JPWO2009060843A1

JPWO2009060843A1 - アミド化触媒、カルボン酸アミドの製造方法、及びペプチドの製造方法

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Publication number: JPWO2009060843A1
Application number: JP2009540052A
Authority: JP
Inventors: 杉　義弘; 義弘杉; 賢一小村; 佑嗣寺田
Original assignee: Gifu University
Current assignee: Gifu University
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2011-03-24
Also published as: WO2009060843A1

Abstract

【課題】製造のための工程数が少なくて手間がかからず、収率の良いカルボン酸アミドの製造方法、それに用いるアミド化触媒、及びそれを用いたペプチドの製造方法を提供する。【解決手段】本発明のカルボン酸アミドの製造方法は、カルボン酸と第１アミン又は第２アミンとをクロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ハフニウム、インジウム、銅、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム及びリチウムから選ばれた少なくとも一種の金属化合物を含む触媒の存在下でアミド化する。【選択図】なし

Description

本発明は、カルボン酸と第１アミン又は第２アミンとをアミド化するアミド化触媒、それを用いたカルボン酸アミドの製造方法、及びそれを用いたペプチドの製造方法に関する。

カルボン酸アミドは、形式的にはカルボン酸とアミンとの脱水縮合物である。しかし、カルボン酸とアミンとを反応させても、カルボン酸アミドの収率は低く、実用化はされていない。このため、従来、カルボン酸アミドの工業的製法としては、まずカルボン酸を酸塩化物とし、酸塩化物とアミンとを反応させてカルボン酸アミドとする方法や、カルボン酸またはカルボン酸エステルを大過剰のアミンと高温下で加熱する方法等が行なわれてきた。

また、特許文献１には、遊離カルボン酸とアンモニアやアミンとから、温和な条件かつ良好な収率でアミドを得るための触媒として、テトライソプロピルチタネート、テトラ−ｎ−ブチルチタート、チタンポリヒドロキシステアレート、チタン−アセチルアセトネート、テトラアルキルジチタネート、テトラ−２−エチルヘキシルチタネート、テトラステアリルチタネート、テトラ−ｎ−ブチルチタネート等のチタン化合物や、ジルコンアセチルアセトネート、四塩化ジルコニウム等のジルコニウム化合物や、五塩化タンタル等のタンタル化合物が挙げられている。

一方、発明者らは、高級アルコールと高級脂肪酸とのエステル化反応の触媒として、アルミニウム、ガリウム、インジウム、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、ジルコニウム、ハフニウム及びニオブの金属塩水和物を見出している。これらの金属塩水和物の存在下での高級アルコールと高級脂肪酸とのエステル化反応は、収率が高く、使用した触媒を再利用することができ、環境問題を生ずるおそれも少ない（特許文献２）。
特公昭５８−３０２９４号公報ＷＯ２００６／０６４６８５

しかし、上記従来の酸塩化物を経由するカルボン酸アミドの製造方法では、塩化チオニル、三塩化リン、オキシ塩化リン、五塩化リン等の非常に毒性の強い試薬を用いるため、環境負荷が大きく、試薬の取り扱いに厳重な注意が必要であった。また、カルボン酸を酸塩化物に変換してからアミド化するため、製造のための工程数が多く、手間がかかるものであった。また、比較的高分子量のカルボン酸と低分子量のアミンとを無触媒で反応させた場合、高温においてアミドが生成することが知られているが、その反応速度は遅く、大過剰のアミンを使用しないと、収率が悪いという問題点があった。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、製造のための工程数が少なくて手間がかからず、収率の良いカルボン酸アミドの製造方法、それに用いるアミド化触媒、及びそれを用いたペプチドの製造方法を提供することを解決すべき課題としている。

発明者らは、高級アルコールと高級脂肪酸とのエステル化反応の触媒として開発された上記特許文献１に記載の多価金属塩触媒を、カルボン酸とアミンとを直接アミド化する反応に応用することを試み、鋭意研究を行った。その結果、それらの金属化合物のうち、カルボン酸アミドを高収率で得ることができるものを見いだし、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のカルボン酸アミドの製造方法は、カルボン酸と第１アミン又は第２アミンとを触媒の存在下でアミド化するカルボン酸アミドの製造方法であって、
前記触媒はクロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ハフニウム、インジウム、銅、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム及びリチウムから選ばれた少なくとも一種の金属化合物を含むことを特徴とする。

発明者らの試験結果によれば、カルボン酸とアミンとを直接アミド化する反応において、触媒としてクロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ハフニウム、インジウム、銅、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム及びリチウムの金属化合物を用いれば、アミド化反応が促進され、高収率で相当するアミドを得ることができる。また、カルボン酸やアミンを大過剰で反応させる必要がなく、対応するアミドが高収率で得られるため、原料を過剰に使用する必要がなく、無駄が少なくなる。さらには、マイクロ波加熱等の過酷な条件下でなくても、アミド化反応を円滑に進行させることができる。

触媒となる金属化合物としては、例えば塩化物、臭化物等のハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、過塩素酸塩、酢酸塩、クロロ酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩、アセチル酢酸塩等のカルボン酸塩、酸化物等を用いることができる。これらの金属化合物の中でも、塩化第二鉄・６水和物は特に優れた触媒活性を有しており、好適である。

触媒となる金属化合物は担体に担持させて用いることも好ましい。こうして、固体触媒にすることにより、触媒のハンドリングが容易となる。さらに、担体に担持された触媒は、ろ過等の手段によって簡単に回収することができる。担体としては、例えばＦＳＭ−１６，ＭＣＭ−４１，ＭＣＭ−４８，ＳＢＡ−１，ＳＢＡ−１５等のメソポーラスシリカ、シリカゲル、アルミナ、ジルコニア、活性炭、粘土、リン酸ジルコニア等を用いることができる。

