JPH07509457A - Esterification method - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 エステル化方法 技術分野 本発明は、ヒドロキシル化合物のエステル化方法に関する。[Detailed description of the invention] Esterification method Technical field The present invention relates to a method for esterifying hydroxyl compounds.
背景技術 エステル、具体的にはリン酸エステル、は、天然に広く分布しており、バイオ化 学的方法において中心的な役割を占める。特に興味があるのは、バイオ合成酵素 反応の研究に広範に使用される炭水化物のリン酸塩および第2細胞性メツセンジ ヤーとして作用するイノシトールのリン酸塩である。しかしながら、これらの化 合物は得られる濃度が低いことが多く、さらに、通常、純粋な形態で単離するこ とが困難なので、しばしば、それらを化学的に合成する必要がある。Background technology Esters, specifically phosphate esters, are widely distributed in nature and It occupies a central role in academic methods. Of particular interest are biosynthetic enzymes Carbohydrate phosphates and second cellular enzymes widely used in the study of reactions It is a phosphate salt of inositol that acts as a compound. However, these compounds are often obtained in low concentrations, and furthermore, they are usually difficult to isolate in pure form. Because they are difficult to synthesize, it is often necessary to synthesize them chemically.
多くに薬に関する生成物は、エステル機能を有する。例えば、ぜん息の処置に使 用されるベタメタシンおよびヘモーヘイジ(haemorrhage )制御に 使用されるメナヂオールが挙げられる。両化合物は、オルトリン酸塩である。リ ン酸エステルは、種々のバクテリア多糖類の構造的特徴である。ここで、かかる 多糖類は、肺炎および髄膜炎等の病気に対するワクチンに使用される。この型の 構造を有する合成抗原は、最近、合成ワクチンとして使用する目的がら調製され た。したがって、多くの薬剤に関する生成物の調製にはエステル官能基を導入す ることが必要であることは明らかである。Many pharmaceutical products have ester functionality. For example, it is used to treat asthma. Betamethacin used and haemorrhage control Menadiol is used. Both compounds are orthophosphate salts. Li Acid esters are a structural feature of various bacterial polysaccharides. Here it takes Polysaccharides are used in vaccines against diseases such as pneumonia and meningitis. of this type Synthetic antigens with the structure have recently been prepared for use as synthetic vaccines. Ta. Therefore, the preparation of products for many drugs requires the introduction of ester functionality. It is clear that it is necessary to
エステル類が有効なその他の領域は、細目にわたるバイオ化学研究に関するもの であり、もちろん、この領域には各種の化合物のバイオ活性に関する構造的な修 飾の効果に関する研究も含まれる。かがる研究には、新薬および治療薬の製薬試 験が含まれ、さらに癌等の病気の機構に関する研究も含まれる。かかる研究にお いて、特に、放射性同位元素の1原子が組み込まれた放射性エステルを使用する ことが有効であることが多い。Other areas where esters are useful are in detailed biochemical research. Of course, this area also includes structural modifications related to the bioactivity of various compounds. This includes research on the effects of decoration. Research includes pharmaceutical trials for new and therapeutic drugs. It also includes research into the mechanisms of diseases such as cancer. In such research In particular, radioactive esters incorporating one atom of a radioactive isotope are used. This is often effective.
化学合成以外のその他の方法によって所定のエステル化合物を得ることは、不可 能であることが多い。事実、エステルの化学合成は、過去においては、極めて困 難であるこたが証明されている。エステルの直接的な合成法は利用でき、例えば リン酸またはポリリン酸を使用するヒドロキシル化合物(HC)のエステル化法 が挙げられる[ MacDonald、 The Carboh7drajes 、 IA、 254 (1972) W、Pigman and D、 nor +on (Eds)、Academic Press、New York]。し がしながら、この方法の利用は限られている。というのは、多くの炭水化物は強 酸性反応条件に影響されやすく、しばしば生成物は環状エステルまたは無水物等 の修飾化合物を生成する反応を受けるからである。従い、この方法は大部分の化 合物には使用できない。間接的化学合成法も、同様に、発明され、「生化学的に 重要な低分子量炭水化物エステルの合成法J [’5ynthe+is of Some Low Mo1eculaICarbohydrate E+ter s of Biological 51gn1ficance’ by Lin dh、ChemicalCommunication+、 Universit y of Stockholm、(1988)、 N。It is not possible to obtain a given ester compound by any other method other than chemical synthesis. It is often Noh. In fact, the chemical synthesis of esters has been extremely difficult in the past. It has been proven that this is difficult. Direct synthesis of esters is available, e.g. Method for esterifying hydroxyl compounds (HC) using phosphoric acid or polyphosphoric acid [MacDonald, The Carboh7drajes] , IA, 254 (1972) W, Pigman and D, nor +on (Eds), Academic Press, New York]. death However, the use of this method is limited. This is because many carbohydrates are Sensitive to acidic reaction conditions, often producing products such as cyclic esters or anhydrides This is because it undergoes a reaction that produces a modified compound. Therefore, this method is suitable for most Cannot be used for compounds. Indirect chemical synthesis methods were also invented and 'biochemically Synthesis method of important low molecular weight carbohydrate esters ['5ynthe+is of Some Low Mo1eculaI Carbohydrate E+ter s of Biological 51gn1ficance' by Lin dh, Chemical Communication+, University y of Stockholm, (1988), N.
8]等に記載されている。さらに、次の文献にも記載されている[0xaki el al、 J、 Chem、 Soc、Perkin Trans、 1゜ (1992)、729−7371゜これらの文献には、リン酸エステルを合成す る公知法の複雑性が示されている。事実、後者には12ステツプの生成物合成法 が記載されており、クロマトグラフを利用する分離を含む種々のステップおよび 全収量が20%以下であることが記載されている。8] etc. Furthermore, it is also described in the following document [0xaki el al, J, Chem, Soc, Perkin Trans, 1゜ (1992), 729-7371゜These documents contain information on how to synthesize phosphate esters. The complexity of known methods is shown. In fact, the latter involves a 12-step product synthesis method. is described, with various steps including chromatographic separation and It is stated that the total yield is less than 20%.
