KR20200050946A - 보호 l-카르노신 유도체, l-카르노신, 및 결정성 l-카르노신 아연착체의 제조 방법 - Google Patents

보호 l-카르노신 유도체, l-카르노신, 및 결정성 l-카르노신 아연착체의 제조 방법 Download PDF

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요시키 세이케
마코토 사토
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Abstract

본 발명은 간편하게 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법 등을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법은, 식(1)으로 나타나는 산무수물과, 식(2)으로 나타나는 L-히스티딘 유도체를 반응시킴으로써, 식(3)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다{식 중, R1은, 소정의 보호 아미노기이며, R2은, 소정의 보호 아미노기 또는 분기기이며, R7, 및 R8은, 수소 원자, 또는 아미노기의 보호기이며, R9은, 수소 원자, 또는 카르복시기의 보호기임}.

Description

보호 L-카르노신 유도체, L-카르노신, 및 결정성 L-카르노신 아연착체의 제조 방법
본 발명은 보호 L-카르노신 유도체, L-카르노신, 및 결정성 L-카르노신 아연착체의 신규의 제조 방법에 관한 것이다.
하기 식
Figure pct00001
으로 나타나는 L-카르노신은, 조직 수복 촉진 작용, 면역 조정 작용, 항염증 작용을 갖고 있으므로, 의약품이나 건강 식품 등의 수요가 높아지고 있다. 또한, 당해 L-카르노신은, 용이하게 금속과 킬레이트 결합을 만들기 때문에, 아연과 착(錯)형성한, 하기 식으로 나타나는 결정성 L-카르노신 아연착체(이하, 단순히 「폴라프레징크」라고 할 경우도 있음) 등의 항궤양약, 미각 장해 치료약에 응용되고 있다.
Figure pct00002
L-카르노신은, 통상, 이하의 방법으로 합성되어 있다. 구체적으로는, L-히스티딘 또는 그 유도체와, 시아노아세트산에스테르를 반응시키는 방법(예를 들면, 특허문헌 1 참조), L-히스티딘 또는 그 유도체와 N-트리플루오로아세틸 유도체를 반응시키는 방법(예를 들면, 비특허문헌 1 참조), 또는, L-히스티딘 유도체와 N-프탈로일 유도체를 반응시키는 방법(특허문헌 2 참조)이 알려져 있다. 그 외, N-카바메이트 보호-카르복시 무수물과 L-히스티딘메틸에스테르를 커플링하는 방법(비특허문헌 2 참조)도 알려져 있다.
그러나, 상기 종래 방법으로는, 이하의 점에서 개선의 여지가 있었다. 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 방법으로는, 비교적 고온(예를 들면, 120℃)에서 반응시켜도, 수율(收率)이 낮다는 점에서 개선의 여지가 있었다. 또한, 이 방법으로는, 시아노기로 보호된 L-카르노신 유도체를, 수소 환원에 의해 당해 시아노기를 아미노기로 하기 때문에, 제조 비용이 비교적 높아지는 경향이 있었다.
또한, 비특허문헌 1에 기재된 방법으로는, 활성화제로서 니트로페놀을 사용해야만 하고, 니트로페놀을 제거하기 위한 정제 공정이 필요해져, 후처리 공정이 번잡해진다는 점에서 개선의 여지가 있었다. 또한, 원료가 되는 N-트리플루오로아세틸 유도체가 고가(高價)이며, 공업적인 생산을 생각하면 타원료에 의한 제조가 요망되고 있었다.
또한, 특허문헌 2의 방법은, 이하의 점에서 개선의 여지가 있었다. 당해 방법은, 구체적으로는, N-프탈로일 유도체로서 N-프탈로일-β-알라닌의 산클로라이드와, 보호기로서 트리메틸실릴기를 갖는 L-히스티딘 유도체를 반응시키는 것이다. 당해 반응에 있어서는, 당해 산클로라이드로부터 부생(副生)되는 염화수소에 의해, 당해 L-히스티딘 유도체의 트리메틸실릴기의 탈보호가 생기기 쉽고, 다수의 생성물이 혼재하기 때문에, 정제가 곤란해지는 점, 또한 트리메틸실릴기의 탈보호를 억제시키기 위해서는, 반응을 엄밀히 제어해야만 하고, 수율이 불안정해진다는 점에서 개선의 여지가 있었다.
또한, 비특허문헌 2의 방법으로는, N-카바메이트 보호-카르복시 무수물을 합성하기 위해 많은 공정이 필요했다. 그 때문에, 경제적인 관점에서 개선의 여지가 있었다.
상기 폴라프레징크는, 통상, 결정(고체)의 L-카르노신을 메탄올, 및 수산화나트륨과 혼합하여 용해시킨 후, 당해 용액에 아세트산아연을 더하여 제조되고 있다(예를 들면, 특허문헌 3∼5 참조).
폴라프레징크는, 의약품이기 때문에, 고순도(高純度)인 것이 요구되고 있다. 그 때문에, 원료가 되는 L-카르노신도 순도가 높은 것이 요구되고 있다. 종래의 방법에 의하면, 순도가 높은 폴라프레징크를 제조할 수 있다.
국제공개 제2001／064638호 중국특허출원공개 제101284862호 명세서 일본국 특공평07-116160호 공보 일본국 특개2007-204397호 공보 국제공개 제2015／119235호
Russ. J. General Chem. 2007, 77(9), 1576 J. Org. Chem. 2010, 75, 7107.
L-카르노신은, 상기한 바와 같이, 의약품에도 적용되고 있으며, 그 적용 범위는 넓다. 그 때문에, 되도록 안전 또한 간편한 방법으로, 수율 좋게 제조할 수 있으면, 그 공업적 이용 가치는 더 높아진다.
따라서, 본 발명의 목적은, 안전 또한 간편한 방법으로 L-카르노신을 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명자들의 검토에 의하면, 종래의 방법에는 이하의 점에서 개선의 여지가 있음을 알 수 있었다. 즉, 종래의 방법으로는, 최종적으로 얻어지는 폴라프레징크의 수율이 낮아진다는 점에서 개선의 여지가 있음을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명의 다른 목적은, 폴라프레징크의 수율을 높이는 점에 있다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해, 예의 검토를 행했다. 그리고, N-보호-β-알라닌 유도체의 산무수물 또는, N-보호β-알라닌 유도체와 피발로일클로리드에서 얻어지는 혼합 산무수물과 L-히스티딘 유도체를 반응시킴으로써, 고수율로 보호 L-카르노신 유도체가 얻어지는 것을 찾아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. L-카르노신은, 당해 보호기의 탈보호를 행함으로써 제조할 수 있다. 또한, 당해 산무수물의 제조 방법을 검토하고, 유기염기의 존재 하에서 알라닌 유도체와 할로겐화물을 반응시킴으로써, 용이하게 제조할 수 있음을 찾아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
한편, 상기 방법에 의해, 고수율로 보호 L-카르노신 유도체는 얻어지지만, 얻어진 보호 L-카르노신 유도체 중에 미반응의 N-보호-β-알라닌 유도체 등이 잔존하고 있다. 이러한 N-보호-β-알라닌 유도체는, 보호 L-카르노신 유도체로부터 L-카르노신을 제조하는 과정에 있어서, β-알라닌으로 변환되지만, L-카르노신으로부터, β-알라닌 등의 불순물을 제거하는 것이 곤란한 것을 찾아냈다. 특히 L-히스티딘 유도체가 고가이므로, 상기 보호 L-카르노신 유도체의 제조에 있어서, N-보호-β-알라닌 유도체를 과잉으로 사용했을 경우에는, 얻어지는 보호 L-카르노신 유도체 중에 다량의 N-보호-β-알라닌 유도체가 함유해 버리는 것이 판명됐다.
그래서, 본 발명자들은, 보호 L-카르노신 유도체가 산성 수용액에 가용(可溶)인 것에 대해, N-보호-β-알라닌 유도체 등의 불순물은 산성 수용액에 대한 용해성이 매우 낮고, 유기 용매에 가용이라는 지견(知見)을 얻었다. 그래서 보호 L-카르노신 유도체를 제조 후의 정제 방법에 대해서 검토를 진행한 결과, 보호 L-카르노신 유도체를 함유하는 산성 수용액을 얻은 후, 당해 산성 수용액과 유기 용매를 접촉시킴으로써, 고순도의 보호 L-카르노신 유도체가 얻어지는 것을 찾아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
또한, 본 발명자들은, 폴라프레징크의 수율이 저하하는 원인을 다양하게 검토한 결과, L-카르노신을 결정으로서 취출할 때에, L-카르노신의 수율이 크게 저하하는 것이 원인이 아닐까라고 생각했다.
L-카르노신은, 아미노기, 및 수산기를 갖는 화합물이며, 물, 및 알코올을 사용하여 정제할 경우가 많다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 물, 및 알코올과 같은 용매에 대하여, L-카르노신은 용해성이 높고, 결정으로서 취출할 때에, 액 중에 결정화되지 않는 L-카르노신이 많이 존재함을 알 수 있었다. 통상, L-카르노신을 아연염화하여 폴라프레징크로 할 경우에는, 결정화하여 단리(單離)한 L-카르노신을 원료로 하고 있으며, L-카르노신의 수율 저하가 폴라프레징크의 수율 저하에 연결되어 있다고 생각되었다.
그래서, 본 발명자들은, 상기 원인을 해소하기 위해, L-카르노신을 제조했을 때에, 반응계 외에 일단, 고체(결정)로서 취출하지 않고, 그대로 폴라프레징크로 변환함으로써, 폴라프레징크의 수율을 높게 할 수 있음을 찾아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 결정화·여과 정제에 의해 고도로 고순도화하고 있지 않는 L-카르노신을 사용하여 아연염화함으로써, 고수율로 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)를 얻을 수 있음을 찾아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 이하의 [1]∼[17]을 포함한다.
[1] 하기 식(1)
Figure pct00003
{식 중, R1은, 하기 식(1a)
Figure pct00004
(식 중,
R3은, 아미노기의 보호기임)
으로 나타나는 기, 및 하기 식(1a')
Figure pct00005
으로 나타나는 기에서 선택되는 보호 아미노기(이하, 식(1a), 및 식(1a')으로 나타나는 기를 「보호 아미노에틸기」라고 할 경우도 있음)이며,
R2은, 상기 보호 아미노기, 또는 하기 식(1b)
Figure pct00006
(식 중, m은 0 또는 1의 정수이며, R4, R5, 및 R6은, 각각, 수소 원자, 또는 탄소수 1∼6의 알킬기이며, 단, m이 0일 경우, R4, R5, 및 R6 중 적어도 2개의 기가 탄소수 1∼6의 알킬기임)
으로 나타나는 분기기임}으로 나타나는 산무수물(이하, 식(1)으로 나타나는 화합물을 단순히 「산무수물」이라고 할 경우도 있음)과,
하기 식(2)
Figure pct00007
{식 중,
R7, 및 R8은, 수소 원자, 또는 아미노기의 보호기이며,
R9은, 수소 원자, 또는 카르복시기의 보호기임}으로 나타나는 L-히스티딘 유도체(이하, 식(2)으로 나타나는 화합물을 단순히 「L-히스티딘 유도체」라고 할 경우도 있음)를 반응시킴으로써,
하기 식(3)
Figure pct00008
{식 중,
R1은, 상기 식(1)의 것과 동의(同義)이며,
R7, R8, 및 R9은, 상기 식(2)에 있어서의 것과 동의임}으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(이하, 식(3)으로 나타나는 화합물을 단순히 「보호 L-카르노신 유도체」라고 할 경우도 있음)를 제조하는 공정(a1)을 포함하는,
보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법.
본 발명은, 이하의 태양을 취할 수 있다.
[2] 상기 R3이, 치환기를 갖고 있어도 되는 벤질옥시카르보닐기, 9-플루오레닐메틸옥시카르보닐기, 트리플루오로아세틸기, t-부톡시카르보닐기, 2,2,2-트리클로로에톡시카르보닐기, 또는 포르밀기이며,
상기 R7, 및 상기 R8이, 수소 원자, 또는 트리알킬실릴기이며,
상기 R9이, 수소 원자, 또는 트리알킬실릴기인 [1]에 기재된 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법.
[3] 상기 공정(a1)이, 유기 용매 중, 상기 산무수물과 상기 L-히스티딘 유도체를 반응시켜 상기 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 공정이며,
상기 L-히스티딘 유도체가, 하기 식(2p)
Figure pct00009
(식 중,
R7p, 및 R8p은, 아미노기의 보호기이며,
R9p은, 카르복시기의 보호기임)으로 나타나는 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)(이하, L-히스티딘 유도체 중에서도 식(2p)으로 나타나는 화합물을 「L-히스티딘 유도체(Ⅰ)」라고 할 경우도 있음)이며,
상기 보호 L-카르노신 유도체가, 하기 식(3p1)
Figure pct00010
(식 중,
R1은, 상기 식(1)에 있어서의 것과 동의이며,
R7p '은, 수소 원자, 또는 아미노기의 보호기이며,
R8p, 및 R9p은, 상기 식(2p)에 있어서의 것과 동의임)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)(이하, 보호 L-카르노신 유도체 중에서도, 식(3p1)으로 나타나는 화합물을 단순히 「L-카르노신 유도체(Ⅰ)」라고 할 경우도 있음)이다.
[1] 또는 [2]에 기재된 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법.
[4] 상기 공정(a1)이, 염기, 및 물의 존재 하, 상기 산무수물과 상기 L-히스티딘을 반응시켜 상기 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 공정이며,
상기 L-히스티딘 유도체가, 하기 식
Figure pct00011
으로 나타나는 L-히스티딘이며,
상기 보호 L-카르노신 유도체가, 하기 식(3p2)
Figure pct00012
(식 중, R1은, 상기 식(1)에 있어서의 것과 동의임)
으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)(이하, 보호 L-카르노신 유도체 중에서도 식(3p2)으로 나타나는 화합물을 단순히 「보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)」라고 할 경우도 있음)
[1] 또는 [2]에 기재된 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법.
[5] 상기 산무수물 1몰에 대해, 상기 L-히스티딘 유도체를 0.25∼0.99몰 사용하는, [1] 내지 [4] 중 어느 것에 기재된 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법.
[6] 상기 공정(a1)이, 상기 보호 L-카르노신 유도체를 그 산성 수용액으로서 제조하는 공정이며,
상기 공정(a1) 후에, 상기 산성 수용액과 유기 용매를 접촉시키는 공정(a2)을 더 포함하는 [1] 내지 [5] 중 어느 것에 기재된 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법.
[7] [1] 내지 [6] 중 어느 1항에 기재된 방법에 의해 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 공정(A), 및
상기 보호 L-카르노신 유도체의 탈보호 반응을 행함으로써, 하기 식
Figure pct00013
으로 나타나는 L-카르노신을 제조하는 공정(b1)
을 포함하는 L-카르노신을 제조하는 방법.
[8] 상기 공정(A)이, 상기 보호 L-카르노신 유도체를 그 용액으로서 제조하는 공정이며, 상기 공정(b1)이, 당해 용액 중에서 상기 보호 L-카르노신 유도체의 탈보호 반응을 행하는 공정인, [7]에 기재된 L-카르노신을 제조하는 방법.
[9] 상기 공정(b1) 후에, 알코올과 물의 혼합 용매로 상기 L-카르노신의 재결정화를 행하는 공정(b2)을 더 포함하는, [7] 또는 [8]에 기재된 L-카르노신을 제조하는 방법.
[10] 하기 식(1)
Figure pct00014
{식 중,
R1은, 하기 식(1a)
Figure pct00015
(식 중,
R3은, 아미노기의 보호기임)
으로 나타나는 기, 및 하기 식(1a')
Figure pct00016
으로 나타나는 기에서 선택되는 보호 아미노기이며,
R2은, 상기 보호 아미노기, 또는 하기 식(1b)
Figure pct00017
(식 중, m은 0 또는 1의 정수이며, R4, R5, 및 R6은, 각각, 수소 원자, 또는 탄소수 1∼6의 알킬기이며, 단, m이 0일 경우, R4, R5, 및 R6의 적어도 2개의 기가 탄소수 1∼6의 알킬기임)
으로 나타나는 분기기임}으로 나타나는 산무수물.
[11] 하기 식(4)
Figure pct00018
{식 중,
R1은, 하기 식(1a)
Figure pct00019
(식 중,
R3은, 아미노기의 보호기임)
으로 나타나는 기, 및 하기 식(1a')
Figure pct00020
으로 나타나는 기에서 선택되는 보호 아미노기임}으로 나타나는 N-보호-β-알라닌 유도체와,
하기 식(5)
Figure pct00021
(식 중,
X는, 할로겐 원자이며, m은 0 또는 1의 정수이며,
R4, R5, 및 R6은, 각각, 수소 원자, 또는 탄소수 1∼6의 알킬기이며, 단, m이 0일 경우, R4, R5, 및 R6의 적어도 2개의 기가 탄소수 1∼6의 알킬기임)으로 나타나는 할로겐화물을, 유기염기의 존재 하에서 반응시키는,
하기 식(1')
Figure pct00022
(식 중
R1은, 상기 식(4)에 있어서의 것과 동의이며,
m은 0 또는 1의 정수이며, R4, R5, 및 R6은, 상기 식(5)에 있어서의 것과 동의임)
으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 제조하는 방법.
[12] 하기 식(4)
Figure pct00023
{식 중,
R1은, 하기 식(1a)
Figure pct00024
(식 중,
R3은, 아미노기의 보호기임)
으로 나타나는 기, 및 하기 식(1a')
Figure pct00025
으로 나타나는 기에서 선택되는 보호 아미노기임}으로 나타나는 N-보호-β-알라닌 유도체와, 트리포스겐을, 유기염기의 존재 하에서 반응시키는,
하기 식(1'')
Figure pct00026
(식 중, R1은, 상기 식(4)에 있어서의 것과 동의임)
으로 나타나는 산무수물(Ⅱ)을 제조하는 방법.
[13] [7] 또는 [8]에 기재된 방법으로 L-카르노신을 제조하는 공정(B), 및
상기 L-카르노신으로부터 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 공정(c)을 포함하고,
상기 보호 L-카르노신 유도체가 하기 식(ⅰ)
Figure pct00027
(식 중, PG는, 아미노기의 보호기임)
으로 나타나고,
상기 공정(b1)이, 상기 보호 L-카르노신 유도체의 탈보호 반응을 당해 보호 L-카르노신 유도체가 용해하는 용매 중에서 행하고, 상기 L-카르노신을 상기 L-카르노신 및 상기 용매를 포함하는 혼합액으로서 제조하는 공정이며,
상기 공정(c)이, 상기 혼합액 중의 L-카르노신을, 결정으로서 단리하지 않고 아연염화함으로써 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 공정인,
결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 방법.
[14] 상기 공정(c)이, 상기 혼합액과, 적어도 수산화알칼리를 혼합하고, 그 다음에, 얻어진 혼합 용액과 아세트산아연을 혼합함으로써, 당해 L-카르노신을 아연염화하여 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 공정인, [13]에 기재된 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 방법.
[15] 상기 식(ⅰ)에 있어서의 아미노기의 보호기인 PG가, 치환기를 가져도 되는 벤질옥시카르보닐기, 또는 t-부톡시카르보닐기이며,
상기 탈보호 반응을, 팔라듐계 촉매, 및 수소원의 존재 하에서 실시하거나, 또는 산에 의해 실시하는 [13] 또는 [14]에 기재된 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 방법.
[16] 상기 혼합액이, 상기 L-카르노신 1질량부당, 상기 용매를 1∼100질량부 포함하는 [14] 또는 [15]에 기재된 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 방법.
[17] 상기 공정(b1)이, 상기 탈보호 반응을 산에 의해 실시하는 공정이며,
상기 공정(c)이, 상기 혼합액과, 적어도 수산화알칼리를 혼합하여 pH가 7.0∼9.0인 전처리 용액을 조제하고, 당해 전처리 용액에 포함되는 용매를 탄소수 1∼3의 알코올로 치환한 후, 추가로, 적어도 수산화알칼리를 혼합하여 혼합 용액으로 하고, 그 다음에, 얻어진 혼합 용액과 아세트산아연을 혼합함으로써, 당해 L-카르노신을 아연염화하여 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 공정인, [13]에 기재된 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 방법.
본 발명의 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법에 의하면, 특정한 원료, 즉, 상기 산무수물을 원료로 함으로써, 간편한 방법으로 보호 L-카르노신 유도체를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 L-카르노신을 제조하는 방법에 의하면 당해 보호 L-카르노신 유도체를 탈보호함으로써, 용이하게 L-카르노신을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 산무수물은 신규의 화합물이다. 그리고, 본 발명의 산무수물을 제조하는 방법에 따르면, 용이하게 당해 산무수물을 제조할 수 있다.
이상과 같이, 상기 산무수물을 사용함으로써, 보다 간편한 방법으로 보호 L-카르노신, 및 L-카르노신을 제조할 수 있기 때문에, 본 발명의 공업적 이용 가치는 높다.
또한, 상기 [5] 및 [6]의 방법에 의하면, 당해 보호 L-카르노신 유도체를 함유하는 산성 수용액과 유기 용매를 접촉시킴으로써, N-보호-β-알라닌 유도체 등의 불순물을 제거하는 것이 가능하며, 고순도의 보호 L-카르노신 유도체를 취득할 수 있다. 특히 보호 L-카르노신 유도체의 제조에 있어서, N-보호-β-알라닌 유도체와 피발로일클로리드에서 얻어지는 혼합 산무수물 등, N-보호-β-알라닌 유도체를 활성화시키는 중간체를 경유하여 보호 L-카르노신 유도체를 제조했을 경우에는, 당해 중간체 유래의 불순물도 부생하지만 이들도 본 발명의 제조 방법에 있어서 용이하게 제거할 수 있기 때문에 고순도의 보호 L-카르노신 유도체를 취득할 수 있다. 상기한 바와 같이 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 보호 L-카르노신 유도체는 고순도이기 때문에, 가일층의 정제 조작을 행하지 않고, 보호 L-카르노신 유도체의 탈보호를 행함으로써, 용이하게 고순도의 L-카르노신을 제조할 수 있다.
본 발명의 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 방법에 있어서, 「단리하지 않고」란, 「탈보호 반응에 의해 얻어진 L-카르노신을 결정으로서 일단 취출하지 않음」이라는 것을 의미한다. 즉, 이에 따라 탈보호 반응시, 및 분산매 등에 사용한 용매와 L-카르노신을, 데칸테이션, 또는 여과 조작에 의해 분별하지 않고, 당해 L-카르노신을 아연염화하여 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)로 하는 것이다. 그 때문에, L-카르노신과 용매를 포함하는 혼합액을 농축하여, 당해 용매의 양을 저감한 혼합액을 사용하여 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조할 수도 있다(이 경우, 데칸테이션, 또는 여과 조작을 행하지 않기 때문에, 여과액과 함께 L-카르노신을 손실하지 않고, 농축한 혼합액을 사용할 수 있음).
본 발명의 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 방법에 의하면, 상기 데칸테이션, 또는 여과 조작 등에 의해, 용매와 L-카르노신을 분리할 때에, 원래대로라면 당해 용매(여과액)와 함께 제거되는 L-카르노신도 효율적으로, 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)로 할 수 있다. 그 결과, 당해 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)의 수율을 향상시킬 수 있다. 이에 더하여, L-카르노신을 결정으로서 취출하지 않기 때문에, 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)의 제조 방법을 간략화할 수 있다. 더욱이는, 얻어진 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)는, 물, 및 알코올 등의 용매에 의해, 고순도화할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 보다 간편한 방법으로 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)를 고수율로 제조할 수 있기 때문에, 본 발명의 공업적 이용 가치는 높다.
본 발명의 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법은, 특정한 원료, 즉, 상기 식(1)으로 나타나는 산무수물과, 상기 식(2)으로 나타나는 L-히스티딘 유도체를 반응시킴으로써, 상기 식(3)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법이다. 또한, 본 발명의 L-카르노신을 제조하는 방법은, 상기 보호 L-카르노신 유도체의 탈보호 반응을 행함으로써, L-카르노신을 제조하는 방법이다. 이하, 순서를 따라 설명한다.
<산무수물>
본 발명의 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법에 있어서는,
하기 식(1)
Figure pct00028
으로 나타나는 산무수물을 원료로 한다.
상기 식(1)에 있어서,
R1은, 하기 식(1a)
Figure pct00029
(식 중,
R3은, 아미노기의 보호기임)
으로 나타나는 기, 및 하기 식(1a')
Figure pct00030
으로 나타나는 기에서 선택되는 보호 아미노에틸기이다.
상기 아미노기의 보호기란, 질소 원자 상의 수소로 치환하여 소정 반응 중에 아미노기를 불활성화하는 기이다. 소정 반응 후, 탈보호에 의해 아미노기가 형성된다. 아미노기의 보호기로서 구체적으로는, 메틸기, 에틸기 등의 알킬기, 트리메틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 트리이소프로필실릴기 등의 실릴계 보호기, 아세틸기, 벤조일기 등의 아실기, 치환기를 갖고 있어도 되는 벤질옥시카르보닐기, 9-플루오레닐메틸옥시카르보닐기, 트리플루오로아세틸기, t-부톡시카르보닐기, 2,2,2-트리클로로에톡시카르보닐기, 또는 포르밀기 등을 들 수 있다.
상기 식(1a)의 보호 아미노기에 있어서, 아미노기의 보호기인 R3은, 공지(公知)의 보호기를 들 수 있다. 그 중에서도, 산무수물 자체의 생산성, 소정 반응시의 안정성, 및 탈보호 반응을 고려하면, 치환기를 갖고 있어도 되는 벤질옥시카르보닐기, 9-플루오레닐메틸옥시카르보닐기, 트리플루오로아세틸기, t-부톡시카르보닐기, 2,2,2-트리클로로에톡시카르보닐기, 또는 포르밀기인 것이 바람직하다.
이 중에서도, 탈보호 반응이라는 점에서, t-부톡시카르보닐기, 또는 치환기를 가져도 되는 벤질옥시카르보닐기가 바람직하다. 벤질옥시카르보닐기가 갖는 치환기란, 벤질옥시카르보닐기의 페닐기가 갖는 치환기이다. 당해 치환기로서는, 메틸기, 메톡시기, 할로겐기, 니트로기, 디메틸아미노기를 들 수 있다. 그 중에서도, 가장 바람직한 보호 아미노기로서는, 비치환의, 단순한 벤질옥시카르보닐기인 것이 바람직하다.
