溶解性をより向上させることができると考えられる。
本発明の双性イオンは、さらに、以下の(i)~(iii)の条件のうち、いずれか1または2以上の条件を満たすときは、難溶性物質の溶解性が一段と向上する。
(i)R1が、炭素数2~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基である
(ii)R4が、炭素数3~4のアルキレン基である
(iii)mが4以上150以下の数である
難溶解性物質の溶解性が向上する理由としては、推測であり限定されるものではないが、上記(i)~(iii)の条件のうち、いずれか1又は2以上の条件を満たす場合には、疎水性相互作用が向上することが考えられる。
難溶性物質を溶解する際の温度としては、-10℃~100℃で溶解でき、さらに10~80℃で溶解することができ、さらには10~30℃で溶解することができる。一般的には、溶解性の観点では高い方が良いが、難溶解性物質によっては活性を喪失したりすることがあるため、本発明の双性イオンを溶解剤として用いれば、そのような高い温度でなくても溶解できる。
本発明の双性イオンが難溶性物質を溶解する量としては、特に限定されないが、本発明の双性イオン100質量部に対して難溶解性物質を0.00001~10質量部を溶解できる場合があり、更に0.0001~5質量部を溶解することができる場合があり、また更に0.001~1質量部を溶解できる場合がある。
医薬品はかなり低濃度でも効くことが多いことから、難溶性物質の溶解量が微量であっても、溶解することで医薬品として用いることができ、かつ医薬品としての効果を得ることができ有用である。
難溶性物質の溶解剤には、前記双性イオン以外に、難溶解性物質の用途に適した添加剤を添加してもよい。そのような添加剤としては、水、エタノール等のアルコール、ジオールやトリオール等を含むポリオール類、糖類、塩類、ポリエチレングリコールやポリビニルアルコール等の高分子類、その他の双性イオン、イオン液体、双性イオンポリマー、イオン液体ポリマー、アミノ酸類、油脂類、界面活性剤、その他細胞または動物関連の実験で使用されうるメタノール、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の有機溶媒等が挙げられる。
本発明の双性イオンに上記添加剤を添加した難溶性物質溶解剤において、双性イオンの濃度は、特に限定されないが、0.1~100質量%とすることができ、さらに1~90質量%とすることができ、特に20~80質量%とすることができ、なお特に30~70質量%とすることができる。
また、本発明の別の一態様は、一般式(1)
(R1は、置換されているかもしくは非置換の炭素数1~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は置換されているかもしくは非置換の炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基を示し、
Aは、双性イオンのカチオン部であり、イミダゾリウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、モルホリニウムカチオン、シクロプロペニリウムカチオン及びピペリジニウムカチオンから選ばれるカチオンを示し、
2は、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
3は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
4は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
mは、1~150の数を示し、
nは、0~10の数を示し、
Bは、双性イオンのアニオン部であり、-OSO3 -、-SO3 -、-COO-、-OP=O(H)O-、-OP=O(CH3)O-、-OP=O(OR5)O-、及び-OP=O(OH)O-から選ばれるアニオンを示し、
5は炭素数1~8のヘテロ原子を有していても良いアルキル基を示す。
ただし、R1=CH3、R4=CH2CH2、m=1~2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=COO-である化合物、
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH25、n=0、かつB=COO-である化合物、
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=SO3 -である化合物、
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=アンモニウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=COO-である化合物、及び
