ノシル基で保護されたアミノ酸を経由するペプトイド合成

グリシンベースのペプトイドを用いたペプチド合成と比較すると、側鎖を持つN-アルキル化アミノ酸は、対応するブロモ酸の種類が少なく、反応性が低く、また非常に高価なことが多いためサブモノマーアプローチによる標準的なFmoc基により保護されたアミノ酸合成は困難です。

概要

グリシンベースのペプトイドを用いたペプチド合成と比較すると、側鎖を持つN-アルキル化アミノ酸は、対応するブロモ酸の種類が少なく、反応性が低く、また非常に高価なことが多いため、このページで述べたサブモノマーアプローチによる標準的なFmoc基により保護されたアミノ酸合成は困難です。

オリゴグリシンよりも複雑な分子を合成するための一つの手法として、o -ニトロベンゼンスルホンアミド（ノシル基、Ns基）を介するアミノ酸のアルキル化が挙げられます 1 2 3 4 5 6。

合成条件が穏やかであり、また反応時間が短いため、標準的な固相合成に利用することが可能な手法です 4。

この手法では、主鎖アミンはFmoc基が除去された後に一時的にNs基によって再保護され、スルホンアミドとして活性化、続いてアルキル化され、次のカップリング工程の前に脱保護されます(図1)。

アミンをNs基で保護することで、光延反応を経由したアルコールによるアルキル化およびハロゲン化物によるアルキル化、どちらもが可能になるため非常に多くの種類のアルキル源が選択肢として選べるようになります。

福山らによるこの手法が改善された結果、高効率かつ高速N-メチル化が可能となり 7、N-アルキル化にも応用8されています。

この福山アミン合成法は、N- アルキル化ペプチド合成のみならず、幅広く応用されており、固相上のポリアミンの合成にも使用されています9。



単純なN -メチル化であっても、すべての反応の終了までに10倍過剰のアルキル化試薬を用いて30分以上かかります。嵩高いアルキル基の場合、特に嵩高いアミノ酸側鎖と組み合わせる場合には、反応時間を長くする必要があり、また同じ反応を複数回繰り返す必要が出てくる可能性があります。

より複雑な構造を合成可能という利点とは別に、このN -アルキル化反応では、ブロモ酢酸を用いる手法と比較し、サブモノマーとして利用可能なハロゲン化物やアルコールの種類が豊富であり、多くのN -置換基を選択可能であるという点が挙げられます。

N -アルキル化したアミノ酸同士をカップリングしていくのは、通常のアミノ酸の場合と比較して嵩高さなどが原因で非常に困難であり、反応の完了にはHATUなどの強力なカップリング試薬を長時間使用し、反応を繰り返す必要があります。

アルキル源としてハロゲン化物を使用することの利点は、アルコールをアルキル源として光延反応を用いる場合、溶媒として脱水グレードのTHFが必要であるのに対し、ハロゲン化物を用いた場合他のすべての反応工程に用いるNMPを使用することが挙げられます。

また、THFはプラスチックに対する強力な溶剤でもあるため、長時間もしくは連続して反応を行う場合には、反応容器を逐一交換する必要があります。

しかしながらアルコールを利用する場合、市販されているアルコールはハロゲン化アルキルよりも種類が豊富で入手しやすく、複雑な構造や官能基を持つ場合であっても、ハロゲン化アルキルを用いる場合では数日かかる反応を10～60分ほどで完了することができ、さらに反応は定量的に進行するため汎用性が高いといえます。

更に光延反応は、ペプチド主鎖のアルキル化のみならず、側鎖のアルキル化も可能です(図2.)。



また穏和な条件で進む光延反応は、ペプチド合成において標準的に用いられる側鎖保護基を脱保護しないため、非常に有用です。

硫酸ジメチルを使用した場合、トリチル基を開裂し側鎖へのメチル化を引き起こしますが、光延反応では側鎖保護基に影響を及ぼさず N-メチル化を行えることが示されています 7。

