JP2009541365A

JP2009541365A - 非動物由来ラクトース

Info

Publication number: JP2009541365A
Application number: JP2009516840A
Authority: JP
Inventors: ドナデイ; ミンフイデュー; ロベルトメンデス; ダロルマウンダー
Original assignee: アルバータリサーチカウンシルインコーポレイテッド
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2009-11-26
Also published as: WO2008000082A1; EP2038293A1; CA2653790A1; US20080004438A1; US7605255B2

Abstract

オルトゴナル保護基の使用、４’位での適当な脱離基の形成、求核的攻撃による立体化学的反転、及び脱保護による、ラクトースの４’−エピマー類似体からの非動物由来ラクトースの調製のための合成方法。

Description

本発明は、ラクトースの４’−エピマー類似体を経る非動物由来ラクトースの合成に関する。

炭水化物は生体内での様々な機能の中で中心的な役割を果たしており、例えば、代謝中で、エネルギー源としてや、生物学的マーカーとして、環境からの保護のため、受容体物質として、及び抗原決定基（例えば血液型抗原）として、種々の重要な役割を果たしている。炭水化物構造は、また糖タンパク質の安定性、活性、局在性、免疫原性及び分解に対して、病原体、タンパク質、ホルモン、毒素に対する細胞表面に結合する際における及び細胞間相互作用の受容体として、並びに発癌に対しても重要である。
オリゴ糖類誘導体、例えば、デオキシ−、ホスホ−、スルファート−、誘導化されたアミノ基又はチオ基は、炭水化物の代謝を修正し、及び／又は天然物質の生物学的効果を強めるため、炭水化物の製剤用途又は診断用途に対して大いに興味が持たれている。

ラクトースは動物の母乳中に見つかった二糖であり、母乳中の固形物の約２〜８％を構成する乳糖として初めは知られた。ラクトースはβ１−４グリコシド結合で結合したガラクトースサブユニットとグルコースサブユニットからなる。ガラクトースサブユニットとグルコースサブユニットの両方はラクトース中ピラノース型で存在する。
本発明は、純粋な化学合成による非動物由来(based)ラクトースの新規な生成方法に関する。現在、動物由来でないラクトース生成物(animal free lactose product)は知られていない。

一特徴によれば、本発明はセロビオース中間体を経由する非動物由来ラクトースの調製のための新規な合成方法からなる。

この方法は、オルトゴナル(orthogonal)保護基の使用、４’位での適当な脱離基の形成、求核的攻撃による立体化学的反転、及び脱保護によるラクトースの４’−エピマー類似体からのラクトースの合成方法からなる。
別の特徴としては、本発明は、ここに記載した方法に従って生成された非動物由来ラクトースに関する。

本発明の形態は、以下の図面を参照しながら記載する。図１は、セロビオースから始まる、ラクトースの調製のための合成経路の一態様を示す。

本発明を記載するにあたって、ここで定義されていない全ての用語は、共通の技術的に認識されている意味を有する。以下の記載が本発明の特定の態様又は特別な使用に関する限りにおいて、本発明の例示であって、本発明を何ら限定するものではないことが企図される。以下の記載は、本発明の精神及び範囲に含まれるすべての代替物、修正物及び等価物に及ぶものであることが企図される。

ここで使用される「エピマー」は、一つの立体中心において立体化学的に互いに異なる分子を意味し、従って、多数の立体中心のうちのただ一つにおいて立体化学的に互いに異なるジアステレオマーはエピマーと呼ばれる。ここで使用される「立体中心」は、４つの異なる原子又は原子群が結合している炭素原子を意味する。ここで使用される「求核試薬(nucleophile)」は、電子対を供与する試薬を意味する。ここで使用される「立体異性体」は、同じ原子配列を持つが、立体配置の異なる分子を意味する。ここで使用される「保護基」は、合成過程の一部として行われる反応（もしくは複数の反応）の条件に対して反応性のない化学基を意味する。ここで使用される「脱離基」は、置換反応でその結合電子を持つ分子から脱離し得る安定種を意味する。

