新規な第四級ポリマー
本発明は、新規な四級化ポリマー、特にキチン／キトサン型の四級化ポリマー、及び、四級化アンモニウム基、特にピペラジニウム基、を有する炭水化物ポリマーに関する。そのようなポリマーは、例えば、改善された溶解性の特徴によって特徴づけられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な第四級ポリマー、及び、第四級アンモニウム成分を、種々の共有結合スペーサーを介して、任意の天然ポリマー、半合成ポリマーまたは合成ポリマー等、好ましくはキトサン及びキチンのような、オリゴマーまたはポリマーに付加するための方法を目的とする。前記第四級アンモニウムポリマー誘導体は、強化された水溶解性、使用適性及び活性を、多くの産業適用、例えば、製薬、化粧品、食品科学、浄水、パルプ及び製紙産業、及び繊維産業において有する。１つまたは複数の第四級成分をポリマーのモノマーユニットに挿入することができる。本発明はまた、前記ポリマーの製造において使用可能なモノ第四級ピペラジニウム酸及びジ第四級ピペラジニウム酸、並びに、それらの製造方法を目的とする。
【背景技術】
【０００２】
キトサン（ポリ−１，４−β−Ｄ−グルコサミン）は、塩基性条件での脱アセチル化によってキチンから得られる非毒性（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ５９，２００２，５８５）かつ生分解性（Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２０，１９９９，１７５）の多糖である。キトサンという用語は、様々な脱アセチル化度及び分子量を有する、グルコサミン及びＮ−アセチルグルコサミンの様々なヘテロポリマーを記述するために使用される。キトサンは、潜在用途を、様々な分野、例えば、製薬及び医療（Ｄｒｕｇ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐｈａｒｍａｃｙ ２４，１９９８，９７９；Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ １５，１９９８，１３２６；Ｓ．Ｔ．Ｐ．Ｐｈａｒｍａ Ｓｃｉｅｎｃｅ １０，２０００，５）、食品科学（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄａｉｒｙ Ｊｏｕｒｎａｌ １４，２００４，２７３；Ａｇｒｏ Ｆｏｏｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｈｉ−Ｔｅｃｈ １４，２００３，３９）、浄水（Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３４，２０００，１５０３）、パルプ及び製紙産業（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ９１，２００４，２６４２）、及び繊維産業（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｒｅｖｉｅｗｓ Ｃ４３，２００３，２２３）において有する。
【０００３】
種々の適用におけるキトサンの使用に対する主な障害は、溶解特性が悪いこと、特に、水溶解性が悪いことである。キチン及びキトサンの不良な溶解性は、高度に結晶化した構造をもたらす強い分子内及び分子間の水素結合のためである。キトサンは、ポリマー内のアミノ基のプロトン化のために酸性の水溶液にだけ溶解する。キトサンはすべての一般的な有機溶媒において難溶性である。キトサンは、脱アセチル化度が約５０％であるとき、立体配座による分子間の水素結合の形成が有利でないために、水に可溶性になる（Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １，２０００，６０９）。様々なキチン誘導体及びキトサン誘導体が、主としてキトサンの溶解特性を改善するために設計及び合成されている（Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２６，２００１，１９２１；Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９，２００４，８８７）。アニオン性の水溶性キトサン誘導体が、カルボン酸誘導体（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １４，１９９２，１２２；Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ３９，２００３，１６２９）、リン酸塩（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ４４，２００１，１）及び硫酸塩（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３０２，１９９７，７）である。他の水溶性キトサン誘導体がポリ（エチレングリコール化）誘導体である（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３６，１９９８，４９）。
【０００４】
重要な水溶性キトサン誘導体が第四級アンモニウム成分を有する誘導体である。このような誘導体は、元のキトサンを上回る２つの大きな利点を有する。すなわち、（１）そのような誘導体は中性条件及び塩基性条件を含む広いｐＨ範囲で水溶性であり、（２）そのような誘導体は永続的な正電荷をポリマー骨格に有する。ポリカチオン性の性質が一般には、キトサンの特異な特性及び活性に関わっていると見なされている。第四級キトサン誘導体は、ポリマーに既に存在するアミノ基を四級化すること、あるいは、１つまたは複数の第四級アンモニウム成分を付加することのいずれかにより調製することができる。（Ｎ，Ｎ，Ｎ）−トリメチルキトサンの合成が広範囲に研究され、報告されている（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ５，１９８５，２９７；Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ８，１９８６，１０５；Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ２４，１９９４，２０９；Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３６，１９９８，１５７；Ｄｒｕｇ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐｈａｒｍａｃｙ ２７，２００１，３７３）。（Ｎ，Ｎ，Ｎ）−トリメチルキトサンの薬剤学的性質が広く研究されている（例えば、Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ｂｉｏｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ ５８，２００４，２２５；Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２３，２００２，１５３；Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３３３，２００１，１）。しかしながら、ヒドロキシル基が保護されないならば、明確に定義された均一なキトサン誘導体構造を直接のメチル化によって得ることができない。ポリマー内のヒドロキシル基、すなわち、６位の第一級ヒドロキシル基及び３位の第二級基、もまたメチル化される。高い四級化度を、多糖の完全なＯ−メチル化を伴わずに得ることはできない（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３６，１９９８，１５７）。
【０００５】
キトサンにおけるアミノ基はまた、最初にアミノ基をアルデヒドにより還元的にアルキル化して、イミンを形成させ、その後、還元して、Ｎ−アルキル誘導体を得ることによって四級化されている。このようなアルキル誘導体はさらにヨウ化アルキルにより四級化されている（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ３８，１９９７，３８７；Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３３３，２００１，１；Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ４０，２００４，１３５５）。Ｕｒａｇａｍｉ及び共同研究者らは、（Ｎ，Ｎ，Ｎ）−トリメチルキトサンを、様々な架橋剤を用いて、例えば、テトラエトキシシラン（Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ５，２００４，１５６７）及びジエチレングリコールジグリシジルエーテル（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ２０３，２００２，１１６２）を用いて架橋している。Ｍｕｒａｔａらはキトサンのガラクトース誘導体におけるアミノ基の一部を四級化した（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ２９，１９９６，６９；Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３２，１９９７，１０５）。Ｕｃｈｅｑｂｕらは、薬物送達のためのポリソープを得るために第四級アンモニウムパルミトイルキトサンを調製した（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ ２２４，１８５−１９９）。しかしながら、これらのすべてが、（Ｎ，Ｎ，Ｎ）−トリメチルキトサンに関する問題をともに有する。すなわち、ポリマーのヒドロキシル基が合成中にメチル化されるために均一な構造を得ることができない。
【０００６】
第四級アンモニウム成分を、様々なスペーサーを介してポリマー構造に挿入することができる。Ｎ−［（２−ヒドロキシ−３−トリメチルアンモニウム）プロピル］キトサン塩化物は、キトサンを塩化グリシジルトリメチルアンモニウムと反応させることによって得ることができる（Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２４，２００３，５０１５；Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３３９，２００４，３１３；Ｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １２０，２００４，１０８；Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ａ：Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｓｐｅｃｔｓ ２４２，２００４，１；Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ３２，２０００，３３４；Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３４，２００４，１２１−１２６）。このＮ−［（２−ヒドロキシ−３−トリメチルアンモニウム）プロピル］キトサンは、例えば、化粧品（例えば、米国特許第４７７２６９０号、米国特許第４８２２５９８号、米国特許第４９７６９５２号）等において、種々の適用のために研究されている。様々な長さのアルキル鎖が第四級窒素に結合するこの誘導体は、抗菌剤（米国特許第６３０６８３５号）として、また、コレステロール降下剤（国際公開第９２０６１３６号）として記載されている。
【０００７】
第四級キトサン誘導体の別の一例がＮ−ベタイナートキトサンである（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３７，２００４，２７８４；Ｓ．Ｔ．Ｐ．Ｐｈａｒｍａ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ８，１９９８，２９１）。Ｌｅｅらは、２つの第四級成分を有するキトサン誘導体を得るために、四級化されたジアミノアルキルキトサンを調製した（Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ６３，１９９９，８３３；Ｂｉｏｏｒｇａｎｉｃ ＆ Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ １２，２００２，２９４９）。Ｃｈｕｎ−Ｈｏらは（トリエチルアミノエチル）キチンを調製し、その抗菌活性を調べた（Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｆｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ８，１９９７，３１９）。ＳｕｚｕｋｉらはＮ−ｐ−（Ｎ−メチルピリジニオ）メチル化キトサン及びＮ−４−［（３−トリメチルアンモニオ）プロポキシ］ベンジル化キトサンを調製し、これらの物質の電気抵抗を調べた（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ３２，２０００，３３４）。
【０００８】
他の多糖もまた、第四級アンモニウム成分を挿入することによって修飾されている。例えば、セルロース（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２８６，２００１，２６７）及びデンプン（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３１，２００３，１２３）。デンプン及びセルロースのこれらの水溶性第四級誘導体の商業的製造者がいくつか存在する。Ｔｓａｉらは、モノ第四級４，４−ジエチル−１−（クロロエチル）ピペラジニウムクロリド塩酸塩及びジ第四級１−グリシジル−１，４，４−トリメチルピペラジニウムジクロリドによるデンプンのアルキル化を報告した（米国特許第５３４９０８９号）。しかしながら、これらのアルキル化デンプン誘導体の物理化学的特性（例えば、水溶解性など）は何ら報告されなかった。
【特許文献１】米国特許第４７７２６９０号
【特許文献２】米国特許第４８２２５９８号
【特許文献３】米国特許第４９７６９５２号
【特許文献４】米国特許第６３０６８３５号
【特許文献５】国際公開第９２０６１３６号
【特許文献６】米国特許第５３４９０８９号
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ５９，２００２，５８５
【非特許文献２】Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２０，１９９９，１７５
【非特許文献３】Ｄｒｕｇ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐｈａｒｍａｃｙ ２４，１９９８，９７９
【非特許文献４】Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ １５，１９９８，１３２６
【非特許文献５】Ｓ．Ｔ．Ｐ．Ｐｈａｒｍａ Ｓｃｉｅｎｃｅ １０，２０００，５
【非特許文献６】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄａｉｒｙ Ｊｏｕｒｎａｌ １４，２００４，２７３
【非特許文献７】Ａｇｒｏ Ｆｏｏｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｈｉ−Ｔｅｃｈ １４，２００３，３９
【非特許文献８】Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３４，２０００，１５０３Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ９１，２００４，２６４２
【非特許文献９】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｒｅｖｉｅｗｓ Ｃ４３，２００３，２２３
【非特許文献１０】Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １，２０００，６０９
【非特許文献１１】Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２６，２００１，１９２１
【非特許文献１２】Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９，２００４，８８７
【非特許文献１３】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １４，１９９２，１２２
【非特許文献１４】Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ３９，２００３，１６２９
【非特許文献１５】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ４４，２００１，１
【非特許文献１６】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３０２，１９９７，７
【非特許文献１７】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３６，１９９８，４９
【非特許文献１８】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ５，１９８５，２９７
【非特許文献１９】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ８，１９８６，１０５
【非特許文献２０】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ２４，１９９４，２０９
【非特許文献２１】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３６，１９９８，１５７
【非特許文献２２】Ｄｒｕｇ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐｈａｒｍａｃｙ ２７，２００１，３７３
【非特許文献２３】Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ｂｉｏｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ ５８，２００４，２２５
【非特許文献２４】Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２３，２００２，１５３
【非特許文献２５】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３３３，２００１，１
【非特許文献２６】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３６，１９９８，１５７
【非特許文献２７】Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ３８，１９９７，３８７
【非特許文献２８】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３３３，２００１，１
【非特許文献２９】Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ４０，２００４，１３５５
【非特許文献３０】Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ５，２００４，１５６７
【非特許文献３１】Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ２０３，２００２，１１６２
【非特許文献３２】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ２９，１９９６，６９
【非特許文献３３】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３２，１９９７，１０５
【非特許文献３４】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ ２２４，１８５−１９９
【非特許文献３５】Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２４，２００３，５０１５
【非特許文献３６】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３３９，２００４，３１３
【非特許文献３７】Ｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １２０，２００４，１０８
【非特許文献３８】Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ａ：Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｓｐｅｃｔｓ ２４２，２００４，１
【非特許文献３９】Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ３２，２０００，３３４
【非特許文献４０】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３４，２００４，１２１−１２６
【非特許文献４１】Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３７，２００４，２７８４；Ｓ．Ｔ．Ｐ．Ｐｈａｒｍａ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ８，１９９８，２９１
【非特許文献４２】Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ６３，１９９９，８３３
【非特許文献４３】Ｂｉｏｏｒｇａｎｉｃ ＆ Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ １２，２００２，２９４９
【非特許文献４４】Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｆｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ８，１９９７，３１９
【非特許文献４５】Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ３２，２０００，３３４
【非特許文献４６】Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２８６，２００１，２６７
【非特許文献４７】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３１，２００３，１２３
