(57)【要約】【課題】安価で大量に製造でき、様々な種類のゲストをカプセル化できる非対称有機ナノチューブを提供する。【解決手段】下記一般式１で表わされる非対称双頭型脂質分子を液体中で自己集合させて、非対称有機ナノチューブを得る。  一般式１  Ｘ―ＮＨ―(ＣＨ２)ｍ―ＣＯＮＨ―(ＣＨ２)ｎ―ＣＯ―Ｙ  ここで、ｍおよびｎが５〜１１の整数であり、Ｘが光学活性なポリヒドロキシアルカノイル基であり、ＹがＯＨ基または炭素数が１〜３のアルコキシル基等である。【選択図】図１
2018123101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式１で表わされる非対称双頭型脂質分子。
一般式１  Ｘ―ＮＨ―(ＣＨ２)ｍ―ＣＯＮＨ―(ＣＨ２)ｎ―ＣＯ―Ｙ
ここで、
ｍおよびｎが、５〜１１の整数であり、
Ｘが、光学活性なポリヒドロキシアルカノイル基であり、
Ｙが、ＯＨ基、炭素数が１〜３のアルコキシル基、ＮＨ―(ＣＨ２)ｐ―ＮＲ１２基(ｐは２〜８の整数であり、Ｒ１は水素、メチル基、またはエチル基である)、(ＮＨ―ＣＨ２―ＣＯ)ｒ―Ｚ基(ｒは１〜４の整数であり、ＺはＯＨ基、炭素数が１〜３のアルコキシル基、ＨＮ―(ＣＨ２)２―ＮＨ２基、またはＨＮ―(ＣＨ２)３―ＮＨ２基である)、トリスヒドロキシメチルアミノメタン基、またはＮＨ―(ＣＨ２)ｓ―Ｎ＋Ｒ２２―(ＣＨ２)ｔ―ＣＯＯ−基(sは２または３であり、Ｒ２はメチルまたはエチル基であり、ｔは１〜４の整数である)である。
【請求項２】
請求項１において、
ｍ＝ｎ＝１１またはｍ＝１１かつｎ＝５であり、
ＸがＤ―グルコノイル基であり、
Ｙがメトキシ基、エトキシ基、ＯＨ基、ＮＨ―(ＣＨ２)６―ＮＨ２基、ＮＨ―(ＣＨ２)３―ＮＭｅ基(Ｍｅはメチル基)、ＮＨ―(ＣＨ２)３―ＮＭｅ２＋―(ＣＨ２)―ＣＯＯ−基、(ＮＨ―ＣＨ２―ＣＯ)ｒ―Ｚ基(ｒは１〜４の整数であり、ＺはＯＨ基、炭素数が１〜３のアルコキシル基、ＨＮ―(ＣＨ２)２―ＮＨ２基、またはＨＮ―(ＣＨ２)３―ＮＨ２基である)、またはトリスヒドロキシメチルアミノメタン基である非対称双頭型脂質分子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の非対称双頭型脂質分子の一種類から構成され、内表面と外表面が異なる官能基で被覆されている非対称有機ナノチューブ。
【請求項４】
請求項１または２に記載の非対称双頭型脂質分子の二種類以上から構成され、内表面と外表面が異なる官能基で被覆されている非対称有機ナノチューブ。
【請求項５】
請求項１または２に記載の非対称双頭型脂質分子の一種類を液体中で自己集合させる工程を有する非対称有機ナノチューブの製造方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の非対称双頭型脂質分子の二種類以上を液体中で自己集合させる工程を有する非対称有機ナノチューブの製造方法。
【請求項７】
請求項３または４に記載の非対称有機ナノチューブと、前記非対称有機ナノチューブに内包されたゲスト物質とを有する包接体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アミノカルボン酸を含有する非対称双頭型脂質分子と、有効成分のカプセル化等に用いられ、この非対称双頭型脂質分子から大量製造可能な非対称有機ナノチューブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
適切にデザインされた両親媒性分子が水などの溶媒中で自己集合することによって、チューブ状凝集構造体(以下「有機ナノチューブ」と記載する)が可逆的に形成される。この有機ナノチューブは、親水性基で被覆された表面を持つため、水中で容易に分散する。また、この有機ナノチューブは、内部に内径１〜１００ｎｍ程度の中空シリンダー構造をもち、低分子からタンパク質やＤＮＡなどの生体分子、種々のナノ粒子、および薬物などのゲスト化合物を包接することができる。
【０００３】
また、有機ナノチューブは、ｐＨ、温度、光などの外部刺激に応じて、包接したゲスト化合物の放出や徐放が可能である。このため、ヘルスケア、化粧品、または医療品などの用途分野で注目を集めている(非特許文献１および非特許文献２)。しかしながら、これまでの多くの有機ナノチューブは、内外表面が同じ親水基で被覆されている。このため、従来の有機ナノチューブの内部に、これらのゲスト化合物を選択的かつ効率的に包接することが困難であった。
【０００４】
そこで、本発明者らを中心に、内表面と外表面が異なる官能基で被覆された有機ナノチューブ(以下「非対称有機ナノチューブ」と記載することがある)が開発されてきた。この非対称有機ナノチューブは、疎水部アルキレン鎖の両端に異なる二つの親水部を有し、非対称双頭型脂質分子の水系溶媒中での自己集合により作製される(非特許文献３)。この脂質分子は、自己集合時にこれら二つの親水部がそれぞれ選択的に水素結合を形成しながら配列することにより、分子が平行に配列した単分子膜構造、またはさらにそれらが積層した構造を形成する。
【０００５】
その結果、外表面に嵩高い糖残基が、内表面にカルボン酸、アミノ基、グリシン残基等が配置された構造を持つ非対称有機ナノチューブが得られる。このため、例えば内表面がマイナス電荷をもつカルボン酸型の非対称有機ナノチューブは、内表面と相互作用が強いプラスの表面電荷を持つゲストを混ぜるだけで、包接体を効率的に作製することができる。非対称有機ナノチューブの代表的な先行技術として、特許文献１から特許文献３、非特許文献４、および非特許文献６が挙げられる。
【０００６】
特許文献１によれば、内径が約２０ｎｍ前後で、内表面がカルボン酸で被覆された非対称有機チューブが製造できる。しかし、非対称有機チューブの原料である脂質の合成は、高価な長鎖ジカルボン酸や１−α−ブロモテトラアセチルグルコース(例えば５ｇで６４００円)を用いなければならない上、５段階の全工程で約３０％程度の低収率であった。加えて、大量の溶媒やシリカゲルを要し、煩雑なクロマトグラフィーによる分離精製が必要であった。また、非対称有機チューブの内表面は、カルボン酸に限られていた。
【０００７】
特許文献２によれば、内径が８〜９ｎｍで、内表面がカルボン酸で被覆された非対称有機ナノチューブが提供される。原料の脂質の合成は３段階で、再沈殿のみで精製可能である。しかしながら、特許文献１と同様に、脂質の合成に高価なジカルボン酸やオリゴグリシンが必要不可欠である上、脂質の全収率が約１５〜４０％と低かった。
【０００８】
特許文献３によれば、特許文献１と同様に、内径が８〜９ｎｍで、内表面がカルボン酸、アミン、疎水基などで被覆された非対称有機ナノチューブが提供される。しかしながら、非対称有機ナノチューブの原料である脂質の合成には少なくとも４〜５段階の工程が必要である上、脂質の原料が比較的高価な長鎖ジカルボン酸およびオリゴグリシンである。さらに、高収率で高純度な脂質を得るためには、長鎖ジカルボン酸から２段階での合成が必要なモノエステル誘導体(片側のカルボン酸基のみエステル保護されたもの)の利用が必要不可欠であった。また、１−グリコピラノシルアミンは、求核性が低く、化学的に不安定であるため、１−グリコピラノシルアミンと長鎖ジカルボン酸のカップリングの収率は２４％と低かった。
【０００９】
非特許文献４には、ジカルボン酸に代えて、安価なω−アミノカルボン酸を用いた非対称有機チューブの製造方法が記載されている。つまり、安価な１２−アミノドデカン酸のカルボン酸側に１−グリコピラノシルアミンを、アミノ基側にトリグリシンなどを縮合させた脂質を原料として、内表面がアミノ基で、外表面がグルコース残基でそれぞれ被覆された内径７〜１０ｎｍの非対称有機ナノチューブの形成が可能となる。
【００１０】
しかしながら、非特許文献４に記載された非対称有機チューブの製造方法によれば、高価な糖保護体である１−α−ブロモテトラアセチルグルコースを用いること、合成が５段階でカラムクロマトグラフィーによる精製が必要であること、全収率が２４％にとどまることなどの合成上の課題があった。また、非対称有機チューブの分散液を加熱すると、６７℃でチューブ構造が壊れてしまう課題があった(非対称有機チューブの安定性については、非特許文献５参照)。