さらに、本発明のカルボン酸アミドの製造方法は、無溶媒あるいは溶媒中で行うことができる。溶媒としては特に限定するものでは無いが、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、プソイドクメン、ジエチルベンゼン、テトラリン等の芳香族炭化水素、オクタン、ノナン、デカンなどの脂肪族炭化水素、ジオキサン、ジメトキシエタン、ジグリム、トリグリム、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の含酸素溶媒が挙げられる。この際、生成する水を除去することにより、反応を促進させることが可能である。このためには、還流下、水と共沸混合物を形成する芳香族溶媒が特に好適である。

本発明のカルボン酸アミドの製造方法において用いられるカルボン酸としては、特に限定されるものではないが、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、カプロン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ラウリン酸、ミリスチル酸、パルミチル酸、ステアリン酸の様な飽和脂肪酸、オレイン酸、リノール酸、リノレイン酸、エライジン酸の様な不飽和脂肪酸、こはく酸、グルタル酸、アジピン酸、１，６−ヘキサンジカルボン酸、１，８−オクタンジカルボン酸、１，１０−デカンジカルボン酸、１，１２−ドデカンジカルボン酸の様なジカルボン酸、フェニル酢酸、２−フェニルプロピオン酸、３−フェニルプロピオン酸およびこれらの核置換体等の芳香族カルボン酸、２−クロロプロピオン酸、３−クロロ酪酸のようなハロゲン置換カルボン酸の様な酸が挙げられる。

また、アミンとしても特に限定されるものではないが、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、テトラデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミンの様な脂肪族第１級アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミンの様な第２級アミン、ベンジルアミン、２−フェニルエチルアミン及びこれらの核置換体などの芳香族置換アミン、１−アミノ−２−メトキシエチエタン、α−アミノ−ω−アルコキシポリエチレングルコール、α−アミノ−ω−アルコキシポリプロピレングルコール、ω−アルコキシポリアルキレングリコールアミン等のエーテルアミン、１，２−エタンジアミン、１，３−プロパンジアミン、１，４−ブタンジアミン、１，６−ヘキサンジアミン、１，８−オクタンジアミン、１，１０−デカンジアミンの様なジアミン、ポリエチレンイミンの様なポリアミンなどが挙げられる。

さらには、アミノ基とカルキシル基の両方を有するω−アミノカルボン酸も分子内でアミド化を行うことが可能である。これらの例としては、ω−アミノデカン酸、ω−アミノドデカン酸、ω−アミノテトラデカン酸、ω−アミノヘキサデカン酸、ω−アミノオクタデカン酸等が挙げられる。

カルボン酸とアミンとの直接反応によるアミドの製造は、従来特に困難とされていた反応であり、本発明のカルボン酸アミドの製造方法の優れた特性を示すものである。

また、本発明のカルボン酸アミドの製造方法は、（基質として使用するカルボン酸のモル数）／（基質として使用するアミンのモル数）を０．５〜５．０、さらには０．８〜１．２において反応を容易に進行させることが可能であり、一方の基質を大過剰に用いなくても反応を進行させることができる。

また、本発明のカルボン酸アミドの製造方法における反応温度についても、特に限定するものでは無いがはないが、反応速度を向上させるために、６０〜１８０℃程度に加温することも好ましい。アミド化反応は、通常、生成する水を効率的に除去するために、還流下で行うことが好ましい。この際、上述したように、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素を用いて水を共沸混合物にして排除し、反応を円滑に進行させることが可能である。また、カルボン酸及びアミンの沸点が、使用する溶媒の沸点に比べて低い場合は、オートクレーブ等の高圧容器中で行うことが好ましい。

本発明のペプチドの製造方法は、第１のアミノ酸のアミノ基が保護基で保護されたアミノ基保護アミノ酸と、第２のアミノ酸のカルボキシル基が保護基で保護されたカルボキシル基保護アミノ酸とを、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ハフニウム、インジウム、銅、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム及びリチウムから選ばれた少なくとも一種の金属化合物を含む触媒の存在下でアミド化することを特徴とする。
このペプチドの製造方法を用いれば、アミノ酸同士をアミド結合させることができるため、ジペプチドの合成法として用いることができる（図１参照）。

さらに、本発明のカルボン酸アミドの製造方法は、無溶媒あるいは溶媒中で行うことができる。溶媒としては特に限定するものでは無いが、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、プソイドクメン、ジエチルベンゼン、テトラリン等の芳香族炭化水素、オクタン、ノナン、デカンなどの脂肪族炭化水素、ジオキサン、ジメトキシエタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の含酸素溶媒が挙げられる。この際、生成する水を除去することにより、反応を促進させることが可能である。このためには、還流下、水と共沸混合物を形成する芳香族溶媒が特に好適である。

本発明のカルボン酸アミドの製造方法をジペプチド合成法に応用する場合において、α−アミノ基の保護基としては、α−カルボキシル基との縮合の時に他の保護基を残すことが可能で、しかも後から選択的に脱保護できるものが好ましい。例えば、フッ化水素酸、トリフルオロ酢酸等の強酸や、ピペリジン等の強塩基や、接触水素添加等の処理等によって脱保護できるものを用いることができる。また、α−カルボキシル基の保護基としては、アミド化反応中は安定であり、アミド化終了後において容易に脱保護できるものが好ましい。例えば接触水素添加やトリフルオロ酢酸等の強酸による処理で、他の保護基と共に脱保護できるものを用いることができる。

