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JP7533824B2 - Compounds, derivatization reagents, analytical methods, and methods for separation and/or quantification - Google Patents

Compounds, derivatization reagents, analytical methods, and methods for separation and/or quantification Download PDF

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JP7533824B2 JP2020204964A JP2020204964A JP7533824B2 JP 7533824 B2 JP7533824 B2 JP 7533824B2 JP 2020204964 A JP2020204964 A JP 2020204964A JP 2020204964 A JP2020204964 A JP 2020204964A JP 7533824 B2 JP7533824 B2 JP 7533824B2
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Description

本発明は、1級アミン構造を有する化合物を誘導体化するために好適な化合物、1級アミン構造を有する化合物を誘導体化するための誘導体化試薬、タンデム型質量分析計により、化合物が1級アミン構造を有するか否かを分析する分析方法、並びにタンデム型質量分析計により、光学異性体が存在し、かつ1級アミン構造を有する化合物を分離及び/又は定量する方法に関する。 The present invention relates to a compound suitable for derivatizing a compound having a primary amine structure, a derivatization reagent for derivatizing a compound having a primary amine structure, an analytical method for analyzing whether a compound has a primary amine structure using a tandem mass spectrometer, and a method for separating and/or quantifying a compound having a primary amine structure and having optical isomers using a tandem mass spectrometer.

例えば、下記構造式で表される1級アミンと2級アミンとを高速液体クロマトグラフィー-タンデム型質量分析計(LC-MS/MS)で分析しようとした場合、これらの物質は分子式がともにCNOであり、質量分析計(MS)で調べる精密質量(Exact Mass)は75.0684で同一のため、2物質の区別がつかないという問題がある。
また、タンデム型質量分析計(MS/MS)での開裂イオンもわかりにくい場合が多いという問題がある。クロマトグラフィーでの保持時間の違いによって区別できる場合が多いものの、その場合、上記物質の標準品がないと判定できないという問題がある。
また、LC-MS/MS単独で分析しようとすると、化学構造の特定が困難な事例が多いという問題もある。例えば、マススペクトル情報がクラウド上のデータベースに接続され、候補物質を抽出できる高性能な質量分析計を用いても、候補物質が複数ヒットするため、1物質に絞れないことがよくあるのが現状である。
For example, when attempting to analyze a primary amine and a secondary amine represented by the following structural formulas using a high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometer (LC-MS/MS), the molecular formulas of these substances are both C 3 H 9 NO, and the exact masses (Exact Masses) determined by a mass spectrometer (MS) are the same, 75.0684, so there is a problem in that the two substances cannot be distinguished.
In addition, there is a problem that fragmentation ions in a tandem mass spectrometer (MS/MS) are often difficult to distinguish. Although they can often be distinguished by differences in retention time in chromatography, in such cases, there is a problem that a determination cannot be made without a standard sample of the above substance.
Another problem is that, when trying to analyze using LC-MS/MS alone, it is often difficult to identify the chemical structure. For example, even if mass spectrum information is connected to a cloud-based database and a high-performance mass spectrometer is used to extract candidate substances, multiple candidate substances are hit, making it difficult to narrow down to one substance.

生理活性物質や医薬品には、類似の化学構造でありながら、1級アミンと2級アミンの部分が異なっていたり、両方のアミンが混在している重要な物質が幾つか知られており、例えば、ノルアドレナリン(1級アミン)とアドレナリン(2級アミン);ノルフルオキセチン(1級アミン)とフルオキセチン(2級アミン);プトレスシン(2級アミン)、スペルミジン(1級アミンと2級アミンが混在)、及びスペルミン(1級アミンと2級アミンが混在)などが挙げられる。
そのため、このような物質群における1級アミンと2級アミンの分別分析が求められている。
There are several important known biologically active substances and pharmaceuticals that have similar chemical structures but have different primary and secondary amine moieties or a mixture of both amines, such as noradrenaline (primary amine) and adrenaline (secondary amine); norfluoxetine (primary amine) and fluoxetine (secondary amine); putrescine (secondary amine), spermidine (mixed primary and secondary amines), and spermine (mixed primary and secondary amines).
Therefore, there is a demand for a method for the separation and analysis of primary and secondary amines in such a substance group.

試料中に含まれる微量成分の検出には、「誘導体化」が有効であり、成分を誘導体化することで、検出感度の向上や化学構造情報の取得が期待できる。 Derivatization is an effective method for detecting trace components contained in a sample, and by derivatizing the components, it is possible to improve detection sensitivity and obtain information on their chemical structure.

これまでに、1級アミンと2級アミンの分別分析に関する技術として、1級アミンに対して特徴的な開裂様式を示す誘導体化試薬として下記構造式で表される化合物(以下、「COXA-OSu」と称することがある。)を用いて化合物を誘導体化し、誘導体化された化合物を分析する技術が提案されている(非特許文献1参照)。前記提案の技術によれば、アミノ酸やペプチドなどの生体試料中のアミンを定性・定量できる。
A technique has been proposed so far for the differential analysis of primary and secondary amines, which involves derivatizing a compound using a compound represented by the following structural formula (hereinafter sometimes referred to as "COXA-OSu") as a derivatizing reagent that shows a characteristic cleavage pattern for primary amines, and then analyzing the derivatized compound (see Non-Patent Document 1). The proposed technique makes it possible to qualitatively and quantitatively analyze amines in biological samples, such as amino acids and peptides.

Sakamoto et al., J Chromatogr A, 1585:131-137, 2019Sakamoto et al. , J Chromatogr A, 1585:131-137, 2019

本発明者らは、前記COXA-OSuについて検討したところ、誘導体化した化合物の安定性が十分とはいえないという問題があることを見出した。 The inventors have investigated the COXA-OSu and found that the stability of the derivatized compound is not sufficient.

本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、タンデム型質量分析計により1級アミン構造を識別することができ、かつ安定性に優れた1級アミン構造を有する化合物を誘導体化するための誘導体化試薬、前記誘導体化試薬に好適な化合物、タンデム型質量分析計により、化合物が1級アミン構造を有するか否かを分析する分析方法、並びにタンデム型質量分析計により、光学異性体が存在し、かつ1級アミン構造を有する化合物を分離及び/又は定量する分離及び/又は定量方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to solve the above-mentioned conventional problems and achieve the following objectives. That is, the present invention aims to provide a derivatization reagent for derivatizing a compound having a primary amine structure that can be identified by a tandem mass spectrometer and has excellent stability, a compound suitable for the derivatization reagent, an analytical method for analyzing whether a compound has a primary amine structure by a tandem mass spectrometer, and a separation and/or quantification method for separating and/or quantifying a compound having a primary amine structure and having optical isomers by a tandem mass spectrometer.

本発明者らは、前記目的を達成するべく鋭意検討を行った結果、4-イミダゾリジノン骨格を持つ構造式(1)で表される化合物(以下、「CIMA-OSu」と称することがある。)は、1級アミンと共有結合し、タンデム型質量分析計におけるマススペクトル上で、脱プロトン分子に対して、規則的なイオン(脱プロトン分子の質量電荷比(m/z)の値-43(×n)(nは1以上の整数を表す。)又は-194の値の質量電荷比)を生じること、1級アミン以外の2級アミン、フェノール性ヒドロキシ基などでは、前記規則的なイオンが生成されないこと、CIMA-OSuで誘導体化した化合物が非常に安定であることを知見した。 As a result of intensive research conducted by the inventors to achieve the above-mentioned object, they discovered that a compound having a 4-imidazolidinone skeleton and represented by structural formula (1) (hereinafter, sometimes referred to as "CIMA-OSu") is covalently bonded to a primary amine, and generates regular ions (mass-to-charge ratio (m/z) value of the deprotonated molecule is -43(×n) (n is an integer of 1 or more) or a mass-to-charge ratio value of -194) in the mass spectrum of a tandem mass spectrometer in response to deprotonated molecules, that the regular ions are not generated by secondary amines other than primary amines, phenolic hydroxyl groups, etc., and that compounds derivatized with CIMA-OSu are very stable.

