JP2002138111A - 複合糖質ポリスチレン - Google Patents

複合糖質ポリスチレン

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JP2002138111A
JP2002138111A JP2000336458A JP2000336458A JP2002138111A JP 2002138111 A JP2002138111 A JP 2002138111A JP 2000336458 A JP2000336458 A JP 2000336458A JP 2000336458 A JP2000336458 A JP 2000336458A JP 2002138111 A JP2002138111 A JP 2002138111A
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polystyrene
polysaccharide
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styrene monomer
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Yoshio Okamoto
佳男 岡本
Tomoyo Yamamoto
智代 山本
Kazukiyo Kobayashi
一清 小林
Akiko Tsuchida
明子 土田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた不斉識別能が期待できる新規な複合糖
質ポリスチレン及びその製造方法の提供。 【解決手段】 式(1)で表される繰り返し単位を有す
る複合糖質ポリスチレン、その製造方法及びそれからな
る分離剤。 【化1】 (式中、Gは単糖類が5個以上結合した多糖で、かつそ
の水酸基の少なくとも80%が置換されている多糖誘導
体から還元性末端の水酸基1個を除いた残基を示す。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複合糖質ポリスチ
レン、その製造方法及びそれからなる分離剤に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】多糖誘
導体を用いた不斉識別剤は従来から知られている(岡
本、畑田ら、ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル
・ソサエティー、106巻、5357頁、(198
4))。一方、糖鎖はその構造の多様性から生体内にお
いて細胞間の情報伝達物質として重要な役割を果たして
おり、高分子に多価に組み込むことでシグナルの増幅や
認識能の増幅が可能となることが知られている(小林
ら、グリココンジュゲート・ジャーナル、15巻、10
47頁(1998))。従って、複合糖質ポリマーは単
純な多糖誘導体よりさらによい不斉識別能を発揮する可
能性が期待される。
【0003】このような背景に基づき本発明が解決しよ
うとする課題は、優れた不斉識別能が期待できる新規な
複合糖質ポリスチレン及びその製造方法を提供すること
にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するため鋭意研究を重ねた結果、誘導体化された多
糖とポリスチレンよりなる複合糖質ポリスチレンが上記
課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至
った。
【0005】すなわち、本発明は、式(1)で表される
繰り返し単位を有する複合糖質ポリスチレン、その製造
方法及びそれからなる分離剤を提供するものである。
【0006】
【化4】
【0007】(式中、Gは単糖類が5個以上結合した多
糖で、かつその水酸基の少なくとも80%が置換されて
いる多糖誘導体から還元性末端の水酸基1個を除いた残
基を示す。)
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【0009】本発明の式(1)で表される繰り返し単位
を有する複合糖質ポリスチレンにおいて、Gは単糖類が
5個以上、好ましくは30〜500個結合した多糖で、
かつその水酸基の少なくとも80%が置換されている多
糖誘導体から還元性末端の水酸基1個を除いた残基を示
す。
【0010】多糖誘導体を構成する多糖としては、合成
多糖、天然多糖及び天然物変成多糖の何れかを問わず、
光学活性であればいかなるものでも良いが、好ましくは
結合様式の規則性の高いものである。例示すればα−
1,4−グルカン(アミロース、アミロペクチン)、β
−1,4−グルカン(セルロース)、α−1,6−グル
カン(デキストラン)、β−1,6−グルカン(ブスツ
ラン)、β−1,3−グルカン(例えば、カードラン、
シゾフィラン等)、α−1,3−グルカン、β−1,2
−グルカン、β−1,4−ガラクタン、β−1,4−マ
ンナン、α−1,6−マンナン、β−1,6−フラクタ
ン(イヌリン)、β−2,6−フラクタン(レバン)、
β−1,4−キシラン、β−1,3−キシラン、β−
1,4−キシラン、β−1,4−N−アセチルキトサン
