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JP2007056079A - Lactic acid/peptide block copolymer and method for producing the same - Google Patents

Lactic acid/peptide block copolymer and method for producing the same Download PDF

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JP2007056079A JP2005240417A JP2005240417A JP2007056079A JP 2007056079 A JP2007056079 A JP 2007056079A JP 2005240417 A JP2005240417 A JP 2005240417A JP 2005240417 A JP2005240417 A JP 2005240417A JP 2007056079 A JP2007056079 A JP 2007056079A
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polylactic acid
acid
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amino
block copolymer
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JP2005240417A
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Yujiang Fan
渝江 樊
Kunihei Chin
国平 陳
Tetsuya Tateishi
哲也 立石
Junzo Tanaka
順三 田中
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National Institute for Materials Science
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National Institute for Materials Science
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lactic acid/peptide block copolymer having good bioabsorbability and high biofunctionality and being useful for medical materials, drug delivery systems, gene delivery materials, etc., and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: An amide-bond-containing polylactic acid block copolymer represented by formula (I) is obtained by reacting an N-amino acid carboxylic anhydride with an active-amino-terminated polylactic acid obtained by reacting a hydroxyl-terminated polylactic acid with a protected-amino-containing amino acid mixed acid anhydride derivative in the presence of a catalyst under mild conditions to perfectly introduce the active amino acid into the terminals of the polylactic acid and deprotect the product. In formula (I), R<SB>1</SB>is a 1 to 20C aliphatic or araliphatic group; R<SB>2</SB>and R<SB>3</SB>are each a monovalent residue bonded through a carbon atom of an amino acid side chain; and m, n, and l are each a positive integer of 10 or smaller. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は乳酸とペプチドのブロック共重合体とその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、ドラッグデリバリーシステムまたは遺伝子デリバリー材料等の医療用材料等として好適な、生体吸収性が優れた複数の官能基を有する、多岐反応型ポリ乳酸とペプチドのブロック共重合体とその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a block copolymer of lactic acid and a peptide and a method for producing the same. More specifically, a multi-reactive polylactic acid and peptide block copolymer having a plurality of functional groups excellent in bioabsorbability, suitable as a medical material such as a drug delivery system or a gene delivery material, and a method for producing the same It is about.

化学合成の生体吸収性プラスチックとしては脂肪族系のポリエステルが主体となっている。そのなかにはポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネートなどの他、乳酸を原料にしたポリ乳酸がある。このポリ乳酸は生体に害を与える事なく体内で分解吸収され、最終的には人間の代謝経路の中に存在している天然物であり、生体が吸収できる乳酸になるという生体吸収性の機能を有しているばかりでなく機械的、物理的および化学的性能が優れており非公害材料および医療用材料として近年注目されている(特許文献1〜3)。   Chemically synthesized bioabsorbable plastics are mainly aliphatic polyesters. Among them, there are polylactic acid made from lactic acid as well as polycaprolactone and polybutylene succinate. This polylactic acid is decomposed and absorbed in the body without causing harm to the living body, and finally it is a natural product that exists in the human metabolic pathway. In addition to being excellent in mechanical, physical and chemical performance, it has recently attracted attention as a non-polluting material and a medical material (Patent Documents 1 to 3).

ただ、ポリ乳酸分子は主鎖に反応性官能基を有していないため、材料の改質や生体活性成分の導入などの点で制約されている。そこで、このような制約を克服するために、ポリ乳酸にペプチド等の活性成分を導入して反応活性を有するポリマーを構成し、この反応活性部分に薬物またはDNAを共有結合またはイオン結合して定着させることが考えられている。   However, since the polylactic acid molecule does not have a reactive functional group in the main chain, it is restricted in terms of modification of materials and introduction of bioactive components. Therefore, in order to overcome such restrictions, an active ingredient such as a peptide is introduced into polylactic acid to form a polymer having reaction activity, and a drug or DNA is covalently bonded or ionically bonded to this reaction active portion. It is considered to be.

