WO2021132124A1 - ポリエチレングリコール化合物の精製方法 - Google Patents

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領 川原
佐藤 敦
翠 平居
竹内 球
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日油株式会社
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    • C08G65/02Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y02P20/55Design of synthesis routes, e.g. reducing the use of auxiliary or protecting groups

Definitions

  • the present invention relates to a method for purifying a polyethylene glycol compound having one amino group, which is preferably used for pharmaceutical purposes. More specifically, the present invention is a purification method for obtaining a high molecular weight activated polyethylene glycol for chemical modification in a drug delivery system and a polyethylene glycol compound having one high-purity amino group used as a raw material thereof. ..
  • the present invention relates to nucleic acid compounds including polypeptides, enzymes, antibodies and other small molecule drugs and genes, oligonucleic acids, etc., modification of nucleic acid drugs and other physiologically active substances, or drug delivery of liposomes, polymer micelles, nanoparticles and the like. Especially suitable for pharmaceutical applications including application to system carriers.
  • Polyethylene glycol (PEG) is widely known as a standard carrier in drug delivery systems and is a very useful and indispensable material.
  • a polyethylene glycol compound with a drug such as a physiologically active substance or liposome, the drug is captured by the reticuloendothelial system (RES) and excreted by the kidneys due to the high hydration layer of polyethylene glycol and the steric repulsion effect. It is possible to improve the retention of the drug in the blood and reduce the antigenicity of the drug.
  • RES reticuloendothelial system
  • polyethylene glycol compounds having an amino group at the terminal are themselves modifiers of drugs having a carboxyl group, and by reacting with a low molecular weight activating reagent, they can be used as terminal maleimide compounds, azide compounds, and iodoacetamide compounds.
  • it can be used as a raw material for synthesizing other activated polyethylene glycol compounds such as the above, or as a raw material for block copolymers for forming polymer micelles by reacting with ⁇ -amino acid-N-carboxyanhydride. It is an important material.
  • Activated polyethylene glycol compounds for such pharmaceutical applications are required to have few impurities from the viewpoint of the performance and safety of the drug produced by modifying the activated polyethylene glycol compound.
  • polyethylene glycol compounds having one amino group at the terminal have been developed having various skeletons, and impurities produced as by-products vary depending on the production method thereof, but polyethylene glycol compounds having a plurality of amino groups If is contained as an impurity, it causes an increase in the amount of the drug when the drug is modified, so it is preferable to reduce it as much as possible.
  • the polyethylene glycol compound having one amino group and the polyethylene glycol compound having a plurality of amino groups which are impurities are both polymers and have ionic amino groups, they have similar physicochemical properties. Therefore, it is difficult to separate and purify with general technology.
  • Patent Document 1 describes a method for purifying a polyethylene glycol compound having one amino group by column chromatography using an ion exchange resin.
  • the polyethylene glycol compound can be separated and purified according to the difference in the number of amino groups by continuously changing the composition of the eluent.
  • the purification method using such an ion exchange resin is a method utilizing the interaction with the solid surface and the adsorption phenomenon in principle, a purification treatment using a large amount of resin is required under dilute solution conditions. Is. Since the concentration of the polyethylene glycol compound in the process must be a dilution condition of about 1-2% in order to suppress a decrease in separability, the industrial productivity cannot be sufficiently satisfied. In addition, a large amount of ion exchange resin is finally turned into waste, which is a purification method that has a problem in industrial use.
  • Patent Document 2 a polyethylene glycol compound having one amino group is dissolved in a strongly acidic aqueous solution having a pH of 1 to 3, the terminal amino group is ionized, and the compound is extracted in a specific temperature range using a specific mixed organic solvent.
  • the method of purification is described.
  • the polyethylene glycol compound having an amino group whose hydrophilicity has been increased by ionization is distributed to the aqueous layer, and the polyethylene glycol compound having no amino group is distributed to the mixed organic layer, so that they are selectively separated and purified. can do.
  • this purification method separates polyethylene glycol compounds depending on the presence or absence of amino groups, if one or more amino groups are contained in both the target substance and impurities, the two are separated by the difference in the number of amino groups. It cannot be separated.
  • Patent Document 3 and Patent Document 4 describe a method for purifying a polyethylene glycol compound by utilizing the interaction between a polyethylene glycol compound having a hydroxyl group and a carboxyl group and an adsorbent. If an appropriate adsorbent that interacts with these functional groups is used, polyethylene glycol having a larger number of functional groups will be adsorbed in preference to the adsorbent. Can be done. However, there is no description that impurities can be selectively removed depending on the presence or absence of amino groups and the number of amino groups.
  • the polyethylene glycol compound having one amino group at the terminal is an important material in pharmaceutical applications, it has not been obtained by an industrially easy method and has many problems. ing.
  • An object of the present invention is to reduce polyfunctionality which is an impurity from the main component, and to purify a polyethylene glycol compound having one amino group at the terminal with high efficiency and high purity by an industrially feasible method. ..
  • the present inventors have an effect of selectively adsorbing and removing a polyethylene glycol compound having a plurality of basic amino groups on an adsorbent composed of hydrotalcite. We found that there was something, and came to complete the present invention.
  • Step (A) Step of obtaining a solution by dissolving the compound represented by the formula [1] in an organic solvent having a Hildebrand solubility parameter of 8 to 10 (cal / cm 3 ) 1/2.
  • Step (A) Step of obtaining a solution by dissolving the compound represented by the formula [1] in an organic solvent having a Hildebrand solubility parameter of 8 to 10 (cal / cm 3 ) 1/2.
  • Z is a residue obtained by removing the active hydrogen group from a compound having 2 to 5 active hydrogen groups.
  • A is an amino group Y 1 and Y 2 are independently ether bond, amide bond, ester bond, urethane bond, carbonate bond, secondary amino group, thioether bond, disulfide bond, thioester bond or alkylene group containing these.
  • a and b are integers that satisfy 0 ⁇ a ⁇ 4, 0 ⁇ b ⁇ 4 and 1 ⁇ a + b ⁇ 4)
  • the production method of the present invention can easily provide high quality polyethylene glycol compounds suitable for pharmaceutical use on an industrial scale.
