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JP4932377B2 - 固相合成用担体とその製造方法 - Google Patents

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JP4932377B2 JP2006215635A JP2006215635A JP4932377B2 JP 4932377 B2 JP4932377 B2 JP 4932377B2 JP 2006215635 A JP2006215635 A JP 2006215635A JP 2006215635 A JP2006215635 A JP 2006215635A JP 4932377 B2 JP4932377 B2 JP 4932377B2
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Description

本発明は、多孔質樹脂粒子からなる固相合成用担体とその製造方法に関し、詳しくは、これに接触する有機溶媒の種類による膨潤の程度に変動の少ない固相合成用担体とその製造方法に関する。
従来、ポリスチレン系の多孔質樹脂粒子として、ヒドロキシスチレン−ジビニルベンゼン共重合体からなるものがよく知られており(例えば、特許文献1から3参照)、これらの多孔質樹脂粒子は、従来、イオン交換樹脂や吸着剤等に用いられている。このようなイオン交換樹脂や吸着剤等に用いる多孔質樹脂粒子については、従来、その多孔質樹脂粒子にできるだけ多くの官能基を付与し、また、その多孔質樹脂粒子の比表面積をできるだけ大きくして、多孔質樹脂粒子の単位体積当りの吸着能を高めることが開発の目標とされている。
近年においては、例えば、ポリスチレン−ジビニルベンゼン共重合体等からなる多孔質樹脂粒子を担体として用いる固相合成法が、例えば、有力なペプチド合成法の1つとして知られている(例えば、特許文献4参照)。
多孔質樹脂粒子をこのような固相合成用担体として用いる場合には、担体上で多くの合成物を得ることができるように、多孔質樹脂粒子は有機溶媒中においてある程度膨潤することが好ましい。しかし、例えば、ペプチドの固相合成においては、通常、そうであるように、担体上で異なる種々の有機溶媒中にて順次に化学反応を行う場合に、それぞれの有機溶媒中での多孔質樹脂粒子の膨潤の程度が異なるときは、例えば、容量が一定のカラム状の反応容器内に充填した担体上で上述したように反応させる際に、反応時における圧力の変動等の問題が生じたり、また、それが原因となって、目的とする合成反応の収率にばらつきが生じたりする問題がある。
このように、多孔質樹脂粒子を固相合成用担体として用いる技術分野において、有機溶媒の種類による膨潤の程度の変動が少ない多孔質樹脂粒子の開発が要望されている。
特開昭52−23193号公報 特開昭58−210914号公報 特開平5−86132号公報 米国特許第6492460号公報
本発明は、多孔質樹脂粒子を固相合成用担体として用いる場合における上述した要望に応えるためになされたものであって、これに接触する有機溶媒の種類による膨潤の程度に変動の少ない多孔質樹脂粒子からなる固相合成用担体とその製造方法を提供することを目的とする。
本発明によれば、芳香族ビニル構造単位25〜60重量%とシアン化ビニル構造単位20〜55重量%とエチレン性不飽和カルボン酸構造単位5〜18重量%と芳香族ジビニル構造単位2〜15重量%とから構成される多孔質共重合体粒子からなることを特徴とする固相合成用担体が提供される。
また、本発明によれば、芳香族ビニル単量体25〜60重量%とシアン化ビニル単量体20〜55重量%とエチレン性不飽和カルボン酸単量体5〜18重量%と芳香族ジビニル単量体2〜15重量%を重合開始剤と共に有機溶媒に溶解させて単量体溶液とし、この単量体溶液を分散剤の存在下に水中に分散させ、懸濁共重合させて、固相合成用担体を多孔質共重合体粒子として得ることを特徴とする固相合成用担体の製造方法が提供される。
本発明による多孔質樹脂粒子からなる固相合成用担体は、担体上で異なる種々の有機溶媒中にて順次に化学反応を行う場合にも、種々の有機溶媒中での膨潤の程度の変動が小さく、従って、担体上での合成反応を効率よく行うことができる。
本発明による固相合成用担体は、芳香族ビニル構造単位25〜60重量%とシアン化ビニル構造単位20〜55重量%とエチレン性不飽和カルボン酸構造単位5〜18重量%と芳香族ジビニル構造単位2〜15重量%とから構成される多孔質共重合体粒子からなる。