【００１１】
非特許文献６には、安価な１２−アミノドデカン酸を２量化し、この２量体のカルボン酸側にリジンのε−アミノ基を縮合させた脂質分子によるナノチューブの形成が記載されている。このナノチューブについては、構造解析や詳細な合成の記載がない。しかし、一般的にはアミノ酸を用いた合成には高価な保護基をもつアミノ酸の利用が不可欠である。また、１２−アミノドデカン酸の２量体の合成には、アミノ基やカルボン酸基の逐次的な保護・脱保護が必要不可欠であることがよく知られている。
【００１２】
このため、上記脂質分子の合成には、α位のアミノ基やカルボキシル基が保護された高価なリジンを原料とし、少なくとも６段階の工程を要し、それぞれの段階でクロマトグラフィーによる精製が必要であると予測される。さらに、得られるナノチューブは、内表面がアミノ基で、外表面がリジンのアミノ基とカルボキシル基でそれぞれ被覆されているものに限られていた。このように、１２−アミノドデカン酸を用いた場合でも、内外表面が異なる有機ナノチューブが安価で簡便かつ大量に合成できる脂質分子は、未だ開発されていない。
【００１３】
以上の技術的な背景から、上記の全ての課題を解決でき、内外表面が異なる有機ナノチューブを安価に大量合成できる脂質分子の開発が強く望まれていた。すなわち、安価な原料によって少ない工程で製造でき、再沈殿や濾過などの簡便方法で安価に精製でき、有機ナノチューブが安価で大量に製造できる脂質分子の開発が強く期待されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第４１７４７０２号公報
【特許文献２】特許第５７２１１３０号公報
【特許文献３】特許第５８０７９２７号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００２／１３７６８９号明細書
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】亀田ら, 高分子論文集, Vol.67, No.10, p.560-573 (2010)
【非特許文献２】亀田ら, 「有機ナノチューブ材料の開発とカプセル化機能開拓」,「マイクロ／ナノカプセルの調製、徐放性制御と応用事例」, 第１章「ナノ・マイクロカプセルの調製，開発」, 第１８節, p.92-100, 技術情報協会, 2014
【非特許文献３】清水ら, Langmuir, 32, p.12242 (2016)
【非特許文献４】亀田ら, Chem. Lett., 36, p.896 (2007)
【非特許文献５】亀田ら, Soft Matter, 4, p.168 (2008)
【非特許文献６】フルホップら, J. Am. Chem. Soc., 115, p.1600-1601 (1993)
【非特許文献７】増田ら, Langmuir, 20, p.5969 (2004)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、安価で大量生産できる非対称有機ナノチューブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは、安価なω−アミノカルボン酸である１２−アミノドデカン酸等のアミノ基にポリヒドロキシカルボン酸のラクトン誘導体を反応させた中間体と、１２−アミノドデカン酸のカルボン酸をエステル化した中間体をカップリングさせることで、最短では再沈殿や濾過などの精製を含む３段階の合成工程のみで、また原料からの全合成収率が約９４％と非常に効率よく、後述する一般式１で表わされる非対称双頭型脂質分子が製造可能であることを見いだした。さらに、水、極性有機溶媒、またはこれらの混合溶媒中でこの脂質分子を自己集合させることによって、有機ナノチューブが形成されることを明かにした。この有機ナノチューブは、外表面がラクトン由来の水酸基で、内表面がエステル基でそれぞれ被覆された非対称有機ナノチューブであり、内径が約４０ｎｍ前後である。
【００１８】
また驚くべきことに、この脂質分子のエステル部位を加水分解してカルボン酸にした場合、得られる非対称有機ナノチューブの内表面を被覆している官能基をカルボン酸に変えられることと、過剰の１，６−ヘキサンジアミンなどでこの脂質分子のエステル部位をアミド基に交換した場合、得られる非対称有機ナノチューブの内表面をアミノ基にできることなどを見いだした。さらに、後述する一般式１のＹにオリゴグリシン残基類を導入するだけで、内径が上記の約１／２の２０ｎｍ程度であり、内表面がカルボン酸、エステル、アミノ基などで被覆された非対称有機ナノチューブが形成できることを見いだした。
【００１９】
こうして得られる非対称有機ナノチューブは、内表面と逆の電荷をもつゲスト分子と混ぜるだけで、高収率でゲスト分子をカプセル化できる。さらに、本発明者らは、この有機ナノチューブ内にカプセル化したゲスト分子を、ｐＨの変化によって放出できることも明らかにした。このように、この非対称有機ナノチューブは、安価で簡便に大量製造できる脂質が原料であり、ゲストの簡便かつ高収率なカプセル化ができ、ｐＨなどの変化でカプセル化したゲストを放出できるため、化粧品や医薬品関連分野での応用が期待できる。
【００２０】
なお、後述する一般式１で表わされる非対称双頭型脂質分子に類似する化合物として、１２−(Ｄ―グルコノイルアミノ)ドデカン酸の合成例が特許文献４に記載されている。この化合物は、後述する一般式１で表される化合物の合成中間体(後述の実施例１の中間体１−ａに相当)として用いているが、この化合物からは、所望する非対称有機ナノチューブが得られないことがわかっている。加えて本発明では、この中間体の合成で、特許文献４と比べて少量の溶媒(濃度が約１６倍)に原料を分散し、加熱するだけで、従来と比べて短時間で反応が進行し、目的とする中間体が定量的に得られることを見いだした。
【００２１】
本発明の非対称双頭型脂質分子は、下記一般式１で表わされる。
一般式１  Ｘ―ＮＨ―(ＣＨ２)ｍ―ＣＯＮＨ―(ＣＨ２)ｎ―ＣＯ―Ｙ
ｍおよびｎは、５〜１１の整数である。Ｘは、光学活性なポリヒドロキシアルカノイル基である。Ｙは、ＯＨ基、炭素数が１〜３のアルコキシル基、ＮＨ―(ＣＨ２)ｐ―ＮＲ１２基(ｐは２〜８の整数であり、Ｒ１は水素、メチル基、またはエチル基である)、(ＮＨ―ＣＨ２―ＣＯ)ｒ―Ｚ基(ｒは１〜４の整数であり、ＺはＯＨ基、炭素数が１〜３のアルコキシル基、ＨＮ―(ＣＨ２)２―ＮＨ２基、またはＨＮ―(ＣＨ２)３―ＮＨ２基である)、トリスヒドロキシメチルアミノメタン基(ＮＨ―Ｃ(ＣＨ２―ＯＨ)３)、またはＮＨ―(ＣＨ２)ｓ―Ｎ＋Ｒ２２―(ＣＨ２)ｔ―ＣＯＯ−基(sは２または３であり、Ｒ２はメチルまたはエチル基であり、tは１〜４の整数である)である。
【００２２】
本発明の非対称有機ナノチューブは、一種類または二種類以上の本発明の非対称双頭型脂質分子から構成され、内表面と外表面が異なる官能基で被覆されている。本発明の非対称有機ナノチューブの製造方法は、一種類または二種類以上の本発明の非対称双頭型脂質分子を液体中で自己集合させる工程を有する。本発明の包接体は、本発明の非対称有機ナノチューブと、この非対称有機ナノチューブに内包されたゲスト物質とを有する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、非対称有機ナノチューブの原料である脂質分子群、すなわち非対称双頭型脂質分子を簡便かつ安価に合成できる。このため、安価で大量に非対称有機ナノチューブが得られる。また、この非対称双頭型脂質分子を用いることで、外表面が水酸基で、内表面がカルボン酸(負電荷)、エステルなど(疎水性)、アミン(正電荷)、ベタイン(両性)、または水酸基(親水性)で被覆された非対称有機ナノチューブが得られる。この非対称有機ナノチューブは、様々なゲストを内包できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】非対称有機ナノチューブの電子顕微鏡像(透過像)で、１−１は実施例１１で得たエステル型非対称有機ナノチューブの像、１−２は実施例１２で得たカルボン酸型非対称有機ナノチューブの像。
