ゴーシュ型ニトロン化合物の製造方法
【課題】活性酸素種捕捉用薬剤あるいは各種の活性酸素種の同定と活性酸素種の機能解析などとして有用な立体配座が規定された高純度ニトロン化合物を開発する。
【解決手段】下記一般式（１）
【化１】
［式中、Ｒは各種活性酸素種と置換反応が可能な水素原子、重水素原子、トリチュウム原子を表す。］で示されるリン原子と炭素原子との原子間結合を回転軸とする立体配座がゴーシュ型の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイド化合物およびその製造方法。
【解決手段】下記一般式（１）
【化１】
［式中、Ｒは各種活性酸素種と置換反応が可能な水素原子、重水素原子、トリチュウム原子を表す。］で示されるリン原子と炭素原子との原子間結合を回転軸とする立体配座がゴーシュ型の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイド化合物およびその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性酸素種捕捉用薬剤あるいは各種の活性酸素種の同定と活性酸素種の機能解析などとして有用な立体配座が規定された新規な高純度ニトロン化合物に関する。
【背景技術】
【０００２】
薬剤および医薬品原料の評価、紫外線および放射線障害、心筋梗塞、脳卒中、ストレス、腎臓疾患、肝臓疾患、膵臓疾患、アレルギー、炎症、感染、免疫、癌などの活性酸素種が関わる病態における基礎研究と診断、食品およびその素材の評価、飲料水、産業用水などの水質管理、放射線科学および宇宙環境科学、電子スピン共鳴法などに用いる試薬は、データの再現性を担保するために化学構造が高度に規定された高い純度の化学物質であることが望まれる。
特許文献１には、一般式（１）に示される化合物においてＲが水素であるニトロン化合物、即ち２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドが例示されているが、化合物名の記載のみでその物理化学的性質については全く触れていない。
【０００３】
また、特許文献２および非特許文献１には、２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドの合成法として、爆発の危険性が指摘されている酸化剤のｍ−クロロ過酸化ベンゾイルを使用する合成法が記載され、合成化合物の物理化学的性質としては、ｍｐ１２６℃、ＩＲスペクトル（ＫＢｒｃｍ−１）：２９５６．９，１５７３．９，１４７３．６，１４６５．９，１２４９．９，１０６０．９，１０２０．３，９９１．４，８３１．３，７９２．７などが記載されているが立体化学的な構造検討は一切なされていない。
【０００４】
下記一般式（２）で示される化合物は、［１，３，２］ｄｉｏｘａｐｈｏｓｐｈｉｎａｎｅからなる６員環（Ａ）とピロリン環（Ｂ）とがリン原子−炭素原子結合で結ばれており、この結合軸を回転軸として形成される立体配座において、理論上ゴーシュ形配座（ｇａｕｃｈｅ ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）、アンチ形配座（ａｎｔｉ ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の他に重なり形配座（ｅｃｌｉｐｓｅｄ ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の存在（非特許文献２）が考えられる。従って活性酸素種に関わる薬剤、活性酸素種の同定、活性酸素種の機能解析に用いる試薬として、測定結果の均一性と再現性を担保するには立体配座が一つに規定された高純度のニトロン化合物が望まれている。
【０００５】
【化１】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１９３４３９号公報
【特許文献２】ＷＯ２００７−０４３２０２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｆｒｅｅ Ｒａｄｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｖｏｌ．４３（７）６６８−６７６（２００９）
【非特許文献２】ソロモンの有機化学［上］［７版］ｐ１５４−１５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上の状況のもとにおいて、本発明の課題は、活性酸素種が病態の発症と進展に関わる各種疾患における基礎研究と活性酸素種診断、医薬品原体と医薬品製剤の評価、医療用器具と医療機器およびその素材評価、薬理生化学、食品科学、植物科学、放射線科学、宇宙環境科学および電子スピン共鳴法等の分野において活性酸素種の同定と解析のために有用な立体化学的に規定された結晶構造を有する高純度ニトロン化合物を開発することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するべく、立体配座が規定された高純度で安定なニトロン化合物の開発とその製造法の確立をめざし鋭意研究を行った結果、下記一般式（１）で示される立体化学的に分別されたニトロン化合物とその安全な合成法を見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、下記一般式（１）