このような固相合成用担体は、芳香族ビニル単量体25〜60重量%とシアン化ビニル単量体20〜55重量%とエチレン性不飽和カルボン酸単量体5〜18重量%と芳香族ジビニル単量体2〜15重量%を重合開始剤と共に有機溶媒に溶解させて単量体溶液とし、この単量体溶液を分散剤の存在下に水中に分散させ、懸濁共重合させることによって、得ることができる。
上記芳香族ビニル単量体としては、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、p−t−ブチルスチレン等の核アルキル置換スチレン、α−メチルスチレン、α−メチル−p−メチルスチレ等のα−アルキル置換スチレン等を挙げることができるが、なかでも、スチレンが好ましく用いられる。
シアン化ビニル単量体としては、アクリロニトリル又はメタクリロニトリルが好ましく用いられる。エチレン性不飽和カルボン酸としては、アクリル酸又はメタクリル酸が好ましく用いられる。また、芳香族ジビニル単量体としては、ジビニルベンゼンが好ましく用いられる。
本発明による固相合成用担体において、前記芳香族ビニル構造単位、シアン化ビニル構造単位、エチレン性不飽和カルボン酸構造単位及び芳香族ジビニル構造単位が、上述したそれぞれの単量体から導かれることは明らかである。
本発明による固相合成用担体において、全構造単位におけるアクリロニトリル又はメタクリロニトリルの構造単位量は合計にて20〜55重量%の範囲であり、好ましくは、23〜50重量%の範囲である。アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルの構造単位の合計量が上記範囲にないときは、得られる担体がこれに接触する有機溶媒の種類によって膨潤の程度が大幅に変動する。
本発明による固相合成用担体において、全構造単位におけるエチレン性不飽和カルボン酸の構造単位量は、通常、5〜18重量%の範囲であり、好ましくは、5〜15重量%の範囲である。全構造単位におけるエチレン性不飽和カルボン酸の構造単位量が5重量%よりも少ないときは、担体上のカルボキシル基量が少ないので、合成反応によって得られる合成物の量が少なくなる。反対に、エチレン性不飽和カルボン酸の構造単位量が18重量%よりも多いときは、隣接するカルボキシル基間の距離が小さいために、担体上で隣接する化学反応が相互に阻害されて、得られる合成物の純度が低くなるおそれがある。
本発明による固相合成用担体において、全構造単位における芳香族ジビニル構造単位の量は、通常、2〜15重量%の範囲であり、好ましくは、5〜15重量%の範囲である。芳香族ジビニル構造単位の量が2重量%よりも少ないときは、得られる固相合成用担体の比表面積が著しく低いので、合成反応による合成物の量が少ない。しかし、芳香族ジビニル構造単位の量が15重量%よりも多いときは、得られる固相合成用担体の有機溶媒中での膨潤の程度が低くなるために、合成物の量が少ない。
従って、本発明による固相合成用担体において、全構造単位における芳香族ビニル構造単位量は25〜60重量%の範囲であり、好ましくは、30〜57重量%の範囲である。
更に、本発明による固相合成用担体は、通常、10〜2000μモル/gの範囲のカルボキシル基を有し、好ましくは、50〜1500μモル/gの範囲のカルボキシル基を有する。固相合成用担体の有するカルボキシル基量が10μモル/gよりも少ないときは、固相合成用担体として用いた場合に、担体上で得られる合成物量が少なく、他方、固相合成用担体の有するカルボキシル基量が2000μモル/gよりも多いときは、担体上で隣接するカルボキシル基問の距離が小さすぎて、担体上で隣接して起こる化学反応が相互に阻害されやすくなり、固相合成用担体として用いた場合に、得られる合成物の純度が低くなる問題がある。
本発明による合成用担体の寸法や形状は、特に限定されるものではないが、平均粒子径は、通常、1〜1000μmの範囲であり、好ましくは、5〜500μmの範囲であり、最も好ましくは、10〜300μmの範囲である。合成用担体の平均粒子径が1μmよりも小さいときは、合成用担体としてカラムに充填して使用した場合に背圧が高くなりすぎたり、送液速度が遅くなるという不具合が生じたりする。他方、合成用担体の平均粒子径が1000μmよりも大きいときは、カラムに充填したとき、担体粒子の間の空隙が大きく、一定容量のカラムに効率よく担体粒子を充填することが困難となる。