したがって、実存するエステルの製造方法は理想からほど遠く、1つの重要な問 題は直接的なエステル化法に必要である極端な反応条件が出発原料および生成物 の両者の望ましくない副反応を導くことは明らかである。間接的な化学合成法を 使用してこの問題を解消する試みがなされたが、これらの方法には、通常、選択 的に特殊なヒドロキシル基を暴露させる多くのステップ、エステルを導入する多 くのその曲のステップおよび最終的に一連の脱保護ステップが含まれる。この戦 略では、限定されるけれども、合成中に分子内に共存する官能基の存在が要求さ れる。さらに、多くのステップは、最終生成物の全収量を低下させ、しばしは大 量の高価な試薬を必要とする。Therefore, existing methods of producing esters are far from ideal, and one important question remains. The problem is that the extreme reaction conditions required for direct esterification methods affect the starting materials and products. It is clear that both lead to undesirable side reactions. indirect chemical synthesis method Attempts have been made to eliminate this problem using Many steps to expose specific hydroxyl groups, multiple steps to introduce esters A number of steps and finally a series of deprotection steps are included. this war In short, although limited, the presence of functional groups that coexist within the molecule during synthesis is required. It will be done. Furthermore, the number of steps reduces the overall yield of the final product, often significantly Requires large amounts of expensive reagents.
従って、ヒドロキシル基を簡便でかつ価格的に有効にエステル化する法が必要と される。本発明は、エステル形成反応がヒドロキシル化合物および酸素酸塩を含 む溶液中で容易に且つ顕著に促進されるという発見に基づいている。Therefore, there is a need for a simple and cost-effective method to esterify hydroxyl groups. be done. The present invention provides that the ester formation reaction includes a hydroxyl compound and an oxyacid salt. It is based on the discovery that it is easily and significantly promoted in solutions containing
外見上類似する方法が、米国特許2884413.2865762および288 4412に記載されており、以前、食品目的ででん粉に適用された。しかしなが ら、1950年代後半または1960年代前半にかけたこれらの提案臼およびそ の他のヒドロキシル化合物に対する修飾方法の適用性ハ、30〜35年の間、評 価されなかったようである。Apparently similar methods are described in U.S. Pat. 4412 and was previously applied to starch for food purposes. But long These proposed mills and their The applicability of the modification method to other hydroxyl compounds has been evaluated for 30-35 years. It seems that it was not valued.
発明の開示 本発明の第1の態様によれば、でん粉以外のヒドロキシル化合物(HC)のエス テル化方法または有機アミンのアミド化方法に際して、HCまたはアミンを酸素 酸、酸素酸アニオンまたはそれらの混合物、ここで酸素酸またはそのアニオンが HCの酸素またはアミンの窒素からの孤立電子対を受容することができる、と反 応させることを特徴とする方法を提供できる。Disclosure of invention According to the first aspect of the present invention, esters of hydroxyl compounds (HC) other than starch During the tellurization method or the amidation method of organic amines, HC or amines are acids, oxyacid anions or mixtures thereof, where the oxyacids or their anions are Can accept a lone pair of electrons from the oxygen of HC or the nitrogen of amine, and vice versa. It is possible to provide a method characterized in that the
本発明において、「酸素酸」には、その範囲内で、1またはそれ以上の酸素原子 がへテロ原子、特に窒素、イオウまたはハロゲン原子等によって置換されている ヘテロ−酸素酸も含まれる。ヘテロ−酸素酸には、チオフォスフェート類、ハロ フォスフェート類およびホスホニトリル類が含まれる。In the present invention, "oxygen acid" includes, within its scope, one or more oxygen atoms. is replaced by a heteroatom, especially a nitrogen, sulfur or halogen atom, etc. Also included are hetero-oxyacids. Hetero-oxyacids include thiophosphates, halo Includes phosphates and phosphonitriles.
「ヒドロキシル化合物」は、ヒドロキシル基またはアルコキシまたはフェノキシ アニオンを含有するいかなる化合物をも意味する。好ましいヒドロキシル化合物 には、無機化合物、例えば酸素酸を含んでいても良いけれども、ヒドロキシル有 機化合物が含まれる。ヒドロキシル有機化合物の例としては、糖、たんぽ(質、 糖たんばく質、ペプチド、糖ペプチド、糖共役物、および糖官能基を有するその 他の分子、アミノ酸、アルジトール、シクリトール、リン酸エステルおよびカル ボン酸が挙げられる。"Hydroxy compound" means hydroxyl group or alkoxy or phenoxy Refers to any compound containing an anion. Preferred hydroxyl compounds may contain inorganic compounds, such as oxyacids, but hydroxyl-containing Contains organic compounds. Examples of hydroxyl organic compounds include sugar, danpo, Glycoproteins, peptides, glycopeptides, sugar conjugates, and their Other molecules, amino acids, alditols, cyclitols, phosphate esters and carcinols Examples include bonic acid.
本発明方法の条件は驚くべきほど温和であり、本発明の特に有利な点は、温和な pH条件のため、HCのその他の官能基を保護(およびその後脱保護)する必要 がない。このことは、製造方法において全ステップ数を減少させ、さらに最終生 成物の全収量を増加させることができるので、エステル化方法の価格有効性を増 加させることができることを意味する。さらに、温和な反応条件は、同様に、反 応が殆どいかなる出発物質にも適しており、さらにさらなる好ましくない反応を 受ける生成物かほどんどないことを保証する。The conditions of the process of the invention are surprisingly mild, and a particular advantage of the invention is that the conditions of the process are surprisingly mild. Due to pH conditions, other functional groups on HC need to be protected (and subsequently deprotected) There is no. This reduces the total number of steps in the manufacturing process and also reduces the final The overall yield of the product can be increased, thereby increasing the cost effectiveness of the esterification process. It means that it can be added. Furthermore, mild reaction conditions can also be reaction is suitable for almost any starting material and does not lead to further undesired reactions. Guarantees that very little product is exposed.
