JPH0415224A

JPH0415224A - ポリアミノ酸およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0415224A
Application number: JP11819690A
Authority: JP
Inventors: Akira Takizawa; 滝澤　章; Takatoshi Kinoshita; 隆利木下
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp; Mitsubishi Chemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1990-05-08
Filing date: 1990-05-08
Publication date: 1992-01-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は規則性の良い一次構造を有するポリアミノ酸お
よびその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

生体膜の持っている、特定の物質に対する選択透過性、
情報伝達、細胞間の相互認識といった機能は、膜タンパ
ク譬とリン脂質二分子膜との相互作用に依存していると
考えられている。

チャネルを形成するような膜タンパク質の一次構造は、
親・疎水性アミノ酸の周期的配列から成り、これがα−
ヘリックスを形成して二分子膜内で会合することにより
、チャネル内部に親水性残基が、脂質側に疎水性残基が
配向した安定なチャネル構造が形成されると言われてい
る。

一方、側鎖にアミド基を有するポリマーを、ケン化する
ことにより、アミノ基を有するポリマーに変換すること
は一般に知られている。

また、アミド基とアミノ基とを一分子中に有するポリマ
ーは、これら側鎖を有する七ツマ−の重合により得られ
ることも一般に知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

膜タンパク賞様物質として、規則性の良い一次構造を有
するポリアミノ酸を製造するために、前者の方法を用い
ると、側鎖アミド基を有するポリアミノ酸を均−溶液系
で加水分解することにより、アミド基を一定量のアミノ
基に変換することは可能であるが、−次構造はランダム
になってしまう。

又、後者の方法では、アミド基とアミノ基の量比を一定
の割合に調整することは出来るが、この二つの基を規則
正しく配列させること、即ち、分子の一次構造を制御す
ることは出来ず、ランダムな一次構造をもつものしか製
造することはできなかった。

本発明は、アミド基側鎖を有するアミノ酸単位とアミノ
基側鎖を有するアミノ酸単位とが規則正しく配列した規
則性の良い一次構造を有するポリアミノ酸およびその製
造方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明は下記一般式（１）で示されるアミド
基側鎖を有する構成単位と下記一般式（Ｉｆ）で示され
るアミノ基側鎖を有する構成単位とからなる、α−へリ
ックス構造を有するポリアミノ酸であって、該α−へリ
ンクス構造による棒状分子の軸方向特定の部分側面が、
実質的に一般式（ＩＩ）で示されるアミノ基側鎖の構成
単位であることを特徴とする平均重合度１０以上のポリ
アミノ酸＋ＨＮ−ＣＨ−Ｃｏ−←　・　・　・　・　（Ｉ）（式
中、Ｘは２価の有機基を表わし、Ｒは水素、アルキル基
またはアラルキル基を表わし、Ｒ′は一価の有機基を表
わす。） −（−ＨＮ　−ＣＨ−ＣＯ−＋−・　・　・　・　（Ｉ
ｌ）（式中、ＸおよびＲは前記式（Ｉ）に同じ）および
、α−へリンクス構造を有し側鎖にアミド基を含有する
ポリアミノ酸の単分子膜を水面上に形成した後、水相に
アルカリ溶液を添加して水中に存在するアミド基を選択
的に加水分解することを特徴とする上記ポリアミノ酸の
製造方法を要旨とするものである。

本発明に用いるα−へリソクス構造を有し、側鎖にアミ
ド基を含有するポリアミノ酸としては、前記一般式（１
）で示される繰返し単位からなるポリアミノ酸を挙げる
ことができる。

一般式（１）において、Ｘは２価の有機基、Ｒは水素、
アルキル基またはアラルキル基を表わすが、Ｒのアルキ
ル基としては、メチル、エチル、プロピル、ヘキシル、
オクチル等及び炭素数１８程度までの長鎖アルキル基が
好ましく挙げられ、またアラルキル基としてはベンジル
基、フェネチル基等が好ましく挙げられる。これらのう
ち、特に好ましいのは水素である。またＸとしてはアル
キレン基、又はポリアルキレンアミド基が好ましく挙げ
られる。

