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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren für Aminosäurederivate und t-Butoxycarbonylaminoethylamin,
bei dem es sich um deren Zwischenprodukt handelt, und insbesondere
ein Verfahren für
Aminosäurederivate
und t-Butoxycarbonylaminoethylamin, bei dem es sich um deren Zwischenprodukt
handelt, die zweckmäßig als eine
Base oder eine Basesubstanz zum Einführen eines funktionellen Moleküls in dem
Fall der Synthese einer Monomereinheit für Synthesen von PNA vom Boc-Typ,
eines Aminosäurederivats,
in das ein funktionelles Molekül
vom Boc-Typ eingeführt
wird, und dergleichen verwendet werden.
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Aminosäurederivate,
die durch die nachstehende Formel (I) gezeigt sind
(wobei R
1 für ein Wasserstoffatom
oder geradkettige oder verzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen
steht. Das Gleiche gilt nachstehend), können vielfältig als eine Base oder eine
Basesubstanz zur Einführung
eines funktionellen Moleküls
im Fall der Synthese einer Monomereinheit zur Synthese von PNA vom Boc-Typ,
eines Aminosäurederivats,
in das ein funktionelles Molekül
vom Boc-Typ eingeführt
wird, und dergleichen verwendet werden.
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Insbesondere
weist PNA (Peptidnukleinsäure)
gemäß der 1 eine Struktur auf, in der das Zucker-Phosphorsäure-Grundgerüst in einer
natürlichen
Nukleinsäure,
wie z.B. DNA, in das N-(2-Aminoethyl)glycin-Grundgerüst umgewandelt
worden ist, weist verglichen mit einer natürlichen Nukleinsäure eine
hohe Doppelstrangbildungsleistung und Basensequenzerkennungsleistung
auf, ist ferner für
eine in vivo-Nuklease und -Protease intakt und daher wird deren
Anwendung für
eine Gentherapie als ein Antisensemolekül untersucht und hat in den
letzten Jahren Aufmerksamkeit erlangt. Die vorstehend genannten
Eigenschaften von PNA sind auf die Tatsache zurückzuführen, dass das Zucker-Phosphorsäure-Grundgerüst in einer
natürlichen
Nukleinsäure
unter neutralen Bedingungen eine negative Ladung aufweist, wodurch
eine elektrostatische Abstoßung zwischen
komplementären
Ketten erzeugt wird, und im Gegensatz dazu wird bei einer PNA, die
ein N-(2-Aminoethyl)glycin-Grundgerüst ohne Ladung aufweist, zwischen
komplementären
Ketten keine elektrostatische Abstoßung erzeugt.
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Die
Synthese einer PNA wird durch aufeinander folgendes Kombinieren
eines Aminosäurederivats (insbesondere
Glycinderivats) (Monomereinheit), das durch jedwede von vier Arten
von Basen (A, T(U), C und G) eingeführt wird, welche DNA oder RNA
gemäß einer
gewünschten
Basensequenz aufbauen, unter Verwendung eines herkömmlichen
Festphasen-Peptidsyntheseverfahrens
durchgeführt.
Bezüglich
der Monomereinheiten für
die Synthese einer PNA gibt es zwei Arten, nämlich den Fmoc-Typ und den
Boc-Typ, wie es in der 2 gezeigt ist (B stellt eine
Base dar), obwohl Syntheseverfahren für Monomereinheiten bereitgestellt
werden, und die Verwendung eines Fmoc-Typs, der die Nutzung eines
allgemeinen automatischen DNA-Synthesegeräts zur Synthese eines PNA-Oligomers
ermöglicht,
gegenwärtig
einen Haupttrend darstellt. Da jedoch in dem Fall der Synthese einer
PNA unter Verwendung einer Monomereinheit vom Boc-Typ der Vorteil
besteht, dass ein funktionelles Molekül, das unter basischen Bedingungen
instabil ist, in eine PNA eingeführt
werden kann, wird die Bereitstellung eines PNA-Syntheseverfahrens
unter Verwendung einer Monomereinheit vom Boc-Typ zu einer dringenden
Angelegenheit.