【非特許文献４８】Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ６，２００５，８５８
【非特許文献４９】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３６，１９９８，１５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者らは、キトサンの四級化されていないＮ−メチルピペラジン誘導体を以前に調製したが、これらは元のキトサンよりも水において相対的に高可溶性であったにすぎなかった（Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ６，２００５，８５８）。第四級ピペラジン誘導体を調製することによって、本発明者らは、広いｐＨ範囲で高水溶性である誘導体を得ることができる。しかしながら、第四級ピペラジン誘導体は、これらの四級化されていないキトサン誘導体から直接調製することができない。第四級窒素原子を得るために、通常は大過剰のアルキル化試薬を伴う過酷な反応条件が必要である。充分に分離したキトサン誘導体を、四級化されていないキトサン誘導体をアルキル化することによって得ることは不可能である。この方法は、ジ第四級ピペラジン成分及びモノ第四級ピペラジン成分の両方をモノマーに有するヘテロポリマーをもたらすと考えられるからである。また、キトサンにおけるヒドロキシル基もアルキル化されると考えられる。キトサンのヒドロキシル基のアルキル化は、キトサンの水溶解性を低下させることが示されている。例えば、Ｓｉｅｖａｌらは、高いＯ−メチル化度を有する第四級キトサン誘導体は、高い四級化度を用いたとしても、水に不溶であったことを報告した（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３６，１９９８，１５７）。このことはまた、第四級キトサン誘導体が、高い四級化度の場合でさえ、必ずしも水溶性でないことを証明している。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の態様によれば、本発明は、下記の一般式によって表されるポリマーの新規な一群に関する。
【００１１】
【化１】
式中、
ＴはＮＨまたはＯであり、
Ｘ１、Ｘ２及びＸ３は独立して、
Ｈまたは
【００１２】
【化２】
であり、
ＴがＮＨである場合（すなわち、キチン及びキトサンの場合）、Ｘ１，Ｘ２及びＸ３は、
【００１３】
【化３】
であることも可能であり、さらに、Ｘ１は、
【００１４】
【化４】
であることも可能であり、
式中、Ｒ２及びＲ３は独立して、Ｈ、または、１個〜６個の炭素原子を有する直鎖状もしくは分枝状の置換アルキル鎖または非置換アルキル鎖であり、ｍは１〜１２の整数であり、
Ｙは、下記の式を有するピペラジン成分から選択される第四級アンモニウム成分、
【００１５】
【化５】
もしくは、下記の基から選択される第四級アンモニウム成分であり、
【００１６】
【化６】
式中、Ｒ４及びＲ５は独立して、１個〜６個の炭素原子を有する直鎖状または分枝状の置換アルキル鎖または非置換アルキル鎖であり、
Ｚ−は、負荷電の対イオン、好ましくは、Ｃｌ−，Ｂｒ−，Ｉ−，ＯＨ−，Ｒ１ＣＯＯ−，Ｒ１ＳＯ４−からなる群から選択される負荷電の対イオンであって、式中のＲ１が、Ｈ、または、１個〜６個の炭素原子を有するアルキル基、または、芳香族成分であり、
基Ｘ１，Ｘ２及びＸ３の合計についての第四級置換基の置換度（ｄｓ）は少なくとも０．０１であり、
ｎは重合度であって、２〜１０００００の整数が可能であり、
但し、ＴがＯである場合には、Ｙは、定義された式（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）または（Ｅ）の基の意味のみを有することが可能である。
【００１７】
本発明は、そのような新規な第四級ポリマーの製造方法、下記の式のモノ第四級ピペラジニウム酸及びジ第四級ピペラジニウム酸、その塩基塩、ならびに、それらの製造方法に関する。
【００１８】
【化７】
式中、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，ｍ及びＺ−は上記で定義される通りである。
【００１９】
さらなる態様によれば、本発明は、Ｘ１，Ｘ２またはＸ３について上記で定義された第四級基により置換されたヒドロキシル基またはアミノ基を有し、Ｙが上記で定義された式（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）または（Ｅ）のモノ四級化ピペラジン基またはジ四級化ピペラジン基である、任意の炭水化物ポリマーあるいは任意の他の天然ポリマー、半合成ポリマーまたは合成ポリマーの新規な誘導体に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
第四級ポリマーのモノマーユニットは独立して、基Ｘ１，Ｘ２及びＸ３によって置換され得る。従って、異なるモノマーがポリマーに存在することができる。すなわち、モノマーユニットのいくつかにおける官能基の１つまたは複数が、第四級基により置換され（すなわち、Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３＝
【００２１】
【化８】
）、いくつかは非置換である（すなわち、Ｘ１，Ｘ２及びＸ３＝Ｈ）。ＴがＮＨである場合（すなわち、キチン及びキトサンの場合）、Ｘ１，Ｘ２及びＸ３は、
【００２２】
【化９】
であることも可能であり、さらに、Ｘ１は、
【００２３】
【化１０】
であることも可能である。
【００２４】
これらの異なるモノマーはポリマー構造内に一様に分布させることができるか、または、ブロック構造もまた形成することができる。ポリマー構造における第四級置換基、
【００２５】
【化１１】
の置換度は、基Ｘ１，Ｘ２及びＸ３のそれぞれについて独立して０〜１が可能であり、しかしながら、基Ｘ１，Ｘ２及びＸ３のすべてについての全体的な置換度は、ポリマーにおける必要な第四級置換基の含有量を提供するために合計で少なくとも０．０１である。最大の置換度は３であり、そのような場合、ポリマーのそれぞれのモノマーユニットにおける１つのモノマーあたり３つの第四級置換基が存在する。例えば、置換基について０．０１の置換度は、ポリマーにおける１００個のモノマーユニットあたり平均して１個の前記置換基が存在することを意味し、また、１の置換度は、ポリマーにおける各モノマーユニットあたり平均して１個の置換基が存在することを意味する。
【００２６】
典型的には、第四級基についての置換度は０．０５〜１の範囲にある。しかしながら、最適な置換度は、これらの第四級ポリマー誘導体が使用される適用に依存する。
【００２７】
上記式において、Ｒ１〜Ｒ５の意味におけるアルキル基は１個〜６個の炭素原子を有し、好ましくは１個〜４個の炭素原子を好ましくは直鎖状で有する。１つの好都合なアルキル基がメチル基である。上記式において、Ｒ２及びＲ３は好ましくは水素である。前記アルキル基は非置換または置換が可能であり、それにより、置換基は、低級アルコキシ（１個〜３個の炭素原子）、ヒドロキシまたはハロゲンが可能である。
【００２８】
本発明に関連して、芳香族基は好都合には、フェニル基、ベンジル基またはナフチル基であり、この場合、これらは非置換であり得るか、あるいは、低級アルキルまたは低級アルコキシ（１個〜３個の炭素原子）またはハロゲンから選択される１個〜３個の置換基により置換され得る。
【００２９】
上記式において、ｎは重合度であり、２個〜１０００００個の構造ユニットを有するポリマーを与える整数が可能である。すなわち、ポリマーは、２つのモノマーによる二量体から、分子量が少なくとも１０００００００であるポリマーにまで及び得る。
【００３０】
好ましい一群のポリマーは、ＴがＮＨであり、Ｘ１，Ｘ２及びＸ３が上記で定義された通りであり、Ｙが、式（Ａ），（Ｂ）または（Ｃ）を有する基のいずれかであり、かつ、第四級基の置換度が０．０１〜１、好ましくは０．０５〜１であるポリマーである。
【００３１】
ポリマー誘導体の好ましい一群が、ＴがＮＨであり、Ｘ２及びＸ３が水素であり、Ｘ１が、水素、アセチル、または、第四級アンモニウム成分を含有する基であり、特に、式（Ａ）〜（Ｅ）を有する基のいずれかであって、とりわけ、式（Ａ），（Ｂ）または（Ｃ）である上記の式（Ｉ）を有するポリマー誘導体によって形成される。そのような場合、第四級基の置換度は０．０１〜１の範囲、好ましくは０．０５〜１である。
【００３２】
好ましい実施形態によれば、ポリマー骨格が、デンプン、セルロース、プルランまたはデキストランであるとき、ポリマー誘導体の一般式は、
【００３３】
【化１２】
である。式中、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、上記で示された式を有し、Ｙは、式（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）または（Ｅ）の第四級基の意味を有し、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｚ−，ｍ及びｎは上記で定義された通りであり、かつ、ポリマーにおける第四級基の置換度が０．０１〜１である。
【００３４】
キチン及びキトサンの場合のように、異なるモノマーユニットが式（ＩＩ）の前記ポリマーにおいて存在することができる。すなわち、任意のモノマーユニットにおいて、官能基の１つまたは複数が置換され得る（すなわち、Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３＝
【００３５】
【化１３】
）か、あるいは、官能基は非置換であり得る（すなわち、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３＝Ｈ）。そのような異なるモノマーユニットは一様に分布させることができるか、または、ブロック構造もまたポリマー構造内に形成することができる。第四級基の置換度は、キチン構造及びキトサン構造について上記で記載された通りである。
【００３６】
本発明はまた、下記に示される式ＶＩＩＩａ及び式ＶＩＩＩｂのモノ第四級ピペラジニウム酸及びジ第四級ピペラジニウム酸、ならびに、それらの製造方法に関する。これらのタイプの成分は、例えば、元の化合物の水溶解性を高めるために、プロドラッグ分子に組み込まれている（Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ １３，１９９６，４６９）。報告された第四級ピペラジニウム誘導体は、最初に第二級または第三級のピペラジン成分を標的化合物に結合し、その後、ハロゲン化アルキルにより四級化することによって合成されている。残念ながら、この方法は多くの場合、特に、元の分子が数多くの官能基を有するときには、生成物の混合物をもたらし、そのため、モノ第四級ピペラジニウム塩及びジ第四級ピペラジニウム塩と、副産物との手間のかかる分離が必要となる。
【００３７】
新規なモノ第四級ピペラジニウム酸及びジ第四級ピペラジニウム酸は、下記の式及びその塩を有する。
【００３８】
【化１４】
式中、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，ｍ及びＺ−は本明細書中の上記で定義された通りである。
【００３９】
適切な塩基塩形態は、例えば、アンモニウム塩、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の塩（例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩及びカルシウム塩など）、有機塩基（例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジエタノールアミン、エチレンジアミン）との塩、ならびに、アミノ酸（例えば、アルギニン及びリシンなど）との塩を含む。
【００４０】
前記ピペラジニウム酸は、下記の式の化合物、
【００４１】
【化１５】
式中、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４及びｍは、上記で示された意味を有し、Ｅは水素であるか、または、例えば、対応する酸を形成させるために加水分解によって除くことができる、カルボキシル成分のため一般に使用される任意の保護基（Ｇｒｅｅｎ ＴＷ，Ｗｕｔｓ ＰＧＭ：Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｘｙｌ ｇｒｏｕｐ．Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｅｓｉｓ ３ｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ．Ｐａｇｅｓ ３６９―４５３． Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ １９９９）であり、好ましくはエチルである、
を基Ｒ５に対応する四級化化合物（例えば、好適なハロゲン化アルキル、フルオロスルホン酸アルキル、硫酸ジアルキル、アルキルトシラートまたはアルキルメシラート等）と反応させて、下記の式を有する化合物の混合物、
【００４２】
【化１６】
式中、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，ｍ及びＥは、上記で示された意味を有する、
を形成させ、その後、これらの化合物を分離すし、必要ならば、そのように分離された化合物をそれらの対応する酸に変換し、場合により、得られた酸を上記で定義された塩に変換することによって製造される。これら２つの化合物の分離は、化合物の一方、好ましくはジ第四級ピペラジニウム酸（すなわち、ＶＩＩＩａ’）を、他方の化合物が溶液中に残ったままとなる溶媒の好適な選択によって沈殿させることによって行われることが好ましい。
【００４３】
使用される好適な溶媒は、例えば、アセトニトリル、ピリジン、ｔ−ブタノール、１−ブタノール、メチルエチルケトン、２−プロパノール、１−プロパノール、アセトン、エタノール、メタノール、ニトロベンゼン、ジメチルホルムアミド、エチレングリコール、ＤＭＳＯ及び水である。当業者は、例えば、溶媒の誘電率に基づいて、例えば、ジ四級化化合物が沈殿し、かつ、モノ四級化化合物が溶液中に残ったままとなり、溶液からモノ四級化化合物を、例えば、エバポレーションによって回収することができる溶媒を容易に選択することができる。
【００４４】
下記において、キトサンの用語が使用されるときには、キチン及びキトサンの両方を意味することが意図される。
【００４５】
第四級アンモニウム基を、Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３に含有する本発明によるキチン誘導体及びキトサン誘導体は一般には、遊離のアミノ基またはヒドロキシル基を有し、残りの反応基が場合により保護されているキチン誘導体またはキトサン誘導体を、下記の式Ｖ’を有する化合物、
【００４６】
【化１７】
式中、Ａは活性基であり、Ｙ’は好適な脱離基または第四級アンモニウム基Ｙであり、Ｒ２，Ｒ３，ｍ及びＹは本明細書中の上記で定義された通りである、
または、下記の式ＩＩＩを有する化合物、
【００４７】
【化１８】
式中、Ｌは脱離基であり、Ｙ’は第四級アンモニウム基Ｙまたは脱離基のいずれかであり、Ｒ２，Ｒ３，ｍ及びＹは上記で定義された通りであり、それにより、Ｌは、脱離基Ｙ’と比較して同じくらい良好な脱離基、または、より良好な脱離基、または、より反応性の高い脱離基である、
と反応させ、脱離基Ｙ’を含有する中間化合物が得られる時に、その中間体をさらに第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させて、所望の第四級ポリマーを得、すべての保護基を除去することによって製造することができる。
【００４８】
式ＩＩＩにおいて、Ｌは、例えば、トリフラート、トシラート、メシラート、ブロミドまたはヨージドが可能であり、脱離基としてのＹ’は、例えば、クロリドが可能である。
【００４９】
本発明によれば、Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３が水素の意味を有する得られた化合物は、この化合物を式ＩＩＩまたは式Ｖ’の化合物（式中、記号は、定義された意味を有する）と反応させ、脱離基Ｙ’を有する得られた中間体を、第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させ、反応において場合により使用されたすべての保護基を除去することによって、前記Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３が水素と異なる化合物に変換することができる。
【００５０】
本発明によれば、水素とは異なる基Ｘ２及び／またはＸ３を有し、Ｘ１が四級化基を含有する基とは異なる化合物を製造するために、アミノ基が保護され、かつ、ヒドロキシル基の１つまたは両方が保護されていないキチン誘導体またはキトサン誘導体が、式ＩＩＩまたは式Ｖ’の化合物（式中、記号は、定義された意味を有する）と反応させられ、その後、Ｙ’が脱離基である得られた任意の中間体が、第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させられ、その後、すべての保護基が除去される。
【００５１】
Ｘ１が、第四級アンモニウム基を含有する上記で定義された基である本発明によるキチン誘導体またはキトサン誘導体は、例えば、３位及び／または６位のヒドロキシル基が場合により保護され、かつ、遊離のアミノ基をキトサンポリマーのモノマーユニットの１つまたは複数に有するキチンポリマーまたはキトサンポリマーを、上記で定義された式ＩＩＩまたは式Ｖ’の化合物と反応させ、次いで、第２の工程において、必要ならば、第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させ、すべての保護基を除去することによって製造することができる。
【００５２】
１つの実施形態によれば、Ｘ１が第四級アンモニウム基を含有する上記で定義された基であり、Ｘ２及びＸ３が水素であるポリマーは、３位及び／または６位のヒドロキシル基が場合により保護され、かつ、ポリマーのモノマーユニットの１つまたは複数におけるアミノ基が基Ｘ１に対応するアルキル基またはアルキルオキシ基を有し、基Ｙが好適な脱離基によって置換されるキチンポリマーまたはキトサンポリマーを、第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させ、すべての保護基を除去することによって製造することができる。
【００５３】
第２の実施形態によれば、第四級アンモニウム基を含有する基Ｘ１により置換されたアミノ基を有するポリマーを製造するために、遊離のアミノ基を有し、かつ、３位及び／または６位のヒドロキシル基が場合により保護されるキチンポリマーまたはキトサンポリマーを、上記で定義された式ＩＩＩまたは式Ｖ’の化合物と反応させ、その後、式ＩＩＩまたは式Ｖ’におけるＹ’が脱離基である時には、そのように得られた中間体化合物を、基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させ、その後、すべての保護基を除去する。
【００５４】
そのような方法のいくつかの例が、スキームＩ及びスキームＩＩにそれぞれ示される方法Ａまたは方法Ｂによって例示される。スキームＩは、アミノ基が、脱離基Ｙ’を有するアルキル基またはアルキルオキシ基により置換されている出発ポリマーＩａにおけるモノマーユニットについての反応を例示する。
【００５５】
【化１９】
【００５６】
従って、式ＶＩＩの第四級アンモニウムポリマーは、基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンによるポリマーＩａの置換反応によって製造することができる。式において、Ｐは独立してＨまたは保護基である。保護基は、例えば、トリフェニルメチル基（Ｔｒ）、ベンジル基、ｐ−ニトロベンジル基、ｐ−メトキシベンジル基、ｔ−ブチル基、アリル基またはアセチル基であり得る。本発明において使用される特に好ましい保護基はトリフェニルメチル基（Ｔｒ）である。Ｙ’は好適な脱離基であり、例えば、塩素、トシラート、ヨウ素などであり、好ましくは、臭素または塩素である。Ｒ２及びＲ３は上記で定義された通りであり、ｑは０または１であり、アミノ置換基におけるケト基の非存在（ｑ＝０）または存在（ｑ＝１）を示す。
【００５７】
第１の工程（ａ）において、保護または非保護の中間体Ｉａは、第四級ポリマーＶＩを得るために、成分Ｙを含有する第四級アンモニウム基に対応する任意の第三級アミンまたは芳香族アミン、好ましくは、１，４−ジメチルピペラジン、ピリジンまたは１−メチルイミダゾール、と反応させる。
【００５８】
第２の工程（ｂ）において、可能性のある保護基が、様々な反応によって、例えば、（例えば、パラジウムブラック触媒の存在下での）水素化分解による還元、ハロゲン化水素酸（例えば、塩酸、臭化水素酸、フッ化水素酸またはヨウ化水素酸など）による処理、または、トリフルオロ酢酸による処理などによって除去される。好ましくは、１Ｍの塩酸が使用される。
【００５９】
【化２０】
【００６０】
スキームＩＩは、遊離のアミノ基を含有するポリマーＩｂにおけるモノマーユニットの反応を示す。式ＶＩＩ’の第四級アンモニウムポリマー（式中、Ｘ２及びＸ３は水素または第四級基であり、それ以外の記号は定義された意味を有する）は、中間体Ｉｂのアミノ基を、上記で定義された式Ｖ’または式ＩＩＩを有する化合物（式中、Ｙ’は第四級アンモニウム基Ｙである）、好ましくは、下記の式のモノ第四級ピペラジニウム酸またはジ第四級ピペラジニウム酸、と縮合することによって製造することができる。
【００６１】
【化２１】
式中、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，ｍ及びＺ−は本発明の上記で定義された通りである。
【００６２】
式Ｉｂにおいて、Ｐは独立して、Ｈ、または、本明細書中の上記で定義された保護基である。工程ｃにおいて、化合物ＶＩ’が形成され、この場合、Ｐ’は、保護基、水素、あるいは、Ｘ２またはＸ３の意味を有する。化合物Ｖ’との反応は、好都合には、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド及び１−ヒドロキシベンゾトリアゾール等の活性化剤の存在下で行われる。反応は不活性な溶媒、例えば、脂肪族または芳香族、好ましくはハロゲン化炭化水素、アルコール、エーテル、グリコール、アミド（例えば、ホルムアミド、ジメチルホルムアミドまたはアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンまたはリン酸トリス（ジメチルアミド）など）、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド及びテトラメチレンスルホンなどにおいて行われる。水を溶媒として使用することもできる。
【００６３】
第２の工程（ｄ）において、可能性のある保護基が、本明細書中の上記で定義されたように除去される。