酸素酸は、次の構造の三量体酸素酸を形成できる元素Mの酸素酸でもよい: Mは電子受容元素; Xは酸素またはイオウ等のへテロ−原子または置換窒素原子; Yは酸素、水素、またはイオウ等のへテロ原子または置換窒素原子; Mの原子価に依存するけれども、nは0または1およびmは0〜2である。The oxyacid may be an oxyacid of element M that can form a trimeric oxyacid of the following structure: M is an electron accepting element; X is a hetero-atom such as oxygen or sulfur, or a substituted nitrogen atom; Y is a heteroatom such as oxygen, hydrogen, or sulfur, or a substituted nitrogen atom; Depending on the valence of M, n is 0 or 1 and m is 0-2.
三量体酸素酸を形成可能な元素Mには、リン、ホウ素および珪素が挙げられる。Elements M capable of forming trimeric oxyacids include phosphorus, boron and silicon.
通常、窒素原子は水素またはアルキル基で置換されるだろう。Usually the nitrogen atom will be replaced with hydrogen or an alkyl group.
リンは、メタリン酸塩酸素酸を形成できる。リン原子における電子不足のため、 イオンは重合する傾向にあり、次のトリマーまたは三量体を形成する: は鎖状構造が挙げられる。Phosphorus can form metaphosphate oxyacids. Due to the lack of electrons in the phosphorus atom, The ions tend to polymerize, forming trimers or trimers: An example of this is a chain structure.
同様に、ホウ素は、次の構造を有する酸素酸を形成する:さらに、珪素は、次の 酸素酸を形成する:しかしながら、三量体構造のこのタイプを形成する元素の能 力は、1以上の酸素酸が孤立電子対を受容する単なる例示である。Similarly, boron forms an oxyacid with the following structure: Additionally, silicon forms an oxyacid with the following structure: Forming oxyacids: However, the ability of elements to form this type of trimeric structure The force is merely an example of one or more oxygen acids accepting a lone pair of electrons.
本発明のエステル化反応の使用に特に好ましいこと力(見出だされたリン酸素酸 は、メタリン酸であり、メタリン酸を使用するエステル化反応の反応機構は、次 のよう1こ示唆される: この反応機構では、反応種はトリマーよりもむしろメタリン酸塩モノマーである 。しかしながら、本発明の有用性はこの反応機構の精度またはその他のものに依 存するものではない。Particularly preferred for use in the esterification reactions of the present invention is metaphosphoric acid, and the reaction mechanism of the esterification reaction using metaphosphoric acid is as follows. One suggestion is as follows: In this reaction mechanism, the reactive species is the metaphosphate monomer rather than the trimer. . However, the usefulness of the present invention depends on the precision or otherwise of this reaction mechanism. It does not exist.
ホウ素および珪素の酸素アニオンと等価のモノマーには、次のものが含まれる: それは、リン酸酸素酸およびアニオンと同様の反応を受けることが好ましい。Monomers equivalent to the oxygen anions of boron and silicon include: Preferably, it undergoes similar reactions with phosphoric oxyacids and anions.
上記タイプのモノマー構造を形成する酸素酸アニオンの塩を使用する必要は必し もない。例えば、リンの場合には、メタリン酸塩が好ましいけれども、オルトリ ン酸塩、ジリン酸塩、トリリン酸塩、ポリリン酸塩、ホスホネート、ホスフィネ ート、ベルオキシリン酸塩およびハイポリン酸塩またはその他の遊離酸が使用で きる。オルトリン酸エステル形成用の反応種がメタリン酸塩モノマーであれば、 オルト−、ジー、トリー、およびポリリン酸塩酸素酸の反応性は、次のように説 明される。即ち、溶液中において、これらの酸素酸およびアニオンは、それによ って反応が進行すると考えられるメタリン酸塩と等価であろうということである 。さらに、これらの他のリン酸塩が使用された場合には、メタリン酸塩が連続的 にHCと反応し、それによってその他のリン酸塩との平衡は反応を連続させるメ タリン酸塩側に進むだろう。類似の方法が、上記のその他の種に適用される。It is not necessary to use salts of oxyacid anions that form monomer structures of the type described above. Nor. For example, in the case of phosphorus, metaphosphates are preferred, but orthophosphates are preferred; phosphates, diphosphates, triphosphates, polyphosphates, phosphonates, phosphines salts, peroxyphosphates and hypophosphates or other free acids can be used. Wear. If the reactive species for orthophosphate formation is a metaphosphate monomer, The reactivity of ortho-, di-, tri-, and polyphosphate oxyacids is explained as follows. It will be revealed. That is, in solution, these oxygen acids and anions are This means that it is equivalent to metaphosphate in which the reaction is thought to proceed. . Additionally, if these other phosphates are used, the metaphosphate is reacts with HC, so that the equilibrium with other phosphates becomes a means to continue the reaction. I would go for the talinate side. Similar methods apply to the other species mentioned above.
本発明において有効であることが見出だされたリンに基づくその他の酸素酸には 、チオホスフェート、ハロホスフェートおよびホスホニトリル化合物等のへテロ −酸素酸が挙げられる。Other phosphorus-based oxyacids found to be effective in the present invention include , thiophosphates, halophosphates and phosphonitrile compounds, etc. - Oxygen acids.
酸素酸塩のカチオンは、塩が反応が行われる溶媒に溶解することを保証するよう である。水溶液において、カチオンはアルカリまたはナトリウム、カリウムもし くはマグネシウム等のアルカリ土類である。ある溶媒、特に有機溶媒に対して、 ランタン、セシウム等の大きなカチオンまたはリチウムおよびアンモニア等の小 さなイオン種がより好ましい。水溶性およびその他の溶媒において、カチオンは 反応に対する触媒効果のために選択される。塩が不適当なpK値を示さないよう に対イオンを選択することが好ましく、特に後述する好ましいpH操作条件を心 に留め置くべきである。The cation of the oxysalt is used to ensure that the salt is soluble in the solvent in which the reaction takes place. It is. In aqueous solutions, cations are alkaline or sodium, potassium or The most common are alkaline earth metals such as magnesium. For certain solvents, especially organic solvents, Large cations such as lanthanum, cesium or small cations such as lithium and ammonia. Small ionic species are more preferred. In water-soluble and other solvents, cations are Selected for its catalytic effect on the reaction. Prevent salts from exhibiting inappropriate pK values It is preferable to select a counter ion, especially keeping in mind the preferable pH operating conditions described below. should be kept at.