具体的には、α―カルボン酸の保護基として、メチル基、エチル基、ベンジル基、４‐ニトロベンジル基、４−メトキシベンジル基、２，４−ジメトキシベンジル基、o−クロロトリチル基、４−ピコリル基、２−（トルエン−４−スルホニル）−エチル基、フェナシル基、４−メトキシフェナシル基、ジフェニルメチル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基、ジシクロプロピルメチル基、９−フェニルフルオレン−９−イル基（Pf基）、９−フルオレニルメチル基、２−トリメチルシリルエチル基、２−フェニル−２−トリメチルシリルエチル基、アリル基、４−｛N−[１−（４，４−ジメチル−２，６−ジオキソシクロヘキヘキシリデン）−３−メチルブチル]−アミノ｝ベンジル基（Dmab基）、ベンジルオキシカルボニル基、４−メトキシベンジロキシカルボニル基、２−ニトロベンジロキシカルボニル基、４−ニトロベンジロキシカルボニル基、クロロベンジロキシカルボニル基、３，５−ジメトキシベンジロキシカルボニル基、６−ニトロベラトリロキシカルボニル基、４−（フェニルジアゼニル）−ベンジロキシカルボニル基、α−メチル−２，４，５−トリメチルベンジロキシカルボニル基、ベンジソキサゾイル−５−イロキシカルボニル基、２−（ビフェニル−４−イル）−２−プロポキシカルボニル基、（４−フェニルアゾフェニル）−イソプロポキシカルボニル基、イソニコチニルオキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基、２−シアノ−tert−ブトキシカルボニル基、２，２，２−トリクロロ−tert−ブトキシカルボニル基、アダマンチル−１−オキシカルボニル基、１−（１−アダマンチル）−１−メチルエトキシカルボニル基、イソボルニソキシカルボニル基、フルオレニル−９−メトキシカルボニル基、(２−ニトロフルオレン−９−イル)メトキシカルボニル基、２−（４−トルエンスルホニル）−エトキシカルボニル基、メチルスルホニルエトキシカルボニル基、２−（４−ニトロフェニルスルホニル）エトキシカルボニル基、２−（tert−ブチルスルホニル）−２−プロペニロキシカルボニル基、１，１−ジオキソベンゾ[ｂ]チエン−２−イルメトキシカルボニル基、２−（メチルスルホニル）−３−フェニル−２−プロペニルオキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基、２−（トリメチルシリル）エトキシカルボニル基、トリイソプロピルシリルエトキシカルボニル基、ピペリジニロキシカルボニル基、シクロペンオキシカルボニル基、３−ニトロ−１，５−ジオキサスピロ[５．５]ウンデシル−３−メトキシカルボニル基、２−エチニル−２−プロピロキシカルボニル基等が挙げられる。

なお、アミノ基が保護基で保護された第1のアミノ酸に、ジペプチドの合成条件において妨げとなる官能基が存在する場合には、その妨げとなる官能基も保護基で保護しておくことが必要となる。また、カルボキシル基が保護基で保護された第2のアミノ酸に、ジペプチドの合成条件において妨げとなる官能基が存在する場合には、その妨げとなる官能基も保護基で保護しておくことが必要となる。
このような保護基としては、水酸基、チオール基に対しては、ベンジル基、４−メチルベンジル基、４−メトキシベンジル基、２，４，６−トリメトキシベンジル基、ジフェニルメチル基、トリチル基、tert−ブチル基、アセトアミドメチル基、トリメチルアセトアミドメチル基、９−フルオレニルメチル機、tert−ブチルスルファニル基、３−ニトロ−２−ピリジルスルファニル基、アリルオキシカルボニルアミノメチル基、９H−キサンテン−９−イル基、２，６−ジクロロベンジル基、シクロヘキシル基、２−ブロモベンジロキシカルボニル基、１−ベンジルオキシアルボニルアミノ−２，２，２−トリフルオロエチル基、メチルチオメチル基、アリル基、アリルオキシカルボニル基、などが挙げられる。イミダゾール基に対しては、ベンジル基、２，４−ジニトロフェニル基、ベンジルオキシメチル基、アダマンチル−１−オキシカルボニル基、ピリジルジフェニルメチル基、４−トルエンスルホニル基、メトキシベンゼンスルホニル基、アリル基、アリルオキシメチル基、tert−ブトキシカルボニル基などが挙げられる。インドール基に対しては、ホルミル基などが挙げられる。

そして、さらには、アミド化の後に保護基を脱離させ、再生したアミノ基又はカルボキシル基と、第３のアミノ酸のカルボキシル基又はアミノ基とをアミド化させることにより、トリペプチドを合成することができる（図２参照、Ｎ末端からＣ末端への合成例を示す）。

すなわち、第１のアミノ酸のアミノ基が保護基で保護されたアミノ基保護アミノ酸と、第２のアミノ酸のカルボキシル基が保護基で保護されたカルボキシル基保護アミノ酸とを、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ハフニウム、インジウム、銅、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム及びリチウムから選ばれた少なくとも一種の金属化合物を含む触媒の存在下でアミド化する第１アミド化工程と、
該アミノ基の保護基又は該カルボキシル基の保護基を脱離させる脱保護工程と、
該脱保護工程によって再生したアミノ基又はカルボキシル基と、
該脱保護工程によって再生した官能基がアミノ基である場合にはアミノ基が保護基で保護され、該脱保護工程によって再生した官能基がカルボキシル基である場合にはカルボキシル基が保護基で保護された第３のアミノ酸のカルボキシル基又はアミノ基とを、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ハフニウム、インジウム、銅、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム及びリチウムから選ばれた少なくとも一種の金属化合物を含む触媒の存在下でアミド化する第２アミド化工程を備えることを特徴とするペプチドの製造方法である。この様なアミノ酸の例としては、グリシン、アラニン、バリン、メチオニン、プロリン、セリン、トレオニンン、チロシン等が挙げられるが、これらのアミノ酸に限られるものではない。