【００６４】
保護基（Ｐ）が使用されない場合には、キチン及びキトサンにおける官能基（Ｘ２及びＸ３）の１つまたは複数も、第四級基により置換されることが可能である。すなわち、基Ｘ２及びＸ３についての置換度が、前記で議論されたように独立して０〜１である。
【００６５】
保護基は、第四級置換基を第一級ヒドロキシルまたは第二級ヒドロキシル（すなわち、それぞれＸ２及びＸ３）に対して位置選択的に結合させなければならない時には必要となる。キトサンのアミノ基を、例えば、フタルイミド成分により保護することができ、第一級ヒドロキシルをトリフェニルメチル成分により、また、第二級ヒドロキシルをアセチル成分により保護することができる（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２４，１９９１，４７４５）。これらの保護基のすべてを従来的に開裂することができ、また、これらの保護基のすべてがキトサンの位置選択的な修飾を可能にする（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２４，１９９１，４７４５）。
【００６６】
デンプン、セルロース、及び、ヒドロキシル基を有する他の炭水化物ポリマーを、エステル化によって一般式（ＩＩ）の第四級ポリマー誘導体に変換することができる。
【００６７】
そのようなエステルは、炭水化物ポリマーを、下記の式（Ｖ’）の反応性カルボキシル誘導体と反応させること、及び、化合物が、脱離基Ｙ’を有する中間体として得られる時には、そのような中間体をさらに、基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させて所望の第四級ポリマーを得ることによって製造することができる。
【００６８】
【化２２】
式中、Ａは任意の活性基であり、Ｙ’は、好適な脱離基（例えば、塩素、トシラート、ヨウ素など、好ましくは臭素または塩素）または第四級アンモニウム基Ｙであり、Ｒ２，Ｒ３，ｍ及びＹは本明細書中の上記で定義された通りである。
【００６９】
式（Ｖ’）の反応性カルボキシル誘導体には、酸塩化物（Ａ＝Ｃｌ）、酸無水物（Ａ＝
【００７０】
【化２３】
）、活性エステル、活性アミドが含まれる。酸無水物には、対称の無水物及び混酸の無水物が含まれる。活性エステルには、ｐ−ニトロフェニルエステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドのエステルなどが含まれる。活性アミドには、イミダゾールとのアミドが含まれる。カルボキシル誘導体は、活性剤としてカルボジイミド（例えば、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド（ＥＤＣ）またはＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）など）を使用して活性化することができる。この方法では、炭水化物ポリマー及びカルボキシル誘導体はカルボジイミド試薬とともに水性溶媒または非水性溶媒において混合される。カルボキシル誘導体がその対応するウレアに変換され、このウレアが炭水化物ポリマーの塩基性ヒドロキシル基と反応して、エステル結合をそれぞれを形成する。
【００７１】
酸塩化物は、塩化チオニル、塩化オキサリル、三塩化リンまたは五塩化リンを、過剰な酸受容体（例えば、トリエチルアミンなど）の存在下、非極性溶媒（例えば、ヘキサン、ジクロロメタン、トルエンまたはベンゼンなど）を用いて製造することができる。酸塩化物は単離してもよく、または、その場で生じさせてもよい。
【００７２】
あるいは、カルボキシル基は、混酸の無水物を生じさせるために、トリエチルアミンの存在下、クロロギ酸エチルにより活性化することができ、その後、混酸の無水物は、アミド結合またはエステル結合を形成させるために炭水化物ポリマーと反応させる。
【００７３】
炭水化物ポリマーを式（Ｖ’）に示される反応性カルボキシル誘導体と反応させる時、脱離基Ｙ’を含有する中間体はさらに、第四級ポリマーＩＩを生じさせるために、基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミン（好ましくは、１，４−ジメチルピペラジン、ピリジンまたは１−メチルイミダゾール）と反応させる。
【００７４】
セルロース及びデンプンの修飾の総説については、Ｐｒｏｇ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ ２６，２００１，１６８９及びＲｏｂｙｔ Ｊ：Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ＩＩ．Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｏｆ Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．Ｐａｇｅｓ ２２８−２４４．Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９９８が参照される。
【００７５】
下記の実施例により、本発明が、本発明を限定することなく例示される。
【実施例】
【００７６】
特性評価 １Ｈスペクトル及び１３Ｃスペクトルを、５００．１３ＭＨｚ及び１２５．７６ＭＨｚでそれぞれ作動するＢｒｕｋｅｒ ＡＶＡＮＣＥ ＤＲＸ ５００で記録した。化合物をＤ２Ｏに溶解し、３−（トリメチルシリル）プロピオン酸塩−ｄ４を内部標準物として使用した。測定は３００Ｋまたは３４３Ｋで行った。１Ｈスペクトル及び１Ｈデカップリング１３Ｃスペクトルを常法により記録した。１Ｈスペクトルについては、繰り返し時間が４．６ｓであり、１２８個の過渡信号が集められた。｛１Ｈ｝−１３Ｃスペクトルについては、繰り返し時間が５．２ｓであり、８１９２個の過渡信号が蓄積された。１３Ｃ−１Ｈグラジエント増強異核種単一量子相関（ｇｅ−ＨＳＱＣ）実験を、Ｅｃｈｏ／Ａｎｔｉｅｃｈｏ−ＴＰＰＩグラジエント選択を使用して位相感知モードで行った。ＦＴ−ＩＲスペクトルをＫＢｒペレットからＮｉｃｏｌｅｔ ５１０Ｐ分光計で記録した。
【００７７】
合成手順
以前に報告された方法（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３７，２００４，２７８４）を使用して、キトサンを、Ｎ−フタロイルキトサン及びＮ−フタロイル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサンを経由して６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサンに変換した。６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（実施例における化合物４）またはＮ−クロロアシル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（実施例における１及び１７）を四級化反応のための出発物質として使用した。Ｎ−クロロアシル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサンを、Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ６，２００５，８５８に記載されるように調製した。
【００７８】
下記の実施例では、ポリマー式のうち、反応するモノマーユニットのみが示される。
【００７９】
実施例１．Ｎ−［１−カルボキシメチル−２−（１，４−ジメチルピペラジニウム）］キトサン塩化物
【００８０】
【化２４】
２．ａ）ｄｓ ０．４：１ｇのＮ−クロロアセチル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（１）（Ｎ−クロロアセチル化度、０．４）、４．７４ｍｌ（３５ｍｍｏｌ）の１，４−ジメチルピペラジン及び２３２ｍｇ（１．４ｍｍｏｌ）のＫＩを、アルゴン下、６０℃で７２時間、５０ｍｌのＮ−メチルピロリドンにおいて撹拌した。反応混合物を氷水で冷却し、生成物をジエチルエーテルにより沈殿させ、メタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。
２．ｂ）ｄｓ ０．４６：１．４ｇのＮ−クロロアセチル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（１）（Ｎ−クロロアセチル化度、０．４６）、１２．５１ｍｌ（９２．５ｍｍｏｌ）の１，４−ジメチルピペラジン及び０．６１４ｇ（３．７ｍｍｏｌ）のＫＩを、アルゴン下、６０℃で７２時間、７０ｍｌのＮ−メチルピロリドンにおいて撹拌した。反応混合物を氷水で冷却し、生成物をジエチルエーテルにより沈殿させ、メタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。
２．ｃ）ｄｓ ０．８５：２ｇのＮ−クロロアセチル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（１）（Ｎ−クロロアセチル化度、０．８５）、２４．３ｍｌ（１８０ｍｍｏｌ）の１，４−ジメチルピペラジン及び１．１９５ｇ（７．２ｍｍｏｌ）のＫＩを、アルゴン下、６０℃で７２時間、１００ｍｌのＮ−メチルピロリドンにおいて撹拌した。反応混合物を氷水で冷却し、生成物をジエチルエーテルにより沈殿させ、メタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。
【００８１】
６−Ｏ−トリフェニルメチル保護基を、化合物（２ａ〜２ｃ）を１Ｍ ＨＣｌとともに室温で撹拌することにより３時間の反応の期間中に除いた。反応混合物を蒸発乾固し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。生成物を、室温で２４時間、水に対して透析し、その後、凍結乾燥した（ＴｈｅｒｍｏＳａｖａｎｔ ＭｏｄｕｌｙｏＤ−２３０，Ｓａｖａｎｔ，Ｈｏｌｂｒｏｏｋ，ＮＹ）。
３．ａ）７３０ｍｇの２ａにより、３６０ｍｇの３ａが得られた（９４％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．４０であった。
３．ｂ）９６０ｍｇの２ｂにより、３８７ｍｇの３ｂが得られた（７６％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．４６であった。
３．ｃ）１．３５ｇの２ｃにより、７２０ｍｇの３ｃが得られた（９６％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．８５であった。
ＩＲ（ＫＢｒ）：ν３６００〜３１００（Ｏ−Ｈ），３０００〜２７００（Ｃ−Ｈ），１６８２（アミドＩ），１５６５（アミドＩＩ），１４７０（Ｃ−Ｎ），１１５０〜９５０ｃｍ−１（Ｃ−Ｏ，ピラノース）。１Ｈ−ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），２．４（Ｈ−１１），２．８〜３．０（Ｈ−１０），３．０〜３．１（Ｈ−２，アミノ基が非置換であるとき），３．３〜３．４（Ｈ−１２），３．４〜３．９（Ｈ−９，Ｈ−６，Ｈ−５，Ｈ−４，Ｈ−３，Ｈ−２，置換），４．２（Ｈ−８），４．６〜４．８ｐｐｍ（Ｈ−１）。１３Ｃ ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２５．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），４６．５（Ｃ−１１），５０．３（Ｃ−１０），５１．４（Ｃ−１２），５８．４（Ｃ−２，置換），５９．１（Ｃ−２，非置換），６３．１（Ｃ−６，置換），６３．３（Ｃ−６，非置換），６３．８（Ｃ−９），６３．９（Ｃ−９），６５．３（Ｃ−８），７４．７（Ｃ−３），７７．７（Ｃ−５），８０．５（Ｃ−４，非置換），８１．４（Ｃ−４，置換），１０２．９（Ｃ−１，置換），１０４．０（Ｃ−１，非置換），１６７．０（Ｃ−７），１７７．１ｐｐｍ（Ｃ＝Ｏ，Ｎ−アセチル）。
【００８２】
実施例２．Ｎ−［１−カルボキシメチル−２−（４，４−ジメチルピペラジニウム）］キトサン塩化物
【００８３】
【化２５】
４−カルボキシメチル−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物の調製は実施例９に記載される。一般的手順。１ｇの６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（４）（遊離のアミノ基含有量、２．０７４ｍｍｏｌ）を５０ｍＬのＮ−メチルピロリドンに溶解した。４−カルボキシメチル−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物、１−ヒドロキシベンゾトリアゾール及びＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミドを２０ｍＬのＮ−メチルピロリドンに溶解した。これらの溶液を一緒にし、アルゴン下において室温で９６時間撹拌した。生成物をジエチルエーテルにより沈殿させ、メタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。
５．ａ）使用された試薬量：２１４ｍｇ（０．７１３ｍｍｏｌ）の４−カルボキシメチル−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物（０．３４当量）、１１０ｍｇ（０．８１４ｍｍｏｌ、０．３９当量）の１−ヒドロキシベンゾトリアゾール及び１７１ｍｇ（０．８２９ｍｍｏｌ、０．４０当量）のＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド。６７４ｍｇ（６１％）の生成物５ａが得られた。
５．ｂ）使用された試薬量：４１０ｍｇ（１．３６６ｍｍｏｌ，０．６６当量）の４−カルボキシメチル−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物、２１９ｍｇ（１．６２０ｍｍｏｌ，０．７８当量）の１−ヒドロキシベンゾトリアゾール及び３３７ｍｇ（１．６３３ｍｍｏｌ，０．７９当量）のＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド。８９７ｍｇ（７０％）の生成物５ｂが得られた。
５．ｃ）使用された試薬量：８２８ｍｇ（２．７５９ｍｍｏｌ，１．３３当量）の４−カルボキシメチル−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物、４４７ｍｇ（３．２４１ｍｍｏｌ，１．５６当量）の１−ヒドロキシベンゾトリアゾール及び６７７ｍｇ（３．２８１ｍｍｏｌ，１．５８２当量）のＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド。１．７１４ｇ（１００％）の生成物５ｃが得られた。
【００８４】
６−Ｏ−トリフェニルメチル保護基を、化合物（５ａ〜５ｃ）を１Ｍ ＨＣｌとともに室温で撹拌することによる３時間の反応の期間中に除いた。反応混合物を蒸発乾固し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。生成物を、室温で２４時間、水に対して透析し、その後、凍結乾燥した（ＴｈｅｒｍｏＳａｖａｎｔ ＭｏｄｕｌｙｏＤ−２３０，Ｓａｖａｎｔ，Ｈｏｌｂｒｏｏｋ，ＮＹ）。
６．ａ）６５０ｍｇの５ａにより、２６９ｍｇの６ａが得られた（８２％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．１５であった。
６．ｂ）８８０ｍｇの５ｂにより、３２９ｍｇの６ｂが得られた（７１％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．４２であった。
６．ｃ）１．６１ｇの５ｃにより、５５０ｍｇの６ｃが得られた（６１％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．８７であった。
ＩＲ（ＫＢｒ）：ν３６００〜３１００（Ｏ−Ｈ），３０００〜２７００（Ｃ−Ｈ），１６５８（アミドＩ），１５３４（アミドＩＩ），１４７５（Ｃ−Ｎ），１１５０〜９５０ｃｍ−１（Ｃ−Ｏ，ピラノース）。１Ｈ−ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），２．９〜３．０（Ｈ−９），３．０〜３．１（Ｈ−２，アミノ基が非置換であるとき），３．１〜３．２（Ｈ−１１，Ｈ−１２），３．２５〜３．５（Ｈ−８），３．４５〜３．８（Ｈ−１０），３．５〜３．７（Ｈ−５），３．６〜４．０（Ｈ−６），３．５５〜３．７（Ｈ−４，置換），３．６〜３．８（Ｈ−３），３．７〜３．９（Ｈ−２，置換），３．７５〜３．９（Ｈ−４，非置換），４．６〜４．８ｐｐｍ（Ｈ−１）。１３Ｃ−ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２５．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），４９．０（Ｃ−９），５４．４（Ｃ−１１，Ｃ−１２），５８．０（Ｃ−２，置換），５９．１（Ｃ−２，非置換），６１．９（Ｃ−８），６３．０（Ｃ−６，置換），６３．３（Ｃ−６，非置換），６４．３（Ｃ−１０），７４．３（Ｃ−３，非置換），７４．７（Ｃ−３，置換），７７．４（Ｃ−５，置換），７７．７（Ｃ−５，非置換），８０．９（Ｃ−４，非置換），８１．８（Ｃ−４，置換），１０２．１（Ｃ−１，非置換），１０３．４（Ｃ−１，置換），１７５．２（Ｃ−７），１７７．２ｐｐｍ（Ｃ＝Ｏ，Ｎ−アセチル）。
【００８５】
実施例３．Ｎ−［１−カルボキシメチル−２−（１，４，４−トリメチルピペリラジ−１，４−ジウム）］キトサン二塩化物
【００８６】
【化２６】
１−カルボキシメチル−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物の調製は実施例９に記載される。一般的手順。１ｇの６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（４）（遊離アミノ基含有量、２．０７４ｍｍｏｌ）を５０ｍＬのＮ−メチルピロリドンに溶解した。１−カルボキシメチル−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物、１−ヒドロキシベンゾトリアゾール及びＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミドを２０ｍＬのＮ−メチルピロリドンに溶解した。これらの溶液を一緒にし、アルゴン下において室温で９６時間撹拌した。生成物をジエチルエーテルにより沈殿させ、メタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。
７．ａ）使用された試薬量：４７３ｍｇ（１．０７ｍｍｏｌ）の１−カルボキシメチル−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物（６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサンにおける遊離アミノ基と比較して、０．５２当量）、１７３ｍｇ（１．２８ｍｍｏｌ，０．６２当量）の１−ヒドロキシベンゾトリアゾール及び２６４ｍｇ（１．２８ｍｍｏｌ，０．６２当量）のＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド。１．０８ｇ（８７％）の生成物７ａが得られた。
７．ｂ）使用された試薬量：９４１ｍｇ（２．１３ｍｍｏｌ，１．０３当量）の１−カルボキシメチル−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物、３４６ｍｇ（２．５６ｍｍｏｌ，１．２３当量）の１−ヒドロキシベンゾトリアゾール及び５２８ｍｇ（２．５６ｍｍｏｌ，１．２３当量）のＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド。１．２９ｇ（９３％）の生成物７ｂが得られた。
７．ｃ）使用された試薬量：１．８８３ｇ（４．２６ｍｍｏｌ，２．０５当量）の１−カルボキシメチル−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物、６９１ｍｇ（５．１１ｍｍｏｌ，２．４６当量）の１−ヒドロキシベンゾトリアゾール及び１．０５４ｇ（５．１１ｍｍｏｌ，２．４６当量）のＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド。１．７１ｇ（１００％）の生成物７ｃが得られた。
【００８７】
６−Ｏ−トリフェニルメチル保護基を、化合物（７ａ〜７ｃ）を１Ｍ ＨＣｌとともに室温で撹拌することにより３時間の反応中に除いた。反応混合物を蒸発乾固し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。生成物を、室温で２４時間、水に対して透析し、その後、凍結乾燥した（ＴｈｅｒｍｏＳａｖａｎｔ ＭｏｄｕｌｙｏＤ−２３０，Ｓａｖａｎｔ，Ｈｏｌｂｒｏｏｋ，ＮＹ）。
８．ａ）１．０８ｇの７ａにより、４６０ｍｇの８ａが得られた（８１％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．３４であった。
８．ｂ）１．２９ｇの７ｂにより、５９０ｍｇの８ｂが得られた（８４％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．５４であった。
８．ｃ）１．７１ｇの７ｃにより、６４０ｍｇの８ｃが得られた（６８％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．６５であった。
ＩＲ（ＫＢｒ）：ν３６００〜３１００（Ｏ−Ｈ），３０００〜２７００（Ｃ−Ｈ），１６８２（アミドＩ），１５６３（アミドＩＩ），１４８１（Ｃ−Ｎ），１１５０〜９５０ｃｍ−１（Ｃ−Ｏ，ピラノース）。１Ｈ ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），３．０〜３．１（Ｈ−２，アミノ基が非置換であるとき），３．４〜３．６（Ｈ−１１，Ｈ−１２），３．５〜３．６（Ｈ−１３），３．５５〜３．８（Ｈ−５），３．６〜４．０（Ｈ−６），３．６〜３．９（Ｈ−４），３．６５〜３．８（Ｈ−３），３．７〜４．５（Ｈ−９，Ｈ−１０），３．７〜３．８（Ｈ−２，置換），４．３〜４．４（Ｈ−８），４．６〜４．８ｐｐｍ（Ｈ−１）。１３Ｃ−ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２５．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），５２．０（Ｃ−１３），５３．７（Ｃ−１１），５６．９（Ｃ−１２），５７．９及び５８．１（Ｃ−９），５８．４（Ｃ−１０），５８．９（Ｃ−２，置換），５９．０（Ｃ−２，非置換），６３．４（Ｃ−６），６５．６（Ｃ−８），６３．３，７４．４（Ｃ−３），７７．７（Ｃ−５），８０．９（Ｃ−４），１０２．２（Ｃ−１，非置換），１０２．８（Ｃ−１，置換），１６６．５（Ｃ−７），１７７．１ｐｐｍ（Ｃ＝Ｏ，Ｎ−アセチル）。
