(57)【要約】      （修正有）【課題】新規な化学構造を有するヒドロゲル化剤、及び、ヒドロゲルを提供する。【解決手段】式（１）及び特定式で示される尿素誘導体、式（１）及び特定式で示される尿素誘導体からなるヒドロゲル化剤、及び、そのヒドロゲル化剤と水とを含んでなるヒドロゲル。2013185086.tif 000010（式中で、ＸはＯＨ又はＮＨ２を、ｋは０から４までの整数を、ｍは６から１００までの整数を、ｎは２から６までの整数を表す。また、Ｒ１は酸素原子を介して結合した炭素数８から２２までの炭化水素基を、Ｒ２はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を、Ｒ３はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を表し、Ｒ２とＲ３は同時にＨではない。）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（１）で示される尿素誘導体。
【化１】
2013185086.tif 000008
（式中で、ＸはＯＨ又はＮＨ２を、ｋは０から４までの整数を、ｍは６から１００までの整数を、ｎは２から６までの整数を表す。また、Ｒ１は酸素原子を介して結合した炭素数８から２２までの炭化水素基を、Ｒ２はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を、Ｒ３はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を表し、Ｒ２とＲ３は同時にＨではない。）
【請求項２】
式（２）で示される尿素誘導体。
【化２】
2013185086.tif 000009
（式中で、ｋは０から４までの整数を、ｍは６から１００までの整数を、ｎは２から６までの整数を表す。また、Ｒ１は酸素原子を介して結合した炭素数８から２２までの炭化水素基を、Ｒ２はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を、Ｒ３はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を表し、Ｒ２とＲ３は同時にＨではない。）
【請求項３】
請求項１に記載した尿素誘導体及び／又は請求項２に記載した尿素誘導体を含有することを特徴とするヒドロゲル化剤。
【請求項４】
請求項３に記載したヒドロゲル化剤と水を含んでなるヒドロゲル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な化学構造を有するヒドロゲル化剤、及び、ヒドロゲルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低分子ゲルは、低分子化合物が分子間力による自己組織化により３次元ネットワークを形成することによって、溶媒分子を捕捉したゲルである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
低分子ゲルは、ゲルを形成する低分子化合物の分子設計が可能なことから、分離膜、センサー、触媒、電子材料、バイオ素材等、様々な分野への応用が期待されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００４】
本発明者等も、新規な構造を有する３，４，５−長鎖アルキルオキシベンズアミド誘導体を合成し（特許文献１参照）、その一部の化合物が有機溶媒をゲル化することを見出し、さらに、その化学構造を改変することでゲル化能が高まることを見出している（特許文献２参照）。
【０００５】
しかし、バイオ素材への応用を考えた場合、有機溶媒をゲル化したオルガノゲルよりも、水をゲル化したヒドロゲルが望ましいことは明らかであるが、低分子が形成するヒドロゲルの報告は少ない（例えば、非特許文献３参照）。また、得られたヒドロゲルをバイオ素材として利用する場合、ヒドロゲル自体が生体適合性を持つことが望ましい。
【０００６】
本発明者等は、これまでに、エチレングリコールのオリゴマー又はポリマー誘導体を結合した３，４，５−長鎖アルキルオキシベンズアミド誘導体を合成し、これらの化合物が医療用材料等に生体適合性を付与する目的で使用できること（特許文献３参照）、また、これらの化合物が有機溶媒をゲル化すること（特許文献４参照）を開示したばかりでなく、化合物の構造によってヒドロゲルを形成することを示した（特許文献５参照）。さらに、周辺の誘導体の探索を進め、数種の化合物がヒドロゲルを形成することを見出し（例えば、特許文献６参照）、エチレングリコールのオリゴマー又はポリマー誘導体の片端だけでなく両端に長鎖アルキルオキシベンズアミド誘導体を結合した化合物を混合することによりヒドロゲル形成の条件を制御できる可能性を見出した（特許文献７参照）。
【０００７】