ここで使用される「オルトゴナル保護基」は、互いに相補的である保護基であり、そのため、それぞれ独立して除去することができる保護基を意味する。オルトゴナル保護基に関する手法及び条件は、教本、T.W.Greene and G.M.Wicks,Protecting Groups in Organic Synthesis,Third Edition,Wiley,New York,1999,及びPhilip J.Kocienski, Protecting Groups,Third Edition,Thieme,New York,2004,で論評されている。ここで参考として取り入れる。
ここで使用される「ラクトース」は、ピラノース型β−Ｄ−ガラクトース及びピラノース型β−Ｄ−グルコースからなり、β１−４グリコシド結合により結合している二糖を意味し、保護されたラクトース類似体を含み得る。

一態様において、本発明の合成法は、開始物質としてラクトースの４’−エピマー類似体を使用するものであり、ここで、化学処理によってＣ４’位の官能基が立体化学的反転を受け得るものであり、続いて、分離することの可能なオルトゴナル保護基の使用、立体化学的反転、脱保護によってラクトースを得る。この方法は、効率的な合成経路を与えると同時に、新規かつ純粋に化学的な合成経路でラクトースを与える。

ここに表示される本発明の方法の好ましい態様は、β−配置で結合した二つのグルコピラノースサブユニットからなるセロビオースを用いて始まる。セロビオースは、ラクトースの４’−エピマーである。図１に示されるように、一態様では、ＤＭＳＯ中ｐ−トルエンスルホン酸の存在下にベンズアルデヒドを用いてセロビオースの４’，６’−ヒドロキシを保護すると、アセタール２となり、これは次いで除去されて４’−ヒドロキシへの処理が可能である。ピリジン中で無水酢酸を使用して他のヒドロキシ基をアセチル化すると、３となる。前記アセタールを除去すると、フリーの４’，６’−ヒドロキシを有し、他は完全にアセチル化された分子が生じる。Ｃ６’位の第一級ヒドロキシ基は、立体化学的反転を受けることができないが、Ｃ４’位での立体化学的反転を助けることができる。立体化学的反転の複数の経路がこの時点で可能である。いくつかの実施例が図１に示される。

一経路は、アセチル体６又はベンゾイル体５による選択的な６’−ヒドロキシの保護を伴う。次に４’−ヒドロキシ基を適当な脱離基へ変換し、続いて、求核的攻撃が起こると、図１に示されるように一段階で反転を行うことができる。例えば、前記ベンゾイル基によって保護された５はその場でトリフラートに変換し、続いて安息香酸ナトリウムと反応させると形態７に変換することができ、又はトリフラートへの変換に続いて亜硝酸ナトリウムと反応させると形態８に変換することができる。あるいは、前記６’−アセチルで保護されたセロビオース６は類似の反応によって形態９又は１０に変換することができる。またその場で形成された５のトリフラートをアセトニトリル中酢酸テトラエチルアンモニウムと反応させて形態１１にすることもできる。

別の経路は、それぞれ６、５又は４からできるメシラート１２、１３又は１４の単離を伴い、続いて立体化学的反転が起こる。
エステル７、８、９、１０、１１又は１５は、塩基性水性媒体、例えば、ナトリウムメトキシド、を使用して加水分解することができ、続いて中和及び分離をすると、ラクトース１６が得られる。
本発明の態様は、以下の実施例に記載され、これらの実施例は、本発明の理解を助けるために説明され、本発明の範囲を何ら制限するものと解釈されるべきではない。

実施例１―４’６’−Ｏ−ベンジリデン−セロビオース２
ＤＭＳＯ（１０４９ｍＬ）中のセロビオース（３５０ｇ）の混和物に、ベンズアルデヒドジメチルアセタール（２４５ｍＬ）を加え、続いてp−トルエンスルホン酸（１６ｇ）を加えた。この混和物を４０℃で２４時間加熱して蒸発させ、トルエンと共に蒸発させた。該残留物をジクロロメタンで洗浄し、粗生成物２を実施例２で使用した。

実施例２―1,2,3,6,2',3'−ヘキサ−Ｏ−アセチル−4'6'−Ｏ−ベンジリデン−セロビオース３
上記の粗生成物２をピリジン（１２００ｍＬ）及び無水酢酸（６００ｍＬ）中で１６時間アセチル化した。蒸発後、該残留物をジクロロメタンに溶解し、水で洗浄した。該溶媒を蒸発によって除去して、粗生成物３（６８３ｇ）を得た。粗生成物３を直接実施例３で使用した。