【００８８】
実施例４．Ｎ−（１−カルボキシメチル−２−ピリジニウム）キトサン塩化物
【００８９】
【化２７】
３００ｍｇのＮ−クロロアセチル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（１）（Ｎ−クロロアセチル化度、０．８５）を、アルゴン下、６０℃で７２時間、１０ｍｌのピリジンにおいて撹拌した。溶媒を蒸発し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。生成物９の相対収量は１７６ｍｇ（５１％）であった。
【００９０】
６−Ｏ−トリフェニルメチル保護基を、１７０ｍｇの化合物９を２０ｍｌの１Ｍ ＨＣｌとともに室温で撹拌することにより３時間の反応の期間中に除いた。反応混合物を蒸発乾固し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。１Ｈ ＮＭＲスペクトルから計算された置換度は０．８５であった。生成物（１０）の収量は６３ｍｇ（６５％）であった。ＩＲ（ＫＢｒ）：ν３６００〜３１００（Ｏ−Ｈ），３１００〜３０００（Ｃ−Ｈ，ピリジル），２９５０〜２７００（Ｃ−Ｈ），１６８７（アミドＩ），１５５９（アミドＩＩ），１４９０（Ｃ＝Ｃ，ピリジル），１３７４（Ｃ＝Ｃ，ピリジル），１１５０〜９５０（Ｃ−Ｏ，ピラノース），７８３（ａｒｏｍ，ピリジル），７２５（ａｒｏｍ，ピリジル），６７７ｃｍ−１（ａｒｏｍ，ピリジル）。１Ｈ−ＮＭＲ（３００Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），３．５〜３．６（Ｈ−５），３．７〜４．０（Ｈ−６），３．７〜３．８（Ｈ−４），３．８〜４．０（Ｈ−３），３．８５〜４．０（Ｈ−２），４．７〜４．８（Ｈ−１），５．５〜５．７（Ｈ−８），８．１〜８．２（Ｈ−１０），８．６５〜８．７５（Ｈ−１１），８．７５〜８．９ｐｐｍ（Ｈ−９）。１３Ｃ ＮＭＲ（３００Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２５．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），５８．８（Ｃ−２），６３．０（Ｃ−６），６４．６（Ｃ−８），７４．７（Ｃ−３），７７．６（Ｃ−５），８１．１（Ｃ−４），１０３．３（Ｃ−１），１３１．０（Ｃ−１０），１４８．６（Ｃ−９），１４９．８（Ｃ−１１），１６９．４ｐｐｍ（Ｃ−７）。
【００９１】
実施例５．Ｎ−［１−カルボキシメチル−２（１−メチルイミダゾリウム）］キトサン塩化物
【００９２】
【化２８】
２９５ｍｇのＮ−クロロアセチル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（１）（Ｎ−クロロアセチル化度、０．８５）を、アルゴン下、６０℃で７２時間、１０ｍｌの１−メチルイミダゾールにおいて撹拌した。反応混合物を蒸発乾固し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。生成物１１の相対収量は１１６ｍｇ（３４％）であった。
【００９３】
６−Ｏ−トリフェニルメチル保護基を、１０５ｍｇの化合物１１を１５ｍｌの１Ｍ ＨＣｌとともに室温で撹拌することによる３時間の反応の期間中に除いた。反応混合物を蒸発乾固し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。１Ｈ−ＮＭＲスペクトルから計算された置換度は０．８５であった。生成物（１２）の収量は４５ｍｇ（７７％）であった。ＩＲ（ＫＢｒ）：ν３６００〜３１００（Ｏ−Ｈ），３１００〜３０００（Ｃ−Ｈ，イミダゾール），２９５０〜２７００（Ｃ−Ｈ），１６８５（アミドＩ），１５６０（アミドＩＩ），１３７５（Ｃ＝Ｃ，イミダゾール），１１５０〜９５０。１Ｈ ＮＭＲ（３００Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２．１（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），３．５〜３．６（Ｈ−５），３．６〜３．９（Ｈ−６），３．６〜３．８（Ｈ−４），３．７〜３．９（Ｈ−３），３．８〜３．９（Ｈ−２），３．９〜４．０（Ｈ−１２），４．６〜４．８（Ｈ−１），５．１〜５．３（Ｈ−８），７．５０（Ｈ−１１），７．５２（Ｈ−１０），８．７５〜８．８５ｐｐｍ（Ｈ−９）。１３Ｃ ＮＭＲ（３００Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２５．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），３８．８（Ｃ−１２），５３．６（Ｃ−８），５８．６（Ｃ−２），６３．０（Ｃ−６），７４．７（Ｃ−３），７７．６（Ｃ−５），８１．３（Ｃ−４），１０３．４（Ｃ−１），１２６．３（Ｃ−１１），１２６．５（Ｃ−１０），１４０．３（Ｃ−９），１７０．５ｐｐｍ（Ｃ−７）。
【００９４】
実施例６．Ｎ−（１−カルボキシブチル−４−ピリジニウム）キトサン塩化物
【００９５】
【化２９】
２２０ｍｇのＮ−クロロブチリル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（１７）（Ｎ−クロロブチリル化度、０．６７）を、アルゴン下、６０℃で７２時間、８ｍｌのピリジンにおいて撹拌した。溶媒を蒸発し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。１８の相対収量は１４０ｍｇ（５７％）であった。
６−Ｏ−トリフェニルメチル保護基を、１４０ｍｇの化合物１８を１４ｍｌの１Ｍ ＨＣｌとともに室温で撹拌することにより３時間の反応中に除いた。反応混合物を蒸発乾固し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。１Ｈ ＮＭＲスペクトルから計算された１９の置換度は０．６７であった。生成物（１９）の収量は４４ｍｇ（５６％）であった。ＩＲ（ＫＢｒ）：ν３６００〜３１００（Ｏ−Ｈ），３０００〜２７００（Ｃ−Ｈ），１６５５（アミドＩ），１５５４（アミドＩＩ），１４８９（Ｃ＝Ｃ），１１５０〜９５０ｃｍ−１（Ｃ−Ｏ，ピラノース）。１Ｈ ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），２．３〜２．４（Ｈ−９），２．４〜２．５（Ｈ−８），３．１〜３．２（Ｈ−２，アミノ基が非置換であるとき），３．４〜３．９（Ｈ−６，Ｈ−５，Ｈ−４，Ｈ−３，Ｈ−２，置換），４．５〜４．６（Ｈ−１，置換），４．６〜４．７（Ｈ−１０），４．８〜４．９（Ｈ−１，非置換），８．１〜８．２（Ｈ−１２），８．５〜８．６（Ｈ−１３），８．８〜８．９ｐｐｍ（Ｈ−１１）。１３Ｃ ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２５．１（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），２９．１（Ｃ−９），３４．８（Ｃ−８），５８．２（Ｃ−２，置換），５８．８（Ｃ−２，非置換），６３．２（Ｃ−６，置換），６３．４（Ｃ−６，非置換），６３．７（Ｃ−１０），７３．５（Ｃ−３，非置換），７４．９（Ｃ−３，置換），７７．６（Ｃ−５，置換），７８．１（Ｃ−５，非置換），８０．２（Ｃ−４，非置換），８２．２（Ｃ−４，置換），１００．５（Ｃ−１，非置換），１０３．８（Ｃ−１，置換），１３１．３（Ｃ−１２），１４７．０（Ｃ−１３），１４８．８（Ｃ−１１），１７７．３（Ｃ−７）。
【００９６】
実施例７：第四級ピペラジニウム酸
【００９７】
【化３０】
１−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−４−メチルピペラジン（２０）を、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ４３，２０００，１４８９に記載されるように、１−メチルピペラジン及びブロモ酢酸エチルから調製した。化合物２０を乾燥アセトニトリルにおいてＭｅＩと反応させたとき、１−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物（２１）が純粋な化合物として沈殿し、４−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物（２２）が溶液中に留まっていた。６．９６ｇ（３７．３７ｍｍｏｌ）の１−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−４−メチルピペラジン（２０）及び９．３ｍｌ（１４９ｍｍｏｌ，４当量）のＭｅＩを２７０ｍｌのＡＣＮにおいて４８時間反応させた。沈殿物をろ過し、アセトニトリルにより洗浄した。沈殿物は２．３５４ｇ（１３％）の１−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物（２１）をもたらした。ろ液を蒸発乾固し、４−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物（２２）の収量は９．９９８ｇ（８２％）であった。この反応を、７．８ｇ（４１．９ｍｍｏｌ）の１−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−４−メチルピペラジン（２０）及び２６．１ｍＬ（４２０ｍｍｏｌ、１０当量）のＭｅＩを用いて繰り返した。反応を３００ｍｌのＡＣＮにおいて２４０時間進めた。沈殿物をろ過し、アセトニトリルにより洗浄した。沈殿物は１１．１２４ｇ（５７％）の１−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物（２１）をもたらした。ろ液を蒸発乾固し、４−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物（２２）の収量は５．８２ｇ（４２．２％）であった。
【００９８】
１−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物（２１）：１Ｈ−ＮＭＲ（３００Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ１．３３（２Ｈ，ｔ，Ｊ＝１４Ｈｚ），３．４４（３Ｈ，ｓ），３．４７（３Ｈ，ｓ），３．５９（３Ｈ，ｓ），３．９〜４．３（８Ｈ，ｂｍ），４．３７（２Ｈ，ｑ，Ｊ＝１４Ｈｚ），４．６７（２Ｈ，ｄ）
１３Ｃ−ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ１６．０３，５１．８９，５３．６０，５７．０１，５７．７５（２Ｃ），５８．２７（２Ｃ），５８．４９，６７．０８，１６７．０３
４−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物（２２）：１Ｈ ＮＭＲ（３００Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ１．２８（２Ｈ，ｔ，Ｊ＝１４Ｈｚ），３．０１（４Ｈ，ｓ），３．２１（６Ｈ，ｓ），３．４９（４Ｈ，ｓ），３．５１（２Ｈ，ｓ），４．２４（２Ｈ，ｑ，Ｊ＝１４Ｈｚ）
１３Ｃ ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ１６．１８，４８．５８（２Ｃ），５４．５０（２Ｃ），６０．０４（２Ｃ），６４．２５，６４．９８，１７４．４４
エチルエステル基を、化合物２１及び化合物２２を水に還流することによって開裂した。
【００９９】
１−カルボキシメチル−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物（２３）。８．５ｇの１−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物（２１）を７００ｍｌの水において９６時間還流した。反応混合物を蒸発乾固し、この手順を繰り返した。生成物をアセトンにより洗浄し、水からエタノールにより結晶化させた。白色の粉末を４．９８ｇ（６２％）得た。１Ｈ ＮＭＲ（３００Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ３．４１（３Ｈ，ｓ），３．４３（３Ｈ，ｓ），３．４９（３Ｈ，ｓ），３．９〜４．１（６Ｈ，ｂｍ），４．３５（２Ｈ，ｓ），４．４〜４．５（２Ｈ，ｂｍ）
１３Ｃ ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ５１．７９，５３．４５，５６．８５（３Ｃ），５８．４４（２Ｃ），６６．５８，１６９．５３
４−カルボキシメチル−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物（２４）。１１．７７ｇの４−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物（２２）を６００ｍｌの水において４８時間還流した。反応混合物を蒸発乾固し、生成物をエタノールからジエチルエーテルにより結晶化させた。白色の粉末５．４８４ｇ（５１％）を得た。１Ｈ ＮＭＲ（３００Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ３．３０（６Ｈ，ｓ），３．５１（４Ｈ，ｓ），３．６９（２Ｈ，ｓ），３．７３（４Ｈ，ｂｍ）
１３Ｃ ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ４８．８６（２Ｃ），５４．８４（２Ｃ），６０．４７，６２．７４（２Ｃ），１７３．７２
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な第四級ポリマー、及び、第四級アンモニウム成分を、種々の共有結合スペーサーを介して、任意の天然ポリマー、半合成ポリマーまたは合成ポリマー等、好ましくはキトサン及びキチンのような、オリゴマーまたはポリマーに付加するための方法を目的とする。前記第四級アンモニウムポリマー誘導体は、強化された水溶解性、使用適性及び活性を、多くの産業適用、例えば、製薬、化粧品、食品科学、浄水、パルプ及び製紙産業、及び繊維産業において有する。１つまたは複数の第四級成分をポリマーのモノマーユニットに挿入することができる。本発明はまた、前記ポリマーの製造において使用可能なモノ第四級ピペラジニウム酸及びジ第四級ピペラジニウム酸、並びに、それらの製造方法を目的とする。
【背景技術】
【０００２】
キトサン（ポリ−１，４−β−Ｄ−グルコサミン）は、塩基性条件での脱アセチル化によってキチンから得られる非毒性（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ５９，２００２，５８５）かつ生分解性（Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２０，１９９９，１７５）の多糖である。キトサンという用語は、様々な脱アセチル化度及び分子量を有する、グルコサミン及びＮ−アセチルグルコサミンの様々なヘテロポリマーを記述するために使用される。キトサンは、潜在用途を、様々な分野、例えば、製薬及び医療（Ｄｒｕｇ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐｈａｒｍａｃｙ ２４，１９９８，９７９；Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ １５，１９９８，１３２６；Ｓ．Ｔ．Ｐ．Ｐｈａｒｍａ Ｓｃｉｅｎｃｅ １０，２０００，５）、食品科学（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄａｉｒｙ Ｊｏｕｒｎａｌ １４，２００４，２７３；Ａｇｒｏ Ｆｏｏｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｈｉ−Ｔｅｃｈ １４，２００３，３９）、浄水（Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３４，２０００，１５０３）、パルプ及び製紙産業（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ９１，２００４，２６４２）、及び繊維産業（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｒｅｖｉｅｗｓ Ｃ４３，２００３，２２３）において有する。
【０００３】
種々の適用におけるキトサンの使用に対する主な障害は、溶解特性が悪いこと、特に、水溶解性が悪いことである。キチン及びキトサンの不良な溶解性は、高度に結晶化した構造をもたらす強い分子内及び分子間の水素結合のためである。キトサンは、ポリマー内のアミノ基のプロトン化のために酸性の水溶液にだけ溶解する。キトサンはすべての一般的な有機溶媒において難溶性である。キトサンは、脱アセチル化度が約５０％であるとき、立体配座による分子間の水素結合の形成が有利でないために、水に可溶性になる（Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １，２０００，６０９）。様々なキチン誘導体及びキトサン誘導体が、主としてキトサンの溶解特性を改善するために設計及び合成されている（Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２６，２００１，１９２１；Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９，２００４，８８７）。アニオン性の水溶性キトサン誘導体が、カルボン酸誘導体（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １４，１９９２，１２２；Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ３９，２００３，１６２９）、リン酸塩（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ４４，２００１，１）及び硫酸塩（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３０２，１９９７，７）である。他の水溶性キトサン誘導体がポリ（エチレングリコール化）誘導体である（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３６，１９９８，４９）。
【０００４】
重要な水溶性キトサン誘導体が第四級アンモニウム成分を有する誘導体である。このような誘導体は、元のキトサンを上回る２つの大きな利点を有する。すなわち、（１）そのような誘導体は中性条件及び塩基性条件を含む広いｐＨ範囲で水溶性であり、（２）そのような誘導体は永続的な正電荷をポリマー骨格に有する。ポリカチオン性の性質が一般には、キトサンの特異な特性及び活性に関わっていると見なされている。第四級キトサン誘導体は、ポリマーに既に存在するアミノ基を四級化すること、あるいは、１つまたは複数の第四級アンモニウム成分を付加することのいずれかにより調製することができる。（Ｎ，Ｎ，Ｎ）−トリメチルキトサンの合成が広範囲に研究され、報告されている（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ５，１９８５，２９７；Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ８，１９８６，１０５；Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ２４，１９９４，２０９；Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３６，１９９８，１５７；Ｄｒｕｇ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐｈａｒｍａｃｙ ２７，２００１，３７３）。（Ｎ，Ｎ，Ｎ）−トリメチルキトサンの薬剤学的性質が広く研究されている（例えば、Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ｂｉｏｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ ５８，２００４，２２５；Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２３，２００２，１５３；Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３３３，２００１，１）。しかしながら、ヒドロキシル基が保護されないならば、明確に定義された均一なキトサン誘導体構造を直接のメチル化によって得ることができない。ポリマー内のヒドロキシル基、すなわち、６位の第一級ヒドロキシル基及び３位の第二級基、もまたメチル化される。高い四級化度を、多糖の完全なＯ−メチル化を伴わずに得ることはできない（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３６，１９９８，１５７）。
【０００５】
キトサンにおけるアミノ基はまた、最初にアミノ基をアルデヒドにより還元的にアルキル化して、イミンを形成させ、その後、還元して、Ｎ−アルキル誘導体を得ることによって四級化されている。このようなアルキル誘導体はさらにヨウ化アルキルにより四級化されている（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ３８，１９９７，３８７；Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３３３，２００１，１；Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ４０，２００４，１３５５）。Ｕｒａｇａｍｉ及び共同研究者らは、（Ｎ，Ｎ，Ｎ）−トリメチルキトサンを、様々な架橋剤を用いて、例えば、テトラエトキシシラン（Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ５，２００４，１５６７）及びジエチレングリコールジグリシジルエーテル（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ２０３，２００２，１１６２）を用いて架橋している。Ｍｕｒａｔａらはキトサンのガラクトース誘導体におけるアミノ基の一部を四級化した（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ２９，１９９６，６９；Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３２，１９９７，１０５）。Ｕｃｈｅｑｂｕらは、薬物送達のためのポリソープを得るために第四級アンモニウムパルミトイルキトサンを調製した（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ ２２４，１８５−１９９）。しかしながら、これらのすべてが、（Ｎ，Ｎ，Ｎ）−トリメチルキトサンに関する問題をともに有する。すなわち、ポリマーのヒドロキシル基が合成中にメチル化されるために均一な構造を得ることができない。