ところが、ペプチド構造をポリ乳酸分子中に導入するためには、ポリ乳酸には反応活性を有する活性アミノ基を導入することが不可欠となる。従来、このような、ポリ乳酸に活性アミノ基を導入する方法としては、触媒の存在下において、保護されたアミノ基とヒドロキシを有する化合物を出発物質とするラクチドの開環重合により得られるポリ乳酸を脱保護し、アミノ基末端を有するポリ乳酸を製造する方法が知られている。しかし、この方法は1官能性ポリ乳酸しか製造できず、2官能性ポリ乳酸や複数の官能基を有する多岐反応型ポリ乳酸は製造できないという欠点がある。また改良方法として、アルコール類化合物を原料としてラクチドの開環重合によりヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸を合成し、それをアミノ基が保護されたアミノ酸とN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)を用いて縮合反応することによりアミノ酸末端を有するポリ乳酸を製造し、これを脱保護により末端活性アミノ基を有するポリ乳酸を合成する方法等も試みられている。だが、ポリ乳酸の第二ヒドロキシ末端基の反応性が低いうえに巨大な重合体鎖の立体障害のために、DCCによる縮合反応の進行は困難でありヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸のヒドロキシ末端基を完全にアミノ末端基に変更することはできないものとされていた。
特開2001− 31762号公報 特開2002−300898号公報 特開2005−154514号公報
However, in order to introduce a peptide structure into a polylactic acid molecule, it is indispensable to introduce an active amino group having reactive activity into polylactic acid. Conventionally, as a method for introducing an active amino group into polylactic acid, polylactic acid obtained by ring-opening polymerization of lactide starting from a compound having a protected amino group and hydroxy in the presence of a catalyst. A method for producing a polylactic acid having an amino group terminal by deprotecting is known. However, this method has a drawback that only monofunctional polylactic acid can be produced, and difunctional polylactic acid or multi-reaction polylactic acid having a plurality of functional groups cannot be produced. As an improved method, polylactic acid having a hydroxy terminal group is synthesized by ring-opening polymerization of lactide using an alcohol compound as a raw material, and the amino acid is protected with amino acid and N, N′-dicyclohexylcarbodiimide (DCC). An attempt has been made to produce a polylactic acid having an amino acid terminal by a condensation reaction and to synthesize a polylactic acid having a terminal active amino group by deprotecting it. However, due to the low reactivity of the second hydroxy end group of polylactic acid and the steric hindrance of the huge polymer chain, the progress of the condensation reaction by DCC is difficult and the hydroxy end group of polylactic acid having a hydroxy end group is difficult. Cannot be completely changed to an amino terminal group.
JP 2001-31762 A Japanese Patent Laid-Open No. 2002-300898 JP 2005-154514 A

本発明は、以上のとおりの背景から、ポリ乳酸誘導体を分解させることなくヒドロキシ末端基を完全にアミノ末端基に変更してペプチド構造を有するポリ乳酸ブロック共重合体を製造することが可能で、多岐反応型ポリ乳酸の製造を可能とするだけでなく、乳酸およびアミノ酸のセグメントの分子量と性質の制御も可能とされる新しい技術手段を提供することを課題としている。   From the background as described above, the present invention can produce a polylactic acid block copolymer having a peptide structure by completely changing a hydroxy terminal group to an amino terminal group without decomposing a polylactic acid derivative, It is an object to provide a new technical means that not only enables the production of multi-reacting polylactic acid but also enables control of the molecular weight and properties of lactic acid and amino acid segments.

本発明は上記の課題を解決するものとして、第1には、次の一般式(I)で表されるアミド結合を有するポリ乳酸ブロック共重合体を提供する。   In order to solve the above problems, the present invention firstly provides a polylactic acid block copolymer having an amide bond represented by the following general formula (I).

Figure 2007056079
(式中、R1は炭素数1以上20以下の脂肪族基または芳香脂肪族基を示し、R2およびR3はアミノ酸側鎖の炭素で結合されている1価の残基を示し、m、nは整数を示し、lは10以下の正の整数を示す。)
第2には、R2がフェニルアラニン、アラニン、グリシン、ロイシン、バリンおよびイソロイシンのうちの少くともいずれかの残基であることを特徴とする上記のポリ乳酸ブロック共重合体を提供する。
Figure 2007056079
(In the formula, R 1 represents an aliphatic group or an araliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, R 2 and R 3 represent a monovalent residue bonded by carbon of an amino acid side chain, m , N represents an integer, and l represents a positive integer of 10 or less.)
Second, there is provided the above polylactic acid block copolymer, wherein R 2 is a residue of at least one of phenylalanine, alanine, glycine, leucine, valine and isoleucine.

第3には、R3がL−リジン、L−アスパラギン酸、L−グルタミン酸、L−セリン、およびL−チロシンのうちの少くともいずれかの残基であることを特徴とする上記のポリ乳酸ブロック共重合体を提供する
第4には、ヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸誘導体から形成された末端活性型アミノ基を有するポリ乳酸誘導体とアミノ酸−N−カルボキシ無水物と反応させることを特徴とする乳酸とペプチドからなるブロック共重合体の製造方法を提供する。
Thirdly, the polylactic acid as described above, wherein R 3 is a residue of at least one of L-lysine, L-aspartic acid, L-glutamic acid, L-serine, and L-tyrosine A block copolymer is provided. Fourth, the polylactic acid derivative having a terminal active amino group formed from a polylactic acid derivative having a hydroxy terminal group is reacted with an amino acid-N-carboxyanhydride. Provided is a method for producing a block copolymer comprising lactic acid and a peptide.

第5には、アルコール類の共存下でのラクチドの開環重合によりヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸誘導体を合成する第一工程と、該ヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸誘導体のヒドロキシ末端基に触媒存在下でアミノ基が保護されたアミノ酸の混合酸無水物誘導体を反応させ、次いで保護されたアミノ基の脱保護反応により活性型アミノ末端基を有するポリ乳酸誘導体を合成する第二工程と、さらにアミノ酸−N−カルボキシ無水物を反応させる第三工程からなることを特徴とする上記の乳酸とペプチドのブロック共重合体の製造方法を提供する。   Fifth, a first step of synthesizing a polylactic acid derivative having a hydroxy terminal group by ring-opening polymerization of lactide in the presence of alcohols, and a catalyst is present in the hydroxy terminal group of the polylactic acid derivative having the hydroxy terminal group A second step of synthesizing a polylactic acid derivative having an active amino terminal group by reacting a mixed acid anhydride derivative of an amino acid protected with an amino group and then deprotecting the protected amino group; The present invention provides a method for producing a block copolymer of lactic acid and a peptide, comprising the third step of reacting —N-carboxyanhydride.