しかし、目的や用途に応じてヒドロゲルの物性や調製法等を最適化するために、新規な分子構造を有するヒドロゲル化剤のさらなる開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１２２８８９号公報
【特許文献２】特開２００４−２６２８０９号公報
【特許文献３】特開２００５−２３２０６１号公報
【特許文献４】特開２００５−２３２２７８号公報
【特許文献５】特開２００７−２１７５５１号公報
【特許文献６】特開２０１０−８３８５９号公報
【特許文献７】特開２０１０−１９５８８１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ケミカル・レビュー（Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．）、１９９７年、９７巻、ｐ．３１３３−３１５９
【非特許文献２】アンゲバンテ・ヘミー・インターナショナル・エディション（Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．）、２０００年、３９巻、ｐ．２２６３−２２６６
【非特許文献３】ケミカル・レビュー（Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．）、２００４年、１０４巻、ｐ．１２０１−１２１７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、生体適合性のあるエチレングリコールのオリゴマー又はポリマーを部分構造として含むヒドロゲル化剤、及び、ヒドロゲルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、式（１）で示されるエチレングリコールのオリゴマー又はポリマーの片端を修飾した尿素誘導体、及び、式（２）で示されるエチレングリコールのオリゴマー又はポリマーの両端を修飾した尿素誘導体を合成し、式（１）の化合物及び式（２）の化合物からなる混合物を水と混合し、適当な温度に加熱する、ヒドロゲルを形成することを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、これまでに本発明者等が報告して来たベンズアミド誘導体とは異なる官能基を持つヒドロゲル化剤を提供するものであり、ヒドロゲルを形成する化合物に新たな分子構造の多様性をもたらすものである。また、式（１）で示される化合物と式（２）で示される化合物からなるヒドロゲル化剤はヒドロゲルの物性等を最適化する手段を与える。
【化１】
2013185086.tif 000002
（式中で、ＸはＯＨ又はＮＨ２を、ｋは０から４までの整数を、ｍは６から１００までの整数を、ｎは２から６までの整数を表す。また、Ｒ１は酸素原子を介して結合した炭素数８から２２までの炭化水素基を、Ｒ２はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を、Ｒ３はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を表し、Ｒ２とＲ３は同時にＨではない。）
【化２】
2013185086.tif 000003
（式中で、ｋは０から４までの整数を、ｍは６から１００までの整数を、ｎは２から６までの整数を表す。また、Ｒ１は酸素原子を介して結合した炭素数８から２２までの炭化水素基を、Ｒ２はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を、Ｒ３はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を表し、Ｒ２とＲ３は同時にＨではない。）
【００１２】
本発明は、式（１）で示される尿素誘導体、式（２）で示される尿素誘導体、式（１）で示される尿素誘導体及び／又は式（２）で示される尿素誘導体を含有するヒドロゲル化剤、そのヒドロゲル化剤と水を含んでなるヒドロゲルを提供する。
【００１３】
すなわち、本発明は以下の通りである。
［１］  式（１）で示される尿素誘導体。
【化３】
2013185086.tif 000004
（式中で、ＸはＯＨ又はＮＨ２を、ｋは０から４までの整数を、ｍは６から１００までの整数を、ｎは２から６までの整数を表す。また、Ｒ１は酸素原子を介して結合した炭素数８から２２までの炭化水素基を、Ｒ２はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を、Ｒ３はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を表し、Ｒ２とＲ３は同時にＨではない。）
［２］  式（２）で示される尿素誘導体。
【化４】
2013185086.tif 000005
（式中で、ｋは０から４までの整数を、ｍは６から１００までの整数を、ｎは２から６までの整数を表す。また、Ｒ１は酸素原子を介して結合した炭素数８から２２までの炭化水素基を、Ｒ２はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を、Ｒ３はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を表し、Ｒ２とＲ３は同時にＨではない。）