【０００６】
第四級アンモニウム成分を、様々なスペーサーを介してポリマー構造に挿入することができる。Ｎ−［（２−ヒドロキシ−３−トリメチルアンモニウム）プロピル］キトサン塩化物は、キトサンを塩化グリシジルトリメチルアンモニウムと反応させることによって得ることができる（Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２４，２００３，５０１５；Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３３９，２００４，３１３；Ｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １２０，２００４，１０８；Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ａ：Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｓｐｅｃｔｓ ２４２，２００４，１；Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ３２，２０００，３３４；Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３４，２００４，１２１−１２６）。このＮ−［（２−ヒドロキシ−３−トリメチルアンモニウム）プロピル］キトサンは、例えば、化粧品（例えば、米国特許第４７７２６９０号、米国特許第４８２２５９８号、米国特許第４９７６９５２号）等において、種々の適用のために研究されている。様々な長さのアルキル鎖が第四級窒素に結合するこの誘導体は、抗菌剤（米国特許第６３０６８３５号）として、また、コレステロール降下剤（国際公開第９２０６１３６号）として記載されている。
【０００７】
第四級キトサン誘導体の別の一例がＮ−ベタイナートキトサンである（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３７，２００４，２７８４；Ｓ．Ｔ．Ｐ．Ｐｈａｒｍａ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ８，１９９８，２９１）。Ｌｅｅらは、２つの第四級成分を有するキトサン誘導体を得るために、四級化されたジアミノアルキルキトサンを調製した（Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ６３，１９９９，８３３；Ｂｉｏｏｒｇａｎｉｃ ＆ Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ １２，２００２，２９４９）。Ｃｈｕｎ−Ｈｏらは（トリエチルアミノエチル）キチンを調製し、その抗菌活性を調べた（Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｆｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ８，１９９７，３１９）。ＳｕｚｕｋｉらはＮ−ｐ−（Ｎ−メチルピリジニオ）メチル化キトサン及びＮ−４−［（３−トリメチルアンモニオ）プロポキシ］ベンジル化キトサンを調製し、これらの物質の電気抵抗を調べた（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ３２，２０００，３３４）。
【０００８】
他の多糖もまた、第四級アンモニウム成分を挿入することによって修飾されている。例えば、セルロース（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２８６，２００１，２６７）及びデンプン（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３１，２００３，１２３）。デンプン及びセルロースのこれらの水溶性第四級誘導体の商業的製造者がいくつか存在する。Ｔｓａｉらは、モノ第四級４，４−ジエチル−１−（クロロエチル）ピペラジニウムクロリド塩酸塩及びジ第四級１−グリシジル−１，４，４−トリメチルピペラジニウムジクロリドによるデンプンのアルキル化を報告した（米国特許第５３４９０８９号）。しかしながら、これらのアルキル化デンプン誘導体の物理化学的特性（例えば、水溶解性など）は何ら報告されなかった。
【特許文献１】米国特許第４７７２６９０号
【特許文献２】米国特許第４８２２５９８号
【特許文献３】米国特許第４９７６９５２号
【特許文献４】米国特許第６３０６８３５号
【特許文献５】国際公開第９２０６１３６号
【特許文献６】米国特許第５３４９０８９号
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ５９，２００２，５８５
【非特許文献２】Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２０，１９９９，１７５
【非特許文献３】Ｄｒｕｇ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐｈａｒｍａｃｙ ２４，１９９８，９７９
【非特許文献４】Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ １５，１９９８，１３２６
【非特許文献５】Ｓ．Ｔ．Ｐ．Ｐｈａｒｍａ Ｓｃｉｅｎｃｅ １０，２０００，５
【非特許文献６】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｄａｉｒｙ Ｊｏｕｒｎａｌ １４，２００４，２７３
【非特許文献７】Ａｇｒｏ Ｆｏｏｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｈｉ−Ｔｅｃｈ １４，２００３，３９
【非特許文献８】Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３４，２０００，１５０３Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ９１，２００４，２６４２
【非特許文献９】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｒｅｖｉｅｗｓ Ｃ４３，２００３，２２３
【非特許文献１０】Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １，２０００，６０９
【非特許文献１１】Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２６，２００１，１９２１
【非特許文献１２】Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２９，２００４，８８７
【非特許文献１３】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １４，１９９２，１２２
【非特許文献１４】Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ３９，２００３，１６２９
【非特許文献１５】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ４４，２００１，１
【非特許文献１６】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３０２，１９９７，７
【非特許文献１７】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３６，１９９８，４９
【非特許文献１８】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ５，１９８５，２９７
【非特許文献１９】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ８，１９８６，１０５
【非特許文献２０】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ２４，１９９４，２０９
【非特許文献２１】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３６，１９９８，１５７
【非特許文献２２】Ｄｒｕｇ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐｈａｒｍａｃｙ ２７，２００１，３７３
【非特許文献２３】Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ｂｉｏｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ ５８，２００４，２２５
【非特許文献２４】Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２３，２００２，１５３
【非特許文献２５】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３３３，２００１，１
【非特許文献２６】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３６，１９９８，１５７
【非特許文献２７】Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ３８，１９９７，３８７
【非特許文献２８】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３３３，２００１，１
【非特許文献２９】Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ４０，２００４，１３５５
【非特許文献３０】Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ５，２００４，１５６７
【非特許文献３１】Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ２０３，２００２，１１６２
【非特許文献３２】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ２９，１９９６，６９
【非特許文献３３】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３２，１９９７，１０５
【非特許文献３４】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ ２２４，１８５−１９９
【非特許文献３５】Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２４，２００３，５０１５
【非特許文献３６】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ３３９，２００４，３１３
【非特許文献３７】Ｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １２０，２００４，１０８
【非特許文献３８】Ｃｏｌｌｏｉｄｓ ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅｓ Ａ：Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａｓｐｅｃｔｓ ２４２，２００４，１
【非特許文献３９】Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ３２，２０００，３３４
【非特許文献４０】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３４，２００４，１２１−１２６
【非特許文献４１】Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３７，２００４，２７８４；Ｓ．Ｔ．Ｐ．Ｐｈａｒｍａ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ８，１９９８，２９１
【非特許文献４２】Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ６３，１９９９，８３３
【非特許文献４３】Ｂｉｏｏｒｇａｎｉｃ ＆ Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ １２，２００２，２９４９
【非特許文献４４】Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｆｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ８，１９９７，３１９
【非特許文献４５】Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ３２，２０００，３３４
【非特許文献４６】Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２８６，２００１，２６７
【非特許文献４７】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３１，２００３，１２３
【非特許文献４８】Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ６，２００５，８５８
【非特許文献４９】Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３６，１９９８，１５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明者らは、キトサンの四級化されていないＮ−メチルピペラジン誘導体を以前に調製したが、これらは元のキトサンよりも水において相対的に高可溶性であったにすぎなかった（Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ６，２００５，８５８）。第四級ピペラジン誘導体を調製することによって、本発明者らは、広いｐＨ範囲で高水溶性である誘導体を得ることができる。しかしながら、第四級ピペラジン誘導体は、これらの四級化されていないキトサン誘導体から直接調製することができない。第四級窒素原子を得るために、通常は大過剰のアルキル化試薬を伴う過酷な反応条件が必要である。充分に分離したキトサン誘導体を、四級化されていないキトサン誘導体をアルキル化することによって得ることは不可能である。この方法は、ジ第四級ピペラジン成分及びモノ第四級ピペラジン成分の両方をモノマーに有するヘテロポリマーをもたらすと考えられるからである。また、キトサンにおけるヒドロキシル基もアルキル化されると考えられる。キトサンのヒドロキシル基のアルキル化は、キトサンの水溶解性を低下させることが示されている。例えば、Ｓｉｅｖａｌらは、高いＯ−メチル化度を有する第四級キトサン誘導体は、高い四級化度を用いたとしても、水に不溶であったことを報告した（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ３６，１９９８，１５７）。このことはまた、第四級キトサン誘導体が、高い四級化度の場合でさえ、必ずしも水溶性でないことを証明している。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の態様によれば、本発明は、下記の一般式によって表されるポリマーの新規な一群に関する。
【００１１】
【化１】
式中、
ＴはＮＨまたはＯであり、
Ｘ１、Ｘ２及びＸ３は独立して、
Ｈまたは
【００１２】
【化２】
であり、
ＴがＮＨである場合（すなわち、キチン及びキトサンの場合）、Ｘ１，Ｘ２及びＸ３は、
【００１３】
【化３】
であることも可能であり、さらに、Ｘ１は、
【００１４】
【化４】
であることも可能であり、
式中、Ｒ２及びＲ３は独立して、Ｈ、または、１個〜６個の炭素原子を有する直鎖状もしくは分枝状の置換アルキル鎖または非置換アルキル鎖であり、ｍは１〜１２の整数であり、
Ｙは、下記の式を有するピペラジン成分から選択される第四級アンモニウム成分、
【００１５】
【化５】
もしくは、下記の基から選択される第四級アンモニウム成分であり、
【００１６】
【化６】
式中、Ｒ４及びＲ５は独立して、１個〜６個の炭素原子を有する直鎖状または分枝状の置換アルキル鎖または非置換アルキル鎖であり、
Ｚ−は、負荷電の対イオン、好ましくは、Ｃｌ−，Ｂｒ−，Ｉ−，ＯＨ−，Ｒ１ＣＯＯ−，Ｒ１ＳＯ４−からなる群から選択される負荷電の対イオンであって、式中のＲ１が、Ｈ、または、１個〜６個の炭素原子を有するアルキル基、または、芳香族成分であり、
基Ｘ１，Ｘ２及びＸ３の合計についての第四級置換基の置換度（ｄｓ）は少なくとも０．０１であり、
ｎは重合度であって、２〜１０００００の整数が可能であり、
但し、ＴがＯである場合には、Ｙは、定義された式（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）または（Ｅ）の基の意味のみを有することが可能である。
【００１７】
本発明は、そのような新規な第四級ポリマーの製造方法、下記の式のモノ第四級ピペラジニウム酸及びジ第四級ピペラジニウム酸、その塩基塩、ならびに、それらの製造方法に関する。
【００１８】
【化７】
式中、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，ｍ及びＺ−は上記で定義される通りである。
【００１９】
さらなる態様によれば、本発明は、Ｘ１，Ｘ２またはＸ３について上記で定義された第四級基により置換されたヒドロキシル基またはアミノ基を有し、Ｙが上記で定義された式（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）または（Ｅ）のモノ四級化ピペラジン基またはジ四級化ピペラジン基である、任意の炭水化物ポリマーあるいは任意の他の天然ポリマー、半合成ポリマーまたは合成ポリマーの新規な誘導体に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
第四級ポリマーのモノマーユニットは独立して、基Ｘ１，Ｘ２及びＸ３によって置換され得る。従って、異なるモノマーがポリマーに存在することができる。すなわち、モノマーユニットのいくつかにおける官能基の１つまたは複数が、第四級基により置換され（すなわち、Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３＝
【００２１】
【化８】
）、いくつかは非置換である（すなわち、Ｘ１，Ｘ２及びＸ３＝Ｈ）。ＴがＮＨである場合（すなわち、キチン及びキトサンの場合）、Ｘ１，Ｘ２及びＸ３は、
【００２２】
【化９】
であることも可能であり、さらに、Ｘ１は、
【００２３】
【化１０】
であることも可能である。
【００２４】
これらの異なるモノマーはポリマー構造内に一様に分布させることができるか、または、ブロック構造もまた形成することができる。ポリマー構造における第四級置換基、
【００２５】
【化１１】
の置換度は、基Ｘ１，Ｘ２及びＸ３のそれぞれについて独立して０〜１が可能であり、しかしながら、基Ｘ１，Ｘ２及びＸ３のすべてについての全体的な置換度は、ポリマーにおける必要な第四級置換基の含有量を提供するために合計で少なくとも０．０１である。最大の置換度は３であり、そのような場合、ポリマーのそれぞれのモノマーユニットにおける１つのモノマーあたり３つの第四級置換基が存在する。例えば、置換基について０．０１の置換度は、ポリマーにおける１００個のモノマーユニットあたり平均して１個の前記置換基が存在することを意味し、また、１の置換度は、ポリマーにおける各モノマーユニットあたり平均して１個の置換基が存在することを意味する。
【００２６】
典型的には、第四級基についての置換度は０．０５〜１の範囲にある。しかしながら、最適な置換度は、これらの第四級ポリマー誘導体が使用される適用に依存する。
【００２７】
上記式において、Ｒ１〜Ｒ５の意味におけるアルキル基は１個〜６個の炭素原子を有し、好ましくは１個〜４個の炭素原子を好ましくは直鎖状で有する。１つの好都合なアルキル基がメチル基である。上記式において、Ｒ２及びＲ３は好ましくは水素である。前記アルキル基は非置換または置換が可能であり、それにより、置換基は、低級アルコキシ（１個〜３個の炭素原子）、ヒドロキシまたはハロゲンが可能である。
【００２８】
本発明に関連して、芳香族基は好都合には、フェニル基、ベンジル基またはナフチル基であり、この場合、これらは非置換であり得るか、あるいは、低級アルキルまたは低級アルコキシ（１個〜３個の炭素原子）またはハロゲンから選択される１個〜３個の置換基により置換され得る。
【００２９】
上記式において、ｎは重合度であり、２個〜１０００００個の構造ユニットを有するポリマーを与える整数が可能である。すなわち、ポリマーは、２つのモノマーによる二量体から、分子量が少なくとも１０００００００であるポリマーにまで及び得る。
【００３０】
好ましい一群のポリマーは、ＴがＮＨであり、Ｘ１，Ｘ２及びＸ３が上記で定義された通りであり、Ｙが、式（Ａ），（Ｂ）または（Ｃ）を有する基のいずれかであり、かつ、第四級基の置換度が０．０１〜１、好ましくは０．０５〜１であるポリマーである。
【００３１】
ポリマー誘導体の好ましい一群が、ＴがＮＨであり、Ｘ２及びＸ３が水素であり、Ｘ１が、水素、アセチル、または、第四級アンモニウム成分を含有する基であり、特に、式（Ａ）〜（Ｅ）を有する基のいずれかであって、とりわけ、式（Ａ），（Ｂ）または（Ｃ）である上記の式（Ｉ）を有するポリマー誘導体によって形成される。そのような場合、第四級基の置換度は０．０１〜１の範囲、好ましくは０．０５〜１である。
【００３２】
好ましい実施形態によれば、ポリマー骨格が、デンプン、セルロース、プルランまたはデキストランであるとき、ポリマー誘導体の一般式は、
【００３３】
【化１２】
である。式中、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、上記で示された式を有し、Ｙは、式（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）または（Ｅ）の第四級基の意味を有し、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｚ−，ｍ及びｎは上記で定義された通りであり、かつ、ポリマーにおける第四級基の置換度が０．０１〜１である。
【００３４】
キチン及びキトサンの場合のように、異なるモノマーユニットが式（ＩＩ）の前記ポリマーにおいて存在することができる。すなわち、任意のモノマーユニットにおいて、官能基の１つまたは複数が置換され得る（すなわち、Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３＝
【００３５】
【化１３】
