JPH0859465A - Spin trapping agent - Google Patents

Spin trapping agent

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Publication number
JPH0859465A
JPH0859465A JP19136794A JP19136794A JPH0859465A JP H0859465 A JPH0859465 A JP H0859465A JP 19136794 A JP19136794 A JP 19136794A JP 19136794 A JP19136794 A JP 19136794A JP H0859465 A JPH0859465 A JP H0859465A
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JP
Japan
Prior art keywords
spin
methyl
radical
trapping agent
dioxolane
Prior art date
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Pending
Application number
JP19136794A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsushi Niwa
龍史 丹羽
Rikiya Sato
力哉 佐藤
Takamori Konaka
隆盛 小中
Makoto Takeishi
誠 武石
Hiroaki Oya
博昭 大矢
Hitoshi Kamata
仁 鎌田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
YAMAGATA PREF GOV TECHNOPOLIS
YAMAGATA PREF GOV TECHNOPOLIS ZAIDAN
Original Assignee
YAMAGATA PREF GOV TECHNOPOLIS
YAMAGATA PREF GOV TECHNOPOLIS ZAIDAN
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide a stable and easy-to-handle spin trapping agent which is useful in detection and determination of free radical in vivo according to the spin-trapping technology. CONSTITUTION: This spin trapping agent is represented by the formula (R is H OH, amino which may be substituted with lower alkyls, 2-oxy-1-pyridyl). This spin trapping agent can efficiently trap or capture unstable free radicals such as superoxide radical, hydroxy radical, methyl radical or hydrogen radical. The spin trapping agent of the formula can be produced, for example, by reaction of methyl acrylate with 2-nitropropane, then with ethyl formate, protecting the aldehyde group in the form of 1,3-dioxolane, reducing the ester group with lithium aluminum hydride, and treating the product with an acid to 5,5- dimethyl-3-hydroxymethyl-1-pyrroline-N-oxide.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はスピントラップ剤に関す
る。さらに詳しくは、生体内フリーラジカルをスピント
ラップ法により検出および定量するために有用なスピン
トラップ剤に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a spin trap agent. More specifically, it relates to a spin trap agent useful for detecting and quantifying free radicals in vivo by a spin trap method.

【0002】[0002]

【従来の技術】不安定フリーラジカル種をESR を用いて
検出する方法として、高速流通法、凍結法、マトリック
ス分離法などが知られている。これらの方法は、いずれ
も不安定ラジカル種のままで高速で観測するか、その反
応性を抑えた条件下で観測するものである。一方、不安
定フリーラジカル種を比較的安定なラジカル種に変換し
てESR を測定し、不安定ラジカル種を同定する方法が知
られている。この方法はスピントラップ法と呼ばれてい
る。この方法では、不対電子を持たないスピントラップ
剤が不安定ラジカル R・をトラップして、ESR で観測可
能なスピンを有するスピンアダクトを生成する。
2. Description of the Related Art As a method for detecting an unstable free radical species using ESR, a high-speed flow method, a freezing method, a matrix separation method and the like are known. In all of these methods, unstable radical species are observed as they are at high speed, or under conditions where their reactivity is suppressed. On the other hand, there is known a method of identifying an unstable radical species by converting an unstable free radical species into a relatively stable radical species and measuring ESR. This method is called a spin trap method. In this method, a spin trapping agent that does not have unpaired electrons traps the unstable radical R · and produces a spin adduct with spins observable by ESR.

【0003】代表的なスピントラップ剤としてニトロソ
系化合物とニトロン系化合物が用いられている。いわゆ
る活性酸素ラジカルのトラッピングにもっとも多用され
ているスピントラップ剤として、DMPO (5,5-dimethyl-1
-pyrroline-N-oxide) が知れている。この試薬とスーパ
ーオキシドラジカルとのスピンアダクトは特異的で同定
しやすいESR スペクトルを与えるという特徴を有してい
る。しかしながら、この物質は融点が低いうえに分解し
やすいので取り扱いが不便であった。また、脂溶性に劣
りラジカル捕捉の反応速度も小さいので、生体内におけ
るスーパーオキシドラジカルを効率よく捕捉することは
できなかった。
Nitroso compounds and nitrone compounds are used as typical spin trap agents. DMPO (5,5-dimethyl-1) is the most commonly used spin trap agent for trapping active oxygen radicals.
-pyrroline-N-oxide) is known. The spin adduct between this reagent and the superoxide radical has the characteristic of giving a specific and easily identifiable ESR spectrum. However, this substance is inconvenient to handle because it has a low melting point and is easily decomposed. Further, since it is inferior in lipophilicity and the reaction rate of radical scavenging is small, it was not possible to efficiently capture superoxide radicals in the living body.

【0004】DMPOを基本化合物として上記の欠点を改善
を目的とした種々の誘導体が提案されている。例えば、
DMPOのピロリン環の4 位に置換基を導入したスピントラ
ップ剤が提案されている (磁気共鳴と医学, 4, pp.17-2
0, 1993)。しかしながら、このような化合物といえど
も、生体内におけるスーパーオキシドラジカルの捕捉に
充分な性能を有しているとはいえなかった。
Various derivatives have been proposed with DMPO as a basic compound in order to improve the above-mentioned drawbacks. For example,
A spin-trapping agent has been proposed in which a substituent is introduced at the 4-position of the pyrroline ring of DMPO (Magnetic Resonance and Medicine, 4, pp.17-2
0, 1993). However, even such compounds could not be said to have sufficient performance for capturing superoxide radicals in vivo.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、効率
よく不安定フリーラジカル種を捕捉できるスピントラッ
プ剤を提供することにある。より具体的には、例えば生
体内におけるスーパーオキシドラジカル等の不安定フリ
ーラジカル種の捕捉に充分な性能を有するスピントラッ
プ剤を提供することにある。本発明の別の目的は、安定
で取り扱いやすいスピントラップ剤を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a spin trap agent which can efficiently capture unstable free radical species. More specifically, it is to provide a spin trap agent having sufficient performance for capturing unstable free radical species such as superoxide radicals in a living body. Another object of the present invention is to provide a spin trap agent which is stable and easy to handle.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者は上記の課題を
解決すべく鋭意努力した結果、DMPOのピロリン環の3位
に置換基を導入することにより効率よく不安定フリーラ
ジカル種を捕捉できることを見出した。また、上記の化
合物が安定で取り扱いやすいことを見出し、本発明を完
成するにいたった。
Means for Solving the Problems As a result of diligent efforts to solve the above problems, the present inventor was able to efficiently trap unstable free radical species by introducing a substituent at the 3-position of the pyrroline ring of DMPO. Found. Moreover, they have found that the above compounds are stable and easy to handle, and have completed the present invention.

【0007】すなわち本発明は、下記の式:That is, the present invention has the following formula:

【化2】 (式中、 Rは水素原子、水酸基、低級アルキル基で置換
されていてもよいアミノ基、または2-オキシ-1- ピリジ
ル基を示す) で示されるスピントラップ剤を提供するも
のである。また、本発明により、上記のスピントラップ
剤をもちいて不安定フリーラジカル種を捕捉する方法が
提供される。
Embedded image (Wherein R represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, an amino group which may be substituted with a lower alkyl group, or a 2-oxy-1-pyridyl group). The present invention also provides a method for trapping an unstable free radical species using the above spin trap agent.

