ポルフィリンリン酸誘導体およびその製造方法
【課題】 水溶性のポルフィリン誘導体およびその製造方法の提供。
【解決手段】 下記式（Ｉ）：
【化２】
（式中、Ｒは水素原子またはＣ１−１８アルキル基を、Ｒ１は水素原子または式（ＩＩ）：
【化３】
で表される基を示し、式（Ｉ）および（ＩＩ）においてＲ２は水素原子、Ｃ１−６アルキル基、またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示す）で表されるポルフィリン誘導体。
【解決手段】 下記式（Ｉ）：
【化２】
（式中、Ｒは水素原子またはＣ１−１８アルキル基を、Ｒ１は水素原子または式（ＩＩ）：
【化３】
で表される基を示し、式（Ｉ）および（ＩＩ）においてＲ２は水素原子、Ｃ１−６アルキル基、またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示す）で表されるポルフィリン誘導体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規なポルフィリンリン酸誘導体に関し、特に、水溶性であって、金属に対し強い親和力を有しており、また、蛋白質に対しても強い結合力を有するポルフィリンリン酸誘導体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポルフィリンおよびその誘導体は、共役不飽和結合を有する大環状芳香族化合物であり、たとえば、クロロフィル、ヘモグロビン、シアノコバラミン、ミトコンドリアの電子伝達系など、動植物の生体内において種々の重要な生理機能を果たしていることが知られている。このようなポルフィリンの特性や機能に着目して、これまで多くのポルフィリン誘導体が合成され、構造的な研究がなされており、触媒や増感剤、顔料などの色素、金属トラップ剤等の機能性材料として多岐にわたる分野への応用が図られている。しかしながら、従来のポルフィリン誘導体は水に対する溶解性がないか若しくは非常に悪く、その結果、機能性材料としての適用範囲も限られ、ポルフィリン誘導体の有する特性や機能を十分に活用することができなかった。そのため、水溶性を付与する目的でカルボン酸基やスルホン酸基を導入したポルフィリン誘導体が合成されているが、これらの誘導体は金属に対する親和力が弱く、また、アミノ酸や、蛋白質に対する結合力も弱いという問題を有していた。それゆえ、水溶性であって、金属やアミノ酸、蛋白質等に対しても強い親和力や結合力を有する、安定なポルフィリン誘導体の開発が待ち望まれていた。
【非特許文献１】New Journal of Chemistry, 25(7), 899-904;2001
【非特許文献２】Organic and Biochemistry, 1(4), 733-36;2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、上述のような種々の用途に利用することができる機能性材料として、水溶性であって、金属やアミノ酸、タンパク質などに対して強い親和力を有するポルフィリン誘導体およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題に鑑み、発明者らは種々研究を重ねた結果、リン酸基を導入したポルフィリン誘導体が水溶性で、金属やアミノ酸、タンパク質などに対して強い親和力を有することを見いだし本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
（１） 式（Ｉ）：
【化１】
（式中、Ｒは水素原子またはＣ１−１８アルキル基を、Ｒ１は水素原子または式（ＩＩ）：
【化２】
で表される置換フェニル基を示し、式（Ｉ）および（ＩＩ）においてＲ２は水素原子、Ｃ１−６アルキル基、またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示す）で表されるポルフィリン誘導体、
（２） 式（ＩＩＩ）：
【化３】
（式中、Ｒ、Ｒ１およびＲ２は上記（１）におけると同義であり、ＭはＺｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｒｕ，ＦｅまたはＭｎを示す）で表されるポルフィリン誘導体の金属錯体、
（３） 式（ＩＶ）：
【化４】
（式中、Ｒ２は水素原子、Ｃ１−６アルキル基、またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を、Ｒ３はホルミル基または式：
【化５】
で表される基を示す）で表されるベンゼンホスホン酸誘導体、
（４） 式（Ｖ）：
【化６】
または、式（ＶＩ）：
【化７】
（式（Ｖ）および（ＶＩ）中、Ｒは水素原子またはＣ１−１８アルキル基を示す）で表されるジピロールメタン化合物（Ｖ）またはピロール化合物（ＶＩ）と、式（ＩＶａ）：
【化８】
（式中、Ｒ２’はＣ１−６アルキル基またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示し、Ｒ３は上記（３）におけると同義である）で表されるベンゼンホスホン酸エステル誘導体とを縮合反応に付すことを特徴とする式（Ｉａ）：
【化９】
（式中、Ｒは上記と同義であり、Ｒ１ａは水素原子または式（ＩＩａ）：
【化１０】
で表される置換フェニル基を示し、式（Ｉａ）および（ＩＩａ）においてＲ２’は上記と同義である）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体の製造方法、
（５） 上記（４）記載の式（Ｉａ）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体をトリメチルブロモシラン（TMSBr）で加水分解することを特徴とする式（Ｉｂ）：
【化１１】
（式中、Ｒは水素原子またはＣ１−18アルキル基を示し、Ｒ１ｂは水素原子または式（ＩＩｂ）：
【化１２】
で表される置換フェニル基を示す）で表されるポルフィリンリン酸誘導体の製造方法、および
（６） 上記（１）記載のポルフィリン誘導体と、ＭＡＸＢ（式中、ＭはＺｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｒｕ，ＦｅおよびＭｎからなる群から選ばれる金属カチオンを、ＸはＡｃＯ−、Ｃｌ−、ＳＯ４２−、ＮＯ３−、ＣＯ３２−、ＨＳＯ４−およびＨＣＯ３−からなる群から選ばれるアニオンを、ＡおよびＢは１ないし３の整数を示す）で表される金属塩とを溶媒中で加熱還流下、反応させることを特徴とする式（ＩＩＩ）：
【化１３】
（式中、Ｒは水素原子またはＣ１−１８アルキル基を、Ｒ１は水素原子または式（ＩＩ）：
【化１４】
で表される置換フェニル基を示し、式（ＩＩＩ）および（ＩＩ）においてＲ２は水素原子、Ｃ１−６アルキル基、またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示し、Ｍは上記と同義である）で表されるポルフィリン誘導体の金属錯体の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、リン酸基を導入することにより、安定で、水溶性に優れ、かつ、金属やアミノ酸、タンパク質などに対し強い親和力を有するポルフィリン誘導体およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明に係るポルフィリンリン酸誘導体は、上記式（Ｉ）、（Ｉａ）、（Ｉｂ）および（ＩＩＩ）で表される２または４個のリン酸基もしくはリン酸エステル基が置換したフェニル基を有するポルフィリンの誘導体である。
上記式（Ｉ）、（Ｉａ）、（Ｉｂ）、（ＩＩＩ）、（Ｖ）および（ＶＩ）において、Ｒは水素原子またはＣ１−１８アルキル基を示す。該「Ｃ１−１８アルキル基」としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル等が挙げられる。
【０００７】
式（Ｉ）および（ＩＩＩ）において、Ｒ１は水素原子または式（ＩＩ）：
【化１５】
で表される置換フェニル基を示す。また、式（Ｉ）ないし（ＩＩＩ）において、式：
【化１６】
であらわされるリン酸基またはリン酸エステル基は、ベンゼン環のオルト位、メタ位またはパラ位のいずれの位置に結合していてもよいが、ベンゼン環のメタ位またはパラ位に置換したものが好ましい。
【０００８】