本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 1級アミン構造を有する化合物を誘導体化するための誘導体化試薬であって、
下記構造式(1)
で表される化合物を含むことを特徴とする誘導体化試薬である。
<2> タンデム型質量分析計により、化合物が1級アミン構造を有するか否かを分析する方法であって、下記構造式(1)
で表される化合物を用いて試料中に含まれる1級アミン構造を有する化合物を誘導体化することを含むことを特徴とする分析方法である。
<3> タンデム型質量分析計により、光学異性体が存在し、かつ1級アミン構造を有する化合物を分離及び/又は定量する方法であって、下記構造式(1)
で表される化合物を用いて試料中に含まれる光学異性体が存在し、かつ1級アミン構造を有する化合物を誘導体化することを含むことを特徴とする分離及び/又は定量方法である。
<4> 下記構造式(1)
で表されることを特徴とする化合物である。
The present invention is based on the findings of the present inventors, and the means for solving the above problems are as follows.
<1> A derivatization reagent for derivatizing a compound having a primary amine structure, comprising:
The following structural formula (1)
The derivatization reagent is characterized by comprising a compound represented by the following formula:
<2> A method for analyzing whether a compound has a primary amine structure by using a tandem mass spectrometer, comprising:
The present invention relates to an analytical method comprising the step of: derivatizing a compound having a primary amine structure contained in a sample with a compound represented by the following formula:
<3> A method for separating and/or quantifying a compound having an optical isomer and a primary amine structure by using a tandem mass spectrometer, comprising:
The present invention relates to a method for separation and/or quantification, comprising the step of derivatizing a compound having a primary amine structure and containing an optical isomer contained in a sample, using a compound represented by the following formula:
<4> The following structural formula (1)
The compound is characterized by being represented by the following formula:

本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、タンデム型質量分析計により1級アミン構造を識別することができ、かつ安定性に優れた1級アミン構造を有する化合物を誘導体化するための誘導体化試薬、前記誘導体化試薬に好適な化合物、タンデム型質量分析計により、化合物が1級アミン構造を有するか否かを分析する分析方法、並びにタンデム型質量分析計により、光学異性体が存在し、かつ1級アミン構造を有する化合物を分離及び/又は定量する分離及び/又は定量方法を提供することができる。 The present invention can solve the above-mentioned problems in the past and achieve the above-mentioned object, and can provide a derivatization reagent for derivatizing a compound having a primary amine structure that can identify the primary amine structure using a tandem mass spectrometer and has excellent stability, a compound suitable for the derivatization reagent, an analytical method for analyzing whether a compound has a primary amine structure using a tandem mass spectrometer, and a separation and/or quantification method for separating and/or quantifying a compound having a primary amine structure and having optical isomers using a tandem mass spectrometer.

図1Aは、試験例1におけるSerを誘導体化した場合(CIMA-Ser)のマススペクトル(陽イオンモード)と開裂様式を示す図である。FIG. 1A shows the mass spectrum (positive ion mode) and cleavage pattern when Ser was derivatized (CIMA-Ser) in Test Example 1. 図1Bは、試験例1におけるProを誘導体化した場合(CIMA-Pro)のマススペクトル(陽イオンモード)と開裂様式を示す図である。FIG. 1B shows the mass spectrum (positive ion mode) and cleavage pattern when Pro was derivatized (CIMA-Pro) in Test Example 1. 図1Cは、試験例1におけるSerを誘導体化した場合(CIMA-Ser)のマススペクトル(陰イオンモード)と開裂様式を示す図である。FIG. 1C shows the mass spectrum (negative ion mode) and cleavage pattern when Ser was derivatized (CIMA-Ser) in Test Example 1. 図1Dは、試験例1におけるLysを誘導体化した場合(CIMA-Lys)のマススペクトル(陰イオンモード)と開裂様式を示す図である。FIG. 1D shows the mass spectrum (negative ion mode) and cleavage pattern when Lys was derivatized (CIMA-Lys) in Test Example 1. 図1Eは、試験例1におけるProを誘導体化した場合(CIMA-Pro)のマススペクトル(陰イオンモード)と開裂様式を示す図である。FIG. 1E shows the mass spectrum (negative ion mode) and cleavage pattern when Pro was derivatized (CIMA-Pro) in Test Example 1. 図1Fは、試験例1におけるN-メチルグリシンを誘導体化した場合(CIMA-N-メチルグリシン)のマススペクトル(陰イオンモード)と開裂様式を示す図である。FIG. 1F shows the mass spectrum (negative ion mode) and cleavage pattern of N-methylglycine derivatized (CIMA-N-methylglycine) in Test Example 1. 図2は、試験例2におけるタンデム型質量分析計により測定したマススペクトルを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a mass spectrum measured by a tandem mass spectrometer in Test Example 2. 図3Aは、試験例3-1における誘導体化したセリンの安定性を調べた結果を示す図である。FIG. 3A shows the results of investigating the stability of derivatized serine in Test Example 3-1. 図3Bは、試験例3-2における誘導体化したセリンの安定性を調べた結果を示す図である。FIG. 3B shows the results of investigating the stability of derivatized serine in Test Example 3-2. 図4Aは、試験例4においてDL-Serを誘導体化した場合の結果を示す図である。FIG. 4A shows the results when DL-Ser was derivatized in Test Example 4. 図4Aは、試験例4においてDL-Alaを誘導体化した場合の結果を示す図である。FIG. 4A shows the results when DL-Ala was derivatized in Test Example 4. 図4Cは、試験例4においてDL-Ile及びDL-Leuを誘導体化した場合の結果を示す図である。FIG. 4C shows the results when DL-Ile and DL-Leu were derivatized in Test Example 4.

(化合物)
本発明の化合物は、下記構造式(1)で表される化合物(CIMA-OSu)である。下記構造式(1)中の「*」は不斉炭素を表す。下記構造式(1)で表される化合物は、S体であってもよいし、R体であってもよいし、S体とR体とが混在していてもよい。
(Compound)
The compound of the present invention is a compound (CIMA-OSu) represented by the following structural formula (1). In the following structural formula (1), "*" represents an asymmetric carbon. The compound represented by the following structural formula (1) may be an S-form, an R-form, or a mixture of S-form and R-form.

前記構造式(1)で表される化合物の製造方法としては、特に制限はなく、公知の化学合成方法を適宜選択することができ、例えば、後述する〔実施例〕の項目に記載の方法などで製造することができる。
なお、後述する〔実施例〕の項目に記載の方法は一例である。また、化学合成における反応温度や反応時間などの反応条件や、用いる化合物及びその使用量、溶媒、精製方法などは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
The method for producing the compound represented by the structural formula (1) is not particularly limited, and a known chemical synthesis method can be appropriately selected. For example, the compound can be produced by the method described in the section [Examples] below.
The method described in the section of Examples below is merely an example. In addition, the reaction conditions such as reaction temperature and reaction time in chemical synthesis, the compounds to be used and their amounts, the solvent, the purification method, etc. are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.

得られた化合物が、前記構造式(1)で表される構造を有するか否かは、適宜選択した各種の分析方法により確認することができる。前記分析方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、質量分析法、紫外分光法、赤外分光法、プロトン核磁気共鳴分光法、炭素13核磁気共鳴分光法、元素分析法等の分析方法などが挙げられる。前記分析方法は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、前記各分析方法による測定値には、多少の誤差が生じることがあるが、当業者であれば、化合物が前記構造式(1)で表される構造を有することは容易に同定することが可能である。 Whether the obtained compound has the structure represented by the structural formula (1) can be confirmed by various analytical methods selected appropriately. The analytical method is not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose, and examples thereof include mass spectrometry, ultraviolet spectroscopy, infrared spectroscopy, proton nuclear magnetic resonance spectroscopy, carbon-13 nuclear magnetic resonance spectroscopy, elemental analysis, and the like. The analytical methods may be used alone or in combination of two or more. Note that the measured values obtained by each of the analytical methods may have some errors, but a person skilled in the art can easily identify that the compound has the structure represented by the structural formula (1).

前記構造式(1)で表される化合物の用途としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1級アミン構造を有する化合物を誘導体化するための誘導体化試薬として好適に用いることができる。 The use of the compound represented by the structural formula (1) is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but it can be suitably used as a derivatization reagent for derivatizing a compound having a primary amine structure.