  • Example 1-1 The HPLC chromatogram of the raw material (before purification) of Example 1-1 is shown.
  • the HPLC chromatogram after purification of Example 1-1 is shown.
  • the details of the present invention are a method for purifying a polyethylene glycol compound having one amino group represented by the general formula [1] by a treatment step including the following operations.
  • the active hydrogen group is a functional group having active hydrogen. Examples of the active hydrogen group include a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, a secondary amino group, and a thiol group.
  • the residue Z is a dehydroxyl residue, and when the active hydrogen group is an amino group, a secondary amino group or a thiol group, the residue Z is dehydrated. It is an elementary residue.
  • Specific examples of the compound having 2 to 5 active hydrogen groups include ethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, isopropylene glycol, butylene glycol. , Tetramethylene glycol, trimethylolpropane, glycerin, diglycerin, triglycerin, pentaerythritol, xylitol and other polyhydric alcohols, or amino acids and peptides with amino, carboxyl or thiol groups such as lysine and glutamate, or Examples thereof include compounds such as organic amines and organic carboxylic acids.
  • Y 1 is a linking group between residues Z and A, and is not particularly limited as long as it is a covalent bond.
  • Y 1 and Y 2 each have an ether bond, an amide bond, an ester bond, a urethane bond, a carbonate bond, a secondary amino group, a thioether bond, a disulfide bond, a thioester bond, or an alkylene group which may contain these. Can be mentioned.
  • alkylene group moiety examples include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, an isopropylene group, a butylene group, an isobutylene group, a pentylene group, an isopentylene group, a hexylene group and the like, and these may be branched.
  • A represents an amino group.
  • Polymer is a straight or branched polyethylene glycol chain.
  • the branched polyethylene glycol chain is a polyethylene glycol chain branched into two or more chains via a linker in the middle, and may have a plurality of branch points.
  • An example is a polyethylene glycol chain branched into two or more chains with a polyhydric alcohol such as glycerin as shown in the following formula (i) as a branching point.
  • n1 and n2 are 1 to 1,000, preferably 100 to 1,000.
  • the weight average molecular weight of the polyethylene glycol compound is not particularly limited, but is preferably 2,000 to 100,000, and more preferably 2,000 to 80,000.
  • l 0 or 1
  • m 0 or 1
  • a and b are integers that satisfy 0 ⁇ a ⁇ 4, 0 ⁇ b ⁇ 4 and 1 ⁇ a + b ⁇ 4.
  • the step (A) is a step of obtaining a solution by dissolving the compound represented by the formula [1] in an organic solvent having a Hildebrand solubility parameter of 8 to 10 (cal / cm 3 ) 1/2.
  • an organic solvent having a Hildebrand solubility parameter of 8 to 10 (cal / cm 3 ) 1/2 is used. If the Hildebrand solubility parameter of this organic solvent is less than 8, the polyethylene glycol compound is not dissolved, and if it exceeds 10, there is a risk of desorption or elution of metal components from the adsorbent, which is not preferable.
  • the Hildebrand solubility parameter of this organic solvent is preferably 8.5 to 9.5, and more preferably 8.5 to 9.0.
  • the organic solvent is preferably an organic solvent selected from toluene, xylene, benzene, chloroform and dichloromethane, more preferably toluene and chloroform, and even more preferably toluene.
  • step (A) when the amount of the organic solvent with respect to 1 part by mass of the compound of the formula [1] is W and the weight average molecular weight of the compound represented by the formula [1] is M, 2.0 M ⁇ 10 -4. It is preferable to satisfy +2.0 ⁇ W ⁇ 50, and it is more preferable to satisfy 2.0M ⁇ 10 -4 + 2.0 ⁇ W ⁇ 30.
  • the polyethylene glycol compound is dissolved using the above organic solvent.
  • the order of charging into the processing container may be either a polyethylene glycol compound or an organic solvent. Heating may be required depending on the molecular weight of the polyethylene glycol compound, and the method is not particularly limited, but in general, it can be dissolved by heating to 30 ° C. or higher.
  • step (B) 0.1 to 1 part by mass of an adsorbent composed of hydrotalcite having a specific surface area of 50 to 200 m 2 / g is mixed with the solution with respect to 1 part by mass of the compound of the formula [1]. This is the process of preparing the slurry.
  • the adsorbent in step (B) comprises at least one hydrotalcite selected from the group consisting of compounds having the following general formula.
  • M 2+ is a divalent metal ion
  • M 3+ is a trivalent metal ion
  • n represents indicates the valency of the anion of A n-
  • x 1 And a indicate the range of 0 ⁇ x 1 ⁇ 0.5 and 0 ⁇ a ⁇ 1, respectively.
  • M 2+ is a divalent metal ion
  • M 3+ is a trivalent metal ion
  • divalent ions Mg, Ca or Zn as M 2+ preferably trivalent ions of Al or Fe as M 3+, as A n- is OH, ClO 4, NO 3, SO 4, CO 3, SiO 3 , HPO 4 , PO 4 or CH 3 COO can be mentioned.
  • M 2+ is Mg
  • a M 3+ is Al
  • hydrotalcite A n- is CO 3 are preferred.
  • STABIACE HT-1 of the STABIACE HT series manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd. Mg 0.67 Al 0.33 (OH) 2 (CO 3 ) 0.17 ⁇ 0.5H 2 O
  • STABIACE HT-P Mg 0.69 Al 0.31 (OH) 2 (CO 3 ) 0.15 ⁇ 0.54H 2 O
  • Kyoward 500 Mg 0.75 Al 0.25 (OH ) 2 (CO 3) 0.13 ⁇ a H 2 O, 0.50 ⁇ a ⁇ 0.63)
  • Kyoward 1000 Mg 0.69 Al 0.31 (OH) 2 (CO 3 ) 0.15 ⁇ a H 2 O, 0.46 ⁇ a ⁇ It can be obtained from the market as 0.62) and the like.
  • Kyoward 300 is preferable.
  • the above adsorbent may be used alone or in combination.