上記式（Ｉ）ないし（ＩＶ）において、Ｒ２は水素原子、Ｃ１−６アルキル基、またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示す。
該「Ｃ１−６アルキル基」としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、tert-ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシル等が挙げられる。
「ハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基」におけるフェニル基の置換基としてのハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素が挙げられる。
「ハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基」におけるフェニル基の置換基としてのＣ１−４アルキルとしては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、tert-ブチルなどが挙げられる。
また、該フェニル基は置換可能な位置にこれらの置換基を１〜３個有していてもよい。
「ハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基」としては、具体的には、フェニル基、２−クロロフェニル基、３−クロロフェニル基、４−クロロフェニル基、２−ブロモフェニル基、３−ブロモフェニル基、４−ブロモフェニル基、２−フルオロフェニル基、３−フルオロフェニル基、４−ブロモフェニル基、２−メチルフェニル基、３−メチルフェニル基、４−メチルフェニル基、２−ニトロフェニル基、３−ニトロフェニル基、４−ニトロフェニル基等が挙げられる。
【０００９】
上記式（Ｉａ）、（ＩＩａ）および（ＩＶａ）において、Ｒ２’はＣ１−６アルキル基またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示す。該「Ｃ１−６アルキル基」および「ハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基」としては、上記Ｒ２における「Ｃ１−６アルキル基」および「ハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基」と同様のものが挙げられる。
また、式（Ｉａ）、（ＩＩａ）および（ＩＶａ）におけるリン酸エステル基、および式（Ｉｂ）ならびに（ＩＩｂ）におけるリン酸基は、ベンゼン環のオルト位、メタ位またはパラ位のいずれの位置に結合していてもよいが、ベンゼン環のメタ位またはパラ位に置換したものが好ましい。
【００１０】
式（III）において、Ｍはポルフィリンの配位金属原子を示し、具体的にはＺｎ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｍｎ等の金属原子を示す。
また、ポルフィリンリン酸誘導体の金属錯体の合成原料であるＭＡＸＢで表される金属塩において、ＭはＺｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｒｕ，ＦｅおよびＭｎからなる群から選ばれる金属カチオンを、ＸはＡｃＯ−、Ｃｌ−、ＳＯ４２−、ＮＯ３−、ＣＯ３２−、ＨＳＯ４−およびＨＣＯ３−からなる群から選ばれるアニオンを、ＡおよびＢは１ないし３の整数を示し、このような金属塩としては、たとえば、酢酸亜鉛、酢酸銅、酢酸銀、酢酸ニッケル、塩化亜鉛、塩化金、塩化ルテニウム、塩化鉄、塩化マンガン、硫酸鉄、硝酸銀、などが挙げられる。
【００１１】
式（Ｉ）で表されるポルフィリンリン酸誘導体としては、表１に示すような置換基の組合せが好ましい。
表１
上記表１中の化合物において、ホスホノ基またはジアルコキシホスホリルもしくはジフェノキシホスホリル基はフェニル基のメタ位またはパラ位に結合した化合物が好ましい。
式（ＩＩＩ）で表されるポルフィリン誘導体の金属錯体化合物としては、上記表１中のポルフィリンリン酸誘導体とＺｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、ＦｅまたはＭｎとの錯体が好ましい。
【００１２】
本発明の式（Ｉ）、（Ｉａ）、（Ｉｂ）および（ＩＩＩ）で表されるポルフィリンリン酸誘導体は、リン酸基を有するため水溶性であるという特性を有している。また、リン酸基を有するポルフィリン誘導体は、特に金属表面に対して強い親和力を有している。このため、本発明のポルフィリン誘導体は、理想的な太陽電池増感剤として幅広く応用することができる。さらに、リン酸基はアミノ酸や蛋白質に対しても強い結合力を有しているため、蛋白質などの標記、同定等のバイオ研究や新薬の開発にも幅広く用いることができる。
【００１３】
以下、本発明のポルフィリン誘導体の製造法について説明する。
（１）出発原料となる上記式（ＩＶｂ）および（ＩＶｃ）で表される化合物は、以下に示す工程により製造することができる。
【化１７】
上記工程における式（ＶＩＩ）および（ＩＶｂ）中、Ｒ３’は式：
【化１８】
で表される基であり、Ｘはハロゲン原子、具体的には塩素、臭素またはヨウ素を示す。また、上記式：（Ｒ２’Ｏ）２ＰＯＨで表されるホスホン酸ジアルキル、式（ＩＶｂ）および式（ＩＶｃ）において、Ｒ２’はＣ１−６アルキル基またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示す。該「Ｃ１−６アルキル基」および「ハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基」としては、式（Ｉ）ないし（ＩＩＩ）におけるＲ２について例示したものと同様のものが挙げられる。
【００１４】
式（ＩＶｂ）で表される化合物の製造は、式（ＶＩＩ）で表される化合物を溶媒に溶解し、例えば式（ＶＩＩ）で表される化合物１モルに対して、ホスホン酸ジアルキル１〜３モル、好ましくは１〜１．２５モル、塩基１〜３モル、好ましくは１〜１．２５モル、および触媒１％〜２０％モル、好ましくは５％〜１０％モルを添加し、反応温度２５〜１２０℃、好ましくは５０〜９０℃で、反応時間１２〜４８時間、好ましくは１６〜２４時間反応させることにより行う。
反応に使用する溶媒としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類等が用いられる。
使用する塩基としては、例えばトリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、４−ジメチルアミノピリジン等の有機塩基類が挙げられる。
触媒としては、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）ニッケル（０）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）白金（０）等の触媒がもちいられる。
なお、上記反応はアルゴン等の不活性ガス気流下に行うことが好ましい。
反応生成物は、公知の分離精製手段、例えば濃縮、減圧濃縮、溶媒抽出、クロマトグラフィーなどにより単離精製することができる。
【００１５】
式（ＩＶｂ）で表される化合物は、例えば、ギ酸で処理することによって脱保護して式（ＩＶｃ）で表されるアルデヒド体に導くことができる。
【００１６】
（２）合成法１
上記式（Ｉａ）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体のうち、Ｒ１ａが水素原子であるポルフィリンリン酸エステル誘導体（Ｉａ−１）は以下の工程により製造することができる。
【化１９】
上記工程における式（Ｉａ−１）中のＲ２’は、上記式（ＩＶｃ）におけるＲ２’と同義であり、式（Ｖ）および（Ｉａ−１）におけるＲは、式（Ｉ）および（ＩＩＩ）におけるＲと同義である。
反応は、式（ＩＶｃ）で表されるアルデヒド化合物を溶媒に溶解し、例えば式（ＩＶｃ）で表される化合物１モルに対して、ジピロールメタン化合物（Ｖ）０．５〜１モルを添加し、酸触媒の存在下、反応温度０〜１５０℃、好ましくは２５〜４５℃で、反応時間１〜７２時間、好ましくは１２〜２４時間行う。反応に使用する溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、アセトニトリル、メタノール、トルエン、キシレン、ニトロベンゼン等が用いられる。これらの溶媒は単独で、または２種以上を混合して使用してもよい。