1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=CH2CH2、n=0、かつB=SO3 -である化合物を除く。)
で表される双性イオンを含有する、細胞の凍結保存剤である。
凍結保存の対象となる細胞としては、使用できる細胞の由来は特に限定されず、例えば、動物細胞、昆虫細胞、植物細胞、酵母菌、細菌等の細胞が挙げられる。また、動物細胞としては、ヒト、マウス、ラット、サル、ブタ、イヌ、ヒツジ、ヤギ等の細胞が挙げられる。さらに、細菌としては、乳酸菌、大腸菌、枯草菌、シアノバクテリア等が挙げられる。
また、細胞の種類も特に限定されず、例えば、多能性幹細胞、組織幹細胞、体細胞及び生殖細胞からなる群から適宜選択される。ここで「多能性幹細胞」とは、あらゆる組織の細胞へと分化する能力(分化多能性)を有する幹細胞の総称であり、胚性幹細胞(ES細胞)、人工多能性幹細胞(iPS細胞)、胚性生殖幹細胞(EG細胞)、生殖幹細胞(GS細胞)等が挙げられる。好ましくは、ES細胞又はiPS細胞である。
また、「組織幹細胞」とは、分化可能な細胞系列が特定の組織に限定されているが、多様な細胞種へ分化可能な能力(分化多能性)を有する幹細胞を意味し、例えば、骨髄中の造血幹細胞、神経幹細胞、肝幹細胞、皮膚幹細胞等が挙げられる。
「体細胞」とは、多細胞生物を構成する細胞のうち生殖細胞以外の細胞をいう。好ましくは、破骨細胞、線維芽細胞、肝細胞、膵細胞、筋細胞、骨細胞、骨芽細胞、軟骨細胞、脂肪細胞、皮膚細胞、膵細胞、腎細胞、肺細胞、リンパ球、赤血球、白血球、単球、マクロファージ等が挙げられる。
「生殖細胞」としては、有性生殖のための配偶子、すなわち卵子、卵細胞、精子、精細胞、無性生殖のための胞子等が挙げられる。
細胞は、肉腫細胞、株化細胞及び形質転換細胞からなる群から選択しても良い。「肉腫」とは、骨、軟骨、脂肪、筋肉、血液等の非上皮性細胞由来の結合組織細胞に発生する癌であり、軟部肉腫、悪性骨腫瘍等を含む。肉腫細胞は、肉腫に由来する細胞である。「株化細胞」は、長期間にわたって体外で維持され、一定の安定した性質をもち、半永久的な継代培養が可能になった培養細胞を意味する。この例として、PC12細胞(ラット副腎髄質由来)、CHO細胞(チャイニーズハムスター卵巣由来)、HEK293細胞(ヒト胎児腎臓由来)、HL-60細胞(ヒト白血球細胞由来)、HeLa細胞(ヒト子宮頸癌由来)等が挙げられる。「形質転換細胞」は、細胞外部から核酸(DNA等)を導入し、遺伝的性質を変化させた細胞を意味する。動物細胞、植物細胞、細菌の形質転換は、従来知られた方法を用いて行われる。
また、ES細胞やiPS細胞を培養する際に、細胞の増殖や分化に必要な環境を整えるために補助的に用いられるフィーダー細胞を必要に応じて含んでいても良い。フィーダー細胞としては、マウスの線維芽細胞等が挙げられる。これらのフィーダー細胞は、予めガンマ線照射や抗生物質によって増殖しないように処理することができる。
細胞の凍結保存剤としての本発明双性イオンの濃度は、細胞の凍結保存剤全体に対して0.1~70重量%が好ましく、1~50%がより好ましく、3~30%がさらに好ましい。
本発明の細胞の凍結保存剤は、本発明の双性イオンが氷の結晶の発生を防ぎ、細胞を物理的に破壊されることを防ぐことができる。
本発明の凍結保存剤には、本発明の双性イオン以外に細胞培養用培地成分を含有させることもできる。この場合、本発明の凍結保存剤は、培地組成物又は培養用組成物として機能する。細胞培養用培地成分としては、細胞培養用の培地成分が挙げられ、具体的には、無機塩、バッファー、炭水化物、ビタミン、タンパク質、ペプチド、脂肪酸、脂質、微量元素、血清、ホルモン、成長因子、シグナル伝達物質、抗生物質、DMSO等が挙げられる。
本発明の凍結保存剤を培地組成物又は培養用組成物として用いる場合、本発明の双性イオンの含有割合については、限定はされないが、1~40質量%が好ましく、3~25質量%がより好ましく、10~15質量%がさらに好ましい。双性イオンの含有割合が40質量%を超えると、細胞の生存率が低下する場合がある。ただし、以下に述べる緩慢凍結法や急速凍結法等を用いることで細胞の生存率を上げることが可能である。
本発明の凍結保存剤を用いれば、細胞分散液を緩慢凍結法又は急速凍結法で凍結し、その後解凍した細胞の生存率を向上させることができる。ここで、緩慢凍結法における細胞の凍結条件は、従来の条件に準じて適宜設定することができる。具体的には、緩慢凍結法では、例えば、-0.1~-15℃/分の冷却速度で、0~-200℃まで冷却することができる。急速凍結法では、例えば、冷却速度を-15~-20000℃/分、冷却温度を0~-200℃の範囲として行うことができる。
凍結保存された細胞の解凍手段は、例えば凍結細胞を含むアンプルを速やかに37℃のウォーターバスに移して解凍するのが好ましい。アンプルの内容物をピペットで滅菌チューブに移す。その後、適切なサプリメントを添加済みの予熱した培地を徐々に添加する。トリパンブルーを使用して生細胞密度を測定する。適切な量の細胞懸濁液をフラスコに移し、細胞株のデータシート上で推奨される細胞密度で播種する。
