JPWO2020045247A1 - 複素環含有アミノ酸化合物及びその塩、錯体、組成物、肥料並びに植物成長調整剤 - Google Patents

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Abstract

本発明は、一般式(1)で表される複素環含有アミノ酸化合物又はその塩である。
【化1】

(式中、R及びRは、同一でもよく、異なっていてもよく、水素原子、又はカルボキシル基の保護基を示す。Rはカルボキシル基又は水酸基を示す。nは1又は2である。)

Description

本発明は、新規な複素環含有アミノ酸化合物又はその塩及びその用途に関する。
植物の生長及び機能の維持には種々の微量金属元素が関与しており、これらの微量金属元素が欠乏すると植物は正常に生育することができない。例えば、鉄は、呼吸、光合成、DNA合成等に必要な元素であり、特にクロロフィルの生合成に必須な酵素の活性中心金属である。そのため、鉄が欠乏すると葉が黄色化するクロロシス(鉄欠乏黄白化症)を引き起こす。
一方、農耕に適さないとされる不良土壌は世界の全陸地の約67%を占めており、その半分がアルカリ性の土壌である。このようなアルカリ性土壌では、鉄が水に不溶な3価の水酸化第二鉄(Fe(OH))の形で存在するため、植物は鉄を根から十分に吸収できず、鉄欠乏症となってしまうことが問題となっている。
オオムギ、イネ、ムギ、トウモロコシ等のイネ科植物は、下記式(A)で表されるデオキシムギネ酸(DMA)等のキレート形成可能な物質を根から分泌し、このキレート形成性物質が鉄と錯体を形成させることにより鉄を溶解させ、このムギネ酸類と鉄との錯体が特異なトランスポーターを介して植物体内に取り込まれることが知られている。
これにより、アルカリ性土壌から鉄イオンを吸収することができるが、アルカリ性が強い土壌では、一般にムギネ酸類の分泌量は十分ではなく、生育が制限されるイネ科植物も多く存在する。
上述のような状況に鑑み、本発明者らは、アルカリ性の不良土壌でも農耕を可能にするため、肥料として供給可能な鉄取り込み能を有するキレート剤の開発を目指してきた。そして、これまでに肥料及び植物成長調整剤として用いることができ、アルカリ性土壌においても、イネ科植物等の植物の生育に効果を発揮するとともに、安価に合成することができる複素環含有アミノ酸化合物又はその塩を開発した(例えば、特許文献1参照。)。
WO2017/082111号
特許文献1の複素環含有アミノ酸化合物はムギネ酸の類縁体であり、肥料、植物成長調整剤等として用いることができ、例えば、アルカリ性土壌に施用したときに、鉄分を効率的に吸収させ、葉色を高くすることができる。肥料、植物成長調整剤等は、その性状を液体とすることがあり、この場合には、複素環含有アミノ酸化合物又はその塩が水に溶解されてなる酸性水溶液を含むこととなる。このような液体の肥料、植物成長調整剤等を用いる場合には、長期に保管することがあるため、酸性水溶液の優れた保存安定性が望まれている。
本発明は、ムギネ酸類と同等以上の金属取り込み能を有し、且つムギネ酸類よりも酸性水溶液中で安定性が高く、分解し難い新規な複素環含有アミノ酸化合物を提供することを目的とする。また、本発明は、新規な複素環含有アミノ酸化合物を含有する肥料又は植物成長調整剤を提供することを目的とする。
本発明者等は、上記課題に鑑みて、鋭意研究を行った。その結果、ムギネ酸類と同等以上の金属取り込み能を有し、水に溶解して調製した酸性水溶液を保管すると、ムギネ酸類よりも安定性が高い、言い換えれば分解し難い新規な複素環含有アミノ酸化合物又はその塩を見い出した。
本発明は、以下のとおりである。
請求項1に記載の発明は、一般式(1)で表されることを特徴とする複素環含有アミノ酸化合物又はその塩である。
(式中、R及びRは、同一でもよく、異なっていてもよく、水素原子又はカルボキシル基の保護基を示す。Rはカルボキシル基又は水酸基を示す。nは1又は2である。)
請求項2に記載の発明は、上記一般式(1)で表される複素環含有アミノ酸化合物が、一般式(1A)で表される化合物であることを特徴とする複素環含有アミノ酸化合物又はその塩である。
(式中、R、R、R及びnは上記と同じである。)
請求項3に記載の発明は、上記一般式(1)で表される複素環含有アミノ酸化合物が、一般式(1B)で表される化合物であることを特徴とする複素環含有アミノ酸化合物又はその塩である。
(式中、R、R、R及びnは上記と同じである。)
請求項4に記載の発明は、上記一般式(1)、(1A)又は(1B)におけるR及びRが水素原子であることを特徴とする複素環含有アミノ酸化合物又はその塩である。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4に基づいて、上記一般式(1)、(1A)又は(1B)におけるnが1であることを特徴とする複素環含有アミノ酸化合物又はその塩である。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩、及び金属を含有することを特徴とする錯体である。
請求項7に記載の発明は、上記金属が鉄であることを特徴とする錯体である。
請求項8に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩、及び金属化合物を含有することを特徴とする組成物である。
請求項9に記載の発明は、上記金属化合物が鉄化合物であることを特徴とする組成物である。
請求項10に記載の発明は、請求項8又は9に基づいて、肥料用又は植物成長調整剤用であることを特徴とする組成物である。
請求項11に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩、請求項6又は7に記載の錯体、或いは請求項8〜10のいずれか1項に記載の組成物を含有することを特徴とする肥料である。
請求項12に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩、請求項6又は7に記載の錯体、或いは請求項8〜10のいずれか1項に記載の組成物を含有することを特徴とする植物成長調整剤である。
本発明の1態様によれば、複素環含有アミノ酸化合物又はその塩は、ムギネ酸類と同等以上の金属取り込み能を有する。また、この化合物を水に溶解させると酸性水溶液となるが、この酸性水溶液は、ムギネ酸類の酸性水溶液よりも安定性が高い。言い換えれば、本発明の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩は、水の中で分解し難い。
また、本発明の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩は、肥料及び植物成長調整剤の原料成分として好適に用いることができる。肥料又は植物成長調整剤が水を含む場合には、水溶液の保管時における本発明の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩の安定性が高いため、長期保存した肥料等を用いても、より確実に植物に作用する。特に、アルカリ性土壌におけるイネ科植物等の植物の生育に大きな効果を発揮する。
図1は、酸性水溶液中での安定性試験における試験例及び参考例の結果を示したグラフである。 図2は、栽培試験における試験例及び参考例の結果を示したグラフである。
本発明の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩(以下、「複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩」という)、及びその用途について、詳細に説明する。
また、本明細書中において、「含有する」又は「含む」なる表現は、「含有する」、「含む」、「実質的にからなる」及び「のみからなる」という概念を含む。
1.複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩
一般式(1)において、R及びRは、同一でもよく、異なっていてもよく、水素原子又はカルボキシル基の保護基である。R及びRで表されるカルボキシル基の保護基は、特に制限はなく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基等の炭素数1〜6の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基;ベンジル基、p−ニトロベンジル基、o−ニトロベンジル基、m−ニトロベンジル基、2,4−ジニトロベンジル基、p−クロロベンジル基、p−ブロモベンジル基、p−メトキシベンジル基等の置換基を有していてもよいアラルキル基;アセトキシメチル基、アセトキシエチル基、プロピオニルオキシメチル基、n−ブチリルオキシメチル基、iso−ブチリルオキシメチル基、ピバロイルオキシメチル基等の炭素数1〜6のアルキルカルボニルオキシ−アルキル基等が挙げられる。これらの保護基のうちでは、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、エチル基又はtert−ブチル基がより好ましく、エチル基が特に好ましい。