反応は、水溶液および有機溶媒の両者において行うことができる。有機溶媒が使 用される場合には、ジメチル スルフォキサイド(DMSO)等の極性の高い溶 媒であることが好ましい。The reaction can be carried out both in aqueous and organic solvents. If organic solvents are used When used, highly polar solvents such as dimethyl sulfoxide (DMSO) are used. Preferably, it is a medium.
一般に、反応は次のステップよりなる:(a)HCまたはアミン、HCの酸素ま たはアミンの窒素からの孤立電子対を、?8iT&中で、受容できる種を生産で きる酸素酸または酸素酸塩、HCまたはアミンの重量に対して0〜30 (w/ w)の水を含む反応混合物を提供し;(b)HCまたはアミンと酸素酸種を反応 させてHeまたはアミンの酸素酸エステルを含有する反応混合物を得て;必要に より (c)(i)反応混合物からエステルを少なくとも部分的に回収し、または(i i)さらにエステルをそのまま反応させて所定の化合物または混合物を形成す る、いずれかの方法を行う。Generally, the reaction consists of the following steps: (a) HC or amine, HC oxygen or Or the lone pair from the nitrogen of the amine? In 8iT&, we can produce acceptable seeds. 0 to 30 (w/ w) providing a reaction mixture comprising water; (b) reacting the HC or amine with the oxygen acid species; to obtain a reaction mixture containing He or an oxyacid ester of an amine; Than (c) (i) at least partially recover the ester from the reaction mixture; or (i) i) Further reacting the ester as it is to form a predetermined compound or mixture Please do one of the following:
好ましい反応混合物を調製する方法の1つは、HCまたはアミンと酸素酸塩の水 溶液を調製し、その後水溶液から水を除(ことである。水がエステル反応の生成 物なので、ル シャトリエの原理に基づいて混合物から水を除去すると反応の平 衡を好ましいエステルの生成側に変えるので、反応を実施するこの方法は特に好 ましいのである。One method of preparing the preferred reaction mixture is to prepare the HC or amine and the oxyacid salt in water. A solution is prepared and then water is removed from the aqueous solution (that is, the water forms an ester reaction Therefore, if water is removed from the mixture based on Le Chatelier's principle, the reaction will normalize. This method of carrying out the reaction is particularly preferred as it shifts the equilibrium towards the production of the preferred ester. It's beautiful.
反応混合物を形成するこの方法は、HC/酸素酸塩溶液中の水が最初にかなり過 剰に(例えば、少なくとも2,5゜10.20.50または100倍(重量基準 ))存在すれば特に十分に作用する。水除去ステップにおいて、反応開始時のH Cまたはアミン量に対しておよそ1部(例えば0゜1〜30重世%)以下を残す ように多くの水を除く。当業者に認められるように、収旦の考慮、これは水の大 量除去に都合よく、および逆が都合が良い時間およびエネルギー消費の考慮の間 の歩み寄りを取るべきである。バランスを引寄与せる最適の場所は、疑いもなく 反応物の性質および作業者の作業条件によって変わる。This method of forming the reaction mixture requires that the water in the HC/oxygen salt solution is initially excessively (for example, at least 2,5°10,20,50 or 100 times (by weight) )) works particularly well if present. In the water removal step, H Approximately 1 part (for example, 0°1 to 30%) or less is left based on the amount of C or amine. So much water except. As will be appreciated by those skilled in the art, convergence considerations, which are important for water While considering time and energy consumption in favor of volume removal and vice versa We should reach a compromise. Without a doubt, the best place to contribute to balance is Varies depending on the nature of the reactants and the operating conditions of the operator.
水は、適当な物理的または化学的な方法によって除去できる。好ましい物理的な 方法の例として、一般的に好ましいが、蒸発、減圧下における蒸発および凍結乾 燥がある。Water can be removed by suitable physical or chemical methods. preferred physical Examples of methods include, but are generally preferred, evaporation, evaporation under reduced pressure and freeze drying. There is dryness.
エネルギー消費および時間を考慮すれば、しばしば具体的な状況におけるベスト のものが示される。Considering energy consumption and time, it is often the best choice in a specific situation. are shown.
反応混合物を調製するその他の方法には、HCまたはアミンおよび酸素酸または 酸素酸塩をHCまたはアミンの反応開始時の曾の30%(w/w)までの水を含 む有機溶媒に溶解させる方法かある。Other methods of preparing the reaction mixture include HC or amine and oxygen acid or Oxygen salts are added to HC or amine containing up to 30% (w/w) of water at the start of the reaction. There is a method of dissolving it in an organic solvent.
酸素酸塩が選択された溶媒に溶解し、従ってジメチルスルフォキサイド等の極性 溶媒が一般に使用すべきであることは重要である。Oxylate salts are soluble in the chosen solvent and are therefore polar, such as dimethyl sulfoxide. It is important that the solvent should be used in general.
反応はいかなるpHにおいても実施することができるが、好ましいp H範囲は 1〜9であり、最も良好な結果はpHが2〜6の場合に達成される。しかしなが ら、反応の有利性の1つは、温和なpH条件、例えばpH4,5〜6において十 分に作用し、このことはHCまたは生成エステルが酸性度の高い条件に敏感な場 合に特に重要であることである。アミンの反応に対して、pHは遊離アミンが反 応混合物中に存在することを確保するために7以上であることが好ましい。アミ ンに関する反応に対して、ある場合に10もしくはそれ以上のpHが必要である が、一般に、pHは7.5〜9の範囲である。Although the reaction can be carried out at any pH, the preferred pH range is 1 to 9, and the best results are achieved when the pH is between 2 and 6. But long Therefore, one of the advantages of the reaction is that it can be carried out under mild pH conditions, e.g. pH 4.5-6. This may be the case if the HC or the ester produced is sensitive to highly acidic conditions. This is particularly important when For amine reactions, the pH is such that free amines react The number is preferably 7 or more to ensure its presence in the reaction mixture. Ami In some cases, a pH of 10 or higher is required for reactions involving However, generally the pH ranges from 7.5 to 9.
