JPWO2006137447A1 - シュードウリジン保護体の安定結晶 - Google Patents

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Abstract

本発明はRNAオリゴマーなどの原料として有用な下記構造式で示される安定で高純度のシュードウリジン保護体の結晶を提供する。(式中、Mはトリチル基及びその誘導体を示す。)また、エステル系溶媒及び/又はアルコール系溶媒を用いて、シュードウリジン保護体を含む溶液からシュードウリジン保護体を晶析することを特徴とする、上記結晶の製造法に関する。この方法は、シリカゲルカラム処理を必要としないため、操作が簡便であり、環境汚染の付加も少なく、かつ安価に目的とするシュードウリジン保護体を製造することができる。

Description

本発明は、RNAオリゴマーなどの原料として有用なシュードウリジン保護体の結晶及びその製造法に関するものである。
シュードウリジンのホスホロアミダイト体は、修飾ヌクレオシドを含むRNAオリゴマーの化学的自動合成時の原料として使用されている。例えば、Biochimie,77,125(1995)では、イーストのtRNA合成時にシュードウリジンのホスホロアミダイト体が原料の1つとして使用されている。
また、近年、遺伝子創薬(アプタマー、RNA干渉等)が注目されており、このようなオリゴマー合成時の原料の1つとして、シュードウリジンのホスホロアミダイト体が用いられている。
シュードウリジンを含むRNAオリゴマーを化学的に自動合成する際、5’位および2’位水酸基を適当な保護基で保護したシュードウリジンの3’−ホスホロアミダイト体が通常用いられる。具体的には、上記の文献においては、5’位を4,4’−ジメトキシトリチル(DMTr)基、2’位をt−ブチルジメチルシリル(TBDMS)基でそれぞれ保護したシュードウリジンの3’−(2−シアノエチル−N,N−ジイソプロピル)ホスホロアミダイト体が使用されている。
このようなホスホロアミダイト体は、シュードウリジンの5’位をDMTr化し、続いて2’位をTBDMS化した後、3’位をアミダイト化する方法で合成されており、第一工程のシュードウリジンのDMTr化は、ピリジン中、室温下、4,4’−ジメトキシトリチルクロリド(DMTrCl)とシュードウリジンとを反応させ、分液処理後、シリカゲルカラムで精製し、目的の保護体を取得している。なお、上記文献ではシュードウリジンの5’-DMTr体の性状について記述されていない。しかし、Helvetica Chimica Acta,78,1705(1995)においては、同様に合成されたシュードウリジンの5’-DMTr体が無色泡状物(colorless foam)として取得されたと記述されている。
Biochimie,77,125(1995) HELVETICA CHIMICA ACTA,78,1705(1995)
上記DMTr化反応において、シュードウリジンの5’位の他にも2’位及び/又は3’位もDMTr化された保護体が副産物として生成し、次工程の2’位TBDMS化において、それら副産物による副反応により目的の保護体の収量が低下する等の問題があった。このため、DMTr化反応後のシリカゲルカラムによる精製工程は必須の処理工程と認識されている。
しかしながら、シリカゲルカラムを使用した精製処理は、操作が煩雑であると共に、有機溶媒を大量に必要とするため、環境に悪影響を及ぼし、かつ目的化合物の製造コストを上昇させる主要な原因となっていた。
また、従来法で得られる泡状の5’−O−(4,4’−ジメトキシトリチル)シュードウリジンは、非晶質(アモルファス)であるため、安定性に欠け、品質にバラツキが生じやすい等の問題点も有していた。
本発明者らは上記課題について鋭意検討した結果、全く意外にも、5’−O−(4,4’−ジメトキシトリチル)シュードウリジンが、エステル系及び/又はアルコール系の有機溶媒を用いる晶析処理で結晶として取得することができ、かつシリカゲルカラムによる精製処理を必要とせず、得られた結晶も高純度で安定であることを見出し、この知見を発展させ、本発明を完成した。。