(誘導体化試薬)
本発明の誘導体化試薬は、1級アミン構造を有する化合物を誘導体化するための誘導体化試薬であって、本発明の構造式(1)で表される化合物を少なくとも含み、必要に応じて更にその他の成分を含む。
(Derivatization Reagent)
The derivatization reagent of the present invention is a derivatization reagent for derivatizing a compound having a primary amine structure, and contains at least the compound represented by structural formula (1) of the present invention and further contains other components as necessary.

<構造式(1)で表される化合物>
前記構造式(1)で表される化合物は、上記した本発明の構造式(1)で表される化合物である。
前記構造式(1)で表される化合物の前記誘導体化試薬における量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記誘導体化試薬は、前記構造式(1)で表される化合物のみからなるものであってもよい。
<Compound represented by structural formula (1)>
The compound represented by the structural formula (1) is the compound represented by the structural formula (1) of the present invention described above.
The amount of the compound represented by the structural formula (1) in the derivatization reagent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. The derivatization reagent may consist of only the compound represented by the structural formula (1).

<その他の成分>
前記その他の成分としては、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記構造式(1)で表される化合物を溶解させるための溶媒などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アセトニトリルなどが挙げられる。
前記その他の成分の前記誘導体化試薬における量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<Other ingredients>
The other components are not particularly limited as long as they do not impair the effects of the present invention and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include a solvent for dissolving the compound represented by the structural formula (1). These may be used alone or in combination of two or more.
The solvent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the solvent include acetonitrile.
The amount of the other components in the derivatization reagent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.

前記誘導体化試薬は、前記構造式(1)で表される化合物と、必要に応じて前記その他の成分とを同一の容器内に含む態様であってもよいし、別々の容器に分け、使用時に混合する態様であってもよい。 The derivatization reagent may be in a form in which the compound represented by structural formula (1) and, if necessary, the other components are contained in the same container, or in a form in which they are separated into separate containers and mixed at the time of use.

本発明の誘導体化試薬によれば、後述する〔実施例〕の項目に示したように、24時間後も安定な誘導体を調製することができる。 As shown in the Examples section below, the derivatization reagent of the present invention can prepare a derivative that is stable even after 24 hours.

(分析方法)
本発明のタンデム型質量分析計により、化合物が1級アミン構造を有するか否かを分析する方法(以下、「分析方法」と称することがある。)は、誘導体化工程を少なくとも含み、分析工程、必要に応じて更にその他の工程を含む。
(Analysis Method)
The method for analyzing whether or not a compound has a primary amine structure using the tandem mass spectrometer of the present invention (hereinafter, may be referred to as the "analysis method") includes at least a derivatization step, an analysis step, and further includes other steps as necessary.

<誘導体化工程>
前記分析方法における誘導体化工程は、本発明の構造式(1)で表される化合物を用いて試料中に含まれる1級アミン構造を有する化合物を誘導体化する工程である。
<Derivatization step>
The derivatization step in the above-mentioned analytical method is a step of derivatizing a compound having a primary amine structure contained in a sample using the compound represented by structural formula (1) of the present invention.

前記試料としては、1級アミン構造を有する化合物が存在するか否かを分析しようとする試料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、生理活性物質、医薬品、アミノ酸やペプチドなどを含む生体試料などが挙げられる。 The sample is not particularly limited as long as it is a sample to be analyzed for the presence or absence of a compound having a primary amine structure, and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, the sample may be a biological sample containing a physiologically active substance, a pharmaceutical product, an amino acid, a peptide, etc.

前記誘導体化の反応における前記構造式(1)で表される化合物の使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、試料中に含まれ得る1級アミン構造に対して過剰量となるようにすることが好ましい。 The amount of the compound represented by the structural formula (1) used in the derivatization reaction is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but it is preferable to use an excess amount relative to the primary amine structures that may be contained in the sample.

前記誘導体化の反応においては、塩基を加えて反応させてもよい。
前記誘導体化の反応条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、室温(20℃程度)~60℃程度で5~120分間程度反応させるなどが挙げられる。本発明の構造式(1)で表される化合物によれば、例えば、室温で15分間以下という短時間で誘導体化の反応を完結することも可能である。
In the derivatization reaction, a base may be added to the reaction.
The reaction conditions for the derivatization are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, and examples thereof include reaction for about 5 to 120 minutes at room temperature (about 20° C.) to about 60° C. With the compound represented by structural formula (1) of the present invention, the derivatization reaction can be completed in a short time of, for example, 15 minutes or less at room temperature.

<分析工程>
前記分析方法における分析工程は、前記誘導体化した試料のマススペクトルをタンデム型質量分析計により分析する工程である。
<Analysis process>
The analysis step in the analysis method is a step of analyzing the mass spectrum of the derivatized sample by a tandem mass spectrometer.

前記タンデム型質量分析計としては、特に制限はなく、市販のタンデム型質量分析計を適宜選択することができる。前記タンデム型質量分析計は、液体クロマトグラフィーと組み合わせた装置(LC/MS/MS)であってもよい。 The tandem mass spectrometer is not particularly limited, and a commercially available tandem mass spectrometer can be appropriately selected. The tandem mass spectrometer may be a device combined with liquid chromatography (LC/MS/MS).

前記タンデム型質量分析計の測定条件としては、特に制限はなく、使用する装置の説明書などに基づいて適宜選択することができる。 There are no particular limitations on the measurement conditions for the tandem mass spectrometer, and they can be selected appropriately based on the instructions for the device being used.

-分析-
前記構造式(1)で表される化合物で試料を誘導体化すると、1級アミンと2級アミンで、マススペクトル上のイオンが異なるため、分子式が同じであっても、両物質(1級アミンと2級アミン)の区別がはっきりでき、化学構造の決定に有用である。
-analysis-
When a sample is derivatized with the compound represented by the structural formula (1), the ions in the mass spectrum are different between primary amines and secondary amines. Therefore, even if the molecular formula is the same, the two substances (primary amines and secondary amines) can be clearly distinguished, which is useful for determining the chemical structures.

前記分析工程では、マススペクトルを陽イオンモードで分析した際に、質量電荷比(m/z)が91のイオン(フラグメントイオンと称することがある)が存在する場合には、試料中に、1級アミノ基、2級アミノ基、フェノール性ヒドロキシ基、又は芳香族アミノ基を分子中に有する化合物が存在すると判断することができる。 In the analysis step, when an ion (sometimes called a fragment ion) with a mass-to-charge ratio (m/z) of 91 is present when the mass spectrum is analyzed in positive ion mode, it can be determined that the sample contains a compound having a primary amino group, a secondary amino group, a phenolic hydroxyl group, or an aromatic amino group in its molecule.

前記分析工程では、マススペクトルを陰イオンモードで分析した際に、脱プロトン分子([M-H])の質量電荷比(m/z)の値から-43(×n)(nは1以上の整数を表す。)、又は-194の質量電荷比(m/z)の値のイオンが存在する場合には、試料中に1級アミノ基を分子中に有する化合物が存在すると判断することができる。以下、脱プロトン分子の質量電荷比(m/z)の値から-43(×n)、又は-194の値の質量電荷比のことを、それぞれ「Δm/z 43(×n)」、「Δm/z 194」と称することがある。
また、「Δm/z 43×n」のイオンが検出された場合には、n個の1級アミノ基が存在すると判断することができる。
In the analysis step, when mass spectrum is analyzed in negative ion mode, if there are ions having a mass-to-charge ratio (m/z) value of -43(xn) (n represents an integer of 1 or more) or -194 from the mass-to-charge ratio (m/z) value of the deprotonated molecule ( [ M-H] - ), it can be determined that a compound having a primary amino group in the molecule is present in the sample. Hereinafter, mass-to-charge ratios of -43(xn) or -194 from the mass-to-charge ratio (m/z) value of the deprotonated molecule may be referred to as "Δm/z 43(xn)" and "Δm/z 194", respectively.
Furthermore, when an ion of "Δm/z 43×n" is detected, it can be determined that n primary amino groups are present.