이상으로부터, R1은, R3이 상기 예시한 기가 되는 식(1a)으로 나타나는 기, 또는 상기 식(1a')으로 나타나는 기인 것이 바람직하다. 그 중에서도, 상기 산무수물 자체의 생산성, 소정 반응시의 안정성, 및 탈보호 반응을 고려하면, R1은, R3이 비치환의 벤질옥시카르보닐기가 되는 식(1a)으로 나타나는 기인 것이 가장 바람직하다.
R2은, 상기 보호 아미노기, 또는 하기 식(1b)
Figure pct00031
(식 중, m은 0 또는 1의 정수이며, R4, R5, 및 R6은, 각각, 수소 원자, 또는 탄소수 1∼6의 알킬기이며, 단, m이 0일 경우, R4, R5, 및 R6의 적어도 2개의 기가 탄소수 1∼6의 알킬기임)으로 나타나는 분기기이다.
R2에 있어서, 보호 아미노기는, 상기 R1에서 설명한 것과 같은 기를 들 수 있고, 같은 이유에서 바람직한 기도 같다.
또한, m은 0 또는 1의 정수이다.
또한, R2은, 상기 식(1b)으로 나타나는 분기기여도 되는, 당해 분기기에 있어서, R4, R5, 및 R6은, 각각, 수소 원자, 또는 탄소수 1∼6의 알킬기이며, 단, m이 0일 경우, R4, R5, 및 R6의 적어도 2개의 기가 탄소수 1∼6의 알킬기이다. m이 1일 경우, 산무수물의 반응성, 그 자체의 생산성을 고려하면, R4, R5, 및 R6의 1개가 탄소수 1∼3의 알킬기이며, 다른 2개는 수소 원자인 것이 바람직하다. 한편, m이 0일 경우에는, R4, R5, 및 R6이 결합하는 탄소 원자는, 2급 또는 3급 탄소 원자가 되어야만 한다. 그 중에서도, 산무수물의 반응성, 그 자체의 생산성을 고려하면, R4, R5, 및 R6의 알킬기는, 탄소수 1∼3인 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, 당해 분기기가 t-부틸기가 될 경우이다. 즉, R4, R5, 및 R6이, 메틸기가 될 경우이다.
본 발명에서 사용하는 상기 산무수물은, 신규의 화합물이다. 그리고, R2이 상기 보호 아미노기, 또는 상기 분기기일 경우에 그 제조 방법이 다르다. 다음으로, 이들 산무수물, 및 그 제조 방법에 대해서 설명한다.
<산무수물; 산무수물(Ⅰ), 및 그 제조 방법>
상기 산무수물에 있어서, R2이 상기 분기기일 경우에는, 하기 식(1')
Figure pct00032
으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)이 된다.
또한, 상기 산무수물(Ⅰ)에 있어서, R1은, 상기 식(1)에 있어서의 것과 동의이며, 바람직한 기도 같은 이유에서 상기에 설명한 기를 들 수 있다.
또한, m, 및 R4, R5, 그리고 R6은, 상기 식(1b)에 있어서의 것과 동의이며, 바람직한 기도 같은 이유에서 상기에 설명한 기를 들 수 있다.
상기 산무수물(Ⅰ)은, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 이하의 방법으로 제조할 수 있다. 구체적으로는,
하기 식(4)
Figure pct00033
{식 중,
R1은, 하기 식(1a)
Figure pct00034
(식 중,
R3은, 아미노기의 보호기임)
으로 나타나는 기, 및 하기 식(1a')
Figure pct00035
으로 나타나는 기에서 선택되는 보호 아미노에틸기임}으로 나타나는 N-보호-β-알라닌 유도체와,
하기 식(5)
Figure pct00036
(식 중,
X는, 할로겐 원자이며, m은 0 또는 1의 정수이며,
R4, R5, 및 R6은, 각각, 수소 원자, 또는 탄소수 1∼6의 알킬기이며, 단, m이 0일 경우, R4, R5, 및 R6의 적어도 2개의 기가 탄소수 1∼6의 알킬기임)으로 나타나는 할로겐화물을, 유기염기의 존재 하에서 반응시킴으로써 제조할 수 있다.
또한, 당연한 것이지만,
상기 식(4)에 있어서의 R1은, 상기 식(1)에 있어서의 R1과 동의이며,
상기 식(1a)에 있어서의 R3은, <산무수물>에서 설명한 상기 식(1a)에 있어서의 R3과 동의이며,
상기 식(5)에 있어서의 m, 및 R4, R5, 그리고 R6은, <산무수물>에서 설명한 상기 식(1b)에 있어서의 R4, R5, 및 R6과 동의이다. 또한, 이들 기는, <산무수물>에서 설명한 것과 같은 이유에서 바람직한 기도 같다.
<산무수물(Ⅰ)의 제조 방법; N-보호-β-알라닌 유도체>
상기 N-보호-β-알라닌 유도체는, 공지의 화합물이며, 예를 들면, 국제공개 WO1998019705호에 기재된 방법으로 제조할 수 있다. 이 중에서도, 산무수물(Ⅰ)의 생산성, 반응시에 있어서의 안정성, 및 탈보호의 용이성 등을 고려하면, 상기 N-보호-β-알라닌 유도체는, N-t-부톡시카르보닐-β-알라닌, 또는 N-벤질옥시카르보닐-β-알라닌인 것이 가장 바람직하다.
<산무수물(Ⅰ)의 제조 방법; 할로겐화물>
상기 식(5)에 있어서, X는, 할로겐 원자이다. 그 중에서도, X는, 염소 원자, 브롬 원자, 또는 요오드 원자인 것이 바람직하고, 특히, 염소 원자인 것이 바람직하다.
상기 할로겐화물은, 공지의 화합물이며, 공지의 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들면, CN 101311155에 기재된 방법으로 제조할 수 있다. 이 중에서도, 산무수물(Ⅰ)의 생산성, 반응시에 있어서의 안정성, 및 탈보호의 용이성 등을 고려하면, 상기 할로겐화물은, 클로로탄산에틸, 피발로일클로리드인 것이 바람직하고, 피발로일클로리드인 것이 가장 바람직하다.
상기 할로겐화물은, 상기 N-보호-β-알라닌 유도체 1몰에 대하여, 1∼5몰 사용하는 것이 바람직하고, 또한 1∼2몰 사용하는 것이 바람직하다.
<산무수물(Ⅰ)의 제조 방법; 유기염기>
상기 산무수물(Ⅰ)을 제조하기 위해서는, 상기 N-보호-β-알라닌 유도체와 상기 할로겐화물을 유기염기 존재 하에서 반응시킨다.
상기 유기염기는, 특별히 제한되는 것이 아니다. 그 중에서도, 유기염기의 질소 원자에 수소 원자가 결합해 있지 않은 3급 아민, 및 복소환식 화합물인 것이 바람직하다. 구체적으로는,
트리메틸아민, 트리에틸아민, N,N-디이소프로필에틸아민, N,N-디메틸아닐린, N-메틸모르폴린, 등의 3급 아민,
피리딘, 퀴놀린 등의, 질소 원자를 가지며, 또한 당해 질소 원자가 수소 원자와 결합해 있지 않은 복소환식 화합물인 것이 바람직하다.
상기 유기염기는, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 상기 N-보호-β-알라닌 유도체 1몰에 대하여, 1∼5몰 사용하는 것이 바람직하고, 또한 1∼2몰 사용하는 것이 바람직하다.
<산무수물(Ⅰ)의 제조 방법; 그 밖의 조건>
본 발명에 있어서, 상기 산무수물(Ⅰ)은, 상기 유기염기의 존재 하, 상기 N-보호-β-알라닌 유도체와 상기 할로겐화물을 반응시킴으로써, 제조할 수 있다. 당해 반응은, 유기 용매 중에서 실시하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 당해 반응은, 유기 용매 중에서 상기 유기염기, 상기 N-보호-β-알라닌 유도체, 및 상기 할로겐화물을 교반 혼합함으로써, 실시하는 것이 바람직하다.
상기 산무수물(Ⅰ)의 제조 방법에 있어서, 유기 용매를 사용할 경우, 당해 유기 용매는, 상기 N-보호-β-알라닌 유도체와 상기 할로겐화물과의 반응을 저해하지 않는 것이면, 특별히 제한되는 것이 아니다. 호적(好適)한 유기 용매를 예시하면,
아세트산에틸, 아세트산이소프로필, 아세트산부틸 등의 에스테르계 용매,
디클로로메탄, 염화메틸렌, 클로로포름 등의 할로겐계 용매,
톨루엔, 자일렌 등의 방향족계 용매,
아세톤, 디에틸케톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용매,
t-부틸메틸에테르, 테트라히드로퓨란(THF), 디에틸에테르 등의 에테르계 용매,
아세토니트릴, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, N-메틸피롤리돈 등의 헤테로 원자 함유 용매 등을 들 수 있다.
이들 유기 용매 중에서도, 특히, 아세트산에틸, 아세트산이소프로필, 아세트산부틸, 염화메틸렌, 클로로포름, THF가 바람직하다.
상기 유기 용매의 사용량은, 특별히 제한되는 것이 아니라, 각 성분을 유기 용매 중에서 충분히 교반 혼합할 수 있는 양이면 된다. 구체적으로는, 상기 N-보호-β-알라닌 유도체 1g에 대하여, 0.5∼100ml로 하는 것이 바람직하고, 2∼50ml로 하는 것이 보다 바람직하다.
상기 유기염기의 존재 하, 상기 N-보호-β-알라닌 유도체와 상기 할로겐화물을 반응시키려면, 각 성분을 교반 혼합하여 접촉시키면 된다. 각 성분을 반응기 중에서 교반할 때에, 당해 반응기 중에 각 성분을 도입하는 절차는 특별히 제한되는 것이 아니다. 예를 들면, 필요에 따라 유기 용매로 희석한 유기염기, N-보호-β-알라닌 유도체, 및 할로겐화물을 반응기 내에 동시에 도입하여 교반 혼합할 수 있다. 또한, 필요에 따라 유기 용매로 희석한 2성분을 먼저 반응기 내에 도입해 두고, 타성분을 나중에 도입하여 교반 혼합할 수도 있다. 더욱이는, 필요에 따라 유기 용매로 희석한 1성분을 미리 반응기 내에 도입해 두고, 그 외에 2성분을 동시에 반응기에 도입하여 교반 혼합하는 방법 등을 채용할 수 있다.
상기 N-보호-β-알라닌 유도체와 상기 할로겐화물을 반응시킬 때의 반응 온도는, 특별히 제한되는 것이 아니지만, -80∼40℃인 것이 바람직하고, -80∼10℃인 것이 보다 바람직하다.
반응 시간은, 원료의 소비량, 산무수물(Ⅰ)의 생성량 등을 확인하면서, 적의(適宜) 결정하면 된다. 상기 조건이면, 통상, 0.1∼96시간 있으면 충분하며, 바람직하게는 0.5∼24시간이다.
반응 분위기도, 특별히 제한되는 것이 아니라, 건조 공기 분위기 하, 불활성 가스 분위기 하, 통상의 공기 분위기 하에서 실시할 수 있다. 또한, 대기압 하, 감압 하, 가압 하 중 어느 압력 하에서 반응을 실시해도 된다. 그 때문에, 조작성을 고려하면, 공기 분위기 하 또는 불활성 가스 분위기 하, 대기압 하에서 반응을 실시하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 방법으로 상기 산무수물(Ⅰ)을 제조할 수 있다. 얻어진 산무수물(Ⅰ)은, 이하의 방법에 따라 반응계 내로부터 취출하거나, 반응액을 그대로 사용할 수 있다.
반응액을 그대로 사용할 경우, 예를 들면, 용매로서 염화메틸렌을 사용했을 때에는, 반응에 의해 생긴 트리에틸아민염산염을 여과에 의해 제거하고, 상기 산무수물(Ⅰ)을 포함하는 여과액을 커플링에 사용할 수 있다. 또한, 용매로서 클로로포름을 사용했을 때에는, 반응에 의해 생긴 트리에틸아민염산염은 용해하고 있어 분리할 수 없지만, 당해 염산염, 및 상기 산무수물(Ⅰ)을 포함하는 반응액을 그대로 커플링에 사용할 수 있다.
또한, 산무수물(Ⅰ)을 취출할 경우에는, 반응액을 농축하여, 재결정 등의 공지의 방법으로 정제할 수도 있다.
<산무수물; 산무수물(Ⅱ), 및 그 제조 방법>
본 발명에 있어서, 상기 식(1)으로 나타나는 산무수물에 있어서, R2이 상기 보호 아미노에틸기일 경우에는, 하기 식(1'')
Figure pct00037
으로 나타나는 산무수물(Ⅱ)이 된다. 또한, 당연한 것이지만, 식 중의 R1은, 상기 식(1), 및 상기 식(4)에 있어서의 것과 동의이며, 같은 이유에서 바람직한 기도 같아진다.
상기 산무수물(Ⅱ)은, 유기염기의 존재 하, 상기 식(4)으로 나타나는 N-보호-β-알라닌 유도체와 트리포스겐을 반응시킴으로써 제조할 수 있다.
<산무수물(Ⅱ)의 제조 방법; N-보호-β-알라닌 유도체>
상기 산무수물(Ⅱ)을 제조하는데 있어서, 원료가 되는 N-보호-β-알라닌 유도체는, 상기 <산무수물(Ⅰ)의 제조 방법; N-보호-β-알라닌 유도체>에서 설명한 것을 사용할 수 있다. 또한, 같은 이유에서 호적한 N-보호-β-알라닌 유도체도, 같다.
<산무수물(Ⅱ)의 제조 방법; 유기염기>
상기 산무수물(Ⅱ)을 제조할 때의 유기염기도, 상기 <산무수물(Ⅰ)의 제조 방법; 유기염기>에서 설명한 것을 사용할 수 있다.
상기 유기염기 중에서도, 상기 산무수물(Ⅱ)을 제조할 경우에는,
N-메틸모르폴린, 피리딘, 퀴놀린 등의, 질소 원자를 가지며, 또한 당해 질소 원자가 수소 원자와 결합해 있지 않은 복소환식 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 이 중에서도, 피리딘, 퀴놀린의 방향족 아민을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 유기염기의 사용량은, 상기 산무수물(Ⅰ)을 제조할 경우와 동일하게, 상기 N-보호-β-알라닌 유도체 1몰에 대하여, 1∼5몰 사용하는 것이 바람직하고, 또한 1∼2몰 사용하는 것이 바람직하다.
<산무수물(Ⅱ)의 제조 방법; 트리포스겐>
상기 산무수물(Ⅱ)은, 상기 N-보호-β-알라닌 유도체와 트리포스겐(Cl3C-OC(O)O-CCl3)과 반응시켜 제조할 수 있다. R3이 비치환의 벤질옥시카르보닐기가 되는 R1일 경우의 N-보호-β-알라닌 유도체를 사용했을 경우의 반응예를 하기에 나타낸다.
Figure pct00038
이상의 반응식에 따라 반응이 진행되는 것으로 생각된다.
당해 트리포스겐은, 시판하는 것을 사용할 수 있다. 또한, 당해 트리포스겐은, 상기 N-보호-β-알라닌 유도체 1몰에 대하여, 0.2∼5몰 사용하는 것이 바람직하고, 0.3∼2몰 사용하는 것이 바람직하다.
<산무수물(Ⅱ)의 제조 방법; 그 밖의 조건>
본 발명에 있어서, 상기 산무수물(Ⅱ)은, 상기 유기염기의 존재 하, 상기 N-보호-β-알라닌 유도체와 상기 트리포스겐을 반응시킴으로써, 제조할 수 있다. 당해 반응은, 유기 용매 중에서 실시하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 당해 반응은, 유기 용매 중에서 상기 유기염기, 상기 N-보호-β-알라닌 유도체, 및 상기 할로겐화물을 교반 혼합함으로써, 실시하는 것이 바람직하다.
호적하게 사용할 수 있는 유기 용매는, <산무수물(Ⅰ)의 제조 방법; 그 밖의 조건>에서 설명한 유기 용매를 들 수 있고, 호적한 유기 용매도 같다. 또한, 유기 용매의 사용량도, <산무수물(Ⅰ)의 제조 방법; 그 밖의 조건>에서 설명한 것과 같다.
상기 유기염기의 존재 하, 상기 N-보호-β-알라닌 유도체와 상기 트리포스겐을 반응시키려면, 각 성분을 교반 혼합하여 접촉시키면 된다. 각 성분을 반응기 중에서 교반함에 있어서, 당해 반응기 중에 각 성분을 도입하는 절차는 특별히 제한되는 것이 아니다. 예를 들면, 필요에 따라 유기 용매로 희석한 유기염기, N-보호-β-알라닌 유도체, 및 트리포스겐을 반응기 내에 동시에 도입하여 교반 혼합할 수 있다. 또한, 필요에 따라 유기 용매로 희석한 2성분을 먼저 반응기 내에 도입해 두고, 타성분을 나중에 도입하여 교반 혼합할 수도 있다. 더욱이는, 필요에 따라 유기 용매로 희석한 1성분을 미리 반응기 내에 도입해 두고, 그 외에 2성분을 동시에 반응기에 도입하여 교반 혼합하는 방법 등을 채용할 수 있다.
상기 N-보호-β-알라닌 유도체와 상기 트리포스겐을 반응시킬 때의 반응 온도는, 특별히 제한되는 것이 아니지만, -80∼40℃인 것이 바람직하고, -80∼10℃인 것이 보다 바람직하다.
반응 시간은, 원료의 소비량, 산무수물(Ⅱ)의 생성량 등을 확인하면서, 적의 결정하면 된다. 상기 조건이면, 통상, 0.1∼96시간 있으면 충분하며, 바람직하게는 0.5∼10시간이다.
반응 분위기도, 특별히 제한되는 것이 아니라, 건조 공기 분위기 하, 불활성 가스 분위기 하, 통상의 공기 분위기 하에서 실시할 수 있다. 또한, 대기압 하, 감압 하, 가압 하 중 어느 압력 하에서 반응을 실시해도 된다. 그 때문에, 조작성을 고려하면, 공기 분위기 하 또는 불활성 가스 분위기 하, 대기압 하에서 반응을 실시하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 방법으로 상기 산무수물(Ⅱ)을 제조할 수 있다. 얻어진 산무수물(Ⅱ)은, 이하의 방법에 따라 반응계 내로부터 취출하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 반응액을 약알칼리성 수용액에 더한 후, 유기 용매에서 추출하고, 합친 추출액을 농축하여 결정화함으로써 취출할 수 있다. 또한, 취출한 산무수물(Ⅱ)은, 재결정 등의 공지의 방법으로 정제할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 있어서는, 상기 산무수물(산무수물(Ⅰ), 및 산무수물(Ⅱ))과, L-히스티딘 유도체 또는 L-히스티딘을 반응시켜, 보호 L-카르노신 유도체를 제조한다. 그 다음에, 탈보호 반응을 실시함으로써, L-카르노신을 제조한다.
<보호 L-카르노신 유도체의 제조 방법>
본 발명의 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법은, 상기 산무수물과 하기 식(2)
Figure pct00039
{식 중,
R7, 및 R8은, 수소 원자, 또는 아미노기의 보호기이며,
R9은, 수소 원자, 또는 카르복시기의 보호기임}으로 나타나는 L-히스티딘 유도체를 반응시킴으로써,
하기 식(3)
Figure pct00040
{식 중,
R1은, 상기 식(1)의 것과 동의이며,
R7, R8, 및 R9은, 상기 식(2)에 있어서의 것과 동의임}으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 공정(a1)을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
<L-히스티딘 유도체>
본 발명에 있어서는, 하기 식(2)
Figure pct00041
으로 나타나는 L-히스티딘 유도체를 사용한다.
식 중, R7, 및 R8은, 수소 원자, 또는 아미노기의 보호기이다.
당해 아미노기의 보호기로서는, 공지의 보호기를 들 수 있다. 그 중에서도, L-히스티딘 유도체 자체의 생산성, 소정 반응시의 안정성, 및 탈보호의 용이성 등을 고려하면, 탄소수가 3∼12의 트리알킬실릴기인 것이 바람직하고, 특히, 트리메틸실릴기가 바람직하다.
상기 R9은, 수소 원자, 또는 카르복시기의 보호기이다. 여기에서, 본 발명의 제조 방법에 있어서의 카르복시기의 보호기란, 카르복시기의 산소에 결합한 수소로 치환하여, 소정 반응 중에 카르복시기를 불활성화하는 기이며, 소정 반응 후, 탈보호에 의해 수산기가 형성되는 기이다. 이러한 카르복시기의 보호기로서 구체적으로는, 메틸기, 에틸기 등의 알킬기, 트리메틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 트리이소프로필실릴기 등의 실릴계 보호기, 아세틸기, 벤조일기 등의 아실기 등을 들 수 있다.
당해 카르복시기의 보호기로서는, 공지의 보호기를 들 수 있다. 그 중에서도, L-히스티딘 유도체 자체의 생산성, 소정 반응시의 안정성, 및 탈보호의 용이성 등을 고려하면, 탄소수가 3∼12의 트리알킬실릴기인 것이 바람직하고, 특히, 트리메틸실릴기가 바람직하다.
이상과 같은 L-히스티딘 유도체는, 공지의 화합물이며, 예를 들면, CN101284862에 기재된 방법으로 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 산무수물과 상기 L-히스티딘 유도체를 반응시킴으로써, 적어도 보호기로서 R1을 갖는 보호 L-카르노신 유도체를 제조한다(상기 식(3)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체를 제조함). 이 반응은, 산무수물과 아민 화합물(예를 들면, 상기 식(2)으로 나타나는 L-히스티딘 유도체)과의 반응이기 때문에, 용이하게 진행할 수 있다. 단, 당해 L-히스티딘 유도체로서, 보호기를 갖는 것을 사용할 경우와, 보호기를 갖지 않는 L-히스티딘을 사용할 경우에는, 최적의 반응 조건이 다르다.
우선, 보호기를 갖는 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)를 사용했을 경우의 제조 방법에 대해서 설명한다.
<L-히스티딘 유도체(Ⅰ)를 사용했을 경우의 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)의 제조 방법; L-히스티딘 유도체(Ⅰ)>
상기 L-히스티딘 유도체로서, 하기 식(2p)
Figure pct00042
으로 나타나는 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)를 사용할 경우에 대해서 설명한다.
상기 식(2p)에 있어서, R7p, 및 R8p은, 아미노기의 보호기이며, 바람직하게는, 상기 L-히스티딘 유도체에서 설명한 바와 같이, 탄소수가 3∼12인 트리알킬실릴기이며, 특히, 트리메틸실릴기가 바람직하다.
R9p은, 카르복시기의 보호기이며, 바람직하게는, 상기 L-히스티딘 유도체에서 설명한 바와 같이, 탄소수가 3∼12인 트리알킬실릴기이며, 특히, 트리메틸실릴기가 바람직하다.
상기 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)의 사용량은, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 상기 산무수물 1몰에 대하여, 0.25∼3몰로 하는 것이 바람직하고, 0.5∼1.5몰로 하는 것이 보다 바람직하다.
상기 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)를 사용할 경우, 상기 산무수물은, 상기 산무수물(Ⅰ)이어도, 상기 산무수물(Ⅱ) 중 어느 것이어도 된다. 그 중에서도, 반응을 보다 효율적으로 행하기 위해서는, 상기 산무수물(Ⅰ)과 반응시키는 것이 바람직하다.
<L-히스티딘 유도체(Ⅰ)를 사용했을 경우의 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)의 제조 방법; 반응 조건>
본 발명에 있어서, 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)는, 상기 산무수물과 상기 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)를 반응시킴으로써, 제조할 수 있다. 당해 반응은, 유기 용매 중에서 실시하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 당해 반응은, 유기 용매 중에서 상기 산무수물, 및 상기 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)를 교반 혼합함으로써, 실시하는 것이 바람직하다.
호적하게 사용할 수 있는 유기 용매는, <산무수물(Ⅰ)의 제조 방법; 그 밖의 조건>에서 설명한 유기 용매를 들 수 있고, 호적한 유기 용매도 같다. 또한, 유기 용매의 사용량은, 상기 산무수물 1g에 대하여, 0.5∼100ml인 것이 바람직하고, 1∼20ml인 것이 바람직하다. 당해 유기 용매를 사용할 경우, 물을 포함하고 있어도 된다. 단, 물이 포함될 경우에는, 당해 유기 용매 100질량부에 대하여, 물이 40질량부 이하가 되는 것이 바람직하고, 30질량부 이하가 되는 것이 보다 바람직하고, 20질량부 이하가 되는 것이 더 바람직하고, 10질량부 이하가 되는 것이 특히 바람직하다. 또한, 당연히, 물은 0질량부여도 된다.
상기 산무수물과 상기 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)를 반응시키려면, 각 성분을 교반 혼합하여 접촉시키면 된다. 각 성분을 반응기 중에서 교반함에 있어서, 당해 반응기 중에 각 성분을 도입하는 절차는 특별히 제한되는 것이 아니다. 예를 들면, 필요에 따라 유기 용매로 희석한 산무수물, L-히스티딘 유도체(Ⅰ)를 반응기 내에 동시에 도입하여 교반 혼합할 수 있다. 또한, 필요에 따라 유기 용매로 희석한 1성분을 먼저 반응기 내에 도입해 두고, 타성분을 나중에 도입하여 교반 혼합할 수도 있다. 바람직하게는, 필요에 따라 유기 용매로 희석한 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)를 반응기 내에 도입하여 교반 혼합을 행하고, 그 중에, 필요에 따라 유기 용매로 희석한 산무수물을 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 산무수물과 상기 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)를 반응시킬 때의 반응 온도는, 특별히 제한되는 것이 아니지만, -78∼100℃인 것이 바람직하고, -20∼20℃인 것이 보다 바람직하다.
반응 시간은, 원료의 소비량, 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)의 생성량 등을 확인하면서, 적의 결정하면 된다. 상기 조건이면, 통상, 0.1∼96시간 있으면 충분하며, 바람직하게는 0.5∼24시간이다.
반응 분위기도, 특별히 제한되는 것이 아니라, 건조 공기 분위기 하, 불활성 가스 분위기 하, 통상의 공기 분위기 하에서 실시할 수 있다. 또한, 대기압 하, 감압 하, 가압 하 중 어느 압력 하에서 반응을 실시해도 된다. 그 때문에, 조작성을 고려하면, 공기 분위기 하, 대기압 하에서 반응을 실시하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 방법으로 반응을 행함으로써, 하기 식(3p1)
Figure pct00043
{식 중,
R1은, 상기 식(1)에 있어서의 것과 동의이며,
R7p '은, 수소 원자, 또는 아미노기의 보호기이며,
R8p, 및 R9p은, 상기 식(2p)에 있어서의 것과 동의임)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)를 제조할 수 있다.
상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)에 있어서, R7p '은, 수소 원자, 또는 아미노기의 보호기이다. 이것은, 반응시에 보호기인 R7p의 탈보호가 생겨, 수소 원자가 되는 보호 L-카르노신 유도체가 포함될 경우가 있기 때문이다. 당해 반응시에 탈보호가 행해지지 않을 경우에는, 당연, R7p '은 R7p과 같은 아미노기의 보호기가 된다.
얻어진 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)는, 이하의 방법에 따라 반응계 내로부터 취출하고, 순도를 높일 수 있다. 구체적으로는, 반응액을 농축, 또는 냉각하여, 결정으로서 취출할 수 있다. 취출한 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)는, 재결정, 칼럼 분리 등의 공지의 방법으로 정제할 수 있다.
얻어진 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)는, 우선 R1을 하기에 상술(詳述)하는 방법으로 탈보호할 수도 있지만, 우선, R7p'(단, 아미노기의 보호기일 경우), R8p, 및 R9p의 탈보호 반응을 행하는 것이 바람직하다. 이 R7p '(단, 아미노기의 보호기일 경우), R8p, 및 R9p의 탈보호 반응은, 일단, 결정으로서 반응계 내로부터 당해 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)를 취출하여 실시할 수 있다. 또한, 반응 후, 당해 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)를 포함하는 반응액을 처리함으로써, 당해 탈보호 반응을 실시할 수도 있다.
<보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)로부터 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 제조하는 방법>