  • the amount of the adsorbent is preferably in the range of 0.1 to 1.0 parts by mass with respect to 1 part by mass of the compound represented by the formula [1]. If the amount of the adsorbent is less than 0.1 parts by mass, a sufficient purification effect cannot be obtained, and if the amount of the adsorbent is more than 1 part by mass, polyethylene glycol is added to the filtered cake when the treated slurry solution is filtered. The compound remains and the yield decreases. More preferably, the amount of the adsorbent is 0.1 to 0.5 parts by mass.
  • the processing temperature in the step (B) is preferably 25 to 60 ° C. At a temperature lower than 25 ° C., the viscosity of the solution is high and the purification efficiency is poor. Further, since crystals are precipitated depending on the structure and molecular weight of the polyethylene glycol compound, 25 ° C. or higher is preferable. A more preferable temperature range is 40 to 60 ° C.
  • the processing time in the step (B) is preferably between 0.1 and 24 hours.
  • the atmosphere in which this operation is performed is not particularly limited, but preferably, it can be performed in the presence of an inert gas such as nitrogen for the purpose of minimizing oxidation.
  • the apparatus is not particularly limited, but it can also be carried out in a pressure-resistant container in consideration of operation under nitrogen and in a closed state where oxidative deterioration is unlikely to occur.
  • Step of recovering the polyethylene glycol compound from the slurry This step is a step of removing the adsorbent and the solvent from the adsorption treatment solution (slurry) of the step (B) and isolating the target polyethylene glycol compound.
  • the method for removing the adsorbent is not particularly limited, but generally, the adsorbent is removed by vacuum filtration or pressure filtration. At this time, it is desirable to heat the filter in advance at the same temperature as the treatment temperature in step (B) for the purpose of preventing crystal precipitation due to a decrease in temperature during filtration. After filtration, the polyethylene glycol compound of interest is contained in the filtrate.
  • the treatment step after removal of the adsorbent is not particularly limited, but typically cools a solution containing a polyethylene glycol compound, or a hydrocarbon such as hexane or cyclohexane, or a higher alcohol such as isopropanol.
  • An ether such as diethyl ether or methyl tert-butyl ether can be added as a poor solvent to crystallize the polyethylene glycol compound, filter it, and then dry it for isolation. It is also possible to remove the solvent by removing the solvent and dry-solidify the polyethylene glycol compound for isolation.
  • the present invention will be described in more detail based on Examples.
  • the fluorescent substance was bound to the amino group by derivatization using the analytical method A or B shown below, and then the measurement was carried out by RP-HPLC.
  • Analytical method A Sample 100 mg and 6- [[7- (N, N-dimethylaminosulfonyl) -2,1,3-benzoxadiazole-4-yl] amino] succinimidyl hexanoate: 11.3 mg, toluene 4 mL, acetonitrile 1 mL It was charged into a 9 mL screw tube and dissolved at 25 ° C. To this, 5.5 ⁇ L of N-methylmorpholine was added, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 1 hour. After the reaction, it was diluted with ethyl acetate and crystallized with hexane. The precipitated crystals were separated by filtration, vacuum dried, and a sample for analysis was collected.
  • Analytical method B To 300 mg of 3,5-dinitrobenzoyl chloride (DNB), 1.5 mL of tetrahydrofuran is added and dissolved to prepare a DNB solution. 10 mg of the sample and 60 ⁇ L of tetrahydrofuran were placed in a 1 mL screw tube and dissolved at 25 ° C. To this, 4 ⁇ L of pyridine and 36 ⁇ L of DNB solution were added, and derivatization was carried out at 40 ° C. for 1 hour. After derivatization was completed, the mixture was diluted with 0.4 mL of a 0.1% trifluoroacetic acid aqueous solution and filtered to prepare a sample for analysis.
  • DNB solution 3,5-dinitrobenzoyl chloride
  • Analytical method B Thermo Fisher Ultimate 3000 was used as the HPLC system.
  • Mobile phase B 0.1% solution of acetonitrile with trifluoroacetic acid
  • Gradient condition 0 minutes Mobile phase A: Mobile phase B 70: 30 30 minutes
  • Mobile phase A: Mobile phase B 50:50 30.1 minutes
  • Mobile phase A: Mobile phase B 5:95 35 minutes
  • Mobile phase A: Mobile phase B 5:95 Flow velocity: 0.6min
  • HPLC measured values were obtained by dividing the main peak derived from the target monofunctional body and the derivatized polyfunctional PEG peak perpendicular to the baseline, and for each peak obtained.
  • the polyfunctional PEG content was calculated from the area value by the following formula.
  • Analytical method A detects impurities represented by the following formula (ii), and analytical method B detects impurities represented by the following formula (iii).
  • Z is a residue obtained by removing the active hydrogen group from a compound having 2 to 5 active hydrogen groups.
  • A is an amino group Y 1 and Y 2 are independently ether bond, amide bond, ester bond, urethane bond, carbonate bond, secondary amino group, thioether bond, disulfide bond, thioester bond or alkylene group containing these.
  • a'and b are integers that satisfy 1 ⁇ a' ⁇ 4, 0 ⁇ b ⁇ 4 and 1 ⁇ a'+ b ⁇ 4)
  • Example 1-1 Branched polyethylene glycol compound having two polyethylene glycol chains in the glycerin skeleton represented by the following formula (iv) (weight average molecular weight: 20,000, bifunctional PEG content: 1.3%, trifunctional PEG content: undetected) ) 100 g and 1150 g of toluene were charged into a 2 L four-necked flask, a three-one motor, a cooling tube, and a nitrogen blowing tube were attached, and the mixture was melted at 50 ° C. using a water bath. To this, 30 g of Kyoward 300 (Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.) was added, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 1 hour.
  • Kyoward 300 Kyoward 300
  • Example 1-2 to 1-3 Using the same raw materials as in Example 1-1, Kyoward 300 was changed to the adsorbent shown in the table below in the same manner. The results are shown below. In the table below, Kyoward is abbreviated as "KW”.
  • Kyoward 700 which is aluminum silicate, had the effect of removing bifunctional PEG because it was an acidic adsorbent, but the yield was significantly reduced because the target substance was also adsorbed.
  • inorganic oxides such as alumina and inorganic salts such as magnesium sulfate had no purification effect.
