JPWO2019208571A1 - アミダイト化合物及び該化合物を用いたポリヌクレオチドの製造方法 - Google Patents

アミダイト化合物及び該化合物を用いたポリヌクレオチドの製造方法 Download PDF

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Abstract

高純度でのRNAの合成が可能となる式(1)で示されるアミダイト化合物及び該化合物を用いたポリヌクレオチドの製造方法を提供する。(式中、Rは(式中、RaおよびRbは同一又は相異なってメチル基、エチル基又は水素原子を表す。ただしRaおよびRbが同時に水素原子を表すことはない。nは1〜5の整数を表す。)を表し、Baは保護されていてもよい核酸塩基骨格を有する基を表し、G1及びG2は同一又は相異なって水酸基の保護基を表し、G3は同一又は相異なってアルキル基を表す。)

Description

本特許出願は、日本国特許出願2018−083148号(2018年4月24日出願)および日本国特許出願2018−141559号(2018年7月27日出願)に基づくパリ条約上の優先権および利益を主張するものであり、ここに引用することによって、上記出願に記載された内容の全体が本明細書中に組み込まれるものとする。
本発明は、アミダイト化合物及び該化合物を用いたポリヌクレオチドの製造方法に関する。さらに、本発明は、上記アミダイト化合物の中間体化合物及び該中間体化合物の製造方法に関する。
RNAは、RNAプローブ、アンチセンスRNA、リボザイム、siRNA、アプタマーなどとして利用可能であり、有用な素材である。
RNAは固相合成法などにより合成可能であり、固相合成法ではヌクレオシドのホスホロアミダイト(以下、「アミダイト」と称する)が原料として用いられる。このようなアミダイトの2’位の水酸基の保護基としては、例えば、TBDMS(t−ブチルジメチルシリル)、TOM(トリイソプロピルシリルオキシメチル)、ACE(ビス(2−アセトキシエトキシ)メチル)等が知られている。さらにアミダイトの2’位の水酸基の保護基として、特許文献1及び2が開示する保護基が報告されているが、これらの保護基を有するアミダイトを使用するRNAの合成方法は、得られるRNAの収率や純度の点で必ずしも満足のいくものではない。
特許第5157168号公報 特許第5554881号公報
本発明は、高純度でのRNAの合成が可能となるアミダイト化合物及び該化合物を用いたポリヌクレオチドの製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、上記アミダイト化合物の中間体化合物及び該中間体化合物の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、アミダイトの2’位の水酸基の保護基として、以下の基を使用することで高純度でのRNAの合成が可能となるという知見を得た。
Figure 2019208571
(式中、RおよびRは同一又は相異なってメチル基、エチル基又は水素原子を表す。ただしRおよびRが同時に水素原子を表すことはない。
nは1〜5の整数を表す。)
本発明は、これら知見に基づき、更に検討を重ねて完成されたものであり、以下のアミダイト化合物、該化合物を用いたポリヌクレオチドの製造方法、エーテル化合物、及び該エーテル化合物の製造方法を提供するものである。
本発明は以下の項に記載する実施態様を含むが、これらに限定されるものではない。
項1. 式(1)で示されるアミダイト化合物。
Figure 2019208571
(式中、Rは、式:
Figure 2019208571
(式中、RおよびRは同一又は相異なってメチル基、エチル基又は水素原子を表す。ただしRおよびRが同時に水素原子を表すことはない。
nは1〜5の整数を表す。)を表し、
は保護されていてもよい核酸塩基骨格を有する基を表し、
及びGは同一又は相異なって水酸基の保護基を表し、
は同一又は相異なってアルキル基を表す。)
項2. Rがメチル基またはエチル基であり、Rが水素原子である、項1に記載のアミダイト化合物。
項3. Gが以下の基である、項1又は2に記載のアミダイト化合物。
Figure 2019208571
(式中、R、R及びRは同一又は相異なって水素又はアルコキシ基を表す。)
項4. Gが以下の基である、項1〜3のいずれか一項に記載のアミダイト化合物。
Figure 2019208571
項5. Gがイソプロピル基である、項1〜4のいずれか一項に記載のアミダイト化合物。
項6. 項1〜5のいずれか一項に記載のアミダイト化合物を固相合成反応に供する工程を含む、式(2):
Figure 2019208571
(式中、Bは同一又は相異なって保護されていてもよい核酸塩基骨格を有する基を表し、
Xは酸素原子又は硫黄原子を表し、
mは正の整数を表す。)
で示されるポリヌクレオチド骨格を含有する化合物の製造方法。
項7. 式(2)のポリヌクレオチド骨格を含有する化合物が、前記アミダイト化合物を用いる固相合成反応で生成する式(3):
Figure 2019208571
(式中、Bは同一又は相異なって保護されていてもよい核酸塩基骨格を有する基を表し、
Xは酸素原子又は硫黄原子を表し、
Rは同一又は相異なって、式:
Figure 2019208571
(式中、RおよびRは同一又は相異なってメチル基、エチル基又は水素原子を表す。ただしRおよびRが同時に水素原子を表すことはない。
nは1〜5の整数を表す。)を表し、
mは正の整数を表す。)
で示されるオリゴヌクレオチド骨格を有する化合物にテトラアルキルアンモニウムフルオライドを反応させる工程で生成した化合物である、項6に記載の製造方法。
項8. Rがメチル基またはエチル基であり、Rが水素原子である、項7に記載の製造方法。
項9. n=1である、項6〜8のいずれか一項に記載の製造方法。
項10. 式(4)で示されるエーテル化合物。
Figure 2019208571
(式中、R、Rおよびnは、項1に定義のとおりであり、RはC1〜C6アルキル基、又はフェニル基を表す。)
項11. Rがメチル基またはエチル基であり、Rが水素原子であり、Rがメチルである、項10に記載のエーテル化合物。
項12. n=1である、項10または11に記載の化合物。
項13. 工程a:式(5):
Figure 2019208571
(式中、RおよびRは同一又は相異なってメチル基、エチル基又は水素原子を表す。ただしRおよびRが同時に水素原子を表すことはない。)
で示される化合物とシアン化物イオンとを反応させる工程、及び
工程b:酸化剤及び酸存在下、溶媒中で、工程aで得られた式(6):
Figure 2019208571
(式中、RおよびRは前記定義のとおりである。)
で示される3−ヒドロキシアルキルニトリルとビス(メチルチオメチル)エーテルとを反応させる工程、
を含む、式(7):
Figure 2019208571
(式中、RおよびRは前記定義のとおりである。)
で示されるエーテル化合物の製造方法。
項14. Rがメチル基またはエチル基であり、Rが水素原子である、項13に記載の製造方法。
項15. Rがメチル基であり、Rが水素原子である、項13に記載の製造方法。
項16. 工程A:3−アミノクロトノニトリルを加水分解する工程、
工程B:工程Aで得られたシアノアセトンを還元して、3−ヒドロキシブタンニトリルを得る工程、および
工程C:酸化剤及び酸存在下、溶媒中で、工程Bで得られた3−ヒドロキシブタンニトリルとビス(メチルチオメチル)エーテルとを反応させる工程、
を含む、式(8):
Figure 2019208571
で示される項15に記載の製造方法。
項17. 式(9):
Figure 2019208571
(式中、Bは、保護されていてもよい核酸塩基骨格を有する化合物を表し、Gは、水酸基の保護基を表す。)
で示される化合物を、酸化剤の存在下、式(4):
Figure 2019208571
(式中、RおよびRは同一又は相異なってメチル基、エチル基又は水素原子を表す。ただしRおよびRが同時に水素原子を表すことはない。
はC1〜C6アルキル基、又はフェニル基である。
nは、1〜4の整数を表す。)
で示される化合物と、反応させることを特徴とする、式(10):
Figure 2019208571
(式中、B、R、R、nおよびGは、前記の定義のとおりである。)
で示される化合物の製造方法。
項18. 反応溶媒として、テトラヒドロピランまたは4−メチルテトラヒドロピランを用いる、項17に記載の製造方法。
項19. 式(10)の化合物をさらに脱保護して、式(11):
Figure 2019208571
(式中、B、R、Rおよびnは、前記の定義のとおりである。)
で示される化合物を得る工程、
式(11)の化合物の5’の水酸基を選択的に保護して、式(12):
Figure 2019208571
(式中、B、R、Rおよびは、前記の定義のとおりであり、Gは、水酸基の保護基を表す。)
で示される化合物を得る工程、
式(12)の化合物を式(13):
Figure 2019208571
(式中、Gは水酸基の保護基を表し、Gは同一又は相異なってアルキル基を表す。)
で表されるホスホロジアミダイトと反応させる工程、
を含む、項1に記載の式(1)の化合物の製造方法。
項20. Gは、G4−1またはG4−2構造を有する項19に記載の製造方法。