そして、さらにこれを繰り返すことにより、複数個のアミノ酸がペプチド結合した所望のオリゴペプチド、更にはポリペプチドを合成することが可能となる。この様なジペプチドとしては、Ｌ−アラニル−Ｌ−アラニン、Ｌ−アラニル−Ｌ−フェニルアラニン、Ｌ−アラニル−Ｌ−ロイシン、Ｌ−ロイシル−Ｌ−フェニルアラニン等の例が挙げられるが、これらのペプチドに限られるものではない。

なお、図２では脱保護工程でカルボン酸の保護基を脱離させるＮ末端からＣ末端への合成スキームを示しているが、この代わりに一般的に用いられているアミノ基の保護基を脱離させるＣ末端からＮ末端への合成スキームを用いてもよい。いずれの合成スキームを用いる場合であっても、そのスキームで使用するアミノ酸ユニットが有する官能基の特性を考慮して、保護・脱保護において適切な選択性を有する保護基を用いることができ、例えば、図２において、α−アミノ基の保護基としては、α−カルボキシル基との縮合の時に他の保護基を残したまま選択的に脱保護できるもの、すなわちフッ化水素酸、トリフルオロ酢酸等の強酸、ピペリジン等の塩基、接触水素添加等の処理により脱保護できるもの、を用いることができ、α−カルボキシル基の保護基としては、合成スキームの最後において脱保護できるもの、すなわち接触水素添加やトリフルオロ酢酸等の強酸による処理、あるいは水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等の塩基による処理で他の保護基と共に脱保護できるものを用いることができる。

α―カルボン酸の保護基として、メチル基、エチル基、ベンジル基、４‐ニトロベンジル基、４−メトキシベンジル基、２，４−ジメトキシベンジル基、o−クロロトリチル基、４−ピコリル基、２−（トルエン−４−スルホニル）−エチル基、フェナシル基、４−メトキシフェナシル基、ジフェニルメチル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基、１−アダマンチル基、２−アダマンチル基、ジシクロプロピルメチル基、９−フェニルフルオレン−９−イル基（Pf基）、９−フルオレニルメチル基、２−トリメチルシリルエチル基、２−フェニル−２−トリメチルシリルエチル基、アリル基、４−｛N−[１−（４，４−ジメチル−２，６−ジオキソシクロヘキヘキシリデン）−３−メチルブチル]−アミノ｝ベンジル基（ＤＭＡＢ基）、ベンジルオキシカルボニル基、４−メトキシベンジロキシカルボニル基、２−ニトロベンジロキシカルボニル基、４−ニトロベンジロキシカルボニル基、クロロベンジロキシカルボニル基、３，５−ジメトキシベンジロキシカルボニル基、６−ニトロベラトリロキシカルボニル基、４−（フェニルジアゼニル）−ベンジロキシカルボニル基、α−メチル−２，４，５−トリメチルベンジロキシカルボニル基、ベンジソキサゾイル−５−イロキシカルボニル基、２−（ビフェニル−４−イル）−２−プロポキシカルボニル基、（４−フェニルアゾフェニル）−イソプロポキシカルボニル基、イソニコチニルオキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基、２−シアノ−tert−ブトキシカルボニル基、２，２，２−トリクロロ−tert−ブトキシカルボニル基、アダマンチル−１−オキシカルボニル基、１−（１−アダマンチル）−１−メチルエトキシカルボニル基、イソボルニソキシカルボニル基、フルオレニル−９−メトキシカルボニル基、(２−ニトロフルオレン−９−イル)メトキシカルボニル基、２−（４−トルエンスルホニル）−エトキシカルボニル基、メチルスルホニルエトキシカルボニル基、２−（４−ニトロフェニルスルホニル）エトキシカルボニル基、２−（tert−ブチルスルホニル）−２−プロペニロキシカルボニル基、１，１−ジオキソベンゾ[ｂ]チエン−２−イルメトキシカルボニル基、２−（メチルスルホニル）−３−フェニル−２−プロペニルオキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基、２−（トリメチルシリル）エトキシカルボニル基、トリイソプロピルシリルエトキシカルボニル基、ピペリジニロキシカルボニル基、シクロペンオキシカルボニル基、３−ニトロ−１，５−ジオキサスピロ[５．５]ウンデシル−３−メトキシカルボニル基、２−エチニル−２−プロピロキシカルボニル基等が挙げられる。

なお、通常のペプチド合成におけるペプチド結合を形成する縮合剤として、ジイソプロピルカルボジイミド（ＤＩＰＣＤＩ）、１―エチル３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド（ＷＳＣ）、ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）等が挙げられるが、これらの縮合剤には、副生成物の除去、アレルギー反応の惹起、価格の点等で問題となるものもある。これに対し、本発明のカルボン酸アミドの製造方法は、縮合剤を使う必要がないため、こうした問題がないという利点がある。
また、これらの縮合剤を用いる方法では、ペプチド反応の各素反応を完全に行うために、アミド化試薬を大量に使用する必要がある。このことは、製造コストの高騰を招く他、資源の無駄遣いとなる問題がある。この点、本発明のカルボン酸アミドの製造方法では、試薬間は基本的には等量で良く、また、ペプチド合成の各段階における精製が容易であるために、従来法に比べて大きな試薬使用量の大幅な削減が見込め、環境に対する負担も小さくなる。