【0008】上記の式中、R が示す低級アルキル基とし
ては、例えばC1〜C4の直鎖、分枝、または環状の低級ア
ルキル基を用いることができる。例えば、メチル基、エ
チル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、シクロプロピ
ル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert- ブチル基、シ
クロブチル基等を用いることができる。これらのうち、
n-ブチル基を用いることが好ましい。また、上記の式で
示される化合物のピロリン環3位炭素原子に基づく光学
活性体等の各種の異性体、塩、任意の水和物はすべて本
発明のスピントラップ剤に包含される。
In the above formula, as the lower alkyl group represented by R, for example, a C 1 -C 4 linear, branched or cyclic lower alkyl group can be used. For example, methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclobutyl group and the like can be used. Of these,
It is preferable to use an n-butyl group. In addition, all kinds of isomers such as optically active compounds based on the carbon atom at the 3-position of the pyrroline ring of the compound represented by the above formula, salts, and arbitrary hydrates are all included in the spin trap agent of the present invention.

【0009】本発明のスピントラップ剤は、本明細書の
実施例に具体的かつ詳細に記載された方法により容易に
製造することができる。また、当業者はこれらの開示を
基にし、必要により改変や修飾を加えても、目的化合物
を製造することができる。例えば、5,5-ジメチル -3-ヒ
ドロキシメチル -1-ピロリン -N-オキシド (3HMDMPO)
は、容易に入手可能なアクリル酸メチルと 2- ニトロプ
ロパンとから4-メチル -4-ニトロ吉草酸メチルを合成
し、ギ酸エチルと反応させて2-メトキシカルボニル -4-
メチル -4-ニトロ -1-ペンタナールに変換した後に、ア
ルデヒド基を 1,3- ジオキソランとして保護し、その後
に水素化リチウムアルミニウムでエステル基を還元して
2-(1-ヒドロキシメチル -3-メチル -3-ニトロブチル)
-1,3- ジオキソランを製造し、さらに亜鉛で還元して酸
で処理することにより合成することができる。
The spin trap agent of the present invention can be easily produced by the method specifically and specifically described in Examples of the present specification. In addition, a person skilled in the art can produce the target compound by adding alterations or modifications based on these disclosures, if necessary. For example, 5,5-dimethyl-3-hydroxymethyl-1-pyrroline-N-oxide (3HMDMPO)
Synthesizes methyl 4-methyl-4-nitrovalerate from readily available methyl acrylate and 2-nitropropane and reacts with ethyl formate to give 2-methoxycarbonyl-4-
After conversion to methyl-4-nitro-1-pentanal, the aldehyde group was protected as 1,3-dioxolane, followed by reduction of the ester group with lithium aluminum hydride.
2- (1-hydroxymethyl-3-methyl-3-nitrobutyl)
It can be synthesized by producing -1,3-dioxolane, reducing it with zinc, and treating it with an acid.

【0010】また、3-(N-n- ブチルアミノメチル)-5,5-
ジメチル -1-ピロリン -N-オキシド(3BADMPO)は、上記
の2-(1- ヒドロキシメチル -3-メチル -3-ニトロブチ
ル) -1,3- ジオキソランの水酸基をトシル化してトシレ
ートに変換した後、n-ブチルアミンと反応させて、さら
に亜鉛で還元して酸で処理することにより合成すること
ができる。同様に、3-(2- オキシ-1- ピリジルメチル)-
5,5-ジメチル -1-ピロリン -N-オキシド(3PMDMPO) も、
上記のトシレートと 2- ピリジンオキシドを反応させ
て、さらに亜鉛で還元して酸で処理することにより合成
することができる。
Further, 3- (Nn-butylaminomethyl) -5,5-
Dimethyl-1-pyrroline-N-oxide (3BADMPO) is converted to tosylate by tosylating the hydroxyl group of 2- (1-hydroxymethyl-3-methyl-3-nitrobutyl) -1,3-dioxolane described above, It can be synthesized by reacting with n-butylamine, further reducing with zinc and treating with acid. Similarly, 3- (2-oxy-1-pyridylmethyl)-
5,5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide (3PMDMPO) also
It can be synthesized by reacting the above tosylate with 2-pyridine oxide, further reducing with zinc and treating with acid.

【0011】さらに、3,5,5-トリメチル -1-ピロリン -
N-オキシド (3MDMPO) は、2-ニトロプロパンとメタクロ
レインとから2,4-ジメチル -4-ニトロ -ペンタナールを
合成し、アルデヒド基を1,3-ジオキソランとした後に、
亜鉛で還元して酸で処理することにより合成することが
できる。
Further, 3,5,5-trimethyl-1-pyrroline-
N-oxide (3MDMPO) was synthesized from 2-nitropropane and methacrolein to 2,4-dimethyl-4-nitro-pentanal, and after converting the aldehyde group to 1,3-dioxolane,
It can be synthesized by reducing with zinc and treating with an acid.

【0012】本発明のスピントラップ剤は、スーパーオ
キシドラジカル (O2 -.) 、ヒドロキシラジカル (OH .)
、メチルラジカル(CH3 .) 、水素ラジカル(H .) 等の
不安定フリーラジカルを捕捉することができ、特に生体
内の不安定ラジカルの捕捉に有用である。例えば、有機
合成化学, 29(4), pp.386-399, 1971 、Can. J. Chem.,
60(12), pp.1532-1541, 1982 、J. Org. Chem., 51, p
p.4298-4300, 1986 、及び、磁気共鳴と医学, 4, pp.17
-20, 1993 などに記載された方法によ不安定ラジカルの
捕捉を行うことができる。使用量は一般に0.1 〜0.2 M
程度である。
The spin trap agent of the present invention comprises a superoxide radical (O 2- . ) And a hydroxy radical (OH . )
, Methyl radicals (CH 3.), The hydrogen radicals (H.) Can be captured unstable free radicals, such as is particularly useful for capturing the unstable radical in vivo. For example, Organic Synthetic Chemistry, 29 (4), pp.386-399, 1971, Can. J. Chem.,
60 (12), pp.1532-1541, 1982, J. Org. Chem., 51, p.
p.4298-4300, 1986 and Magnetic Resonance and Medicine, 4, pp.17
-20, 1993, etc. can be used to trap unstable radicals. The amount used is generally 0.1-0.2 M
It is a degree.

【0013】本発明のスピントラップ剤は、実験的に発
生させた各種の不安定ラジカルを捕捉することができ
る。例えば、下記の方法により発生させた各種ラジカル
の捕捉を室温で行い、そのESR スペクトルを例えば日本
電子製のESR 装置 (JES-RE3XまたはJES-FR80) 等で測定
することができる。この場合、セルは水溶性専用のもの
を用いることができるが、脱酸素が必要な場合には逆U
字管を接続させたものを使用すればよい。
The spin trap agent of the present invention can trap various unstable radicals generated experimentally. For example, various radicals generated by the following method can be captured at room temperature, and the ESR spectrum thereof can be measured, for example, by an ESR device (JES-RE3X or JES-FR80) manufactured by JEOL. In this case, the cell can be a water-soluble cell, but if deoxidation is necessary, reverse U
What is connected to the character tube may be used.