触媒としては、酢酸、ジフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、プロピオン酸、三ふっ化ほう素ジメチルエーテル錯体、三ふっ化ほう素ジエチルエーテル錯体等の酸が用いられる。
上記反応はアルゴン等の不活性ガス気流下に行うことが好ましい。
反応生成物は、公知の分離精製手段、例えば濃縮、減圧濃縮、溶媒抽出、クロマトグラフィー、再結晶などにより単離精製することができる。
【００１７】
（３）合成法２
上記式（Ｉａ）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体のうち、Ｒ１ａが式（ＩＩａ）：
【化２０】
で表される置換フェニル基であるポルフィリンリン酸エステル誘導体（Ｉａ−２）は以下の工程により製造することができる。
【化２１】
上記工程における式（Ｉａ−２）中のＲ２’は、上記式（ＩＶｃ）におけるＲ２’と同義であり、式（ＶＩ）および（Ｉａ−２）におけるＲは、式（Ｉ）および（ＩＩＩ）におけるＲと同義である。
反応は、式（ＩＶｃ）で表されるアルデヒド化合物を溶媒に溶解し、例えば式（ＩＶｃ）で表される化合物１モルに対して、ピロール化合物（ＶＩ）１〜１０モルを添加し、酸触媒の存在下、反応温度０〜１２０℃、好ましくは２５〜９０℃で、反応時間２〜７２時間、好ましくは１２〜２４時間行う。
反応に使用する溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、アセトニトリル、メタノール、トルエン、キシレン、ニトロベンゼン等が用いられる。これらの溶媒は単独で、または２種以上を混合して使用してもよい。
酸触媒としては、酢酸、ジフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、プロピオン酸、三ふっ化ほう素ジメチルエーテル錯体、三ふっ化ほう素ジエチルエーテル錯体等の酸が用いられる。
反応生成物は、公知の分離精製手段、例えば濃縮、減圧濃縮、溶媒抽出、クロマトグラフィー、再結晶などにより単離精製することができる。
【００１８】
（４）合成法３
フリーのリン酸基を有する上記式（Ｉｂ）で表されるポルフィリンリン酸誘導体は、合成法１または合成法２で得られた式（Ｉａ−１）または式（Ｉａ−２）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体をトリメチルブロモシラン（TMSBr）で加水分解することによって合成される。
【化２２】
反応は、式（Ｉａ−１）または式（Ｉａ−２）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体を溶媒に溶解し、例えばポルフィリンリン酸エステル誘導体１モルに対して、ブロモトリメチルシラン（TMSBr）１〜４０モルを添加し、反応温度０〜１００℃、好ましくは１５〜６０℃で、反応時間８〜７２時間、好ましくは１２〜２４時間行う。
反応に使用する溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、アセトニトリル、トルエン、キシレン、ニトロベンゼン等が用いられる。これらの溶媒は単独で、または２種以上を混合して使用してもよい。
反応生成物は、イオン交換樹脂カラムクロマトグラフィー、再結晶などにより単離精製することができる。
【００１９】
（５）合成法４
金属が配位している上記式（ＩＩＩ）で表されるポルフィリンリン酸誘導体の金属錯体は、合成法１または合成法２で得られた式（Ｉａ−１）もしくは式（Ｉａ−２）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体または合成法３で得られた式（Ｉｂ−１）もしくは式（Ｉｂ−２）で表されるポルフィリンリン酸誘導体を上記ＭＡＸＢで表される金属塩と溶媒中で加熱還流下反応させることによって合成される。
【化２３】
反応は、式（Ｉａ−１）もしくは式（Ｉａ−２）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体または式（Ｉｂ−１）もしくは式（Ｉｂ−２）で表されるポルフィリンリン酸誘導体を溶媒に溶解し、例えばポルフィリンリン酸エステル誘導体１モルに対して、ＭＡＸＢで表される金属塩１０〜１００モルを添加し、反応温度３５〜１５０℃、好ましくは４５〜１００℃で、反応時間１〜４８時間、好ましくは２〜８時間行う。
反応に使用する溶媒としては、酢酸、ジクロロメタン、クロロホルム、メタノール、エタノール、アセトニトリル、トルエン、キシレン、ニトロベンゼン等が用いられる。これらの溶媒は単独で、または２種以上を混合して使用してもよい。
反応生成物は、公知の分離精製手段、例えば濃縮、減圧濃縮、溶媒抽出、クロマトグラフィー、再結晶などにより単離精製することができる。
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００２０】
３−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ベンゼンホスホン酸ジエチルの合成
【化２４】
アルゴン気流下、化合物１ 9.2g(40mmol)をトルエン120mlに溶解し、ホスホン酸ジエチル5.7ml(44mmol)、トリエチルアミン6.1ml(44mmol)およびtetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)を加え、９０℃で１６時間加熱した。室温まで冷却した後、ジエチルエーテル100ml加えた。不溶物をろ過した後、ろ液を３５℃以下で減圧濃縮し、茶色オイルの粗生成物15.5gを得た。これをシリカゲルカラムクロマトで精製し、黄色オイルとして、目的物２を１０g（収率87%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝286.46 （計算値：M+＝286.10）
【実施例２】
【００２１】
３−ホルミルベンゼンホスホン酸ジエチルの合成
【化２５】
実施例１で得た化合物２ 2.86g(10mmol)を30ml 10%ギ酸に加え、３時間還流した。室温まで冷却した後、200mlの飽和重炭酸ナトリウム水溶液に注入した。有機層を分液し、得られた有機層を50mlの飽和重炭酸ナトリウム水溶液で３回洗浄した。これを100mlのクロロホルムに加えた。クロロホルム層を飽和重炭酸ナトリウム水溶液と飽和食塩水でそれぞれ洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去すると、黄色オイルとして、目的物３を2.3g（収率95%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝242.28 （計算値：M+＝242.07）
【実施例３】
【００２２】
ポルフィリンリン酸エステル誘導体４の合成
【化２６】
アルゴン気流下、化合物３ 0.242g(1mmol)をプロピオン酸5mlに溶解し、ピロール67mg(1mmol)を加え、３時間加熱還流した。室温まで冷却した後、プロピオン酸を３５℃以下で減圧留去した。得られた黒色オイルをシリカゲルカラムクロマトで精製し、緑紫色結晶として、ポルフィリンリン酸エステル誘導体４を400mg（収率34%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝1158.16 （計算値：M+＝1158.36）
【実施例４】
【００２３】
ポルフィリンリン酸エステル誘導体５の合成
【化２７】
アルゴン気流下、化合物３ 0.968g(4mmol)をジクロロメタン２５０mlに溶解し、ジピロール0.592g(４mmol)を加え、トリフルオロ酢酸0.285g(2.5mmol)を加えた後、室温で２時間撹拌反応した。その後、DDQ(2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-p-ベンゾキノン)1.816g(8mmol)を加え、同温度３５℃下３時間撹拌した。得られた反応液を１０mlトリエチルアミンで中和後、溶媒を減圧濃縮した。得られた黒色オイルをシリカゲルカラムクロマトで精製し、緑紫色結晶として、ポルフィリンリン酸エステル誘導体５を６６０mg（収率４５%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝734.56 （計算値：M+＝734.24）
