KR20190134500A - 아미노산 n-카르복시 무수물의 정제 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저순도의 NCA를 간편하게 정제하고, 고순도의 NCA를 얻을 수 있는 NCA 정제 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
a) 불순물을 포함하는 NCA를, 양용매이며, 또한 염소계 용매가 아닌 용매에 용해시켜 교반하고, 불용해 불순물을 석출시켜 현탁액을 얻는 공정,
b) 얻어진 현탁액에 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제를 첨가하여 여과하거나, 상기 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제로 고정상을 구성하여 상기 현탁액을 여과하거나, 혹은 그의 양쪽을 실시함으로써 상기 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제와 상기 현탁액을 접촉시키는 공정, 및
c) 얻어진 여과액을 NCA의 빈용매 중에 적하하고, 정석함으로써, 상기 불순물이 제거된 NCA를 얻는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 NCA의 정제 방법.

Description

아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법 {METHODS FOR PURIFYING AMINO ACID N-CARBOXYANHYDRIDE}
본 발명은 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법에 관한 것이다.
아미노산, 특히 α-, β- 또는 γ-아미노산으로부터 얻어지는 N-카르복시 무수물(N-carboxyanhydride, 이하, NCA라 약기한다)은 산 무수물기가 활성이며, 또한 분자 중에 존재하는 아미노기가 보호되어 있다는 점에서, 매우 유용한 중간체이다. 이 산 무수물기는 임의의 친핵 단위와 반응시킬 수 있으며, 아미노기와 반응시켜 용이하게 아미드기를 얻을 수 있다. 따라서, 용이하게 중합할 수 있기 때문에 펩티드 형성에 유용하다. 또한, 알코올과의 반응에 의해 에스테르 결합을 용이하게 형성할 수 있으며, 또한 산 무수물기를 환원하고자 하는 경우에도 중요하다.
NCA는 매우 구전자성이 높고, 아민을 개시제로 하는 리빙 개환 중합에 의해 분자량이 정렬된 폴리펩티드를 부여한다. 개시제인 아민은 폴리펩티드의 말단에 도입된다는 점에서, 다관능 아민이나, 측쇄 혹은 말단에 아미노기를 갖는 폴리머를 개시제로서 사용함으로써 다양한 성형 폴리머나 그래프트 공중합체, 블록 공중합체의 정밀 합성이 가능하다. 얻어지는 폴리펩티드는 생체 적합성 재료로서 기대되고 있으며, 친수성의 폴리에틸렌글리콜과 블록 공중합을 행함으로써, 친수성 세그먼트와 소수성 세그먼트를 포함하는 고분자 미셀을 형성할 수도 있다. 이 고분자 미셀에 약제를 봉입함으로써, 고분자 미셀이 약제의 캐리어로서 기능하고, 생체 내에서의 약제의 제방화(除放化)나 병변 부위로의 집중적 투여를 포함하는 다양한 효과가 얻어지기 때문에, 약물 수송계의 분야에 있어서도 유용하다. 또한, 폴리펩티드 특유의 α-헬릭스나 β-시트 구조에 기인하는 특이한 자기 조직화와 그에 기초한 기능 발현에도 높은 관심이 모이고 있다. 특히 광학 특성, 압전 특성, 분자 투과성, 열응답성 등의 기능이 발현된다는 점에서, 전자 재료, 액정 재료, 기체 투과성 재료, 나아가 고기능 섬유와 같은 차세대 재료로서의 기대가 높아지고 있다.
NCA의 합성에는 다양한 방법이 보고되어 있지만, 가장 일반적이면서 또한 직접적인 방법 중 하나는, 이하의 반응식으로 표시되는 바와 같은, 아미노산 또는 그의 염산염을 용매 중에서 포스겐, 디포스겐 또는 트리포스겐과 반응시켜, NCA를 얻는 방법이다.
Figure pat00001
(식 중, R은 아미노산의 산기와 아미노기 사이의 중심기를 나타내며, 수식되어 있어도 되고, R'은 수소 원자나 아미노산의 질소 원자에 결합하고 있는 기를 나타내며, 환상 아미노산의 경우에는 R과 R'은 결합하고 있어도 된다.)
이 반응에서는 NCA 이외에, 1몰의 NCA에 대하여 2몰의 염화수소가 생성된다는 것이 알려져 있다. 염화수소는 반응성이 높기 때문에, 매체 중에 존재하면 부반응이 일어나, 염소화 부생성물이 발생한다. 이들 염소화 부생성물은 제조된 NCA 중에 잔류하고, NCA를 중합 반응에 사용했을 때, 부생성물을 발생시키는 등, 중합 반응을 현저하게 방해한다. 또한, 염화수소는 염기성 개시제에 대하여 정지제로서도 작용한다. 그 때문에, 중합을 정확하게 진행시키기 위해서는 NCA 모노머 중에 존재하는 염소화 부생성물과 염화수소의 양을 충분히 적게 할 필요가 있다. 일반적으로는 잔류 염소 농도를 0.05질량% 이하로 하는 것이 요구되고 있다.
NCA 중의 잔류 염소 농도를 저감시키는 방법으로서는, NCA의 합성 단계에서 저감시키는 방법이나, 합성에 의해 얻어진 NCA를 정제하는 방법이 있다. NCA 합성 단계에서 잔류 염소 농도를 저감시키는 방법의 예로서는, 아미노산과 포스겐의 반응시에, 에틸렌성 이중 결합을 갖는 불포화 유기 화합물을 첨가하여, 생성되는 염화수소를 불포화 유기 화합물과 반응시키는 방법(특허문헌 1)이나, 반응을 감압 조건하에서 행함으로써, 생성되는 염화수소를 제거하는 방법(특허문헌 2)이 있다. 이들 방법에 의하면 잔류 염소 농도는 0.05질량% 이하까지 저감할 수 있다.
한편, 얻어진 NCA를 정제하는 방법의 예로서는, NCA를 비극성 용매 중에 용해(또는 현탁)하고, 실리카와 접촉시킨 후에 취출하는 방법이 있다(특허문헌 3). 이 방법에 의하면 고수율로 순도가 양호한 NCA가 얻어지지만, 잔류 염소 농도에 관한 기재는 없다. 또한, 정제 후의 NCA를 무기산이나 유기산의 수용액으로 처리함으로써 보다 순도를 높이는 것이 기재되어 있지만, 이 경우 새로운 산이나 수분의 혼입에 의해 부생성물이 생성될 리스크가 있다. 또한 비극성 용매를 사용하기 때문에, 용해할 수 있는 NCA에도 제한이 있다. 최근에는, NCA의 합성부터 정제까지를 큰 스케일에 있어서도 실시 가능한 방법이 보고되어 있다(비특허문헌 1). 이 방법에서는, NCA를 합성한 후, 디클로로메탄에 용해한 NCA에 약염기성의 셀라이트 여과를 행함으로써 NCA를 정제하고 있다. 이에 의해 잔류 염소를 제거할 수 있으며, NCA를 중합시켰을 때에, 잔류 염소 유래의 NCA 중합물의 생성을 억제할 수 있다. 그러나, NCA 중에 포함되는 불순물로서는 아미노기 등의 염기성기를 갖는 불순물도 생각되며, 그의 제거에 관한 보고는 되어 있지 않다.
