JPH0543560A - 新規ｎ−カルボキシアミノ酸無水物及びこれを原料とするポリペプチドの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 Ｓ−エチルカルバモイル−Ｎ−カルボキシシ
ステイン無水物自体及びこれを単量体として単独縮重合
又は他のＮ−カルボキシアミノ酸無水物との共縮重合に
付することを特徴とするシステインを含む高分子量ポリ
ペプチドの製造法。 【効果】 システインの単独重合体又は共重合体を一般
的な化学反応装置と技術とによりしかも安価に工業的に
製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新規物質であるＳ−エ
チルカルバモイル−Ｎ−カルボキシシステイン無水物自
体及びこれを単独縮重合反応又は他のＮ−カルボキシ−
α−アミノ酸無水物との共縮重合反応に付することを特
徴とするシステインを含む高分子量ポリペプチドの製造
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】側鎖に官能基を有するアミノ酸残基を含
むペプチドを合成する場合、アミノ酸の側鎖の官能基を
保護しておいてそのＮ−カルボキシ無水物（ＮＣＡ）と
し、これを縮重合反応に付してペプチド結合を形成し、
目的とするアミノ酸残基を全部導入し終わった段階で保
護基を除去する方法が一般に行なわれている。

【０００３】システインの場合、そのスルフヒドリル基
（ＳＨ）の保護基としてはベンジル基（Ｂｚｌ）及びカ
ルボベンゾキシ基（Ｚ）が最もよく用いられている。従
って、従来システインを含む高分子量ポリペプチドを合
成する方法としては、システインの側鎖のスルフヒドリ
ル基をベンジル基またはカルボベンゾキシ基で保護して
おいてそのＮ−カルボン酸無水物を合成し、これを単独
縮重合または共縮重合した後に弗化水素または液体アン
モニア／金属ナトリウム中で保護基を除去している。

【０００４】しかしながら、このような方法における諸
反応は危険な反応であるためにいずれも特殊な装置を必
要とし、その操作には熟練と高い技術が必要となるため
に製品は高価なものとならざるを得ない。

【０００５】因みに、システインをＳ−エチルカルバモ
イル−Ｎ−カルボキシシステイン無水物に変え、これを
単量体としてその単独縮重合又は共縮重合によりシステ
インの高分子量ホモポリマー又はコポリマーを合成する
試みは過去全く行なわれていなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な欠点を免れた、システインを含む高分子量ポリペプチ
ド（システインの高分子量ホモポリマー又はコポリマ
ー）の合成法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記の課題
の解決を求めて鋭意研究の結果、システインのＳＨ基は
エチルカルバモイル基（−ＣＯＮＨＣ₂ Ｈ₅ ）によれば
極めて温和な条件で保護することができること、及びこ
のような保護基でＳＨ基を保護したシステインを、常法
により、そのＮＣＡに変えた後に重合反応に付して得ら
れるＳＨ保護ポリペプチドはその側鎖からそのようなよ
うな保護基を極めて温和な条件で除去できることを見出
し、このような知見に基いて本発明を完成した。

【０００８】本発明の方法は、保護基の導入及びその除
去が温和な条件で行ない得る点においてシステインを含
む高分子量ポリペプチドの工業的製造法として極めて優
れている。

【０００９】以下、本発明を詳述する。

【００１０】本発明の第１は、Ｓ−エチルカルバモイル
−Ｎ−カルボキシシステイン無水物に関する。この化合
物は、式(1) の構造を有し、前述のように新規物質であ
る。

【００１１】

【化１】

【００１２】Ｓ−エチルカルバモイルシステイン（ＨＯ
ＯＣ（Ｈ₂ Ｎ）ＨＣＣＨ₂ ＳＣＯＮＨＣ₂ Ｈ₅ ）は、シ
ステイン（ＨＯＯＣ（Ｈ₂ Ｎ）ＨＣＣＨ₂ ＳＨ）とエチ
ルイソシヤネート（ＯＣＮＣ₂ Ｈ₅ ）から比較的簡単に
合成可能で、さらに酸性下で極めて安定なことから低分
子量ポリペプチドであるグルタチオンの合成に利用され
ている。