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Eines
der Hindernisse bei der Bereitstellung eines PNA-Syntheseverfahrens
unter Verwendung einer Monomereinheit vom Boc-Typ besteht darin,
dass ein einfaches und billiges Syntheseverfahren für eine Monomereinheit
vor der Einführung
einer Base, d.h. für
ein in der Formel (I) gezeigtes Aminosäurederivat vom Boc-Typ, noch
nicht bereitgestellt worden ist. Da ein Aminosäurederivat der Formel I eine
Basesubstanz zur Einführung
eines anderen funktionellen Moleküls anstelle der Base nutzt,
wird die Synthese eines Aminosäurederivats,
bei der ein funktionelles Molekül
eingeführt
wird, einfach, wenn ein einfaches und billiges Syntheseverfahren
dafür bereitgestellt
wird.
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Bei
dem Syntheseverfahren für
ein Aminosäurederivat
der Formel I wird üblicherweise
Ethylendiamin als Ausgangsmaterial verwendet und es enthält einen
Schritt, bei dem eine t-Butoxycarbonylgruppe
(Boc) an ein Stickstoffatom gebunden wird und -CHR1-COOH
an das andere Stickstoffatom gebunden wird.
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Als
Verfahren zur Herstellung von t-Butoxycarbonylaminoethylamin durch
die Einführung
von Boc an ein Stickstoffatom von Ethylendiamin sind z.B. (1) ein
Verfahren, bei dem t-Butoxycarbonsäureanhydrid
direkt mit Ethylendiamin in einem Reaktionslösungsmittel, wie z.B. Chloroform,
Methanol oder Dioxan, umgesetzt wird (J. Med. Chem., 38(22), 4433–8, 1995;
Bull. Korean Chem. Soc., 15(12), 1025–7, 1994; Eur. J. Med. Chem.,
26(9), 915–20,
1991; Synth. Commun., 20(16), 2559–64, 1990; Aust. J. Chem, 39(3),
447–55,
1986),
und (2)
ein Verfahren beschrieben, bei dem t-Butoxycarbonsäureanhydrid
in einen aktiven Ester umgewandelt wird und anschließend mit
Ethylendiamin umgesetzt wird (JP-A-11-012234).
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Als
ein Verfahren zur Herstellung eines Aminosäurederivats der Formel I durch
die Einführung
von -CHR1-COOH in t-Butoxycarbonylaminoethylamin
ist ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Benzylgruppe an das
ungeschützte
Stickstoffatom von t-Butoxycarbonylaminoethylamin eingeführt wird,
worauf (3) eine Reaktion mit Benzylbromacetat und dann eine katalytische
Reduktion durchgeführt
werden (J. Org. Chem., 62(2), 411–416, 1997).
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Ferner
ist als ein Verfahren zur Herstellung eines Aminosäurederivats
der Formel I durch die Einführung
von Boc an das andere Stickstoffatom des Ethylendiaminderivats,
in dem -CHR1-COOH an ein Stickstoffatom eingeführt ist,
ein Verfahren (4) beschrieben, bei dem t-Butoxycarbonsäureanhydrid mit N-(2-Aminoethyl)glycin
umgesetzt wird (E.P. Heimer, H.E. Gallo-Torres, A.M. Felix, M. Ahmad,
T.J. Lambros, F. Scheidl, J. Meienhofer, Int. J. Pept. Protein Res.
23(2), 203–211,
1984).
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Als
Verfahren zur Herstellung von t-Butoxycarbonylaminoethylamin kann
in dem Verfahren 1 die gewünschte
Substanz in einer relativ guten Ausbeute erhalten werden, obwohl
Di(t-butoxycarbonylamino)ethylen und
t-Butoxycarbonsäure
als Nebenprodukte erzeugt werden, die in einem Reaktionslösungsmittel
wie z.B. Chloroform, Methanol oder Dioxan vorliegen. Aufgrund dessen
ist ein Verteilungsextraktionsverfahren oder eine Verteilungschroma tographie
erforderlich, was es schwierig macht, t-Butoxycarbonylaminoethylamin
effizient in einer großen
Menge und billig herzustellen.
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Obwohl
das Verfahren 2 den Vorteil hat, dass Di(t-butoxycarbonylamino)ethylen
nicht als Nebenprodukt erzeugt wird, weist die Gesamtausbeute aufgrund
einer mehrstufigen Reaktion einen niedrigen Wert von etwa 60 % auf,
und da Reagenzien durch eine Verteilungschromatographie entfernt
werden müssen,
ist es wie bei dem Verfahren 1 schwierig, t-Butoxycarbonylaminoethylamin effizient
in einer großen
Menge und billig herzustellen.
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Daher
sind sowohl das Verfahren 1 als auch das Verfahren 2 als Verfahren
zur industriellen Herstellung von t-Butoxycarbonylaminoethylamin
ungeeignet.