）か、あるいは、官能基は非置換であり得る（すなわち、Ｘ１、Ｘ２及びＸ３＝Ｈ）。そのような異なるモノマーユニットは一様に分布させることができるか、または、ブロック構造もまたポリマー構造内に形成することができる。第四級基の置換度は、キチン構造及びキトサン構造について上記で記載された通りである。
【００３６】
本発明はまた、下記に示される式ＶＩＩＩａ及び式ＶＩＩＩｂのモノ第四級ピペラジニウム酸及びジ第四級ピペラジニウム酸、ならびに、それらの製造方法に関する。これらのタイプの成分は、例えば、元の化合物の水溶解性を高めるために、プロドラッグ分子に組み込まれている（Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ １３，１９９６，４６９）。報告された第四級ピペラジニウム誘導体は、最初に第二級または第三級のピペラジン成分を標的化合物に結合し、その後、ハロゲン化アルキルにより四級化することによって合成されている。残念ながら、この方法は多くの場合、特に、元の分子が数多くの官能基を有するときには、生成物の混合物をもたらし、そのため、モノ第四級ピペラジニウム塩及びジ第四級ピペラジニウム塩と、副産物との手間のかかる分離が必要となる。
【００３７】
新規なモノ第四級ピペラジニウム酸及びジ第四級ピペラジニウム酸は、下記の式及びその塩を有する。
【００３８】
【化１４】
式中、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，ｍ及びＺ−は本明細書中の上記で定義された通りである。
【００３９】
適切な塩基塩形態は、例えば、アンモニウム塩、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の塩（例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩及びカルシウム塩など）、有機塩基（例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−メチル−Ｎ，Ｎ−ジエタノールアミン、エチレンジアミン）との塩、ならびに、アミノ酸（例えば、アルギニン及びリシンなど）との塩を含む。
【００４０】
前記ピペラジニウム酸は、下記の式の化合物、
【００４１】
【化１５】
式中、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４及びｍは、上記で示された意味を有し、Ｅは水素であるか、または、例えば、対応する酸を形成させるために加水分解によって除くことができる、カルボキシル成分のため一般に使用される任意の保護基（Ｇｒｅｅｎ ＴＷ，Ｗｕｔｓ ＰＧＭ：Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｘｙｌ ｇｒｏｕｐ．Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｇｒｏｕｐｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｅｓｉｓ ３ｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ．Ｐａｇｅｓ ３６９―４５３． Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ １９９９）であり、好ましくはエチルである、
を基Ｒ５に対応する四級化化合物（例えば、好適なハロゲン化アルキル、フルオロスルホン酸アルキル、硫酸ジアルキル、アルキルトシラートまたはアルキルメシラート等）と反応させて、下記の式を有する化合物の混合物、
【００４２】
【化１６】
式中、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，ｍ及びＥは、上記で示された意味を有する、
を形成させ、その後、これらの化合物を分離すし、必要ならば、そのように分離された化合物をそれらの対応する酸に変換し、場合により、得られた酸を上記で定義された塩に変換することによって製造される。これら２つの化合物の分離は、化合物の一方、好ましくはジ第四級ピペラジニウム酸（すなわち、ＶＩＩＩａ’）を、他方の化合物が溶液中に残ったままとなる溶媒の好適な選択によって沈殿させることによって行われることが好ましい。
【００４３】
使用される好適な溶媒は、例えば、アセトニトリル、ピリジン、ｔ−ブタノール、１−ブタノール、メチルエチルケトン、２−プロパノール、１−プロパノール、アセトン、エタノール、メタノール、ニトロベンゼン、ジメチルホルムアミド、エチレングリコール、ＤＭＳＯ及び水である。当業者は、例えば、溶媒の誘電率に基づいて、例えば、ジ四級化化合物が沈殿し、かつ、モノ四級化化合物が溶液中に残ったままとなり、溶液からモノ四級化化合物を、例えば、エバポレーションによって回収することができる溶媒を容易に選択することができる。
【００４４】
下記において、キトサンの用語が使用されるときには、キチン及びキトサンの両方を意味することが意図される。
【００４５】
第四級アンモニウム基を、Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３に含有する本発明によるキチン誘導体及びキトサン誘導体は一般には、遊離のアミノ基またはヒドロキシル基を有し、残りの反応基が場合により保護されているキチン誘導体またはキトサン誘導体を、下記の式Ｖ’を有する化合物、
【００４６】
【化１７】
式中、Ａは活性基であり、Ｙ’は好適な脱離基または第四級アンモニウム基Ｙであり、Ｒ２，Ｒ３，ｍ及びＹは本明細書中の上記で定義された通りである、
または、下記の式ＩＩＩを有する化合物、
【００４７】
【化１８】
式中、Ｌは脱離基であり、Ｙ’は第四級アンモニウム基Ｙまたは脱離基のいずれかであり、Ｒ２，Ｒ３，ｍ及びＹは上記で定義された通りであり、それにより、Ｌは、脱離基Ｙ’と比較して同じくらい良好な脱離基、または、より良好な脱離基、または、より反応性の高い脱離基である、
と反応させ、脱離基Ｙ’を含有する中間化合物が得られる時に、その中間体をさらに第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させて、所望の第四級ポリマーを得、すべての保護基を除去することによって製造することができる。
【００４８】
式ＩＩＩにおいて、Ｌは、例えば、トリフラート、トシラート、メシラート、ブロミドまたはヨージドが可能であり、脱離基としてのＹ’は、例えば、クロリドが可能である。
【００４９】
本発明によれば、Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３が水素の意味を有する得られた化合物は、この化合物を式ＩＩＩまたは式Ｖ’の化合物（式中、記号は、定義された意味を有する）と反応させ、脱離基Ｙ’を有する得られた中間体を、第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させ、反応において場合により使用されたすべての保護基を除去することによって、前記Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３が水素と異なる化合物に変換することができる。
【００５０】
本発明によれば、水素とは異なる基Ｘ２及び／またはＸ３を有し、Ｘ１が四級化基を含有する基とは異なる化合物を製造するために、アミノ基が保護され、かつ、ヒドロキシル基の１つまたは両方が保護されていないキチン誘導体またはキトサン誘導体が、式ＩＩＩまたは式Ｖ’の化合物（式中、記号は、定義された意味を有する）と反応させられ、その後、Ｙ’が脱離基である得られた任意の中間体が、第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させられ、その後、すべての保護基が除去される。
【００５１】
Ｘ１が、第四級アンモニウム基を含有する上記で定義された基である本発明によるキチン誘導体またはキトサン誘導体は、例えば、３位及び／または６位のヒドロキシル基が場合により保護され、かつ、遊離のアミノ基をキトサンポリマーのモノマーユニットの１つまたは複数に有するキチンポリマーまたはキトサンポリマーを、上記で定義された式ＩＩＩまたは式Ｖ’の化合物と反応させ、次いで、第２の工程において、必要ならば、第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させ、すべての保護基を除去することによって製造することができる。
【００５２】
１つの実施形態によれば、Ｘ１が第四級アンモニウム基を含有する上記で定義された基であり、Ｘ２及びＸ３が水素であるポリマーは、３位及び／または６位のヒドロキシル基が場合により保護され、かつ、ポリマーのモノマーユニットの１つまたは複数におけるアミノ基が基Ｘ１に対応するアルキル基またはアルキルオキシ基を有し、基Ｙが好適な脱離基によって置換されるキチンポリマーまたはキトサンポリマーを、第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させ、すべての保護基を除去することによって製造することができる。
【００５３】
第２の実施形態によれば、第四級アンモニウム基を含有する基Ｘ１により置換されたアミノ基を有するポリマーを製造するために、遊離のアミノ基を有し、かつ、３位及び／または６位のヒドロキシル基が場合により保護されるキチンポリマーまたはキトサンポリマーを、上記で定義された式ＩＩＩまたは式Ｖ’の化合物と反応させ、その後、式ＩＩＩまたは式Ｖ’におけるＹ’が脱離基である時には、そのように得られた中間体化合物を、基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させ、その後、すべての保護基を除去する。
【００５４】
そのような方法のいくつかの例が、スキームＩ及びスキームＩＩにそれぞれ示される方法Ａまたは方法Ｂによって例示される。スキームＩは、アミノ基が、脱離基Ｙ’を有するアルキル基またはアルキルオキシ基により置換されている出発ポリマーＩａにおけるモノマーユニットについての反応を例示する。
【００５５】
【化１９】
【００５６】
従って、式ＶＩＩの第四級アンモニウムポリマーは、基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンによるポリマーＩａの置換反応によって製造することができる。式において、Ｐは独立してＨまたは保護基である。保護基は、例えば、トリフェニルメチル基（Ｔｒ）、ベンジル基、ｐ−ニトロベンジル基、ｐ−メトキシベンジル基、ｔ−ブチル基、アリル基またはアセチル基であり得る。本発明において使用される特に好ましい保護基はトリフェニルメチル基（Ｔｒ）である。Ｙ’は好適な脱離基であり、例えば、塩素、トシラート、ヨウ素などであり、好ましくは、臭素または塩素である。Ｒ２及びＲ３は上記で定義された通りであり、ｑは０または１であり、アミノ置換基におけるケト基の非存在（ｑ＝０）または存在（ｑ＝１）を示す。
【００５７】
第１の工程（ａ）において、保護または非保護の中間体Ｉａは、第四級ポリマーＶＩを得るために、成分Ｙを含有する第四級アンモニウム基に対応する任意の第三級アミンまたは芳香族アミン、好ましくは、１，４−ジメチルピペラジン、ピリジンまたは１−メチルイミダゾール、と反応させる。
【００５８】
第２の工程（ｂ）において、可能性のある保護基が、様々な反応によって、例えば、（例えば、パラジウムブラック触媒の存在下での）水素化分解による還元、ハロゲン化水素酸（例えば、塩酸、臭化水素酸、フッ化水素酸またはヨウ化水素酸など）による処理、または、トリフルオロ酢酸による処理などによって除去される。好ましくは、１Ｍの塩酸が使用される。
【００５９】
【化２０】
【００６０】
スキームＩＩは、遊離のアミノ基を含有するポリマーＩｂにおけるモノマーユニットの反応を示す。式ＶＩＩ’の第四級アンモニウムポリマー（式中、Ｘ２及びＸ３は水素または第四級基であり、それ以外の記号は定義された意味を有する）は、中間体Ｉｂのアミノ基を、上記で定義された式Ｖ’または式ＩＩＩを有する化合物（式中、Ｙ’は第四級アンモニウム基Ｙである）、好ましくは、下記の式のモノ第四級ピペラジニウム酸またはジ第四級ピペラジニウム酸、と縮合することによって製造することができる。
【００６１】
【化２１】
式中、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，ｍ及びＺ−は本発明の上記で定義された通りである。
【００６２】
式Ｉｂにおいて、Ｐは独立して、Ｈ、または、本明細書中の上記で定義された保護基である。工程ｃにおいて、化合物ＶＩ’が形成され、この場合、Ｐ’は、保護基、水素、あるいは、Ｘ２またはＸ３の意味を有する。化合物Ｖ’との反応は、好都合には、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド及び１−ヒドロキシベンゾトリアゾール等の活性化剤の存在下で行われる。反応は不活性な溶媒、例えば、脂肪族または芳香族、好ましくはハロゲン化炭化水素、アルコール、エーテル、グリコール、アミド（例えば、ホルムアミド、ジメチルホルムアミドまたはアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンまたはリン酸トリス（ジメチルアミド）など）、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド及びテトラメチレンスルホンなどにおいて行われる。水を溶媒として使用することもできる。
【００６３】
第２の工程（ｄ）において、可能性のある保護基が、本明細書中の上記で定義されたように除去される。
【００６４】
保護基（Ｐ）が使用されない場合には、キチン及びキトサンにおける官能基（Ｘ２及びＸ３）の１つまたは複数も、第四級基により置換されることが可能である。すなわち、基Ｘ２及びＸ３についての置換度が、前記で議論されたように独立して０〜１である。
【００６５】
保護基は、第四級置換基を第一級ヒドロキシルまたは第二級ヒドロキシル（すなわち、それぞれＸ２及びＸ３）に対して位置選択的に結合させなければならない時には必要となる。キトサンのアミノ基を、例えば、フタルイミド成分により保護することができ、第一級ヒドロキシルをトリフェニルメチル成分により、また、第二級ヒドロキシルをアセチル成分により保護することができる（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２４，１９９１，４７４５）。これらの保護基のすべてを従来的に開裂することができ、また、これらの保護基のすべてがキトサンの位置選択的な修飾を可能にする（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２４，１９９１，４７４５）。
【００６６】
デンプン、セルロース、及び、ヒドロキシル基を有する他の炭水化物ポリマーを、エステル化によって一般式（ＩＩ）の第四級ポリマー誘導体に変換することができる。
【００６７】
そのようなエステルは、炭水化物ポリマーを、下記の式（Ｖ’）の反応性カルボキシル誘導体と反応させること、及び、化合物が、脱離基Ｙ’を有する中間体として得られる時には、そのような中間体をさらに、基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させて所望の第四級ポリマーを得ることによって製造することができる。
【００６８】
【化２２】
式中、Ａは任意の活性基であり、Ｙ’は、好適な脱離基（例えば、塩素、トシラート、ヨウ素など、好ましくは臭素または塩素）または第四級アンモニウム基Ｙであり、Ｒ２，Ｒ３，ｍ及びＹは本明細書中の上記で定義された通りである。
【００６９】
式（Ｖ’）の反応性カルボキシル誘導体には、酸塩化物（Ａ＝Ｃｌ）、酸無水物（Ａ＝
【００７０】
【化２３】
）、活性エステル、活性アミドが含まれる。酸無水物には、対称の無水物及び混酸の無水物が含まれる。活性エステルには、ｐ−ニトロフェニルエステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドのエステルなどが含まれる。活性アミドには、イミダゾールとのアミドが含まれる。カルボキシル誘導体は、活性剤としてカルボジイミド（例えば、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド（ＥＤＣ）またはＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）など）を使用して活性化することができる。この方法では、炭水化物ポリマー及びカルボキシル誘導体はカルボジイミド試薬とともに水性溶媒または非水性溶媒において混合される。カルボキシル誘導体がその対応するウレアに変換され、このウレアが炭水化物ポリマーの塩基性ヒドロキシル基と反応して、エステル結合をそれぞれを形成する。
【００７１】
酸塩化物は、塩化チオニル、塩化オキサリル、三塩化リンまたは五塩化リンを、過剰な酸受容体（例えば、トリエチルアミンなど）の存在下、非極性溶媒（例えば、ヘキサン、ジクロロメタン、トルエンまたはベンゼンなど）を用いて製造することができる。酸塩化物は単離してもよく、または、その場で生じさせてもよい。
【００７２】
あるいは、カルボキシル基は、混酸の無水物を生じさせるために、トリエチルアミンの存在下、クロロギ酸エチルにより活性化することができ、その後、混酸の無水物は、アミド結合またはエステル結合を形成させるために炭水化物ポリマーと反応させる。
【００７３】
炭水化物ポリマーを式（Ｖ’）に示される反応性カルボキシル誘導体と反応させる時、脱離基Ｙ’を含有する中間体はさらに、第四級ポリマーＩＩを生じさせるために、基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミン（好ましくは、１，４−ジメチルピペラジン、ピリジンまたは１−メチルイミダゾール）と反応させる。
【００７４】
セルロース及びデンプンの修飾の総説については、Ｐｒｏｇ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ ２６，２００１，１６８９及びＲｏｂｙｔ Ｊ：Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ ＩＩ．Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｏｆ Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．Ｐａｇｅｓ ２２８−２４４．Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９９８が参照される。
【００７５】
下記の実施例により、本発明が、本発明を限定することなく例示される。
【実施例】
【００７６】
特性評価 １Ｈスペクトル及び１３Ｃスペクトルを、５００．１３ＭＨｚ及び１２５．７６ＭＨｚでそれぞれ作動するＢｒｕｋｅｒ ＡＶＡＮＣＥ ＤＲＸ ５００で記録した。化合物をＤ２Ｏに溶解し、３−（トリメチルシリル）プロピオン酸塩−ｄ４を内部標準物として使用した。測定は３００Ｋまたは３４３Ｋで行った。１Ｈスペクトル及び１Ｈデカップリング１３Ｃスペクトルを常法により記録した。１Ｈスペクトルについては、繰り返し時間が４．６ｓであり、１２８個の過渡信号が集められた。｛１Ｈ｝−１３Ｃスペクトルについては、繰り返し時間が５．２ｓであり、８１９２個の過渡信号が蓄積された。１３Ｃ−１Ｈグラジエント増強異核種単一量子相関（ｇｅ−ＨＳＱＣ）実験を、Ｅｃｈｏ／Ａｎｔｉｅｃｈｏ−ＴＰＰＩグラジエント選択を使用して位相感知モードで行った。ＦＴ−ＩＲスペクトルをＫＢｒペレットからＮｉｃｏｌｅｔ ５１０Ｐ分光計で記録した。
【００７７】
合成手順
以前に報告された方法（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３７，２００４，２７８４）を使用して、キトサンを、Ｎ−フタロイルキトサン及びＮ−フタロイル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサンを経由して６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサンに変換した。６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（実施例における化合物４）またはＮ−クロロアシル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（実施例における１及び１７）を四級化反応のための出発物質として使用した。Ｎ−クロロアシル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサンを、Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ６，２００５，８５８に記載されるように調製した。
【００７８】
下記の実施例では、ポリマー式のうち、反応するモノマーユニットのみが示される。
【００７９】
実施例１．Ｎ−［１−カルボキシメチル−２−（１，４−ジメチルピペラジニウム）］キトサン塩化物
【００８０】
【化２４】
２．ａ）ｄｓ ０．４：１ｇのＮ−クロロアセチル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（１）（Ｎ−クロロアセチル化度、０．４）、４．７４ｍｌ（３５ｍｍｏｌ）の１，４−ジメチルピペラジン及び２３２ｍｇ（１．４ｍｍｏｌ）のＫＩを、アルゴン下、６０℃で７２時間、５０ｍｌのＮ−メチルピロリドンにおいて撹拌した。反応混合物を氷水で冷却し、生成物をジエチルエーテルにより沈殿させ、メタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。
２．ｂ）ｄｓ ０．４６：１．４ｇのＮ−クロロアセチル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（１）（Ｎ−クロロアセチル化度、０．４６）、１２．５１ｍｌ（９２．５ｍｍｏｌ）の１，４−ジメチルピペラジン及び０．６１４ｇ（３．７ｍｍｏｌ）のＫＩを、アルゴン下、６０℃で７２時間、７０ｍｌのＮ−メチルピロリドンにおいて撹拌した。反応混合物を氷水で冷却し、生成物をジエチルエーテルにより沈殿させ、メタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。
２．ｃ）ｄｓ ０．８５：２ｇのＮ−クロロアセチル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（１）（Ｎ−クロロアセチル化度、０．８５）、２４．３ｍｌ（１８０ｍｍｏｌ）の１，４−ジメチルピペラジン及び１．１９５ｇ（７．２ｍｍｏｌ）のＫＩを、アルゴン下、６０℃で７２時間、１００ｍｌのＮ−メチルピロリドンにおいて撹拌した。反応混合物を氷水で冷却し、生成物をジエチルエーテルにより沈殿させ、メタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。
【００８１】