【0014】O2 -. :ヒポキサンチン (HPX)- キサンチ
ンオキシダーゼ (XOD)による方法. OH :フェントン (Fenton) 反応または H2O2 の光照
射 CH3 . :H2O2-DMSO の光照射 H . :[CH3(CH2)3]3SnH (ベンゼン中)の光照射. CH2OH :H2O2-CH3OHの光照射. CH(CH3)OH : H2O2-C2H5OHの光照射 (CH3)3CO .:[(CH3)3CO]2 (ベンゼン中)の光照射
[0014] O 2 -:... Hypoxanthine (HPX) - method according to xanthine oxidase (XOD) OH: Fenton (Fenton) reaction or of H 2 O 2 irradiation CH 3: light irradiation H 2 O 2-DMSO ... H: [CH 3 (CH 2) 3] 3 light irradiation SnH (in benzene) CH 2 OH: H 2 O 2 -CH 3 OH light irradiation CH (CH 3) OH: H 2 O 2 - light irradiation of C 2 H 5 OH (CH 3 ) 3 CO:. [(CH 3) 3 CO] light irradiation 2 (in benzene)

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されること
はない。なお、試薬として以下のものを用いた。 ジオキサン:市販品(和光純薬製、特級)に塩酸を加
え、窒素雰囲気下で 10 時間還流した。次に、固形水酸
化ナトリウムと振り混ぜ、ジオキサン層を分離し、ナト
リウムを加え、数時間還流後、蒸留により精製したもの
を用いた。 ジエチルエーテル:市販品(関東化学製、一級)に少量
のヒドロキノンと金属ナトリウムワイヤーを加え、数時
間還流後、蒸留により精製したものを用いた。 エタノール/メタノール:市販品(和光純薬製)に酸化
カルシウムを加え、数時間還流後、蒸留により精製した
ものを用いた。 ベンゼン:市販品(和光純薬製)を濃硫酸で数回洗浄し
てチオフェンを取り除いた。濃硫酸が完全に着色しなく
なったら、水、1 N 水酸化ナトリウム、水の順に洗浄し
た後、塩化カルシウムを加え、数時間還流後、蒸留によ
り精製したものを用いた。
EXAMPLES The present invention will now be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The following were used as reagents. Dioxane: Hydrochloric acid was added to a commercially available product (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, special grade), and the mixture was refluxed for 10 hours in a nitrogen atmosphere. Then, the mixture was shaken with solid sodium hydroxide, the dioxane layer was separated, sodium was added, refluxed for several hours, and purified by distillation. Diethyl ether: A commercially available product (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd., first grade) was added with a small amount of hydroquinone and a sodium metal wire, refluxed for several hours, and then purified by distillation. Ethanol / methanol: Calcium oxide was added to a commercial product (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), refluxed for several hours, and purified by distillation. Benzene: A commercially available product (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was washed with concentrated sulfuric acid several times to remove thiophene. When the concentrated sulfuric acid was not completely colored, it was washed with water, 1 N sodium hydroxide and water in this order, calcium chloride was added, the mixture was refluxed for several hours, and purified by distillation.

【0015】ピリジン:市販品(和光純薬製、一級)に
水酸化ナトリウムを加え、一晩放置し、数時間還流後、
蒸留により精製したものを用いた。 トルエン:市販品(関東化学製、特級)を濃硫酸、水、
1 N 水酸化ナトリウム水溶液、水の順に洗浄し、塩化カ
ルシウムを加え、数時間還流後、蒸留により精製したも
のを用いた。 テトラヒドロフラン (THF):市販品(関東化学製、特
級)に金属ワイヤーを加え、数時間還流後、放冷し、ベ
ンゾフェノンを加えて再び還流した。色が青から紫に変
化した後、蒸留により精製したものを用いた。その他の
試薬は市販品をそのまま使用した。
Pyridine: Sodium hydroxide was added to a commercial product (Wako Pure Chemical Industries, first grade), left overnight, and refluxed for several hours.
The one purified by distillation was used. Toluene: Commercially available product (special grade manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) is concentrated sulfuric acid, water,
A 1 N aqueous sodium hydroxide solution and water were washed in this order, calcium chloride was added, the mixture was refluxed for several hours, and then purified by distillation. Tetrahydrofuran (THF): A metal wire was added to a commercial product (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd.), refluxed for several hours, allowed to cool, and benzophenone was added and refluxed again. After the color changed from blue to purple, the one purified by distillation was used. As other reagents, commercial products were used as they were.

【0016】例1:5,5-ジメチル -3-ヒドロキシメチル
-1-ピロリン -N-オキシド (3HMDMPO)の合成 4-メチル -4-ニトロ吉草酸メチルの合成 温度計、滴下ロート、冷却管を付けた三ツ口フラスコに
220 g (2.5 mol)の 2- ニトロプロパン、25 ml の精製
ジオキサン、15 ml の水酸化ベンジルトリメチルアンモ
ニウム 40 % 水溶液 (Triton B) を入れ、70℃に保っ
た。この混合物に、215 g (2.5 mol) のアクリル酸メチ
ルを15分かけて滴下し、4時間攪拌した。その後、放冷
し、希塩酸で弱酸性 (pH>6) にし、エーテルで抽出し、
無水硫酸マグネシウムで乾燥した。濃縮後、減圧蒸留し
て淡緑色の4-メチル -4-ニトロ吉草酸メチルを得た。収
率 89 % (文献値 80-86 %); b.p. 69-73 ℃/(1 mmHg): 文献値 (R.B. Moffett, Or
ganic Synthesis, Coll.Vol. 4, 652) 79℃(1 mmHg)
Example 1: 5,5-Dimethyl-3-hydroxymethyl
Synthesis of -1-pyrroline-N-oxide (3HMDMPO) Synthesis of methyl 4-methyl-4-nitrovalerate In a three-necked flask equipped with a thermometer, dropping funnel and cooling tube.
220 g (2.5 mol) of 2-nitropropane, 25 ml of purified dioxane and 15 ml of benzyltrimethylammonium hydroxide 40% aqueous solution (Triton B) were added and kept at 70 ° C. 215 g (2.5 mol) of methyl acrylate was added dropwise to this mixture over 15 minutes, and the mixture was stirred for 4 hours. Then, let it cool, make it weakly acidic (pH> 6) with dilute hydrochloric acid, and extract with ether.
It was dried over anhydrous magnesium sulfate. After concentration, it was distilled under reduced pressure to obtain light green methyl 4-methyl-4-nitrovalerate. Yield 89% (literature value 80-86%); bp 69-73 ℃ / (1 mmHg): Literature value (RB Moffett, Or
ganic Synthesis, Coll.Vol. 4, 652) 79 ℃ (1 mmHg)

【0017】2-メトキシカルボニル -4-メチル -4-ニト
ロ -1-ペンタナールの合成 冷却管、滴下ロートを付けた三ツ口フラスコに 300 ml
の精製エーテル及び、1.5 mlの精製エタノールを入れ、
この中に 14 g (0.6 mol) の金属ナトリウムワイヤーを
加え、2時間30分攪拌した。次に、105 g (0.6 mol) の
4-メチル -4-ニトロ吉草酸メチル、 44.5 g (0.6 mol)
のギ酸エチル及び 50 mlの精製エーテルの混合液を滴下
し、24時間放置した。以上の反応は窒素雰囲気下で行っ
た。その後、酢酸で弱酸性 (pH>4) にし、エーテルで抽
出し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。濃縮後、減圧
蒸留して淡黄色の2-メトキシカルボニル -4-メチル -4-
ニトロ -1-ペンタナールを得た。収率 12 %;b.p. 10
0 ℃(1 mmHg)
Synthesis of 2-methoxycarbonyl-4-methyl-4-nitro-1-pentanal 300 ml in a three-necked flask equipped with a cooling tube and a dropping funnel.
Put the purified ether and 1.5 ml of purified ethanol,
To this, 14 g (0.6 mol) of metallic sodium wire was added and stirred for 2 hours and 30 minutes. Then 105 g (0.6 mol) of
Methyl 4-methyl-4-nitrovalerate, 44.5 g (0.6 mol)
A mixed solution of ethyl formate and 50 ml of purified ether was added dropwise, and the mixture was left for 24 hours. The above reaction was performed under a nitrogen atmosphere. Then, it was made weakly acidic (pH> 4) with acetic acid, extracted with ether, and dried over anhydrous magnesium sulfate. After concentration, it was distilled under reduced pressure to give pale yellow 2-methoxycarbonyl-4-methyl-4-
Nitro-1-pentanal was obtained. Yield 12%; bp 10
0 ° C (1 mmHg)