(キチン)、プルラン、アガロース、アルギン酸等であ
り、更に好ましいものはアミロース、セルロース、β−
1,4−キトサン、キチン、β−1,4−マンナン、β
−1,4−キシラン、イヌリン、カードラン等であり、
特にアミロースが好ましい。
【0011】多糖の水酸基の置換基としては、式(2)
【0012】
【化5】
【0013】(式中、R1,R2,R3,R4及びR5は同
一もしくは異なって、水素原子又は炭素数1〜8のアル
キル基、好ましくはメチル基を示す。)で表される基等
が挙げられ、特に式(2)において、R2及びR4が炭素
数1〜8のアルキル基で、R1,R3及びR5が水素原子
である基が好ましい。
【0014】本発明に係わる多糖誘導体は、対応する多
糖の有する水酸基の内少なくとも80%、好ましくは9
0〜100%が上記のような置換基で置換されている。
【0015】本発明の複合糖質ポリスチレンは、まず糖
の還元性末端をアミノ化した後、式(3)
【0016】
【化6】
【0017】(式中、Xはハロゲン原子を示す。)で表
されるp−ビニルベンゾイルハライドと反応させて糖が
結合したスチレンモノマーからなるプライマーを得、こ
のプライマーの糖部分を酵素触媒重合により重合して多
糖が結合したスチレンモノマーを得、次にこの多糖が結
合したスチレンモノマーを重合することにより、多糖が
結合したポリスチレンを得、さらにこの多糖が結合した
ポリスチレンの多糖の水酸基を誘導体化することにより
製造することができる。
【0018】上記プライマーを構成する糖としては、酵
素反応による多糖の合成にプライマーとして一般に用い
られる糖が挙げられる。糖の還元性末端をアミノ化する
には、例えば炭酸アンモニウム等を用いる。式(3)で
表されるp−ビニルベンゾイルハライドとしては、p−
ビニルベンゾイルクロリドが好ましい。プライマーの糖
部分を酵素触媒重合する際に用いられる酵素としては、
ホスホリラーゼ等が挙げられる。
【0019】多糖が結合したスチレンモノマーの重合
は、通常よく知られているスチレンの重合法をそのまま
適用でき、例えばアゾビスイソブチロニトリル(AIB
N)等の重合開始剤を用いて重合することができる。ポ
リスチレンの重合度は、3〜100が好ましい。
【0020】多糖が結合したポリスチレンの多糖の水酸
基を誘導体化する方法は、通常のアルコールとイソシア
ネートからカルバメートを生ずる反応等の反応がそのま
ま適用でき、例えば適当な溶媒中で三級アミン等のルイ
ス酸塩、または錫化合物等のルイス酸を触媒として、対
応するイソシアネートと反応させることにより誘導体化
することができる。
【0021】本発明の複合糖質ポリスチレンは、機能材
料として極めて有用な物質であり、特に各種化合物の分
離剤として有効であり、とりわけ従来分離が困難であっ
た光学異性体用の分離剤として有効である。
【0022】本発明の複合糖質ポリスチレンを分離剤と
して、化合物やその光学異性体を分離する目的に使用す
るには、ガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフ
ィー、超臨界クロマトグラフィー、薄層クロマトグラフ
ィーなどのクロマトグラフィー法を用いるのが一般的で
あるが、この他膜分離を行うこともできる。
【0023】本発明の複合糖質ポリスチレンを分離剤と
して液体クロマトグラフィー法や超臨界クロマトグラフ
ィー法に応用するには、粉体としてカラムに充填する方
法が一般的であり、その方法としては粉砕するかビーズ
状にすることが好ましく、粒子は多孔質であることが好
ましい。更に分離剤の耐圧能力の向上、溶媒置換による
膨潤、収縮の防止、理論段数の向上のために該複合糖質
ポリスチレンを担体に担持させることが好ましい。
【0024】ここで言う担持とは、担体上に複合糖質ポ
リスチレンが固定化されている事であり、その方法は複
合糖質ポリスチレンと担体との間の物理的な吸着、担体
との間の化学結合、複合糖質ポリスチレン同士の化学結
合、第3成分の化学結合、複合糖質ポリスチレンへの光
照射、ラジカル反応など、どのような方法でも良い。
【0025】本発明において用いられる担体としては、
多孔質有機担体または多孔質無機担体が挙げられ、好ま
しくは多孔質無機担体である。多孔質有機担体として適
当なものは、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリ
アクリレート等からなる高分子物質であり、多孔質無機
担体として適当なものは、シリカゲル、アルミナ、マグ
ネシア、ガラス、カリオン、酸化チタン、ケイ酸塩、ヒ
ドロキシアパタイトなどである。特に好ましい担体はシ
リカゲルであり、シリカゲルの粒径は0.1μm〜10
mm、好ましくは1μm〜300μmであり、平均孔径
は10Å〜100μm、好ましくは50Å〜50000
Åである。担体の表面は残存シラノールの影響を排除す
る為に表面処理が施されている事が望ましいが、全く表
面処理されていなくても問題ない。担体上の複合糖質ポ
リスチレンの担持量は、担体100重量部に対して1〜
100重量部が好ましく、特には5〜60重量部が好ま
しい。
【0026】また、本発明に係わる分離剤を薄層クロマ
トグラフィー法に応用する場合には、0.1μm〜0.