尚、「n−」はノルマル、「iso−」はイソ、「tert−」はターシャリー、「o−」はオルト、「m−」はメタ、「p−」はパラを意味する。
更に、一般式(1)において、Rはカルボキシル基又は水酸基である。
本発明において、複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩は、好ましくは、R及びRが、同一でもよく、異なっていてもよく、水素原子、又は炭素数1〜6の直鎖アルキル基若しくは分岐アルキル基であり、Rがカルボキシル基又は水酸基である化合物又はその塩である。
本発明において、複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩は、より好ましくは、R及びRが、同一でもよく、異なっていてもよく、水素原子、又はエチル基若しくはtert−ブチル基であり、Rがカルボキシル基又は水酸基である化合物又はその塩であり、更に好ましくは、R及びRが、同一でもよく、異なっていてもよく、水素原子又はエチル基であり、Rはカルボキシル基又は水酸基である化合物又はその塩であり、特に好ましくは、R及びRが水素原子であり、Rがカルボキシル基又は水酸基である化合物又はその塩である。
尚、例えば、R及びRが各々水素原子である場合の複素環含有アミノ酸化合物(1)は、下記一般式(1C−1)で表される。
(式中、nは1又は2である)
また、複素環含有アミノ酸化合物(1)を、下記式(1C−2)で表すこともできる。
(式中、nは1又は2である)
複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩において、一般式(1)におけるnは1又は2である。一般式(1)において、nが1であるときの複素環含有アミノ酸化合物(1)は下記式(1−1)で表される化合物、nが2であるときの複素環含有アミノ酸化合物(1)は下記式(1−2)で表される化合物である。また、好ましい化合物はnが1の化合物である。
複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩は、光学異性体、立体異性体、位置異性体等の異性体を有することができる。例えば、複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩に光学異性体が存在するときには、ラセミ体から分割された光学異性体も化合物(1)又はその塩に包含される。
複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩として、好ましい光学異性体は、下記一般式(1A)及び(1B)で表される化合物又はそれらの塩である。
(式中、R、R、R及びnは、上記のとおりである)
(式中、R、R、R及びnは、上記のとおりである)
一般式(1A)及び(1B)で表される化合物又はそれらの塩は、好ましくは、R及びRが各々水素原子であり、且つnが1又は2である化合物又はそれらの塩であり、特に好ましくは、R及びRが各々水素原子であり、Rが水酸基又はカルボキシル基であり、且つnが1である化合物又はそれらの塩である。
複素環含有アミノ酸化合物(1)の塩は、特に限定されない。そのような塩としては、例えば、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩等の無機酸塩;酢酸塩、メタンスルホン酸塩等の有機酸塩;ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩;マグネシウム塩、カルシウム塩等のアルカリ土類金属塩;ジメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム等の第4級アンモニウム塩等が挙げられる。これらの塩は、農業分野に好適である。
2.複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩の製造方法
複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩は、例えば、工程1、工程2、工程3、工程4及び工程5を、順次、備える方法(以下、「第1方法」という)、又は、工程1、工程2、工程3’及び工程4’を、順次、備える方法(以下、「第2方法」という)により製造することができる。具体的には、第1方法によって、一般式(1)におけるRが水酸基である複素環含有アミノ酸化合物又はその塩を製造することができる。
(式中、R10及びR20は、同一でもよく、異なっていてもよく、カルボキシル基の保護基を示す。R30は、水酸基の保護基を示す。R50は、アミノ基の保護基を示す。nは1又は2である。)
尚、カルボキシル基の保護基であるR10及びR20は、前述のR、Rで示される各々の保護基と同意である。
また、第2方法によって、一般式(1)におけるRがカルボキシル基である複素環含有アミノ酸化合物又はその塩を製造することができる。
(式中、R10、R20及びR40は、同一でもよく、異なっていてもよく、カルボキシル基の保護基を示す。
はじめに、第1方法の各工程について説明する。
工程1は、一般式(5)で表される化合物(以下、「化合物(5)」という)のビニル基を酸化開裂させてアルデヒドとし、そのアルデヒドと一般式(6)で表される化合物(以下、「化合物(6)」という)とを反応(還元的アミノ化反応)させて、一般式(4)で表される化合物(以下、「化合物(4)」という)を得る工程である。
化合物(5)は、カルボキシル基の保護基R20を含む−CO20と、アミノ基の保護基R50を含む−NHR50とを有する化合物である。
アミノ基の保護基R50としては、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、2,2,2−トリクロロエトキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基(Boc)等のハロゲンで置換されていてもよいアルコキシカルボニル基;ビニルオキシカルボニル基等のアルケニルオキシカルボニル基;ベンジルオキシカルボニル基(Cbz)、9−フルオレニルメトキシカルボニル基等のアラルキルオキシカルボニル基;ベンジル基、p−ニトロベンジル基、o−ニトロベンジル基、m−ニトロベンジル基、2,4−ジニトロベンジル基、p−クロロベンジル基、p−ブロモベンジル基、p−メトキシベンジル基等の置換基を有していてもよいアラルキル基;ホルミル基、アセチル基、トリフルオロアセチル基、ベンゾイル基等のアシル基;p−トルエンスルホニル基、ベンゼンスルホニル基等のアリールスルホニル基;メタンスルホニル基等のアルキルスルホニル基等が挙げられる。
これらのうち、アミノ基の保護基R50は、好ましくはアルコキシカルボニル基又はアラルキルオキシカルボニル基であり、より好ましくはBoc又はCbzである。
化合物(5)としては、カルボキシル基が保護基R20、アミノ基が保護基R50で保護されたアリルグリシンが好ましく用いられる。特に好ましい化合物(5)としては、例えば、Boc−L−アリルグリシン、Cbz−L−アリルグリシン、及びそれらのカルボキシル基が保護基で保護された化合物等が挙げられる。化合物(5)としては、市販品を用いることができ、市販品がない場合、Boc−L−アリルグリシン及びCbz−L−アリルグリシンは、市販のL−アリルグリシンから、例えば、PROTECTIVE GROUPS in ORGANIC SYNTHESIS (T. W. Green; P. G. M. Wuts著)に記載の方法に準じて製造することができる。
化合物(6)としては、例えば、プロリン、ピペコリン酸等が挙げられる。
工程1は、化合物(5)のビニル基を酸化開裂させてアルデヒドを得る工程、及びこのアルデヒドと化合物(6)とを還元的アミノ化反応させる工程を備える。化合物(5)及び化合物(6)の使用割合は、特に制限はなく、広い範囲から適宜選択することができる。化合物(6)の使用量は、化合物(5)1モルに対して、通常、1〜5モル程度、好ましくは1〜2モル程度である。
酸化開裂反応は酸化剤の存在下で行われる。酸化剤としては、例えば、オゾン(O)、過マンガン酸塩、RuCl、OsO−NaIO等が挙げられる。これらのうち、オゾンが好ましい。この酸化剤の使用量に、特に制限はない。酸化剤として、オゾンを用いる場合、例えば、オゾンガス発生機等によって発生させたガスを用いることができる。
オゾンを用いる酸化開裂反応は、例えば、化合物(5)を溶媒に溶解した溶液に、オゾンガスを吹き込むこと(バブリング)によって実施することができる。溶媒としては、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒;ジクロロメタン、クロロホルム等の塩素系溶媒;酢酸エチル等の有機溶媒が挙げられ、メタノールが好ましい。
