JP2019090030A - Isoprene oligomer, polyisoprene, and method for producing the same, rubber composition, and pneumatic tire - Google Patents

Isoprene oligomer, polyisoprene, and method for producing the same, rubber composition, and pneumatic tire Download PDF

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Abstract

To provide an isoprene oligomer and a polyisoprene with a modified main chain of a molecule, and a rubber composition containing the isoprene oligomer and/or the polyisoprene, and a pneumatic tire with the rubber composition used for each member of a tire.SOLUTION: The present invention provides an isoprene oligomer synthesized from an allyl diphosphoric acid represented by a formula (X) and a compound represented by a formula (Y) (n is an integer of 1-10, R is a group other than a methyl group).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、イソプレンオリゴマー、ポリイソプレン、及びこれらの製造方法、イソプレンオリゴマー及び/又はポリイソプレンを含むゴム組成物、並びに該ゴム組成物を用いた空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to an isoprene oligomer, a polyisoprene, and a method for producing them, a rubber composition containing isoprene oligomer and / or polyisoprene, and a pneumatic tire using the rubber composition.

従来より、ゴム製品においては、本来的にゴムが有する特性に対して新たな特性を付与することを目的として、その用途に応じて様々な材質や形状の充填剤等をゴム組成物中に導入することで、所望の特性を発現させることが行われている。例えば、自動車用のタイヤにおいては、有機物であるゴム相の中にシリカ、カーボンブラック等の充填剤を導入し、耐摩耗性、低発熱性、ウェットグリップ性能などの特性の向上が図られている。 Heretofore, in rubber products, fillers of various materials and shapes are introduced into rubber compositions according to their applications, for the purpose of imparting new properties to the properties inherently possessed by rubber. By doing this, it is practiced to express desired characteristics. For example, in automobile tires, fillers such as silica and carbon black are introduced into the rubber phase which is an organic substance to improve the properties such as wear resistance, low heat buildup and wet grip performance. .

このようなゴム組成物においてゴム相に対して充填剤等を混合する際には、両者の親和性を高め、低発熱性やウェットグリップ性能等をより向上させる目的で、ゴム相に含まれるゴム分子に対して、例えば、チッ素原子含有基を有し、かつクロロスルフェニル基を有する化合物を反応させる処理等を行い、充填剤に対して親和性を示す官能基をゴム分子内に導入した変性ゴム(変性ジエン系重合体)を使用することが行われていた(例えば、特許文献1、2)。 In mixing such a filler with a rubber phase in such a rubber composition, the rubber contained in the rubber phase for the purpose of enhancing the affinity between the two and further improving the low heat buildup and wet grip performance etc. The molecule is treated, for example, by reacting a compound having a nitrogen atom-containing group and a chlorosulphenyl group to introduce a functional group exhibiting affinity to the filler into the rubber molecule. It has been practiced to use a modified rubber (modified diene polymer) (for example, Patent Documents 1 and 2).

また、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンの末端部分には、反応性の高い二リン酸基等が存在することが知られている。そのため、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンに対して変性を行う場合には、この末端部分に存在する反応性の高い二リン酸基等を利用して、官能基を有する化合物をこれらの基に反応させることにより変性が行われてきた。このように、従来から、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンに対する変性は、主に分子の末端部分に対して行われてきた。一方、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンの主鎖部分を変性する場合には、末端部分に存在する反応性の高い二リン酸基等の影響により、主鎖部分を充分に変性することはできなかった。また、これまで天然ゴムを変性する場合には、パラゴムノキから採集したラテックスを化学的処理することにより変性する方法しか存在せず、本当に分子鎖に変性が入ったのか、どのような官能基変換が起こったのかを確認することは、分析上不可能であった。 Also, it is known that highly reactive diphosphate groups etc. are present at the terminal part of isoprene oligomer or polyisoprene. Therefore, when modifying an isoprene oligomer or polyisoprene, a compound having a functional group is reacted with these groups by using a highly reactive diphosphate group or the like present at the terminal portion. Denaturation has been performed. Thus, conventionally, modifications to isoprene oligomers and polyisoprene have mainly been performed on the terminal portion of the molecule. On the other hand, in the case of modifying the main chain portion of isoprene oligomer or polyisoprene, the main chain portion could not be sufficiently modified due to the influence of the highly reactive diphosphate group present at the terminal portion. Also, in the case of modifying natural rubber up to now, there is only a method of modifying the latex collected from Hevea brasiliensis by chemical treatment, and what functional group conversion is actually whether the molecular chain has been modified. It was analytically impossible to confirm what happened.

特開2000−001573号公報JP 2000-001573 A 特開2000−001575号公報JP 2000-001575 A

本発明は、前記課題を解決し、分子の主鎖部分に変性が加えられたイソプレンオリゴマー、ポリイソプレンを提供することを目的とする。また、該イソプレンオリゴマー及び/又は該ポリイソプレンを配合したゴム組成物、並びに該ゴム組成物をタイヤの各部材(例えば、トレッド、サイドウォール)に用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide an isoprene oligomer, polyisoprene, in which a main chain portion of a molecule is modified. Another object of the present invention is to provide a rubber composition containing the isoprene oligomer and / or the polyisoprene, and a pneumatic tire using the rubber composition for each component (for example, tread, sidewall) of a tire. .

本発明は、下記式(X)で表されるアリル性二リン酸と、下記式(Y)で表される化合物とから合成されて得られるイソプレンオリゴマーに関する。

Figure 2019090030
(式(X)中、nは1〜10の整数を表す。)
Figure 2019090030
(式(Y)中、Rはメチル基以外の基を表す。) The present invention relates to an isoprene oligomer obtained by synthesizing from allylic diphosphate represented by the following formula (X) and a compound represented by the following formula (Y).
Figure 2019090030
(In the formula (X), n represents an integer of 1 to 10)
Figure 2019090030
(In formula (Y), R represents a group other than a methyl group.)

上記イソプレンオリゴマーは、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸と、上記式(Y)で表される化合物と、イソペンテニル二リン酸とから合成されて得られることが好ましい。 The isoprene oligomer is preferably obtained by being synthesized from allylic diphosphate represented by the formula (X), a compound represented by the formula (Y), and isopentenyl diphosphate.

上記式(X)で表されるアリル性二リン酸が、下記式(X−1)で表されるアリル性二リン酸であり、下記式(X−1)中のII部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが他の原子又は原子団により置換され、下記式(X−1)中のIII部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていないことが好ましい。

Figure 2019090030
(式(X−1)中、nは1〜10の整数を表す。) An allylic diphosphate represented by the above formula (X) is an allylic diphosphate represented by the following formula (X-1), and an atom contained in a portion II in the following formula (X-1) Or at least one of the atomic groups is substituted by another atom or atomic group, and preferably the atom or atomic group contained in the portion III in the following formula (X-1) is not substituted by another atom or atomic group .
Figure 2019090030
(In the formula (X-1), n represents an integer of 1 to 10)

上記合成をプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を用いて行うことが好ましい。 It is preferable to carry out the above synthesis using an enzyme having prenyltransferase activity.

本発明はまた、下記式(Z−1)又は下記式(Z−2)で表されるイソプレンオリゴマーであって、下記式(Z−1)又は下記式(Z−2)中のv部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、他の原子又は原子団により置換されているイソプレンオリゴマーに関する。

Figure 2019090030
(式(Z−1)中、nは1〜10の整数を表す。mは1〜30の整数を表す。Yは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はOPP基を表す。)
Figure 2019090030
(式(Z−2)中、nは1〜10の整数を表す。mは1〜30の整数を表す。Yは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はOPP基を表す。) The present invention is also an isoprene oligomer represented by the following formula (Z-1) or the following formula (Z-2), wherein v moiety in the following formula (Z-1) or the following formula (Z-2) It relates to an isoprene oligomer in which at least one of the contained atoms or atomic groups is substituted by another atom or atomic group.
Figure 2019090030
(In the formula (Z-1), n represents an integer of 1 to 10. m represents an integer of 1 to 30. Y represents a hydroxyl group, a formyl group, a carboxy group, an alkoxycarboxy group, an alkoxycarbonyl group or an OPP group Represents
Figure 2019090030
(In the formula (Z-2), n represents an integer of 1 to 10. m represents an integer of 1 to 30. Y represents a hydroxyl group, a formyl group, a carboxy group, an alkoxy carboxy group, an alkoxy carbonyl group or an OPP group Represents

上記式(Z−1)又は上記式(Z−2)中のiv部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、他の原子又は原子団により置換されていることが好ましい。 It is preferable that at least one of the atom or atomic group contained in the iv part in the said Formula (Z-1) or said Formula (Z-2) is substituted by the other atom or atomic group.

本発明はまた、下記式(X)で表されるアリル性二リン酸と、下記式(Y)で表される化合物とから合成するイソプレンオリゴマーの製造方法に関する。

Figure 2019090030
(式(X)中、nは1〜10の整数を表す。)
Figure 2019090030
(式(Y)中、Rはメチル基以外の基を表す。) The present invention also relates to a method for producing an isoprene oligomer synthesized from allylic diphosphate represented by the following formula (X) and a compound represented by the following formula (Y).
Figure 2019090030
(In the formula (X), n represents an integer of 1 to 10)
Figure 2019090030
(In formula (Y), R represents a group other than a methyl group.)

上記イソプレンオリゴマーの製造方法は、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸と、上記式(Y)で表される化合物と、イソペンテニル二リン酸とから合成することが好ましい。 The method for producing the isoprene oligomer is preferably synthesized from allylic diphosphate represented by the formula (X), a compound represented by the formula (Y), and isopentenyl diphosphate.

上記式(X)で表されるアリル性二リン酸が、下記式(X−1)で表されるアリル性二リン酸であり、下記式(X−1)中のII部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが他の原子又は原子団により置換され、下記式(X−1)中のIII部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていないことが好ましい。

Figure 2019090030
(式(X−1)中、nは1〜10の整数を表す。) An allylic diphosphate represented by the above formula (X) is an allylic diphosphate represented by the following formula (X-1), and an atom contained in a portion II in the following formula (X-1) Or at least one of the atomic groups is substituted by another atom or atomic group, and preferably the atom or atomic group contained in the portion III in the following formula (X-1) is not substituted by another atom or atomic group .
Figure 2019090030
(In the formula (X-1), n represents an integer of 1 to 10)

上記合成をプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を用いて行うことが好ましい。 It is preferable to carry out the above synthesis using an enzyme having prenyltransferase activity.

本発明はまた、下記式(X)で表されるアリル性二リン酸と、下記式(Y)で表される化合物とから合成されて得られるポリイソプレンに関する。

Figure 2019090030
(式(X)中、nは1〜10の整数を表す。)
Figure 2019090030
(式(Y)中、Rはメチル基以外の基を表す。) The present invention also relates to a polyisoprene obtained by synthesizing from allylic diphosphate represented by the following formula (X) and a compound represented by the following formula (Y).
Figure 2019090030
(In the formula (X), n represents an integer of 1 to 10)
Figure 2019090030
(In formula (Y), R represents a group other than a methyl group.)

上記式(X)で表されるアリル性二リン酸と、上記式(Y)で表される化合物と、イソペンテニル二リン酸とから合成されて得られることが好ましい。 The compound is preferably obtained by synthesis from allylic diphosphate represented by the above formula (X), a compound represented by the above formula (Y), and isopentenyl diphosphate.

上記式(X)で表されるアリル性二リン酸が、下記式(X−1)で表されるアリル性二リン酸であり、下記式(X−1)中のII部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが他の原子又は原子団により置換され、下記式(X−1)中のIII部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていないことが好ましい。

Figure 2019090030
(式(X−1)中、nは1〜10の整数を表す。) An allylic diphosphate represented by the above formula (X) is an allylic diphosphate represented by the following formula (X-1), and an atom contained in a portion II in the following formula (X-1) Or at least one of the atomic groups is substituted by another atom or atomic group, and preferably the atom or atomic group contained in the portion III in the following formula (X-1) is not substituted by another atom or atomic group .
Figure 2019090030
(In the formula (X-1), n represents an integer of 1 to 10)

本発明はまた、上記イソプレンオリゴマーと、上記式(Y)で表される化合物及び/又はイソペンテニル二リン酸とから合成されて得られるポリイソプレンに関する。 The present invention also relates to a polyisoprene obtained by synthesizing the above isoprene oligomer and the compound represented by the above formula (Y) and / or isopentenyl diphosphate.

本発明はまた、下記式(ZZ−1)又は下記式(ZZ−2)で表されるポリイソプレンであって、下記式(ZZ−1)又は下記式(ZZ−2)中のv部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、他の原子又は原子団により置換されているポリイソプレンに関する。

Figure 2019090030
(式(ZZ−1)中、nは1〜10の整数を表す。qは30〜40000の整数を表す。Yは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はOPP基を表す。)
Figure 2019090030
(式(ZZ−2)中、nは1〜10の整数を表す。qは30〜40000の整数を表す。Yは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はOPP基を表す。) The present invention is also a polyisoprene represented by the following formula (ZZ-1) or the following formula (ZZ-2), wherein v moiety in the following formula (ZZ-1) or the following formula (ZZ-2) It relates to polyisoprene in which at least one of the contained atoms or atomic groups is substituted by another atom or atomic group.
Figure 2019090030
(In the formula (ZZ-1), n represents an integer of 1 to 10. q represents an integer of 30 to 40. Y represents a hydroxyl group, a formyl group, a carboxy group, an alkoxycarboxy group, an alkoxycarbonyl group or an OPP group Represents
Figure 2019090030
(In the formula (ZZ-2), n represents an integer of 1 to 10. q represents an integer of 30 to 40. Y represents a hydroxyl group, a formyl group, a carboxy group, an alkoxycarboxy group, an alkoxycarbonyl group or an OPP group Represents

上記式(ZZ−1)又は上記式(ZZ−2)中のiv部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、他の原子又は原子団により置換されていることが好ましい。 It is preferable that at least one atom or atomic group contained in the iv moiety in the above formula (ZZ-1) or the above formula (ZZ-2) is substituted by another atom or atomic group.

本発明はまた、上記イソプレンオリゴマーと、上記式(Y)で表される化合物及び/又はイソペンテニル二リン酸とから合成するポリイソプレンの製造方法に関する。 The present invention also relates to a method for producing polyisoprene synthesized from the above isoprene oligomer, and the compound represented by the above formula (Y) and / or isopentenyl diphosphate.

本発明はまた、上記イソプレンオリゴマー及び/又は上記ポリイソプレンを含むゴム組成物に関する。 The present invention also relates to a rubber composition comprising the above isoprene oligomer and / or the above polyisoprene.

本発明はまた、上記ゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤに関する。 The present invention also relates to a pneumatic tire produced using the above rubber composition.

本発明のイソプレンオリゴマーは、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸と、上記式(Y)で表される化合物とから合成されて得られるイソプレンオリゴマー、又は上記式(Z−1)若しくは上記式(Z−2)で表されるイソプレンオリゴマーであって、上記式(Z−1)若しくは上記式(Z−2)中のv部分に含まれる原子若しくは原子団の少なくとも1つが、他の原子若しくは原子団により置換されているイソプレンオリゴマーである。また、本発明のポリイソプレンは、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸と、上記式(Y)で表される化合物とから合成されて得られるポリイソプレン、上記イソプレンオリゴマーと、上記式(Y)で表される化合物及び/又はイソペンテニル二リン酸とから合成されて得られるポリイソプレン、又は上記式(ZZ−1)若しくは上記式(ZZ−2)で表されるポリイソプレンであって、上記式(ZZ−1)又は上記式(ZZ−2)中のv部分に含まれる原子若しくは原子団の少なくとも1つが、他の原子若しくは原子団により置換されているポリイソプレンである。従って、本発明のイソプレンオリゴマー、及び本発明のポリイソプレンは、分子(ゴム分子)の主鎖部分に変性が加えられており、シリカ等の充填剤との親和性に優れる。よって、本発明のイソプレンオリゴマー及び/又は本発明のポリイソプレンをゴム組成物に配合することにより、高い次元でゴム分子と充填剤が複合したゴム組成物が得られ、例えば、低発熱性、耐摩耗性に優れたゴム組成物を提供できる。また、該ゴム組成物をタイヤの各部材(例えば、トレッド、サイドウォール)に使用することにより、例えば、低発熱性、耐摩耗性に優れた空気入りタイヤを提供することができる。
また、本発明のイソプレンオリゴマーの製造方法、及び本発明のポリイソプレンの製造方法では、末端部分に存在する反応性の高い二リン酸基の影響を受けずに、主鎖部分が充分に変性されたイソプレンオリゴマーやポリイソプレンを製造できる。
また、本発明では、構造既知の官能基等が付加された上記式(Y)で表される化合物を用いることにより得られたイソプレンオリゴマー、ポリイソプレンであるので、イソプレンオリゴマー、ポリイソプレンが有する官能基(変性基)を明確に把握することができる。
The isoprene oligomer of the present invention is an isoprene oligomer obtained by being synthesized from allylic diphosphate represented by the above formula (X) and a compound represented by the above formula (Y), or the above formula (Z-1) Or an isoprene oligomer represented by the above formula (Z-2), wherein at least one atom or atomic group contained in the v moiety in the above formula (Z-1) or the above formula (Z-2) is It is an isoprene oligomer substituted by another atom or group. In addition, the polyisoprene of the present invention is a polyisoprene obtained by synthesis from allylic diphosphate represented by the above formula (X) and a compound represented by the above formula (Y), the above isoprene oligomer, Polyisoprene obtained by being synthesized from the compound represented by the above formula (Y) and / or isopentenyl diphosphate, or polyisoprene represented by the above formula (ZZ-1) or the above formula (ZZ-2) A polyisoprene in which at least one of the atoms or atomic groups contained in the v moiety in the above formula (ZZ-1) or the above formula (ZZ-2) is substituted by another atom or atomic group . Therefore, the isoprene oligomer of the present invention and the polyisoprene of the present invention are modified in the main chain portion of the molecule (rubber molecule), and are excellent in the affinity to the filler such as silica. Therefore, by blending the isoprene oligomer of the present invention and / or the polyisoprene of the present invention into a rubber composition, a rubber composition in which rubber molecules and a filler are combined at a high level can be obtained. It is possible to provide a rubber composition excellent in abrasion resistance. In addition, by using the rubber composition for each component (for example, a tread, a sidewall) of a tire, for example, a pneumatic tire excellent in low heat buildup and abrasion resistance can be provided.
Further, in the method for producing isoprene oligomer of the present invention and the method for producing polyisoprene of the present invention, the main chain portion is sufficiently modified without being affected by the highly reactive diphosphate group present at the terminal portion. Isoprene oligomers and polyisoprene can be produced.
Further, in the present invention, since the isoprene oligomer obtained by using the compound represented by the above-mentioned formula (Y) to which a functional group or the like with a known structure is added is polyisoprene, the isoprene oligomer and the polyisoprene have a function The group (modified group) can be clearly understood.