현재 시판되고 있는 NCA의 잔류 염소 농도의 규격은 0.05질량% 이하인 것은 적음과 함께, 제조 로트에 의한 변동도 확인되고 있다. 또한 계시 열화도 크고, 특히 개봉 후에는 공기 중의 수분에 기인하는 중합물이 생성될 가능성이 있다. 그 때문에, 사용할 때에 목적으로 하는 순도에 달하지 않는 경우도 빈번히 있으며, 이 경우, 추가 구입 혹은 재정제가 필요로 되지만, 특히 전자에서는 고비용화를 피할 수 없다. 그래서 안정된 잔류 염소 농도 및 순도의 NCA를 얻기 위해서는, 간이적으로 정제하는 방법의 개발이 요구되고 있다.
일본 특허 제4203786호 공보 일본 특허 공개 제2002-371070호 공보 일본 특허 공개 제2004-149529호 공보
Syn. Commun. 2017, VOL.47, NO.1, 53-61
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 아미노산 N-카르복시 무수물(NCA)의 정제 방법으로서, 저순도의 NCA를 간편하게 정제하고, 고순도의 NCA를 얻을 수 있는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 달성하기 위해, 본 발명에서는, 하기 일반식 (I)로 표시되는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법으로서,
Figure pat00002
Figure pat00003
(식 중, R1은 수소 원자, 치환되어 있어도 되는 알킬기, 치환되어 있어도 되는 시클로알킬기, 치환되어 있어도 되는 아릴기, 치환되어 있어도 되는 헤테로환, 또는 통상 사용되는 아미노산의 보호기로서 벤질옥시카르보닐기, t-부톡시카르보닐기, 벤조일기 또는 아세틸기를 나타낸다. 단, R1은 반응성기인 보호되어 있지 않은 히드록실기 및 아미노기를 함유하지 않는다. X는 상기 일반식 (i)(R2 및 R3은 서로 독립적으로 수소 원자, 치환되어 있어도 되는 알킬기, 치환되어 있어도 되는 시클로알킬기, 치환되어 있어도 되는 아릴기 또는 치환되어 있어도 되는 헤테로환을 나타내고, m은 1 내지 3의 정수를 나타낸다.)로 표시되는 치환기를 갖고 있어도 되는 2가의 탄화수소기를 나타낸다. 단, X는 반응성기인 보호되어 있지 않은 히드록실기 및 아미노기를 함유하지 않는다. 환상 아미노산의 경우에는 R1과 X는 결합하고 있어도 된다.)
a) 불순물을 포함하는 상기 아미노산 N-카르복시 무수물을, 해당 아미노산 N-카르복시 무수물의 양용매이며, 또한 염소계 용매가 아닌 용매에 용해시켜 교반하고, 불용해 불순물을 석출시켜 현탁액을 얻는 공정,
b) 상기 공정 a)에서 얻어진 현탁액에 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제를 첨가하여 여과하거나, 상기 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제로 고정상(固定床)을 구성하여 상기 현탁액을 여과하거나, 혹은 그의 양쪽을 실시함으로써 상기 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제와 상기 현탁액을 접촉시키는 공정, 및
c) 상기 공정 b)에서 얻어진 여과액을 상기 아미노산 N-카르복시 무수물의 빈용매 중에 적하하고, 정석함으로써, 상기 불순물이 제거된 아미노산 N-카르복시 무수물을 얻는 공정
을 포함하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법을 제공한다.
반응성기가 없는(또는 보호된) 아미노산 N-카르복시 무수물을 사용한 상기와 같은 정제 방법이면, 저순도의 NCA를 간편하게 정제하고, 고순도의 NCA를 얻을 수 있다.
또한, 상기 공정 b)에서 사용하는 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제를, 황산마그네슘, 황산칼슘, 황산바륨, 황산구리, 또는 표면을 술폰산이나 카르복실산으로 수식한 실리카겔로 하는 것이 바람직하다.
이러한 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제로 하면, 보다 순도가 높은, 불순물이 제거된 아미노산 N-카르복시 무수물을 얻을 수 있다.
또한, 상기 아미노산 N-카르복시 무수물 중의 m이 1인 α아미노산 N-카르복시 무수물을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 이러한 아미노산 N-카르복시 무수물을 간편하게 정제할 수 있으며, 또한 이러한 아미노산 N-카르복시 무수물로 하면, 범용적으로 사용되는 폴리펩티드 유도체를 얻기 위해 바람직하다.
또한, 상기 아미노산 N-카르복시 무수물을, 하기 구조식으로 표시되는 화합물로 하는 것이 바람직하다.
Figure pat00004
(식 중, Bn은 벤질기, tBu는 tert-부틸기, Et는 에틸기, Ph는 페닐기를 나타낸다.)
본 발명에서는, 이러한 아미노산 N-카르복시 무수물을 간편하게 정제할 수 있다.
또한, 상기 공정 a)에서 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 양용매의 질량을, 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 질량의 1배량 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 공정 a)에서 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 양용매를, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 아세트산에틸, 아세트산n-부틸, γ-부티로락톤, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디메틸술폭시드, N,N-디메틸포름아미드 및 아세토니트릴로부터 선택되는 극성 용매로 하는 것이 바람직하다.
이러한 양용매로 하면, 아미노산 N-카르복시 무수물을 더 양호하게 용해시킬 수 있으며, 불용해 불순물을 석출시키는 데에도 높은 효과가 있기 때문에, 보다 순도가 높은, 불순물이 제거된 아미노산 N-카르복시 무수물을 얻을 수 있다.
상기 공정 c)에서 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 빈용매의 질량을, 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 질량의 2배량 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 공정 c)에서 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 빈용매를, n-헥산, n-헵탄, n-옥탄, n-노난, n-데칸, 시클로펜탄, 시클로헥산, 시클로헵탄, 시클로옥탄, 디에틸에테르, 디이소프로필에테르 및 t-부틸메틸에테르로부터 선택되는 용매로 하는 것이 바람직하다.
이러한 빈용매로 하면, 아미노산 N-카르복시 무수물을 보다 효율적으로 정석시킬 수 있다.
또한, 상기 불순물이 제거된 아미노산 N-카르복시 무수물의 잔류 염소 농도가, 0.05질량% 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 불순물이 제거된 아미노산 N-카르복시 무수물의 잔류 염소 농도가, 0.01질량% 이하인 것이 바람직하다.
이와 같이 본 발명에서는, 잔류 염소 농도를 저감한 아미노산 N-카르복시 무수물을 얻을 수 있다.
또한, 상기 불순물이 제거된 아미노산 N-카르복시 무수물의 시차 주사 열량계에 의해 측정되는 순도가, 98mol% 이상인 것이 바람직하다.
이러한 순도이면, 불순물이 제거된 아미노산 N-카르복시 무수물을 중합 반응에 사용했을 때에, 부생성물인 저분자량의 NCA 호모 폴리머의 생성을 보다 억제할 수 있다.
또한, 상기 공정 a), b) 및 c)를, 공기 분위기하에서 행하는 것이 바람직하다.