【図２】実施例１３で得た非対称有機ナノチューブの電子顕微鏡像(透過像)で、２−１は化合物１−ｄから得たアミン型非対称有機ナノチューブの像、２−２は化合物１−ｅから得たベタイン型非対称有機ナノチューブの像、２−３は化合物１−ｆから得たベタイン型非対称有機ナノチューブの像。
【図３】実施例１４で得た非対称有機ナノチューブの電子顕微鏡像(透過像)で、３−１は化合物１−ｇから得たグリシン系非対称有機ナノチューブの像、３−２は化合物１−ｈから得たグリシン系非対称有機ナノチューブの像。
【図４】実施例１５のカルボン酸型非対称有機ナノチューブのローダミン６Ｇの包接体のｐＨ７.４およびｐＨ５.５での放出特性を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の非対称双頭型脂質分子、非対称有機ナノチューブ、非対称有機ナノチューブの製造方法、および包接体について、図面を参照しながら実施形態と実施例に基づいて説明する。なお、重複説明は適宜省略する。また、本願では、２つの数値の間に「〜」を記載して数値範囲を表す場合、これらの２つの数値も数値範囲に含まれるものとする。
【００２６】
（１）非対称双頭型脂質分子
一般に、親水基と疎水基を有する両親媒性分子を水中で加熱溶解後冷却すると、疎水基間の相互作用によって自己集合することが知られている。また、親水基としてアミノ基やカルボキシル基を含む同様の分子では、溶媒のｐＨを変化させる等により溶解度を低下させると、疎水基間の相互作用によって自己集合することが知られている。下記一般式のように的確に設計された分子では、疎水基両端に異なる親水基を有するため、左端の糖ラクトン由来のポリヒドロキシアルカノイル基同士、中央の疎水部の中間に位置するアミド基、右端の極性基(ＣＯ―Ｙ)の間に特定かつ多重の水素結合がそれぞれ形成される。このため、分子同士が平行に配列しながら安定な固体状態の単分子膜構造を形成する。
【００２７】
これらの自己集合体は、多くの場合、板状やテープ状の結晶を与えるに過ぎない。しかし、例えば分子の両端の親水部のサイズが異なっている場合や、分子の端に光学活性な部位を含む場合には、膜状構造体中で分子同士が少しずつねじれ、そのサイズの違いによって膜が湾曲して、最終的にチューブ状構造の自己集合体が得られる。このとき、分子が膜中で平行に配列しているため、得られるチューブは、内表面と外表面に異なる親水基が露出した非対称構造を有する。ほぼ例外なく、より嵩高い親水基がチューブ外表面に露出し、他方の親水基がチューブ内表面に露出することが、非特許文献１および非特許文献２等によって明らかになっている。
【００２８】
本発明の実施形態に係る非対称双頭型脂質分子は、下記一般式１で表わされる。
一般式１  Ｘ―ＮＨ―(ＣＨ２)ｍ―ＣＯＮＨ―(ＣＨ２)ｎ―ＣＯ―Ｙ
ｍおよびｎは、５〜１１の整数である。Ｘは、光学活性なポリヒドロキシアルカノイル基である。Ｙは、ＯＨ基、炭素数が１〜３のアルコキシル基、ＮＨ―(ＣＨ２)ｐ―ＮＲ１２基(ｐは２〜８の整数であり、Ｒ１は水素、メチル基、またはエチル基である)、(ＮＨ―ＣＨ２―ＣＯ)ｒ―Ｚ基(ｒは１〜４の整数であり、ＺはＯＨ基、炭素数が１〜３のアルコキシル基、ＨＮ―(ＣＨ２)２―ＮＨ２基、またはＨＮ―(ＣＨ２)３―ＮＨ２基である)、トリスヒドロキシメチルアミノメタン基、またはＮＨ―(ＣＨ２)ｓ―Ｎ＋Ｒ２２―(ＣＨ２)ｔ―ＣＯＯ−基(sは２または３であり、Ｒ２はメチルまたはエチル基であり、tは１〜４の整数である)である。
【００２９】
上記一般式１で表わされる非対称双頭型脂質分子は、例えば、ω−アミノカルボン酸の２量体の一端にラクトン誘導体が結合しており、他端にカルボン酸、アミン、エステルなどの疎水基やグリシンオリゴマー鎖などが結合している分子である。このような非対称双頭型脂質分子は、安価なω−アミノカルボン酸やポリヒドロキシカルボン酸のラクトン誘導体等を用いて、簡便で安価な再沈殿と濾過などの精製の３〜６段階の工程のみで製造できる。
【００３０】
ＸがＤ−グルコノイル基であり、ｍ＝ｎ＝１１またはｍ＝１１かつｎ＝５であり、Ｙがメトキシ基、エトキシ基、ＯＨ基、ＮＨ―(ＣＨ２)６―ＮＨ２基、ＮＨ―(ＣＨ２)３―ＮＭｅ基(Ｍｅはメチル基)、ＮＨ―(ＣＨ２)３―ＮＭｅ２＋―(ＣＨ２)―ＣＯＯ−基、または(ＮＨ―ＣＨ２―ＣＯ)ｒ―Ｚ基(ｒは１〜４の整数であり、ＺはＯＨ基、炭素数が１〜３のアルコキシル基、ＨＮ―(ＣＨ２)２―ＮＨ２基、またはＨＮ―(ＣＨ２)３―ＮＨ２基である)、またはトリスヒドロキシメチルアミノメタン基であることが好ましい。
【００３１】
本実施形態の非対称双頭型脂質分子は、原則として３〜４段階の工程、しかも全て再沈殿による精製工程を経て、原料からの全収率は最高で８６％程度で効率的に合成できる。このため、本実施形態の非対称双頭型脂質分子から、大量かつ安価に非対称有機ナノチューブが製造できる。なお、本実施形態の非対称双頭型脂質分子のうちグリシン誘導体は、合成に５または６段階の工程が必要となり、原料からの全収率も５０〜６１％である。しかし、このグリシン誘導体から得られる非対称有機ナノチューブは、さらに微細な内径に制御できるという優れた利点をもつ。
【００３２】
本実施形態の非対称双頭型脂質分子のより具体的な製造方法について説明する。本実施形態の非対称双頭型脂質分子は、上記一般式１の左側に相当するＸ―ＮＨ―(ＣＨ２)ｍ―ＣＯＯＨ(ここではＸが光学活性なポリヒドロキシアルカノイル基)を中間体１とし、右側に相当するＮＨ２―(ＣＨ２)ｎ―ＣＯ―Ｙ(ここではＹは炭素数が１〜３のアルコキシル基)を中間体２とし、これらを縮合させることで得られる。
【００３３】
中間体１は、光学活性なラクトンと、炭素数５〜１１のメチレン鎖を含有する長鎖アミノカルボン酸を等モル量で、メタノールなどの溶媒中、トリエチルアミンなどの塩基存在下で加熱することで定量的に得られる。そして、反応液を減圧濃縮する、または単に冷却するだけで、容易に目的物のアミン塩として単離することが可能である。中間体２は、所定のアルコール中に、炭素数５〜１１のメチレン鎖を含有する長鎖アミノカルボン酸を分散し、１.１当量以上の塩酸を加えて加熱還流するだけで、または１.１当量の塩化チオニルを滴下するだけで、塩酸塩などとして定量的に得られる。そして、反応液の溶媒を留去するだけで目的物を単離することができる。
【００３４】
中間体１と中間体２の縮合反応には、４−(４，６−ジメトキシ−１，３，５−トリアジン−２−イル)−４−メチルモルホリニウムクロリド(ＤＭＴ−ＭＭ)、ジシクロヘキシルカルボジイミド、またはジイソプロピルカルボジイミドなどが用いられるが、アルコール中で縮合反応を高収率で行えるＤＭＴ−ＭＭが好適である。ＤＭＴ−ＭＭを用いた場合も、室温または加熱することで反応が進行する。また反応後は、目的物が沈殿するため、これを濾過することでＸ―ＮＨ―(ＣＨ２)ｍ―ＣＯＮＨ―(ＣＨ２)ｎ―ＣＯ―Ｙが容易に単離できる。
【００３５】
Ｘがグルコノラクトン由来の場合は、目的とする非対称有機ナノチューブを形成する非対称双頭型脂質分子として利用できるが、さらにＹをＯＨ基、ＮＨ―(ＣＨ２)ｐ―ＮＲ１２基(ｐは２〜８の整数であり、Ｒ１は水素、メチル基、またはエチル基である)、(ＮＨ―ＣＨ２―ＣＯ)ｒ―Ｚ基(ｒは１〜４の整数であり、ＺはＯＨ基、炭素数が１〜３のアルコキシル基、ＨＮ―(ＣＨ２)２―ＮＨ２基、またはＨＮ―(ＣＨ２)３―ＮＨ２基である)、トリスヒドロキシメチルアミノメタン基、またはＮＨ―(ＣＨ２)ｓ―Ｎ＋Ｒ２２―(ＣＨ２)ｔ―ＣＯＯ−基(sは２または３であり、Ｒ２はメチル基またはエチル基であり、ｔは１〜４の整数である)に変換してもよい。
【００３６】
すなわち、得られた上記一般式１で表される非対称双頭型脂質分子のうち、例えば化合物１−ａ(ここでＹは炭素数が２または３のアルコキシル基なども含む)(実施例で後述)を加水分解して、Ｙをカルボン酸にした化合物１−ｃ(実施例で後述)に変換してもよい。また、化合物１−ａや化合物１−ｂ(実施例で後述)を、過剰のジアミン、つまりＮＨ―(ＣＨ２)ｐ―ＮＲ１２基(ｐは２〜８の整数であり、Ｒ１は水素、メチル基、またはエチル基である)と混合、加熱して、エステルとジアミン化合物のエステル交換反応によってアミド化(以下「アミノリシス」と記載することがある)し、非対称双頭型脂質分子である化合物１−ｄや化合物１−ｅ(ともに実施例で後述)を得る。