６−Ｏ−トリフェニルメチル保護基を、化合物（２ａ〜２ｃ）を１Ｍ ＨＣｌとともに室温で撹拌することにより３時間の反応の期間中に除いた。反応混合物を蒸発乾固し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。生成物を、室温で２４時間、水に対して透析し、その後、凍結乾燥した（ＴｈｅｒｍｏＳａｖａｎｔ ＭｏｄｕｌｙｏＤ−２３０，Ｓａｖａｎｔ，Ｈｏｌｂｒｏｏｋ，ＮＹ）。
３．ａ）７３０ｍｇの２ａにより、３６０ｍｇの３ａが得られた（９４％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．４０であった。
３．ｂ）９６０ｍｇの２ｂにより、３８７ｍｇの３ｂが得られた（７６％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．４６であった。
３．ｃ）１．３５ｇの２ｃにより、７２０ｍｇの３ｃが得られた（９６％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．８５であった。
ＩＲ（ＫＢｒ）：ν３６００〜３１００（Ｏ−Ｈ），３０００〜２７００（Ｃ−Ｈ），１６８２（アミドＩ），１５６５（アミドＩＩ），１４７０（Ｃ−Ｎ），１１５０〜９５０ｃｍ−１（Ｃ−Ｏ，ピラノース）。１Ｈ−ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），２．４（Ｈ−１１），２．８〜３．０（Ｈ−１０），３．０〜３．１（Ｈ−２，アミノ基が非置換であるとき），３．３〜３．４（Ｈ−１２），３．４〜３．９（Ｈ−９，Ｈ−６，Ｈ−５，Ｈ−４，Ｈ−３，Ｈ−２，置換），４．２（Ｈ−８），４．６〜４．８ｐｐｍ（Ｈ−１）。１３Ｃ ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２５．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），４６．５（Ｃ−１１），５０．３（Ｃ−１０），５１．４（Ｃ−１２），５８．４（Ｃ−２，置換），５９．１（Ｃ−２，非置換），６３．１（Ｃ−６，置換），６３．３（Ｃ−６，非置換），６３．８（Ｃ−９），６３．９（Ｃ−９），６５．３（Ｃ−８），７４．７（Ｃ−３），７７．７（Ｃ−５），８０．５（Ｃ−４，非置換），８１．４（Ｃ−４，置換），１０２．９（Ｃ−１，置換），１０４．０（Ｃ−１，非置換），１６７．０（Ｃ−７），１７７．１ｐｐｍ（Ｃ＝Ｏ，Ｎ−アセチル）。
【００８２】
実施例２．Ｎ−［１−カルボキシメチル−２−（４，４−ジメチルピペラジニウム）］キトサン塩化物
【００８３】
【化２５】
４−カルボキシメチル−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物の調製は実施例９に記載される。一般的手順。１ｇの６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（４）（遊離のアミノ基含有量、２．０７４ｍｍｏｌ）を５０ｍＬのＮ−メチルピロリドンに溶解した。４−カルボキシメチル−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物、１−ヒドロキシベンゾトリアゾール及びＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミドを２０ｍＬのＮ−メチルピロリドンに溶解した。これらの溶液を一緒にし、アルゴン下において室温で９６時間撹拌した。生成物をジエチルエーテルにより沈殿させ、メタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。
５．ａ）使用された試薬量：２１４ｍｇ（０．７１３ｍｍｏｌ）の４−カルボキシメチル−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物（０．３４当量）、１１０ｍｇ（０．８１４ｍｍｏｌ、０．３９当量）の１−ヒドロキシベンゾトリアゾール及び１７１ｍｇ（０．８２９ｍｍｏｌ、０．４０当量）のＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド。６７４ｍｇ（６１％）の生成物５ａが得られた。
５．ｂ）使用された試薬量：４１０ｍｇ（１．３６６ｍｍｏｌ，０．６６当量）の４−カルボキシメチル−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物、２１９ｍｇ（１．６２０ｍｍｏｌ，０．７８当量）の１−ヒドロキシベンゾトリアゾール及び３３７ｍｇ（１．６３３ｍｍｏｌ，０．７９当量）のＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド。８９７ｍｇ（７０％）の生成物５ｂが得られた。
５．ｃ）使用された試薬量：８２８ｍｇ（２．７５９ｍｍｏｌ，１．３３当量）の４−カルボキシメチル−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物、４４７ｍｇ（３．２４１ｍｍｏｌ，１．５６当量）の１−ヒドロキシベンゾトリアゾール及び６７７ｍｇ（３．２８１ｍｍｏｌ，１．５８２当量）のＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド。１．７１４ｇ（１００％）の生成物５ｃが得られた。
【００８４】
６−Ｏ−トリフェニルメチル保護基を、化合物（５ａ〜５ｃ）を１Ｍ ＨＣｌとともに室温で撹拌することによる３時間の反応の期間中に除いた。反応混合物を蒸発乾固し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。生成物を、室温で２４時間、水に対して透析し、その後、凍結乾燥した（ＴｈｅｒｍｏＳａｖａｎｔ ＭｏｄｕｌｙｏＤ−２３０，Ｓａｖａｎｔ，Ｈｏｌｂｒｏｏｋ，ＮＹ）。
６．ａ）６５０ｍｇの５ａにより、２６９ｍｇの６ａが得られた（８２％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．１５であった。
６．ｂ）８８０ｍｇの５ｂにより、３２９ｍｇの６ｂが得られた（７１％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．４２であった。
６．ｃ）１．６１ｇの５ｃにより、５５０ｍｇの６ｃが得られた（６１％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．８７であった。
ＩＲ（ＫＢｒ）：ν３６００〜３１００（Ｏ−Ｈ），３０００〜２７００（Ｃ−Ｈ），１６５８（アミドＩ），１５３４（アミドＩＩ），１４７５（Ｃ−Ｎ），１１５０〜９５０ｃｍ−１（Ｃ−Ｏ，ピラノース）。１Ｈ−ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），２．９〜３．０（Ｈ−９），３．０〜３．１（Ｈ−２，アミノ基が非置換であるとき），３．１〜３．２（Ｈ−１１，Ｈ−１２），３．２５〜３．５（Ｈ−８），３．４５〜３．８（Ｈ−１０），３．５〜３．７（Ｈ−５），３．６〜４．０（Ｈ−６），３．５５〜３．７（Ｈ−４，置換），３．６〜３．８（Ｈ−３），３．７〜３．９（Ｈ−２，置換），３．７５〜３．９（Ｈ−４，非置換），４．６〜４．８ｐｐｍ（Ｈ−１）。１３Ｃ−ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２５．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），４９．０（Ｃ−９），５４．４（Ｃ−１１，Ｃ−１２），５８．０（Ｃ−２，置換），５９．１（Ｃ−２，非置換），６１．９（Ｃ−８），６３．０（Ｃ−６，置換），６３．３（Ｃ−６，非置換），６４．３（Ｃ−１０），７４．３（Ｃ−３，非置換），７４．７（Ｃ−３，置換），７７．４（Ｃ−５，置換），７７．７（Ｃ−５，非置換），８０．９（Ｃ−４，非置換），８１．８（Ｃ−４，置換），１０２．１（Ｃ−１，非置換），１０３．４（Ｃ−１，置換），１７５．２（Ｃ−７），１７７．２ｐｐｍ（Ｃ＝Ｏ，Ｎ−アセチル）。
【００８５】
実施例３．Ｎ−［１−カルボキシメチル−２−（１，４，４−トリメチルピペリラジ−１，４−ジウム）］キトサン二塩化物
【００８６】
【化２６】
１−カルボキシメチル−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物の調製は実施例９に記載される。一般的手順。１ｇの６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（４）（遊離アミノ基含有量、２．０７４ｍｍｏｌ）を５０ｍＬのＮ−メチルピロリドンに溶解した。１−カルボキシメチル−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物、１−ヒドロキシベンゾトリアゾール及びＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミドを２０ｍＬのＮ−メチルピロリドンに溶解した。これらの溶液を一緒にし、アルゴン下において室温で９６時間撹拌した。生成物をジエチルエーテルにより沈殿させ、メタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。
７．ａ）使用された試薬量：４７３ｍｇ（１．０７ｍｍｏｌ）の１−カルボキシメチル−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物（６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサンにおける遊離アミノ基と比較して、０．５２当量）、１７３ｍｇ（１．２８ｍｍｏｌ，０．６２当量）の１−ヒドロキシベンゾトリアゾール及び２６４ｍｇ（１．２８ｍｍｏｌ，０．６２当量）のＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド。１．０８ｇ（８７％）の生成物７ａが得られた。
７．ｂ）使用された試薬量：９４１ｍｇ（２．１３ｍｍｏｌ，１．０３当量）の１−カルボキシメチル−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物、３４６ｍｇ（２．５６ｍｍｏｌ，１．２３当量）の１−ヒドロキシベンゾトリアゾール及び５２８ｍｇ（２．５６ｍｍｏｌ，１．２３当量）のＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド。１．２９ｇ（９３％）の生成物７ｂが得られた。
７．ｃ）使用された試薬量：１．８８３ｇ（４．２６ｍｍｏｌ，２．０５当量）の１−カルボキシメチル−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物、６９１ｍｇ（５．１１ｍｍｏｌ，２．４６当量）の１−ヒドロキシベンゾトリアゾール及び１．０５４ｇ（５．１１ｍｍｏｌ，２．４６当量）のＮ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド。１．７１ｇ（１００％）の生成物７ｃが得られた。
【００８７】
６−Ｏ−トリフェニルメチル保護基を、化合物（７ａ〜７ｃ）を１Ｍ ＨＣｌとともに室温で撹拌することにより３時間の反応中に除いた。反応混合物を蒸発乾固し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。生成物を、室温で２４時間、水に対して透析し、その後、凍結乾燥した（ＴｈｅｒｍｏＳａｖａｎｔ ＭｏｄｕｌｙｏＤ−２３０，Ｓａｖａｎｔ，Ｈｏｌｂｒｏｏｋ，ＮＹ）。
８．ａ）１．０８ｇの７ａにより、４６０ｍｇの８ａが得られた（８１％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．３４であった。
８．ｂ）１．２９ｇの７ｂにより、５９０ｍｇの８ｂが得られた（８４％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．５４であった。
８．ｃ）１．７１ｇの７ｃにより、６４０ｍｇの８ｃが得られた（６８％）。１Ｈ−ＮＭＲによって求められた置換度は０．６５であった。
ＩＲ（ＫＢｒ）：ν３６００〜３１００（Ｏ−Ｈ），３０００〜２７００（Ｃ−Ｈ），１６８２（アミドＩ），１５６３（アミドＩＩ），１４８１（Ｃ−Ｎ），１１５０〜９５０ｃｍ−１（Ｃ−Ｏ，ピラノース）。１Ｈ ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），３．０〜３．１（Ｈ−２，アミノ基が非置換であるとき），３．４〜３．６（Ｈ−１１，Ｈ−１２），３．５〜３．６（Ｈ−１３），３．５５〜３．８（Ｈ−５），３．６〜４．０（Ｈ−６），３．６〜３．９（Ｈ−４），３．６５〜３．８（Ｈ−３），３．７〜４．５（Ｈ−９，Ｈ−１０），３．７〜３．８（Ｈ−２，置換），４．３〜４．４（Ｈ−８），４．６〜４．８ｐｐｍ（Ｈ−１）。１３Ｃ−ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２５．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），５２．０（Ｃ−１３），５３．７（Ｃ−１１），５６．９（Ｃ−１２），５７．９及び５８．１（Ｃ−９），５８．４（Ｃ−１０），５８．９（Ｃ−２，置換），５９．０（Ｃ−２，非置換），６３．４（Ｃ−６），６５．６（Ｃ−８），６３．３，７４．４（Ｃ−３），７７．７（Ｃ−５），８０．９（Ｃ−４），１０２．２（Ｃ−１，非置換），１０２．８（Ｃ−１，置換），１６６．５（Ｃ−７），１７７．１ｐｐｍ（Ｃ＝Ｏ，Ｎ−アセチル）。
【００８８】
実施例４．Ｎ−（１−カルボキシメチル−２−ピリジニウム）キトサン塩化物
【００８９】
【化２７】
３００ｍｇのＮ−クロロアセチル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（１）（Ｎ−クロロアセチル化度、０．８５）を、アルゴン下、６０℃で７２時間、１０ｍｌのピリジンにおいて撹拌した。溶媒を蒸発し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。生成物９の相対収量は１７６ｍｇ（５１％）であった。
【００９０】
６−Ｏ−トリフェニルメチル保護基を、１７０ｍｇの化合物９を２０ｍｌの１Ｍ ＨＣｌとともに室温で撹拌することにより３時間の反応の期間中に除いた。反応混合物を蒸発乾固し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。１Ｈ ＮＭＲスペクトルから計算された置換度は０．８５であった。生成物（１０）の収量は６３ｍｇ（６５％）であった。ＩＲ（ＫＢｒ）：ν３６００〜３１００（Ｏ−Ｈ），３１００〜３０００（Ｃ−Ｈ，ピリジル），２９５０〜２７００（Ｃ−Ｈ），１６８７（アミドＩ），１５５９（アミドＩＩ），１４９０（Ｃ＝Ｃ，ピリジル），１３７４（Ｃ＝Ｃ，ピリジル），１１５０〜９５０（Ｃ−Ｏ，ピラノース），７８３（ａｒｏｍ，ピリジル），７２５（ａｒｏｍ，ピリジル），６７７ｃｍ−１（ａｒｏｍ，ピリジル）。１Ｈ−ＮＭＲ（３００Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），３．５〜３．６（Ｈ−５），３．７〜４．０（Ｈ−６），３．７〜３．８（Ｈ−４），３．８〜４．０（Ｈ−３），３．８５〜４．０（Ｈ−２），４．７〜４．８（Ｈ−１），５．５〜５．７（Ｈ−８），８．１〜８．２（Ｈ−１０），８．６５〜８．７５（Ｈ−１１），８．７５〜８．９ｐｐｍ（Ｈ−９）。１３Ｃ ＮＭＲ（３００Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２５．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），５８．８（Ｃ−２），６３．０（Ｃ−６），６４．６（Ｃ−８），７４．７（Ｃ−３），７７．６（Ｃ−５），８１．１（Ｃ−４），１０３．３（Ｃ−１），１３１．０（Ｃ−１０），１４８．６（Ｃ−９），１４９．８（Ｃ−１１），１６９．４ｐｐｍ（Ｃ−７）。
【００９１】
実施例５．Ｎ−［１−カルボキシメチル−２（１−メチルイミダゾリウム）］キトサン塩化物
【００９２】
【化２８】
２９５ｍｇのＮ−クロロアセチル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（１）（Ｎ−クロロアセチル化度、０．８５）を、アルゴン下、６０℃で７２時間、１０ｍｌの１−メチルイミダゾールにおいて撹拌した。反応混合物を蒸発乾固し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。生成物１１の相対収量は１１６ｍｇ（３４％）であった。
【００９３】
６−Ｏ−トリフェニルメチル保護基を、１０５ｍｇの化合物１１を１５ｍｌの１Ｍ ＨＣｌとともに室温で撹拌することによる３時間の反応の期間中に除いた。反応混合物を蒸発乾固し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。１Ｈ−ＮＭＲスペクトルから計算された置換度は０．８５であった。生成物（１２）の収量は４５ｍｇ（７７％）であった。ＩＲ（ＫＢｒ）：ν３６００〜３１００（Ｏ−Ｈ），３１００〜３０００（Ｃ−Ｈ，イミダゾール），２９５０〜２７００（Ｃ−Ｈ），１６８５（アミドＩ），１５６０（アミドＩＩ），１３７５（Ｃ＝Ｃ，イミダゾール），１１５０〜９５０。１Ｈ ＮＭＲ（３００Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２．１（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），３．５〜３．６（Ｈ−５），３．６〜３．９（Ｈ−６），３．６〜３．８（Ｈ−４），３．７〜３．９（Ｈ−３），３．８〜３．９（Ｈ−２），３．９〜４．０（Ｈ−１２），４．６〜４．８（Ｈ−１），５．１〜５．３（Ｈ−８），７．５０（Ｈ−１１），７．５２（Ｈ−１０），８．７５〜８．８５ｐｐｍ（Ｈ−９）。１３Ｃ ＮＭＲ（３００Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２５．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），３８．８（Ｃ−１２），５３．６（Ｃ−８），５８．６（Ｃ−２），６３．０（Ｃ−６），７４．７（Ｃ−３），７７．６（Ｃ−５），８１．３（Ｃ−４），１０３．４（Ｃ−１），１２６．３（Ｃ−１１），１２６．５（Ｃ−１０），１４０．３（Ｃ−９），１７０．５ｐｐｍ（Ｃ−７）。
【００９４】
実施例６．Ｎ−（１−カルボキシブチル−４−ピリジニウム）キトサン塩化物
【００９５】
【化２９】
２２０ｍｇのＮ−クロロブチリル−６−Ｏ−トリフェニルメチルキトサン（１７）（Ｎ−クロロブチリル化度、０．６７）を、アルゴン下、６０℃で７２時間、８ｍｌのピリジンにおいて撹拌した。溶媒を蒸発し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。１８の相対収量は１４０ｍｇ（５７％）であった。
６−Ｏ−トリフェニルメチル保護基を、１４０ｍｇの化合物１８を１４ｍｌの１Ｍ ＨＣｌとともに室温で撹拌することにより３時間の反応中に除いた。反応混合物を蒸発乾固し、生成物をメタノール及びジエチルエーテルにより洗浄した。１Ｈ ＮＭＲスペクトルから計算された１９の置換度は０．６７であった。生成物（１９）の収量は４４ｍｇ（５６％）であった。ＩＲ（ＫＢｒ）：ν３６００〜３１００（Ｏ−Ｈ），３０００〜２７００（Ｃ−Ｈ），１６５５（アミドＩ），１５５４（アミドＩＩ），１４８９（Ｃ＝Ｃ），１１５０〜９５０ｃｍ−１（Ｃ−Ｏ，ピラノース）。１Ｈ ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２．０（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），２．３〜２．４（Ｈ−９），２．４〜２．５（Ｈ−８），３．１〜３．２（Ｈ−２，アミノ基が非置換であるとき），３．４〜３．９（Ｈ−６，Ｈ−５，Ｈ−４，Ｈ−３，Ｈ−２，置換），４．５〜４．６（Ｈ−１，置換），４．６〜４．７（Ｈ−１０），４．８〜４．９（Ｈ−１，非置換），８．１〜８．２（Ｈ−１２），８．５〜８．６（Ｈ−１３），８．８〜８．９ｐｐｍ（Ｈ−１１）。１３Ｃ ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ２５．１（ＣＨ３，Ｎ−アセチル），２９．１（Ｃ−９），３４．８（Ｃ−８），５８．２（Ｃ−２，置換），５８．８（Ｃ−２，非置換），６３．２（Ｃ−６，置換），６３．４（Ｃ−６，非置換），６３．７（Ｃ−１０），７３．５（Ｃ−３，非置換），７４．９（Ｃ−３，置換），７７．６（Ｃ−５，置換），７８．１（Ｃ−５，非置換），８０．２（Ｃ−４，非置換），８２．２（Ｃ−４，置換），１００．５（Ｃ−１，非置換），１０３．８（Ｃ−１，置換），１３１．３（Ｃ−１２），１４７．０（Ｃ−１３），１４８．８（Ｃ−１１），１７７．３（Ｃ−７）。
【００９６】
実施例７：第四級ピペラジニウム酸
【００９７】
【化３０】
１−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−４−メチルピペラジン（２０）を、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ４３，２０００，１４８９に記載されるように、１−メチルピペラジン及びブロモ酢酸エチルから調製した。化合物２０を乾燥アセトニトリルにおいてＭｅＩと反応させたとき、１−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物（２１）が純粋な化合物として沈殿し、４−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物（２２）が溶液中に留まっていた。６．９６ｇ（３７．３７ｍｍｏｌ）の１−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−４−メチルピペラジン（２０）及び９．３ｍｌ（１４９ｍｍｏｌ，４当量）のＭｅＩを２７０ｍｌのＡＣＮにおいて４８時間反応させた。沈殿物をろ過し、アセトニトリルにより洗浄した。沈殿物は２．３５４ｇ（１３％）の１−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物（２１）をもたらした。ろ液を蒸発乾固し、４−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物（２２）の収量は９．９９８ｇ（８２％）であった。この反応を、７．８ｇ（４１．９ｍｍｏｌ）の１−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−４−メチルピペラジン（２０）及び２６．１ｍＬ（４２０ｍｍｏｌ、１０当量）のＭｅＩを用いて繰り返した。反応を３００ｍｌのＡＣＮにおいて２４０時間進めた。沈殿物をろ過し、アセトニトリルにより洗浄した。沈殿物は１１．１２４ｇ（５７％）の１−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物（２１）をもたらした。ろ液を蒸発乾固し、４−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物（２２）の収量は５．８２ｇ（４２．２％）であった。