一般式（１）を与えるモノアミノ酸としては、Ｌ−リジ
ン、グルタミン酸、アスパラギン酸が挙げられ、一般式
（１）の単位からなるポリアミノ酸としては、ポリ（Ｎ
　−トリフルオロアセチルし一リジン）、ポリ［Ｎ−１
−リフルオロアセチル−し−グルタミン］、ポリ　〔Ｎ
　−（β−トリクロロアセチルアミノエチル）−Ｌ−グ
ルタミン〕、ポリ　（Ｎ−）リフルオロアセチル−しア
スパラギン〕、ポリ〔Ｎ　−（β−トリフルオロアミノ
エチル）−Ｌ−アスパラギン］等が挙げられる。

これらポリアミノ酸は、α−アミノ酸−Ｎ−無水物（い
わゆるＮＣＡ）の重合により得られる。

例えば、ポリ（Ｎ　−トリフルオロアセチル−し−リジ
ン）は、Ｎ　−トリフルオロアセチル−しリジン無水物
を、有機アミン、アルコラード、水、アルカリ等の触媒
を用いて公知の方法で重合することにより得られる。

単分子膜の製造は、常法（例えば、新実験化学講座１８
巻「界面とコロイド」　（丸善、昭和５２年１０月）ｐ
、４３９〜４９７）によることができる。例えば、前記
ポリアミノ酸を、非水系でかつポリアミノ酸と非会合で
ある溶媒（好ましくは、テトラヒドロフラン、クロロホ
ルム、トリクロロエチレン、エチレンジクロライド、ヘ
ンセン等）に、溶解して０．０１〜１重量％溶液を調製
し、これを水面上に展開し、膜が固体状態になる（即ち
、膜を構成するポリマーの棒状分子が回転等を起こさな
い固定化された状態となる）表面圧で調整し、α−へリ
ノクス構造を有するポリアミノ酸の単分子膜が、形成さ
れる。

次に、図面に従って、本発明の詳細な説明すると、第１
図は本発明の製造方法の各工程を示す図である。水槽１
に水を入れ、仕切り板２を移動させて清浄な水面３とす
る。次にポリアミノ酸の上記溶液をマイクロシリンジ４
を用いて一定量を水面３にゆっくり滴下し、ポリアミノ
酸単分子（α−へリソクス構造を有する棒状分子）５の
膜を展開し仕切り板２を移動させて単分子膜６を作成す
る（１−ａ図）。

この単分子膜を形成するポリアミノ酸単分子５は、α−
ヘリックス構造を有するので、側鎖アミド基はα−ヘリ
ックス構造を有する棒状分子の表面に、該棒状分子の断
面から見て１００°の間隔をおいて存在する。即ち、ア
ミド基の配列は、その棒状分子の断面に対する投影図（
第２図）の如く、アミド基１８個で５回転（３，６個／
回転）が単位周期である。ただし第２図中の番号は分子
鎖末端アミノ酸の側鎖アミド基を１として示した。

中分子膜形成時においてアミド基が水側に存在するか非
水（空気）側に在るかは棒状分子の断面に対する水のぬ
れ角度に依存するが、これを１２０゜に採ると、該棒状
分子表面のアミド基は概略÷水側のアミド基−空気側の
アミド基−空気側のアミド基→−のくり返しで形成され
る。

次いでアミド基の５モル以上の量のアルカリを含む水溶
液を、１−ｂ図の如くマイクロシリンジ４等で添加し、
単分子膜６の水相側を加水分解させる。本発明において
は、ポリアミノ酸の棒状分子の回転運動が生しないほど
棒状分子間の相互作用が大きくなる状態、即ち、２層目
の膜形成がはじまる直前の２次元固体状態において、加
水分解を行なうのが好ましい。

加水分解時間は、アルカリ溶液が均−分散後５〜１０分
間で十分である。加水分解反応後、アルカリと等モル量
の酸を添加し、反応を停止させる（１−０図）。酸とし
ては、塩酸、リン酸、酢酸等を挙げることができる。