이러한 공정 a), b) 및 c)이면, 정제 작업을 질소 분위기하에서 행할 필요가 없으며, 공기 중에서 작업하는 것이 가능해져, 간편성을 대폭으로 개선할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 아미노산 N-카르복시 무수물(NCA)의 정제 방법이면, 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법으로서, 저순도의 NCA를 간편하게 정제하고, 고순도의 NCA를 얻을 수 있는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법을 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 NCA의 정제 방법이면, 정제 작업을 질소 분위기하에서 행할 필요가 없으며, 공기 중에서 작업하는 것이 가능해져, 간편성을 대폭으로 개선할 수 있다.
도 1은 불순물을 포함하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 DSC 측정 결과의 일례이다.
도 2는 불순물이 제거된 아미노산 N-카르복시 무수물의 DSC 측정 결과의 일례이다.
상술한 바와 같이, 아미노산 N-카르복시 무수물(NCA)의 정제 방법으로서, 저순도의 NCA를 간편하게 정제하고, 고순도의 NCA를 얻을 수 있는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법이 요구되고 있었다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 한번 NCA를 용매에 용해시켜 교반하고, 용매에 용해되지 않는 폴리머나 불순물의 염산염(불용해 불순물)을 석출시켜 현탁액을 얻은 후, 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제, 특히 황산마그네슘과 해당 현탁액을 접촉시켜 해당 현탁액을 여과함으로써, 불용해 불순물 및 염기성 불순물을 제거할 수 있으며, 고순도의 NCA가 얻어진다는 것을 알아내었다. 또한, NCA는 공기 중의 수분에 의해 가수분해를 받아 순도가 저하된다는 것이 알려져 있지만, 상술한 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 여과 보조제는 탈수 효과를 갖는다는 점에서 정제 작업은 특별히 질소 분위기하일 필요는 없으며, 공기 중에서 실시한 경우에 있어서도 고순도의 NCA를 얻는 것에 성공하였다.
즉, 본 발명은, 하기 일반식 (I)로 표시되는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법으로서,
Figure pat00005
Figure pat00006
(식 중, R1은 수소 원자, 치환되어 있어도 되는 알킬기, 치환되어 있어도 되는 시클로알킬기, 치환되어 있어도 되는 아릴기, 치환되어 있어도 되는 헤테로환, 또는 통상 사용되는 아미노산의 보호기로서 벤질옥시카르보닐기, t-부톡시카르보닐기, 벤조일기 또는 아세틸기를 나타낸다. 단, R1은 반응성기인 보호되어 있지 않은 히드록실기 및 아미노기를 함유하지 않는다. X는 상기 일반식 (i)(R2 및 R3은 서로 독립적으로 수소 원자, 치환되어 있어도 되는 알킬기, 치환되어 있어도 되는 시클로알킬기, 치환되어 있어도 되는 아릴기 또는 치환되어 있어도 되는 헤테로환을 나타내고, m은 1 내지 3의 정수를 나타낸다.)로 표시되는 치환기를 갖고 있어도 되는 2가의 탄화수소기를 나타낸다. 단, X는 반응성기인 보호되어 있지 않은 히드록실기 및 아미노기를 함유하지 않는다. 환상 아미노산의 경우에는 R1과 X는 결합하고 있어도 된다.)
a) 불순물을 포함하는 상기 아미노산 N-카르복시 무수물을, 해당 아미노산 N-카르복시 무수물의 양용매이며, 또한 염소계 용매가 아닌 용매에 용해시켜 교반하고, 불용해 불순물을 석출시켜 현탁액을 얻는 공정,
b) 상기 공정 a)에서 얻어진 현탁액에 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제를 첨가하여 여과하거나, 상기 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제로 고정상을 구성하여 상기 현탁액을 여과하거나, 혹은 그의 양쪽을 실시함으로써 상기 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제와 상기 현탁액을 접촉시키는 공정, 및
c) 상기 공정 b)에서 얻어진 여과액을 상기 아미노산 N-카르복시 무수물의 빈용매 중에 적하하고, 정석함으로써, 상기 불순물이 제거된 아미노산 N-카르복시 무수물을 얻는 공정
을 포함하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법이다.
이하, 본 발명의 아미노산 N-카르복시 무수물(NCA)의 정제 방법에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.
<<아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법>>
본 발명의 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법은, 상술한 공정 a), b) 및 c)를 포함하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법이다. 이하, 아미노산 N-카르복시 무수물 및 각 공정에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
[아미노산 N-카르복시 무수물]
본 발명에서 정제되는 NCA는 천연 또는 합성의 아미노산에서 유래하는 임의의 NCA이고, 이 NCA는 상기 일반식 (I)로 표시될 수 있으며, 반응성기가 보호되어 있을 필요가 있다. 반응성기가 보호되어 있지 않은 경우에는, 반응성기가 NCA와 반응해버릴 가능성이 있다. 이 NCA에는 다양한 형태인 것을 사용할 수 있으며, 특히 단수 또는 복수의 비대칭 탄소를 갖는 NCA의 경우에는 각종 입체 화학 형태, 예를 들어 라세미 화합물, 거울상체, 또는 디아스테레오 이성체여도 된다. 본 발명의 정제 방법에 의해 라세미화가 일어나는 경우는 없기 때문에, 출발시의 배치와 동일한 배치의 이성체가 얻어진다.
일반식 (I)로 표시되는 화합물로서는 α-아미노산(m=1), β-아미노산(m=2) 또는 γ-아미노산(m=3)으로부터 합성되는 하기의 화합물을 예시할 수 있지만, 이들로 한정은 되지 않는다. 그 중에서도 α-아미노산으로부터 합성되는 NCA로 하는 것이 바람직하다.
Figure pat00007
(식 중, Bn은 벤질기, tBu는 tert-부틸기, Et는 에틸기, Ph는 페닐기를 나타낸다.)
[공정 a)]
공정 a)는, 불순물을 포함하는 상기 아미노산 N-카르복시 무수물을, 해당 아미노산 N-카르복시 무수물의 양용매이며, 또한 염소계 용매가 아닌 용매에 용해시켜 교반하고, 불용해 불순물을 석출시켜 현탁액을 얻는 공정이다.
<양용매>
공정 a)에서 사용되는 용매는 NCA의 양용매, 즉 NCA를 용해시킬 수 있는 용매임과 함께, 불순물인 중합물이나 염산염(불용해 불순물)을 용해하지 않는 용매이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 테트라히드로푸란이나 1,4-디옥산 등의 에테르류, 아세트산에틸, 아세트산n-부틸, γ-부티로락톤 등의 에스테르류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류, 디메틸술폭시드(DMSO), N,N-디메틸포름아미드(DMF) 및 아세토니트릴 등의 극성 용매를 들 수 있다. 그 중에서도 테트라히드로푸란, 아세트산에틸이 바람직하다. 단, 클로로포름, 디클로로메탄 등의 염소계 용매에 대해서는 잔류 염소 농도가 높아질 가능성이 있기 때문에 바람직하지 않다.
사용하는 양용매의 양은 특별히 한정되지 않지만, 상술한 NCA의 질량에 대하여, 예를 들어 1 내지 20배량, 바람직하게는 2 내지 10배량, 더욱 바람직하게는 2 내지 5배량이다.