実施例３―1,2,3,6,2',3'−ヘキサ−Ｏ−アセチル−セロビオース４
ジクロロメタン（６４３ｍＬ）における上記粗生成物３（３２１ｇ）の溶液を−２０℃に冷却した。トリフルオロ酢酸（９０％、２５７ｍＬ）を加えた。−２０℃で１時間撹拌し続けた。得られた溶液を次いで氷水及び重炭酸ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、蒸発させた。該生成物は、溶離剤としてヘキサン−アセトン１：１を使用してシリカゲルカラムで精製して、発泡物として４（１５０ｇ）を得た。

実施例４―1,2,3,6,2',3'−ヘキサ−Ｏ−アセチル−6'−Ｏ−ベンゾイル−セロビオース５
ジクロロメタン（５Ｌ）及びピリジン（８３６ｍＬ）中の1,2,3,6,2',3'−ヘキサ−Ｏ−アセチル−セロビオース４（２０９ｇ）溶液を−４０℃に冷却し、塩化ベンゾイル（４５ｍＬ）を滴加した。−４０℃〜−２０℃で１時間撹拌し続け、メタノール（２０ｍＬ）を加えた。得られた溶液を次いで水で洗浄し、蒸発させた。得られた粗生成物を７０℃でメチルtert−ブチルエーテル（１２００ｍＬ）に溶解した。得られた溶液を次いで４℃に冷却し、ヘキサン（１５００ｍＬ）を加えた。固形生成物５（１９０ｇ）を濾過により集めた。

実施例５―1,2,3,6,2',3',6'−ヘプタ−Ｏ−アセチル−セロビオース６
ジクロロメタン（６０ｍＬ）及びピリジン（４ｍＬ）中の1,2,3,6,2',3'−ヘキサ−Ｏ−アセチル−セロビオース４（１．９３ｇ）溶液を−３０℃に冷却し、塩化アセチル（４．８７ｍＬ）のジクロロメタン（５ｍＬ）溶液を滴加した。−３０℃〜−２０℃で１時間撹拌し続け、メタノール（１ｍＬ）を加えた。得られた溶液を次いで水で洗浄し、蒸発させた。得られた粗生成物を酢酸エチル中で沈殿させて、６（１．３ｇ）を得た。

実施例６―1,2,3,6,2',3',−ヘキサ−Ｏ−アセチル−4'6'−ジ−Ｏ−ベンゾイル−ラクトース７
ジクロロメタン（２２８０ｍＬ）及びピリジン（３８０ｍＬ）中の1,2,3,6,2',3'−ヘキサ−Ｏ−アセチル−6'−Ｏ−ベンゾイル−セロビオース５（１８３ｇ）溶液を−１０℃に冷却し、トリフルオロメタンスルホン酸無水物（５７ｍＬ）のジクロロメタン（９１５ｍＬ）溶液を滴加した。得られた反応混和物を次いで室温で１時間撹拌し、冷水、２％塩酸及び飽和重炭酸ナトリウムで洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、蒸発させた。ＤＭＦ（１２５２ｍＬ）中の黄色の発泡物（２２０ｇ）及び安息香酸ナトリウム（６３ｇ）を室温で一晩中撹拌した。混和物をジクロロメタンで希釈し、濾過した。得られた濾過液を蒸発させ、生成した残留物を、溶離剤としてヘキサン−酢酸エチル１：１を使用してシリカゲルカラムでクロマトグラフィーにより精製して、生成物７（７８ｇ）を得た。

実施例７―1,2,3,6,2',3',−ヘキサ−Ｏ−アセチル−6'−Ｏ−ベンゾイル−ラクトース８
ジクロロメタン（１７ｍＬ）及びピリジン（２．７ｍＬ）中の1,2,3,6,2',3'−ヘキサ−Ｏ−アセチル−6'−Ｏ−ベンゾイル−セロビオース５（８８０ｍｇ）溶液を−１０℃に冷却し、トリフルオロメタンスルホン酸無水物（０．３１ｍＬ）のジクロロメタン（３ｍＬ）溶液を滴加した。反応混和物を次いで室温で１時間撹拌し、冷水、２％塩酸及び飽和重炭酸ナトリウムで洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、蒸発させた。ＤＭＦ（１０ｍＬ）中で生成した黄色の発泡物（１ｇ）及びナトリウムニトリル（１７４ｍｇ）を室温で一晩中撹拌した。混和物をジクロロメタンで希釈し、濾過した。濾過液を蒸発させ、残留物を、溶離剤としてヘキサン−酢酸エチル１：１を使用してシリカゲルカラムでクロマトグラフィーにより精製して、生成物８（３２０ｇ）を得た。