Figure 2019208571
項21. 式(10):
Figure 2019208571
(式中、RおよびRは同一又は相異なってメチル基、エチル基又は水素原子を表す。ただしRおよびRが同時に水素原子を表すことはない。
nは1〜5の整数を表し、
は保護されていてもよい核酸塩基骨格を有する基を表し、
は、保護基を表す。)
で示される化合物。
項22. 式(11):
Figure 2019208571
(式中、B、R、Rおよびnは、項21に定義のとおりである。)
で示される化合物。
項23. 式(12):
Figure 2019208571
(式中、B、R、Rおよびは、項21に定義のとおりであり、Gは、水酸基の保護基を表す。)
で示される化合物。
項24.前記式(1)のアミダイト化合物のRNAの製造における使用。
本発明のアミダイト化合物によれば、固相合成法においてRNAを高い純度で簡便に製造することが可能となる。
以下、本発明について詳細に説明する。
なお、本明細書において「含む(comprise)」とは、「本質的にからなる(essentially consist of)」という意味と、「のみからなる(consist of)」という意味をも包含する。
本発明のアミダイト化合物は、式(1)で表されることを特徴とする。
Figure 2019208571
(式中、Rは、
Figure 2019208571
(式中、RおよびRは同一又は相異なってメチル基、エチル基又は水素原子を表す。ただしRおよびRが同時に水素原子を表すことはない。
nは1〜5の整数を表す。)を表し、
は保護されていてもよい核酸塩基骨格を有する基を表し、
及びGは同一又は相異なって水酸基の保護基を表し、
は同一又は相異なってアルキル基を表す。)
における核酸塩基は、特に限定されない。当該核酸塩基としては、アデニン、シトシン、グアニン、ウラシル、チミン、5−メチルシトシン、シュードウラシル、1−メチルシュードウラシルなどが挙げられる。また、核酸塩基は、置換基により置換されていてもよい。そのような置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アシル基、アルキル基、アリールアルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、シアノアルキル基、ヒドロキシ基、ヒドロキシメチル基、アシルオキシメチル基、アミノ基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、カルボキシ基、シアノ基、およびニトロ基など、並びにそれらの2種類以上の置換基の組み合わせが挙げられる。
核酸塩基が環外にアミノ基を有する場合、当該アミノ基の保護基としては、特に限定されず、公知の核酸化学で用いられる保護基を使用することができ、そのような保護基としては、例えば、メチル基、ベンゾイル基、4−メトキシベンゾイル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基、フェニルアセチル基、フェノキシアセチル基、4−tert−ブチルフェノキシアセチル基、4−イソプロピルフェノキシアセチル基、および(ジメチルアミノ)メチレン基など、並びにそれらの2種類以上の保護基の組み合わせが挙げられる。
は、より具体的には下記式
Figure 2019208571
(式中、Rは水素原子、メチル基、フェノキシアセチル基、4−tert−ブチルフェノキシアセチル基、4−イソプロピルフェノキシアセチル基、フェニルアセチル基、アセチル基又はベンゾイル基を表し、
は水素原子、アセチル基、イソブチリル基又はベンゾイル基を表し、
は水素原子、フェノキシアセチル基、4−tert−ブチルフェノキシアセチル基、4−イソプロピルフェノキシアセチル基、フェニルアセチル基、アセチル基又はイソブチリル基を表し、
は2−シアノエチル基を表し、
は水素原子、メチル基、ベンゾイル基、4−メトキシベンゾイル基又は4−メチルベンゾイル基を表し、
はジメチルアミノメチレン基を表す。)
のいずれかで表される基を表す。
としては、保護基として機能し得るものであれば特に制限なく使用することができ、アミダイト化合物で使用される公知の保護基を広く使用することができる。
としては、好ましくは、以下の基である。
Figure 2019208571
(式中、R、R及びRは同一又は相異なって水素又はアルコキシ基を表す。)
、R及びRは、1つが水素であり、残りの2つがアルコキシ基であることが好ましく、アルコキシ基としてはメトキシ基が特に好ましい。
としては、保護基として機能し得るものであれば特に制限なく使用することができ、アミダイト化合物で使用される公知の保護基を広く使用することができる。Gとしては、例えば、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、ハロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールアルキル基、シクロアルケニル基、シクロアルキルアルキル基、シクリルアルキル基、ヒドロキシアルキル基、アミノアルキル基、アルコキシアルキル基、ヘテロシクリルアルケニル基、ヘテロシクリルアルキル基、ヘテロアリールアルキル基、シリル基、シリルオキシアルキル基、モノ、ジ又はトリアルキルシリル基、モノ、ジ又はトリアルキルシリルオキシアルキル基などが挙げられ、これらは1つ以上の電子求引基で置換されていてもよい。
としては、好ましくは、電子求引基で置換されたアルキル基である。当該電子求引基としては、例えば、シアノ基、ニトロ基、アルキルスルホニル基、ハロゲン、アリールスルホニル基、トリハロメチル基、トリアルキルアミノ基などが挙げられ、好ましくはシアノ基である。
としては、特に好ましくは、以下の基である。
Figure 2019208571
は、2つのGが互いに結合して環状構造を形成していてもよい。Gとしては、両方がイソプロピル基であることが好ましい。
アルキル基は、直鎖状又は分岐鎖状のいずれでもよく、好ましくは炭素数1〜12のアルキル基、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基である。アルキル基としては、例えば、メチル、エチル、n−プロビル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、及びヘキシルが挙げられる。ここでのアルキル基には、アルコキシ基などのアルキル部分も含まれる。
は、好ましくはメチルである。nは、好ましくは1〜4の整数、より好ましくは1〜3の整数、更に好ましくは1又は2、特に好ましくは1である。
また、本発明のアミダイト化合物は、フリーの状態又は塩の状態で使用することができる。本発明のアミダイト化合物の塩としては、特に制限されず、例えば、ナトリウム塩、マグネシウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、アルミニウム塩等の無機塩基との塩;メチルアミン、エチルアミン、エタノールアミン等の有機塩基との塩;リジン、オルニチン、アルギニン等の塩基性アミノ酸との塩及びアンモニウム塩が挙げられる。当該塩は、酸付加塩であってもよく、かかる塩としては、具体的には、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸等の鉱酸;ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ酸、マロン酸、リンゴ酸、酒石酸、フマル酸、コハク酸、乳酸、マレイン酸、クエン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、エタンスルホン酸等の有機酸;および、アスパラギン酸、グルタミン酸等の酸性アミノ酸との酸付加塩が挙げられる。本発明のアミダイト化合物には、塩、水和物、溶媒和物、結晶多形なども含まれる。
本発明のアミダイト化合物は、特許第5157168号公報、特許第5554881号公報などに記載された公知の方法や、後述する実施例に記載の方法に則して又は必要によりこれらの方法に適宜変更を加えた方法により製造することができる。
また、本発明のアミダイト化合物の具体例としては、実施例の表1に示す化合物が挙げられる。
本発明には、式(1)で示されるアミダイト化合物の製造中間体化合物も包含される。そのような中間体化合物としては、式(4)で示されるエーテル化合物が挙げられる。
Figure 2019208571
(式中、RおよびRは同一又は相異なってメチル基、エチル基又は水素原子を表す。ただしRおよびRが同時に水素原子を表すことはない。
nは1〜5の整数を表す。
はC1〜C6アルキル基、又はフェニル基である。)
式(4)で示されるエーテル化合物は、例えばビス(アルキルチオメチル)エーテルまたはビス(フェニルチオメチル)エーテルと3−ヒドロキシ−3−アルキルプロパンニトリルとを、酸化剤及び酸存在下、溶媒中で反応させることにより製造することができる。
Figure 2019208571
ビス(アルキルチオメチル)エーテルまたはビス(フェニルチオメチル)エーテルは、例えば下式に示す通り、ビスクロロメチルエーテルまたはビス(アリールオキシメチル)エーテルと対応するアルキルメルカプタンまたはフェニルメルカプタンとを反応させることによって得ることができる。ビス(アリールオキシメチル)エーテルとしては例えば、ビス(2,4,6−トリクロロフェニルオキシメチル)エーテルが挙げられる。
