アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法
【課題】ホスゲンを用いずに、簡便な方法でアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を高収率で得ることができる製造法を提供すること。
【解決手段】アミノ酸またはその誘導体と、下記式（１）で表される化合物とを反応させるアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法。
【化１】
（式中、Ｒ１,Ｒ２は、同一または異なる電子吸引性置換基を示し、互いに独立して置換されていても良いアシル基、置換されていても良いアルキルオキシカルボニル基、置換されていても良いパーフルオロアルキル基、置換されていても良いパークロロアルキル基、シアノ基、ハロゲン原子、またはニトロ基を示し、ａ，ｂは同一または異なり、１〜５の数である。）
【解決手段】アミノ酸またはその誘導体と、下記式（１）で表される化合物とを反応させるアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法。
【化１】
（式中、Ｒ１,Ｒ２は、同一または異なる電子吸引性置換基を示し、互いに独立して置換されていても良いアシル基、置換されていても良いアルキルオキシカルボニル基、置換されていても良いパーフルオロアルキル基、置換されていても良いパークロロアルキル基、シアノ基、ハロゲン原子、またはニトロ基を示し、ａ，ｂは同一または異なり、１〜５の数である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法に関する。詳しくは、ホスゲンを用いることなく、安全に高収率でアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物は、アミノ酸からポリペプチドを得るための中間原料として用いられている。
一般に、アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の合成法としては、1906年にLeuchsによって見出された方法（Ber. Dtsch. Chem. Ges., 1906, 39, 857-859）、Curtiusらの方法（J. Prakt. Chem., 1930, 125, 211-302）、Fuchs-Farthing法（Nature(London), 1950, 165, 647. J. Chem. Soc., 1951, 3218-3222）が知られている。中でも、アミノ酸とホスゲンとの反応によって高収率でアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物が得られるFuchs-Farthing法はその主流となっている。
しかしながら、ホスゲンはきわめて毒性の強いガスであるため、環境問題、安全性の観点からその取り扱いには厳重な注意が必要である。そのため、ホスゲンの使用は厳しく制限され、アミノ酸−N-カルボキシ無水物の工業的利用を制約している。
【０００３】
ホスゲンを用いないアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の合成に関しては、以下に示す如く、いくつかの研究例がある。
（I）アミノ酸とＮ，Ｎ‐カルボニルジイミダゾールとの反応によってアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を製造する方法（特許文献１：米国特許第５３５９０８６号明細書）。
（II）N‐カルバモイルアミノ酸とNO/O2混合ガスとの反応によってアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を製造する方法（非特許文献１：Tetrahedron Letters, 1996, 37, 9043）。
（III）アミノ酸と二酸化炭素とを超臨界状態で反応させることでアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を製造する方法（特許文献２：特開平１１‐２９５６０号公報）。
（IV）遷移金属触媒の存在下でのアルデヒドと一酸化炭素との反応でアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を製造する方法（特許文献３：特開２０００‐３２７６６６号公報）。
（V）アミノ酸とジ‐tert‐ブチルトリカーボネートとの反応によってアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を製造する方法（特許文献４：特開２００２‐３２２１６０号公報、非特許文献３：Macromolecules 2004, 37, 251）。
（VＩ）Ｎ‐ニトロフェニルクロロホーメートとＮ-ヒドロキシスクシンイミドとの反応によって得られたＮ‐（４‐ニトロフェニノキシカルボニルオキシ）スクシンイミドをアミノ酸と反応させてＮ‐（４‐ニトロフェニノキシカルボニル）アミノ酸を得て、Ｎ‐（４‐ニトロフェニノキシカルボニル）アミノ酸からアミノ酸アミドを合成する中間体としてアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を経由する方法（非特許文献２：Chemistry Letters, 2003, 32, 830）。
【０００４】
しかしながら（Ｉ）の方法は、N-[1(S)-エトキシカルボニル-3-フェニルプロピル]-L-アラニンとＮ，Ｎ‐カルボニルジイミダゾールとの反応からN-[1(S)-エトキシカルボニル-3-フェニルプロピル]-L-アラニン−Ｎ−カルボキシ無水物をAngiotensin converting enzyme inhibitor中間体として合成した例である。この方法は、アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物として単離していないこと、また、アミノ酸としてＮ-[1(S)-エトキシカルボニル-3-フェニルプロピル]-L-アラニンのみしか実施していないことなどが問題として残されている。（II）の方法は、中間体として非常に危険なニトロソウレア体を経由するために工業的には難点を伴う。（III）の方法は、超臨界状態を作るために大規模な設備を要することから、実用的とは言いがたい。（IV）の方法は、光学活性なアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を得ることが出来ないことが課題として残る。（V）の方法は、ジ‐tert‐ブチルトリカーボネートの合成に現状ではホスゲンあるいはホスゲンと同様に有毒なトリホスゲンを用いるため、工業化には課題を残している。（ＶＩ）の方法は、Ｎ‐ニトロフェニルクロロホーメート合成の原料としてホスゲンを用いている。さらに、中間体であるアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の単離は行っていない。
以上のように、従来知られている方法は、毒性の高い原料の使用、光学活性なアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を得られないなどの問題があり、これらの問題を克服したアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の合成法は従来知られていなかった。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５３５９０８６号明細書
【非特許文献１】Tetrahedron Letters, 1996, 37, 9043.
【特許文献２】特開平１１‐２９５６０号公報
【特許文献３】特開２０００‐３２７６６６号公報
【特許文献４】特開２００２‐３２２１６０号公報
【非特許文献２】Chemistry Letters, 2003, 32, 830.