【００１０】
【化２】
【００１１】
［式中、Ｒは水素原子、重水素原子またはトリチウム原子を表わす。］で示されるリン原子と炭素原子との原子間結合を回転軸とする立体配座がゴーシュ型の新規な高純度ニトロン化合物および当該ニトロン化合物を安全な方法で効率よく製造する方法並びに当該化合物を含有する活性酸素種捕捉用薬剤あるいは各種の活性酸素種の同定と活性酸素種の機能解析に使用する試薬を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、立体配座がゴーシュ型の新規な２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドが高純度、かつ安全な製法で得ることができたことによって、活性酸素種が病態の発症と進展に関わる各種疾患の診断、医薬品原体、医薬品製剤の評価、医療用器具と医療機器およびその素材評価、あるいは薬理生化学、食品科学、植物科学、放射線科学、宇宙環境科学および電子スピン共鳴法などの分野において各種活性酸素種の同定および解析などの精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のゴーシュ型ニトロン化合物のＸ線構造解析像である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者らは、２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドで表わされるニトロン化合物における諸物性を詳細に検討した結果、前記のアンチ型配座の他に新たな立体配座を有するニトロン化合物が存在するとの確信のもと試行錯誤した結果、以下に述べるとおり、特許文献２のニトロン化合物とは、融点および赤外線吸収スペクトルを明らかに異にする化合物であって、後掲の各種物性の測定結果から、その化合物は、ゴーシュ型立体配座の新規なニトロン化合物であることを確認した。
【００１５】
その製法は、特許文献１に記載の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−ピロリジン（以下、ＣＹＰＭＰＨと称す。）を原料として、酸化剤に過酸化水素水を使用し、触媒として、タングステン酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸アンモニウムなどの無機化合物の存在の下で、しかも水を反応溶媒とする全く安全な酸化反応を使用した合成方法によるものである。この酸化反応によって得られるニトロン化合物は、ゴーシュ型立体配座の新規な２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフォリナン−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイド（ゴーシュ型ニトロン化合物と称する。）であり、本ゴーシュ型ニトロン化合物の赤外吸収スペクトル（ＫＢｒｃｍ−１）の代表的な吸収波長の一つが１５７９．６であり、他の赤外吸収波長においてもアンチ型ニトロン化合物とは異なる吸収スペクトル示している。
【００１６】
本発明のゴーシュ形ニトロン化合物は、無色透明で針状の単結晶（融点、ｍｐ１２７．８−１２８．８０℃）で、これをＸ線構造解析した結果、本化合物の立体配座はゴーシュ形であると決定された。ゴーシュ型ニトロン化合物のＸ線構造解析の結果を図１共に詳細な解析データの一部を各表に示す。また、のアンチ型配座のニトロン化合物はゴーシュ型ニトロン化合物に変換されることを見出した。
【００１７】
本発明の一般式（１）で表わされる化合物において、Ｒとしては各種の活性酸素種と置換反応が可能は水素原子、重水素原子、トリチウム原子を上げることができる。また、Ｒが水素原子である化合物は、必要に応じて、重水素原子あるいはトリチウム原子に置換することができる。重水素置換の方法としてはアルカリの存在下に重水中で加熱反応する方法ほか、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｖｏｌ．１ １５９１−１５９７（２００３）あるいはＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｖｏｌ．５６ ４４３８−４４４３（１９９０）などに記載された方法によることもできる。他方、トリチウム原子の導入は公知の方法を応用して導入することが可能である。