Figure 2019208571
また後述する実施例に記載の方法に則して又は必要によりこれらの方法に適宜変更を加えた方法によっても製造することができる。
式(4)のエーテル化合物の一例である式(7)の化合物を製造する工程aおよび工程bについて、説明する。
工程aについて以下説明する。
シアン化物イオンとしては、例えば、シアン化ナトリウム、シアン化カリウム、シアン化銅、トリメチルシリルシアニドなどに由来するシアン化物イオンを使用することができる。
トリメチルシリルシアニドを用いる場合、塩基を添加することが好ましい。
本反応における塩基としては、例えば、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、および水酸化アンモニウムなど、並びにこれらの2種類以上の組み合わせが挙げられる。本発明においては、水酸化リチウム及び水酸化リチウム一水和物が好ましく用いられる。塩基の量は、式(5)で示されるエポキシ化合物に対して、通常0.01〜1当量であり、好ましくは0.1〜0.3当量である。
シアン化物イオンの量は、式(5)で示される化合物に対して、通常0.3〜2当量であり、好ましくは0.6〜0.8当量である。
本反応の反応温度は、通常−20〜40℃であり、好ましくは0〜35℃である。本反応の反応時間は、通常0.5〜24時間であり、好ましくは通常1〜5時間である。
工程bについて、以下説明する。
酸化剤としては、例えば、N−クロロスクシンイミド、N−ブロモスクシンイミド、N−ヨードスクシンイミド等のN−ハロゲン化スクシンイミド、1,3−ジヨード−5,5−ジメチルヒダントイン等のN−ハロゲン化ヒダントイン、および塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン等、並びにこれらの2種類以上の組み合わせが挙げられる。本発明においては、N−ハロゲン化スクシンイミドが好ましく用いられ、N−ヨードスクシンイミドが更に好ましく用いられる。
酸は、特に限定されないが、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸及びその塩、パーフルオロアルキルスルホン酸及びその塩、並びにアルキルスルホン酸及びその塩、並びにこれらの2種類以上の組み合わせが挙げられる。塩としては、例えば、銅塩及び銀塩が挙げられる。酸としては、具体的には、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、カンファースルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、およびトリフルオロメタンスルホン酸銀など、並びにこれらの2種類以上の組み合わせが挙げられる。本発明においては、トリフルオロメタンスルホン酸が好ましく用いられる。
溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、シクロペンチルメチルエーテル、ジオキサン、ジクロロメタン、およびトルエンなど、並びにこれらの2種類以上の組み合わせが挙げられる。本発明においては、テトラヒドロフランが好ましく用いられる。
3−ヒドロキシアルキルニトリルの量は、ビス(アルキルチオメチル)エーテルもしくはビス(フェニルチオメチル)エーテルに対して、通常0.5〜2.0当量であり、好ましくは0.8〜1.5当量である。酸化剤の量は、ビス(アルキルチオメチル)エーテルもしくはビス(フェニルチオメチル)エーテルに対して、通常0.5〜2当量であり、好ましくは0.7〜1.2当量である。酸の量は、ビス(アルキルチオメチル)エーテルもしくはビス(フェニルチオメチル)エーテルに対して、通常0.001〜2.0当量であり、好ましくは0.01〜0.1当量である。
本反応の反応温度は、通常−80℃〜0℃であり、好ましくは−50℃〜−30℃である。本反応の反応時間は、通常1〜24時間であり、好ましくは2〜6時間である。
反応の終了は例えば、反応マスの一部をサンプリングし、GC、TLC、LC等の分析法により確認することができる。反応終了後は、反応マスにトリエチルアミン等の塩基を加えて反応を停止させてもよい。反応マスを水に注加し、有機溶媒抽出、洗浄、濃縮等の通常の後処理操作に付すことにより、式(7)で示されるエーテル化合物を含む残渣を得ることができる。当該残渣を、蒸留やカラムクロマトグラフィー等の精製操作に付すことにより、高純度の式(7)で示されるエーテル化合物を得ることができる。
前記態様において、好ましくは、Rは、メチル基またはエチル基であり、Rは、水素原子であり、Rはメチル基である。より好ましくは、Rは、メチル基であり、Rは、水素原子であり、Rはメチル基である。
以下のような方法で製造することもできる。
これらの化合物のうち、式(8)の化合物は、以下の工程A〜Cを含む製造方法により製造することができる。
Figure 2019208571
工程A:3−アミノクロトノニトリルを加水分解する工程、
工程B:工程Aで得られたシアノアセトンを還元する工程、及び
工程C:酸化剤及び酸存在下、溶媒中で、工程Bで得られた3−ヒドロキシブタンニトリルとビス(メチルチオメチル)エーテルとを反応させる工程。
工程A:
Figure 2019208571
本反応では、3−アミノクロトノニトリルを加水分解することでシアノアセトンを得ることができる。
加水分解は、例えば、3−アミノクロトノニトリルと酸を水の存在下、混合することにより行うことができる。酸としては、含水酸であっても、または無水酸であってもよく、例えば、塩酸、硫酸、メタンスルホン酸などが挙げられる。本発明においては、塩酸が好ましく用いられる。本反応は、酸として無水酸を使用する場合には、水を添加することによる水の存在下で行い、一方で、酸として含水酸を使用する場合には、水を添加してもしなくてもよい。
酸の量は、3−アミノクロトノニトリルに対して、通常1〜10当量であり、好ましくは1〜1.5当量である。
本反応の反応温度は、通常−20〜100℃であり、好ましくは0〜85℃である。本反応の反応時間は、通常1〜24時間であり、好ましくは1〜4時間である。
工程B:
Figure 2019208571
工程Bの還元工程で用いる還元剤としては、例えば、水素化ホウ素ナトリウムなどの金属還元剤が挙げられる。
還元剤の量は、シアノアセトンに対して、通常0.25〜2当量であり、好ましくは0.5〜1当量である。
本反応は溶媒中で行うことができ、溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、4−メチルテトラヒドロピラン、シクロペンチルメチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル系溶媒、及びメタノール、エタノールなどのアルコール系溶媒、並びにこれら溶媒の2種類以上の組み合わせが挙げられる。本発明においては、テトラヒドロフランが好ましく用いられる。
また、本還元工程は、酵母を用いるなどの生物学的な方法によっても行うことができる。
本反応の反応温度は、通常−20〜60℃であり、好ましくは0〜35℃である。本反応の反応時間は、通常0.5〜24時間であり、好ましくは通常1〜4時間である。
工程C:
Figure 2019208571
工程Cの反応は、酸化剤(例えば、ハロゲン化剤)存在下にアルコールにビス(メチルチオメチル)エーテルを反応させて実施される。かかるハロゲン化剤としては、例えば、N−クロロスクシンイミド、N−ブロモスクシンイミド、N−ヨードスクシンイミド等のN−ハロゲン化スクシンイミド、1,3−ジヨード−5,5−ジメチルヒダントイン等のN−ハロゲン化ヒダントイン、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン等が挙げられる。本発明においては、N−ハロゲン化スクシンイミドが好ましく用いられ、N−ヨードスクシンイミドが更に好ましく用いられる。
この反応において用いる酸の種類は、特に限定されないが、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸及びその塩、パーフルオロアルキルスルホン酸及びその塩、並びにアルキルスルホン酸及びその塩が挙げられる。塩としては、例えば、銅塩及び銀塩が挙げられる。酸としては、具体的には、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸銀などが挙げられる。本発明においては、トリフルオロメタンスルホン酸が好ましく用いられる。
溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、4−メチルテトラヒドロピラン、シクロペンチルメチルエーテル、ジオキサン、ジクロロメタン、トルエンなどが挙げられる。本発明においては、テトラヒドロフランが好ましく用いられる。
3−ヒドロキシブタンニトリルの量は、ビス(メチルチオメチル)エーテルに対して、通常0.5〜2.0当量であり、好ましくは0.8〜1.5当量である。酸化剤の量は、ビス(メチルチオメチル)エーテルに対して、通常0.5〜2当量であり、好ましくは0.7〜1.2当量である。酸の量は、ビス(メチルチオメチル)エーテルに対して、通常0.001〜2.0当量であり、好ましくは0.01〜0.1当量である。