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Als
Verfahren zur Herstellung eines Aminosäurederivats der Formel I aus
t-Butoxycarbonylaminoethylamin ist das Verfahren 3 eine mehrstufige
Reaktion und ein Verteilungsextraktionsverfahren ist erforderlich, was
für eine
industrielle Herstellung ungeeignet ist.
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Ferner
hat das Verfahren 4 als Verfahren zur Herstellung eines Aminosäurederivats
der Formel I den Vorteil, dass eine Verteilungschromatographie nicht
erforderlich ist, wobei jedoch die Ausbeute etwa 60 % beträgt, was
für eine
industrielle Herstellung ungeeignet ist. Daher gibt es kein effizientes
Verfahren zur Herstellung eines photofunktionellen PNA-Moleküls.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines Aminosäurederivats
der Formel I und von dessen Synthesezwischenprodukt, t-Butoxycarbonylaminoethylamin,
die nicht mühsam
ist, eine gute Ausbeute ergibt und leicht auf eine Massenproduktion
anwendbar ist.
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Ein
erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Verbindung der
Formel (IV)
wobei R
1 H
oder C
1-5 Alkyl ist, und n eine ganze Zahl
von 1 bis 11 ist.
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Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Verbindung der
Formel (VIa)
wobei R
1 und
n wie vorstehend definiert sind und R H oder C
1-4 Alkyl,
z.B. Ethyl, ist. Diese Verbindungen umfassen diejenigen der Formel
(V), d.h. wobei R H ist, und (VI), d.h. wobei R die Gruppe R
2, d.h. C
1-4 Alkyl,
ist, wie es nachstehend gezeigt ist.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer
Verbindung der Formel (IV) oder (VIa) als eine Base in der Synthese
einer PNA-Monomereinheit vom Boc-Typ.
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Eine
Verbindung der Formel (IV) kann durch eine Reduktion einer Verbindung
der Formel (VIa), wobei R H ist, hergestellt werden. Vorzugsweise
wird die Reaktion in einer Methanol-Lösung
durchgeführt,
welche Palladium auf Kohlenstoff als Katalysator enthält.
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Eine
Verbindung der Formel (VIa), wobei R H ist, kann durch eine Hydrolyse
der entsprechenden Verbindung, wobei R Alkyl ist, hergestellt werden.
Die Hydrolyse umfasst vorzugsweise die Reaktion mit wässrigem
Alkalimetallhydroxid. Vorzugsweise wird darüber hinaus ein Alkalimetallion
durch Kationenaustauschchromatographie unter Verwendung eines Pyridiniumions
als Gegenion entfernt. Das Alkalimetall ist vorzugsweise Lithium,
Natrium oder Kalium.
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Eine
Verbindung der Formel (VIa), wobei R Alkyl ist, kann durch die Reaktion
einer Verbindung der Formel (VII)
wobei n wie vorstehend definiert
ist, mit einer Verbindung der Formel (II)
wobei R
1 wie
vorstehend definiert ist und R
2 C
1-4 Alkyl ist, hergestellt werden.
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Eine
Verbindung der Formel (II) kann durch die Reaktion von t-Butoxycarbonylaminoethylamin
und einer Verbindung der Formel (III)
wobei R
1 und
R
2 wie vorstehend definiert sind, hergestellt
werden.
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Vorzugsweise
ist R1 H, R2 ist
Ethyl und n ist 1.
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Die
Verbindungen der Formel (IV) sind vielseitige Zwischenprodukte.
Eine gewünschte
PNA-Monomereinheit
kann in einem Schritt durch die Reaktion eines aktiven Esters mit
der Verbindung erhalten werden. Da ein solches photofunktionelles
Molekül
unter Verwendung von weniger Syntheseschritten als bei bekannten Verfahren
in ein PNA-Monomer umgewandelt werden kann, stellt die Erfindung
ein effektives Mittel zur Herstellung relativ kostengünstiger
photofunktioneller Moleküle
bereit.
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Ein
photofunktionelles Molekül
vom Sulfonsäurechloridtyp,
das eine große
sterische Hinderung bereitstellt, kann unter Verwendung von Verbindungen
der Formel (I) in ein PNA-Monomer
umgewandelt werden. Mit der vorliegenden Erfindung können verschiedene
funktionelle PNA-Monomere synthetisiert werden.