実施例８―1,2,3,6,2',3',6'−ヘプタ−Ｏ−アセチル−4'−Ｏ−ベンゾイル−ラクトース９
ジクロロメタン（２ｍＬ）及びピリジン（０．１７ｍＬ）中の1,2,3,6,2',3',6'−ヘプタ−Ｏ−アセチル−セロビオース６（３０ｍｇ）溶液を−１０℃に冷却し、トリフルオロメタンスルホン酸無水物（１７μＬ）のジクロロメタン（０．５ｍＬ）溶液を滴加した。反応混和物を次いで室温で１時間撹拌し、冷水、２％塩酸及び飽和重炭酸ナトリウムで洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、蒸発させた。ＤＭＦ（０．８ｍＬ）中で黄色の発泡物（３５ｍｇ）及び安息香酸ナトリウム（４０ｍｇ）を５０℃で３時間撹拌した。混和物を蒸発させ、残留物をジクロロメタンに溶解し、水で洗浄した。次いで、蒸発させると、生成物９（３４ｍｇ）が残った。

実施例９―1,2,3,6,2',3',6'−ヘプタ−Ｏ−アセチル−ラクトース１０
ジクロロメタン（３ｍＬ）及びピリジン（０．１９ｍＬ）中の1,2,3,6,2',3',6'−ヘプタ−Ｏ−アセチル−セロビオース６（４２ｍｇ）溶液を−１０℃に冷却し、トリフルオロメタンスルホン酸無水物（２２ｍＬ）のジクロロメタン（０．７ｍＬ）溶液を滴加した。反応混和物を次いで室温で１時間撹拌し、冷水、２％塩酸及び飽和重炭酸ナトリウムで洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、蒸発させた。ＤＭＦ（１ｍＬ）中で黄色の発泡物（５０ｍｇ）及びナトリウムニトリル（６０ｍｇ）を室温で一晩中撹拌した。混和物を蒸発させ、残留物をジクロロメタンに溶解し、水で洗浄した。次いで、蒸発させると、生成物１０（４０ｍｇ）が残った。

実施例１０―1,2,3,6,2',3',4'−ヘプタ−Ｏ−アセチル−6'−Ｏ−ベンゾイル−ラクトース１１
ジクロロメタン（１０ｍＬ）及びピリジン（１．５ｍＬ）中の1,2,3,6,2',3'−ヘキサ−Ｏ−アセチル−6'−Ｏ−ベンゾイル−セロビオース５（５００ｍｇ）溶液を−１０℃に冷却し、トリフルオロメタンスルホン酸無水物（０．４ｍＬ）のジクロロメタン（２ｍＬ）溶液を滴加した。反応混和物を次いで室温で１時間撹拌し、冷水、２％塩酸及び飽和重炭酸ナトリウムで洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、蒸発させた。アセトニトリル（５ｍＬ）中で黄色の発泡物（６００ｍｇ）及び酢酸テトラエチルアンモニウム水和物（２３０ｍｇ）を室温で一晩中撹拌した。混和物を蒸発させ、残留物を、溶離剤としてヘキサン−酢酸エチル１：１を使用してシリカゲルカラムでクロマトグラフィーにより精製して、生成物１１（３５０ｇ）を得た。

実施例１１―1,2,3,6,2',3',6'−ヘプタ−Ｏ−アセチル−4'−Ｏ−メタンスルホニル−セロビオース１２
ジクロロメタン（２ｍＬ）及びピリジン（０．５ｍＬ）中の1,2,3,6,2',3',6'−ヘプタ−Ｏ−アセチル−セロビオース６（６０ｍｇ）溶液を０℃に冷却し、塩化メタンスルホニル（１５μＬ）を加えた。室温で３時間撹拌し続け、メタノール（１ｍＬ）を加えた。溶液を次いで蒸発させ、粗生成物を、溶離剤としてヘキサン−酢酸エチルを使用してシリカゲルでクロマトグラフィーにより精製して、生成物１２（５３ｍｇ）を得た。