상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)로부터, R7p'(단, 아미노기의 보호기일 경우), R8p, 및 R9p의 탈보호를 행하기 위해서는, 공지의 탈보호 반응을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 물, 또는, 알코올(물과 알코올의 혼합 용매여도 됨)과 접촉시킴으로써 탈보호할 수 있다.
사용하는 물, 또는 알코올의 양은, 특별히 제한되는 것이 아니라, 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)와 물, 또는 알코올이 충분히 접촉할 수 있을 만큼의 양이면 된다. 구체적으로는, 보호 L-카르노신 유도체 1g에 대하여, 물, 또는 알코올을 0.1∼50ml 사용하는 것이 바람직하다.
물, 또는 알코올과 접촉시킴으로써, R7p'(단, 아미노기의 보호기일 경우), R8p, 및 R9p의 탈보호를 행할 수 있고, 하기 식(3p2)
Figure pct00044
(식 중, R1은, 상기 식(1)에 있어서의 것과 동의임)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 제조할 수 있다.
상기한 바와 같이, R7p'(단, 아미노기의 보호기일 경우), R8p, 및 R9p의 탈보호는, 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)를 포함하는 반응액과, 물, 또는 알코올을 혼합함으로써도, 실시할 수 있다. 이때, 반응액은, 농축해도 된다. 구체적으로는, 이하의 방법을 채용할 수 있다.
예를 들면, (1) 반응 후, 반응액에 물을 더해, 수층을 2-부탄올 등으로 추출한다. 그 다음에, 농축, 결정화함으로써, 탈보호된 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 취출할 수 있다. 또한, (2) 반응 후, 반응액을 농축하고, 농축 잔사(殘渣)에 에탄올 등 알코올을 더하여, 결정화함으로써, 탈보호된 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 취출할 수 있다. 그 외, (3) 반응액에 에탄올 등 알코올을 더하여 교반한 후, 당해 용액 중에서 정석(晶析)·여과하여 취출하는 방법을 들 수 있다. 또한, (1) (2)의 방법에 있어서는, 반응액을 농축하지 않아도 되지만, 사용하는 용매량을 적게 하기 위해서는, 농축하는 것이 바람직하다.
이 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)는, 상기 산무수물과 L-히스티딘을 반응시킴으로써도, 제조할 수 있다. 다음으로, 이 반응에 대해서 설명한다.
<L-히스티딘을 사용했을 경우의 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조 방법; L-히스티딘>
하기 식
Figure pct00045
으로 나타나는 L-히스티딘과 상기 산무수물을 반응시켜, 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 제조할 수도 있다. 이 경우, L-히스티딘은, 상기 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)의 보호기 R8p, 및 R9p 대신에 수소 원자가 되는 것이며, L-히스티딘을 사용함으로써, 상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)를 거치지 않고, 상기 보호 L-카르노신 유도체를 제조할 수 있다.
L-히스티딘의 사용량은, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 상기 산무수물 1몰에 대하여, 0.25∼3몰로 하는 것이 바람직하고, 0.5∼1.5몰로 하는 것이 보다 바람직하다.
상기 산무수물과 상기 L-히스티딘은, 염기, 및 물의 존재 하에서 반응시키는 것이 바람직하다. 당해 반응은, 상기 염기, 상기 물, 상기 산무수물, 및 상기 L-히스티딘을 교반 혼합함으로써, 실시할 수 있다.
<L-히스티딘을 사용했을 경우의 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조 방법; 염기>
본 발명에 있어서는, 염기의 존재 하에서 반응을 행한다.
염기로서는, 무기염기, 및 유기염기 모두 사용할 수 있다. 이러한 염기 중에서, 무기염기로서는,
수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬 등의 알칼리 금속의 수산화물;
중조(重曹), 탄산나트륨, 중탄산칼륨, 탄산칼륨, 중탄산세슘, 탄산세슘 등의 알칼리 금속의 탄산염;
수산화칼슘, 수산화바륨 등의 알칼리 토류 금속의 수산화물;
수산화테트라메틸암모늄, 수산화벤질트리메틸암모늄 등의 4급 암모늄수산화물
등을 들 수 있다. 그 중에서도, 반응의 제어의 용이성, 제거의 용이성 등을 고려하면, 수산화나트륨을 사용하는 것이 바람직하다.
유기염기로서는, 상기 <산무수물(Ⅰ)의 제조 방법; 유기염기>에서 설명한 것을 사용할 수 있다. 이들 유기염기 중에서도 반응의 제어의 용이성, 제거의 용이성 등을 고려하면, 트리에틸아민을 사용하는 것이 바람직하다.
염기는, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 반응계 내가 약염기성으로 유지되는 사용량, 및 배합 방법으로 하는 것이 바람직하다. 상기 산무수물과 상기 L-히스티딘과의 반응에 있어서는, 반응이 진행됨에 따라서, 반응계 내의 pH가 산성으로 기운다. 반응계 내가 염기성인 쪽이 반응은 진행되기 쉽기 때문에, 염기를 반응계 내에 추가하여 당해 반응계 내의 산성도가 높아지지 않도록 하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 반응계 내는, pH가 7∼15, 바람직하게는 8∼14, 더 바람직하게는 9∼13이 되도록 염기를 추가하는 것이 바람직하다. 이 추가하는 염기는, 수용액의 상태에서 반응계 내에 추가하는 것이 바람직하다. 염기의 수용액을 사용할 경우에는, 반응의 제어의 용이성으로부터, 당해 수용액의 pH가 9∼10이 되도록 하는 것이 바람직하다.
그 때문에, 염기의 절대량(합계량)은, 반응계에 있어서의 조건으로 적의 결정하면 되지만, 후공정에서의 제거를 고려하면, 상기 산무수물 1몰에 대하여, 1∼4몰로 하는 것이 바람직하다. 반응 조건에 따라서는, 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)와 추가로 L-히스티딘이 반응하고, 3량체가 생성될 경우가 있다. 3량체의 생성을 억제하는 관점에서, 염기의 절대량을 특히 상기 산무수물+상기 L-히스티딘의 합계 1몰에 대하여, 1몰 이상으로 하는 것이 더 바람직하고, 1몰 이상, 3몰 이하로 하는 것이 바람직하고, 또한 1몰 이상, 1.5몰 이하로 하는 것이 바람직하다. 서서히 염기를 추가할 경우, 반응계 내에 첨가한 염기의 전(全) 사용량이 상기 범위를 만족하도록 하는 것이 바람직하다.
<L-히스티딘을 사용했을 경우의 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조 방법; 물>
본 발명에 있어서는, 물을 사용한다. 물의 사용량은, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 반응계 내의 pH가 7∼15, 바람직하게는 9∼14, 더 바람직하게는 9∼14를 만족하는 양을 사용하는 것이 바람직하다.
그 때문에, 물의 절대량(합계량)은, 반응계에 있어서의 조건으로 적의 결정하면 되지만, 반응을 효율적으로 행하기 위해서는, 이하의 양으로 하는 것이 바람직하다. 물만을 반응 매체로서 사용할 경우에는, 물의 사용량은, 상기 산무수물 1g에 대하여, 0.5∼100ml로 하는 것이 바람직하고, 1∼20ml로 하는 것이 바람직하다. 무기염기의 수용액을 서서히 반응계 내에 추가할 경우에는, 반응계 내에 첨가한 물의 전 사용량이 상기 범위를 만족하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 이 물의 양은, 무기염기의 수용액에 사용하는 물의 양을 포함하는 것이다.
<L-히스티딘을 사용했을 경우의 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조 방법; 그 외 반응 조건>
본 발명에 있어서, 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)는, 상기 산무수물과 상기 L-히스티딘을 반응시킴으로써도 제조할 수 있다. 당해 반응은, 유기 용매 중에서 실시하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 당해 반응은, 유기 용매, 및 물을 포함하는 매체 중에서 상기 산무수물, 및 상기 L-히스티딘을 교반 혼합함으로써, 실시하는 것이 바람직하다.
호적하게 사용할 수 있는 유기 용매는, <산무수물(Ⅰ)의 제조 방법; 그 밖의 조건>에서 설명한 유기 용매를 들 수 있고, 호적한 유기 용매도 같다. 특히 바람직하게는, 아세톤, 아세토니트릴, 아세트산에틸에서 선택되는 용매와 물과의 조합, 또는 물 단독으로 실시하는 것이 바람직하다.
유기 용매, 및 물을 포함하는 매체를 사용할 경우, 당해 매체의 사용량은, 상기 산무수물 1g에 대하여, 0.5∼100ml인 것이 바람직하고, 1∼20ml인 것이 바람직하다. 이때, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 유기 용매와 물(전체 물의 양)과의 체적비(유기 용매량／전체 물의 양)은, 0.1∼10이 되는 것이 바람직하고, 0.5∼5가 되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 염기, 및 물의 존재 하, 상기 무수물과 L-히스티딘을 반응시키려면, 이들을 반응 용기 내(반응계 내)에서 혼합 교반하면 된다. 이들 성분을 반응계 내에 도입하는 방법은, 특별히 제한되는 것이 아니라, 이하의 방법을 채용할 수 있다.
예를 들면, 필요에 따라 용매(물을 포함함)로 희석한 각 성분을 동시에 반응계 내에 도입하여 교반 혼합하는 방법을 채용할 수 있다. 또한, 상기 산무수물, 또는 L-히스티딘의 한쪽의 원료를 필요에 따라 용매와 함께 미리 반응계 내에 넣어 두고, 필요에 따라 용매로 희석한 다른쪽의 원료를 반응계 내에 첨가하여 교반 혼합하는 방법을 채용할 수 있다. 더욱이는, 양쪽의 원료를 필요에 따라 용매와 함께 미리 반응계 내에 넣어 두고, 필요에 따라 용매로 희석한 염기를 반응계 내에 첨가하여 교반 혼합하는 방법을 채용할 수도 있다. 그 중에서도, 최종적으로 얻어지는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 수량(收量)을 향상시켜, 후처리 공정을 용이하게 하기 위해서는, L-히스티딘, 및 염기를 필요에 따라 용매와 함께 미리 반응계 내에 넣어 두고, 필요에 따라 용매로 희석한 상기 산무수물을 반응계 내에 첨가하여 교반 혼합하는 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 그리고, 반응계 내의 pH가 변화할 경우(낮아질 경우)에는, 염기를 추가하여, 반응계 내의 산성도가 높아지지 않도록, 바람직하게는 pH가 9∼10이 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 또한, 이들 반응제가 충분히 접촉할 수 있도록 고속으로 교반하는 것이 요망된다.
상기 산무수물과 L-히스티딘과의 반응 온도는, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 반응 시간, 수량, 불순물 부생의 억제 등을 고려하면, -30∼70℃로 하는 것이 바람직하고, 더욱이는 -10∼40℃로 하는 것이 바람직하다.
반응 시간은, 원료의 소비량, 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)의 생성량 등을 확인하면서, 적의 결정하면 된다. 상기 조건이면, 통상, 0.1∼96시간 있으면 충분하며, 바람직하게는 0.5∼24시간이다.
반응 분위기도, 특별히 제한되는 것이 아니라, 건조 공기 분위기 하, 불활성 가스 분위기 하, 통상의 공기 분위기 하에서 실시할 수 있다. 또한, 대기압 하, 감압 하, 가압 하 중 어느 압력 하에서 반응을 실시해도 된다. 그 때문에, 조작성을 고려하면, 공기 분위기 하, 대기압 하에서 반응을 실시하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 반응을 실시함으로써도, 하기 식(3p2)
Figure pct00046
(식 중, R1은, 상기 식(1)에 있어서의 것과 동의임)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 제조할 수 있다. 얻어진 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)는, 이하의 방법에 따라 반응계 내로부터 취출하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, pH를 6∼7로 조정 후 1-부탄올, 2-부탄올 등의 유기 용매에서 추출하고, 합친 추출액을 감압 농축하여 취출할 수 있다. 또한, 취출한 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)는, 재결정, 칼럼 분리 등의 공지의 방법으로 정제할 수 있다.
<보호 L-카르노신 유도체의 다른 제조 방법>
또한, 보호 L-카르노신 유도체는, 이하의 산무수물법에 있어서도 제조할 수 있다. 즉, 하기 식(4')
Figure pct00047
{식 중, R1은, 상기 식(1)과 동의이며, R10은, 수산기 또는 할로겐 원자임} N-보호-β-알라닌 유도체와, 하기 식(5)
Figure pct00048
(식 중,
X는, 할로겐 원자이며, m은 0 또는 1의 정수이며,
R4, R5, 및 R6은, 각각, 수소 원자, 또는 탄소수 1∼6의 알킬기이며, 단, m이 0일 경우, R4, R5, 및 R6의 적어도 2개의 기가 탄소수 1∼6의 알킬기임)으로 나타나는 할로겐화물을, 유기염기의 존재 하에서 반응시켜 얻어진 산무수물과, 하기 식(2)
Figure pct00049
(식 중, R7, 및 R8은, 수소 원자, 또는 아미노기의 보호기이며, R9은, 수소 원자, 또는 카르복시기의 보호기임)으로 나타나는 L-히스티딘 유도체를 반응시킴으로써 상기 식(3)에 기재된 보호 L-카르노신 유도체를 얻을 수 있다.
상기 N-보호-β-알라닌 유도체와 할로겐화물과의 반응에 있어서, 식(4')의 R10이 할로겐 원자일 경우, 할로겐 원자로서는 염소 원자, 브롬 원자, 또는 요오드 원자가 바람직하고, 염소 원자가 보다 바람직하다. 또한, 할로겐화물의 상세에 대해서는, 본 명세서의 “<산무수물(Ⅰ)의 제조 방법; 할로겐화물>”에 기재된 바와 같으며, 당해 기재 중의 할로겐화물을 사용할 수 있지만, 상기 식(5) 중의 하기 식(1b)
Figure pct00050
으로 나타나는 기로서는, 특별히 제한되는 것이 아니지만, m이 0일 경우, t-부틸기인 것이 바람직하고, m이 1일 경우, 에톡시카르보닐기, 이소부틸카르보닐기인 것이 바람직하다.
상기 N-보호-β-알라닌 유도체와 할로겐화물과의 반응에 있어서 사용하는 유기염기의 상세는, 본 명세서의 “<산무수물(Ⅰ)의 제조 방법; 유기염기>”에 기재된 바와 같으며, 상기 반응은, 본 명세서의 “<산무수물(Ⅰ)의 제조 방법; 그 밖의 조건>”에 기재된 조건으로 행할 수 있다.
상기 산무수물과 상기 L-히스티딘 유도체와의 반응은, 수 용매, 유기 용매 중에서 실시할 수 있고, 상기 산무수물과 상기 L-히스티딘 유도체, 및 염기를 용해하는 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 염기, 및 물의 존재 하, 상기 산무수물과 L-히스티딘 유도체를 반응시키려면, 이들 반응 용기 내(반응계 내)에서 혼합 교반하면 된다. 이들 성분을 반응계 내에 도입하는 방법은, 특별히 제한되는 것이 아니라, 이하의 방법을 채용할 수 있다.
예를 들면 필요에 따라 용매(물을 포함함)로 희석한 각 성분을 동시에 반응계 내에 도입하여 교반 혼합하는 방법을 채용할 수 있다. 또한, 상기 산무수물과, 또는 L-히스티딘 유도체의 한쪽의 원료를 필요에 따라 용매와 함께 미리 반응계 내에 넣어 두고, 필요에 따라 용매로 희석한 다른쪽의 원료를 반응계 내에 첨가하여 교반 혼합하는 방법을 채용할 수 있다. 더욱이는, 양쪽의 원료를 필요에 따라 용매와 함께 미리 반응계 내에 넣어 두고, 필요에 따라 용매로 희석한 염기를 반응계 내에 첨가하여 교반 혼합하는 방법을 채용할 수도 있다. 그 중에서도, 최종적으로 얻어지는 보호 L-카르노신 유도체의 수량을 향상시켜, 후처리 공정을 용이하게 하기 위해서는, L-히스티딘 유도체, 및 염기를 필요에 따라 용매와 함께 미리 반응계 내에 넣어 두고, 필요에 따라 용매로 희석한 상기 산무수물을 반응계 내에 첨가하여 교반 혼합하는 방법을 채용하는 것이 바람직하다.
상기 염기로서는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬 등의 알칼리 금속의 수산화물; 중조, 탄산나트륨, 중탄산칼륨, 탄산칼륨, 중탄산세슘, 탄산세슘 등의 알칼리 금속의 탄산염; 수산화칼슘, 수산화바륨 등의 알칼리 토류 금속의 수산화물, 수산화테트라메틸암모늄, 수산화벤질트리메틸암모늄 등의 4급 암모늄의 수산화물; 트리에틸아민, 디이소프로필에틸아민 등의 아민 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 반응의 제어의 용이성, 제거의 용이성 등을 고려하면, 수산화나트륨 등의 알칼리 금속의 수산화물, 또는 트리에틸아민, 디이소프로필에틸아민 등의 아민 등을 사용하는 것이 바람직하다.
염기의 사용량, 및 배합 방법은 특별히 제한되는 것이 아니지만, 상기 산무수물과 상기 L-히스티딘 유도체와의 반응에 있어서는, 반응계 내가 염기성인 쪽이, 반응이 진행되기 쉬운 경향이 있기 때문에, 반응계 내의 pH가 7∼15인 것이 바람직하고, 8∼14인 것이 더 바람직하고, 9∼13인 것이 가장 바람직하다. 당해 반응에서는, 반응이 진행됨에 따라, 반응계 내의 pH가 산성으로 기운다. 그 때문에, 염기를 반응계 내에 추가하여, 당해 반응계 내의 pH를 조정해도 된다. 추가하는 염기는, 수용액의 상태에서 사용하는 것이 바람직하다. 염기의 수용액을 사용할 경우에는, 반응의 제어의 용이성으로부터, 당해 수용액의 pH를 9∼10으로 하는 것이 바람직하다.
그 때문에, 염기의 절대량(합계량)은, 반응계 내에 있어서의 조건으로 적의 결정하면 되지만, 후공정에서의 제거를 고려하면, 상기 산무수물 1몰에 대하여, 1∼4몰로 하는 것이 바람직하고, 1∼2몰로 하는 것이 더 바람직하다. 서서히 염기를 추가할 경우, 반응계 내에 첨가한 염기의 전 사용량이 상기 범위를 만족하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 산무수물과 상기 L-히스티딘 유도체와의 반응시에, 물 혹은 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 용매의 사용량은, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 반응계 내의 pH가 7∼15, 바람직하게는 9∼14로 만족하는 양을 사용하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 용매의 절대량(합계량)은, 적의 결정하면 되지만, 반응을 효율적으로 행하기 위해서는, 하기의 양으로 하는 것이 바람직하다. 물만을 반응 매체로서 사용할 경우에는, 물의 사용량은 상기 산무수물 1g에 대하여, 0.5∼100ml로 하는 것이 바람직하고, 1∼20ml로 하는 것이 더 바람직하다. 염기의 수용액을 서서히 반응계 내에 추가할 경우에는, 반응계 내에 첨가한 물의 전 사용량이, 상기범위를 만족하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 이 물의 양은, 염기의 수용액에 사용되는 물의 양을 포함하는 것이다.
상기 용매로서 유기 용매를 사용할 수도 있다. 유기 용매를 사용할 경우, 당해 유기 용매는 상기 산무수물과 상기 L-히스티딘 유도체와의 반응을 저해하지 않는 것이면 특별히 제한되는 것이 아니다. 호적한 유기 용매를 예시하면, 아세트산에틸, 아세트산이소프로필, 아세트산부틸 등의 에스테르계 용매, 디클로로메탄, 클로로포름 등의 할로겐계 용매, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족계 용매, 아세톤, 디에틸케톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용매, t-부틸메틸에테르, 테트라히드로퓨란(THF), 디에틸에테르 등의 에테르계 용매, 아세토니트릴, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, N-메틸피롤리돈 등의 헤테로 원자 함유 용매 등을 들 수 있다. 이들 유기 용매는 단독으로 사용해도 되고, 복수 조합해도 되고, 또한 물과 조합하여 사용해도 된다. 물과 조합하여 사용할 경우, 아세톤, 아세트산에틸, 아세토니트릴에서 선택되는 유기 용매와 물과의 조합이 바람직하다.
유기 용매, 및 물을 포함하는 매체를 사용할 경우, 당해 매체의 사용량은, 상기 산무수물 1g에 대하여, 0.5∼100ml인 것이 바람직하고, 1∼20ml인 것이 바람직하다. 이때, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 유기 용매와 물(전체 물의 양)과의 체적비(유기 용매량／전체 물의 양)는 1∼10이 되는 것이 바람직하고, 2∼5가 되는 것이 보다 바람직하다.
상기 산무수물과 L-히스티딘 유도체와의 반응 온도는, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 반응 시간, 수량, 불순물 부생의 억제 등을 고려하면, -30∼70℃로 하는 것이 바람직하고, 더욱이는 -10∼40℃로 하는 것이 바람직하다.
반응 시간은, 원료의 소비량, 보호 L-카르노신 유도체의 생성량 등을 확인하면서, 적의 결정하면 된다. 상기 조건이면, 통상, 0.1∼96시간이면 충분하며, 바람직하게는 0.5∼24시간이다.
반응 분위기도, 특별히 제한되는 것이 아니라, 건조 공기 분위기 하, 불활성 가스 분위기 하, 통상의 공기 분위기 하에서 실시할 수 있다. 또한, 대기압 하, 감압 하, 가압 하 중 어느 압력 하에서 반응을 실시해도 된다. 그 때문에, 조작성을 고려하면, 공기 분위기 하, 대기압 분위기 하에서 실시하는 것이 바람직하다. 얻어진 보호 L-카르노신 유도체에 대하여 후술하는 탈보호 반응을 행하고, L-카르노신을 얻을 수 있다.
<보호 L-카르노신 유도체의 제조 방법; 정제 공정>
본 발명의 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법에 있어서는, 상기 공정(a1)에 있어서 보호 L-카르노신 유도체를 그 산성 수용액으로서 제조하고, 공정(a1) 후에 상기 산성 수용액과 유기 용매를 접촉시키는 공정(a2)을 마련해도 된다.
보호 L-카르노신 유도체가 산성 수용액에 가용인 것에 대해, N-보호-β-알라닌 유도체 등의 불순물은 산성 수용액에 대한 용해성이 매우 낮고, 유기 용매에 가용이기 때문에, 보호 L-카르노신 유도체를 함유하는 산성 수용액과 유기 용매를 접촉시킴으로써, N-보호-β-알라닌 유도체 등의 불순물이 유기 용매에 용해되기 때문에, 그 결과, 산성 수용액에 용해하고 있는 보호 L-카르노신 유도체의 순도가 향상하는 것으로 추측된다.
또한 당해 방법으로 얻어진 보호 L-카르노신 유도체의 탈보호 반응을 행함으로써, 고순도의 L-카르노신을 고수율로 제조할 수 있다.
보호 L-카르노신 유도체는, 상술한 공정(a1)에 의해 제조된다. 그때, 상기 식(3)에 있어서의, R7, R8은 수소 원자, 또는 아미노기의 보호기이며, 제조 비용, 반응 속도의 관점에서, 수소 원자인 것이 가장 바람직하다. 또한 R7, R8으로서 아미노기의 보호기를 사용할 경우에는, 산성 조건 하에서 용이하게 탈보호되므로, 트리메틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 트리이소프로필실릴기 등의 실릴계 보호기인 것이 바람직하고, 트리메틸실릴기를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
또한 R9은 수소 원자, 또는 카르복시기의 보호기이며, 수소 원자인 것이 가장 바람직하다. 또한 R9으로서 카르복시기의 보호기를 사용할 경우에는, 산성 조건 하에서 용이하게 탈보호되므로, 트리메틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기, 트리이소프로필실릴기 등의 실릴계 보호기인 것이 바람직하다. 특히 트리메틸실릴기는, 산성 조건 하에서 용이하게 탈보호되기 때문에, 당해 보호 L-카르노신 유도체를 정제 후에, 보호 L-카르노신 유도체에 있어서의 R7, R8, R9의 탈보호 반응을 행할 필요가 없기 때문에, 특히 호적하게 사용할 수 있다.
또한 공정(a2)에 호적하게 사용할 수 있는 보호 L-카르노신 유도체에 특별히 제한은 없지만, 상기 보호 L-카르노신 유도체 중에서도, 제조 비용의 관점에서, R7, R8, R9 모두가 수소 원자인 것이 가장 바람직하다.
상기 식(1a)에 있어서, R3은, 아미노기의 보호기이다. 사용되는 아미노기의 보호기로서는 특별히 제한은 없고, 아미노산의 아미노기의 보호기로서 공지의 보호기를 사용할 수 있다. 이러한 보호기로서 구체적으로는, 상기 R7, R8에 있어서의 보호기 외에, 치환기를 갖고 있어도 되는 벤질옥시카르보닐기, 9-플루오레닐메틸옥시카르보닐기, 트리플루오로아세틸기, t-부톡시카르보닐기, 2,2,2-트리클로로에톡시카르보닐기, 또는 포르밀기 등을 들 수 있다.
이 중에서도, 탈보호 반응이 용이하다는 관점에서, t-부톡시카르보닐기, 또는 치환기를 가져도 되는 벤질옥시카르보닐기가 바람직하다. 벤질옥시카르보닐기가 갖는 치환기란, 벤질옥시카르보닐기의 페닐기가 갖는 치환기이다. 당해 치환기로서는, 메틸기, 메톡시기, 할로겐기, 니트로기, 디메틸아미노기를 들 수 있다. 그 중에서도, 보호기의 도입이 용이한 점, 보호기 도입제의 입수가 용이한 점에서, 비치환의 벤질옥시카르보닐기인 것이 가장 바람직하다.
R7, R8, R9은 모두 공지의 아미노기를 제한 없이 사용할 수 있지만, 얻어지는 보호 L-카르노신 유도체의 순도를 고려하면, R3은, R7, R8과는 다른 보호기인 것이 바람직하고, 제조 비용의 관점에서, R7, R8은 수소 원자인 것이 바람직하고, R3은 벤질옥시카르보닐기인 것이 바람직하다.
<산성 수용액>
공정(a2)에 있어서의 보호 L-카르노신 유도체의 산성 수용액으로서는, 당해 수용액의 pH가 산성이면 되지만, 얻어지는 상기 보호 L-카르노신 유도체의 순도를 고려하면, 상기 산성 수용액의 pH를 0∼4의 범위로 하는 것이 바람직하고, 특히 1∼3의 범위로 하는 것이 더 바람직하다. 산성 수용액의 사용량으로서는, 보호 L-카르노신 유도체가 용해하는 양이면 되고, 통상 보호 L-카르노신 유도체 1질량부당 2∼10용량부이면 충분하다.
또한, 산성 수용액으로 하기 위해 사용하는 산은 특별히 제한되는 것이 아니라, 포름산, 아세트산, 프로피온산 등의 유기산, 염화수소, 황산, 질산 등의 무기산을 사용할 수 있다. 또한 이들 산은 수용액으로서 사용할 수도 있다. 바람직한 산으로서는, 염산, 황산, 질산 등 무기산을 들 수 있다. 그 중에서도 가격, 정제의 용이성으로부터, 염산을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 산의 사용량으로서는, 산성 수용액이 원하는 pH가 될 때까지 첨가하면 충분하다.
<유기 용매>