【００１３】本発明に係わる新規物質Ｓ−エチルカルバ
モイル−Ｎ−カルボキシシステイン無水物は、例えば、
アミノ酸をジオキサン、テトラヒドロフランなどの不活
性溶媒に懸濁してホスゲン（ＣＯＣｌ₂ ）を作用させる
というＮ−カルボキシアミノ酸無水物の一般的製法に従
って上記Ｓ−エチルカルバモイルシステインにホスゲン
を作用させることによって製造することができる。

【００１４】本発明の第２は、Ｓ−エチルカルバモイル
−Ｎ−カルボキシシステイン無水物を単量体としてこれ
のみで縮重合反応に付する（単独縮重合）か又はこれと
他のＮ−カルボキシ−α−アミノ酸無水物とを縮重合に
付する（共縮重合）ことを特徴とするシステインを含む
高分子量ポリペプチドの製造法に関する。

【００１５】一般にＮ−カルボキシアミノ酸無水物は、
ベンゼン、トルエン、クロルベンゼン、ピリジン、ジオ
キサンなどの不活性溶媒中で、微量の水、アルコール、
アミン、水酸化アルカリなどの重合開始剤の存在下に加
温すると、二酸化炭素（ＣＯ₂ ）を放出して縮重合する
ことは知られている。又、重合度はアミノ酸の種類、溶
媒、重合開始剤によって異なるが、一般的に無水物の濃
度が低いほど、又反応温度の低いほど高分子量のポリア
ミノ酸が得られることも知られている。以上、化学大辞
典編集委員会編「化学大辞典２」 575頁（共立出版
（株）1960年発行）参照。

【００１６】本発明のＳ−エチルカルバモイル−Ｎ−カ
ルボキシシステイン無水物の縮重合も上述の一般法に準
じて行なわれる。

【００１７】すなわち、重合溶媒としては、１，２−ジ
クロルエタンなどのハロゲン化炭化水素、ベンゼンなど
の芳香族炭化水素、ピリジンなどの複素環式化合物、ジ
オキサン、テトラヒドロフランなどの環状エーテル、ア
セトニトリルなどのニトリル類及び酢酸エチルなどのエ
ステル等の非プロトン系有機溶媒が挙げられる。この使
用量は、無水物１ｇ当り５〜100ml 、好ましくは10〜40
mlの割合いが実用的である。

【００１８】重合開始剤としては、アミン類及びナトリ
ウムアルコラート類等のアルカリが挙げられる。この使
用量は、無水物１モル当り1/10〜1/400 モル、好ましく
は1/50〜1/250 モルである。

【００１９】Ｓ−エチルカルバモイル−Ｎ−カルボキシ
システイン無水物を溶媒に溶解し、これに重合開始剤を
加えた混合物を０〜50℃に数時間乃至数日間保持するこ
とにより単独縮重合が生起し、高収率でポリ−Ｓ−エチ
ルカルバモイルシステインが得られる。

【００２０】Ｓ−エチルカルバモイル−Ｎ−カルボキシ
システイン無水物と共縮重合させるべき他のアミノ酸の
ＮＣＡには特別の制限はなく、共重合体の用途に応じて
適宜選択するとよい。原料の単量体Ｎ−カルボキシアミ
ノ酸無水物（ＮＣＡ）として、Ｓ−エチルカルバモイル
−Ｎ−カルボキシシステイン無水物単独ではなく、これ
と他のアミノ酸のＮＣＡとを併用すること以外は、溶
媒、重合開始剤、反応条件等単独縮重合の場合と同様で
よい。