第6には、ヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸誘導体が、一つのヒドロキシ末端基を有するか、または複数のヒドロキシ末端基を有することを特徴とする上記の乳酸とペプチドのブロック共重合体の製造方法を提供する。   Sixth, the method for producing a block copolymer of lactic acid and a peptide as described above, wherein the polylactic acid derivative having a hydroxy terminal group has one hydroxy terminal group or a plurality of hydroxy terminal groups I will provide a.

本発明によれば、ポリ乳酸のヒドロキシ末端基を完全にアミノ末端基に変更されたドラッグデリバリーシステムや遺伝子デリバリー材料等の医療用材料に好適な生体吸収性が優れた複数の官能基を有する多岐反応型ポリ乳酸とペプチドのブロック共重合体を提供することができる。   According to the present invention, various polyfunctional groups having a plurality of functional groups excellent in bioabsorbability suitable for medical materials such as drug delivery systems and gene delivery materials in which the hydroxy terminal group of polylactic acid is completely changed to an amino terminal group. A block copolymer of reactive polylactic acid and a peptide can be provided.

また、本発明の製造方法によれば、ヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸を製造し、このポリ乳酸を分解させることなくヒドロキシ末端基を完全にアミノ末端基に変更してペプチド構造を有するポリ乳酸ブロック共重合体を製造できるとともに、出発物質としての乳酸およびアミノ酸の種類とその使用量を調整することによりブロック共重合体の各セグメントの分子量と性質が制御できる乳酸とペプチドからなるブロック共重合体の製造方法を提供することができる。   Moreover, according to the production method of the present invention, polylactic acid having a hydroxy terminal group is produced, and the polylactic acid block having a peptide structure is obtained by completely changing the hydroxy terminal group to an amino terminal group without decomposing the polylactic acid. A block copolymer consisting of lactic acid and a peptide that can produce a copolymer and can control the molecular weight and properties of each segment of the block copolymer by adjusting the type and amount of lactic acid and amino acid used as starting materials. A manufacturing method can be provided.

本発明が提供するペプチド構造を有するポリ乳酸ブロック共重合体は、前記のとおり、次の一般式(I)で表わされるものである。この式(I)において、l(エル)が1である場合は、AB型ブロック共重合体であり、lが2である場合は、ABA型ブロック共重合体であり、lが3及びそれ以上の場合は多岐反応型のブロック共重合体となる。   As described above, the polylactic acid block copolymer having a peptide structure provided by the present invention is represented by the following general formula (I). In this formula (I), when l is 1, it is an AB type block copolymer, and when 1 is 2, it is an ABA type block copolymer, and l is 3 or more. In this case, it becomes a multi-reaction type block copolymer.

Figure 2007056079
そして、式中R1は炭素数1以上20以下の脂肪族基または芳香脂肪族基を、R2およびR3はアミノ酸側鎖の炭素で結合されている1価の残基を示す。m、nは正の整数で、mが7〜140、望ましくは14〜70であり、nが10〜100、望ましくは15〜50である。この範囲を超えると、正確にブロック共重合体を製造できるには限らない。l(エル)は10以下の正の整数であれば、特に限定したものではない。
Figure 2007056079
In the formula, R 1 represents an aliphatic group or an araliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, and R 2 and R 3 represent a monovalent residue bonded by carbon in an amino acid side chain. m and n are positive integers, m is 7 to 140, preferably 14 to 70, and n is 10 to 100, preferably 15 to 50. Beyond this range, the block copolymer cannot be accurately produced. l (El) is not particularly limited as long as it is a positive integer of 10 or less.

本発明のブロック共重合は、前記のとおり、ヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸誘導体から形成された末端活性型アミノ基を有するポリ乳酸誘導体とN−アミノカルボキシ無水物とを反応させることにより製造することができる。この製造の方法は新規なものである。   As described above, the block copolymer of the present invention is produced by reacting a polylactic acid derivative having a terminal active amino group formed from a polylactic acid derivative having a hydroxy terminal group with N-aminocarboxy anhydride. Can do. This method of manufacture is novel.

より具体的にこの製造方法について説明すると、以下の手順からなるものが好適に考慮される。
<第一工程>
触媒の存在下、ラクチドを、R1残基を与えるアルコール類を共存させて、開環重合させ、次の一般式(II)で表わされるヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸誘導体を合成する。
This manufacturing method will be described in more detail. The following procedure is preferably considered.
<First step>
In the presence of a catalyst, lactide is subjected to ring-opening polymerization in the presence of an alcohol that gives an R 1 residue to synthesize a polylactic acid derivative having a hydroxy end group represented by the following general formula (II).