【００３７】
このとき、ジアミンとしては、両端が同じ一級アミンや二級アミンを含有するエチレンジアミンやプロピレンジアミンなどを用いてもよいが、水素結合可能な―ＮＨＣＯ―型の二級アミドを形成するには、エチレンジアミンが望ましい。また、三級アミンを用いるとアミノリシスが進行しないことを利用すれば、例えば一端が一級アミンで、他端が三級アミンを有するジアミンを用いると、選択的に一級アミノ基とのアミノリシスを進行させられる。これらのジアミン化合物は、原料となる化合物１−ａや化合物１−ｂを室温や加温でよく溶解するため、反応溶媒として用いてもよい。反応後は、これらのジアミンは減圧濃縮で除去することもできるし、目的物が室温で析出する場合は、濾過で取り除くこともできる。その他、アミノリシスをトリスヒドロキシメチルアミノメタンで行うこともできる。この場合は、Ｙに水酸基を持つ非対称双頭型脂質分子が得られる。
【００３８】
また、化合物１−ｃにグリシン誘導体の(ＮＨ―ＣＨ２―ＣＯ)ｒ―Ｚ基(ｒは１〜４の整数であり、ＺはＯＨ基または炭素数が１〜３のアルコキシル基である)をＤＭＴ−ＭＭなどで縮合させることも可能である。これによって、化合物１−ｇ(実施例で後述)、その加水分解物である化合物１−ｈ(実施例で後述)などが得られる。ここで、ＺがＯＨ基や炭素数１〜３のアルコキシル基の場合は、さらに過剰のエチレンジアミンやプロピレンジアミンなどを用いたアミノリシスによって、ＺをＨＮ―(ＣＨ２)２―ＮＨ２基またはＨＮ―(ＣＨ２)３―ＮＨ２基にすることもできる。
【００３９】
さらに、例えば化合物１−ｅ(つまりＹがＮＨ―(ＣＨ２)ｐ―ＮＲ１２基(ｐは２〜８の整数であり、Ｒ１は水素、メチル基、またはエチル基である)である)を原料として用い、これにブロモ酢酸やブロモプロピオン酸などと反応させることで、または化合物１−ｅとブロモ酢酸やブロモプロピオン酸のエステル化合物の反応後、加水分解することで、ベタイン型の脂質(ＺがＮＨ―(ＣＨ２)ｓ―Ｎ＋Ｒ２２(ＣＨ２)ｔ―ＣＯＯ−基(ｓは２〜３の整数であり、Ｒ２はメチル基またはエチル基であり、ｔは１〜４の整数である)である)にすることもできる。これら素反応のほぼ全てが８０％以上の高収率で進行し、ほとんど全ての場合で、再沈殿やその後の濾過、洗浄、特に純度が高い場合は単なる減圧濃縮などで単離できる。
【００４０】
例えば、中間体１などの場合、アミノカルボン酸のＮ端側に、直接ラクトン化合物を反応させるため、中間体１(上記一般式１の左側に相当するＸ―ＮＨ―(ＣＨ２)ｍ―ＣＯＯＨまたはそのアミン塩で、ラクトン化合物由来のポリヒドロキシアルカノイル基がＸに相当する)を、１段階で従来よりも高濃度で合成できる。このため、用いる溶媒の量も約１／１６に削減できる。また、従来の反応では必要不可欠であったアミノ基用の高価な保護基の利用、その導入、および除去工程も不要である。
【００４１】
中間体２についても、上述のとおり特段の合成試薬を必要としない。さらに、中間体１と中間体２のカップリングに、ＤＭＴ−ＭＭなどを縮合剤として使用すると、得られた化合物が沈殿するため、濾過するだけで高収率かつ高純度で目的物を単離することができる。以上のような特徴を有する非対称双頭型脂質分子の製造方法のため、通常の実験室レベルの設備でも、一度に１０ｇ程度以上の非対称双頭型脂質分子が合成できる。
【００４２】
（２）非対称有機ナノチューブ
本発明の第一実施形態に係る非対称有機ナノチューブは、本実施形態の非対称双頭型脂質分子の一種類から構成され、内表面と外表面が異なる官能基で被覆されている。本発明の第二実施形態に係る非対称有機ナノチューブは、本実施形態の非対称双頭型脂質分子の二種類以上から構成され、内表面と外表面が異なる官能基で被覆されている。各実施形態の非対称有機ナノチューブは、内表面と親和性の高いゲストを効率的に高濃度でカプセル化でき、かつチューブ構造を損なうことなく、ゲストの徐放性に優れている。
【００４３】
各実施形態の非対称有機ナノチューブは、例えば、外表面がラクトン誘導体由来のポリヒドロキシアルカノイル基で被覆され、内表面のみがカルボキシル基、アミノ基、エステル基などで被覆されており、内外表面が異なる非対称型の有機ナノチューブである。なお、各実施形態の非対称有機ナノチューブは、本実施形態の非対称双頭型脂質分子以外の成分、例えば添加剤や不可避不純物などが含まれていてもよい。
【００４４】
第一実施形態の非対称有機ナノチューブは、本実施形態の非対称双頭型脂質分子の一種類を液体中で自己集合させる工程を有する。第二実施形態の非対称有機ナノチューブは、本実施形態の非対称双頭型脂質分子の二種類以上を液体中で自己集合させる工程を有する。より具体的には、上記一般式１で表される非対称双頭型脂質分子を用い、以下の方法によって、外表面がＸ由来のポリヒドロキシアルカノイル基由来の水酸基で被覆され、内表面がＹ由来の官能基で被覆された非対称有機ナノチューブが製造できる。
【００４５】
なお、内表面にカルボン酸を有する非対称有機ナノチューブをカルボン酸型非対称有機ナノチューブと、内表面にアミノ基を有する非対称有機ナノチューブをアミン型非対称有機ナノチューブと、内表面に疎水性のエステル基を有する非対称有機ナノチューブをエステル型非対称有機ナノチューブと、内表面に四級アンモニウム基とカルボキシル基などの両性電荷からなるベタイン基を有する非対称有機ナノチューブをベタイン型非対称有機ナノチューブと、内表面に親水性の水酸基を有する非対称有機ナノチューブを水酸基型非対称有機ナノチューブと記載することがある。
【００４６】
各実施形態の非対称有機ナノチューブは、いずれも構造安定性が高いので、吸引濾過や真空乾燥に耐えられる。また、各実施形態の非対称有機ナノチューブは、高速撹拌や超音波処理などの物理的擾乱にも耐えられるが、条件によっては軸比の短い、かつ良分散性のカルボン酸型非対称有機ナノチューブに変換する。
【００４７】
（３）非対称有機ナノチューブの製造法
（３−１）カルボン酸型非対称有機ナノチューブの製造法
（ア）加熱溶解・冷却法
上記一般式１で表わされる非対称双頭型脂質分子０.５〜５ｍｇを８０〜１００℃に加熱することで、純水(ミリＱ水(商品名)など)１ｍＬ中に完全に溶解し、その後、毎分０.１〜１０℃の降温速度で冷却することで、カルボン酸型非対称有機ナノチューブが得られる。カルボン酸型非対称有機ナノチューブは、電子顕微鏡観察によって確認できる。
【００４８】
上記一般式１で表わされる非対称双頭型脂質分子の水への溶解度が低い場合は、メタノール、エタノール、もしくはイソプロパノールなどの種々のアルコールと水の混合溶媒中、ジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ)中、またはＮ,Ｎ−ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)中で、上記と同様に加熱、冷却することで、カルボン酸型非対称有機ナノチューブの分散液が得られる。この分散液を吸引濾過後、水に再分散することですることで、カルボン酸型非対称有機ナノチューブの水分散液が得られる。非対称双頭型脂質分子の溶解に用いる溶媒は、溶解性とその後の単離の点からメタノールやエタノールと水の混合溶媒が好適である。
【００４９】
非対称双頭型脂質分子を溶解する溶媒としてＤＭＳＯやＤＭＦを用いる場合、室温での減圧濃縮、ろ過、凍結乾燥、または膜透析によってこれらの溶媒を除去することで、非対称有機ナノチューブを得ることができる。また、非対称双頭型脂質分子を溶解する溶媒としてＤＭＳＯやＤＭＦを用いる場合、非対称双頭型脂質分子の溶解性が高いので、５ｍｇ／ｍＬ以上の非対称双頭型脂質分子の濃度での非対称有機ナノチューブの製造に適している。非対称有機ナノチューブで薬剤をカプセル化する場合には、通常、水または水性溶媒に薬剤を溶解または分散させる。したがって、水または水性溶媒を用いて非対称有機ナノチューブ製造すれば、溶媒除去工程を経ずにそのまま薬剤のカプセル化工程に供することができるので好ましい。
【００５０】
（３−２）アミン型、エステル型、ベタイン型、水酸基型非対称有機ナノチューブの製造法