人工的にゴム分子(ポリイソプレン)を合成(生合成)する工程においては、ファルネシル二リン酸(FPP)等の開始基質とイソペンテニル二リン酸等のモノマーの混合物にプレニルトランスフェラーゼ等の酵素を作用させることで、開始基質に対して1〜30個程度のイソプレン単位が付加重合したイソプレンオリゴマーが生成する。その後、当該イソプレンオリゴマーに対して更にイソペンテニル二リン酸を付加重合する酵素を含有するラテックス成分を混合することで、オリゴマーに対して多数のイソペンテニル二リン酸が連なったポリイソプレンが生成することが知られている。 In the step of artificially synthesizing (biosynthesizing) a rubber molecule (polyisoprene), an enzyme such as prenyltransferase acts on a mixture of an initiating substrate such as farnesyl diphosphate (FPP) and a monomer such as isopentenyl diphosphate. By doing this, an isoprene oligomer in which about 1 to 30 isoprene units are addition-polymerized with respect to the starting substrate is formed. Thereafter, by mixing a latex component containing an enzyme which addition-polymerizes isopentenyl diphosphate with the isoprene oligomer, a polyisoprene in which a large number of isopentenyl diphosphates are linked to the oligomer is formed. It has been known.

このように、開始基質に対してモノマーを順次結合させてゴム分子とする各過程においては、天然の酵素による付加重合が不可欠である。 Thus, addition polymerization by a natural enzyme is indispensable in each process of sequentially bonding a monomer to a starting substrate to make a rubber molecule.

このため、ゴム分子(ポリイソプレン)を合成(生合成)する際の開始基質やモノマーとしては、当該使用する酵素が反応を触媒するものを使用する必要がある結果、ゴム分子(ポリイソプレン)の原料として使用される開始基質やモノマーの構造が限定されていた。特にモノマーに関しては、プレニルトランスフェラーゼやイソペンテニル二リン酸を付加重合する酵素に起因する制限により、天然に存在するイソペンテニル二リン酸に限定されていた。 For this reason, as a starting substrate or a monomer for synthesizing (biosynthesizing) a rubber molecule (polyisoprene), it is necessary to use one which catalyzes a reaction of the enzyme to be used, and as a result, it is possible to use rubber molecules (polyisoprene). The structures of starting substrates and monomers used as raw materials were limited. In the case of monomers, in particular, due to the restriction caused by the addition polymerization of prenyltransferase and isopentenyl diphosphate, it was limited to naturally occurring isopentenyl diphosphate.

この結果、人工的に合成(生合成)されるゴム分子(ポリイソプレン)においても、その構造の自由度が限定され、天然ゴムにない機能性を付加するための自由な分子設計が困難であった。 As a result, even in a rubber molecule (polyisoprene) artificially synthesized (biosynthesized), the degree of freedom in its structure is limited, and it is difficult to design free molecules for adding functionality not found in natural rubber. The

このため、例えば、官能基等が導入されたゴム分子(ポリイソプレン)を得たい場合には、上述のように、末端部分に存在する反応性の高い二リン酸基等を利用して、官能基を有する化合物をこれらの基に反応させることにより変性が行われてきた。特に、天然ゴムを変性する場合には、パラゴムノキから採集したラテックスを化学的処理することにより変性する方法しか存在せず、本当に分子鎖に変性が入ったのか、どのような官能基変換が起こったのかを確認することは、分析上不可能であった。 Therefore, for example, when it is desired to obtain a rubber molecule (polyisoprene) into which a functional group or the like has been introduced, as described above, a functional highly functional diphosphate group or the like present at the terminal portion is used to obtain a functional Modification has been carried out by reacting compounds having groups with these groups. In particular, in the case of modifying natural rubber, there is only a method of modifying the latex collected from Hevea brasiliensis by chemical treatment, and what functional group conversion has taken place, indeed, the molecular chain has been modified. It was analytically impossible to confirm the

これに対し、本発明は、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンを製造する際のモノマーとして構造の一部が変性されたイソペンテニル二リン酸を使用することで、主鎖部に機能性を付加したイソプレンオリゴマーやポリイソプレンの製造が可能であることを見出したことに基づくものである。また、本発明では、構造既知の官能基等が付加されたイソペンテニル二リン酸を用いることにより得られたイソプレンオリゴマー、ポリイソプレンであるので、イソプレンオリゴマー、ポリイソプレンが有する官能基(変性基)を明確に把握することができる。 On the other hand, according to the present invention, an isoprene oligomer having functionality added to the main chain by using isopentenyl diphosphate in which a part of the structure is modified as a monomer for producing an isoprene oligomer or polyisoprene. And polyisoprene was found to be possible. Further, in the present invention, since it is a polyisoprene which is an isoprene oligomer obtained by using isopentenyl diphosphate to which a functional group having a known structure and the like is added, a functional group (modified group) possessed by isoprene oligomer and polyisoprene. Can be clearly understood.

特に、本発明は、天然に存在するモノマーであるイソペンテニル二リン酸の3位のメチル基以外の部分の構造を維持することにより、3位のメチル基を所望の基に置換した場合であっても、天然に存在するオリゴマー生成酵素であるプレニルトランスフェラーゼや、天然に存在するポリマー生成酵素であるイソペンテニル二リン酸を付加重合する酵素を用いることで、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンが生成可能であることを見出したことに基づくものである。この理由は必ずしも明らかではないが、プレニルトランスフェラーゼやイソペンテニル二リン酸を付加重合する酵素が、モノマーであるイソペンテニル二リン酸の3位のメチル基以外の部分の構造に吸着を生じ、3位のメチル基部分の構造には比較的鈍感であるためと考えられる。 In particular, the present invention relates to the case where the methyl group at position 3 is substituted with a desired group by maintaining the structure of a moiety other than the methyl group at position 3 of the naturally occurring monomer isopentenyl diphosphate. Even by using prenyltransferase, which is a naturally occurring oligomer-forming enzyme, and an enzyme which addition-polymerizes isopentenyl diphosphate, which is a naturally occurring polymer-forming enzyme, isoprene oligomers and polyisoprene can be produced. It is based on having found that. The reason for this is not necessarily clear, but an enzyme that adds and polymerizes prenyltransferase and isopentenyl diphosphate causes adsorption to the structure of the portion other than the methyl group at position 3 of the monomer isopentenyl diphosphate, and the position 3 It is believed that the structure of the methyl group portion of is relatively insensitive.

当該知見に基づけば、所望の特性を有する主鎖部を有するイソプレンオリゴマーやポリイソプレンを提供することが可能となり、様々な機能を付加したイソプレンオリゴマーやポリイソプレンを提供することが可能となる。 Based on the findings, it becomes possible to provide an isoprene oligomer or polyisoprene having a main chain having desired properties, and it is possible to provide an isoprene oligomer or polyisoprene having various functions.

すなわち、自然界で行われている生合成では、例えば、下記のように、ジメチルアリル二リン酸(DMAPP)にイソペンテニル二リン酸(IPP)が順次重合することにより、ゲラニル二リン酸(GPP)、ファルネシル二リン酸(FPP)、ゲラニルゲラニル二リン酸(GGPP)、ゲラニルファルネシル二リン酸(GFPP)が生成する。

Figure 2019090030
That is, in biosynthesis performed in nature, geranyl diphosphate (GPP) is obtained, for example, by sequentially polymerizing isopentenyl diphosphate (IPP) with dimethylallyl diphosphate (DMAPP) as described below. , Farnesyl diphosphate (FPP), geranylgeranyl diphosphate (GGPP), and geranyl farnesyl diphosphate (GFPP).
Figure 2019090030

一方、本発明では、イソペンテニル二リン酸(IPP)の代わりに、IPPの3位に存在するメチル基を所望の基(−R)に置換したR−IPPを使用することにより、下記のように、ジメチルアリル二リン酸にR−IPPが順次重合することにより、主鎖が変性されたゲラニル二リン酸(R−GPP)、主鎖が変性されたファルネシル二リン酸(R−FPP)、主鎖が変性されたゲラニルゲラニル二リン酸(R−GGPP)、主鎖が変性されたゲラニルファルネシル二リン酸(R−GFPP)が生成する。

Figure 2019090030
On the other hand, in the present invention, instead of isopentenyl diphosphate (IPP), R-IPP in which the methyl group present at the 3-position of IPP is substituted with a desired group (-R) is used as follows: Further, geranyl diphosphate (R-GPP) whose main chain is modified by sequentially polymerizing R-IPP to dimethylallyl diphosphate, farnesyl diphosphate (R-FPP) whose main chain is modified, The main chain is modified to form geranylgeranyl diphosphate (R-GGPP), and the main chain is modified to geranyl farnesyl diphosphate (R-GFPP).
Figure 2019090030

また、IPPと共に、R−IPPを使用することにより、すなわち、R−IPPと、IPPを併用することにより、下記のように、ジメチルアリル二リン酸にIPP、R−IPPが順次重合することにより、主鎖が変性されたゲラニル二リン酸(R−GPP)、主鎖が変性されたファルネシル二リン酸(R−FPP)、主鎖が変性されたゲラニルゲラニル二リン酸(R−GGPP)、主鎖が変性されたゲラニルファルネシル二リン酸(R−GFPP)が生成する。このように、R−IPPと共に、IPPを併用し、その比率を調整することにより、所望の性質を有するイソプレンオリゴマーを調製できる。

Figure 2019090030
Moreover, by using R-IPP together with IPP, that is, by using R-IPP and IPP in combination, by sequentially polymerizing IPP and R-IPP to dimethylallyl diphosphate as described below Main chain modified geranyl diphosphate (R-GPP) main chain modified farnesyl diphosphate (R-FPP) main chain modified geranyl geranyl diphosphate (R-GGPP) mainly Chain modified geranyl farnesyl diphosphate (R-GFPP) is produced. Thus, isoprene oligomers having desired properties can be prepared by using IPP in combination with R-IPP and adjusting the ratio.
Figure 2019090030

なお、本明細書において、分子(ゴム分子)の主鎖部分を変性とは、分子(ゴム分子)の主鎖に存在するIPPに対応する構造部(特に、IPPの3位に存在するメチル基に対応する部分)が所望の官能基に置換されていること、又は、分子(ゴム分子)の主鎖に存在するIPPに対応する構造部(特に、IPPの3位に存在するメチル基に対応する部分)が異なる構造(メチル基以外の構造)に置換されていることをいう。 In the present specification, to modify the main chain of a molecule (rubber molecule) means to modify the structure corresponding to IPP present in the main chain of the molecule (rubber molecule) (in particular, the methyl group present at position 3 of IPP) The corresponding moiety) is substituted with the desired functional group, or the structural moiety corresponding to IPP present in the main chain of the molecule (rubber molecule) (especially corresponding to the methyl group present at the 3-position of IPP) Part) is substituted with a different structure (structure other than a methyl group).

(イソプレンオリゴマー)
本発明のイソプレンオリゴマーは、下記式(X)で表されるアリル性二リン酸と、下記式(Y)で表される化合物(R−IPP)とから合成(生合成)されて得られるイソプレンオリゴマーである。

Figure 2019090030
(式(X)中、nは1〜10の整数を表す。)
Figure 2019090030
(式(Y)中、Rはメチル基以外の基を表す。) (Isoprene oligomer)
The isoprene oligomer of the present invention is obtained by synthesis (biosynthesis) from allylic diphosphate represented by the following formula (X) and a compound (R-IPP) represented by the following formula (Y) It is an oligomer.
Figure 2019090030
(In the formula (X), n represents an integer of 1 to 10)
Figure 2019090030
(In formula (Y), R represents a group other than a methyl group.)

なお、本明細書において、OPP(OPP基)は、二リン酸基(下記式(A−1)で表される基)を意味し、リン原子に結合する3個の水酸基を有しているが、水溶液中では、これらの水酸基の一部又は全部が解離する(例えば、下記式(A−2)で表される基となる)。本明細書において、OPPは、このような水酸基の一部又は全部が解離している基も含む概念である。

Figure 2019090030
Figure 2019090030
In the present specification, OPP (OPP group) means a diphosphate group (a group represented by the following formula (A-1)) and has three hydroxyl groups bonded to a phosphorus atom However, in the aqueous solution, some or all of these hydroxyl groups dissociate (for example, it becomes a group represented by the following formula (A-2)). In the present specification, OPP is a concept also including a group in which part or all of such hydroxyl groups are dissociated.
Figure 2019090030
Figure 2019090030

本発明のイソプレンオリゴマーは、天然ゴムに近い構造を有しており、ゴム分子との相溶性が高い。また、本発明のイソプレンオリゴマーは、主鎖部分に変性が加えられているため、シリカ等の充填剤との相互作用が強い。このように、本発明のイソプレンオリゴマーは、ゴムとの相溶性が高く、さらに、シリカ等の充填剤との相互作用が強いため、ゴム組成物に配合することにより、従来よりも高い次元でゴム分子と充填剤が複合したゴム組成物が得られ、例えば、ゴム組成物の低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度を向上できる。 The isoprene oligomer of the present invention has a structure close to that of natural rubber and has high compatibility with rubber molecules. In addition, the isoprene oligomer of the present invention has a strong interaction with a filler such as silica since the main chain portion is modified. Thus, the isoprene oligomer of the present invention is highly compatible with the rubber, and further, has a strong interaction with the filler such as silica. A rubber composition in which a molecule and a filler are combined can be obtained, and for example, the low heat buildup, wet grip performance, abrasion resistance, elongation at break, and breaking strength of the rubber composition can be improved.

本発明のイソプレンオリゴマーは、主鎖部分に極性基等が存在する。そのため、末端部分のみに極性基等を有する場合に比べて、シリカ等の充填剤の分散性が高く、例えば、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度の向上効果が高い。 In the isoprene oligomer of the present invention, polar groups and the like are present in the main chain portion. Therefore, compared with the case where it has a polar group etc. only at the end part, the dispersibility of the filler such as silica is high, for example, the improvement effect of low heat buildup, wet grip performance, wear resistance, elongation at break, breaking strength Is high.

また、本発明のイソプレンオリゴマーは、優れた抗菌活性を示す。これは、自然界に存在する通常のイソプレンオリゴマーと構造が異なり、菌が有する酵素もしくは補酵素の阻害、核酸合成の阻害、細胞膜合成の阻害、細胞質膜の合成の阻害、細胞膜の破壊、細胞質膜の破壊等の作用を有するためであると推測される。 In addition, the isoprene oligomer of the present invention exhibits excellent antibacterial activity. This is different in structure from the normal isoprene oligomer which exists in nature, and inhibition of enzyme or coenzyme possessed by bacteria, inhibition of nucleic acid synthesis, inhibition of cell membrane synthesis, inhibition of synthesis of cytoplasmic membrane, disruption of cell membrane, destruction of cytoplasmic membrane It is presumed that this is to have an action such as destruction.

まず、下記式(X)で表されるアリル性二リン酸について説明する。

Figure 2019090030
(式(X)中、nは1〜10の整数を表す。) First, allylic diphosphate represented by the following formula (X) will be described.
Figure 2019090030
(In the formula (X), n represents an integer of 1 to 10)

式(X)のnは1〜10(好ましくは1〜4、より好ましくは1〜3)の整数を表す。 N of Formula (X) represents an integer of 1 to 10 (preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3).

上記式(X)で表されるアリル性二リン酸としては、例えば、ジメチルアリル二リン酸(DMAPP)、ゲラニル二リン酸(GPP)、ファルネシル二リン酸(FPP)、ゲラニルゲラニル二リン酸(GGPP)、ゲラニルファルネシル二リン酸(GFPP)等が挙げられる。なかでも、多くのプレニルトランスフェラーゼの基質であるという理由から、DMAPP、GPP、FPPが好ましい。 Examples of allylic diphosphates represented by the above formula (X) include dimethylallyl diphosphate (DMAPP), geranyl diphosphate (GPP), farnesyl diphosphate (FPP), and geranylgeranyl diphosphate (GGPP). And geranyl farnesyl diphosphate (GFPP). Among them, DMAPP, GPP and FPP are preferred because they are substrates for many prenyltransferases.

また、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸は、イソプレン単位に二リン酸基が結合した構造を有しているが、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸は、該イソプレン単位の一部が改変(変性)されたアリル性二リン酸誘導体であってもよい。 The allylic diphosphate represented by the above formula (X) has a structure in which a diphosphate group is bonded to an isoprene unit, but the allylic diphosphate represented by the above formula (X) And ally may be an allylic diphosphate derivative in which a part of the isoprene unit is modified (modified).

本発明者らは、アリル性二リン酸誘導体を開始基質として使用して、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンを製造する方法について、既に特許出願を行なっている(特開2012−036360号公報)。当該特許出願について、以下において、簡単に説明する。 The present inventors have already filed patent applications for a method for producing isoprene oligomers and polyisoprenes using an allylic diphosphate derivative as a starting substrate (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-036360). The patent application is briefly described below.