1mm程度の粒子からなる該分離剤と、必要であれば少
量の結合剤よりなる厚さ0.1mm〜100mmの層を
支持基板上に形成すればよい。更に、膜分離法に応用す
る場合には中空糸あるいはフィルムとして用いればよ
い。
【0027】
【発明の効果】本発明の複合糖質ポリスチレンは、機能
材料として極めて有用な物質であり、特に各種化合物の
分離に有効であり、とりわけ従来分離が困難であった光
学異性体の分離、即ち光学異性体用分離剤として有用で
ある。
【0028】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
が、本発明がこれらの実施例に限定されるものではない
ことは言うまでもない。
【0029】実施例1:3,5−ジメチルフェニルカル
バメート誘導体化されたアミロース結合ポリスチレンの
合成 (a)マルトペンタオース結合スチレンモノマーの合成 フラスコにマルトペンタオース1.0g(1.2mmo
l)をとり、水5mlに溶解した。ここに炭酸水素アン
モニウムを溶け残りが生じるまで加え、37℃で約24
時間撹拌した。その際、炭酸水素アンモニウムの溶け残
りがなくならないように少量ずつ追加した。合計の添加
量は10gであった。撹拌後、水150mlを加えエバ
ポレーターで濃縮する操作を3〜4回繰り返した。得ら
れた粉末に水5.0ml、炭酸ナトリウム1.2g、メ
タノール3.0mlを加えて2〜4時間撹拌溶解した。
ここにp−ビニルベンゾイルクロリドのテトラヒドロフ
ラン溶液(1.2ml/6.0ml)を滴下した。反応
後カラムクロマトグラフィー(ゲル:TSKゲル−トヨ
パール−HW−S40、溶離液:水)により精製した
後、凍結乾燥によりマルトペンタオース結合スチレンモ
ノマーを白色粉末として単離した。得られたマルトペン
タオース結合スチレンモノマーの1H−NMRスペクト
ル(D2O,200MHz)を図1に示す。
【0030】1H−NMR(D2O)δ:3.32-3.90(m,30
H,from sugar), 5.14(d,1H,J1,2=9.0Hz,H-1), 5.28-5.4
0(m,4H,H'-1,H''-1,H'''-1 and H''''-1), 5.38(d,1H,J
=9.5Hz,CH 2=CH-(cis)), 5.93(d,1H,J=17.6Hz,CH 2=CH-(t
rans)), 6.80(dd,1H,J=9.5,17.6Hz,CH2=CH-), 7.55,7.7
8(d,4H,J=8.0Hz,C6H4)。
【0031】(b)アミロース結合スチレンモノマーの
合成 0.1Mマレイン酸緩衝液20mlに(a)で得たマル
トペンタオース結合スチレンモノマー114mg(12
1mmol)およびグルコース−1−リン酸12.0g
(3.2mmol)を溶解し、37℃で約10分間プレ
インキュベーションした。その後、ジャガイモ由来のホ
スホリラーゼ0.5ml(35unit)を加え反応さ
せた。反応開始から45分後に95℃で5分間処理し
た。40℃まで冷却してからろ過し、ろ液にエタノール
20mlを加え、沈殿物を遠心分離した後、上澄みを除
去した。更に水を20ml加え遠心分離した後、上澄み
を除去し、次いでメタノールを20ml加え遠心分離し
た後、上澄みを除く操作を2〜3回繰り返した。得られ
た固形物を真空乾燥してアミロース結合スチレンモノマ
ー0.27gを得た(収率68%)。合成したアミロー
ス部分の重合度は、遊離したリン酸の定量、1H−NM
R、ヨウ素とアミロースの錯体形成による最大吸収波長
の変化を測定した結果、それぞれの測定法で20、2
0、31量体と見積もられた。得られたアミロース結合
スチレンモノマーの1H−NMRスペクトル((CH3
2SO−d6,400MHz)を図2に示す。
【0032】(c)アミロース結合ポリスチレンの合成 重合試験管に、(b)で得たアミロース結合スチレンモ
ノマー80mg(24μmol)、アゾビスイソブチロ
ニトリル(2mol%)、ジメチルスルホキシド0.3
mlを加え溶解した。試験管に脱気コックを取り付け、
ドライアイス−メタノール浴中で凍結脱気を3回繰り返
した後、真空を保ったまま封管し、60℃で180時間
放置して重合させた。流水で冷却した後、開封し、溶液
をメタノール中に注いだ。沈殿物を少量の水に溶解しメ
タノールで再沈殿した後、2日間透析(カットオフ分子
量6000〜8000のセロチューブ使用:ナカライテ
スク製)した後、凍結乾燥してアミロース結合ポリスチ
レン75mgを得た(収率94%)。
【0033】(d)3,5−ジメチルフェニルカルバメ
ート誘導体化されたアミロース結合ポリスチレンの合成 (c)で得たアミロース結合ポリスチレン50mg(1
5μmol)をピリジン中で3,5−ジメチルフェニル
イソシアネート0.2g(1.4mmol)と80℃で
約2日間反応させた後、メタノールに注いで沈殿させ、
式(4)で表される繰り返し単位を有し、nが18であ
る3,5−ジメチルフェニルカルバメート誘導体化され