また、本発明による合成用担体の比表面積は、通常、0.1〜500m2/gの範囲であり、好ましくは、10〜300m2/gの範囲であり、最も好ましくは、50〜200m2/gの範囲である。比表面積が0.1m2/gよりも小さいときは、化学合成反応の反応場が小さくなって、得られる合成物量が小さくなるおそれがある。反対に、比表面積が500m2/gよりも大きいときは、微細な空孔を多数有しており、及び/又は空隙率が大きく、微細な空孔を多数有するときは、合成用担体として用いた場合に、合成反応が進行し難いおそれがあり、他方、空隙率が大きすぎるときは、合成用担体として用いた場合に、担体の強度が低く、取り扱いに問題を生じるおそれがある。
また、本発明による固相合成用担体の有する細孔の平均径は、通常、1〜200nmの範囲であり、好ましくは、5〜150nmの範囲であり、最も好ましくは、10〜100nmの範囲である。平均細孔径が1nmよりも小さいときは、固相合成用担体として用いた場合に、反応物が担体の内部に速やかに浸透せず、従って、所望の合成反応が起こり難くなり、目的とする合成物量が少なくなるおそれがある。また、合成反応の後、形成された合成物を担体から切り離す際に、担体の内部の合成物を回収することが困難となり、収率の低下のおそれがある。しかし、平均細孔径が200nmよりも大きいときは、多孔質樹脂の比表面積が小さく、反応場としての固相合成用担体の表面のカルボキシル基と反応物との接触機会が少ないので、好ましくない。
本発明による固相合成用担体は、その製造方法において、特に限定されないが、例えば、従来から知られている通常の方法に従って、前述した各単量体を懸濁共重合させればよい。即ち、本発明による固相合成用担体は、芳香族ビニル単量体30〜60重量%とシアン化ビニル単量体20〜50重量%とエチレン性不飽和カルボン酸単量体5〜18重量%と芳香族ジビニル単量体2〜15重量%を重合開始剤と共に有機溶媒に溶解させて単量体溶液とし、この単量体溶液を分散剤の存在下に水中に分散させ、特に限定されるものではないが、例えば、60〜90℃にて0.5〜48時間、攪拌下に共重合させた後、必要に応じて、分級し、かくして、得られた共重合体を濾取し、乾燥することによって、上記共重合体多孔質樹脂粒子からなる粉末として得ることができる。
より詳細には、上記各単量体を適宜の有機溶媒に溶解させ、これを適宜の分散剤を用いて水中に微細な液滴として懸濁させて、その液滴中で上記各単量体を共重合させる。上記有機溶媒としては、例えば、炭化水素やアルコールが好ましく用いられる。上記炭化水素としては、例えば、脂肪族飽和又は不飽和炭化水素や芳香族炭化水素を挙げることができるが、なかでも、炭素数5〜12の脂肪族炭化水素、例えば、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、イソオクタン、ウンデカン、ドデカン等が好ましく用いられる。
このような脂肪族炭化水素と共にアルコールを併用することによって、より多孔質の樹脂粒子を得ることができる。このアルコールとしては、例えば、脂肪族アルコールを挙げることができるが、なかでも、アルキル基の炭素数が5〜12の範囲にあるもの、例えば、2−エチルヘキシルアルコール、t−アミルアルコール、ノニルアルコール、2−オクタノール、デカノール、ラウリルアルコール、シクロヘキサノール等が好ましく用いられる。
懸濁共重合において用いる有機溶媒は、単量体の合計重量に対して、通常、0.5 〜2.0倍、好ましくは、0.3〜1.5倍である。用いる有機溶媒の量が上記範囲にないときは、得られる多孔質樹脂粒子の比表面積が小さく、合成反応による合成物の量が少ないので好ましくない。分散剤も、特に限定されることなく、従来から知られているポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ゼラチン、デンプン、カルボキシルメチルセルロース等の親水性保護コロイド剤、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、ベントナイト等の難溶性無機粉末等が用いられる。このような分散剤の使用量は、特に限定されるものではないが、通常、懸濁重合に用いる水の重量に対して、0.01〜10重量%の範囲である。
また、重合開始剤も、特に限定されるものではなく、従来から知られているジベンゾイルパーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、ジステアロイルパーオキサイド、1,1−ジ(t−ブチルペルオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ヘキシルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ヘキシルペルオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルペルオキシ)シクロヘキサン、ジ−t−ヘキシルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシイソプロピルモノカルボネート等の過酸化物、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル、2,2−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル等のアゾ化合物が用いられる。