単分子膜製造から中和に至る工程においての水温として
は、５〜３０°Ｃを挙げれることができる。

かくして、水中に存在するアミド基のみ、即ち、単分子
膜の片側のみが加水分解され、概略アミノ基１ケにアミ
ド基２ケのくり返しからなる、規則性のよい一次構造を
有するポリアミノ酸が得られる。

１−ｄ図は、本発明のポリアミノ酸の構造を示す模式図
であり、５はα−へリソクス構造による棒状体として表
わされるポリアミノ酸分子を示し、６はケン化されてい
ないアミド基側鎖部であり、斜線部７はケン化されたア
ミン基側鎖部であり、アミノ基側鎖部がα−へリンクス
構造による棒状分子の軸方向部分側面に存在することを
示す。

アミド基の加水分解可能な範囲がへリソクス断面に対し
１２０°の範囲であると仮定すると、次の１８個のアミ
ノ酸配列をくり返し単位とする規則性のよい一次構造を
有するポリアミノ酸が得られる。

−＋−Ｅ　Ａ　Ｅ　Ｅ　Ａ　Ａ　Ｅ　Ｅ　Ａ　Ｅ　Ｅ　
Ｅ　Ａ　Ｅ　Ｅ　Ａ、　Ａ　Ｅ　−＋−１−（ここでＥ
およびＡは、各々前記一般式（１）のアミド基、一般式
（ＩＩ）のアミノ基を有するアミノ酸単位を示す。）こ
の場合、重合度５７のポリアミノ酸に対するアミノ基の
含率は３６．７モル％となる。同様に加水分解可能な範
囲をｉｏｏ’１４０°　　１６０°に仮定した時のアミ
ノ基含率ハ、各々３０モル％、４０モル％、４６．７モ
ル％となる。

本発明のポリアミノ酸は、平均重合度が１０以上、好ま
しくは１５〜１０００のものであり、また、数平均分子
量が１４００〜５００，０００、好ましくは２０００−
１．５０，０００のものである。

本発明で得られるポリアミノ酸は、両親媒性であり、二
分子膜形成物質に膜チャネルを形成することが出来る。

従って、徐放薬剤等への応用が考えられる。

（実施例］以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本
発明は以下の実施例に限定されるものではない。

尚、本実施例におけるポリマーの重合度の測定方法は以
下の通りである。

１）皮遥Ｚ法・・・分光蛍光測定により行った。

末端アミノ基をＮＢＤでラヘルして、蛍光スペクトルを
測定し、ポリアミノ酸の仕込み量からアミン当量を出し
てこれを分子量とし、Ｎ　　−）リフルオロアセチル−
し−リジン等の重合度を算出した。

励起波長：４７５ｒ＋ｍ発光波長＋５４０ｎｍ＊ＮＢＤ　　７−クロロ−４−ニトロベンゾ−２−オキ
サ−１，３−ジアゾル実施例１〈ポリアミノ酸溶液の調製〉Ｎ　　−トリフルオロアセチル−し−リジン無水物をテ
トラヒドロフランに７容解してｌ　Ｏ％　？客演とし、
これにトリエチルアミンを加え室温で重合したところ、
重合度５７（分子量（Ｍｎ）、１２８００）のポリ（Ｎ
　−トリフルオロアセチル−し−リジン）を得た。これ
を、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）で希釈し、０．１％
濃度に調製した。

く単分子膜の製造〉前記ポリ（Ｎ−）リフルオロアセチル−し−リジン）　
　（Ｐｌｙｓ（Ｔｆａ）　と略称することがある。）の
０．２％ＴＨＦ溶液を、室温下水面上に展開し、膜が固
体状態となる表面圧状態となる表面圧（即ち、膜を構成
するポリマー分子が固定化された状態となる表面圧）（
第３図）で調整し、α−へリンクス構造を有するポリア
ミノ酸の単分子膜を製造した。（第３図中、矢印のとこ
ろで後述する水酸化カリウム添加を行なった。）尚、第３図における単分子膜を構成するポリマーの構成
単位の占有面積と表面圧は、前記新実験化学講座第１８
巻「界面とコロイド」に記載の方法に準じて求めた。