以上のように、陽イオンモード及び陰イオンモードで共通して検出されたピークは1級アミンを表し、陽イオンモードでしか検出されなかったピークは1級アミンではないことを表す。 As described above, peaks detected in both positive ion mode and negative ion mode represent primary amines, and peaks detected only in positive ion mode represent non-primary amines.

<その他の工程>
前記分析方法におけるその他の工程としては、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
本発明の分析方法は、公知の他の分析方法と組み合わせて行うこともできる。
<Other processes>
Other steps in the analysis method are not particularly limited as long as they do not impair the effects of the present invention, and can be appropriately selected depending on the purpose.
The analytical method of the present invention can also be carried out in combination with other known analytical methods.

本発明の分析方法によれば、ごく微量の物質であっても、その化学構造(1級アミンの存在及びその1分子あたりの数)を確認、決定することができる。 The analytical method of the present invention makes it possible to confirm and determine the chemical structure (the presence and number of primary amines per molecule) of even very small amounts of a substance.

(分離及び/又は定量方法)
本発明のタンデム型質量分析計により、光学異性体が存在し、かつ1級アミン構造を有する化合物を分離及び/又は定量する方法(以下、「分離及び/又は定量方法」と称することがある。)は、誘導体化工程を少なくとも含み、分析工程、必要に応じて更にその他の工程を含む。
(Separation and/or Quantification Methods)
The method for separating and/or quantifying a compound having a primary amine structure and containing optical isomers by using a tandem mass spectrometer of the present invention (hereinafter, sometimes referred to as a "separation and/or quantification method") includes at least a derivatization step, an analysis step, and further includes other steps as necessary.

<誘導体化工程>
前記分離及び/又は定量方法における誘導体化工程は、本発明の構造式(1)で表される化合物を用いて試料中に含まれる光学異性体が存在し、かつ1級アミン構造を有する化合物を誘導体化する工程である。
前記分離及び/又は定量方法における誘導体化工程は、上記した本発明の分析方法における誘導体化工程と同様にして行うことができる。
<Derivatization step>
The derivatization step in the separation and/or quantification method is a step of derivatizing a compound having an optical isomer and a primary amine structure contained in a sample, using the compound represented by structural formula (1) of the present invention.
The derivatization step in the separation and/or quantification method can be carried out in the same manner as the derivatization step in the above-mentioned analysis method of the present invention.

<分析工程>
前記分離及び/又は定量方法における分析工程は、前記誘導体化した試料のマススペクトルをタンデム型質量分析計により分析する工程である。
<Analysis process>
The analysis step in the separation and/or quantification method is a step of analyzing the mass spectrum of the derivatized sample by a tandem mass spectrometer.

前記タンデム型質量分析計及びその測定条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、上記した本発明の分析方法の項目に記載したものと同様とすることができる。 There are no particular limitations on the tandem mass spectrometer and its measurement conditions, and they can be appropriately selected depending on the purpose. For example, they can be the same as those described in the above section on the analysis method of the present invention.

-分析-
上記したように前記構造式(1)で表される化合物は、4-イミダゾリジノン骨格に不斉炭素を1つ有している。そのため、後述する〔実施例〕の項目に示したように、前記構造式(1)で表される化合物を用いて、光学異性体が存在し、かつ1級アミン構造を有する化合物を誘導体化し、質量分析計による分析に適用することで、光学異性体の分離・定量をすることができる。
-analysis-
As described above, the compound represented by the structural formula (1) has one asymmetric carbon in the 4-imidazolidinone skeleton. Therefore, as shown in the section of [Examples] described later, the compound represented by the structural formula (1) can be used to derivatize a compound having an optical isomer and a primary amine structure, and the derivatized compound can be subjected to analysis by a mass spectrometer, whereby the optical isomers can be separated and quantified.

<その他の工程>
前記分離及び/又は定量方法におけるその他の工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、上記した本発明の分析方法におけるその他の工程と同様にして行うことができる。
本発明の分離及び/又は定量方法は、公知の他の分離及び/又は定量方法と組み合わせて行うこともできる。
<Other processes>
The other steps in the separation and/or quantification method are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, the other steps can be performed in the same manner as the other steps in the above-mentioned analysis method of the present invention.
The separation and/or quantification method of the present invention can also be carried out in combination with other known separation and/or quantification methods.

本発明の分離及び/又は定量方法によれば、ごく微量の物質であっても、光学異性体の分離・定量をすることができる。 The separation and/or quantification method of the present invention makes it possible to separate and quantify optical isomers even when using very small amounts of a substance.

以下に本発明の製造例及び試験例を説明するが、本発明は、これらの製造例及び試験例に何ら限定されるものではない。 The following describes manufacturing and test examples of the present invention, but the present invention is not limited to these manufacturing and test examples.

(製造例1:(S)-CIMA-OSuの製造)
<(4S)-3-[(ベンジルオキシ)カルボニル]-5-オキソ-1,3-オキサゾリジン-4-イル)酢酸の合成>
N-ベンジルオキシカルボニル-L-アスパラギン酸(2.50g、9.75mmol)、パラホルムアルデヒド(5当量)、及びp-トルエンスルホン酸一水和物(触媒量)をトルエン(50mL)に懸濁し、ディーンスターク装置を用いて生成する水を共沸除去しながら、3時間加熱還流した。続いて、反応溶液を分液漏斗に移し、5%炭酸水素ナトリウム水溶液(50mL×2)へ抽出した。水層を35%塩酸を添加して約pH1.0に調整した。生成物を酢酸エチル(50mL×2)に抽出し、得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、乾燥剤をろ過後、溶媒を減圧留去した。得られた油状物を熱トルエンに溶解し、溶液を室温に冷却すると、白色の固体が沈殿した。固体をろ過し、減圧下で乾燥させて、(4S)-3-[(ベンジルオキシ)カルボニル]-5-オキソ-1,3-オキサゾリジン-4-イル)酢酸を得た(2.18g、7.81mmol、80%)。
(Production Example 1: Production of (S)-CIMA-OSu)
<Synthesis of (4S)-3-[(benzyloxy)carbonyl]-5-oxo-1,3-oxazolidin-4-yl)acetic acid>
N-benzyloxycarbonyl-L-aspartic acid (2.50 g, 9.75 mmol), paraformaldehyde (5 equivalents), and p-toluenesulfonic acid monohydrate (catalytic amount) were suspended in toluene (50 mL) and heated under reflux for 3 hours while azeotropically removing the water produced using a Dean-Stark apparatus. The reaction solution was then transferred to a separatory funnel and extracted into a 5% aqueous sodium bicarbonate solution (50 mL x 2). The aqueous layer was adjusted to about pH 1.0 by adding 35% hydrochloric acid. The product was extracted into ethyl acetate (50 mL x 2), and the resulting organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate. After filtering the drying agent, the solvent was distilled off under reduced pressure. The resulting oil was dissolved in hot toluene, and the solution was cooled to room temperature, whereupon a white solid precipitated. The solid was filtered and dried under vacuum to give (4S)-3-[(benzyloxy)carbonyl]-5-oxo-1,3-oxazolidin-4-yl)acetic acid (2.18 g, 7.81 mmol, 80%).