Figure 2007056079
<第二工程>
生成された式(II)のポリ乳酸誘導体のヒドロキシ末端基を、アミノ基が保護されたアミノ酸の混合酸無水物誘導体と触媒の存在下で反応させ、次の一般式(III)で表されるアミノ基が保護されたアミノ酸末端基を有するポリ乳酸誘導体を合成し、次いで脱保護反応させて一般式(IV)で表される活性アミノ末端基を有するポリ乳酸誘導体を合成する。
Figure 2007056079
<Second step>
The resulting hydroxy terminal group of the polylactic acid derivative of formula (II) is reacted with a mixed acid anhydride derivative of an amino group-protected amino acid in the presence of a catalyst, and is represented by the following general formula (III) A polylactic acid derivative having an amino acid-protected amino acid terminal group is synthesized and then deprotected to synthesize a polylactic acid derivative having an active amino terminal group represented by the general formula (IV).

Figure 2007056079
Figure 2007056079

Figure 2007056079
なお、式(III)中における符号Xはアミノ酸のアミノ基の保護基を示しており、たとえば、ベンジルオキシカルボニル(Z)基,t−ブトキシカルボニル(Boc)基、もしくは9−フロオレニルメトキシカルボニル(Fmoc)基を示している。
<第三工程>
生成された式(IV)の活性アミノ末端基を有するポリ乳酸誘導体に一般式(V)で表わされるアミノ酸−N−カルボキシ無水物を加えて次の反応式に従って開環重合反応させる。
Figure 2007056079
The symbol X in the formula (III) represents a protecting group for the amino group of the amino acid. For example, benzyloxycarbonyl (Z) group, t-butoxycarbonyl (Boc) group, or 9-fluorenylmethoxycarbonyl (Fmoc) group is shown.
<Third step>
The amino acid-N-carboxy anhydride represented by the general formula (V) is added to the produced polylactic acid derivative having an active amino terminal group of the formula (IV) and subjected to a ring-opening polymerization reaction according to the following reaction formula.

Figure 2007056079
Figure 2007056079

Figure 2007056079
以上の反応工程についてさらに詳しく説明すると、まず、第一工程において用いられる、R1残基を与えるアルコールについては、R1が、炭素数1以上20以下の脂肪族基または芳香脂肪族基を表わすものであれば各種のアルコール類の1種以上のものであってよい。そしてR1残基は許容される各種の置換基を有していてもよいし、アルコール類は1価もしくは多価のアルコールであってもよい。たとえばこのようなアルコール類の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ノナノール、デカノール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコ−ル、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ベンジルアルコール、乳酸メチル、乳酸ブチル等のモノアルコール、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ヘキサメチレングリコール、ノナンジオール、テトラメチレングリコール、ジエチルグリコール、等のジアルコール、トリメチルオルプロパネ、ペンタエリトリトール(pentaerythritol):C(CH2OH)4、グリセロール、ソルビトール、キシリトール、リビトール(ribitol)、エリスリトール(erythritol)等の多価値アルコール等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
Figure 2007056079
To be more specific about the above reaction steps, first used in the first step, the alcohol to give R 1 residues, R 1 is an aliphatic group or an aromatic aliphatic group of 1 to 20 carbon atoms Any one or more of various alcohols may be used. The R 1 residue may have various permissible substituents, and the alcohol may be a monovalent or polyvalent alcohol. For example, specific examples of such alcohols include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, pentanol, nonanol, decanol, lauryl alcohol, myristyl alcohol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, benzyl alcohol, methyl lactate, and lactic acid. Monoalcohols such as butyl, ethylene alcohol, propanediol, butanediol, hexamethylene glycol, nonanediol, tetramethylene glycol, diethyl glycol, and other dialcohols, trimethylolpropane, pentaerythritol: C (CH 2 OH ) 4, glycerol, sorbitol, xylitol, ribitol (ribitol), although the multi-value alcohols such as erythritol (erythritol) and the like which The present invention is not limited to.

そして、第一工程の反応に用いられるラクチドとしては、L−ラクチド、D−ラクチド、DL−ラクチド、メソ−ラクチドのいずれを用いても良く、単独でも複数の組み合わせを用いても差し支えない。   And as a lactide used for reaction of a 1st process, any of L-lactide, D-lactide, DL-lactide, and meso-lactide may be used, and it does not matter even if it uses individually or in multiple combinations.

第一工程での反応で、式(II)のポリ乳酸誘導体の生成におけるR1残基を与えるアルコール類の共存下でのポリ乳酸セグメント形成のためのラクチドの開環重合は公知の溶液重合あるいは溶融重合で行われるが、その際の触媒は、公知の触媒の任意のものが用いられるが、具体的には、錫、アンチモン、亜鉛、チタン、鉄、アルミニウム化合物を例示することができるが、これらに限定されるものではない。 Ring-opening polymerization of lactide for the formation of a polylactic acid segment in the presence of an alcohol that gives an R 1 residue in the formation of a polylactic acid derivative of formula (II) in the reaction in the first step is a known solution polymerization or Although it is carried out by melt polymerization, any known catalyst can be used as the catalyst at that time, and specific examples thereof include tin, antimony, zinc, titanium, iron, and aluminum compounds. It is not limited to these.