【００１８】
原料のＣＹＰＭＰＨとしては、あらかじめＸ線構造解析にて単一の立体配座であることを確認したＣＹＰＭＰＨを用いるのが好ましい。過酸化水素水は市販の３０％過酸化水素水をＣＹＰＭＰＨに対して当モル比から１０倍モル比を使用する。また、タングステン酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸アンモニウムなどの触媒は、ＣＹＰＭＰＨに対して０．００１〜０．１モル比を使用することが出来る。
反応溶媒としては、精製水、蒸留水、超純水、緩衝液などがあり、水と混和するメタノール、エタノールなどのアルコール類、アセトンなどを加えて均一な反応系で反応を行うことができる。また、ジクロルメタン、クロロホルム、ベンゼン、トルエン、酢酸エステル類を加えて二層系で反応を行うことができる。
反応温度は−１０．０℃〜室温において化合物の種類、反応溶媒あるいは反応の進行に合わせ適宜選択される。反応経過は、薄層クロマトグラフィーなどで追跡しながら目的化合物の生成量などから最適の時点で反応を中止し、クロロホルム、ジクロルメタン、酢酸エチルエスレルなどの溶媒を用いて分離抽出を行った後にカラムクロマトグラフィーにて不純物の除去を行い精製物の分画を得て、これを濃縮して本発明の一般式（１）の化合物を結晶として得ることが出来る。なお、結晶化の際にあらかじめ構造確認したゴーシュ型のニトロン化合物をシーディングすると効率よく本発明の目的物を得る事が出来る。
【実施例】
【００１９】
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００２０】
［実施例１］
ゴーシュ形２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイド の合成
Ｘ線構造解析にて立体配座を確認したｍｐ１１４−１１６℃の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−ピロリジン２３．３ｇ（０．１ｍｏｌ）を攪拌下に氷冷した水２０ｍｌに溶かし、３０％過酸化水素水１７．５ｍｌを加えた後にタングステン酸ナトリウム２水塩１．２５ｇを含む水溶液を４時間かけて滴下した後、５時間反応を継続した。次いで反応物を薄層クロマトグラフィーにてモニターしながらクロロホルム抽出を行った。有機層は稀酸性水と稀アルカリ水で交互に洗浄して未反応と副生成物を除去した後に減圧濃縮して１９．５ｇの油状物を得た。この油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：クロロホルム−エタノール 約１０：１）で精製し、目的物を含む分画を濃縮し９．８ｇを得た。これを酢酸エチルエステルに溶かし、活性炭を加え沸点で十分脱色処理を行い無色透明溶液とした後に濃縮し溶液中にあらかじめ準備したゴーシュ結晶をシーディングして冷却保存により晶出させた。析出した結晶を集めて再び酢酸エチルエステルにて再結晶を行い無色針状晶のゴーシュ型２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドを７．４ｇ得た。融点は、１２７．８−１２８．７℃であった。
【００２１】
元素分析（Ｃ１０Ｈ１８ＮＯ４Ｐ Ｍｏｌ．Ｗｔ．２７４．２３）
計算値：Ｃ４８．５８％，Ｈ７．３４％，Ｎ５．６７％
分析値：Ｃ４８．６３％，Ｈ７．３２％，Ｎ５．７４％
赤外吸収スペクトル（ＫＢｒｃｍ−１）：３０３５．７、２９７２．１、２８９３．０、１５７９．６、１４７９．３、１４６５．８，１４４８．３、１４００．２、１３６５．５、１３６５．５、１３５０．１、１２４２．１、１２２２．８、１２０５．４、１１３０．２、１０４９．２、９９９．１、９４８．９、８３３．２７２９．７
１Ｈ−ＮＭＲスペクトル：
Ｘ線構造解析と同様に本発明のニトロン化合物の構造を支持するものである。
ＭＳスペクトル：Ｆａｂ＋，ｍ／ｚ：２４８Ｍ＋
【００２２】
［実施例２］
ゴーシュ型２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドへの変換
アンチ型２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドの結晶２００ｍｇ（ｍｐ１３０℃）を酢酸エチルエステルに加熱溶解し、冷却後ゴーシュ型２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドの少量をシーディングして結晶化させ、無色針状晶として、１８０ｍｇ、（融点１２８−１２９℃）を得た。この物性データは、実施例１で得たゴーシュ形ニトロン化合物と同等のものであった。
【００２３】