上述のように、ゴム分子(ポリイソプレン)を合成(生合成)する際の開始基質やモノマーとしては、当該使用する酵素が反応を触媒するものを使用する必要がある結果、ゴム分子(ポリイソプレン)の原料として使用される開始基質やモノマーの構造が限定されていた。具体的には、開始基質としては、オリゴマーを生成させるための酵素に起因する制限により、天然に存在するジメチルアリル二リン酸、ゲラニル二リン酸、ファルネシル二リン酸、ゲラニルゲラニル二リン酸等に限定されていた。 As described above, as a starting substrate or a monomer for synthesizing (biosynthesizing) a rubber molecule (polyisoprene), it is necessary to use one which catalyzes a reaction of the enzyme to be used, and as a result, a rubber molecule (polyisoprene) The structures of starting substrates and monomers used as the raw materials of (a) were limited. Specifically, the starting substrate is limited to naturally occurring dimethylallyl diphosphate, geranyl diphosphate, farnesyl diphosphate, geranyl geranyl diphosphate, etc. by the restriction caused by the enzyme for producing an oligomer. It had been.

これに対し、本発明者らは、鋭意検討した結果、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンを製造する際の開始基質として、構造の一部が変性されたファルネシル二リン酸等を使用することで、末端部に機能性を付加したイソプレンオリゴマーやポリイソプレンの製造が可能であることを見出した。 On the other hand, as a result of intensive investigations, the present inventors used farnesyl diphosphate or the like having a partially modified structure as a starting substrate for producing isoprene oligomer or polyisoprene. It has been found that it is possible to produce functional isoprene oligomers and polyisoprene.

特に、天然に存在する開始基質であるファルネシル二リン酸等に対して、下記式(I)のI部分の構造を維持することで、その他の部分に所望の構造を導入した場合であっても、天然に存在するオリゴマー生成酵素であるプレニルトランスフェラーゼを用いることで、イソプレンオリゴマーが生成可能であることを見出した。この理由は必ずしも明らかではないが、プレニルトランスフェラーゼが開始基質の下記式(I)のI部分の構造に吸着を生じ、他の部分の構造には比較的鈍感であるためと考えられる。

Figure 2019090030
In particular, even when the desired structure is introduced into the other part by maintaining the structure of part I of the following formula (I) with respect to the naturally occurring starting substrate farnesyl diphosphate etc. It has been found that isoprene oligomers can be produced by using prenyltransferase, which is a naturally occurring oligomer-forming enzyme. The reason for this is not necessarily clear, but it is considered that prenyltransferase causes adsorption to the structure of the I portion of the following formula (I) of the starting substrate and is relatively insensitive to the structures of other portions.
Figure 2019090030

当該知見に基づけば、所望の特性を有する末端部を有するイソプレンオリゴマーやポリイソプレンを提供することが可能となり、イソプレンオリゴマーやポリイソプレン自体の特性を損なうことなく、様々な機能を付加したイソプレンオリゴマーやポリイソプレンを提供することが可能となる。 Based on this finding, it becomes possible to provide an isoprene oligomer or polyisoprene having a terminal end having desired properties, and an isoprene oligomer or isoprene oligomer having various functions added without impairing the properties of the isoprene oligomer or polyisoprene itself. It becomes possible to provide polyisoprene.

従って、本発明において、上記式(I)のI部分の構造を維持する範囲で改変された上記式(X)で表されるアリル性二リン酸を開始基質とし、天然に存在するオリゴマー生成酵素であるプレニルトランスフェラーゼを用いて上記式(Y)で表される化合物(R−IPP)を当該開始基質に重合させることで、主鎖部分だけではなく末端部分(アリル性二リン酸に起因する構造部分)にも変性が施されたイソプレンオリゴマーが得られる。 Therefore, in the present invention, an allylic diphosphate represented by the above-mentioned formula (X) modified as long as the structure maintains I part of the above-mentioned formula (I) is used as a starting substrate, By polymerizing the compound (R-IPP) represented by the above-mentioned formula (Y) to the starting substrate using a prenyltransferase which is not a main chain portion but also a terminal portion (structure derived from allylic diphosphate) Partially, isoprene oligomer which is also modified is obtained.

具体的には、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸が、下記式(X−1)で表されるアリル性二リン酸であり、下記式(X−1)中のII部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが他の原子又は原子団により置換され、下記式(X−1)中のIII部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていないことが好ましい。

Figure 2019090030
(式(X−1)中、nは1〜10の整数を表す。(式(X−1)中のnは、式(X)中のnと同一である。)) Specifically, the allylic diphosphate represented by the above formula (X) is an allylic diphosphate represented by the following formula (X-1), and II in the following formula (X-1) At least one of the atoms or atomic groups contained in the moiety is substituted by another atom or atomic group, and the atom or atomic group contained in the III moiety in the following formula (X-1) is substituted by another atom or atomic group Preferably not.
Figure 2019090030
(In the formula (X-1), n represents an integer of 1 to 10. (n in the formula (X-1) is the same as n in the formula (X)))

これにより、主鎖部分に加えて、末端部分にも変性が施されたイソプレンオリゴマーが得られる。該イソプレンオリゴマーは、主鎖部分に加えて、末端部分にも変性が施されているため、シリカ等の充填剤との相互作用がより向上し、ゴム組成物に配合することにより、従来よりもより高い次元でゴム分子と充填剤が複合したゴム組成物が得られ、例えば、ゴム組成物の低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度をより向上できる。 Thereby, in addition to the main chain portion, an isoprene oligomer having a modified end portion is obtained. Since the isoprene oligomer is modified in addition to the main chain portion and also at the end portion, the interaction with the filler such as silica is further improved, and the isoprene oligomer is further incorporated into the rubber composition than in the prior art. A rubber composition in which rubber molecules and a filler are combined in higher dimensions can be obtained, and for example, the low heat buildup, wet grip performance, abrasion resistance, elongation at break, and breaking strength of the rubber composition can be further improved.

なお、本明細書において、分子(ゴム分子)の末端部分を変性とは、分子(ゴム分子)の末端に存在する上記式(X)で表されるアリル性二リン酸に起因する構造部の所定の部分が所望の官能基に置換されていること、又は、分子(ゴム分子)の末端に存在する上記式(X)で表されるアリル性二リン酸に起因する構造部の所定の部分が異なる構造に置換されていることをいう。 In the present specification, to modify the terminal part of the molecule (rubber molecule) means to modify the structure portion derived from the allylic diphosphate represented by the above formula (X) present at the end of the molecule (rubber molecule). A predetermined portion of the structural portion derived from the allylic diphosphate represented by the above-mentioned formula (X) present at the end of the molecule (rubber molecule) that the predetermined portion is substituted by the desired functional group Is replaced by a different structure.

上記式(X−1)中のII部分、III部分に含まれる原子又は原子団(置換される前の原子又は原子団)としては、例えば、水素原子、メチル基、メチレン基、炭素原子、メチン基等が挙げられる。 Examples of the atoms or atomic groups (atoms or atomic groups before being substituted) contained in the portion II and the portion III in the above formula (X-1) include, for example, hydrogen atom, methyl group, methylene group, carbon atom, methine And the like.

上記他の原子としては、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子、炭素原子等が挙げられる。なかでも、窒素原子は強い分子間力を有し、酵素や細胞膜との強い相互作用を生じ、更に、シリカ等の充填剤との相互作用も強いという理由から、窒素原子が好ましい。 As said other atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a silicon atom, a carbon atom etc. are mentioned, for example. Among them, a nitrogen atom is preferable because it has strong intermolecular force, causes strong interaction with an enzyme or a cell membrane, and also has strong interaction with a filler such as silica.

上記他の原子団としては、窒素原子含有基、酸素原子含有基、硫黄原子含有基、ケイ素原子含有基、炭素原子含有基等が挙げられ、例えば、アセトキシ基、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜3のアルコキシ基、より好ましくはメトキシ基)、水酸基、アリール基(好ましくはフェニル基)、アルキル基(好ましくは炭素数1〜5のアルキル基、より好ましくはエチル基、tert−ブチル基)、アセチル基、N−アルキルーアセトアミノ基(アルキルの炭素数は好ましくは1〜5)、アジド基等が挙げられる。
なかでも、窒素原子は強い分子間力を有し、酵素や細胞膜との強い相互作用を生じるという理由から、抗菌性に関しては、N−アルキルーアセトアミノ基(より好ましくはN−メチルーアセトアミノ基、N−ブチルーアセトアミノ基)、アジド基が好ましい。また、シリカ等の充填剤との相互作用が強いという理由から、アルコキシ基、水酸基が好ましい。
Examples of the other atomic groups include nitrogen atom-containing groups, oxygen atom-containing groups, sulfur atom-containing groups, silicon atom-containing groups, carbon atom-containing groups and the like, and examples thereof include an acetoxy group and an alkoxy group (preferably having 1 carbon atom). -3 alkoxy group, more preferably methoxy group), hydroxyl group, aryl group (preferably phenyl group), alkyl group (preferably alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably ethyl group, tert-butyl group), Acetyl group, N-alkyl-acetoamino group (the carbon number of alkyl is preferably 1 to 5), azide group and the like can be mentioned.
Among them, the N-alkyl-acetoamino group (more preferably N-methyl-acetoamino) is preferable in terms of antibacterial activity, because the nitrogen atom has strong intermolecular force and causes strong interaction with enzymes and cell membranes. Group, N-butyl-acetamino group) and azide group are preferable. In addition, an alkoxy group and a hydroxyl group are preferable because the interaction with a filler such as silica is strong.

イソプレン単位の一部が改変されたアリル性二リン酸(アリル性二リン酸誘導体)としては、例えば、下記式(A)〜(S)で表される化合物が挙げられる。なかでも、シリカ等の充填剤との相互作用がより強く、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度の向上効果が高いという理由から、下記式(B)、(C)、(D)、(E)、(F)、(K)、(L)、(R)が好ましく、下記式(B)、(C)がより好ましい。また、抗菌性に優れるという理由から、下記式(G)〜(Q)で表される構造が好ましく、下記式(K)、(L)、又は(Q)で表される構造がより好ましい。

Figure 2019090030
Examples of allylic diphosphate (allylic diphosphate derivative) in which a portion of the isoprene unit is modified include compounds represented by the following formulas (A) to (S). Among them, since the interaction with the filler such as silica is stronger, low heat build-up, wet grip performance, wear resistance, elongation at break, and improvement in breaking strength are high, the following formulas (B), ( C), (D), (E), (F), (K), (L) and (R) are preferable, and the following formulas (B) and (C) are more preferable. Moreover, the structure represented by following formula (G)-(Q) is preferable, and the structure represented by following formula (K), (L), or (Q) is more preferable from the reason of being excellent in antimicrobial property.
Figure 2019090030

上記式(A)〜(S)などで表されるアリル性二リン酸誘導体は、例えば、ジメチルアリル二リン酸、ゲラニル二リン酸、ファルネシル二リン酸、ゲラニルゲラニル二リン酸、ゲラニオール、ファルネソール、ゲラニルゲラニオール等から、特開2012−036360号公報に記載の方法を参考に当業者であれば製造できる。 Examples of allylic diphosphate derivatives represented by the above formulas (A) to (S) include dimethylallyl diphosphate, geranyl diphosphate, farnesyl diphosphate, geranyl geranyl diphosphate, geraniol, farnesol, geranyl, etc. A person skilled in the art can manufacture it from Geraniol et al. With reference to the method described in JP-A-2012-036360.

次に、下記式(Y)で表される化合物(R−IPP)について説明する。

Figure 2019090030
(式(Y)中、Rはメチル基以外の基を表す。) Next, the compound (R-IPP) represented by the following formula (Y) will be described.
Figure 2019090030
(In formula (Y), R represents a group other than a methyl group.)

式(Y)中、Rはメチル基以外の基であれば特に限定されないが、窒素原子含有基、酸素原子含有基、硫黄原子含有基、ケイ素原子含有基、炭素原子含有基(ただし、メチル基を除く)等が挙げられ、具体的には、アセトキシ基、アルコキシ基、水酸基、アリール基、アルキル基(ただし、メチル基を除く)、アセチル基、N−アセチル−アセトアミノ基、アジド基、アミノ基、メルカプト基等が挙げられる。なかでも、低発熱性、ウェットグリップ性能、破断時伸び、破断強度の向上効果が高いという理由から、窒素原子含有基、酸素原子含有基、硫黄原子含有基、ケイ素原子含有基、炭素原子含有基(ただし、メチル基を除く)が好ましく、アルキル基(特に、炭素数が2〜6のアルキル基)、アリール基(特に、フェニル基)、メルカプト基、水酸基、アミノ基がより好ましく、メルカプト基、水酸基が更に好ましい。 In the formula (Y), R is not particularly limited as long as it is a group other than a methyl group, but a nitrogen atom containing group, an oxygen atom containing group, a sulfur atom containing group, a silicon atom containing group, a carbon atom containing group Specifically, acetoxy, alkoxy, hydroxyl, aryl, alkyl (excluding methyl), acetyl, N-acetyl-acetamino, azide, amino And mercapto groups. Among them, a nitrogen atom-containing group, an oxygen atom-containing group, a sulfur atom-containing group, a silicon atom-containing group, a carbon atom-containing group, because they have high heat build-up, wet grip performance, elongation at break, and high improvement in breaking strength. (However, methyl group is excluded) is preferable, alkyl group (especially, alkyl group having 2 to 6 carbon atoms), aryl group (especially, phenyl group), mercapto group, hydroxyl group, amino group is more preferable, mercapto group, More preferred is a hydroxyl group.

上記式(Y)で表される化合物は、例えば、実施例に記載の方法を参考に当業者であれば製造できる。 The compounds represented by the above formula (Y) can be produced by those skilled in the art, for example, with reference to the methods described in the examples.

本発明のイソプレンオリゴマーにおいて、開始基質である上記式(X)で表されるアリル性二リン酸に付加したイソプレン単位数は、好ましくは1〜30、より好ましくは1〜20、更に好ましくは1〜10である。 In the isoprene oligomer of the present invention, the number of isoprene units added to the allylic diphosphate represented by the above-mentioned formula (X), which is the starting substrate, is preferably 1 to 30, more preferably 1 to 20, still more preferably 1 To 10.

本発明のイソプレンオリゴマーの具体例としては、例えば、下記式(Z−1)又は下記式(Z−2)で表されるイソプレンオリゴマーであって、下記式(Z−1)又は下記式(Z−2)中のv部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、他の原子又は原子団により置換されているイソプレンオリゴマーである。

Figure 2019090030
(式(Z−1)中、nは1〜10の整数を表す。mは1〜30の整数を表す。Yは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はOPP基を表す。)
Figure 2019090030
(式(Z−2)中、nは1〜10の整数を表す。mは1〜30の整数を表す。Yは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はOPP基を表す。) Specific examples of the isoprene oligomer of the present invention include isoprene oligomers represented by the following formula (Z-1) or the following formula (Z-2), and the following formula (Z-1) or the following formula (Z) -2) is an isoprene oligomer in which at least one of the atoms or atomic groups contained in the v moiety is substituted by another atom or atomic group.
Figure 2019090030
(In the formula (Z-1), n represents an integer of 1 to 10. m represents an integer of 1 to 30. Y represents a hydroxyl group, a formyl group, a carboxy group, an alkoxycarboxy group, an alkoxycarbonyl group or an OPP group Represents
Figure 2019090030
(In the formula (Z-2), n represents an integer of 1 to 10. m represents an integer of 1 to 30. Y represents a hydroxyl group, a formyl group, a carboxy group, an alkoxy carboxy group, an alkoxy carbonyl group or an OPP group Represents

上記式(Z−1)、上記式(Z−2)中のv部分に含まれる原子又は原子団、他の原子又は原子団としては、上記式(X−1)について説明したものと同様のものが挙げられる。 The atoms or atomic groups contained in the v moiety in the above formula (Z-1) and the above formula (Z-2), and the other atoms or atomic groups are the same as those described for the above formula (X-1) The thing is mentioned.

上記式(Z−1)、上記式(Z−2)中のiv部分は、開始基質である上記式(X)で表されるアリル性二リン酸に由来する構造である。そのため、上記式(Z−1)、上記式(Z−2)中のnは、式(X)中のnと同一である。 The iv part in the said Formula (Z-1) and said Formula (Z-2) is a structure derived from the allylic diphosphate represented by said Formula (X) which is a starting substrate. Therefore, n in the said Formula (Z-1) and said Formula (Z-2) is the same as n in Formula (X).

上記式(Z−1)、上記式(Z−2)中のv部分は、開始基質である上記式(X)で表されるアリル性二リン酸に付加したイソプレン単位である。そのため、上記式(Z−1)、上記式(Z−2)中のmは、上述の開始基質である上記式(X)で表されるアリル性二リン酸に付加したイソプレン単位数に対応する。 The v moiety in the above formula (Z-1) and the above formula (Z-2) is an isoprene unit added to the allylic diphosphate represented by the above formula (X) which is the starting substrate. Therefore, m in the above formula (Z-1) and the above formula (Z-2) corresponds to the number of isoprene units added to the allylic diphosphate represented by the above formula (X) which is the above starting substrate Do.

上記式(Z−1)、上記式(Z−2)中のYとしては、優れた抗菌性を示すこと、及びシリカ等の充填剤との相互作用が強いことから、OPP基、水酸基、カルボキシ基が好ましい。 As Y in the above formula (Z-1) and the above formula (Z-2), an excellent antimicrobial property is exhibited, and an interaction with a filler such as silica is strong. Groups are preferred.