アミン型非対称有機ナノチューブ、エステル型非対称有機ナノチューブ、ベタイン型非対称有機ナノチューブ、および水酸基型非対称有機ナノチューブは、上記のカルボン酸型非対称有機ナノチューブと同様な方法で製造することができる。内表面がカルボキシル基で被覆されたカルボン酸型非対称有機ナノチューブは、正電荷を表面に持つ物質、アミノ基を有する物質、またはカチオン性の疎水性物質など(これらを「カチオン性薬剤」と記載することがある)を非対称有機ナノチューブに包接でき、カルボン酸型非対称有機ナノチューブのカチオン性薬剤の包接体は、カチオン性薬剤を徐々にカルボン酸型非対称有機ナノチューブ外に放出することができる。
【００５１】
（イ）ｐＨ調整法
ｐＨ調整により、上記一般式１で表わされるＹ側の末端にカルボン酸を有する非対称双頭型脂質分子から、カルボン酸型非対称有機ナノチューブが製造できる。同様に、ｐＨ調整により、上記一般式１で表わされるＹ側の末端にアミノ基を有する非対称双頭型脂質分子から、カルボン酸型非対称有機ナノチューブが製造できる。すなわち、これらのカルボン酸またはアミンをＹ側末端に有する非対称双頭型脂質分子を、室温で等モルから２当量程度の水酸化ナトリウムまたはアミンをそれぞれ加えた水溶液に塩として分散・溶解する。その後、室温まで冷却し、塩酸等の酸溶液または水酸化ナトリウムのアルカリ溶液を等モルから２当量程度それぞれさらに添加することで、非対称有機ナノチューブが得られる。
【００５２】
酸溶液としては、塩酸以外に、リン酸、ギ酸、酢酸、クエン酸、アスコルビン酸、または硫酸等が使用できる。アルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液以外に、リチウム、カリウム、ルビジウム、もしくはセシウムなどの水酸化物水溶液またはアンモニア水が使用できる。ｐＨ調整法で得られる非対称有機ナノチューブのサイズは、上記の加熱溶解・冷却法で得られる非対称有機ナノチューブのサイズとほぼ同じであるが、ｐＨ調整法では、非対称双頭型脂質分子が溶媒に溶解する温度が総じて低いという利点がある。
【００５３】
（４）非対称有機ナノチューブの構造
本実施形態の非対称双頭型脂質分子から得られる非対称有機ナノチューブがチューブ状構造であることは、ネガティブ染色後の電子顕微鏡観察によってチューブ内空間を可視化することで確認できる。すなわち、チューブ内空間に電子線を透過させない染色剤を毛細管現象によって導入し、電子顕微鏡観察による透過像を得ると、染色剤が分布するチューブ内空間は暗い像となり、電子線が透過しやすい有機物から構成されるチューブの壁は薄いコントラストとなる。
【００５４】
本実施形態の非対称双頭型脂質分子から得られる非対称有機ナノチューブのサイズは以下のとおりである。化合物１−ｃから得られたカルボン酸型非対称有機ナノチューブは、内径３５〜６０ｎｍ、膜厚約６〜７ｎｍであった。化合物１−ａから得られたエステル型非対称有機ナノチューブは、内径３０〜５０ｎｍ、膜厚約７ｎｍであった。化合物１−ｄから得られたアミン型非対称有機ナノチューブは、内径３０〜５０ｎｍ、膜厚約４ｎｍであった。化合物１−ｅから得られたアミン型非対称有機ナノチューブは、内径４０〜８０ｎｍ、膜厚７〜２０ｎｍであった。ベタイン型非対称有機ナノチューブは、内径約５０〜６０ｎｍ、膜厚約７〜１０ｎｍであった。化合物１−ｇまたは化合物１−ｈから得られたグリシン系非対称有機ナノチューブは、いずれも内径約２０ｎｍ、膜厚約２０ｎｍ程度であった。
【００５５】
非対称有機ナノチューブの内表面に疎水基が配置されていることは、赤外分光(ＩＲ)スペクトルによって確認することができる。上記一般式１で表わされる非対称双頭型脂質分子は、分子中のポリヒドロキシアルカノイル基由来の水酸基やアミドなどが形成する分子間多点水素結合網により平行にパッキングし、単分子膜またはその累積によるナノチューブを形成する。これにより、外表面がポリヒドロキカルボン酸由来の水酸基で、内表面が、上記一般式１のＹ由来のカルボン酸、アミン、エステル、メチル基、水酸基、またはベタイン基で被覆された非対称有機ナノチューブが得られる。
【００５６】
非対称双頭型脂質分子の特にアミド基由来の分子間水素結合網形成は、赤外分光スペクトルにおいてアミドＩ(１６４０ｃｍ−１付近)とアミドＩＩ(１５４０ｃｍ−１付近)の明確なピークによって確認できる。また、オリゴメチレン鎖の副格子構造を反映するＣＨ２はさみ振動吸収において、三斜晶系平行型を示す１本のピークが１４６５ｃｍ−１に観察されれば、非対称双頭型脂質分子が平行に並んで分子パッキングしていることを示している。後述する各実施例で得られた非対称有機ナノチューブのＩＲスペクトルは、アミド基の水素結合形成を示し、分子配列が単分子膜内で平行に配列していることを示した。
【００５７】
また、非対称チューブ構造(すなわち、内表面にカルボキシル基や種々の疎水性官能基が、外表面にグルコピラノシル基が配向する構造)の確認は、ナノチューブの粉末Ｘ線回折パターンから推定されるナノチューブの膜厚の周期ｄと、それを構成する分子のモデルから推定される分子長Ｌの関係から推測できる(非特許文献１、非特許文献２、および非特許文献７)。すなわち、非対称有機ナノチューブを形成しているときは、ナノチューブの膜周期ｄと構成分子の分子長Ｌがほぼ同じか、ｄがＬより若干小さくなり(Ｌ≧ｄ)、上記一般式１のＸに相当する部分を「頭」と、Ｙに相当する部分を「尾」とするとき、頭−頭由来の膜の重なりがなく、頭−尾の重なりになっている。
【００５８】
この頭−頭由来の構造を持つチューブの粉末Ｘ線回折パターンでは、膜周期が２ｄに相当する面間隔の大きな回折パターンを与え、この膜周期はＬの約１.５〜２.５倍程度となる(すなわちＬ＜＜２ｄ)。そこで、以下のようにｄ(または２ｄ)とＬを比較検討した結果、いずれの場合でもＬ≧ｄを満たし、Ｌ＜＜２ｄに相当するものがほとんど見られなかった(下記表１)。すなわち、本実施形態の有機ナノチューブは、非対称有機ナノチューブ構造であることがわかる。
【００５９】
Ｘ線回折測定より得られるカルボン酸型非対称有機ナノチューブ、エステル型非対称有機ナノチューブ、およびアミン型非対称有機ナノチューブの膜周期ｄ(または２ｄ)と、これらの非対称有機ナノチューブを構成する非対称双頭型脂質分子の分子モデルから得られる分子長Ｌの関係を、表１に示す。表１の非対称有機ナノチューブは、後述する実施例２、実施例４、および実施例６でそれぞれ製造した化合物１−ａ、化合物１−ｃ、および化合物１−ｅから得たものである。なお、分子長Ｌは分子模型から得た。
【００６０】
【表１】
2018123101.tif 000003
【００６１】
表１に示すように、いずれの非対称有機ナノチューブでもＬ≧ｄであり、Ｌ＜＜２ｄとなる膜周期がほとんどみられなかった。このため、各実施形態の有機ナノチューブは、非対称有機ナノチューブ、または非対称有機ナノチューブを主成分とするものであることが示唆される。一般に、分子の疎水部メチレン鎖長が異なる一連の脂質群では、自己集合で得られるナノチューブ構造がほぼ同じ形態やサイズ(内径、外径、壁厚)を有するとき、分子の配列様式も同様であることが知られている(非特許文献１および非特許文献７)。したがって、上記一般式１において、ｍが１１よりも小さい５、６、７、８、９、および１０のときも、非対称有機ナノチューブ構造を形成していることが示唆される。
【実施例】
【００６２】
製造例１：中間体２−ａ(１２−アミノドデカン酸メチルエステル塩酸塩)の合成
１２−アミノドデカン酸５０ｇ(０.２３２ｍｏｌ)をメタノール２００ｍＬに分散し、塩酸／メタノール(５〜１０％(重量比))１００ｍＬを添加した。この分散液を５０℃で４時間撹拌すると透明な溶液となった。この溶液を減圧濃縮した後、減圧乾燥により白色固体を得た(６２ｇ(０.２３２ｍｏｌ)、収率９９％)。１Ｈ  ＮＭＲおよびＩＲによって、この白色固体が目的物であることを確認した。
1H-NMR (400 MHz, in DMSO-d6): 7.89 (NH3, 3H, s), 3.58 (OCH3, 3H, s), 2.74 (N-CH2-, 2H, t), 2.28 (-CH2-C=O, 2H, t), 1.51 (-CH2-, 4H, m),１.24 (-CH2-, 14H, m).