  • Example 2 10 g of a branched polyethylene glycol compound (molecular weight: 40,000, bifunctional PEG content: 1.1%, trifunctional PEG content: not detected) having two polyethylene glycol chains in the glycerin skeleton represented by the formula (iv).
  • 180 g of toluene was charged into a 500 mL four-necked flask, a three-one motor, a cooling tube, and a nitrogen blowing tube were attached, and the mixture was dissolved at 50 ° C. using a water bath.
  • 3 g of Kyoward 300 Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.
  • Example 3 20 g of ⁇ -aminopropyl-, ⁇ -methoxy-polyethylene glycol (molecular weight: 20,000, bifunctional PEG content: 2.8%) and 360 g of toluene represented by the following formula (v) are charged into a 1 L four-necked flask, and three-one. A motor, a cooling tube, and a nitrogen blowing tube were attached and melted at 50 ° C. using a water bath. Kyoward 300: 6 g was added thereto, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 1 hour. Then, the filtrate was recovered by filtration, and after concentration, hexane was added to precipitate crystals. The precipitated crystals were separated by filtration, vacuum dried, and the crystals were recovered (yield 82%). As a result of RP-HPLC analysis by Analytical Method A, the bifunctional PEG content of the sample was 0.5%.
  • Example 4 10 g of ⁇ -aminopropyl-, ⁇ -methoxy-polyethylene glycol (molecular weight: 2,000, bifunctional PEG content: 1.8%) and 45 g of toluene represented by the formula (v) were charged into a 300 mL four-necked flask, and three-one motor was used. , A cooling tube and a nitrogen blowing tube were attached, and the mixture was dissolved under nitrogen at 40 ° C. using a water bath. Kyoward 300: 3 g was added thereto, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 30 minutes. Then, the filtrate was recovered by filtration, and after concentration, hexane was added to precipitate crystals. The precipitated crystals were separated by filtration, vacuum dried, and the crystals were recovered (yield 84%). As a result of RP-HPLC analysis by Analytical Method B, the bifunctional PEG content of the sample was 0.9%.
  • a high quality polyethylene glycol compound suitable for pharmaceutical use can be easily provided on an industrial scale.

Abstract

(A)工程および(B)工程を有することを特徴とする、式[1]のポリエチレングリコール化合物の精製方法。 (A)工程:式[1]の化合物を、ヒルデブランド溶解パラメータが8~10(cal/cm3)1/2である有機溶剤に溶解させることで溶液を得る工程 (B)工程:式[1]の化合物1質量部に対して、比表面積が50~200m2/gであるハイドロタルサイトからなる0.1~1質量部の吸着剤を前記溶液に混合することでスラリーを調製する工程(式[1]中、Zは、2~5個の活性水素基を有する化合物から前記活性水素基を除いた残基であり、Aはアミノ基であり、Y1及びY2は、それぞれ独立して、エーテル結合、アミド結合、エステル結合、ウレタン結合、カーボネート結合、2級アミノ基、チオエーテル結合、ジスルフィド結合、チオエステル結合またはこれらを含むアルキレン基であり、Polymerはポリエチレングリコール鎖を表し、Xは、炭素数1~7の炭化水素基、炭素数3~9のアセタール基、水酸基、水酸基の保護基、カルボキシル基、カルボキシル基の保護基、チオール基、チオール基の保護基、シアノ基またはこれらを含むアルキレン基であり、l及びmは、それぞれl=1または0、m=1または0であり、a及びbは0≦a≦4、0≦b≦4かつ1≦a+b≦4を満たす整数である)

Description

ポリエチレングリコール化合物の精製方法
 本発明は、医薬用途に好ましく用いられるアミノ基を一つ有するポリエチレングリコール化合物の精製方法に関するものである。更に詳しくは、本発明は、ドラッグデリバリーシステムにおける化学修飾用途の高分子量の活性化ポリエチレングリコールであり、かつその原料として用いられる高純度なアミノ基を一つ有するポリエチレングリコール化合物を得る精製方法である。
