(57)【要約】      （修正有）【課題】立体特異性を示す脂質アンモニウムカチオンのＤＮＡ塩を提供する。【解決手段】光学活性α−アミノ酸長鎖アルキルエステルのアミノ基へアルキル基が結合したトリアルキルアンモニウムカチオンとＤＮＡリン酸アニオンとがイオン結合したキラル脂質アンモニウム塩に関する。このＤＮＡ塩膜は、Ｏ２ガスやＣＯ２ガスなどの気体に対して選択的に高い透過率を有するので気体分離膜として、または高い気体透過性を要求する医療用途において有用である。また、成膜前のＤＮＡ塩に機能性分子をインターカレーションすることにより、インターカレーションした分子の性質を利用する機能性高分子膜として有用である。その立体特異性を利用して例えばアミノ酸の光学分割に前記膜を使用することができる。また、ジアステレオマー混合物の個々のジアステレオマーへの分割にも有用である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学活性中性α−アミノ酸の長鎖アルキルエステルのアミノ基を４級化したアンモニウムカチオンと、ＤＮＡリン酸アニオンとがイオン結合してなるキラル脂質アンモニウム塩。
【請求項２】
前記アンモニウムカチオンは式Ｉ：
【化１】
2007297356.tif 000005
（式中、Ｒは中性α−アミノ酸の側鎖基、Ｒ’はＣ８−Ｃ２０アルキル基であり、Ｒ１〜Ｒ３はＣ１−Ｃ４アルキル基であり；＊はキラル炭素原子を示す。）
を有する請求項１のキラル脂質アンモニウム塩。
【請求項３】
前記中性α−アミノ酸は、非極性アミノ酸、または中性極性アミノ酸から選ばれる請求項１または２のキラルアンモニウム塩。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかのキラル脂質アンモニウム塩を成膜してなる機能性高分子膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規なＤＮＡ塩、詳しくはＤＮＡの５’末端リン酸アニオン基へ、光学活性α−アミノ酸エステルのアミノ基を４級化したカチオンをイオン結合した塩に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＮＡはリン酸アニオンを有する巨大分子であり、親水性であり通常の有機溶媒には不溶である。またＤＮＡは２本鎖間にインターカレーションにより種々のゲスト物質を取込むことができることも知られている。ＤＮＡを有機溶媒可溶性とするため、脂質アンモニウムカチオンをＤＮＡリン酸アニオンにイオン結合し、ＤＮＡ脂質複合体を製造することが報告されている。岡畑ら、Ｊ．ＣＨＥＭ．ＳＯＣ．，ＣＨＥＭ．ＣＯＭＭＵＮ．１９９２，１３３９−１３４１、および特開平８−２３９３９８参照。しかしながらイオン結合すべき脂質アンモニウムカチオン、従ってこれを結合したＤＮＡ脂質複合体はキラル炭素原子を含んでいない。
【０００３】
もしキラル炭素原子を含んでいる脂質アンモニウムカチオンをＤＮＡリン酸アニオンとイオン結合するならば、得られるＤＮＡ脂質複合体の立体特異性を利用して興味ある応用分野に展開できるであろう。
【発明の開示】
【０００４】
本発明は、ＤＮＡリン酸アニオンと結合すべきカチオンとしてキラル炭素原子を含んでいる脂質アンモニウムカチオンを使用する。この脂質アンモニウムカチオンは式Ｉで表すことができる。
【０００５】
【化１】
2007297356.tif 000002
【０００６】
式中、Ｒは中性α−アミノ酸の側鎖基；
Ｒ’はＣ８−Ｃ２０アルキル基；
Ｒ１〜Ｒ３はＣ１−Ｃ４アルキル基であり；
＊はキラル炭素原子を示す。
【０００７】
式Ｉの脂質アンモニウムカチオンは、光学活性すなわちＬ−またはＤ−α−アミノ酸の長鎖アルキルエステルのアミノ基をＲ１〜Ｒ３に相当するアルキル化剤でアルキル化して得られるアンモニウムカチオンである。中性α−アミノ酸の長鎖アルキルエステルに４級化剤を反応させると、対応する４級アンモニウム塩が得られる。この４級アンモニウム塩とＤＮＡ塩との交換反応によって本発明のキラル脂質アンモニウムを製造することができる。
【０００８】
本発明の脂質アンモニウムＤＮＡ塩は、式Ｉの脂質アンモニウム塩例えばハライドとナトリウム塩のような水溶性ＤＮＡ塩とを好ましくは当量比で水中で反応させ、生成物を分離し、洗浄し、乾燥することによって製造することができる。
【０００９】
生成物は種々の有機溶媒に可溶なためこれを溶液とし、適当な基板にキャストし、乾燥としてフィルムとすることができる。
【００１０】