공정(a2)에 있어서 보호 L-카르노신 유도체의 산성 수용액과 접촉시키는 유기 용매는 특별히 제한되는 것이 아니지만, N-보호-β-알라닌 유도체 등의 불순물을 유기 용매에 용해시켜 보호 L-카르노신 유도체의 산성 수용액으로부터 제거하는 것을 고려하면, 물과 혼화하지 않는 유기 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 유기 용매로서는, 유기 합성 반응 후의 분액 조작에 사용되는 유기 용매를 호적하게 들 수 있다. 호적한 유기 용매로서 구체적으로는, 디클로로메탄, 클로로포름 등의 할로겐계 용매; 아세트산에틸, 아세트산부틸 등의 에스테르계 용매; 톨루엔, 자일렌, 클로로벤젠 등의 방향족 탄화수소계 용매; 테트라히드로퓨란, 디에틸에테르 등의 에테르계 용매 등을 들 수 있다. 이들 유기 용매 중에서도, 물보다도 비중이 무거운 유기 용매를 사용하면, 반응 용기의 하부로부터, 상기 불순물이 함유된 유기 용매를 취출할 수 있기 때문에, 조작성의 관점에서 특히 호적하다. 이러한 유기 용매로서는, 디클로로메탄, 클로로포름 등의 할로겐계 용매를 들 수 있다.
유기 용매의 사용량으로서는, N-보호-β-알라닌 유도체 등의 불순물을 유기 용매에 용해시켜 보호 L-카르노신 유도체의 산성 수용액으로부터 제거할 수 있는 양이면 되고, 제조 장치의 용량 등을 감안하여 적의 결정하면 된다. 통상, 유기 용매／물의 체적비가 0.1∼10의 범위에서, 보다 바람직하게는 0.3∼5의 범위에서, 특히 바람직하게는 0.5∼2의 범위에서 사용하면 충분하다.
<산성 수용액과 유기 용매와의 접촉>
공정(a2)에서는, 보호 L-카르노신 유도체의 산성 수용액과 유기 용매를 접촉시킨다. 보호 L-카르노신 유도체의 산성 수용액과 유기 용매와의 접촉 방법에 대해서는, 특별히 제한되는 것이 아니라, 제조 장치나 제조 스케일 등을 감안하여 적의 결정하면 된다. 보호 L-카르노신 유도체의 산성 수용액과 유기 용매와의 접촉 방법에 대해서 구체적으로는, 보호 L-카르노신 유도체의 수용액을 조제 후, 당해 수용액을 산성으로 한 후, 유기 용매를 첨가하는 방법, 유기 용매에, 미리 조제한 보호 L-카르노신 유도체의 산성 수용액을 첨가하는 방법, 혹은, 보호 L-카르노신 유도체의 물과 유기 용매와의 혼합 용액을 조제하고, 당해 혼합 용액에 산을 첨가하여 산성 수용액으로 하는 방법 등을 들 수 있다. 또한, 상기 제조 방법에 있어서, 보호 L-카르노신 유도체를 제조했을 경우, 반응 후의 용액으로부터 조제를 행해도 된다. 예를 들면, 반응 후, 보호 L-카르노신 유도체의 유기 용매 용액으로 되어 있을 경우에는, 산성 수용액을 접촉시키면 된다. 혹은, 보호 L-카르노신 유도체의 제조를 물 또는 물과 유기 용매의 혼합 용매로 행했을 경우에는, 필요에 따라 유기 용매를 제거한 후, 산을 첨가하여 산성 수용액으로 하면 된다. 또한, 반응 종료 후의 용액이 산성으로 되어 있을 경우에는, 그대로 유기 용매와 접촉시키면 된다.
보호 L-카르노신 유도체의 산성 수용액과 유기 용매를 접촉시킬 때에는 필요에 따라 교반해도 되고, 또한 공기 분위기 하, 불활성 가스 분위기 하, 건조 공기 분위기 하 중 어느 분위기 하에서 행해도 되고, 대기압 하, 감압 하, 가압 하 중 어느 분위기 하에서 실시해도 된다.
보호 L-카르노신 유도체의 산성 수용액과 유기 용매를 접촉시킬 때의 온도에 대해서는 특별히 제한되지 않고, 제조 조건을 감안하여 적의 결정하면 된다. 보호 L-카르노신 유도체의 안정성의 관점에서 0∼80℃의 범위가 바람직하고, 10∼50℃의 범위가 더 바람직하고, 20∼30℃의 범위가 가장 바람직하다.
공정(a2)에 있어서, 당해 산성 수용액과 당해 유기 용매의 분리 방법에 특별히 제한은 없고, 공지의 방법을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 당해 산성 수용액과 당해 유기 용매를 교반 혼합한 용액을, 정치(靜置)함으로써, 당해 산성 수용액과 당해 유기 용매를 분층하고, 한쪽의 용액을 제거하면 된다. 디클로로메탄이나 클로로포름 등의, 물보다도 비중이 무거운 유기 용매를 사용했을 경우, 반응 용기의 하부로부터, 당해 유기 용매를 취출할 수 있다. 반응 용기에 남은 보호 L-카르노신 유도체의 산성 수용액은 보관할 수도 있지만, 그대로 탈보호 반응에 부칠 수 있다. 또한 아세트산에틸 등의 물보다도 비중이 가벼운 용매를 사용했을 경우, 당해 산성 수용액을 반응 용기로부터 취출하여, 보관할 수 있다. 또한 반응 용기로부터, 탈보호 반응을 행하는 반응 용기에 직접 취출할 수도 있고, 그 경우, 그대로 탈보호 반응에 부칠 수 있다.
<L-카르노신의 제조 방법>
본 발명의 L-카르노신을 제조하는 방법은,
상술한 본 발명의 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법에 의해 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 공정(A), 및
상기 보호 카르노신 유도체의 탈보호 반응을 행함으로써, 하기 식
Figure pct00051
으로 표시되는 L-카르노신을 제조하는 공정(b1)
을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. 공정(b1)에서는, 적어도 R1의 탈보호 반응이 행해진다.
<L-카르노신의 제조; 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 탈보호 반응>
상기 L-히스티딘 유도체(Ⅰ), 또는 상기 L-히스티딘을 사용함으로써, 상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 제조할 수 있다. 상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)로부터 L-카르노신을 제조하려면, R1을 탈보호해주면 된다. R1을 탈보호하는 방법은, 특별히 제한되는 것이 아니라, 공지의 방법을 채용할 수 있다.
R1을 탈보호하기 위해서는, 산처리를 행하는 방법, 팔라듐 촉매 존재 하, 수소원을 존재시키는 방법, 아민을 접촉시키는 방법을 들 수 있다. 이들 방법은, R1의 종류에 따라 선택하면 된다.
<L-카르노신의 제조; 산을 사용하여 R1을 탈보호할 경우>
예를 들면, R1이, 상기 식(1a)으로 나타나며, 또한 식(1a)의 R3이 t-부톡시카르보닐기일 경우에는, 산처리에 의해 탈보호 반응을 행하는 것이 바람직하다.
사용하는 산은, 특별히 제한되는 것이 아니라, 염화수소, 황산, 메탄설폰산, 트리플루오로아세트산, 플루오로붕산 등의 브뢴스테드산;, 염화알루미늄, 염화철, 붕소트리플루오리드에테르착체 등의 루이스산을 들 수 있다. 이 중, 염화수소, 황산, 메탄설폰산이 바람직하고, 제거의 용이성 등을 고려하면, 염화수소가 보다 바람직하다. 또한, 이들 산은, 수용액의 상태에서 반응계 내에 도입할 수 있다.
산의 사용량은, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ) 1몰에 대하여, 산을 0.1∼100몰 사용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 상기 L-카르노신 유도체(Ⅱ)와 산을 접촉시키는 반응계 내의 pH가 -1 이상 4 미만이 되는 범위의 사용량으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 조건으로 탈보호 반응을 실시하는 것이 바람직하다. 상기 반응계 내 pH는, 사용하는 산 전량을 반응계 내에 도입했을 때의 pH의 범위이다.
<산을 사용하여 R1을 탈보호할 경우; 용매>
탈보호 반응은, 용매 중에서 실시할 수 있다. 상기 L-카르노신 유도체를 취출한 후, 탈보호 반응을 실시할 경우에는,
물,
아세트산에틸, 아세트산이소프로필, 아세트산부틸 등의 에스테르계 용매,
염화메틸렌, 클로로포름 등의 할로겐계 용매,
톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 클로로벤젠 등의 방향족계 용매,
아세톤, 디에틸케톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용매,
t-부틸메틸에테르, 테트라히드로퓨란(THF), 디에틸에테르, 디옥산 등의 에테르계 용매,
메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등의 알코올계 용매,
아세토니트릴, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, N-메틸피롤리돈 등의 헤테로 원자 함유 용매 등을 용매로서 들 수 있다. 이들 용매는, 단독종이어도 복수종이어도 된다. 이 중에서도, 바람직한 용매로서는, 아세트산에틸, 아세트산이소프로필, 아세트산부틸 등의 에스테르계 용매, 염화메틸렌, 클로로포름 등의 할로겐계 용매, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌, 클로로벤젠 등의 방향족계 용매, 디옥산 등의 에테르계의 난(難)수용성의 유기 용매이다.
상기 유기 용매와 물을 포함하는 용매 중에서 산처리를 행하는 것이 바람직하다. 물을 포함하는 용매 중에서 행할 경우에는, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 유기 용매／물의 체적비가 0.01／1∼1000／1이 되는 것이 바람직하다. 또한, 용매의 사용량도, 특별히 제한되는 것이 아니라, 상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)와 산이 충분히 접촉 혼합할 수 있는 양이면 된다. 통상이면, 상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ) 1g에 대하여, 당해 매체를 1∼100ml 사용하는 것이 바람직하다.
<산을 사용하여 R1을 탈보호할 경우; 그 외 조건>
산을 사용하여 R1의 탈보호 반응을 행하는데 있어서, 반응계 내에 상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ), 및 산을 도입하는 절차는, 특별히 제한되는 것이 아니다. 예를 들면, 필요에 따라 용매로 희석한 상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ), 필요에 따라 희석한 상기 산을 동시에 반응계 내에 도입하고, 교반 혼합하는 방법을 채용할 수 있다. 또한, 어느 한쪽을 필요에 따라 용매로 희석하여 우선 반응계 내에 넣어 두고, 필요에 따라 용매로 희석한 다른 한쪽을 반응계 내에 첨가하여 교반 혼합할 수도 있다. 그 중에서도, 불순물을 저감한다는 점에서는, 필요에 따라 상기 용매로 희석한 상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 먼저 반응계 내에 도입하고, 그것에, 필요에 따라 상기 용매로 희석한 상기 산을 첨가하여, 교반 혼합하는 방법을 채용하는 것이 바람직하다.
탈보호 반응을 행할 때의 반응 온도는, 특별히 제한되는 것이 아니라, 반응 시간, 수량, 불순물 부생의 억제 등을 고려하면, -10∼200℃로 하는 것이 바람직하고, 더욱이는 10∼120℃로 하는 것이 바람직하다.
탈보호 반응의 반응 시간은, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 원료의 소비량, L-카르노신의 생성량 등을 확인하면서, 적의 결정하면 된다. 상기 조건이면, 통상, 0.1∼96시간 있으면 충분하며, 바람직하게는 0.5∼24시간이다.
반응 분위기도, 특별히 제한되는 것이 아니라, 건조 공기 분위기 하, 불활성 가스 분위기 하, 통상의 공기 분위기 하에서 실시할 수 있다. 또한, 대기압 하, 감압 하, 가압 하 중 어느 압력 하에서 반응을 실시해도 된다. 그 때문에, 조작성을 고려하면, 공기 분위기 하, 대기압 하에서 반응을 실시하는 것이 바람직하다.
<L-카르노신의 제조; 염기를 사용하여 R1을 탈보호할 경우>
예를 들면, R1이, 상기 식(1a)으로 나타나며, 또한 식(1a)의 R3이 트리플루오로아세틸기일 경우에는, 탄산칼륨, 탄산나트륨 등의 알칼리 금속 탄산염을 합수(合水) 메탄올 중에 처리함으로써 탈보호 반응을 행하는 것이 바람직하다.
<L-카르노신의 제조; 팔라듐계 촉매／수소원을 사용하여 R1을 탈보호할 경우>
예를 들면, R1이, 상기 식(1a)으로 나타나며, 또한 식(1a)의 R3이 치환기를 가져도 되는 벤질옥시카르보닐기, 또는 플루오레닐옥시카르보닐기일 경우에는, 팔라듐계 촉매／수소원을 사용하여 탈보호 반응을 행하는 것이 바람직하다.
<팔라듐계 촉매／수소원을 사용하여 R1을 탈보호할 경우; 팔라듐계 촉매>
본 발명에 있어서는, 탈벤질화 등을 실시할 수 있는, 공지의 팔라듐계 촉매를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 1∼30질량％(바람직하게는 1∼20질량％)의 팔라듐이 담지(擔持)한 팔라듐 탄소 촉매, 팔라듐 황산바륨 촉매, 팔라듐 탄산칼슘 촉매, 팔라듐 블랙 촉매를 들 수 있다.
당해 팔라듐계 촉매의 사용량은, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ) 100질량부에 대하여 0.001∼20질량부(금속량 환산)이면 충분하다. 바람직한 팔라듐 촉매로서는, 시판하는 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, Sigma Aldrich사, Alfa Aesar사, Johnson Matthey사, N.E.CHEMCAT사의 팔라듐 탄소 촉매를 들 수 있다. 이들 팔라듐 탄소 촉매 중에서도, 팔라듐 등의 촉매 성분이 용매 중에 용출하기 어려운 것을 특히 호적하게 사용할 수 있다.
<팔라듐계 촉매／수소원을 사용하여 R1을 탈보호할 경우; 수소>
본 탈보호 반응은, 수소의 존재 하에서 실시하는 것이 바람직하다. 수소의 존재 하로 할 때 수소 가스를 사용할 경우에는, 반응계 내를 수소압 0.5∼100기압으로 하는 것이 바람직하고, 1∼100기압으로 하는 것이 보다 바람직하고, 1∼30기압으로 하는 것이 더 바람직하고, 1∼20기압으로 하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 수소원으로 하기 위해서는, 수소를 발생하는 물질, 구체적으로는, 포름산, 포름산암모늄을 계 내에 존재시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 보호 L-카르노신(ⅰ) 1몰에 대하여, 수소를 발생하는 물질을 1∼100몰 사용하는 것이 바람직하고, 1∼10몰 사용하는 것이 더 바람직하다.
<팔라듐계 촉매／수소원을 사용하여 R1을 탈보호할 경우; 용매>
팔라듐계 촉매를 사용할 경우, 수소 가스 존재 하, 용매 중에서 상기 L-카르노신 유도체(Ⅱ)와 팔라듐 촉매를 교반 혼합하는 것이 바람직하다.
용매로서는,
메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등의 알코올 용매;
1,4-디옥산, THF, 디메틸에테르 등의 에테르계 용매,
물
을 사용할 수 있다. 이들 용매는, 단독으로 사용하고자 할 수도 있고, 복수 종류의 혼합 용매로서 사용할 수도 있다. 이상의 용매 중에서도, 조작성 등을 고려하면, 알코올, 물, 또는 알코올과 물과의 혼합 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 혼합 용매를 사용할 경우에는, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 알코올과 물과의 체적비(알코올／물)는, 23℃에 있어서, 0.01／1∼1000／1의 범위로 하는 것이 바람직하다.
또한, 용매의 사용량도, 특별히 제한되는 것이 아니라, 상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)와 산을 충분히 접촉 혼합할 수 있는 양이면 된다. 통상이면, 상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ) 1g에 대하여, 당해 매체를 1∼100ml 사용하는 것이 바람직하다.
<팔라듐계 촉매／수소원을 사용하여 R1을 탈보호할 경우; 그 외 조건>
팔라듐계 촉매를 사용하여 R1의 탈보호 반응을 행하는데 있어서, 반응계 내에 상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ), 팔라듐계 촉매, 및 수소를 도입하는 절차는, 특별히 제한되는 것이 아니다. 예를 들면, 필요에 따라 용매로 희석한 상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ), 필요에 따라 당해 용매에 분산시킨 팔라듐계 촉매를 동시에 반응계 내에 도입하고, 추가로, 수소 가스를 반응계 내에 도입하여 교반 혼합하는 방법을 들 수 있다. 또한, 어느 한쪽을 필요에 따라 용매로 희석(분산)하여 우선 반응계 내에 넣어 두고, 필요에 따라 용매로 희석(분산)한 다른 한쪽을 반응계 내에 첨가하여, 수소 가스를 반응계 내에 도입하여 교반 혼합하는 방법을 들 수 있다. 본 반응에 있어서, 반응 압력은 제한되는 것이 아니라, 대기압 하, 감압 하, 가압 하 중 어느 압력 하에서 반응을 실시해도 된다. 반응성, 조작성을 고려하면, 대기압 하 혹은 가압 하에서 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 방법에 있어서는, 상기 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ), 및 팔라듐계 촉매를 반응계 내에 도입한 후, 수소 가스를 반응계 내에 도입하는 방법을 나타냈지만, 당연히, 미리 반응계 내에 수소 가스를 도입하고, 반응계 내를 수소 분위기 하로 한 후, 각 성분을 반응계 내에 도입할 수도 있다. 또한, 상기에는, 수소 가스를 사용했을 경우의 예를 나타냈지만, 포름산, 포름산염 등 수소 가스를 발생하는 화합물을 사용할 수도 있다. 그 경우, 반응 분위기는 특별히 제한되는 것이 아니라, 건조 공기 분위기 하, 불활성 가스 분위기 하, 통상의 공기 분위기 하에서 실시할 수 있다. 또한, 대기압 하, 감압 하, 가압 하 중 어느 압력 하에서 반응을 실시해도 된다. 그 때문에, 조작성을 고려하면, 공기 분위기 하, 대기압 하에서 반응을 실시하는 것이 바람직하다.
당해 탈보호 반응을 행할 때의 반응 온도는, 특별히 제한되는 것이 아니라, 반응 시간, 수량, 불순물 부생의 억제 등을 고려하면, -10∼200℃로 하는 것이 바람직하고, 더욱이는 10∼120℃로 하는 것이 바람직하다.
탈보호 반응의 반응 시간은, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 원료의 소비량, L-카르노신의 생성량 등을 확인하면서, 적의 결정하면 된다. 상기 조건이면, 통상, 0.1∼200시간이면 충분하며, 바람직하게는 0.2∼150시간이다.
반응 분위기도, 특별히 제한되는 것이 아니라, 건조 공기 분위기 하, 불활성 가스 분위기 하, 통상의 공기 분위기 하에서 실시할 수 있다. 또한, 대기압 하, 감압 하, 가압 하 중 어느 압력 하에서 반응을 실시해도 된다. 그 때문에, 조작성을 고려하면, 공기 분위기 하, 대기압 하에서 반응을 실시하는 것이 바람직하다.
<L-카르노신의 제조; 금속을 사용하여 R1을 탈보호할 경우>
예를 들면, R1이, 상기 식(1a)으로 나타나며, 또한 식(1a)의 R3이 2,2,2-트리클로로에톡시카르보닐기일 경우에는, 아연 분말 등의 금속을 합수 메탄올 중 처리함으로써 탈보호 반응을 행하는 것이 바람직하다.
<L-카르노신의 제조; 아민을 사용하여 R1을 탈보호할 경우>
예를 들면, R1이, 상기 식(1a')으로 나타나는 기(이하, 프탈로일기로 함)일 경우에는, 아민을 사용하여 탈보호 반응을 행하는 것이 바람직하다.
사용하는 아민으로서는, 히드라진, 암모니아 등을 사용할 수 있다.
그 밖의 조건은, 특허문헌 2에 기재된 방법을 채용할 수 있다.
<L-카르노신의 정제 방법>
이상과 같은 방법에 의해, 하기 식
Figure pct00052
으로 나타나는 L-카르노신을 제조할 수 있다. 탈보호 반응(R1의 탈보호 반응) 후에는, 공지의 방법에 따라 L-카르노신 또는 그 염을 취출할 수 있다. 예를 들면, 추출, 재결정, 칼럼 정제 등의 방법에 의해, L-카르노신 또는 그 염을 분리 정제할 수 있다. 이때, L-카르노신염을 염기, 물 등을 사용하여 세정 등 함으로써, L-카르노신염은, L-카르노신으로 할 수 있다.
L-카르노신을 정제할 경우에는, 이하의 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 알코올(예를 들면, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올) 용매로 재결정하는 것이 바람직하다. 당해 알코올은, 물을 포함하고 있어도 된다. 특히, L-카르노신의 정제 효과가 높은 점에서, 메탄올 및 에탄올과 물의 혼합 용매로 재결정하는 것이 바람직하다. 또한, L-히스티딘 혹은 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)와 혼합 산무수물을 반응시킴으로써 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ) 또는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)를 합성할 경우, 반응 조건에 따라서는, 사용한 혼합 산무수물에 있어서의 N-보호-β-알라닌이 아닌 쪽의 산과 L-히스티딘의 축합물이 부생할 경우가 있다. 구체적으로는, 혼합 산무수물을 제조할 때의 상기 할로겐화물로서 피발로일클로리드를 사용했을 경우에는, 탈보호 반응 후의 반응 용액 중에 피발린 산 혹은 피발로일클로리드와 L-히스티딘의 축합물(즉 피발로일히스티딘)을 함유하고 있다. 이러한 축합물을 함유할 경우에는 당해 축합물의 제거 효과가 높은 점에서, 에탄올과 물의 혼합 용매로 재결정하는 것이 특히 바람직하다. 한편으로, 당해 축합물이 적을 경우에는, 전반적으로 정제 효과가 높은 메탄올과 물의 혼합 용매로 재결정하는 것이 특히 바람직하다.
L-카르노신을 당해 재결정 용매에서 용해시킬 때의 온도는, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 20∼100℃에서 행하는 것이 바람직하고, 또한 30∼70℃에서 행하는 것이 바람직하다. 이때, 재결정 용매의 사용량은, 용해시키는 대상물(L-카르노신을 포함하는 대상물) 1g에 대하여, 1∼50ml로 하는 것이 바람직하고, 또한 5∼20ml로 하는 것이 바람직하다. 또한, 결정을 석출시킬 때의 온도는, -10∼100℃가 바람직하고, 또한 -5∼50℃가 바람직하다. 얻어진 결정은, 공지의 방법으로 건조하면 된다.
이상과 같은 방법에 따르면, 비교적 온화한 조건이어도, 순도가 높은 L-카르노신을 용이하게 얻을 수 있다.
<결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)의 제조 방법>
본 발명의 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 방법은,
상술한 본 발명의 L-카르노신을 제조하는 방법에 의해 L-카르노신을 제조하는 공정(B), 및
상기 L-카르노신으로부터 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 공정(c)을 포함하고,
상기 보호 L-카르노신 유도체가 하기 식(ⅰ)
Figure pct00053
으로 나타나고,
상기 공정(b1)이, 상기 보호 L-카르노신 유도체의 탈보호 반응을 당해 보호 L-카르노신 유도체가 용해하는 용매 중에서 행하고, 상기 L-카르노신을 상기 L-카르노신 및 상기 용매를 혼합액으로서 제조하는 공정이며,
상기 공정(c)이, 상기 혼합액 중의 L-카르노신을, 결정으로서 단리하지 않고 아연염화함으로써 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 공정인 것을 특징으로 하고 있다.
즉, 본 발명의 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 방법은, L-카르노신을 아연염화하여 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 방법에 있어서, 당해 L-카르노신을 반응계 외로 취출하지 않고, 연속해서 탈보호 반응, 및 아연염화를 행하는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 보호 L-카르노신에 있어서의 PG를 탈보호하기 위해서는, 산처리를 행하는 방법, 팔라듐계 촉매 존재 하, 및 수소원을 존재시키는 방법을 들 수 있다. 산을 사용할 경우에는, PG는, 치환기를 가져도 되는 벤질옥시기, 또는 t-부톡시카르보닐기인 것이 바람직하고, 그 중에서도, t-부톡시카르보닐기인 것이 바람직하다. 또한, 팔라듐계 촉매 존재 하, 및 수소원을 존재시키는 방법에 있어서는, R3은, 치환기를 갖고 있어도 되는 벤질옥시카르보닐기(바람직하게는 비치환의 벤질옥시카르보닐기)인 것이 바람직하다. 이들 방법은, PG의 종류에 따라 선택하면 된다. 다음으로, 탈보호 반응으로부터 아연염화할 때까지의 일련의 방법에 대해서 설명한다. 우선, 산처리에 의해 탈보호 반응을 행하고, 계속해서, 아연염화를 행하는 방법에 대해서 설명한다.
<결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)의 제조 방법(1)>
<탈보호 반응; 산을 사용하여 R3을 탈보호할 경우>
예를 들면, PG가 t-부톡시카르보닐기일 경우에는, 산처리에 의해 탈보호 반응을 행하는 것이 바람직하다. 사용하는 산은, 특별히 제한되는 것이 아니라, 염화수소, 황산, 메탄설폰산, 트리플루오로아세트산, 플루오로붕산 등의 브뢴스테드산;, 염화알루미늄, 염화철, 붕소트리플루오리드에테르착체 등의 루이스산을 들 수 있다. 그 중에서도, 제거의 용이성 등을 고려하면, 염화수소인 것이 바람직하다. 또한, 이들 산은, 수용액의 상태에서 반응계 내에 도입할 수 있다.
산의 사용량은, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 상기 보호 L-카르노신(ⅰ) 1몰에 대하여, 산을 0.1∼100몰 사용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 상기 보호 L-카르노신(ⅰ)과 산을 접촉시키는 반응계 내의 pH가 -1 이상 4 미만이 되는 범위의 사용량으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 조건으로 탈보호 반응을 실시하는 것이 바람직하다. 상기 반응계 내 pH는, 사용하는 산 전량을 반응계 내에 도입했을 때의 pH의 범위이다.
<탈보호 반응: 산을 사용하여 PG를 탈보호할 경우; 용매, 그 외 조건>
탈보호 반응은, 용매 중에서 실시할 수 있다. 탈보호 반응을 실시할 경우에는, 산이 액체일 경우에는, 무용매로 실시할 수도 있지만, 용매 중에서 실시하는 것이 바람직하다. 사용할 수 있는 용매, 탈보호 반응의 반응 온도, 반응 시간, 반응 분위기는, 상술한 본 발명의 L-카르노신을 제조하는 방법에 대한 설명 중의 “<산을 사용하여 R1을 탈보호할 경우; 그 외의 조건>”에 기재된 바와 같다.
<산처리에 의한 탈보호 반응으로부터 아연염화하는 방법>
<혼합액의 제1 전처리 방법>
이상과 같은 방법에 의해, 산처리를 행하고, 반응에 사용한 용매와, 탈보호 반응에 의해 얻어진 L-카르노신을 포함하는 혼합액을 준비한다. 종래이면, 얻어진 L-카르노신을 결정화시켜 정제 분리시킨 후, 아연염화를 행하지만, 본 발명에 있어서는, 결정으로서 취출하지 않고, 상기 혼합액을 사용한다. 단, 최종적으로 얻어지는 결정성 L-카르노신 아연착체의 순도를 높이기 위해서는, 당해 혼합액을 그대로 사용하는 것이 아니고, 농축 등에 의한 전처리를 행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 산에 의한 탈보호 반응은, 상기 난수용성의 유기 용매, 및 물을 포함하는 용매 중에서 실시하는 것이 바람직하고, 당해 혼합액은, 당해 난수용성의 유기 용매, 및 물을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 농축 등의 전처리를 행할 경우에, 산의 제거도 가능하다는 이점에서, 염화수소를 포함하는 물, 즉, 염산을 산처리에 사용하는 것이 바람직하다.