【0018】2-(1- メトキシカルボニル -3-メチル -3-
ニトロブチル) -1,3- ジオキソランの合成 ディーン・スターク・トラップを備えたナスフラスコに
3.5 g (56 mmol)のエチレングリコール、10 g (49 mmo
l)の 2- メトキシカルボニル -4-メチル -4-ニトロ -1-
ペンタナール、0.1 g (0.53 mmol) のp-トルエンスルホ
ン酸及び 70 mlの精製ベンゼンを加えて還流した。反応
が進行するとトラップ中に水が溜まり始め、約 0.9 ml
の水が溜まった時点で還流を止めた。放冷後、炭酸水素
ナトリウム水溶液でガスがでなくなるまで洗浄し、無水
硫酸マグネシウムで乾燥した。濃縮後、減圧蒸留して無
色の 2-(1-メトキシカルボニル -3-メチル -3-ニトロブ
チル) -1,3- ジオキソランを得た。収率 66 %;b.p. 1
20℃(0.9 mmHg)
2- (1-methoxycarbonyl-3-methyl-3-
Nitrobutyl) -1,3-dioxolane synthesis in eggplant flask equipped with Dean Stark trap
3.5 g (56 mmol) ethylene glycol, 10 g (49 mmo
l) 2-methoxycarbonyl-4-methyl-4-nitro-1-
The mixture was refluxed by adding pentanal, 0.1 g (0.53 mmol) of p-toluenesulfonic acid and 70 ml of purified benzene. As the reaction progresses, water begins to collect in the trap, about 0.9 ml
The reflux was stopped when the water in the pool had accumulated. After cooling, it was washed with an aqueous solution of sodium hydrogen carbonate until the gas disappeared, and dried over anhydrous magnesium sulfate. After concentration, distillation under reduced pressure gave colorless 2- (1-methoxycarbonyl-3-methyl-3-nitrobutyl) -1,3-dioxolane. Yield 66%; bp 1
20 ° C (0.9 mmHg)

【0019】2-(1- ヒドロキシメチル -3-メチル -3-ニ
トロブチル) -1,3- ジオキソランの合成 冷却管を付けた三ツ口フラスコに 20 g (80 mmol) の2-
(1- メトキシカルボニル -3-メチル -3-ニトロブチル)
-1,3- ジオキソラン(3) 及び 250 ml の精製エーテルを
入れて攪拌した。次に、三ツ口フラスコを氷水で冷やし
ながら、3 g (80 mmol) の水素化リチウムアルミニウム
を少しずつ加え、1時間後、オイルバスにいれて24時間
還流した。反応は窒素雰囲気下で行った。その後、水を
少しずつ加えて未反応の水素化リチウムアルミニウムを
完全につぶし、2時間攪拌した。攪拌後、反応物を濾別
し、固体をエーテルでよく洗浄し、濾液と合わせて、無
水硫酸マグネシウムで乾燥した。濃縮後、減圧蒸留して
無色の 2-(1-ヒドロキシメチル -3-メチル -3-ニトロブ
チル) -1,3- ジオキソランを得た。収率 50 %;b.p.
136-140 ℃(0.8 mmHg)
Synthesis of 2- (1-hydroxymethyl-3-methyl-3-nitrobutyl) -1,3-dioxolane In a three-necked flask equipped with a condenser, 20 g (80 mmol) of 2-
(1-methoxycarbonyl-3-methyl-3-nitrobutyl)
-1,3-Dioxolane (3) and 250 ml of purified ether were added and stirred. Next, while cooling the three-necked flask with ice water, 3 g (80 mmol) of lithium aluminum hydride was added little by little, and after 1 hour, the mixture was placed in an oil bath and refluxed for 24 hours. The reaction was performed under a nitrogen atmosphere. Then, water was added little by little to completely crush unreacted lithium aluminum hydride, and the mixture was stirred for 2 hours. After stirring, the reaction product was filtered off, the solid was thoroughly washed with ether, combined with the filtrate, and dried over anhydrous magnesium sulfate. After concentration, distillation under reduced pressure gave colorless 2- (1-hydroxymethyl-3-methyl-3-nitrobutyl) -1,3-dioxolane. Yield 50%; bp
136-140 ℃ (0.8 mmHg)

【0020】5,5-ジメチル -3-ヒドロキシメチル -1-ピ
ロリン -N−オキシド (3HMDMPO)の合成 温度計を付けた三口フラスコに 2.4 g (46 mmol)の塩化
アンモニウム及び 44mlの水を入れて攪拌した。次に、1
0 g (46 mmol)の 2-(1-ヒドロキシメチル -3-メチル -3
-ニトロブチル) -1,3- ジオキソランを加え、氷水で 10
℃に保った。よく攪拌しながら、希塩酸で表面を磨い
た亜鉛粉末 10 g (0.153 mol) を徐々に加えた。反応が
始まると反応温度は徐々に上がるが、15℃以上に上がら
ないようにした。亜鉛粉末を加え終わった後、さらに 1
5-30分間攪拌を続け、吸引濾過で未反応の亜鉛粉末及び
塩を除去した。反応は窒素雰囲気下で行った。沈澱を約
60 ℃の温水で数回洗浄した後、濾液と合わせて濃塩酸
で酸性(pH>2)とし、遮光して一晩放置した。
Synthesis of 5,5-dimethyl-3-hydroxymethyl-1-pyrroline-N-oxide (3HMDMPO) A three-necked flask equipped with a thermometer was charged with 2.4 g (46 mmol) of ammonium chloride and 44 ml of water. It was stirred. Then 1
0 g (46 mmol) of 2- (1-hydroxymethyl-3-methyl-3
-Nitrobutyl) -1,3-dioxolane was added, and ice water
It was kept at ℃. With thorough stirring, 10 g (0.153 mol) of zinc powder whose surface was polished with dilute hydrochloric acid was gradually added. Although the reaction temperature gradually increased when the reaction started, it was controlled so as not to rise above 15 ° C. 1 more after adding zinc powder
The stirring was continued for 5 to 30 minutes, and unreacted zinc powder and salt were removed by suction filtration. The reaction was performed under a nitrogen atmosphere. About precipitation
After washing several times with warm water at 60 ° C, the filtrate and the mixture were acidified (pH> 2) with concentrated hydrochloric acid, and left overnight without light shielding.

【0021】濾液を放置後 70 ℃に加熱し、40分間攪拌
した。放冷後、炭酸水素ナトリウムでアルカリ性(pH<1
0) とし、減圧濃縮した。水分がほぼ除かれた後、残渣
をクロロホルムで抽出して、無水硫酸マグネシウムで乾
燥した。その後、濃縮した後、活性炭を用いたカラムク
ロマトグラフィー(展開溶媒:水)を行った。得られた
ものをさらにシリカゲルを用い、カラムクロマトグラフ
ィー(展開溶媒:アセトン→クロロホルム/メタノール
=10/1 )を行うと、無色の目的物が得られた。収率 33
% IR (NaCl) νcm -1; 3360, 15831 H-NMR (CDCl3) δ ppm: 1.40(s,3H), 1.43(s,3H), 1.
90(dd,1H), 2.22(dd,1H), 3.10(m,1H), 3.53(m,1H), 3.
75(m,1H), 6.95(d,1H)13 C-NMR (CDCl3) δ ppm: 25.8, 26.1, 36.5, 40.7, 6
2.5, 74.1, 137.1
After the filtrate was left standing, it was heated to 70 ° C. and stirred for 40 minutes. After allowing to cool, it is alkaline (pH <1
And was concentrated under reduced pressure. After almost removing water, the residue was extracted with chloroform and dried over anhydrous magnesium sulfate. Then, after concentration, column chromatography (developing solvent: water) using activated carbon was performed. The obtained product was further subjected to column chromatography (developing solvent: acetone → chloroform / methanol) using silica gel.
= 10/1), a colorless target product was obtained. Yield 33
% IR (NaCl) ν cm -1 ; 3360, 1583 1 H-NMR (CDCl 3 ) δ ppm: 1.40 (s, 3H), 1.43 (s, 3H), 1.
90 (dd, 1H), 2.22 (dd, 1H), 3.10 (m, 1H), 3.53 (m, 1H), 3.
75 (m, 1H), 6.95 (d, 1H) 13 C-NMR (CDCl 3 ) δ ppm: 25.8, 26.1, 36.5, 40.7, 6
2.5, 74.1, 137.1