本発明のペプチドの製造方法によるジペプチド合成を示した模式図である。本発明のペプチドの製造方法によるトリペプチド合成を示した模式図である。

＜各種の金属化合物存在下におけるカルボン酸のアミド化反応＞
（実施例１、２及び比較例１）
実施例１及び実施例２では、パルミチン酸とドデシルアミンとを、ｍ−キシレン溶媒中、種々の金属化合物の存在下で、６時間（６ｈ）反応させアミド化させた。原料のパルミチン酸及びドデシルアミン、及び金属化合物は、市販品を精製することなく、そのまま用いた。反応の手順は以下のとおりである。

すなわち、パルミチン酸（６ｍｍｏｌ）とドデシルアミン（６ｍｍｏｌ）とをＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋ管を取り付けた2口の１００ｍＬ丸底フラスコに入れ、さらに金属化合物（０．１２ｍｍｏｌ）を加え、ｍ−キシレン溶媒（４０mL）中、加熱還流下で６時間撹拌した後、粗反応液をガスクロマトグラフィー（ＧＣ−１４−Ａ（株）島津製作所製)を用いて収率を求めた。パルミチン酸の分析は、内径０．３ｍｍ、長さ２５ｍ、内壁に０．３２μmのジメチルポリシロキサン層を有するキャピラリーカラムを用いた。パルミチン酸ドデシルアミドの分析は、内径０．２５ｍｍ、長さ１５ｍであり、内壁に０．１０μmのフェニルメチルポリシロキサン層を有するキャピラリーカラムを用いた。また、後述する実施例３〜７６及び比較例１〜８についても、同様の方法によって収率を求めた。

また、比較例１では無触媒条件下、実施例１では塩化第二鉄・６水和物を、実施例２では塩化アルミニウム・６水和物をそれぞれ添加し、上記と同様の操作を行った。

結果を表１に示す。表１から明らかなように、実施例１及び実施例２では，において、金属化合物を添加しなかった比較例１に比して、高収率でのパルミチン酸アミドの生成が認められた。

（実施例３〜６、試験例１及び比較例２，３）
実施例３〜６及び試験例1では、反応時間を２４時間とし、各種の金属化合物又はＭＣＭ−４１(C. T. Kresge, M. E. Leonowicz, W.
J. Roth, J. C.Vartuli, J. S. Beck,Nature 1992年、359巻、22号、710ヘ゜ーシ゛参照)に各種の金属化合物を担持させた固体触媒を用いて、同様にアミド化反応・分析を行った。また、反応時間は２４時間とした。その他の条件は実施例１及び２と同様であり、説明を省略する。
担体担持触媒の調製方法
担体担持触媒の調製は、蒸留エタノール（１４ｍL）に、ＭＣＭ−４１に対し２０ｗｔ％の塩化第二鉄・６水和物（６６．６mg）を溶解させ、ＭＣＭ−４１（０．２ｇ）を加える。室温にて６時間攪拌後、エタノールを除去し、塩化第二鉄・６水和物固定化ＭＣＭ−４１を得た。塩化第二鉄・６水和物以外の金属化合物についても同様に固定化を行なった。

比較例２では何らの金属化合物も添加しなかった。また、比較例３ではＭＣＭ−４１のみを添加し、金属化合物は用いなかった。さらに、実施例３では塩化第二鉄・６水和物、実施例４では塩化アルミニウム・６水和物を添加した。また、実施例５ではＭＣＭ−４１に塩化第二鉄を、実施例６では塩化アルミニウム・６水和物を、試験例１では２塩化ジルコニル・８水和物を、それぞれ担持させた担体担持触媒をそれぞれ添加し、実施例３及び４と同様の操作を行った。なお、比較例３ではＭＣＭ−４１の添加量は０．０１ｇであり、実施例５、６及び試験例１では金属化合物を２０ｗｔ％含有するＭＣＭ−４１を０．１６ｇ用いた。

結果を表２に示す。表２から明らかなように、金属化合物を添加した実施例３〜４及び金属化合物をＭＣＭ−４１に担持させた担体担持触媒を添加した実施例５、６のいずれにおいても、何らの金属化合物も添加をしない比較例２及びＭＣＭ−４１のみを添加した比較例３の収率よりも高い収率でパルミチン酸アミドの生成が認められた。また、ｍ−キシレンレン中の６時間反応に比し、反応時間が６時間から２４時間へと４倍増加したことに伴い、実施例３（金属化合物：塩化第二鉄・６水和物）及び実施例４（金属化合物：塩化アルミニウム・６水和物）の収率は、実施例１（金属化合物：塩化第二鉄・６水和物）及び実施例２（金属化合物：塩化アルミニウム・６水和物）の収率に対して、それぞれ約１．５倍及び約２倍に増加した。また、実施例３及び４と実施例５及び６との比較から明らかなように、金属化合物を添加した場合よりも金属化合物をMCM−４１に担持させた担体担持触媒を添加した場合の方が収率が高くなる傾向を示した。なお、塩化第二鉄・６水和物は金属化合物として用いた場合及びＭＣＭ−４１に担持させて用いた場合の双方において、９０％以上の非常に高い収率を示した。

（実施例７〜２９、試験例２〜５及び比較例４〜６）
実施例７〜２９及び試験例２〜５では、反応溶媒をメシチレンとし、各種の金属化合物及びＭＣＭ−４１に各種の金属化合物を担持させた担体担持触媒を用いて、アミド化反応及び反応生成物の分析を行った。その他の条件は実施例１及び２の反応条件と同様であり、説明を省略する。