IR: 2919, 2847 (C-H), 1723 (C=O), 1562 (N-H), 1468 (メチレン), 1174 (C-O).
【００６３】
製造例２：中間体２−ｂ(６−アミノヘキサン酸メチルエステル塩酸塩)の合成
製造例１と同様の方法で、６−アミノヘキサン酸３０.４ｇ(０.２３２ｍｏｌ)から白色固体を得た(３３.６ｇ(０.２３２ｍｏｌ)、収率９９％)。ＩＲによって、この白色固体が目的物であることを確認した。
IR: 2919, 2847 (C-H), 1723 (C=O), 1562 (N-H), 1468 (メチレン), 1174 (C-O).
【００６４】
実施例１：中間体１−ａ(１２−(Ｄ−グルコノイルアミノ)ドデカン酸トリエチルアミン塩)の合成
１２−アミノドデカン酸２２ｇ(０.１０２ｍｏｌ)を、メタノール１９５ｍＬとトリエチルアミン１０.６ｇ(０.１１４ｍｏｌ)の混合液中に分散させる。これにＤ−(＋)−グルコノ−１，５−ラクトン１８.０ｇ(０.１０１ｍｏｌ)を添加し、４時間加熱還流するとほぼ透明な溶液が得られた。この溶液をすぐに吸引濾過し、微量の不要物を除去し、減圧濃縮して白色固体を得た(５０ｇ(０.１０２ｍｏｌ)、収率９９％)。１Ｈ  ＮＭＲおよびＩＲによって、この白色固体が目的物であることを確認した。
1H-NMR (400 MHz, in DMSO-d6): 7.60 (-CONH-, 1H, t), 4.46 (OH, 6H, broad peak), 3.97 (-CH-O-, 1H, d), 3.89 (-CH-O-, 1H, m), 3.58 (-CH-O-, 1H, m), 3.56 (-CH-O-, 1H, d), 3.46 (-CH2-O-, 2H, m), 3.36 (-CH-O-, 1H, dd), 3.06 (N-CH2-, 2H, m), 2.18 (-CH2-C=O, 2H, t), -1.48 (-CH2-, 2H, t), -1.40 (-CH2-, 2H, m), 1.24 (-CH2-, 14H, m).
IR: 2919, 2847 (C-H), 1723 (C=O), 1562 (N-H), 1468 (メチレン), 1174 (C-O).
【００６５】
実施例２：非対称双頭型脂質分子(化合物１−ａ(上記一般式１で、ＸがＤ−グルコノイル基、ｍ＝ｎ＝１１、Ｙがメトキシ基))の合成
実施例１で得た中間体１−ａ４.９５ｇ(１０ｍｍｏｌ)と、製造例１で得た中間体２−ａ３.１９ｇ(０.０１２ｍｏｌ)を、ＴＨＦ／水(３／２)１６６ｍＬに分散し、８０℃で溶解した。４０℃まで冷却した後、ＤＭＴ−ＭＭ４.１４ｇ(１５ｍｍｏｌ)をＴＨＦに懸濁して添加した。４０℃で撹拌しながら、反応液のｐＨをモニターし、ｐＨ７となるようにトリエチルアミン０.０１０ｍｏｌを添加した。２時間後、溶液は白色でゲル状となった。
【００６６】
このゲル状生成物を吸引濾過し、メタノール５０ｍＬ、水５０ｍＬ、およびメタノール５０ｍＬで固体を漏斗上で順次洗浄した後、減圧乾燥して固体を得た。さらに、エタノール３６０ｍＬ、メタノール１３０ｍＬ、および水４０ｍＬの混合液中でこの固体を加熱溶解した後、０℃付近まで徐冷すると固体が得られた。この固体を吸引濾過した後、真空乾燥して白色固体を得た(７.３２ｇ、収率９４％)。１Ｈ  ＮＭＲによって、この白色固体が目的物であることを確認した。
1H-NMR (400 MHz, in DMSO-d6): 7.70 (-CONH-, 1H, t), 7.60 (-CONH-, 1H, t), 5.34 (-OH, 1H, d), 4.53 (-OH, 1H, d), 4.47 (-OH, 1H, d), 4.38 (-OH, 1H, d), 4.33 (-OH, 1H, t), 3.96 (-CH-O-, 1H, t), 3.89 (-CH-O-, 1H, m), 3.57 (-CH-O-/-C0OCH3, 4H, m), 3.46 (-CH2-O-, 2H, m), 3.37 (-CH-O-, 1H, m), 3.05 (N-CH2-, 2H, m), 3.01 (N-CH2-, 2H, m), 2.28 (-CH2-, 2H, t), 2.01 (-CH2-C=O, 2H, t), -1.46 (-CH2-, 4H, m), -1.35 (-CH2-, 4H, m), 1.23 (-CH2-, 28H, m).
【００６７】
実施例３：非対称双頭型脂質分子(化合物１−ｂ(上記一般式１で、ＸがＤ−グルコノイル基、ｍ＝１１、ｎ＝５、Ｙがメトキシ基))の合成
実施例１で得た中間体１−ａ２.０ｇ(４ｍｍｏｌ)と、製造例２で得た中間体２−ｂ０.９ｇ(５ｍｍｏｌ)をＴＨＦ／水(３／２(体積比))５０ｍＬに分散し、少量のトリエチルアミン(０.２７ｍＬ(２ｍｍｏｌ))およびＤＭＴ−ＭＭ１.８ｇ(５.６ｍｍｏｌ)をＴＨＦに懸濁して室温で添加した。室温で撹拌しながら、反応液のｐＨをモニターし、ｐＨ７となるようにトリエチルアミン０.０１０ｍｏｌを添加した。２時間後、溶液は白色でゲル状となった。
【００６８】
ＴＨＦを減圧除去した後、吸引濾過し、水５０ｍＬで得られた固体を漏斗上で洗浄し、減圧乾燥し白色固体を得た(２.１５ｇ、収率９５％)。１Ｈ  ＮＭＲによって、この白色固体が目的物であることを確認した。
1H-NMR (400 MHz, in DMSO-d6): 7.70 (-CONH-, 1H, t), 7.60 (-CONH-, 1H, t), 5.35 (-OH, 1H, d), 4.53 (-OH, 1H, d), 4.47 (-OH, 1H, d) 4.38 (-OH, 1H, m), 4.35 (-OH, 1H, m), 3.97 (-CH-O-, 1H, t), 3.89 (-CH-O-, 1H, m), 3.58 (-CH-O-/-C0OCH3, 4H, m), 3.47 (-CH2-O-, 2H, m), 3.33 (-CH-O-, 1H, m), 3.07 (N-CH2-, 2H, m), 2.98 (N-CH2-, 2H, m), 2.28 (-CH2-, 2H, t), 2.01 (-CH2-C=O, 2H, t), -1.49 (-CH2-, 4H, m), -1.39 (-CH2-, 4H, m), 1.23 (-CH2-, 16H, m).