【非特許文献３】Macromolecules 2004, 37, 251.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ホスゲンを使用しないプロセスで、かつ工業的に応用可能なアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、アミノ酸またはその誘導体と、下記式（１）で表される化合物とを反応させることを特徴とするアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法に関する。
【０００８】
【化１】
【０００９】
（式中、Ｒ１,Ｒ２は、同一または異なる電子吸引性置換基を示し、互いに独立して置換されていても良いアシル基、置換されていても良いアルキルオキシカルボニル基、置換されていても良いパーフルオロアルキル基、置換されていても良いパークロロアルキル基、シアノ基、ハロゲン原子、またはニトロ基を示し、ａ，ｂは同一または異なり、１〜５の整数である。）
【００１０】
さらに、本発明は、下記式（２）のアミノ酸エステル
【００１１】
【化２】
【００１２】
（式中、Ｒ３,Ｒ４は、互いに独立して水素原子、置換されていても良いアルキル基、置換されていても良いシクロアルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていても良いヘテロ環を示す。また、Ｒ３およびＲ４は結合してシクロアルキル基を形成しても良く、さらにそのシクロアルキル基は縮合環として芳香環またはヘテロ環を有していても良い。Ｒ５は、置換されていても良いアルキル基、置換されていても良いシクロアルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていても良いヘテロ環、または通常用いられるエステルの保護基を示す。Ｒ６は、水素原子、置換されていても良いアルキル基、置換されていても良いシクロアルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていても良いヘテロ環、または通常用いられるアミノ酸の保護基を示す。）
に、上記式（１）で表される化合物を添加して反応させ、下記式（３）で表されるアミノ酸エステル−カルバメート体
【００１３】
【化３】
【００１４】
（式中、Ｒ1，ａはそれぞれ上記式（１）記載のＲ1，ａに同じで、上記式（１）記載のＲ2，bであってもよく、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６はそれぞれ上記式（２）のＲ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６に同じ。）
を得て、当該アミノ酸エステル‐カルバメート体にエステル脱保護剤を添加することにより得られる生成物を採取することにより、下記式（４）で表されるアミノ酸−カルバメート体
【００１５】
【化４】
【００１６】
（式中、Ｒ1，ａはそれぞれ上記式（１）記載のＲ1，ａに同じで、上記式（１）記載のＲ2，bであってもよく、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ６はそれぞれ上記式（２）のＲ３，Ｒ４，Ｒ６に同じ。）
を得て、当該アミノ酸‐カルバメート体を加熱することにより得られる生成物を採取することを特徴とするアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法に関する。
本発明では、さらに反応助剤の存在下に反応を行うことが好ましい。
ここで、反応助剤としては、イオン交換樹脂、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化クロムなどの固体塩基化合物、ゼオライト類、アルミノシリケート類などの表面酸点を有する無機酸化物（塩）、およびモレキュラーシーブ類、珪藻土、シリカゲルなどの水分吸着不活性化機能を有する固体化合物の群から選ばれた少なくとも１種が好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の製造方法によれば、ホスゲンを用いずに、簡便な方法でアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を高収率で得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、アミノ酸と上記式（１）で表される化合物（カーボネート化合物）との反応によって、アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物が得られることを見出したものである。
【００１９】
本発明におけるアミノ酸としては、例えば、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、プロリン、ヒスチジン、メチオニン、システイン、シスチン、アルギニン、リジン、セリン、トレオニン、グルタミン酸、グルタミン、アスパラギン酸、アスパラギンなどの蛋白の主要構成のα‐アミノ酸をはじめ、オルチニン、ノルロイシン、セレノシステイン、システインスルホン酸などが挙げられる。また、β‐アミノ酸、γ‐アミノ酸なども使用目的に応じて使用可能である。
アミノ酸が複数個のカルボキシル基あるいはアミノ基を有するときは、反応に関与するもの以外を保護することが望ましい。保護方法としては、特に限定されないが、カルボキシル基の場合はメチル基、エチル基、ベンジル基、t‐ブチル基などで置換する方法が例示される。アミノ基の場合は、カルボベンジルオキシ基、t‐ブトキシカルボニル基、ベンゾイル基、アセチル基などで置換する方法が例示される。好適に用いられるカルボキシル基保護アミノ酸としては、γ-ベンジル-Ｌ-グルタミン酸などがある。
【００２０】
本発明の製造方法における上記式（１）で表される化合物（カーボネート化合物）は、電子吸引性置換基を有するものであれば特に限定されず用いることができる。ここで、電子吸引性置換基としては、アシル基、アルキルオキシカルボニル基、パーフルオロアルキル基、パークロロアルキル基、シアノ基、ハロゲン原子、またはニトロ基などがあり、置換位置によっては、アルコキシル基も有効である。これらの電子吸引性置換基を複数あるいは混合して有する化合物も好適に用いられる。これらの電子吸引性置換基の中でも、ニトロ基およびハロゲン原子置換基が反応効率の点で特に好適である。さらに、これらの電子吸引性置換基に加えて、その他の置換基が共存することも可能である。その他の置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基などがある。
式（１）で表される化合物の具体例としては、ビス（4‐ニトロフェニル）カーボネート、ビス（２‐ニトロフェニル）カーボネート、ビス（2,4‐ジニトロフェニル）カーボネート、ビス（2,4,6‐トリニトロフェニル）カーボネート、ビス（ペンタフルオロフェニル）カーボネート、ビス（4‐クロロフェニル）カーボネート、ビス（2,4‐ジクロロフェニル）カーボネート、ビス（2,4,6‐トリクロロフェニル）カーボネートなどが例示できる。このような、電子吸引性置換基を有するカーボネート化合物を用いることで、高収率のアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を得ることができる。
本発明の製造方法における式（１）で表される化合物（カーボネート化合物）の使用量は特に限定されないが、アミノ酸またはその誘導体1モルに対して、通常、0.1〜10モル、好ましくは0.5〜５モル、さらに好ましくは0.8〜1.5モルである。
【００２１】
本発明で使用する有機溶媒としては、反応を阻害しない有機溶媒であれば特に限定されず、公知の有機溶媒が使用できる。
本発明で使用できる有機溶媒を具体的に例示すると、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類；クロロホルム、ジクロロメタンなどのハロゲン化脂肪族炭化水素類；酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類；ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類；アセトニトリル、プロピオニトリルなどのニトリル類；ジメチルカーボネートなどのカーボネート類、ヘキサン、石油エーテルなどの脂肪族炭化水素類、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素類などが挙げられる。有機溶媒の使用は必須ではなく、使用量の制限は特に無い。またこれらの溶媒は単一で使用してもよく、２種類以上を混合して使用しても良い。
【００２２】
本発明の製造方法における反応条件は特に限定されない。反応は、通常、大気下で実施可能であるが、使用する化合物や生成物が水分により分解するため、アルゴン、窒素などの不活性気体雰囲気下で実施するのが望ましい。なお、この反応は、常圧、減圧、加圧のいずれの状態でも実施可能である。反応温度としては、通常、−７８〜１２０℃、好ましくは−１０〜１００℃の範囲から選択するのが良い。反応時間は、通常、０．１〜１００時間を要する。
【００２３】
上記反応は、固体化合物、吸着材などの反応助剤を加えることで反応を促進することができる。反応助剤としては、特に限定されないが、イオン交換樹脂、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化クロムなどの固体塩基化合物、ゼオライト類、アルミノシリケート類などの表面酸点を有する無機酸化物（塩）、およびモレキュラーシーブ類、珪藻土、シリカゲルなどの水分吸着不活性化機能を有する固体化合物が挙げられ、１種単独であるいは２種以上を併せて用いることができる。反応助剤を用いることにより、反応系中の微量の水分を除去して本発明の反応を著しく促進させることができると考えられる。
反応助剤の使用量は特に限定されないが、アミノ酸またはその誘導体１００重量部に対して、１〜１，０００重量部、好ましくは１０〜２００重量部である。
また、上記反応は、ルイス酸の存在下でも行うことができる。ルイス酸としては特に限定されないが、チタンテトライソプロポキシド、トリフルオロメタンスルホン酸ランタン、トリス（ペンタフルオロフェニル）ボランなどが例示できる。ルイス酸の使用量は特に限定されないが、アミノ酸またはその誘導体１モルに対して、０．０５〜５モル、好ましくは０．１〜１モルである。