本発明の細胞の凍結保存剤に用いる双性イオンとしては、以下の(i)~(iii)の条件のうち、いずれか1または2以上の条件を満たすものが好ましい。
(i)R1が、炭素数2~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基である
(ii)R4が、炭素数3~4のアルキレン基である
(iii)mが4以上150以下の数である
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
1H-NMR)
1H―NMRは日本電子株式会社製ECX400II(外部磁場400MHz)を用いて測定した。なお、重溶媒は重クロロホルムもしくは重DMSO、重水を用いて測定した。
(合成例1)
(1)双性イオンiBuOE2imC3Cの合成
ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル(日本乳化剤製)250gとトルエン(富士フイルム和光純薬製)700gとNaOH(東ソー製)154gを加え混合した。p-トシルクロリド(TCI製)352.2gを加え、30℃で2時間撹拌した。反応後、イオン交換水を加えて分層を行いジエチレングリコールモノイソブチルエーテルp-トルエンスルホネートを得た。
イミダゾール(富士フイルム和光純薬製)93.2gとテトラヒドロフラン(富士フイルム和光純薬製)932gとNaOH136.9gを加え混合した。ジエチレングリコールモノイソブチルエーテルp-トルエンスルホネート433.2gを加え60℃で7時間撹拌した。得られた反応液を濾過し、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテルイミダゾールを得た。
ジエチレングリコールモノイソブチルエーテルイミダゾール113.5gとエチル-4-ブロモブチレート(TCI製)58.4gとを混合し、80℃で6時間還流した。ジエチルエーテルで洗浄後、アニオン交換樹脂と混合し、ろ過後、溶媒を減圧留去することでiBuOE2imC3Cを得た。
1H-NMR(400MHz,CHLOROFORM-D)δ 10.76(s,1H),7.55(s,1H),7.29(s,1H),4.62-4.64(m,2H),4.36-4.39(m,2H),3.85-3.87(m,2H),3.54-3.64(m,4H),3.19-3.21(dd,2H),2.14-2.24(m,4H),1.80-1.90(m1H),0.88-0.90(d,6H)
(合成例2)
(2)双性イオンiBuOE2imC4Sの合成
合成例1と同様に得たジエチレングリコールモノイソブチルエーテルイミダゾール89.0gと1,4-ブタンスルトン(TCI製)62.9gとを混合し、80℃で6時間還流した。ジエチルエーテルで洗浄後溶媒を減圧留去することでiBuOE2imC4Sを得た。
1H-NMR(400MHz,CHLOROFORM-D)δ 9.66(s,1H),7.62(s,1H),7.58(s,1H),4.47-4.50(m,2H),4.35-4.37(m,2H),3.85-3.87(m,2H),3.62-3.65(m,2H),3.53-3.55(m,2H),3.19-3.20(d,2H),2.84-2.88(m,2H),2.08-2.12(m,2H),1.81-1.89(m,3H),0.88-0.89(d,6H)
合成例1及び2と同様にして次の化合物を製造した。
(3)OE9imC3Cの合成(合成例3)
1H-NMR(400MHz,DMSO-D6)δ 9.42(s,1H),7.82(s,1H),7.75(s,1H),4.37-4.39(m,2H),4.18-4.21(m,2H),3.78-3.80(m,2H),3.41-3.56(m,32H),3.24(s,3H),1.87-1.95(m,4H)
(4)OE9imC4Sの合成(合成例4)
1H-NMR(400MHz,CHLOROFORM-D)δ 9.74(s,1H),7.59(s,1H),7.54(s,1H),4.44-4.51(m,2H),4.34-4.37(m,2H),3.50-3.95(m,34H),3.38(s,3H),2.87-2.91(m,2H),2.10-2.13(m,2H),1.86-1.90(m,2H)
(5)OE4imC3Cの合成(合成例5)
1H-NMR(400MHz,CHLOROFORM-D)δ 10.47(s,1H),7.58(s,1H),7.37(s,1H),4.57-4.59(m,2H),4.34-4.37(m,2H),3.85-3.87(m,2H),3.47-3.72(m,12H),3.36(s,3H),2.14-2.23(m,4H)
(6)OE4imC4Sの合成(合成例6)
