ESRスピントラップ剤CYPMPO合成方法の検討

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(1)Title. ESRスピントラップ剤CYPMPO合成方法の検討. Author(s). 中村, 秀夫; 石山, 雄太郎; 関川, 貴祐; 加恵田, 庸子. Citation. 北海道教育大学紀要. 自然科学編, 71(2): 17-22. Issue Date. 2021-02. URL. http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/11734. Rights. Hokkaido University of Education.

(2) 北海道教育大学紀要（自然科学編）第71巻第2号 Journal of Hokkaido University of Education（Natural Sciences）Vol. 71, No.2. 令和 3 年 2 月 February, 2021. ESRスピントラップ剤CYPMPO合成方法の検討中村秀夫・石山雄太郎・関川貴祐・加恵田庸子北海道教育大学函館校化学研究室. Synthetic Study of CYPMPO as Spin Trap Reagent NAKAMURA Hideo, ISHIYAMA Yutaro, SEKIKAWA Takahiro and KAEDA Yoko Laboratoty of Chemistry, Hakodate Campus, Hokkaido University of Education, Hakodate 040-8567. 概要 CYPMPOは安定で取り扱いが容易なスピントラップ剤であるが，高価である。また，その合成方法に関しては既報に従って合成を試みても再現性が低い。そこで，反応条件や分離方法の検討を行い安定した収率でCYPMPOを合成することができるようになったことを報告する。. ABSTRACT CYPMPO as spin trap reagent is excellent, stable and easy-handle compound, but it is so expensive. The synthesis is not easy even if according published method. So we report modification of its synthetic methods.. 序論. (2, 2-dimethyl-1, 3-propoxycyclophosphoyl)-5methyl-1-pyrroline N-oxide（以下CYPMPO）（Fig.. 近年，電子スピン共鳴法 electron magnetic. 1）を使用してきた。試薬CYPMPOは，金属イオン. resonance（以下ESR）を使用し，生体内や食品内. の影響を受けにくいこと，従来一般的に使われてき. などのフリーラジカルを測定し，ラジカルの影響を. た5, 5-dimethyl-1-pyrroline N-oxide (DMPO). 研究することが行われている1)。ESRの測定方法の. （Fig. 1）よりもアダクトの半減期が長く測定が容易. 一つにスピントラップ法があり，その際に使用する. であること，紫外線を含む光の照射によっての崩壊. 試薬としてフリーラジカルを捕捉することができる. を起こしにくくさらに自己分解によるラジカルの発. スピントラップ剤が必要となる。スピントラップ剤. 生が無いなどの多くの利点があり有用な試薬である。. には多くの種類が存在しているが，当研究室では. しかし市販されているCYPMPOは高価であり. N-tert-butyl-α-phenylnitrone（以下PBN）や5-. （11,171～21,900 円/mg）2)3)，使用する量をその. 17.

(3) 中村秀夫・石山雄太郎・関川貴祐・加恵田庸子. (11,171～21,900 円 / mg) 2)3)，使用する量をそ (11,171～21,900 円 / mg) 2)3)，使用する量をそ都度購入することは現実的ではない。よって研究の都度購入することは現実的ではない。よって研 (11,171～21,900 円 / mg) 2)3)，使用する量をその都度購入することは現実的ではない。よって研室内で合成し使用することが好ましい試薬であ究室内で合成し使用することが好ましい試薬であの都度購入することは現実的ではない。よって研. H2NOH・HCl. CH3COCl. H2NOH・HCl pyridine. CH3COCl. r. CH t. 30min COCl 3. r. t. 30min 77 %. r. t. 30min. A. 4) 究室内で合成し使用することが好ましい試薬である。2006年に上林ら 4) る。2006 年に上林らによりその合成方法（Fig. によりその合成方法(Fig. 究室内で合成し使用することが好ましい試薬である。2006 年に上林ら 4)によりその合成方法(Fig. 2）が発表されたが，当研究室で合成した結果， 2)が発表されたが，当研究室で合成した結果，収る。2006 年に上林ら 4)によりその合成方法(Fig.. 77 %. 77 %. A. A. 2)が発表されたが，当研究室で合成した結果，収. B. B B. H2NOH・HCl HCl pyridine reflux , 10 min HClpyridine 74 % reflux , 10 HCl min 74, 10 % min reflux 74 %. m-CPBA. 収率が0～59 ％と再現性が低いことが判明し，率が 0～59 %と再現性が低いことが判明し，合成 2)が発表されたが，当研究室で合成した結果，収率が 0～59 %と再現性が低いことが判明し，合成合成方法の酸化剤の種類や分離方法に何らかの問方法の酸化剤の種類や分離方法に何らかの問題点率が 0～59 %と再現性が低いことが判明し，合成. m-CPBA. 36 ℃, 4 days. m-CPBA 36 ℃ , 4 days. 84 % 36 ℃84 , 4%days. 