ヒドロキシル化合物はエステル化しても良いし、またはアミンはこの方法によっ てアミド化しても良いが、特にその方法は次の有機化合物のエステル化に好まし い:糖、特にトレハロースおよびショ糖等の非還元性糖およびラクトースおよび マルトース等の還元性糖;たんばく質;糖たんばく質、ペプチド、糖ペプチドお よび糖共役体および糖官能基を有するその他の分子;アミノ酸、特にセリンおよ びトレオニン;およびアルジトール、シクリトール等のその他の有機化合物、カ ルボン酸、有機酸素酸、特にリン酸塩および水酸基またはアルコキシまたはフェ ノキシ アニオンを含有する化合物。本発明は、でん粉以外の多糖類、オリゴ糖 (およそ3〜10の単糖類単位)、三糖類および単糖類に適用できる。Hydroxyl compounds may be esterified or amines may be esterified by this method. However, this method is particularly preferred for the following esterification of organic compounds. Sugars, especially non-reducing sugars such as trehalose and sucrose, and lactose and Reducing sugars such as maltose; proteins; glycoproteins, peptides, glycopeptides and and sugar conjugates and other molecules with sugar functional groups; amino acids, especially serine and and threonine; and other organic compounds such as alditol and cyclitol; carboxylic acids, organic oxygen acids, especially phosphates and hydroxyl or alkoxy or phenolic acids. A compound containing an anion. The present invention relates to polysaccharides and oligosaccharides other than starch. (approximately 3-10 monosaccharide units), applicable to trisaccharides and monosaccharides.
本発明方法によってエステル化される無機ヒドロキシル化合物には酸素酸それ自 体が含まれるが、本発明のエステル化反応は特にジー、トリーおよびポリ−リン 酸塩の合成に有用である。The inorganic hydroxyl compounds esterified by the method of the present invention include oxygen acids themselves. However, the esterification reaction of the present invention is particularly applicable to di-, tri-, and poly-phosphorus. Useful in the synthesis of acid salts.
一般に、第3級誘導体、特に置換基が余りにかさばらない場合に、のエステル化 が可能であるけれども、反応は第1級および第2級HC並びに第1級および第2 級アミンに最も有効である。In general, esterification of tertiary derivatives, especially when the substituents are not too bulky. Although the reaction is possible, the reaction It is most effective for grade amines.
出発混合物の形成後、エステル化反応を最大にするためにさらに処理しても良い 。ある場合に、反応混合物を20〜200℃、好ましくは50〜100℃の温度 範囲において0.1時間から40日間加熱することが好ましい。加熱は、特に温 度が高い場合にはエステル化の反応速度が増加するために、密閉系で行うことが 好ましい。水がエステル化反応の生成物なので、反応を進める系からの水の除去 はエステルをより形成するように反応の平衡を移す。水を除去する方法の1つは 、水を蒸発させるように開放系において混合物を加熱することである。After formation of the starting mixture, it may be further processed to maximize the esterification reaction. . In some cases, the reaction mixture is heated to a temperature of 20 to 200°C, preferably 50 to 100°C. It is preferable to heat within a range of 0.1 hour to 40 days. Heating is especially If the temperature is high, the esterification reaction rate increases, so it is recommended to conduct the process in a closed system. preferable. Since water is a product of the esterification reaction, removal of water from the reaction system shifts the equilibrium of the reaction to form more esters. One way to remove water is , heating the mixture in an open system so as to evaporate the water.
反応が完了すると、エステルまたはアミド化物は、適切な方法によって単離され る:例えば、イオン交換クロマトグラフィーによる。1以上の反応生成物が得ら れると一般に1、クロマトグラフィーを用いて異なる生成物を分離することは容 易である。その他の方法として、エステルは、得られた混合物に残してもよく、 さらに化合物または混合物を得るために処理または反応させてもよい。Once the reaction is complete, the ester or amidate can be isolated by a suitable method. For example, by ion exchange chromatography. one or more reaction products are obtained Generally1, it is difficult to separate different products using chromatography. It's easy. Alternatively, the ester may remain in the resulting mixture; Further treatments or reactions may be performed to obtain compounds or mixtures.
本発明方法は、従来公知の方法によって得られなかった新しいエステルおよびア ミド化物(amidates)の提供を特徴とする特に、ショ糖およびトレハロ ース等の酸−変わりやすい一糖のエステルの調製が可能になり、従って、本発明 のさらなる態様において、トレハロース−2−リン酸塩、トレハロース−3−リ ン酸塩、トレハロース−4−リン酸塩および多くのショ糖のモノ−オルトリ酸塩 を提供できる。これらの化合物は、新規であり、かなりの困難性およびコストの 基で従来公知の方法によって調製できたものである。The method of the present invention enables new esters and acetones not obtained by conventionally known methods. In particular, sucrose and trehalide, characterized by the provision of amidates It is now possible to prepare esters of acid-variable monosaccharides such as In a further embodiment of the invention, trehalose-2-phosphate, trehalose-3-phosphate phosphate, trehalose-4-phosphate and many sucrose mono-orthophosphates can be provided. These compounds are novel and require considerable difficulty and cost. It can be prepared by a conventionally known method.
本発明は、次の実施例に基づいてさらに説明される。これらの実施例は、添付の 図面に言及するものである。The invention will be further explained based on the following examples. These examples are attached Refers to the drawings.
図1は、本発明方法によってオルトリン酸塩から得られたトレハロース−6−リ ン酸塩のIHNMRスペクトルである。Figure 1 shows the trehalose-6-resolved product obtained from orthophosphate by the method of the present invention. This is an IHNMR spectrum of phosphate salt.