酸化開裂工程における反応温度及び反応時間に、特に制限はない。酸化剤としてオゾンガスを用い、これをバブリングさせる場合、反応温度は、約−100℃〜−50℃の低温条件とすることが好ましい。また、オゾンガスのバブリングは、オゾンによる酸化開裂が終了し、オゾンが溶液中で飽和されると、溶液が青く着色することから、オゾンガスのバブリングは、溶液が青く着色するまで行うことが好ましい。
オゾンガスのバブリング後は、過剰のオゾンを除去するため溶液の青色が消滅するまで、溶液にて、例えば、酸素、窒素、アルゴンガス等をバブリングすることが好ましい。これにより、アルデヒドを得ることができる。
次いで、アルデヒドと化合物(6)との還元的アミノ化反応が、還元剤の存在下に行われる。還元的アミノ化反応は、酸化開裂反応に続きワンポットで実施することができる。或いは、酸化開裂反応後にアルデヒドを得た後、別の反応系で実施することもできる。還元剤としては、例えば、シアノ水素化ホウ素ナトリウム、トリアセトキシ水素化ホウ素ナトリウム等のホウ素化合物が挙げられる。これらのうち、トリアセトキシ水素化ホウ素ナトリウム(NaBH(OAc))が好ましい。
還元剤の使用量に、特に制限はなく、広い範囲から適宜選択することができる。還元剤の使用量は、化合物(5)1モルに対して、通常、1〜5モル程度、好ましくは1〜2モル程度である。また、還元的アミノ化反応におけるpHは、通常、約4〜7であり、好ましくは約6〜7である。更に、還元的アミノ化反応の反応温度及び反応時間も特に限定されない。還元的アミノ化反応は、冷却下、室温下及び加熱下のいずれでも行うことができる。反応時間は、例えば、25〜50℃程度の温度条件下において、30分〜24時間とすることができる。
工程1で得られた反応混合物を、例えば、冷却した後、濾過、濃縮、抽出等の単離操作によって粗反応生成物を分離し、カラムクロマトグラフィー、イオン交換樹脂、再結晶等の通常の精製操作によって、化合物(4)を単離精製することができる。尚、化合物(4)を単離精製することなく、反応混合物を次の工程2で用いることもできる。
工程2は、化合物(4)のカルボキシル基を保護基R10で保護するとともに、アミノ基の保護基R50を脱保護することにより、一般式(3)で表される化合物(以下、「化合物(3)」という)又はその塩を得る工程である。
化合物(4)のカルボキシル基を保護基R10で保護する反応に、特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。上記スキームでは、アルコールR10OHを用いた方法としており、化合物(4)とアルコールR10OHとの脱水縮合反応である。この反応に用いられるアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、tert−ブタノール等が挙げられる。
アミノ基の保護基R50の脱保護反応に、特に制限はなく、例えば、文献記載の公知の方法(プロテクティブ・グループス・イン・オーガニック・シンセシス(Protective Groups in Organic Synthesis)、T.W.Greene、John Wiley & Sons (1981) 参照)又はそれに準ずる方法に従って、(i)酸又は塩基を用いる脱保護方法、(ii)接触還元による脱保護方法等を適用することができる。
脱保護反応(i)において用いる酸としては、例えば、塩化水素(又は塩酸)、臭化水素(又は臭化水素酸)、フッ化水素(又はフッ化水素酸)、ヨウ化水素(又はヨウ化水素酸)、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、三塩化ホウ素、三臭化ホウ素、硫酸、リン酸等の無機酸;ギ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、プロピオン酸、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等の有機酸等が挙げられる。また、酸性イオン交換樹脂を用いることもできる。
脱保護反応(i)において用いる塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等の無機塩基;金属アルコキサイド類、有機アミン類、第四アンモニウム塩等の有機塩基が挙げられる。また、塩基性イオン交換樹脂を用いることもできる。
酸又は塩基の使用量に、特に制限はなく、化合物(4)1モルに対して、通常、1〜50モル、好ましくは1〜30モルである。
酸又は塩基を用いる脱保護反応(i)は、無溶媒又は溶媒中で行うことができる。溶媒を用いる場合、その溶媒は、反応に悪影響を及ぼさない溶媒であれば特に制限はない。溶媒としては、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒;アセトニトリル、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の非プロトン性極性溶媒;塩化メチレン(DCM)、1,2−ジクロロエタン(DCE)等のハロゲン化炭化水素系溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
脱保護反応(i)を含む工程2の具体例を示す。化合物(4)のR50がBoc基等の場合、化合物(4)と塩酸/エタノール溶液とを反応させることにより、カルボキシル基を、保護基R10であるエチル基により保護する反応、及びアミノ基の保護基R50の脱保護反応(i)を同時に行うことができる。用いる塩酸/エタノール溶液は、例えば、塩化アセチル(AcCl)を過剰量のエタノールに添加する方法、エタノールに塩酸ガスをバブリングする方法等により調製することができる。塩化アセチルとエタノールとの割合に、特に制限はなく、例えば、塩化アセチル1容量に対して、エタノール約20〜50倍容量とすることができる。
エタノールに塩酸ガスをバブリングする方法では、予め秤量したエタノールと、塩酸ガスをバブリングさせた後のエタノールの重量とを比べることによって、塩酸の溶解量を設定することができる。工程2の反応終了後、反応混合物を、例えば、減圧濃縮した後、これにトルエン等を加えて共沸蒸留により溶媒を留去させることができる。更に、共沸蒸留後に、例えば、真空ポンプ等で吸引して乾燥させることもできる。
脱保護反応(i)の反応温度及び反応時間は特に限定されない。脱保護反応(i)の反応条件は、冷却下、室温下及び加熱下のいずれでもよい。反応時間は、例えば、0℃〜100℃程度の温度条件下において、好ましくは1〜30時間程度である。
また、接触還元による脱保護方法(ii)は、例えば、化合物(4)のR50が水素化分解される基の場合に適用することができる。この脱保護反応(ii)としては、例えば、Pd、Pt、Ru、Rh等の遷移金属触媒による水素化分解を用いて行う方法;Pd−炭素、水酸化パラジウム−炭素(パールマン触媒)等の遷移金属を担持させた触媒による水素化分解を用いて行う方法;バーチ還元方法等が挙げられる。これらの方法のうち、Pd−炭素を用いる方法が好ましい。更に、遷移金属触媒の使用量は、化合物(4)1モルに対して、通常、0.01〜5モル、好ましくは0.05〜0.2モル程度である。
接触還元による脱保護反応(ii)の反応温度及び反応時間は特に限定されない。脱保護反応(i)の反応条件は、冷却下、室温下及び加熱下のいずれでもよい。反応時間は、10℃〜40℃程度の温度条件下において、好ましくは1〜24時間である。更に、接触還元による脱保護反応(ii)における圧力も特に限定されないが、通常、1〜4気圧の水素雰囲気下で反応させ、好ましい反応圧力は1〜2気圧である。
接触還元による脱保護反応(ii)は、通常、溶媒中で実施される。溶媒としては、反応に関与しないものであれば特に制限はなく、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒;テトラヒドロフラン(THF)、メチル−tert−ブチルエーテル(MTBE)、ジオキサン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジグライム等のエーテル系溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系溶媒;DCM、DCE等のハロゲン化炭化水素系溶媒;水等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。この溶媒としては、メタノール、エタノール等のアルコール系溶媒が好ましい。
工程2で得られた反応混合物を、例えば、冷却した後、濾過、濃縮、抽出等の単離操作によって粗反応生成物を分離し、カラムクロマトグラフィー、イオン交換樹脂、再結晶等の通常の精製操作によって、化合物(3)を単離精製することができる。また、化合物(3)を単離精製することなく、反応混合物を次の工程3で用いることもできる。
尚、工程2で得られた化合物(3)は遊離のアミノ基を有しているが、このアミノ基を、公知の方法を用いて塩酸、硫酸等の酸の塩に変換することもできる。
工程3は、化合物(3)と、一般式(2)で表されるアルデヒド化合物(以下、「アルデヒド化合物(2)」という)とを還元的アミノ化反応させることにより、一般式(1')で表される化合物(以下、「化合物(1')」という)を得る工程である。