光延反応を用いる福山アミン合成の反応機構は、かなり複雑でしばしば議論の対象となります。概略が（図3）に示されています。

PPh3とDIADの反応により反応種Aが形成されることで反応が開始し、次いでスルホンアミドを脱プロトンします。

反応種Aとアルコールが反応することで、o-アルキルトリフェニルホスホニウム種Bが生成します。

最終工程でスルホンアミドがBによってアルキル化され、目的のN -アルキル化合物を得ます。



プロトコル5：アミンのノシル基による保護



ペプチドアルキル化基本キット(KITP003)を使用するプロトコル

プロトコル

  1. 脱保護された第1級アミンが結合したレジンをよく洗浄(乾燥レジン1gあたり、10 mLのNMPで5回洗浄します)するか、NMP中で10分間膨潤させます。
  2. 5当量のo-ニトロベンゼンスルホニルクロリド(NsCl)をNMP (10 mL / レジン1g)に溶解し、10当量の2,4,6-コリジンを加えて15分間撹拌し、反応させます。
  3. 反応溶液を廃棄し、レジンをNMPで5回洗浄します。


プロトコル6：光延反応による N-メチル化/アルキル化



ペプチドアルキル化基本キット(KITP003)およびペプチドアルキル化サブモノマーキット(KITP004)を使用するプロトコル

プロトコル

  1. レジンを脱水グレードTHFで5回洗浄します。
  2. 5当量のPPh3を脱水グレードTHF(10 mL / レジン1 g)に溶解し、5当量のジイソプロピルアゾジカルボン酸(DIAD)に続いて10当量のメタノール(メチル化の場合)もしくは目的のアルコールを加えます。
  3. 室温で10分間反応させます(メチル化もしくはベンジル化の場合)。他のアルコールの場合は、反応時間を30分に延ばし、新たに反応溶媒を用意してもう一度繰り返します。
  4. 反応溶媒を廃棄し、THFで3回、続いてNMPで3回ずつ洗浄します。

プロトコル7：ジメチル硫酸を用いたN-メチル化



ペプチドアルキル化基本キット(KITP003)と硫酸ジメチルを使用したプロトコル

プロトコル

  1. 3当量のDBUと10当量の硫酸ジメチルをNMP(10 mL / レジン1 g)に溶解し、ノシル基で保護されたアミノ酸と結合したレジンが入った容器に加えて5分間反応させます。
  2. 反応溶液を廃棄し、レジンをNMPで1回洗浄します。
  3. 手順1.を繰り返します。
  4. 反応溶液を廃棄し、レジンをNMPで5回洗浄します。

プロトコル8：ハロゲン化アルキルを用いたN-メチル化



ペプチドアルキル化基本キット(KITP003)とハロゲン化アルキルを使用したプロトコル

プロトコル

  1. 6当量のDBUと4当量のハロゲン化アルキルをNMP(10 mL / レジン1 g)に溶解し、ノシル基で保護されたアミノ酸と結合したレジンが入った容器に加えて室温で1日反応させます。
  2. 反応溶液を廃棄し、レジンをNMPで5回洗浄します。
  3. 少量のペプチドをレジンから切り出し、HPLCで反応の進行を確認し、必要に応じて手順1.および2.を繰り返します。

プロトコル9：ノシル基の脱保護



ペプチドアルキル化基本キット(KITP003)を使用したプロトコル

プロトコル

  1. 15当量のDBUと12当量の4-メトキシチオフェノールをNMP(10 mL / レジン1 g)に溶解し、レジンを加えて室温で10分間撹拌します。
  2. 反応溶液を廃棄し、手順1をもう一度繰り返します。
  3. 反応溶液を廃棄し、レジンをNMPで5回洗浄します。


ペプトイド基本キット（製品コード：KITP003）の内容物

ペプチドアルキル化10回分(250 µmolスケール)のキットです。



ペプチド合成グレードのN-メチルピロリドン(N-Methyl Pyrrolidon, NMP)および超脱水グレードのテトラヒドロフラン(Tetrahydrofurane, THF）をご用意ください。