比較例４では何らの金属化合物も添加しなかった。また、比較例５では触媒として硫酸を用い、比較例６ではＭＣＭ−４１のみを用い、実施例７〜２７及び試験例２〜４では金属化合物として、塩化第二鉄・６水和物、硫酸第二鉄・６水和物、三二酸化鉄、硝酸第二鉄・９水和物、硫酸アルミニウム・１４〜１６水和物、硝酸アルミニウム・９水和物、４塩化ジルコニウム、２二塩化ジルコニル・８水和物、硫酸ジルコニル、２硝酸ジルコニル、塩化第二クロム・６水和物、塩化マンガン・６水和物、塩化コバルト・６水和物、塩化ニッケル・６水和物、硫酸ニッケル・６水和物、硝酸ニッケル・６水和物、酢酸ニッケル・６水和物、塩化第二銅・２水和物、塩化亜鉛・２水和物、塩化リチウム・１水和物、塩化マグネシウム・６水和物、二塩化ハフニル・２水和物、塩化インジウム・４水和物、硫酸インジウム・９水和物、硝酸インジウム・３水和物及び酸化鉄をそれぞれ用い、実施例２８、２９及び試験例５ではＭＣＭ−４１に塩化第二鉄・６水和物、酸化鉄及び二塩化ジルコニル・８水和物酸のいずれかを担持させた触媒を用いて、アミド化反応を行った。また、反応温度は１６２℃とした。その他の条件は実施例８と同様である。

結果を表３に示す。表３から明らかなように、実施例の全てにおいて、比較例４〜６に比して、良好な収率が認められた。中でも、実施例９、２０、２１、２２、２５、２６、２７及び３３については７０％以上〜８０％未満の比較的高い収率が認められ、実施例７、９及び２８については８０％以上の高い収率が認められた。また、反応温度が１３９℃から１６２℃へと２３℃増加したことに伴い、実施例７（金属化合物：塩化第二鉄・６水和物）の収率は実施例１（金属化合物：塩化第二鉄・６水和物）の収率に対して１．３倍の増加を示した。

（実施例３０〜４３、試験例５〜７及び比較例７，８）
実施例３０〜４３及び試験例６〜７では、反応溶媒をメシチレンとし、各種の金属化合物.及びＭＣＭ−４１に各種の金属化合物を担持させた触媒を用いて、アミド化反応及び反応生成物の分析を行った。また、反応温度は１６２℃とした。その他の反応条件は実施例３〜６と同様である。

比較例７では何らの金属化合物も添加せず、比較例８ではＭＣＭ−４１のみを用い、実施例３５〜４５では金属化合物として、塩化第二鉄・６水和物、硫酸第二鉄・６水和物、三二酸化鉄、塩化アルミニウム・６水和物、二塩化ジルコニル・８水和物、塩化第二クロム・６水和物、塩化マンガン・６水和物、塩化コバルト・６水和物、塩化ニッケル・６水和物、塩化第二銅・２水和物、塩化亜鉛・２水和物をそれぞれ用い、実施例３０〜４３ではＭＣＭ−４１にそれぞれ塩化第二鉄、硫酸第二鉄、酸化鉄、塩化アルミニウム、二塩化ジルコニルを担持させた触媒を用いてアミド化反応を行った。その他の反応条件は実施例３０〜４３と同様である。

結果を表４に示す。表４から明らかなように、実施例の全てにおいて、比較例７及び８に比して、良好な収率が認められた。中でも、実施例３８については７３％という比較的高い収率が認められ、実施例３４、３６、３７、４１、４２及び４３については８０％以上〜９０％未満の高い収率が認められ、実施例３０、３１、３２、３５、３９及び４０については９０％以上の高い収率が認められた。

これらの結果から、金属化合物としては、塩化第二鉄・６水和物、硫酸第二鉄・６水和物、酸化鉄、塩化マンガン・６水和物、塩化亜鉛・２水和物が最も好適であり、塩化第二クロム・６水和物、塩化コバルト・６水和物、塩化ニッケル・６水和物がより好適である。また、ＭＣＭ−４１を担体として用いた触媒としては、塩化第二鉄をＭＣＭ−４１に担持させた触媒が最も好適であり、硫酸第二鉄又は酸化鉄をＭＣＭ−４１に担持させた触媒がより好適であることが分かる。

（実施例４４〜５２）
実施例４４〜５２では、金属化合物として塩化第二鉄・６水和物を用い、カルボン酸としてパルミチン酸を用い、アミンとして表２に示す各種の１級アミンを用い、アミド化反応及び反応生成物の分析を行った。反応温度は実施例４４、４５では１０８℃、実施例４６では１３９℃、実施例４７〜５２では１６２℃とした。また、溶媒として実施例４４、４５ではトルエン、実施例４６ではｍ−キシレン、実施例７〜５２ではメシチレンとした。その他の反応条件は実施例３０〜４３と同様である。

その結果、表５に示すように、用いるアミンの炭素鎖が長くなるにつれ、収率は減少するが、良好な収率でアミドが得られた。

（実施例５３〜６０）
実施例５３〜６０では、金属化合物として塩化第二鉄・６水和物を用い、カルボン酸としてオクタン酸を用い、アミンとして表６に示す各種のアミンを用いて、アミド化反応及び反応生成物の分析を行なった。反応温度は実施例５３、５４では１０８℃、実施例５５〜６０では１３９℃とした。また、反応溶媒として実施例５３、５４ではトルエン、実施例５５〜６０ではｍ−キシレンとした。その他の反応条件は実施例４４〜５２と同様である。

その結果、表６に示すように、用いるカルボン酸の炭素鎖が長くなるにつれ、収率は減少するが、良好な収率でアミドが得られた。

（実施例６１〜７１)
実施例６１〜７１では、金属化合物として塩化第二鉄・６水和物を用い、アミンとしてドデシルアミンを用い、カルボン酸として表７に示す各種カルボン酸を用い、アミド化反応及び反応生成物の分析を行った。反応温度は実施例６１〜６４では１０８℃、実施例６５、６６では１３９℃、実施例６７〜７１では１６２℃とした。また、反応溶媒として実施例６１〜６４ではトルエン、実施例６５、６６ではｍ−キシレン、実施例６７〜７１ではメシチレンとした。その他の反応条件は、実施例５３〜６０と同様である。