方法の酸化剤の種類や分離方法に何らかの問題点. 題点があることに注目し新たな合成方法の検討をがあることに注目し新たな合成方法の検討を行っ方法の酸化剤の種類や分離方法に何らかの問題点があることに注目し新たな合成方法の検討を行っ行った。た。があることに注目し新たな合成方法の検討を行っ. C. D. 84 %. C. D. 100 %. D. C. た。 (11,171～21,900 円 / mg) 2)3)，使用する量をそまた2011年には三國製薬工業株式会社が他の合また 2011 年には三國製薬工業株式会社が他のた。また 2011 年には三國製薬工業株式会社が他の 5) 5) の都度購入することは現実的ではない。よって研。（Fig. 3）しかし合成成方法の特許を申請した 5) 合成方法の特許を申請した。(Fig. 3)しかし合また 2011 年には三國製薬工業株式会社が他の合成方法の特許を申請した。(Fig. 3)しかし合究室内で合成し使用することが好ましい試薬であ 5) 工程が多く1回の収率のずれが積み重なり最終的成工程が多く 1 回の収率のずれが積み重なり最終成工程が多く 1 回の収率のずれが積み重なり最終合成方法の特許を申請した。(Fig. 3)しかし合る。2006 年に上林ら 4)によりその合成方法(Fig. な収率が少なくなっていくことに加え，工程が多的な収率が少なくなっていくことに加え，工程が的な収率が少なくなっていくことに加え，工程が成工程が多く 1 回の収率のずれが積み重なり最終 2)が発表されたが，当研究室で合成した結果，収いことによって実験者のミスが誘発される可能性多いことによって実験者のミスが誘発される可能多いことによって実験者のミスが誘発される可能的な収率が少なくなっていくことに加え，工程が率が 0～59 %と再現性が低いことが判明し，合成性が高くなるため研究室内における合成方法にはが高くなるため研究室内における合成方法には適性が高くなるため研究室内における合成方法には多いことによって実験者のミスが誘発される可能方法の酸化剤の種類や分離方法に何らかの問題点適していないとして,今回は上林らの方法を基にしていないとして，今回は上林らの方法を基に検適していないとして,今回は上林らの方法を基に性が高くなるため研究室内における合成方法にはがあることに注目し新たな合成方法の検討を行っ検討を行った。検討を行った。適していないとして,今回は上林らの方法を基にた。. Et3N Et N r. t.3 , 30 min r. t. , 30 Et minN 3100 % r. t.100 , 30%min. ZnZn CH3COCl AcOH AcOH Zn , 30 min r. r.t. t., 30 min r. t. 30min. AcOH 5757 %% r. t. , 30 min. 77 %. E A. B% 57. H2NOH・HCl pyridine HCl reflux , 10 min CYPMPO CYPMPO 74 %. E Fig. 33 三國製薬工業株式会社によって三國製薬工業株式会社によって CYPMPO Fig. 3 三國製薬工業株式会社によって特許申請され 5)m-CPBA 5) 5) た合成方法特許申請された合成方法 Fig. 3特許申請された合成方法三國製薬工業株式会社によって Et3N. 36 ℃, 4 days. 特許申請された合成方法 5)r. t. , 30 min 84 %. 討を行った。 C. 結結果果. 100 %. D. 結果＜環状ホスファイト 2 の合成＞ Zn. ＜環状ホスファイト 2 の合成＞ AcOH. 検討を行った。また 2011 年には三國製薬工業株式会社が他の. 結果上林らによると Richard らの方法 6)に基づいて. r. t. , 30 min 上林らによると Richard らの方法 6)に基づいて＜環状ホスファイト 2 の合成＞. 合成方法の特許を申請した 5)。(Fig. 3)しかし合. 57 % 合成を行っている。この方法では反応時間が 1時. 成工程が多く 1 回の収率のずれが積み重なり最終. 6) E 〈環状ホスファイト2の合成〉合成を行っている。この方法では反応時間が 1時に基づいて上林らによると Richard らの方法 CYPMPO. 的な収率が少なくなっていくことに加え，工程が. 6) Fig. 3 三國製薬工業株式会社によってに基づいて上林らによるとRichardらの方法間とされているが，当研究室では試薬全てを反応合成を行っている。この方法では反応時間が 1時. 多いことによって実験者のミスが誘発される可能. 特許申請された合成方法合成を行っている。この方法では反応時間が1時させるために反応時間を 21 時間と 57 時間で検討間とされているが，当研究室では試薬全てを反応. 性が高くなるため研究室内における合成方法には. 間とされているが，当研究室では試薬全てを反応した。どちらの反応も反応終了後，反応液にアルさせるために反応時間を 21 時間と 57 時間で検討ゴンガスを吹き込み hydrogen chloride と ethyl. 間とされているが，当研究室では試薬全てを反応. させるために反応時間を 21 時間と 57 時間で検討 5) した。どちらの反応も反応終了後，反応液にアル. 適していないとして,今回は上林らの方法を基に. 結果. させるために反応時間を21時間と57時間で検討しゴンガスを吹き込み hydrogen chloride と ethyl した。どちらの反応も反応終了後，反応液にアル chloride を除去した。その後減圧下 140 ℃で加. 検討を行った。. chloride を除去した。その後減圧下 140 ℃で加た。