<(4S)-3-(((ベンジルオキシ)カルボニル)アミノ)-4-(メチルアミノ)-4-オキソブタン酸の合成>
(4S)-3-[(ベンジルオキシ)カルボニル]-5-オキソ-1,3-オキサゾリジン-4-イル)酢酸(1.55g、5.55mmol)をメチルアミン-エタノール溶液(約2M、10mL)に溶解し、室温で一晩撹拌した。反応液を酢酸エチル(100mL)で希釈し、分液漏斗に移した。生成物を5%炭酸水素ナトリウム水溶液(50mL)に抽出し、水層を35%塩酸を添加して約pH1.0に調整した。生成物を酢酸エチル(50mL×2)に抽出し、得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、乾燥剤をろ過後、溶媒を減圧留去した。得られた粗生成物を水で再結晶して白色固体(4S)-3-(((ベンジルオキシ)カルボニル)アミノ)-4-(メチルアミノ)-4-オキソブタン酸(774mg、2.78mmol、50%)を得た。
<Synthesis of (4S)-3-(((benzyloxy)carbonyl)amino)-4-(methylamino)-4-oxobutanoic acid>
(4S)-3-[(benzyloxy)carbonyl]-5-oxo-1,3-oxazolidin-4-yl)acetic acid (1.55 g, 5.55 mmol) was dissolved in a methylamine-ethanol solution (about 2 M, 10 mL) and stirred at room temperature overnight. The reaction solution was diluted with ethyl acetate (100 mL) and transferred to a separatory funnel. The product was extracted into a 5% aqueous sodium hydrogen carbonate solution (50 mL), and the aqueous layer was adjusted to about pH 1.0 by adding 35% hydrochloric acid. The product was extracted into ethyl acetate (50 mL x 2), and the resulting organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, and the drying agent was filtered, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The resulting crude product was recrystallized with water to obtain a white solid (4S)-3-(((benzyloxy)carbonyl)amino)-4-(methylamino)-4-oxobutanoic acid (774 mg, 2.78 mmol, 50%).

<(4S)-2-(3-((ベンジルオキシ)カルボニル)-1-メチル-5-オキソイミダゾリジン-4-イル)酢酸の合成>
(4S)-3-(((ベンジルオキシ)カルボニル)アミノ)-4-(メチルアミノ)-4-オキソブタン酸(79.2mg、0.283mmol)、パラホルムアルデヒド(2当量)、p-トルエンスルホン酸一水和物(触媒量)をトルエン(25mL)に懸濁し、ディーンスターク装置を用いて生成する水を共沸除去しながら、3時間加熱還流した。生成物を5%炭酸水素ナトリウム水溶液(50mL)に抽出し、水層を35%塩酸を添加して約pH1.0に調整した。生成物を酢酸エチル(50mL×2)に抽出し、得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、乾燥剤をろ過後、溶媒を減圧留去した。粗生成物のトルエン溶液を-18℃に冷却で白色固体が析出した。固体をろ取して、(4S)-2-(3-((ベンジルオキシ)カルボニル)-1-メチル-5-オキソイミダゾリジン-4-イル)酢酸を白色固体として得た(139mg、0.476mmol、48%)。
<Synthesis of (4S)-2-(3-((benzyloxy)carbonyl)-1-methyl-5-oxoimidazolidin-4-yl)acetic acid>
(4S)-3-(((benzyloxy)carbonyl)amino)-4-(methylamino)-4-oxobutanoic acid (79.2 mg, 0.283 mmol), paraformaldehyde (2 equivalents), and p-toluenesulfonic acid monohydrate (catalytic amount) were suspended in toluene (25 mL) and heated under reflux for 3 hours while azeotropically removing the water generated using a Dean-Stark apparatus. The product was extracted into a 5% aqueous sodium hydrogen carbonate solution (50 mL), and the aqueous layer was adjusted to about pH 1.0 by adding 35% hydrochloric acid. The product was extracted into ethyl acetate (50 mL x 2), and the resulting organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate. After filtering the desiccant, the solvent was distilled off under reduced pressure. The toluene solution of the crude product was cooled to -18°C, and a white solid precipitated. The solid was collected by filtration to give (4S)-2-(3-((benzyloxy)carbonyl)-1-methyl-5-oxoimidazolidin-4-yl)acetic acid as a white solid (139 mg, 0.476 mmol, 48%).

<(S)-CIMA-OSuの合成>
(4S)-2-(3-((ベンジルオキシ)カルボニル)-1-メチル-5-オキソイミダゾリジン-4-イル)酢酸(139mg、0.476mmol)、N-ヒドロキシコハク酸イミド(123mg、1.07mmol)、及び1-(3-ジメチルアミノプロピル)-3-エチルカルボジイミド塩酸塩(115mg、0.600mmol)をアセトニトリル(10mL)に溶解し、室温で一晩撹拌した。反応混合物を酢酸エチル(50mL)で希釈し、0.5M塩酸(50mL)、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(50mL)、及び飽和塩化ナトリウム水溶液(50mL)で洗浄した。得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、乾燥剤をろ過後、溶媒を減圧留去し、ベンジル(S)-5-(2-((2,5-ジオキソピロリジン-1-イル)オキシ)-2-オキソエチル)-3-メチル-4-オキソイミダゾリジン-1-カルボキシレート((S)-CIMA-OSu)を得た(149mg、0.383mmol、80%)。なお、同定データは、下記のとおりであった。
H-NMR(400MHz; CDCl): 7.59-7.14(m, 5H, Ar-H), 5.48-4.95(m, 2H, OCHPh), 4.91-4.70(m, 2H, 2-CH), 4.51-4.22(m, 1H, α-CH), 3.66-3.18(m, 2H, β-CH), 3.09-2.89(m, 3H, NCH), 2.85-2.54(m, 4H, OSu-H),
m/z[M+H]: 390.12963(calcd.: 390.13012)
<Synthesis of (S)-CIMA-OSu>
(4S)-2-(3-((benzyloxy)carbonyl)-1-methyl-5-oxoimidazolidin-4-yl)acetic acid (139 mg, 0.476 mmol), N-hydroxysuccinimide (123 mg, 1.07 mmol), and 1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide hydrochloride (115 mg, 0.600 mmol) were dissolved in acetonitrile (10 mL) and stirred at room temperature overnight. The reaction mixture was diluted with ethyl acetate (50 mL) and washed with 0.5 M hydrochloric acid (50 mL), saturated aqueous sodium bicarbonate solution (50 mL), and saturated aqueous sodium chloride solution (50 mL). The obtained organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, the drying agent was filtered off, and the solvent was then evaporated under reduced pressure to obtain benzyl (S)-5-(2-((2,5-dioxopyrrolidin-1-yl)oxy)-2-oxoethyl)-3-methyl-4-oxoimidazolidine-1-carboxylate ((S)-CIMA-OSu) (149 mg, 0.383 mmol, 80%). The identification data was as follows:
1H -NMR (400MHz; CDCl 3 ): 7.59-7.14 (m, 5H, Ar-H 5 ), 5.48-4.95 (m, 2H, OCH 2 Ph), 4.91-4.70 (m, 2H, 2-CH 2 ), 4.51-4.22 (m, 1H, α-CH), 3.66-3.18 (m, 2H, β-CH 2 ), 3.09-2.89 (m, 3H, NCH 3 ), 2.85-2.54 (m, 4H, OSu-H 4 ),
m/z [M+H] + : 390.12963 (calcd.: 390.13012)

(製造例2:(R)-CIMA-OSuの製造)
出発原料としてN-ベンジルオキシカルボニル-D-アスパラギン酸を用いた以外は製造例1と同様の方法で、(R)-CIMA-OSuを製造し、同定した。
(Production Example 2: Production of (R)-CIMA-OSu)
(R)-CIMA-OSu was produced and identified in the same manner as in Production Example 1, except that N-benzyloxycarbonyl-D-aspartic acid was used as the starting material.

(試験例1)
<前処理(誘導体化工程)>
10mM アミノ酸(Ser(1級アミン)、Pro(2級アミン)、Lys(1級アミン)、又はN-メチルグリシン(2級アミン))溶液10μL、30mM N,N-ジメチルアミノピリジン-アセトニトリル溶液10μL、20mM (S)-CIMA-OSu-アセトニトリル溶液10μLを混合し、60℃で60分間静置した。
その後、ギ酸/水/アセトニトリル混合液(1:50:50)170μLを加え反応停止したものを測定試料とした(カラムを通さず直接MSへ導入)。
(Test Example 1)
<Pretreatment (derivatization step)>
10 μL of a 10 mM amino acid (Ser (primary amine), Pro (secondary amine), Lys (primary amine), or N-methylglycine (secondary amine)) solution, 10 μL of a 30 mM N,N-dimethylaminopyridine-acetonitrile solution, and 10 μL of a 20 mM (S)-CIMA-OSu-acetonitrile solution were mixed and allowed to stand at 60° C. for 60 minutes.
Thereafter, 170 μL of a mixture of formic acid/water/acetonitrile (1:50:50) was added to stop the reaction, and the resultant was used as a measurement sample (directly introduced into the MS without passing through a column).