以下に実施例で得られたゴーシュ型２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドのＸ線構造解析図（〔図１〕）および解析データの一部を〔表１〕〜〔表６〕に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】
【表４】
【００２８】
【表５】
【００２９】
【表６】
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の立体化学的に制御された高純度のニトロン化合物は、各種活性酸素の同定と解析において再現性を担保することを可能にするものである。本発明のニトロン化合物が反応し、捕捉可能な活性酸素種としては、スーパーオキシドアニオンラジカル（Ｏ２−・）、ヒドロキルラジカル（・ＯＨ）、ペルヒドロキシルラジカル（ＨＯ２・）、ＨＯＯＯ−ラジカル、炭酸ラジカル、ＳＯ４−・ラジカル、水素ラジカルなどを挙げることが出来る。従って、活性酸素種障害が関与する各種疾患における細胞および組織障害の解明、医薬品原体と医薬品構成原料の評価、各種の医療用器具と医療機器およびその素材評価、あるいは薬理生化学、食品科学、植物科学、放射線科学、宇宙環境科学および放射線治療法、重粒子線治療法、電子スピン共鳴法などの分野において計測の再現性を担保し正確な結果を得ることを可能にするものである。本発明の一般式（１）で表わされるニトロン化合物は、使用目的に応じて有機溶媒に溶解するか、蒸留水、純水、蒸留水又は緩衝液に溶解して水溶液として使用することができる。好適な本発明のニトロン化合物結晶の長期保存法の例としては、不活性ガスを充填し脱酸素した乾燥遮光容器中で冷蔵もしくは冷凍保存するのが好ましい。本発明のニトロン化合物の水溶液または有機溶媒溶液の好適な保存法としては、遮光容器中に入れ容器の空間を不活性ガスにより置換し酸素の非存在下に冷蔵あるいは冷凍することにより保存を行う。また水溶液の実用的な保存法としては、遮光容器中にヘキサンなどの電子スピン共鳴法に影響を与えない有機溶媒を浮かべて酸素との接触を抑制する方法が好適であり、その溶液は冷蔵又は冷凍することで室温保存よりも長期に保存することが可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性酸素種捕捉用薬剤あるいは各種の活性酸素種の同定と活性酸素種の機能解析などとして有用な立体配座が規定された新規な高純度ニトロン化合物に関する。
【背景技術】
【０００２】
薬剤および医薬品原料の評価、紫外線および放射線障害、心筋梗塞、脳卒中、ストレス、腎臓疾患、肝臓疾患、膵臓疾患、アレルギー、炎症、感染、免疫、癌などの活性酸素種が関わる病態における基礎研究と診断、食品およびその素材の評価、飲料水、産業用水などの水質管理、放射線科学および宇宙環境科学、電子スピン共鳴法などに用いる試薬は、データの再現性を担保するために化学構造が高度に規定された高い純度の化学物質であることが望まれる。
特許文献１には、一般式（１）に示される化合物においてＲが水素であるニトロン化合物、即ち２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドが例示されているが、化合物名の記載のみでその物理化学的性質については全く触れていない。
【０００３】
また、特許文献２および非特許文献１には、２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドの合成法として、爆発の危険性が指摘されている酸化剤のｍ−クロロ過酸化ベンゾイルを使用する合成法が記載され、合成化合物の物理化学的性質としては、ｍｐ１２６℃、ＩＲスペクトル（ＫＢｒｃｍ−１）：２９５６．９，１５７３．９，１４７３．６，１４６５．９，１２４９．９，１０６０．９，１０２０．３，９９１．４，８３１．３，７９２．７などが記載されているが立体化学的な構造検討は一切なされていない。
【０００４】
下記一般式（２）で示される化合物は、［１，３，２］ｄｉｏｘａｐｈｏｓｐｈｉｎａｎｅからなる６員環（Ａ）とピロリン環（Ｂ）とがリン原子−炭素原子結合で結ばれており、この結合軸を回転軸として形成される立体配座において、理論上ゴーシュ形配座（ｇａｕｃｈｅ ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）、アンチ形配座（ａｎｔｉ ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の他に重なり形配座（ｅｃｌｉｐｓｅｄ ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の存在（非特許文献２）が考えられる。従って活性酸素種に関わる薬剤、活性酸素種の同定、活性酸素種の機能解析に用いる試薬として、測定結果の均一性と再現性を担保するには立体配座が一つに規定された高純度のニトロン化合物が望まれている。