［３］  ［１］に記載した尿素誘導体及び／又は［２］に記載した尿素誘導体を含有することを特徴とするヒドロゲル化剤。
［４］  ［３］に記載したヒドロゲル化剤と水を含んでなるヒドロゲル。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、エチレングリコールのオリゴマー又はポリマーを部分構造として含むヒドロゲル化剤であるため、生体適合性に優れたヒドロゲルを与えることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の尿素誘導体は、式（１）及び式（２）で表される化合物である。
【化５】
2013185086.tif 000006
（式中で、ＸはＯＨ又はＮＨ２を、ｋは０から４までの整数を、ｍは６から１００までの整数を、ｎは２から６までの整数を表す。また、Ｒ１は酸素原子を介して結合した炭素数８から２２までの炭化水素基を、Ｒ２はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を、Ｒ３はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を表し、Ｒ２とＲ３は同時にＨではない。）
【化６】
2013185086.tif 000007
（式中で、ｋは０から４までの整数を、ｍは６から１００までの整数を、ｎは２から６までの整数を表す。また、Ｒ１は酸素原子を介して結合した炭素数８から２２までの炭化水素基を、Ｒ２はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を、Ｒ３はＨ、又は、酸素原子を介して結合した炭素数１から２２までの炭化水素基を表し、Ｒ２とＲ３は同時にＨではない。）
【００１６】
式（１）で示される尿素誘導体は、例えば、酸素を介して炭化水素基と結合したフェニルイソシアネート誘導体とエチレングリコールのオリゴマー又はポリマーの片端又は両端アミン誘導体を反応させることによって得られる。また、ｋとｎは下に記載のエチレングリコールのオリゴマー又はポリマーの片端又は両端がアミノ化された誘導体の合成法に準じて調整が可能である。
【００１７】
エチレングリコールのオリゴマー又はポリマーの片端又は両端がアミノ化された誘導体は、例えば、市販のエチレングリコールのオリゴマー又はポリマーの片端又は両端を、順次、トシル化又はメシル化し、トシル基又はメシル基をフタルイミドに変換し、ヒドラジンにより脱保護することによって得られる。また、市販で入手できない長さのオリゴマーについては、オリゴエチレングリコールの一端を保護し、他の一端をトシル化して、合計が必要な長さとなるオリゴエチレングリコールと縮合の後、脱保護して得られる化合物（ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．）２００４年、６９巻、ｐ．６３９−６４７）の両端を、順次、トシル化又はメシル化し、トシル基又はメシル基のフタルイミドに変換し、ヒドラジンにより脱保護することによって得られる（バイオケミストリー（Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）１９８０年、１９巻、ｐ．４５９５−４６００）。あるいは、トシル化又はメシル化に続いて、トシル基又はメシル基のアジド化、それに引き続く還元によっても同様の化合物が得られる。
【００１８】
特にエチレングリコールのオリゴマー又はポリマーをメシル化することによって、その両端にアミノ基を導入した化合物を得ることが容易となる。得られた化合物が両端に置換基を有する対称化合物と片端のみに置換基を有する非対称化合物との混合物である場合は、必要に応じて公知の分取方法、例えばクロマトグラフィにより、一方を分取するか、又は一方の割合を高めた組成物を得ることが可能である。
【００１９】
酸素を介して長鎖の炭化水素基を結合したフェニルイソシアネート誘導体は、例えば、対応する安息香酸誘導体にジフェニルリン酸アジドを反応させ、カルボキシ基をイソシアネート基に変換することによって得られる。
【００２０】
３、４、５位に酸素原子を介して同じ炭化水素基を結合した安息香酸誘導体は、３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸エステルをエーテル化の後、エステルを加水分解することによって得られる。
【００２１】
５位が水素で、３位と４位に酸素原子を介して同じ炭化水素基を結合した安息香酸誘導体は、３，４−ジヒドロキシ安息香酸エステルを原料に、３位と４位を同時にエーテル化した後、エステルを加水分解することによって得られる。また、３位と４位に酸素原子を介して異なる炭化水素基を結合した安息香酸誘導体は、例えば、３位と４位の反応性の違いを利用して、４位を選択的にエーテル化し、続いて、３位を４位とは異なる炭化水素基によってエーテル化した後、エステルを加水分解することによって得られる。
