酸に不安定な保護基を保持するのに適したNi-シッフ塩基錯体の使用条件の加水分解

本手順の全体的な目的は、ニッケル・シッフ塩基錯体から非天然アミノ酸を簡便に単離し、続いてこれらのアミノ酸をFmoc保護することである。この手法は、非天然アミノ酸をより容易に合成する方法など、有機化学分野における重要な疑問への回答に寄与し得る。本技術の主な利点は、酸に不安定な側鎖保護基を持つアミノ酸を、ニッケル・シッフ塩基錯体から単離できることにある。

ニッケル錯体の有機溶媒への溶解度が限られているため、この方法に不慣れな方は苦労することになります。DMFは錯体を溶解でき、かつ水と混和するため、最も適切な溶媒です。私たちは、無機化学の教授であるDr.Boronからニッケルと金属キレート剤に関する知見を得たことで、最初にこの手法を思いつきました。

この手順を開始するために、250 mLの丸底フラスコに40 mLのDMFを加えます。1 mmolのニッケルPBBシッフ塩基錯体を、室温で攪拌しながらDMFに溶解させます。次に、pH 4.5の0.2 M EDTA水溶液を60 mL加えます。

マグネチックスターラーと撹拌子を用いて、溶液を一晩撹拌します。反応完了後、溶液を250 milliliterの分液漏斗に移します。DCMを50 milliliters加えます。

次に、分液漏斗に栓をして混ぜ合わせます。有機洗浄液を廃棄用ビーカーに排出します。DCMを加えて混ぜ、有機洗浄液を除去するこの工程を3回繰り返します。

その後、残りの水層を250 mLの丸底フラスコに回収します。まず、固体の炭酸水素ナトリウムを使用して、単離した水層のpHをpH 7に調整します。次に、168 mgの炭酸水素ナトリウムを加えます。

マグネチックスターラーと攪拌子を用いて溶液を攪拌します。重炭酸ナトリウム2当量分を添加するため、pHを7に調整することが極めて重要です。Fmoc保護を促進させるには、溶液を弱塩基性にすることが必要であるためです。

10 mLのバイアルに337 mgのFmocおよびヒドロキシスクシンイミドエステルと5 mLのジオキサンを溶解させます。この混合物を水溶液に移し、一晩撹拌します。翌日、1 Mの塩酸を用いて溶液をpH 2まで酸性化します。

この転送後、反応液を250 milliliterの分液漏斗に移します。50 millilitersのFO-acetateを添加してください。pHが2以下に下がらないようにすること、およびこの操作を迅速に完了させることが重要です。

これを怠ると、側鎖の保護基が失われる可能性があります。分液漏斗に栓をし、よく混ぜ合わせます。その後、有機層を250 milliliterのエルレンマイヤーフラスコに回収します。

酢酸エチルを加え、混合し、有機層を回収する操作をさらに2回繰り返し、有機抽出液を合わせます。次に、合わせた有機抽出液を約3gの硫酸マグネシウムで乾燥させます。回転エバポレーターを用いて、合わせた有機抽出液を濃縮し、粗製のFmoc保護アミノ酸を得ます。

本研究では、穏やかなpH条件下でニッケルシッフ塩基錯体からアミノ酸骨格を単離し、その後、2つの重要なステップを経てFmoc保護を行います。第1ステップでは、EDTAを含むDMF水溶液を撹拌し、錯体からのアミノ酸の放出を促進させます。放出されたアミノ酸を単離・抽出した後、Fmoc保護条件下に置くことで、Fmoc保護アミノ酸を得ます。

加水分解反応の進行は、溶液の色が赤から白に変化することをモニタリングすることで追跡します。EDTAを8当量未満で用いた反応では、ある程度の色の変化は見られますが、常に不完全な状態で終了します。一方、EDTAを添加しない反応では、色の変化は全く見られません。

したがって、反応を完結させるには、少なくとも8当量のEDTAが必要となります。次に、加水分解反応における有効なpHを評価します。室温で一晩撹拌した場合、pH 4.5から7.5の範囲で加水分解が正常に進行することが確認されています。

これはEDTA加水分解の柔軟性を示すものである。次に、これらの加水分解条件の実行可能性を、側鎖保護基の異なるさまざまなアミノ酸を用いて検証した。いずれの場合も、プロトンNMRにより側鎖保護基が完全に保持されていることが確認された。

この手法を習得すれば、適切に実施することで48時間以内に完了させることができます。本手順を行う際は、随所で記載されている指定のpHレベルを遵守することが重要です。この手順に続き、酸不安定な側鎖保護基を持つ他のアミノ酸の加水分解などの手法を行うことで、本手法が多様な基質に対してどの程度有用であるかといった追加の疑問を検討することが可能です。

本手法の開発により、有機合成分野の研究者は、酸に不安定な側鎖保護基を持つ非天然アミノ酸の合成を探索することが可能になります。このビデオを視聴することで、穏やかなpH範囲の反応条件下で、ニッケルPPBシッフ塩基錯体からアミノ酸を単離する方法を十分に理解できるはずです。有機溶媒、特にDMFを取り扱う際は極めて危険であるため、本手順を実施する際は、個人用保護具の使用などの予防措置を常に講じることを忘れないでください。