【００６９】
実施例４：非対称双頭型脂質分子(化合物１−ｃ(上記一般式１で、ＸがＤ−グルコノイル基、ｍ＝ｎ＝１１、ＹがＯＨ基))の合成
実施例２で得た化合物１−ａ３.０４ｇをジメチルホルムアミド１００ｍＬに７０℃で加熱溶解した溶液を７０℃で約４時間撹拌しながら、４Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を３回に分けて計４.５ｍＬ加えた。エステルピークが消失したことをＩＲで確認した後、４Ｎ塩酸を４.５ｍＬ加え、溶液を中性付近にした後、減圧濃縮した。得られた固体を水中に分散し、ｐＨ４に調整し、析出した固体を吸引濾過し、濾紙上で水洗して固体を得た。この固体の乾燥後の質量は２.６０ｇであった(収率８８％)。１Ｈ  ＮＭＲによって、この固体が目的物であることを確認した。
【００７０】
1H-NMR (400 MHz, in DMSO-d6): 7.71 (-CONH-, 1H, t), 7.64 (-CONH-, 1H, t), 3.96 (-CH-O-, 1H, d), 3.89 (-CH-O-, 1H, m), 3.58 (-CH-O-, 1H, m), 3.56 (-CH-O-, 1H, d), 3.46 (-CH2-O-, 2H, m), 3.38-3.34 (-CH-O-, 1H, m), 3.05 (N-CH2-, 2H, m), 3.01 (N-CH2-, 2H, m), 2.13 (-CH2-, 2H, t), 2.02 (-CH2-C=O, 2H, t), -1.46 (-CH2-, 4H, m), -1.37 (-CH2-, 4H, m), 1.23 (-CH2-, 28H, m).
【００７１】
実施例５：非対称双頭型脂質分子(化合物１−ｄ(上記一般式１で、ＸがＤ−グルコノイル基、ｍ＝１１、ｎ＝５、ＹがＮＨ―(ＣＨ２)６―ＮＨ２基))の合成
実施例３で得た化合物１−ｂ４００ｍｇに、ヘキサメチレンジアミン２.５ｇを加え、８０℃で約３時間撹拌した。反応液をメタノール５０ｍＬに加え、生成した固体を吸引濾過し、濾紙上でこの固体をメタノールで洗浄することで白色固体を得た(２３８ｍｇ、収率５１％)。１Ｈ  ＮＭＲによって、この白色固体が目的物であることを確認した。
1H-NMR (400 MHz, in DMSO-d6): 7.55 (-CONH-, 2H, m), 7.45 (-CONH-, 1H, t), 7.59 (-CONH-, 1H, m), 3.98 (-CH-O-, 1H, t), 3.90 (-CH-O-, 1H, m), 3.57 (-CH-O-, 1H, m), m), 3.46 (-CH2-O-, 2H, m), 3.41 (-CH-O-, 1H, m), 3.00 (N-CH2-, 8H, m), 2.02 (-CH2-C=O, 4H, m), 1.47-1.38(-CH2-, 12H, m), 1.23 (-CH2-, 20H, m).
【００７２】
実施例６：非対称双頭型脂質分子(化合物１−ｅ(上記一般式１で、ＸがＤ−グルコノイル基、ｍ＝ｎ＝１１、ＹがＮＨ―(ＣＨ２)３―ＮＭｅ２基))の合成
実施例２で得た化合物１−ａ０.５ｇに、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパンジアミン１０ｍＬとナトリウムメトキシド５ｍｇを加え、９０℃で約４時間撹拌した後、９５℃で約２時間撹拌した。エステルピーク(１７２０ｃｍ−１付近)が消失したことを反応液のＩＲで確認後、減圧濃縮した。得られた固体を水中に分散し、ｐＨ９に調整し、析出した固体を吸引濾過、濾紙上で水洗して固体を得た。この固体の乾燥後の質量は２.９０ｇであった(収率９８％)。１Ｈ  ＮＭＲによって、この固体が目的物であることを確認した。
1H-NMR (400 MHz, in DMSO-d6): 7.74 (-CONH-, 1H, t), 7.70 (-CONH-, 1H, t), 7.59 (-CONH-, 1H, t), 5.34 (-OH, 1H, d), 4.53 (-OH, 1H, d), 4.47 (-OH, 1H, d), 4.38 (-OH, 1H, d), 4.33 (-OH, 1H, t), 3.97 (-CH-O-, 1H, t), 3.89 (-CH-O-, 1H, m), 3.57 (-CH-O-, 1H, m), 3.46 (-CH2-O-, 2H, m), 3.36 (-CH-O-, 1H, m), 3.09-2.97 (N-CH2-, 6H, m), 2.17 (-CH2-, 2H, t), 2.10(N-CH3, 6H, s), 2.02 (-CH2-C=O, 4H, t), 1.51-1.35 (-CH2-, 10H, m), 1.23 (-CH2-, 28H, m).
【００７３】
実施例７：非対称双頭型脂質分子(化合物１−ｆ(上記一般式１で、ＸがＤ−グルコノイル基、ｍ＝ｎ＝１１、ＹがＮＨ―(ＣＨ２)３―Ｎ＋Ｍｅ２ＣＨ２―ＣＯＯ−基))の合成
実施例６で得た化合物１−ｅ０.９ｇをメタノール１００ｍＬに分散し、ブロモ酢酸メチルを加え、６５℃で約１２時間撹拌した後、減圧濃縮した。得られた固体をメタノール１００ｍＬに再分散後、４Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を１.９ｍＬ加え、室温で終夜撹拌した。ＩＲでエステルピークの消失を確認後、溶液に４Ｎ塩酸を１.９ｍＬ加え中和した。得られた溶液を減圧濃縮後、メタノールで抽出して固体を得た。この固体の乾燥後の質量は０.８３ｇであった(収率８５％)。１Ｈ  ＮＭＲによって、この固体が目的物であることを確認した。
1H-NMR (400 MHz, in DMSO-d6): 7.98 (-CONH-, 1H, t), 7.72 (-CONH-, 1H, t), 7.60 (-CONH-, 1H, t), 4.6-4.4 (-OH, 5H, broad), 4.33 (-OH, 1H, t), 3.97 (-CH-O-, 1H, t), 3.89 (-CH-O-, 1H, m), 3.57 (-CH-O-/ N-CH3, 7H, m), 3.46 (-CH2-O-, 2H, m), 3.36 (-CH-O-, 1H, m), 3.16 (N-CH2-CO, 2H, s), 3.09-2.97 (N-CH2-, 6H, m), 2.27 (-CH2-CO, 2H, t), 2.02 (-CH2-CO, 2H, t), 1.51-1.35 (-CH2-, 8H, m), 1.23 (-CH2-, 28H, m). 
【００７４】
実施例８：非対称双頭型脂質分子(化合物１−ｇ(上記一般式１で、ＸがＤ−グルコノイル基、ｍ＝ｎ＝１１、ＹがＮＨ―(Ｇｌｙ)２―ＯＭｅ基))の合成
実施例４で得た化合物１−ｃ１.０ｇ(１.７ｍｍｏｌ)とジグリシンエチルエステル０.３ｇ(１.７ｍｍｏｌ)を、ＤＭＴ−ＭＭ０.７ｇ(２.６ｍｍｏｌ)存在下、ＤＭＦ１００ｍＬ中で２日間撹拌した。溶媒を留去後、固体をクエン酸水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、水で順次洗浄濾過し、真空乾燥することで固体を得た(０.８９ｇ、収率７１％)。１Ｈ  ＮＭＲによって、この固体が目的物であることを確認した。
1H-NMR (500 MHz, in DMSO-d6): 8.20 (-CONH-, 1H, t), 8.05 (-CONH-, 1H, t), 7.71 (-CONH-, 1H, t), 7.60 (-CONH-, 1H, t), 3.96 (-CH-O-, 1H, m), 4.08 (-OCH2-, 2H, m), 3.89 (-CH-O-, 1H, m), 3.82 (N-CH2-CO, 2H, d), 3.70 (N-CH2-CO, 2H, d), 3.57 (-CH-O-, 1H, m), 3.46 (-CH2-O-, 2H, m), 3.36 (-CH-O-, 1H, m), 3.05 (N-CH2-, 2H, m), 3.00 (N-CH2-, 2H, m), 2.18 (-CH2-, 2H, t), 2.02 (-CH2-C=O, 2H, t), 1.46 (-CH2-, 4H, m), 1.35 (-CH2-, 4H, m),１.23 (-CH2-, 28H, m), 1.19 (-CH3, 3H, t).
【００７５】
実施例９：非対称双頭型脂質分子(化合物１−ｈ(上記一般式１で、ＸがＤ−グルコノイル基、ｍ＝ｎ＝１１、ＹがＮＨ―(Ｇｌｙ)２―ＯＨ基))の合成
実施例８で得た化合物１−ｇを、ＫＯＨ存在下、メタノール中で６０℃で２日間撹拌した。溶媒を留去後、クエン酸水溶液で中和後、水で洗浄濾過し、真空乾燥することで固体を得た(０.７７ｇ、収率９０％)。１Ｈ  ＮＭＲよって、この固体が目的物であることを確認した。
1H-NMR (500 MHz, in DMSO-d6): 8.11 (-CONH-, 1H, t), 8.05 (-CONH-, 1H, t), 7.71 (-CONH-, 1H, t), 7.65 (-CONH-, 1H, t), 3.96 (-CH-O-, 1H, m), 3.89 (-CH-O-, 1H, m), 3.75 (N-CH2-CO, 2H, d), 3.70 (N-CH2-CO, 2H, d), 3.56 (-CH-O-, 1H, m), 3.46 (-CH2-O-, 2H, m), 3.36 (-CH-O-, 1H, m), 3.05 (N-CH2-, 2H, m), 3.00 (N-CH2-, 2H, m), 2.12 (-CH2-, 2H, t), 2.01 (-CH2-C=O, 2H, t), 1.46 (-CH2-, 4H, m), -1.36 (-CH2-, 4H, m), 1.23 (-CH2-, 28H, m).