図2は、本発明方法によってオルトリン酸塩から得られたトレハロース−2−リ ン酸塩のIHNMRスペクトルである。Figure 2 shows the trehalose-2-resolved product obtained from orthophosphate by the method of the present invention. This is an IHNMR spectrum of phosphate salt.
図3は、本発明方法によってオルトリン酸塩から得られたトレハロース−4−リ ン酸塩のIHNMRスペクトルである。Figure 3 shows the trehalose-4-resolved product obtained from orthophosphate by the method of the present invention. This is an IHNMR spectrum of phosphate salt.
図4は、本発明方法によってオルトリン酸塩から得られたトレハロース−3−リ ン酸塩のIHNMRスペクトルである。Figure 4 shows the trehalose-3-resolved product obtained from orthophosphate by the method of the present invention. This is an IHNMR spectrum of phosphate salt.
図5は、本発明方法によってリン酸ナトリウム処理されたα、α′−トレハロー スから得られたHPLCイオン−交換クロマトグラムである。Figure 5 shows α,α′-trehalo treated with sodium phosphate according to the method of the present invention. HPLC ion-exchange chromatogram obtained from
図6は、本発明方法によってメタリン酸塩から得られたトレハロース−3−リン 酸塩のIHNMRスペクトルである。Figure 6 shows trehalose-3-phosphorus obtained from metaphosphate by the method of the present invention. It is an IHNMR spectrum of an acid salt.
図7は、本発明方法によってメタリン酸塩から得られたトレハロース−6−リン 酸塩のIHNMRスペクトルでα、α′−トレハロースの4異性体モノーオルト リン酸塩の調製法 pH5,5のリン酸ナトリウム緩衝溶液(0,1M、100m1)中のα、α′ −トレハロースニ水和物(1,0g、2.6 mmol)の水溶液、ここでその 溶液中には水が糖に対して、重量基準で、約100倍存在している、を−78° C(固体C02)に凍結し、さらに凍結乾燥してトレハロースに対して4.5% (W/W)の水分(Karl−F i 5hche r)を有する調製物を得る 。調製物を、密閉し、56℃において10日間加熱し、その後、脱イオン交換水 (100ml)中で再構成し、その溶液を1M水酸化ナトリウム、水、1M酢酸 アセテート、水で連続的に洗浄されてアセテートの形態であるBio−Rad AG1樹脂、120x2 cmのアニオン−交換樹脂に適用する。Bio−Ra d AG 1は、商標名である。カラムは最初に水で洗浄して未反応のトレハロ ース(必要によりリサイクルするため)およびその他の非結合物質を除去し、そ の後、0.2〜0.8Mの酢酸アセテートアンモニウム水溶液グラジェントを用 いて溶出させて無機オルトリン酸塩から分離した異性体トレハロース モノ−オ ルトリン酸塩を含有する分画またはフラクションを得た。トレハロースリン酸塩 を含有するフラクションを、その後、分析用のイオン−交換カラム(Dione x BioLCPA 100)を用いて分析し、純粋な4異性体のそれぞれを含 有するフラクションを組み合わせて、それらの溶液を凍結乾燥して分析用の純粋 な無定形固体として、トレハロース モノリン酸塩をアンモニウム塩として得た 。Di。Figure 7 shows trehalose-6-phosphorus obtained from metaphosphate by the method of the present invention. The IH NMR spectrum of the acid salt shows the four isomers of α, α′-trehalose, mono-ortho. Phosphate preparation method α, α′ in sodium phosphate buffer solution (0.1 M, 100 ml) pH 5.5 - an aqueous solution of trehalose dihydrate (1.0 g, 2.6 mmol), where its There is approximately 100 times more water in the solution than sugar on a weight basis, at -78° C (solid C02) and further lyophilized to 4.5% for trehalose. Obtain a preparation with a moisture content (W/W) of . The preparation was sealed and heated at 56°C for 10 days, then washed with deionized exchanged water. (100 ml) and the solution was mixed with 1M sodium hydroxide, water, 1M acetic acid. Acetate, Bio-Rad which is continuously washed with water to form acetate Apply to AG1 resin, 120x2 cm anion-exchange resin. Bio-Ra dAG1 is a trademark name. The column is first washed with water to remove unreacted trehalo. (for recycling if necessary) and other unbound materials; After that, a 0.2-0.8M ammonium acetate aqueous solution gradient was used. Isomeric trehalose mono-ol separated from inorganic orthophosphate by elution with A fraction or fraction containing luthophosphate was obtained. trehalose phosphate The fractions containing . x BioLCPA 100), containing each of the four pure isomers. lyophilize the solution to make it pure for analysis. Trehalose monophosphate was obtained as an ammonium salt as an amorphous solid. . Di.
nex BioLCPA 100は、商標名である。フラクション1.0.08 5g (6,6%)、フラクション2.0.035g (2,7%)、フラクシ ョン3.0.041g(3,1%)、フラクション4.0.027%(2゜1% )。全量で0.188g (14,6%)。4生成物は、酵素アルカリ性リン酸 塩で処理して、α、α−一トレバロース(HPLCイオン−交換クロマトグラフ ィーで同定された)および無機オルトリン酸塩(モリブデン酸アンモニウムを使 用して比色定但的に同定された)を生じた。nex BioLCPA 100 is a trade name. Fraction 1.0.08 5g (6,6%), fraction 2.0.035g (2,7%), fraction fraction 3.0.041g (3.1%), fraction 4.0.027% (2°1%) ). Total amount: 0.188g (14.6%). 4 The product is the enzyme alkaline phosphate α,α-mono-trevalose (HPLC ion-exchange chromatography) ) and inorganic orthophosphates (identified using ammonium molybdate). (identified colorimetrically using the same method).
元素分析データ: フラクション1、(実測値)C31,55%、 H6゜62%、 H5,81% 、 P6.45%。Elemental analysis data: Fraction 1, (actual value) C31, 55%, H6゜62%, H5, 81% , P6.45%.