なお、上述のように、本発明は、イソペンテニル二リン酸の3位のメチル基以外の部分の構造を維持することにより、3位のメチル基を所望の基に置換した場合であっても、天然に存在する酵素を用いることで、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンが生成可能であることを見出したことに基づくものである。そのため、上記式(Z−1)又は上記式(Z−2)で表されるイソプレンオリゴマーは、下記式(Z−1−1)又は下記式(Z−2−1)で表されるイソプレンオリゴマーであることが好ましい。

Figure 2019090030
(式(Z−1−1)中のn、m、Yは、式(Z−1)中のn、m、Yと同一である。式(Z−1−1)中のRは、式(Y)中のRと同一である。)
Figure 2019090030
(式(Z−2−1)中のn、m、Yは、式(Z−2)中のn、m、Yと同一である。式(Z−2−1)中のRは、式(Y)中のRと同一である。) As described above, according to the present invention, even if the methyl group at the 3-position is substituted with a desired group by maintaining the structure of the moiety other than the methyl group at the 3-position of isopentenyl diphosphate. The present invention is based on the finding that isoprene oligomers and polyisoprene can be produced by using a naturally occurring enzyme. Therefore, the isoprene oligomer represented by said Formula (Z-1) or said Formula (Z-2) is an isoprene oligomer represented by a following formula (Z-1-1) or a following formula (Z-2-1). Is preferred.
Figure 2019090030
(N, m and Y in the formula (Z-1-1) are the same as n, m and Y in the formula (Z-1). R in the formula (Z-1-1) is a formula (Y) identical to R in
Figure 2019090030
(N, m and Y in the formula (Z-2-1) are the same as n, m and Y in the formula (Z-2). R in the formula (Z-2-1) is a formula (Y) identical to R in

また、上述のように、主鎖部分に加えて、末端部分にも変性が施されていることが好ましいため、上記式(Z−1)又は上記式(Z−2)(好ましくは上記式(Z−1−1)又は上記式(Z−2−1))中のiv部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、他の原子又は原子団により置換されていることが好ましい。 Further, as described above, since it is preferable that the terminal part is also modified in addition to the main chain part, the above formula (Z-1) or the above formula (Z-2) (preferably the above formula ( It is preferable that at least one atom or atomic group contained in the iv moiety in Z-1-1) or the above formula (Z-2-1)) is substituted by another atom or atomic group.

上記式(Z−1)、上記式(Z−2)、上記式(Z−1−1)、上記式(Z−2−1)中のiv部分に含まれる原子又は原子団、他の原子又は原子団としては、上記式(X−1)について説明したものと同様のものが挙げられる。 Atom or atomic group contained in the iv part in the above formula (Z-1), above formula (Z-2), above formula (Z-1-1), above formula (Z-2-1), other atoms As the atomic group, the same ones as described for the above formula (X-1) can be mentioned.

更に、上述のように、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸が、上記式(X−1)で表されるアリル性二リン酸であり、上記式(X−1)中のII部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが他の原子又は原子団により置換され、上記式(X−1)中のIII部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていないことが好ましい。そのため、下記式(Z)に、上記式(Z−1)、上記式(Z−2)、上記式(Z−1−1)、上記式(Z−2−1)中のiv部分を示すが、上記式(Z−1)、上記式(Z−2)、上記式(Z−1−1)、上記式(Z−2−1)中のiv部分は、下記式(Z)中のiv−II部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが他の原子又は原子団により置換され、下記式(Z)中のiv−III部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていないことが好ましい。

Figure 2019090030
Furthermore, as described above, the allylic diphosphate represented by the above formula (X) is an allylic diphosphate represented by the above formula (X-1), and in the above formula (X-1) At least one of the atoms or atomic groups contained in part II of the group is replaced by another atom or atomic group, and the atoms or atomic groups contained in part III in the above formula (X-1) are replaced by other atoms or atomic groups Preferably it is not substituted. Therefore, in the following formula (Z), the iv part in the above formula (Z-1), the above formula (Z-2), the above formula (Z-1-1) and the above formula (Z-2-1) is shown In the above formula (Z-1), the above formula (Z-2), the above formula (Z-1-1) and the above formula (Z-2-1), the iv part is in the following formula (Z) At least one of the atoms or atomic groups contained in the iv-II moiety is substituted by another atom or atomic group, and the atoms or atomic groups included in the iv-III moiety in the following formula (Z) are other atoms or atomic groups Preferably it is not substituted by
Figure 2019090030

上記式(Z)中のiv−II部分、iv−III部分に含まれる原子又は原子団、他の原子又は原子団としては、上記式(X−1)について説明したものと同様のものが挙げられる。 Examples of the atom or atomic group contained in the iv-II portion and the iv-III portion in the above formula (Z), and the other atoms or atomic groups include the same as those described for the above formula (X-1) Be

末端部分にも変性が施されている場合のiv部分の具体例としては、例えば、下記式(a)〜(s)で表される構造が挙げられる。なかでも、シリカ等の充填剤との相互作用がより強く、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度の向上効果が高いという理由から、下記式(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(k)、(l)、(r)で表される構造が好ましく、下記式(b)、(c)で表される構造がより好ましい。また、抗菌性に優れるという理由から、下記式(g)〜(q)で表される構造が好ましく、下記式(k)、(l)、又は(q)で表される構造がより好ましい。

Figure 2019090030
As a specific example of the iv portion when the terminal portion is also modified, for example, structures represented by the following formulas (a) to (s) can be mentioned. Among them, since the interaction with the filler such as silica is stronger, low heat build-up, wet grip performance, wear resistance, elongation at break, and improvement in breaking strength are high, the following formulas (b) and (b) c) The structures represented by (d), (e), (f), (k), (l) and (r) are preferable, and the structures represented by the following formulas (b) and (c) are more preferable preferable. Moreover, the structure represented by following formula (g)-(q) is preferable, and the structure represented by following formula (k), (l), or (q) is more preferable from the reason of being excellent in antimicrobial property.
Figure 2019090030

(イソプレンオリゴマーの製造方法)
本発明のイソプレンオリゴマーは、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸と、上記式(Y)で表される化合物とから合成(生合成)されて得られる。
(Method for producing isoprene oligomer)
The isoprene oligomer of the present invention is obtained by synthesis (biosynthesis) from allylic diphosphate represented by the above formula (X) and a compound represented by the above formula (Y).

上記式(X)で表されるアリル性二リン酸と、上記式(Y)で表される化合物とから本発明のイソプレンオリゴマーを合成(生合成)する方法としては、例えば、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を用いて行う方法が挙げられる。具体的には、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸と、該アリル性二リン酸に重合させるモノマーである上記式(Y)で表される化合物とをプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の存在下に反応させればよい。なお、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸、上記式(Y)で表される化合物としては、それぞれ同一の化合物のみを使用してもよいが、複数の化合物を使用してもよい。例えば、上記式(Y)で表される化合物として、上記式(Y)中のRが異なる複数の化合物を併用することにより、所望の性質を有するイソプレンオリゴマーが得られる。 As a method of synthesizing (biosynthesizing) the isoprene oligomer of the present invention from allylic diphosphate represented by the above formula (X) and the compound represented by the above formula (Y), for example, prenyltransferase activity The method of carrying out using an enzyme is included. Specifically, it has prenyl transferase activity with allylic diphosphate represented by the above formula (X) and a compound represented by the above formula (Y) which is a monomer to be polymerized to the allylic diphosphate The reaction may be performed in the presence of an enzyme. As the allylic diphosphate represented by the above formula (X) and the compound represented by the above formula (Y), only the same compound may be used, but a plurality of compounds may be used. It is also good. For example, an isoprene oligomer having desired properties can be obtained by using a plurality of compounds having different R in the above formula (Y) in combination as the compound represented by the above formula (Y).

本発明では、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸に重合させるモノマーとして、上記式(Y)で表される化合物(R−IPP)のみを使用してもよい。この場合、上記scheme2のようなイソプレンオリゴマーが得られる。また、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸に重合させるモノマーとして、上記式(Y)で表される化合物(R−IPP)と共に、イソペンテニル二リン酸(IPP)を使用してもよい。この場合、上記scheme3のようなイソプレンオリゴマーが得られる。 In the present invention, only the compound (R-IPP) represented by the above formula (Y) may be used as a monomer to be polymerized to the allylic diphosphate represented by the above formula (X). In this case, an isoprene oligomer like the above-mentioned scheme 2 is obtained. Further, as a monomer to be polymerized to allylic diphosphate represented by the above formula (X), isopentenyl diphosphate (IPP) is used together with the compound (R-IPP) represented by the above formula (Y) May be In this case, an isoprene oligomer like the above-mentioned scheme 3 is obtained.

なお、本明細書において、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素とは、アリル性基質(アリル性二リン酸)とイソペンテニル二リン酸との間の縮合反応を触媒し、イソプレン単位が1単位増えた新たなアリル性二リン酸を合成することにより、アリル性基質(アリル性二リン酸)に順次イソペンテニル二リン酸を連結していく反応を触媒する活性を有する酵素を意味する。
上述のように、イソペンテニル二リン酸の3位のメチル基以外の部分の構造を維持しつつ、3位のメチル基を所望の基に置換した上記式(Y)で表される化合物(R−IPP)であれば、天然に存在するプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素等を用いることで、イソプレンオリゴマーが生成可能である。
In the present specification, an enzyme having prenyltransferase activity is a new enzyme in which a condensation reaction between an allylic substrate (allylic diphosphate) and isopentenyl diphosphate is catalyzed and the isoprene unit is increased by 1 unit. By synthesizing allylic diphosphate, it means an enzyme having an activity of catalyzing a reaction of sequentially linking isopentenyl diphosphate to an allylic substrate (allylic diphosphate).
As described above, a compound represented by the above formula (Y) in which the methyl group at 3-position is substituted with a desired group while maintaining the structure of the moiety other than the 3-position methyl group of isopentenyl diphosphate In the case of -IPP), an isoprene oligomer can be produced by using a naturally occurring enzyme having prenyltransferase activity or the like.

上記プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素は、既に多くの存在が確認されている。
Z型(新たに増えたイソプレン単位がシス構造)にプレニル鎖を伸長させる酵素としては、例えば、Z−ノナプレニル二リン酸合成酵素(Ishii,K.et al.,(1986)Biochem,J.,233,773.)、ウンデカプレニル二リン酸合成酵素(Takahashi,I.and Ogura,K.(1982)J.Biochem.,92,1527.;Keenman,M.V.and Allen,C.M.(1974)Arch.Biochem.Biophys.,161,375.)、Z−ファルネシル二リン酸合成酵素(Identification of a short (C−15) chain Z−isoprenyl diphosphate synthase and a homologous long (C−50) chain isoprenyl diphosphate synthase in Mycobacterium tuberculosis, Schulbach, MC., et al. JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 275(30),22876−22881(2000))、デヒドロドキリキル二リン酸合成酵素(Identification of human dehydrodolichyl diphosphate synthase gene Endo,Shota. et al, Biochimica Et Biophysica Acta (BBA),1625(3),(2003)p.291−295.)等が挙げられる。
また、E型(新たに増えたイソプレン単位がトランス構造)にプレニル鎖を伸長させる酵素としては、例えば、ファルネシル二リン酸合成酵素、ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素、ヘキサプレニル二リン酸合成酵素、ヘプタプレニル二リン酸合成酵素、オクタプレニル二リン酸合成酵素、デカプレニル二リン酸合成酵素等が挙げられる。
各々の酵素により生成できる最大のイソプレン単位の数、プレニル鎖の伸長方向(トランス構造、シス構造)が決まっているため、目的のイソプレン単位数やプレニル鎖の伸長方向に応じて使用する酵素を変更すればよい。なお、本発明では、イソプレンオリゴマーのプレニル鎖の伸長方向(トランス構造、シス構造)は、特に限定されない。すなわち、本発明のイソプレンオリゴマーは、例えば、イソプレン単位が全てトランス型に結合したイソプレンオリゴマー(例えば、上記式(Z−1)で表されるイソプレンオリゴマー)であってもよく、イソプレン単位がトランス−シス型に結合したイソプレンオリゴマー(例えば、上記式(Z−2)で表されるイソプレンオリゴマー)であってもよく、イソプレン単位がトランス−シス−トランス型に結合したイソプレンオリゴマー等であってもよい。
The enzyme having the above prenyltransferase activity has already been confirmed in large numbers.
As an enzyme which extends a prenyl chain to Z type (a newly-made isoprene unit has a cis structure), for example, Z-nonaprenyl diphosphate synthetase (Ishii, K. et al., (1986) Biochem, J., 233, 773.), undecaprenyl diphosphate synthetase (Takahashi, I. and Ogura, K. (1982) J. Biochem., 92, 1527; Keenman, M. V. and Allen, C. M. (1974) Arch. Biochem. Biophys., 161, 375., Z-farnesyl diphosphate synthetase (Identification of a short (C-15) chain) Z-isoprenyl diphosphate synthase and a homologous long (C-50) chain isopr J. YL diphosphate synthetase in Mycobacterium tuberculosis, Schulbach, MC., et al. Shota. Et al, Biochimica Et Biophysica Acta (BBA), 1625 (3), (2003) p. 291-295.
Furthermore, examples of enzymes that cause the prenyl chain to extend to form E (a newly formed isoprene unit has a trans structure) include farnesyl diphosphate synthetase, geranylgeranyl diphosphate synthetase, hexaprenyl diphosphate synthetase, heptaprenyl Diphosphate synthetase, octaprenyl diphosphate synthetase, decaprenyl diphosphate synthetase and the like can be mentioned.
Since the maximum number of isoprene units that can be generated by each enzyme and the direction of extension of the prenyl chain (trans structure and cis structure) are determined, the enzyme used is changed according to the number of isoprene units and the direction of extension of the prenyl chain. do it. In the present invention, the extension direction (trans structure, cis structure) of the prenyl chain of the isoprene oligomer is not particularly limited. That is, the isoprene oligomer of the present invention may be, for example, an isoprene oligomer (for example, an isoprene oligomer represented by the above formula (Z-1)) in which all isoprene units are bonded in a trans form. The isoprene oligomer may be a cis-linked isoprene oligomer (for example, an isoprene oligomer represented by the above formula (Z-2)), or an isoprene oligomer having an isoprene unit bonded in a trans-cis-trans type, etc. .

地球上に存在する全ての生物が上記プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を有するが、上記プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を有する生物としては、例えば、ミクロコッカス・ルテウスB−P26(Micrococcus luteus B−P26)、エシェヒリア・コリ(Escherichia coli)、サッカロマイセス・セレビジア(Saccharomyces cerevisiae)、アラビドプシス・サリアーナ(Arabidopsis thaliana)、ヘベア・ブラジリエンシス(Hevea brasiliensis)、ペリプロカ・セピウム(Periploca sepium)、バチルス・ステアロサーモフィルス(Bachillus Stearothermophilus)、スルフォロバス・アシドカルダリウス(Sulfolobus acidocaldarius、ATCC49426)、ヒト(Homo sapiens)、ノゲシ(Sonchus oleracers L.)、セイヨウタンポポ(Taraxacum officinale)、ヒマワリ(Helianthus annuus)等が挙げられる。 Examples of organisms having the above enzyme having prenyltransferase activity but having all enzymes present on the earth but having the above prenyltransferase activity include, for example, Micrococcus luteus B-P26 (Microccus luteus B-P26), Escherichia coli (Escherichia coli), Saccharomyces cerevisiae (Saccharomyces cerevisiae), Arabidopsis thaliana (Arabidopsis thaliana), Hevea braziliensis (Hevea brasiliensis), Periploca sepium (Periploca sepium) Stearothermophilu s) Sulfolobus acidocaldarius (Sulfolobus acidocaldarius, ATCC 49426), human (Homo sapiens), Nogeshi (Sonchus oleracers L.), dandelion (Taraxacum officinale), sunflower (Helianthus annuus) and the like.

プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の本来の基質(開始基質)は、アリル性二リン酸である。そして、上記アリル性二リン酸誘導体は、本来、上記酵素の阻害剤として機能するものであるため、開始基質として上記アリル性二リン酸誘導体を使用する場合、上記酵素では、上記アリル性二リン酸誘導体(特に、上記式(G)〜(Q)で表される化合物)に対する酵素活性が低い場合が多い。そのため、開始基質として上記アリル性二リン酸誘導体を使用する場合、上記アリル性二リン酸誘導体に対する酵素活性を向上させた変異型酵素を使用してもよい。変異型酵素を使用する場合には、遺伝子工学的手法により、変異型酵素を発現するように形質転換された生物体(形質転換体)を作製すればよく、具体的には、特開2012−036360号公報に記載の方法を参考に当業者であれば容易にアリル性二リン酸誘導体に対する酵素活性を向上させた変異型酵素を作製できる。 The original substrate (starting substrate) of the enzyme having prenyltransferase activity is allylic diphosphate. And, since the allylic diphosphate derivative originally functions as an inhibitor of the enzyme, when the allylic diphosphate derivative is used as a starting substrate, in the enzyme, the allylic diphosphate is used. In many cases, the enzyme activity for acid derivatives (in particular, compounds represented by the above formulas (G) to (Q)) is low. Therefore, when using the said allylic diphosphate derivative as a starting substrate, you may use the mutant-type enzyme which improved the enzyme activity with respect to the said allylic diphosphate derivative. When a mutant-type enzyme is used, a living organism (transformant) transformed to express the mutant-type enzyme may be prepared by a genetic engineering method. Those skilled in the art can easily produce a mutant-type enzyme having improved enzyme activity with respect to allylic diphosphate derivatives by referring to the method described in the 036360 publication.