すなわち、本発明は下記の構造式で示されるシュードウリジン保護体の結晶を提供するものである。
(式中、Mはトリチル基及びその誘導体を示す。)
このような本発明の一形態においては、式中のMはジメトキシトリチル基、モノメトキシトリチル基又はトリチル基のいずれかとすることができ、一例として式中のMは4,4’−ジメトキシトリチル基とすることができる。
また、本発明にかかる製造法は、前記構造式のシュードウリジン保護体の結晶を製造する製造法であって、エステル系溶媒及び/又はアルコール系溶媒を用いて、シュードウリジン保護体を含む溶液からシュードウリジン保護体を晶析することを特徴とする。
本発明の製造法の好適な一実施形態によれば、前記エステル系溶媒は、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸n−ブチル等の酢酸エステル類とすることができ、前記アルコール系溶媒は、エタノール、メタノール、イソプロパノール等の炭素数7以下の直鎖又は分岐を有するアルコール類であるとすることができる。また、本発明においては、エステル系溶媒で粗結晶を得た後、アルコール系溶媒でその粗結晶を再結晶することも可能である。
図1は、5’−O−(4,4’−ジメトキシトリチル)シュードウリジン結晶の粉末X線回折パターンを示したものである。 図2は、5’−O−(4,4’−ジメトキシトリチル)シュードウリジン結晶のTG/DTAカーブを示したものである。 図3は、5’−O−トリチルシュードウリジン結晶の粉末X線回折パターンを示したものである。 図4は、5’−O−(4−メトキシトリチル)シュードウリジン結晶の粉末X線回折パターンを示したものである。
[本発明の結晶]
本発明の結晶は、次の構造式で示されるシュードウリジン保護体の結晶に関するものである。
(式中、Mはトリチル基及びその誘導体を示す。)
式中、Mで表されるトリチル基の誘導体としては、ジメトキシトリチル基、モノメトキシトリチル基を例示することができ、特に4,4’−ジメトキシトリチル基が好適な保護基として挙げることができる。
このようなシュードウリジン保護体の結晶は、シリカゲルカラムによる精製処理を行わずとも、HPLC分析で、目的とするシュードウリジン保護体の結晶を95%(w/w)以上、好ましくは98%以上含み、その他の類縁化合物は5%以下、好ましくは2%以下の純度を有する。
なお、その他の類縁化合物としては、たとえば2’,5’−O−ジ(トリチル又はその誘導体)シュードウリジン、3’,5’−O−ジ(トリチル又はその誘導体)シュードウリジンなどのシュードウリジンのジトリチル体を意味する。
本発明のシュードウリジン保護体の結晶は、粉末X線分析において特徴的なピークを有し、たとえば5’−O−(4,4’−ジメトキシトリチル)シュードウリジン結晶をCu−Kα線を用いた粉末X線回折装置で分析すると、後述実施例に示すように、回折角(2θ)が、4.6,8.0,9.3,12.3,12.9,14.5,16.6,17.3,18.6,19.1,20.3,21.4,21.8,23.7,24.7および26.1(°)付近に特徴的ピークを示す(図1参照)。
また、5’−O−トリチルシュードウリジン結晶の場合には、回折角(2θ)が4.60,9.10,13.02,14.58,16.68,17.92,19.14,20.78,21.36および24.76に特徴的なピークが認められ(図3参照)、5’−O−(4−モノメトキシトリチル)シュードウリジン結晶の場合には、回折角(2θ)が4.60,9.76,12.20,12.94,16.60,17.84,18.52,19.04,20.66,21.24,21.70および24.60に特徴的なピークが認められる(図4参照)。