本反応の反応温度は、通常−80℃〜0℃であり、好ましくは−50℃〜−30℃である。本反応の反応時間は、通常1〜24時間であり、好ましくは2〜6時間である。
反応の終了は例えば、反応マスの一部をサンプリングし、GC、TLC、LC等の分析法により確認することができる。反応終了後は、反応マスにトリエチルアミン等の塩基を加えて反応を停止させてもよい。反応マスを水に注加し、有機溶媒抽出、洗浄、濃縮等の通常の後処理操作に付すことにより、式(8)で示されるエーテル化合物を含む残渣を得ることができる。当該残渣を、蒸留やカラムクロマトグラフィー等の精製操作に付すことにより、高純度の式(8)で示されるエーテル化合物を得ることができる。
本発明のアミダイト化合物は、固相合成法においてRNAを製造するための材料として使用することができる。本発明のアミダイト化合物を固相合成法において使用することで、高い純度でRNAを製造することが可能となる。
本発明の下記式(2)で示されるポリヌクレオチド骨格を含有する化合物の製造方法は、上記のアミダイト化合物を用いて固相合成反応を行う工程を含むことを特徴とする。
Figure 2019208571
(式中、Bは同一又は相異なって保護されていてもよい核酸塩基骨格を有する基を表し、
Xは酸素原子又は硫黄原子を表し、
mは正の整数を表す。)
また、本発明の製造方法は、式(3)で示されるオリゴヌクレオチド骨格を有する化合物をテトラアルキルアンモニウムフルオライドにより処理して式(2)で示されるオリゴヌクレオチド骨格を有する化合物を得る工程を含むこともできる。
Figure 2019208571
(式中、Bは同一又は相異なって保護されていてもよい核酸塩基骨格を有する基を表し、
Xは酸素原子又は硫黄原子を表し、
Rは同一又は相異なって、式:
Figure 2019208571
(式中、RおよびRは、同一又は相異なって、メチル基、エチル基または水素原子を表す。ただし、RおよびRが、同時に水素原子を表すことはない。
nは1〜5の整数を表す。)
を表し、
mは正の整数を表す。)
式(2)及び(3)のB及びmは、式(1)のものと同様である。
mは、特に制限されず、好ましくは2〜300の整数である。
本発明において「ポリヌクレオチド骨格を含有する化合物」とは、少なくとも1つのRNAを含む化合物であって、好ましくはRNAのみからなる化合物を意味する。
固相合成反応は、ホスホロアミダイト法などの公知の方法(例えば、特許第5157168号公報及び特許第5554881号公報に記載された方法)に従い実施することができる。また、市販されている核酸の自動合成装置等を用いて実施することができる。
式(2)で示されるポリヌクレオチド骨格を含有する化合物の製造方法は、具体的には、(A)固相担体に担持した第1のアミダイト化合物の5’位の水酸基(例えば、式(1)のG)を脱保護する工程、(B)工程(A)で生成した脱保護したアミダイト化合物を第2のアミダイト化合物と縮合させる工程、(C)工程(B)における未反応の化合物の5’位の水酸基をキャッピングする任意の工程、(D)(B)あるいは(C)で生成した縮合物の亜リン酸基をリン酸基又はチオリン酸基に変換する工程、(E)工程(D)で得られた化合物を固相担体から切り出し、2’位及び核酸塩基の水酸基を脱保護する工程、(F)5’位の水酸基を脱保護する工程などの工程を含む。(A)〜(D)の工程を繰り返すことにより、所望の鎖長のポリヌクレオチド骨格を含有する化合物(例えば、式(3)の化合物)を製造することができる。
式(3)で示されるオリゴヌクレオチド骨格を有する化合物を、好ましくはテトラアルキルアンモニウムフルオライドにより処理することにより、2’位の保護基が脱離され、式(2)で示されるオリゴヌクレオチド骨格を有する化合物を製造することができる。当該反応の反応条件(反応温度、反応時間、試薬の量など)は公知の方法に従った条件を採用することができる。
本発明の製造方法で得られた式(2)で示されるオリゴヌクレオチド骨格を有する化合物は、必要により単離及び精製を行い得る。通常、RNAを沈殿、抽出及び精製する方法を用いることで、単離することができる。具体的には、反応後の溶液にエタノール、イソプロピルアルコールなどのRNAに対して溶解性の低い溶媒を加えることでRNAを沈殿させる方法や、フェノール/クロロホルム/イソアミルアルコール(例えば、フェノール/クロロホルム/イソアミルアルコール=25/24/1)の溶液を反応溶液に加え、RNAを水層に抽出させる方法が採用される。その後、逆相カラムクロマトグラフィー、陰イオン交換カラムクロマトグラフィー、アフィニティカラムクロマトグラフィー等の公知の高速液体クロマトグラフィー(HPLC)の手法などにより単離、精製することができる。
本発明の製造方法により、従来より高純度でRNAを製造することが可能となる。
本発明アミダイト化合物および式(4)で表されるエーテル化合物の製造における反応条件は特に限定されない。式(4)で表されるエーテル化合物はフローリアクターを用いて合成することもできる。
本発明アミダイト化合物に含まれる不純物を削減する目的で、パラジウムなどの遷移金属触媒存在下、水素による還元工程あるいはマグネシウム等による還元工程を追加することもできる。
3−ヒドロキシブタンニトリルは、文献1)Chemical Communications, 2011, 47,(12), 3613、文献2)Applied Microbiology and Biotechnology, 2016, 100, (3), 1241、文献3)Journal of Organic Chemistry, 2010, 75(21), 7092、および文献4)中国特許 CN 107602497を参考に、乳酸あるいはアセトアルデヒドを原料とする下記の製造ルートによっても合成することができる。
Figure 2019208571
式(1)の化合物は、下記スキーム1の工程1、2、3および4により、式(9)の化合物から製造することができる。
式(9)の化合物において、Bは、前記と同じ意味を表し、Gは、典型的には、下記のG−1またはG−2構造を有する。
Figure 2019208571
これらの化合物は、市販品を購入することもできるし、例えば、Tetrahedron Letters, 2005, 46, 2961に記載の方法により製造することもできる。
工程1(エーテル化工程)
エーテル化工程は、式(9)の化合物を式(4)の化合物と反応させて実施される。この反応は、通常、酸化剤を添加して実施される。この工程において用いる酸化剤は、特に限定されないが、N−クロロスクシンイミド、N−ブロモスクシンイミド、N−ヨードスクシンイミド、ヨウ素、1,3−ジヨード−5、5‘−ジメチルヒダントイン、臭素および塩素からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。
この工程においては、酸を添加することも可能であり、用いる酸は特に限定されないが、ペルフルオロアルキルカルボン酸、ペルフルオロアルキルスルホン酸、アルキルスルホン酸およびそれらの塩からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。
この工程において用いる反応溶媒は、特に限定されないが、例えば、ジエチルエーテル、THF(テトラヒドロフラン)、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、4−メチルテトラヒドロピラン、ジメトキシエタン、ジグリム、シクロペンチルメチルエーテル、ジオキサン等のエーテル、またはアセ卜ニトリル等のニトリル、トルエン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の芳香族炭化水素、ジクロロメタン等、並びにこれら溶媒の2種類以上の組み合わせが挙げられる。好ましい溶媒としては、ジエチルエーテル、THF(テトラヒドロフラン)、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、4−メチルテトラヒドロピラン、ジメトキシエタン、ジグリム、シクロペンチルメチルエーテル、ジオキサン等のエーテルが挙げられる。より好ましい溶媒は、テトラヒドロピラン、4−メチルテトラヒドロピランが挙げられる。
この工程において反応時聞は、特に限定されないが、例えば、10分〜12時間、好ましくは10分〜6時間である。
この工程において反応温度は、特に限定されないが、例えば−80〜30℃、好ましくは、−60〜10℃である。
この工程において前記式(4)で表されるエーテル化合物の濃度も、特に限定されず、適宜設定可能である。
この工程において前記式(4)で表されるエーテル化合物のモル数は、式(9)で表される化合物のモル数に対し、例えば0.5〜2倍、好ましくは0.8〜1.5倍である。
この工程において前記酸化剤のモル数は、式(9)で表される化合物のモル数に対し、例えば0.5〜10倍、好ましくは0.8〜6倍である。
工程2(脱保護工程)
前記工程1で得られた式(10)の化合物は、脱保護反応に供して式(11)の化合物に変換される。脱保護工程は、公知の方法で実施できるが、典型的には、溶媒中、フッ化水素/トリエチルアミンあるいはフッ化水素/ピリジンを作用させ、脱保護することができる。
工程3(5’水酸基の保護工程)