上記式(X)で表されるアリル性二リン酸と、上記式(Y)で表される化合物とをプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の存在下に反応させることにより、本発明のイソプレンオリゴマーが得られる。プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の存在下とは、上記生物の培養物、該培養物より分離した生物体、該生物体の処理物、該培養物若しくは該生物体から精製した酵素、遺伝子工学的手法によりプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を発現するように形質転換された生物体(形質転換体)の培養物、該培養物より分離した生物体、該生物体の処理物、該培養物若しくは該生物体から精製した酵素等が存在する状況を意味する。
なお、プレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を発現するように形質転換された生物体は、当業者であれば、従来公知の遺伝子工学的手法により作製できる。
The isoprene oligomer of the present invention is obtained by reacting allylic diphosphate represented by the above formula (X) with a compound represented by the above formula (Y) in the presence of an enzyme having prenyl transferase activity. Be The presence of an enzyme having prenyltransferase activity refers to a culture of the above organism, an organism isolated from the culture, a treated product of the organism, an enzyme purified from the culture or the organism, genetic engineering method A culture of an organism (transformant) transformed to express an enzyme having prenyltransferase activity by the above, an organism separated from the culture, a treated product of the organism, the culture or the organism It means the situation where the enzyme etc. which were purified from.
An organism transformed to express an enzyme having prenyltransferase activity can be prepared by those skilled in the art according to conventionally known genetic engineering techniques.

上記生物の生物体を得るには、当該生物を適当な培地で培養すればよい。このための培地はその生物が増殖し得るものであれば特に制限はなく、通常の炭素源、窒素源、無機イオン、更に必要に応じ有機栄養源を含む通常の培地でよい。 In order to obtain an organism of the above-mentioned organism, the organism may be cultured in an appropriate medium. The medium for this purpose is not particularly limited as long as the organism can grow, and may be a common medium containing a usual carbon source, a nitrogen source, an inorganic ion, and, if necessary, an organic nutrient source.

例えば、炭素源としては上記生物が利用可能であればいずれも使用でき、具体的には、グルコース、フルクトース、マルトース、アミロース、スクロース等の糖類、ソルビトール、エタノール、グリセロール等のアルコール類、フマル酸、クエン酸、酢酸、プロピオン酸などの有機酸類及びこれらの塩類、パラフィンなどの炭水化物類あるいはこれらの混合物などを使用することができる。 For example, as the carbon source, any of the above-mentioned organisms can be used, and specifically, saccharides such as glucose, fructose, maltose, amylose and sucrose, alcohols such as sorbitol, ethanol and glycerol, fumaric acid, Organic acids such as citric acid, acetic acid, propionic acid and the like, salts thereof, carbohydrates such as paraffin or mixtures thereof can be used.

窒素源としては、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウムなどの無機塩のアンモニウム塩、フマル酸アンモニウム、クエン酸アンモニウムなどの有機酸のアンモニウム塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウムなどの硝酸塩、ペプトン、酵母エキス、肉エキス、コーンスティープリカーなどの有機窒素化合物あるいはこれらの混合物を使用することができる。 Nitrogen sources include ammonium salts of inorganic salts such as ammonium sulfate and ammonium chloride, ammonium salts of organic acids such as ammonium fumarate and ammonium citrate, nitrates such as sodium nitrate and potassium nitrate, peptone, yeast extract, meat extract, corn steep Organic nitrogen compounds such as liquor or mixtures thereof can be used.

他に無機塩類、微量金属塩、ビタミン類、ホルモン等、通常の培地に用いられる栄養源を適宜混合して用いることができる。 In addition, nutrients such as inorganic salts, trace metal salts, vitamins, and hormones, which are used in a common medium, can be appropriately mixed and used.

培養条件にも格別の制限はなく、例えば、好気的条件下にてpH5〜8、温度10〜60℃の範囲でpHおよび温度を適当に制限しつつ12〜480時間程度培養を行えばよい。 The culture conditions are also not particularly limited, and, for example, the culture may be carried out for about 12 to 480 hours while appropriately limiting pH and temperature in the range of pH 5 to 8 and temperature 10 to 60 ° C. under aerobic conditions. .

上記生物の培養物とは、例えば、上述の培養条件にて上記生物を培養した培養液や、該培養液から生物(生物体)をろ過等により分離した培養ろ液(培養上澄液)等が挙げられる。また、上記培養物より分離した生物体とは、例えば、培養液からろ過や遠心分離等により分離された生物体(生物)等が挙げられる。 The culture of the above-mentioned organism means, for example, a culture solution obtained by culturing the above-mentioned organism under the above-mentioned culture conditions, a culture filtrate (culture supernatant) obtained by separating an organism (organism) from the culture by filtration etc. Can be mentioned. Further, examples of the organism separated from the above culture include organisms (organisms) separated from the culture solution by filtration, centrifugation and the like.

上記生物体の処理物とは、例えば、上記培養物より分離した生物体をホモジナイズした生物体破砕物、超音波処理した生物体破砕物等が挙げられる。 Examples of the treated products of the above-mentioned organisms include crushed organisms obtained by homogenizing organisms separated from the above culture, and crushed organisms obtained by sonication.

上記培養物又は上記生物体から精製した酵素とは、例えば、上記培養物又は上記生物体に存在する酵素を塩析、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィー、ゲルろ過クロマトグラフィー等の公知の精製操作を行うことにより得られる酵素である。なお、精製酵素の純度は、特に限定されない。 The above-mentioned culture product or an enzyme purified from the above-mentioned organism means, for example, known purification procedures such as salting out the above-mentioned culture product or the enzyme present in the above-mentioned organism, ion exchange chromatography, affinity chromatography, gel filtration chromatography and the like It is an enzyme obtained by performing The purity of the purified enzyme is not particularly limited.

上記式(X)で表されるアリル性二リン酸と、上記式(Y)で表される化合物とをプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素の存在下に反応させることにより、本発明のイソプレンオリゴマーが得られるが、具体的には、例えば、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸と、上記式(Y)で表される化合物とを含む溶液中に上記生物体の培養物や精製酵素等を添加することにより反応を行えばよい。また、反応温度は、例えば、20〜60℃、反応時間は、例えば、1〜16時間、pHは、例えば5〜8とすればよい。また、必要に応じて、塩化マグネシウム、界面活性剤、2−メルカプトエタノール等を添加してもよい。 The isoprene oligomer of the present invention is obtained by reacting allylic diphosphate represented by the above formula (X) with a compound represented by the above formula (Y) in the presence of an enzyme having prenyl transferase activity. Specifically, for example, the culture or purification of the organism in a solution containing allylic diphosphate represented by the above formula (X) and a compound represented by the above formula (Y) The reaction may be carried out by adding an enzyme or the like. The reaction temperature may be, for example, 20 to 60 ° C., the reaction time may be, for example, 1 to 16 hours, and the pH may be, for example, 5 to 8. Moreover, you may add magnesium chloride, surfactant, 2-mercaptoethanol etc. as needed.

上記反応により得られる本発明のイソプレンオリゴマーは、通常、上記式(Z−1)、上記式(Z−2)、上記式(Z−1−1)、上記式(Z−2−1)中のYは、OPP基又は水酸基である。OPP基は、IPPやR−IPPに由来するOPP基である。また、OPP基は、加水分解されやすく、OPP基が加水分解されることにより水酸基が生じる。そのため、通常、上記式(Z−1)、上記式(Z−2)、上記式(Z−1−1)、上記式(Z−2−1)中のYは、OPP基又は水酸基である。
また、上記式(Z−1)、上記式(Z−2)中のYがホルミル基であるイソプレンオリゴマーは、例えば、上記式(Z−1)、上記式(Z−2)中のYがOPP基であるイソプレンオリゴマーを酸化することにより得られる。
また、上記式(Z−1)、上記式(Z−2)中のYがカルボキシ基であるイソプレンオリゴマーは、例えば、上記式(Z−1)、上記式(Z−2)中のYがOPP基であるイソプレンオリゴマーを酸化することにより得られる。
また、上記式(Z−1)、上記式(Z−2)中のYがアルコキシカルボキシ基であるイソプレンオリゴマー、及び上記式(Z−1)、上記式(Z−2)中のYがアルコキシカルボニル基であるイソプレンオリゴマーは、例えば、上記式(Z−1)、上記式(Z−2)中のYがOPP基であるイソプレンオリゴマーを上記の方法でカルボキシル化し、さらにエステル化することにより得られる。
The isoprene oligomer of the present invention obtained by the above-mentioned reaction generally has the above-mentioned formula (Z-1), the above-mentioned formula (Z-2), the above-mentioned formula (Z-1-1) and the above-mentioned formula (Z-2-1) Y is an OPP group or a hydroxyl group. The OPP group is an OPP group derived from IPP or R-IPP. In addition, the OPP group is easily hydrolyzed, and the hydroxyl group is generated by the hydrolysis of the OPP group. Therefore, Y in the above formula (Z-1), the above formula (Z-2), the above formula (Z-1-1) and the above formula (Z-2-1) is usually an OPP group or a hydroxyl group .
In the isoprene oligomer in which Y in the formula (Z-1) and the formula (Z-2) is a formyl group, for example, Y in the formula (Z-1) and the formula (Z-2) is It is obtained by oxidizing an isoprene oligomer which is an OPP group.
In the isoprene oligomer in which Y in the above formula (Z-1) and the above formula (Z-2) is a carboxy group, for example, Y in the above formula (Z-1) and the above formula (Z-2) is It is obtained by oxidizing an isoprene oligomer which is an OPP group.
Moreover, the isoprene oligomer whose Y is an alkoxy carboxy group in the said Formula (Z-1) and said Formula (Z-2), and said Y in said Formula (Z-1) and said Formula (Z-2) is alkoxy The isoprene oligomer which is a carbonyl group is obtained, for example, by carboxylating and further esterifying an isoprene oligomer in which Y in the above formula (Z-1) and the above formula (Z-2) is an OPP group by the above method. Be

本発明のイソプレンオリゴマーは、上記式(Y)で表される化合物、及び場合により開始基質である上記アリル性二リン酸誘導体を有機合成する以外は、生合成により得られるため、石油資源の枯渇や環境問題に配慮できる。 Since the isoprene oligomer of the present invention is obtained by biosynthesis except for organically synthesizing the compound represented by the above formula (Y) and the above allylic diphosphate derivative which is optionally a starting substrate, depletion of petroleum resources And environmental issues.

(ポリイソプレン)
次に、本発明のポリイソプレンについて説明する。本発明のポリイソプレンは、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸と、上記式(Y)で表される化合物とから合成(生合成)されて得られるポリイソプレンである。なお、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸に重合させるモノマーとして、上記式(Y)で表される化合物と共に、イソペンテニル二リン酸を使用してもよい。例えば、本発明のポリイソプレンは、本発明のイソプレンオリゴマーと、上記式(Y)で表される化合物及び/又はイソペンテニル二リン酸とから合成(生合成)されて得られる。また、本発明のポリイソプレンは、例えば、未変性のイソプレンオリゴマー及び上記式(Y)で表される化合物から、又は、未変性のイソプレンオリゴマー、上記式(Y)で表される化合物、及びイソペンテニル二リン酸から合成(生合成)されて得られる。
(Polyisoprene)
Next, the polyisoprene of the present invention will be described. The polyisoprene of the present invention is a polyisoprene obtained by synthesis (biosynthesis) from allylic diphosphate represented by the above formula (X) and a compound represented by the above formula (Y). In addition, as a monomer to be polymerized to allylic diphosphate represented by the above formula (X), isopentenyl diphosphate may be used together with the compound represented by the above formula (Y). For example, the polyisoprene of the present invention is obtained by being synthesized (biosynthesized) from the isoprene oligomer of the present invention, and the compound represented by the above formula (Y) and / or isopentenyl diphosphate. Moreover, the polyisoprene of the present invention can be obtained, for example, from an unmodified isoprene oligomer and a compound represented by the above formula (Y), or an unmodified isoprene oligomer, a compound represented by the above formula (Y), and iso It is obtained by synthesis (biosynthesis) from pentenyl diphosphate.

本発明のポリイソプレンは、天然ゴムに近い構造を有しており、ゴム分子との相溶性が高い。また、本発明のポリイソプレンは、分子の主鎖部分に変性が加えられているため、シリカ等の充填剤との相互作用が強い。このように、本発明のポリイソプレンは、ゴムとの相溶性が高く、さらに、シリカ等の充填剤との相互作用が強いため、ゴム組成物に配合することにより、従来よりも高い次元でゴム分子と充填剤が複合したゴム組成物が得られ、例えば、ゴム組成物の低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度を向上できる。 The polyisoprene of the present invention has a structure close to that of natural rubber and has high compatibility with rubber molecules. In addition, the polyisoprene of the present invention has a strong interaction with a filler such as silica because the main chain portion of the molecule is modified. Thus, the polyisoprene of the present invention is highly compatible with the rubber, and further, has a strong interaction with the filler such as silica. A rubber composition in which a molecule and a filler are combined can be obtained, and for example, the low heat buildup, wet grip performance, abrasion resistance, elongation at break, and breaking strength of the rubber composition can be improved.

本発明のポリイソプレンは、主鎖部分に極性基等が存在する。そのため、末端部分のみに極性基(例えば、末端部分に存在する二リン酸基)等を有する場合に比べて、シリカ等の充填剤の分散性が高く、例えば、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度の向上効果が高い。 In the polyisoprene of the present invention, polar groups and the like are present in the main chain portion. Therefore, the dispersibility of the filler such as silica is higher than in the case where a polar group (for example, a diphosphate group present at the end) is present only at the end, for example, low heat buildup, wet grip performance, Abrasion resistance, elongation at break, improvement in breaking strength are high.

また、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸として、上記式(X−1)で表されるアリル性二リン酸であって、上記式(X−1)中のII部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが他の原子又は原子団により置換され、上記式(X−1)中のIII部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていない化合物を使用した場合、主鎖部分に加えて、末端部分にも変性が施されたポリイソプレンが得られる。該ポリイソプレンは、主鎖部分に加えて、末端部分にも変性が施されているため、シリカ等の充填剤との相互作用がより向上し、ゴム組成物に配合することにより、従来よりもより高い次元でゴム分子と充填剤が複合したゴム組成物が得られ、例えば、ゴム組成物の低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度をより向上できる。 Moreover, it is allylic diphosphate represented by said Formula (X-1) as allylic diphosphate represented by said Formula (X), Comprising: In II part in said Formula (X-1), At least one of the contained atoms or atomic groups is substituted by another atom or atomic group, and the atom or atomic group contained in the portion III in the above formula (X-1) is not substituted by another atom or atomic group When a compound is used, in addition to the main chain portion, polyisoprene in which the terminal portion is also modified is obtained. In addition to the main chain portion, since the end portion of the polyisoprene is modified, the interaction with the filler such as silica is further improved, and by incorporating it into the rubber composition, it is possible to more than before A rubber composition in which rubber molecules and a filler are combined in higher dimensions can be obtained, and for example, the low heat buildup, wet grip performance, abrasion resistance, elongation at break, and breaking strength of the rubber composition can be further improved.

本発明のポリイソプレンにおいて、開始基質である上記式(X)で表されるアリル性二リン酸に付加したイソプレン単位数は、好ましくは30〜40000、より好ましくは31〜38000、更に好ましくは1000〜35000、特に好ましくは2000〜30000である。 In the polyisoprene of the present invention, the number of isoprene units added to the allylic diphosphate represented by the above formula (X), which is the starting substrate, is preferably 30 to 40,000, more preferably 31 to 38,000, still more preferably 1,000. It is preferably 35,000, particularly preferably 2,000 to 30,000.

本発明のポリイソプレンの具体例としては、例えば、下記式(ZZ−1)又は下記式(ZZ−2)で表されるポリイソプレンであって、下記式(ZZ−1)又は下記式(ZZ−2)中のv部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、他の原子又は原子団により置換されているポリイソプレンである。

Figure 2019090030
(式(ZZ−1)中、nは1〜10の整数を表す。qは30〜40000の整数を表す。Yは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はOPP基を表す。)
Figure 2019090030
(式(ZZ−2)中、nは1〜10の整数を表す。qは30〜40000の整数を表す。Yは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はOPP基を表す。) Specific examples of the polyisoprene of the present invention include polyisoprene represented by the following formula (ZZ-1) or the following formula (ZZ-2), and the following formula (ZZ-1) or the following formula (ZZ) At least one of the atoms or atomic groups contained in the v moiety in -2) is a polyisoprene substituted by another atom or atomic group.
Figure 2019090030
(In the formula (ZZ-1), n represents an integer of 1 to 10. q represents an integer of 30 to 40. Y represents a hydroxyl group, a formyl group, a carboxy group, an alkoxycarboxy group, an alkoxycarbonyl group or an OPP group Represents
Figure 2019090030
(In the formula (ZZ-2), n represents an integer of 1 to 10. q represents an integer of 30 to 40. Y represents a hydroxyl group, a formyl group, a carboxy group, an alkoxycarboxy group, an alkoxycarbonyl group or an OPP group Represents

上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)中のv部分に含まれる原子又は原子団、他の原子又は原子団としては、上記式(X−1)について説明したものと同様のものが挙げられる。 The atom or atomic group contained in the v moiety in the above formula (ZZ-1) or the above formula (ZZ-2), and the other atoms or atomic groups are the same as those described for the above formula (X-1) The thing is mentioned.

上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)中のiv部分は、開始基質である上記式(X)で表されるアリル性二リン酸に由来する構造である。そのため、上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)中のnは、式(X)中のnと同一である。 The iv part in the said Formula (ZZ-1) and said Formula (ZZ-2) is a structure derived from the allylic diphosphate represented by said Formula (X) which is a starting substrate. Therefore, n in the formula (ZZ-1) and the formula (ZZ-2) is the same as n in the formula (X).

上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)中のv部分は、開始基質である上記式(X)で表されるアリル性二リン酸に付加したイソプレン単位である。そのため、上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)中のqは、上述の開始基質である上記式(X)で表されるアリル性二リン酸に付加したイソプレン単位数に対応する。 V part in said Formula (ZZ-1) and said Formula (ZZ-2) is an isoprene unit added to the allylic diphosphate represented by said Formula (X) which is a starting substrate. Therefore, q in the above formula (ZZ-1) and the above formula (ZZ-2) corresponds to the number of isoprene units added to the allylic diphosphate represented by the above formula (X) which is the above starting substrate Do.

上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)中のYとしては、シリカ等の充填剤との相互作用が強いことから、OPP基、水酸基、カルボキシ基が好ましい。 As Y in the above formula (ZZ-1) and the above formula (ZZ-2), an OPP group, a hydroxyl group and a carboxy group are preferable because they have a strong interaction with a filler such as silica.