アルデヒド化合物(2)は、水酸基の保護基R30を含む−OR30を一端側に有する化合物である。
水酸基の保護基R30としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基等の炭素数1〜6の直鎖状又は分岐状のアルキル基;ベンジル基、p−ニトロベンジル基、o−ニトロベンジル基、m−ニトロベンジル基、2,4−ジニトロベンジル基、p−クロロベンジル基、p−ブロモベンジル基、p−メトキシベンジル基等の1〜5個の置換基を有していてもよいアラルキル基;トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基等のトリアルキルシリル基;テトラヒドロピラン−2−イル基、メトキシメチル基、メトキシエトキシメチル基等のアセタール型保護基;tert−ブトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基等が挙げられる。
これらのうち、水酸基の保護基R30は、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基又はトリアルキルシリル基であり、より好ましくはエチル基、tert−ブチル基及びtert−ブチルジメチルシリル基(TBS)であり、特に好ましくはTBSである。
アルデヒド化合物(2)としては、tert−ブチルジメチルシリル基(TBS)で保護された3‐ヒドロキシプロピオンアルデヒド等が挙げられる。また、アルデヒド化合物(2)は、例えば、Nishimaru, T, et al. Peptide Science 2006, 42, 263-266.に記載の方法又はこの方法に準じて製造されたものを用いることができる。工程3におけるアルデヒド化合物(2)の使用量は、化合物(3)1モルに対して、通常、少なくとも1モル、好ましくは1〜5モル程度である。
工程3の反応は、溶媒中、還元剤の存在下で行うことができる。還元剤としては、工程1の還元的アミノ化反応で使用可能な化合物を用いることができるが、好ましくはシアノ水素化ホウ素ナトリウム(NaBHCN)である。還元剤の使用量は、化合物(3)1モルに対して、通常、0.5〜10モル、好ましくは1〜6モル程度である。
溶媒としては、反応に悪影響を及ぼさない溶媒であればよく、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等のアルコール系溶媒;アセトニトリル、DMF、DMSO等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
還元的アミノ化反応の反応温度及び反応時間は特に限定されない。還元的アミノ化反応の反応条件は、冷却下、室温下及び加熱下のいずれでもよい。反応時間は、0℃〜100℃程度の温度条件下において、好ましくは1〜30時間程度である。
更に、還元的アミノ化反応で得られる化合物の2級アミノ基を、必要に応じて、公知の方法を用いてアミノ基の保護基で保護してもよい。アミノ基の保護基としては、上記のR50として例示した官能基が挙げられる。
工程3で得られた反応混合物を、例えば、冷却した後、濾過、濃縮、抽出等の単離操作によって粗反応生成物を分離し、カラムクロマトグラフィー、イオン交換樹脂、再結晶等の通常の精製操作によって、化合物(1')を単離精製することができる。また、化合物(1')を単離精製することなく、反応混合物を次の工程4で用いることもできる。
工程4は、化合物(1')における水酸基の保護基R30を脱保護することにより、一般式(1'')で表される化合物(以下、「化合物(1'')」という)を得る工程である。この化合物(1'')は、本発明の複素環含有アミノ酸化合物(1)である。
工程4における脱保護の方法としては、酸又は塩基を用いる脱保護方法、接触還元による脱保護方法、それらの組み合わせ等が挙げられる。これらの脱保護方法は、いずれも、工程2における脱保護方法(i)及び(ii)等の、公知の方法を用いて実施することができる。例えば、保護基R30が、酸で脱保護できる保護基である場合は、酸を用いる脱保護方法を用いることができる。また、保護基R30が、塩基で脱保護できる保護基である場合は、塩基を用いる脱保護方法を用いることができる。
酸又は塩基を用いる脱保護方法は、溶媒中で行うことができる。溶媒としては、水;メタノール、エタノール、tert−ブタノール等のアルコール系溶媒;DCM、クロロホルム、DCE等のハロゲン化炭化水素系溶媒;THF、MTBE、ジオキサン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジグライム等のエーテル系溶媒;酢酸エチル;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;酢酸等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
工程4の具体例を示す。化合物(1')の保護基R30が、tert−ブチルジメチルシリル基の場合、酸による脱保護をすることが好ましい。酸としては、酢酸、トリフルオロ酢酸等が挙げられる。また、溶媒としては、THFと水との混合溶媒が好ましい。
酸又は塩基を用いる脱保護方法において、これらの使用量に、特に制限はない。酸又は塩基の使用量は、化合物(1')1モルに対して、通常、1〜20モル、好ましくは1〜10モルである。更に、酸又は塩基を用いる脱保護方法において、酸又は塩基自体が液体の場合は、溶媒の役割も担うことができる。そのため、酸又は塩基を過剰に用いることもできる。
脱保護方法の反応温度及び反応時間は特に限定されない。脱保護方法における反応条件は、冷却下、室温下及び加熱下のいずれでもよい。反応時間は、0℃〜85℃程度の温度条件下において、好ましくは30分〜30時間である。
工程4で得られた反応混合物を、例えば、冷却した後、濾過、濃縮、抽出等の単離操作によって粗反応生成物を分離し、カラムクロマトグラフィー、イオン交換樹脂、再結晶等の通常の精製操作によって、化合物(1'')を単離精製することができる。また、これらの操作により各種異性体を単離することができる。
工程5は、化合物(1'')におけるカルボキシル基の保護基R10、R20を脱保護することにより、一般式(1''−2)で表される化合物(以下、「化合物(1''−2)」という)を得る工程である。この化合物(1''−2)は、本発明の複素環含有アミノ酸化合物(1)の塩である。
工程5における脱保護の方法としては、酸又は塩基を用いる脱保護方法、接触還元による脱保護方法、それらの組み合わせ等が挙げられる。これらの脱保護方法は、いずれも、工程2における脱保護方法(i)及び(ii)等の、公知の方法を用いて実施することができる。例えば、保護基R10、R20が、酸で脱保護できる保護基である場合は、酸を用いる脱保護方法を用いることができる。また、保護基R10、R20が、塩基で脱保護できる保護基である場合は、塩基を用いる脱保護方法を用いることができる。
酸又は塩基を用いる脱保護方法は、溶媒中で行うことができる。溶媒としては、例えば、水;メタノール、エタノール、tert−ブタノール等のアルコール系溶媒;DCM、クロロホルム、DCE等のハロゲン化炭化水素系溶媒;THF、MTBE、ジオキサン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジグライム等のエーテル系溶媒;酢酸エチル;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;酢酸等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
工程5の具体例を示す。化合物(1'')の保護基R10、R20がエチル基の場合、塩基による脱保護が好ましい。このとき、塩基として、水酸化ナトリウムを用いることがより好ましい。
酸及び塩基を用いる脱保護方法において、これらの使用量に、特に制限はない。酸又は塩基の使用量は、化合物(1'')1モルに対して、通常、1〜20モル、好ましくは1〜10モルである。また、酸及び塩基を用いる脱保護方法において、酸及び塩基自体が液体の場合は、溶媒の役割も担うことができる。そのため、酸及び塩基を過剰に用いることもできる。
脱保護方法の反応温度及び反応時間は特に限定されない。脱保護方法における反応条件は、冷却下、室温下及び加熱下のいずれでもよい。反応時間は、0℃〜85℃程度の温度条件下において、好ましくは30分〜30時間である。
工程5で得られた反応混合物を、例えば、冷却した後、濾過、濃縮、抽出等の単離操作によって粗反応生成物を分離し、カラムクロマトグラフィー、イオン交換樹脂、再結晶等の通常の精製操作によって、化合物(1''−2)を単離精製することができる。
次に、一般式(1)におけるRがカルボキシル基である複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩を製造する第2方法の工程3’及び工程4’について説明する。