たアミロース結合ポリスチレンを得た。
【0034】
【化7】
【0035】実施例2 実施例1の(b)において、ホスホリラーゼを添加した
後、95℃で処理するまでの時間を60分とした以外は
実施例1と同様にして、上記式(4)で表される繰り返
し単位を有し、nが96である3,5−ジメチルフェニ
ルカルバメート誘導体化されたアミロース結合ポリスチ
レン(ポリスチレン重合度5〜10)を得た。得られた
3,5−ジメチルフェニルカルバメート誘導体化された
アミロース結合ポリスチレンの1H−NMRスペクトル
((CH32SO−d6,400MHz)を図3に示
す。
【0036】応用例 実施例1及び2で得られた3,5−ジメチルフェニルカ
ルバメート誘導体化されたアミロース結合ポリスチレン
120mgをテトラヒドロフランに懸濁し、アミノプロ
ピルシラン処理を施したシリカゲル10g(ダイソー社
製、粒径7μm、細孔径1000Å)に均一に振りかけた
後、溶剤を留去させることで、シリカゲル上に物理吸着
させて、HPLC用キラル固定相を得た。また比較品と
して、式(5)
【0037】
【化8】
【0038】(式中、Rは式(4)と同じ意味であり、
重合度を示すmは120である。)で表されるアミロー
ス トリス(3,5−ジメチルフェニル)カルバメート
を用いて同様にHPLC用キラル固定相を得た。
【0039】これらのキラル固定相1.0gをφ0.2
cm×L25cmのステンレス−スチール製カラムにスラリ
ー充填法により加圧、充填を行い、下記条件の液体クロ
マトグラフィー法により、フラバノンに対する光学分割
能を調べた。結果を表1に示す。尚、表1において、分
離係数(α)は下式で定義される。
【0040】
【数1】
【0041】<液体クロマトグラフィー条件> 溶離液;n-ヘキサン/2−プロパノール=90/10 (v/v) 流速;0.1ml/min 温度;25℃
【0042】
【表1】
【0043】表1から明らかなように、本発明に係わる
複合糖質ポリスチレンからなる分離剤は、従来の多糖誘
導体からなる分離剤に比べて、良好な分離性能を示し
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1(a)で得られたマルトペンタオー
ス結合スチレンモノマーの1H−NMRスペクトルであ
る。
【図2】 実施例1(b)で得られたアミロース結合ス
チレンモノマーの1H−NMRスペクトルである。
【図3】 実施例2で得られた3,5−ジメチルフェニ
ルカルバメート誘導体化されたアミロース結合ポリスチ
レンの1H−NMRスペクトルである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4C090 AA02 AA05 BA06 BA07 BB02 BB11 BB32 BB33 BB52 BB62 BB69 BB98 DA31 4J027 AA08 CB09 4J100 AB07P BA04P BA35P BC43P JA17

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式(1)で表される繰り返し単位を有す
    る複合糖質ポリスチレン。 【化1】 (式中、Gは単糖類が5個以上結合した多糖で、かつそ
    の水酸基の少なくとも80%が置換されている多糖誘導
    体から還元性末端の水酸基1個を除いた残基を示す。)
  2. 【請求項2】 多糖がアミロースである請求項1記載の
    複合糖質ポリスチレン。
  3. 【請求項3】 多糖の水酸基の置換基が式(2)で表さ
    れる基である請求項1又は2記載の複合糖質ポリスチレ
    ン。 【化2】 (式中、R1,R2,R3,R4及びR5は同一もしくは異
    なって、水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を示
    す。)
  4. 【請求項4】 糖の還元性末端をアミノ化した後、式
    (3) 【化3】 (式中、Xはハロゲン原子を示す。)で表されるp−ビ
    ニルベンゾイルハライドと反応させて糖が結合したスチ
    レンモノマーからなるプライマーを得、このプライマー
    の糖部分を酵素触媒重合により重合して多糖が結合した
    スチレンモノマーを得、次にこの多糖が結合したスチレ
    ンモノマーを重合することにより、多糖が結合したポリ
    スチレンを得、さらにこの多糖が結合したポリスチレン
    の多糖の水酸基を誘導体化することを特徴とする請求項
    1〜3のいずれか一項に記載の複合糖質ポリスチレンの
    製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜3のいずれか一項に記載の複
    合糖質ポリスチレンからなる分離剤。
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