オリゴヌクレオチド医薬品とリン試薬の化学合成に関する簡単な説明-CTPPA

(リン試薬-CTPPA:2-シアノエチル N,N,N',N'-テトライソプロピルホスホロジアミダイト CAS No.:102691-36-1)

近年、核酸医薬品の分野が注目を集めている。核酸医薬品の承認と上市が加速しており、心血管疾患や代謝疾患、肝臓疾患、各種希少疾患などの領域をカバーする、大ヒット商品となる可能性のある核酸医薬品の臨床データが多数発表されている。 2025 年上半期の時点で、合計 22 種類の低分子核酸医薬品 (すでに市場から撤退したものも含む) が世界的に販売承認されており、その内訳は 13 種類の ASO 医薬品、7 種類の siRNA 医薬品、および 2 種類のリガンドベースの医薬品です。-。

分類別にみると、ASO医薬品が最も多くのシェアを占めており、市販薬13品目で全体の59.09％を占めています。次いで siRNA 医薬品が続き、市販薬 7 品で 31.81% を占めています。適応症の観点から見ると、遺伝性の希少疾患を対象とする薬剤が 17 薬、眼科疾患を対象とする薬剤が 3 薬、心血管疾患を対象とする薬剤が 1 薬、​​血液腫瘍合併症を対象とする薬剤が 1 薬あります。適応症の分布は、「希少疾患が主な焦点であり、複数の分野にわたるブレークスルーを伴う」というパターンを示しています。低分子核酸医薬品の臨床応用は、希少疾患の領域を超えて、他の疾患領域にも徐々に広がりつつあることが明らかである。

核酸医薬品に関する研究の増加に伴い、さまざまなオリゴヌクレオチド医薬品の大規模生産が徐々に将来のトレンドになるでしょう。その中でも化学合成は、短鎖オリゴヌクレオチドを合成するための主要な方法です。-半世紀以上の開発を経て、オリゴヌクレオチドの化学合成法は、初期のホスホジエステル法から、ホスホトリエステル法、ホスファイト法、そして現在成熟したホスホアミダイト法へと進化してきました。ペプチド合成と同様に、オリゴヌクレオチド合成も別の観点から液相合成と固相合成に分けることができます。-この記事では、最も一般的に使用される「リン試薬」とヌクレオシド モノマー合成におけるその応用について紹介します。

図 1 ホスフィチル化試薬と活性化試薬

オリゴヌクレオチドの合成において、ヌクレオシドモノマーの調製は不可欠な工程です。現在、さまざまなヌクレオシドモノマーの合成に広く使用されている 2 つの主なホスフィチル化試薬があります。1 つは 2-シアノエチル N,N- ジイソプロピルクロロホスホルアミダイト (1) [1]。もう 1 つはビス(ジイソプロピルアミノ)(2-シアノエトキシ)ホスフィン (2) (図 1) [2]. 2-シアノエチル N,N- ジイソプロピルクロロホスホルアミダイト (1) は最も高い反応性を示し、アルコールと容易に縮合します。対照的に、ビス(ジイソプロピルアミノ)(2-シアノエトキシ)ホスフィン(2)は、アルコールと縮合する前に、テトラゾールなどの弱酸性試薬によって触媒されるその場での活性化が必要です(図1)。実用的な観点から見ると、2-シアノエチル N,N-ジイソプロピルクロロホスホロアミダイト (1) はビス(ジイソプロピルアミノ)(2-シアノエトキシ)ホスフィン (2) より高価です。 2-シアノエチル N,N-ジイソプロピルクロロホスホロアミダイト (1) は反応性が高いため、分解しやすく、使用や保管が不便です。また、反応中に追加の不純物が導入される傾向があり、その結果、純度や収率が理想的ではなくなります。したがって、ビス(ジイソプロピルアミノ)(2-シアノエトキシ)ホスフィン(2)は現在、ヌクレオシドモノマーの調製においてより一般的に使用されるホスフィチル化試薬であり、「リン試薬」と略されることがよくあります。

