[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

PEG化合物を簡単に精製したい?それなら塩化マグネシウム!

[スポンサーリンク]

ケミカルバイオロジー・生体関連化学用途の分子構造において、とにかくよく見かけるポリエチレングリコール(PEG)

水に溶ける、毒性が少ない、免疫原性が少ない、反応しづらく安定、末端加工もしやすい、分子サイズも様々に入手可能、しかも安価・・・という、生体関連応用にとって理想的な特性がこれでもかというほど詰め込まれている分子です。筆者もタンパク質修飾プロジェクトを始めて以来、もの凄く頻繁に使うようになりました。

一方で精製に関しては考えることが多くあります。水に溶けやすくなる分、分液やカラムなどでロストしやすくなってしまうのです。モノがゲル状になってしばしば取扱困難になることもあります。

先日報告されたOPRD誌の論文で、PEG分子の効率的な精製・単離法が紹介されていましたので、今回ご紹介します。

“Complexation of Polyethyleneglycol Containing Small Molecules with Magnesium Chloride as a Purification and Isolation Strategy”
Zheng, B.*; Li, J.; Pathirana, C.; Qiu, S.; Schmidt, M. A.; Eastgate, M. D.* Org. Process Res. Dev. 2021, doi:10.1021/acs.oprd.1c00174

実験手順

  1. PEG化合物のジクロロメタン(DCM)溶液に対し、3当量の塩化マグネシウム(MgCl2)、5当量のテトラヒドロフラン(THF)を加えて、8-16時間室温で攪拌する。
  2. tBuOMe (MTBE)を1時間かけて加え、2~3時間攪拌する
  3. ろ過してDCM/MTBE(1/1)溶液で洗浄し、PEG化合物-MgCl2錯体を得る
  4. DCM/水で処理すればMgCl2の脱錯も可能

原理

PEGが金属と錯形成できる性質を利用しています。クラウンエーテルと同じような話で、至極単純な理屈です。とはいえ錯形成効率が悪い、錯形成時にべたくと扱いづらいなど実用上の課題があったようで、そこをいろいろテコ入れしています。

初期スクリーニングにおいては、化合物1と様々な金属化合物を混合し、錯体としての回収率をHPLC評価しています。

傾向として分かったのは下記の通り。

  • 毒性が低く、安価で、混合時によく懸濁するマグネシウム・カルシウム塩が優れる
  • 酸素親和性/ルイス酸性の強い亜鉛やチタンはガム状になって回収率がさがる
  • ランタニド金属はコスト高であり毒性が懸念される
  • MgBr2・CaCl2は回収率が良い一方、PEG錯体の吸湿性が高く取扱困難
  • MgCl2が回収率もそこそこ良好、PEG錯体が低吸湿性、毒性も低く、分子量も小さく、安価なので最適
  • ルイス塩基性のないジクロロメタンを錯形成溶媒に使うと回収率に優れる。このときTHFを少量加えると錯形成効率が上がる

実施例

TFAによるtBu基の除去、精製を例に紹介します。

プロトコル図は冒頭論文より引用

反応終了後、クエン酸ナトリウム水溶液で洗浄してまずTFAを除去します。その後、本法で錯形成を行い、tBuOMe (MTBE)で洗浄、ろ過してMgCl2錯体を得ます。余計なFmoc系副生物は、この手順下にろ液に行き、化合物純度が86.1%→98.5%に向上します。このプロトコルは20グラムスケールで実施可能です。その後、DCM/水溶媒で処理することで脱錯も可能ですが、MgCl2錯体のまでもアミド縮合反応に用いることができます。化合物1は粘度の高い油状物質である一方、MgCl2錯体にすると固体になり、ハンドリング面でも改善されています。

様々なPEG化合物に対して同様の精製法は適用可能ですが、当量などの最適化が多少いるようです。N3基は耐えますが、tBu基やBoc基は一部除去されることがわかっており、使用時には注意が必要です(ピリジンなど少量のアミン系塩基を添加しておくと改善することが述べられています)。歪みアルキンはこの条件だと損壊されるようで、適用外となっています。

終わりに

これほど簡便に行えるPEG化合物精製法は、そもそも報告が存在しないようです。生体関連化学の発展著しいトレンドにあって、簡便PEG精製法の意義はいよいよ高まってくると思われます。今後とも優れた手法が開発されていくことを期待したいですね!