당해 혼합액이 난수용성의 유기 용매를 포함할 경우, 우선, 당해 혼합액이 유기 용매층과 수층으로 분리한다. 그 다음에, 당해 유기 용매층에 물을 더해, L-카르노신을 수층에 추출한다. 그리고, 먼저 분리하고 있었던 수층과, 추출에 사용한 수층을 맞춘 상태에서 다음의 아연염화를 실시하는 것이 바람직하다.
아연염화는, 상기 수층을 사용할 수 있다. 단, 상기 수층(분리수, 및 세정수를 합한 것)을 그대로 사용할 수 있지만, 효율적으로 반응을 실시하기 위해서는, 당해 수층을 농축하는 것이 바람직하다. 산처리에 염화수소(염산)를 사용했을 경우에는, 농축시에 일부의 염화수소를 제거할 수도 있다. 또한, 이 수층을 농축한 액을 제1 혼합물로 한다. 이 경우, 제1 혼합물은, L-카르노신 1질량부에 대하여, 물을 0∼0.1질량부 포함하는 것이 바람직하다.
탈보호 반응을 산처리로 행했을 경우에는, 상기 방법으로 얻어진 제1 혼합물에 대하여, 추가로 이하에 나타내는 제2 전처리를 행한 후, 아연염화를 실시하는 것이 바람직하다.
<제2 전처리 방법; 제1 혼합물의 중화 처리: 전처리액의 준비>
상기 제1 혼합물은, 사용한 산의 양에도 따르지만, 산성으로 되어 있다. 그 때문에, 일단, 중화 처리해서 전처리액으로 하는 것이 바람직하다. 중화 처리에는, 상기 제1 혼합물에, 염기를 더해, pH가 7.0∼9.0 전처리액으로 하는 것이 바람직하다. 사용하는 염기는, 제거의 용이성, 취급 용이성을 고려하면, 아연염화하는 공정에서 설명하는 것과 동일한 수산화알칼리인 것이 바람직하다. 또한, 혼합하는 염기의 양은, 특별히 제한되는 것이 아니라, 전처리액의 pH가 7.0∼9.0이 되는 양을 배합하면 된다. 이 경우, 전처리액은, L-카르노신 1질량부에 대하여, 물을 1∼100질량부 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 수산화알칼리는, 그대로 혼합할 수도 있지만, 수용액, 또는 탄소수 1∼3의 알코올에 용해시킨 용액의 상태에서 혼합할 수도 있다.
<산에 의해 탈보호 반응을 실시했을 경우의 아연염화(결정성 L-카르노신 아연착체의 제조 방법)>
상기 방법으로 얻어진 전처리액은, 그대로, 수산화알칼리와 혼합한 후, 추가로, 아세트산아연과 혼합하여, 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)로 할 수도 있다. 단, 조작성을 향상시키기 위해서는, 전처리액에 탄소수 1∼3의 알코올을 더해, 당해 전처리액에 포함되는 물을 탄소수 1∼3의 알코올로 치환한 후, 수산화알칼리를 더하는 것이 바람직하다.
탄소수 1∼3의 알코올로서는, 메탄올, 에탄올, n-프로필알코올, 또는 이소프로필알코올을 들 수 있다. 그 중에서도, 메탄올이 바람직하다.
당해 알코올로 치환하는 방법은, 전처리액에 알코올을 추가한 후, 얻어진 액을 농축하여 물과 알코올을 공비(共沸) 제거하여, 서서히 물의 양을 감하면 된다. 이 방법을 반복하여 행해, 물을 저감하는 것이 바람직하다. 당해 알코올로 치환한 액은, 특별히 제한되는 것이 아니지만, L-카르노신 1질량부당, 물이 0∼0.1질량부가 되는 것이 바람직하다. 또한, 탄소수 1∼3의 알코올은, L-카르노신 1질량부당, 5∼100질량부가 되는 것이 바람직하다.
다음으로, 알코올 치환한 전처리액에, 수산화알칼리, 및 탄소수 1∼3의 알코올을 더한다.
수산화알칼리로서는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 수산화나트륨이 바람직하다.
수산화알칼리의 사용량은, 특별히 제한되는 것이 아니지만, L-카르노신 1몰에 대하여, 3∼10몰 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이 수산화알칼리는, 상기 탄소수 1∼3의 알코올에 용해한 것을 사용할 수 있다.
또한, 사용하는 알코올의 양은, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 당해 알코올을 추가한 혼합 용액에 있어서, L-카르노신 1질량부에 대하여, 당해 알코올이 5∼100질량부가 되는 것이 바람직하다.
알코올 치환한 전처리액과, 탄소수 1∼3의 알코올, 및 수산화알칼리를 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 방법은, 특별히 제한되는 것이 아니라, 첨가 순서는 관계없이, 각 성분을 혼합해주면 된다. 필요에 따라, 수산화알칼리는, 탄소수 1∼3의 알코올에 용해하여 혼합할 수 있다. 이렇게 함으로써, 혼합 용액을 얻을 수 있다.
얻어진 혼합 용액에는, 아세트산아연을 혼합함으로써, 당해 혼합 용액에 포함되는 L-카르노신을 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)로 할 수 있다. 혼합하는 아세트산아연은, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 취급의 용이성으로부터, 아세트산아연의 2수화물을 사용하는 것이 바람직하다. 아세트산아연의 사용량은, 특별히 제한되는 것이 아니라, L-카르노신 1몰에 대하여, 아세트산아연환산으로 1∼3몰로 하는 것이 바람직하다. 이 아세트산아연은, 그대로 혼합 용액과 혼합할 수도 있지만, 탄소수 1∼3의 알코올에 용해시킨 용액으로서 혼합할 수도 있다.
아세트산아연과 혼합 용액을 혼합할 때에는, -10∼70℃, 바람직하게는 0∼50℃, 보다 바람직하게는 0∼30℃의 반응 온도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 당해 아세트산아연과 혼합 용액을 혼합할 때의 분위기도, 특별히 제한되는 것이 아니라, 건조 공기 분위기 하, 불활성 가스 분위기 하, 통상의 공기 분위기 하에서 실시할 수 있다. 또한, 대기압 하, 감압 하, 가압 하 중 어느 압력 하에서 반응을 실시해도 된다. 그 때문에, 조작성을 고려하면, 공기 분위기 하, 대기압 하에서 반응을 실시하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 방법으로 혼합 용액과 아세트산아연을 혼합함으로써, L-카르노신을 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)로 할 수 있다. 상기 방법에 의하면, 사용한 용매를 농축하는 것은 있어도, L-카르노신을 용매로부터 단리 하는 조작을 행하고 있지 않기 때문에, 결정성 L-카르노신 아연착체의 수율을 높게 할 수 있다.
<결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)의 정제 방법>
상기 방법에 따르면, 반응 용액 중에, 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)가 석출한다. 당해 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)는, 공지의 방법, 예를 들면, 국제공개 제WO2015／119235호 팸플릿 등의 방법에 따라, 알칼리 금속염 등의 불순물을 제거할 수 있다. 구체적으로는, 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)를 여별(濾別)한 후, 탄소수 1∼3의 알코올로 세정하고, 물, 및 열수 등으로 세정함으로써, 불순물이 저감된 결정성 L-카르노신 아연착체를 얻을 수 있다.
이상, 산을 사용하여 탈보호 반응을 행했을 경우의 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)의 제조 방법에 대해서 설명했지만, 다음으로, 팔라듐계 촉매, 수소원을 사용했을 경우의 방법에 대해서 설명한다.
<결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)의 제조 방법(2)>
<탈보호 반응; 팔라듐계 촉매, 수소원을 사용하여 PG를 탈보호할 경우>
상기 식(ⅰ)으로 나타나는 보호 L-카르노신에 있어서, PG가, 치환기를 가져도 되는 벤질옥시카르보닐기(바람직하게는, 비치환의 벤질옥시카르보닐기)일 경우에는, 팔라듐계 촉매／수소원을 사용하여 탈보호 반응을 행하는 것이 바람직하다.
<탈보호 반응; 팔라듐계 촉매, 수소원을 사용하여 PG 탈보호할 경우; 팔라듐계 촉매, 수소, 용매, 그 외 조건>
탈보호 반응에 사용하는 팔라듐계 촉매, 수소, 용매, 및 그 외 조건은, 각각 상술한 본 발명의 L-카르노신을 제조하는 방법에 대한 설명 중의 “<팔라듐계 촉매／수소원을 사용하여 R1을 탈보호할 경우: 팔라듐계 촉매>”, “<팔라듐계 촉매／수소원을 사용하여 R1을 탈보호할 경우: 수소>”, “<팔라듐계 촉매／수소원을 사용하여 R1을 탈보호할 경우: 용매>”, 및 “<팔라듐계 촉매／수소원을 사용하여 R1을 탈보호할 경우: 그 외 조건>”에 기재된 바와 같다.
<팔라듐계 촉매, 수소원에 의해 탈보호 반응을 실시했을 경우의 아연염화(결정성 L-카르노신 아연착체의 제조 방법)>
상기 방법으로 얻어진 혼합액은, 적어도 수산화알칼리와 혼합함으로써 혼합 용액으로 할 수 있다. 이 혼합액은, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 조작성을 향상하기 위해서는, 탈보호 반응으로 사용한 반응계 그대로를 혼합액으로 하는 것이 바람직하다. 그 때문에, L-카르노신 1질량부당, 탈보호 반응에 사용한 용매를 1∼100질량부 포함하는 것이 바람직하다. 이 혼합액은, 그대로 수산화알칼리와 혼합할 수도 있고, 혼합을 용이하게 하기 때문에, 추가로 탄소수 1∼3의 알코올을 추가할 수도 있고, 필요에 따라, 농축에 의해 당해 용매량을 저감시킬 수도 있다.
그리고, 당해 혼합액과 적어도 수산화알칼리를 혼합하여 혼합 용액으로 한다. 수산화알칼리는, 그대로 당해 혼합액과 혼합할 수 있지만, 필요에 따라, 탄소수 1∼3의 알코올에 용해시켜 용액으로서 사용할 수 있다.
사용하는 탄소수 1∼3의 알코올, 및 수산화알칼리는, 상기 <산에 의해 탈보호 반응을 실시했을 경우의 아연염화(결정성 L-카르노신 아연착체의 제조 방법)>에서 설명한 것과 마찬가지의 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 얻어진 혼합 용액과, 아세트산아연을 혼합할 수도 있지만, 당해 혼합 용액은 불용(不溶)인 팔라듐계 촉매를 포함하기 때문에, 당해 팔라듐계 촉매를 여과에 의해 제거하는 것이 바람직하다. 그리고, 팔라듐계 촉매를 제거한 혼합 용액에, 추가로, 아세트산아연과 혼합하여, 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)로 하는 것이 바람직하다.
사용하는 탄소수 1∼3의 알코올은, 팔라듐계 촉매를 제거한 후의 혼합 용액에 있어서, L-카르노신 1질량부당, 탄소수 1∼3의 알코올이 5∼100질량부가 되는 것이 바람직하고, 10∼20질량부가 되는 것이 바람직하다. 팔라듐계 촉매를 제거한 혼합 용액에 있어서, 탄소수 1∼3의 알코올이 상기 범위를 만족할 경우에는, 당해 알코올을 추가하지 않아도 된다. 또한, 당해 알코올이 상기 범위를 초과할 경우에는, 농축 등에 의해 당해 알코올을 저감시킬 수 있다. 당연히, 부족할 경우에는, 당해 알코올을 추가할 수도 있다.
사용하는 수산화알칼리의 사용량은, L-카르노신 1몰에 대하여, 2∼9몰인 것이 바람직하다.
얻어진 혼합 용액은, 아세트산아연을 혼합함으로써, 당해 혼합 용액에 포함되는 L-카르노신을 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)로 할 수 있다. 혼합하는 아세트산아연은, 특별히 제한되는 것이 아니지만, 취급의 용이성으로부터, 아세트산아연의 2수화물을 사용하는 것이 바람직하다. 아세트산아연의 사용량은, 특별히 제한되는 것이 아니라, L-카르노신 1몰에 대하여, 아세트산아연 환산으로 1∼3몰로 하는 것이 바람직하다. 이 아세트산아연은, 그대로 혼합 용액과 혼합할 수도 있지만, 탄소수 1∼3의 알코올에 용해시킨 용액으로서 혼합할 수도 있다.
아세트산아연과 혼합 용액을 혼합할 때에는, -10∼70℃, 바람직하게는 0∼50℃, 보다 바람직하게는 0∼30℃의 반응 온도로 하는 것이 바람직하다. 또한, 당해 아세트산아연과 혼합 용액을 혼합할 때의 분위기도, 특별히 제한되는 것이 아니라, 건조 공기 분위기 하, 불활성 가스 분위기 하, 통상의 공기 분위기 하에서 실시할 수 있다. 또한, 대기압 하, 감압 하, 가압 하 중 어느 압력 하에서 반응을 실시해도 된다. 그 때문에, 조작성을 고려하면, 공기 분위기 하, 대기압 하에서 반응을 실시하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 방법으로 혼합 용액과 아세트산아연을 혼합함으로써, L-카르노신을 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)로 할 수 있다. 상기 방법에 의하면, 사용한 용매를 농축하는 것은 있어도, L-카르노신을 용매로부터 단리 하는 조작을 행하고 있지 않기 때문에, 결정성 L-카르노신 아연착체의 수율을 높게 할 수 있다.
얻어진 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)는, 상기 <결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)의 정제 방법>에서 설명한 것과 마찬가지의 방법으로 정제해서 반응계 외로 취출할 수 있다.
실시예
이하, 본 발명을, 실시예를 사용하여 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것이 아니다.
실시예 1∼26에 있어서의, 순도, 어세이 수율 및 불순물의 양은, 고속 액체 크로마토그래피(HPLC)에 의해 측정했다. 이하, 측정 조건을 나타낸다.
측정 조건 1
커플링 반응에 의해 L-카르노신 유도체(Ⅰ) 혹은 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 합성할 경우, 하기 측정 조건을 사용했다.
장치: 액체 크로마토그래프 장치(Waters Corporation제)
검출기: 자외 흡광 광도계(Waters Corporation제)
측정 파장: 210㎚
칼럼: 내경 4.6㎜, 길이 150㎜ 스테인리스관에, 5㎛의 액체 크로마토그래피용 옥타데실실릴화 실리카겔이 충전된 것.
이동상(그래디언트):
0분 0.1％ 인산 수용액:아세토니트릴＝90:10
5분 0.1％ 인산 수용액:아세토니트릴＝90:10
20분 0.1％ 인산 수용액:아세토니트릴＝10:90
유량: 매분 0.5mL
칼럼 온도: 30℃ 부근의 일정 온도
측정 시간: 30분
유지 시간: L-히스티딘: 2.9분, β-알라닐-히스티딜-히스티딘 유도체(L-카르노신 유도체와 L-히스티딘이 커플링한 화합물): 11.0분, 보호 L-카르노신(Ⅱ): 12.9분
측정 조건 2
L-카르노신 유도체(Ⅰ) 혹은 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 탈보호함으로써, L-카르노신을 합성할 경우, 하기 측정 조건을 사용했다.
장치: 측정 조건 1과 같음
검출기: 측정 조건 1과 같음
측정 파장: 210㎚
칼럼: 내경 4.6㎜, 길이 150㎜ 스테인리스관에, 5㎛의 액체 크로마토그래피용 옥타데실실릴화 실리카겔이 충전된 것.
이동상: 인산수소2칼륨(26.1g), 1-데칸설폰산나트륨(3.7g)을 물 3000mL에 첨가하여 용해시킨 후, 인산을 더하여, pH 3.0으로 조정한 혼합액을 조제하고, 혼합액과 아세토니트릴을 78:22의 혼합비로 송액
유량: 매분 1.0mL
칼럼 온도: 30℃ 부근의 일정 온도
측정 시간: 30분
유지 시간: L-히스티딘: 2.6분, L-카르노신: 3.6분, 피발로일 히스티딘: 4.2분, β-알라닐-히스티딜-히스티딘(L-카르노신과 L-히스티딘이 커플링한 화합물): 9.0분
이하의 실시예에 있어서, 순도는, 상기 조건으로 측정되는 전 피크의 면적치의 합계에 대한 L-카르노신의 피크 면적치의 비율이다.
실시예 1 <산무수물(Ⅱ)의 제조예>
이하의 반응식에 따라 식(1'')으로 나타나는 산무수물(Ⅱ)을 제조했다.
Figure pct00054
트리포스겐(0.53g, 1.79mmol)의 테트라히드로퓨란(THF; 5mL)을 7℃ 이하까지 냉각했다. 트리포스겐을 포함하는 THF 용액에, N-벤질옥시카르보닐-β-알라닌(식(4)으로 나타나는 N-보호-β-알라닌 유도체; 1.00g, 4.48mmol), 피리딘(유기염기; 0.35g, 4.42mmol), 및 THF(5mL)를 포함하는 혼합액을, 반응액의 온도가 10℃ 이하를 유지하도록, 10분간 걸쳐 적하했다. 그 후, 반응액의 온도가 10℃ 이하를 유지하도록 하여, 1시간 교반 후, 얻어진 반응액을 감압 여과했다.
얻어진 액과 pH가 8.0의 중조를 포함하는 수용액을 혼합했다. 얻어진 액을 아세트산에틸(10mL)로 추출했다. 그 후, 얻어진 아세트산에틸의 용액을, pH가 8.0의 중조를 포함하는 수용액으로, 중성(pH7)이 될 때까지 세정했다. 세정 후의 아세트산에틸의 용액을 이베이퍼레이터로 농축 후, 얻어진 농축 잔사에, 아세트산에틸, 및 헥산을 더하여 결정화시킴으로써, 3-N-벤질옥시카르보닐아미노프로피온 산무수물(식(1'')으로 나타나는 산무수물(Ⅱ); 0.57g, 수율: 59.3％)을 백색 결정으로서 얻었다.
얻어진 3-N-벤질옥시카르보닐아미노프로피온 산무수물(산무수물(Ⅱ))의 분석치는 이하와 같았다.
융점 77∼80℃.
IR(KBr) 3361, 1817, 1693㎝-1.
1H-NMR(CDCl3)δ 2.50-2.80(m, 4H), 3.25-3.75(m, 4H), 4.80-5.50(m, 6H), 7.20-7.50(m, 10H).
실시예 2 <산무수물(Ⅱ)과 L-히스티딘과의 반응(보호 L-카르노신(Ⅱ)의 제조)>
이하의 반응식에 따라, 식(1'')으로 나타나는 산무수물(Ⅱ)과 L-히스티딘을 반응시켜, 식(3p2)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 제조했다.
Figure pct00055
트리포스겐(0.53g, 1.79mmol)을 포함하는 테트라히드로퓨란(THF; 5mL) 용액을 7℃ 이하까지 냉각했다. 트리포스겐을 포함하는 THF 용액에, N-벤질옥시카르보닐-β-알라닌(식(4)으로 나타나는 N-보호-β-알라닌 유도체; 1.00g, 4.48mmol), 피리딘(유기염기; 0.35g, 4.42mmol), 및 THF(5mL)를 포함하는 혼합액을, 반응액의 온도가 10℃ 이하를 유지하도록, 10분간 걸쳐 적하했다. 그 후, 반응액의 온도가 10℃ 이하를 유지하도록 하여, 1시간 교반 후, 얻어진 반응액을 감압 여과하여, 상기 식(1'')으로 나타나는 3-N-벤질옥시카르보닐아미노프로피온 산무수물(산무수물(Ⅱ))을 포함하는 여과액을 준비했다.
또한, L-히스티딘(0.35g, 2.26mmol), 물(5mL), 및 10질량％ 수산화나트륨을 포함하는 수용액을 혼합하여, pH 11.0의 L-히스티딘의 알카리 수용액을 준비했다.
이 L-히스티딘의 알카리 수용액 중에, 3-N-벤질옥시카르보닐아미노프로피온 산무수물(산무수물(Ⅱ))을 포함하는 상기 여과액을, 반응액의 온도가 5∼10℃의 범위를 유지하도록 30분간 걸쳐 더했다. 이때, 반응액의 온도를 5∼10℃로 유지하면서, 또한, 10질량％의 수산화나트륨 수용액(무기염기를 포함하는 수용액)을 적의 더해, 반응액의 pH가 10.9∼11.8의 범위를 유지하도록 했다. 상기 여과액을 더한 후, 그 온도에서 10분간 교반을 행했다. 교반 후, 반응액을 고속 액체 크로마토그래피(HPLC)로 확인한 바, 3-N-벤질옥시카르보닐아미노프로피온 산무수물(산무수물(Ⅱ))의 전화율은, 75.6％였다.
실시예 3 <산무수물(Ⅰ)의 제조예>
이하의 반응식에 따라 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 제조했다.
Figure pct00056
질소 분위기 하에 있어서, N-벤질옥시카르보닐-β-알라닌(식(4)으로 나타나는 N-보호-β-알라닌 유도체; 1.00g, 4.48mmol), 트리에틸아민(유기염기; 0.45g, 4.45mmol), 및 아세토니트릴(7mL)을 포함하는 혼합 용액을 준비하고, 당해 용액을 7℃ 이하까지 냉각했다. 당해 냉각한 용액 중에, 피발로일클로리드(식(5)으로 나타나는 할로겐화물; 0.54g, 4.48mmol), 및 아세토니트릴(3mL)을 포함하는 용액을, 반응액 중의 온도가 10℃ 이하를 유지하도록, 10분간 걸쳐 적하했다. 적하 후의 반응액의 온도(10℃ 이하)를 유지한 채, 1시간 교반을 행했다. 얻어진 반응액으로부터 결정을 일부 취출하여, 생성물을 확인했다. 이하의 분석 결과였다.
IR(KBr) 3339, 2976, 2939, 2739, 2677, 1813, 1692㎝-1.
1H-NMR(CDCl3)δ 1.23-1.27(m, 9H), 2.62-2.77(m, 2H), 3.45-3.55(m, 2H), 5.09-5.10(m, 2H), 5.32(brs, 1H), 7.28-7.34(m, 5H).
이상의 결과로부터, 생성물이 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)임을 확인할 수 있었다.
실시예 4 <산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘과의 반응(보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조)>
이하의 반응식에 따라 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 합성하고, 그 다음에, 당해 산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘을 반응시켜, 식(3p2)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 제조했다.
Figure pct00057
실시예 3과 같은 조작(원료 등의 양도 같은 양을 사용함)을 행하고, 아세토니트릴 중에 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)이 용해한 아세토니트릴 용액을 준비했다.
또한, L-히스티딘(0.56g, 3.61mmol), 물(5mL), 및 아세토니트릴(5mL)의 혼합액에, 10질량％ 수산화나트륨 수용액을 더하고, pH 12.5로 조정한, L-히스티딘의 알카리 수용액을 준비하고, 당해 수용액을 10℃까지 냉각했다.
L-히스티딘의 알카리 수용액에, 산무수물(Ⅰ)이 용해한 아세토니트릴 용액을, 반응액의 온도가 10℃ 이하가 되도록 유지하면서 적하했다. 이때, 반응액의 pH가 12∼13의 범위가 되도록, 10질량％ 수산화나트륨 수용액을 반응액에 적의 첨가했다. 적하 후의 온도, pH를 유지한 채, 1시간 교반을 행했다. 얻어진 반응액을 HPLC로 확인한 결과, 및 잔사의 양으로부터, 상기 식(3p2)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 어세이 수율은 71.25％였다.
실시예 5 <산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘과의 반응(보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조) 용매·염기 변경예>
실시예 4에 있어서, 산무수물(Ⅰ)이 용해한 아세토니트릴 용액 대신에 THF 용액으로 하고, 염기로서 트리에틸아민 대신에 피리딘을 사용한 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지의 조작을 행했다(아세토니트릴 대신에 THF를 동(同)량, 및 트리에틸아민 대신에 피리딘을 동량(피리딘은 동당량) 사용한 것 이외는, 그 밖의 조건을 실시예 4와 같이 하여 반응을 행함). 실시예 4에서 얻어진 것과 같은 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 어세이 수율은 38.3％였다.
실시예 6 <산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘과의 반응(보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조) 용매·염기 변경예>
실시예 4에 있어서, 산무수물(Ⅰ)이 용해한 아세토니트릴 용액 대신에 THF 용액으로 하고, 염기로서 트리에틸아민 대신에 4-메틸모르폴린을 사용한 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지의 조작을 행했다(아세토니트릴 대신에 THF를 동량, 및 트리에틸아민 대신에 4-메틸모르폴린을 동량(4-메틸모르폴린은 동당량) 사용한 것 이외는, 그 밖의 조건을 실시예 4와 같이 하여 반응을 행함). 실시예 4에서 얻어진 것과 같은 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 어세이 수율은 55.9％였다.
실시예 7 <산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘과의 반응(보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조) 용매 변경예>
실시예 4에 있어서, 산무수물(Ⅰ)이 용해한 아세토니트릴 용액 대신에 THF 용액으로 한 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지의 조작을 행했다(아세토니트릴 대신에 THF를 동량 사용한 것 이외는, 그 밖의 조건을 실시예 4와 같이 하여 반응을 행함). 실시예 4에서 얻어진 것과 같은 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 어세이 수율은 62.4％였다.
실시예 8 <산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘과의 반응(보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조) 용매 변경예>
실시예 4에 있어서, 산무수물(Ⅰ)이 용해한 아세토니트릴 용액 대신에 디메틸포름아미드(DMF) 용액으로 한 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지의 조작을 행했다(아세토니트릴 대신에 DMF를 동량 사용한 것 이외는, 그 밖의 조건을 실시예 4와 같이 하여 반응을 행함). 실시예 4에서 얻어진 것과 같은 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 어세이 수율은 68.3％였다.
실시예 9 <산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘과의 반응(보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조) 용매 변경예>
실시예 4에 있어서, 산무수물(Ⅰ)이 용해한 아세토니트릴 용액 대신에 메틸에틸케톤 용액으로 한 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지의 조작을 행했다(아세토니트릴 대신에 메틸에틸케톤을 동량 사용한 것 이외는, 그 밖의 조건을 실시예 4와 같이 하여 반응을 행함). 실시예 4에서 얻어진 것과 같은 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 어세이 수율은 55.6％였다.
실시예 10 <산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘과의 반응(보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조) 용매 변경예>
실시예 4에 있어서, 산무수물(Ⅰ)이 용해한 아세토니트릴 용액 대신에 아세트산에틸 용액으로 한 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지의 조작을 행했다(아세토니트릴 대신에 아세트산에틸을 동량 사용한 것 이외는, 그 밖의 조건을 실시예 4와 같이 하여 반응을 행함). 실시예 4에서 얻어진 것과 같은 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 어세이 수율은 61.2％였다.
실시예 11 <산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘과의 반응(보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조) 용매 변경예>