【０００５】
【化１】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１９３４３９号公報
【特許文献２】ＷＯ２００７−０４３２０２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｆｒｅｅ Ｒａｄｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｖｏｌ．４３（７）６６８−６７６（２００９）
【非特許文献２】ソロモンの有機化学［上］［７版］ｐ１５４−１５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上の状況のもとにおいて、本発明の課題は、活性酸素種が病態の発症と進展に関わる各種疾患における基礎研究と活性酸素種診断、医薬品原体と医薬品製剤の評価、医療用器具と医療機器およびその素材評価、薬理生化学、食品科学、植物科学、放射線科学、宇宙環境科学および電子スピン共鳴法等の分野において活性酸素種の同定と解析のために有用な立体化学的に規定された結晶構造を有する高純度ニトロン化合物を開発することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するべく、立体配座が規定された高純度で安定なニトロン化合物の開発とその製造法の確立をめざし鋭意研究を行った結果、下記一般式（１）で示される立体化学的に分別されたニトロン化合物とその安全な合成法を見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、下記一般式（１）
【００１０】
【化２】
【００１１】
［式中、Ｒは水素原子、重水素原子またはトリチウム原子を表わす。］で示されるリン原子と炭素原子との原子間結合を回転軸とする立体配座がゴーシュ型の新規な高純度ニトロン化合物および当該ニトロン化合物を安全な方法で効率よく製造する方法並びに当該化合物を含有する活性酸素種捕捉用薬剤あるいは各種の活性酸素種の同定と活性酸素種の機能解析に使用する試薬を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、立体配座がゴーシュ型の新規な２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドが高純度、かつ安全な製法で得ることができたことによって、活性酸素種が病態の発症と進展に関わる各種疾患の診断、医薬品原体、医薬品製剤の評価、医療用器具と医療機器およびその素材評価、あるいは薬理生化学、食品科学、植物科学、放射線科学、宇宙環境科学および電子スピン共鳴法などの分野において各種活性酸素種の同定および解析などの精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のゴーシュ型ニトロン化合物のＸ線構造解析像である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明者らは、２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドで表わされるニトロン化合物における諸物性を詳細に検討した結果、前記のアンチ型配座の他に新たな立体配座を有するニトロン化合物が存在するとの確信のもと試行錯誤した結果、以下に述べるとおり、特許文献２のニトロン化合物とは、融点および赤外線吸収スペクトルを明らかに異にする化合物であって、後掲の各種物性の測定結果から、その化合物は、ゴーシュ型立体配座の新規なニトロン化合物であることを確認した。
【００１５】
その製法は、特許文献１に記載の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−ピロリジン（以下、ＣＹＰＭＰＨと称す。）を原料として、酸化剤に過酸化水素水を使用し、触媒として、タングステン酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸アンモニウムなどの無機化合物の存在の下で、しかも水を反応溶媒とする全く安全な酸化反応を使用した合成方法によるものである。この酸化反応によって得られるニトロン化合物は、ゴーシュ型立体配座の新規な２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフォリナン−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイド（ゴーシュ型ニトロン化合物と称する。）であり、本ゴーシュ型ニトロン化合物の赤外吸収スペクトル（ＫＢｒｃｍ−１）の代表的な吸収波長の一つが１５７９．６であり、他の赤外吸収波長においてもアンチ型ニトロン化合物とは異なる吸収スペクトル示している。
【００１６】