一般に、粉末X線回折における回折角(2θ)は、5%未満の誤差範囲を含む場合があることから、粉末X線回折におけるピークの回折角が完全に一致する結晶のほか、ピークの回折角が5%未満の誤差で一致する結晶も本発明のシュードウリジン保護体の結晶に包含される。
[本発明結晶の製造法]
本発明の結晶は、エステル系溶媒及び/又はアルコール系溶媒を用いて、シュードウリジン保護体を含む溶液からシュードウリジン保護体を晶析することにより調製することができる。
エステル系溶媒としては、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸n−ブチル等の酢酸エステル類を用いることができ、アルコール系溶媒としては、エタノール、メタノール、イソプロパノール等の炭素数7以下の直鎖もしくは分岐を有するアルコール類を用いることができる。このような溶媒の中でも、酢酸エチルとエタノールが特に好ましい。
シュードウリジン保護体の晶析法は、特に限定されるものではないが、エステル系溶媒で粗結晶を得、次にアルコール系溶媒でさらに再結晶するという手順が、高純度の結晶を取得する点では好ましい。
具体的に、最初に、有機溶媒中、シュードウリジンと保護基の塩化物とを室温下数時間反応させる。反応後、反応液を水とエステル系溶媒とで分液し、有機層を減圧下濃縮した後、残渣をエステル系溶媒で共沸し、シュードウリジン保護体をエステル系溶媒に加熱溶解する。
加熱溶解後、シュードウリジン保護体含有液を室温(23〜27℃)下で放置してシュードウリジン保護体の粗結晶を得、次ぎに得られた粗結晶をアルコール系化合物で共沸後、アルコール系溶媒に加熱溶解し、室温下で放置し、析出した結晶をろ取することで、シュードウリジン保護体の高純度の結晶を取得することができる。なお、結晶の取得収率が低い場合には、上記結晶のろ液から、上記した晶析処理を実施することで、2番結晶を回収してもよい。
かくして得た結晶は、室温〜100℃、好ましくは60〜90℃下、3〜6時間減圧乾燥させ製品とする。
[実施例]
以下、実施例、試験例を示し本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例よって限定されないことは明らかである。
[実施例1]
5’−O−(4,4’−ジメトキシトリチル)シュードウリジン結晶の製造
モレキュラシーブス4Aで乾燥したピリジン(36ml)でシュードウリジン(4.77g,18.3mmol)を2回共沸脱水した後、ピリジン(72ml)に懸濁した。室温撹拌下、4,4’−ジメトキシトリチルクロリド(7.45g,22mmol)を加え、すり栓で蓋をして同温度で2時間撹拌した。
反応液に室温下、水(7ml)を加え、減圧下濃縮し、残渣に酢酸エチル(110ml)を加え、水(30ml)で2回、飽和重曹水(30ml)で1回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧下濃縮し、残渣を酢酸エチル(55ml)で3回共沸し、酢酸エチル(55ml)を残渣に加えて加熱溶解し、25℃下で22時間放置し、析出した結晶をグラスフィルターでろ取した。
ろ取した結晶を酢酸エチルで1回洗浄した後、酢酸エチル(93ml)を加え加熱懸濁後、25℃下で1時間放置し、析出した結晶をグラスフィルターでろ取した。ろ取した結晶を酢酸エチルで1回洗浄した後、エタノール(74ml)で3回共沸し、エタノール(74ml)に加熱溶解後、25℃下で21時間放置し、析出した結晶を桐山ロートでろ取した。
結晶を酢酸エチルで1回洗浄し、90℃下3時間5mmHgにて減圧乾燥し、白色針状晶(1番晶)を4.21g(42%)得た。さらに、1番晶を分離したろ液を、減圧下濃縮し、残渣をエタノール(18ml)で1回共沸し、エタノール(18ml)に加熱溶解した後、1番晶の一部を種晶(3mg)として添加し、25℃下で3日間放置し、1番晶と同様にろ取、乾燥を実施し、白色針状晶を1.62g(16%)得た(2番晶)。