 本発明は、ポリペプチド、酵素、抗体やその他低分子薬剤や遺伝子、オリゴ核酸などを含む核酸化合物、核酸医薬やその他の生理活性物質の修飾、または、リポソーム、ポリマーミセル、ナノパーティクルなどのドラッグデリバリーシステムキャリアへの応用を含む医薬用途に特に適する。
 ポリエチレングリコール(PEG)は、ドラッグデリバリーシステムにおけるスタンダードな担体として広く知られており、非常に有用で欠かすことのできない素材である。生理活性物質やリポソーム等の薬剤に、ポリエチレングリコール化合物を修飾することで、ポリエチレングリコールの高い水和層と立体反発効果により、薬剤が細網内皮系(RES)で捕捉されることや腎臓で排泄されることを抑制し、薬剤の血中滞留性の改善及び抗原性の低減が可能となる。中でも、末端にアミノ基を有するポリエチレングリコール化合物はそれ自身がカルボキシル基を有する薬剤の修飾剤であるとともに、低分子の活性化試薬と反応させることで、末端マレイミド体やアジド体、ヨードアセトアミド体のような他の活性化ポリエチレングリコール化合物を合成する原料や、α-アミノ酸-N-カルボキシ無水物と反応させることで、高分子ミセルを形成するためのブロック共重合体の原料にもなるため、特に重要な素材である。
 このような医薬用途を目的とした活性化ポリエチレングリコール化合物は、これを修飾して製造される薬剤の性能や安全性の観点から不純物の少ないものが求められている。現在、末端にアミノ基を一つ有するポリエチレングリコール化合物には、様々な骨格を持つものが開発されており、その製造方法により副生する不純物は様々であるが、アミノ基を複数有するポリエチレングリコール化合物が不純物として含まれていた場合、薬剤の修飾を行なった際に薬剤の多量化の原因となるため可能な限り低減させることが好ましい。しかし、アミノ基を一つ有するポリエチレングリコール化合物と、不純物であるアミノ基を複数有するポリエチレングリコール化合物はともにポリマーであり、かつイオン性であるアミノ基を有することから、物理化学的性質が類似しており、一般の技術では分離精製が困難である。
 特許文献1においては、イオン交換樹脂を用いたカラムクロマトグラフィーによってアミノ基を一つ有するポリエチレングリコール化合物を精製する方法が記載されている。この方法では溶離液の組成を連続的に変化させることで、アミノ基の数の違いに応じてポリエチレングリコール化合物を分離し精製することが可能である。しかしながら、このようなイオン交換樹脂を使用した精製方法は、原理的に固体表面への相互作用、吸着現象を利用した方法であるため、希薄溶液条件下において大量の樹脂を使用した精製処理が必要である。工程中のポリエチレングリコール化合物の濃度は、分離能の低下を抑えるため1-2%程度と希釈条件でなければならないため、工業的な生産性を十分に満足できるものではない。また、最終的に大量のイオン交換樹脂が廃棄物となり、産業利用上においても問題を有する精製法である。
 特許文献2においては、アミノ基を一つ有するポリエチレングリコール化合物をpH1~3の強酸性水溶液中に溶解させて末端アミノ基をイオン化し、特定の混合有機溶剤を用いて特定の温度範囲で抽出することによって精製する方法が記載されている。この特許においては、イオン化により親水性の高まったアミノ基を有するポリエチレングリコール化合物が水層に分配し、アミノ基を有さないポリエチレングリコール化合物は混合有機層に分配するため、選択的に分離、精製することができる。しかし、この精製法は、アミノ基の有無によってポリエチレングリコール化合物を分離するため、目的物と不純物の両方に1個以上のアミノ基が含まれていた場合、そのアミノ基の数の違いで両者を分離することはできない。
 特許文献3、及び特許文献4においては、水酸基及びカルボキシル基を有するポリエチレングリコール化合物と吸着剤の相互作用を利用してポリエチレングリコール化合物を精製する方法が記載されている。これらの官能基と相互作用する適切な吸着剤を使用すると、官能基数が多いポリエチレングリコールほど吸着剤に優先して吸着されるため、官能基の有無、及び場合によっては官能基数により分離精製することができる。しかし、アミノ基有無及び数で選択的に不純物を除去できるといった記載はない。
日本国特開平8-165343号公報 日本国特開2014-208786号公報 日本国特開2010-254978号公報 日本国特開2011-79934号公報
 このように、末端にアミノ基を1つ有するポリエチレングリコール化合物は、医薬用途において重要な素材であるにも関わらず、工業的に製造容易な方法では得られておらず、多くの課題を有している。
 本発明の課題は、主成分から不純物である多官能体を削減し、末端にアミノ基を1つ有するポリエチレングリコール化合物を工業的に実施可能な方法にて高効率で純度良く精製することである。
 本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ハイドロタルサイトからなる吸着剤に、塩基性であるアミノ基を複数有するポリエチレングリコール化合物を選択的に吸着除去する効果があることを見出し、本発明を完成させるに至った。
 即ち、本発明は以下に示すとおりである。
 下記(A)工程および(B)工程を有することを特徴とする、式[1]で示されるポリエチレングリコール化合物の精製方法。
 (A)工程: 前記式[1]で示される化合物を、ヒルデブランド溶解パラメータが8~10(cal/cm)1/2である有機溶剤に溶解させることで溶液を得る工程
 (B)工程: 前記式[1]の化合物1質量部に対して、比表面積が50~200m/gであるハイドロタルサイトからなる0.1~1質量部の吸着剤を前記溶液に混合することでスラリーを調製する工程
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002

(式[1]中、
 Zは、2~5個の活性水素基を有する化合物から前記活性水素基を除いた残基であり、
 Aはアミノ基であり、
 Y及びYは、それぞれ独立して、エーテル結合、アミド結合、エステル結合、ウレタン結合、カーボネート結合、2級アミノ基、チオエーテル結合、ジスルフィド結合、チオエステル結合またはこれらを含むアルキレン基であり、
 Polymerはポリエチレングリコール鎖を表し、
 Xは、炭素数1~7の炭化水素基、炭素数3~9のアセタール基、水酸基、水酸基の保護基、カルボキシル基、カルボキシル基の保護基、チオール基、チオール基の保護基、シアノ基またはこれらを含むアルキレン基であり、
 l及びmは、それぞれl=1または0、m=1または0であり、
 a及びbは0≦a≦4、0≦b≦4かつ1≦a+b≦4を満たす整数である)
 本発明によれば、末端にアミノ基を一つ有するポリエチレングリコール化合物にハイドロタルサイトからなる吸着剤を作用させることによって、不純物であるアミノ基を複数有するポリエチレングリコールを選択的に除去することが可能である。したがって、本発明の製造方法は、医薬用途に適した高品質のポリエチレングリコール化合物を工業的スケールで容易に提供することができる。