【0022】例2:3-(N-n- ブチルアミノメチル)-5,5-
ジメチル -1-ピロリン -N-オキシド (3BADMPO)の合成 2-(1- トシルオキシメチル -3-メチル -3-ニトロブチ
ル)-1,3-ジオキソランの合成 ナスフラスコに 11.0 g (50 mmol) の2-(1- ヒドロキシ
メチル -3-メチル -3-ニトロブチル) -1,3- ジオキソラ
ン、100 mlの精製エーテル、7.95 g (0.1 mol)のピリジ
ン及び 10.53 g (55 mmol)の塩化トシルを加え、室温で
24 時間攪拌した。その後、反応物を濾別し、固体をエ
ーテルでよく洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥後、
濃縮して淡黄色結晶の 2-(1-トシルオキシメチル -3-メ
チル -3-ニトロブチル)-1,3-ジオキソランを得た(収
率:定量的)。
Example 2: 3- (Nn-butylaminomethyl) -5,5-
Synthesis of dimethyl-1-pyrroline-N-oxide (3BADMPO) Synthesis of 2- (1-tosyloxymethyl-3-methyl-3-nitrobutyl) -1,3-dioxolane 11.0 g (50 mmol) of 2 in a round-bottomed flask -(1-Hydroxymethyl-3-methyl-3-nitrobutyl) -1,3-dioxolane, 100 ml of purified ether, 7.95 g (0.1 mol) of pyridine and 10.53 g (55 mmol) of tosyl chloride were added, and the mixture was stirred at room temperature. so
It was stirred for 24 hours. Then, the reaction product was filtered off, the solid was washed well with ether, dried over anhydrous magnesium sulfate,
Concentration gave 2- (1-tosyloxymethyl-3-methyl-3-nitrobutyl) -1,3-dioxolane as pale yellow crystals (yield: quantitative).

【0023】2-(1-N-n- ブチルアミノメチル -3-メチル
-3-ニトロブチル)-1,3-ジオキソランの合成 冷却管を付けたナスフラスコに 15 g (40 mmol) の 2-
(1-トシルオキシメチル-3-メチル -3-ニトロブチル) -
1,3- ジオキソラン、150 mlの精製トルエン及び3.2 g
(44 mmol)のn-ブチルアミンを入れ、6時間還流した。
その後、反応液を水にあけてベンゼンで抽出し、無水硫
酸マグネシウムで乾燥後、濃縮して無色の2-(1-N-n-ブ
チルアミノメチル -3-メチル -3-ニトロブチル)-1,3-ジ
オキソランを得た。粗収率: 70 %
2- (1-Nn-butylaminomethyl-3-methyl
Synthesis of 3-nitrobutyl) -1,3-dioxolane In a round-bottomed flask equipped with a cooling tube, 15 g (40 mmol) of 2-
(1-tosyloxymethyl-3-methyl-3-nitrobutyl)-
1,3-dioxolane, 150 ml purified toluene and 3.2 g
(44 mmol) of n-butylamine was added, and the mixture was refluxed for 6 hours.
Then, the reaction solution is poured into water, extracted with benzene, dried over anhydrous magnesium sulfate, and then concentrated to give colorless 2- (1-Nn-butylaminomethyl-3-methyl-3-nitrobutyl) -1,3- Dioxolane was obtained. Crude yield: 70%

【0024】3-(N-n- ブチルアミノメチル)-5,5-ジメチ
ル -1-ピロリン -N-オキシド (3BADMPO)の合成 温度計を付けた三口フラスコに 1.28 g (24 mmol) の塩
化アンモニウム及び 23 mlの水を入れて攪拌した。次
に、6.58 g (24 mmol)の 2-(1-N-n-ブチルアミノメチル
-3-メチル -3-ニトロブチル)-1,3-ジオキソランを加
え、氷水で 10 ℃に保った。よく攪拌しながら、希塩酸
で表面を磨いた亜鉛粉末 5.21 g (80 mmol)を徐々に加
えた。反応が始まると反応温度は徐々に上がるが、15℃
以上に上がらないようにした。亜鉛粉末を加え終わった
後、さらに 15-30分間攪拌を続け、吸引濾過で未反応の
亜鉛粉末及び塩を除去した。反応は窒素雰囲気下で行っ
た。沈澱を 60 ℃の温水で数回洗浄した後、濾液と合わ
せて濃塩酸で酸性(pH>2)とし、遮光して一晩放置した。
Synthesis of 3- (Nn-butylaminomethyl) -5,5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide (3BADMPO) 1.28 g (24 mmol) ammonium chloride and 23 in a three-necked flask equipped with a thermometer. ml water was added and stirred. Next, 6.58 g (24 mmol) of 2- (1-Nn-butylaminomethyl)
-3-Methyl-3-nitrobutyl) -1,3-dioxolane was added, and the mixture was kept at 10 ° C with ice water. While stirring well, 5.21 g (80 mmol) of zinc powder whose surface was polished with dilute hydrochloric acid was gradually added. When the reaction starts, the reaction temperature rises gradually, but 15 ℃
I tried not to go above. After the addition of the zinc powder was completed, stirring was continued for another 15 to 30 minutes, and unreacted zinc powder and salt were removed by suction filtration. The reaction was performed under a nitrogen atmosphere. The precipitate was washed several times with warm water at 60 ° C., and then combined with the filtrate to be acidified (pH> 2) with concentrated hydrochloric acid, and allowed to stand overnight in the dark.

【0025】濾液を放置後 70 ℃に加熱し、40分間攪拌
した。放冷後、炭酸水素ナトリウムでアルカリ性(pH<1
0) とし、減圧濃縮した。水分がほぼ除かれた後、残渣
をクロロホルムで抽出して、無水硫酸マグネシウムで乾
燥した。その後、濃縮した後、活性炭を用いたカラムク
ロマトグラフィー(展開溶媒:水)を行った。得られた
ものをさらに活性アルミナを用いてカラムクロマトグラ
フィー(展開溶媒:クロロホルム/メタノール[10/1])
を行うと、無色の目的物が得られた。収率 11% IR (NaCl) νcm -1; 3300, 15871 H-NMR (CDCl3) δ ppm: 0.9(t,3H), 1.30-1.53(m,10
H), 1.83(dd,1H), 2.34(dd,1H), 2.43(brds,1H), 2.66
(t,2H), 2.75(dd,2H), 3.12(m,1H), 6.92(d,1H)13 C-NMR (D2O) δ ppm: 2.42, 9.01, 13.58, 14.71, 1
9.79, 27.30, 27.66, 37.64, 39.90, 63.96, 132.51
After the filtrate was left standing, it was heated to 70 ° C. and stirred for 40 minutes. After allowing to cool, it is alkaline (pH <1
And was concentrated under reduced pressure. After almost removing water, the residue was extracted with chloroform and dried over anhydrous magnesium sulfate. Then, after concentration, column chromatography (developing solvent: water) using activated carbon was performed. The obtained product was further subjected to column chromatography using activated alumina (developing solvent: chloroform / methanol [10/1]).
Then, a colorless target product was obtained. Yield 11% IR (NaCl) νcm -1 ; 3300, 1587 1 H-NMR (CDCl 3 ) δ ppm: 0.9 (t, 3H), 1.30-1.53 (m, 10
H), 1.83 (dd, 1H), 2.34 (dd, 1H), 2.43 (brds, 1H), 2.66
(t, 2H), 2.75 (dd, 2H), 3.12 (m, 1H), 6.92 (d, 1H) 13 C-NMR (D 2 O) δ ppm: 2.42, 9.01, 13.58, 14.71, 1
9.79, 27.30, 27.66, 37.64, 39.90, 63.96, 132.51