本発明のゴーシュ形ニトロン化合物は、無色透明で針状の単結晶（融点、ｍｐ１２７．８−１２８．８０℃）で、これをＸ線構造解析した結果、本化合物の立体配座はゴーシュ形であると決定された。ゴーシュ型ニトロン化合物のＸ線構造解析の結果を図１共に詳細な解析データの一部を各表に示す。また、のアンチ型配座のニトロン化合物はゴーシュ型ニトロン化合物に変換されることを見出した。
【００１７】
本発明の一般式（１）で表わされる化合物において、Ｒとしては各種の活性酸素種と置換反応が可能は水素原子、重水素原子、トリチウム原子を上げることができる。また、Ｒが水素原子である化合物は、必要に応じて、重水素原子あるいはトリチウム原子に置換することができる。重水素置換の方法としてはアルカリの存在下に重水中で加熱反応する方法ほか、Ｏｒｇａｎｉｃ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｖｏｌ．１ １５９１−１５９７（２００３）あるいはＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｖｏｌ．５６ ４４３８−４４４３（１９９０）などに記載された方法によることもできる。他方、トリチウム原子の導入は公知の方法を応用して導入することが可能である。
【００１８】
原料のＣＹＰＭＰＨとしては、あらかじめＸ線構造解析にて単一の立体配座であることを確認したＣＹＰＭＰＨを用いるのが好ましい。過酸化水素水は市販の３０％過酸化水素水をＣＹＰＭＰＨに対して当モル比から１０倍モル比を使用する。また、タングステン酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸アンモニウムなどの触媒は、ＣＹＰＭＰＨに対して０．００１〜０．１モル比を使用することが出来る。
反応溶媒としては、精製水、蒸留水、超純水、緩衝液などがあり、水と混和するメタノール、エタノールなどのアルコール類、アセトンなどを加えて均一な反応系で反応を行うことができる。また、ジクロルメタン、クロロホルム、ベンゼン、トルエン、酢酸エステル類を加えて二層系で反応を行うことができる。
反応温度は−１０．０℃〜室温において化合物の種類、反応溶媒あるいは反応の進行に合わせ適宜選択される。反応経過は、薄層クロマトグラフィーなどで追跡しながら目的化合物の生成量などから最適の時点で反応を中止し、クロロホルム、ジクロルメタン、酢酸エチルエスレルなどの溶媒を用いて分離抽出を行った後にカラムクロマトグラフィーにて不純物の除去を行い精製物の分画を得て、これを濃縮して本発明の一般式（１）の化合物を結晶として得ることが出来る。なお、結晶化の際にあらかじめ構造確認したゴーシュ型のニトロン化合物をシーディングすると効率よく本発明の目的物を得る事が出来る。
【実施例】
【００１９】
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００２０】
［実施例１］
ゴーシュ形２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイド の合成
Ｘ線構造解析にて立体配座を確認したｍｐ１１４−１１６℃の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−ピロリジン２３．３ｇ（０．１ｍｏｌ）を攪拌下に氷冷した水２０ｍｌに溶かし、３０％過酸化水素水１７．５ｍｌを加えた後にタングステン酸ナトリウム２水塩１．２５ｇを含む水溶液を４時間かけて滴下した後、５時間反応を継続した。次いで反応物を薄層クロマトグラフィーにてモニターしながらクロロホルム抽出を行った。有機層は稀酸性水と稀アルカリ水で交互に洗浄して未反応と副生成物を除去した後に減圧濃縮して１９．５ｇの油状物を得た。この油状物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：クロロホルム−エタノール 約１０：１）で精製し、目的物を含む分画を濃縮し９．８ｇを得た。これを酢酸エチルエステルに溶かし、活性炭を加え沸点で十分脱色処理を行い無色透明溶液とした後に濃縮し溶液中にあらかじめ準備したゴーシュ結晶をシーディングして冷却保存により晶出させた。析出した結晶を集めて再び酢酸エチルエステルにて再結晶を行い無色針状晶のゴーシュ型２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドを７．４ｇ得た。融点は、１２７．８−１２８．７℃であった。
【００２１】
元素分析（Ｃ１０Ｈ１８ＮＯ４Ｐ Ｍｏｌ．Ｗｔ．２７４．２３）
計算値：Ｃ４８．５８％，Ｈ７．３４％，Ｎ５．６７％
分析値：Ｃ４８．６３％，Ｈ７．３２％，Ｎ５．７４％