図 2 テトラゾール-触媒によるホスフィチル化の反応機構

「リン試薬」とアルコールとの縮合プロセスでは、通常、化学量論的または準化学量論的量の活性化試薬が添加されます。{0}最も一般的に使用される活性化試薬には、テトラゾール、4,5-ジシアノイミダゾール、トリフルオロ酢酸ピリジニウムなどがあります [3,4]。現在、テトラゾールによって触媒される「リン試薬」とアルコールとの間の縮合反応の機構は徹底的に研究されている[5-7]。

反応は次のように進行します。まず、「リン試薬」がプロトン化されます。次に、ジイソプロピルアミンがテトラゾールに置換されます。続いて、テトラゾールがアルコールに置き換えられます (図 2)。これらのステップのうち、テトラゾールによるジイソプロピルアミンの置換は速度を決定するステップです-。

前述の 3 つの活性化試薬の中で、テトラゾールは最も強い酸性度 (pKa=4.89) [3] を持ち、酢酸の酸性度 (pKa=4.74) に匹敵します。対照的に、4,5-ジシアノイミダゾール (pKa=5.20) [3] およびトリフルオロ酢酸ピリジニウム (pKa=5.23) [3] は、より弱い酸性を示します。

ヌクレオシドモノマーの 5'- ヒドロキシル基は通常、酸-不安定な 4,4'- ジメトキシトリチル (DMT) 基によって保護されているため、テトラゾールの使用には DMT 脱保護の副反応が伴う可能性があります。したがって、4,5-ジシアノイミダゾール (pKa=5.20) およびピリジニウム トリフルオロ酢酸 (pKa=5.23) がより理想的な選択肢となる場合があります。

さらに、Koch et al.らは、4,5- ジシアノイミダゾールを活性化試薬として使用すると、わずか 0.7 当量の試薬で完全な変換が達成できることを報告しました。対照的に、1 当量を超える量を使用すると、二量体の副生成物が形成される傾向があります [4]。

「リン試薬-CTPPA」の性質

「リン試薬」は、沸点が比較的高い（115度/0.6Torr）無色または淡黄色の液体です。酸素と湿気の両方に敏感で、減圧蒸留中に簡単に劣化する傾向があるため、この製品の大規模生産は困難です。-一方、リン試薬はその特殊な性質から品質検査が非常に困難です。ユーザーの場合、使用後は試薬を窒素で保護し、デシケーターに保管する必要があります。これにより、試薬の耐用年数を延ばすことができます。

当社は10年近くリン試薬の研究開発・生産に携わり、製品の製造・試験において豊富な経験を蓄積してきました。現在、高純度の「リン試薬」をキログラム単位で供給できます。-また、テトラゾールや4,5-ジシアノイミダゾールなどの関連製品も提供しております。関連するニーズを持つ友人が私たちに連絡することを歓迎します (表 1)。

表1 当社が製造・販売する関連製品

参考文献

[1] ノースダコタ州シンハ。マクマナス、J. Köster、H. Nucleic Acids Research 1984、12、4539。

[2] ニールセン、J.タアガード、M.マルグ、JE、他。核酸研究 1986、14、7391。

[3] サングビ、YS;グオ、Z。ファンドヘラー、HM、他。有機プロセス研究開発 2000、4、175。

[4] ペダーセン DS;ローゼンボーム C.コッホ T. シンセシス 2002、802。

[5] ヌルミネン、E.J.マティネン、JK; Lönnberg、H. Journal of Chemical Society、Perkin Transactions 2、1998、162。

[6] バーナー、S.ミューレッガー、K. Seliger、H. Nucleic Acids Research 1989、17、853。

[7] ダール、BM;ニールセン、J. Dahl, O. Nucleic Acids Research 1987、15、1729。