1H-NMR(400MHz,CHLOROFORM-D)δ 9.65(s,1H),7.62(s,1H),7.60(s,1H),4.47-4.49(m,2H),4.33-4.36(m,2H),3.85-3.87(m,2H),3.49-3.72(m,12H),3.34(s,3H),2.84-2.89(t,2H),2.07-2.12(m,2H),1.84-1.90(m,2H)
(7)OP3imC3Cの合成(合成例7)
1H-NMR(400MHz,CHLOROFORM-D)δ 10.51-10.58(m,1H),7.55-7.71(m,1H),7.33-7.40(m,1H),4.90-5.10(m,1H),4.38-4.41(m,4H),3.29-3.88(m,9H),2.14-2.26(m,4H),1.59-1.62(m,3H),1.06-1.14(m, 6H)
(8)OP3imC4Sの合成(合成例8)
1H-NMR(400MHz,DMSO-D6)δ 9.24(s,1H),7.87(s,1H),7.81(s,1H),4.59-4.70(m,1H),4.17-4.22(m,2H),3.01-3.83(11H),2.44-2.51(m,4H),1.85-1.93(m,2H),1.45-1.59(m,6H),0.94-1.04(m,3H)
(9)BzOE1imC3Cの合成(合成例9)
1H-NMR(400MHz,DMSO-D6)δ 9.89(s,1H),7.85(s,1H),7.80(s,1H),7.20-7.32(m,5H),4.45-4.48(m,4H),4.18-4.20(m,2H),3.73-3.77(m,2H),1.82-1.93(m,4H)
(10)PhOE1imC3Cの合成(合成例10)
1H-NMR(400MHz,DMSO-D6)δ 9.90(s,1H),7.88(s,1H),7.85(s,1H),7.22-7.26(m,2H),6.88-6.94(m,3H),4.62-4.64(m,2H),4.34-4.36(m,2H),4.18-4.21(m,2H),1.82-1.94(m,4H)
(11)PhOE1imC4Sの合成(合成例11)
1H-NMR(400MHz,DMSO-D6)δ 9.30(s,1H),7.83(s,1H),7.80(s,1H),7.25-7.30(m,2H),6.92-6.93(m,3H),4.57-4.60(m,2H),4.34-4.36(m,2H),4.19-4.22(m,2H),2.43-2.48(m,2H),1.84-1.91(m,2H),1.50-1.58(m,2H)
(12)OE2imC3Cの合成(合成例12)
合成方法は特許第7233669号を参照して合成を行った。
1H-NMR(400MHz,DMSO-D6)δ 9.49(s,1H),7.78(s,1H),7.70(s,1H),4.29-4.35(m,2H),4.10-4.18(m,2H),3.70-3.77(m,2H),3.34-3.52(m,4H),3.16(s,3H),1.80-1.89(m,2H),1.71-1.77(m,2H)
(13)OE2AnC2OE2OM1Cの合成(合成例13)
3Lオートクレーブにジメチルアミノエトキシエタノール(日本乳化剤製)500gとトルエン(富士フイルム和光純薬製)700gとNaOH(東ソー製)345gとテトラブチルアンモニウムブロミド(TCI製)15gを加え混合した。30℃でメチルクロリド(信越化学工業製)209gを2時間かけて圧入後、24時間反応した。反応後、イオン交換水を加えて分層を行い、トルエン層を蒸留することでN-メトキシエトキシエチル-N,N-ジメチルアミンを得た。
2-(2-(2-(2-(トシルオキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ)酢酸(シグマアルドリッチ製)20gとエタノール(富士フイルム和光純薬製)52gと濃硫酸(富士フイルム和光純薬製)0.2gを加え、80℃で7時間撹拌した。得られた反応液に、トルエンと飽和食塩水を加えて分層を行い、得られたトルエン層を濃縮し、2-(2-(2-(2-(トシルオキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ)酢酸エチルを得た。
N-メトキシエトキシエチル-N,N-ジメチルアミン5gと2-(2-(2-(2-(トシルオキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ)酢酸エチル13gとを混合し、80℃で6時間還流した。ジエチルエーテルで洗浄後、アニオン交換樹脂と混合し、ろ過後、溶媒を減圧留去することでOE2AnC2OE2OM1Cを得た。
1H-NMR(400MHz,CHLOROFORM-D)δ 4.00~4.03(m,2H),3.93~3.97(m,2H),3.86~3.92(m,4H),3.82~3.86(m,2H),3.60~3.70(m,10H),3.50~3.53(m,2H),3.36~3.40(s,6H),3.34~3.36(s,3H)
(14)OE2MoC2OE2OM1Cの合成(合成例14)