どちらの反応も反応終了後，反応液にアルゴゴンガスを吹き込み hydrogen chloride と ethyl 熱し不純物を取り除き，残留物に目的物 2 を含む＜環状ホスファイト 2 の合成＞. 熱し不純物を取り除き，残留物に目的物 2 を含む chloride 140 ℃で加ンガスをを除去した。その後減圧下吹き込みhydrogen chlorideとethyl 混合物を得た。 6). Fig. 1 スピントラップ剤. 上林らによると Richard らの方法に基づいて. Fig. 1 スピントラップ剤 O H Fig. 1 スピントラップ剤. O. PCl3 1 eq. OH. OH. Fig. 1 スピントラップ剤 EtOH 1 eq 0 ℃ → r. t. 1h. EtOH 1 eq PCl3 1 eq62 %6) 0 ℃ → r. t. 1h EtOH 1 eq 6) 62 % 0 ℃ → r. t. 1h. O1 H OH. 1. OH. 1. 1 eq. N CH2Cl2 2-methyl-1-pyrroline 0 ℃ 1 eq 48Fig. % N CH2Cl2 2-methyl-1-pyrroline 0℃ OH CH2Cl248 % 0℃ m-CPBA 1 eq 48 % OH 49%. CH2Cl2 1 eq m-CPBA 0 ℃Fig. 2 CH2Cl2 49%. O O. 1. O. P O. H. PCl3 1 eq. O P. O. EtOH. O. PCl3 1 eq. 0℃ 合物を得た。させるために反応時間を 21 時間と 57 時間で検討 1 eq. H. EtOH 1 PCl3 1 eq 2 0℃ この混合物をこれ以上の精製を行わず以降使用した。どちらの反応も反応終了後，反応液にアル EtOH 1 eq 1 2 0 ℃Time / hchloride 3 / g hydrogen Entry PCl Yieldと/ gethyl ゴンガスを吹き込みした（Table 1）。反応時間21時間ではphosphorus. O. 2. O. 2. N P CYPMPH 3 O スピントラップ剤 O O HN P CYPMPH 3 PCl3 1 eq O O H O. EtOH 1 eq CYPMPH 3 P. N. +. O O 62 O %6)O + CYPMPO 4N P. –. 0 ℃ → r. t. 1h. O. –. CYPMPO O 4 O O. O. H. O. N 02-methyl-1-pyrroline ℃. O. 57. 3.12. 1. 10.0. 21. 7.93. 2. 25.0. 57. 3.12. 0℃ 用した (Table 1) 。反応時間 21 時間では. この混合物をこれ以上の精製を行わず以降使 1. 2 phosphorus trichloride 10.0 g に対し混合物を. 用した (Table 1) 。反応時間 21 時間ではこの混合物をこれ以上の精製を行わず以降使 7.93 gEntry 得た。この混合物を環状ホスファイト Time / h Yield / g 2a PCl3 / g. phosphorus trichloride 用した (Table 1) 。反 10.0 応 21 時 g間に対し混合物を 21 7.93 時間では 1 10.0. N. 2. O. CYPMPH 4） 3 Fig.2 従来のCYPMPO合成方法 2 従来の CYPMPO 合成方法 48 % Fig.. 25.0. EtOH 1 eq 2 の合成結果 Table 1 環状ホスファイト. O. –. P. O. 7.93 2. 3 この混合物をこれ以上の精製を行わず以降使. 2. 4） 4 Fig. 249% 従来の CYPMPO CYPMPO 合成方法 H CH2Cl2 0℃. 21. Table 1 環状ホスファイト 2 の合成結果 PCl 1 eq. P. O O N + 4）従来の CYPMPOO合成方法 P 1 eq. 10.0. 熱し不純物を取り除き，残留物に目的物 2 7.93 を含む 1 10.0 21 の混合物を環状ホスファイト2aとする（Table Entry PCl3 / g Time / h Yield / 1， g Table 2 の合成結果 2 1 環状ホスファイト 25.0 57 3.12 混合物を得た。. H. O. 1. 1. chloride を除去した。その後減圧下 140 ℃で加 trichloride 10.0PClgに対し混合物を7.93 g得た。こ 3 /g Entry Time / h Yield / g. N. P. 1 eq. m-CPBA 1 eq. 2. 62 %6). N 2-methyl-1-pyrroline. CH2Cl2 10 ℃. 2O. 合成を行っている。この方法では反応時間が 1 時. 混合物を得た。し不純物を取り除き，残留物に目的物2を含む混間とされているが，当研究室では試薬全てを反応 1 eq. P. O. PCl3 1 eq. 混合物を得た。熱し不純物を取り除き，残留物に目的物 2 を含む chlorideを除去した。その後減圧下140 ℃で加熱. H. 4）. 25.0 57 3.12 7.93 g 2得た。この混合物を環状ホスファイト 2a phosphorus trichloride 10.0 g に対し混合物を. 7.93 g 1得た。この混合物を環状ホスファイト 2a TableTable 環状ホスファイト 2 の合成結果 1 環状ホスファイト2の合成結果. 2 18. m-CPBA 1 eq CH2Cl2 0℃. O P O. 49%. O. N. +. O. –. 2. 用した (Table 1) 。反応時間 21 時間では phosphorus trichloride 10.0 g に対し混合物を. CYPMPO 4. Fig. 2 従来の CYPMPO 合成方法. この混合物をこれ以上の精製を行わず以降使. 4）. 7.93 g 得た。この混合物を環状ホスファイト 2a.