得られたフィルムはＯ２ガスやＣＯ２ガスに対して選択的に高い透過率を有するので気体分離膜として有用であるほか、立体特異性を利用して例えばアミノ酸の光学分割にも利用することができる。勿論本発明のＤＮＡ塩は二本鎖ＤＮＡのインターカレーションを利用する種々のゲスト物質のホスト材料としても有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ＤＮＡリン酸アニオンが脂質アンモニウムカチオンと塩を形成することは公知である。しかしながらキラルすなわち光学活性α−アミノ酸から誘導された脂質アンモニウムカチオンとの塩は知られていない。本発明によれば、式Ｉの脂質アンモニウムカチオンに対応する光学活性アミノ酸エステル（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３＝Ｈ）から出発する。光学活性アミノ酸エステルは、当業者に良く知られた方法に従って光学活性アミノ酸のエステル化によって容易に合成することができる。エステル化前の光学活性アミノ酸は、タンパク質を構成する２０種類のアミノ酸のうち、グリシン、酸性アミノ酸および塩基性アミノ酸を除いたＬ型の中性アミノ酸である。これら中性アミノ酸には、側鎖（Ｒ）の極性によって非極性または疎水性アミノ酸、例えばロイシン、イソロイシン、バリン、フェニルアラニン、アラニン、プロリンなどと、極性アミノ酸、例えばセリン、トレオニン、アスパラギン、グルタミンなどが含まれる。これら天然アミノ酸に対応するＤ−異性体も市場で入手することができるか、または化学合成したＤＬ−異性体の光学分割によって得ることができる。また光学活性α−アミノ酪酸（ホモアラニン）のように対応する天然アミノ酸が存在しない場合には、例えばストレッカー法のような当業者によく知られた方法によって合成したラセミ体の光学分割によって得ることができる。フェニルグリシンのＤ−異性体は半合成ペニシリンの原料として大量に工業生産されている。本発明はα−アミノ酸立体特異性を利用するものであるから、その生物学的活性は問わない。
【００１２】
光学活性α−アミノ酸エステルのアミノ基の４級化は好ましくは段階的に行われる。最初アミノ基をアルキル化して３級アミノ基とし、次いでこれに４級化剤を反応させて４級アンモニウム塩とする。この時使用する試薬はＲ１〜Ｒ３に相当する短鎖アルキル化剤、例えば臭化アルキル、ヨウ化アルキルまたはジアルキル硫酸である。
【００１３】
４級化の反応生成物は使用したアルキル化剤に結合した原子または原子団に相当するアニオンとの塩である。この塩のアニオン、例えばハライドイオンをＤＮＡリン酸アニオンに交換することにより本発明の脂質アンモニウムＤＮＡ塩が得られる。この交換反応は、交換すべきアニオンを有するアンモニウム塩の水溶液へ、ナトリウム塩のような水溶性ＤＮＡ塩の水溶液を攪拌下滴下することによって実施することができる。生成する本発明の脂質アンモニウムＤＮＡ塩は水不溶性のため沈澱するのでその沈澱を反応液から分離し、洗浄し、乾燥する。この塩はＤＮＡ２本鎖構造を維持している。
【００１４】
本発明のＤＮＡ塩は含ハロゲン有機溶媒のような有機溶媒に可溶である。そのためこの溶液をガラス板のような基板にキャストし、乾燥して成膜することができる。膜の用途によって機械的強度が要求される場合には補強材と複合化することができる。そのような補強材を含む補強膜を作製する第１の方法は、布、不織布、多孔質フィルムのような補強支持材に溶液を塗布し、乾燥して複合膜を作製する方法である。塗布の代りに補強支持材をＤＮＡ塩溶液で含浸してもよい。第２の方法は、ＤＮＡ塩と補強用高分子を両者の共通有機溶媒に溶かし、ガラス板の上に溶液をキャストし、乾燥後剥離する方法である。例えば補強用高分子がポリアミドイミドの場合、溶媒としてジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を用いることができる。
【００１５】
このようにして得られた本発明のＤＮＡ塩膜は、Ｏ２ガスやＣＯ２ガスなどの気体に対して選択的に高い透過率を有することがわかった。このため膜は気体分離膜として、または高い気体透過性を要求する医療用途において有用である。また、成膜前のＤＮＡ塩に機能性分子をインターカレーションすることにより、インターカレーションした分子の性質を利用する機能性高分子膜として有用である。
【００１６】
本発明の脂質アンモニウムＤＮＡ塩がこれまで報告されている同様なＤＮＡ塩と異なるのはその立体特異性にある。この性質を利用して例えばアミノ酸の光学分割に前記膜を使用することができる。従ってその用途はアミノ酸の光学分割に限らず、ジアステレオマー混合物の個々のジアステレオマーへの分割にも有用であろう。
【実施例】
【００１７】
以下の実施例は本発明を例証するためであり、限定を意図しない。なおすべての実施例においてＤＮＡとしてサケ精子ＤＮＡナトリウム塩（日本化学飼料社製）を用いた。実施例中の略号は以下の意味を有する。