【実施例５】
【００２４】
ポルフィリンリン酸エステル誘導体の亜鉛錯体４bの合成
【化２８】
アルゴン気流下、ポルフィリンリン酸エステル誘導体４ 1.158g(1mmol)をクロロホルム１００mlに溶解し、Zn(OAc)2（無水酢酸亜鉛）のメタノール飽和液５mlを加え、２時間加熱還流した。反応液を室温まで冷却した後、水５０mlで４回洗浄した。洗浄後の反応液をNa2CO3（無水炭酸ナトリウム）で乾燥後、溶媒を減圧濃縮することにより、ポルフィリンリン酸エステル誘導体の亜鉛錯体４bを1.098g（収率90%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝1220.36 （計算値：M+＝1220.28）
【実施例６】
【００２５】
ポルフィリンリン酸エステル誘導体の亜鉛錯体５bの合成
【化２９】
アルゴン気流下、ポルフィリンリン酸エステル誘導体５ 734mg(1mmol)をジクロロメタン２００mlに溶解し、Zn(OAc)2（無水酢酸亜鉛）の酢酸飽和液３mlを加え、室温で３時間撹拌反応した。得られた反応液を水１００mlで３回洗浄した後、Na2CO3（無水炭酸ナトリウム）で乾燥した。溶媒を減圧濃縮することにより、ポルフィリンリン酸エステル誘導体の亜鉛錯体５bを796mg（収率100%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝796.86 （計算値：M+＝796.16）
【実施例７】
【００２６】
ポルフィリンリン酸誘導体６の合成
【化３０】
アルゴン気流下、ポルフィリンリン酸エステル誘導体４ 100mg(0.086mmol)をアセトニトリル4mlに溶解し、TMSBr（ブロモトリメチルシラン） 0.24ml(1.76mmol)を加え、室温で１２時間撹拌した。溶媒を減圧留去後、6mlのジエチルエーテルおよび0.5M NH4HCO3（炭酸水素アモニウム）水溶液6mlに注入した。水層を分液し、6mlのジエチルエーテルで３回洗浄した。得られた水層をイオン交換樹脂Amberlite(G-50, H+ form,weekly acidic)で精製し、ポルフィリンリン酸誘導体６の水溶液を得た。これを凍結乾燥し、緑紫色結晶として、ポルフィリンリン酸誘導体６を68mg（収率84%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝934.66 （計算値：MH２+＝934.11）
【実施例８】
【００２７】
ポルフィリンリン酸誘導体８の合成
【化３１】
アルゴン気流下、ポルフィリンリン酸エステル誘導体５ 126mg(0.174mmol)をアセトニトリル10mlに溶解し、TMSBr（ブロモトリメチルシラン） 0.48ml(3.52mmol)を加え、室温で8時間撹拌した。溶媒を減圧留去後、10mlのジエチルエーテルおよび0.5M NH4HCO3（炭酸水素アモニウム）水溶液10mlに注入した。水層を分液し、10mlのジエチルエーテルで３回洗浄した。得られた水層をイオン交換樹脂Amberlite(G-50, H+ form,weekly acidic)で精製し、ポルフィリンリン酸誘導体８の水溶液を得た。これを凍結乾燥し、緑紫色結晶として、ポルフィリンリン酸誘導体８を81mg（収率75%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝622.42 （計算値：M+＝622.12）
【実施例９】
【００２８】
ポルフィリンリン酸誘導体の亜鉛錯体６ｂの合成
【化３２】
アルゴン気流下、ポルフィリンリン酸誘導体６ 93.4mg(0.1mmol)をクロロホルム50mlに溶解し、Zn(OAc)2（無水酢酸亜鉛）のメタノール飽和液0.5mlを加え、２時間加熱還流した。反応液を室温まで冷却した後、水50mlで４回洗浄した。洗浄後の反応液をNa2CO3（無水炭酸ナトリウム）で乾燥後、溶媒を減圧濃縮することにより、ポルフィリンリン酸誘導体の亜鉛錯体６ｂを79.7g（収率80%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝996.18 （計算値：M+＝996.03）
【実施例１０】
【００２９】
ポルフィリンリン酸誘導体の亜鉛錯体８ｂの合成
【化３３】
アルゴン気流下、ポルフィリンリン酸誘導体８ 62.2mg(0.1mmol)をジクロロメタン1００mlに溶解し、Zn(OAc)2（無水酢酸亜鉛）の酢酸飽和液0.3mlを加え、室温で３時間撹拌反応した。得られた反応液を水50mlで３回洗浄した後、Na2CO3（無水炭酸ナトリウム）で乾燥した。溶媒を減圧濃縮することにより、ポルフィリンリン酸誘導体の亜鉛錯体８ｂを56.1mg（収率82%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝684.26 （計算値：M+＝684.03）
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のポルフィリン誘導体は水溶性であり、金属やアミノ酸、タンパク質などに対し強い親和力を有するので、触媒、増感剤、色素、金属トラップ剤等の機能性材料として種々の分野において利用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規なポルフィリンリン酸誘導体に関し、特に、水溶性であって、金属に対し強い親和力を有しており、また、蛋白質に対しても強い結合力を有するポルフィリンリン酸誘導体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポルフィリンおよびその誘導体は、共役不飽和結合を有する大環状芳香族化合物であり、たとえば、クロロフィル、ヘモグロビン、シアノコバラミン、ミトコンドリアの電子伝達系など、動植物の生体内において種々の重要な生理機能を果たしていることが知られている。このようなポルフィリンの特性や機能に着目して、これまで多くのポルフィリン誘導体が合成され、構造的な研究がなされており、触媒や増感剤、顔料などの色素、金属トラップ剤等の機能性材料として多岐にわたる分野への応用が図られている。しかしながら、従来のポルフィリン誘導体は水に対する溶解性がないか若しくは非常に悪く、その結果、機能性材料としての適用範囲も限られ、ポルフィリン誘導体の有する特性や機能を十分に活用することができなかった。そのため、水溶性を付与する目的でカルボン酸基やスルホン酸基を導入したポルフィリン誘導体が合成されているが、これらの誘導体は金属に対する親和力が弱く、また、アミノ酸や、蛋白質に対する結合力も弱いという問題を有していた。それゆえ、水溶性であって、金属やアミノ酸、蛋白質等に対しても強い親和力や結合力を有する、安定なポルフィリン誘導体の開発が待ち望まれていた。
【非特許文献１】New Journal of Chemistry, 25(7), 899-904;2001
【非特許文献２】Organic and Biochemistry, 1(4), 733-36;2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、上述のような種々の用途に利用することができる機能性材料として、水溶性であって、金属やアミノ酸、タンパク質などに対して強い親和力を有するポルフィリン誘導体およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題に鑑み、発明者らは種々研究を重ねた結果、リン酸基を導入したポルフィリン誘導体が水溶性で、金属やアミノ酸、タンパク質などに対して強い親和力を有することを見いだし本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
（１） 式（Ｉ）：
【化１】
（式中、Ｒは水素原子またはＣ１−１８アルキル基を、Ｒ１は水素原子または式（ＩＩ）：
【化２】
で表される置換フェニル基を示し、式（Ｉ）および（ＩＩ）においてＲ２は水素原子、Ｃ１−６アルキル基、またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示す）で表されるポルフィリン誘導体、
（２） 式（ＩＩＩ）：
【化３】
（式中、Ｒ、Ｒ１およびＲ２は上記（１）におけると同義であり、ＭはＺｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｒｕ，ＦｅまたはＭｎを示す）で表されるポルフィリン誘導体の金属錯体、