第一工程で生成されるヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸誘導体の分子量は、1000〜20000、望ましくは2000〜10000程度がよい。分子量が20000を超えるヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸は、これを第二工程での反応に用いた場合、そのヒドロキシ末端基を完全にアミノ末端基に変更できないことがあり、本発明の効果が得られない恐れがある。   The molecular weight of the polylactic acid derivative having a hydroxy end group produced in the first step is 1000 to 20000, preferably about 2000 to 10,000. When the polylactic acid having a hydroxy end group with a molecular weight exceeding 20000 is used in the reaction in the second step, the hydroxy end group may not be completely changed to an amino end group, and the effect of the present invention is obtained. There is a fear that you will not

この出願の発明の第二工程では、前記式(II)のヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸誘導体のヒドロキシ末端基に触媒の存在下で、アミノ基が保護されたアミノ酸の混合酸無水物誘導体を反応させて前記式(III)で表わされる保護されたアミノ酸末端基を有するポリ乳酸を合成するが、その際に、アミノ基が保護されたアミノ酸の混合酸無水物とヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸のヒドロキシ末端基の比は1.1〜20、望ましくは3〜15、より望ましくは8〜12の範囲とするのがよい。   In the second step of the invention of this application, a mixed acid anhydride derivative of an amino group-protected amino acid is reacted with the hydroxy terminal group of the polylactic acid derivative having a hydroxy terminal group of the formula (II) in the presence of a catalyst. Thus, a polylactic acid having a protected amino acid end group represented by the formula (III) is synthesized. In this case, a mixed acid anhydride of an amino group protected amino acid and a polylactic acid having a hydroxy end group are synthesized. The ratio of hydroxy end groups is 1.1-20, preferably 3-15, more preferably 8-12.

アミノ基が保護されたアミノ酸の混合酸無水物誘導体は、たとえば下記一般式(VI)で表わすことができる。この化合物はアミノ基が保護されたR2を与えるアミノ酸とカルボン酸や酸塩化物、エステル、あるいはカーボネートとから容易に製造される。 The mixed acid anhydride derivative of an amino acid in which the amino group is protected can be represented, for example, by the following general formula (VI). This compound is easily produced from an amino acid which provides R 2 with an amino group protected and a carboxylic acid, acid chloride, ester or carbonate.

Figure 2007056079
ここでR2は、前記のとおり、アミノ酸側鎖の1価の残基を表すが、これを与えるアミノ酸は分子中に少なくとも1個のアミノ基と1個のカルボキシル基を有するものであれば特に限定されるものではない。製造過程の便利性からは2官能タイプが好ましい。
Figure 2007056079
Here, as described above, R 2 represents a monovalent residue of the amino acid side chain, and the amino acid providing this is particularly suitable if it has at least one amino group and one carboxyl group in the molecule. It is not limited. The bifunctional type is preferred from the convenience of the production process.

市販品が容易で、かつ低コストで入手可能といった点からは、2官能タイプではフェニルアラニン、アラニン、グリシン、ロイシン、バリン、イソロイシン等が挙げられる。   From the viewpoint that a commercially available product is easy and can be obtained at low cost, the bifunctional type includes phenylalanine, alanine, glycine, leucine, valine, isoleucine and the like.

アミノ基の保護基Xとしては各種のものであってよく、たとえば前記のとおり、公知のベンジルオキシカルボニル(Z)基、t−ブトキシカルボニル(Boc)基、9−フロオレニルメトキシカルボニル(Fmoc)基のいずれも利用することができる。   The amino-protecting group X may be various. For example, as described above, the known benzyloxycarbonyl (Z) group, t-butoxycarbonyl (Boc) group, 9-fluorenylmethoxycarbonyl (Fmoc) Any of the groups can be utilized.

そして、式(VI)における符号Wは混合酸無水物残基を示している。たとえば(CH33C−,(CH3CH22CH−,i−BuO基等が例示される。 And the code | symbol W in Formula (VI) has shown the mixed acid anhydride residue. For example, (CH 3 ) 3 C—, (CH 3 CH 2 ) 2 CH—, i-BuO group and the like are exemplified.

また反応の第二工程では、アミノ基が保護されたアミノ酸末端基を有するポリ乳酸誘導体は、脱保護により前記の式(IV)の活性アミノ末端基を有するポリ乳酸誘導体に変換される。脱保護反応は保護基により異なり、いずれも公知の方法で行われるが、望ましくは無水条件で行われる。より望ましくは中性付近室温以下の温和な反応条件で行われる。たとえば、ベンジルオキシカルボニル(Z)基を用いた場合、Pdを触媒として用いて水素による接触還元反応法を挙げられる。t−ブトキシカルボニル(Boc)基を用いた場合には無水トリフロル酢酸による脱保護法が挙げられる。9−フロオレニルメトキシカルボニル(Fmoc)基を用いた場合にはピペリジンによる脱保護法が挙げられる。   In the second step of the reaction, the polylactic acid derivative having an amino acid-protected amino acid end group is converted to a polylactic acid derivative having an active amino terminal group of the above formula (IV) by deprotection. The deprotection reaction varies depending on the protecting group, and any deprotection reaction is carried out by a known method, but preferably under anhydrous conditions. More desirably, the reaction is carried out under mild reaction conditions around room temperature or below neutral. For example, when a benzyloxycarbonyl (Z) group is used, a catalytic reduction reaction method using hydrogen using Pd as a catalyst can be mentioned. When a t-butoxycarbonyl (Boc) group is used, a deprotection method using trifluoroacetic anhydride can be mentioned. When a 9-fluorenylmethoxycarbonyl (Fmoc) group is used, a deprotection method using piperidine is exemplified.