その結果、表７に示すように、カルボン酸の炭素鎖の増加により収率の低下が認められるが、高い収率でカルボン酸ドデシルアミドが得られた。

（実施例７２〜７６)
実施例７２〜７６では、金属化合物として塩化第二鉄・６水和物を用い、アミンとしてドデシルアミンを用い、カルボン酸として表８に示す各種カルボン酸を用い、アミド化反応及び反応生成物の分析を行った。反応温度は１３９℃、反応溶媒はｍ−キシレンとした。その他の反応条件は、実施例５３〜６０と同様である。

その結果、表８に示すように、カルボン酸の炭素鎖の増加により収率の低下が認められるが、高い収率でカルボン酸ドデシルアミドが得られた。

実施例７７では、金属化合物として塩化第二鉄・６水和物を用い、アミンとして１，６−ヘキサンジアミンを用い、カルボン酸としてデカン酸を用い、メシチレン溶媒中で還流下、アミド化反応を行った。ＮＭＲにより反応生成物の分析を行った結果、ジアミドのみが観測された。

実施例７８では、金属化合物として塩化第二鉄・６水和物を用い、アミンとしてオクチルアミンを用い、カルボン酸としてアジピン酸を用い、メシチレン溶媒中で還流下、アミド化反応を行った。ＮＭＲにより反応生成物の分析を行った結果、ジアミドのみが観測された。

＜ジペプチドの合成＞
（実施例７９〜８１及び比較例９)
実施例７９〜８１では、カルボン酸としてアセチルアラニンを用い、アミンとしてフェニルアラニンエチルエステルを用い、金属化合物として塩化第二鉄・６水和物を用いて、アミド化反応及び反応生成物の分析を行った。すなわち、アセチルアラニン（１．５mmoｌ）とフェニルアラニンエチルエステル（１．５mmoｌ）とをＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋ管を取り付けた2口の丸底フラスコに入れ、さらに金属化合物（０．０３ｍｍｏｌ）を加え、ｍ−キシレンあるいはメシチレン溶媒（４０ｍＬ）中、加熱還流下で２４時間撹拌した。減圧下にて溶媒を除去後、真空乾燥し得られる生成物を^１Ｈ−ＮＭＲにて分析し、積分値にて収率を求めた。
反応温度は実施例７９では１６２℃、実施例８０では１３９℃、実施例８１では１０８℃とした。また、反応溶媒として実施例７９ではメシチレン、実施例８０ではｍ−キシレン実施例８１ではトルエンとし、反応時間は２４時間とした。その他の反応条件は実施例３０〜４３と同様である。
一方、比較例９では、金属化合物を添加することなく、その他については実施例７９と同様の条件とした。

その結果、表９に示すように、実施例８６〜８８では良好な収率でアセチルアラニルフェニルアラニンエチルエステルが得られたのに対して、金属化合物を添加しなかった比較例９では、アセチルアラニルフェニルアラニンエチルエステルは、極めて低い収率でしか得られなかった。

（実施例８２及び実施例８３)
触媒として実施例８２ではＬｉＣｌ、実施例８３ではＭｇＣｌ₂を用い、その他について実施例８０と同じ条件下でアミド化反応を行った。その結果、結果を表１０に示すように、Ｎ−アセチルアラニルフェニルアラニンエチルエステルが４０〜４６％の収率で得られた。

（実施例８４〜８７及び比較例１０)
実施例８４〜８７では、カルボン酸としてｔ−ＢＯＣアラニンを用い、アミンとしてフェニルアラニンベンジルエステルを用い、触媒として表１１に示す各種金属化合物を用いてアミド化反応を行い、反応生成物の分析を行った。反応温度は実施例８４では１６２℃、実施例８５〜８７では１３９℃とした。また、反応溶媒として実施例８４ではメシチレン、実施例８５〜８７ではｍ−キシレンとし、反応時間は６時間とした。
一方、比較例１０では、金属化合物は添加することなく、反応時間は２４時間とし、その他については実施例９１の場合と同様とした。その結果、表１１に示すように、実施例８４〜８７ではＮ−t−Ｂｏｃアラニルフェニルアラニンベンジルエステルが得られた。特に塩化第二鉄・６水和物を触媒として用いた実施例８４及び８５において収率が高かった。これに対し、比較例１０では、反応時間を長くしたにもかかわらず、収率は１０％と低かった。

（実施例８８〜９１)
実施例８８〜９１では、Ｌ−ロイシンベンジルエステルと、アミン保護カルボン酸（実施例８８ではＢｏｃ−Ｌ−アラニン、実施例８９ではＢｏｃ−Ｌ−フェニルアラニン、実施例９０ではＢｏｃ−Ｌ−イソロイシン、実施例９１ではＢｏｃ−Ｌ−ロイシン）とを塩化第二鉄・６水和物存在下、メシチレン還流下にて同様のアミド化反応を行ない、同様の分析を行った。

（実施例９２〜９５)
実施例９２〜９５では、Ｌ−アラニンベンジルエステルと、アミン保護カルボン酸（実施例９２ではＢｏｃ−Ｌ−アラニン、実施例９３ではＢｏｃ−Ｌ−フェニルアラニン、実施例９４ではＢｏｃ−Ｌ−イソロイシン、実施例９５ではＢｏｃ−Ｌ−ロイシン）とを、塩化第二鉄・６水和物存在下、メシチレン還流下にて同様のアミド化反応を行ない、同様の分析を行った。