<質量分析計(MS)測定条件>
装置 : LCMS-8040(トリプル四重極型LC/MS/MSシステム、株式会社島津製作所)
イオン源 : エレクトロスプレーイオン化(ESI)
測定モード : プロダクトイオンスキャン m/z[M+H]>50-1000
コリジョンエネルギー : 陽イオンモード-30V、陰イオンモード20V
<Mass spectrometer (MS) measurement conditions>
Apparatus: LCMS-8040 (triple quadrupole LC/MS/MS system, Shimadzu Corporation)
Ion source: Electrospray ionization (ESI)
Measurement mode: Product ion scan m/z [M+H] + >50-1000
Collision energy: Positive ion mode -30V, negative ion mode 20V

<結果>
結果を図1Aから1Fに示す。図1A及び1Bは陽イオンモードで測定した結果を示し(図1A:Ser、図1B:Pro)、図1Cから1Fは陰イオンモードで測定した結果を示す(図1C:Ser、図1D:Lys、図1E:Pro、図1F:N-メチルグリシン)。図1Aから1Fのグラフの横の図は、誘導体化した化合物の開裂様式の模式図である。
<Results>
The results are shown in Figures 1A to 1F. Figures 1A and 1B show the results measured in positive ion mode (Figure 1A: Ser, Figure 1B: Pro), and Figures 1C to 1F show the results measured in negative ion mode (Figure 1C: Ser, Figure 1D: Lys, Figure 1E: Pro, Figure 1F: N-methylglycine). The figures next to the graphs in Figures 1A to 1F are schematic diagrams of the cleavage patterns of the derivatized compounds.

図1A及び1Bに示したように、陽イオンモードでCIMA-OSuで誘導体化されたアミンの誘導体を分析した場合には、1級アミン及び2級アミンで、質量電荷比(m/z)が91のフラグメントイオンが共通して検出された。
この結果から、陽イオンモードで測定した場合において、質量電荷比(m/z)が91のフラグメントイオンが検出された場合には、試料中に1級アミノ基又は2級アミノ基などのCIMA-OSuで誘導体化される官能基を有する化合物が存在すると判断することができる。
As shown in Figures 1A and 1B, when the amine derivatives derivatized with CIMA-OSu were analyzed in the positive ion mode, a common fragment ion with a mass-to-charge ratio (m/z) of 91 was detected for both primary and secondary amines.
From these results, when a fragment ion with a mass-to-charge ratio (m/z) of 91 is detected in the positive ion mode, it can be determined that a compound having a functional group that can be derivatized with CIMA-OSu, such as a primary amino group or a secondary amino group, is present in the sample.

図1C及び1Dに示したように、陰イオンモードでCIMA-OSuで誘導体化された1級アミンの誘導体を分析した場合は、4-イミダゾリジノン骨格が開裂したプロダクトイオンが生成し、脱プロトン分子の質量電荷比(m/z)の値との差(Δm/z)が、194又は43(×n)のフラグメントイオンが検出された。
この結果から、Δm/zが194又は43(×n)のフラグメントイオンが検出された合には、測定した試料が、1級アミン構造を有する化合物であると判断することができ、また、Δm/zが43×nのフラグメントイオンの存在から、分子内の1級アミンの個数(n)を明らかにすることができる。
As shown in Figures 1C and 1D, when a primary amine derivative derivatized with CIMA-OSu was analyzed in the negative ion mode, product ions were generated by cleavage of the 4-imidazolidinone skeleton, and fragment ions with mass-to-charge ratio (m/z) differences (Δm/z) of 194 or 43 (×n) from the deprotonated molecule were detected.
From these results, when a fragment ion with Δm/z of 194 or 43 (×n) is detected, it can be determined that the measured sample is a compound having a primary amine structure, and further, the presence of a fragment ion with Δm/z of 43×n can reveal the number (n) of primary amines in the molecule.

図1E及び1Fに示したように、陰イオンモードでCIMA-OSuで誘導体化された2級アミンの誘導体を分析した場合は、脱プロトン分子([M-H])の質量電荷比(m/z)との差(Δm/z)が、194又は43のフラグメントイオンは検出されなかった(4-イミダゾリジノン骨格が開裂しない)。
この結果から、Δm/zが194又は43のフラグメントイオンが検出されない場合には、測定した試料が、1級アミン構造を有する化合物ではないと判断できる。なお、陰イオンモードでCIMA-OSuで誘導体化された2級アミンの誘導体を分析した場合は、Δm/zが108(×n)(nは1以上の整数を表す)のフラグメントイオンが検出される。
As shown in Figures 1E and 1F, when secondary amine derivatives derivatized with CIMA-OSu were analyzed in the negative ion mode, no fragment ions with a mass-to-charge ratio (m/z) difference (Δm/z) of 194 or 43 from that of the deprotonated molecule ([M−H] ) were detected (the 4-imidazolidinone skeleton was not cleaved).
From this result, if no fragment ion with Δm/z of 194 or 43 is detected, it can be determined that the measured sample is not a compound having a primary amine structure. When a secondary amine derivative derivatized with CIMA-OSu is analyzed in the negative ion mode, a fragment ion with Δm/z of 108(×n) (n is an integer of 1 or more) is detected.

(試験例2:食品中のアミノ酸の探索的分析)
<試料の調製(誘導体化工程)>
約50mgの味噌を秤量し、水(1.0mL/50mg味噌)を加えて懸濁し、65℃、15分間加熱した。次に、不溶性成分を遠心分離した後、上清を10μL採り、水で10倍に希釈した。希釈液10μLを30mM N,N-ジメチルアミノピリジン(塩基触媒)-アセトニトリル溶液10μL、20mM (R)-CIMA-OSu-アセトニトリル溶液10μLと混合し、室温で15分間静置した。
続いて、ギ酸/アセトニトリル混合液(1:1000)1mLを加え反応を停止し、ギ酸/アセトニトリル混合液(1:1000)で予めコンディショニングした陰イオン交換型固相抽出剤(InertSepNH(50mg/1mL)へ添加した。次に、洗浄(ギ酸/アセトニトリル混合液(1:1000)1mL)及び溶出(ギ酸/メタノール/水混合液(5:30:70)、200μL)を行い、溶出した液をLC-MSで分析した。
(Test Example 2: Exploratory analysis of amino acids in food)
<Sample preparation (derivatization step)>
Approximately 50 mg of miso was weighed out, suspended in water (1.0 mL/50 mg miso), and heated at 65°C for 15 minutes. Next, the insoluble components were centrifuged, and 10 μL of the supernatant was taken and diluted 10-fold with water. 10 μL of the diluted solution was mixed with 10 μL of 30 mM N,N-dimethylaminopyridine (base catalyst)-acetonitrile solution and 10 μL of 20 mM (R)-CIMA-OSu-acetonitrile solution, and allowed to stand at room temperature for 15 minutes.
Subsequently, 1 mL of a formic acid/acetonitrile mixture (1:1000) was added to stop the reaction, and the mixture was added to an anion exchange solid phase extractant (InertSepNH 2 (50 mg/1 mL)) that had been preconditioned with a formic acid/acetonitrile mixture (1:1000). Next, washing (1 mL of a formic acid/acetonitrile mixture (1:1000)) and elution (200 μL of a formic acid/methanol/water mixture (5:30:70)) were performed, and the eluted solution was analyzed by LC-MS.