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Die 1-1 und 1-2 zeigen
die Strukturen einer natürlichen
Nukleinsäure
und einer Peptidnukleinsäure.
Die 2 zeigt eine Monomereinheit vom Fmoc-Typ und eine
Monomereinheit vom Boc-Typ. Es ist jeweils ein Zucker-Phosphorsäure-Grundgerüst bzw.
ein N-(2-Aminoethyl)glycin-Grundgerüst gezeigt.
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Nachstehend
wird eine Ausführungsform
der Erfindung detaillierter beschrieben.
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Aminosäurederivate
der Formel (I) werden durch die nachstehend gezeigten Schritte hergestellt.
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Der
erste Schritt ist der Schritt, bei dem t-Butoxycarbonsäureanhydrid
direkt mit Ethylendiamin unter Verwendung von Tetrahydrofuran (THF)
als Lösungsmittel
ohne die Verwendung eines Reagenzes umgesetzt wird, um t-Butoxycarbonylaminoethylamin
herzustellen.
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t-Butoxycarbonylaminoethylamin
kann in einer hohen Ausbeute von 98 % erhalten werden, ohne Di(t-butoxycarbonylamino)ethylen
als Nebenprodukt zu erzeugen. Da t-Butoxycarbonsäure, die als Nebenprodukt erzeugt
wird, aus dem Reaktionsprodukt dadurch entfernt wird, dass es mit
im Überschuss
vorliegenden Ethylendiamin selbst Salze bildet, die in THF unlöslich sind,
ist eine Reinigung durch eine Verteilungschromatographie unnötig.
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Daher
ist es möglich,
t-Butoxycarbonylaminoethylamin einfach in einer hohen Ausbeute herzustellen und
die weitere Anwendung auf eine Herstellung im großen Maßstab ist
aufgrund einer nicht erforderlichen Reinigung durch eine Verteilungschromatographie
einfach. Da ferner im Überschuss
vorliegendes Ethylendiamin und THF, das als Lösungsmittel verwendet wird,
nach einer Destillation wieder verwendet werden können, ist
es möglich,
die Herstellungskosten zu senken, wodurch Ressourcen effektiv genutzt
werden. Ferner sind bei der vorstehend beschriebenen Reaktion die
Reaktionsbedingungen derart, dass sie vorzugsweise unter einer Stickstoffatmosphäre bei Raumtemperatur
durchgeführt
wird.
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Der
nächste
Schritt ist der Schritt, bei dem die Verbindungen der allgemeinen
Formel (II) durch die Reaktion von t-Butoxycarbonylaminoethylamin
und der Ester, die durch die Formel (III) gezeigt sind, hergestellt werden.
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In
der vorstehenden Reaktion ist die Verwendung von Methylenchlorid
bevorzugt, obwohl als Lösungsmittel
Chloroform, THF und dergleichen verwendet werden können. Als
Katalysator kann ein tertiäres
Amin, insbesondere Triethylamin, Diisopropylethylamin und dergleichen
bevorzugt verwendet werden. Die Reaktionsbedingungen sind vorzugsweise
derart, dass unter einer Stickstoffatmosphäre bei Raumtemperatur gearbeitet
wird.
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Obwohl
die Aminosäurederivate
der Formel (I), bei denen es sich um die Endprodukte handelt, gemäß des Typs
von R1 in den Estern der Formel (III) in
jedwedes Aminosäurederivat
umgewandelt werden, wird die Ausbeute der vorstehend beschriebenen
Reaktion durch eine sterische Hinderung abhängig vom Typ von R1 vermindert.
Daher ist R1 vorzugsweise ein Wasserstoffatom
oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen,
mehr bevorzugt ein Wasserstoffatom oder eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, noch mehr bevorzugt ein Wasserstoffatom,
eine Methyl- oder Ethylgruppe. Ferner ist R2 vorzugsweise
eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
mehr bevorzugt eine Methyl-, Ethyl-, n-Propyl- oder Isopropylgruppe,
noch mehr bevorzugt eine Ethylgruppe.
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Der
nächste
Schritt ist der Schritt, bei dem die Aminosäurederivate der Formel (I)
durch Hydrolyse der Verbindungen der Formel (II) hergestellt werden.
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Die
Hydrolyse wird vorzugsweise in einer wässrigen Alkalimetallhydroxidlösung durchgeführt. Als
Alkalimetall ist Lithium, Natrium oder Kalium bevorzugt und Natrium
ist am meisten bevorzugt.