(4) ESRスピントラップ剤CYPMPO合成方法の検討. とする(Table 1 , Entry 1)。反応時間 57 時間で. Entry 1）。反応時間57時間ではphosphorus. O. は phosphorus trichloride 25.0 g に対し混合物. trichloride 25.0 gに対し混合物を3.12 g得た。こ. H P. を 3.12 g 得た。この混合物を環状ホスファイト. の混合物を環状ホスファイト2bとする（Table 1,. O. 2b とする(Table 1 ,Entry 2)。. Entry＜CYPMPH 2）。 3 の合成＞. 2a or 2b. 上林らの報告には反応時間の記載がないため当. 〈CYPMPH3の合成〉研究室では様々な反応時間や温度条件，分離方法についても検討を行った。上林らの報告には反応時間の記載がないため当当研究室では反応を円滑に進めるために触媒と研究室では様々な反応時間や温度条件，分離方法して boron trifluoride diethyl ether 錯体を使についても検討を行った。用した。環状ホスファイト 2a を使用し，その他の. O. 2-methyl-1-pyrroline 1 eq BF3・(C2H5)2O 0.2 eq CH2Cl2 r. t.. O N. P O. O. H. CYPMPH 3. Entry. Time / h. Yield / %. 1. 87. 94. 2. 24. 92. 3. 25. 98. 4. 26. 98. 5. 64. 94. 6. 70. 72. Table 2 環状ホスファイトを使用した 3 の合成 Table 2 環状ホスファイトを使用した3の合成. 当研究室では反応を円滑に進めるために触媒と. 条件を上林らと同様にして検証した。結果として. してboron trifluoride diethyl ether 錯体を使用し. 加えない場合は反応時間 72 時間だったが，加え. ＜3 3 の酸化による CYPMPO の合成＞. た。環状ホスファイト2aを使用し，その他の条. 〈3の酸化によるCYPMPOの合成〉. 件を上林らと同様にして検証した。結果として加 trifluoride diethyl ether 錯体を加えることはえない場合は反応時間72時間だったが，加えた場効果的であると判断した。. 上林らの合成方法ではCYPMPOを安定した収で得ることができなかった。目的物 CYPMPO と m率で得ることができなかった。目的物CYPMPO chloroperbenzonic acid (mCPBA)関連物質. 合は23時間であった。よてboron trifluoride 環状ホスファイト 2aっを使用しての 3 の合成に. とm-chloroperbenzonic acid (mCPBA) 関連物の分離が難しいこと，シリカゲルで CYPMPO が分解. diethylおける反応条件の検討を行った。反応時間につい ether錯体を加えることは効果的であると. してしまうことが挙げられた。よって当研究室で質の分離が難しいこと，シリカゲルでCYPMPO. ては 24～87 時間の差があっても収率に影響を及判断した。. は酸化剤と分離方法について検討を行った。が分解してしまうことが挙げられた。よって当研. た場合は 23 時間であった。よって boron. 上林らの合成方法では CYPMPO を安定した収率. mCPBA では上林らの報告に記載の無かった反応究室では酸化剤と分離方法について検討を行った。. ぼさず，温度についても 0 ℃～室温の差でも影響環状ホスファイト2aを使用しての3の合成にお. ける反応条件の検討を行った。反応時間について. が無かったため，室温で反応時間を 24 時間ほど. 時間や温度条件，分離方法(PLC，結晶化，カラム. で合成することが最適であると判断した(Table. は24～87時間の差があっても収率に影響を及ぼさ. クロマトグラフィー)について検討したが，収率が. 応時間や温度条件，分離方法（PLC，結晶化，カ. ず，温度についても0 ℃～室温の差でも影響が. ラムクロマトグラフィー）について検討したが，. 無かったため，室温で反応時間を24時間ほどで合. も行った。上林らと同様の実験操作を行った。反. 