실시예 4에 있어서, 산무수물(Ⅰ)이 용해한 아세토니트릴 용액 대신에 1,2-디메톡시에탄 용액으로 한 것 이외는, 실시예 4와 마찬가지의 조작을 행했다(아세토니트릴 대신에 1,2-디메톡시에탄을 동량 사용한 것 이외는, 그 밖의 조건을 실시예 4와 같이 하여 반응을 행함). 실시예 4에서 얻어진 것과 같은 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 어세이 수율은 85.0％였다.
실시예 12 <산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘 유도체와의 반응(보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)의 제조)>
이하의 반응식에 따라, 식(3p1)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)를 제조했다. 식 중, TMS는, 트리메틸실릴기를 가리킨다.
Figure pct00058
질소 분위기 하에 있어서, 실시예 3에 있어서의 식(4)으로 나타나는 N-벤질옥시카르보닐-β-알라닌(N-보호-β-알라닌 유도체; 7.25g, 32.48mmol), 클로로포름(40mL)을 포함하는 클로로포름 용액에, 트리에틸아민(유기염기; 3.29g, 32.51mmol)을 더해 7℃까지 냉각했다. 트리에틸아민을 포함하는 상기 클로로포름 용액에, 피발로일클로리드(식(5)으로 나타나는 할로겐화물; 3.91g, 32.43mmol), 클로로포름(10mL)을 포함하는 용액을, 반응액의 온도가 10℃ 이하가 되도록 유지하면서, 20분간 걸쳐 적하했다. 이상의 조작을 행하여, 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 포함하는 클로로포름 용액을 준비했다. 또한, 클로로포름 용액에 포함되는 산무수물(Ⅰ)은, 별도, 정제·분석을 행하고, 실시예 3에서 제조한 산무수물(Ⅰ)과 같은 것임을 확인했다.
한편, 질소 분위기 하에 있어서, 황산(0.0136g, 0.14mmol)에 헥사메틸디실라잔(17.92g, 111.03mmol)을 더해 5분 교반했다. 그 후, L-히스티딘(4.31g, 27.78mmol)을 천천히 더해 130℃의 항온기에서 40분간 환류했다. 반응액을 100℃까지 냉각해 감압 농축을 행하고, 잔사에 클로로포름(10mL)을 더해, 식(2p)으로 나타나는 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)가 용해한 클로로포름 용액을 준비했다.
그 다음에, 식(2p)으로 나타나는 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)가 용해한 클로로포름 용액에, 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 포함하는 클로로포름 용액을, 반응액의 온도가 7℃ 이하에 있도록 유지하면서, 1시간 걸쳐 적하했다. 적하 후의 반응액의 온도를 유지하면서 2시간 교반을 행했다. 얻어진 반응액을, 버퍼가 산이 되는 HPLC로 확인한 결과, 및 잔사의 양으로부터, 식(3p1)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)의 어세이 수율은 94.93％였다.
또한, 상기 어세이 수율은, 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)의 R7P '이 수소 원자, 또는 트리메틸실릴기(TMS)일 경우가 있기 때문에, 버퍼가 산인 HPLC를 사용하여 TMS기의 탈보호를 행하고, 실시예 4에 있어서의 식(3p2)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 상태의 비율(HPLC의 피크 면적)을 사용하여 구한 값이다.
실시예 13 <산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘 유도체와의 반응(보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)의 제조) 할로겐화물의 변경예>
실시예 12에 있어서, 할로겐화물로서, 피발로일클로리드 대신에 클로로탄산 에틸을 사용한 것 이외는, 실시예 10과 마찬가지의 조작을 행했다. 얻어진 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 어세이 수율은 90.4％였다.
실시예 14 <보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)로부터 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 제조하는 예>
실시예 12에 있어서, 식(2p)으로 나타나는 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)가 용해한 클로로포름 용액에, 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 포함하는 클로로포름 용액을 적하하여, 그 후, 2시간 교반을 행한 반응액에, 클로로포름(20mL)을 추가했다.
얻어진, 실시예 12에 있어서의 식(3p1)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)가 용해한 클로로포름 용액에, 에탄올(10mL)을, 반응액의 온도가 10℃ 이하로 유지되도록, 1시간 걸쳐 적하했다. 적하 후 천천히 실온(23℃)까지 승온하고, 동온에서 15시간 교반했다. 얻어진 현탁액을, 그 온도를 10℃ 이하로 해서 1시간 교반한 후, 고체를 여과했다. 얻어진 고체를 클로로포름(40mL)으로 세정 후, 40℃에서 4시간 감압 건조함으로써, 실시예 4에 있어서의 식(3p2)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체와 같은 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 얻었다. 수량은 9.4g이며, 함량: 84.2％(수량 9.4g 중에 목적물이 84.2질량％ 포함됨), 어세이 수율 79％였다.
얻어진 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 분석치는 이하와 같았다.
IR(KBr) 3318, 3151, 2934, 2677, 2492, 1693, 1647, 1613, 1542, 1396, 1266㎝-1.
1H-NMR(D2O)δ 2.30(t, J＝6.4Hz, 2H), 2.80-2.90(m, 1H), 3.18-3.20(m, 2H), 4.33-4.36(m, 1H), 4.93(s, 1H), 7.01(s, 1H), 7.21-7.27(m, 5H), 8.30(s, 1H).
실시예 15 <보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)로부터 L-카르노신을 제조하는 방법>
이하의 반응을 행했다.
Figure pct00059
실시예 14와 마찬가지의 조작을 행하여 제조한 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)(5.0g, 13.9mmol, HPLC 순도: 99.51％), 메탄올(15mL), 이온 교환수(35mL)를 교반 혼합하여 용액을 얻었다. 당해 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)가 용해한 것을 확인한 후, 시판하는 5질량％ 팔라듐 카본(50％ 웨트, 30㎎, 0.05mol％)을 당해 용액에 더해, 수소 분위기 하(1기압)에서 24시간 교반했다.
교반 후, 키리야마 깔때기로 라디오 라이트를 사용하여 용액을 여과하고(팔라듐 카본을 제거하고), 메탄올(5mL)로 2회 세정했다.
얻어진 액을 결정이 석출할 때까지 외부 온도가 60℃의 상태에서 감압 농축하고, 그 다음에, 메탄올(50mL)을 더한 후, 5℃로 냉각하여 2시간 교반했다. 교반 후, 키리야마 깔때기로 여과하고(고체를 분취하고), 메탄올(5mL)로 당해 고체를 2회 세정했다.
얻어진 고체를 40℃에서 12시간 감압 건조한 바, L-카르노신(2.9g, 수율: 92.3％)의 백색 고체를 얻었다. 당해 백색 고체의 HPLC 순도는 99.62％였다.
실시예 16 <보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)로부터 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 제조하고, 반응계 외로 취출하지 않고, 그대로 탈보호를 행하여 L-카르노신을 제조하는 예>
이하에 나타내는 반응을 행했다.
Figure pct00060
<보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)의 제조>
실시예 12와 마찬가지의 실험을 이하의 배합량으로 행했다(식의 화합물은 실시예 10과 같음). 질소 분위기 하에 있어서, 실시예 3에 있어서의 식(4)으로 나타나는 N-벤질옥시카르보닐-β-알라닌(N-보호-β-알라닌 유도체; 16.9g, 75.8mmol), 클로로포름(40mL)을 포함하는 클로로포름 용액에, 트리에틸아민(유기염기; 7.68g, 75.6mmol)을 더해 7℃까지 냉각했다. 트리에틸아민을 포함하는 상기 클로로포름 용액에, 피발로일클로리드(식(5)으로 나타나는 할로겐화물; 9.12g, 75.6mmol), 클로로포름(23mL)을 포함하는 용액을, 반응액의 온도가 10℃ 이하가 되도록 유지하면서, 20분간 걸쳐 적하했다. 이상의 조작을 행하여, 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 포함하는 클로로포름 용액을 준비했다.
한편, 질소 분위기 하에 있어서, 황산(0.06g, 0.6mmol)에 헥사메틸디실라잔(41.61g, 257.8mmol)을 더해 5분 교반했다. 그 후, L-히스티딘(10.06g, 64.4mmol)을 천천히 더해 130℃의 항온기로 40분간 환류했다. 반응액을 100℃까지 냉각하여 감압 농축을 행하고, 잔사에 클로로포름(10mL)을 더해, 식(2p)으로 나타나는 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)가 용해한 클로로포름 용액을 준비했다.
그 다음에, 식(2p)으로 나타나는 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)가 용해한 클로로포름 용액에, 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 포함하는 클로로포름 용액을, 반응액의 온도가 7℃ 이하에 있도록 유지하면서, 1시간 걸쳐 적하했다. 적하 후의 반응액의 온도를 유지하면서 2시간 교반을 행했다. 얻어진 반응액은, 식(3p1)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)(20.5g, 56.9mmol, 수율 88％)를 포함하는 클로로포름의 현탁액이었다.
<보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조>
당해 현탁액으로부터 이베이퍼레이터로 클로로포름을 감압 유거(留去)했다. 또한, 잔사에 메탄올 250mL를 더해, 이베이퍼레이터로 감압 유거하고, 클로로포름을 제거했다. 얻어진 잔사는, 탈보호 반응이 진행되고 있으며, 식(3p2)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)였다.
<L-카르노신의 제조>
그 후, 잔사에, 메탄올 250mL를 더하여, 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 메탄올 현탁액(240g)을 얻었다. 유리제 오토클레이브에, 얻어진 상기 메탄올 현탁액, 10질량％의 팔라듐을 포함하는 팔라듐 카본(시판품; 50％ 웨트, 2.7g, 1.3mmol), 메탄올(25mL)을 투입하고, 수소압 0.45㎫, 반응 온도 55℃에서 수소 첨가 반응을 실시했다. 약 1시간의 반응으로 생성물인 L-카르노신의 석출을 확인할 수 있었다. 반응을 2시간 행하고, 반응액을 오토클레이브로부터 취출하고, 추가로, 5℃에서 12시간 교반했다.
그 후, 키리야마 깔때기로 여과하고(석출한 L-카르노신을 분취하고), 메탄올(50mL)로 세정했다. 다음으로, 얻어진 L-카르노신과 팔라듐 카본의 혼합물을 가지모양 플라스크에 옮기고, 이온 교환수 125mL, 활성탄 0.8g을 더해, 실온에서 1시간 교반하고, L-카르노신을 용해시켰다.
그 후, 키리야마 깔때기로 라디오 라이트를 사용하여 여과하고(팔라듐 카본을 제거하고), 이온 교환수 50mL로 세정하여, L-카르노신의 수용액을 얻었다. 이베이퍼레이터로 물을 감압 유거한 후, 이온 교환수 10mL를 더하여 고체를 용해시켰다. 그 후, 70℃에서 에탄올 125mL를 더하여 30분 가열하고, 방냉(放冷) 후, 5℃에서 12시간 숙성시켜, L-카르노신을 결정화시켰다. 키리야마 깔때기로 여과하고(석출한 L-카르노신을 분취하고), 에탄올 50mL로 세정했다. 40℃에서 12시간 진공 건조하고, L-카르노신(11.5g, 수율: 79％: L-히스티딘으로부터의 수율)을 백색 고체로서 얻었다. 얻어진 L-카르노신의 분석치는 이하와 같았다.
융점 255∼260℃ (분해)
IR(KBr) 2924, 1639, 1574, 1460, 1408, 1269, 840㎝-1.
1H-NMR(D2O)δ 2.46(m, 2H), 2.77(dd,J＝15Hz, 8Hz, 1H), 2.93(dd, J＝15Hz, 5Hz, 1H), 3.02(td, J＝6Hz, 1Hz, 2H), 4.26(q, J＝5Hz, 1H), 6.75(s, 1H), 7.51(d, J＝1Hz, 1H).
실시예 17 <보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)로부터 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 제조하고, 반응계 외로 취출하지 않고, 그대로 탈보호를 행하여 L-카르노신을 제조하는 예에 있어서의 용매 변경예>
실시예 16에 있어서, 사용한 클로로포름 대신에 염화메틸렌을 사용한 예이다. L-카르노신의 수율은 78.3％이며, 98.93％였다. 상세한 것은 이하와 같다.
질소 분위기 하에 있어서, 실시예 3에 있어서의 식(4)으로 나타나는 N-벤질옥시카르보닐-β-알라닌(N-보호-β-알라닌 유도체; 7.25g, 32.4mmol), 염화메틸렌(30mL), 트리에틸아민(3.29g, 32.5mmol)을 더해 5℃까지 냉각했다. 트리에틸아민을 포함하는 상기 염화메틸렌 용액에, 피발로일클로리드(식(5)으로 나타나는 할로겐화물; 3.91g, 32.5mmol), 염화메틸렌(10mL)을 포함하는 용액을, 반응액의 온도가 0∼5℃의 범위를 유지하도록 적하했다. 적하 후, 5℃에서 1시간 교반하고, 키리야마 깔때기로 여과하고, 석출한 고체(트리에틸아민의 염산염)를 제거함으로써, 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 포함하는 염화메틸렌 용액을 준비했다. 염화메틸렌을 사용함으로써, 유기염기의 염산염을 용이하게 분리하는 것이 가능해진다.
한편, 질소 분위기 하에 있어서, 황산(0.0136g, 0.14mmol)에 헥사메틸디실라잔(17.92g, 111.0mmol)을 더해 5분 교반했다. 그 후, L-히스티딘(4.31g, 27.8mmol)을 천천히 더해 130℃의 항온기로 40분간 환류했다. 반응액을 100℃까지 냉각하여 감압 농축을 행하고, 잔사에 염화메틸렌(10mL)을 더해, 식(2p)으로 나타나는 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)가 용해한 염화메틸렌 용액을 준비했다. 또한, 염화메틸렌 용액에 포함되는 산무수물(Ⅰ)은, 별도, 분석을 행하여, 실시예 3에서 제조한 산무수물(Ⅰ)과 같은 것임을 확인했다.
그 다음에, 식(2p)으로 나타나는 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)가 용해한 염화메틸렌 용액에, 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 포함하는 염화메틸렌 용액을, 반응액의 온도가 0∼5℃의 범위에 있도록 유지하면서, 1시간 걸쳐 적하했다. 적하 후의 반응액의 온도를 유지하면서 1시간 교반을 행했다. 얻어진 반응액을, 버퍼가 산이 되는 HPLC로 확인한 결과, 및 잔사의 양으로부터, 식(3p1)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)의 어세이 수율은 82％였다.
<보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조>
당해 반응액의 온도가 0∼5℃의 범위로서 메탄올 10ml를 더했다. 메탄올 첨가 후, 외온(外溫)을 60℃로 하고, 감압 농축으로, 염화메틸렌, 메탄올을 유거했다. 얻어진 잔사는, 탈보호 반응이 진행되고 있으며, 식(3p2)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)였다.
<L-카르노신의 제조>
그 후, 메탄올(100mL)을 더해, 교반하고, 당해 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 메탄올 용액을 얻었다. 유리제 오토클레이브에, 얻어진 상기 메탄올 용액, 5질량％의 팔라듐을 포함하는 팔라듐 카본(시판품; 1.23g, 1.0몰％)을 더해, 수소 분위기 하(1기압)에서 22시간 교반하고, L-카르노신의 석출을 확인했다.
교반 후, 키리야마 깔때기로 여과하고, 메탄올(10mL)로 2회 세정했다. 얻어진 L-카르노신과 팔라듐 카본과의 혼합물을 200mL 가지모양 플라스크에 옮기고, 이온 교환수(50mL)를 더해, 실온에서 30분간 교반하고, L-카르노신을 용해했다.
그 후, 키리야마 깔때기로 라디오 라이트를 사용하여 여과하고, 이온 교환수(10mL)로 2회 세정하여, L-카르노신의 수용액을 얻었다. 외온 60℃에서 물을 감압 유거한 후, 에탄올 150mL를 더하여 70℃의 온도로 하고, 그 다음에, 5℃로 냉각하여 12시간 교반했다. 교반 후, 키리야마 깔때기로 여과하고(석출한 L-카르노신을 분취하고), 에탄올(10mL)로 2회 세정했다. 얻어진 L-카르노신의 습체(濕體)를 40℃에서 12시간 감압 건조하고, L-카르노신(4.9g, 78.3％: L-히스티딘으로부터의 수율)을 백색 고체로서 얻었다. 본품의 HPLC 순도는 98.93％였다.
실시예 18 <보호기로서 Boc기를 사용한 L-카르노신을 제조하는 예>
이하의 반응식으로 나타나는 합성을 행했다.
Figure pct00061
<산무수물(Ⅰ)의 합성>
질소 분위기 하에 있어서, Boc-β-알라닌(식(4)으로 나타나는 N-보호-β-알라닌 유도체; 6.78g, 35.8mmol)을 포함하는 클로로포름(30mL) 용액에, 트리에틸아민(유기염기; 3.63g, 35.9mmol)을 더해, 7℃까지 냉각했다. 트리에틸아민을 포함하는 상기 클로로포름 용액에, 피발로일클로리드(식(5)으로 나타나는 할로겐화물; 4.32g, 35.8mmol), 클로로포름(20mL)을 포함하는 용액을, 반응액의 온도가 7℃ 이하가 되도록 유지하면서, 1시간 걸쳐 적하했다. 그 후, 7℃에서 1시간 교반을 행하고, 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 포함하는 클로로포름 용액을 준비했다. 또한, 클로로포름 용액에 포함되는 산무수물은, 별도, 정제·분석을 행하고, 이하의 결과였다.
IR(KBr) 2979, 2602, 2497, 1814, 1719, 1697.
1H-NMR(CDCl3)δ 1.10-1.60(m, 9H), 2.5-3.7(m, 4H), 5.00(brs, 1H).
이상의 결과로부터, 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)임을 확인할 수 있었다.
<식(2p)으로 나타나는 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)의 준비>
질소 분위기 하에 있어서, 황산(0.015g, 0.15mmol)에 헥사메틸디실라잔(19.8g, 122.7mmol)을 더해 10분간 교반했다. 그 후, L-히스티딘(4.8g, 30.9mmol)을 천천히 더해 130℃의 항온기로 40분간 교반했다. 반응액을 100℃까지 냉각하여 감압 농축을 행하고, 잔사에 클로로포름(10mL)을 더해, 식(2p)으로 나타나는 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)가 용해한 클로로포름 용액을 준비했다.
<식(3p2)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조; 커플링 반응과 탈보호>
그 다음에, 식(2p)으로 나타나는 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)가 용해한 클로로포름 용액에, 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 포함하는 클로로포름 용액을, 반응액의 온도가 7℃ 이하에 있도록 유지하면서, 1.5시간 걸쳐 적하했다. 적하 후의 반응액의 온도를 유지하면서 2시간 교반을 행했다(커플링 반응). 식(3p2)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)의 어세이 수율은 90％였다.
교반 후의 반응액에, 4N-HCl(30mL, 98.8mmol)을 10분간 걸쳐 적하하고, 실온(23℃)까지 승온 후, 1시간 교반했다(탈보호 반응). 얻어진 반응액(수층)을 확인한 바, 식(3p2)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)가 생성되어 있음을 확인했다.
<L-카르노신의 제조>
얻어진 반응액을 분액 깔때기로 옮기고, 수층을 분리 후, 클로로포름층을 물(10mL)로 세정하고, 세정에 사용한 물과 상술한 수층을 혼합하여, 이베이퍼레이터로 농축했다. 잔사에, 물(10mL)을 더하고, 추가로 무수 수산화리튬(2.2g)을 더하고, 액의 pH를 8.22로 조정하여 이베이퍼레이터로 농축했다. 얻어진 잔사에 메탄올(50mL)을 더해 하룻밤 실온에서 교반을 행했다. 석출한 결정을 여과, 건조함으로써 L-카르노신(5.59g, 수율: 80％: L-히스티딘으로부터의 수율)을 백색 고체로서 얻었다.
실시예 19 <산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘과의 반응(보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조)에 유기염기를 사용하여, L-카르노신을 제조하는 방법>
이하의 반응식에 따라 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 합성하고, 그 다음에, 당해 산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘을 반응시켜, 식(3p2)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)를 제조했다. 얻어진 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 반응액을 반응계 외로 취출하지 않고, 그대로 탈보호를 행하여, L-카르노신을 제조했다.
Figure pct00062
대기 분위기 하에 있어서, N-벤질옥시카르보닐-β-알라닌(식(4)으로 나타나는 N-보호-β-알라닌 유도체; 40.00g, 179.19mmol), 트리에틸아민(유기염기; 18.13g, 179.19mmol), 및 아세토니트릴(120mL)을 포함하는 혼합 용액을 준비하고, 당해 용액을 7℃ 이하까지 냉각했다. 당해 냉각한 용액 중에, 피발로일클로리드(21.61g, 179.19mmol), 및 아세토니트릴(40mL)을 포함하는 용액을, 반응액 중의 온도가 10℃ 이하를 유지하도록, 30분간 걸쳐 적하했다. 적하 후의 반응액의 온도(10℃ 이하)를 유지한 채, 1시간 교반을 행했다. 이상의 조작을 행하고, 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 포함하는 아세토니트릴 용액을 준비했다.
또한, L-히스티딘(20.00g, 128.90mmol), 물(100mL)의 혼합액에, 트리에틸아민(32.60g, 322.27mmol)을 더함으로써, L-히스티딘의 알카리 수용액을 준비하고, 당해 수용액을 10℃까지 냉각했다.
L-히스티딘의 알카리 수용액에, 산무수물(Ⅰ)이 용해한 아세토니트릴 용액을, 반응액의 온도가 10℃ 이하가 되도록 유지하면서 30분 걸쳐 적하했다. 적하 후의 반응액을 40℃로 가열하고, 1시간 교반을 행했다. 얻어진 반응액을 HPLC로 확인한 결과, 및 잔사의 양으로부터, 상기 식(3p2)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 어세이 수율은 86％였다.
그 다음에, 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)에, 시판하는 5질량％ 팔라듐 카본(50％ 웨트, 2180㎎, 0.2mol％)을 당해 용액에 더하고, 수소 분위기 하(5.5기압)에서 6시간 교반했다.
교반 후, 키리야마 깔때기로 라디오 라이트를 사용하여 용액을 여과하고(팔라듐 카본을 제거하고), 물(29mL)로 세정했다.
<L-카르노신의 제조>
얻어진 여과액을 외부 온도가 70℃인 상태에서 감압 농축하고, 그 다음에, 에탄올(50mL)을 50∼60℃를 유지한 채 더하여 1시간 교반했다. 20℃로 냉각하여 1시간 교반한 후, 키리야마 깔때기로 여과하고(고체를 분취하고), 에탄올(29mL)로 당해 고체를 세정했다.
얻어진 고체를 55℃에서 6시간 송풍 건조한 바, L-카르노신(26.7g, 수율: 82.2％: L-히스티딘으로부터의 수율)의 백색 고체를 얻었다.
실시예 20 <L-카르노신의 정제예>
실시예 19와 같은 조작(원료의 양도 같은 양을 사용함)을 행하여, L-카르노신의 백색 고체를 얻었다. HPLC로 분석한 결과, 함량: 94.38％, 피발로일 히스티딘: 0.623％, β-알라닐-히스티딜-히스티딘: 0.103％였다.
얻어진 L-카르노신(5.00g, 22.10mmol)에 물(11mL)을 더하여 60℃에서 교반했다. L-카르노신의 용해를 확인 후, 에탄올(55mL)을 더하여 30분 가열하고, 방냉 후, 20℃에서 12시간 숙성시켜 L-카르노신을 결정화시켰다. 키리야마 깔때기로 여과하고(석출한 L-카르노신을 분취하고), 에탄올(5mL)로 세정했다. 55℃에서 6시간 송풍 건조하고, 정제가 끝난 L-카르노신(4.22g, 수율: 90.38％)을 백색 고체로서 얻었다. HPLC로 분석한 결과, 함량: 99.70％, 피발로일 히스티딘: 0.068％, β-알라닐-히스티딜-히스티딘: 0.054％였다.
실시예 21 <L-카르노신의 정제예>
실시예 20에 있어서, L-카르노신의 결정화 및 세정 용매로서, 에탄올 대신에 메탄올을 사용한 것 이외는, 실시예 20과 마찬가지의 조작을 행했다. 실시예 20에서 얻어진 것과 같이, 정제가 끝난 L-카르노신(4.07g, 수율: 87.17％)을 얻었다. HPLC로 분석한 결과, 함량: 99.24％, 피발로일 히스티딘: 0.126％, β-알라닐-히스티딜-히스티딘: 0.041％였다.
실시예 22 <산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘과의 반응에 의한 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조>
대기 분위기 하에 있어서, N-벤질옥시카르보닐-β-알라닌(식(4)으로 나타나는 N-보호-β-알라닌 유도체; 1.00g, 4.480mmol), 트리에틸아민(유기염기; 0.45g, 4.480mmol), 및 아세토니트릴(7mL)을 포함하는 혼합 용액을 준비하고, 당해 용액을 7℃ 이하까지 냉각했다. 당해 냉각한 용액 중에, 피발로일클로리드(식(5)으로 나타나는 할로겐화물; 0.54g, 4.480mmol), 및 아세토니트릴(3mL)을 포함하는 용액을, 반응액 중의 온도가 10℃ 이하를 유지하도록, 15분간 걸쳐 적하했다. 적하 후의 반응액의 온도(10℃ 이하)를 유지한 채, 1시간 교반을 행했다. 이상의 조작을 행하고, 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 포함하는 아세토니트릴 용액을 준비했다.