前記工程で得られた式(11)の化合物は、保護工程に供され、保護基の導入は、公知の方法で実施できるが、典型的には、ピリジン中、化合物(11)に4,4’−ジメトキシトリチルクロリドを反応させて保護基が導入され、化合物(12)が製造される。
工程4(アミダイト化工程)
この工程は前記工程で得られた式(12)の化合物に、式(13)の化合物を反応させることによって実施される。典型的には、ジイソプロピルアンモニウムテトラゾリドの存在下、式(13)の化合物として2−シアノエチルーN,N,N’,N’−テトライソプロピルホスホロジアミダイトを反応させて行われる。アミダイト化は、特許第5554881号公報の実施例2〜5に記載された方法に準じて行うことができる。
Figure 2019208571
以上説明のとおり、式(9)、(10)、(11)および(12)の化合物は、式(1)のアミダイト化合物の製造に使用することができる。これらの化合物の好ましい態様においては、n=1である。
以下、本発明を更に詳しく説明するため実施例を挙げる。しかし、本発明はこれら実施例等になんら限定されるものではない。
本明細書中、以下の略号を使用する。
PMM=(((1−シアノプロパン−2−イル)オキシ)メトキシ)メチル基、BMM=(((1−シアノブタン−2−イル)オキシ)メトキシ)メチル基、TBM=(((1−シアノ−2−メチルプロパン−2−イル)オキシ)メトキシ)メチル基、PMM2=((2−シアノプロポキシ)メトキシ)メチル基、CPM=((1−シアノプロパン−2−イル)オキシ)メチル基;A=アデニン、G=グアニン、C=シトシン、U=ウラシル。
PMMアミダイトの製造
製造例1
1)3−ヒドロキシブタンニトリルの製造
Figure 2019208571
酸化プロピレン(12.4g、0.21mol)に水酸化リチウム一水和物(1.8g、42.8mmol)を加え、4℃に冷却し、トリメチルシリルシアニド(15.5g、0.15mol)をゆっくり滴下した。滴下完了し数十分経過後、内温が35℃まで上昇した。そのまま氷浴(内温5℃)で30分間、10〜15℃にて1時間、更に室温(25℃)にて30分間攪拌した。反応液に水(15mL)を加え室温にて30分間攪拌した。その後、ジエチルエーテル(50mL×3回)抽出、飽和食塩水洗浄、無水硫酸ナトリウム乾燥を行い、溶媒を留去したところ、無色透明液状の粗3−ヒドロキシブタンニトリル10.6g(収率84%)を得た。
2)PMM化剤の製造
Figure 2019208571
ビス(メチルチオメチル)エーテル(32.41g、0.234mol、2.0eq.)をDry THF(300mL)に溶解、モレキュラーシーブス4A(32g)を加え10分間攪拌した。混合物を−50℃まで冷却し、トリフルオロメタンスルホン酸(TfOH)(0.88mL、5.85mmol、0.05eq.)とN−ヨードスクシンイミド(NIS)(31.5g、0.140mol、1.2eq.)とを添加、そこに粗3−ヒドロキシブタンニトリル(10g、0.117mol)を滴下し、−50〜−45℃付近にて2時間攪拌した。反応液に飽和亜硫酸ナトリウム水溶液(150mL)、飽和炭酸水素ナトリウム(150mL)及び酢酸エチル(300mL)を加え、0〜10℃で10分間攪拌した。分液後、有機層を飽和食塩水(150mL)にて洗浄し、無水硫酸マグネシウムにて乾燥後、減圧下溶媒を留去した。残渣をシリカゲルクロマトグラフィー精製(Hexane/AcOEt=10/1〜5/1、シリカ800mL)し、黄色液状物のPMM化剤を5.9g(収率28%)得た。GC/FIDにて純度分析した結果、純度97.2%であった。
PMM化剤
Figure 2019208571
淡黄色透明液体
1H-NMR (CDCl3): δ 4.93-4.84 (m, 2H) 4.75(s, 2H) 4.06-4.00 (m, 1H) 2.57 (t, 2H), 2.17(s, 3H) 1.35 (d, 3H)
なお、ビス(メチルチオメチル)エーテルの製造方法は、特開2016−50203号公報を参照。
製造例2
1)シアノアセトンの製造
Figure 2019208571
3−アミノクロトノニトリル(50g、0.609mol)と6N塩酸(143mL)を混合し、バス温度60℃にて1時間撹拌後、室温まで放冷、析出物をろ過により除去した。反応溶液をジクロロメタン(250mL)で抽出後、有機層を硫酸マグネシウムによって乾燥した。ロータリーエバポレーターで溶媒を留去後、析出物をろ過により除き、真空ポンプで乾燥してシアノアセトン(41.4g、収率81%、GC純度99.4%)を得た。
2)3−ヒドロキシブタンニトリル
Figure 2019208571
THF(207mL)に水素化ホウ素ナトリウム(11.35g、0.30mol)を添加し、氷浴で冷却後、シアノアセトン(41.4g、0.50mol)のTHF(41mL)溶液を滴下した(内温0〜8℃、滴下時間35分)。氷浴下で更に30分間撹拌後、水(100mL)を添加し、酢酸エチル(200mL)で抽出した。有機層を飽和食塩水処理及び硫酸マグネシウムで乾燥後、析出した固体をろ過により除いた。ロータリーエバポレーター及び真空ポンプにより溶媒を留去し黄色液体(38g)を得た。得られた液体を減圧蒸留により精製し(70〜80Pa、バス温度70℃)、3−ヒドロキシブタンニトリル(29.5g、収率69.5%、GC純度99.1%)を得た。
3)PMM化剤の製造
Figure 2019208571
ビスメチルチオメチルエーテル(7.45g、53.9mmol)、モレキュラーシーブス4A(7.5g)及びTHF(111mL)を混合し、冷却後(−60〜−55℃)、N−ヨードスクシンイミド(NIS)(14.4g、1.19equiv.)、トリフルオロメタンスルホン酸(TfOH)(143μL、0.030equiv.)及び3−ヒドロキシブタンニトリル(5.0g、1.09equiv.)を添加した。−50〜−45℃にて4時間撹拌後、トリエチルアミン(5.1mL)を滴下した。反応容器を水浴に漬けて反応液を10℃付近まで昇温した後、事前に調整しておいた10℃の水溶液(チオ硫酸ナトリウム5水和物21.8gと重曹7.7gと水165mL)に反応液を注いだ。酢酸エチル(50mL)を加えて、10〜15℃にて30分間撹拌し、セライト(7.5g)でろ過後分液し、有機層を飽和食塩水(30mL)にて洗浄、硫酸マグネシウム(3.8g)で乾燥、ロータリーエバポレーターで濃縮し、11.5gの粗生成物(11.5g,GC純度49.8%)を得た。シリカゲルカラム(シリカゲル300mL、ヘキサン/酢酸エチル=10/1)を用いて精製し、3−((メチルチオメトキシ)メトキシ)ブタンニトリル(淡黄色透明液体、5.32g、収率56%、純度99.5%)を得た。
製造例3〜8(2‘位保護化剤の製造)
上記の実施例と同様にして(R)−PMM化剤、(S)−PMM化剤、BMM化剤、TBM化剤、PMM2化剤を製造した。また下記に記載の方法によってCPM化剤を製造した。
製造例3
(R)−PMM化剤(シグマアルドリッチ社(R)-(+)-プロピレンオキシドより合成)
Figure 2019208571
淡黄色透明液体
1H-NMR (CDCl3): δ4.92 (d,1H) 4.85(d,1H) 4.75 (s,2H) 4.03 (m,1H) 2.57 (m,2H) 2.17 (s,3H) 1.35 (d,3H)
製造例4
(S)−PMM化剤(シグマアルドリッチ社(S)-(-)-プロピレンオキシドより合成)
Figure 2019208571
淡黄色透明液体
1H-NMR (CDCl3): δ4.92 (d,1H) 4.85 (d,1H) 4.75 (s,2H) 4.03 (m,1H) 2.57 (m,2H) 2.17 (s,3H) 1.34 (d,3H)
製造例5
BMM化剤
Figure 2019208571
淡黄色透明液体
1H-NMR (CDCl3): δ4.95 (d,1H) 4.84 (d,1H) 4.76 (s,2H) 3.79 (m,1H) 2.60 (m,2H) 2.17 (s,3H) 1.70 (m,2H) 0.97 (t,3H)
製造例6
TBM化剤
Figure 2019208571
淡黄色透明液体
1H-NMR (CDCl3): δ 4.94 (s,2H) 4.77 (s,2H) 2.58 (s,2H) 2.16 (s,3H) 1.42 (s,3H)
製造例7
PMM2化剤
Figure 2019208571
淡黄色透明液体
1H-NMR (CDCl3): δ4.86 (s, 2H) 4.73 (s, 2H) 3.71-3.61 (m, 2H) 2.94-2.87 (m, 1H) 2.18 (s, 3H) 1.35 (d, 3H)
製造例8
CPM化剤の製造
2000mlのナスフラスコに3−ヒドロキシブタンニトリル(3−HBN)51.0g(600mmol)、ジメチルスルホキシド640ml(9mol)を入れ、酢酸 350ml(6.1mol)、無水酢酸 600ml(6.3mol)を加えた。窒素ガス中室温で15分間撹拌した後、油浴(50℃)で12時間加熱撹拌した。GCで原料3−HBNの消失を確認して、室温まで放冷した。重曹 1600g(19.5mol)をイオン交換水8Lに懸濁して、上記の反応液を徐々に添加した。発泡が治まってから、分液ロートに移して酢酸エチル 500mlで抽出した。有機層をイオン交換水 1Lで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥、減圧濃縮して91.0gの淡黄褐色油状物を得た。