工程3’は、工程2の反応生成物である化合物(3)と、一般式(2')で表されるアルデヒド化合物(以下、「アルデヒド化合物(2')」という)とを還元的アミノ化反応させることにより、一般式(1''')で表される化合物(以下、「化合物(1''')」という)を得る工程である。この化合物(1''')は、本発明の複素環含有アミノ酸化合物(1)である。
アルデヒド化合物(2')は、カルボキシル基の保護基R40を含む−CO40を有する化合物である。
カルボキシル基の保護基R40は、好ましくはtert−ブチルジメチルシリル(TBS)基である。
アルデヒド化合物(2')としては、tert−ブチルジメチルシリル基(TBS)で保護されたコハク酸セミアルデヒド等が挙げられる。
アルデヒド化合物(2')の使用量は、化合物(3)1モルに対して、通常、少なくとも1モルであり、好ましくは1〜5モル程度である。
工程3’の反応は、溶媒中、還元剤の存在下で行うことができる。還元剤としては、工程1の還元的アミノ化反応で使用可能な化合物を用いることができる。還元剤の使用量は、化合物(3)1モルに対して、通常、0.5〜10モル、好ましくは1〜6モルである。
溶媒としては、反応に悪影響を及ぼさない溶媒であればよく、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール等のアルコール系溶媒;アセトニトリル、DMF、DMSO等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
還元的アミノ化反応の反応温度及び反応時間は特に限定されない。還元的アミノ化反応の反応条件は、冷却下、室温下及び加熱下のいずれでもよい。反応時間は、0℃〜100℃程度の温度条件下において、好ましくは1〜30時間程度である。
更に、還元的アミノ化反応で得られた化合物の2級アミノ基を、必要に応じて、公知の方法を用いてアミノ基の保護基で保護してもよい。アミノ基の保護基としては、上記のR50として例示した官能基が挙げられる。
工程3’で得られた反応混合物を、例えば、冷却した後、濾過、濃縮、抽出等の単離操作によって粗反応生成物を分離し、カラムクロマトグラフィー、イオン交換樹脂、再結晶等の通常の精製操作によって、化合物(1''')を単離精製することができる。また、化合物(1''')を単離精製することなく、反応混合物を次の工程4’で用いることもできる。
工程4’は、化合物(1''')におけるカルボキシル基の保護基R10、R20、R40を脱保護することにより、一般式(1'''−2)で表される化合物(以下、「化合物(1'''−2)」という)を得る工程である。この化合物(1'''−2)は、本発明の複素環含有アミノ酸化合物(1)の塩である。
この工程4’は、カルボキシル基の保護基を脱保護するという点で、工程5と同様の、前述の脱保護方法を適用することができるため、その説明を省略する。
工程4’により、化合物(1''')に含まれる、カルボキシル基の保護基3個を1工程で脱保護することができる。そのため、水酸基の保護基を含む場合より、1工程少なくて済む。
3.複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩、及び金属を含有する錯体
複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩を用いて、金属元素を含む錯体を形成することができる。複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩、及び金属を含有する錯体は、例えば、複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩と、後述する金属化合物とを、水、緩衝液等の適宜の溶媒に溶解することによって製造することができる。
金属元素は、特に制限はなく、例えば、マグネシウム(苦土、Mg)、カルシウム(Ca)等の多量要素;鉄(Fe)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)等の微量要素等が挙げられる。これらのうちで、好ましい金属元素は、特に植物体内で必要な金属であることから、鉄又は銅であり、より好ましい金属元素は鉄である。これらの金属元素は、錯体において、通常、金属イオン(1価、2価、3価等の金属イオン)の状態で存在しているが、0価の金属の状態で存在することもある。本発明の錯体に含まれる金属元素は、1種単独でもよいし、2種以上でもよい。
本発明の錯体において、金属元素の含有量に特に制限はなく、目的に応じて適宜の含有量とすることができる。この金属元素の含有量は、複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩に対して、通常、0.1〜100モル%であり、好ましくは50〜100モル%である。
4.複素環含有アミノ酸化合物(1)及びその塩と、金属化合物とを含有する組成物
本発明の組成物は、複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩と、金属化合物とを含有する。この組成物は、例えば、複素環含有アミノ酸化合物(1)及びその塩と、金属化合物を混合することにより製造することができる。
金属化合物は、特に限定されず、例えば、植物体内で必要な金属元素を含む化合物を用いることができる。具体的には、マグネシウム化合物、カルシウム化合物、鉄化合物、マンガン化合物、ホウ素化合物、亜鉛化合物、モリブデン化合物、銅化合物等が挙げられる。
マグネシウム化合物としては、水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム等が挙げられる。カルシウム化合物としては、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、塩化カルシウム等が挙げられる。鉄化合物としては、硫酸鉄、硝酸鉄、酸化鉄(Fe)、塩化第二鉄(FeCl)、又はこれらの水和物等が挙げられる。
また、マンガン化合物としては、二酸化マンガン、硫酸マンガン5水和物、塩化マンガン4水和物等が挙げられる。ホウ素化合物としては、四ホウ酸ナトリウム10水和物、ホウ酸等が挙げられる。亜鉛化合物としては、硫酸亜鉛、亜鉛華等が挙げられる。モリブデン化合物としては、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸アンモニウム等が挙げられる。銅化合物としては、硫酸銅、硝酸銅等が挙げられる。
本発明の組成物に含有される金属化合物は、1種単独又は2種以上とすることができる。本発明において、好ましい金属化合物は、鉄化合物又は銅化合物であり、より好ましくは鉄化合物であり、特に好ましくは硫酸鉄及び塩化第二鉄(6水和物)である。また、金属化合物の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜の含有量とすることができる。金属化合物の含有量は、複素環含有アミノ酸化合物(1)及びその塩に対して、好ましくは0.1〜100モル%であり、より好ましくは50〜100モル%である。
本発明の組成物は、用途に応じて、水、有機溶媒、分散剤等の他の成分を更に含有することができる。
本発明の組成物が固体成分のみからなる場合には、組成物の性状は固体である。本発明の組成物が液体成分を含有する場合には、その含有割合によるが、組成物の性状は、通常、液体である。
本発明において、複素環含有アミノ酸化合物(1)若しくはその塩、又は、錯体を用いて、農業分野に好適な他の組成物を適用することができる。他の組成物は、以下に例示される。
(a)2種以上の複素環含有アミノ酸化合物(1)を含む組成物
(b)2種以上の複素環含有アミノ酸化合物(1)の塩を含む組成物
(c)2種以上の錯体を含む組成物
(d)複素環含有アミノ酸化合物(1)とその塩とを含む組成物
(e)複素環含有アミノ酸化合物(1)と錯体とを含む組成物
(f)複素環含有アミノ酸化合物(1)の塩と錯体とを含む組成物
(g)複素環含有アミノ酸化合物(1)とその塩と錯体とを含む組成物
(h)錯体と、他の化合物(金属化合物等)とを含む組成物
5.複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩、錯体、及び組成物の用途
複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩、錯体、及び組成物は、肥料及び植物成長調整剤等として用いることができる。ここで、植物成長調整剤という用語は、植物成長促進剤又は植物成長抑制剤(植物成長阻害剤)を意味する。また、植物成長調整剤という用語には、ホルモンの意味も含まれるものとする。