実施例1-1の原料(精製前)のHPLCクロマトグラムを示す。 実施例1-1の精製後のHPLCクロマトグラムを示す。
 本発明の詳細は、一般式[1]で示される、アミノ基を1つ有するポリエチレングリコール化合物を、以下の操作を含む処理工程により精製する方法である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 Zは、2~5個の活性水素基(-GH)を持つ化合物(Z(GH)n:n=2~5)から活性水素基を除いた残基である。活性水素基とは、活性水素を有する官能基である。活性水素基としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、2級アミノ基、チオール基などを例示できる。活性水素基(GH)が水酸基、カルボキシル基である場合は、残基Zは脱水酸基残基であり、活性水素基がアミノ基、2級アミノ基、チオール基の場合は、残基Zは脱水素残基である。
 2~5個の活性水素基(-GH)を持つ化合物(Z(GH)n:n=2~5)の具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、イソプロピレングリコール、ブチレングリコール、テトラメチレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、ペンタエリスリトール、キシリトールなどの多価アルコール類、またはリジンやグルタミン酸など、アミノ基、カルボキシル基、またはチオール基を持つアミノ酸やペプチド、または有機アミン、有機カルボン酸などの化合物が挙げられる。
 Yは、残基ZとAの間の結合基であり、共有結合であれば特に制限はない。Y及びYは、それぞれ独立して、エーテル結合、アミド結合、エステル結合、ウレタン結合、カーボネート結合、2級アミノ基、チオエーテル結合、ジスルフィド結合、チオエステル結合、またはこれらを含んでもよいアルキレン基が挙げられる。前記アルキレン基部分として好ましいものはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、ブチレン基、イソブチレン基、ペンチレン基、イソペンチレン基、へキシレン基などが挙げられ、これらは分岐していてもよい。
 Aは、アミノ基を表す。
 Polymerは、直鎖または分岐のポリエチレングリコール鎖である。分岐のポリエチレングリコール鎖とは、途中にリンカーを介し、二鎖またはそれ以上に分岐しているポリエチレングリコール鎖であり、分岐点は複数あっても良い。例としては、下記式(i)に示すようなグリセリンなどの多価アルコールを分岐点とし、二鎖、またはそれ以上に分岐しているポリエチレングリコール鎖である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004

(ただし、n1及びn2は1~1,000であり、好ましくは100~1,000である。)
 ポリエチレングリコール化合物の重量平均分子量は、特に制限はないが、好ましくは2,000~100,000であり、更に好ましくは2,000~80,000である。
 l=0または1、m=0または1、a及びbは0≦a≦4、0≦b≦4かつ1≦a+b≦4を満たす整数である。
 以下、各工程を更に詳細に説明する。
(A)工程は、式[1]で示される化合物を、ヒルデブランド溶解パラメータが8~10(cal/cm)1/2である有機溶剤に溶解させることで溶液を得る工程である。
 工程(A)では、ヒルデブランド溶解パラメータが8~10(cal/cm)1/2の有機溶剤を用いる。この有機溶媒のヒルデブランド溶解パラメータが8未満だと、ポリエチレングリコール化合物が溶解せず、10を超えると、脱着や吸着剤からの金属成分の溶出の恐れがあるため好ましくない。この有機溶媒のヒルデブランド溶解パラメータは、好ましくは8.5~9.5であり、より好ましくは8.5~9.0である。この有機溶媒は、トルエン、キシレン、ベンゼン、クロロホルムおよびジクロロメタンから選ばれる有機溶媒が好ましく、更に好ましくはトルエン、クロロホルムであり、より好ましくはトルエンである。
 工程(A)においては、式[1]の化合物1質量部に対する有機溶剤の量をWとし、式[1]で示される化合物の重量平均分子量をMとしたとき、2.0M×10-4+2.0≦W≦50を満たすことが好ましく、2.0M×10-4+2.0≦W≦30を満たすことが更に好ましい。
 上記有機溶剤を用いて、ポリエチレングリコール化合物の溶解を行う。処理容器へ仕込む順番は、ポリエチレングリコール化合物、有機溶剤のどちらからでも良い。ポリエチレングリコール化合物の分子量によっては加温が必要な場合があり、その方法については特に制限はないが、一般的には30℃以上に加温することで溶解することができる。
 工程(B)は、式[1]の化合物1質量部に対して、比表面積が50~200m/gであるハイドロタルサイトからなる0.1~1質量部の吸着剤を溶液に混合することでスラリーを調製する工程である。
 工程(B)の吸着剤は、下記一般式を有する化合物からなる群から選択された少なくとも一種のハイドロタルサイトからなる。
 (M2+1-x 1(M3+ 1(OH)(An- 1 /n・aH
 (式中、M2+は2価金属イオンを示し、M3+は3価金属イオンを示し、An-はn価のアニオンを示し、nはAn-のアニオンの価数を示し、x1およびaはそれぞれ0<x<0.5、0≦a<1の範囲を示す。)
または
 x(M2+)O・y(M3+・z(An-)・b HO 
 (式中、M2+は2価金属イオンを示し、M3+は3価金属イオンを示し、An-はn価のアニオンを示し、nはAn-のアニオンの価数を示し、x、y、z、bはそれぞれ0<x≦10、0<y≦10、0≦z≦10、0≦b≦20の範囲を示す。)
 M2+としてはMg、Ca又はZnの2価イオンが好ましく、M3+としてはAl又はFeの3価イオンが好ましく、An-としてはOH、ClO、NO、SO、CO、SiO、HPO、PO又はCHCOOを挙げることができる。中でもM2+がMgであり、M3+がAlであり、An-がCOであるハイドロタルサイトが好ましい。特に好ましくは(Mg)1-x 1(Al) 1(OH)(CO 1 /2・a HO (0.2≦x≦0.4、0.4≦a≦0.7)、またはxMgO・yAl・z(CO)・b HO (1≦x≦4、0.5≦y≦3、0≦z≦3、0≦b≦10)であり、最も好ましくはxMgO・yAl・z(CO)・b HO (1≦x≦5、0.5≦y≦3、0≦z≦3、0≦b≦10)である。具体的な例としては、堺化学工業(株)製のSTABIACE HTシリーズのSTABIACE HT-1(Mg0.67Al0.33(OH)(CO0.17・0.5HO)、STABIACE HT-P(Mg0.69Al0.31(OH)(CO0.15・0.54HO)、協和化学工業(株)製のキョーワードシリーズのキョーワード300(2.5MgO・Al・0.7CO・a HO、6≦a≦7)、キョーワード500(Mg0.75Al0.25(OH)(CO0.13・a HO、0.50≦a≦0.63)、キョーワード1000(Mg0.69Al0.31(OH)(CO0.15・a HO、0.46≦a≦0.62)等として市場から入手することができる。中でも、キョーワード300が好ましい。