当該油状物をシリカゲルカラムで精製した(SiO 1000ml、n−Hexane:AcOEt=20:1でスラリーを作り、充填した。)。サンプルをカラムにチャージして、n−Hexane:AcOEt=20:1で溶出した。1000ml溶出後、200ml分取(15本)した。n−Hexane:AcOEt=3:1で溶出後、200ml分取(15本)した。目的物のフラクションを合わせて減圧濃縮し、真空ラインで減圧乾燥した。53.28gの無色油状物を得た。
CPM化剤
Figure 2019208571
淡黄色透明液体
1H-NMR (CDCl3): δ4.72 (d,1H) 4.64 (d,1H) 4.15 (m,1H) 2.56 (m,2H) 2.20 (s,3H) 1.31 (d,3H)
アミダイトの製造
製造例9
核酸塩基部分がウラシルであるPMMアミダイトUの製造例を以下に示す。
Figure 2019208571
TIPS−U(20.0g)、THF(40ml)及びトルエン(60ml)を容器に仕込み、74mlまで濃縮して脱水した。反応液を−50℃まで冷却し、PMM化剤(10.80g)、TfOH(12.48g)、及びNIS(12.4g)/THF(26ml)溶液を滴下した。−50℃で2時間撹拌後、反応液を氷冷した炭酸水素ナトリウム(7.0g)・チオ硫酸ナトリウム(20.0g)/水(130ml)溶液へ注加し、室温にて分液した。その後、炭酸水素ナトリウム(3.5g)・チオ硫酸ナトリウム(10.0g)/水(65ml)溶液で洗浄した。有機層を濃縮し、目的化合物を含む粗生成物を得た。Exact Mass:613.3、Actual Mass:612.3(ESI(−))
Figure 2019208571
前記の粗PMM−U−1をアセトン(40mL)に溶解させ、三フッ化水素/トリエチルアミン(7.28g)を加え20℃で18時間撹拌した。反応液をtert−ブチルメチルエーテル(200ml)に注加し、30分撹拌した。反応液を濾過し、ろ紙上に残った固体をtert−ブチルメチルエーテル(40ml)で洗い、得られた沈殿物をろ取し、減圧乾燥し、目的化合物を含む粗生成物(14.56g)を得た。Exact Mass:371.1、Actual Mass:370.2(ESI(−))
Figure 2019208571
前記の粗PMM−U−2(14.5g)、ピリジン(72.5ml)、アセトニトリル(29ml)及びトルエン(72.5ml)を仕込み、氷冷した。該混合物に、4,4’−ジメトキシトリチルクロライド(15.86g)を加え、室温で4時間撹拌した。その後、メタノール(7.2ml)及びトルエン(29ml)を加え、5%炭酸水素ナトリウム水溶液(43.5ml)で2回、10%塩化ナトリウム水溶液(43.5ml)で1回洗浄した。その後、有機層を濃縮した。濃縮物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、目的物(21.12g)を得た。Exact Mass:673.3、Actual Mass:672.3(ESI(−))
Figure 2019208571
PMM−U−3(20.0g)、アセトニトリル(60ml)、ジイソプロピルアンモニウムテトラゾリド(5.88g)、及び2−シアノエチル−N,N,N’,N’−テトライソプロピルホスホロジアミダイト(10.75g)を仕込み、35℃で4時間撹拌した。反応液に、トルエン(200ml)を加え、5%炭酸水素ナトリウム水溶液(100ml)で1回、50%DMF水溶液(200ml)で5回、水(100ml)で2回、10%塩化ナトリウム水溶液(100ml)で1回洗浄した。その後、有機層を濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、目的物(22.72g)を得た。
製造例10
核酸塩基部分がシトシンであるPMMアミダイトCの製造例を以下に示す。
Figure 2019208571
TIPS−C(50.0g)、トルエン(250ml)をフラスコに加え、溶液を150mlまで濃縮した。THF(110ml)を加えた後、反応液を−50℃まで冷却し、PMM化剤(24.9g)、N−ヨードスクシンイミド(28.8g)のTHF(65ml)溶液、トリフルオロメタンスルホン酸(21.3g)の順に滴下した。−50℃で30分間攪拌後、反応液を炭酸水素ナトリウム(15.0g)、チオ硫酸ナトリウム(42.5g)、水(275ml)、トルエン(170ml)からなる氷冷した溶液へ注加し、室温にて分液した。次に有機層を炭酸水素ナトリウム(9.0g)、チオ硫酸ナトリウム(25.0g)および水(165ml)溶液で洗浄した。さらに有機層を塩化ナトリウム(25.0g)および水(250ml)溶液で洗浄し、有機層を150mlまで濃縮した。THF(200ml)を加えて150mlまで濃縮する操作を2回行い、目的化合物PMM C−1を含む粗生成物を得た。Exact Mass:654.3、Actual Mass:653.4(ESI(−))
Figure 2019208571
前記の粗PMM C−1のTHF溶液(150ml)に25℃でTHF(50ml)、3フッ化水素/トリエチルアミン(16.8g)を加え、15時間攪拌した。反応液を0℃に冷却し、tert−ブチルメチルエーテル(200ml)を滴下して1時間攪拌した。反応液を濾過し、ろ上物をtert−ブチルメチルエーテル(100ml)で洗い、得られた固体を減圧乾燥し、目的化合物を含む粗生成物(41.8g)を得た。Exact Mass:412.2、Actual Mass:411.2(ESI(−))
Figure 2019208571
前記の粗PMM C−2(41.8g)にピリジン(200ml)を加え、120mlまで濃縮した。さらにピリジン(80ml)を加え、120mlまで濃縮した。ピリジン(80ml)、トルエン(200ml)、アセトニトリル(80ml)を加えて反応液を0℃まで冷却した。4,4'-ジメトキシトリチルクロリド(38.5g)を加え、20℃で2.5時間攪拌した。メタノール(20ml)を加えて5分間攪拌した後、炭酸水素ナトリウム(6.0g)、水(120ml)溶液にトルエン(40ml)で洗いこみ、室温にて分液した。次に有機層を炭酸水素ナトリウム(6.0g)、水(120ml)溶液で洗浄した。さらに有機層を塩化ナトリウム(6.0g)、水(120ml)溶液で洗浄し、有機層を120mlまで濃縮した。トルエン(160ml)を加えて120mlまで濃縮する操作を3回行い、目的化合物を含む粗生成物を得た。シリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製(シリカゲル1kg、ヘプタン/酢酸エチル−アセトンの1:1溶液=50/50〜20/80)を行い、目的化合物(44.4g、TIPS−Cからの収率65%)を得た。Exact Mass:714.3、Actual Mass:713.3(ESI(−))
Figure 2019208571
前記のPMM C−3(44.0g)にアセトニトリル(264ml)を加え、132mlまで濃縮した。25℃でジイソプロピルアミンテトラゾリド(12.1g)、2−シアノエチル N,N,N’,N’−テトライソプロピルホスホロジアミダイト(22.3g)を加え、35℃で2時間攪拌した。反応液をトルエン(440ml)、水(220ml)、炭酸水素ナトリウム(22g)からなる溶液へ注ぎ、室温で分液した。有機層をDMF(220ml)および水(220ml)溶液で4回、水(220ml)で2回、塩化ナトリウム(22g)および水(220ml)溶液で1回それぞれ洗浄した。有機層に硫酸ナトリウム(22g)を加えて濾過し、132mlまで濃縮して目的化合物を含む粗生成物を得た。シリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製(シリカゲル440g、ヘプタン/アセトン=70/30〜40/60)を行い、目的化合物(44.2g、PMM C−3からの収率79%)を得た。
製造例11
核酸塩基部分がアデニンであるPMMアミダイトAの製造例を以下に示す。
Figure 2019208571
TIPS−A(60.0g)、トルエン(350ml)をフラスコに加え、溶液を180mlまで濃縮した。THF(120ml)を加えた後、反応液を−10℃まで冷却し、ヨウ素(165.54g)、PMM化剤(28.6g)を添加した。0℃で2時間攪拌後、反応液を炭酸水素ナトリウム(33.6g)、チオ硫酸ナトリウム(336g)、水(480ml)、トルエン(180ml)からなる氷冷した溶液へ注加し、室温にて分液した。次に有機層を炭酸水素ナトリウム(16.8g)、チオ硫酸ナトリウム(168g)および水(240ml)溶液で洗浄した。さらに有機層を塩化ナトリウム(30.0g)および水(300ml)溶液で洗浄し、有機層を180mlまで濃縮し、目的化合物を含む粗生成物を得た。シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、目的物PMM A−1(51.62g)を得た。Exact Mass:678.3、Actual Mass:677.4(ESI(−))
Figure 2019208571