フラクション2、(実測値)C31,22%、 H6゜26%、 H5,97% 、 P6.37%。Fraction 2, (actual value) C31.22%, H6°26%, H5.97% , P6.37%.
フラクション3、(実測値)C31,62%、 H6゜55%、 H6,20% 、 P6.55%。Fraction 3, (actual measurement) C31.62%, H6゜55%, H6.20% , P6.55%.
フラクション4、(実測値)CB1.37%、 H6゜32%、 H5,92% 、 P6.89%。Fraction 4, (actual value) CB1.37%, H6゜32%, H5, 92% , P6.89%.
Cl2H29N2P1014は、CB1.58%、 H6,40%、 H6,1 4%、 P6.79%を要求する。Cl2H29N2P1014 has CB1.58%, H6,40%, H6,1 4%, P6.79% is requested.
NMRデータ。フラクション1. 2. 3および4に存在する生成物のプロト ンNMRスペクトルは、それぞれ図1〜4(こ示され、それぞれ6−.2−.4 −、および3−リン酸塩、すなわち、図に示される構造1. 2. 3.および 4と一致する。図1は、シグマ ケミカル(S L gma Chemical Co、)からのデータの基づくトレハロース−6−リン酸塩のプロトンNMR スペクトルと一致する。これらの構造は、同様に、13Cおよび”P NMRス ペクトルスコピーからも同定された。NMR data. Fraction 1. 2. Prototypes of products present in 3 and 4 The NMR spectra are shown in Figures 1-4 (6-.2-.4, respectively). -, and 3-phosphate, i.e. structure 1 as shown in the figure. 2. 3. and Matches 4. Figure 1 shows Sigma Chemical (SL gma Chemical) Proton NMR of trehalose-6-phosphate based on data from Co. Match the spectrum. These structures are similar to 13C and “P” NMR spectrum. It was also identified by spectroscopy.
実施例 2 実施例1と類似の条件に基づいて、表1に示される実施例2用の6の見出しくa )〜(f)に示されるような修飾をして、α、α′−トレハロースからα、α′ −トレハロースのリン酸エステルを調製した。Example 2 Based on conditions similar to Example 1, the six headings for Example 2 shown in Table 1 ) to (f) to convert α, α′-trehalose to α, α′ - A phosphoric acid ester of trehalose was prepared.
実施例 3 ショ糖の8異性体モノーオルトリン酸塩は、表1に示される条件に基づいて、実 施例1と類似の方法によって調製できる。この場合主に注意することは、ショ糖 が極端に酸になり易い二接類であり、その結果、リン酸を用いて直接的なリン酸 化し難いことである。上記の3トレハロースリン酸塩を用いた場合のように、シ ョ糖異性体エステルの大部分は、新規な化合物であり、そのうえ、既存の方法を 用いて調製することが極めて困難であった。Example 3 The 8 isomer monoorthophosphate of sucrose was prepared based on the conditions shown in Table 1. It can be prepared by a method similar to Example 1. In this case, the main thing to be careful about is sucrose is a diclassic class that is extremely prone to becoming an acid, and as a result, direct phosphoric acid reaction using phosphoric acid This is something that is difficult to quantify. As with the 3-trehalose phosphate mentioned above, Most of the sucrose isomeric esters are novel compounds and, moreover, require existing methods. It was extremely difficult to prepare using
実施例 4〜7 類似な方法で、 α−グリセロホスフェート; セリン ホスフェート; β−シクロデキストリン チオ硫酸塩;およびセリン チオリン酸塩、 を表1に示される条件を用いて同様に調製した。Examples 4 to 7 In a similar way, α-glycerophosphate; Serine phosphate; β-cyclodextrin thiosulfate; and serine thiophosphate, were similarly prepared using the conditions shown in Table 1.
さらに、各種HCに関するリン酸ナトリウム緩衝液の効果を研究する実験を行な った。実験はpH5,5,7,0または8.1の溶液中で実施し、全てが、56 ℃で数日間加熱した後、イオン−交換クロマトグラフィーで炭水化物モノリン酸 塩エステルを共−溶出する生成物を生じた。これらの実験結果を、表1に示す。Furthermore, we conducted experiments to study the effects of sodium phosphate buffer on various HCs. It was. Experiments were carried out in solutions with pH 5, 5, 7, 0 or 8.1, all with 56 After heating for several days at °C, carbohydrate monophosphates were isolated by ion-exchange chromatography. A product co-eluted with the salt ester. The results of these experiments are shown in Table 1.
pH2,0〜6.0において各種HCに関するその他の酸素酸塩緩衝液の効果を 研究する多くの実験を、同様に、行なった。56°Cを越える温度で数日間加熱 した後に、「エステル−型」生成物は、イオン−交換クロマトグラフィーを用い て観察した。使用された酸素酸緩衝液には、ホウ酸、チオリン酸、リン酸および ホスフィン酸から誘導された緩衝液が含まれる。Effects of other oxysalt buffers on various HCs at pH 2.0 to 6.0 A number of experiments were conducted to study as well. Heating for several days at temperatures above 56°C After that, the "ester-type" product is purified using ion-exchange chromatography. I observed it. The oxyacid buffers used included boric acid, thiophosphoric acid, phosphoric acid and Buffers derived from phosphinic acids are included.
表1中、 は、三菱CA100システムに基づ(カールフィシャ−(Karl Fischer)滴定によって測定した値を示す。測定値は、炭水化物、アミノ 酸またはたんばく質の重量に基つくものであり、緩衝塩は含まれない。In Table 1, is based on the Mitsubishi CA100 system (Karl Fischer) The values measured by Fischer titration are shown. Measurements include carbohydrates, amino It is based on the weight of acid or protein and does not include buffer salts.
表1中、 は糖類、アミノ酸またはたんばく質の重量%て表したものである。オ リゴ糖およびマンニトールの同一検出応答因子は対応するリン酸塩であると仮定 する。このことは、存在するエステルを過少評価するきらいがある。In Table 1, is expressed as weight percent of saccharides, amino acids, or proteins. O Assuming that the same detection response factor for oligosaccharides and mannitol is the corresponding phosphate do. This tends to underestimate the esters present.