収率が0～59 ％と不安定であった（Table 3，. 成することが最適であると判断した（Table 2，応時間が 70 時間になったが目的物 3 を得ること. Entry 1）。このことからmCPBAでは安定した酸難しいと判断した。. Entryができた。 1-5）。しかし収率が減少していることから 2b. 化が進まず，合成さCYPMPO れたCYPMPOとmCPBA関次に目的物であるとの分離が容易であ. mCPBAでは上林らの報告に記載の無かった反. 0～59%と不安定であった(Table 3 , Entry 1)。. 2 , Entry 1-5)。. このことから mCPBA では安定した酸化が進まず，. 次に環状ホスファイト 2b を使用して 3 の合成. 合成された CYPMPO と mCPBA 関連物質との分離が. は 2a よりもある程度純度が低い可能性が考えら次に環状ホスファイト2bを使用して3の合成も. ることを考え，無機触媒と 30 % hydrogen 連物質との分離が難しいと判断した。. れる(Table 2 , Entry 6)。行った。上林らと同様の実験操作を行った。反応. peroxide を使用した酸化を検討した。どの無機触次に目的物であるCYPMPOとの分離が容易であ. 分離方法としては従来展開溶媒を chloroform 時間が70時間になったが目的物3を得ることがで. 媒についても再現性がなく目的物を得られたとしることを考え，無機触媒と30 ％ hydrogen peroxide. きた。しかし収率が減少していることから2bは2a. と ethanol を 10：1 としてシリカゲルカラムクロ. を使用した酸化を検討した。どの無機触媒につい. よりもある程度純度が低い可能性が考えられる. ても再現性がなく目的物を得られたとしても低収 trans-2-(phenylsulfonyl)-3率であった（Table 3，Entry 2-4）。. ても低収率であった(Table 3 , Entry 2-4)。. 次に緩和な条件で使用できる酸化剤 ( േ )-. マトグラフィーを行っていたが，分離精製をより容易にするため，展開溶媒を ethyl acetate のみ. （Table 2，Entry 6）。. で不純物を流し出し，その後 chloroform と. phenyloxazirideine（以下 PSPO）を用いた検討を. 分離方法としては従来展開溶媒をchloroformと. 次に緩和な条件で使用できる酸化剤（±)-trans-. ethanol を 10：1 の混合溶液にして目的物 3 を得. 行った(Table 3 , Entry 5)。PSPO は市販されて. ethanolを10：1としてシリカゲルカラムクロマトる方法に変更を行った。. 2-(phenylsulfonyl)-3-phenyloxazirideine（以下いないため，Brian ら 7)や Franklin ら 8)の報告を. グラフィーを行っていたが，分離精製をより容易以上の結果からある程度の不純物を取り除く. PSPO）を用いた検討を行った（Table 3，Entry 基に当研究室で合成を行った。しかし合成に酸と. にするため，展開溶媒をethyl だけで，環状ホスファイトacetateのみで不純 2 を使用することがで. 7) 5）。PSPOは市販されていないため，Brianらして使用する titanium(IV) chloride は取り扱いや. きることが判明した。物を流し出し，その後chloroformとethanolを. 8)薬であるため，取り扱いが容易なが難しい試の報告を基に当研究室で合成を行っ Franklinら. 10：1の混合溶液にして目的物3を得る方法に変更. molecular sieves 3A と amberlite (IR120B)に変た。しかし合成に酸として使用するtitanium（IV）. を行った。. chlorideは取り扱いが難しい試薬であるため，取. 以上の結果からある程度の不純物を取り除くだけで，環状ホスファイト2を使用することができることが判明した。. 3. り扱いが容易なmolecular sieves 3Aとamberlite （IR120B）に変更し合成を行った。 PSPOによる酸化の実験条件について検討を. 19.