本発明の製造方法における第三工程では、以上の第二工程で生成された前記の式(IV)で表わされる活性アミノ末端基を有するポリ乳酸誘導体を前記式(V)で表わされるアミノ酸−N−カルボキシ無水物と反応させることになる。この反応によって前記の式(I)で表わされるブロック共重合体が生成される。   In the third step of the production method of the present invention, the polylactic acid derivative having an active amino terminal group represented by the above formula (IV) produced in the above second step is converted into the amino acid-N represented by the above formula (V). -To react with carboxyanhydride. By this reaction, the block copolymer represented by the above formula (I) is produced.

式(V)におけるRはアミノ酸側鎖の1価の残基を表すが、これを与えるアミノ酸は、分子中に少なくとも1個のアミノ基と1個のカルボキシル基を有するものであれば特に限定されるものではない。R3は、共重合体に機能性を与えるという見地からヒドロキシル基、アミノ基、或いはカルボキシ基を有するものが好ましいが、共重合反応を妨害させないため、これらのヒドロキシル基、アミノ基、或いはカルボキシ基をあらかじめ保護させたものを望ましい。それを与えるアミノ酸は、市販品が容易に、かつ低コストで入手可能といった点からは、Nε−Z−L−リジン、L−アスパラギン酸−β−ベンジルエステル(L−aspartic acid−β−benzyl ester)、L−グルタミン酸−γ−ベンジルエステル(L−glutamic acid−γ−benzyl eater)、O−ベンジル−L−セリン(O−benzyl−L−serine)、O−ベンジル−L−チロシン(O−benzyl−L−tyrosine)などが挙げられる。 R 3 in the formula (V) represents a monovalent residue of the amino acid side chain, and the amino acid providing this is particularly limited as long as it has at least one amino group and one carboxyl group in the molecule. Is not to be done. R 3 preferably has a hydroxyl group, an amino group, or a carboxy group from the viewpoint of imparting functionality to the copolymer, but in order not to interfere with the copolymerization reaction, these hydroxyl group, amino group, or carboxy group It is desirable to protect the in advance. The amino acid that gives it is N ε -ZL-lysine, L-aspartic acid-β-benzyl ester (L-aspartic acid-β-benzyl) from the viewpoint that commercial products are easily available at low cost. ester), L-glutamic acid-γ-benzyl ester, O-benzyl-L-serine, O-benzyl-L-tyrosine (O- benzyl-L-tyrosine).

本発明をさらに具体的に説明するために以下に実施例を述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。   In order to describe the present invention more specifically, examples will be described below, but the present invention is not limited thereto.

<第一工程>
乾燥した重合管に10gの精製されたL−ラクチドを入れ、数回重合管を脱気しては乾燥アルゴンを満たし、その後50mgの2−エチルへキサン酸錫を1Mのトルエン溶液として加えた。トルエンを真空中で蒸発させて重合管は再び数回脱気しては乾燥アルゴンを満たした後、0.37mlあるいは0.26mlのブチルアルコールを注射器で注入した。
<First step>
10 g of purified L-lactide was placed in the dried polymerization tube, the polymerization tube was degassed several times to fill with dry argon, and then 50 mg of tin 2-ethylhexanoate was added as a 1M toluene solution. Toluene was evaporated in vacuum and the polymerization tube was again degassed several times and filled with dry argon, and then 0.37 ml or 0.26 ml of butyl alcohol was injected with a syringe.

最終的に真空下封管して重合管を120℃のオイルバス内につけて48時間重合を行なった。得られた白い重合体充填物をクロロホルムに溶解し、冷却したメタノールに投入して再沈殿精製して得られた固形物を遠心分離した後、室温で風乾し、更に真空中で乾燥して白色粉末状のヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸誘導体を得た。
<第二工程>
一方、数回脱気して乾燥アルゴンを満たしたフラスコに1.33gのBOC−L−フェニルアラニンと0.70mlのTEAを入れて10mlの乾燥酢酸エチルで溶かした。この溶液に−10℃に冷却した0.61mlの塩化トリメチルアセチルを注射器で加えると直ちに白い沈殿が生成した。
Finally, the tube was sealed under vacuum, and the polymerization tube was placed in an oil bath at 120 ° C. for polymerization for 48 hours. The obtained white polymer packing was dissolved in chloroform, poured into cooled methanol and reprecipitated and purified. After centrifugation, the solid was air-dried at room temperature and further dried in vacuo. A polylactic acid derivative having a powdery hydroxy end group was obtained.
<Second step>
On the other hand, 1.33 g of BOC-L-phenylalanine and 0.70 ml of TEA were put into a flask degassed several times and filled with dry argon, and dissolved in 10 ml of dry ethyl acetate. When 0.61 ml of trimethylacetyl chloride cooled to −10 ° C. was added to this solution with a syringe, a white precipitate immediately formed.