モルホリン(日本乳化剤製)18gとNaOH(東ソー製)21gとテトラヒドロフラン(富士フイルム和光純薬製)53gを加え混合した。1-ブロモ-2-(2-メトキシエトキシ)エタン(TCI製)40gを60℃で1時間かけて滴下後、24時間反応した。反応液をろ過後、溶媒を減圧留去することでN-メトキシエトキシエチルモルホリンを得た。
合成例13と同様に得た2-(2-(2-(2-(トシルオキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ)酢酸エチル13gとN-メトキシエトキシエチルモルホリン5gを混合し、80℃で6時間還流した。ジエチルエーテルで洗浄後、アニオン交換樹脂と混合し、ろ過後、溶媒を減圧留去することでOE2MoC2OE2OM1Cを得た。
1H-NMR(400MHz,WATER-D2)δ 4.06~4.10(m,4H),3.96~4.00(m,4H),3.94~3.96(s,2H),3.87~3.92(m,4H),3.66~3.74(m,12H),3.61~3.65(m,4H),3.38~3.39(s,3H)
(溶解性試験)
本発明の双性イオン(実施例1~13)又はOE2imC3C(比較例1~2)を表2及び表3に記載した濃度になるようにイオン交換水で濃度を調整した双性イオン溶液、水、DMSOを用意し、表2及び表3の難溶性物質をそれぞれ溶解させた。具体的には30℃又は80℃で夜間撹拌し、直後に目視により確認した。なお難溶性物質の添加濃度は、双性イオン溶液、水又はDMSOに対して表2及び表3の濃度(wt%)になるように調整して試験を行った。
溶解の判定基準
〇:一部または全部が溶解していることが確認できる
×:溶解していることが全く確認できない
結果を表2及び表3に示す。
(細胞毒性試験)
細胞(マウス線維芽細胞:mNF)を10,000細胞/ウェルで96ウェルプレートに培養し、その後約24時間培養した。双性イオン溶液を培地(DMEM/FBS/ペニシリン-ストレプトマイシン/アムホテリシンB)に、双性イオン濃度が2wt%、5wt%、又は10wt%になるように添加した。細胞を24時間培養し、CellTiter 96TM Aqueous One Solutionを使用して細胞生存率を調査した。マウス線維芽細胞(mNF)(Mouse Normal Fibroblaast)は、C57BL/6-EGFPマウスより樹立したものを用いた。
その結果、図1~図3に示すように、本発明の双性イオンは、細胞毒性が弱いことがわかる。
(凍結保存性試験)
(a)凍結保存液の調製
以下の組成を有する凍結保存液を準備した。
凍結保存液:
・CultureSure(登録商標)凍結保存溶液(富士フイルム和光純薬社製)
・10重量%OP3imC3C(合成例7)/H2O(超純水)
・10重量%OP3imC4S(合成例8)/H2O(超純水)
・10重量%OE9imC3C(合成例3)/H2O(超純水)
・10重量%OE9imC4S(合成例4)/H2O(超純水)
・10重量%iBu-OE2imC4S(合成例2)/H2O(超純水)
・10重量%OE2AnC2OE2OM1Cの合成(合成例13)/H2O(超純水)
・10重量%OE2MoC2OE2OM1Cの合成(合成例14)/H2O(超純水)
(b)細胞の凍結保存
凍結対象とする細胞(ヒト乳がん細胞:MDA-MB-231、ヒト腎細胞:BOSC、ヒト肺がん細胞:PC9)をトリプシン処理にて遠沈回収し、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)にて希釈して細胞濃度をそれぞれ計測した。
続いて、1.5mlチューブに1.0×106(*10の6乗)細胞となるように1mlずつ分注して遠沈し、100μlの上記凍結保存液にそれぞれ懸濁し、細胞凍結容器Mr.Frosty(登録商標)を用いて、冷却速度-1℃/分、冷却温度-85℃で凍結した。
ヒト乳がん細胞(MDA-MB-231)は、Erik Sahai教授(The Francis-Crick Institute、イギリス)から入手した。ヒト腎細胞は、英国フランシスクリック研究所Erik Sahai教授より入手した。
(c)細胞の解凍と生細胞数の計測
凍結保存バイアルに1mlの培地を加えて融解し、遠沈して上清を除いた。続いて、遠沈により得られた細胞を培地に再懸濁し、生細胞数を計測した。細胞の生存率は、下記式のとおり、解凍後の生細胞数と凍結後の死細胞数の合計に対する解凍後の生細胞数の割合(%)である。細胞の回収率は、解凍後の生細胞数を凍結前の細胞数である1.0×106(*10の6乗)で除し、100で乗じたものである。
図4~図8に示すように、凍結・融解後に生存している細胞が観察され、凍結保護効果が確認された。また、図5に示すように、凍結・融解後の細胞生存率は30%を超え、細胞回収率は15%を超えており、凍結保存剤として有効であることが確認された。

Claims (9)

  1. 一般式(1)