(5) に短縮することができた(Table 4 , Entry 4-6)。. した後，chloroform - ethanol(10：1)によって溶. 以上の方法により安定した収率で CYPMPO を得. 出して目的物を得ることができた。. ることができるようになった。. 3 の酸化による CYPMPO 合成については，酸化剤中村秀夫・石山雄太郎・関川貴祐・加恵田庸子. を PSPO に変更し，その加え方は 3 当量を chloroform 溶液にして室温で滴下ロートを用い. 更し合成を行った。 Reagents. て 1 時間程度かけてゆっくり滴下する方法を行っ PSPO による酸化の実験条件について検討を行 Solvents Temp.. 溶液った。PSPO の加え方については，1 当量ずつを氷た。分離精製は，3% triethylamine-hexane Time PSPO 3 eq. CYPMPH 3 浴下で. CYPMPO 4 で懸濁したシリカゲルを充填した。また展開溶媒 1 回目は chloroform 溶液にしてゆっくり CHCl 3. r. t.. Entry 1 2. については ethyl acetate-ethanol(4：1)で不純滴下し，2 回目は粉末の状態で加え，3 CYPMPO 4 CYPMPH 3 Reagents Solvent Temprature / ℃ Time / h Yield /回目は % Entry Time / h Yield / % -78〜0 m CPBA 15~339 0~59 CH 2Cl2 で目的物を得る方法を行 chloroform 溶液にして滴下する方法(Table 4 , 物を流し出し，ethanol (NH4)6(H2W13O40). H2O2. 0. 26~155. 1. 0~39. 75. 21. 3. Entry 1-2)と 3 当量を全て chloroform 溶液にしった。上記により CYPMPO を安定した収率で得られ 2 75 17 Na WO 0 6~140 0~56 HO. 4. 3 Na2MoO4 0 2 8~11 H2O2 て滴下ロートを用いて室温で 1 時間程度かけてゆるようになった。. 5. 2. 4. 2. 2. CH2Cl2. PSPO. r. t.. 75~91. 78~81. っくり滴下する方法(Table 4 , Entry 3)の 2 種. 類を行った。結果は後者の PSPO 全てを chloroform 3 CYPMPHの酸化条件の検討 Table 3Table CYPMPH の酸化条件の検討省けつつ収率が向上することになった。. 次に分離精製方法について検討を行った。上林. を氷浴下で1回目はchloroform 溶液にしてゆっ. 43. 75. 78. 5. 45. 72. 81 実験の部 91 Table PSPO の加え方と分離方法変更の結果 Table4 4 PSPOの加え方と分離方法変更の結果 6. 溶液にして室温で滴下する方法が，実験の手間を. 行った。PSPOの加え方については，1当量ずつ. 74. 4. 核磁気共鳴スペクトル NMR は chloroform-d で計まとめ. 間程度とした。反応終了後アルゴンガスを吹き込. らは展開溶媒を toluene-ethanol(9：1)としてカくり滴下し，2回目は粉末の状態で加え，3回目 4 ラムクロマトグラフィーを行っている(収率 49%)。. むことでhydrogen chlorideとethyl chlorideを除環状ホスファイト 2 の合成は，反応時間を 21 時. はchloroform 溶液にして滴下する方法（Table 当研究室でカラムクロマトグラフィーまたは PLC. 去し，減圧下140 ℃で加熱し可能な限りの不純物間程度とした。反応終了後アルゴンガスを吹き込. 4，Entry 1-2）と3当量を全てchloroform溶液にで分離を繰り返し行うと大きく収率が低下したた. を取り除くだけで次段階の合成の出発物質としてむことで hydrogen chloride と ethyl chloride. して滴下ロートを用いて室温で1時間程度かけてめ，3% triethylamine-hexane 溶液で懸濁したシ. 用いることが可能になることが判明した。を除去し，減圧下 140 ℃で加熱し可能な限りの不. リカゲルを充填した。また展開溶媒については従ゆっくり滴下する方法（Table 4，Entry 3）の2. 純物を取り除くだけで次段階の合成の出発物質と 3の合成では，反応を円滑に進めるために，. 種類を来の方法であると分離に時間がかかってしまうた行った。結果は後者のPSPO全てを. して用いることが可能になることが判明した。 boron trifluoride diethyl ether 錯体を加えた。24. め，ethyl acetate-ethanol(4：1)で不純物を流し. chloroform溶液にして室温で滴下する方法が，実. 時間程度室温で合成でき，分離方法については展. 験の手間を省けつつ収率が向上することになった。. 開溶媒としてethyl acetateで不純物を流し出した. 次に分離精製方法について検討を行った。上林. 中かかっていた操作時間についても 2-3 時間程度. 後，chloroform-ethanol（10：1）によって溶出. てカラムクロマトグラフィーを行っている（収率以上の方法により安定した収率で CYPMPO を得. 3の酸化によるCYPMPO合成については，酸化出して目的物を得ることができた。. 3 の合成では，反応を円滑に進めるために，. 出し，その後 ethanol のみで目的物を得る方法を. boron trifluoride diethyl ether 錯体を加えた。. 用いた。結果として分離精製の精度が向上し，1 日. 24 時間程度室温で合成でき，分離方法については展開溶媒として ethyl acetate で不純物を流し出. らは展開溶媒をtoluene-ethanol（9：1）としに短縮することができた(Table 4 , Entry 4-6)。. して目的物を得ることができた。