前記のPMM A−1(50.0g)のTHF溶液(200ml)に20℃で、3フッ化水素/トリエチルアミン(13.06g)を加え、20℃〜24℃で4時間攪拌した。反応液を0℃に冷却し、ヘプタン(500ml)を添加して20分間攪拌後、上澄みを330ml除去した。ヘプタン(300ml)を添加して20分間攪拌後、上澄みを300ml除去した。ヘプタン(300ml)を添加して20分間攪拌後、上澄みを300ml除去した。tert−ブチルメチルエーテル(200ml)を添加して20分間攪拌後、上澄みを200ml除去した。室温まで昇温後、アセトニトリル(300ml)を添加し、沈殿を溶解させた後、150mlまで濃縮した。アセトニトリル(150ml)を添加し、150mlまで濃縮した。アセトニトリル(150ml)を添加し、150mlまで濃縮し、目的化合物PMM A−2を含む粗生成物を得た。Exact Mass:436.2、Actual Mass:435.2(ESI(−))
Figure 2019208571
前記の粗PMM A−2全量にピリジン(100ml)、トルエン(350ml)を加えて反応液を0℃まで冷却した。4,4'-ジメトキシトリチルクロリド(29.95g)を加え、20℃〜23℃で5時間攪拌した。メタノール(16ml)を加えて5分間攪拌した後、トルエン(64ml)で洗いこみ、5%炭酸水素ナトリウム水溶液(100ml)と室温にて分液した。次に有機層を5%炭酸水素ナトリウム水溶液(100ml)で洗浄した。さらに有機層を10%塩化ナトリウム水溶液(100ml)溶液で洗浄し、有機層を96mlまで濃縮した。トルエン(128ml)を加えて96mlまで濃縮する操作を3回行い、目的化合物を含む粗生成物を得た。シリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製を行い、目的化合物PMM A−3(40.56g)を得た。Exact Mass:738.3、Actual Mass:737.4(ESI(−))
Figure 2019208571
前記のPMM A−3(40.0g)にアセトニトリル(120ml)、25℃でジイソプロピルアミンテトラゾリド(10.8g)、2−シアノエチル N,N,N’,N’−テトライソプロピルホスホロジアミダイト(19.6g)を加え、36℃〜38℃で3時間攪拌した。反応液をトルエン(400ml)、5%炭酸水素ナトリウム水溶液(200ml)からなる溶液へ注ぎ、室温で分液した。有機層を50%DMF水溶液(400ml)溶液で4回、水(220ml)で2回、塩化ナトリウム水溶液(200ml)で1回それぞれ洗浄した。有機層に硫酸ナトリウム(20g)を加えて濾過し、120mlまで濃縮して目的化合物を含む粗生成物を得た。シリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製を行い、目的化合物PMM Aアミダイト(46.35g)を得た。
製造例
製造例9〜11のアミダイトのスペクトルデータを以下に示す。
Figure 2019208571
製造例12〜16
上記の実施例と同様にしてPMMアミダイトG、BMMアミダイトU、TBMアミダイトU、及び参考化合物であるPMM2アミダイトU、CPMアミダイトCを製造した。
製造したアミダイトのスペクトルデータを以下に示す。
Figure 2019208571
Figure 2019208571
核酸の製造例1
上記製造例で作製したPMMアミダイトU、BMMアミダイトUおよびTBMアミダイトUを用いて、下記配列番号1の配列で示されるウリジン50量体を合成した。
5’−UUUUUUUUUU UUUUUUUUUU UUUUUUUUUU UUUUUUUUUU UUUUUUUUUU−3’(配列番号1)
(式中、Uはウリジンモノリン酸ナトリウム塩を意味する)
核酸合成機としてNTS M−4MX−E(日本テクノサービス株式会社製)を用いて3’側から5’側に向かって合成した。合成には固相担体として多孔質ガラスを使用し、デブロッキング溶液として高純度トリクロロ酢酸トルエン溶液を使用し、縮合剤として5−ベンジルメルカプト−1H−テトラゾールを使用し、酸化剤としてヨウ素溶液を使用し、キャッピング溶液としてフェノキシ酢酸溶液とN−メチルイミダゾール溶液とを使用して行った。
固相合成後のオリゴヌクレオチド粗生成物の純度の測定は、HPLCにより行った。粗生成物をHPLC(波長260nm、カラムACQUITY UPLC Oigonucleotide BHE C18,2.1mm×100mm)によって各成分に分離し、得られたクロマトグラムの総面積値における主生成物の面積値からオリゴヌクレオチドの純度を算出した。
実施例1
PMMアミダイトUを用いてウリジン50量体(分子量15246.53)を合成した結果、0.406μmolあたりのOD260は97.48ODであり、純度は84.3%であった。OD260の値から、1μmolあたりの収量は9604μg/μmolと算出された。結果を表4に示す。
(OD260とは1mL溶液(pH=7.5)における10mm光路長あたりのUV260nmの吸光度である。一般的にRNAでは1OD=40μgであることが知られているから、吸光度よりRNAの生成量が算出できる。)
実施例2
同様にBMMアミダイトUを用いてウリジン50量体(分子量15246.53)を合成した結果、0.200μmolあたりのOD260は48.51ODであり、純度は72.5%であった。OD260の値から、1μmolあたりの収量は9702μg/μmolと算出された。結果を表4に示す。
実施例3
同様にTBMアミダイトUを用いてウリジン50量体(分子量15246.53)を合成した結果、1.074μmolあたりのOD260は249.74ODであり、純度は66.2%であった。OD260の値から、1μmolあたりの収量は9301μg/μmolと算出された。結果を表4に示す。
比較例1
一方、参考製造例で得られたPMM2アミダイトUを使用して、同様に固相合成を行い、ウリジン50量体を製造した結果、0.406μmolあたりのOD260は100.81ODであり、純度は50.4%であった。OD260の値から、1μmolあたりの収量は9932μg/μmolと算出された。結果を表4に示す。
比較例2
特許第5554881号公報実施例2に記載されているウリジンEMMアミダイトを用いてウリジン50量体(分子量15246.53)を合成した結果、1.028μmolあたりのOD260は245.91ODであり、純度は55.8%であった。OD260の値から、1μmolあたりの収量は9568μg/μmolと算出された。結果を表4に示す。
Figure 2019208571

以上の表4に示すように、ウリジン50量体の純度の良好な結果を得ることができる。
実施例4
核酸塩基部分がアデニンであるPMMアミダイトAの合成中間体PMM A−1の製造方法を以下に示す。
Figure 2019208571
TIPS−A(5.00g)、トルエン(25ml)をフラスコに加え、溶液を15mlまで濃縮した。トルエン(10ml)をフラスコに加え、溶液を15mlまで濃縮した。4−メチルテトラヒドロピラン(10ml)を溶媒として加えた後、反応液を−10℃まで冷却し、ヨウ素(13.8g)、PMM化剤(2.38g)を添加した。0℃で1時間攪拌後、反応液を、炭酸水素ナトリウム(2.8g)、チオ硫酸ナトリウム(28g)、水(40ml)、トルエン(25ml)からなる氷冷した溶液へ注加し、室温にて分液した。有機層をLCで分析し、目的物であるPMM A−1の面積百分率を求めた。Exact Mass:678.3、Actual Mass:677.4(ESI(−))結果を表5に示す。
実施例5
実施例4の方法において、溶媒として、4−メチルテトラヒドロピランの代わりに同量のテトラヒドロフラン(THF)を用いる以外は、同様の方法で反応させ、PMM A−1を得た。結果を表5に示す。
実施例6
実施例4の方法において、溶媒として、4−メチルテトラヒドロピランの代わりに同量のジオキサンを用い、攪拌時間を3.5時間とする以外は、同様の方法で反応させ、PMM A−1を得た。結果を表5に示す。
Figure 2019208571

以上の表5に示すように、合成中間体の製造収量の良好な結果を得ることができる。
核酸の製造例2
配列(A):5’−AGCAGAGUACACACAGCAUAUACC-P-GGUAUAUGCUGUGUGUACUCUGCUUC-P-G−3’(配列番号2,3) 53mer
前記配列(A)において、Pは、以下の化学式において波線で区切られる部分構造で示される。
AGCAGAGUAC ACACAGCAUA UACC(配列番号2)
GGUAUAUGCU GUGUGUACUC UGCUUC(配列番号3)
Figure 2019208571
核酸合成機としてAKTA Oligopilot100plus(GEヘルスケア社製)を用いて、ホスホロアミダイト固相合成法により、上記配列(A)からなるオリゴヌクレオチドを3’側から5’側に向かって合成した。合成には固相担体として多孔質ガラスを使用し、デブロッキング溶液として高純度トリクロロ酢酸トルエン溶液を使用し、縮ヨ合剤として5−ベンジルメルカプト−1H−テトラゾールを使用し、酸化剤としてウ素溶液を使用し、キャッピング溶液としてフェノキシ酢酸溶液とN−メチルイミダゾール溶液を使用した。
[オリゴヌクレオチド収量の測定]