上記吸着剤は単独、または組み合わせて使用してもよい。
 式[1]で示される化合物1質量部に対して、吸着剤の量は0.1~1.0質量部倍の範囲が好ましい。吸着剤の量が0.1質量部未満だと、十分な精製効果が得られず、吸着剤の量が1質量部より多いと、処理後のスラリー溶液をろ過した際にろ過ケーキへポリエチレングリコール化合物が残り歩留りが低下する。更に好ましくは、吸着剤量が0.1~0.5質量部である。
 工程(B)における処理温度としては、25~60℃が好ましい。25℃より低温では、溶液の粘性が高く精製効率が悪くなる。また、ポリエチレングリコール化合物の構造や分子量によっては結晶が析出してしまうため、25℃以上が好ましい。更に好ましい温度範囲としては、40~60℃である。
 工程(B)における処理時間としては、0.1~24時間の間が好ましい。また、この操作を実施する雰囲気は特に限定されないが、好ましくは酸化を最小限に抑えることを目的として、窒素などの不活性ガス存在下にて行うこともできる。また、装置も特に限定されないが、酸化劣化の起きにくい窒素下かつ密閉状態での操作を考慮して耐圧容器にて行うこともできる。
 回収工程:前記スラリーから前記ポリエチレングリコール化合物を回収する工程
 この工程は、上記工程(B)の吸着処理溶液(スラリー)から吸着剤と溶剤の除去を行い、目的のポリエチレングリコール化合物を単離する工程である。吸着剤の除去方法は特に制限はないが、一般的には、減圧濾過、または加圧ろ過によって除去を行う。この際、ろ過時の温度の低下による結晶の析出を予防する目的で予めろ過器を工程(B)の処理温度と同じに加温しておくことが望ましい。ろ過後、目的のポリエチレングリコール化合物は、ろ液に含有される。
 吸着剤除去後の処理工程については、特にこれを限定するものではないが、典型的にはポリエチレングリコール化合物を含む溶液を冷却するか、またはヘキサンやシクロヘキサンなどの炭化水素、イソプロパノールなどの高級アルコール、ジエチルエーテルやメチルtert-ブチルエーテルなどのエーテルを貧溶媒として添加し、ポリエチレングリコール化合物を結晶化させ、ろ別した後に乾燥して単離することができる。また、脱溶剤によって溶剤を除去し、ポリエチレングリコール化合物を乾燥固化して単離することもまた可能である。
 以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明する。なお、例中の化合物中の多官能PEG含量の定量には、以下に示す分析法AまたはBを用いて、誘導体化によりアミノ基に蛍光物質を結合させた後、RP-HPLCにより測定した。
<誘導体化>
 分析法A:
 サンプル100mgと6-[[7-(N,N-ジメチルアミノスルホニル)-2,1,3-ベンゾオキサジアゾール-4-イル]アミノ]ヘキサン酸スクシンイミジル:11.3mgとトルエン4mL、アセトニトリル1mLを9mLスクリュー管に仕込み25℃で溶解した。これにN-メチルモルホリン:5.5μLを添加し、25℃で1時間撹拌を行った。反応後に酢酸エチルで希釈し、ヘキサンにて結晶化させた。析出した結晶をろ別し、真空乾燥を行い、分析用試料を回収した。
 分析法B:
 3,5-ジニトロベンゾイルクロリド(DNB)300mgにテトラヒドロフラン1.5mLを添加し、溶解させてDNB溶液を調整する。サンプル10mgとテトラヒドロフラン60μLを1mLスクリュー管に仕込み25℃で溶解した。これにピリジン4μLとDNB溶液36μLを添加し、40℃で1時間誘導体化を行った。誘導体化終了後、0.1%トリフルオロ酢酸水溶液0.4mLで希釈し、ろ過して分析用試料とした。
<RP-HPLCの分析方法>
 分析法A:
 HPLCシステムとしてはalliance(Waters)を用い、下記条件にて測定を行った。
 移動相
 移動相D: 1mmol/L 塩酸/アセトニトリル(2/1)
 移動相A: 1mmol/L 塩酸/アセトニトリル(1/1)
 グラジエント条件
 0分 移動相D:移動相A=100:0
22分 移動相D:移動相A=0:100
24分 移動相D:移動相A=0:100
26分 移動相D:移動相A=100:0
35分 移動相D:移動相A=100:0
 流速: 1ml/min
 カラム:apHera C4,φ4.6mm, 15cm(SUPELCO)
 カラム温度:33℃(分子量2万の場合)又は25℃(分子量4万の場合)
 検出器:蛍光検出器(ex384nm、em520nm)
 サンプル濃度:1mg/mL
 注入量:50μl(分子量2万の場合)又は20μl(分子量4万の場合)
 分析法B:
 HPLCシステムとしてはThermo Fisher Ultimate 3000を用いた。
 移動相:
 移動相A:0.1% トリフルオロ酢酸水溶液
 移動相B: 0.1% トリフルオロ酢酸アセトニトリル溶液
 グラジエント条件
 0分    移動相A:移動相B=70:30
 30分   移動相A:移動相B=50:50
 30.1分 移動相A:移動相B=5:95
 35分   移動相A:移動相B=5:95
 流速:   0.6min
 カラム:Sun Shel HFC 18-30, φ3mm,15cm
 カラム温度:50℃
 検出器:UV検出器(220nm)
 サンプル濃度:20mg/mL
 注入量:5μL
 分析法A、BともにHPLC測定値には、目的物である1官能体に由来するメインピークと誘導体化された多官能PEGピークをベースラインに対して垂直に分割し、得られた各ピークの面積値から下記式により多官能PEG含量を算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 分析法Aでは下記式(ii)、分析法Bでは下記式(iii)で示される不純物を検出している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 (式(ii)、(iii)中、
 Zは、2~5個の活性水素基を有する化合物から前記活性水素基を除いた残基であり、
 Aはアミノ基であり、
 Y及びYは、それぞれ独立して、エーテル結合、アミド結合、エステル結合、ウレタン結合、カーボネート結合、2級アミノ基、チオエーテル結合、ジスルフィド結合、チオエステル結合またはこれらを含むアルキレン基であり、
 Polymerはポリエチレングリコール鎖を表し、
 Xは、炭素数1~7の炭化水素基、炭素数3~9のアセタール基、水酸基、水酸基の保護基、カルボキシル基、カルボキシル基の保護基、チオール基、チオール基の保護基、シアノ基またはこれらを含むアルキレン基であり、
 l及びmは、それぞれl=1または0、m=1または0であり、
 a’及びbは1≦a’≦4、0≦b≦4かつ1≦a’+b≦4を満たす整数である)
(実施例1-1)