した後，chloroform - ethanol(10：1)によって溶. ることができるようになった。 49 ％）。当研究室でカラムクロマトグラフィーま. 3 の酸化による合成については，酸化剤剤をPSPOに変更CYPMPO し，その加え方は3 当量を. たはPLCで分離を繰り返し行うと大きく収率が低. を PSPO に溶液にして室温で滴下ロートを用い変更し，その加え方は 3 当量を chloroform. 下したため，3％ triethylamine-hexane溶液で Reagents. chloroform 溶液にして室温で滴下ロートを用いて1時間程度かけてゆっくり滴下する方法を行っ. Solvents 懸濁したシリカゲルを充填した。また展開溶媒に Temp.. た。分離精製は，3％ triethylamine-hexane溶液. て 1 時間程度かけてゆっくり滴下する方法を行った。分離精製は，3% triethylamine-hexane 溶液. Time. ついては従来の方法であると分離に時間がかかっ CYPMPO 4. で懸濁したシリカゲルを充填した。また展開溶媒で懸濁したシリカゲルを充填した。また展開溶媒. CYPMPH 3. てしまうため，ethyl acetate-ethanol（4：1）. についてはethyl acetate-ethanol（4：1）で不純については ethyl acetate-ethanol(4：1)で不純. Temprature / ℃ Time / h Yield / %. Entry. Reagents. Solvent. 2. (NH4)6(H2W 13O40). H2O2. 0. 26~155. 0~39. 3. Na WO. HO. 0. 6~140. 0~56. 5. PSPO. CH2Cl2. r. t.. 75~91. 78~81. で不純物を流し出し，その後ethanolのみで目的 -78〜0 m -CPBA 15~339 0~59 1 CH2Cl2 物を得る方法を用いた。結果として分離精製の精 2 4 2 2. 物を流し出し，ethanolで目的物を得る方法を物を流し出し，ethanol で目的物を得る方法を行行った。上記によりCYPMPOを安定した収率でった。上記により CYPMPO を安定した収率で得られ. 4 Na2MoO4 H2O2 0 2 8~11 度が向上し，1日中かかっていた操作時間につい. ても2－3時間程度に短縮することができた. るようになった。得られるようになった。. Table 3 CYPMPH の酸化条件の検討. 実験の部. （Table 4，Entry 4-6）。. 実験の部. 以上の方法により安定した収率でCYPMPOを. 核磁気共鳴スペクトル NMR は chloroform-d で計. 得ることができるようになった。. 核磁気共鳴スペクトルNMRはchloroform-dで. 4. まとめ環状ホスファイト2の合成は，反応時間を21時. 20. 計測した。 Ⅰ N-benzylidenbenzenesulfonamide 500 mLナスフラスコにbenzaldehyde（26.9 g, 0.25 mol），benzenesulfoneamide 2（40.0 g，0.25.

(6) ESRスピントラップ剤CYPMPO合成方法の検討. mol）をtoluene（200 mL）に溶解した。Amberlite. に，環状ホスファイト2（2.2 g），蒸留した2-methyl-. IR120B (4.1 g)，molecular sieves 3A（37.5 g）を. 1-pyrroline (1.15 g，13.3 mmol）をdichloromethane. 加えた。ディーンスターク水分離器，ジムロートを. （1.6 mL）に溶解した溶液をいれ，室温で25時間. 装着し，tolueneを還流させた。反応物のNMRを測. 攪拌した。反応物を濃縮し，残留物をシリカゲル. 定し，原料（benzaldehydeとbenzenesulfonamide）. カラムクロマトグラフィー（ethyl acetateで低極. が消失した時点で反応を終了した。反応終了，室. 性の不純物を流出させたのち，chloroform-ethanol. 温まで冷却し，ろ過にてmolecular sieves, . （10：1）で目的物を流出）させ，目的物を3.1 g，. amberlite を取り除き，ろ液を，ロータリーエバ. 収率98 ％で得た。. ポレーターを用いて減圧下で濃縮した。得られた. Ⅴ 5-(2, 2-dimethyl-1, 3-propoxycyclophospho-. 残渣をhexaneで結晶化を行い，目的物. yl)-5-methyl-1-pyrroline N-oxide (CYPMPO). （N-benzylidenbenzensulfonamide）を収率95 ％. アルゴンガス雰囲気下で，50 mLナスフラスコ. （58.8 g）で得た。. にCYPMPH3（500 mg，2.1 mmol）をchloroform. Ⅱ （±）-trans-2-（phenylsulfonyl)-3-phenyloxa-. 10 mLに溶解した。氷冷下でPSPO（607 mg, 2.2. zirideine (PSPO). mmol）―chloroform（2.5 mL）溶液を15分ほど. 500 mLナスフラスコに，N-benzylidenbezene-. かけてゆっくり滴下した。滴下終了後，氷冷下で. sulfonamide (10.1 g，40.8 mmol) にtoluene 50 mL，. 15 分，室温で1時間攪拌した。原料が残ってい. 4 mol/L potassium carbonate水溶液 130 mLを加. たため，氷冷下でPSPO3（606 mg，2.2 mmol，. えた。