【００２１】縮重合反応系からの生成ポリペプチド（ポ
リマー）の分離にも特別の制限はなく、反応系をそのま
ま濾過してポリマーを濾取するとかポリマーの非溶媒を
加えてポリマーを沈殿させるとか等適宜公知の方法によ
るとよい。分離したポリマーは、必要により、例えば減
圧で十分乾燥する。

【００２２】本発明において高分子量ポリペプチドとい
う場合の高分子量とは粘度法により測定される粘度平均
重合度50以上を意味する。

【００２３】本発明の方法により得られる、エチルカル
バモイル基をＳＨの保護基として側鎖に持つポリペプチ
ド（ホモポリマー又はコポリマー）から保護基を外すこ
とは極めて温和な条件で行なうことができ、一般的な化
学反応装置と技術により取扱え、例えば、ポリマーを安
価な低級アルコールに分散し、これに安価なナトリウム
低級アルコラートの低級アルコール溶液を加えて単に室
温で放置することなどの安価な塩基性溶液中室温で行な
うことができる。

【００２４】このような脱保護法によれば、従来の弗化
水素による場合と異なり、ＳＨ基の強い酸化によるスル
ホキシド化は起らないが、ポリマー中システイン成分が
多い場合はＳＨ基の弱い酸化により分子間架橋が起り、
ポリマーは水にもその他の溶剤にも不溶化することがあ
る。

【００２５】上のようにして、脱保護したシステインを
含む高分子量ポリペプチド（システインのホモポリマー
及びコポリマー）は、例えば、生体内ゲルの原料とな
る。

【００２６】本発明におけるアミノ酸は光学活性体であ
ってもラセミ体であってもよい。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に説明する。

【００２８】実施例１（Ｓ−エチルカルバモイル−Ｌ−
システインＮＣＡの合成） (a) Ｓ−エチルカルバモイル−Ｌ−システイン10ｇを 4
00mlのテトラヒドロフランに分散し、０〜50℃で撹拌下
トリクロルメチルクロロフォーメートの分解によって得
られたホスゲンを通じた。分散物が溶解したら減圧で溶
媒を除去した。残渣の固形物は粗ＮＣＡであった。

【００２９】得られた固形物を酢酸エチルに溶解、不溶
物を濾去した後ヘキサンを加えて沈殿を生じさせた。沈
殿物を濾過により分離、減圧乾燥し、さらにエチルエー
テルに溶解し、ヘキサンを加えて再沈殿させた。収量７
ｇ、収率約60％であった。

【００３０】再沈殿物の元素分析の結果は、次の通りで
あった。すなわち、Ｓ−エチルカルバモイル−Ｎ−カル
ボキシ−Ｌ−システイン無水物Ｃ₇ Ｈ₁₀Ｏ₄ Ｎ₂ として
の計算値：Ｃ，38.53 ；Ｈ，4.62；Ｎ，12.84 （％）、
及び実測値Ｃ，38.53 ；Ｈ，4.55；Ｎ，13.12 （％）で
あった。

【００３１】また、ｍｐ 117℃（分解）であった。ＩＲ
の特性吸収は、1870，1850，1830及び1780cm^-1にみられ
た。。

【００３２】(b) 上記処理をエチルエーテルの代りにイ
ソプロピルエーテルを使用して行なったところ、同様の
結果を得た。

【００３３】実施例２（Ｓ−エチルカルバモイル−Ｌ−
システインＮＣＡの単独縮重合） (a) １，２−ジクロルエタン20mlにＳ−エチルカルバモ
イル−Ｎ−カルボキシ−Ｌ−システイン無水物１ｇ及び
トリエチルアミン23mg（無水物に対して 1/200倍モル）
を加えた混合物を30℃で７日間保持したところ、不透明
な軟らかいゲルとなった。

【００３４】メタノールを加えてポリマーを析出させ、
濾過し、減圧下に乾燥したところ、0.72ｇ（収率90％）
のポリ−Ｓ−エチルカルバモイル−Ｌ−システインを得
た。