【００２２】
５位に酸素原子を介して３位と４位とは異なる炭化水素基を有する安息香酸誘導体は、例えば、３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸エステルの３位と４位をボロン酸誘導体の選択的な架橋を用いて保護し、５位をエーテル化の後、該ボロン酸誘導体を脱保護し、上記と同様の方法で、３位と４位のエーテル化と、それに続くエステルの加水分解によって得られる。
【００２３】
４位が水素で、３位と５位に酸素原子を介して同じ炭化水素基を結合した安息香酸誘導体は、３，５−ジヒドロキシ安息香酸エステルを原料に、３位と５位を同時にエーテル化した後、エステルを加水分解することによって得られる。また、３位と５位に酸素原子を介して異なる炭化水素基を有する安息香酸誘導体は、例えば、エーテル化の際の炭化水素化剤の当量を抑えて、片側がエーテル化されたものを単離し、残りの水酸基を異なる炭化水素化剤でエーテル化した後、エステルを加水分解することによって得られる。
【００２４】
４位に酸素原子を介して３位と５位とは異なる炭化水素基を有する安息香酸誘導体は、例えば、３，４，５−トリヒドロキシ安息香酸エステルの４位の反応性の差を利用して、まず、４位をエーテル化の後、上記と同様の方法で、３位と５位のエーテル化と、それに続くエステルの加水分解によって得られる。
【００２５】
式（１）及び式（２）で示される尿素誘導体は、単独で、あるいは、それらの混合物として、ヒドロゲル化剤として用いることができる。混合物の場合、式（１）の尿素誘導体と式（２）の尿素誘導体との組成は９５：５〜５：９５が好ましく、９０：１０〜５０：５０がより好ましい。
【００２６】
本発明のヒドロゲルは、式（１）又は式（２）で示される尿素誘導体からなるヒドロゲル化剤を、適当量、水に懸濁させ、そのままヒドロゲルを用いる温度まで加熱するか、又は、一旦、ヒドロゲル化剤が溶解する温度まで加熱の後、室温まで冷却するか、必要に応じて、冷却後再度加熱するか、あるいは、冷却後さらに低い温度まで冷却することによって製造する。なお、本発明ではヒドロゲルの水に対する濃度は１０ｗｔ％以上、２０ｗｔ％以下が好ましい。
【００２７】
以下に、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の記述に限定されるものではない。
【００２８】
なお、以下において、ＰＥＧはポリエチレングリコールの略号である。
【実施例】
【００２９】
［製造例１］
（式（１）で、ＸがＯＨ、ｋが０、ｍが３０〜３３、ｎが２、Ｒ１とＲ３がＯＣ１４Ｈ２９、Ｒ２がＯＣＨ３である化合物の合成）
【００３０】
3,5-ビス（テトラデシルオキシ）-4-メトキシ安息香酸（テトラヘドロン（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ）２０１０年、６０巻、ｐ．１６６１−１６６６）(0.172 g, 0.300 mmol) をトルエン (10 ml) に溶解し、トリエチルアミン (50 μl, 0.30 mmol) 、ジフェニルリン酸アジド (75 μl, 0.30 mmol) を加え、室温で1時間撹拌した後、2時間加熱還流した。反応溶液を室温に戻し、トルエン (5 ml) に平均分子量１５４０のＰＥＧを用いてモノアミン化(特開２０１０−８３８５９)したＰＥＧのモノアミン化体 (0.51 g, 0.33 mmol) を溶解したものを滴下し、室温で2時間撹拌した。反応終了後、4%NaHCO3、飽和NaClでこの順に洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで脱水した。乾燥剤をろ別して、溶媒を留去した。残渣をFCC (クロロホルム：メタノール＝10：1)で精製し、目的化合物(0.211 g, 0.099 mmol, 33%)を得た。
【００３１】
白色固体、 1H-NMR (CDCl3) δ = 7.62 (1H, s, NHCO), 6.70 (2H, s, 2,6-H), 5.96 (1H, t, J = 6 Hz, CONH-PEG), 3.92 (4H, t, J = 7 Hz, 3,5-OCH2), 3.72 (3H, s, 4-OCH3), 3.66〜3.53 (128H, m, OCH2 of PEG × 64), 3.37 (2H, quartet, J = 5〜6 Hz, NCH2), 1.74 (4H, quintet, J = 7 Hz, 3,5-OCCH2), 1.39 (4H, quintet, J = 7 Hz, 3,5-OC2CH2), 1.33〜1.21 (40H, m, 3,5-OC3C10H20), 0.84 (6H, t, J = 7 Hz, 3,5-OC13CH3).