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Obwohl
die Aminosäurederivate
der Formel (I) durch die vorstehend beschriebene Reaktion in der Form
von Natriumsalzen erhalten werden, kann ein Natriumion einfach durch
eine Kationenaustauschchromatographie entfernt werden. Da ferner
eine t-Butoxycarbonylgruppe bezüglich
einer Kationenaustauschchromatographie instabil ist, ist es im Hinblick
darauf, eine Verminderung der Ausbeute zu verhindern, bevorzugt,
ein Alkalimetallion durch eine Kationenaustauschchromatographie
unter Verwendung eines Pyridiniumions anstelle eines Protons als
Gegenion zu entfernen.
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Da
dieser Schritt eine einfache einstufige Reaktion ist, die als Hydrolyse
bezeichnet wird, und keine Reinigung durch eine Säulenchromatographie
erfordert, deren Anwendung auf eine Massenproduktion schwierig ist,
können
die Aminosäurederivate
der Formel (I) in einer hohen Ausbeute hergestellt werden und ferner
ist eine Anwendung auf eine industrielle Herstellung einfach.
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In
dem Verfahren für
t-Butoxycarbonylethylaminoethylamin und die Aminosäurederivate
der Erfindung werden keine alkalischen Bedingungen eingesetzt. Es
gibt viele funktionelle Moleküle
mit der Ausnahme von Basen, die eine Nukleinsäure bilden, die bezüglich alkalischer
Bedingungen instabil sind. Daher wird das erfindungsgemäße Verfahren
vorzugsweise in dem Fall der Herstellung von Aminosäurederivaten
verwendet, die als Basesubstanzen zur Einführung von funktionellen Molekülen verwendet
werden sollen.
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Die
Aminosäurederivate
der Formel (IV) der Erfindung werden durch die nachstehend gezeigten Schritte
unter Verwendung der Verbindungen der vorstehend gezeigten allgemeinen
Formel (II) hergestellt.
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Der
erste Schritt ist, wie es nachstehend beschrieben ist, der Schritt
des Herstellens von Benzyloxycarbonyl-Aminosäure-BOCPNA-OR2 durch die Reaktion der Verbindung BOCPNA-OR2 der allgemeinen Formel (II) mit der Benzyloxycarbonyl-Aminosäure der
allgemeinen Formel (VII) unter Verwendung von Dimethylformamid (DMF)
oder dergleichen als Lösungsmittel
und Triethylamin.
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Das
Lösungsmittel
DMF, die Verbindungen (II), (VII) und das von EDCI abgeleitete Produkt
können
von der gewünschten
Substanz (VI) durch ein Verteilungsverfahren getrennt werden. Da
theoretisch nur die gewünschte
Substanz (VI) in einer organischen Schicht zurückbleibt, ist eine Reinigung
durch eine Säule
nicht erforderlich, obwohl um sicherzugehen eine Reinigung durchgeführt wurde.
Die gewünschte
Substanz wurde mit diesem Verfahren quantitativ erhalten.
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Der
nächste
Schritt ist der Schritt der Herstellung von Benzyloxycarbonyl-Aminosäure-BOCPNA-OH
der allgemeinen Formel (V) durch die Hydrolyse von Benzyloxycarbonyl-Aminosäure-BOCPNA-OR2 der allgemeinen
Formel (VI).
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Die
Hydrolyse wird vorzugsweise in einer wässrigen Alkalimetallhydroxidlösung durchgeführt. Als
Alkalimetall ist Lithium, Natrium oder Kalium bevorzugt und insbesondere
ist Natrium bevorzugt. Ferner sind die Hydrolysebedingungen derart,
dass sie unter Eiskühlung
oder bei Raumtemperatur stattfindet.
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Anschließend wird
der Schritt zum Erhalten der Verbindung der allgemeinen Formel (IV),
d.h. der letzte Schritt, durchgeführt.
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Dieser
Schritt wird vorzugsweise in einer Methanollösung durchgeführt, die
Palladium-Kohlenstoff
als Katalysator enthält.
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Als
Verfahren zur Synthese der Verbindung (IV) aus der Verbindung (VI)
ist das Verfahren über
(V) das einzige Verfahren. Beispielsweise wird, wie es in den folgenden
Figuren dargestellt ist, in dem Fall, bei dem (VI) zuerst einer
katalytischen Reduktion unterzogen wird, die cyclische Verbindung über das
Zwischenprodukt gebildet.
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Obwohl
das Aminosäurederivat
der Formel (IV) durch die vorstehende Reaktion in der Form des Natriumsalzes
erhalten wird, werden die Natriumionen durch eine Kationenaustauschchromatographie
einfach entfernt. Da ferner die t-Butoxycarbonylgruppe bezüglich einer
Kationenaustauschchromatographie instabil ist, ist es im Hinblick
darauf, eine Verminderung der Ausbeute zu verhindern, bevorzugt,
dass die Alkalimetallionen durch eine Kationenaustauschchromatographie
unter Verwendung eines Pyridiniumions anstelle eines Protons als
Gegenion entfernt werden.
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Da
dieser Schritt eine einfache einstufige Reaktion ist, die als Hydrolyse
bezeichnet wird, und keine Säulenchromatographie
erfordert, die nur schwer auf eine Massenproduktion angewandt werden
kann, können
die Aminosäurederivate
der Formel (IV) in einer hohen Ausbeute hergestellt werden und ferner
ist die Anwendung auf eine Massenproduktion einfach.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
für das
Aminosäurederivat
nutzt keine alkalischen Bedingungen. Es gibt viele funktionelle
Moleküle,
mit der Ausnahme von Basen, die gegenüber alkalischen Bedingungen
instabil sind. Daher wird das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise in
dem Fall der Herstellung von Aminosäurederivaten verwendet, wenn
diese als Basesubstanzen zur Einführung funktioneller Moleküle genutzt
werden sollen.
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Das
Aminosäurederivat
der Formel (IV), bei dem es sich um das Endprodukt handelt, wird
in jedwedes Aminosäurederivat
gemäß dem Typ
von R1 und dem Wert von n in dem Ester gemäß der Formel
(VI) umgewandelt.
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Die
Ausbeute der vorstehend beschriebenen Reaktion wird durch die sterische
Hinderung abhängig von
dem Typ von R1 vermindert. Daher ist R1 vorzugsweise ein Wasserstoffatom oder eine
geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen,
mehr bevorzugt ein Wasserstoffatom oder eine geradkettige oder verzweigte
Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, noch mehr bevorzugt ein
Wasserstoffatom, eine Methyl- oder Ethylgruppe. Ferner ist R2 vorzugsweise eine geradkettige oder verzweigte
Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, mehr bevorzugt eine Methyl-,
Ethyl-, n-Propyl- oder Isopropylgruppe und insbesondere eine Ethylgruppe.
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Um
die Verbindung der allgemeinen Formel (IV) zu synthetisieren, die
einen anderen Wert für
n aufweist, kann die entsprechende Benzyloxycarbonyl-Aminosäure verwendet
werden. Da die Benzyloxycarbonyl-Aminosäuren mit n = 1 bis 11 käuflich sind,
können
diese einfach erhalten werden. Deren Bezeichnungen sind wie folgt.
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Von
diesen Benzyloxycarbonyl-Aminosäuren
kann Z-Glycin, n = 1, besonders bevorzugt verwendet werden.
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Da
von einer PNA erwartet wird, dass sie bezüglich DNA ein Hybrid darstellt,
ist eine Derivatisierung erwünscht,
die sterisch einer DNA ähnlich
ist. Wenn die Carboxylaminosäure
als ein Linker bzw. Verknüpfungselement
verwendet wird, ist Z-Glycin unter Berücksichtigung dieses Punkts
am meisten bevorzugt.
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Beispiele
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Die
Erfindung wird mittels Beispielen detaillierter veranschaulicht,
jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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Beispiel 1
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Herstellung von t-Butoxycarbonylaminoethylamin
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Einer
THF-Lösung
(600 ml) von Ethylendiamin (90,2 g, 1,50 mmol) wurde eine THF-Lösung (400
ml) von t-Butoxycarbonsäureanhydrid
(32,7 g, 0,15 mol) während
1 Stunde zugetropft und das Gemisch wurde 15 Stunden bei Raumtemperatur
gerührt.
Anschließend
wurde der Überstand
abgegossen und bei 60°C
unter vermindertem Druck eingedampft. Der Rückstand wurde wieder in THF
gelöst
und über
MgSO4 getrocknet, worauf filtriert wurde.
Das Filtrat wurde konzentriert, wobei 23,7 g t-Butoxycarbonylaminoethylamin
als farbloses Öl
erhalten wurden. Die Ausbeute betrug 98 %.