【００２４】
以上のような反応条件で反応を行うことにより、アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物が生成する。
生成したアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物は、通常用いられる方法、例えば、再結晶、カラムクロマトグラフィーなどによって精製される。
【００２５】
有機溶媒への溶解性が乏しいアミノ酸は、式（２）で表されるアミノ酸エステルと式（１）で表されるカーボネート化合物との反応で得られる式（３）で表されるアミノ酸エステル‐カルバメート体を、式（４）で表されるように脱エステル後、環化させ、アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を得る方法で合成する方法が高収率を与えることから好ましく用いられる。
式（２）で表されるアミノ酸エステルは特に限定されないが、アミノ酸エステル‐塩酸塩のようなアミノ酸エステル‐酸塩にアミンなどの塩基化合物を作用させることによって得られるものを使用することができる。ここで、アミノ酸エステル−酸塩としては、アミノ酸エステル塩酸塩、アミノ酸エステル硫酸塩、およびアミノ酸エステルｐ‐トルエンスルホン酸塩などが例示される。式（２）で表されるアミノ酸エステルは、脱保護が容易にできる理由からｔ−ブチルエステルが好ましく用いられる。アミンは、トリエチルアミン、ピリジン、およびイミダゾールなどが例示される。
本発明の製造方法における脱保護剤としては、特に限定されないが、トリフルオロ酢酸、塩酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが例示できる。
【００２６】
本発明の製造方法における環化反応の反応条件は特に限定されない。反応は、通常、大気下で実施可能であるが、使用する化合物や生成物が水分により分解するため、アルゴン、窒素などの不活性気体雰囲気下で実施するのが望ましい。なお、この反応は、常圧、減圧、加圧のいずれの状態でも実施可能である。反応温度としては、通常、−７８〜１２０℃、好ましくは−１０〜１００℃の範囲から選択するのが良い。反応時間は、通常、０．１〜１００時間を要する。この反応は、ルイス酸の存在下でも行うことができる。ルイス酸としては特に限定されないが、チタンテトライソプロポキシド、トリフルオロメタンスルホン酸ランタン、トリス（ペンタフルオロフェニル）ボランなどが例示できる。
このような反応条件で反応を行うことにより、アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物が生成する。
生成したアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物は、通常用いられる方法、例えば再結晶、カラムクロマトグラフィーなどによって精製される。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例を掲げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
【００２８】
実施例１（Ｎ‐カルボキシフェニルアラニン無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL容量の二口丸底フラスコにフェニルアラニン165mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（4−ニトロフェニル）カーボネート304mg(1mmol)を添加し、60℃で27時間撹拌した。
この反応混合物をジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率13％でN‐カルボキシフェニルアラニン無水物が得られていることがわかった。さらに、この反応混合物をカラム単離することにより、19mg(単離収率10％)のＮ‐カルボキシフェニルアラニン無水物を得た。
Ｎ‐カルボキシフェニルアラニン無水物のスペクトルデータ；1H NMR (CDCl3) δ2.98-3.30(m,2H), 4.52-4.55(m,1H,-CH<), 6.21(brs,1H,-NH-), 7.17-7.38(m,5H). 13C NMR (CDCl3) δ37.76, 58.80, 127.98, 129.16, 129.20, 133.81, 151.88, 168.65.
Ｎ‐カルボキシフェニルアラニン無水物の参考文献；Macromolecules 2004, 37, 251．
【００２９】
実施例２（Ｎ‐カルボキシフェニルアラニン無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL容量の二口丸底フラスコにフェニルアラニン165mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（2,4−ジニトロフェニル）カーボネート394mg(1mmol)を添加し、60℃で91時間撹拌した。
この反応混合物をジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率100％でN‐カルボキシフェニルアラニン無水物が得られていることを確認した。
【００３０】
実施例３（Ｎ‐カルボキシフェニルアラニン無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL容量の二口丸底フラスコにフェニルアラニン165mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（ペンタフルオロフェニル）カーボネート396mg(1mmol)を添加し、60℃で60時間撹拌した。
この反応混合物をジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率56％でN‐カルボキシフェニルアラニン無水物が得られていることを確認した。
【００３１】
実施例４（Ｎ‐カルボキシイソロイシン無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL容量の二口丸底フラスコにイソロイシン131mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（4−ニトロフェニル）カーボネート304mg(1mmol)を添加し、60℃で67時間撹拌した。
この反応混合物をジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率32％でN‐カルボキシイソロイシン無水物が得られていることがわかった。さらに、この反応混合物をカラム単離することにより、44mg(単離収率28％)のN‐カルボキシイソロイシン無水物を得た。
N‐カルボキシイソロイシン無水物のスペクトルデータ；1H NMR (CDCl3) δ0.97(t,J=7.4Hz,3H), 1.06(d,J=6.8Hz,3H), 1.32-1.56(m,2H), 1.93-2.03(m,1H), 4.28-4.30(m,1H,-CH<), 7.13(brs,1H,-NH-). 13C NMR (CDCl3) δ11.29, 14.72, 24.18, 37.27, 62.38, 153.51, 168.85.
Ｎ‐カルボキシイソロイシン無水物の参考文献；J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 12919.
【００３２】
実施例５（Ｎ‐カルボキシイソロイシン無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL容量の二口丸底フラスコにイソロイシン131mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（2,4−ジニトロフェニル）カーボネート394mg(1mmol)を添加し、60℃で49時間撹拌した。
この反応混合物を、ジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率90％でN‐カルボキシイソロイシン無水物が得られていることを確認した。
【００３３】
実施例６（Ｎ‐カルボキシイソロイシン無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL容量の二口丸底フラスコにイソロイシン131mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（ペンタフルオロフェニル）カーボネート396mg(1mmol)を添加し、60℃で42時間撹拌した。
この反応混合物を、ジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率69％でN‐カルボキシイソロイシン無水物が得られていることを確認した。
【００３４】
実施例７（Ｎ‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL容量の二口丸底フラスコにγ‐ベンジル‐L‐グルタミン酸237mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（4−ニトロフェニル）カーボネート304mg(1mmol)を添加し、60℃で72時間撹拌した。
この反応混合物をジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率39％でN‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物が得られていることがわかった。さらに、この反応混合物をカラム単離することにより、76mg(単離収率29％)のN‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物を得た。
Ｎ‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物のスペクトルデータ；1H NMR (CDCl3) δ2.07-2.31(m,2H), 2.57-2.61(m,2H), 4.37-4.40(m,1H,>CH-), 5.13(s,2H), 6.69(brs,1H,-NH-), 7.26-7.40(m,5H). 13C NMR (CDCl3) δ26.85, 29.75, 56.87, 67.07, 128.33, 128.55, 128.68, 135.18, 151.92, 169.34, 172.35.
N‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物の参考文献；Macromolecules 2004, 37, 251.
【００３５】
実施例８（Ｎ‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL容量の二口丸底フラスコにγ‐ベンジル‐L‐グルタミン酸237mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（2,4−ジニトロフェニル）カーボネート394mg(1mmol)を添加し、60℃で84時間撹拌した。この反応混合物を、ジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率98％でN‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物が得られていることを確認した。
【００３６】
実施例９（Ｎ‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL量の二口丸底フラスコにγ‐ベンジル‐L‐グルタミン酸237mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（ペンタフルオロフェニル）カーボネート396mg(1mmol)を添加し、60℃で149時間撹拌した。この反応混合物を、ジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率77％でN‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物が得られていることを確認した。
【００３７】
実施例１０
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた２５ｍＬ容量の二口丸底フラスコに、γ‐ベンジル‐L‐グルタミン酸237mg(1mmol)、モレキュラーシーブ４Ａ ２３７ｍｇ、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（２，４−ジニトロフェニル）カーボネート394mg(1mmol)を添加し、60℃で２時間撹拌した。この反応混合物を、ジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率１００％でN‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物が得られていることを確認した。
【００３８】
実施例１１（Ｎ‐カルボキシフェニルアラニン無水物の合成）
窒素雰囲気下、25ｍL容量の丸底フラスコにフェニルアラニンt-ブチルエステル塩酸塩257mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にトリエチルアミン101mg(1mmol)を添加し、室温で1時間撹拌した。この反応混合物をシリンジフィルターで濾過し、フェニルアラニンt-ブチルエステルのテトラヒドロフラン溶液を得た。その溶液にビス（4−ニトロフェニル）カーボネート304mg(1mmol)を添加し、室温で3時間撹拌した。この反応混合物を、ジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率９７％でＮ‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンt‐ブチルエステルが得られていることがわかった。さらに、この反応混合物をカラム単離することにより、352mg(単離収率91％)のN‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンt‐ブチルエステルを得た。
N‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンt‐ブチルエステルのスペクトルデータ；1H NMR (CDCl3) δ1.45(s,9H), 3.19-3.22(m,2H), 4.55-4.61(m,1H), 5.62-5.63(m,1H), 7.21-7.35(m,7H), 8.22-8.25(m,2H).
N‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンt‐ブチルエステルの参考文献；特開平９‐１１８６６２号公報
【００３９】
窒素雰囲気下、10ｍL容量の丸底フラスコにN‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンt‐ブチルエステル193mg(0.5mmol)およびトリフルオロ酢酸５ｍLを添加し、室温で1時間撹拌した。この反応混合物を真空ポンプにて減圧濃縮した後、ジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率96％でＮ‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンが得られていることがわかった。さらに、この反応混合物をカラム単離することにより、160mg(単離収率97％)のN‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンを得た。
N‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンのスペクトルデータ；1H NMR (CDCl3) δ3.18-3.34(m,2H), 4.76-4.81(m,1H),5.51-5.53(m,1H),7.23-7.40(m,7H), 8.23-8.27(m,2H).
N‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンの参考文献；Chem. Lett. 2003, 32, 830.
【００４０】
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた10ｍL容量の二口丸底フラスコにＮ‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニン99mg(0.3mmol)および重クロロホルム３ｍLを入れ、128時間還流させた。この反応混合物をジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、反応時間96時間で、収率57％でＮ‐カルボキシフェニルアラニン無水物が得られていることがわかった。さらに、この反応混合物をカラム単離することにより、N‐カルボキシフェニルアラニン無水物を得た。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の製造方法によれば、ホスゲンを用いずに、簡便な方法でアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を高収率で得ることができ、このようにして得られるアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物は、化粧品、医療・医薬品、各種機能化学品等の産業分野で有用な合成ポリアミノ酸の原料としてその利用が期待できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法に関する。詳しくは、ホスゲンを用いることなく、安全に高収率でアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物は、アミノ酸からポリペプチドを得るための中間原料として用いられている。
一般に、アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の合成法としては、1906年にLeuchsによって見出された方法（Ber. Dtsch. Chem. Ges., 1906, 39, 857-859）、Curtiusらの方法（J. Prakt. Chem., 1930, 125, 211-302）、Fuchs-Farthing法（Nature(London), 1950, 165, 647. J. Chem. Soc., 1951, 3218-3222）が知られている。中でも、アミノ酸とホスゲンとの反応によって高収率でアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物が得られるFuchs-Farthing法はその主流となっている。
しかしながら、ホスゲンはきわめて毒性の強いガスであるため、環境問題、安全性の観点からその取り扱いには厳重な注意が必要である。そのため、ホスゲンの使用は厳しく制限され、アミノ酸−N-カルボキシ無水物の工業的利用を制約している。
【０００３】
ホスゲンを用いないアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の合成に関しては、以下に示す如く、いくつかの研究例がある。
（I）アミノ酸とＮ，Ｎ‐カルボニルジイミダゾールとの反応によってアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を製造する方法（特許文献１：米国特許第５３５９０８６号明細書）。
（II）N‐カルバモイルアミノ酸とNO/O2混合ガスとの反応によってアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を製造する方法（非特許文献１：Tetrahedron Letters, 1996, 37, 9043）。
（III）アミノ酸と二酸化炭素とを超臨界状態で反応させることでアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を製造する方法（特許文献２：特開平１１‐２９５６０号公報）。
（IV）遷移金属触媒の存在下でのアルデヒドと一酸化炭素との反応でアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を製造する方法（特許文献３：特開２０００‐３２７６６６号公報）。
（V）アミノ酸とジ‐tert‐ブチルトリカーボネートとの反応によってアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を製造する方法（特許文献４：特開２００２‐３２２１６０号公報、非特許文献３：Macromolecules 2004, 37, 251）。
（VＩ）Ｎ‐ニトロフェニルクロロホーメートとＮ-ヒドロキシスクシンイミドとの反応によって得られたＮ‐（４‐ニトロフェニノキシカルボニルオキシ）スクシンイミドをアミノ酸と反応させてＮ‐（４‐ニトロフェニノキシカルボニル）アミノ酸を得て、Ｎ‐（４‐ニトロフェニノキシカルボニル）アミノ酸からアミノ酸アミドを合成する中間体としてアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を経由する方法（非特許文献２：Chemistry Letters, 2003, 32, 830）。
【０００４】
しかしながら（Ｉ）の方法は、N-[1(S)-エトキシカルボニル-3-フェニルプロピル]-L-アラニンとＮ，Ｎ‐カルボニルジイミダゾールとの反応からN-[1(S)-エトキシカルボニル-3-フェニルプロピル]-L-アラニン−Ｎ−カルボキシ無水物をAngiotensin converting enzyme inhibitor中間体として合成した例である。この方法は、アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物として単離していないこと、また、アミノ酸としてＮ-[1(S)-エトキシカルボニル-3-フェニルプロピル]-L-アラニンのみしか実施していないことなどが問題として残されている。（II）の方法は、中間体として非常に危険なニトロソウレア体を経由するために工業的には難点を伴う。（III）の方法は、超臨界状態を作るために大規模な設備を要することから、実用的とは言いがたい。（IV）の方法は、光学活性なアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を得ることが出来ないことが課題として残る。（V）の方法は、ジ‐tert‐ブチルトリカーボネートの合成に現状ではホスゲンあるいはホスゲンと同様に有毒なトリホスゲンを用いるため、工業化には課題を残している。（ＶＩ）の方法は、Ｎ‐ニトロフェニルクロロホーメート合成の原料としてホスゲンを用いている。さらに、中間体であるアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の単離は行っていない。
以上のように、従来知られている方法は、毒性の高い原料の使用、光学活性なアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を得られないなどの問題があり、これらの問題を克服したアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の合成法は従来知られていなかった。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５３５９０８６号明細書
【非特許文献１】Tetrahedron Letters, 1996, 37, 9043.