또한, L-히스티딘(0.56g, 3.584mmol), 물(5mL)의 혼합액에, 트리에틸아민(0.36g, 3.584mmol)을 더함으로써, L-히스티딘의 알카리 수용액을 준비하고, 당해 수용액을 10℃까지 냉각했다.
L-히스티딘의 알카리 수용액에, 산무수물(Ⅰ)이 용해한 아세토니트릴 용액을, 반응액의 온도가 10℃ 이하가 되도록 유지하면서 10분 걸쳐 적하했다. 적하 후의 반응액을 40℃로 가열하고, 1시간 교반을 행했다. 얻어진 반응액을 HPLC로 확인한 결과, 전화율(＝<보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 면적％>／(<L-히스티딘의 면적％>+<보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 면적％>)×100)은 97.8％, β-알라닐-히스티딜-히스티딘 유도체: 1.357％였다.
실시예 23 <산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘과의 반응에 의한 보호 L-카르노신(Ⅱ)의 제조>
실시예 22에 있어서, L-히스티딘의 알카리 수용액에 사용하는 트리에틸아민의 당량수를 2배로 한 점 이외는, 실시예 22와 마찬가지의 조작을 행했다. 얻어진 반응액은 실시예 22와 같은 것이며, HPLC로 확인한 결과, 전화율(＝<보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 면적％>／(<L-히스티딘의 면적％>+<보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 면적％>)×100)은 98.6％, β-알라닐-히스티딜-히스티딘 유도체: 0.309％였다.
실시예 24 <산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘과의 반응에 의한 보호 L-카르노신(Ⅱ)의 제조>
실시예 22에 있어서, L-히스티딘의 알카리 수용액에 사용하는 트리에틸아민의 당량수를 3배로 한 점 이외는, 실시예 22와 마찬가지의 조작을 행했다. 얻어진 반응액은 실시예 22와 같은 것이며, HPLC로 확인한 결과, 전화율(＝<보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 면적％>／(<L-히스티딘의 면적％>+<보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 면적％>)×100)은 98.3％, β-알라닐-히스티딜-히스티딘 유도체는 검출되지 않았다.
실시예 25 <산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘과의 반응에 의한 보호 L-카르노신(Ⅱ)의 제조>
대기 분위기 하에 있어서, N-벤질옥시카르보닐-β-알라닌(식(4)으로 나타나는 N-보호-β-알라닌 유도체; 10.0g, 44.8mmol), 트리에틸아민(유기염기; 4.5g, 44.8mmol), 및 아세토니트릴(40mL)을 포함하는 혼합 용액을 준비하고, 당해 용액을 -40℃까지 냉각했다. 당해 냉각한 용액 중에, 피발로일클로리드(식(5)으로 나타나는 할로겐화물; 5.4g, 44.8mmol)를, 반응액 중의 온도가 -30℃ 이하를 유지하도록, 30분간 걸쳐 적하했다. 적하 후의 반응액의 온도(-40∼-30℃)를 유지한 채, 30분간 교반하고, 감압 여과를 행하여, 석출물을 제거했다. 이상의 조작을 행하고, 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 포함하는 아세토니트릴 용액을 준비했다.
또한, L-히스티딘(5.1g, 33.2mmol), 물(25mL)의 혼합액에, 트리에틸아민(8.4g, 83.0mmol)을 더함으로써, L-히스티딘의 알카리 수용액을 준비했다.
L-히스티딘의 알카리 수용액에, 산무수물(Ⅰ)이 용해한 아세토니트릴 용액을, 반응액의 온도가 30℃ 이하가 되도록 유지하면서 10분 걸쳐 적하했다. 적하 후의 반응액을 40℃로 가열하고, 1시간 교반을 행했다. 얻어진 반응액을 HPLC로 확인한 결과, 전화율(＝<보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 면적％>／(<L-히스티딘의 면적％>+<보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 면적％>)×100)은 99.5％, β-알라닐-히스티딜-히스티딘 유도체: 0.033％였다.
실시예 26 <산무수물(Ⅰ)과 L-히스티딘과의 반응에 의한 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조>
대기 분위기 하에 있어서, 피발로일클로리드(식(5)으로 나타나는 할로겐화물; 5.4g, 44.8mmol), 및 아세토니트릴(10mL)을 포함하는 혼합 용액을 준비하고, 당해 용액을 -15℃까지 냉각했다. 당해 냉각한 용액 중에, N-벤질옥시카르보닐-β-알라닌(식(4)으로 나타나는 N-보호-β-알라닌 유도체; 10.0g, 44.8mmol), 트리에틸아민(유기염기; 4.5g, 44.8mmol), 및 아세토니트릴(30mL)을 포함하는 혼합 용액을, 반응액 중의 온도가 -10℃ 이하를 유지하도록, 30분간 걸쳐 적하했다. 적하 후의 반응액의 온도(-15∼-10℃)를 유지한 채, 30분간 교반하고, 감압 여과를 행하여, 석출물을 제거했다. 이상의 조작을 행하고, 식(1')으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 포함하는 아세토니트릴 용액을 준비했다.
또한, L-히스티딘(5.8g, 37.3mmol), 물(25mL)의 혼합액에, 트리에틸아민(9.4g, 93.2mmol)을 더함으로써, L-히스티딘의 알카리 수용액을 준비하고, 당해 수용액을 -10℃까지 냉각했다.
L-히스티딘의 알카리 수용액에, 산무수물(Ⅰ)이 용해한 아세토니트릴 용액을, 반응액의 온도가 0℃ 이하가 되도록 유지하면서 20분 걸쳐 적하했다. 적하 후의 반응액의 온도(-10∼0℃)를 유지한 채, 20시간 교반을 행했다. 얻어진 반응액을 HPLC로 확인한 결과, 전화율(＝<보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 면적％>／(<L-히스티딘의 면적％>+<보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 면적％>)×100)은 99.5％, β-알라닐-히스티딜-히스티딘 유도체는 검출되지 않았다.
이하, 실시예 27∼32에 있어서의, 보호 L-카르노신 유도체의 화학 순도의 측정은, HPLC법을 사용하여 이하의 조건으로 행했다.
장치: 워터즈사제 2695
검출기: 자외 흡광 광도계(워터즈사제 2489)
검출 파장: 210㎚
칼럼: 내경 4.6㎜, 길이 25㎝의 스테인리스관에 5㎛의 액체 크로마토그래피용 옥타데실실릴화 실리카겔이 충전된 것
이동상 A: 아세토니트릴
이동상 B: 1％ 인산 수용액
이동상의 송액: 이동상 A 및 이동상 B의 혼합비를 하기 표 1과 같이 바꾸어 농도 구배 제어한다.
칼럼 온도: 35℃ 부근의 일정 온도
주입량: 5μL
샘플 농도: 0.5㎎／mL
[표 1]
Figure pct00063
또한, L-카르노신 유도체의 화학 순도의 측정은, HPLC법을 사용하여 이하의 조건으로 행했다.
장치: 워터즈사제 2695
검출기: 자외 흡광 광도계(워터즈사제 2489)
검출 파장: 210㎚
칼럼: 내경 4.6㎜, 길이 25㎝의 스테인리스관에 5㎛의 액체 크로마토그래피용 옥타데실실릴화 실리카겔이 충전된 것
이동상 A: 아세토니트릴
이동상 B: 인산수소2칼륨 26.1g, 1-데칸설폰산나트륨 3.7g을 증류수 3000mL에 용해시키고, 인산으로 pH 3.0으로 조정
이동상의 송액: 이동상 A:이동상 B＝22:78
칼럼 온도: 35℃ 부근의 일정 온도
주입량: 10μL
샘플 농도: 0.5㎎／mL
실시예 27 <N-보호-β-알라닌 유도체의 제조예>
이하의 반응식에 따라 식(1')으로 나타나는 N-보호-β-알라닌 유도체를 제조했다.
대기 하에 있어서, N-벤질옥시카르보닐-β-알라닌; 20g, 89.6mmol), 트리에틸아민(유기염기; 9.0g, 89.6mmol), 및 아세토니트릴(140mL)을 포함하는 혼합 용액을 준비하고, 당해 용액을 1℃ 이하까지 냉각했다. 당해 냉각한 용액 중에, 피발로일클로리드(10.8g, 89.6mmol), 및 아세토니트릴(60mL)을 포함하는 용액을, 반응액 중의 온도가 10℃ 이하를 유지하도록, 15분간 걸쳐 적하했다. 적하 후의 반응액의 온도(0∼10℃)를 유지한 채, 30분간 교반을 행했다. 교반 후, 감압 여과에 의해, 석출한 고체를 제거하고, 산무수물의 용액을 얻었다.
Figure pct00064
실시예 28 <N-보호-β-알라닌 유도체와 L-히스티딘과의 반응(보호 L-카르노신 유도체의 제조)>
상기 반응식에 따라 식(1')으로 나타나는 N-보호-β-알라닌 유도체를 합성하고, 그 다음에, 당해 N-보호-β-알라닌 유도체와 L-히스티딘을 반응시켜, 식(3p1)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체를 제조했다.
Figure pct00065
L-히스티딘(10.8g, 72.1mmol), 물(100mL)의 수용액에, 수산화나트륨(3.2g, 79.3mmol)을 더하고, 당해 수용액을 5℃까지 냉각했다. L-히스티딘의 알카리 수용액에, 실시예 1에서 조제한 N-보호-β-알라닌 유도체의 아세토니트릴 용액을, 반응액의 온도가 0∼10℃의 범위가 되도록 적하했다. 적하 후, 온도를 0∼10℃로 유지하고 22시간 교반했다. 얻어진 반응액을 HPLC로 확인한 결과, 보호 L-카르노신 유도체의 순도는 69.51％, N-보호-β-알라닌 유도체(N-벤질옥시카르보닐-β-알라닌)의 함량은 22.31％였다.
실시예 29 <보호 L-카르노신 유도체 제조 후의 후처리>
실시예 28에서 조제한 용액에 pH가 3이 되도록 35％ 염산을 더하고, 염화메틸렌 20mL를 더하여, 25℃에서 30분간 교반했다. 교반 후, 30분간 정치하고, 유기층과 수층을 분액했다. 분액 후의 유기층, 수층을 HPLC로 측정하고, 보호 L-카르노신 유도체의 순도는 87.13％, N-보호-β-알라닌 유도체의 함량은 1.96％였다.
실시예 30 <보호 L-카르노신 유도체 제조 후의 후처리>
실시예 28에서 조제한 용액에 pH가 6이 되도록 35％ 염산을 더하고, 염화메틸렌 20mL를 더하여, 25℃에서 30분간 교반했다. 교반 후, 30분간 정치하고, 유기층과 수층을 분액했다. 분액 후의 유기층, 수층을 HPLC로 측정하고, 보호 L-카르노신 유도체의 순도는 76.36％, N-보호-β-알라닌 유도체의 함량은 14.10％였다.
실시예 31 <보호 L-카르노신 유도체 제조 후의 후처리>
실시예 28에서 조제한 용액에 pH가 10이 되도록 트리에틸아민을 더하고, 염화메틸렌 20mL를 더하여, 25℃에서 30분간 교반했다. 교반 후, 30분간 정치하고, 유기층과 수층을 분액했다. 분액 후의 유기층, 수층을 HPLC로 측정하고, 보호 L-카르노신 유도체의 순도는 73.79％, N-보호-β-알라닌 유도체의 함량은 17.17％였다.
실시예 32 <보호 L-카르노신 유도체로부터 L-카르노신을 제조하는 방법>
실시예 29에서 얻은 보호 L-카르노신 유도체의 수용액에 Pd／C(154㎎, 0.036mmol, 5％ Pd, 50％ Wet)를 더하고, 수소 5기압 하에서 25℃, 24시간 교반했다. 교반 후, 감압 농축에 의해 물을 유거하고, 에탄올(140mL)을 더하여, L-카르노신을 결정화시킨 후, 5℃로 냉각하고, 18시간 교반했다. 석출한 결정을 여과, 건조함으로써 L-카르노신(12.2g, 수율: 75％: L-히스티딘으로부터의 수율, 순도: 99.79％)을 백색 고체로서 얻었다.
참고예 1
하기 반응식으로 나타나는 반응에 따라, 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)를 제조했다. 사용한 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)는, PG가 벤질옥시카르보닐기이며, 국제공개 제WO2011／080139에 기재된 방법으로 합성한 것(N-Cbz-L-카르노신)이다.
Figure pct00066
<팔라듐계 촉매, 수소원을 사용한 탈보호 반응>
N-Cbz-L-카르노신(보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ), 3.78g, 10.49mmol)을 메탄올(용매; 40mL)에 용해했다. 얻어진 용액에, 시판하는 팔라듐(Pd)／탄소(C)(팔라듐계 촉매, Pd: 4.85질량％, 물: 53.0질량％, 0.43g, 팔라듐 환산 0.01mmol)를 더했다. 이 액을 수소(1기압) 분위기 하, 50℃, 8시간 교반했다. 얻어진 혼합액에는, L-카르노신이 생성되어 있었음을 확인했다.
<아연염화; 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)의 제조>
그 다음에, 얻어진 L-카르노신, 및 메탄올을 포함하는 혼합액에, 수산화나트륨(수산화알칼리, 0.44g, 20.98mmol)을 메탄올(탄소수 1∼3의 알코올, 40ml)에 용해시킨 용액을, 5℃의 온도를 유지하도록 더했다. 그 후, 5℃에서 1시간 교반 후, 팔라듐계 촉매를 여과에 의해 제거했다.
얻어진 혼합 용액에, 아세트산아연·2수화물(아세트산아연, 2.30g, 아세트산아연 환산 10.49mmol)을 메탄올(20mL)에 용해시킨 용액을, 5℃의 온도를 유지하도록, 10분간 걸쳐 적하했다. 얻어진 액(고체가 생긴 현탁액)을 실온까지 승온하고, 2시간 교반 후, 여과했다. 여취(濾取)한 고체를 습체인 채로 이온 교환수(40mL)로 1시간 교반 후, 여과했다. 얻어진 고체를 70℃에서 4시간 송풍 건조한 후, IR로 분석하면 하기의 결과가 되고, 당해 고체가 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)임을 확인했다. 수량은 3.03g이며, N-Cbz-L-카르노신으로부터의 수율은 100％였다.
분석 결과
IR(KBr) 3282, 1618, 1559, 1383, 1257, 1115, 998㎝-1.
실시예 33
하기 반응식에 따라, 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)를 제조했다.
Figure pct00067
<산무수물(Ⅰ)의 제조>
N-Cbz-β-알라닌(N-보호-β-알라닌 유도체, 16.9g, 75.8mmol)을 클로로포름(40mL)에 용해한 용액에, 트리에틸아민(7.68g, 75.6mmol)을 더하고, 7℃까지 냉각했다. 여기에, 피발로일클로리드(할로겐화물, 9.12g, 75.6mmol)를 클로로포름(23mL)에 용해한 용액을, 반응액의 온도가 10℃가 되도록 유지하면서, 20분간 걸쳐 적하하고, 산무수물(Ⅰ)의 클로로포름 용액을 얻었다.
<L-히스티딘 유도체의 제조>
한편, 황산(0.06g, 0.6mmol)에 헥사메틸디실라잔(41.61g, 257.8mmol)을 더해 5분 교반했다. 그 후, L-히스티딘(10.06g, 64.4mmol)을 더하고, 외부 가열이 130℃의 온도에서, 40분간, 상기 혼합물을 가열 환류했다. 얻어진 반응액을 100℃까지 냉각하여 감압 농축을 행하고, 잔사에 클로로포름(10mL)을 더하고, 트리-트리메틸실릴기 보호-L-히스티딘 유도체(L-히스티딘 유도체)가 용해한 클로로포름 용액을 얻었다.
<보호 L-카르노신 유도체의 제조>
그 다음에, 얻어진 트리-트리메틸실릴 보호-L-히스티딘 유도체의 클로로포름 용액에, 상기의 산무수물(Ⅰ)의 클로로포름 용액을, 반응액의 온도가 7℃를 유지하도록, 1시간 걸쳐 적하했다. 적하 후의 반응액의 온도를 7℃로 유지하면서 2시간 교반을 행했다. 얻어진 반응액을 감압 농축하고, 농축 잔사에 메탄올 250mL를 더하고, 감압 유거했다. 얻어진 농축 잔사에는, N-Cbz-L-카르노신(보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ), 20.4g, L-히스티딘으로부터의 수율: 88％)이 포함되어 있었다.
<팔라듐계 촉매, 수소원을 사용한 탈보호 반응>
상기의 N-Cbz-L-카르노신을 포함하는 농축 잔사에, 메탄올(용매, 216mL), 및 시판하는 팔라듐(Pd)／탄소(C)(팔라듐계 촉매, Pd: 4.85질량％, 물: 53.0질량％, 2.32g, 팔라듐 환산 0.054mmol)를 더했다. 이 혼합액을 수소(1기압) 분위기 하, 50℃, 8시간 교반했다. 얻어진 혼합액에는, L-카르노신이 생성되어 있었음을 확인했다.
<아연염화; 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)의 제조>
그 다음에, 얻어진 L-카르노신, 및 메탄올을 포함하는 혼합액에, 수산화나트륨(2.38g, 113mmol), 및 메탄올(216ml)을, 혼합 용액의 온도가 5℃를 유지하도록 더했다. 5℃에서 1시간 교반 후, 여과하여 팔라듐계 촉매를 제거했다.
이 혼합 용액(여과액)에, 아세트산아연·2수화물(아세트산아연, 12.4g, 아세트산아연 환산 56.67mmol)의 메탄올(108mL) 용액을, 5℃를 유지하도록 10분간 걸쳐 적하했다. 얻어진 액(고체가 생긴 현탁액)을 실온까지 승온하고, 2시간 교반 후, 여과했다. 여취한 고체를 습체인 채로 이온 교환수(40mL)를 더하여 1시간 교반 후, 여과했다. 얻어진 고체를 70℃에서 4시간 송풍 건조한 후, IR로 분석하면 하기의 결과가 되고, 당해 고체가 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)임을 확인했다. 수량은 16.37g이며, N-Cbz-L-카르노신으로부터의 수율은 100％, N-Cbz-β-알라닌으로부터의 수율은 88％였다.
참고예 2
하기 반응식으로 나타나는 반응에 따라, 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)를 제조했다. 사용한 보호 L-카르노신은, PG가 t-부톡시카르보닐기이며, 중국공개 CN103408497호 공보에 기재된 방법으로 합성한 것(N-Boc-L-카르노신)이다.
Figure pct00068
<산에 의해 탈보호 반응>
N-Boc-L-카르노신(보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ), 20g, 61.2mmol)을 클로로포름(용매, 100mL)에 용해했다. 얻어진 용액에, 4N-HCl(산, 60mL, 염화수소 환산; 197.6mmol)을 10분간 걸쳐 적하하고, 4시간 교반을 행하여, 혼합액을 얻었다.
<혼합액의 제1 전처리 방법>
얻어진 혼합액을 분액 깔때기로 옮겨 수층을 분리 후, 클로로포름층을 물(20mL)에서 추출하고, 상술한 수층과 합쳐 감압 농축하여, 물, 및 L-카르노신을 포함하는 제1 혼합물로 했다.
<제2 전처리 방법; 제1 혼합물의 중화 처리: 전처리액의 준비>
상기 제1 혼합물에, 물(20mL)을 더하고, 추가로, 24％ 질량 수산화나트륨 수용액을 더하여, pH: 8.2 전처리액을 조제했다. 이 전처리액을, 다시, 감압 농축했다. 얻어진 농축 잔사에 메탄올(20ml)을 더하여 농축하고, 추가로 메탄올(20ml)을 더해 농축하여, 전처리액에 포함되는 물을 극력 저감했다.
<산에 의해 탈보호 반응을 실시했을 경우의 아연염화(결정성 L-카르노신 아연착체의 제조 방법)>
얻어진 L-카르노신을 포함하는 농축 잔사에, 수산화나트륨(수산화알칼리, 4.90g, 122.6mmol)을 메탄올(탄소수 1∼3의 알코올, 180mL)에 용해한 용액을, 5℃의 온도를 유지하도록 더하면서 1시간 교반하여 혼합 용액을 얻었다.
얻어진 혼합 용액에, 아세트산아연·2수화물(아세트산아연, 13.44g, 아세트산아연 환산 61.2mmol)을 메탄올(200mL)에 용해한 용액을 5℃의 온도를 유지하도록 더한 후, 23℃에서 17시간 교반했다. 얻어진 액을 여과하여 고체를 분별하고, 당해 고체를 메탄올(100mL)로 세정했다. 또한, 여취한 고체를 습체인 채로 물(300mL) 중에 분산하여, 23℃에서 2시간 교반했다. 얻어진 현탁액을 여과하고, 여취한 고체를, 열수(100mL)로 세정 후, 70℃에서 4시간 송풍 건조함으로써, 고체의 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)임을 확인했다. 수량은 7.06g이며, N-Boc-L-카르노신으로부터의 수율은 80％였다.
비교예 2
N-Boc-L-카르노신(보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ), 6.78g, 35.8mmol)으로부터 참고예 2의 <산에 의해 탈보호 반응>과 마찬가지의 조작을 행하고, 얻어진 혼합액으로부터 L-카르노신을 결정으로서 취출했다(L-카르노신의 수량 5.54g, 수율 68.32％).
얻어진 L-카르노신에, 수산화나트륨(수산화알칼리, 1.96g, 49.0mmol)을 메탄올(탄소수 1∼3의 알코올, 72mL)에 용해한 용액을, 5℃의 온도를 유지하도록 더하면서 1시간 교반하여 혼합 용액을 얻었다.
얻어진 혼합 용액에, 아세트산아연·2수화물(아세트산아연, 5.38g, 아세트산아연 환산 24.5mmol)을 메탄올(80mL)에 용해한 용액을 5℃의 온도를 유지하도록 더한 후, 23℃에서 17시간 교반했다. 얻어진 액(고체가 생긴 현탁액)을 여과하여 고체를 분별하고, 당해 고체를 메탄올(40mL)로 세정했다. 또한, 여취한 고체를 습체인 채로 물(120mL) 중에 분산하여, 23℃에서 2시간 교반했다. 얻어진 현탁액을 여과하고, 여취한 고체를, 열수(40mL)로 세정 후, 70℃에서 4시간 송풍 건조함으로써, 고체의 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)임을 확인했다. 수량은 5.90g이며, N-Boc-L-카르노신으로부터의 수율은 68.32％였다.
실시예 34
하기 반응식에 따라, 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)를 제조했다.
Figure pct00069
<산무수물(Ⅰ)의 제조>
N-Boc-β-알라닌(N-보호-β-알라닌 유도체, 6.78g, 35.8mmol)을 클로로포름(30mL)에 용해한 용액에, 트리에틸아민(3.63g, 35.9mmol)을 더하고, 7℃까지 냉각했다. 여기에, 피발로일클로리드(할로겐화물, 4.32g, 35.8mmol)를 클로로포름(20mL)에 용해한 용액을, 반응액의 온도가 7℃를 유지하도록, 1시간 걸쳐 적하하고, 그 후, 7℃에서 1시간 교반을 행하여, 산무수물(Ⅰ)의 클로로포름 용액을 얻었다.
<L-히스티딘 유도체의 제조>
한편, 황산(0.015g, 0.15mmol)에 헥사메틸디실라잔(19.8g, 122.7mmol)을 더해 10분간, 23℃에서 교반했다. 그 후, L-히스티딘(4.8g, 30.9mmol)을 더해, 외부 가열이 130℃의 온도에서, 40분간, 상기 혼합물을 가열 환류했다. 얻어진 반응액을 100℃까지 냉각하여 감압 농축을 행하고, 잔사에 클로로포름(10mL)을 더하여, 트리-트리메틸실릴기 보호-L-히스티딘 유도체(L-히스티딘 유도체)가 용해한 클로로포름 용액을 얻었다.
<보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)의 제조>
그 다음에, 얻어진 트리-트리메틸실릴기 보호-L-히스티딘 유도체의 클로로포름 용액에, 상기의 산무수물(Ⅰ)의 클로로포름 용액을, 반응액의 온도가 7℃를 유지하도록, 1시간 걸쳐 적하했다. 적하 후의 반응액의 온도를 7℃로 유지하면서 2시간 교반을 행함으로써, N-Boc-L-카르노신(보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ), 8.36g, N-Boc-β-알라닌으로부터의 수율: 83.6％)의 클로로포름 용액을 얻었다.
<산에 의해 탈보호 반응>
상기 N-Boc-L-카르노신의 클로로포름에, 4N-HCl(산, 30mL, 염화수소 환산; 98.8mmol)을 10분간 걸쳐 적하하고, 4시간 교반을 행하여, 혼합액을 얻었다.
<혼합액의 제1 전처리 방법>
얻어진 혼합액을 분액 깔때기로 옮겨 수층을 분리 후, 클로로포름층을 물(10mL)에서 추출하고, 상술한 수층과 합쳐 감압 농축하여, 물, 및 L-카르노신을 포함하는 제1 혼합물로 했다.
<제2 전처리 방법; 제1 혼합물의 중화 처리: 전처리액의 준비>
상기 제1 혼합물에, 물(10mL)을 더하고, 추가로, 24％ 질량 수산화나트륨 수용액을 더하여, pH: 8.2 전처리액을 조제했다. 이 전처리액을, 다시, 감압 농축했다. 얻어진 농축 잔사에 메탄올(20ml)을 더하여 농축하고, 추가로 메탄올(20ml)을 더해 농축하여, 전처리액에 포함되는 물을 극력 저감했다. 농축 잔사에는 L-카르노신이 5.84g 포함되어 있었다. N-Boc-β-알라닌으로부터의 수율은 83.6％였다.
<산에 의해 탈보호 반응을 실시했을 경우의 아연염화(결정성 L-카르노신 아연착체의 제조 방법)>
얻어진 L-카르노신을 포함하는 농축 잔사에, 수산화나트륨(수산화알칼리, 2.45g, 61.3mmol)을 메탄올(탄소수 1∼3의 알코올, 90mL)에 용해한 용액을, 5℃의 온도를 유지하도록 더하면서 1시간 교반하여 혼합 용액을 얻었다.
얻어진 혼합 용액에, 아세트산아연·2수화물(아세트산아연, 6.72g, 아세트산아연 환산 30.6mmol)을 메탄올(100mL)에 용해한 용액을 5℃의 온도를 유지하도록 더한 후, 23℃에서 17시간 교반했다. 얻어진 액(고체가 생긴 현탁액)을 여과하여 고체를 분별하고, 당해 고체를 메탄올(50mL)로 세정했다. 또한, 여취한 고체를 습체인 채로 물(150mL) 중에 분산하여, 23℃에서 2시간 교반했다. 얻어진 현탁액을 여과하고, 여취한 고체를, 열수(50mL)로 세정 후, 70℃에서 4시간 송풍 건조함으로써, 고체의 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)임을 확인했다. 수량은 7.38g이며, N-Boc-L-카르노신으로부터의 수율은 100％, N-Boc-β-알라닌으로부터의 수율은 83.6％였다.
비교예 3
참고예 2와 마찬가지의 방법으로, <산무수물(Ⅰ)의 제조>, <L-히스티딘 유도체의 제조>, <보호 L-카르노신의 제조>, <산에 의해 탈보호 반응>, <혼합액의 제1 전처리 방법>, <제2 전처리 방법; 제1 혼합물의 중화 처리: 전처리액의 준비>를 행하고, 전처리액에 포함되는 물을 극력 저감한 농축 잔사를 얻었다. 동일하게 농축 잔사에는, L-카르노신이 6.92g 포함되어 있었다. 이때, N-Boc-β-알라닌으로부터의 수율은 85.4％였다.
<L-카르노신의 취출>
당해 농축 잔사에, 메탄올(53mL)을 더하여 23℃에서 밤새도록 교반하고, 5℃까지 냉각한 후, 5℃의 온도를 유지하면서 3시간 교반했다. 그 후, 석출한 고체를 여취함으로써 L-카르노신(5.54g, 함량 보정한 실질 수량; 결정화 여취에 의한 L-카르노신의 회수율: 80％; N-Boc-β-알라닌으로부터의 수율: 68.32％)을 얻었다.
<결정성 L-카르노신 아연착체의 제조>
상기 L-카르노신의 결정에, 수산화나트륨(1.96g, 49.0mmol)을 메탄올(72mL)에 용해한 용액을, 5℃의 온도를 유지하면서 더하고, 1시간 교반했다. 여기에, 아세트산아연·2수화물(아세트산아연, 5.38g, 아세트산아연 환산 24.5mmol)을 메탄올(80mL)로 용해한 용액을, 5℃의 온도를 유지하면서 더한 후, 23℃에서 17시간 교반했다. 얻어진 액(고체가 생긴 현탁액)을 여과하여 고체를 분별하고, 당해 고체를 메탄올(40mL)로 세정했다. 또한, 여취한 고체를 습체인 채로 물(120mL)에 분산하여, 23℃에서 2시간 교반했다. 얻어진 현탁액을 여과하고, 여취한 고체를, 열수(40mL)로 세정 후, 70℃에서 4시간 송풍 건조함으로써, 고체의 결정성 L-카르노신 아연착체(폴라프레징크)임을 확인했다. 수량은 5.90g이며, N-Boc-L-카르노신으로부터의 수율 80％, N-Boc-β-알라닌으로부터의 수율은 68.32％였다.