前記粗生成物のOD260を測定した。OD260とは1mL溶液(pH=7.5)における10mm光路長あたりのUV260nmの吸光度を表す。一般的にRNAでは1OD=40μgであることが知られていることから、前記OD260の測定値に基づき、収量を算出した。実施例7及び比較例3については実施例7の収量に対する1μmolあたりの相対収量を求め、その結果を表6に示した。
実施例7
上記PMMアミダイトU、PMMアミダイトC、PMMアミダイトA、PMMアミダイトGおよびWO2017/188042に記載の化合物(3)を使用し、上記配列(A)からなるオリゴヌクレオチドを合成した結果、純度は60.8%であった。純度と1μmolあたりの相対収量の結果を表6に示す。
比較例3
US2012/0035246の実施例2に記載のEMMアミダイトU、実施例3に記載のEMMアミダイトC、実施例4に記載のEMMアミダイトA、実施例5に記載のEMMアミダイトGおよびWO2017/188042に記載の化合物(3)を使用し、上記配列(A)からなるオリゴヌクレオチドを合成した結果、純度は53.0%であった。純度と1μmolあたりの相対収量の結果を表6に示す。
Figure 2019208571

以上の表6に示すように、配列(A)のオリゴヌクレオチドの純度の良好な結果を得ることができる。
配列表の配列番号1は、ウリジン50量体の塩基配列を示す。
配列表の配列番号2,3は、核酸の製造例2で製造した配列を構成するオリゴヌクレオチドの塩基配列を表す。

Claims (24)

  1. 式(1)で示されるアミダイト化合物。
    Figure 2019208571
    (式中、Rは、式:
    Figure 2019208571
    (式中、RおよびRは同一又は相異なってメチル基、エチル基又は水素原子を表す。ただしRおよびRが同時に水素原子を表すことはない。
    nは1〜5の整数を表す。)を表し、
    は保護されていてもよい核酸塩基骨格を有する基を表し、
    及びGは同一又は相異なって水酸基の保護基を表し、
    は同一又は相異なってアルキル基を表す。)
  2. がメチル基またはエチル基であり、Rが水素原子である、請求項1に記載のアミダイト化合物。
  3. が以下の基である、請求項1又は2に記載のアミダイト化合物。
    Figure 2019208571
    (式中、R、R及びRは同一又は相異なって水素又はアルコキシ基を表す。)
  4. が以下の基である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のアミダイト化合物。
    Figure 2019208571
  5. がイソプロピル基である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のアミダイト化合物。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載のアミダイト化合物を固相合成反応に供する工程を含む、式(2):
    Figure 2019208571
    (式中、Bは同一又は相異なって保護されていてもよい核酸塩基骨格を有する基を表し、
    Xは酸素原子又は硫黄原子を表し、
    mは正の整数を表す。)
    で示されるポリヌクレオチド骨格を含有する化合物の製造方法。
  7. 式(2)のポリヌクレオチド骨格を含有する化合物が、前記アミダイト化合物を用いる固相合成反応で生成する式(3):
    Figure 2019208571
    (式中、Bは同一又は相異なって保護されていてもよい核酸塩基骨格を有する基を表し、
    Xは酸素原子又は硫黄原子を表し、
    Rは同一又は相異なって、式:
    Figure 2019208571
    (式中、RおよびRは同一又は相異なってメチル基、エチル基又は水素原子を表す。ただしRおよびRが同時に水素原子を表すことはない。
    nは1〜5の整数を表す。)を表し、
    mは正の整数を表す。)
    で示されるオリゴヌクレオチド骨格を有する化合物にテトラアルキルアンモニウムフルオライドを反応させる工程で生成した化合物である、請求項6に記載の製造方法。
  8. がメチル基またはエチル基であり、Rが水素原子である、請求項7に記載の製造方法。
  9. n=1である、請求項6〜8のいずれか一項に記載の製造方法。
  10. 式(4)で示されるエーテル化合物。
    Figure 2019208571
    (式中、R、Rおよびnは、項1に定義のとおりであり、RはC1〜C6アルキル基、又はフェニル基を表す。)
  11. がメチル基またはエチル基であり、Rが水素原子であり、Rがメチルである、項10に記載のエーテル化合物。
  12. n=1である、請求項10または11に記載の化合物。
  13. 工程a:式(5):
    Figure 2019208571
    (式中、RおよびRは同一又は相異なってメチル基、エチル基又は水素原子を表す。ただしRおよびRが同時に水素原子を表すことはない。)
    で示される化合物とシアン化物イオンとを反応させる工程、及び
    工程b:酸化剤及び酸存在下、溶媒中で、工程aで得られた式(6):
    Figure 2019208571
    (式中、RおよびRは前記定義のとおりである。)
    で示される3−ヒドロキシアルキルニトリルとビス(メチルチオメチル)エーテルとを反応させる工程、
    を含む、式(7):
    Figure 2019208571
    (式中、RおよびRは前記定義のとおりである。)
    で示されるエーテル化合物の製造方法。
  14. がメチル基またはエチル基であり、Rが水素原子である、請求項13に記載の製造方法。
  15. がメチル基であり、Rが水素原子である、請求項13に記載の製造方法。
  16. 工程A:3−アミノクロトノニトリルを加水分解する工程、
    工程B:工程Aで得られたシアノアセトンを還元して、3−ヒドロキシブタンニトリルを得る工程、および
    工程C:酸化剤及び酸存在下、溶媒中で、工程Bで得られた3−ヒドロキシブタンニトリルとビス(メチルチオメチル)エーテルとを反応させる工程、
    を含む、式(8):
    Figure 2019208571
    で示される請求項15に記載の製造方法。
  17. 式(9):
    Figure 2019208571
    (式中、Bは、保護されていてもよい核酸塩基骨格を有する化合物を表し、Gは、水酸基の保護基を表す。)
    で示される化合物を、酸化剤の存在下、式(4):
    Figure 2019208571
    (式中、RおよびRは同一又は相異なってメチル基、エチル基又は水素原子を表す。ただしRおよびRが同時に水素原子を表すことはない。
    はC1〜C6アルキル基、又はフェニル基である。
    nは、1〜4の整数を表す。)
    で示される化合物と、反応させることを特徴とする、式(10):
    Figure 2019208571
    (式中、B、R、R、nおよびGは、前記の定義のとおりである。)
    で示される化合物の製造方法。
  18. 反応溶媒として、テトラヒドロピランまたは4−メチルテトラヒドロピランを用いる、請求項17に記載の製造方法。
  19. 式(10)の化合物をさらに脱保護して、式(11):
    Figure 2019208571
    (式中、B、R、Rおよびnは、前記の定義のとおりである。)
    で示される化合物を得る工程、
    式(11)の化合物の5’の水酸基を選択的に保護して、式(12):
    Figure 2019208571
    (式中、B、R、Rおよびは、前記の定義のとおりであり、Gは、水酸基の保護基を表す。)
    で示される化合物を得る工程、
    式(12)の化合物を式(13):
    Figure 2019208571
    (式中、Gは水酸基の保護基を表し、Gは同一又は相異なってアルキル基を表す。)
    で表されるホスホロジアミダイトと反応させる工程、
    を含む、請求項1に記載の式(1)の化合物の製造方法。
  20. は、G4−1またはG4−2構造を有する請求項19に記載の製造方法。
    Figure 2019208571
  21. 式(10):
    Figure 2019208571
    (式中、RおよびRは同一又は相異なってメチル基、エチル基又は水素原子を表す。ただしRおよびRが同時に水素原子を表すことはない。
    nは1〜5の整数を表し、
    は保護されていてもよい核酸塩基骨格を有する基を表し、
    は、保護基を表す。)
    で示される化合物。
  22. 式(11):
    Figure 2019208571
    (式中、B、R、Rおよびnは、請求項21に定義のとおりである。)
    で示される化合物。
  23. 式(12):
    Figure 2019208571
    (式中、B、R、Rおよびは、請求項21に定義のとおりであり、Gは、水酸基の保護基を表す。)
    で示される化合物。
  24. 前記式(1)のアミダイト化合物のRNAの製造における使用。
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