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Beispiel 2
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Synthese von BOCPNA-OH
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Einer
THF-Lösung
(5 ml) von Ethyl-N-(2-boc-aminoethyl)glycinat (BOCPNA-OEt,
4,52 g, 18,4 mmol), das durch die Reaktion von t-Butoxycarbonylaminoethylamin
mit Ethylbromacetat erhalten worden ist, wurde eine wässrige 2H
NaOH-Lösung
(10 ml, 20 mmol) bei 0°C
zugetropft und dann wurde die Reaktionsflüssigkeit 15 Stunden bei Raumtemperatur
gerührt.
Die Reaktionsflüssigkeit
wurde direkt einer Kationenaustauschchromatographie (DOWEX 50W × 8, Pyridiniumform)
unterzogen und mit Wasser eluiert. Das Eluat wurde unter vermindertem
Druck konzentriert und unter Vakuum weiter getrocknet, so dass 3,85
g N-(2-Boc-aminoethyl)glycin
(BOCPNA-OH) als weißes Pulver erhalten wurden.
Die Ausbeute betrug 96 %.
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Beispiel 3
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Synthese von Z-gly-BOCPNA-OEt
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Einer
Dimethylformamidlösung
(DMF, 25 ml) von Benzyloxycarbonylglycin (Z-Glycin, 6,75 g, 33 mmol) und
Ethyl-N-(2-aminoethyl)glycin (4,06 g, 17 mmol) wurde Triethylamin
(TEA, 4,78 ml, 35 mmol) zugesetzt und das Gemisch wurde bei 0°C gerührt. Diesem
Gemisch wurde 1-Ethyl-(3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimid (EDCI,
6,79 g, 35 mmol) zugesetzt und es wurde 2 Stunden bei 0°C und ferner
15 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Der Reaktionsflüssigkeit
wurde Ethylacetat (EtOAc, 300 ml) zugesetzt und anschließend wurde die
Reaktionsflüssigkeit
nacheinander mit einer wässrigen
5 %igen Natriumhydrogencarbonatlösung (NaHCO3, 300 ml × 3), einer wässrigen
5 %igen Zitronensäurelösung (300
ml × 3)
und einer wässrigen
gesättigten
Natriumchloridlösung
(300 ml × 3)
gewaschen. Die EtOAc-Schicht wurde über wasserfreiem Magnesiumsulfat
(MgSO4) getrocknet und dann filtriert, wobei
das Filtrat konzentriert wurde. Der Rückstand wurde einer Silicagelsäulenchromatographie
(3 MeOH/Di-chlormethan) unterzogen, wobei Z-gly-BOCPNA-OEt
quantitativ als farbloses Öl
erhalten wurde. 1H-NMR (CDCl3)
7,4-7,2 (m, 5H), 5,77 (brt) und 5,68 (brt) (1H), 5,39 (brs) und
4,97 (brs) (1H), 5,27 (s) und 5,09 (s) (2H), 4,19 (m, 2H), 4,07
(s) und 3,91 (s) (2H), 4,01 (s, 2H), 3,51 (brs) und 3,40 (brs) (2H),
3,34 (brs) und 3,25 (brs) (2H), 1,40 (s, 9H), 1,26 (t, J = 7,2 Hz,
3H); 13C-NMR (CDCl3) 169,71
und 169,31 (3), 169,20 und 168,79 (d), 156,11 und 155,85 (d), 136,39
und 136,32 (d), 128,44, 128,27, 127,98, 127,90, 79,80 und 79,37
(d), 66,86 und 66,77 (d), 62,05 und 61,58 (d), 49,43 und 48,73 (d),
48,52 und 48,05 (d), 42,49 und 42,34 (d), 38,48, 28,27, 14,03; FABMS
m/z 438 [(M + H)+].
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Beispiel 4
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Synthese von Z-gly-BOCPNA-OH
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Einer
THF-Lösung
(20 ml) von Z-gly-BOCPNA-OEt (4,0 g, 9,2
mmol) wurde eine wässrige
1N NaOH-Lösung
(20 ml, 20 mmol) bei 0°C
zugetropft und die Reaktionsflüssigkeit
wurde 1 Stunde bei 0°C
gerührt.
Nachdem die Reaktion abgeschlossen war, wurde die Reaktionsflüssigkeit
direkt einer Kationenaustauschchromatographie (DOWEX 50W × 8, Pyridiniumform)
unterzogen und mit MeOH eluiert. Das Eluat wurde unter vermindertem
Druck konzentriert und unter Vakuum weiter getrocknet, so dass Z-gly-BOCPNA-OH (3,09 g, 82 %) als farbloses Öl erhalten
wurde. 1H-NMR (DMSO-d6)
7,4-7,2 (m, 5H), 6,84 (brt) und 6,73 (brt) (1H), 5,03 (s) (2H),
4,11 (brs) und 3,94 (brs) (2H), 3,92 (brs) und 3,77 (brs) (2H),
3,33 (brs) und 3,29 (brs) (2H), 3,09 (brs) und 3,02 (brs) (2H),
1,37 (s, 9H); 13C-NMR (DMSO-d6)
171,07 und 170,02 (d), 169,39 und 169,07 (d), 156,42 (brd), 155,70
und 155,61 (d), 137,14, 128,35, 127,77, 127,67, 78,04 und 77,76
(d), 65,38, 48,99, 47,43 und 46,70 (d), 41,92 und 41,52 (d), 38,13
und 37,81 (d), 28,23; FABMS m/z 410 [(M + H)+];
HRMS (FAB+) berechnet für C19H28O7N3 [(M
+ H)+] 410, 1849, erhalten 410, 1926.
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Beispiel 5
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Synthese von Gly-BOCPNA-OH
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Einer
MeOH-Lösung
(20 ml) von Z-gly-BOCPNA-OH (4,09 g, 10
mmol) wurde Palladium-Kohlenstoff
(5 % Pd/C, 100 mg) zugesetzt und die katalytische Wasserstoffreduktion
wurde bei Raumtemperatur durchgeführt. Nachdem die Reaktion abgeschlossen
war, wurde das Gemisch durch Celite filtriert. Der Rückstand
wurde einer Silicagelsäulenchromatographie
(5 MeOH/Dichlormethan) unterzogen, wobei Gly-BOCPNA-OH
(2,08 g, 75 %) als weißes
Pulver erhalten wurde. 1H-NMR (DMSO-d6) 3,72 (brs) und 3,69 (brs) (2H), 3,58 (brs)
und 3,54 (brs) (2H), 3,3-3,2 (m, 2H), 3,06 (brs) und 2,94 (brs)
(2H); FABMS m/z 276 [(M + H)+].
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Beispiel 6
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Synthese von Dabcyl-Gly-BOCPNA-OH
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Einer
Dimethylformamidlösung
(10 ml) von Gly-BOCPNA-OH (100 mg, 0,39
mmol) wurden Dabcyl-N-hydroxysuccinimidester (145 mg, 0,40 mmol)
und Triethylamin (60 μl,
0,45 mmol) nacheinander zugesetzt und das Gemisch wurde 15 Stunden
bei Raumtemperatur gerührt.
Nachdem die Reaktion abgeschlossen war, wurde das Gemisch unter
vermindertem Druck konzentriert und der Rückstand wurde einer Silicagelsäulenchromatographie
(0,4 % Me-OH/Dichlormethan)
unterzogen, wobei Dabcyl-Gly-BOCPNA-OH (184
mg, 90 %) als rotbraunes Pulver erhalten wurde. 1H-NMR
(DMSO-d6) 8,18 (d, J = 7 Hz, 2H), 7,91 (d,
J = 7 Hz, 2H), 7,88 (d, J = 7 Hz, 2H), 6,77 (d, J = 7 Hz, 2H), 5,76
(s) und 5,30 (s) (2H), 4,22 (brs) und 4,05 (brs) (2H), 3,73 (brs)
und 3,49 (brs) (2H), 3,47 (brs) und 3,29 (brs) (2H), 1,26 (s, 9H);
FABMS m/z 527 [(M + H)+].
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
können
t-Butoxycarbonylaminoethylamin und Aminosäurederivate vom Boc-Typ synthetisiert
werden, ohne dass ein mühsames
Verfahren erforderlich ist und es kann eine gute Ausbeute erhalten
werden, und die Anwendung auf eine Massenproduktion ist einfach.
Daher kann es für
eine industrielle Synthese von t-Butoxycarbonylaminoethylamin
und Aminosäurederivaten
vom Boc-Typ verwendet werden und für die Bereitstellung eines
PNA-Syntheseverfahrens unter Verwendung von Monomereinheiten vom
Boc-Typ genutzt werden, sowie in der Industrie für eine industrielle Synthese
von Aminosäurederivaten
vom Boc-Typ und für
eine industrielle Synthese von PNA-Monomereinheiten, wobei diese verwendet werden,
usw.