    (R1は、置換されているかもしくは非置換の炭素数1~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は置換されているかもしくは非置換の炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基を示し、
    Aは、双性イオンのカチオン部であり、イミダゾリウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、モルホリニウムカチオン、シクロプロペニリウムカチオン及びピペリジニウムカチオンから選ばれるカチオンを示し、
    2は、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
    3は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
    4は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
    mは、1~150の数を示し、
    nは、0~10の数を示し、
    Bは、双性イオンのアニオン部であり、-OSO3 -、-SO3 -、-COO-、-OP=O(H)O-、-OP=O(CH3)O-、-OP=O(OR5)O-、及び-OP=O(OH)O-から選ばれるアニオンを示し、
    5は炭素数1~8のヘテロ原子を有していても良いアルキル基を示す。
    ただし、R1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=CH2CH2、R3=CH2CH2、n=3、かつB=COO-である化合物、
    1=CH3、R4=CH2CH2、m=1、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH21,3,4または5、n=0、かつB=COO-である化合物、
    1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH21,3または5、n=0、かつB=COO-である化合物、
    1=CH3、R4=CH2CH2、m=3、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH23または5、n=0、かつB=COO-である化合物、
    1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=SO3 -である化合物
    1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=アンモニウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=COO-である化合物、及び
    1 の置換基が(メタ)アクリロイル基又は(メタ)アクリロイルオキシ基である化合物を除く。)
    で表される双性イオン。
  2. 1が、炭素数1~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基である、請求項1記載の双性イオン。
  3. Aが、イミダゾリウムカチオン、アンモニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、モルホリニウムカチオン又はピペリジニウムカチオンである、請求項1記載の双性イオン。
  4. Bが、-COO-、-SO3 -、及び-OP=O(OH)O-から選ばれるアニオンである、請求項1記載の双性イオン。
  5. 以下の(i)~(iii)から選ばれる1又は2以上の条件を満たす請求項1~4のいずれか1項記載の双性イオン。
    (i)R1が、炭素数2~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基である
    (ii)R4が、炭素数3~4のアルキレン基である
    (iii)mが4以上150以下の数である
  6. 一般式(1)

    (R1は、置換されているかもしくは非置換の炭素数1~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は置換されているかもしくは非置換の炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基を示し、
    Aは、双性イオンのカチオン部であり、イミダゾリウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、モルホリニウムカチオン、シクロプロペニリウムカチオン及びピペリジニウムカチオンから選ばれるカチオンを示し、
    2は、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
    3は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