上述したような懸濁重合に際して、従来から知られている適宜の手段によって、ジアミン、ジオール、アミノアルコール、アミノカルボン酸等をエステル結合やアミド結合を介して、共重合体の有するカルボキシル基に結合させてもよい。
このようにして得られる本発明による固相合成用担体は、種々の化学合成反応の担体として好適に用いられる。本発明の固相合成用担体によれば、合成反応の一連の工程において、複数の有機溶媒を交換して用いる場合においても、それぞれの有機溶媒中での膨潤の程度の差が小さいので、例えば、一定容量のカラム状反応容器内で種々の有機溶媒を用いて種々の合成反応を行うときにも、用いる有機溶媒による圧力の変動が小さい。
本発明による固相合成用担体は、対象とする合成反応において、何ら限定されないが、例えば、ペプチド、オリゴヌクレオチド、糖鎖、糖ペプチド、それらの誘導体の合成等に好適に用いることができ、特に、オリゴヌクレオチドやそれらの誘導体の合成に効果的に用いることができる。
因みに、本発明の固相合成用担体を用いるオリゴヌクレオチドの合成においては、従来から知られている方法によることができる。例えば、本発明の固相合成用担体のカルボキシル基にリンカーを結合し、次に、このリンカーの末端から所定の塩基配列となるように、アミダイトを一段ずつ結合する。この合成反応は、自動合成装置を用いて行うことができる。例えば、リンカーを結合した固相合成用担体を充填した装置内のフロー式反応器にアセトニトリル等の各種有機溶媒やアミダイト溶液が順次に送られ、反応が繰返される。最終的にはリンカー部分を加水分解等によって切断して、目的のオリゴヌクレオチドを得ることができる。上記リンカーには、従来から知られているものが適宜に用いられる。例えば、ヌクレオシドリンカーを結合した本発明による固相合成用担体の一例として、次式に示すものを挙げることができる。
Figure 0004932377
ここに、○は本発明による固相合成用担体、DMTは5’ 位置の保護基ジメトキシトリチル基、B1 は塩基、XはN、O又はC=Oを示し、YはH、F又はOH(適宜の保護基で保護されていてもよい。)を示す。
以下に本発明の実施例を挙げて、本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例によって何ら限定されるものではない。
実施例1
冷却機、攪拌機及び窒素導入管を備えた500mL容量のセパラブルフラスコを恒温水槽に置き、これにポリビニルアルコール((株)クラレ製)2.5gと蒸留水250gを入れ、攪拌して溶解させた。
別に、スチレン22g、メタクリロニトリル24g、メタクリル酸7g、ジビニルベンゼン(55%)7g、2−エチルヘキサノール60g、イソオクタン24g及び過酸化ベンゾイル(25%含水物)1gを混合、溶解し、得られた溶液を上記セパラブルフラスコに入れた。窒素気流下、室温で攪拌した後、80℃に昇温して、懸濁共重合を8時間行った。重合反応終了後、得られた共重合体粒子を濾取し、蒸留水とアセトンで洗浄した後、全量約1Lとなるようにアセトン中に分散させた。
この共重合体の分散液を静置し、上澄みのアセトンを棄てた後、沈澱に再びアセトンを加えて、全量約500mLにした。得られた分散液を静置した後、アセトンを棄てる操作を繰返して分級した。この分散液から共重合体粒子を濾取し、これを減圧乾燥して、スチレン−メタクリロニトリル−メタクリル酸−ジビニルベンセン共重合体多孔質粒子からなる固相合成用担体を粉末として得た。
実施例2
スチレン29g、メタクリロニトリル21g、アクリル酸4g、ジビニルベンゼン(55%)7.3g、2−エチルヘキサノール58g、イソオクタン22g及び過酸化ベンゾイル(25%含水物)1.2gを用いた外は、実施例1と同様にして、スチレン−メタクリロニトリル−アクリル酸−ジビニルベンセン共重合体からなる固相合成用担体を粉末として得た。
実施例3
スチレン34g、メタクリロニトリル14g、メタクリル酸4g、ジビニルベンゼン(55%)6.6g、2−エチルヘキサノール58g、イソオクタン25g及び過酸化ベンゾイル(25%含水物)1.1gを用いた以外は、実施例1と同様にして、スチレン−メタクリロニトリル−メタクリル酸−ジビニルベンセン共重合体からなる固相合成用担体を粉末として得た。