なお、上述のように、本発明は、イソペンテニル二リン酸の3位のメチル基以外の部分の構造を維持することにより、3位のメチル基を所望の基に置換した場合であっても、天然に存在する酵素を用いることで、イソプレンオリゴマーやポリイソプレンが生成可能であることを見出したことに基づくものである。そのため、上記式(ZZ−1)又は上記式(ZZ−2)で表されるポリイソプレンは、下記式(ZZ−1−1)又は下記式(ZZ−2−1)で表されるポリイソプレンであることが好ましい。

Figure 2019090030
(式(ZZ−1−1)中のn、q、Yは、式(ZZ−1)中のn、q、Yと同一である。式(ZZ−1−1)中のRは、式(Y)中のRと同一である。)
Figure 2019090030
(式(ZZ−2−1)中のn、q、Yは、式(ZZ−2)中のn、q、Yと同一である。式(ZZ−2−1)中のRは、式(Y)中のRと同一である。) As described above, according to the present invention, even if the methyl group at the 3-position is substituted with a desired group by maintaining the structure of the moiety other than the methyl group at the 3-position of isopentenyl diphosphate. The present invention is based on the finding that isoprene oligomers and polyisoprene can be produced by using a naturally occurring enzyme. Therefore, the polyisoprene represented by the said Formula (ZZ-1) or said Formula (ZZ-2) is a polyisoprene represented by a following formula (ZZ-1-1) or a following formula (ZZ-2-1). Is preferred.
Figure 2019090030
(N, q and Y in the formula (ZZ-1-1) are the same as n, q and Y in the formula (ZZ-1). R in the formula (ZZ-1-1) is a formula (Y) identical to R in
Figure 2019090030
(N, q and Y in the formula (ZZ-2-1) are the same as n, q and Y in the formula (ZZ-2). R in the formula (ZZ-2-1) is a formula (Y) identical to R in

また、上述のように、主鎖部分に加えて、末端部分にも変性が施されていることが好ましいため、上記式(ZZ−1)又は上記式(ZZ−2)(好ましくは上記式(ZZ−1−1)又は上記式(ZZ−2−1))中のiv部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、他の原子又は原子団により置換されていることが好ましい。 Further, as described above, since it is preferable that the terminal part is also modified in addition to the main chain part, the above formula (ZZ-1) or the above formula (ZZ-2) (preferably the above formula ( It is preferable that at least one of the atoms or atomic groups contained in the iv moiety in ZZ-1-1) or the above formula (ZZ-2-1)) is substituted by another atom or atomic group.

上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)、上記式(ZZ−1−1)、上記式(ZZ−2−1)中のiv部分に含まれる原子又は原子団、他の原子又は原子団としては、上記式(X−1)について説明したものと同様のものが挙げられる。 Atom or atomic group contained in the iv moiety in the above formula (ZZ-1), above formula (ZZ-2), above formula (ZZ-1-1), above formula (ZZ-2-1), other atoms As the atomic group, the same ones as described for the above formula (X-1) can be mentioned.

更に、上述のように、上記式(X)で表されるアリル性二リン酸が、上記式(X−1)で表されるアリル性二リン酸であり、上記式(X−1)中のII部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが他の原子又は原子団により置換され、上記式(X−1)中のIII部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていないことが好ましい。そのため、下記式(Z)に、上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)、上記式(ZZ−1−1)、上記式(ZZ−2−1)中のiv部分を示すが、上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)、上記式(ZZ−1−1)、上記式(ZZ−2−1)中のiv部分は、下記式(Z)中のiv−II部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが他の原子又は原子団により置換され、下記式(Z)中のiv−III部分に含まれる原子又は原子団は他の原子又は原子団により置換されていないことが好ましい。

Figure 2019090030
Furthermore, as described above, the allylic diphosphate represented by the above formula (X) is an allylic diphosphate represented by the above formula (X-1), and in the above formula (X-1) At least one of the atoms or atomic groups contained in part II of the group is replaced by another atom or atomic group, and the atoms or atomic groups contained in part III in the above formula (X-1) are replaced by other atoms or atomic groups Preferably it is not substituted. Therefore, in the following formula (Z), the iv part in the above formula (ZZ-1), the above formula (ZZ-2), the above formula (ZZ-1-1) and the above formula (ZZ-2-1) is shown However, the iv part in said Formula (ZZ-1), said Formula (ZZ-2), said Formula (ZZ-1-1), and said Formula (ZZ-2-1) is in the following Formula (Z) At least one of the atoms or atomic groups contained in the iv-II moiety is substituted by another atom or atomic group, and the atoms or atomic groups included in the iv-III moiety in the following formula (Z) are other atoms or atomic groups Preferably it is not substituted by
Figure 2019090030

上記式(Z)中のiv−II部分、iv−III部分に含まれる原子又は原子団、他の原子又は原子団としては、上記式(X−1)について説明したものと同様のものが挙げられる。 Examples of the atom or atomic group contained in the iv-II portion and the iv-III portion in the above formula (Z), and the other atoms or atomic groups include the same as those described for the above formula (X-1) Be

末端部分にも変性が施されている場合のiv部分の具体例としては、例えば、上記式(a)〜(s)で表される構造が挙げられる。なかでも、シリカ等の充填剤との相互作用がより強く、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度の向上効果が高いという理由から、上記式(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(k)、(l)、(r)で表される構造が好ましく、上記式(b)、(c)で表される構造がより好ましい。 As a specific example of the iv portion when the terminal portion is also modified, for example, structures represented by the above formulas (a) to (s) can be mentioned. Among them, the above formulas (b) and (b) are more effective because the interaction with the filler such as silica is stronger and the effect of improving the low heat buildup, wet grip performance, wear resistance, elongation at break, and break strength is high. The structures represented by c), (d), (e), (f), (k), (l) and (r) are preferable, and the structures represented by the above formulas (b) and (c) are more preferable. preferable.

(ポリイソプレンの製造方法)
本発明のポリイソプレンの製造方法としては、(A)本発明のイソプレンオリゴマーと、上記式(Y)で表される化合物(R−IPP)及び/又はイソペンテニル二リン酸(IPP)とから合成(生合成)する方法が挙げられる。なお、得られるポリイソプレンの目標物性に応じて、モノマーであるR−IPP、IPPの使用比率を適宜変更すればよく、一方の使用比率を0としてもよい。また、本発明のポリイソプレンの製造方法としては、(B)未変性のイソプレンオリゴマー及び上記式(Y)で表される化合物から、又は、(C)未変性のイソプレンオリゴマー、上記式(Y)で表される化合物、及びイソペンテニル二リン酸から合成(生合成)する方法も挙げられる。この場合も、得られるポリイソプレンの目標物性に応じて、モノマーであるR−IPP、IPPの使用比率を適宜変更すればよい。
(Method of producing polyisoprene)
As a method for producing the polyisoprene of the present invention, it is synthesized from (A) the isoprene oligomer of the present invention and the compound (R-IPP) represented by the above formula (Y) and / or isopentenyl diphosphate (IPP) (Biosynthesis) can be mentioned. The use ratio of the monomers R-IPP and IPP may be appropriately changed according to the target physical properties of the polyisoprene to be obtained, and one use ratio may be zero. Moreover, as a method for producing the polyisoprene of the present invention, (B) unmodified isoprene oligomer and a compound represented by the above formula (Y), or (C) unmodified isoprene oligomer, the above formula (Y) And compounds synthesized from isopentenyl diphosphate (biosynthesis). Also in this case, the use ratio of the monomers R-IPP and IPP may be appropriately changed in accordance with the target physical properties of the obtained polyisoprene.

本発明のポリイソプレンは、上記式(Y)で表される化合物、及び場合により開始基質である上記アリル性二リン酸誘導体を有機合成する以外は、生合成により得られるため、石油資源の枯渇や環境問題に配慮できる。 Since the polyisoprene of the present invention is obtained by biosynthesis except for organically synthesizing the compound represented by the above formula (Y) and the above allylic diphosphate derivative which is optionally a starting substrate, the depletion of petroleum resources And environmental issues.

従来から、天然ゴムラテックス(特に、パラゴムノキ由来の天然ゴムラテックス)には、イソプレンオリゴマーとイソペンテニル二リン酸との間の縮合反応を触媒し、イソプレンオリゴマーに順次イソペンテニル二リン酸をZ型(新たに増えたイソプレン単位がシス構造)に連結していき、ポリイソプレンを生成する以下のような反応を触媒する活性を有する酵素やゴム延長因子(上述のイソペンテニル二リン酸を付加重合する酵素等)等が含まれていることが知られている。

Figure 2019090030
Conventionally, in natural rubber latex (especially, natural rubber latex derived from Hevea brasiliensis), the condensation reaction between isoprene oligomer and isopentenyl diphosphate is catalyzed, and isopeptenyl diphosphate is sequentially added to isoprene oligomer as Z type ( An enzyme having an activity of catalyzing the following reaction of forming a polyisoprene by linking newly formed isoprene units to a cis structure, or an enzyme which adds and polymerizes the rubber elongation factor (the above-mentioned isopentenyl diphosphate) Etc. are known to be included.
Figure 2019090030

また、植物によっては、該植物から得られる天然ゴムラテックス(ゴムラテックス)に、イソプレンオリゴマーとイソペンテニル二リン酸との間の縮合反応を触媒し、イソプレンオリゴマーに順次イソペンテニル二リン酸をE型(新たに増えたイソプレン単位がトランス構造)に連結していき、ポリイソプレンを生成する反応を触媒する活性を有する酵素やゴム延長因子(上述のイソペンテニル二リン酸を付加重合する酵素等)等が含まれていることも知られている。 In addition, depending on the plant, a natural rubber latex (rubber latex) obtained from the plant is catalyzed a condensation reaction between an isoprene oligomer and isopentenyl diphosphate, and the isoprene oligomer is sequentially formed of isopentenyl diphosphate as an E-type (An enzyme having an activity of catalyzing a reaction which forms polyisoprene by linking a newly increased isoprene unit to a trans structure), a rubber elongation factor (such as an enzyme which adds and polymerizes the above-mentioned isopentenyl diphosphate), etc. It is also known that it contains.

上述のように、イソペンテニル二リン酸の3位のメチル基以外の部分の構造を維持しつつ、3位のメチル基を所望の基に置換した上記式(Y)で表される化合物(R−IPP)であれば、天然に存在するポリイソプレンを生成する上記のような反応を触媒する活性を有する酵素やゴム延長因子等を用いることで、ポリイソプレンが生成可能である。よって、本発明では、この酵素やゴム延長因子等を使用して、ポリイソプレンを製造できる。
すなわち、(A)本発明のイソプレンオリゴマーと、上記式(Y)で表される化合物及び/又はイソペンテニル二リン酸とから本発明のポリイソプレンを合成(生合成)する方法、(B)未変性のイソプレンオリゴマー及び上記式(Y)で表される化合物から本発明のポリイソプレンを合成(生合成)する方法、又は、(C)未変性のイソプレンオリゴマー、上記式(Y)で表される化合物、及びイソペンテニル二リン酸から本発明のポリイソプレンを合成(生合成)する方法としては、例えば、天然ゴムラテックス中に含まれる酵素やゴム延長因子等を用いて行う方法が挙げられる。また、天然ゴムラテックスからクローニングされた酵素やゴム延長因子等を用いて行ってもよい。
As described above, a compound represented by the above formula (Y) in which the methyl group at 3-position is substituted with a desired group while maintaining the structure of the moiety other than the 3-position methyl group of isopentenyl diphosphate In the case of -IPP), polyisoprene can be produced by using an enzyme having an activity of catalyzing the above reaction for producing naturally occurring polyisoprene, a rubber elongation factor, and the like. Thus, in the present invention, polyisoprene can be produced using this enzyme, rubber elongation factor and the like.
That is, a method for synthesizing (biosynthesizing) the polyisoprene of the present invention from (A) the isoprene oligomer of the present invention and the compound represented by the above formula (Y) and / or isopentenyl diphosphate; A method for synthesizing (biosynthesizing) the polyisoprene of the present invention from a modified isoprene oligomer and a compound represented by the above formula (Y), or (C) an unmodified isoprene oligomer represented by the above formula (Y) Examples of the method for synthesizing (biosynthesizing) the polyisoprene of the present invention from the compound and isopentenyl diphosphate include, for example, methods using an enzyme contained in a natural rubber latex, a rubber elongation factor, and the like. Alternatively, an enzyme cloned from a natural rubber latex, a rubber elongation factor, or the like may be used.

すなわち、(A)本発明のイソプレンオリゴマーと、上記式(Y)で表される化合物及び/又はイソペンテニル二リン酸とを上記酵素及び/又は上記ゴム延長因子の存在下で反応させればよい。また、(B)未変性のイソプレンオリゴマー及び上記式(Y)で表される化合物とを上記酵素及び/又は上記ゴム延長因子の存在下で反応させればよい。また、(C)未変性のイソプレンオリゴマー、上記式(Y)で表される化合物、及びイソペンテニル二リン酸とを上記酵素及び/又は上記ゴム延長因子の存在下で反応させればよい。
具体的には、例えば、本発明のイソプレンオリゴマーと、上記式(Y)で表される化合物及び/又はイソペンテニル二リン酸とを含む溶液中に、天然ゴムラテックスや天然ゴムラテックスから分離した酵素、ゴム延長因子等を添加することにより反応を行えばよい。また、反応温度は、例えば、10〜60℃、反応時間は、例えば、1〜72時間、pHは、例えば、6〜8とすればよい。また、必要に応じて、塩化マグネシウム、界面活性剤、2−メルカプトエタノール、フッ化カリウム等を添加してもよい。未変性のイソプレンオリゴマーを使用する場合も同様の条件で反応を行えばよい。
That is, (A) the isoprene oligomer of the present invention may be reacted with the compound represented by the above formula (Y) and / or isopentenyl diphosphate in the presence of the above enzyme and / or the above rubber elongation factor . In addition, (B) the unmodified isoprene oligomer and the compound represented by the above formula (Y) may be reacted in the presence of the above enzyme and / or the above rubber elongation factor. In addition, (C) unmodified isoprene oligomer, a compound represented by the above formula (Y), and isopentenyl diphosphate may be reacted in the presence of the above enzyme and / or the above rubber elongation factor.
Specifically, for example, an enzyme separated from natural rubber latex or natural rubber latex in a solution containing the isoprene oligomer of the present invention, the compound represented by the above formula (Y) and / or isopentenyl diphosphate The reaction may be carried out by adding a rubber elongation factor or the like. The reaction temperature may be, for example, 10 to 60 ° C., the reaction time may be, for example, 1 to 72 hours, and the pH may be, for example, 6 to 8. Moreover, you may add magnesium chloride, surfactant, 2-mercaptoethanol, potassium fluoride etc. as needed. When using unmodified isoprene oligomer, the reaction may be carried out under the same conditions.

なお、本発明では、ポリイソプレンのプレニル鎖の伸長方向(トランス構造、シス構造)は、特に限定されない。すなわち、本発明のポリイソプレンは、例えば、イソプレン単位が全てトランス型に結合したポリイソプレン(例えば、上記式(ZZ−1)で表されるポリイソプレン)であってもよく、イソプレン単位がトランス−シス型に結合したポリイソプレン(例えば、上記式(ZZ−2)で表されるポリイソプレン)であってもよく、イソプレン単位がトランス−シス−トランス型に結合したポリイソプレン等であってもよい。なかでも、工業的に汎用されているパラゴムノキ由来の天然ゴムと同様の構造であるイソプレン単位がトランス−シス型に結合したポリイソプレンが好ましい。 In the present invention, the extension direction (trans structure, cis structure) of the prenyl chain of polyisoprene is not particularly limited. That is, the polyisoprene of the present invention may be, for example, a polyisoprene in which all isoprene units are bound in trans form (for example, a polyisoprene represented by the above formula (ZZ-1)). It may be a polyisoprene having a cis bond (for example, a polyisoprene represented by the above formula (ZZ-2)), or may be a polyisoprene having an isoprene unit bonded to a trans-cis-trans form, etc. . Among them, polyisoprene in which an isoprene unit having a structure similar to that of a natural rubber derived from Hevea brasiliensis, which is widely used industrially, is bonded in a trans-cis type is preferable.