（３） 式（ＩＶ）：
【化４】
（式中、Ｒ２は水素原子、Ｃ１−６アルキル基、またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を、Ｒ３はホルミル基または式：
【化５】
で表される基を示す）で表されるベンゼンホスホン酸誘導体、
（４） 式（Ｖ）：
【化６】
または、式（ＶＩ）：
【化７】
（式（Ｖ）および（ＶＩ）中、Ｒは水素原子またはＣ１−１８アルキル基を示す）で表されるジピロールメタン化合物（Ｖ）またはピロール化合物（ＶＩ）と、式（ＩＶａ）：
【化８】
（式中、Ｒ２’はＣ１−６アルキル基またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示し、Ｒ３は上記（３）におけると同義である）で表されるベンゼンホスホン酸エステル誘導体とを縮合反応に付すことを特徴とする式（Ｉａ）：
【化９】
（式中、Ｒは上記と同義であり、Ｒ１ａは水素原子または式（ＩＩａ）：
【化１０】
で表される置換フェニル基を示し、式（Ｉａ）および（ＩＩａ）においてＲ２’は上記と同義である）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体の製造方法、
（５） 上記（４）記載の式（Ｉａ）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体をトリメチルブロモシラン（TMSBr）で加水分解することを特徴とする式（Ｉｂ）：
【化１１】
（式中、Ｒは水素原子またはＣ１−18アルキル基を示し、Ｒ１ｂは水素原子または式（ＩＩｂ）：
【化１２】
で表される置換フェニル基を示す）で表されるポルフィリンリン酸誘導体の製造方法、および
（６） 上記（１）記載のポルフィリン誘導体と、ＭＡＸＢ（式中、ＭはＺｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｒｕ，ＦｅおよびＭｎからなる群から選ばれる金属カチオンを、ＸはＡｃＯ−、Ｃｌ−、ＳＯ４２−、ＮＯ３−、ＣＯ３２−、ＨＳＯ４−およびＨＣＯ３−からなる群から選ばれるアニオンを、ＡおよびＢは１ないし３の整数を示す）で表される金属塩とを溶媒中で加熱還流下、反応させることを特徴とする式（ＩＩＩ）：
【化１３】
（式中、Ｒは水素原子またはＣ１−１８アルキル基を、Ｒ１は水素原子または式（ＩＩ）：
【化１４】
で表される置換フェニル基を示し、式（ＩＩＩ）および（ＩＩ）においてＲ２は水素原子、Ｃ１−６アルキル基、またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示し、Ｍは上記と同義である）で表されるポルフィリン誘導体の金属錯体の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、リン酸基を導入することにより、安定で、水溶性に優れ、かつ、金属やアミノ酸、タンパク質などに対し強い親和力を有するポルフィリン誘導体およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明に係るポルフィリンリン酸誘導体は、上記式（Ｉ）、（Ｉａ）、（Ｉｂ）および（ＩＩＩ）で表される２または４個のリン酸基もしくはリン酸エステル基が置換したフェニル基を有するポルフィリンの誘導体である。
上記式（Ｉ）、（Ｉａ）、（Ｉｂ）、（ＩＩＩ）、（Ｖ）および（ＶＩ）において、Ｒは水素原子またはＣ１−１８アルキル基を示す。該「Ｃ１−１８アルキル基」としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル等が挙げられる。
【０００７】
式（Ｉ）および（ＩＩＩ）において、Ｒ１は水素原子または式（ＩＩ）：
【化１５】
で表される置換フェニル基を示す。また、式（Ｉ）ないし（ＩＩＩ）において、式：
【化１６】
であらわされるリン酸基またはリン酸エステル基は、ベンゼン環のオルト位、メタ位またはパラ位のいずれの位置に結合していてもよいが、ベンゼン環のメタ位またはパラ位に置換したものが好ましい。
【０００８】
上記式（Ｉ）ないし（ＩＶ）において、Ｒ２は水素原子、Ｃ１−６アルキル基、またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示す。
該「Ｃ１−６アルキル基」としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、tert-ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシル等が挙げられる。
「ハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基」におけるフェニル基の置換基としてのハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素が挙げられる。
「ハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基」におけるフェニル基の置換基としてのＣ１−４アルキルとしては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、tert-ブチルなどが挙げられる。
また、該フェニル基は置換可能な位置にこれらの置換基を１〜３個有していてもよい。
「ハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基」としては、具体的には、フェニル基、２−クロロフェニル基、３−クロロフェニル基、４−クロロフェニル基、２−ブロモフェニル基、３−ブロモフェニル基、４−ブロモフェニル基、２−フルオロフェニル基、３−フルオロフェニル基、４−ブロモフェニル基、２−メチルフェニル基、３−メチルフェニル基、４−メチルフェニル基、２−ニトロフェニル基、３−ニトロフェニル基、４−ニトロフェニル基等が挙げられる。
【０００９】
上記式（Ｉａ）、（ＩＩａ）および（ＩＶａ）において、Ｒ２’はＣ１−６アルキル基またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示す。該「Ｃ１−６アルキル基」および「ハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基」としては、上記Ｒ２における「Ｃ１−６アルキル基」および「ハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基」と同様のものが挙げられる。
また、式（Ｉａ）、（ＩＩａ）および（ＩＶａ）におけるリン酸エステル基、および式（Ｉｂ）ならびに（ＩＩｂ）におけるリン酸基は、ベンゼン環のオルト位、メタ位またはパラ位のいずれの位置に結合していてもよいが、ベンゼン環のメタ位またはパラ位に置換したものが好ましい。
【００１０】
式（III）において、Ｍはポルフィリンの配位金属原子を示し、具体的にはＺｎ、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ｍｎ等の金属原子を示す。
また、ポルフィリンリン酸誘導体の金属錯体の合成原料であるＭＡＸＢで表される金属塩において、ＭはＺｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｒｕ，ＦｅおよびＭｎからなる群から選ばれる金属カチオンを、ＸはＡｃＯ−、Ｃｌ−、ＳＯ４２−、ＮＯ３−、ＣＯ３２−、ＨＳＯ４−およびＨＣＯ３−からなる群から選ばれるアニオンを、ＡおよびＢは１ないし３の整数を示し、このような金属塩としては、たとえば、酢酸亜鉛、酢酸銅、酢酸銀、酢酸ニッケル、塩化亜鉛、塩化金、塩化ルテニウム、塩化鉄、塩化マンガン、硫酸鉄、硝酸銀、などが挙げられる。
【００１１】
式（Ｉ）で表されるポルフィリンリン酸誘導体としては、表１に示すような置換基の組合せが好ましい。
表１
上記表１中の化合物において、ホスホノ基またはジアルコキシホスホリルもしくはジフェノキシホスホリル基はフェニル基のメタ位またはパラ位に結合した化合物が好ましい。
式（ＩＩＩ）で表されるポルフィリン誘導体の金属錯体化合物としては、上記表１中のポルフィリンリン酸誘導体とＺｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ、ＦｅまたはＭｎとの錯体が好ましい。