【００３２】
HPLC分析：カラム、Cosmosil 5C18-AR-II, 4.6×150mm；移動相、メタノールとＴＨＦの混合溶媒中のＴＨＦ比率(v/v), 0%→10%→35% (0分→5分→20分)；流速、1.0 ml/分；保持時間7分
【００３３】
［製造例２］
（式（２）で、ｋが０、ｍが３０〜３３、ｎが２、Ｒ１とＲ３がＯＣ１４Ｈ２９、Ｒ２がＯＣＨ３である化合物の合成）
【００３４】
3,5-ビス（テトラデシルオキシ）-4-メトキシ安息香酸（テトラヘドロン（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ）２０１０年、６０巻、ｐ．１６６１−１６６６） (0.423 g, 0.735 mmol) をベンゼン (10 ml) に溶解し、トリエチルアミン(0.112 ml, 0.800 mmol) 、ジフェニルリン酸アジド (0.172 ml, 0.800 mmol) を加え、室温で1時間撹拌した後、2時間加熱還流した。反応溶液を室温に戻し、ベンゼン(5 ml)に平均分子量１５４０のＰＥＧを用いてジアミン化(特開２０１０−１９５８８１)したＰＥＧのジアミン化体(0.36 g, 0.245 mmol) を溶解したものを滴下し、一晩撹拌した。反応終了後、4%NaHCO3、飽和NaClでこの順に洗浄し、有機層を無水硫酸ナトリウムで脱水した。乾燥剤をろ別して、溶媒を留去した。残渣をFCC (クロロホルム：メタノール＝30：1)で精製し、目的化合物(0.451 g, 0.167 mmol, 83%)を得た。
【００３５】
白色固体、 1H-NMR (CDCl3) δ = 7.60 (2H, s, NHCO×2), 6.71 (4H, s, 2,6-H×2), 5.85 (2H, t, J = 6 Hz, CONH-PEG×2), 3.93 (8H, t, J = 7 Hz, 3,5-OCH2×2), 3.73 (6H, s, 4-OCH3×2), 3.69〜3.54 (128H, m, OCH2 of PEG × 64), 3.38 (4H, quartet, J = 5〜6 Hz, NCH2×2), 1.75 (8H, quintet, J = 7 Hz, 3,5-OCCH2×2), 1.40 (8H, quintet, J = 7 Hz, 3,5-OC2CH2×2), 1.33〜1.21 (80H, m, 3,5-OC3C10H20×2), 0.84 (12H, t, J = 7 Hz, 3,5-OC13CH3×2).
【００３６】
HPLC分析：カラム、Cosmosil 5C18-AR-II, 4.6×150mm；移動相、メタノールとＴＨＦの混合溶媒中のＴＨＦ比率(v/v), 0%→10%→35% (0分→5分→20分)；流速、1.0 ml/分；保持時間19分
【００３７】
［実施例１］
（ヒドロゲル形成）
製造例１で得られた化合物と製造例２で得られた化合物とを８０：２０のモル比で混合したものを１５ｗｔ％水溶液として７０℃に加熱後、冷却したところ、０〜５５℃の温度範囲でヒドロゲルとなることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明が提供するヒドロゲルは、生体適合性が知られるエチレングリコールのオリゴマー又はポリマー構造を有し、３次元細胞培養、細胞や蛋白質の分離・精製、蛋白質医薬品の徐放等に利用することができる。