（実施例９６〜９９)
実施例９６〜９９では、Ｌ−バリンベンジルエステルと、アミン保護カルボン酸（実施例９６ではＢｏｃ−Ｌ−アラニン、実施例９７ではＢｏｃ−Ｌ−フェニルアラニン、実施例９８ではＢｏｃ−Ｌ−イソロイシン、実施例９９ではＢｏｃ−Ｌ−ロイシン）とを、塩化第二鉄・６水和物存在下、メシチレン還流下にて同様のアミド化反応を行ない、同様の分析を行った。

（実施例１００〜１０２)
実施例１００〜１０２では、アミノ酸のアミン部位をＦｍｏｃ基（フルオレニルメトキシアルボニル）で保護されたＬ−アラリンと、Ｌ−アラニンベンジルエステル、Ｌ−ロイシンベンジルエステル又はＬ−バリンベンジルエステルとを、塩化第二鉄6水和物存在下、メシチレン還流下にて同様のアミド化反応を行ない、同様の分析を行った。

（実施例１０３〜１０５)
実施例１０３〜１０５は、ベンジルオキシカルボニル基（以下、Ｃｂｚ基）によりL−フェニルアラニンのアミン部位を保護されたＬ−グリシンとのジペプチド（Ｃｂｚ−Ｌ−ｐｈｅ−Ｇｌｙ−ＯＨ）と、Ｌ−アラニンベンジルエステル、Ｌ−バリンベンジルエステル又はＬ−ロイシンベンジルエステルとを、塩化第二鉄6水和物存在下、メシチレン還流下にて同様のアミド化反応を行ない、同様の分析を行った。

こうして得られたＮ−ｔ−Ｂｏｃアラニルフェニルアラニンベンジルエステル等のペプチドは、酸によってｔ−Ｂｏｃ基を脱離させることにより、容易にアミノ基を出現させることができる。また、Ｐｄなどの貴金属触媒下、水素添加することにより、容易にカルボキシル基を出現させることができる。こうして脱保護させて出現したアミノ基やカルボキシル基にさらに同様の操作を加えて、ペプチド鎖を伸ばしていくことができる。

＜カルボン酸と第２アミンとのアミド化反応＞
（実施例１０６）
実施例１０６では、長鎖脂肪酸としてパルミチン酸（６ｍｍｏｌ）と、第二級アミンとしてジヘキシルアミン（６ｍｍｏｌ）とをメシチレン（４０ｍｌ）に溶かし、さらに塩化第二鉄・６水和物（０．１２ｍｍｏｌ）を加えて還流条件下にてアミド化反応を行ない、分析を行った。

（比較例１１）
比較例１１では、触媒を加えることなく、その他については実施例１０６の条件と同様の条件で反応を行なった。

その結果、表１７に示すように、無触媒で反応を行なった比較例１１が収率３０％であったのに対し、塩化第二鉄・６水和物存在下では収率が５０％となり、第二級アミンによるアミド化においても、塩化第二鉄・６水和物は触媒として作用することが分かった。

この発明は、上記発明の実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

Claims

カルボン酸と第１アミン又は第２アミンとを触媒の存在下でアミド化するカルボン酸アミドの製造方法であって、
前記触媒はクロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ハフニウム、インジウム、銅、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム及びリチウムから選ばれた少なくとも一種の金属化合物を含むことを特徴とするカルボン酸アミドの製造方法。
前記カルボン酸、前記第１アミン及び前記第２アミンの少なくとも一種は炭素数が４以上であることを特徴とする請求項１記載のカルボン酸アミドの製造方法。
前記金属化合物は、ハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩及び酸化物から選ばれた少なくとも一種の金属化合物を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のカルボン酸アミドの製造方法。
アミド化反応終了後に触媒を回収し、再使用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のカルボン酸アミドの製造方法。
金属化合物が担体に担持されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のカルボン酸アミドの製造方法。
クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ハフニウム、インジウム、銅、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム及びリチウムから選ばれた少なくとも一種の金属化合物を含み、カルボン酸と第１アミン又は第２アミンとをアミド化することを特徴とするアミド化触媒。
前記金属化合物は、ハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩、酢酸塩及び酸化物から選ばれた少なくとも一種の金属化合物を含むことを特徴とする請求項６記載のアミド化触媒。
金属化合物が担体に担持されていることを特徴とする請求項６又は７のいずれか１項記載のアミド化触媒。
第１のアミノ酸のアミノ基が保護基で保護されたアミノ基保護アミノ酸と、第２のアミノ酸のカルボキシル基が保護基で保護されたカルボキシル基保護アミノ酸とを、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ハフニウム、インジウム、銅、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム及びリチウムから選ばれた少なくとも一種の金属化合物を含む触媒の存在下でアミド化するペプチドの製造方法。
第１のアミノ酸のアミノ基が保護基で保護されたアミノ基保護アミノ酸と、第２のアミノ酸のカルボキシル基が保護基で保護されたカルボキシル基保護アミノ酸とを、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ハフニウム、インジウム、銅、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム及びリチウムから選ばれた少なくとも一種の金属化合物を含む触媒の存在下でアミド化する第１アミド化工程と、
該アミノ基の保護基又は該カルボキシル基の保護基を脱離させる脱保護工程と、
該脱保護工程によって再生したアミノ基又はカルボキシル基と、
該脱保護工程によって再生した官能基がアミノ基である場合にはアミノ基が保護基で保護され、該脱保護工程によって再生した官能基がカルボキシル基である場合にはカルボキシル基が保護基で保護された第３のアミノ酸のカルボキシル基又はアミノ基とを、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、ハフニウム、インジウム、銅、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム及びリチウムから選ばれた少なくとも一種の金属化合物を含む触媒の存在下でアミド化する第２アミド化工程と、
を備えることを特徴とするペプチドの製造方法。