NCA에 대하여 양용매인 것을 확인하는 방법으로서는 NCA에 양용매를 첨가하여 교반한 후에, NCA가 용해되며, 또한 눈으로 보아 탁함이 없는 것을 확인하는 방법이 있지만, 완전히 용해된 것을 확인할 수 있는 방법이면 특별히 제한은 되지 않다. 이 경우의 양용매의 사용량으로서는 특별히 한정되지 않지만, NCA의 질량에 대하여, 예를 들어 0.1 내지 200배량, 바람직하게는 1 내지 20배량, 더욱 바람직하게는 1 내지 10배량이다.
<불용해 불순물>
공정 a)에 있어서, 상술한 용매에 용해되지 않는 불용해 불순물로서는, 염화물 이온을 개시제로 한 반응에 의해 생성되는 NCA의 중합물이나 원료 아미노산의 염산염 등을 들 수 있지만, 상술한 용매에 용해되지 않는 성분이면 특별히 제한은 되지 않는다.
[공정 b)]
공정 b)는, 상술한 공정 a)에서 얻어진 현탁액에 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제를 첨가하여 여과하거나, 상술한 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제로 고정상을 구성하여 상기 현탁액을 여과하거나, 혹은 그의 양쪽을 실시함으로써 상술한 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제와 상술한 현탁액을 접촉시키는 공정이다.
<염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제>
공정 a)에 있어서 석출되는 불용해 불순물은 여과 보조제를 사용하지 않고 여과하고자 하면 여과판에서 막힘이 일어나, 여과성이 매우 나빠지기 때문에, 여과 보조제가 필요로 된다. 또한, 후술하는 염기성 불순물을 제거하기 위해, 해당 여과 보조제는 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제로 한다. 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제는 상술한 현탁액에 첨가하는 것만으로도 NCA 정제 효과(염기성 불순물 제거 효과)를 갖지만, 보다 고순도의 NCA를 얻기 위해서는 여과판 상에 고정상을 형성하는 편이 바람직하다.
공정 b)에 있어서 사용되는 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제로서는 염기성 불순물(아미노기 등의 염기성기를 갖는 불순물)을 제거할 수 있는 것이면 특별히 제한은 되지 않지만, 예를 들어 황산마그네슘, 황산칼슘, 황산바륨, 황산구리, 또는 표면을 술폰산이나 카르복실산으로 수식한 실리카겔을 들 수 있다. 표면을 술폰산이나 카르복실산으로 수식한 실리카겔의 예로서는, 예를 들어 후지 시리시아 가가쿠제의 ACD 실리카나 DPR 실리카를 들 수 있다. 단, 염화마그네슘이나 염화칼슘 등의 염화물은 잔류 염소 농도의 관점에서 바람직하지 않다. 또한, 상술한 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제는 염기성 불순물을 트랩함으로써 NCA 호모 폴리머가 중합에 의해 생성되는 것을 억제하는 효과를 갖고 있지만, 후술하는 중합 억제 시험에 있어서 특허문헌 3에서 예시되는 실리카(종래의 크로마토그래피에서 사용되는 것)에서는 효과가 없다. 또한 DPR 실리카를 여과판 상에 고정상을 형성하여 사용하는 경우에는, NCA가 실리카겔에 흡착되기 때문에, 여과에 있어서 과잉량의 용매를 사용하여 세정을 행할 필요가 있다. 그에 의해 농축을 행하는 것이 필수가 되기 때문에, 간편성의 관점에 있어서는 황산마그네슘 쪽이 고정상으로서 바람직하다.
또한, 이들 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제는, 상술한 염기성 불순물을 제거할 뿐만 아니라, 탈수 효과도 갖기 때문에, 정제 작업 중에 있어서 공기 중으로부터 도입되는 수분을 제거함으로써 NCA의 가수분해를 억제하며, 질소 분위기하로 한정되지 않고 간편한 장치로 조작을 행할 수 있다.
산성 여과 보조제의 사용량은 특별히 한정되지 않지만, 상술한 NCA의 질량에 대하여, 예를 들어 0.1 내지 20배량, 바람직하게는 1 내지 10배량, 더욱 바람직하게는 1 내지 5배량이다. 또한, 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제는 1종류로 사용해도 되고, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
<염기성 불순물>
아미노기 등의 염기성기를 갖는 염기성 불순물로서는, 예를 들어 하기의 반응식에 따라 생성되는 염기성 화합물 (c)를 예시할 수 있지만, 염기성을 갖는 불순물이면 특별히 제한은 되지 않다.
Figure pat00008
(식 중, R은 아미노산의 산기와 아미노기 사이의 중심기를 나타내며, 수식되어 있어도 되고, R'은 수소 원자나 아미노산의 질소 원자에 결합하고 있는 기를 나타내며, 환상 아미노산의 경우에는 R과 R'은 결합하고 있어도 된다.)
[공정 c)]
공정 c)는, 상술한 공정 b)에서 얻어진 여과액을 상술한 아미노산 N-카르복시 무수물의 빈용매 중에 적하하고, 정석함으로써, 상술한 불순물이 제거된 아미노산 N-카르복시 무수물을 얻는 공정이다.
<빈용매>
공정 c)에서 사용되는 빈용매는, NCA의 용해성이 낮은 용매이면 특별히 제한은 되지 않지만, 예를 들어 n-헥산, n-헵탄, n-옥탄, n-노난, n-데칸, 시클로펜탄, 시클로헥산, 시클로헵탄 및 시클로옥탄 등의 탄화수소, 디에틸에테르, 디이소프로필에테르 및 t-부틸메틸에테르 등의 에테르류를 들 수 있다. 그 중에서도 n-헥산, n-헵탄이 바람직하다.
사용하는 용매의 양은 특별히 한정되지 않지만, 상술한 NCA의 질량에 대하여, 예를 들어 2 내지 80배량, 바람직하게는 4 내지 40배량, 더욱 바람직하게는 4 내지 20배량이다.
<정석>
공정 c)의 정석은, 여과액을 그대로 빈용매 중에 적하함으로써 행할 수도 있고, 농축하여 농도를 조정한 후에 빈용매 중에 적하함으로써 행할 수도 있다. 정석을 행하는 온도는 특별히 한정되지 않지만, 작업의 간편함으로부터 실온에서 행하는 것이 바람직하다. 여기서 말하는 「정석」이란, 일반적으로 행해지는, 양용매에 NCA를 용해시킨 후에 빈용매를 추가하고, 또한 용액을 저온으로 함으로써 결정을 석출시키는 「재결정」과는 상이한 조작이다. 재결정이 그의 결정 석출을 위해 정밀하며 시간이 걸리는 작업이 필요한 것에 비해, 정석은 간편하기 때문에 공업적 규모로 실시 가능한 방법이다.
정석에 의해 얻어진 NCA는 여과 후 그대로 감압 건조를 실시해도 되고, 또한 빈용매로 세정한 후에 감압 건조를 실시해도 된다. 세정에 사용하는 빈용매로서는 NCA의 용해성이 낮은 용매이면 특별히 제한은 되지 않지만, 정석에 사용한 것과 동일한 빈용매를 사용할 수 있다. 세정을 행하는 온도는 특별히 한정되지 않지만, 작업의 간편함으로부터 실온에서 행하는 것이 바람직하다. 건조시의 온도로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0℃ 내지 40℃, 바람직하게는 실온이다.