【特許文献２】特開平１１‐２９５６０号公報
【特許文献３】特開２０００‐３２７６６６号公報
【特許文献４】特開２００２‐３２２１６０号公報
【非特許文献２】Chemistry Letters, 2003, 32, 830.
【非特許文献３】Macromolecules 2004, 37, 251.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ホスゲンを使用しないプロセスで、かつ工業的に応用可能なアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、アミノ酸またはその誘導体と、下記式（１）で表される化合物とを反応させることを特徴とするアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法に関する。
【０００８】
【化１】
【０００９】
（式中、Ｒ１,Ｒ２は、同一または異なる電子吸引性置換基を示し、互いに独立して置換されていても良いアシル基、置換されていても良いアルキルオキシカルボニル基、置換されていても良いパーフルオロアルキル基、置換されていても良いパークロロアルキル基、シアノ基、ハロゲン原子、またはニトロ基を示し、ａ，ｂは同一または異なり、１〜５の整数である。）
【００１０】
さらに、本発明は、下記式（２）のアミノ酸エステル
【００１１】
【化２】
【００１２】
（式中、Ｒ３,Ｒ４は、互いに独立して水素原子、置換されていても良いアルキル基、置換されていても良いシクロアルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていても良いヘテロ環を示す。また、Ｒ３およびＲ４は結合してシクロアルキル基を形成しても良く、さらにそのシクロアルキル基は縮合環として芳香環またはヘテロ環を有していても良い。Ｒ５は、置換されていても良いアルキル基、置換されていても良いシクロアルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていても良いヘテロ環、または通常用いられるエステルの保護基を示す。Ｒ６は、水素原子、置換されていても良いアルキル基、置換されていても良いシクロアルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていても良いヘテロ環、または通常用いられるアミノ酸の保護基を示す。）
に、上記式（１）で表される化合物を添加して反応させ、下記式（３）で表されるアミノ酸エステル−カルバメート体
【００１３】
【化３】
【００１４】
（式中、Ｒ1，ａはそれぞれ上記式（１）記載のＲ1，ａに同じで、上記式（１）記載のＲ2，bであってもよく、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６はそれぞれ上記式（２）のＲ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６に同じ。）
を得て、当該アミノ酸エステル‐カルバメート体にエステル脱保護剤を添加することにより得られる生成物を採取することにより、下記式（４）で表されるアミノ酸−カルバメート体
【００１５】
【化４】
【００１６】
（式中、Ｒ1，ａはそれぞれ上記式（１）記載のＲ1，ａに同じで、上記式（１）記載のＲ2，bであってもよく、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ６はそれぞれ上記式（２）のＲ３，Ｒ４，Ｒ６に同じ。）
を得て、当該アミノ酸‐カルバメート体を加熱することにより得られる生成物を採取することを特徴とするアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法に関する。
本発明では、さらに反応助剤の存在下に反応を行うことが好ましい。
ここで、反応助剤としては、イオン交換樹脂、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化クロムなどの固体塩基化合物、ゼオライト類、アルミノシリケート類などの表面酸点を有する無機酸化物（塩）、およびモレキュラーシーブ類、珪藻土、シリカゲルなどの水分吸着不活性化機能を有する固体化合物の群から選ばれた少なくとも１種が好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の製造方法によれば、ホスゲンを用いずに、簡便な方法でアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を高収率で得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、アミノ酸と上記式（１）で表される化合物（カーボネート化合物）との反応によって、アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物が得られることを見出したものである。
【００１９】
本発明におけるアミノ酸としては、例えば、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、プロリン、ヒスチジン、メチオニン、システイン、シスチン、アルギニン、リジン、セリン、トレオニン、グルタミン酸、グルタミン、アスパラギン酸、アスパラギンなどの蛋白の主要構成のα‐アミノ酸をはじめ、オルチニン、ノルロイシン、セレノシステイン、システインスルホン酸などが挙げられる。また、β‐アミノ酸、γ‐アミノ酸なども使用目的に応じて使用可能である。
アミノ酸が複数個のカルボキシル基あるいはアミノ基を有するときは、反応に関与するもの以外を保護することが望ましい。保護方法としては、特に限定されないが、カルボキシル基の場合はメチル基、エチル基、ベンジル基、t‐ブチル基などで置換する方法が例示される。アミノ基の場合は、カルボベンジルオキシ基、t‐ブトキシカルボニル基、ベンゾイル基、アセチル基などで置換する方法が例示される。好適に用いられるカルボキシル基保護アミノ酸としては、γ-ベンジル-Ｌ-グルタミン酸などがある。
【００２０】
本発明の製造方法における上記式（１）で表される化合物（カーボネート化合物）は、電子吸引性置換基を有するものであれば特に限定されず用いることができる。ここで、電子吸引性置換基としては、アシル基、アルキルオキシカルボニル基、パーフルオロアルキル基、パークロロアルキル基、シアノ基、ハロゲン原子、またはニトロ基などがあり、置換位置によっては、アルコキシル基も有効である。これらの電子吸引性置換基を複数あるいは混合して有する化合物も好適に用いられる。これらの電子吸引性置換基の中でも、ニトロ基およびハロゲン原子置換基が反応効率の点で特に好適である。さらに、これらの電子吸引性置換基に加えて、その他の置換基が共存することも可能である。その他の置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基などがある。
式（１）で表される化合物の具体例としては、ビス（4‐ニトロフェニル）カーボネート、ビス（２‐ニトロフェニル）カーボネート、ビス（2,4‐ジニトロフェニル）カーボネート、ビス（2,4,6‐トリニトロフェニル）カーボネート、ビス（ペンタフルオロフェニル）カーボネート、ビス（4‐クロロフェニル）カーボネート、ビス（2,4‐ジクロロフェニル）カーボネート、ビス（2,4,6‐トリクロロフェニル）カーボネートなどが例示できる。このような、電子吸引性置換基を有するカーボネート化合物を用いることで、高収率のアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を得ることができる。