【００１２】
本発明の式（Ｉ）、（Ｉａ）、（Ｉｂ）および（ＩＩＩ）で表されるポルフィリンリン酸誘導体は、リン酸基を有するため水溶性であるという特性を有している。また、リン酸基を有するポルフィリン誘導体は、特に金属表面に対して強い親和力を有している。このため、本発明のポルフィリン誘導体は、理想的な太陽電池増感剤として幅広く応用することができる。さらに、リン酸基はアミノ酸や蛋白質に対しても強い結合力を有しているため、蛋白質などの標記、同定等のバイオ研究や新薬の開発にも幅広く用いることができる。
【００１３】
以下、本発明のポルフィリン誘導体の製造法について説明する。
（１）出発原料となる上記式（ＩＶｂ）および（ＩＶｃ）で表される化合物は、以下に示す工程により製造することができる。
【化１７】
上記工程における式（ＶＩＩ）および（ＩＶｂ）中、Ｒ３’は式：
【化１８】
で表される基であり、Ｘはハロゲン原子、具体的には塩素、臭素またはヨウ素を示す。また、上記式：（Ｒ２’Ｏ）２ＰＯＨで表されるホスホン酸ジアルキル、式（ＩＶｂ）および式（ＩＶｃ）において、Ｒ２’はＣ１−６アルキル基またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示す。該「Ｃ１−６アルキル基」および「ハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基」としては、式（Ｉ）ないし（ＩＩＩ）におけるＲ２について例示したものと同様のものが挙げられる。
【００１４】
式（ＩＶｂ）で表される化合物の製造は、式（ＶＩＩ）で表される化合物を溶媒に溶解し、例えば式（ＶＩＩ）で表される化合物１モルに対して、ホスホン酸ジアルキル１〜３モル、好ましくは１〜１．２５モル、塩基１〜３モル、好ましくは１〜１．２５モル、および触媒１％〜２０％モル、好ましくは５％〜１０％モルを添加し、反応温度２５〜１２０℃、好ましくは５０〜９０℃で、反応時間１２〜４８時間、好ましくは１６〜２４時間反応させることにより行う。
反応に使用する溶媒としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類等が用いられる。
使用する塩基としては、例えばトリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、４−ジメチルアミノピリジン等の有機塩基類が挙げられる。
触媒としては、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）ニッケル（０）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）白金（０）等の触媒がもちいられる。
なお、上記反応はアルゴン等の不活性ガス気流下に行うことが好ましい。
反応生成物は、公知の分離精製手段、例えば濃縮、減圧濃縮、溶媒抽出、クロマトグラフィーなどにより単離精製することができる。
【００１５】
式（ＩＶｂ）で表される化合物は、例えば、ギ酸で処理することによって脱保護して式（ＩＶｃ）で表されるアルデヒド体に導くことができる。
【００１６】
（２）合成法１
上記式（Ｉａ）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体のうち、Ｒ１ａが水素原子であるポルフィリンリン酸エステル誘導体（Ｉａ−１）は以下の工程により製造することができる。
【化１９】
上記工程における式（Ｉａ−１）中のＲ２’は、上記式（ＩＶｃ）におけるＲ２’と同義であり、式（Ｖ）および（Ｉａ−１）におけるＲは、式（Ｉ）および（ＩＩＩ）におけるＲと同義である。
反応は、式（ＩＶｃ）で表されるアルデヒド化合物を溶媒に溶解し、例えば式（ＩＶｃ）で表される化合物１モルに対して、ジピロールメタン化合物（Ｖ）０．５〜１モルを添加し、酸触媒の存在下、反応温度０〜１５０℃、好ましくは２５〜４５℃で、反応時間１〜７２時間、好ましくは１２〜２４時間行う。反応に使用する溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、アセトニトリル、メタノール、トルエン、キシレン、ニトロベンゼン等が用いられる。これらの溶媒は単独で、または２種以上を混合して使用してもよい。
触媒としては、酢酸、ジフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、プロピオン酸、三ふっ化ほう素ジメチルエーテル錯体、三ふっ化ほう素ジエチルエーテル錯体等の酸が用いられる。
上記反応はアルゴン等の不活性ガス気流下に行うことが好ましい。
反応生成物は、公知の分離精製手段、例えば濃縮、減圧濃縮、溶媒抽出、クロマトグラフィー、再結晶などにより単離精製することができる。
【００１７】
（３）合成法２
上記式（Ｉａ）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体のうち、Ｒ１ａが式（ＩＩａ）：
【化２０】
で表される置換フェニル基であるポルフィリンリン酸エステル誘導体（Ｉａ−２）は以下の工程により製造することができる。
【化２１】
上記工程における式（Ｉａ−２）中のＲ２’は、上記式（ＩＶｃ）におけるＲ２’と同義であり、式（ＶＩ）および（Ｉａ−２）におけるＲは、式（Ｉ）および（ＩＩＩ）におけるＲと同義である。
反応は、式（ＩＶｃ）で表されるアルデヒド化合物を溶媒に溶解し、例えば式（ＩＶｃ）で表される化合物１モルに対して、ピロール化合物（ＶＩ）１〜１０モルを添加し、酸触媒の存在下、反応温度０〜１２０℃、好ましくは２５〜９０℃で、反応時間２〜７２時間、好ましくは１２〜２４時間行う。
反応に使用する溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、アセトニトリル、メタノール、トルエン、キシレン、ニトロベンゼン等が用いられる。これらの溶媒は単独で、または２種以上を混合して使用してもよい。
酸触媒としては、酢酸、ジフルオロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、プロピオン酸、三ふっ化ほう素ジメチルエーテル錯体、三ふっ化ほう素ジエチルエーテル錯体等の酸が用いられる。
反応生成物は、公知の分離精製手段、例えば濃縮、減圧濃縮、溶媒抽出、クロマトグラフィー、再結晶などにより単離精製することができる。
【００１８】
（４）合成法３
フリーのリン酸基を有する上記式（Ｉｂ）で表されるポルフィリンリン酸誘導体は、合成法１または合成法２で得られた式（Ｉａ−１）または式（Ｉａ−２）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体をトリメチルブロモシラン（TMSBr）で加水分解することによって合成される。
【化２２】
反応は、式（Ｉａ−１）または式（Ｉａ−２）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体を溶媒に溶解し、例えばポルフィリンリン酸エステル誘導体１モルに対して、ブロモトリメチルシラン（TMSBr）１〜４０モルを添加し、反応温度０〜１００℃、好ましくは１５〜６０℃で、反応時間８〜７２時間、好ましくは１２〜２４時間行う。
反応に使用する溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、アセトニトリル、トルエン、キシレン、ニトロベンゼン等が用いられる。これらの溶媒は単独で、または２種以上を混合して使用してもよい。
反応生成物は、イオン交換樹脂カラムクロマトグラフィー、再結晶などにより単離精製することができる。
【００１９】
（５）合成法４
金属が配位している上記式（ＩＩＩ）で表されるポルフィリンリン酸誘導体の金属錯体は、合成法１または合成法２で得られた式（Ｉａ−１）もしくは式（Ｉａ−２）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体または合成法３で得られた式（Ｉｂ−１）もしくは式（Ｉｂ−２）で表されるポルフィリンリン酸誘導体を上記ＭＡＸＢで表される金属塩と溶媒中で加熱還流下反応させることによって合成される。
【化２３】