Avatar photo

cosine

投稿者の記事一覧

博士(薬学)。Chem-Station副代表。国立大学教員→国研研究員にクラスチェンジ。専門は有機合成化学、触媒化学、医薬化学、ペプチド/タンパク質化学。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

関連記事

  1. クリック反応に有用なジベンゾアザシクロオクチンの高効率合成法を開…
  2. 化学反応を起こせる?インタラクティブな元素周期表
  3. 抗体結合ペプチドを用いる非共有結合的抗体-薬物複合体の創製
  4. 東京大学大学院理学系研究科化学専攻 大学院入試情報
  5. ケムステVシンポ「最先端有機化学」開催報告(前編)
  6. 昇華の反対は?
  7. アウグスト・ホルストマン  熱力学と化学熱力学の架け橋
  8. ケムステタイムトラベル2011~忘れてはならない事~

注目情報

ピックアップ記事

  1. 有機溶媒吸収し数百倍に 新素材のゲル、九大が開発
  2. 新日石、地下資源開発に3年で2000億円投資
  3. エステルからエステルをつくる
  4. 化学のためのPythonによるデータ解析・機械学習入門
  5. ぬれ性・レオロジーに学ぶ! 微粒子分散系の界面化学の習得講座
  6. バンバーガー転位 Bamberger Rearrangement
  7. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」⑥
  8. シトクロムP450 BM3
  9. IR情報から読み解く大手化学メーカーの比較
  10. 有機化学者の仕事:製薬会社

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2021年9月
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930  

注目情報

最新記事

植物繊維を叩いてアンモニアをつくろう ~メカノケミカル窒素固定新合成法~

Tshozoです。今回また興味深い、農業や資源問題の解決の突破口になり得る窒素固定方法がNatu…

自己実現を模索した50代のキャリア選択。「やりたいこと」が年収を上回った瞬間

50歳前後は、会社員にとってキャリアの大きな節目となります。定年までの道筋を見据えて、現職に留まるべ…

イグノーベル賞2024振り返り

ノーベル賞も発表されており、イグノーベル賞の紹介は今更かもしれませんが紹介記事を作成しました。 …

亜鉛–ヒドリド種を持つ金属–有機構造体による高温での二酸化炭素回収

亜鉛–ヒドリド部位を持つ金属–有機構造体 (metal–organic frameworks; MO…

求人は増えているのになぜ?「転職先が決まらない人」に共通する行動パターンとは?

転職市場が活発に動いている中でも、なかなか転職先が決まらない人がいるのはなぜでしょう…

三脚型トリプチセン超分子足場を用いて一重項分裂を促進する配置へとペンタセンクロモフォアを集合化させることに成功

第634回のスポットライトリサーチは、 東京科学大学 物質理工学院(福島研究室)博士課程後期3年の福…

2024年の化学企業グローバル・トップ50

グローバル・トップ50をケムステニュースで取り上げるのは定番になっておりましたが、今年は忙しくて発表…

早稲田大学各務記念材料技術研究所「材研オープンセミナー」

早稲田大学各務記念材料技術研究所(以下材研)では、12月13日(金)に材研オープンセミナーを実施しま…

カーボンナノベルトを結晶溶媒で一直線に整列! – 超分子2層カーボンナノチューブの新しいボトムアップ合成へ –

第633回のスポットライトリサーチは、名古屋大学理学研究科有機化学グループで行われた成果で、井本 大…

第67回「1分子レベルの酵素活性を網羅的に解析し,疾患と関わる異常を見つける」小松徹 准教授

第67回目の研究者インタビューです! 今回は第49回ケムステVシンポ「触媒との掛け算で拡張・多様化す…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP