KR101175877B1 - 아미노산의 아민기와 카르복실기를 동시에 보호시키는 새로운 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 펩타이드합성과 의약이나 농약원제등 정밀화학 분야의 핵심적 중간체들의 합성과정에서 질소 관능기를 보호하는 동시에 카르복실기의 반응성을 증대시켜 더 유용한 물질을 합성하는데 중요한 역할을 하는 방법으로서, N-히드록시 숙신이미드를 비스(트리클로로메틸)카보네이트와 트리에틸아민 존재하에 트리플루오로아세트산 (CF₃COOH)과 반응시키고, 마지막으로 아미노산을 투입하여 반응시키는 것을 특징으로 하는 아민기가 트리플루오로아세틸기로 보호되는 동시에 카르복실기는 히드록시 이미드에스터 형태로 보호된 아미노산 유도체의 새로운 제조방법에 관한 것이다.

Description

아미노산의 아민기와 카르복실기를 동시에 보호시키는 새로운 방법{New process for the simultaneous protection and activation of amino acids}

본 발명은 펩타이드합성과 의약이나 농약원제등 정밀화학 분야의 핵심적 중간체들의 합성과정에서 아민 관능기를 보호하는 동시에 카르복실기의 반응성을 증대시켜 더 유용한 물질을 합성하는데 중요한 역할을 하는 방법으로서, 아미노산의 아민기를 트리플루오로아세틸기로 보호하는 동시에, 카르복실기를 하이드록시 숙신이미드에스터 형태의 반응성을 증대시킨 상태로 전환함으로써 아민기가 보호되는 동시에 카르복실기를 보호하고 반응성을 증대시킨 아미노산 유도체를 얻는 새로운 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 단백질의 핵심 구성성분인 펩타이드 결합의 생성과정에서 아미노산의 아민을 보호기로 보호시킨 후, 그 아미노산의 카르복실산 부분을 N-트리플루오로아세톡시 숙신이미드(약어로 TFA-NHS 로 알려져 있음)와 반응시키면, 카르복실산 부분이 하이드록시 숙신이미드에스터 형태로 변형되어 반응성이 크게 증대되며, 이것은 또 다른 아미노산과 반응을 용이하게 함으로써 원하는 펩타이드 결합을 원활하게 생성시키는 방법이 되는데, 이런 방법은 이미 1975년 Ponomareva-Stepnaya, M. A. 등에 의해 Zhurnal Obshchei Khimii 45권 11호 2497쪽에 설명된 바 있다.

아미노산의 질소를 보호하는 방법은 이미 여러 방법이 알려져 있는데, 우선 아세틸기를 도입시키는 방법으로서, Shibagaki등은 1989년 Bulletin of the Chemical Society of Japan 62권 1333쪽에 발표한 문헌에서 아민기를 보호하기 위해 아세틸기를 도입하고자 아민과 아세트산을 Hydrous Zirconium (IV) oxide 존재하에서 200 ℃로 5시간 동안 가열 반응을 시켜 N-아세틸화 반응을 완성시켰다. de Vries등은 2000년 Tetrahedron Letters 41권 2467쪽에 발표한 문헌에서 N-아세틸아민 유도체를 합성하기 위해 아민과 CH₃CN을 platinum (II) 촉매 존재하에 160 ℃로 5시간 동안 가열 반응을 시켜 목적 화합물을 얻었다. Kulkarni등은 2000년 Green Chemistry 2권 104쪽에 발표한 문헌에서 N-아세틸아민 유도체를 합성하기 위해 아민과 아세트산을 HY-Zeolite가 포함된 촉매 존재하에서 116 ℃로 5시간 동안 가열 반응을 시켜 목적화합물을 합성하였다. Chen등은 2001년 Organic Letters 3권 3729쪽에 발표한 문헌에서 N-아세틸아민 유도체를 합성하기 위해, 아민과 아세트산을 Vanadyl Triflate를 포함하는 아실화반응 촉매 존재하에서 50 ℃로 3시간 동안 가열 반응을 시켜 목적 화합물을 합성하였다. Kumar등은 2002년 Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 181권 207쪽에 발표한 문헌에서 아민과 아세트산을 Yttria-Zirconia가 포함된 루이스 산 촉매 존재하에서 110 - 125 ℃로 2시간 동안 가열 반응을 시켜 목적화합물을 합성하였다. Sreedha등은 2003년 Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 191권 141쪽에 발표한 문헌에서 아민과 아세트산을 Iron(III)oxide를 포함하는 활성화된 탄소 촉매 존재하에서 116 ℃로 2시간 동안 가열 반응을 시켜 목적 화합물을 합성하였다. 2003년에 Ranu등이 Green Chemistry 5권 44쪽에 발표한 문헌에서 아민과 초산무수물을 용매를 사용하지 않고 80 - 85 ℃에서 2시간 동안 반응시킴으로써 목적 화합물을 합성한 바 있다. 한편, 아세틸기 대신 트리플루오로아세틸기가 제거할 때의 조건이 다른 보호기들에 비해 비교적 온화하고 큰 규모의 공장화에 쉽게 적용 가능한 이유로 오래전부터 아미노산의 아민에 트리플루오로아세틸기를 도입시키는 바람직한 방법을 찾고자하는 노력이 여러 방법으로 진행되어왔다. 1952년 E.J. Broune등은 Journal of Chemical Socity 4014쪽에 발표한 논문에서 트리플루오로아세틱 언하이드라이드( CF₃CO-O- COCF₃)를 사용하여 아민에 트리플루오로아세틸기를 도입하였지만, 트리플루오로아세틱 언하이드라이드의 끓는점이 낮고 휘발성이 강할 뿐만 아니라 부식성이 강해서 실험실적 소량시스템에서나 다룰 수 있는 정도의 기술에 지나지 않았다. 이 문제를 해결하고자 1955년 M. Calvin등은 Journal of American Chemical Socity 77권 2779쪽에 발표한 논문에서 S-ethyl trifluorothioacetate를 사용하여 아민에 트리플루오로아세틸기를 도입하였지만, 이 방법은 부산물로 얻어지는 티오에탄올의 강력한 냄새로 인해 산업화에 이르지 못했고 결국 이전 방법의 기술수준을 넘지 못했다. 1960년 H. A. Staab등은 Angew. Chem. 72권 35쪽에 발표한 논문에서 N-(trifluoro acetyl)imidazole을 합성하여 이것과 아민을 반응시켜 아민에 트리플루오로아세틸기를 도입하고자 하였지만, N-(trifluoroacetyl)imidazole 자체가 수분에 민감하여 큰 규모로 다루기에는 한계가 있었다. 1970년대 후반부터는 ethyl trifluoro- acetate를 사용하여 아민에 트리플루오로아세틸기를 도입시키고자 하는 시도가 시작되었는데, 1979년 T. J. Curphey가 Journal of Organic Chemistry 44권 2805쪽에 논문을 발표한 것을 시작으로, 1995년에는 K. Prasad등이 Tetrahedron Letters 36권 7357쪽에, 그리고 2000년에는 M. Parashad등이 Tetrahedron Letters 41권 9957쪽에 ethyl trfluoroacetate 를 사용한 논문을 발표하면서 ethyl trifluoroacetate를 사용하는 연구가 주류를 이루는 듯 보였지만, 이 방법은 ethyl trifluoro- acetate가 상업화되어 있다는 장점은 있었지만, 트리플루오로아세틸기를 아민에 도입하기 위한 조건이 까다로와, 섭시 85도 이상의 고온을 요구하거나 수율이 낮고,특히 2000년에 M. Parashad등이 Tetrahedron Letters 41권 9957쪽에 발표한 논문에서는 촉매로서 4-dimethylaminopyridine을 사용하면서도 섭시 85도에서 24시간 이상 반응을 시켜야 반응이 완결되는 비효율적인 트리플루오로아세틸기 도입 방법이다. 그 외, 아민에 트리플루오로아세틸기 도입 시약으로 T. Kaumi등은 2-[(tri- fluoroacetyl)oxy]pyridine를 사용하였고, T. R. Forbus는 trifluoro triflate를, A. R. Katritzky등은 trifluoroacetyl benzotrizole을 트리플루오로아세틸기 도입 시약으로 각각 사용하였으나, 이들이 사용한 시약들은 트리플루오로아세틸기를 아민에 효과적으로 도입하기에는 부산물 생성문제와 상업화되지 않은 시약을 직접 합성하여 사용해야 하는 등 한계가 있는 방법들이었다. 이런 방법들과는 다르게, 아민에 트리플루오로아세틸기 도입방법으로 다소 반응성을 높인 시약을 사용하여 아민에 트리플루오로아세틸기를 도입하고자 하는 연구와는 조금 다른 방향의 연구로서, 활성화 시킨 트리플루오로아세틸기 도입 시약을 사용하는 대신, 아민과 트리플루오로아세트산을 직접 반응시켜 트리플루오로아세틸기를 도입시키고자 하는 연구도 활발하게 진행되었는데, 2003년 J. Salazar등은 Journal of Fluorine Chemistry 124권 111쪽에 발표한 논문에서 마이크로웨이브 특수파장을 쪼여주며 아민과 트리플루오로아세트산을 반응시켜 트리플루오로아세틸기를 도입시켰으며, 보다 최근인 2007년에는 J. Charris등이 Journal of Fluorine Chemistry 128권 566쪽에 발표한 논문에서 Phosphorus pentoxide(P₂O₅)와 hexamethyldisiloxane을 벤젠에서 2시간 끓여 만든 poly-phosphoric acid trimethylsilylester를 물을 흡수하는 응축시약으로 사용하여 아민과 트리플루오로아세트산을 직접반응시켜 트리플루오로아세틸기를 도입시켰지만, 이들 모두 특수 장비를 사용하거나 응축시약을 만드는 1차 단계와 이를 이용하여 트리플루오로아세트산과 아민을 반응시키는 2차 단계 등 다단계 반응을 사용해야만 했고 수율도 만족스럽지 못하다. 가장 최근인 2009년에 Y. Kikugawa등은 Tetrahedron Letters 50권 1681쪽에 발표한 논문에서 아릴아민과 트리플루오로아세트산을 크실렌을 용매로 pyridine촉매하에 끓여주면서 직접 반응시키고자 노력한 모습을 보여주지만, 역시 크실렌이 섭시 140도 내외에서 끓는다는 것을 생각하면 아직도 개선시켜야 할 많은 문제점이 있음을 알 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이 지금까지 알려진 아미노산의 질소를 보호시키는 종래의 기술은 아민에 트리플루오로아세틸기를 도입하거나 아민에 아세틸기를 도입하고자 하는 방법들이었는데, 앞에서 기술한 바와 같이 이들 공정의 반응조건이 고가의 촉매를 사용하는 높은 온도의 격렬한 조건이거나 반응시간이 오래 걸리는 등의 문제점이 있을 뿐만 아니라 이러한 관능기들을 도입하기 위해 또 다른 시약의 합성이 요구되고 또한 산에 민감한 기능기들이 반응물 내부에 존재하는 경우 원하지 않는 부산물이 발생하여 수율이 저하되고 또한 정제가 어렵다는 등의 문제점으로 인해 상업화하는데 어려움이 있었기 때문에 상온, 실온의 온화한 반응조건에서 아민기를 보호할 수 있는 새로운 제조공정의 개발이 오래전부터 이 분야의 숙원과제로 요구되어왔다. 아미노산의 또 다른 중요한 관능기인 카르복실산을 에스터 형태로 보호하거나 반응성을 증대시키고자 하는 연구도 여러 방면에서 진행되어 왔다. N-히드록시 숙신이미드에스터는 아미노산, 펩타이드, 단백질을 합성할 때 목적하는 반응을 원활하게 진행시키기 위해 카르복실산(carboxylic acid)과 아민의 반응진행 방향을 조절할 목적으로 오래전부터 아미노산, 펩타이드, 단백질의 카르복실산을 보호하는 기능기를 도입하는 방법으로 이용되어 왔다. Callahan등은 1964년 Journal of American Chemical Society 86권 1839쪽에 발표한 문헌에서 N-hydroxysuccinimide ester 유도체를 합성하기 위해 카르복실산과 N-hydroxy- succinimide를 dicyclohexylcarbodiimide 존재 하에서 반응을 시켜 목적 화합물을 얻었다. 그러나 이 반응에서는 부산물로 얻어지는 dicyclohexylurea를 제거하기가 어려운 단점이 있다. Parameswaren은 1990년 Organic Preparation and Procedures, International 22권 119쪽에 발표한 문헌에서 카르복실산을 bis(N-succinimidyl)- carbonate와 반응시켜 N-hydroxysuccinimide ester유도체를 합성하였다. 그러나 coupling reagent인 (N-succinimidyl)carbonate를 합성하고 난 후에 다시 카르복실산과 반응시켜서 목적 화합물을 2단계로 합성하여야만 하는 단점이 있다. Pochlauer등은 1998년 Tetrahedron 54권 3489쪽에 발표한 문헌에서 카르복실산과 N-hydroxysuccinimide를 chlorophosphate 존재하에서 40-50 ℃로 24 시간 동안 가열 반응을 시켜서 N-hydroxysuccinimide ester 유도체를 합성하였다. Christensen은 2001년 Molecules 6권 47쪽에 N-hydroxysuccinimide ester 유도체를 합성하기 위해, 카르복실산을 thionyl chloride와 DMF 촉매하에서 반응시켜 acid chloride로 변환시킨 후에 다시 N-hydroxysuccinimide와 40 ℃에서 12시간 동안 반응시켜 N-hydroxysuccinimide ester 유도체를 합성하였다. 그러나 이 반응에서도 목적화합물을 카르복실산으로부터 2단계로 합성하여야 얻을 수 있는 단점이 있다. Najera등은 2002년 Tetrahedron Letters 43권 1661쪽에 발표한 문헌에서 N-hydroxysuccin- imide와 1,3-dimethylpropyleneurea로부터 유도된 uronium salt를 카르복실산과 반응시켜 N-hydroxysuccinimide ester 유도체를 합성하였다. 그러나 이 반응에서도 coupling reagent인 uronium salt를 합성하고 난 후에 다시 카르복실산과 반응시켜서 목적 화합물을 2단계로 합성하여야만 하는 단점이 있다. Wentland등은 2003년 Tetrahedron Letters 44권 2477쪽에 발표한 문헌에서 N-hydroxysuccinimide ester 유도체를 합성하기 위해, aryl triflate나 혹은 aryl iodide를 N-hydroxysuccin- imide와 palladium 촉매 존재 하에서 carbonylation 반응을 시켜 목적 화합물을 합성하였다. 그러나 이 반응은 일산화탄소 분위기하에서 70 ℃로 17 시간 동안 가열 반응을 시켜야 N-hydroxysuccinimide ester 유도체가 얻어지는 단점이 있다. Giannis등은 2004년 Advanced Synthesis and Catalysis 346권 252쪽에 발표한 문헌에서 aldehyde를 1-hydroxy-1,2-benziodoxol-3(1H)-one 1-oxide 존재하에서 N-hydroxysuccinimide와 반응시켜 N-hydroxysuccinimide ester 유도체를 합성하였다. 그러나 이 반응에서는 반응혼합물을 용매인 ethyl acetate를 이용하여 2-3시간 동안 reflux를 시켜야 얻어지는 단점이 있다. 이와 같이 지금까지 알려진 N-hydroxysuccinimide ester 유도체를 얻기 위한 종래의 기술은 coupling reagent를 제조하고 다시 카르복실산과 반응시켜 목적 화합물인 N-hydroxysuccinimide ester 유도체를 2단계로 합성하여 얻었다. 이러한 반응들은 반응조건이 높은 온도의 격렬한 조건이거나 시간이 오래 걸리는 등의 문제점이 있고, 산에 민감한 기능기들이 반응물 내부에 존재하는 경우 부산물이 발생하여 수율이 저하되거나 정제가 곤란한 점 등의 문제점으로 인해 N-hydroxysuccinimido기를 카르복실산에 도입시킬 수 있는 새로운 제조공정의 개발이 오래전부터 이 분야의 숙원과제로 요구되어 왔다. 더 진보된 카르복실산의 보호 및 반응성 증대 방법으로 아미노산의 아민을 보호기로 보호시킨 후, 그 아미노산의 카르복실산 부분을 N-트리플루오로아세톡시 숙신이미드(약어로 TFA-NHS 로 알려져 있음)와 반응시키면, 카르복실산 부분이 하이드록시 숙신이미드에스터 형태로 변형되어 반응성이 크게 증대되는데, 이런 방법은 이미 1975년 Ponomareva-Stepnaya, M. A. 등에 의해 Zhurnal Obshchei Khimii 45권 11호 2497쪽에 설명된 바 있다. 한편, T. Sudhakar Rao등은 2002년 Tetrahedron Letters 43권 7793쪽에 N-트리플루오로아세톡시 숙신이미드(TFA-NHS)를 아민기와 카르복실산 모두 보호되지 않은 아미노산과 반응시킴으로써, 아민기는 트리플루오로아세틸기로 보호되고 카르복실산 부분은 이미드에스터 형태로 즉, 반응성이 증대된 카보닐기형태로 변형이 동시에 일어날 수 있음을 발표한 바 있다. 하지만 이들 방법도 역시 카르복실산을 보호 내지 반응성을 증대시키기 위해 N-트리플루오로아세톡시 숙신이미드(TFA-NHS)를 합성해서 사용해야하는 문제점을 안고 있다. N-트리플루오로아세톡시 숙신이미드(TFA-NHS)가 이와 같이 유용한 화합물임에도 불구하고 지금까지 알려진 합성방법은 트리플루오로아세틱 언하이드라이드( CF₃CO-O-COCF₃)를 사용하여 N-히드록시숙신이미드와 반응시키는 방법만이 알려져 있을 뿐이다.

1980년 S. M. Andreev등은 구소련 연방 공개특허공보 SU-747854호에 출원신청한 특허에서 트리플루오로아세틱 언하이드라이드( CF₃CO-O-COCF₃)를 N-히드록시숙신이미드 대비 1.2 내지 2.0몰배를 사용하여 N-트리플루오로아세톡시 숙신이미드 (TFA- NHS)를 얻고 있지만, 트리플루오로아세틱 언하이드라이드의 끓는점이 낮고 휘발성이 강할 뿐만 아니라 부식성이 강해서 실험실적 소량시스템에서나 다룰 수 있는 정도의 기술에 지나지 않았다. 이와 같이 N-트리플루오로아세톡시 숙신이미드를 합성하는 지금까지의 방법은 트리플루오로아세틱 언하이드라이드(CF₃CO-O-COCF₃)를 N-히드록시숙신이미드와 반응시키는 방법만이 알려져 있어 새로운 공업적 방법의 개발이 절실하게 요구되고 있음을 알 수 있다.

본 발명자들은 앞에서 기술한 바와 같이 아미노산의 아민기를 보호하기 위해 아세틸기나 트리플루오로아세틸기를 도입하기 위한 공정의 반응조건들이 고가의 촉매를 사용하는 높은 온도의 격렬한 조건이거나 반응시간이 오래 걸리는 등의 문제점이 있을 뿐만 아니라, 이러한 관능기들을 도입하기 위해 또 다른 시약의 합성이 요구되고 또한 산에 민감한 관능기들이 반응물 내부에 존재하는 경우 원하지 않는 부산물이 발생하여 수율이 저하되고 또한 정제가 어렵다는 등의 문제점으로 인해 상업화하는데 어려움이 있었음을 예의 주시해오는 한편, 아미노산의 또 다른 중요 관능기인 카르복실산을 보호 내지는 반응성을 증대시키기 위한 이전의 방법들이 안고 있는 여러 문제점, 그 중에서도 N-트리플루오로아세톡시 숙신이미드(TFA-NHS) 를 사용하여 카르복실산을 보호하면서 반응성을 증대시키는 이전의 방법이 안고 있는 문제점, 즉 트리플루오로아세틱 언하이드라이드(CF₃CO-O-COCF₃)를 N-히드록시숙신이미드와 반응시켜 N-트리플루오로아세톡시 숙신이미드(TFA-NHS)를 얻어 아미노산의 카르복실산과 반응시켜 카르복실산을 하이드록시 이미드에스터 형태로 전환하여 보호하는 과정에서, 이 방법이 트리플루오로아세틱 언하이드라이드의 끓는점이 낮고 휘발성이 강할 뿐만 아니라 부식성이 강해서 실험실적 소량시스템에서나 다룰 수 있는 정도의 기술에 지나지 않기 때문에, 그리고 N-트리플루오로아세톡시 숙신이미드(TFA-NHS)를 합성해서 그 다음 단계로 진행시켜야 하는 2단계 반응이라는 단점 등, 여러 문제점 들을 예의 주시하며 1단계 반응으로 아미노산의 아민기를 보호시키는 동시에 아미노산의 카르복실산도 보호시키면서 반응성도 증대시킬 수 있는 바람직한 방법을 개발하기 위해 노력해온 결과, N-히드록시 숙신이미드와 트리플루오로아세트산, 아미노산을 직접 반응시켜, 아미노산의 질소를 트리플루오로아세틸기로 보호시키는 동시에 아미노산의 카르복실산도 하이드록시 이미드에스터 형태로 전환 보호시키면서 반응성도 증대시킬 수 있는 바람직한 방법을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명은 펩타이드합성과 의약이나 농약원제등 정밀화학 분야의 핵심적 중간체들의 합성과정에서 질소 관능기를 보호하는 동시에 카르복실기의 반응성을 증대시켜 더 유용한 물질을 합성하는데 중요한 역할을 하는 방법으로서, 아미노산의 질소기를 트리플루오로아세틸기로 보호하는 동시에 카르복실기를 하이드록시 숙신이미드에스터 형태의 반응성을 증대시킨 상태로 전환함으로써 아민가 보호되는 동시에 카르복실기를 보호하고 반응성을 증대시킨 아미노산 유도체를 얻는 새로운 제조방법에 관한 것으로, N-히드록시 숙신이미드를 직접 트리플루오로아세트산 및 아미노산과 반응시키는 방법으로, 아미노산을 비스(트리클로로메틸)카보네이트와 트리에틸아민 존재 하에 N-히드록시 숙신이미드, 트리플루오로아세트산과 상압, 실온부근의 온화한 반응온도 조건에서 반응시켜 합성하는 방법이다. 본 발명자들은 상압, 실온 부근의 온화한 반응조건에서 아미노산의 질소에 트리플루오로아세틸기를 도입하여 아민기를 보호하는 동시에 아미노산의 카르복실기를 히드록시 숙신이미드에스터 형태로 전환 보호하면서 카르복실기의 반응성이 증대된 아미노산 유도체를 얻고자 노력해 왔는데, 트리플루오로아세트산의 카보닐기를 활성화 시켜 N-히드록시 숙신이미드 및 아미노산과 반응시켜 목적화합물을 얻을 수 있는 조건을 확립하고자 노력하던 중, 여러 방법 중에서 하기식 (II)의 비스(트리클로로메틸)카보네이트가 섭시 0도 내지 실온 부근의 온화한 반응온도에서 트리플루오로아세트산을 활성화시켜 하기식(III)의 N-히드록시 숙신이미드 및 아미노산과 직접 반응하여 하기일반식 (I)의 아미노산의 질소가 트리플루오로아세틸기로 보호되고 카르복실산은 히드록시 이미드에스터 형태로 전환된 아미노산 유도체를 수월하게 얻을 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

상기 일반식( I )에서 L은 아미노산 Alanine, Glycine, Isoleucine, Leucine, Methionine, Phenylalanine, Tryptophan, Valine 및 Histidine 에서 아미노기(-NH₂) 와 카르복실기(-COOH)를 제외한 부분을 나타낸다.

본 발명에서 트리플루오로아세트산의 활성화 시약으로 사용한 다음의 화학구조 (II)의

비스(트리클로로메틸)카보네이트는 Burk등이 1993년 Tetrahedron Letters 34권 3호의 395쪽에 발표한 바와 같이 1,3-cyclic diol로부터 cyclic carbonate합성 시약으로 사용하거나, Runqiu등이 2000년 J. Organometallic Chem. 604권 287쪽에서 발표한 바와 같이 ferrocene carboxylic acid로부터 ferrocenoyl chloride를 제조하는 시약으로 사용되었고, 2003년에 Alkhathlan이 Tetrahedron 59권 8163쪽에 발표한 바와 같이 2-hydroxyacetophenone hydrazone으로부터 benzoxazinone유도체를 합성 시 탈수반응 및 고리화 반응에 주로 사용되던 시약으로, 트리플루오로아세트산을 활성화시켜 N-히드록시 숙신이미드 및 아미노산과 반응시켜 아미노산의 아미노기를 N-트리플루오로아세틸기로 보호하는 동시에 카르복실산을 히드록시 숙신이미드에스터로 전환 시키며 보호 및 반응성을 증대시킨 아미노산 유도체 합성 시약으로는 본 발명자들에 의해 최초로 확인, 개발되었다.

아미노산의 아민기를 보호하기 위해 아세틸기나 트리플루오로아세틸기를 도입하기 위한 공정의 반응조건들이 고가의 촉매를 사용하는 높은 온도의 격렬한 조건이거나 반응시간이 오래 걸리는 등의 문제점이 있을 뿐만 아니라, 이러한 관능기들을 도입하기 위해 또 다른 시약의 합성이 요구되고 또한 산에 민감한 관능기들이 반응물 내부에 존재하는 경우 원하지 않는 부산물이 발생하여 수율이 저하되고 또한 정제가 어렵다는 등의 문제점으로 인해 상업화하는데 어려움이 있었음은 앞에서 기술한 바와 같으며, 아미노산의 또 다른 중요 관능기인 카르복실산을 보호 하고 반응성을 증대시키기 위한 이전의 방법들이 안고 있는 여러 문제점, 그 중에서도 N-트리플루오로아세톡시 숙신이미드(TFA-NHS) 를 사용하여 카르복실산을 보호하면서 반응성을 증대시키는 이전의 방법이 안고 있는 문제점, 즉 트리플루오로아세틱 언하이드라이드(CF₃CO-O-COCF₃)를 N-히드록시숙신이미드와 반응시켜 N-트리플루오로아세톡시 숙신이미드(TFA-NHS)를 얻어 아미노산의 카르복실산과 반응시켜 카르복실산을 하이드록시 이미드에스터 형태로 전환하여 보호하는 과정에서, 이 방법이 트리플루오로아세틱 언하이드라이드의 끓는점이 낮고 휘발성이 강할 뿐만 아니라 부식성이 강해서 실험실적 소량시스템에서나 다룰 수 있는 정도의 기술에 지나지 않기 때문에, 그리고 N-트리플루오로아세톡시 숙신이미드(TFA-NHS)를 합성해서 그 다음 단계로 진행시켜야 하는 2단계 반응이라는 단점 등, 여러 문제점 들을 해결할 수 있는 본 발명은, 아미노산의 아민기를 보호시키는 동시에 아미노산의 카르복실산도 보호시키면서 반응성도 증대시킬 수 있는 바람직한 방법으로서, N-히드록시 숙신이미드와 트리플루오로아세트산 및 아미노산을 직접 반응시켜 1단계의 공정으로 합성할 수 있는 새로운 제조공정을 제공함으로써 오래전부터 이 분야의 숙원과제를 해결하게 되었으며, 제조공정 조건도 상압, 실온부근의 온화한 반응조건에서 목적하는아미노산 유도체를 제조할 수 있는 본 발명을 완성함으로써, 반응의 신뢰성 및 재현성이 우수한 합성 방법을 확보하게 되었으며, 본 발명을 산업화에 응용시 이전의 방법에 비해 반응단계와 공정시간을 획기적으로 줄일 수 있고, 부산물에 의한 환경문제를 일으키지 않으면서 목적화합물의 분리, 정제 과정도 수월하여 경제성 향상에 크게 기여할 것으로 판단된다.

본 발명은 하기식 (II)의 비스(트리클로로메틸)카보네이트가 섭시 0도 내지 실온 부근의 온화한 반응온도에서 트리플루오로아세트산을 활성화시켜 하기식(III)의 N-히드록시 숙신이미드와 반응하고, 이어서 아미노산과 직접 반응하여 하기식 (I)의 아미노산의 아민기가 트리플루오로아세틸기로 보호되는 동시에 아미노산의 카르복실기도 히드록시 숙신이미드에스터 형태로 전환 보호되면서 반응성도 증대시킨 아미노산 유도체를 수월하게 얻는 새로운 방법을 제공한다.

상기 일반식( I )에서 L은 아미노산 Alanine, Glycine, Isoleucine, Leucine, Methionine, Phenylalanine, Tryptophan, Valine 및 Histidine 에서 아미노기(-NH₂) 와 카르복실기(-COOH)를 제외한 부분을 나타낸다.

일반식 (I)의 구체적 화학구조를 제시하면 다음과 같다.

본 발명은 사람을 비롯한 동물의 몸을 구성하는 단백질의 기본 구성단위인 아미노산에만 국한되어 사용할 수 있는 방법은 아니며, 일반적으로 아민기(-NH₂)와 카르복실기를 같이 가지고 있는 화합물, 예로서 p-aminobenzoic acid 같은 종류의 화합물에도 적용가능한 방법이다. 본 발명은 전체 합성공정이 간단하고 상압의 섭시 0도 내지 실온 근처의 온화한 조건에서 반응시킬 뿐만 아니라 부산물도 거의 생성되지 않는 새로운 아미노산의 아민기와 카르복실기를 동시에 보호시키는 방법이다.

본 발명에서 사용하는 트리플루오로아세트산은 아미노산 대비 2내지 10몰배, 바람직하게는 2.0 내지 4.0몰배를 사용하며, 비스(트리클로로메틸)카보네이트는 아미노산 대비 1내지 5몰배, 바람직하게는 1 내지 2몰배를 사용하고, triethylamine은 아미노산 대비 3.0 몰배 내지 15몰배를 사용한다. Triethylamine대신 pyridine이나 N,N-dimethylaniline 등 링을 이루는 아릴아민이나 일반적인 3차 아민 등도 사용 가능하다. 반응온도는 0 내지 35 ^oC, 바람직하게는 0 내지 25 ^oC에서 반응시킨다. 반응용매로는 클로로포름, 디클로로메탄, 톨루엔등 일반적인 유기용매들이 모두 사용 가능하다. 본 발명을 구성하는 반응순서를 언급하면 다음과 같다.

우선 트리플루오로아세트산을 용매인 디클로로메탄에 녹여 ice-bath에서 0 ^oC로 냉각시킨 후, 이 용액에 비스(트리클로로메틸)카보네이트를 첨가하여 5분정도 교반하고, 같은 온도에서 triethylamine을 가한 후, N-히드록시 숙신이미드를 투입하고, 약 10분 정도 교반한 후, 마지막으로 아미노산을 투입하고 ice-bath를 제거하여 실온으로 자연 승온 시키며 30분 내지 2시간, 바람직하게는 30분 내지 1시간 교반 시키면 반응이 완결된 것을 TLC로 확인 가능하다.

이하 본 발명을 실시예에 의거 더욱 자세히 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예에 제시된 방법들에만 국한되는 것은 아니다.

30 mL 플라스크에 질소 분위기 하에서 트리플루오로아세트산 342 mg(3.00 mmole)과 디클로로메탄 15mL을 넣고 ice-bath에서 0내지 5 ^oC로 냉각시킨 후, 비스(트리클로로메틸)카보네이트 445mg(1.50 mmole)을 투입하고 5분간 교반한다. 여기에 트리에틸아민 1.063g(10.5 mmole)을 가하고 약 5분 후, N-히드록시 숙신이미드 345 mg (3.00mmole)을 투입하고 ice-bath에서 약 20분간 교반한다. 여기에 아미노산 Alanine 89.0 mg(1.00 mmole)을 투입하고 ice-bath를 제거하여 실온으로 자연 승온하며 교반한다. 약 30분 경과 후 반응이 완결된 것을 TLC로 확인할 수 있다. 반응완료 확인 후 반응 혼합물을 실리카겔 여과장치로 여과하여 bottom의 무기물들을 제거하고, 얻은 용액을 감압 제거하여 목적 화합물인 아민기가 N-트리플루오로아세틸기로 보호되고 카르복실기는 N-히드록시 숙신이미드 형태로 보호된 Alanine유도체 254mg을 얻었다(수율 90.0%).

30 mL 플라스크에 질소 분위기 하에서 트리플루오로아세트산 342 mg(3.00 mmole)과 클로로포름 15mL을 넣고 ice-bath에서 0내지 5 ^oC로 냉각시킨 후, 비스(트리클로로메틸)카보네이트 445mg(1.50 mmole)을 투입하고 5분간 교반한다. 여기에 트리에틸아민 1.518g(15.0 mmole)을 가하고 약 5분 후, N-히드록시 숙신이미드 460 mg (4.00mmole)을 투입하고 ice-bath에서 약 20분간 교반한다. 여기에 아미노산 Methionine 149.0 mg(1.00 mmole)을 투입하고 ice-bath를 제거하여 실온으로 자연 승온하며 교반한다. 약 30분 경과 후 반응이 완결된 것을 TLC로 확인할 수 있다. 반응완료 확인 후 반응 혼합물을 실리카겔 여과장치로 여과하여 bottom의 무기물들을 제거하고, 얻은 용액을 감압 제거하여 목적 화합물인 아민기가 N-트리플루오로아세틸기로 보호되고 카르복실기는 N-히드록시 숙신이미드 형태로 보호된 Methionine 유도체 301mg을 얻었다(수율 88.0%).