【００７６】
実施例１０：非対称双頭型脂質分子(化合物１−ｉ(上記一般式１で、ＸがＤ−グルコノイル基、ｍ＝ｎ＝１１、Ｙが［ＮＨ―Ｃ(ＣＨ２―ＯＨ)３］(トリスヒドロキシアミノメタン)基の合成
実施例２で得た化合物１−ａ０.６０ｇをＤＭＳＯに溶解し、トリスヒドロキシアミノメタン０.１２ｇとＫ２ＣＯ３０.１４ｇを加えた。５０℃に加熱して２４時間撹拌した後、ＩＲにてエステル基(１７２０ｃｍ−１付近)の消失を確認後、濾過してＫ２ＣＯ３を除去した。その後、減圧濃縮によって得た固体を水洗してトリスヒドロキシアミノメタンを除去し、固体生成物を得た(０.６５ｇ、収率９５％)。１Ｈ  ＮＭＲよって、この固体生成物が目的物であることを確認した。
1H-NMR (400 MHz, in DMSO-d6): 7.71 (-CONH-, 1H, t), 7.64 (-CONH-, 1H, t), 7.60 (-CONH-, 1H, s), 3.96 (-CH-O-, 1H, d), 3.89 (-CH-O-, 1H, m), 3.58 (-CH-O-, 1H, m), 3.56 (-CH-O-, 1H, d),3.50 (-CH2-O-, 6H, s) 3.46 (-CH2-O-, 2H, m), 3.38-3.34 (-CH-O-, 1H, m), 3.05 (N-CH2-, 2H, m), 3.01 (N-CH2-, 2H, m), 2.13 (-CH2-, 2H, t), 2.02 (-CH2-C=O, 2H, t), -1.46 (-CH2-, 4H, m), -1.37 (-CH2-, 4H, m), 1.23 (-CH2-, 28H, m).
【００７７】
実施例１１：非対称双頭型脂質分子１−ａの自己集合によるエステル型非対称有機ナノチューブの形成
水／メタノール(１／２(体積比))に、実施例２で得た化合物１−ａを１ｍｇ／ｍＬの濃度で分散し、加熱還流によって溶解した後、毎分０.１〜１０℃の降温速度で冷却することで非対称有機ナノチューブを得た。非対称有機ナノチューブの形態や大きさなどは、分散液を電子顕微鏡のグリッドに滴下し、内部を電子線不透明な染色剤で染色することで確認できる。こうして内径が約３０〜５０ｎｍ、膜厚が約７ｎｍ、長さが２〜１００μｍのエステル型非対称有機ナノチューブを得た。図１は、各種非対称有機ナノチューブの電子顕微鏡像である。図１−１に、このエステル型非対称有機ナノチューブの電子顕微鏡像(透過像)を示す。
【００７８】
実施例１２：非対称双頭型脂質分子１−ｃの自己集合によるカルボン酸型非対称有機ナノチューブの形成
水／メタノール(１／２(体積比))に、実施例４で得た化合物１−ｃを１ｍｇ／ｍＬの濃度で分散し、加熱還流によって溶解後、毎分０.１〜１０℃の降温速度で冷却することで非対称有機ナノチューブを得た。内径が約３５〜６０ｎｍ、膜厚が６〜７ｎｍ、長さが２〜３０μｍのカルボン酸型非対称有機ナノチューブが得られたことを、実施例１１と同様の方法で確認した。図１−２に、このカルボン酸型非対称有機ナノチューブの電子顕微鏡像(透過像)を示す。
【００７９】
実施例１３：非対称双頭型脂質分子１−ｄ、１−ｅ、または１−ｆの自己集合によるアミン型またはベタイン型非対称有機ナノチューブの形成
実施例５、実施例６、および実施例７で得た非対称双頭型脂質分子１−ｄ、非対称双頭型脂質分子１−ｅ、および非対称双頭型脂質分子１−ｆを、水／メタノール(１／２(体積比))に１ｍｇ／ｍＬの濃度でそれぞれ分散し、加熱還流によって溶解した後、毎分０.１〜１０℃の降温速度ですることでそれぞれの非対称有機ナノチューブを得た。
【００８０】
化合物１−ｄから内径が３０〜５０ｎｍで膜厚が約４ｎｍのアミン型非対称有機ナノチューブが得られたこと、化合物１−ｅから内径が４０〜８０ｎｍで膜厚が７〜２０ｎｍのアミン型非対称有機ナノチューブが得られたこと、および化合物１−ｆから内径が約５０〜６０ｎｍで膜厚が約７〜１０ｎｍのベタイン型非対称有機ナノチューブが得られたことを、実施例１１と同様の方法で確認した。図２は、各種非対称有機ナノチューブの電子顕微鏡像である。図２−１に、化合物１−ｄから得たアミン型非対称有機ナノチューブの電子顕微鏡像(透過像)を示す。図２−２に、化合物１−ｅから得たベタイン型非対称有機ナノチューブの電子顕微鏡像(透過像)を示す。図２−３に、化合物１−ｆからベタイン型非対称有機ナノチューブの電子顕微鏡像(透過像)を示す。
【００８１】
実施例１４：非対称双頭型脂質分１−ｇまたは１−ｈの自己集合によるグリシン系非対称有機ナノチューブの形成
実施例８および実施例９でそれぞれ得た非対称双頭型脂質分子１−ｇおよび１−ｈを、１ｍｇ／ｍＬの濃度で水中にそれぞれ分散し、数分間加熱還流後、室温まで徐冷し、自己集合を行い、それぞれのグリシン系非対称有機ナノチューブを得た。化合物１−ｇおよび１−ｈから、いずれも内径が３０〜５０ｎｍで膜厚が約４ｎｍのグリシン系非対称有機ナノチューブが得られたことを、実施例１１と同様の方法で確認した。図３は、各種非対称有機ナノチューブの電子顕微鏡像である。図３−１に、化合物１−ｇから得たグリシン系非対称有機ナノチューブの電子顕微鏡像(透過像)を示す。図３−２に、化合物１−ｈから得たグリシン系非対称有機ナノチューブの電子顕微鏡像(透過像)を示す。
【００８２】
実施例１５：カルボン酸型非対称有機ナノチューブへのゲストのカプセル化と放出
実施例１２で得たカルボン酸型非対称有機ナノチューブに、ローダミン６Ｇを８１ｍｇ(１７０ｍｍｏｌ)含む水溶液を添加し、一晩放置した後、メンブランフィルター(細孔２００ｎｍ)上で水洗浄を行い、凍結乾燥してカルボン酸型非対称有機ナノチューブのローダミン６Ｇの包接体を得た。つぎに、ＤＭＳＯ中でカルボン酸型非対称有機ナノチューブを加熱分解することで、包接されていたローダミン６Ｇを放出させた。吸光光度法により、ナノチューブ１ｍｇ(１.７ｍｍｏｌ)に、ローダミン６Ｇが０.１７ｍｇ(０.３６ｍｍｏｌ)包接されていた定量した。
【００８３】
ｐＨ５.５およびｐＨ７.４に調整したリン酸バッファー中に、カルボン酸型非対称有機ナノチューブのローダミン６Ｇの包接体をそれぞれ分散した。所定の時間ごとにその分散水溶液をメンブランフィルターにかけ、分離した溶液中に放出されたローダミン６Ｇを吸光光度法により定量し、放出率を算出した。放出率と時間の関係を図４に示す。ｐＨ７.４では、図４に示すように非対称有機ナノチューブの内表面のカルボキシル基がプロトン解離によりアニオン性を帯び、静電引力によりカチオン性のローダミン６Ｇの放出を抑制した。一方、ｐＨ５.５では、図４に示すように非対称有機ナノチューブの内表面のカルボキシル基のプロトン解離がｐＨ７.４よりも抑えられ、カチオン性のローダミン６Ｇに対する静電引力が減少するため、放出が促進された。このように、非対称有機ナノチューブと、非対称有機ナノチューブに内包されたゲスト物質を有する包接体が得られ、この包接体は、ゲスト物質を徐放することがわかった。
【図１】
2018123101.tif 000004
【図２】
2018123101.tif 000005
【図３】
2018123101.tif 000006
【図４】
2018123101.tif 000007