【００３５】このものの粘度平均重合度は150 であっ
た。ＩＲの特性吸収は、1650及び1520cm^-1にみられた。

【００３６】(b) 上記処理を30℃の代りに40℃で行な
ったところ、２日以内で同様の結果を得た。

【００３７】実施例３（Ｓ−エチルカルバモイル−Ｌ−
システインＮＣＡの共縮重合） Ｓ−エチルカルバモイル−Ｎ−カルボキシ−Ｌ−システ
イン無水物0.82ｇ、Ｎ−カルボキシ−Ｌ−アラニン無水
物0.35ｇ及びε−カルボベンゾキシ−Ｎ−カルボキシ−
Ｌ−リジン無水物を 2.3ｇアセトニトリル91mlに溶解
し、これにノルマルブチルアミン5.5mg （無水物の合計
に対し 1/200倍モル）を加え、30℃に８日間保持した。

【００３８】生じた沈殿物を濾過し、減圧下に乾燥した
ところ、2.75ｇあった。

【００３９】乾燥沈殿の一部を１，２−ジクロルエタン
に溶解した溶液は粘性があり、高分子量ポリペプチドで
あることがわかった。他の一部を用いて分子量の測定を
行なったところ、粘度平均重合度は150 であった。

【００４０】又、この高分子量ポリペプチドが３成分か
らなることは実施例５参照のこと。

【００４１】実施例４（エチルカルバモイル基の除去
（その１）） (a) 実施例２(a) で得られたＳ−エチルカルバモイル基
を側鎖に持つホモポリマー（ポリ−Ｓ−エチルカルバモ
イル−Ｌ−システイン）１ｇをエチルアルコール20mlに
分散し、これに１Ｎのナトリウムエチラートのエチルア
ルコール溶液を20ml加え、22〜25℃で10分間放置した。
その後５℃まで急冷し、30分間冷蔵庫中に静置した。

【００４２】酸で中和後濾別し、エチルアルコールで洗
浄後乾燥して得られたポリマーのＣ，Ｈ，Ｎ及びＳを元
素分析したところ、計算値（％）Ｃ，34.7；Ｈ，4.9 ；
Ｎ，13.2；Ｓ，30.7に対して実測値Ｃ，34.9；Ｈ，4.9
；Ｎ，13.6；Ｓ，31.1であったのでエチルカルバモイ
ル基が完全に外れていることが確認できた。ＩＲの特性
吸収は、1650及び1530cm^-1にみられた。

【００４３】かくして、Ｌ−システインの単独重合体ポ
リ−Ｌ−システインを得ることができた。

【００４４】実施例５（エチルカルバモイル基の除去
（その２）） 実施例２(a) で得られたホモポリマーの代りに実施例３
で得た同じくＳ−エチルカルバモイル基を側鎖に持つコ
ポリマーを使用して実施例４の処理を行なった。

【００４５】この処理により、Ｌ−システイン残基から
エチルカルバモイル基の外れたＬ−システイン、Ｌ−ア
ラニン及びε−カルボベンゾキシ−Ｌ−リジンを成分と
するコポリマーが得られたことは、元素分析から確認で
きた。

【００４６】

【発明の効果】本発明によりＳＨ基をエチルカルバモイ
ル基で保護したシステインのＮ−カルボキシアミノ酸無
水物（ＮＣＡ）を原料単量体として採用することによ
り、最終的にシステインの単独重合体又は共重合体を一
般的な化学反応装置と技術とによりしかも安価に工業的
に製造できるところとなった。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｓ−エチルカルバモイル−Ｎ−カルボキ
   シシステイン無水物。
2. 【請求項２】 請求項１記載の無水物を単独縮重合又は
   他のＮ−カルボキシ−α−アミノ酸無水物と共縮重合さ
   せることを特徴とするシステインを含む高分子量ポリペ
   プチドの製造法。