NCA에 대하여 빈용매인 것을 확인하는 방법으로서는 NCA에 빈용매를 첨가하여 교반한 후에, NCA가 완전히 녹지 않고, 또한 눈으로 보아 탁함이 없는 것을 확인하는 방법이 있지만, 이와 같이 완전히 녹지 않는 것을 확인할 수 있는 방법이면 특별히 제한은 되지 않는다. 이 경우의 빈용매의 사용량으로서는 특별히 한정되지 않지만, NCA의 질량에 대하여, 예를 들어 0.2 내지 800배량, 바람직하게는 2 내지 80배량, 더욱 바람직하게는 2 내지 20배량이다.
이상과 같이, 본 발명의 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법이면, 용매에 불용해인 불용해 불순물(잔류 염소 유래의 NCA 중합물이나 염산염 등)은 여과에 의해 제거할 수 있으며, 가수분해에 의해 개환된 아미노기 등을 갖는 염기성 불순물은 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제에 의해 제거할 수 있다. 또한, 이러한 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제는 흡습성을 갖는 것이기도 하다는 점에서, 공기 중의 수분의 영향을 억제할 수 있기 때문에, 공기 중에서 정제 작업하는 것도 가능하게 되고, 간편성을 대폭으로 개선할 수 있다. 또한 NCA의 정석은, 여과액을 빈용매 중에 적하, 교반하는 것만으로 행할 수 있으며, 시간이 걸리는 정밀한 재결정을 행할 필요가 없기 때문에 공업적 규모의 제조를 실시하는 것이 가능하게 된다.
실시예
[참고예]
염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제, 기타 여과 보조제 및 기타 첨가제의 염기성 불순물 트랩 능력에 대하여, 그의 중합 억제 능력으로부터 판단하는 것으로 하였다. NCA로서는 하기의 구조식 (A)로 표시되는 화합물을 사용하였다. 우선, NCA 0.2g(0.87mmol)을 아세트산에틸 1.0g으로 용해하고, NCA 용액을 제작하였다. 이 NCA 용액을 사용하여, 표 1에 나타낸 바와 같이, 첨가제 미투입의 비교 1, 및 일반적인 실리카겔(실리카겔 60(칼럼 크로마토그래피용, 간토 가가쿠제)), 유기산(아세트산), 무기산(염화수소(아세트산에틸 용액)), 셀라이트 503(약염기성)을 첨가한 비교 2 내지 5를 제작하였다. 또한, 마찬가지로 하여, 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제로서 황산마그네슘(무수) 및 DPR(De-Protector) 실리카(후지 시리시아 가가쿠제)를 첨가한 실험 1 및 실험 2를 제작하였다. 이들을 각 온도에서 소정의 시간 방치한 후의 NCA 용액의 점도 변화를 눈으로 보아 관찰하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00009
잔류 염소 0.091질량%, 융점 99.9℃
Figure pat00010
첨가제 미투입의 비교 1에서는, 점도 증가가 보인다는 점에서, 중합 반응이 일어나고 있는 것이 확인되었다. 일반적인 실리카겔이나 셀라이트 503을 첨가한 비교 2 및 비교 5에서는 점도 증가가 보인다는 점에서, 중합 억제 효과는 없다는 것을 알 수 있었다. 한편, 실험 1, 2의 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제인 황산마그네슘 및 DPR 실리카를 첨가한 경우에는 점도에 변화는 없고, 중합 억제 효과가 있다는 것을 알 수 있었다. 비교 4에 있어서 HCl을 첨가한 경우에도, 중합 억제 효과가 보였지만, 정제 후에 HCl이 잔존하면 염기성 불순물이 생성되는 원인이 되기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 유기산인 아세트산(비교 3)을 첨가한 경우에는 점도 증가가 크고, 중합이 보다 가속된다는 것이 확인되었다.
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예로 제한되는 것은 아니다.
[잔류 염소 농도의 측정]
실시예 및 비교예에 있어서, 잔류 염소 농도의 측정은 미량 염소 측정 장치를 사용하여, 다음의 공정법에 준한 시험을 행한다. ASTM D5808, JPI 5S-64-02, TS K0010. 측정 장치는 TCL-2100V형(미쓰비시 애널리텍제)을 사용하였다.
[순도의 측정」
실시예 및 비교예에 있어서, NCA의 순도의 측정은 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여, 제17 개정 일본 약전의 2.52 열분석법(2.4.4.순도의 측정)에 준하여 실시하였다. 측정 장치는 Thermo plus EVO DSC8230(리가쿠제)을 사용하였다. 시료량은 1mg, 승온 속도는 1℃/분으로 실시하였다. 또한, 제17 개정 일본 약전의 2.52 열분석법(2.4.4.순도의 측정)에 의하면 순도가 98mol% 이상이 아니면 정확한 측정을 할 수 없다고 되어 있다.
[실시예 1]
상술한 구조식 (A)로 표시되는 NCA 5.02g에 황산마그네슘 1.70g, 아세트산에틸 24.96g을 첨가, 교반하여 NCA를 용해하고, 불용해 불순물을 석출시켜 현탁액을 제작하였다. 그 후 황산마그네슘 15.00g을 적층시킨 여과기에 현탁액을 주입하고, 흡인 여과를 행함(아세트산에틸에 의한 세정 있음)으로써 석출물을 제거하여 무색 투명한 여과액 33.05g을 얻었다. 이 여과액을 n-헥산 112g 중에 적하하여 정석을 행하였다. 생성된 백색 분말을 여과한 후, 분말을 n-헥산 50g으로 2회 세정 조작을 실시하였다. 또한, 이들 조작은 질소 분위기하가 아니라 공기 중에서 실시하고, 작업에 요한 시간은 30분 정도였다. 얻어진 백색 분말을 상온에서 감압 건조하여, 불순물이 제거된 NCA 3.50g을 얻었다. DSC 측정에 의해 얻어진 불순물이 제거된 NCA의 순도는 98.93mol%이며(융점 103.8℃), 잔류 염소 농도는 0.005질량%였다. 정제 전의, 즉 불순물을 포함하는 NCA는 순도가 지나치게 낮기 때문에, DSC 측정에 의해서는 순도를 구할 수 없었지만(융점 99.9℃), 그의 측정 결과를 도 1에 도시한다. 마찬가지로 측정한 불순물이 제거된 NCA의 결과를 도 2에 도시한다.
양용매인 아세트산에틸로의 NCA 용해성을 확인하기 위해, 상술한 구조식 (A)로 표시되는 정제 후의 NCA 0.2g을 아세트산에틸 1.0g에 용해한 바, 눈으로 보아 불용해 불순물은 확인할 수 없었다. 마찬가지로 상술한 구조식 (A)로 표시되는 정제 전의 NCA에서는 눈으로 보아 불용해 불순물이 확인되었다. 한편 빈용매인 n-헥산으로의 NCA 용해성을 확인하기 위해, 상술한 구조식 (A)로 표시되는 정제 후의 NCA 0.2g을 n-헥산 2.0g에 용해한 바, 눈으로 보아 용해를 확인할 수 없었다.
[실시예 2]
NCA의 용해에 사용하는 양용매를 아세트산에틸로부터 테트라히드로푸란으로 바꾼 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 불순물이 제거된 NCA 3.42g을 얻었다. DSC 측정에 의해 얻어진 불순물이 제거된 NCA의 순도는 98.90mol%이며(융점 103.8℃), 잔류 염소 농도는 0.006질량%였다.