得られた結晶(1番晶)を粉末X線回折で分析したところ、回折角(2θ)が4.62,8.00,9.26,12.26,12.92,14.52,16.62,17.34,18.62,19.06,20.32,21.38,21.76,23.72,24.72および26.06に特徴的なピークが認められた(図1参照)。
また、熱重量測定/示差熱分析(TG/DTA)装置(昇温速度5℃/分)で分析したところ、約123.6℃付近に特徴的吸熱ピークを示した(図2参照)。
さらに、NMRの分析結果は以下の通りであった。なお、2番晶の機器分析結果も、1番晶と同じ結果であった。1H−NMR:(DMSO−d6)10.9−11.2(br d, 2H,NH)、7.18−7.42(m,10H,Ar−H and H−6),6.88(d,J=8.8Hz,4H,Ar−H),4.99(br s,1H,OH),4.76(d,J=5.7Hz,1H,OH),4.53(d,J=3.8Hz,1H,H−1’)、3.81−3.95(m,3H,H−2’,3’and4’)、3.74(s,6H,OMe),3.12(d,J=1.5,10.2Hz,1H,H−5’)、3.07(d,J=5.1,11.2Hz,1H,H−5’)
[実施例2]
5’−O−トリチルシュードウリジン結晶の製造
モレキュラシーブス4Aで乾燥したピリジン(5ml)でシュードウリジン(0.61g,2.5mmol)を2回共沸脱水した後、ピリジン(9.8ml)に懸濁した。室温撹拌下、トリチルクロリド(0.836g,3mmol)を加え、すり栓で蓋をして同温度で1日間撹拌した。
反応液に室温下、水(1ml)を加え、減圧下濃縮し、残渣に酢酸エチル(15ml)を加え、水(4ml)で2回、飽和重曹水(4ml)で1回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧下濃縮し、残渣を酢酸エチル(7.7ml)で2回共沸し、エタノール(24ml)を残渣に加えて加熱溶解し、25℃下で2日間放置し、析出した結晶を桐山ロートでろ取した。
結晶を酢酸エチルで1回洗浄し、90℃下3時間5mmHgにて減圧乾燥し、白色結晶(1番晶)を0.595g(49%)得た。さらに、1番晶を分離したろ液を、減圧下濃縮し、残渣をエタノール(6ml)で1回共沸し、エタノール(6ml)に加熱溶解した後、25℃下で2日間放置し、1番晶と同様にろ取、乾燥を実施し、白色結晶を0.211g(17%)得た(2番晶)。
得られた結晶(1番晶)を粉末X線回折で分析したところ、回折角(2θ)が4.60,9.10,13.02,14.58,16.68,17.92,19.14,20.78,21.36および24.76に特徴的なピークが認められた(図3参照)。
[実施例3]
5’−O−(4−モノメトキシトリチル)シュードウリジン結晶の製造
モレキュラシーブス4Aで乾燥したピリジン(5ml)でシュードウリジン(0.61g,2.5mmol)を2回共沸脱水した後、ピリジン(9.8ml)に懸濁した。
室温撹拌下、4−メトキシトリチルクロリド(0.926g,3mmol)を加え、すり栓で蓋をして同温度で15時間撹拌した。
反応液に室温下、水(1ml)を加え、減圧下濃縮し、残渣に酢酸エチル(15ml)を加え、水(4ml)で2回、飽和重曹水(4ml)で1回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧下濃縮し、残渣を酢酸エチル(7.7ml)で1回共沸し、酢酸エチル(15ml)を残渣に加えて加熱溶解し、25℃下で2時間放置し、析出した結晶をグラスフィルターでろ取した。
ろ取した結晶を酢酸エチルで1回洗浄した後、エタノール(10.4ml)で1回共沸し、エタノール(10.4ml)に加熱溶解後、25℃下で18時間放置し、析出した結晶を桐山ロートでろ取した。
結晶を酢酸エチルで1回洗浄し、90℃下3時間5mmHgにて減圧乾燥し、白色結晶(1番晶)を0.582g(45%)得た。さらに、1番晶を分離したろ液を、減圧下濃縮し、残渣をエタノール(5ml)で1回共沸し、エタノール(5ml)に加熱溶解した後、25℃下で1日間放置し、1番晶と同様にろ取、乾燥を実施し、白色結晶を0.169g(13%)得た(2番晶)。