【0026】例3:2-(1- ピリジンオキシ -4-メチル -
4-ニトロ)ペンチル 1,3- ジオキソランの合成 25 ml の 丸底フラスコに2-(1- トシルオキシメチル -
3-メチル -3-ニトロブチル) -1,3- ジオキソラン 1 g
(0.3 mmol) 及び 2- ピリドキシドナトリウム 0.36 g
(0.3 mmol)を入れ、これをトルエン 10 mlに溶解した。
窒素気流下、室温で1時間攪拌した後、100 ℃で 24 時
間反応させた。反応後 200 ml の水にあけ、ベンゼンに
て抽出した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧
濃縮し、残渣をアルミナカラム(溶離液:ベンゼン)に
て精製して 2-(1-ピリジンオキシ -4-メチル -4-ニト
ロ)ペンチル 1,3- ジオキソランを得た。収率 63 % IR (KBr)νcm -1; 1662
Example 3: 2- (1-Pyridineoxy-4-methyl-
Synthesis of 4-nitro) pentyl 1,3-dioxolane In a 25 ml round bottom flask, 2- (1-tosyloxymethyl-
3-Methyl-3-nitrobutyl) -1,3-dioxolane 1 g
(0.3 mmol) and sodium 2-pyridoxide 0.36 g
(0.3 mmol) was added and this was dissolved in 10 ml of toluene.
After stirring at room temperature for 1 hour under a nitrogen stream, the mixture was reacted at 100 ° C for 24 hours. After the reaction, the mixture was poured into 200 ml of water and extracted with benzene. The organic layer is dried over magnesium sulfate, concentrated under reduced pressure, and the residue is purified by an alumina column (eluent: benzene) to give 2- (1-pyridineoxy-4-methyl-4-nitro) pentyl 1,3-dioxolane. Got Yield 63% IR (KBr) νcm -1 ; 1662

【0027】3-(2- オキシ-1- ピリジルメチル)-5,5-ジ
メチル -1-ピロリン -N-オキシド(3PMDMPO) の合成 窒素導入管、温度計、攪拌機をつけた 25 mlフラスコに
1,3- ジオキソラン 1.5 g (5.1 mmol) を入れ、これに
エタノール 5 ml 及び水 5 ml を加え、攪拌しながら 1
0 ℃まで冷却した。これに塩化アンモニウム 0.28 g を
加えた後、希塩酸で表面を磨いた亜鉛 1.33 g を反応温
度が 15 ℃を越えないようにゆっくりと加えた。その後
1時間反応温度を保ちながら攪拌した後、沈澱を濾別し
た。沈澱を 70 ℃の熱水でよく洗い、水層を濃塩酸で酸
性 (pH=1) にした後、暗所で一晩保存した。その後、水
層を 70 ℃で1時間攪拌した後、炭酸水素ナトリウムで
中和して減圧濃縮し、残渣をクロロホルムで抽出し、乾
燥後、クロロホルムを減圧留去し、残渣をシリカゲルカ
ラムクロマトグラフィー(溶離液:メタノール/クロロ
ホルム=1:10)にて目的物の精製を行った。収率 22
% IR (NaCl) νcm -1; 1660, 15831 H-NMR (CDCl3) δ ppm: 1.38(s,3H), 1.43(s,3H), 1.
92(dd,1H), 2.34(dd,1H), 3.51(m,1H), 4.01(dd,1H),
4.12(dd,1H), 6.23(t,1H), 6.54(d,1H), 6.73(d,1H),
7.31-7.45(m,2H)13 C-NMR (CDCl3) δ ppm: 25.59, 26.43, 37.05, 38.3
1, 52.49, 74.14, 106.47, 121.29, 132.22, 137.64, 1
40.02, 162.57
Synthesis of 3- (2-oxy-1-pyridylmethyl) -5,5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide (3PMDMPO) In a 25 ml flask equipped with a nitrogen inlet tube, thermometer and stirrer.
Add 1.5 g (5.1 mmol) of 1,3-dioxolane, add 5 ml of ethanol and 5 ml of water, and stir 1
Cooled to 0 ° C. After adding 0.28 g of ammonium chloride, 1.33 g of zinc whose surface was polished with dilute hydrochloric acid was slowly added so that the reaction temperature did not exceed 15 ° C. After stirring for 1 hour while maintaining the reaction temperature, the precipitate was filtered off. The precipitate was washed well with hot water at 70 ° C., the aqueous layer was made acidic (pH = 1) with concentrated hydrochloric acid, and then stored overnight in the dark. After that, the aqueous layer was stirred at 70 ° C. for 1 hour, neutralized with sodium hydrogen carbonate and concentrated under reduced pressure, the residue was extracted with chloroform, dried and the chloroform was evaporated under reduced pressure, and the residue was subjected to silica gel column chromatography ( The target product was purified with an eluent: methanol / chloroform = 1:10). Yield 22
% IR (NaCl) ν cm -1 ; 1660, 1583 1 H-NMR (CDCl 3 ) δ ppm: 1.38 (s, 3H), 1.43 (s, 3H), 1.
92 (dd, 1H), 2.34 (dd, 1H), 3.51 (m, 1H), 4.01 (dd, 1H),
4.12 (dd, 1H), 6.23 (t, 1H), 6.54 (d, 1H), 6.73 (d, 1H),
7.31-7.45 (m, 2H) 13 C-NMR (CDCl 3 ) δ ppm: 25.59, 26.43, 37.05, 38.3
1, 52.49, 74.14, 106.47, 121.29, 132.22, 137.64, 1
40.02, 162.57

【0028】例4:3,5,5-トリメチル -1-ピロリン -N-
オキシド (3MDMPO) の合成 2,4-ジメチル -4-ニトロ -ペンタナールの合成 温度計、冷却管を付けた三口フラスコに 250 ml の精製
メタノールを入れ、これに金属ナトリウム 7 gを少しず
つ加え、-10 ℃に保った。次に、202 g (2.3 mol) の2-
ニトロプロパンを滴下し、反応系を -15℃にした。さら
に、25 ml (0.3mol) のメタクロレイン及び 50.5 g (0.
6 mol) の2-ニトロプロパンの混合液をを1時間かけて
滴下し、1時間攪拌した。その後、室温に戻し、酢酸で
中和 (pH>4) した後、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。
乾燥剤を濾別して濃縮した後、減圧蒸留して淡黄色の2,
4-ジメチル -4-ニトロ -ペンタナールを得た。 収率 79% ; b.p. 70℃-75 ℃ (2mmHg)1 H-NMR(CDCl3) δ,ppm 1.1-1.2(d,3H), 1.8-2.0(d,2H),
1.5-1.6(s,3H), 2.4-2.6(m,1H), 1.6-1.7(s,3H), 9.6
(s,1H)
Example 4: 3,5,5-Trimethyl-1-pyrroline -N-
Synthesis of oxide (3MDMPO) Synthesis of 2,4-dimethyl-4-nitro-pentanal 250 ml of purified methanol was placed in a three-necked flask equipped with a thermometer and a cooling tube, and 7 g of metallic sodium was added little by little to it. Keep at 10 ° C. Then 202 g (2.3 mol) of 2-
Nitropropane was added dropwise to bring the reaction system to -15 ° C. In addition, 25 ml (0.3 mol) of methacrolein and 50.5 g (0.
A mixture of 6 mol) of 2-nitropropane was added dropwise over 1 hour, and the mixture was stirred for 1 hour. Then, the mixture was returned to room temperature, neutralized with acetic acid (pH> 4), and dried over anhydrous sodium sulfate.
After the desiccant was filtered off and concentrated, it was distilled under reduced pressure to give a pale yellow 2,
4-Dimethyl-4-nitro-pentanal was obtained. Yield 79%; bp 70 ℃ -75 ℃ (2mmHg) 1 H-NMR (CDCl 3 ) δ, ppm 1.1-1.2 (d, 3H), 1.8-2.0 (d, 2H),
1.5-1.6 (s, 3H), 2.4-2.6 (m, 1H), 1.6-1.7 (s, 3H), 9.6
(s, 1H)