本発明の肥料又は植物成長調整剤に含有される複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩は、1種のみでもよいし、2種以上でもよい。更に、本発明の肥料又は植物成長調整剤は、複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩、錯体、及び組成物の他に、公知の肥料、植物成長調整剤等に含まれる有効成分や、植物ホルモン等を含有させることもできる。尚、本発明の肥料又は植物成長調整剤に含まれる複素環含有アミノ酸化合物(1)又はその塩は、上記一般式(1)におけるR及びRが水素原子である化合物又はその塩であることが好ましく、また、R及びRがカルボキシル基の保護基であるときは、好ましくはエチル基である。
また、肥料又は植物成長調整剤を適用可能な作物としては、従来から栽培されている農園芸用植物の全てが包含される。具体的には、イネ、ムギ、トウモロコシ等のイネ科植物、野菜、果樹、花卉及び観葉植物等が挙げられる。
以下、実施例により、複素環含有アミノ酸化合物又はその塩、及びその製造方法について具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
以下の略語を使用することがある。
Ac:アセチル基
Et:エチル基
Bu:ブチル基
MeOH:メタノール
EtOH:エタノール
TLC:薄層クロマトグラフィー
Boc:tert−ブトキシカルボニル基
TBS:tert−ブチルジメチルシリル基
M:モル濃度(mol/L)
また、有機反応により得られた反応生成物について、Bruker社製NMR装置「AV500」(型式名)を用いて、H NMR測定を行った。化学シフトは、重水を内部標準として決定した。分裂パターンは、以下のとおりである。
s:一重線、d: 二重線、t:三重線、q:四重線、m:多重線、b:幅広線
実施例1
一般式(1)におけるR及びRがエチル基であり、Rが水酸基であり、nが1である化合物(1''a)、並びに、一般式(1)におけるR及びRが水素原子であり、Rが水酸基であり、nが1である化合物の塩である化合物(1''a−2)(以下、「誘導体(X)」ともいう)の製造例を示す。
(1)工程1
Boc−L−アリルグリシン(5a)2.6g(9.58mmol)のメタノール溶液を−78℃に冷却し、溶液が青くなるまでオゾンガスをバブリングした。その後、青色が消失するまで窒素ガスをバブリングし、この溶液にL−プロリン(6a)2.21mg(19.2mmol)及びトリアセトキシ水素化ホウ素ナトリウム(NaBH(OAc))4.07g(19.2mmol)を加え、室温(25℃)で6時間撹拌し、反応させた。反応の終了をTLCで確認し、この反応液を減圧下で濃縮した。次いで、得られた残渣を1Mの水酸化ナトリウム水溶液に溶かし、ジエチルエーテルで洗浄した。回収した水層にクロロホルム/メタノール混合溶媒(CHCl:MeOH=9:1)を加え、0℃に冷却した。そして、1Mの硫酸水素カリウム水溶液を加え、この混合液にクロロホルム/メタノール混合溶媒(CHCl:MeOH=9:1)を加えて抽出し、回収した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、ろ過を行い、ろ液を減圧濃縮し、無色オイル状の化合物(4a)3.47gを得た。
(2)工程2
化合物(4a)3.47g(9.34mmol)に、冷やした無水HCl/EtOH(塩化アセチル8mLとエタノール40mLとから調製したHCl/EtOH)を加え、50℃で16時間撹拌し、カルボキシル基を保護しつつ、アミノ基の保護基を脱保護させた。反応の終了をTLCで確認し、この反応液を減圧下で濃縮した。次いで、得られた残渣をジエチルエーテルで洗浄し、回収した水層に0.1Mの水酸化ナトリウム水溶液を加えた。この混合液にジクロロメタンを加えて抽出し、回収した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、ろ過を行い、ろ液を減圧濃縮し、無色オイル状の化合物(3a)1.85gを得た。
(3)工程3
化合物(3a)464.4mg(1.7mmol)のメタノール溶液17mLに、アルデヒド化合物(2a)386mg(2.05mmol)を加え、0℃に冷やした。この混合液に酢酸4.9mL(85.6mmol)とNaBHCN1.18mg(1.88mmol)とを加え、0℃で2時間撹拌し、化合物(3a)とアルデヒド化合物(2a)とを反応させた。次いで、反応の終了をTLCで確認し、この反応溶液に、飽和の炭酸水素ナトリウム水溶液を加えた。この混合液にジクロロメタンを加えて抽出し、回収した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、ろ過を行い、ろ液を減圧濃縮した。得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製することで、無色オイル状の化合物(1'a)382mg(0.86mmol、51%)を得た。フラッシュカラムクロマトグラフィーの展開溶媒は、n−ヘキサン:酢酸エチル=2:1→1:1である。
化合物(1'a)
1H NMR (400 MHz, CD3OD) :δ 4.16 (q, J=7.0 Hz, 2H), 4.15 (q, J=7.0 Hz, 2H), 3.69 (t, J=5.7 Hz, 2H), 3.31-3.30 (m, 1H), 3.20-3.08 (m, 2H), 2.77 (ddd, J=15.4, 11.6, 9.1 Hz, 1H), 2.64 (dt, J=11.3, 7.0 Hz, 1H), 2.54 (dt, J=11.3, 7.0 Hz, 1H), 2.45 (ddd, J=12.3, 8.3, 4.8 Hz, 1H), 2.35 (qd, J=8.3, 2.3 Hz, 1H), 2.11 (m, 1H), 1.91-1.73 (m, 5H), 1.69 (quintet, J=6.8 Hz, 2H), 1.26 (t, J=7.0 Hz, 3H), 1.25 (t, J=7.0 Hz, 3H), 0.89 (s, 9H), 0.05 (s, 6H).
(4)工程4
化合物(1'a)382mg(0.86mmol)に、酢酸2.4mL、THF0.8mL及び水0.8mLを加え、室温(25℃)で16時間撹拌し、脱保護反応させた。反応の終了をTLCで確認し、この反応液を減圧下で濃縮した。次いで、得られた残渣を酢酸エチルに溶解し、飽和の炭酸水素ナトリウム水溶液を加えた。そして、この混合液にジクロロメタンを加えて抽出し、回収した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、ろ過を行い、ろ液を減圧下で濃縮した。得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製することで、無色オイル状の化合物(1''a)147.1mg(0.45mmol、52%)を得た。フラッシュカラムクロマトグラフィーの展開溶媒は、酢酸エチル:メタノール=100:1→0:100である。
化合物(1''a)
1H NMR (400 MHz, CD3OD) :δ 4.17 (q, J=7.3 Hz, 2H), 4.16 (q, J=7.3 Hz, 2H), 3.34 (m, 1H), 3.21-3.09 (m, 2H), 2.80 (m, 1H), 2.68 (dt, J=11.6, 7.0 Hz, 1H), 2.56 (dt, J=11.3, 6.8 Hz, 1H), 2.45 (ddd, J=13.3, 8.8, 4.8 Hz, 1H), 2.34 (qd, J=8.3, 2.5 Hz, 1H), 2.10 (m, 1H), 1.92-1.74 (m, 5H), 1.70 (quintet, J=6.5 Hz, 2H), 1.26 (t, J=7.3 Hz, 3H), 1.25 (t, J=7.3 Hz, 3H).
(5)工程5
化合物(1''a)147.1mg(0.45mmol)を水に溶解した後、その水溶液4.4mLを0℃に冷却した。次いで、この水溶液に1Mの水酸化ナトリウム水溶液0.97mLを加え、室温(25℃)に昇温し17時間撹拌し、脱保護反応させた。反応の終了をTLCで確認し、この反応液を減圧下で濃縮した。得られた残渣に1Mの塩化水素水溶液4.4mLを加え、室温(25℃)で2時間撹拌し、酸加水分解反応させた。その後、この反応液を減圧下で濃縮することで、黄色アモルファスの化合物(1''a−2)202.8mgを塩化ナトリウムとの混合物として得た。
化合物(1''a−2)
1H NMR (500 MHz, D2O) :δ 4.32 (dd, J=9.8, 7.0 Hz, 1H), 4.06 (dd, J=7.0, 4.7 Hz, 1H), 3.86 (ddd, J=11.4, 7.9, 3.8 Hz, 1H), 3.73 (t, J=6.0 Hz, 2H), 3.64 (ddd, J=13.0, 9.8, 6.6 Hz, 1H), 3.45 (ddd, J=13.0, 9.8, 5.7 Hz, 1H), 3.26 (m, 1H), 3.25 (t, J=7.6 Hz, 2H), 2.57 (m, 1H), 3.46-2.33 (m, 2H), 2.28-2.18 (m, 2H), 2.04 (m, 1H), 1.97 (quintet, J=6.3 Hz, 2H).