反応は、式（Ｉａ−１）もしくは式（Ｉａ−２）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体または式（Ｉｂ−１）もしくは式（Ｉｂ−２）で表されるポルフィリンリン酸誘導体を溶媒に溶解し、例えばポルフィリンリン酸エステル誘導体１モルに対して、ＭＡＸＢで表される金属塩１０〜１００モルを添加し、反応温度３５〜１５０℃、好ましくは４５〜１００℃で、反応時間１〜４８時間、好ましくは２〜８時間行う。
反応に使用する溶媒としては、酢酸、ジクロロメタン、クロロホルム、メタノール、エタノール、アセトニトリル、トルエン、キシレン、ニトロベンゼン等が用いられる。これらの溶媒は単独で、または２種以上を混合して使用してもよい。
反応生成物は、公知の分離精製手段、例えば濃縮、減圧濃縮、溶媒抽出、クロマトグラフィー、再結晶などにより単離精製することができる。
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００２０】
３−（１，３−ジオキソラン−２−イル）ベンゼンホスホン酸ジエチルの合成
【化２４】
アルゴン気流下、化合物１ 9.2g(40mmol)をトルエン120mlに溶解し、ホスホン酸ジエチル5.7ml(44mmol)、トリエチルアミン6.1ml(44mmol)およびtetrakis(triphenylphosphine)palladium(0)を加え、９０℃で１６時間加熱した。室温まで冷却した後、ジエチルエーテル100ml加えた。不溶物をろ過した後、ろ液を３５℃以下で減圧濃縮し、茶色オイルの粗生成物15.5gを得た。これをシリカゲルカラムクロマトで精製し、黄色オイルとして、目的物２を１０g（収率87%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝286.46 （計算値：M+＝286.10）
【実施例２】
【００２１】
３−ホルミルベンゼンホスホン酸ジエチルの合成
【化２５】
実施例１で得た化合物２ 2.86g(10mmol)を30ml 10%ギ酸に加え、３時間還流した。室温まで冷却した後、200mlの飽和重炭酸ナトリウム水溶液に注入した。有機層を分液し、得られた有機層を50mlの飽和重炭酸ナトリウム水溶液で３回洗浄した。これを100mlのクロロホルムに加えた。クロロホルム層を飽和重炭酸ナトリウム水溶液と飽和食塩水でそれぞれ洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去すると、黄色オイルとして、目的物３を2.3g（収率95%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝242.28 （計算値：M+＝242.07）
【実施例３】
【００２２】
ポルフィリンリン酸エステル誘導体４の合成
【化２６】
アルゴン気流下、化合物３ 0.242g(1mmol)をプロピオン酸5mlに溶解し、ピロール67mg(1mmol)を加え、３時間加熱還流した。室温まで冷却した後、プロピオン酸を３５℃以下で減圧留去した。得られた黒色オイルをシリカゲルカラムクロマトで精製し、緑紫色結晶として、ポルフィリンリン酸エステル誘導体４を400mg（収率34%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝1158.16 （計算値：M+＝1158.36）
【実施例４】
【００２３】
ポルフィリンリン酸エステル誘導体５の合成
【化２７】
アルゴン気流下、化合物３ 0.968g(4mmol)をジクロロメタン２５０mlに溶解し、ジピロール0.592g(４mmol)を加え、トリフルオロ酢酸0.285g(2.5mmol)を加えた後、室温で２時間撹拌反応した。その後、DDQ(2,3-ジクロロ-5,6-ジシアノ-p-ベンゾキノン)1.816g(8mmol)を加え、同温度３５℃下３時間撹拌した。得られた反応液を１０mlトリエチルアミンで中和後、溶媒を減圧濃縮した。得られた黒色オイルをシリカゲルカラムクロマトで精製し、緑紫色結晶として、ポルフィリンリン酸エステル誘導体５を６６０mg（収率４５%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝734.56 （計算値：M+＝734.24）
【実施例５】
【００２４】
ポルフィリンリン酸エステル誘導体の亜鉛錯体４bの合成
【化２８】
アルゴン気流下、ポルフィリンリン酸エステル誘導体４ 1.158g(1mmol)をクロロホルム１００mlに溶解し、Zn(OAc)2（無水酢酸亜鉛）のメタノール飽和液５mlを加え、２時間加熱還流した。反応液を室温まで冷却した後、水５０mlで４回洗浄した。洗浄後の反応液をNa2CO3（無水炭酸ナトリウム）で乾燥後、溶媒を減圧濃縮することにより、ポルフィリンリン酸エステル誘導体の亜鉛錯体４bを1.098g（収率90%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝1220.36 （計算値：M+＝1220.28）
【実施例６】
【００２５】
ポルフィリンリン酸エステル誘導体の亜鉛錯体５bの合成
【化２９】
アルゴン気流下、ポルフィリンリン酸エステル誘導体５ 734mg(1mmol)をジクロロメタン２００mlに溶解し、Zn(OAc)2（無水酢酸亜鉛）の酢酸飽和液３mlを加え、室温で３時間撹拌反応した。得られた反応液を水１００mlで３回洗浄した後、Na2CO3（無水炭酸ナトリウム）で乾燥した。溶媒を減圧濃縮することにより、ポルフィリンリン酸エステル誘導体の亜鉛錯体５bを796mg（収率100%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝796.86 （計算値：M+＝796.16）
【実施例７】
【００２６】
ポルフィリンリン酸誘導体６の合成
【化３０】
アルゴン気流下、ポルフィリンリン酸エステル誘導体４ 100mg(0.086mmol)をアセトニトリル4mlに溶解し、TMSBr（ブロモトリメチルシラン） 0.24ml(1.76mmol)を加え、室温で１２時間撹拌した。溶媒を減圧留去後、6mlのジエチルエーテルおよび0.5M NH4HCO3（炭酸水素アモニウム）水溶液6mlに注入した。水層を分液し、6mlのジエチルエーテルで３回洗浄した。得られた水層をイオン交換樹脂Amberlite(G-50, H+ form,weekly acidic)で精製し、ポルフィリンリン酸誘導体６の水溶液を得た。これを凍結乾燥し、緑紫色結晶として、ポルフィリンリン酸誘導体６を68mg（収率84%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝934.66 （計算値：MH２+＝934.11）
【実施例８】
【００２７】
ポルフィリンリン酸誘導体８の合成
【化３１】
アルゴン気流下、ポルフィリンリン酸エステル誘導体５ 126mg(0.174mmol)をアセトニトリル10mlに溶解し、TMSBr（ブロモトリメチルシラン） 0.48ml(3.52mmol)を加え、室温で8時間撹拌した。溶媒を減圧留去後、10mlのジエチルエーテルおよび0.5M NH4HCO3（炭酸水素アモニウム）水溶液10mlに注入した。水層を分液し、10mlのジエチルエーテルで３回洗浄した。得られた水層をイオン交換樹脂Amberlite(G-50, H+ form,weekly acidic)で精製し、ポルフィリンリン酸誘導体８の水溶液を得た。これを凍結乾燥し、緑紫色結晶として、ポルフィリンリン酸誘導体８を81mg（収率75%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝622.42 （計算値：M+＝622.12）
【実施例９】
【００２８】
ポルフィリンリン酸誘導体の亜鉛錯体６ｂの合成
【化３２】
アルゴン気流下、ポルフィリンリン酸誘導体６ 93.4mg(0.1mmol)をクロロホルム50mlに溶解し、Zn(OAc)2（無水酢酸亜鉛）のメタノール飽和液0.5mlを加え、２時間加熱還流した。反応液を室温まで冷却した後、水50mlで４回洗浄した。洗浄後の反応液をNa2CO3（無水炭酸ナトリウム）で乾燥後、溶媒を減圧濃縮することにより、ポルフィリンリン酸誘導体の亜鉛錯体６ｂを79.7g（収率80%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝996.18 （計算値：M+＝996.03）
【実施例１０】
【００２９】
ポルフィリンリン酸誘導体の亜鉛錯体８ｂの合成
【化３３】