混合物を2時間0℃に保ち、その後1時間の間の室温で撹拌した。沈殿をろ過して取り除いた後、溶媒を蒸発して残留物を真空中で乾燥することにより、BOC−L−フェニルアラニン混合酸無水物が得られた。その白い固体を5mlの乾燥クロロホルム中に溶解してBOC−L−フェニルアラニン混合酸無水物溶液を得た。   The mixture was kept at 0 ° C. for 2 hours and then stirred at room temperature for 1 hour. After removing the precipitate by filtration, the solvent was evaporated and the residue was dried in vacuo to obtain a BOC-L-phenylalanine mixed acid anhydride. The white solid was dissolved in 5 ml of dry chloroform to obtain a BOC-L-phenylalanine mixed acid anhydride solution.

第一工程で生成された上記のヒドロキシ基末端を有するポリ乳酸誘導体2gを10mlの乾燥クロロホルムに溶かして、TEA(0.70ml)と4−(1−pyrrolidinyl)pyridine(74.1mg)を加え、0℃に冷やしてから、上記のBOC−L−フェニルアラニン混合酸無水物溶液を入れて、0℃で2時間保持した後、室温で36時間攪拌した。反応溶液を200mlの冷却したメタノールに注入して精製した沈殿物を遠心分離により回収し、BOC−L−フェニルアラニン末端を有するポリ乳酸誘導体が得られた。   Dissolve 2 g of the polylactic acid derivative having a hydroxy group terminal generated in the first step in 10 ml of dry chloroform, add TEA (0.70 ml) and 4- (1-pyrrolidinyl) pyridine (74.1 mg), After cooling to 0 ° C., the above BOC-L-phenylalanine mixed acid anhydride solution was added, kept at 0 ° C. for 2 hours, and then stirred at room temperature for 36 hours. The reaction solution was poured into 200 ml of cooled methanol, and the purified precipitate was recovered by centrifugation to obtain a polylactic acid derivative having a BOC-L-phenylalanine end.

上記のBOC−L−フェニルアラニン末端を有するポリ乳酸誘導体2gをアルゴン雰囲気下で20mlの乾燥ジクロロメタンに溶かして0℃に冷却し、無水トリフルオロ酢酸6mlを加えて2時間反応して溶媒を真空中で蒸発した後、重合体をジクロロメタンで再融解し、2%の炭酸水素ナトリウム溶液と水で洗浄し、有機相を硫酸ナトリウムによって水分を除いた。最後に、冷却したメタノールに注いて沈殿させ、これを遠心分離によって集めて、真空中で乾燥することにより活性アミノ末端基を有するポリ乳酸誘導体を得た。
<第三工程>
上記の活性アミノ末端基を有するポリ乳酸誘導体0.5gと次式で表わされるNε−Z−リジン−Nカルボキシ無水物 1.0gあるいは2.0gを二つのフラスコに分別に入れ、数回脱気しては乾燥アルゴンを満たした後、乾燥ジクロロメタン20mlずつを加えて固体を溶解した。
2 g of the above polylactic acid derivative having a BOC-L-phenylalanine end is dissolved in 20 ml of dry dichloromethane under an argon atmosphere, cooled to 0 ° C., 6 ml of trifluoroacetic anhydride is added and reacted for 2 hours to remove the solvent in vacuo. After evaporation, the polymer was remelted with dichloromethane, washed with 2% sodium hydrogen carbonate solution and water, and the organic phase was dehydrated with sodium sulfate. Finally, it was poured into chilled methanol for precipitation, which was collected by centrifugation and dried in vacuum to obtain a polylactic acid derivative having an active amino end group.
<Third step>
0.5 g of the polylactic acid derivative having an active amino terminal group and 1.0 g or 2.0 g of N ε -Z-lysine-N carboxyanhydride represented by the following formula are put into two flasks and removed several times. After filling with dry argon, 20 ml each of dry dichloromethane was added to dissolve the solid.

Figure 2007056079
各々の溶液を混合して室温で48時間撹拌して、回転蒸発器で溶媒を半分蒸発させ、得られた溶液を冷却したジエチルエーテルに注入して、ポリ乳酸とポリ(Nε−Z−L−リシン)(PLLA−b−PZLys)のブロック共重合体を沈殿させ、ろ過により回収し真空で乾燥した。
Figure 2007056079
Each solution was mixed and stirred at room temperature for 48 hours, the solvent was half evaporated on a rotary evaporator, the resulting solution was poured into cooled diethyl ether, and polylactic acid and poly (N ε -Z-L -A block copolymer of lysine (PLLA-b-PZLys) was precipitated, recovered by filtration and dried in vacuo.