[실시예 3]
상술한 구조식 (A)로 표시되는 NCA 5.00g에 DPR 실리카 1.70g, 아세트산에틸 25.00g을 첨가, 교반하여 NCA를 용해하고, 불용해 불순물을 석출시켜 현탁액을 제작하였다. 그 후 황산마그네슘 15.00g을 적층시킨 여과기에 현탁액을 주입하고, 흡인 여과를 행함(아세트산에틸에 의한 세정 있음)으로써 석출물을 제거하여 무색 투명한 여과액 33.50g을 얻었다. 이 여과액을 n-헥산 114g 중에 적하하여 정석을 행하였다. 생성된 백색 분말을 여과한 후, 분말을 n-헥산 50g으로 2회 세정 조작을 실시하였다. 또한, 이들 조작은 질소 분위기하가 아니라 공기 중에서 실시하고, 작업에 요한 시간은 30분 정도였다. 얻어진 백색 분말을 상온에서 감압 건조하여, 불순물이 제거된 NCA 3.40g을 얻었다. DSC 측정에 의해 얻어진 불순물이 제거된 NCA의 순도는 99.05mol%이며(융점 104.3℃), 잔류 염소 농도는 0.003질량%였다.
[실시예 4]
상술한 구조식 (A)로 표시되는 NCA 5.00g에 DPR 실리카 1.70g, 아세트산에틸 25.00g을 첨가, 교반하여 NCA를 용해하고, 불용해 불순물을 석출시켜 현탁액을 제작하였다. 그 후 DPR 실리카 15.00g을 적층시킨 여과기에 현탁액을 주입하고, 흡인 여과를 행함(아세트산에틸에 의한 세정 있음)으로써 석출물을 제거하여 무색 투명한 여과액 80.00g을 얻었다. 감압하, 30℃에서 30.00g까지 농축을 행한 후, n-헥산 100g 중에 적하하여 정석을 행하였다. 생성된 백색 분말을 여과한 후, 분말을 n-헥산 50g으로 2회 세정 조작을 실시하였다. 얻어진 백색 분말을 상온에서 감압 건조하여, 불순물이 제거된 NCA 3.00g을 얻었다. DSC 측정에 의해 얻어진 불순물이 제거된 NCA의 순도는 99.15mol%이며(융점 104.2℃), 잔류 염소 농도는 0.002질량%였다.
[실시예 5]
상기 구조식 (A)로 표시되는 NCA 5.01g에 황산마그네슘 1.70g, 아세트산에틸 24.99g을 첨가, 교반하여 NCA를 용해하고, 불용해 불순물을 석출시켜 현탁액을 제작하였다. 여과지 상에 현탁액을 주입하고, 흡인 여과를 행함(아세트산에틸에 의한 세정 있음)으로써 석출물을 제거하여 무색 투명한 여과액 30.05g을 얻었다. 이 여과액을 n-헥산 100g 중에 적하하여 정석을 행하였다. 생성된 백색 분말을 여과한 후, 분말을 n-헥산 50g으로 2회 세정 조작을 실시하였다. 또한, 이들 조작은 질소 분위기하가 아니라 공기 중에서 실시하고, 작업에 요한 시간은 30분 정도였다. 얻어진 백색 분말을 상온에서 감압 건조하여, 불순물이 제거된 NCA 3.80g을 얻었다. DSC 측정에 의해 얻어진 불순물이 제거된 NCA의 순도는 98.25mol%이며(융점 103.2℃), 잔류 염소 농도는 0.030질량%였다.
[실시예 6]
상기 구조식 (A)로 표시되는 NCA 200g에 황산마그네슘 67g, 아세트산에틸 600g을 첨가, 교반하여 NCA를 용해하고, 불용해 불순물을 석출시켜 현탁액을 제작하였다. 그 후 황산마그네슘 600g을 적층시킨 여과기에 현탁액을 주입하고, 흡인 여과를 행함(아세트산에틸에 의한 세정 있음)으로써 석출물을 제거하여 무색 투명한 여과액 1000g을 얻었다. 이 여과액을 n-헥산 3200g 중에 적하하여 정석을 행하였다. 생성된 백색 분말을 여과한 후, 분말을 n-헥산 1000g으로 2회 세정 조작을 실시하였다. 또한, 이들 조작은 질소 분위기하가 아니라 공기 중에서 실시하고, 작업에 요한 시간은 2시간 정도였다. 얻어진 백색 분말을 상온에서 감압 건조하여, 불순물이 제거된 NCA 160g을 얻었다. DSC 측정에 의해 얻어진 불순물이 제거된 NCA의 순도는 99.46mol%이며(융점 104.3℃), 잔류 염소 농도는 0.001질량% 이하였다.
[실시예 7 내지 23]
정제에 사용하는, 불순물을 포함하는 NCA를 (A)로부터 (B) 내지 (R)로 바꾼 것 이외는 실시예 2와 마찬가지의 방법으로 불순물이 제거된 NCA를 얻었다. 양용매로의 용해성 확인 방법은 정제 전후의 NCA 0.2g을 테트라히드로푸란 1.0g에 첨가하였다. 한편 빈용매로의 용해성 확인 방법은 정제 후의 NCA 0.2g에 n-헥산 2.0g을 첨가하였다. 눈으로 보아 불용해물이 완전히 보이지 않는 것은 「○」, 탁함이 보이거나 용해되지 않는 것은 「×」를 기재하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pat00011
(식 중, Bn은 벤질기, tBu는 tert-부틸기, Ph는 페닐기를 나타낸다.)
Figure pat00012
[장기 보존 안정성]
정제한 NCA의 장기 보존 안정성을 검증하였다. -20℃±5℃에서의 안정성을 표 3에, 0℃ 내지 5℃에서의 안정성을 표 4에 나타내었다. -20℃±5℃ 조건에 있어서는 반년 후, 1년 후, 2년 후에 있어서의 DSC 측정에 의한 순도 결과를 나타내었다. 0℃ 내지 5℃ 조건에 있어서는 1개월, 2개월, 반년 후에 있어서의 DSC 측정에 의한 순도 결과를 나타내었다. 비교로서 시판품(Isochem사제)에서 DSC 측정에 의한 순도가 98mol%를 초과하고 있는 상기 일반식 (A)로 표시되는 NCA를 비교 1로서 나타내었다. 이 NCA의 잔류 염소 농도는 0.030질량%이며, 시판되고 있는 NCA 중에서는 잔류 염소 농도가 매우 낮은 로트이다. 또한, 시판되고 있는 NCA에 있어서 잔류 염소 농도가 0.050질량%를 초과하는 NCA에 대해서는, 초기 순도가 98mol%를 초과하지 않았기 때문에 비교로서 예시하지 않았지만, 시간 경과와 함께 융점의 저하가 보이고 있으며, 순도가 저하되어 있었다.
Figure pat00013
Figure pat00014
[비교예 1]
여과 보조제를 하지 않는 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 정제를 행하고자 했지만, 흡인 여과에 있어서 여과지의 막힘이 발생했기 때문에 여과할 수 없었다.