リン酸グリセロールは、α−グリセロホスフェートに対して測定された。括弧内 の数字は、たんぽ(質分子当りのリン元素の計算された平均数であり、又は、ア ミロースの場合にはリン元素当りのグルコース残基の平均的な数である。Glycerol phosphate was measured relative to alpha-glycerophosphate. in parentheses The number is the calculated average number of elemental phosphorus per molecule of In the case of mylose it is the average number of glucose residues per phosphorus element.
trは、歩合(<0.1%)を示す。tr indicates the percentage (<0.1%).
従って、本発明のエステル化方法は極めて柔軟であり、そして割に温和な条件下 で多くの範囲の化合物をエステル化することが可能であることが分かる。さらに 、出発材料は、多くの生成物が得られるようにリサイクルすることが可能である 。Therefore, the esterification method of the present invention is extremely flexible and can be performed under relatively mild conditions. It turns out that it is possible to esterify a wide range of compounds with. moreover , the starting material can be recycled so that many products are obtained .
実施例 8 α、α′−トレハロースおよびメタリン酸ナトリウムの製剤からのリン酸エステ ルの形成 α、α゛−トレハロースニ水和物(1,0g、2.6mmol)をメタリン酸ナ トリウム(0,1M、100m1)の溶液に溶解した以外は、実施例1の方法を 繰り返した。製剤を前述のように一78°Cに凍結し、凍結乾燥し、密閉し、5 6°Cにおいて5日若しくは12日間加熱した。Example 8 Phosphate from α, α′-trehalose and sodium metaphosphate preparations Formation of a le α, α゛-trehalose dihydrate (1.0 g, 2.6 mmol) was added to sodium metaphosphate. The method of Example 1 was followed except that it was dissolved in a solution of thorium (0.1 M, 100 ml). repeated. The formulation was frozen to -78°C, lyophilized and sealed as described above. Heated at 6°C for 5 or 12 days.
反応を異なるpHで繰り返し、その結果を表2に示す。The reaction was repeated at different pH and the results are shown in Table 2.
表2 pH(初期) モノリン酸塩 モノリン酸塩1.9 32 34 (7) 3.0 18 23(6) 3.5 15 20(4) 4.0 13 19(4) 4.5 17 15(4) 5.0 13 16(4) 5.5 13 17(4) 6.0 15 12(3) 表中、 は7日における結果を示す。Table 2 pH (initial) Monophosphate Monophosphate 1.9 32 34 (7) 3.0 18 23 (6) 3.5 15 20 (4) 4.0 13 19 (4) 4.5 17 15 (4) 5.0 13 16 (4) 5.5 13 17 (4) 6.0 15 12 (3) In the table, indicates the results on day 7.
括弧内の数字は、生じたニリン酸塩の割合である。The number in parentheses is the percentage of diphosphate produced.
表2に示されるリン酸塩の割合は、検出機応答から測定されたものであり、従っ て、過少評価、多分1/2であろう。The phosphate percentages shown in Table 2 are determined from the detector response and are therefore Well, it's an underestimate, probably 1/2.
生じたリン酸塩位は、水分含量および反応が行われる温度に依存する。高温であ るが短時間で実施されるそれぞれ別々の実験において、リン酸エステル収量は検 出機応答に基づいて約40%増加した。再び、これは過少値であり、実際の値は 検出機値の2倍程であろう。The resulting phosphate level depends on the water content and the temperature at which the reaction is carried out. It's hot Phosphate yields were tested in separate experiments conducted over short periods of time. An increase of about 40% based on launch response. Again, this is an underestimate and the actual value is It would be about twice the detector value.
実施例 9 DMSO中におけるα、α′−トレハロースの反応a)オルトリン酸塩 α、α−−トレハロースニ水和物(1部)、オルトリン酸水素二ナトリウムおよ びオルトリン酸二水素ナトリウム(4部)、(水溶液の際にpH5,5となるよ うな割合で混合された塩)を加えて、DMSO(100部)を乾燥する。混合物 を、80°Cで3日加熱し、その後DMSOを凍結乾燥で除去した。残留物を水 (100部)に溶解し、クロマトグラフィー(イオン交換)で分析した。混合物 は、約1%のトレハロース リン酸塩を含んでいた。相対的に低い収量は、DM SOに対するナトリウム塩の溶解度が低いことに基づくのであろう。Example 9 Reaction of α, α′-trehalose in DMSO a) Orthophosphate α, α-Trehalose dihydrate (1 part), disodium hydrogen orthophosphate and and sodium dihydrogen orthophosphate (4 parts) (so that the pH becomes 5.5 when dissolved in water). DMSO (100 parts) is dried. blend was heated at 80°C for 3 days, after which the DMSO was removed by lyophilization. Water the residue (100 parts) and analyzed by chromatography (ion exchange). blend contained approximately 1% trehalose phosphate. The relatively low yield is due to DM This may be due to the low solubility of sodium salts in SO.
b)メタリン酸塩 α、α′−トレハロースニ水和物(1部)、メタリン酸ナトリウム/メタリン酸 (4部)、ここで水溶液の場合にpH2となるように混合されている、を加えて DMSO(100部)を乾燥し、混合物を80℃で3日間加熱した。b) Metaphosphate α,α′-trehalose dihydrate (1 part), sodium metaphosphate/metaphosphoric acid (4 parts), which is mixed to a pH of 2 in the case of an aqueous solution, is added. DMSO (100 parts) was dried and the mixture was heated at 80° C. for 3 days.
DMSOを除去し、残留物を上記のように分析した。混合物は、1.5%のトレ ハロース リン酸塩を含んでいた。DMSO was removed and the residue was analyzed as above. The mixture contains 1.5% Contains haloose phosphate.
相対的に低収發は、おそら<DMSOに対するナトリウム塩の溶解性が低いこと によるだろう。The relatively low astringency is probably due to the low solubility of the sodium salt in DMSO. It depends.
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