potassium peroxymonosulfate（34.0 g，45.3. 1等量）を粉末のまま追加した。そのまま15 分. mmol）―蒸留水 200 mL水溶液を滴下ロートで. 間攪拌後，さらに室温で1時間攪拌した。反応終. 5秒に1滴程度の速度でナスフラスコに加えた。. 了後，ethyl acetateを加え，分液ロートを使用し. 反応終了後，酢酸エチルで抽出し，magnesium. 蒸留水で洗浄し，anhydrous sodium sulfateで酢. sulfateで有機層を脱水した。減圧下エバポレー. 酸エチルの脱水を行った。酢酸エチル層を濃縮し. ターで濃縮し目的物を9.97 g，収率87 ％で得た。. その残渣を以下に示す方法でシリカゲルカラムク. Ⅲ 2, 2-dimethyl-1, 3-propanediol cyclic. ロマトグラフィーにより分離精製した。使用する. hydrogenphosphite（環状ホスファイト）2. シリカゲルは 3 ％ triethylamine-hexaneに懸濁. 外気が入らないようにした状態で，50 mLナス. し，カラム管に充填した。Hexane 20 mLほどを. フラスコに2, 2-dimethyl-1, 3-propandiol 1（7.6 g,. 流したのち，反応物をchloroformに溶解してカラ. 72.8 mmol），ethanol（3.5 mL）をいれ，滴下ロー. ムに充填した。Toluene（シリカゲルがすべて透. トでphosphorus trichloride（10 g，72.8 mmol）. 明になるまで）―酢酸エチル（PSPOおよびその. を，氷冷下で1時間かけてゆっくり滴下し，21時. 分解物が溶出するまで）―エタノール（CYPMPO. 間撹拌した。反応液にアルゴンガスを吹き込み，. が溶出するまで）の順番で展開溶媒を変えてカラ. 反応で生成したethyl chlorideとhydrogen chloride. ムクロマトグラフィーを行ったところ，430 mg，. を除去した。さらに，減圧下（1-2 mmHg）で140. 81 ％収率で目的物CYPMPOを得た。. ℃で加熱し，揮発性成分を除き，残留物に目的物 2を含む混合物を7.9 g（すべて目的物ならば収率. 参考文献. 72 ％）で得た。 Ⅳ 5-(2, 2-dimethyl-1, 3-propoxycyclophosphoyl)-5-methyl-1-pyrroline(CYPMPH) アルゴンガス雰囲気下で，反応容器の外側をアルミホイルにて包み遮光した50 mLナスフラスコ. 1）山内淳，新・物質科学ライブラリ15 核磁気共鳴― ESR―電子スピンの分光学―，サイエンス社，2009， pp. 14-15． 2）https://www.scbt.com/ja/p/cypmpo-934182-09-9,. 21.

(7) 中村秀夫・石山雄太郎・関川貴祐・加恵田庸子. CYPMPO (CAS 934182-09-9)，Santa Cruz Biotechnology，2019. 12. 27閲覧． 3）https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/ sigma/01872?lang=ja&region=JP, CYPMPO for ESRspectoriscopy, Sigma Aldrich, 2019. 12. 27閲覧 4）M. Kamibayashi, S. Oowada, H. Kameda, T. Okada, O. Inanami, S. Ohta, T. Ozawa, K. Makino, Y. Kotake, Synthesis and characterization of a Practi-cally better DEPMPO-type spin trap, 5-(2, 2-dimethyl-1, 3-propoxy cyclophosphoryl)-5-methyl-1-pyrrolone N-oxide (CYPMPO)，Free Radical Research, 2006, 40 (11)，1166-1172. 5）三國製薬工業株式会社，ニトロ基を有する新規カルボニル化合物，その製造法及びそれを用いるニトロン化合物の製造法，2011，特許公開番号2011-132162 （P2011-132162A）． 6）R. L. Mcconnell, H. W. Coover Jr., Phosphorus containing derivatives of 2, 2-dimethyl-1, 3- propanediol, The Journal of Organic Chemistry, 1958, 24, 630-635. 7）W. B. Jennings, C. J. Lovely, An efficient Method for the preparation of N-phosphinoyl Imines directly from aromatic aldehydes, Tetrahedron Letters, 1988, 29 (31)，3725-3728. 8）F. A. Davis, S. Chattopadhyay, J. C. Towson, S. Lal and T. Reddy, Chemistry of oxaziridines 9. Synthesis of 2-sulfonyl and 2-sufonyloxazirideines using potassium peroxymonosulfate (oxone)，The Journal of Organic Chemistry, 1988, 53, 2087-2089.. （中村秀夫函館校教授）（石山雄太郎函館校令和元年度卒業）（関川貴祐函館校平成29年度卒業）（加恵田庸子函館校大学院平成21年度修了）. 22.

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