[비교예 2]
NCA의 용해에 사용하는 용매를 아세트산에틸로부터 톨루엔으로 바꾸어 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 정제를 행하고자 했지만, NCA가 톨루엔에 용해되지 않았다.
[비교예 3]
NCA의 용해에 사용하는 용매를 아세트산에틸로부터 클로로포름으로 바꾼 것 이외는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 불순물이 제거된 NCA 3.80g을 얻었다. DSC 측정에 의해 얻어진 불순물이 제거된 NCA의 순도는 지나치게 낮기 때문에 구할 수는 없었다(융점 102.4℃). 또한 잔류 염소 농도는 0.578질량%였다.
[비교예 4]
여과 보조제를 사용하지 않고, 첨가제로서 염화수소(1mol/L 아세트산에틸 용액) 2.5ml를 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 정제를 행하고자 했지만, 흡인 여과에 있어서 여과지의 막힘이 발생했기 때문에 여과할 수 없었다.
[비교예 5]
염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제인 황산마그네슘을 염기성 여과 보조제 셀라이트 503으로 바꾼 것 이외는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 불순물이 제거된 NCA 3.00g을 얻었다. DSC 측정에 의해 얻어진 불순물이 제거된 NCA의 순도는 지나치게 낮기 때문에 구할 수는 없었다(융점 102.1℃). 잔류 염소 농도는 0.060질량%였다.
[비교예 6]
염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제를 DPR 실리카로부터 실리카겔 60(간또 가가꾸제, 칼럼 크로마토그래피용)로 바꾼 것 이외는 실시예 4와 마찬가지의 방법으로 불순물이 제거된 NCA 2.90g을 얻었다. DSC 측정에 의해 얻어진 불순물이 제거된 NCA의 순도는 지나치게 낮기 때문에 구할 수는 없었다(융점 102.0℃). 잔류 염소 농도는 0.068질량%였다.
실시예 1에서 얻어진 불순물이 제거된 NCA를 사용하여 하기의 구조식 (S)로 표시되는 폴리에틸렌글리콜 유도체와의 중합 반응을 실시하였다.
Figure pat00015
하기 실시예 및 비교예에 있어서의 분자량의 표기에 있어서, 중량 평균 분자량(Mw) 및 수 평균 분자량(Mn)의 수치는 겔 침투 크로마토그래피(GPC)에 의해 폴리에틸렌글리콜 환산값으로서 측정한 것이다. 또한, GPC는 하기 조건으로 측정을 행하였다.
칼럼: TSKgel SuperAW3000×2, SuperAW-4000
전개 용매: DMF(브롬화리튬 0.01mol/L 용액)
칼럼 오븐 온도: 40℃
샘플 농도: 0.20wt%
샘플 주입량: 50μl
유량: 0.6ml/min
[실시예 24]
Mw가 약 10,000인 폴리에틸렌글리콜 유도체 (S) 1.01g을 DMF 20ml 중에 용해시킨 후, 실시예 1에서 얻어진 불순물이 제거된 NCA 0.97g을 투입하여 반응액을 제작하였다. 이것을 40℃에서 1일 반응시킨 후, 아세트산에틸 100ml, n-헥산 200ml의 혼합액 중에 적하하였다. 생성된 백색 분말을 여과한 후, 분말을 원래의 비이커로 되돌려, 아세트산에틸 50ml, n-헥산 100ml의 혼합액으로 세정을 행하고, 또한 동일한 세정 조작을 1회 실시하였다. 얻어진 백색 분말을 상온에서 감압 건조하여, 상술한 구조식 (T)로 표시되는 블록 공중합체 1.00g을 얻었다. GPC에 의한 분석의 결과, Mw=13,974, Mw/Mn=1.12이며, 불순물을 포함하는 NCA를 사용했을 때에 보이는 저분자 영역의 NCA 호모 폴리머(염화물 이온이나 다른 염기성 불순물로부터 중합이 진행된 폴리머)의 피크는 관측되지 않았다.
[비교예 7]
사용하는 NCA를 실시예 1에서 사용한 미정제된, 즉 불순물을 포함하는 NCA로 바꾼 것 이외는 실시예 24와 마찬가지로 하여, 상술한 구조식 (T)로 표시되는 블록 공중합체 1.04g을 얻었다. GPC에 의한 분석의 결과, Mw=11,833, Mw/Mn=1.08이었다. 또한, 저분자 영역의 NCA 호모 폴리머의 피크도 관측되며, Mw=2,117, Mw/Mn=1.41이었다.
[비교예 8]
사용하는 NCA를 비교예 5에서 사용한 셀라이트 503에 의한 불순물이 제거된 NCA로 바꾼 것 이외는 실시예 24와 마찬가지로 하여, 상술한 구조식 (T)로 표시되는 블록 공중합체 1.02g을 얻었다. GPC에 의한 분석의 결과, Mw=12,331, Mw/Mn=1.09였다. 또한, 저분자 영역의 NCA 호모 폴리머의 피크도 관측되며, Mw=1,957, Mw/Mn=1.39였다.
[비교예 9]
사용하는 NCA를 비교예 6에서 사용한 실리카겔 60에 의한 불순물이 제거된 NCA로 바꾼 것 이외는 실시예 24와 마찬가지로 하여, 상술한 구조식 (T)로 표시되는 블록 공중합체 0.95g을 얻었다. GPC에 의한 분석의 결과, Mw=12,400, Mw/Mn=1.09였다. 또한, 저분자 영역의 NCA 호모 폴리머의 피크도 관측되며, Mw=1,970, Mw/Mn=1.39였다.
실시예 1 내지 23에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법이면, 저순도의 NCA를 간편하게 정제하고, 고순도의 NCA를 얻을 수 있었다. 또한, 정제 작업은 공기하에서 행했지만, 얻어진 불순물이 제거된 NCA의 순도가 저하되지 않았다. 또한 실시예 24에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 정제 방법에 의해 정제한 불순물이 제거된 NCA를 중합 반응에 사용하면, 잔류 염소 농도나 염기성 불순물 함유량이 매우 낮기 때문에, 저분자량의 NCA의 호모 폴리머가 생성 되지 않아 고순도인 중합물을 얻을 수 있었다.
또한, 장기 보존 안정성 결과에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 정제 방법에 의해 정제한 잔류 염소 농도가 매우 낮고, 또한 염기성 불순물이 제거된 NCA이면, -20℃라는 저온하에서 2년 후에도 순도의 저하가 일어나지 않고, 또한 0 내지 5℃라는 비교적 높은 온도에서도 반년 후에 안정된다는 것을 알 수 있다. 한편, 시판품이며, 잔류 염소 농도가 0.03질량%인 NCA에 대해서는 -20℃라는 저온하에서는 2년에 순도의 저하가 확인되며, 또한 0 내지 5℃라는 비교적 높은 온도에서는 1개월에 순도의 저하가 확인되었다. 이로부터, 잔류 염소 농도가 낮고, 또한 염기성 불순물이 제거된 본 발명의 정제 방법에 있어서 얻어지는 NCA는, 매우 안정된다는 것을 알 수 있다.