【0029】2-(1,3- ジメチル -3-ニトロペンチル) -
1,3- ジオキソランの合成 ディーン・スターク・トラップを備えたナスフラスコに
13.4 g (0.2 mol) のエチレングリコール、34.4 g (0.
2 mol)の2,4-ジメチル -4-ニトロ -ペンタナール、1.5
g (8.5 mol) のp-トルエンスルホン酸及び 250 ml の精
製ベンゼンを加えて還流した。反応が進行するとトラッ
プ中に水が溜まり始め、約 3.9 ml (0.2mol) の水が溜
まった時点で還流を止めた。放冷後、有機層を重曹水溶
液でガスがでなくなるまで洗浄し、無水硫酸ナトリウム
で乾燥した。乾燥剤を濾別して濃縮した後、減圧蒸留し
て褐色の2-(1,3- ジメチル -3-ニトロペンチル) -1,3-
ジオキソランを得た。 収率 91 %; b.p. 90-96 ℃ (2 mmHg)1 H-NMR(CDCl3) δ,ppm 0.9-1.0(d,3H), 2.1-2.2(m,1H),
1.5-1.6(s,6H), 3.7-4.0(m,4H), 1.8-1.9(d,2H), 4.6-
4.7(d,1H)
2- (1,3-dimethyl-3-nitropentyl)-
Synthesis of 1,3-dioxolane In an eggplant flask equipped with a Dean Stark trap
13.4 g (0.2 mol) ethylene glycol, 34.4 g (0.
2 mol) of 2,4-dimethyl-4-nitro-pentanal, 1.5
g (8.5 mol) of p-toluenesulfonic acid and 250 ml of purified benzene were added and the mixture was refluxed. As the reaction proceeded, water began to accumulate in the trap, and the reflux was stopped when about 3.9 ml (0.2 mol) of water had accumulated. After cooling, the organic layer was washed with an aqueous solution of sodium bicarbonate until the gas disappeared, and dried over anhydrous sodium sulfate. After the desiccant was filtered off and concentrated, it was distilled under reduced pressure to give brown 2- (1,3-dimethyl-3-nitropentyl) -1,3-
Dioxolane was obtained. Yield 91%; bp 90-96 ℃ (2 mmHg) 1 H-NMR (CDCl 3 ) δ, ppm 0.9-1.0 (d, 3H), 2.1-2.2 (m, 1H),
1.5-1.6 (s, 6H), 3.7-4.0 (m, 4H), 1.8-1.9 (d, 2H), 4.6-
4.7 (d, 1H)

【0030】3,5,5-トリメチル -1-ピロリン -N-オキシ
ド (3MDMPO) の合成 温度計を付けた三口フラスコに 11 g (0.21 mol)の塩化
アンモニウム及び 197ml の水を入れて攪拌した。次
に、42 g (0.21 mol) の2-(1,3- ジメチル -3-ニトロペ
ンチル) -1,3- ジオキソランを加え、氷水で 10 ℃に保
った。よく攪拌しながら、希塩酸で表面を磨いた亜鉛粉
末 45 g (0.69 mol)を徐々に加えた。反応が始まると反
応温度は徐々に上がるが、15℃以上に上がらないように
した。亜鉛粉末を加え終わった後、さらに 30 分間攪拌
を続け、吸引濾過で未反応の亜鉛粉末及び塩を除去し
た。沈澱を 60 ℃の温水で数回洗浄した後、濾液と合わ
せて濃塩酸で酸性(pH>2)とし、遮光して一晩放置した。
Synthesis of 3,5,5-trimethyl-1-pyrroline-N-oxide (3MDMPO) In a three-necked flask equipped with a thermometer, 11 g (0.21 mol) of ammonium chloride and 197 ml of water were added and stirred. Next, 42 g (0.21 mol) of 2- (1,3-dimethyl-3-nitropentyl) -1,3-dioxolane was added, and the mixture was kept at 10 ° C with ice water. With thorough stirring, 45 g (0.69 mol) of zinc powder whose surface was polished with dilute hydrochloric acid was gradually added. Although the reaction temperature gradually increased when the reaction started, it was controlled so as not to rise above 15 ° C. After the addition of the zinc powder was completed, stirring was continued for another 30 minutes, and unreacted zinc powder and salt were removed by suction filtration. The precipitate was washed several times with warm water at 60 ° C., and then combined with the filtrate to be acidified (pH> 2) with concentrated hydrochloric acid, and allowed to stand overnight in the dark.

【0031】濾液を放置後 70 ℃に加熱し、40分間攪拌
した。放冷後、炭酸水素ナトリウムでアルカリ性(pH>1
0) とし、減圧濃縮した。水分がほぼ除かれた後、残渣
をクロロホルムで洗浄し、吸引濾過した。濾液に無水硫
酸ナトリウムを入れて乾燥した後、濃縮、減圧蒸留し
た。その後、シリカゲルを用いたカラムクロマトグラフ
ィー(展開溶媒:アセトン→クロロホルム/メタノール
〔10/1] →メタノール)を行った。クロロホルム/メタ
ノール〔10/1] 流出部より目的物を得た。さらに、活性
炭を用いたカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:水)
を行い、得られた目的物を再び、シリカゲルを用いクロ
ロホルム/メタノール〔10/1] を展開溶媒としてカラム
クロマトグラフィーを行うと、無色の目的物が得られ
た。 収率 41% ;b.p. 77℃ (2mmHg) IR (NaCl) νcm -1; 15781 H-NMR (CDCl3) δ ppm: 1.20(d,3H), 1.41(s,3H), 1.
45(s,3H), 1.67(dd,1H),2.39(dd,1H), 2.98(m,1H), 6.7
2(d,1H)13 C-NMR (CDCl3) δ ppm: 19.0, 25.4, 26.7, 31.8, 4
3.1, 74.2, 136.9
After the filtrate was left standing, it was heated to 70 ° C. and stirred for 40 minutes. After cooling down, it is alkaline (pH> 1
And was concentrated under reduced pressure. After almost removing water, the residue was washed with chloroform and suction filtered. Anhydrous sodium sulfate was added to the filtrate and dried, then concentrated and distilled under reduced pressure. Then, column chromatography using silica gel (developing solvent: acetone → chloroform / methanol [10/1] → methanol) was performed. The target product was obtained from the outlet of chloroform / methanol [10/1]. Furthermore, column chromatography using activated carbon (developing solvent: water)
The obtained target product was subjected to column chromatography again using silica gel with chloroform / methanol [10/1] as a developing solvent to obtain a colorless target product. Yield 41%; bp 77 ° C (2mmHg) IR (NaCl) νcm -1 ; 1578 1 H-NMR (CDCl 3 ) δ ppm: 1.20 (d, 3H), 1.41 (s, 3H), 1.
45 (s, 3H), 1.67 (dd, 1H), 2.39 (dd, 1H), 2.98 (m, 1H), 6.7
2 (d, 1H) 13 C-NMR (CDCl 3 ) δ ppm: 19.0, 25.4, 26.7, 31.8, 4
3.1, 74.2, 136.9