 下記式(iv)に示すグリセリン骨格に2本のポリエチレングリコール鎖を有する分岐型のポリエチレングリコール化合物(重量平均分子量:20,000、2官能PEG含量:1.3%、3官能PEG含量:不検出)100gとトルエン1150gを2L四つ口フラスコに仕込み、スリーワンモーター、冷却管、窒素吹き込み管を取り付け、ウォーターバスを使用して50℃で溶解した。これにキョーワード300(協和化学工業)30gを添加し、50℃で1時間撹拌を行った。その後、ろ過によりろ液を回収し、濃縮後ヘキサンを加えて結晶を析出させた。析出した結晶をろ別し、真空乾燥を行い、結晶を回収した(収率91%)。
 分析法AによるRP-HPLC分析の結果、2官能PEG含量は0.1%であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(実施例1-2~1-3)
 実施例1-1と同じ原料を用いて同様の方法で、キョーワード300を以下の表に示す吸着剤に変更して行なった。以下に結果を示す。下記表において、キョーワードを「KW」と略す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 以上の結果から、ハイドロタルサイト類であるキョーワード300、キョーワード500、キョーワード1000にはいずれも2官能PEG除去効果があり、中でも300が最も効果が高く、かつ歩留も良好であった。
(比較例1-1~1-3)
 実施例1-1と同じ分岐型のポリエチレングリコール化合物(重量平均分子量:20,000、2官能PEG含量:1.4%、3官能PEG含量:不検出)を用いて同様の方法で、キョーワード300を以下の表に示す無機塩類に変更して行なった。以下に結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 以上の結果から、ケイ酸アルミニウムであるキョーワード700では、酸性吸着剤であるため2官能PEGを除去する効果はあったものの、目的物も共に吸着されたため、歩留りが著しく低下した。一方、アルミナのような無機酸化物や硫酸マグネシウムなどの無機塩類では精製効果はなかった。
(実施例1-4~1-5)
 実施例1-1と同じ原料を用いて同様の方法で、キョーワード300を以下の表に示す量に変更して行なった。以下に結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 以上の結果より、やや効率は低下するものの、0.1質量倍でも2官能PEGを除去する効果があることがわかった。また、0.1~0.4質量倍の間で歩留りの低下はほとんどみられていなかった。
(実施例2)
 式(iv)に示すグリセリン骨格に2本のポリエチレングリコール鎖を有する分岐型のポリエチレングリコール化合物(分子量:40,000、2官能PEG含量:1.1%、3官能PEG含量:不検出)10gとトルエン180gを500mL四つ口フラスコに仕込み、スリーワンモーター、冷却管、窒素吹き込み管を取り付け、ウォーターバスを使用して50℃で溶解した。これにキョーワード300(協和化学工業)3g添加し、50℃で1時間撹拌を行った。その後、ろ過によりろ液を回収し、濃縮後ヘキサンを加えて結晶を析出させた。析出した結晶をろ別し、真空乾燥を行い、結晶を回収した(収率86%)。
 分析法AによるRP-HPLC分析の結果、2官能PEG含量は0.1%未満(0.03%)であった。
(実施例3)
 下記式(v)に示すα-アミノプロピル-, ω-メトキシ-ポリエチレングリコール(分子量:20,000、2官能PEG含量:2.8%)20gとトルエン360gを1L四つ口フラスコに仕込み、スリーワンモーター、冷却管、窒素吹き込み管を取り付け、ウォーターバスを使用して50℃で溶解した。これにキョーワード300:6g添加し、50℃で1時間撹拌を行った。その後、ろ過によりろ液を回収し、濃縮後ヘキサンを加えて結晶を析出させた。析出した結晶をろ別し、真空乾燥を行い、結晶を回収した(収率82%)。
 分析法AによるRP-HPLC分析の結果、試料の2官能PEG含量は0.5%であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(実施例4)
 式(v)に示すα-アミノプロピル-, ω-メトキシ-ポリエチレングリコール(分子量:2,000、2官能PEG含量:1.8%)10gとトルエン45gを300mL四つ口フラスコに仕込み、スリーワンモーター、冷却管、窒素吹き込み管を取り付け、ウォーターバスを使用して窒素下40℃で溶解した。これにキョーワード300:3gを添加し、40℃で30分撹拌を行った。その後、ろ過によりろ液を回収し、濃縮後ヘキサンを加えて結晶を析出させた。析出した結晶をろ別し、真空乾燥を行い、結晶を回収した(収率84%)。
 分析法BによるRP-HPLC分析の結果、試料の2官能PEG含量は0.9%であった。
 本発明により、医薬用途に適した高品質のポリエチレングリコール化合物を工業的スケールで容易に提供することができる。
 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
 本出願は、2019年12月27日出願の日本特許出願(特願2019-237880)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
 

Claims (1)

  1.  下記(A)工程および(B)工程を有することを特徴とする、式[1]で示されるポリエチレングリコール化合物の精製方法。
     (A)工程: 前記式[1]で示される化合物を、ヒルデブランド溶解パラメータが8~10(cal/cm)1/2である有機溶剤に溶解させることで溶液を得る工程
     (B)工程: 前記式[1]の化合物1質量部に対して、比表面積が50~200m/gであるハイドロタルサイトからなる0.1~1質量部の吸着剤を前記溶液に混合することでスラリーを調製する工程
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001

    (式[1]中、
     Zは、2~5個の活性水素基を有する化合物から前記活性水素基を除いた残基であり、
     Aはアミノ基であり、
     Y及びYは、それぞれ独立して、エーテル結合、アミド結合、エステル結合、ウレタン結合、カーボネート結合、2級アミノ基、チオエーテル結合、ジスルフィド結合、チオエステル結合またはこれらを含むアルキレン基であり、
     Polymerはポリエチレングリコール鎖を表し、
     Xは、炭素数1~7の炭化水素基、炭素数3~9のアセタール基、水酸基、水酸基の保護基、カルボキシル基、カルボキシル基の保護基、チオール基、チオール基の保護基、シアノ基またはこれらを含むアルキレン基であり、
     l及びmは、それぞれl=1または0、m=1または0であり、
     a及びbは0≦a≦4、0≦b≦4かつ1≦a+b≦4を満たす整数である)
     
PCT/JP2020/047604 2019-12-27 2020-12-21 ポリエチレングリコール化合物の精製方法 WO2021132124A1 (ja)

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