30 mL 플라스크에 질소 분위기 하에서 트리플루오로아세트산 342 mg(3.00 mmole)과 디클로로메탄 15mL을 넣고 ice-bath에서 0내지 5 ^oC로 냉각시킨 후, 비스(트리클로로메틸)카보네이트 445mg(1.50 mmole)을 투입하고 5분간 교반한다. 여기에 트리에틸아민 1.063g(10.5 mmole)을 가하고 약 5분 후, N-히드록시 숙신이미드 345 mg (3.00mmole)을 투입하고 ice-bath에서 약 20분간 교반한다. 여기에 아미노산 Phenylalanine 165.0 mg(1.00 mmole)을 투입하고 ice-bath를 제거하여 실온으로 자연 승온하며 교반한다. 약 30분 경과 후 반응이 완결된 것을 TLC로 확인할 수 있다. 반응완료 확인 후 반응 혼합물을 실리카겔 여과장치로 여과하여 bottom의 무기물들을 제거하고, 얻은 용액을 감압 제거하여 목적 화합물인 아민기가 N-트리플루오로아세틸기로 보호되고 카르복실기는 N-히드록시 숙신이미드 형태로 보호된 Phenyllanine유도체 312mg을 얻었다(수율 87.0%).

30 mL 플라스크에 질소 분위기 하에서 트리플루오로아세트산 342 mg(3.00 mmole)과 디클로로메탄 15mL을 넣고 ice-bath에서 0내지 5 ^oC로 냉각시킨 후, 비스(트리클로로메틸)카보네이트 445mg(1.50 mmole)을 투입하고 5분간 교반한다. 여기에 트리에틸아민 1.063g(10.5 mmole)을 가하고 약 5분 후, N-히드록시 숙신이미드 345 mg (3.00mmole)을 투입하고 ice-bath에서 약 20분간 교반한다. 여기에 아미노산 Leucine 131.0 mg(1.00 mmole)을 투입하고 ice-bath를 제거하여 실온으로 자연 승온하며 교반한다. 약 30분 경과 후 반응이 완결된 것을 TLC로 확인할 수 있다. 반응완료 확인 후 반응 혼합물을 실리카겔 여과장치로 여과하여 bottom의 무기물들을 제거하고, 얻은 용액을 감압 제거하여 목적 화합물인 아민기가 N-트리플루오로아세틸기로 보호되고 카르복실기는 N-히드록시 숙신이미드 형태로 보호된 Leucine유도체 286mg을 얻었다(수율 88.0%).

30 mL 플라스크에 질소 분위기 하에서 트리플루오로아세트산 342 mg(3.00 mmole)과 클로로포름 15mL을 넣고 ice-bath에서 0내지 5 ^oC로 냉각시킨 후, 비스(트리클로로메틸)카보네이트 445mg(1.50 mmole)을 투입하고 5분간 교반한다. 여기에 트리에틸아민 1.063g(10.5 mmole)을 가하고 약 5분 후, N-히드록시 숙신이미드 345 mg (3.00mmole)을 투입하고 ice-bath에서 약 20분간 교반한다. 여기에 아미노산 Valine 117.0 mg(1.00 mmole)을 투입하고 ice-bath를 제거하여 실온으로 자연 승온하며 교반한다. 약 30분 경과 후 반응이 완결된 것을 TLC로 확인할 수 있다. 반응완료 확인 후 반응 혼합물을 실리카겔 여과장치로 여과하여 bottom의 무기물들을 제거하고, 얻은 용액을 감압 제거하여 목적 화합물인 아민기가 N-트리플루오로아세틸기로 보호되고 카르복실기는 N-히드록시 숙신이미드 형태로 보호된 Valine유도체 282mg을 얻었다(수율 91.0%).

Claims (1)

1. 하기식 (III)으로 나타낸 N-히드록시 숙신이미드를 하기식 (II)의 비스(트리클로로메틸)카보네이트와 트리에틸아민 존재하에 트리플루오로아세트산 (CF₃COOH)과 반응시키고, 마지막으로 아미노산을 투입하여 반응시키는 것을 특징으로 하는 하기 일반식 ( I )으로 나타낸 아민기가 트리플루오로아세틸기로 보호되고 카르복실기는 히드록시 이미드에스터 형태로 보호된 아미노산 유도체의 제조방법.
   

   

   
   상기 일반식( I )에서 L은 아미노산 Alanine, Glycine, Isoleucine, Leucine, Methionine, Phenylalanine, Tryptophan, Valine 및 Histidine 에서 아미노기(-NH₂) 와 카르복실기(-COOH)를 제외한 부분을 나타낸다.