実施例2
一般式(1)におけるR及びRがエチル基であり、Rが水酸基であり、nが1である化合物(1''b)、並びに、一般式(1)におけるR及びRが水素原子であり、Rが水酸基であり、nが1である化合物の塩である化合物(1''b−2)(以下、「誘導体(X’)」ともいう)の製造例を示す。
(1)工程1
Boc−D−アリルグリシン(5b)401.2mg(1.87mmol)のメタノール溶液を−78℃に冷却し、溶液が青くなるまでオゾンガスをバブリングした。その後、青色が消失するまで窒素ガスをバブリングし、この反応液にL−プロリン(6a)430mg(3.73mmol)及びシアノ水素化ホウ素ナトリウム(NaBHCN)235mg(3.74mmol)を加え、室温(25℃)で2時間撹拌し、反応させた。反応の終了をTLCで確認し、この反応液を減圧下で濃縮した。次いで、得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製し、白色オイル状の化合物(4b)689.3mgを得た。フラッシュカラムクロマトグラフィーの展開溶媒は、酢酸エチル:メタノール=1:1→0:1である。
(2)工程2
化合物(4b)689.3mgに、冷やした無水HCl/EtOH(塩化アセチル1.8mLとエタノール9mLとから調製したHCl/EtOH)を加え、50℃で17時間撹拌し、カルボキシル基を保護しつつ、アミノ基の保護基を脱保護させた。反応の終了をTLCで確認し、この反応液を減圧下で濃縮した。次いで、得られた残渣をジエチルエーテルで洗浄し、回収した水層に0.1Mの水酸化ナトリウム水溶液を加えた。この混合液にジクロロメタンを加えて抽出し、回収した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、ろ過を行い、ろ液を減圧濃縮し、無色オイル状の化合物(3b)525.3mgを得た。
(3)工程3
化合物(3b)525.3mg(1.93mmol)のメタノール溶液18mLに、アルデヒド化合物(2a)435mg(2.31mmol)を加え、0℃に冷やした。この混合液に酢酸5.5mL(96.1mmol)とNaBHCN135mg(2.15mmol)とを加え、0℃で16時間撹拌し、化合物(3b)と、アルデヒド化合物(2a)とを反応させた。次いで、反応の終了をTLCで確認し、この反応溶液に、飽和の炭酸水素ナトリウム水溶液を加えた。この反応液をジクロロメタンを加えて抽出し、回収した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後ろ過を行い、ろ液を減圧濃縮した。得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製することで、無色オイル状の化合物(1’b)372.6mg(0.84mmol、44%)を得た。フラッシュカラムクロマトグラフィーの展開溶媒は、n−ヘキサン:酢酸エチル=1:1→0:1である。
化合物(1’b)
1H NMR (400 MHz, CD3OD) :δ 4.16 (q, J=7.3 Hz, 2H), 4.15 (q, J=7.3 Hz, 2H), 3.69 (t, J=5.7 Hz, 2H), 3.36-3.30 (m, 1H), 3.20-3.10 (m, 2H), 2.81 (dt, J=12.0, 7.8 Hz, 1H), 2.66 (dt, J=11.3, 7.0 Hz, 1H), 2.58 (dt, J=11.3, 7.0 Hz, 1H), 2.46 (ddd, J=13.0, 7.5, 5.5 Hz, 1H), 2.32 (m, 1H), 2.12 (m, 1H), 1.91-1.78 (m, 5H), 1.70 (quintet, J=6.3 Hz, 2H), 1.26 (t, J=7.3 Hz, 3H), 1.25 (t, J=7.3 Hz, 3H), 0.89 (s, 9H), 0.05 (s, 6H).
(4)工程4
化合物(1’b)372.6mg(0.84mmol)に、酢酸2.4mL、THF0.8mL及び水0.8mLを加え、室温(25℃)で17時間撹拌し、その後、混合液を40℃に昇温し、更に2時間撹拌し、脱保護反応させた。反応の終了をTLCで確認し、この反応液を減圧下で濃縮した。次いで、得られた残渣を酢酸エチルに溶解し、飽和の炭酸水素ナトリウム水溶液を加えた。そして、この混合液にジクロロメタンを加えて抽出し、回収した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、ろ過を行い、ろ液を減圧下で濃縮した。得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製することで、無色オイル状の化合物(1''b)111.6mg(0.34mmol、40%)を得た。フラッシュカラムクロマトグラフィーの展開溶媒は、酢酸エチル:メタノール=5:1である。
化合物(1''b)
1H NMR (400 MHz, CD3OD) :δ 4.18 (q, J=7.0 Hz, 2H), 4.17 (q, J=7.0 Hz, 2H), 3.61 (t, J=6.2 Hz, 2H), 3.34 (t, J=6.3 Hz, 1H), 3.20-3.11 (m, 2H), 2.82 (dt, J=12.0, 7.8 Hz, 1H), 2.68 (dt, J=11.3, 7.0 Hz, 1H), 2.60 (dt, J=11.3, 7.0 Hz, 1H), 2.47 (m, 1H), 2.32 (qd, J=8.3, 2.8 Hz, 1H), 2.11 (m, 1H), 1.89-1.78 (m, 5H), 1.70 (quintet, J=6.8 Hz, 2H), 1.26 (t, J=7.0 Hz, 3H), 1.25 (t, J=7.0 Hz, 3H).
(5)工程5
化合物(1''b)を水に溶解した後、その水溶液を0℃に冷却した。次いで、この水溶液に1Mの水酸化ナトリウム水溶液を加え、室温(25℃)に昇温し撹拌し、脱保護反応させた。この反応液を減圧下で濃縮した。得られた残渣に対して1Mの塩化水素水溶液を加え、室温(25℃)で2時間撹拌し、酸加水分解反応させた。その後、この反応溶液を減圧下で濃縮することで、黄色アモルファスの化合物(1''b−2)を得た。
化合物(1''b−2)
1H NMR (500 MHz, D2O) :δ 4.38 (dd, J=9.8, 7.3 Hz, 1H), 4.12 (dd, J=7.9, 5.7 Hz, 1H), 3.86 (ddd, J=11.1, 7.6, 3.8 Hz, 1H), 3.72 (t, J=6.0 Hz, 2H), 3.62 (ddd, J=12.6, 9.5, 6.0 Hz, 1H), 3.61 (m, 1H), 3.28 (m, 1H), 3.25 (t, J=7.6 Hz, 2H), 2.59 (m, 1H), 2.50-2.38 (m, 2H), 2.28-2.18 (m, 2H), 2.07 (m, 1H), 1.97 (quintet, J=6.6 Hz, 2H).
実施例3
実施例1で得られた化合物(3a)を原料として用いた、一般式(1)におけるR及びRがエチル基であり、Rがtert−ブチル基であり、nが1である化合物(1'''a)、並びに、一般式(1)におけるR及びRが水素原子であり、Rがカルボキシル基であり、nが1である化合物の塩である化合物(1'''a−2)(以下、「誘導体(Y)」ともいう)の製造例を示す。
(1)工程3'
化合物(3a)209.3mg(0.77mmol)のメタノール溶液7.7mLに、アルデヒド化合物(2c)150mg(0.95mmol)を加え、0℃に冷やした。この混合液に酢酸2.2mL(38.4mmol)とNaBHCN53mg(0.84mmol)とを加え、0℃で14時間撹拌し、化合物(3a)と、アルデヒド化合物(2c)とを反応させた。次いで、反応の終了をTLCで確認し、この反応溶液に、飽和の炭酸水素ナトリウム水溶液を加えた。この混合液に酢酸エチルを加えて抽出し、回収した有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。その後、ろ過を行い、ろ液を減圧濃縮した。得られた残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーで精製することで、無色オイル状の化合物(1'''a)143.7mg(0.35mmol)を得た。フラッシュカラムクロマトグラフィーの展開溶媒は、n−ヘキサン:酢酸エチル=2:1→0:1である。
化合物(1'''a)
1H NMR (400 MHz, CD3OD) :δ 4.17 (q, J=7.3 Hz, 2H), 4.16 (q, J=7.3 Hz, 2H), 3.34-3.32 (m, 1H), 3.14 (m, 1H), 2.79 (ddd, J=12.0, 8.6, 7.3 Hz, 1H), 2.58 (dt, J=11.8, 7.6 Hz, 1H), 2.45 (m, 1H), 2.34 (br q, J=8.3 Hz, 1H), 2.26 (t, J=7.3 Hz, 2H), 2.10 (m, 1H), 1.92-1.66 (m, 7H), 1.49 (s, 9H), 1.26 (t, J=7.0 Hz, 3H), 1.25 (t, J=7.0 Hz, 3H).