上記反応により得られる本発明のポリイソプレンは、通常、上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)、上記式(ZZ−1−1)、上記式(ZZ−2−1)中のYは、OPP基又は水酸基である。OPP基は、IPPやR−IPPに由来するOPP基である。また、OPP基は、加水分解されやすく、OPP基が加水分解されることにより水酸基が生じる。そのため、通常、上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)、上記式(ZZ−1−1)、上記式(ZZ−2−1)中のYは、OPP基又は水酸基である。
また、上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)中のYがホルミル基であるポリイソプレンは、例えば、上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)中のYがOPP基であるポリイソプレンを酸化することにより得られる。
また、上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)中のYがカルボキシ基であるポリイソプレンは、例えば、上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)中のYがOPP基であるポリイソプレンを酸化することにより得られる。
また、上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)中のYがアルコキシカルボキシ基であるポリイソプレン、及び上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)中のYがアルコキシカルボニル基であるポリイソプレンは、例えば、上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)中のYがOPP基であるポリイソプレンを上記の方法でカルボキシル化し、さらにエステル化することにより得られる。
The polyisoprene of the present invention obtained by the above reaction generally has the above-mentioned formula (ZZ-1), the above-mentioned formula (ZZ-2), the above-mentioned formula (ZZ-1-1) and the above-mentioned formula (ZZ-2-1) Y is an OPP group or a hydroxyl group. The OPP group is an OPP group derived from IPP or R-IPP. In addition, the OPP group is easily hydrolyzed, and the hydroxyl group is generated by the hydrolysis of the OPP group. Therefore, Y in the above formula (ZZ-1), the above formula (ZZ-2), the above formula (ZZ-1-1) and the above formula (ZZ-2-1) is usually an OPP group or a hydroxyl group .
In the polyisoprene in which Y in the above formula (ZZ-1) and the above formula (ZZ-2) is a formyl group, for example, Y in the above formula (ZZ-1) and the above formula (ZZ-2) is It is obtained by oxidizing the polyisoprene which is an OPP group.
Further, in the polyisoprene in which Y in the above formula (ZZ-1) and the above formula (ZZ-2) is a carboxy group, for example, Y in the above formula (ZZ-1) and the above formula (ZZ-2) is It is obtained by oxidizing the polyisoprene which is an OPP group.
Moreover, polyisoprene in which Y in the above formula (ZZ-1) and above formula (ZZ-2) is an alkoxy carboxy group, and Y in the above formula (ZZ-1) and above formula (ZZ-2) is an alkoxy Polyisoprene which is a carbonyl group is obtained, for example, by carboxylating polyisoprene in which Y in the above formula (ZZ-1) and above formula (ZZ-2) is an OPP group by the above method and further esterifying it. Be

上記天然ゴムラテックスの由来は、特に限定されず、例えば、パラゴムノキ(Hevea brasiliensis)、インドゴムノキ(Ficus elastica)、カシワバゴムノキ(Ficus lyrata)、ベンジャミンゴムノキ(Ficus benjamina)、インドボダイジュ(Ficus religiosa)、ベンガルボダイジュ(Ficus benghalensis)、チチタケ(Lactarius volemus)、ノゲシ(Sonchus oleracers L.)、セイヨウタンポポ(Taraxacum officinale)、ヒマワリ(Helianthus annuus)等が挙げられる。なかでも、生産されているゴムの分子量が大きい、ラテックス中に含まれるゴム分量が多いという理由から、パラゴムノキが好ましい。 The origin of the natural rubber latex is not particularly limited. For example, Hevea brasiliensis, Ficus elastica, Ficus lyrata, Benjamin gum (Ficus benjamina), Indo borage (Ficus religiosa), Bengal borage (Ficus benghalensis), Chichitake (Lactarius volemus), Nogeshi (Sonchus oleracers L.), Dandelion (Taraxacum officinale), sunflower (Helianthus annuus) etc. are mentioned. Among them, Hevea brasiliensis is preferable because the molecular weight of the produced rubber is large and the amount of rubber contained in the latex is large.

天然ゴムラテックスは、例えば、パラゴムノキの幹にナイフ等を用いて溝状に傷をつけて(タッピング)、切断された乳管から流出する天然ゴムラテックスを回収することにより得られる。 The natural rubber latex is obtained, for example, by scratching the stem of Hevea brasiliensis in a groove shape with a knife or the like (tapping) and recovering the natural rubber latex flowing out of the cut milk duct.

天然ゴムラテックスから分離した酵素、ゴム延長因子とは、例えば、天然ゴムラテックスを遠心分離することにより分離されたしょう液(Serum)や液低相(bottom fraction)やゴム相(rubber fraction)等が挙げられる。しょう液や液低相やゴム相には、上記酵素や上記ゴム延長因子等が含まれている。 Enzymes separated from natural rubber latex, rubber elongation factors, for example, are serum (Serum), liquid bottom phase (bottom fraction), rubber phase (rubber fraction), etc. which are separated by centrifuging natural rubber latex. It can be mentioned. The above-described enzymes, the above-mentioned rubber elongation factor, and the like are contained in the serum or liquid low phase or rubber phase.

(ゴム組成物)
本発明のゴム組成物は、本発明のイソプレンオリゴマー及び/又は本発明のポリイソプレンを含む。よって、本発明のゴム組成物は、低発熱性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性、破断時伸び、破断強度(特に、低発熱性、耐摩耗性)に優れている。なお、本発明のポリイソプレンは、ゴム成分として使用できる。
(Rubber composition)
The rubber composition of the present invention comprises the isoprene oligomer of the present invention and / or the polyisoprene of the present invention. Therefore, the rubber composition of the present invention is excellent in low heat buildup, wet grip performance, wear resistance, elongation at break, breaking strength (in particular, low heat buildup, wear resistance). The polyisoprene of the present invention can be used as a rubber component.

本発明のポリイソプレンの含有量は、ゴム成分100質量%中、好ましくは20質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは60質量%以上であり、100質量%であってもよい。 The content of the polyisoprene of the present invention is preferably 20% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, still more preferably 60% by mass or more, and may be 100% by mass in 100% by mass of the rubber component. .

本発明のポリイソプレン以外に使用できるゴム成分としては、例えば、イソプレンゴム(IR)、天然ゴム(NR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)等のジエン系ゴムが挙げられる。ゴム成分は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、NR、BR、SBRが好ましい。 Examples of rubber components that can be used other than the polyisoprene of the present invention include isoprene rubber (IR), natural rubber (NR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), styrene isoprene butadiene rubber (SIBR), chloroprene Mention may be made of diene rubbers such as rubber (CR) and acrylonitrile butadiene rubber (NBR). The rubber component may be used alone or in combination of two or more. Among them, NR, BR and SBR are preferable.

本発明のイソプレンオリゴマーをゴム組成物に配合する場合は、イソプレンオリゴマーとの相溶性が高いという理由から、ゴム成分として、NRを使用することが好ましい。本発明のイソプレンオリゴマーとNRを併用することにより、本発明のイソプレンオリゴマーを配合した効果がより好適に得られる。 When the isoprene oligomer of the present invention is blended in a rubber composition, it is preferable to use NR as the rubber component because the compatibility with the isoprene oligomer is high. By combining the isoprene oligomer of the present invention with NR, the effect of blending the isoprene oligomer of the present invention is more suitably obtained.

本発明のイソプレンオリゴマーをゴム組成物に配合する場合、ゴム成分100質量%中のNRの含有量は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは60質量%以上であり、100質量%であってもよい。 When the isoprene oligomer of the present invention is blended in a rubber composition, the content of NR in 100% by mass of the rubber component is preferably 20% by mass or more, more preferably 40% by mass or more, still more preferably 60% by mass or more It may be 100% by mass.

本発明のイソプレンオリゴマーの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上である。1質量部未満であると、イソプレンオリゴマーを配合したことにより得られる効果が充分に得られないおそれがある。また、上記イソプレンオリゴマーの含有量は、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下である。20質量部を超えると、強度が低下し、また耐摩耗性も低下するおそれがある。 The content of the isoprene oligomer of the present invention is preferably 1 part by mass or more, more preferably 2 parts by mass or more, with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If the amount is less than 1 part by mass, the effect obtained by blending the isoprene oligomer may not be sufficiently obtained. The content of the isoprene oligomer is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less. If it exceeds 20 parts by mass, the strength may be reduced, and the abrasion resistance may also be reduced.

本発明で使用できる充填剤としては、例えば、シリカ、カーボンブラック、クレー、炭酸カルシウム等が挙げられる。 As a filler which can be used by this invention, a silica, carbon black, clay, a calcium carbonate etc. are mentioned, for example.

本発明では、充填剤としてシリカを使用することが好ましい。シリカを配合することにより、本発明のイソプレンオリゴマー及び/又は本発明のポリイソプレンを配合することにより得られる効果が充分に得られる。シリカとしては特に限定されず、例えば、乾式法シリカ(無水ケイ酸)、湿式法シリカ(含水ケイ酸)等が挙げられるが、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。 In the present invention, it is preferred to use silica as the filler. By blending silica, the effects obtained by blending the isoprene oligomer of the present invention and / or the polyisoprene of the present invention are sufficiently obtained. The silica is not particularly limited, and examples thereof include dry method silica (anhydrous silicic acid), wet method silica (hydrous silicic acid) and the like, but wet method silica is preferable because it has many silanol groups.

また、本発明では、充填剤としてカーボンブラックを使用することも好ましい。この場合にも、本発明のイソプレンオリゴマー及び/又は本発明のポリイソプレンを配合することにより得られる効果が充分に得られる。 In the present invention, it is also preferable to use carbon black as a filler. Also in this case, the effects obtained by blending the isoprene oligomer of the present invention and / or the polyisoprene of the present invention can be sufficiently obtained.

本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、オイル等の軟化剤、ワックス、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合することができる。 In the rubber composition of the present invention, in addition to the above-mentioned components, compounding agents generally used for producing a rubber composition, for example, a silane coupling agent, zinc oxide, stearic acid, various antioxidants, softening of oil and the like Agents, waxes, vulcanizing agents such as sulfur, vulcanization accelerators and the like can be appropriately blended.

本発明のゴム組成物の製造方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、前記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなどのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法等により製造できる。 As a method for producing the rubber composition of the present invention, a known method can be used. For example, the above-mentioned components are kneaded using a rubber kneading apparatus such as an open roll or a Banbury mixer and then vulcanized. It can be manufactured.

本発明のゴム組成物は、タイヤの各部材(例えば、トレッド、サイドウォール、アンダートレッド、プライ、ブレーカー、カーカス)等に好適に使用できる。 The rubber composition of the present invention can be suitably used for each component (for example, tread, sidewall, undertread, ply, breaker, carcass) of a tire.

(空気入りタイヤ)
本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造できる。すなわち、ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤの各部材(例えば、トレッド、サイドウォール)の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成形機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造できる。
(Pneumatic tire)
The pneumatic tire of the present invention can be produced by the usual method using the above rubber composition. That is, the rubber composition is extruded at the unvulcanized stage according to the shape of each member (for example, tread, sidewall) of the tire, and is molded by a usual method on a tire molding machine. It bonds together with a member and forms an unvulcanized tire. The unvulcanized tire can be heated and pressurized in a vulcanizer to produce a tire.

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。 Although the present invention will be specifically described based on examples, the present invention is not limited to these.

(製造例1)
(3−R−3−butenyl diphosphate(上記式(Y)で表される化合物(R−IPP))の合成)
n−R−aldehydeを出発物質として合成した。n−R−aldehydeに、greenらの方法(M.B.Green,and W.J.Hickinbotton , J.Chem.Soc.,1957,3262)により、ギ酸中でジメチルアミンにより、α位にexomethlene基を導入した(下記(i)で表される化合物)。次に、水素化アルミニウムリチウムにより還元し、2−R−allylalcoholを得た(下記(ii)で表される化合物)。さらに、ピリジン中で塩化リンによりクロロ化し、2−R−allylcholorideを経て(下記(iii)で表される化合物)、グリニャール試薬を合成し、二酸化炭素を反応させてカルボン酸とした(下記(iv)で表される化合物)。次に、水素化アルミニウムリチウムにより還元し、アルコール体を得た(下記(v)で表される化合物)。次に、ピリジン中で、塩化トシルによりトシル化した(下記(vi)で表される化合物)。次に、アセトニトリル中で、リン酸トリメチルによりリン酸化を行い、目的生成物を得た(下記(vii)で表される化合物(上記式(Y)で表される化合物(R−IPP)))。各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、TLCおよび機器による分析(IR、NMR)を用いて行った。
なお、上記Rが、エチル基、プロピル基、ブチル基、フェニル基、メルカプト基、水酸基、アミノ基の場合について、上記式(Y)で表される化合物(R−IPP)を合成した。また、上記式(Y)中のRが、エチル基、プロピル基、ブチル基、フェニル基、メルカプト基、水酸基、アミノ基であるR−IPPを、以下においては、それぞれ、R−IPP−A、R−IPP−B、R−IPP−C、R−IPP−D、R−IPP−E、R−IPP−F、R−IPP−Gとも記載する。

Figure 2019090030
(Production Example 1)
(Synthesis of 3-R-3-butyldiphosphate (compound represented by the above formula (Y) (R-IPP))
n-R-aldehyde was synthesized as a starting material. In n-R-aldehyde, according to the method of Green et al. (M. B. Green, and W. J. Hickinbotton, J. Chem. Soc., 1957, 3262), dimethylamine in formic acid, the exomethylene group at the alpha position Were introduced (the compound represented by (i) below). Next, reduction with lithium aluminum hydride was performed to obtain 2-R-allylalcohol (a compound represented by (ii) below). Furthermore, chlorination was carried out with phosphorus chloride in pyridine, and via 2-R-allyloride (a compound represented by (iii) below), a Grignard reagent was synthesized and carbon dioxide was reacted to be a carboxylic acid (following (iv A compound represented by). Next, it was reduced with lithium aluminum hydride to obtain an alcohol (compound represented by (v) below). Next, it was tosylated with tosyl chloride in pyridine (compound represented by (vi) below). Next, the product is phosphorylated with trimethyl phosphate in acetonitrile to obtain the desired product (the compound represented by the following (vii) (the compound represented by the above formula (Y) (R-IPP)) . Confirmation of intermediates and final products in each synthesis step was performed using TLC and instrumental analysis (IR, NMR).
In addition, the compound (R-IPP) represented with the said Formula (Y) was synthesize | combined about the case where said R is an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a phenyl group, a mercapto group, a hydroxyl group, and an amino group. Further, R-IPP in which R in the above-mentioned formula (Y) is an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a phenyl group, a mercapto group, a hydroxyl group or an amino group is referred to below as R-IPP-A, It also describes R-IPP-B, R-IPP-C, R-IPP-D, R-IPP-E, R-IPP-F, and R-IPP-G.
Figure 2019090030

(実施例1)
(イソプレンオリゴマー(all−trans)の調製)
下記式(Z−1−1−1)で表されるイソプレン単位が全てトランス型に結合したイソプレンオリゴマーの調製を行った。

Figure 2019090030
Example 1
(Preparation of isoprene oligomer (all-trans))
Preparation of the isoprene oligomer which the isoprene unit represented by a following formula (Z-1-1-1) couple | bonded with trans type was performed.
Figure 2019090030

(形質転換体の調製)
まず、形質転換体の調製を行った。形質転換体の調製には、ヒト由来ゲラニルゲラニル二リン酸合成酵素が組み込まれたpET15b(pET15b/human−GGPS)を用いた。なお、pET15b/human−GGPSは、東北大学多元物質科学研究所の佐上博准教授より譲渡して頂いた。
pET15b/human−GGPSを用いてヒートショック法によってE.coli BL21 (DE3)を形質転換し、該形質転換体を50μg/mLのアンピシリンを含むLB寒天培地に塗布した後37℃で一晩培養し、形質転換株を選択した。
(Preparation of transformant)
First, transformants were prepared. For preparation of transformants, pET15b (pET15b / human-GGPS) into which human-derived geranylgeranyl diphosphate synthase had been incorporated was used. PET15b / human-GGPS was transferred from Associate Professor Hiroshi Sakami of Institute of Multi-Material Science, Tohoku University.
Heat shock method E. coli using pET15b / human-GGPS. E. coli BL21 (DE3) was transformed, and the transformant was coated on LB agar medium containing 50 μg / mL of ampicillin and cultured overnight at 37 ° C. to select transformants.

(プレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質の生産)
得られたE.coli BL21 (DE3)/pET15b/human−GGPS(野生型)を50μg/mLのアンピシリンを含む3mLのLB培地が入った試験管に接種し、37℃で5時間振盪培養した。得られた培養液のうち1mLを50μg/mLのアンピシリンを含むLB培地100mLが入った500mL三角フラスコに接種し、37℃で3時間振盪培養後、0.1mmol/LになるようにIPTGを添加し、30℃で18時間振盪培養した。該培養液を遠心分離し、湿菌体を取得した。上記で得られた湿菌体を超音波処理により破砕した後、遠心分離して得られた上清から、HisTrap(アマシャム社製)を用いてプレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質を精製した。精製した蛋白質は、SDS−PAGEにより精製を確認した。
(Production of a protein having prenyltransferase activity)
Obtained E. coli. E. coli BL21 (DE3) / pET15b / human-GGPS (wild-type) was inoculated into a test tube containing 3 mL of LB medium containing 50 μg / mL of ampicillin, and shake cultured at 37 ° C. for 5 hours. Inoculate 1 mL of the obtained culture solution into a 500 mL Erlenmeyer flask containing 100 mL of LB medium containing 50 μg / mL of ampicillin, shake culture at 37 ° C. for 3 hours, and add IPTG to 0.1 mmol / L. And shake cultured at 30 ° C. for 18 hours. The culture solution was centrifuged to obtain wet cells. The wet cells obtained above were disrupted by sonication, and then the supernatant obtained by centrifugation was purified using a HisTrap (manufactured by Amersham) using a protein having a prenyltransferase activity. The purified protein was confirmed to be purified by SDS-PAGE.