実施例4
スチレン18g、メタクリロニトリル30g、メタクリル酸5g、ジビニルベンゼン(55%)7.0g、2−エチルヘキサノール55g、イソオクタン23g及び過酸化ベンゾイル(25%含水物)1.2gを用いた以外は、実施例1と同様にして、スチレン−メタクリロニトリル−メタクリル酸−ジビニルベンセン共重合体からなる固相合成用担体を粉末として得た。
比較例1
スチレン49g、p−アセトキシスチレン4g、ジビニルベンゼン(55%)7g、2−エチルヘキサノール55g、イソオクタン23g及び過酸化ベンゾイル(25%含水物)1gを用いた外は、実施例1と同様にして、スチレン−p−アセトキシスチレン−ジビニルベンセン共重合体からなる多孔質樹脂粒子を得た。
この共重合体多孔質粒子40g、エタノール260g及び水酸化ナトリウム2gを蒸留水65gに溶解させてなる水溶液を冷却器と攪拌機を備えた500mL容量セパラブルフラスコに入れ、油浴温度80℃で5時間反応させた。反応後、蒸留水、アセトン及びメタノールで洗浄、濾過し、減圧乾燥して、スチレン−ヒドロキシスチレン−ジビニルベンゼン共重合体からなる固相合成用担体を粉末として得た。
比較例2
スチレン39g、メタクリロニトリル9g、メタクリル酸4g、ジビニルベンゼン(55%)6.5g、2−エチルヘキサノール57g、イソオクタン20g及び過酸化ベンゾイル(25%含水物)1.1gを用いた以外は、実施例1と同様にして、スチレン−メタクリロニトリル−メタクリル酸−ジビニルベンセン共重合体からなる固相合成用担体を粉末として得た。
比較例3
スチレン12g、メタクリロニトリル36g、メタクリル酸6g、ジビニルベンゼン(55%)7.0g、2−エチルヘキサノール58g、イソオクタン22g及び過酸化ベンゾイル(25%含水物)1.2gを用いた以外は、実施例1と同様にして、スチレン−メタクリロニトリル−メタクリル酸−ジビニルベンセン共重合体からなる固相合成用担体を粉末として得た。
実施例1〜4及び比較例1〜3において得た固相合成用担体についてそれぞれ、全構造単位におけるメタクリロニトリルの構造単位の量を元素分析による窒素含有量から求めた。また、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置((株)堀場製作所製LA−920)にて平均粒子径を求め、カルボキシル基量を水酸化カリウム水溶液による自動電導度滴定装置を用いて定量した。更に、平均細孔径と比表面積をポロシメータ(QuantaChrome 製 PoreMaster 60−GT)を用いて測定した。即ち、約0.2gの測定試料を水銀ポロシメータに投入し、水銀接触角140°、水銀表面張力480dyn/cmの条件における水銀注入圧から試料の平均細孔径と比表面積を求めた。
また、膨潤度を次のようにして測定した。即ち、固相合成用担体0.5gを10mLメスシリンダーに入れて、見掛けの体積(乾燥体積) Vを測定し、次に、このメスシリンダーに大過剰量のトルエン、アセトニトリル又は酢酸エチルを加え、室温にて24時間静置して、固相合成用担体を膨潤させた後、この膨潤後の見掛け体積(膨潤体積) Vsを測定し、膨潤度SをVs/Vから求めた。以上の結果を表1にまとめて示す。
Figure 0004932377
表1に示す結果から明らかなように、本発明の固相合成用担体によれば、これに接触する有機溶媒について比較的高い膨潤の程度を示すが、しかし、異なる有機溶媒について、膨潤の程度の変動が小さい。

Claims (4)

  1. 芳香族ビニル構造単位25〜60重量%とシアン化ビニル構造単位20〜55重量%とエチレン性不飽和カルボン酸構造単位5〜18重量%と芳香族ジビニル構造単位2〜15重量%とから構成される多孔質共重合体粒子からなることを特徴とする固相合成用担体。
  2. カルボキシル基量が10〜2000μモル/gの範囲にある請求項1記載の固相合成用担体。
  3. 平均粒子径が1〜1000μmの範囲にあり、平均細孔径が1〜200nmの範囲にある請求項1に記載の固相合成用担体。
  4. 芳香族ビニル単量体25〜60重量%とシアン化ビニル単量体20〜55重量%とエチレン性不飽和カルボン酸単量体5〜18重量%と芳香族ジビニル単量体2〜15重量%を重合開始剤と共に有機溶媒に溶解させて単量体溶液とし、この単量体溶液を分散剤の存在下に水中に分散させ、懸濁共重合させて、固相合成用担体を多孔質共重合体粒子として得ることを特徴とする固相合成用担体の製造方法。

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