Claims (16)

  1. 하기 식(1)
    Figure pct00070

    {식 중,
    R1은, 하기 식(1a)
    Figure pct00071

    (식 중, R3은, 아미노기의 보호기임)
    으로 나타나는 기인 보호 아미노기이며,
    R2은, 하기 식(1b)
    Figure pct00072

    (식 중, m은 0 또는 1의 정수이며, R4, R5, 및 R6은, 각각, 수소 원자, 또는 탄소수 1∼6의 알킬기이며, 단, m이 0일 경우, R4, R5, 및 R6의 적어도 2개의 기가 탄소수 1∼6의 알킬기임)
    으로 나타나는 분기기임}으로 나타나는 산무수물과,
    하기 식(2)
    Figure pct00073

    {식 중,
    R7, 및 R8은, 수소 원자, 또는 아미노기의 보호기이며,
    R9은, 수소 원자, 또는 카르복시기의 보호기임}으로 나타나는 L-히스티딘 유도체를 반응시킴으로써,
    하기 식(3)
    Figure pct00074

    {식 중,
    R1은, 상기 식(1)의 것과 동의(同義)이며,
    R7, R8, 및 R9은, 상기 식(2)에 있어서의 것과 동의임}으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 공정(a1)을 포함하는,
    보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 R3이, 치환기를 갖고 있어도 되는 벤질옥시카르보닐기, 9-플루오레닐메틸옥시카르보닐기, 트리플루오로아세틸기, t-부톡시카르보닐기, 2,2,2-트리클로로에톡시카르보닐기, 또는 포르밀기이며,
    상기 R7, 및 상기 R8이, 수소 원자, 또는 트리알킬실릴기이며,
    상기 R9이, 수소 원자, 또는 트리알킬실릴기인 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공정(a1)이, 유기 용매 중, 상기 산무수물과 상기 L-히스티딘 유도체를 반응시켜 상기 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 공정이며,
    상기 L-히스티딘 유도체가, 하기 식(2p)
    Figure pct00075

    (식 중,
    R7p, 및 R8p은, 아미노기의 보호기이며,
    R9p은, 카르복시기의 보호기임)으로 나타나는 L-히스티딘 유도체(Ⅰ)이며,
    상기 보호 L-카르노신 유도체가, 하기 식(3p1)
    Figure pct00076

    (식 중,
    R1은, 상기 식(1)에 있어서의 것과 동의이며,
    R7p '은, 수소 원자, 또는 아미노기의 보호기이며,
    R8p, 및 R9p은, 상기 식(2p)에 있어서의 것과 동의임)으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅰ)인 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공정(a1)이, 염기, 및 물의 존재 하, 상기 산무수물과 상기 L-히스티딘을 반응시켜 상기 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 공정이며,
    상기 L-히스티딘 유도체가, 하기 식
    Figure pct00077

    으로 나타나는 L-히스티딘이며,
    상기 보호 L-카르노신 유도체가, 하기 식(3p2)
    Figure pct00078

    (식 중, R1은, 상기 식(1)에 있어서의 것과 동의임)
    으로 나타나는 보호 L-카르노신 유도체(Ⅱ)인 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산무수물 1몰에 대하여, 상기 L-히스티딘 유도체를 0.25∼0.99몰 사용하는 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정(a1)이, 상기 보호 L-카르노신 유도체를 그 산성 수용액으로서 제조하는 공정이며,
    상기 공정(a1) 후에, 상기 산성 수용액과 유기 용매를 접촉시키는 공정(a2)을 더 포함하는 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 보호 L-카르노신 유도체를 제조하는 공정(A), 및
    상기 보호 L-카르노신 유도체의 탈보호 반응을 행함으로써, 하기 식
    Figure pct00079

    으로 나타나는 L-카르노신을 제조하는 공정(b1)
    을 포함하는 L-카르노신을 제조하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 공정(A)이, 상기 보호 L-카르노신 유도체를 그 용액으로서 제조하는 공정이며, 상기 공정(b1)이, 당해 용액 중에서 상기 보호 L-카르노신 유도체의 탈보호 반응을 행하는 공정인 L-카르노신을 제조하는 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 공정(b1) 후에, 알코올과 물의 혼합 용매로 상기 L-카르노신의 재결정화를 행하는 공정(b2)을 더 포함하는 L-카르노신을 제조하는 방법.
  10. 하기 식(1)
    Figure pct00080

    {식 중,
    R1은, 하기 식(1a)
    Figure pct00081

    (식 중,
    R3은, 아미노기의 보호기임)
    으로 나타나는 기인 보호 아미노기이며,
    R2은, 하기 식(1b)
    Figure pct00082

    (식 중, m은 0 또는 1의 정수이며, R4, R5, 및 R6은, 각각, 수소 원자, 또는 탄소수 1∼6의 알킬기이며, 단, m이 0일 경우, R4, R5, 및 R6의 적어도 2개의 기가 탄소수 1∼6의 알킬기임)
    으로 나타나는 분기기임}으로 나타나는 산무수물.
  11. 하기 식(4)
    Figure pct00083

    {식 중,
    R1은, 하기 식(1a)
    Figure pct00084

    (식 중,
    R3은, 아미노기의 보호기임)
    으로 나타나는 기인 보호 아미노기임}으로 나타나는 N-보호-β-알라닌 유도체와,
    하기 식(5)
    Figure pct00085

    (식 중,
    X는, 할로겐 원자이며, m은 0 또는 1의 정수이며,
    R4, R5, 및 R6은, 각각, 수소 원자, 또는 탄소수 1∼6의 알킬기이며, 단, m이 0일 경우, R4, R5, 및 R6의 적어도 2개의 기가 탄소수 1∼6의 알킬기임)으로 나타나는 할로겐화물을,
    유기염기의 존재 하에서 반응시키는,
    하기 식(1')
    Figure pct00086

    (식 중
    R1은, 상기 식(4)에 있어서의 것과 동의이며,
    m은 0 또는 1의 정수이며, R4, R5, 및 R6은, 상기 식(5)에 있어서의 것과 동의임)
    으로 나타나는 산무수물(Ⅰ)을 제조하는 방법.
  12. 제7항 또는 제8항에 기재된 방법으로 L-카르노신을 제조하는 공정(B), 및
    상기 L-카르노신으로부터 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 공정(c)을 포함하고,
    상기 보호 L-카르노신 유도체가 하기 식(ⅰ)
    Figure pct00087

    (식 중, PG는, 아미노기의 보호기임)
    으로 나타나고,
    상기 공정(b1)이, 상기 보호 L-카르노신 유도체의 탈보호 반응을 당해 보호 L-카르노신 유도체가 용해하는 용매 중에서 행하고, 상기 L-카르노신을 상기 L-카르노신 및 상기 용매를 포함하는 혼합액으로서 제조하는 공정이며,
    상기 공정(c)이, 상기 혼합액 중의 L-카르노신을, 결정으로서 단리(單離)하지 않고 아연염화함으로써 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 공정인 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 공정(c)이, 상기 혼합액과, 적어도 수산화알칼리를 혼합하고, 그 다음에, 얻어진 혼합 용액과 아세트산아연을 혼합함으로써, 당해 L-카르노신을 아연염화하여 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 공정인, 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 식(ⅰ)에 있어서의 아미노기의 보호기인 PG가, 치환기를 가져도 되는 벤질옥시카르보닐기, 또는 t-부톡시카르보닐기이며,
    상기 탈보호 반응을, 팔라듐계 촉매, 및 수소원의 존재 하에서 실시하거나, 또는 산에 의해 실시하는 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 혼합액이, 상기 L-카르노신 1질량부당, 상기 용매를 1∼100질량부 포함하는 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 공정(b1)이, 상기 탈보호 반응을 산에 의해 실시하는 공정이며,
    상기 공정(c)이, 상기 혼합액과, 적어도 수산화알칼리를 혼합하여 pH가 7.0∼9.0인 전처리 용액을 조제하고, 당해 전처리 용액에 포함되는 용매를 탄소수 1∼3의 알코올로 치환한 후, 추가로, 적어도 수산화알칼리를 혼합하여 혼합 용액으로 하고, 그 다음에, 얻어진 혼합 용액과 아세트산아연을 혼합함으로써, 당해 L-카르노신을 아연염화하여 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 공정인 결정성 L-카르노신 아연착체를 제조하는 방법.
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