本発明の製造方法における式（１）で表される化合物（カーボネート化合物）の使用量は特に限定されないが、アミノ酸またはその誘導体1モルに対して、通常、0.1〜10モル、好ましくは0.5〜５モル、さらに好ましくは0.8〜1.5モルである。
【００２１】
本発明で使用する有機溶媒としては、反応を阻害しない有機溶媒であれば特に限定されず、公知の有機溶媒が使用できる。
本発明で使用できる有機溶媒を具体的に例示すると、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル類；クロロホルム、ジクロロメタンなどのハロゲン化脂肪族炭化水素類；酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類；ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類；アセトニトリル、プロピオニトリルなどのニトリル類；ジメチルカーボネートなどのカーボネート類、ヘキサン、石油エーテルなどの脂肪族炭化水素類、クロロベンゼン、ジクロロベンゼンなどのハロゲン化芳香族炭化水素類などが挙げられる。有機溶媒の使用は必須ではなく、使用量の制限は特に無い。またこれらの溶媒は単一で使用してもよく、２種類以上を混合して使用しても良い。
【００２２】
本発明の製造方法における反応条件は特に限定されない。反応は、通常、大気下で実施可能であるが、使用する化合物や生成物が水分により分解するため、アルゴン、窒素などの不活性気体雰囲気下で実施するのが望ましい。なお、この反応は、常圧、減圧、加圧のいずれの状態でも実施可能である。反応温度としては、通常、−７８〜１２０℃、好ましくは−１０〜１００℃の範囲から選択するのが良い。反応時間は、通常、０．１〜１００時間を要する。
【００２３】
上記反応は、固体化合物、吸着材などの反応助剤を加えることで反応を促進することができる。反応助剤としては、特に限定されないが、イオン交換樹脂、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化クロムなどの固体塩基化合物、ゼオライト類、アルミノシリケート類などの表面酸点を有する無機酸化物（塩）、およびモレキュラーシーブ類、珪藻土、シリカゲルなどの水分吸着不活性化機能を有する固体化合物が挙げられ、１種単独であるいは２種以上を併せて用いることができる。反応助剤を用いることにより、反応系中の微量の水分を除去して本発明の反応を著しく促進させることができると考えられる。
反応助剤の使用量は特に限定されないが、アミノ酸またはその誘導体１００重量部に対して、１〜１，０００重量部、好ましくは１０〜２００重量部である。
また、上記反応は、ルイス酸の存在下でも行うことができる。ルイス酸としては特に限定されないが、チタンテトライソプロポキシド、トリフルオロメタンスルホン酸ランタン、トリス（ペンタフルオロフェニル）ボランなどが例示できる。ルイス酸の使用量は特に限定されないが、アミノ酸またはその誘導体１モルに対して、０．０５〜５モル、好ましくは０．１〜１モルである。
【００２４】
以上のような反応条件で反応を行うことにより、アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物が生成する。
生成したアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物は、通常用いられる方法、例えば、再結晶、カラムクロマトグラフィーなどによって精製される。
【００２５】
有機溶媒への溶解性が乏しいアミノ酸は、式（２）で表されるアミノ酸エステルと式（１）で表されるカーボネート化合物との反応で得られる式（３）で表されるアミノ酸エステル‐カルバメート体を、式（４）で表されるように脱エステル後、環化させ、アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を得る方法で合成する方法が高収率を与えることから好ましく用いられる。
式（２）で表されるアミノ酸エステルは特に限定されないが、アミノ酸エステル‐塩酸塩のようなアミノ酸エステル‐酸塩にアミンなどの塩基化合物を作用させることによって得られるものを使用することができる。ここで、アミノ酸エステル−酸塩としては、アミノ酸エステル塩酸塩、アミノ酸エステル硫酸塩、およびアミノ酸エステルｐ‐トルエンスルホン酸塩などが例示される。式（２）で表されるアミノ酸エステルは、脱保護が容易にできる理由からｔ−ブチルエステルが好ましく用いられる。アミンは、トリエチルアミン、ピリジン、およびイミダゾールなどが例示される。
本発明の製造方法における脱保護剤としては、特に限定されないが、トリフルオロ酢酸、塩酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが例示できる。
【００２６】
本発明の製造方法における環化反応の反応条件は特に限定されない。反応は、通常、大気下で実施可能であるが、使用する化合物や生成物が水分により分解するため、アルゴン、窒素などの不活性気体雰囲気下で実施するのが望ましい。なお、この反応は、常圧、減圧、加圧のいずれの状態でも実施可能である。反応温度としては、通常、−７８〜１２０℃、好ましくは−１０〜１００℃の範囲から選択するのが良い。反応時間は、通常、０．１〜１００時間を要する。この反応は、ルイス酸の存在下でも行うことができる。ルイス酸としては特に限定されないが、チタンテトライソプロポキシド、トリフルオロメタンスルホン酸ランタン、トリス（ペンタフルオロフェニル）ボランなどが例示できる。
このような反応条件で反応を行うことにより、アミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物が生成する。
生成したアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物は、通常用いられる方法、例えば再結晶、カラムクロマトグラフィーなどによって精製される。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例を掲げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。
【００２８】
実施例１（Ｎ‐カルボキシフェニルアラニン無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL容量の二口丸底フラスコにフェニルアラニン165mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（4−ニトロフェニル）カーボネート304mg(1mmol)を添加し、60℃で27時間撹拌した。
この反応混合物をジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率13％でN‐カルボキシフェニルアラニン無水物が得られていることがわかった。さらに、この反応混合物をカラム単離することにより、19mg(単離収率10％)のＮ‐カルボキシフェニルアラニン無水物を得た。
Ｎ‐カルボキシフェニルアラニン無水物のスペクトルデータ；1H NMR (CDCl3) δ2.98-3.30(m,2H), 4.52-4.55(m,1H,-CH<), 6.21(brs,1H,-NH-), 7.17-7.38(m,5H). 13C NMR (CDCl3) δ37.76, 58.80, 127.98, 129.16, 129.20, 133.81, 151.88, 168.65.