アルゴン気流下、ポルフィリンリン酸誘導体８ 62.2mg(0.1mmol)をジクロロメタン1００mlに溶解し、Zn(OAc)2（無水酢酸亜鉛）の酢酸飽和液0.3mlを加え、室温で３時間撹拌反応した。得られた反応液を水50mlで３回洗浄した後、Na2CO3（無水炭酸ナトリウム）で乾燥した。溶媒を減圧濃縮することにより、ポルフィリンリン酸誘導体の亜鉛錯体８ｂを56.1mg（収率82%）得た。
TOFMass スペクトル：M／z＝684.26 （計算値：M+＝684.03）
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のポルフィリン誘導体は水溶性であり、金属やアミノ酸、タンパク質などに対し強い親和力を有するので、触媒、増感剤、色素、金属トラップ剤等の機能性材料として種々の分野において利用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（Ｉ）：
【化１】
（式中、Ｒは水素原子またはＣ１−１８アルキル基を、Ｒ１は水素原子または式（ＩＩ）：
【化２】
で表される置換フェニル基を示し、式（Ｉ）および（ＩＩ）においてＲ２は水素原子、Ｃ１−６アルキル基、またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示す）で表されるポルフィリン誘導体。
【請求項２】
式（ＩＩＩ）：
【化３】
（式中、Ｒ、Ｒ１およびＲ２は請求項１におけると同義であり、ＭはＺｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｒｕ，ＦｅまたはＭｎを示す）で表されるポルフィリン誘導体の金属錯体。
【請求項３】
式（ＩＶ）：
【化４】
（式中、Ｒ２は水素原子、Ｃ１−６アルキル基、またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を、Ｒ３はホルミル基または式：
【化５】
で表される基を示す）で表されるベンゼンホスホン酸誘導体。
【請求項４】
式（Ｖ）：
【化６】
または、式（ＶＩ）：
【化７】
（式（Ｖ）および（ＶＩ）中、Ｒは水素原子またはＣ１−１８アルキル基を示す）で表されるジピロールメタン化合物（Ｖ）またはピロール化合物（ＶＩ）と、式（ＩＶａ）：
【化８】
（式中、Ｒ２’はＣ１−６アルキル基またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示し、Ｒ３は請求項３におけると同義である）で表されるベンゼンホスホン酸エステル誘導体とを縮合反応に付すことを特徴とする式（Ｉａ）：
【化９】
（式中、Ｒは上記と同義であり、Ｒ１ａは水素原子または式（ＩＩａ）：
【化１０】
で表される置換フェニル基を示し、式（Ｉａ）および（ＩＩａ）においてＲ２’は上記と同義である）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の式（Ｉａ）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体をトリメチルブロモシラン（TMSBr）で加水分解することを特徴とする式（Ｉｂ）：
【化１１】
（式中、Ｒは水素原子またはＣ１−18アルキル基を示し、Ｒ１ｂは水素原子または式（ＩＩｂ）：
【化１２】
で表される置換フェニル基を示す）で表されるポルフィリンリン酸誘導体の製造方法。
【請求項６】
請求項１記載のポルフィリン誘導体と、ＭＡＸＢ（式中、ＭはＺｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｒｕ，ＦｅおよびＭｎからなる群から選ばれる金属カチオンを、ＸはＡｃＯ−、Ｃｌ−、ＳＯ４２−、ＮＯ３−、ＣＯ３２−、ＨＳＯ４−およびＨＣＯ３−からなる群から選ばれるアニオンを、ＡおよびＢは１ないし３の整数を示す）で表される金属塩とを溶媒中で加熱還流下、反応させることを特徴とする式（ＩＩＩ）：
【化１３】
（式中、Ｒは水素原子またはＣ１−１８アルキル基を、Ｒ１は水素原子または式（ＩＩ）：
【化１４】
で表される置換フェニル基を示し、式（ＩＩＩ）および（ＩＩ）においてＲ２は水素原子、Ｃ１−６アルキル基、またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示し、Ｍは上記と同義である）で表されるポルフィリン誘導体の金属錯体の製造方法。
【請求項１】
式（Ｉ）：
【化１】
（式中、Ｒは水素原子またはＣ１−１８アルキル基を、Ｒ１は水素原子または式（ＩＩ）：
【化２】
で表される置換フェニル基を示し、式（Ｉ）および（ＩＩ）においてＲ２は水素原子、Ｃ１−６アルキル基、またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示す）で表されるポルフィリン誘導体。
【請求項２】
式（ＩＩＩ）：
【化３】
（式中、Ｒ、Ｒ１およびＲ２は請求項１におけると同義であり、ＭはＺｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｒｕ，ＦｅまたはＭｎを示す）で表されるポルフィリン誘導体の金属錯体。
【請求項３】
式（ＩＶ）：
【化４】
（式中、Ｒ２は水素原子、Ｃ１−６アルキル基、またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を、Ｒ３はホルミル基または式：
【化５】
で表される基を示す）で表されるベンゼンホスホン酸誘導体。
【請求項４】
式（Ｖ）：
【化６】
または、式（ＶＩ）：
【化７】
（式（Ｖ）および（ＶＩ）中、Ｒは水素原子またはＣ１−１８アルキル基を示す）で表されるジピロールメタン化合物（Ｖ）またはピロール化合物（ＶＩ）と、式（ＩＶａ）：
【化８】
（式中、Ｒ２’はＣ１−６アルキル基またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示し、Ｒ３は請求項３におけると同義である）で表されるベンゼンホスホン酸エステル誘導体とを縮合反応に付すことを特徴とする式（Ｉａ）：
【化９】
（式中、Ｒは上記と同義であり、Ｒ１ａは水素原子または式（ＩＩａ）：
【化１０】
で表される置換フェニル基を示し、式（Ｉａ）および（ＩＩａ）においてＲ２’は上記と同義である）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の式（Ｉａ）で表されるポルフィリンリン酸エステル誘導体をトリメチルブロモシラン（TMSBr）で加水分解することを特徴とする式（Ｉｂ）：
【化１１】
（式中、Ｒは水素原子またはＣ１−18アルキル基を示し、Ｒ１ｂは水素原子または式（ＩＩｂ）：
【化１２】
で表される置換フェニル基を示す）で表されるポルフィリンリン酸誘導体の製造方法。
【請求項６】
請求項１記載のポルフィリン誘導体と、ＭＡＸＢ（式中、ＭはＺｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕ，Ｒｕ，ＦｅおよびＭｎからなる群から選ばれる金属カチオンを、ＸはＡｃＯ−、Ｃｌ−、ＳＯ４２−、ＮＯ３−、ＣＯ３２−、ＨＳＯ４−およびＨＣＯ３−からなる群から選ばれるアニオンを、ＡおよびＢは１ないし３の整数を示す）で表される金属塩とを溶媒中で加熱還流下、反応させることを特徴とする式（ＩＩＩ）：
【化１３】
（式中、Ｒは水素原子またはＣ１−１８アルキル基を、Ｒ１は水素原子または式（ＩＩ）：
【化１４】
で表される置換フェニル基を示し、式（ＩＩＩ）および（ＩＩ）においてＲ２は水素原子、Ｃ１−６アルキル基、またはハロゲン、Ｃ１−４アルキルもしくはニトロ基で置換されていてもよいフェニル基を示し、Ｍは上記と同義である）で表されるポルフィリン誘導体の金属錯体の製造方法。
【公開番号】特開２００６−６３０００（Ｐ２００６−６３０００Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４５４８８（Ｐ２００４−２４５４８８）
【出願日】平成１６年８月２５日（２００４．８．２５）
【出願人】（０００１３４６３７）株式会社ナード研究所 (31)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２５日（２００４．８．２５）
【出願人】（０００１３４６３７）株式会社ナード研究所 (31)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]