ペプチドアルキル化サブモノマーキット(KITP004)、もしくはご自分で選択したアルコール類もしくはハロゲン化アルキルも併せてご用意ください


ペプチドアルキル化サブモノマーキット（製品コード：KITP004）の内容物

ペプチドアルキル化20回分(250 µmolスケール)のキットです。

必要な試薬がすべて揃った、ペプチドアルキル化基本キット(KITP003)を併せてご利用ください。



分岐もしくは側鎖合成用N-保護アミノアルコールもご提供可能です。


表1. N-保護アミノアルコール関連製品リスト
コード 製品名 分子式 CAS 分子量 内容量 名称
BAL1000.0001 Boc,Et-Glycinol C9H19NO3 152192-95-5 189.26 1g N-t-Butyloxycarbonyl-N-ethyl-glycinol
BAL1000.0005 Boc,Et-Glycinol C9H19NO3 152192-95-5 189.26 5g N-t-Butyloxycarbonyl-N-ethyl-glycinol
BAL1000.0025 Boc,Et-Glycinol C9H19NO3 152192-95-5 189.26 25g N-t-Butyloxycarbonyl-N-ethyl-glycinol
BAL1001.0001 Boc,Me-Glycinol C8H17NO3 57561-39-4 175.23 1g N-t-Butyloxycarbonyl-N-methyl-aminoethanol
BAL1001.0005 Boc,Me-Glycinol C8H17NO3 57561-39-4 175.23 5g N-t-Butyloxycarbonyl-N-methyl-aminoethanol
BAL1001.0025 Boc,Me-Glycinol C8H17NO3 57561-39-4 175.23 25g N-t-Butyloxycarbonyl-N-methyl-aminoethanol
BAL1003.0001 Boc-D-Ala-ol C8H17NO3 106391-87-1 175.22 1g N-alpha-t-Butyloxycarbonyl-D-alaninol
BAL1003.0005 Boc-D-Ala-ol C8H17NO3 106391-87-1 175.22 5g N-alpha-t-Butyloxycarbonyl-D-alaninol
BAL1003.0025 Boc-D-Ala-ol C8H17NO3 106391-87-1 175.22 25g N-alpha-t-Butyloxycarbonyl-D-alaninol
BAL1004.0001 Boc-D-Dap(Z)-ol C16H24N2O5 1263045-28-8 324.38 1g N-2-t-Butyloxycarbonyl-N-3-benzyloxycarbonyl-D-2,3-diaminopropanol
BAL1004.0005 Boc-D-Dap(Z)-ol C16H24N2O5 1263045-28-8 324.38 5g N-2-t-Butyloxycarbonyl-N-3-benzyloxycarbonyl-D-2,3-diaminopropanol
BAL1004.0025 Boc-D-Dap(Z)-ol C16H24N2O5 1263045-28-8 324.38 25g N-2-t-Butyloxycarbonyl-N-3-benzyloxycarbonyl-D-2,3-diaminopropanol
BAL1006.0005 Boc-L-Alaninol C8H17NO3 79069-13-9 175.22 5g N-alpha-t-Butyloxycarbonyl-L-alaninol
BAL1006.0025 Boc-L-Alaninol C8H17NO3 79069-13-9 175.22 25g N-alpha-t-Butyloxycarbonyl-L-alaninol
BAL1007.0001 Boc-L-Dap(Z)-ol C16H24N2O5 721927-81-7 324.38 1g N-alpha-t-Butyloxycarbonyl-N-beta-(benzyloxycarbonyl)-L-2,3-diaminopropanol
BAL1007.0005 Boc-L-Dap(Z)-ol C16H24N2O5 721927-81-7 324.38 5g N-alpha-t-Butyloxycarbonyl-N-beta-(benzyloxycarbonyl)-L-2,3-diaminopropanol
BAL1007.0025 Boc-L-Dap(Z)-ol C16H24N2O5 721927-81-7 324.38 25g N-alpha-t-Butyloxycarbonyl-N-beta-(benzyloxycarbonyl)-L-2,3-diaminopropanol
BAL1009.0005 Boc-L-Phenylalaninol C14H21NO3 66605-57-0 251.33 5g (S)-2-(t-Butyloxycarbonyl-amino)-3-phenyl-1-propanol
BAL1009.0025 Boc-L-Phenylalaninol C14H21NO3 66605-57-0 251.33 25g (S)-2-(t-Butyloxycarbonyl-amino)-3-phenyl-1-propanol