<<測定条件>>
-液体クロマトグラフィー(LC)条件-
分離固定相としてユニゾンUK-C8(2.0mm×150mm、3.0μm)(Imtakt Corporation)を使用し、移動相は、[A]ギ酸/メタノール/水(3:200:800)、及び、[B]ギ酸/アセトニトリル(3:1000)の2液によるグラジエント溶出を採用した。
[B]の割合 : 0%(0~20分)、0~15%(20~25分)、15%(25~30分)、15~25%(30~35分)、25%(35~40分)、40%(40.01~45分)、100%(45.01~50分)、0%(50.01~60分)
カラム恒温槽温度 : 35℃
流速 : 0.3mL/分間
<<Measurement conditions>>
-Liquid chromatography (LC) conditions-
The separation stationary phase used was Unison UK-C8 (2.0 mm × 150 mm, 3.0 μm) (Imtakt Corporation), and the mobile phase used was gradient elution with two liquids: [A] formic acid/methanol/water (3:200:800) and [B] formic acid/acetonitrile (3:1000).
[B] ratio: 0% (0-20 min), 0-15% (20-25 min), 15% (25-30 min), 15-25% (30-35 min), 25% (35-40 min), 40% (40.01-45 min), 100% (45.01-50 min), 0% (50.01-60 min)
Column thermostat temperature: 35°C
Flow rate: 0.3 mL/min

-MS測定条件-
装置 : Q Exactive(ハイブリッド四重極-オービトラップ質量分析計LC/MS/MSシステム、Thermo Scientific)
イオン源 : ESI
測定モード : data-dependent MS/MS
-MS measurement conditions-
Equipment: Q Exactive (hybrid quadrupole-orbitrap mass spectrometer LC/MS/MS system, Thermo Scientific)
Ion source: ESI
Measurement mode: data-dependent MS/MS

<結果>
結果を図2に示す。図2中、上段は陽イオンモードの結果(質量電荷比m/zが91のイオンを検出)を示し、下段は陰イオンモードの結果(脱プロトン分子の質量電荷比の値-194の質量電荷比(Δm/zが194)のイオンを検出)を示す。
図2の上段に示したように、陽イオンモードでは複数のピークが検出され、味噌には、様々な種類のアミンのようにCIMA-OSuと反応する物質が含まれていることが明らかになった。
また、図2の下段に示したように、陰イオンモードでは1級アミン誘導体と推察されるピークのみが検出され、2級アミン誘導体などと思われるピークは検出されなかった。
図2の上段及び下段の比較、並びに各ピークのマススペクトルから分子を推定することで、本発明の誘導体化試薬を用いると、全イオン(図2の上段)の中から試料中の1級アミン構造を有する化合物(図2の上段及び下段で共通して検出されたピーク)を検出することができ、試料中の化合物のアミンの級数を識別し、定性できることが確認された。そのため、本発明の誘導体化試薬は、ヒト血清などの生体試料や食品試料への適用も期待できる。
<Results>
The results are shown in Figure 2. In Figure 2, the upper part shows the results in positive ion mode (ions with a mass-to-charge ratio m/z of 91 were detected), and the lower part shows the results in negative ion mode (ions with a mass-to-charge ratio of 194 (Δm/z is 194) that is the mass-to-charge ratio of the deprotonated molecule).
As shown in the upper part of Figure 2, multiple peaks were detected in the positive ion mode, revealing that miso contains substances that react with CIMA-OSu, such as various types of amines.
Moreover, as shown in the lower part of FIG. 2, in the negative ion mode, only peaks presumed to be primary amine derivatives were detected, and no peaks thought to be secondary amine derivatives, etc. were detected.
By comparing the upper and lower panels of Figure 2 and estimating the molecules from the mass spectra of each peak, it was confirmed that the use of the derivatization reagent of the present invention makes it possible to detect compounds having a primary amine structure in a sample (peaks commonly detected in the upper and lower panels of Figure 2) from among all ions (upper panel of Figure 2), and to identify and qualitatively characterize the amine series of compounds in a sample. Therefore, the derivatization reagent of the present invention is expected to be applicable to biological samples such as human serum and food samples.

(試験例3)
<試験例3-1>
<<前処理(誘導体化工程)>>
100μM DL-アミノ酸混合溶液(各100μM)10μL、30mM N,N-ジメチルアミノピリジン-アセトニトリル溶液10μLと、20mM (R)-CIMA-OSu-アセトニトリル溶液10μLを混合し、室温で15分間静置した。
続いて、ギ酸/アセトニトリル混合液(1:1000)1mLを加え反応を停止し、ギ酸/アセトニトリル混合液(1:1000)で予めコンディショニングした陰イオン交換型固相抽出剤(InertSepNH(50mg/1mL)へ添加した。次に、洗浄(ギ酸/アセトニトリル混合液(1:1000)1mL)及び溶出(ギ酸/メタノール/水混合液(5:30:70)、200μL)を行い、溶出した液を測定試料とした。
(Test Example 3)
<Test Example 3-1>
<<Pretreatment (derivatization step)>>
10 μL of a 100 μM DL-amino acid mixed solution (100 μM each), 10 μL of a 30 mM N,N-dimethylaminopyridine-acetonitrile solution, and 10 μL of a 20 mM (R)-CIMA-OSu-acetonitrile solution were mixed and allowed to stand at room temperature for 15 minutes.
Next, 1 mL of a formic acid/acetonitrile mixture (1:1000) was added to stop the reaction, and the mixture was added to an anion exchange solid phase extraction agent (InertSepNH 2 (50 mg/1 mL)) that had been preconditioned with a formic acid/acetonitrile mixture (1:1000). Next, washing (1 mL of a formic acid/acetonitrile mixture (1:1000)) and elution (200 μL of a formic acid/methanol/water mixture (5:30:70)) were performed, and the eluted liquid was used as the measurement sample.

<<測定条件>>
-LC条件-
分離固定相としてユニゾンUK-C8(2.0mm×150mm、3.0μm)(Imtakt Corporation)を使用し、移動相は、[A]ギ酸/メタノール/水(3:200:800)、及び、[B]ギ酸/アセトニトリル(3:1000)の2液によるグラジエント溶出を採用した。
[B]の割合 : 0%(0~20分)、0~15%(20~25分)、15%(25~30分)、15~25%(30~35分)、25%(35~40分)、40%(40.01~45分)、100%(45.01~50分)、0%(50.01~60分)
カラム恒温槽温度 : 35℃
流速 : 0.3mL/分間
<<Measurement conditions>>
--LC conditions--
The separation stationary phase used was Unison UK-C8 (2.0 mm × 150 mm, 3.0 μm) (Imtakt Corporation), and the mobile phase used was gradient elution with two liquids: [A] formic acid/methanol/water (3:200:800) and [B] formic acid/acetonitrile (3:1000).
[B] ratio: 0% (0-20 min), 0-15% (20-25 min), 15% (25-30 min), 15-25% (30-35 min), 25% (35-40 min), 40% (40.01-45 min), 100% (45.01-50 min), 0% (50.01-60 min)
Column thermostat temperature: 35°C
Flow rate: 0.3 mL/min

-MS測定条件-
装置 : LCMS-8040(トリプル四重極型LC/MS/MSシステム、株式会社島津製作所)
イオン源 : ESI
測定モード : 多重反応モニタリング(MRM) m/z[M+H]>91.1
同一試料を24回(1時間/測定)連続分析した。
-MS measurement conditions-
Apparatus: LCMS-8040 (triple quadrupole LC/MS/MS system, Shimadzu Corporation)
Ion source: ESI
Measurement mode: multiple reaction monitoring (MRM) m/z [M+H] + >91.1
The same sample was analyzed 24 times consecutively (1 hour/measurement).

<試験例3-2>
誘導体化試薬として、「Sakamoto et al., J Chromatogr A, 1585:131-137, 2019」に記載の下記構造式で表される化合物((R)-COXA-OSu)を前記文献に記載の方法で製造した。
<Test Example 3-2>
As a derivatization reagent, a compound (R)-COXA-OSu) represented by the following structural formula described in "Sakamoto et al., J Chromatogr A, 1585:131-137, 2019" was prepared by the method described in the above document.

<<前処理(誘導体化工程)及び測定条件>>
試験例3-1における(R)-CIMA-OSu-アセトニトリル溶液を(R)-COXA-OSu-アセトニトリル溶液に代えた以外は、試験例3-1と同様にして前処理及び測定を行った。
<<Pretreatment (derivatization process) and measurement conditions>>
Pretreatment and measurement were carried out in the same manner as in Test Example 3-1, except that the (R)-CIMA-OSu-acetonitrile solution in Test Example 3-1 was replaced with an (R)-COXA-OSu-acetonitrile solution.