〈単分子膜の片側面の加水分解方法〉室温下で、水相の水酸化カリウム濃度が０４モル（Ｎ−
１−リフルオロアセチル−し−リシン総残基の１０Ｓ倍
モル）となるように、水酸化カリウム溶液を添加し、１
０分間加水分解反応を行なった。その後等量の塩酸で反
応を停止し、目的の片側加水分解の膜を得た。

第４図にはアルカリ加水分解反応に伴う表面圧の経時変
化を示す。（図中、矢印はＫＯＨを添加した時点を示す
。）ＫＯＨの添加により表面圧は若干低下し約７分で定
常値に達した。このことがら固体状態のＰＬｙｓ　（Ｔ
ｆａ）単分子膜中では、ＰＬｙｓ（Ｔｆａ）分子の回転
は起こらず、水相側に配向したトリフルオロアセチル側
鎖のみが選択的に加水分解されたことを確認した。

〈加水分解膜の評価〉第５図にこの片側加水分解膜のＮＭＲを測定した結果を
示す。

得られた片側加水分解膜のトリフルオロ酢酸系での高分
解能ＮＭＲスペクトル（第５図）の主鎖アミド基水素（
７，７ｐｐｍ付近■）と側鎖水素（８、Ｏｐｐｍ付近■
）のピークの面積の比より、し−リジンコンテントは大
過剰のＫＯＨ添加にもかかわらず３４モル％であった。

またこの値はへリックス断面に対するケン化可能な範囲
を１２０°として得たし一リジンコンテントの計算値３
６．７モル％と良好に一致した。

［発明の効果〕本発明方法によれば、アミド基側鎖を有するアミノ酸単
位とアミノ基側鎖を有するアミノ酸単位とが規則正しく
配列した規則性の良い一次構造を有するポリアミノ酸を
得ることができる。

本発明のポリアミノ酸は、物質の選択透過等に有用であ
り、例えば、徐放薬剤等に応用可能である。又ヘシクル
に埋め込むと、チャネルを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のポリアミノ酸の製造工程を示す図、第
２図は側鎖エステル基の配列を示す模式図、第３図はポ
リ（Ｎ　−トリフルオロアセチル−Ｌ−リジン）の単分
子膜が固体状態となる表面圧を示す図、第４図は表面圧
の経時変化を示す図、第５図は本発明のポリアミノ酸の
ＮＭＲスペクトルを示す図である。尚、第１図中１は水槽、２は仕切り板、３は清浄な水面
、４はマイクロシリンジ、５は棒状分子、６は単分子膜
をそれぞれ示す。纂　）図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下記一般式（ I ）で示されるアミド基側鎖を有
する構成単位と下記一般式（II）で示されるアミノ基側
鎖を有する構成単位とからなる、α−ヘリックス構造を
有するポリアミノ酸であって、該α−ヘリックス構造に
よる棒状分子の軸方向特定の部分側面が、実質的に一般
式（II）で示されるアミノ基側鎖を有する構成単位であ
ることを特徴とする平均重合度１０以上のポリアミノ酸
。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・（ I ）（式中、Ｘは２価の有機基を表わし、Ｒは水素、アルキ
ル基またはアラルキル基を表わし、Ｒ′は一価の有機基
を表わす。） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・（II）（式中、ＸおよびＲは前記（ I ）式と同じ。）
（２）α−ヘリックス構造を有し側鎖にアミド基を含有
するポリアミノ酸の単分子膜を水面上に形成した後、水
相にアルカリ溶液を添加して水中に存在するアミド基を
選択的に加水分解することを特徴とする、下記一般式（
I ）で示されるアミド基側鎖を有する構成単位と下記
一般式（II）で示されるアミノ基側鎖を有する構成単位
とからなる、α−ヘリックス構造を有するポリアミノ酸
であって、該α−ヘリックス構造による棒状分子の軸方
向特定の部分側面が、実質的に一般式（II）で示される
アミノ基側鎖の構成単位である平均重合度１０以上のポ
リアミノ酸の製造方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・（ I ）（式中、Ｘは２価の有機基を表わし、Ｒは水素、アルキ
ル基またはアラルキル基を表わし、Ｒ′は一価の有機基
を表わす。） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・（II）（式中、ＸおよびＲは前記（ I ）式と同じ。）