BAL1010.0005 Boc-L-Prolinol C10H19NO3 69610-40-8 201.27 5g (S)-N-t-Butyloxycarbonyl-2-pyrrolidinemethanol
BAL1010.0025 Boc-L-Prolinol C10H19NO3 69610-40-8 201.27 25g (S)-N-t-Butyloxycarbonyl-2-pyrrolidinemethanol
BAL1013.0001 Boc-NH-iBu-OH C9H19NO3 - 189.26 1g 2-(t-Butyloxycarbonylamino)-2-methyl-1-propanol
BAL1013.0005 Boc-NH-iBu-OH C9H19NO3 - 189.26 5g 2-(t-Butyloxycarbonylamino)-2-methyl-1-propanol
BAL1013.0025 Boc-NH-iBu-OH C9H19NO3 - 189.26 25g 2-(t-Butyloxycarbonylamino)-2-methyl-1-propanol
BAL1015.0001 Boc-R-Pip-2MeOH C11H21NO3 134441-61-5 215.29 1g (R)-N-t-Butyloxycarbonyl-2-(hydroxymethyl)piperidine
BAL1015.0005 Boc-R-Pip-2MeOH C11H21NO3 134441-61-5 215.29 5g (R)-N-t-Butyloxycarbonyl-2-(hydroxymethyl)piperidine
BAL1016.0001 Boc-S-Pip-2MeOH C11H21NO3 134441-93-3 215.29 1g (S)-N-t-Butyloxycarbonyl-2-(hydroxymethyl)piperidine
BAL1016.0005 Boc-S-Pip-2MeOH C11H21NO3 134441-93-3 215.29 5g (S)-N-t-Butyloxycarbonyl-2-(hydroxymethyl)piperidine
BAL1018.0001 Boc-R-Pip-3MeOH C11H21NO3 140695-85-8 215.2 1g (R)-N-t-Butyloxycarbonyl-3-(hydroxymethyl)piperidine
BAL1018.0005 Boc-R-Pip-3MeOH C11H21NO3 140695-85-8 215.2 5g (R)-N-t-Butyloxycarbonyl-3-(hydroxymethyl)piperidine
BAL1018.0025 Boc-R-Pip-3MeOH C11H21NO3 140695-85-8 215.2 25g (R)-N-t-Butyloxycarbonyl-3-(hydroxymethyl)piperidine
BAL1021.0005 Boc-Glycinol C7H15NO3 26690-80-2 161.2 5g N-t-Butyloxycarbonyl-2-hydroxy-ethylamine
BAL1021.0025 Boc-Glycinol C7H15NO3 26690-80-2 161.2 25g N-t-Butyloxycarbonyl-2-hydroxy-ethylamine
BAL1030.0005 Boc-D-Phenylalaninol C14H21NO3 106454-69-7 251.33 5g (R)-2-(t-Butyloxycarbonyl-amino)-3-phenyl-1-propanol
BAL1030.0025 Boc-D-Phenylalaninol C14H21NO3 106454-69-7 251.33 25g (R)-2-(t-Butyloxycarbonyl-amino)-3-phenyl-1-propanol
BAL1030.0100 Boc-D-Phenylalaninol C14H21NO3 106454-69-7 251.33 100g (R)-2-(t-Butyloxycarbonyl-amino)-3-phenyl-1-propanol
BAL1031.0001 Boc-D-Prolinol C10H19NO3 83435-58-9 201.27 1g (R)-N-t-Butyloxycarbonyl-2-pyrrolidinemethanol
BAL1031.0005 Boc-D-Prolinol C10H19NO3 83435-58-9 201.27 5g (R)-N-t-Butyloxycarbonyl-2-pyrrolidinemethanol
BAL1047.0001 Boc,Pbf-amidino-EEtOH C23H37N3O7S 1263049-12-2 499.61 1g 2-{2-[N-t-Butyloxycarbonyl-N'-(2,2,4,6,7-pentamethyldihydrobenzofuran-5-sulfonyl)amidino]ethoxy}ethanol
BAL1047.0005 Boc,Pbf-amidino-EEtOH C23H37N3O7S 1263049-12-2 499.61 5g 2-{2-[N-t-Butyloxycarbonyl-N'-(2,2,4,6,7-pentamethyldihydrobenzofuran-5-sulfonyl)amidino]ethoxy}ethanol