    4は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
    mは、1~150の数を示し、
    nは、0~10の数を示し、
    Bは、双性イオンのアニオン部であり、-OSO3 -、-SO3 -、-COO-、-OP=O(H)O-、-OP=O(CH3)O-、-OP=O(OR5)O-、及び-OP=O(OH)O-から選ばれるアニオンを示し、
    5は炭素数1~8のヘテロ原子を有していても良いアルキル基を示す。
    ただし、R1=CH3、R4=CH2CH2、m=1~2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=COO-である化合物
    1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH25、n=0、かつB=COO-である化合物、及び
    1 の置換基が(メタ)アクリロイル基又は(メタ)アクリロイルオキシ基である化合物を除く。)
    で表される双性イオンを含有する、難溶解性物質(セルロースを除く)の溶解剤。
  7. 以下の(i)~(iii)から選ばれる1又は2以上の条件を満たす請求項6記載の難溶解性物質(セルロースを除く)の溶解剤。
    (i)R1が、炭素数2~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基である
    (ii)R4が、炭素数3~4のアルキレン基である
    (iii)mは、4~150の数を示す
  8. 一般式(1)

    (R1は、置換されているかもしくは非置換の炭素数1~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、置換されているかもしくは非置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は置換されているかもしくは非置換の炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基を示し、
    Aは、双性イオンのカチオン部であり、イミダゾリウムカチオン、ホスホニウムカチオン、アンモニウムカチオン、スルホニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、モルホリニウムカチオン、シクロプロペニリウムカチオン及びピペリジニウムカチオンから選ばれるカチオンを示し、
    2は、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
    3は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
    4は、同一又は異なって、炭素数1~4のアルキレン基を示し、
    mは、1~150の数を示し、
    nは、0~10の数を示し、
    Bは、双性イオンのアニオン部であり、-OSO3 -、-SO3 -、-COO-、-OP=O(H)O-、-OP=O(CH3)O-、-OP=O(OR5)O-、及び-OP=O(OH)O-から選ばれるアニオンを示し、
    5は炭素数1~8のヘテロ原子を有していても良いアルキル基を示す。
    ただし、R1=CH3、R4=CH2CH2、m=1~2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=COO-である化合物、
    1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH25、n=0、かつB=COO-である化合物、
    1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=イミダゾリウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=SO3 -である化合物、
    1=CH3、R4=CH2CH2、m=2、A=アンモニウムカチオン、R2=(CH23、n=0、かつB=COO-である化合物、及び
    1 の置換基が(メタ)アクリロイル基又は(メタ)アクリロイルオキシ基である化合物を除く。)
    で表される双性イオンを含有する、細胞の凍結保存剤。
  9. 以下の(i)~(iii)から選ばれる1又は2以上の条件を満たす請求項8記載の細胞の凍結保存剤
    (i)R1が、炭素数2~20の直鎖状もしくは分岐状の飽和もしくは不飽和の炭化水素基、炭素数3~20の飽和もしくは不飽和の非芳香族環状炭化水素基、炭素数6~30の芳香族炭化水素基、又は炭素数7~31の芳香族炭化水素-アルキル基である
    (ii)R4が、炭素数3~4のアルキレン基である
    (iii)mは、4~150の数を示す
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