赤外吸収スペクトル（ＫＢｒｃｍ−１）：３０３５．７、２９７２．１、２８９３．０、１５７９．６、１４７９．３、１４６５．８，１４４８．３、１４００．２、１３６５．５、１３６５．５、１３５０．１、１２４２．１、１２２２．８、１２０５．４、１１３０．２、１０４９．２、９９９．１、９４８．９、８３３．２７２９．７
１Ｈ−ＮＭＲスペクトル：
Ｘ線構造解析と同様に本発明のニトロン化合物の構造を支持するものである。
ＭＳスペクトル：Ｆａｂ＋，ｍ／ｚ：２４８Ｍ＋
【００２２】
［実施例２］
ゴーシュ型２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドへの変換
アンチ型２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドの結晶２００ｍｇ（ｍｐ１３０℃）を酢酸エチルエステルに加熱溶解し、冷却後ゴーシュ型２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドの少量をシーディングして結晶化させ、無色針状晶として、１８０ｍｇ、（融点１２８−１２９℃）を得た。この物性データは、実施例１で得たゴーシュ形ニトロン化合物と同等のものであった。
【００２３】
以下に実施例で得られたゴーシュ型２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドのＸ線構造解析図（〔図１〕）および解析データの一部を〔表１〕〜〔表６〕に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】
【表４】
【００２８】
【表５】
【００２９】
【表６】
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の立体化学的に制御された高純度のニトロン化合物は、各種活性酸素の同定と解析において再現性を担保することを可能にするものである。本発明のニトロン化合物が反応し、捕捉可能な活性酸素種としては、スーパーオキシドアニオンラジカル（Ｏ２−・）、ヒドロキルラジカル（・ＯＨ）、ペルヒドロキシルラジカル（ＨＯ２・）、ＨＯＯＯ−ラジカル、炭酸ラジカル、ＳＯ４−・ラジカル、水素ラジカルなどを挙げることが出来る。従って、活性酸素種障害が関与する各種疾患における細胞および組織障害の解明、医薬品原体と医薬品構成原料の評価、各種の医療用器具と医療機器およびその素材評価、あるいは薬理生化学、食品科学、植物科学、放射線科学、宇宙環境科学および放射線治療法、重粒子線治療法、電子スピン共鳴法などの分野において計測の再現性を担保し正確な結果を得ることを可能にするものである。本発明の一般式（１）で表わされるニトロン化合物は、使用目的に応じて有機溶媒に溶解するか、蒸留水、純水、蒸留水又は緩衝液に溶解して水溶液として使用することができる。好適な本発明のニトロン化合物結晶の長期保存法の例としては、不活性ガスを充填し脱酸素した乾燥遮光容器中で冷蔵もしくは冷凍保存するのが好ましい。本発明のニトロン化合物の水溶液または有機溶媒溶液の好適な保存法としては、遮光容器中に入れ容器の空間を不活性ガスにより置換し酸素の非存在下に冷蔵あるいは冷凍することにより保存を行う。また水溶液の実用的な保存法としては、遮光容器中にヘキサンなどの電子スピン共鳴法に影響を与えない有機溶媒を浮かべて酸素との接触を抑制する方法が好適であり、その溶液は冷蔵又は冷凍することで室温保存よりも長期に保存することが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）
【化１】
［式中、Ｒは、水素原子、重水素原子またはトリチウム原子を表わす。］で示されるリン原子と炭素原子との原子間結合を回転軸とする立体配座がゴーシュ型の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイド化合物。
【請求項２】
２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−ピロリジン（ＣＹＰＭＰＨ）をタングステン酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウムまたはモリブデン酸アンモニウムから選択された無機化合物を触媒とし、過酸化水素により酸化することを特徴とする下記一般式（１）
【化２】
［式中、Ｒは、水素原子、重水素原子またはトリチウム原子を表わす。］で示されるリン原子と炭素原子との原子間結合を回転軸とする立体配座がゴーシュ型の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドの製造方法。
【請求項３】
立体配座がアンチ型の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール １−オキサイドを下記一般式（１）
【化３】