BAL1047.0025 Boc,Pbf-amidino-EEtOH C23H37N3O7S 1263049-12-2 499.61 25g 2-{2-[N-t-Butyloxycarbonyl-N'-(2,2,4,6,7-pentamethyldihydrobenzofuran-5-sulfonyl)amidino]ethoxy}ethanol
BAL1048.0001 Boc,Pbf-amidino-EtOH C21H33N3O6S 1263048-99-2 455.57 1g 2-[N-t-Butyloxycarbonyl-N'-(2,2,4,6,7-pentamethyldihydrobenzofuran-5-sulfonyl)amidino]ethanol
BAL1048.0005 Boc,Pbf-amidino-EtOH C21H33N3O6S 1263048-99-2 455.57 5g 2-[N-t-Butyloxycarbonyl-N'-(2,2,4,6,7-pentamethyldihydrobenzofuran-5-sulfonyl)amidino]ethanol
BAL1048.0025 Boc,Pbf-amidino-EtOH C21H33N3O6S 1263048-99-2 455.57 25g 2-[N-t-Butyloxycarbonyl-N'-(2,2,4,6,7-pentamethyldihydrobenzofuran-5-sulfonyl)amidino]ethanol
BAL1050.0001 Boc-D-Dab(Z)-ol C17H26N2O5 197892-17-4 338.4 1g (R)-N-alpha-t-Butylcarbonyl-N-gamma-benzyloxycarbonyl-2,4-diaminobutan-1-ol
BAL1050.0005 Boc-D-Dab(Z)-ol C17H26N2O5 197892-17-4 338.4 5g (R)-N-alpha-t-Butylcarbonyl-N-gamma-benzyloxycarbonyl-2,4-diaminobutan-1-ol
BAL1050.0025 Boc-D-Dab(Z)-ol C17H26N2O5 197892-17-4 338.4 25g (R)-N-alpha-t-Butylcarbonyl-N-gamma-benzyloxycarbonyl-2,4-diaminobutan-1-ol
BAL1060.0001 Boc-L-Dab(Z)-ol C17H26N2O5 197892-14-1 338.4 1g (S)-N-alpha-t-Butylcarbonyl-N-gamma-benzyloxycarbonyl-2,4-diaminobutan-1-ol
BAL1060.0005 Boc-L-Dab(Z)-ol C17H26N2O5 197892-14-1 338.4 5g (S)-N-alpha-t-Butylcarbonyl-N-gamma-benzyloxycarbonyl-2,4-diaminobutan-1-ol
BAL1060.0025 Boc-L-Dab(Z)-ol C17H26N2O5 197892-14-1 338.4 25g (S)-N-alpha-t-Butylcarbonyl-N-gamma-benzyloxycarbonyl-2,4-diaminobutan-1-ol
PEG1915.0001 Boc-NH-dPEG(4)-OH C13H27NO6 106984-09-2 293.36 1g 2-(2-(2-(2-(t-Butyloxycarbonylamino)ethoxy)ethoxy)ethoxy)ethanol
PEG1915.0005 Boc-NH-dPEG(4)-OH C13H27NO6 106984-09-2 293.36 5g 2-(2-(2-(2-(t-Butyloxycarbonylamino)ethoxy)ethoxy)ethoxy)ethanol
PEG1915.0100 Boc-NH-dPEG(4)-OH C13H27NO6 106984-09-2 293.36 100mg 2-(2-(2-(2-(t-Butyloxycarbonylamino)ethoxy)ethoxy)ethoxy)ethanol
PEG1960.0001 Boc-NH-dPEG(12)-OH C29H59NO14 159156-95-3 645.78 1g 35-(t-Butyloxycarbonylamino)-3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33-undecaoxapentatriacontan-1-ol
PEG1960.0100 Boc-NH-dPEG(12)-OH C29H59NO14 159156-95-3 645.78 100mg 35-(t-Butyloxycarbonylamino)-3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33-undecaoxapentatriacontan-1-ol


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参考文献

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