<結果>
試験例3-1の結果を図3Aに、試験例3-2の結果を図3Bに示す。なお、データは、L-Serの結果を抜粋して示した。
図3A及び3Bに示したように、従来の誘導体化試薬でセリンを誘導体化した試験例3-2では誘導体の安定性が欠けていたのに対し、本発明の誘導体化試薬でセリンを誘導体化した試験例3-1では、誘導体の面積の経時的減少はほとんど見られず、安定性に優れたものであることが確認された。
<Results>
The results of Test Example 3-1 are shown in Figure 3A, and the results of Test Example 3-2 are shown in Figure 3B. Note that the data shown is an excerpt of the results for L-Ser.
As shown in Figures 3A and 3B, in Test Example 3-2 in which serine was derivatized with a conventional derivatization reagent, the derivative lacked stability, whereas in Test Example 3-1 in which serine was derivatized with the derivatization reagent of the present invention, almost no decrease in the area of the derivative over time was observed, demonstrating excellent stability.

一般的な高速液体クロマトグラフィー装置を用いた分析は、一測定当たり数分~数十分要するが、一度に多数の検体を連続分析するため、試料調製直後から分析が始まるまでに時間差が生じる。この間に誘導体化した化合物の分解が起きると、測定待ち時間が長い検体と短い検体との間の測定結果の差が生じてしまうため、誘導体の不安定性は分析の再現性を著しく損なうことになる。また、極微量の成分の場合、重要な物質であっても、経時的分解があれば、検出できなくなる恐れがある。
上記した結果から明らかなように、本発明の構造式(1)で表される化合物で誘導体化した場合には、従来の誘導体化試薬で誘導体化した場合と比べて、顕著に安定性が優れるため、安定性が劣ることによる問題を低減することができる。
Analysis using a general high performance liquid chromatography device requires several minutes to several tens of minutes per measurement, but because many samples are analyzed continuously at once, there is a time lag between immediately after sample preparation and the start of analysis. If the derivatized compound decomposes during this time, a difference in the measurement results will occur between samples with long measurement waiting times and those with short measurement waiting times, so the instability of the derivatives significantly impairs the reproducibility of the analysis. In addition, in the case of extremely small amounts of components, even important substances may not be detectable if they decompose over time.
As is clear from the above results, when derivatized with the compound represented by structural formula (1) of the present invention, the stability is remarkably superior to that when derivatized with a conventional derivatization reagent, and therefore problems due to poor stability can be reduced.

(試験例4)
<前処理(誘導体化工程)>
100μM DL-アミノ酸混合溶液(各100μM、アミノ酸の種類は、Ser、Ala、又はIle及びLeu)10μL、30mM N,N-ジメチルアミノピリジン-アセトニトリル溶液10μL、20mM (R)-CIMA-OSu-アセトニトリル溶液10μLを混合し、室温で15分間静置した。
続いて、ギ酸/アセトニトリル混合液(1:1000)1mLを加え反応を停止し、ギ酸/アセトニトリル混合液(1:1000)で予めコンディショニングした陰イオン交換型固相抽出剤(InertSepNH(50mg/1mL)へ添加した。次に、洗浄(ギ酸/アセトニトリル混合液(1:1000)1mL)及び溶出(ギ酸/メタノール/水混合液(5:30:70)、200μL)を行い、溶出した液を測定試料とした。
(Test Example 4)
<Pretreatment (derivatization step)>
10 μL of a 100 μM DL-amino acid mixed solution (100 μM each, amino acid types are Ser, Ala, or Ile and Leu), 10 μL of a 30 mM N,N-dimethylaminopyridine-acetonitrile solution, and 10 μL of a 20 mM (R)-CIMA-OSu-acetonitrile solution were mixed and allowed to stand at room temperature for 15 minutes.
Next, 1 mL of a formic acid/acetonitrile mixture (1:1000) was added to stop the reaction, and the mixture was added to an anion exchange solid phase extraction agent (InertSepNH 2 (50 mg/1 mL)) that had been preconditioned with a formic acid/acetonitrile mixture (1:1000). Next, washing (1 mL of a formic acid/acetonitrile mixture (1:1000)) and elution (200 μL of a formic acid/methanol/water mixture (5:30:70)) were performed, and the eluted liquid was used as the measurement sample.

<測定条件>
<<液体クロマトグラフィー(LC)条件>>
分離固定相としてユニゾンUK-C8(2.0mm×150mm、3.0μm)(Imtakt Corporation)を使用し、移動相は、[A]ギ酸/メタノール/水(3:200:800)、及び、[B]ギ酸/アセトニトリル(3:1000)の2液によるグラジエント溶出を採用した。
[B]の割合 : 0%(0~20分)、0~15%(20~25分)、15%(25~30分)、15~25%(30~35分)、25%(35~40分)、40%(40.01~45分)、100%(45.01~50分)、0%(50.01~60分)
カラム恒温槽温度 : 35℃
流速 : 0.3mL/分間
<Measurement conditions>
<<Liquid chromatography (LC) conditions>>
The separation stationary phase used was Unison UK-C8 (2.0 mm × 150 mm, 3.0 μm) (Imtakt Corporation), and the mobile phase used was gradient elution with two liquids: [A] formic acid/methanol/water (3:200:800) and [B] formic acid/acetonitrile (3:1000).
[B] ratio: 0% (0-20 min), 0-15% (20-25 min), 15% (25-30 min), 15-25% (30-35 min), 25% (35-40 min), 40% (40.01-45 min), 100% (45.01-50 min), 0% (50.01-60 min)
Column thermostat temperature: 35°C
Flow rate: 0.3 mL/min

<<MS測定条件>>
装置 : LCMS-8040(トリプル四重極型LC/MS/MSシステム、株式会社島津製作所)
イオン源 : ESI
測定モード : MRM m/z[M+H]>91.1
<<MS measurement conditions>>
Apparatus: LCMS-8040 (triple quadrupole LC/MS/MS system, Shimadzu Corporation)
Ion source: ESI
Measurement mode: MRM m/z [M+H] + >91.1

<結果>
アミノ酸としてSerを用いた場合の結果を図4Aに、Alaを用いた場合の結果を図4Bに、Ile及びLeuを用いた場合の結果を図4Cに示す。
図4Aから4Cに示したように、本発明の誘導体化試薬で光学異性体が存在し、かつ1級アミン構造を有する化合物を誘導体化することで、光学異性体の分離及び定量が可能であることが確認された。

<Results>
The results when Ser was used as the amino acid are shown in FIG. 4A, the results when Ala was used in FIG. 4B, and the results when Ile and Leu were used in FIG. 4C.
As shown in Figures 4A to 4C, it was confirmed that by derivatizing a compound having an optical isomer and a primary amine structure with the derivatization reagent of the present invention, it is possible to separate and quantify the optical isomers.

Claims (4)

1級アミン構造を有する化合物を誘導体化するための誘導体化試薬であって、
下記構造式(1)
で表される化合物を含むことを特徴とする誘導体化試薬。
A derivatization reagent for derivatizing a compound having a primary amine structure, comprising:
The following structural formula (1)
A derivatization reagent comprising a compound represented by the formula:
タンデム型質量分析計により、化合物が1級アミン構造を有するか否かを分析する方法であって、下記構造式(1)
で表される化合物を用いて試料中に含まれる1級アミン構造を有する化合物を誘導体化することを含むことを特徴とする分析方法。
A method for analyzing whether a compound has a primary amine structure using a tandem mass spectrometer, comprising:
and derivatizing a compound having a primary amine structure contained in a sample using a compound represented by the following formula:
タンデム型質量分析計により、光学異性体が存在し、かつ1級アミン構造を有する化合物を分離及び/又は定量する方法であって、下記構造式(1)
で表される化合物を用いて試料中に含まれる光学異性体が存在し、かつ1級アミン構造を有する化合物を誘導体化することを含むことを特徴とする分離及び/又は定量方法。
A method for separating and/or quantifying a compound having a primary amine structure and having optical isomers by a tandem mass spectrometer, comprising:
A method for separation and/or quantification, comprising derivatizing a compound having an optical isomer and a primary amine structure contained in a sample, using a compound represented by the following formula:
下記構造式(1)
で表されることを特徴とする化合物。
The following structural formula (1)
A compound represented by the formula:
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