上記のPLLA−b−PZLys 0.2gをフラスコに入れ、数回脱気しては乾燥アルゴンを満たした後、乾燥ジクロロメタンを加えて固体を溶かし、0℃に冷却してから、25%臭化水素酸/酢酸溶液を2.5mlを入れ、0℃で30分間撹拌した後、冷却したジエチルエーテルに注入して沈殿させた残留物をろ過して収集し、ジエチルエーテルで繰り返して洗浄した後、真空中で乾燥してポリ乳酸とポリ(L−リシン)(PLLA−b−PZLys)のブロック共重合体を得た。   Place 0.2 g of the above PLLA-b-PZLys in a flask, degas several times, fill with dry argon, add dry dichloromethane to dissolve the solid, cool to 0 ° C., and then 25% bromide After adding 2.5 ml of hydrogen acid / acetic acid solution and stirring at 0 ° C. for 30 minutes, the residue precipitated by pouring into cooled diethyl ether was collected by filtration, washed repeatedly with diethyl ether, It was dried in vacuum to obtain a block copolymer of polylactic acid and poly (L-lysine) (PLLA-b-PZLys).

表1には、原料使用量を変更した場合の共重合体1−4について示しており、表中のaは、重合を行う際の原料の使用量から計算した重合度であり、bは、NMRによって実際に測定した結果である。   In Table 1, it has shown about the copolymer 1-4 at the time of changing raw material usage-amount, a in a table | surface is the polymerization degree computed from the usage-amount of the raw material at the time of superposing | polymerizing, b is It is the result actually measured by NMR.

この表1から、合成した共重合体の重合度と分子量は、原料であるラクチドとブチルアルコール及びアミノ酸−N−カルボキシ無水物の仕込み比で制御可能であることがわかる。   From Table 1, it can be seen that the polymerization degree and molecular weight of the synthesized copolymer can be controlled by the charging ratio of lactide, butyl alcohol, and amino acid-N-carboxyanhydride as raw materials.

Figure 2007056079
Figure 2007056079

Claims (6)

一般式(I)で表されるアミド結合を有するポリ乳酸ブロック共重合体。
Figure 2007056079
(式中、R1は炭素数1以上20以下の脂肪族基または芳香脂肪族基を示し、R2およびR3はアミノ酸側鎖の炭素で結合されている1価の残基を示し、m、nは整数を示し、lは10以下の正の整数を示す。)
A polylactic acid block copolymer having an amide bond represented by formula (I).
Figure 2007056079
(In the formula, R 1 represents an aliphatic group or an araliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, R 2 and R 3 represent a monovalent residue bonded by carbon of an amino acid side chain, m , N represents an integer, and l represents a positive integer of 10 or less.)
2がフェニルアラニン、アラニン、グリシン、ロイシン、バリンおよびイソロイシンのうちの少くともいずれかの残基であることを特徴とする請求項1のポリ乳酸ブロック共重合体。 The polylactic acid block copolymer according to claim 1, wherein R 2 is a residue of at least one of phenylalanine, alanine, glycine, leucine, valine and isoleucine. 3がL−リジン、L−アスパラギン酸、L−グルタミン酸、L−セリン、およびL−チロシンのうちの少くともいずれかの残基であることを特徴とする請求項1または2のポリ乳酸ブロック共重合体。 The polylactic acid block according to claim 1 or 2, wherein R 3 is at least one of L-lysine, L-aspartic acid, L-glutamic acid, L-serine, and L-tyrosine. Copolymer. ヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸誘導体から形成された末端活性型アミノ基を有するポリ乳酸誘導体とアミノ酸−N−カルボキシ無水物と反応させることを特徴とする乳酸とペプチドからなるブロック共重合体の製造方法。   A process for producing a block copolymer comprising lactic acid and a peptide comprising reacting a polylactic acid derivative having a terminal active amino group formed from a polylactic acid derivative having a hydroxy terminal group with an amino acid-N-carboxyanhydride . アルコール類の共存下でのラクチドの開環重合によりヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸誘導体を合成する第一工程と、該ヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸誘導体のヒドロキシ末端基に触媒存在下でアミノ基が保護されたアミノ酸の混合酸無水物誘導体を反応させ、次いで保護されたアミノ基の脱保護反応により活性型アミノ末端基を有するポリ乳酸誘導体を合成する第二工程と、さらにアミノ酸−N−カルボキシ無水物を反応させる第三工程からなることを特徴とする請求項4の乳酸とペプチドのブロック共重合体の製造方法。   A first step of synthesizing a polylactic acid derivative having a hydroxy terminal group by ring-opening polymerization of lactide in the presence of an alcohol; and an amino group in the presence of a catalyst in the hydroxy terminal group of the polylactic acid derivative having a hydroxy terminal group. A second step of reacting a mixed acid anhydride derivative of a protected amino acid and then synthesizing a polylactic acid derivative having an active amino terminal group by deprotection of the protected amino group, and further an amino acid-N-carboxyanhydride The method for producing a block copolymer of lactic acid and a peptide according to claim 4, comprising a third step of reacting the product. ヒドロキシ末端基を有するポリ乳酸誘導体が、一つのヒドロキシ末端基を有するか、または複数のヒドロキシ末端基を有することを特徴とする請求項4または5の乳酸とペプチドのブロック共重合体の製造方法。   The method for producing a block copolymer of lactic acid and a peptide according to claim 4 or 5, wherein the polylactic acid derivative having a hydroxy terminal group has one hydroxy terminal group or a plurality of hydroxy terminal groups.
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