［式中、Ｒは、水素原子、重水素原子またはトリチウム原子を表わす。］で示されるリン原子と炭素原子との原子間結合を回転軸とする立体配座がゴーシュ型の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドに変換する方法。
【請求項４】
下記一般式（１）
【化４】
［式中、Ｒは、水素原子、重水素原子またはトリチウム原子を表わす。］で示されるリン原子と炭素原子との原子間結合を回転軸とする立体配座がゴーシュ型の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドを含有することを特徴とするラジカル捕捉剤。
【請求項５】
下記一般式（１）
【化５】
［式中、Ｒは、水素原子、重水素原子またはトリチウム原子を表わす。］で示されるリン原子と炭素原子との原子間結合を回転軸とする立体配座がゴーシュ型の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドを含有するラジカル捕捉剤を酸素非存在の遮光容器に充填することを特徴とする保存法。
【請求項１】
下記一般式（１）
【化１】
［式中、Ｒは、水素原子、重水素原子またはトリチウム原子を表わす。］で示されるリン原子と炭素原子との原子間結合を回転軸とする立体配座がゴーシュ型の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイド化合物。
【請求項２】
２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−ピロリジン（ＣＹＰＭＰＨ）をタングステン酸ナトリウム、モリブデン酸ナトリウムまたはモリブデン酸アンモニウムから選択された無機化合物を触媒とし、過酸化水素により酸化することを特徴とする下記一般式（１）
【化２】
［式中、Ｒは、水素原子、重水素原子またはトリチウム原子を表わす。］で示されるリン原子と炭素原子との原子間結合を回転軸とする立体配座がゴーシュ型の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドの製造方法。
【請求項３】
立体配座がアンチ型の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール １−オキサイドを下記一般式（１）
【化３】
［式中、Ｒは、水素原子、重水素原子またはトリチウム原子を表わす。］で示されるリン原子と炭素原子との原子間結合を回転軸とする立体配座がゴーシュ型の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドに変換する方法。
【請求項４】
下記一般式（１）
【化４】
［式中、Ｒは、水素原子、重水素原子またはトリチウム原子を表わす。］で示されるリン原子と炭素原子との原子間結合を回転軸とする立体配座がゴーシュ型の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドを含有することを特徴とするラジカル捕捉剤。
【請求項５】
下記一般式（１）
【化５】
［式中、Ｒは、水素原子、重水素原子またはトリチウム原子を表わす。］で示されるリン原子と炭素原子との原子間結合を回転軸とする立体配座がゴーシュ型の２−（５，５−ジメチル−２−オキソ−２λ５−［１，３，２］ジオキサフォスフィナン−２−イル）−２−メチル−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−ピロール１−オキサイドを含有するラジカル捕捉剤を酸素非存在の遮光容器に充填することを特徴とする保存法。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−２１３６９２（Ｐ２０１１−２１３６９２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８５９３１（Ｐ２０１０−８５９３１）
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【特許番号】特許第４７１６２３４号（Ｐ４７１６２３４）
【特許公報発行日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（５０５０１４０３０）ヘテロリサーチ有限会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【特許番号】特許第４７１６２３４号（Ｐ４７１６２３４）
【特許公報発行日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（５０５０１４０３０）ヘテロリサーチ有限会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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