(2)工程4'
化合物(1'''a)96.1mg(0.23mmol)を水に溶解した後、その水溶液2.3mLを0℃に冷却した。次いで、この水溶液に1Mの水酸化ナトリウム水溶液0.5mLを加え、室温(25℃)に昇温し19時間撹拌し、脱保護反応させた。反応の終了をTLCで確認し、この反応液を減圧下で濃縮した。得られた残渣に1Mの塩化水素水溶液2.3mLを加え、室温(25℃)で2時間撹拌し、酸加水分解反応させた。その後、この反応液を減圧下で濃縮することで、黄色アモルファスの化合物(1'''a−2)133.7mgを塩化ナトリウムとの混合物として得た。
化合物(1'''a−2)
1H NMR (500 MHz, D2O) :δ 4.33 (dd, J=9.5, 7.0 Hz, 1H), 4.07 (dd, J=8.5, 4.5 Hz, 1H), 3.86 (ddd, J=11.4, 7.9, 4.1 Hz, 1H), 3.64 (ddd, J=12.9, 9.8, 6.3 Hz, 1H), 3.45 (ddd, J=12.9, 9.8, 5.6 Hz, 1H), 3.29 (m, 1H), 3.20 (t, J=7.8 Hz, 2H), 2.57 (m, 1H), 2.56 (t, J=7.0 Hz, 2H), 2.47-2.34 (m, 2H), 2.27-2.18 (m, 2H), 2.11-1.98 (m, 3H).
[評価]
上記で得られた誘導体(X)、(X’)及び(Y)について、以下の評価を行った。
(1)酸性水溶液中での安定性試験
この安定性試験では、誘導体(X)、(X’)及び(Y)並びに2’−デオキシムギネ酸(DMA)及び下記構造を有する化合物(以下、「PDMA」という)を用いて調製した各酸性水溶液が時間経過とともに安定かどうか、すなわち誘導体が分解し難いかどうかを評価した。
試験例1〜3及び参考例1〜2
誘導体(X)、(X’)及び(Y)を用いて、下記試験液(a)、(b)及び(c)を用意した。また、DMA及びPDMAを用いて、下記試験液(d)及び(e)を用意した。試験液(a)については、物質3μmolを重水0.5mLに溶解させ、調製した。また、その他の試験液については、物質0.03mmolを重水0.5mLに溶解させ、調製した。試験液のpHは2であった。
試験例1用の試験液(a):誘導体(X)の酸性水溶液
試験例2用の試験液(b):誘導体(X’)の酸性水溶液
試験例3用の試験液(c):誘導体(Y)の酸性水溶液
参考例1用の試験液(d):DMAの酸性水溶液
参考例2用の試験液(e):PDMAの酸性水溶液
試験液(a)〜(e)のそれぞれをNMR測定管(関東化学社製、 φ5mm×7inch)に充填し、H NMR測定を行った。尚、H NMRは、試験液を作製した直後(0日)、10日後、20日後及び27日後に測定した。試験液は、これをNMR測定管に入れた密閉状態で、室温(25℃)で、遮光して保管した。
H NMRスペクトルにおける、DMA 4.4 ppm(1H, q)、PDMA 4.4 ppm(1H, q)、誘導体(X) 4.3 ppm(1H, dd)、誘導体(X’) 4.3 ppm(1H, dd)、誘導体(Y) 4.3 ppm(1H, dd)に着眼した。試験液(a)、(b)及び(c)の場合、保管期間を27日としても、H NMRスペクトルに変化が見られなかった。一方、試験液(d)及び(e)の場合、保管時間の経過とともにDMA及びPDMAの分解物に由来するピークが検出された。このピークの化学シフトは、DMAでは4.5 ppm(t, 1H)、PDMAでは4.5 ppm(1H, t)であったため、その積分値から、10日後、20日後及び27日後のDMA又はPDMAの残存率を下記の計算式にて算出した(表1及び図1参照)。
(測定化合物の積分値)/{(測定化合物の積分値)+(分解物の積分値)}×100
表1及び図1に示すように、誘導体(X)、誘導体(X’)及び誘導体(Y)に係る試験例1〜3では、試験液の調製当初より27日経過後において、分解物に由来するピークが検出されず、残存率が常時100%に維持されており、安定性が極めて高いことが分かった。一方、参考例1〜2では、10日目までにDMA及びPDMAの残存率が大きく低下し、その後も低下が続いており、本発明に係る誘導体(X)、誘導体(X’)及び誘導体(Y)に比べて、酸性水溶液における安定性に劣ることが分かった。
(2)栽培試験
試験例4〜6及び参考例3〜4
水道水に、水稲の品種「日本晴」を播種し、根と芽が出たところで、苗を水耕液(園試処方)に浸した。草丈が約5cmになったところで、苗をpH9の貝化石土壌に移植した。そして、試験例4〜6用に、下記肥料(f)〜(h)を用意し、参考例3用に、下記肥料(i)を用意した。
次いで、肥料(f)〜(i)を、それぞれ別々の苗に、1回のみ投与し(誘導体の投与量:90μmol)、その後、週に3回、土壌が飽和容水量になるまで潅水した。各肥料を投与後11日目にイネの葉色(SPAD値)を測定した。尚、参考例4は、肥料を与えずに、潅水のみで栽培した例であり、試験例4等と同様に11日目にSPAD値を測定した。その結果を図2に示す。
試験例4用の肥料(f):誘導体(X)及び硫酸鉄の1:1混合物
試験例5用の肥料(g):誘導体(X’)及び硫酸鉄の1:1混合物
試験例6用の肥料(h):誘導体(Y)及び硫酸鉄の1:1混合物
参考例3用の肥料(i):Fe−EDDHA
参考例4:肥料なし
図2に示すように、本発明に係る誘導体(X)、(X’)又は(Y)を含む肥料を用いた試験例4〜6においては、いずれも11日目のSPAD値が33〜38であり、高い生育効果を有することが分かった。一方、一般的な合成キレート鉄錯体であるFe−EDDHA(鉄−エチレンジアミン−N,N’−ビス(2−ヒドロキシフェニル酢酸))からなる肥料を用いた参考例3では、SPAD値が28〜29であり、肥料なしの参考例4ではSPAD値が19〜26であった。このように、本願発明に係る肥料を用いると、肥料を与えないときばかりでなく、一般的な合成キレート鉄錯体を用いた場合と比較してもイネの葉色が濃く良好に生育したことが分かった。
以上より、本発明の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩は、優れた鉄キレート剤としての作用と、酸性水溶液中における、時間経過に伴う分解し難い安定性とを両立することが分かった。
本発明の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩は、肥料及び植物成長調整剤等の用途、技術分野において利用することができる。

Claims (12)

  1. 一般式(1)で表される複素環含有アミノ酸化合物又はその塩。
    (式中、R及びRは、同一でもよく、異なっていてもよく、水素原子、又はカルボキシル基の保護基を示す。Rはカルボキシル基又は水酸基を示す。nは1又は2である。)
  2. 前記一般式(1)で表される複素環含有アミノ酸化合物が、一般式(1A)で表される化合物である請求項1に記載の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩。
    (式中、R、R、R及びnは前記一般式(1)と同じである。)
  3. 前記一般式(1)で表される複素環含有アミノ酸化合物が、一般式(1B)で表される化合物である、請求項1に記載の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩。
    (式中、R、R、R及びnは前記一般式(1)と同じである。)
  4. 前記一般式(1)、(1A)又は(1B)におけるR及びRが水素原子である請求項1乃至3のうちのいずれか1項に記載の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩。
  5. 前記一般式(1)、(1A)又は(1B)におけるnが1である請求項1乃至4のうちのいずれか1項に記載の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩。
  6. 請求項1乃至5のうちのいずれか1項に記載の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩、及び金属を含有する錯体。
  7. 前記金属が鉄である請求項6に記載の錯体。
  8. 請求項1乃至5のうちのいずれか1項に記載の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩、及び金属化合物を含有する組成物。
  9. 前記金属化合物が鉄化合物である請求項8に記載の組成物。
  10. 肥料用又は植物成長調整剤用である請求項8又は9に記載の組成物。
  11. 請求項1乃至5のうちのいずれか1項に記載の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩、請求項6又は7に記載の錯体、或いは請求項8乃至10のうちのいずれか1項に記載の組成物を含有する肥料。
  12. 請求項1乃至5のうちのいずれか1項に記載の複素環含有アミノ酸化合物又はその塩、請求項6又は7に記載の錯体、或いは請求項8乃至10のうちのいずれか1項に記載の組成物を含有する植物成長調整剤。
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