Ｎ‐カルボキシフェニルアラニン無水物の参考文献；Macromolecules 2004, 37, 251．
【００２９】
実施例２（Ｎ‐カルボキシフェニルアラニン無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL容量の二口丸底フラスコにフェニルアラニン165mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（2,4−ジニトロフェニル）カーボネート394mg(1mmol)を添加し、60℃で91時間撹拌した。
この反応混合物をジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率100％でN‐カルボキシフェニルアラニン無水物が得られていることを確認した。
【００３０】
実施例３（Ｎ‐カルボキシフェニルアラニン無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL容量の二口丸底フラスコにフェニルアラニン165mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（ペンタフルオロフェニル）カーボネート396mg(1mmol)を添加し、60℃で60時間撹拌した。
この反応混合物をジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率56％でN‐カルボキシフェニルアラニン無水物が得られていることを確認した。
【００３１】
実施例４（Ｎ‐カルボキシイソロイシン無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL容量の二口丸底フラスコにイソロイシン131mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（4−ニトロフェニル）カーボネート304mg(1mmol)を添加し、60℃で67時間撹拌した。
この反応混合物をジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率32％でN‐カルボキシイソロイシン無水物が得られていることがわかった。さらに、この反応混合物をカラム単離することにより、44mg(単離収率28％)のN‐カルボキシイソロイシン無水物を得た。
N‐カルボキシイソロイシン無水物のスペクトルデータ；1H NMR (CDCl3) δ0.97(t,J=7.4Hz,3H), 1.06(d,J=6.8Hz,3H), 1.32-1.56(m,2H), 1.93-2.03(m,1H), 4.28-4.30(m,1H,-CH<), 7.13(brs,1H,-NH-). 13C NMR (CDCl3) δ11.29, 14.72, 24.18, 37.27, 62.38, 153.51, 168.85.
Ｎ‐カルボキシイソロイシン無水物の参考文献；J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 12919.
【００３２】
実施例５（Ｎ‐カルボキシイソロイシン無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL容量の二口丸底フラスコにイソロイシン131mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（2,4−ジニトロフェニル）カーボネート394mg(1mmol)を添加し、60℃で49時間撹拌した。
この反応混合物を、ジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率90％でN‐カルボキシイソロイシン無水物が得られていることを確認した。
【００３３】
実施例６（Ｎ‐カルボキシイソロイシン無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL容量の二口丸底フラスコにイソロイシン131mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（ペンタフルオロフェニル）カーボネート396mg(1mmol)を添加し、60℃で42時間撹拌した。
この反応混合物を、ジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率69％でN‐カルボキシイソロイシン無水物が得られていることを確認した。
【００３４】
実施例７（Ｎ‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL容量の二口丸底フラスコにγ‐ベンジル‐L‐グルタミン酸237mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（4−ニトロフェニル）カーボネート304mg(1mmol)を添加し、60℃で72時間撹拌した。
この反応混合物をジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率39％でN‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物が得られていることがわかった。さらに、この反応混合物をカラム単離することにより、76mg(単離収率29％)のN‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物を得た。
Ｎ‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物のスペクトルデータ；1H NMR (CDCl3) δ2.07-2.31(m,2H), 2.57-2.61(m,2H), 4.37-4.40(m,1H,>CH-), 5.13(s,2H), 6.69(brs,1H,-NH-), 7.26-7.40(m,5H). 13C NMR (CDCl3) δ26.85, 29.75, 56.87, 67.07, 128.33, 128.55, 128.68, 135.18, 151.92, 169.34, 172.35.
N‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物の参考文献；Macromolecules 2004, 37, 251.
【００３５】
実施例８（Ｎ‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL容量の二口丸底フラスコにγ‐ベンジル‐L‐グルタミン酸237mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（2,4−ジニトロフェニル）カーボネート394mg(1mmol)を添加し、60℃で84時間撹拌した。この反応混合物を、ジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率98％でN‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物が得られていることを確認した。
【００３６】
実施例９（Ｎ‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物の合成）
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた25ｍL量の二口丸底フラスコにγ‐ベンジル‐L‐グルタミン酸237mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（ペンタフルオロフェニル）カーボネート396mg(1mmol)を添加し、60℃で149時間撹拌した。この反応混合物を、ジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率77％でN‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物が得られていることを確認した。
【００３７】
実施例１０
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた２５ｍＬ容量の二口丸底フラスコに、γ‐ベンジル‐L‐グルタミン酸237mg(1mmol)、モレキュラーシーブ４Ａ ２３７ｍｇ、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にビス（２，４−ジニトロフェニル）カーボネート394mg(1mmol)を添加し、60℃で２時間撹拌した。この反応混合物を、ジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率１００％でN‐カルボキシ‐α‐グルタミン酸‐γ‐ベンジル無水物が得られていることを確認した。
【００３８】
実施例１１（Ｎ‐カルボキシフェニルアラニン無水物の合成）
窒素雰囲気下、25ｍL容量の丸底フラスコにフェニルアラニンt-ブチルエステル塩酸塩257mg(1mmol)、テトラヒドロフラン10ｍLを入れ、その溶液にトリエチルアミン101mg(1mmol)を添加し、室温で1時間撹拌した。この反応混合物をシリンジフィルターで濾過し、フェニルアラニンt-ブチルエステルのテトラヒドロフラン溶液を得た。その溶液にビス（4−ニトロフェニル）カーボネート304mg(1mmol)を添加し、室温で3時間撹拌した。この反応混合物を、ジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率９７％でＮ‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンt‐ブチルエステルが得られていることがわかった。さらに、この反応混合物をカラム単離することにより、352mg(単離収率91％)のN‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンt‐ブチルエステルを得た。
N‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンt‐ブチルエステルのスペクトルデータ；1H NMR (CDCl3) δ1.45(s,9H), 3.19-3.22(m,2H), 4.55-4.61(m,1H), 5.62-5.63(m,1H), 7.21-7.35(m,7H), 8.22-8.25(m,2H).
N‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンt‐ブチルエステルの参考文献；特開平９‐１１８６６２号公報
【００３９】
窒素雰囲気下、10ｍL容量の丸底フラスコにN‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンt‐ブチルエステル193mg(0.5mmol)およびトリフルオロ酢酸５ｍLを添加し、室温で1時間撹拌した。この反応混合物を真空ポンプにて減圧濃縮した後、ジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、収率96％でＮ‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンが得られていることがわかった。さらに、この反応混合物をカラム単離することにより、160mg(単離収率97％)のN‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンを得た。
N‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンのスペクトルデータ；1H NMR (CDCl3) δ3.18-3.34(m,2H), 4.76-4.81(m,1H),5.51-5.53(m,1H),7.23-7.40(m,7H), 8.23-8.27(m,2H).
N‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニンの参考文献；Chem. Lett. 2003, 32, 830.
【００４０】
窒素雰囲気下、ジムロート冷却管を取り付けた10ｍL容量の二口丸底フラスコにＮ‐（４‐ニトロフェノキシカルボニル）フェニルアラニン99mg(0.3mmol)および重クロロホルム３ｍLを入れ、128時間還流させた。この反応混合物をジオキサンを内部標準としてNMR定量することにより、反応時間96時間で、収率57％でＮ‐カルボキシフェニルアラニン無水物が得られていることがわかった。さらに、この反応混合物をカラム単離することにより、N‐カルボキシフェニルアラニン無水物を得た。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の製造方法によれば、ホスゲンを用いずに、簡便な方法でアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物を高収率で得ることができ、このようにして得られるアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物は、化粧品、医療・医薬品、各種機能化学品等の産業分野で有用な合成ポリアミノ酸の原料としてその利用が期待できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アミノ酸またはその誘導体と、下記式（１）で表される化合物とを反応させることを特徴とするアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法。
【化１】
（式中、Ｒ１,Ｒ２は、同一または異なる電子吸引性置換基を示し、互いに独立して置換されていても良いアシル基、置換されていても良いアルキルオキシカルボニル基、置換されていても良いパーフルオロアルキル基、置換されていても良いパークロロアルキル基、シアノ基、ハロゲン原子、またはニトロ基を示し、ａ，ｂは同一または異なり、１〜５の整数である。）
【請求項２】
下記式（２）のアミノ酸エステル
【化２】
（式中、Ｒ３,Ｒ４は、互いに独立して水素原子、置換されていても良いアルキル基、置換されていても良いシクロアルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていても良いヘテロ環を示す。また、Ｒ３およびＲ４は結合してシクロアルキル基を形成しても良く、さらにそのシクロアルキル基は縮合環として芳香環またはヘテロ環を有していても良い。Ｒ５は、置換されていても良いアルキル基、置換されていても良いシクロアルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていても良いヘテロ環、または通常用いられるエステルの保護基を示す。Ｒ６は、水素原子、置換されていても良いアルキル基、置換されていても良いシクロアルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていても良いヘテロ環、または通常用いられるアミノ酸の保護基を示す。）
に、請求項１記載の式（１）で表される化合物を添加して反応させ、下記式（３）で表されるアミノ酸エステル−カルバメート体
【化３】
（式中、Ｒ1，ａはそれぞれ請求項１の式（１）記載のＲ1，ａに同じで、請求項１の式（１）記載のＲ2，bであってもよく、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６はそれぞれ上記式（２）のＲ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６に同じ。）
を得て、当該アミノ酸エステル‐カルバメート体にエステル脱保護剤を添加することにより得られる生成物を採取することにより、下記式（４）で表されるアミノ酸−カルバメート体
【化４】
（式中、Ｒ１，ａはそれぞれ請求項１の式（１）記載のＲ1，ａに同じで、請求項１の式（１）記載のＲ2，bであってもよく、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ６はそれぞれ上記式（２）のＲ３，Ｒ４，Ｒ６に同じ。）
を得て、当該アミノ酸‐カルバメート体を加熱することにより得られる生成物を採取することを特徴とするアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法。
【請求項３】
さらに、反応助剤の存在下に反応を行う請求項１または２記載のアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法。
【請求項４】
反応助剤が、イオン交換樹脂、固体塩基化合物、表面酸点を有する無機酸化物（塩）、および水分吸着不活性化機能を有する固体化合物の群から選ばれた少なくとも１種である請求項３記載のアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法。
【請求項１】
アミノ酸またはその誘導体と、下記式（１）で表される化合物とを反応させることを特徴とするアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法。
【化１】
（式中、Ｒ１,Ｒ２は、同一または異なる電子吸引性置換基を示し、互いに独立して置換されていても良いアシル基、置換されていても良いアルキルオキシカルボニル基、置換されていても良いパーフルオロアルキル基、置換されていても良いパークロロアルキル基、シアノ基、ハロゲン原子、またはニトロ基を示し、ａ，ｂは同一または異なり、１〜５の整数である。）
【請求項２】
下記式（２）のアミノ酸エステル
【化２】
（式中、Ｒ３,Ｒ４は、互いに独立して水素原子、置換されていても良いアルキル基、置換されていても良いシクロアルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていても良いヘテロ環を示す。また、Ｒ３およびＲ４は結合してシクロアルキル基を形成しても良く、さらにそのシクロアルキル基は縮合環として芳香環またはヘテロ環を有していても良い。Ｒ５は、置換されていても良いアルキル基、置換されていても良いシクロアルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていても良いヘテロ環、または通常用いられるエステルの保護基を示す。Ｒ６は、水素原子、置換されていても良いアルキル基、置換されていても良いシクロアルキル基、置換されていてもよいアリール基または置換されていても良いヘテロ環、または通常用いられるアミノ酸の保護基を示す。）
に、請求項１記載の式（１）で表される化合物を添加して反応させ、下記式（３）で表されるアミノ酸エステル−カルバメート体
【化３】
（式中、Ｒ1，ａはそれぞれ請求項１の式（１）記載のＲ1，ａに同じで、請求項１の式（１）記載のＲ2，bであってもよく、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６はそれぞれ上記式（２）のＲ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６に同じ。）
を得て、当該アミノ酸エステル‐カルバメート体にエステル脱保護剤を添加することにより得られる生成物を採取することにより、下記式（４）で表されるアミノ酸−カルバメート体
【化４】
（式中、Ｒ１，ａはそれぞれ請求項１の式（１）記載のＲ1，ａに同じで、請求項１の式（１）記載のＲ2，bであってもよく、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ６はそれぞれ上記式（２）のＲ３，Ｒ４，Ｒ６に同じ。）
を得て、当該アミノ酸‐カルバメート体を加熱することにより得られる生成物を採取することを特徴とするアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法。
【請求項３】
さらに、反応助剤の存在下に反応を行う請求項１または２記載のアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法。
【請求項４】
反応助剤が、イオン交換樹脂、固体塩基化合物、表面酸点を有する無機酸化物（塩）、および水分吸着不活性化機能を有する固体化合物の群から選ばれた少なくとも１種である請求項３記載のアミノ酸−Ｎ−カルボキシ無水物の製造方法。
【公開番号】特開２００７−２２９３２（Ｐ２００７−２２９３２Ａ）
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２０３７６９（Ｐ２００５−２０３７６９）
【出願日】平成１７年７月１３日（２００５．７．１３）
【出願人】（０００００４１７８）ＪＳＲ株式会社 (3,320)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月１３日（２００５．７．１３）
【出願人】（０００００４１７８）ＪＳＲ株式会社 (3,320)
【Ｆターム（参考）】
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