한편, 비교예 1에서는, 여과 보조제를 사용하지 않았기 때문에, 여과 효율이 낮고, 정제 공정을 최후까지 행할 수 없었다. 비교예 2에서는, 공정 a)에서 NCA를 용해할 수 없는 용매를 사용했기 때문에, NCA가 용해되지 않아, 정제 공정을 최후까지 행할 수 없었다. 비교예 3에서는, 공정 a)에서 염소계 용매인 클로로포름을 사용했기 때문에, 정제 후의 불순물이 제거된 NCA의 잔류 염소 농도가 높아, 순도도 낮았다. 비교예 4에서는, 첨가제로서 염화수소를 사용했기 때문에, 여과 효율이 낮아, 정제 공정을 최후까지 행할 수 없었다. 비교예 5 및 비교예 6에서는, 여과 보조제에 염기성인 것과, 산성(약산성)이어도 염기성 불순물 제거 능력이 없는 것을 사용했기 때문에, 정제 효과가 얻어지지 않았다. 그리고 비교예 7 내지 9에서는, 순도가 낮은 NCA를 사용한다는 점에서, 중합 반응에 있어서, 부생성물인 저분자의 NCA 호모 폴리머가 생성되었다.
이상으로부터, 본 발명의 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법이면, 저순도의 NCA를 간편하게 정제하고, 장기간 보존 안정성이 높은 고순도의 NCA가 얻어진다는 것이 명확해졌다.
또한, 본 발명은, 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시이며, 본 발명의 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
본 발명의 방법을 사용하여 정제한 NCA는, 잔류 염소 농도가 매우 낮고, 또한 아민 등의 염기성 불순물을 포함하지 않는다. 그 때문에, 리빙 개환 중합에 있어서, 본래의 개시제 이외의 개시제에 의한 개시 반응이 일어나지 않기 때문에, 분자량이 정렬된 폴리펩티드 유도체를 합성할 수 있다. 분자량이 정렬된 폴리펩티드 유도체는 정밀한 재료를 필요로 하는 다양한 분야에서 응용할 수 있으며, 특히 사이즈를 정밀하게 설계할 필요가 있는 고분자 미셀에 있어서 중요하고, 약물 수송계의 분야에 응용할 수 있다.

Claims (19)

  1. 하기 일반식 (I)로 표시되는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법으로서,
    Figure pat00016

    Figure pat00017

    (식 중, R1은 수소 원자, 치환되어 있어도 되는 알킬기, 치환되어 있어도 되는 시클로알킬기, 치환되어 있어도 되는 아릴기, 치환되어 있어도 되는 헤테로환, 또는 통상 사용되는 아미노산의 보호기로서 벤질옥시카르보닐기, t-부톡시카르보닐기, 벤조일기 또는 아세틸기를 나타낸다. 단, R1은 반응성기인 보호되어 있지 않은 히드록실기 및 아미노기를 함유하지 않는다. X는 상기 일반식 (a)(R2 및 R3은 서로 독립적으로 수소 원자, 치환되어 있어도 되는 알킬기, 치환되어 있어도 되는 시클로알킬기, 치환되어 있어도 되는 아릴기 또는 치환되어 있어도 되는 헤테로환을 나타내고, m은 1 내지 3의 정수를 나타낸다.)로 표시되는 치환기를 갖고 있어도 되는2가의 탄화수소기를 나타낸다. 단, X는 반응성기인 보호되어 있지 않은 히드록실기 및 아미노기를 함유하지 않는다. 환상 아미노산의 경우에는 R1과 X는 결합하고 있어도 된다.)
    a) 불순물을 포함하는 상기 아미노산 N-카르복시 무수물을, 해당 아미노산 N-카르복시 무수물의 양용매이며, 또한 염소계 용매가 아닌 용매에 용해시켜 교반하고, 불용해 불순물을 석출시켜 현탁액을 얻는 공정,
    b) 상기 공정 a)에서 얻어진 현탁액에 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제를 첨가하여 여과하거나, 상기 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제로 고정상을 구성하여 상기 현탁액을 여과하거나, 혹은 그의 양쪽을 실시함으로써 상기 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제와 상기 현탁액을 접촉시키는 공정, 및
    c) 상기 공정 b)에서 얻어진 여과액을 상기 아미노산 N-카르복시 무수물의 빈용매 중에 적하하고, 정석함으로써, 상기 불순물이 제거된 아미노산 N-카르복시 무수물을 얻는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공정 b)에서 사용하는 염기성 불순물 트랩 능력을 갖는 산성 여과 보조제를, 황산마그네슘, 황산칼슘, 황산바륨, 황산구리, 또는 표면을 술폰산이나 카르복실산으로 수식한 실리카겔로 하는 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 아미노산 N-카르복시 무수물 중의 m이 1인 α아미노산 N-카르복시 무수물을 사용하는 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 아미노산 N-카르복시 무수물 중의 m이 1인 α아미노산 N-카르복시 무수물을 사용하는 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 아미노산 N-카르복시 무수물을, 하기 구조식으로 표시되는 화합물로 하는 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
    Figure pat00018

    (식 중, Bn은 벤질기, tBu는 tert-부틸기, Et는 에틸기, Ph는 페닐기를 나타낸다.)
  6. 제2항에 있어서, 상기 아미노산 N-카르복시 무수물을, 하기 구조식으로 표시되는 화합물로 하는 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
    Figure pat00019

    (식 중, Bn은 벤질기, tBu는 tert-부틸기, Et는 에틸기, Ph는 페닐기를 나타낸다.)
  7. 제1항에 있어서, 상기 공정 a)에서 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 양용매의 질량을, 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 질량의 1배량 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기 공정 a)에서 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 양용매의 질량을, 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 질량의 1배량 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
  9. 제3항에 있어서, 상기 공정 a)에서 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 양용매의 질량을, 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 질량의 1배량 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
  10. 제4항에 있어서, 상기 공정 a)에서 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 양용매의 질량을, 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 질량의 1배량 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
  11. 제5항에 있어서, 상기 공정 a)에서 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 양용매의 질량을, 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 질량의 1배량 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
  12. 제6항에 있어서, 상기 공정 a)에서 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 양용매의 질량을, 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 질량의 1배량 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정 a)에서 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 양용매를, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산, 아세트산에틸, 아세트산n-부틸, γ-부티로락톤, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 디메틸술폭시드, N,N-디메틸포름아미드 및 아세토니트릴로부터 선택되는 극성 용매로 하는 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정 c)에서 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 빈용매의 질량을, 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 질량의 2배량 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정 c)에서 사용하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 빈용매를, n-헥산, n-헵탄, n-옥탄, n-노난, n-데칸, 시클로펜탄, 시클로헥산, 시클로헵탄, 시클로옥탄, 디에틸에테르, 디이소프로필에테르 및 t-부틸메틸에테르로부터 선택되는 용매로 하는 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
  16. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 불순물이 제거된 아미노산 N-카르복시 무수물의 잔류 염소 농도가, 0.05질량% 이하인 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 불순물이 제거된 아미노산 N-카르복시 무수물의 잔류 염소 농도가, 0.01질량% 이하인 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
  18. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 불순물이 제거된 아미노산 N-카르복시 무수물의 시차 주사 열량계에 의해 측정되는 순도가, 98mol% 이상인 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
  19. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정 a), b) 및 c)를, 공기 분위기하에서 행하는 것을 특징으로 하는 아미노산 N-카르복시 무수물의 정제 방법.
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