【００９８】
１−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物（２１）：１Ｈ−ＮＭＲ（３００Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ１．３３（２Ｈ，ｔ，Ｊ＝１４Ｈｚ），３．４４（３Ｈ，ｓ），３．４７（３Ｈ，ｓ），３．５９（３Ｈ，ｓ），３．９〜４．３（８Ｈ，ｂｍ），４．３７（２Ｈ，ｑ，Ｊ＝１４Ｈｚ），４．６７（２Ｈ，ｄ）
１３Ｃ−ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ１６．０３，５１．８９，５３．６０，５７．０１，５７．７５（２Ｃ），５８．２７（２Ｃ），５８．４９，６７．０８，１６７．０３
４−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物（２２）：１Ｈ ＮＭＲ（３００Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ１．２８（２Ｈ，ｔ，Ｊ＝１４Ｈｚ），３．０１（４Ｈ，ｓ），３．２１（６Ｈ，ｓ），３．４９（４Ｈ，ｓ），３．５１（２Ｈ，ｓ），４．２４（２Ｈ，ｑ，Ｊ＝１４Ｈｚ）
１３Ｃ ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ１６．１８，４８．５８（２Ｃ），５４．５０（２Ｃ），６０．０４（２Ｃ），６４．２５，６４．９８，１７４．４４
エチルエステル基を、化合物２１及び化合物２２を水に還流することによって開裂した。
【００９９】
１−カルボキシメチル−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物（２３）。８．５ｇの１−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，４，４−トリメチルピペラジ−１，４−ジウム二ヨウ化物（２１）を７００ｍｌの水において９６時間還流した。反応混合物を蒸発乾固し、この手順を繰り返した。生成物をアセトンにより洗浄し、水からエタノールにより結晶化させた。白色の粉末を４．９８ｇ（６２％）得た。１Ｈ ＮＭＲ（３００Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ３．４１（３Ｈ，ｓ），３．４３（３Ｈ，ｓ），３．４９（３Ｈ，ｓ），３．９〜４．１（６Ｈ，ｂｍ），４．３５（２Ｈ，ｓ），４．４〜４．５（２Ｈ，ｂｍ）
１３Ｃ ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ５１．７９，５３．４５，５６．８５（３Ｃ），５８．４４（２Ｃ），６６．５８，１６９．５３
４−カルボキシメチル−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物（２４）。１１．７７ｇの４−（２−エトキシ−２−オキソエチル）−１，１−ジメチルピペラジニウムヨウ化物（２２）を６００ｍｌの水において４８時間還流した。反応混合物を蒸発乾固し、生成物をエタノールからジエチルエーテルにより結晶化させた。白色の粉末５．４８４ｇ（５１％）を得た。１Ｈ ＮＭＲ（３００Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ３．３０（６Ｈ，ｓ），３．５１（４Ｈ，ｓ），３．６９（２Ｈ，ｓ），３．７３（４Ｈ，ｂｍ）
１３Ｃ ＮＭＲ（３４３Ｋ）（Ｄ２Ｏ）：δ４８．８６（２Ｃ），５４．８４（２Ｃ），６０．４７，６２．７４（２Ｃ），１７３．７２
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の一般式を有する第四級ポリマー、
【化１】
式中、
ＴはＮＨまたはＯであり、
Ｘ１，Ｘ２及びＸ３は独立して、
Ｈ、または、
【化２】
であり、
ＴがＮＨである場合（すなわち、キチン及びキトサンの場合）、Ｘ１，Ｘ２及びＸ３は、
【化３】
であることも可能であり、さらに、Ｘ１は、
【化４】
であることも可能であり、
式中、Ｒ２及びＲ３は独立して、Ｈ、または、１個〜６個の炭素原子を有する直鎖状もしくは分枝状の置換アルキル鎖または非置換アルキル鎖であり、ｍは１〜１２の整数であり、
Ｙは、下記の式を有するピペラジン成分から選択される第四級アンモニウム成分、
【化５】
もしくは、下記の基から選択される第四級アンモニウム成分であり、
【化６】
式中、Ｒ４及びＲ５は独立して、１個〜６個の炭素原子を有する直鎖状もしくは分枝状の置換アルキル鎖または非置換アルキル鎖であり、
Ｚ−は、負電荷の対イオン、好ましくは、Ｃｌ−，Ｂｒ−，Ｉ−，ＯＨ−，Ｒ１ＣＯＯ−，Ｒ１ＳＯ４−からなる群から選択される負電荷の対イオンであって、式中のＲ１が、Ｈ、または、１個〜６個の炭素原子を有するアルキル基、または、芳香族成分であり、
基Ｘ１，Ｘ２及びＸ３の合計についての第四級置換基の置換度（ｄｓ）は少なくとも０．０１であり、
ｎは重合度であって、２〜１０００００の整数が可能であり、
但し、ＴがＯである場合には、Ｙは、定義された式（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）または（Ｅ）の基の意味のみを有することが可能である。
【請求項２】
ＴがＮＨであり、Ｘ１，Ｘ２及びＸ３が請求項１において定義された通りであり、Ｙが、式（Ａ），（Ｂ）または（Ｃ）を有する基のいずれかであり、前記第四級基の置換度が０．０１〜１、好ましくは０．０５〜１である請求項１に記載のポリマー。
【請求項３】
ＴがＮＨであり、Ｘ２及びＸ３が水素であり、Ｘ１が、水素、アセチル基、または、請求項１において定義された第四級アンモニウム成分を含有する基、特に、式（Ａ）〜（Ｅ）を有する基のいずれかであって、とりわけ、式（Ａ），（Ｂ）または（Ｃ）であり、前記第四級基の置換度が０．０１〜１の範囲、好ましくは０．０５〜１の範囲である請求項１に記載のポリマー。
【請求項４】
ＴがＯであり、Ｘ１，Ｘ２及びＸ３が、水素、または、請求項１において定義された第四級アンモニウム成分を含有する基であり、Ｙが、式（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）または（Ｅ）を有する基のいずれかであり、前記第四級基の置換度が０．０１〜１、好ましくは０．０５〜１である請求項１に記載のポリマー。
【請求項５】
請求項１に記載の式（Ｉ）を有する第四級ポリマーの製造方法であって、
Ｉ）ＴがＮＨである化合物を製造するために、
ａ）遊離のアミノ基またはヒドロキシル基を有し、かつ、残りの反応基が場合によって保護された形態であるキチン誘導体またはキトサン誘導体を、下記のＶ’を有する化合物、
【化７】
式中、Ａは活性基であり、Ｙ’は好適な脱離基または第四級アンモニウム基Ｙであり、Ｒ２，Ｒ３，ｍ及びＹは請求項１において定義された通りである、
または、下記の式ＩＩＩを有する化合物、
【化８】
式中、Ｌは脱離基であり、Ｙ’は第四級アンモニウム基Ｙまたは好適な脱離基のいずれかであり、Ｒ２，Ｒ３，ｍ及びＹは上記で定義された通りであり、それにより、Ｌは、脱離基Ｙ’と比較して同じくらい良好な脱離基、または、より良好な脱離基、または、より反応性の高い脱離基である、
と反応させ、
脱離基Ｙ’を含有する中間化合物が得られる時に、その中間体をさらに第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させて、所望の第四級ポリマーを得、その後、すべての保護基を除去する、
または、
ｂ）第四級アンモニウム基を含有する基Ｘ１により置換されたアミノ基を有し、Ｘ２及びＸ３が水素であるキチン誘導体またはキトサン誘導体を製造するために、３位及び／または６位におけるヒドロキシル基が場合により保護され、かつ、ポリマーのモノマーユニットの１つまたは複数におけるアミノ基が、基Ｘ１に対応するアルキル基またはアルキルオキシ基を有し、基Ｙが好適な脱離基によって置換されるキチンポリマーまたはキトサンポリマーを、第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させ、すべての保護基を除去する、
または、
ｃ）第四級アンモニウム基を含有する基Ｘ１により置換されたアミノ基を有するキチン誘導体またはキトサン誘導体を製造するために、遊離アミノ基を有し、３位及び／または６位におけるヒドロキシル基が場合により保護されるキチンポリマーまたはキトサンポリマーを、上記で定義された式ＩＩＩまたは式Ｖ’を有する化合物と反応させ、式ＩＩＩまたは式Ｖ’におけるＹ’が脱離基である場合には、そのように得られた中間化合物を、第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させ、すべての保護基を除去する、
それにより、Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３が水素の意味を有する得られた化合物を、前記化合物を上記で定義された式ＩＩＩまたは式Ｖ’の化合物と反応させ、脱離基Ｙ’を有する得られた中間体を、第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させ、反応において場合により使用されたすべての保護基を除去することによって、前記Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３が水素と異なる化合物に変換することができる、
あるいは、
ＩＩ．ＴがＯである化合物を製造するために、
少なくとも１つの保護されていないヒドロキシル基を有する炭水化物ポリマーを、下記の式を有する反応性のカルボキシル誘導体、
【化９】
式中、Ａは活性基であり、Ｙ’は好適な脱離基またはＹであり、Ｒ２，Ｒ３，ｍ及びＹは請求項１において定義された通りである、
をエステル化し、
化合物が、脱離基Ｙ’を含有する中間体として得られる時には、その中間体をさらに基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させて、所望の第四級ポリマーを得、すべての保護基を得られた化合物から除去する、
また、必要に応じて、Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３が水素である得られた化合物を、式Ｖ’の化合物と反応させ、脱離基を含有する化合物が中間体として得られる場合には、その中間体を第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させ、反応において場合により使用されたすべての保護基を除去することによって、Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３が水素と異なる化合物に変換する、
方法。
【請求項６】
下記の式のモノ第四級ピペラジニウム酸及びジ第四級ピペラジニウム酸、
【化１０】
式中、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，ｍ及びＺ−が、請求項１において定義された通りである。
【請求項７】
請求項６に記載のモノ第四級ピペラジニウム酸及びジ第四級ピペラジニウム酸の製造方法であって、
下記の式を有する化合物、
【化１１】
式中、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４及びｍは、上記で示された意味を有し、Ｅは水素であるか、または、カルボキシル成分を保護するための任意の一般に使用される基、好ましくは、エチルである、
を、好適なハロゲン化アルキル、フルオロスルホン酸アルキル、硫酸ジアルキル、アルキルトシラートまたはアルキルメシラート等、基Ｒ５に対応する四級化化合物と反応させて、下記の式を有する化合物の混合物、
【化１２】
式中、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，ｍ，Ｚ−及びＥは、上記で示された意味を有する、
を形成させ、その後、これらの化合物を分離し、必要ならば、そのように分離された化合物をその対応する酸に変換し、場合により、その酸を塩に変換する、
方法。
【請求項８】
前記２つの化合物の分離が、前記２つの化合物の一方を、他方の化合物が溶液中に残ったままとなる溶媒の好適な選択によって沈殿させることにより行われる請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ジ四級化化合物ＶＩＩＩａ’が沈殿させられ、モノ四級化化合物ＶＩＩＩｂ’が溶液中に残ったままとなる請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記溶媒がアセトニトリルである請求項９に記載の方法。
【請求項１】
下記の一般式を有する第四級ポリマー、
【化１】
式中、
ＴはＮＨまたはＯであり、
Ｘ１，Ｘ２及びＸ３は独立して、
Ｈ、または、
【化２】
であり、
ＴがＮＨである場合（すなわち、キチン及びキトサンの場合）、Ｘ１，Ｘ２及びＸ３は、
【化３】
であることも可能であり、さらに、Ｘ１は、
【化４】
であることも可能であり、
式中、Ｒ２及びＲ３は独立して、Ｈ、または、１個〜６個の炭素原子を有する直鎖状もしくは分枝状の置換アルキル鎖または非置換アルキル鎖であり、ｍは１〜１２の整数であり、
Ｙは、下記の式を有するピペラジン成分から選択される第四級アンモニウム成分、
【化５】
もしくは、下記の基から選択される第四級アンモニウム成分であり、
【化６】
式中、Ｒ４及びＲ５は独立して、１個〜６個の炭素原子を有する直鎖状もしくは分枝状の置換アルキル鎖または非置換アルキル鎖であり、
Ｚ−は、負電荷の対イオン、好ましくは、Ｃｌ−，Ｂｒ−，Ｉ−，ＯＨ−，Ｒ１ＣＯＯ−，Ｒ１ＳＯ４−からなる群から選択される負電荷の対イオンであって、式中のＲ１が、Ｈ、または、１個〜６個の炭素原子を有するアルキル基、または、芳香族成分であり、
基Ｘ１，Ｘ２及びＸ３の合計についての第四級置換基の置換度（ｄｓ）は少なくとも０．０１であり、
ｎは重合度であって、２〜１０００００の整数が可能であり、
但し、ＴがＯである場合には、Ｙは、定義された式（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）または（Ｅ）の基の意味のみを有することが可能である。
【請求項２】
ＴがＮＨであり、Ｘ１，Ｘ２及びＸ３が請求項１において定義された通りであり、Ｙが、式（Ａ），（Ｂ）または（Ｃ）を有する基のいずれかであり、前記第四級基の置換度が０．０１〜１、好ましくは０．０５〜１である請求項１に記載のポリマー。
【請求項３】
ＴがＮＨであり、Ｘ２及びＸ３が水素であり、Ｘ１が、水素、アセチル基、または、請求項１において定義された第四級アンモニウム成分を含有する基、特に、式（Ａ）〜（Ｅ）を有する基のいずれかであって、とりわけ、式（Ａ），（Ｂ）または（Ｃ）であり、前記第四級基の置換度が０．０１〜１の範囲、好ましくは０．０５〜１の範囲である請求項１に記載のポリマー。
【請求項４】
ＴがＯであり、Ｘ１，Ｘ２及びＸ３が、水素、または、請求項１において定義された第四級アンモニウム成分を含有する基であり、Ｙが、式（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）または（Ｅ）を有する基のいずれかであり、前記第四級基の置換度が０．０１〜１、好ましくは０．０５〜１である請求項１に記載のポリマー。
【請求項５】
請求項１に記載の式（Ｉ）を有する第四級ポリマーの製造方法であって、
Ｉ）ＴがＮＨである化合物を製造するために、
ａ）遊離のアミノ基またはヒドロキシル基を有し、かつ、残りの反応基が場合によって保護された形態であるキチン誘導体またはキトサン誘導体を、下記のＶ’を有する化合物、
【化７】
式中、Ａは活性基であり、Ｙ’は好適な脱離基または第四級アンモニウム基Ｙであり、Ｒ２，Ｒ３，ｍ及びＹは請求項１において定義された通りである、
または、下記の式ＩＩＩを有する化合物、
【化８】
式中、Ｌは脱離基であり、Ｙ’は第四級アンモニウム基Ｙまたは好適な脱離基のいずれかであり、Ｒ２，Ｒ３，ｍ及びＹは上記で定義された通りであり、それにより、Ｌは、脱離基Ｙ’と比較して同じくらい良好な脱離基、または、より良好な脱離基、または、より反応性の高い脱離基である、
と反応させ、
脱離基Ｙ’を含有する中間化合物が得られる時に、その中間体をさらに第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させて、所望の第四級ポリマーを得、その後、すべての保護基を除去する、
または、
ｂ）第四級アンモニウム基を含有する基Ｘ１により置換されたアミノ基を有し、Ｘ２及びＸ３が水素であるキチン誘導体またはキトサン誘導体を製造するために、３位及び／または６位におけるヒドロキシル基が場合により保護され、かつ、ポリマーのモノマーユニットの１つまたは複数におけるアミノ基が、基Ｘ１に対応するアルキル基またはアルキルオキシ基を有し、基Ｙが好適な脱離基によって置換されるキチンポリマーまたはキトサンポリマーを、第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させ、すべての保護基を除去する、
または、
ｃ）第四級アンモニウム基を含有する基Ｘ１により置換されたアミノ基を有するキチン誘導体またはキトサン誘導体を製造するために、遊離アミノ基を有し、３位及び／または６位におけるヒドロキシル基が場合により保護されるキチンポリマーまたはキトサンポリマーを、上記で定義された式ＩＩＩまたは式Ｖ’を有する化合物と反応させ、式ＩＩＩまたは式Ｖ’におけるＹ’が脱離基である場合には、そのように得られた中間化合物を、第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させ、すべての保護基を除去する、
それにより、Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３が水素の意味を有する得られた化合物を、前記化合物を上記で定義された式ＩＩＩまたは式Ｖ’の化合物と反応させ、脱離基Ｙ’を有する得られた中間体を、第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させ、反応において場合により使用されたすべての保護基を除去することによって、前記Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３が水素と異なる化合物に変換することができる、
あるいは、
ＩＩ．ＴがＯである化合物を製造するために、
少なくとも１つの保護されていないヒドロキシル基を有する炭水化物ポリマーを、下記の式を有する反応性のカルボキシル誘導体、
【化９】
式中、Ａは活性基であり、Ｙ’は好適な脱離基またはＹであり、Ｒ２，Ｒ３，ｍ及びＹは請求項１において定義された通りである、
をエステル化し、
化合物が、脱離基Ｙ’を含有する中間体として得られる時には、その中間体をさらに基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させて、所望の第四級ポリマーを得、すべての保護基を得られた化合物から除去する、
また、必要に応じて、Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３が水素である得られた化合物を、式Ｖ’の化合物と反応させ、脱離基を含有する化合物が中間体として得られる場合には、その中間体を第四級アンモニウム基Ｙに対応する第三級アミンまたは芳香族アミンと反応させ、反応において場合により使用されたすべての保護基を除去することによって、Ｘ１，Ｘ２及び／またはＸ３が水素と異なる化合物に変換する、
方法。
【請求項６】
下記の式のモノ第四級ピペラジニウム酸及びジ第四級ピペラジニウム酸、
【化１０】
式中、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，ｍ及びＺ−が、請求項１において定義された通りである。
【請求項７】
請求項６に記載のモノ第四級ピペラジニウム酸及びジ第四級ピペラジニウム酸の製造方法であって、
下記の式を有する化合物、
【化１１】
式中、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４及びｍは、上記で示された意味を有し、Ｅは水素であるか、または、カルボキシル成分を保護するための任意の一般に使用される基、好ましくは、エチルである、
を、好適なハロゲン化アルキル、フルオロスルホン酸アルキル、硫酸ジアルキル、アルキルトシラートまたはアルキルメシラート等、基Ｒ５に対応する四級化化合物と反応させて、下記の式を有する化合物の混合物、
【化１２】
式中、Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，ｍ，Ｚ−及びＥは、上記で示された意味を有する、
を形成させ、その後、これらの化合物を分離し、必要ならば、そのように分離された化合物をその対応する酸に変換し、場合により、その酸を塩に変換する、
方法。
【請求項８】
前記２つの化合物の分離が、前記２つの化合物の一方を、他方の化合物が溶液中に残ったままとなる溶媒の好適な選択によって沈殿させることにより行われる請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ジ四級化化合物ＶＩＩＩａ’が沈殿させられ、モノ四級化化合物ＶＩＩＩｂ’が溶液中に残ったままとなる請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記溶媒がアセトニトリルである請求項９に記載の方法。
【公表番号】特表２００９−５０９０２１（Ｐ２００９−５０９０２１Ａ）
【公表日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５３１７２７（Ｐ２００８−５３１７２７）
【出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＩ２００６／０５０３７３
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０３４０３２
【国際公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（５０８０８５７３０）フェンノファーマ・オイ (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＩ２００６／０５０３７３
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０３４０３２
【国際公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（５０８０８５７３０）フェンノファーマ・オイ (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]