実施例１２―1,2,3,6,2',3',−ヘキサ−Ｏ−アセチル−6'−Ｏ−ベンゾイル−4'−Ｏ−メタンスルホニル−セロビオース１３
ジクロロメタン（１０ｍＬ）及びピリジン（１ｍＬ）中の1,2,3,6,2',3'−ヘキサ−Ｏ−アセチル−6'−ベンゾイル−セロビオース５（３００ｍｇ）溶液を０℃に冷却し、塩化メタンスルホニル（０．２ｍＬ）を加えた。室温で３時間撹拌し続け、メタノール（１ｍＬ）を加えた。溶液を次いで蒸発させ、粗生成物を、溶離剤としてヘキサン−酢酸エチルを使用してシリカゲルでクロマトグラフィーにより精製して、生成物１３（１６０ｍｇ）を得た。

実施例１３―1,2,3,6,2',3',−ヘキサ−Ｏ−アセチル−4'6'−ジ−Ｏ−メタンスルホニル−セロビオース１４
ジクロロメタン（５ｍＬ）及びピリジン（０．８ｍＬ）中の1,2,3,6,2',3'−ヘキサ−Ｏ−アセチル−セロビオース４（１４０ｍｇ）溶液を０℃に冷却し、塩化メタンスルホニル（０．１６ｍＬ）を加えた。室温で４時間撹拌し続け、溶液をジクロロメタンで希釈し、水で洗浄し、硫酸ナトリウム上で乾燥させ、蒸発して、生成物１４（１４０ｍｇ）を得た。

実施例１４―1,2,3,6,2',3',4',6'−オクタ−Ｏ−アセチル−ラクトース１５
ＤＭＦ（１ｍＬ）中の1,2,3,6,2',3',−ヘキサ−Ｏ−アセチル−4'6'−ジ−Ｏ−メタンスルホニル−セロビオース１４（１００ｍｇ）及び酢酸テトラエチルアンモニウム水和物（３０ｍｇ）の溶液を１００℃で４．５時間加熱し、蒸発させた。残留物を酢酸エチルに溶解し、水で洗浄した。溶媒を蒸発させると、１５（１５ｍｇ）が残った。

実施例１５―ラクトース１６
1,2,3,6,2',3',−ヘキサ−Ｏ−アセチル−4'6'−ジ−Ｏ−ベンゾイル−ラクトース７（８００ｍｇ）をメタノール（１０ｍＬ）中ナトリウムメトキシド（２５％、２ｍＬ）で一晩中処理した。固形生成物を濾過し、メタノールで洗浄した。メタノール溶液をAmberlite IR 120 H+を用いて中和し、濾過し、蒸発させた。粗生成物をエタノール（２ｍＬ）中で撹拌し、濾過した。ラクトース１６（２６０ｍｇ）を得た。

Claims

オルトゴナル保護基の使用、４’位での適当な脱離基の形成、求核的攻撃による立体化学的反転、及び脱保護によるラクトースの４’−エピマー類似体からのラクトースを合成する方法。
ラクトースを合成する方法であって、以下の工程、
ａ）ラクトースの４’−エピマー類似体の少なくとも４’−エピマー官能基を第一保護基で保護する工程、
ｂ）他の全てのヒドロキシ基を第二保護基で保護する工程、
ｃ）前記第一保護基を除去する工程、
ｄ）前記４’−エピマー官能基を適当な脱離基に変換する工程、
ｅ）４’位での立体化学的反転を生じる求核的攻撃を行う工程、及び
ｆ）前記保護基を除去する工程、
を含み、前記第一保護基及び第二保護基が、オルトゴナルであり、前記第一保護基及び第
二保護基が、アセタール、ケタール、又はエステルであることを特徴とする方法。
前記第一保護基が、アセタール又はケタールである請求項２に記載の方法。
前記第二保護基が、エステルである請求項２に記載の方法。
前記適当な脱離基が、メシラート又はトリフラートである請求項２に記載の方法。
前記求核的攻撃によって立体化学的に反転したエステルを形成する請求項２に記載の方法。
前記保護基が、塩基性媒体を使用して除去される請求項２に記載の方法。
前記塩基性媒体が、ナトリウムメトキシドからなる請求項７に記載の方法。
ラクトースの前記４’−エピマー類似体が、セロビオースである請求項１又は請求項２に記載の方法。
前記エステルが、アセチル又はベンゾイルである請求項４に記載の方法。
前記第一保護基の除去が、アセタール又はケタールと、トリフルオロ酢酸又は酢酸との反応によるものである請求項３に記載の方法。
前記４’位での立体化学的反転を生じる求核的攻撃が、安息香酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、酢酸テトラエチルアンモニウム水和物との反応によるものである請求項２に記載の方法。
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法に従って生成されたラクトース。