得られた結晶(1番晶)を粉末X線回折で分析したところ、回折角(2θ)が4.60,9.76,12.20,12.94,16.60,17.84,18.52,19.04,20.66,21.24,21.70および24.60に特徴的なピークが認められた(図4参照)。
[試験例1]
純度検定試験
実施例1で得た5’−O−(4,4’−ジメトキシトリチル)シュードウリジンの結晶純度を、高速液体クロマトグラフィー法にて分析した。その結果を表1に示す。なお、高速液体クロマトグラフィーは、以下の条件で行った。
カラム:YMC−Pack ODS−A A−312(6.0x150mm,5μm) 移動相:70%CH3CN−50mMTEAA
流速:0.5ml/min
UV:260nm
温度:室温
類縁化合物1及び同2:未同定ではあるが、2’,5’−O−ジ(4,4’−ジメトキシトリチル)シュードウリジンまたは3’,5’−O−ジ(4,4’−ジメトキシトリチル)シュードウリジンと推定される。
[試験例2]
水分測定試験
カールフィッシャー法(電量滴定法、気化温度130℃)により測定した結果、乾燥の程度により水分含量は変動するものの、実施例1で得た5’−O−(4,4’−ジメトキシトリチル)シュードウリジンの結晶の水分(w/w)は「1.3%(1番晶)」、「1.7%(2番晶)」であった。
[試験例3]
安定性試験(1)
実施例1で得た5’−O−(4,4’−ジメトキシトリチル)シュードウリジンの結晶について気密容器中60℃、相対湿度30%下での残存率を高速液体クロマトグラフィーで測定し、別途調製した非晶質と比較することでその安定性を評価した。その結果を表2に示す。結晶が熱に対してより安定であることを確認した。
[試験例4]
安定性試験(2)
実施例1で得た5’−O−(4,4’−ジメトキシトリチル)シュードウリジンの結晶についてデシケーター中25±2℃、相対湿度33%、57%、75%下での残存率を高速液体クロマトグラフィーで測定し(14日放置後測定)、別途調製した非晶質と比較することでその安定性を評価した。その結果を表3に示す。相対湿度75%下で顕著な差が生じ、結晶が湿気に対してより安定であることを確認した。
本発明により、安定で高純度のシュードウリジン保護体の結晶を初めて提供できるようになった。また、本発明の方法は、シリカゲルカラム処理を必要としないため、操作が簡便であり、環境汚染の付加も少なく、かつ安価に目的とするシュードウリジン保護体を製造することができる。

Claims (9)

  1. 下記構造式で示されるシュードウリジン保護体の結晶。
    (式中、Mはトリチル基及びその誘導体を示す。)
  2. Mがジメトキシトリチル基、モノメトキシトリチル基又はトリチル基のいずれかである、請求項1記載の結晶。
  3. Mが4,4’−ジメトキシトリチル基である、請求項1記載の結晶。
  4. 98%(w/w)以上の純度を有する請求項1記載の結晶。
  5. エステル系溶媒及び/又はアルコール系溶媒を用いて、シュードウリジン保護体を含む溶液からシュードウリジン保護体を晶析することを特徴とする、請求項1記載の結晶の製造法。
  6. エステル系溶媒が、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸n−ブチル等の酢酸エステル類である、請求項5記載の製造法。
  7. アルコール系溶媒が、エタノール、メタノール、イソプロパノール等の炭素数7以下の直鎖又は分岐を有するアルコール類である、請求項5記載の製造法。
  8. エステル系溶媒が酢酸エチルであり、アルコール系溶媒がエタノールである、請求項5記載の製造法。
  9. エステル系溶媒で粗結晶を得た後、アルコール系溶媒でその粗結晶を再結晶する請求項5記載の製造法。
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