Ｌ−アラニンＣ１０：
式ＩにおいてＲ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３＝メチル、Ｒ’＝デシルのＬ型アンモニウムカチオン
Ｄ−アラニンＣ１０：
Ｌ−アラニンＣ１０に対応するＤ型アンモニウムカチオン
【００１８】
実施例１  ＤＮＡ／L-アラニンC１０の合成
２Ｌビーカーに超純水１１００ｍｌを入れ、これにＤＮＡ−Ｎａ  １２．９ｇ（１．４×１０−２ｍｏｌ）を加え、マグネチックスターラーで攪拌して溶解した。別の２Ｌビーカーに超純水１１００ｍｌを入れ、ヨウ化L-1-デシロキシカルボニル−エチル）−トリメチルアンモニウム（L-アラニンC１０‐I）９．０ｇ（3.３×１０−２ｍｏｌ）を加えて溶解した。ＤＮＡ−Ｎａ溶液を滴下ロートに移し、L-アラニンC１０‐I溶液中に攪拌下ゆっくり滴下した。滴下するとすぐ白色の沈澱が生成した。滴下終了後３時間攪拌を継続し、反応液を冷蔵庫で１２時間静置した。その後白色沈澱物を吸引濾過し、超純水で２〜３回洗浄し、さらにクロロホルムで２，３回洗浄した。シャーレに生成物を移し、４０℃で１日減圧乾燥した。収率９４％であった。
【００１９】
実施例２  ＤＮＡ／L-アラニンC１０膜の製造
実施例１で得た（ＤＮＡ／L-アラニンC１０）０．６ｇを1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール１６．２ｇに溶解し、これをガラス板上にキャストし、４０℃で３０分減圧乾燥し、フィルムを得た。
【００２０】
実施例３  ＤＮＡ／D-アラニンC１０の合成
２Ｌビーカーに超純水１１００ｍｌを入れ、これにＤＮＡ−Ｎａ  １２．９ｇ（１．４×１０−２ｍｏｌ）を加え、マグネチックスターラーで攪拌して溶解した。別の２Ｌビーカーに超純水１１００ｍｌを入れ、ヨウ化D-1-デシロキシカルボニル−エチル）−トリメチルアンモニウム（L-アラニンC１０‐I）９．０ｇ（3.３×１０−２ｍｏｌ）を加えて溶解した。ＤＮＡ−Ｎａ溶液を滴下ロートに移し、D-アラニンC１０‐I溶液中に攪拌下ゆっくり滴下した。滴下するとすぐ白色の沈澱が生成した。滴下終了後３時間攪拌を継続し、反応液を冷蔵庫で１２時間静置した。その後白色沈澱物を吸引濾過し、超純水で２〜３回洗浄し、さらにクロロホルムで２，３回洗浄した。シャーレに生成物を移し、４０℃で１日減圧乾燥した。収率９４％であった。
【００２１】
実施例４  ＤＮＡ／D-アラニンC１０膜の製造
実施例３で得た（ＤＮＡ／D-アラニンC１０）０．６ｇを1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール１６．２ｇに溶解し、これをガラス板上にキャストし、４０℃で３０分減圧乾燥し、フィルムを得た。
【００２２】
ガス透過性試験
実施例１で製造したＤＮＡ／L-アラニンC１０について、JIS  K７１２６１９８７に準じてO2およびN２について気体透過率を測定した。ツクバリカセイキ（株）製気体透過率測定装置を使用し、温度および供給（上流側）圧力条件は、それぞれ２７．５℃、４０℃、５０℃、６０℃および１０６ｋPaに設定した。またO2およびN２の透過係数からP(O2)／P(N２)の比を求め、他のガスに対するO2選択透過性の指針とした。結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
2007297356.tif 000003
【００２４】
DNA／L-アラニンC10、DNA／D-アラニンC10の吸着実験
実施例１と２で製造したＤＮＡ／L-アラニンC１０、ＤＮＡ／D-アラニンC１０について光学選択的吸着実験を実施した。防カビ剤として0.02重量％のNaN3、L-体、D-体のそれぞれの濃度が1.0 x 10-3 mol dm-3のトリプトファンを含む体積10cm3の水溶液にそれぞれのDNA／L-アラニンC10、DNA／D-アラニンC10膜を浸漬させることにより40°Cの恒温条件下で吸着平衡に達せしめた。試料へのD-ならびにL-トリプトファンの吸着量はキラルカラムを装着したHPLCにより行った。
吸着選択性は、以下の式により算出した。
SA(L/D) = {(L-Trp)/(D-Trp)} / {[L-Trp]/[D-Trp]}
ここで、(L-Trp)ならびに(D-Trp)は平衡後に試料に吸着されたD-ならびにL-トリプトファンの吸着量を、また、[L-Trp]ならびに[D-Trp]は試料と平衡している溶液中のL-TrpならびにD-Trpの濃度を示す。結果を表に示す。
【００２５】
【表２】
2007297356.tif 000004