【0032】試験例:スピントラッピング実験 既知の方法 (Can. J. Chem., 60(12), pp.1532-1541, 1
982 および磁気共鳴と医学, 4, pp.17-20, 1993)により
発生させた各種ラジカルを本発明のスピントラップ剤を
用いて室温で捕捉し、ESR 測定装置( 日本電子製、JES-
RE3XまたはJES-FR80) によりスペクトルを測定した。各
ラジカルは以下の方法で発生させた。 O2 -. :HPX-XOD による方法 OH . :フェントン反応 H . :[CH3(CH2)3]3SnH (ベンゼン中)の光照射 セルは水溶性専用のものを用いたが、SnH の場合、脱酸
素を必要とするため、逆U字管を接続させたものを使用
した。
Test Example: Spin Trapping Experiment Known Method (Can. J. Chem., 60 (12), pp.1532-1541, 1
982 and magnetic resonance and medicine, 4, pp.17-20, 1993) was used to trap various radicals generated at room temperature using the spin trap agent of the present invention, and an ESR measurement device (JES, JES-
The spectrum was measured by RE3X or JES-FR80). Each radical was generated by the following method. O 2 -:... The process according HPX-XOD OH: Fenton reaction H: [CH 3 (CH 2 ) 3] 3 light irradiation cell SnH (in benzene) has been used as water-soluble only, the SnH In this case, deoxygenation was necessary, and therefore, an inverted U-shaped tube was used.

【0033】各スピントラップ剤のスピンアダクトの h
fsc とESR スペクトルを図1〜4に示す。図1および図
2は、それぞれ 3HMDMPOおよび3MDMPOとスーパーオキサ
イドラジカルとのスピンアダクトのESR スペクトルを示
す図である。図中、(A) (B)(C) はそれぞれ、1分後、
4.5 分後、および8分後のスペクトルを示している。図
3(A) および(B) は、それぞれ3HMDMPO と3MDMPOとヒド
ロキシルラジカルとのスピンアダクトのESR スペクトル
を示す図である。また、図4は、3PMDMPO と水素ラジカ
ルとのスピンアダクトのESR スペクトルを示す図であ
る。
H of the spin adduct of each spin trap agent
The fsc and ESR spectra are shown in Figures 1-4. 1 and 2 are diagrams showing ESR spectra of spin adducts of 3HMDMPO and 3MDMPO with superoxide radicals, respectively. In the figure, (A) (B) (C) are after 1 minute,
The spectra after 4.5 minutes and after 8 minutes are shown. 3 (A) and 3 (B) are diagrams showing ESR spectra of spin adducts of 3HMDMPO, 3MDMPO and hydroxyl radical, respectively. FIG. 4 is a diagram showing an ESR spectrum of a spin adduct of 3PMDMPO and hydrogen radicals.

【0034】これらの結果から、本発明のスピンラベル
剤はスピンアダクトのジアステレオマーによると考えら
れる線幅の増大が見られたものの、DMPOとよく似たESR
スペクトルを与えており、生体内の不安定フリーラジカ
ルの捕捉に有用であることが明らかである。
From these results, the spin label of the present invention showed an increase in the line width, which is considered to be due to the diastereomer of the spin adduct, but had an ESR similar to that of DMPO.
The spectra are given and it is clear that they are useful for trapping unstable free radicals in vivo.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明のスピントラップ剤は安定で取り
扱いやすいという特徴を有しており、不安定フリーラジ
カルを効率的に捕捉することができるので有用である。
The spin trap agent of the present invention is characterized by being stable and easy to handle, and is useful because it can efficiently trap unstable free radicals.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 図1は、 3HMDMPOとスーパーオキサイドラジ
カルとのスピンアダクトのESR スペクトルを示す図であ
る。図中、(A) (B) (C) はそれぞれ、1分後、4.5 分
後、および8分後のスペクトルを示している。
FIG. 1 is a diagram showing an ESR spectrum of a spin adduct of 3HMDMPO and a superoxide radical. In the figure, (A), (B), and (C) show the spectra after 1 minute, 4.5 minutes, and 8 minutes, respectively.

【図2】 図2は、3MDMPOとスーパーオキサイドラジカ
ルとのスピンアダクトのESR スペクトルを示す図であ
る。図中、(A) (B) (C) はそれぞれ、1分後、4.5分
後、および8分後のスペクトルを示している。
FIG. 2 is a diagram showing an ESR spectrum of a spin adduct of 3MDMPO and a superoxide radical. In the figure, (A) (B) (C) show the spectra after 1 minute, 4.5 minutes, and 8 minutes, respectively.

【図3】 図3は、3HMDMPO と3MDMPOとヒドロキシルラ
ジカルとのスピンアダクトのESR スペクトルを示す図で
ある。図中、(A) は3HMDMPO とヒドロキシルラジカルと
のスピンアダクトのESR スペクトルを示し、(B) は3MDM
POとヒドロキシルラジカルとのスピンアダクトのESR ス
ペクトルを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an ESR spectrum of a spin adduct of 3HMDMPO, 3MDMPO, and a hydroxyl radical. In the figure, (A) shows the ESR spectrum of the spin adduct between 3HMDMPO and hydroxyl radical, and (B) shows the 3MDM.
It is a figure which shows the ESR spectrum of the spin adduct of PO and a hydroxyl radical.

【図4】 図4は、3PMDMPO と水素ラジカルとのスピン
アダクトのESR スペクトルを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an ESR spectrum of a spin adduct of 3PMDMPO and hydrogen radicals.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大矢 博昭 山形県山形市十日町4−3−4 ライオン ズマンション十日町404号室 (72)発明者 鎌田 仁 埼玉県浦和市上木崎6−15−24 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroaki Oya 4-3-4 Tokamachi, Yamagata City Yamagata Prefecture Lions Mansion Tokamachi Room 404 (72) Inventor Hitoshi Kamata 6-15-24 Kamikizaki, Urawa City, Saitama Prefecture

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記の式: 【化1】 (式中、 Rは水素原子、水酸基、低級アルキル基で置換
されていてもよいアミノ基、または2-オキシ-1- ピリジ
ル基を示す) で示されるスピントラップ剤。
1. The following formula: (In the formula, R represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, an amino group which may be substituted with a lower alkyl group, or a 2-oxy-1-pyridyl group).
【請求項2】 Rは水素原子、水酸基、n-ブチルアミノ
基、または2-オキシ-1-ピリジル基である請求項1に記
載のスピントラップ剤。
2. The spin trap agent according to claim 1, wherein R is a hydrogen atom, a hydroxyl group, an n-butylamino group, or a 2-oxy-1-pyridyl group.
【請求項3】 請求項1に記載のスピントラップ剤を用
いて不安定フリーラジカル種を捕捉する方法。
3. A method for trapping an unstable free radical species using the spin trap agent according to claim 1.
【請求項4】 生体内の不安定フリーラジカル種を捕捉
する請求項3に記載の方法。
4. The method according to claim 3, wherein unstable free radical species in the living body are trapped.
JP19136794A 1994-08-15 1994-08-15 Spin trapping agent Pending JPH0859465A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005068067A (en) * 2003-08-25 2005-03-17 Yamagata Public Corp For The Development Of Industry Method for purifying 5,5-dimethylpyrroline-n-oxide

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005068067A (en) * 2003-08-25 2005-03-17 Yamagata Public Corp For The Development Of Industry Method for purifying 5,5-dimethylpyrroline-n-oxide

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