(イソプレンオリゴマーの調製)
精製した蛋白質を10mg、50mM Tris−HCl Buffer(pH7.5)、40mM 塩化マグネシウム、25mM 2−メルカプトエタノール、1mM 開始基質(ゲラニル二リン酸(GPP))、1mM イソペンテニル二リン酸(IPP)若しくは製造例1で調製した各R−IPPを含む反応液を調整し、37℃のwater bathで1時間反応させた。反応終了後、飽和食塩水100mlとペンタン500mlを加え、攪拌後、静置した。その後、上清(ペンタン層)をエバポレーションにより濃縮乾固した。その一部をNMRにより構造を確認し、イソプレンオリゴマーを得た。得られたイソプレンオリゴマーの詳細(式(Z−1−1−1)中のn、m、R)を、表1に示した。なお、式(Z−1−1−1)中のn、mは、使用した開始基質の情報と、TLCによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、式(Z−1−1−1)中のRは、NMR、TLC、GC−MSにより構造を同定した。
また、モノマーとして、IPP、R−IPP−A、R−IPP−B、R−IPP−C、R−IPP−D、R−IPP−E、R−IPP−F、R−IPP−Gを使用して得られたイソプレンオリゴマーを、それぞれ、イソプレンオリゴマー(t−control)、イソプレンオリゴマー(t−A)、イソプレンオリゴマー(t−B)、イソプレンオリゴマー(t−C)、イソプレンオリゴマー(t−D)、イソプレンオリゴマー(t−E)、イソプレンオリゴマー(t−F)、イソプレンオリゴマー(t−G)として以下の実験で使用した。また、イソプレンオリゴマー(t−E)、イソプレンオリゴマー(t−F)は、イソプレンオリゴマーa、イソプレンオリゴマーeとして、以下の実験でゴム組成物に配合した。
(Preparation of isoprene oligomer)
10 mg of purified protein, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 40 mM magnesium chloride, 25 mM 2-mercaptoethanol, 1 mM starting substrate (geranyl diphosphate (GPP)), 1 mM isopentenyl diphosphate (IPP) or The reaction solution containing each R-IPP prepared in Preparation Example 1 was prepared, and reacted at 37 ° C. water bath for 1 hour. After completion of the reaction, 100 ml of saturated brine and 500 ml of pentane were added, and after stirring, the mixture was allowed to stand. Thereafter, the supernatant (pentane layer) was concentrated to dryness by evaporation. The structure was partially confirmed by NMR to obtain an isoprene oligomer. The details (n, m, R in the formula (Z-1-1-1)) of the obtained isoprene oligomer are shown in Table 1. In addition, n and m in a formula (Z-1-1-1) were computed based on the information of the used starting substrate, and the isoprene chain length by TLC. Moreover, R in Formula (Z-1-1-1) identified the structure by NMR, TLC, and GC-MS.
In addition, IPP, R-IPP-A, R-IPP-B, R-IPP-C, R-IPP-D, R-IPP-E, R-IPP-F, and R-IPP-G are used as monomers. The isoprene oligomer obtained by this method is respectively obtained from isoprene oligomer (t-control), isoprene oligomer (t-A), isoprene oligomer (t-B), isoprene oligomer (t-C), isoprene oligomer (t-D) , Isoprene oligomer (t-E), isoprene oligomer (t-F), and isoprene oligomer (t-G) were used in the following experiments. Moreover, isoprene oligomer (t-E) and isoprene oligomer (t-F) were mix | blended with the rubber composition by the following experiments as isoprene oligomer a and isoprene oligomer e.

Figure 2019090030
Figure 2019090030

(各モノマーの相対活性)
IPP若しくは製造例1で調製した各R−IPP、及びゲラニル二リン酸(GPP)を用いて、以下の条件で反応を行い、GPPに対する各R−IPPの相対活性を、IPPの場合の活性を100として指数表示した。
精製した蛋白質を500ng、50mM Tris−HCl Buffer(pH7.5)、40mM 塩化マグネシウム、25mM 2−メルカプトエタノール、12.5μM GPP、50μM[1−14C]IPP若しくは製造例1で調製した各R−IPP、を含む反応液を調整し、37℃のwater bathで1時間反応させた。反応後、液体シンチレーションの値とTLCを定量することにより、各条件における活性を測定し、IPPの場合の活性を100として各R−IPPの相対活性を表2に示した。
また、上記(実施例1)(イソプレンオリゴマーの調製)と同様に、イソプレンオリゴマーを精製した。そして、得られたイソプレンオリゴマーの詳細(式(Z−1−1−1)中のn、m、R)を、表2に示した。なお、式(Z−1−1−1)中のn、mは、使用した開始基質の情報と、TLCによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、式(Z−1−1−1)中のRは、NMR、TLC、GC−MSにより構造を同定した。
(Relative activity of each monomer)
The reaction was carried out using each R-IPP prepared in IPP or Preparation Example 1 and geranyl diphosphate (GPP) under the following conditions, and the relative activity of each R-IPP against GPP was compared with the activity in the case of IPP. The index is displayed as 100.
500 ng of purified protein, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 40 mM magnesium chloride, 25 mM 2-mercaptoethanol, 12.5 μM GPP, 50 μM [1- 14 C] IPP or each R-prepared in Preparation Example 1 The reaction solution containing IPP was adjusted, and reacted at 37 ° C. water bath for 1 hour. After the reaction, the activity under each condition was measured by quantifying the value of liquid scintillation and TLC, and the relative activity of each R-IPP was shown in Table 2 with the activity for IPP as 100.
In addition, isoprene oligomer was purified in the same manner as the above (Example 1) (preparation of isoprene oligomer). And the detail (n, m, R in a formula (Z-1-1-1)) of the obtained isoprene oligomer was shown in Table 2. In addition, n and m in a formula (Z-1-1-1) were computed based on the information of the used starting substrate, and the isoprene chain length by TLC. Moreover, R in Formula (Z-1-1-1) identified the structure by NMR, TLC, and GC-MS.

Figure 2019090030
Figure 2019090030

表1、2の結果より、R−IPPを使用した場合であっても、IPPを使用した場合と同等の分子量のイソプレンオリゴマーが得られた。また、得られたイソプレンオリゴマーの主鎖が、使用したR−IPPに応じて変性されていることも確認できた。 From the results of Tables 1 and 2, even when R-IPP was used, an isoprene oligomer having the same molecular weight as when IPP was used was obtained. In addition, it was also confirmed that the main chain of the obtained isoprene oligomer was modified according to the R-IPP used.

(実施例2)
(ポリイソプレンの調製)
次に、上記式(Z−1−1−1)で表されるイソプレン単位が全てトランス型に結合したイソプレンオリゴマー(all−trans)を使用して、ポリイソプレンの調製を行った。
ラテックス成分を10μl、50mM Tris−HCl Buffer(pH7.5)、25mM 塩化マグネシウム、40mM 2−メルカプトエタノール、40mM フッ化カリウム、50μM イソプレンオリゴマー、1mM IPP若しくは製造例1で調製した各R−IPPを含む反応液を調整し、30℃のwater bathで3日間反応させた。反応後、GPCにより分子量を測定した。そして、測定した分子量と、使用した開始基質の情報を基に、開始基質であるGPPに付加したイソプレン単位数を算出した。結果を表3に示した。
(Example 2)
(Preparation of polyisoprene)
Next, polyisoprene was prepared using an isoprene oligomer (all-trans) in which all isoprene units represented by the above formula (Z-1-1-1) were bonded in a trans form.
10 μl of the latex component, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 25 mM magnesium chloride, 40 mM 2-mercaptoethanol, 40 mM potassium fluoride, 50 μM isoprene oligomer, 1 mM IPP or each R-IPP prepared in Preparation Example 1 The reaction solution was adjusted, and reacted at 30 ° C. water bath for 3 days. After the reaction, the molecular weight was measured by GPC. Then, based on the measured molecular weight and information of the starting substrate used, the number of isoprene units added to the starting substrate GPP was calculated. The results are shown in Table 3.

なお、ラテックス成分としては、パラゴムノキから得られたラテックスを超遠心分離することにより調製したしょう液を使用した。 As a latex component, a serum prepared by ultracentrifugation of a latex obtained from Hevea brasiliensis was used.

なお、イソプレンオリゴマーは、上記(イソプレンオリゴマーの調製)により調製したイソプレンオリゴマー(t−control)、イソプレンオリゴマー(t−A)、イソプレンオリゴマー(t−B)、イソプレンオリゴマー(t−C)、イソプレンオリゴマー(t−D)、イソプレンオリゴマー(t−E)、イソプレンオリゴマー(t−F)、イソプレンオリゴマー(t−G)を使用した。 The isoprene oligomer is isoprene oligomer (t-control), isoprene oligomer (t-A), isoprene oligomer (t-B), isoprene oligomer (t-C), isoprene oligomer prepared by the above (preparation of isoprene oligomer) (T-D), isoprene oligomer (t-E), isoprene oligomer (t-F), isoprene oligomer (t-G) were used.

Figure 2019090030
Figure 2019090030

表3の結果より、R−IPPを使用した場合であっても、IPPを使用した場合と同等の分子量のポリイソプレンが得られた。また、得られたポリイソプレンをNMR、TLC、GC−MSにより分析した結果、イソプレンオリゴマーの場合と同様に、使用したR−IPPに応じてポリイソプレンの主鎖が変性されていることも確認できた。 From the results in Table 3, even when R-IPP was used, polyisoprene having the same molecular weight as when IPP was used was obtained. Further, as a result of analyzing the obtained polyisoprene by NMR, TLC and GC-MS, it can be confirmed that the main chain of polyisoprene is modified according to the used R-IPP as in the case of isoprene oligomer. The

(実施例3)
(イソプレンオリゴマー(trans−cis)の調製)
下記式(Z−2−1−1)で表されるイソプレン単位がトランス−シス型に結合したイソプレンオリゴマーの調製を行った。

Figure 2019090030
(Example 3)
(Preparation of isoprene oligomer (trans-cis))
Preparation of the isoprene oligomer which the isoprene unit represented by following formula (Z-2-1-1) couple | bonded in the trans-cis form was performed.
Figure 2019090030

(形質転換体の調製)
まず、形質転換体の調製を行った。形質転換体の調製には、dsDNA templateとして、Micrococcus luteus B−P26由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素が組み込まれたpET22b(pET22b/MLU−UPS)を用いた。なお、pET22b/MLU−UPS は、東北大学多元物質科学研究所の古山種俊教授より譲渡して頂いた。
pET22b/MLU−UPSを用いてヒートショック法によってE.coli BL21 (DE3)を形質転換し、該形質転換体を50μg/mLのアンピシリンを含むLB寒天培地に塗布した後37℃で一晩培養し、形質転換株を選択した。
(Preparation of transformant)
First, transformants were prepared. For preparation of transformants, pET22b (pET22b / MLU-UPS) in which undecaprenyl diphosphate synthetase from Micrococcus luteus B-P26 was incorporated was used as a dsDNA template. In addition, pET22b / MLU-UPS was transferred from Prof. Terutoshi Tateyama, Research Institute for Advanced Materials Science, Tohoku University.
Heat shock method E. coli using pET 22b / MLU-UPS. E. coli BL21 (DE3) was transformed, and the transformant was coated on LB agar medium containing 50 μg / mL of ampicillin and cultured overnight at 37 ° C. to select transformants.

(プレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質の生産)
得られたE.coli BL21 (DE3)/pET22b/MLU−UPSを50μg/mLのアンピシリンを含む3mLのLB培地が入った試験管に接種し、37℃で5時間振盪培養した。得られた培養液のうち1mLを50μg/mLのアンピシリンを含むLB培地100mLが入った500mL三角フラスコに接種し、37℃で3時間振盪培養後、0.1mmol/LになるようにIPTGを添加し、30℃で18時間振盪培養した。該培養液を遠心分離し、湿菌体を取得した。上記で得られた湿菌体を超音波処理により破砕した後、遠心分離して得られた上清から、HisTrap(アマシャム社製)を用いてプレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質を精製した。精製した蛋白質は、SDS−PAGEにより精製を確認した。
(Production of a protein having prenyltransferase activity)
Obtained E. coli. E. coli BL21 (DE3) / pET22b / MLU-UPS was inoculated into a test tube containing 3 mL of LB medium containing 50 μg / mL of ampicillin, and shake cultured at 37 ° C. for 5 hours. Inoculate 1 mL of the obtained culture solution into a 500 mL Erlenmeyer flask containing 100 mL of LB medium containing 50 μg / mL of ampicillin, shake culture at 37 ° C. for 3 hours, and add IPTG to 0.1 mmol / L. And shake cultured at 30 ° C. for 18 hours. The culture solution was centrifuged to obtain wet cells. The wet cells obtained above were disrupted by sonication, and then the supernatant obtained by centrifugation was purified using a HisTrap (manufactured by Amersham) using a protein having a prenyltransferase activity. The purified protein was confirmed to be purified by SDS-PAGE.

(イソプレンオリゴマーの調製)
精製した蛋白質を10mg、50mM Tris−HCl Buffer(pH 7.5)、40mM 塩化マグネシウム、40mM Triton X−100、25mM 2−メルカプトエタノール、1mM 開始基質(ファルネシル二リン酸(FPP))、1mM IPP若しくは製造例1で調製した各R−IPPを含む反応液を調整し、37℃のwater bathで1時間反応させた。反応終了後、飽和食塩水100mlと1−ブタノール500mlを加え、攪拌後、静置した。その後、上清(1−ブタノール層)をエバポレーションにより濃縮乾固した。その一部をNMRにより構造を確認し、イソプレンオリゴマーを得た。得られたイソプレンオリゴマーの詳細(式(Z−2−1−1)中のn、m、R)を、表4に示した。なお、式(Z−2−1−1)中のn、mは、使用した開始基質の情報と、TLCによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、式(Z−2−1−1)中のRは、NMR、TLC、GC−MSにより構造を同定した。
また、モノマーとして、IPP、R−IPP−A、R−IPP−B、R−IPP−C、R−IPP−D、R−IPP−E、R−IPP−F、R−IPP−Gをそれぞれ使用して得られたイソプレンオリゴマーを、それぞれ、イソプレンオリゴマー(tc−control)、イソプレンオリゴマー(tc−A)、イソプレンオリゴマー(tc−B)、イソプレンオリゴマー(tc−C)、イソプレンオリゴマー(tc−D)、イソプレンオリゴマー(tc−E)、イソプレンオリゴマー(tc−F)、イソプレンオリゴマー(tc−G)として以下の実験で使用した。また、イソプレンオリゴマー(tc−E)は、イソプレンオリゴマーbとして、以下の実験でゴム組成物に配合した。更に、イソプレンオリゴマー(tc−A)、イソプレンオリゴマー(tc−B)、イソプレンオリゴマー(tc−C)、イソプレンオリゴマー(tc−D)、イソプレンオリゴマー(tc−E)、イソプレンオリゴマー(tc−F)、イソプレンオリゴマー(tc−G)を、イソプレンオリゴマーh、イソプレンオリゴマーi、イソプレンオリゴマーj、イソプレンオリゴマーk、イソプレンオリゴマーl、イソプレンオリゴマーm、イソプレンオリゴマーnとして、以下の実験でゴム組成物に配合した。
(Preparation of isoprene oligomer)
10 mg of purified protein, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 40 mM magnesium chloride, 40 mM Triton X-100, 25 mM 2-mercaptoethanol, 1 mM starting substrate (farnesyl diphosphate (FPP)), 1 mM IPP or The reaction solution containing each R-IPP prepared in Preparation Example 1 was prepared, and reacted at 37 ° C. water bath for 1 hour. After completion of the reaction, 100 ml of saturated saline and 500 ml of 1-butanol were added, and after stirring, the mixture was allowed to stand. Thereafter, the supernatant (1-butanol layer) was concentrated to dryness by evaporation. The structure was partially confirmed by NMR to obtain an isoprene oligomer. The details (n, m, R in formula (Z-2-1-1)) of the obtained isoprene oligomer are shown in Table 4. In the formula (Z-2-1-1), n and m were calculated based on the information on the starting substrate used and the isoprene chain length by TLC. Moreover, R in Formula (Z-2-1-1) identified the structure by NMR, TLC, and GC-MS.
As monomers, IPP, R-IPP-A, R-IPP-B, R-IPP-C, R-IPP-D, R-IPP-E, R-IPP-F, R-IPP-G, respectively Isoprene oligomers (tc-control), isoprene oligomers (tc-A), isoprene oligomers (tc-B), isoprene oligomers (tc-C), isoprene oligomers (tc-D) obtained by using ), Isoprene oligomer (tc-E), isoprene oligomer (tc-F), and isoprene oligomer (tc-G) in the following experiments. Moreover, isoprene oligomer (tc-E) was mix | blended with the rubber composition by the following experiments as isoprene oligomer b. Furthermore, isoprene oligomer (tc-A), isoprene oligomer (tc-B), isoprene oligomer (tc-C), isoprene oligomer (tc-D), isoprene oligomer (tc-E), isoprene oligomer (tc-F), An isoprene oligomer (tc-G) was blended into the rubber composition as an isoprene oligomer h, an isoprene oligomer i, an isoprene oligomer j, an isoprene oligomer k, an isoprene oligomer 1, an isoprene oligomer m, and an isoprene oligomer n in the following experiment.

Figure 2019090030
Figure 2019090030

(各モノマーの相対活性)
IPP若しくは製造例1で調製した各R−IPP、及びファルネシル二リン酸(FPP)を用いて、以下の条件で反応を行い、FPPに対する各R−IPPの相対活性を、IPPの場合の活性を100として指数表示した。
精製した蛋白質を500ng、50mM Tris−HCl Buffer(pH7.5)、40mM 塩化マグネシウム、40mM TritonX−100、25mM 2−メルカプトエタノール、12.5μM FPP、50μM[1−14C]IPP若しくは製造例1で調製した各R−IPP、を含む反応液を調整し、37℃のwater bathで1時間反応させた。反応後、液体シンチレーションの値とTLCを定量することにより、各条件における活性を測定し、IPPの場合の活性を100として各R−IPPの相対活性を表5に示した。
また、上記(実施例3)(イソプレンオリゴマーの調製)と同様に、イソプレンオリゴマーを精製した。そして、得られたイソプレンオリゴマーの詳細(式(Z−2−1−1)中のn、m、R)を、表5に示した。なお、式(Z−2−1−1)中のn、mは、使用した開始基質の情報と、TLCによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、式(Z−2−1−1)中のRは、NMR、TLC、GC−MSにより構造を同定した。
(Relative activity of each monomer)
The reaction is carried out using IPP or each R-IPP prepared in Preparation Example 1 and farnesyl diphosphate (FPP) under the following conditions, and the relative activity of each R-IPP against FPP is compared with the activity in the case of IPP. The index is displayed as 100.
500 ng of purified protein, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 40 mM magnesium chloride, 40 mM Triton X-100, 25 mM 2-mercaptoethanol, 12.5 μM FPP, 50 μM [1- 14 C] IPP or Preparation Example 1 The reaction liquid containing each prepared R-IPP was adjusted, and was made to react at 37 degreeC water bath for 1 hour. After the reaction, the activity under each condition was measured by quantifying the value of liquid scintillation and TLC, and the relative activity of each R-IPP was shown in Table 5 with the activity as IPP as 100.
Also, the isoprene oligomer was purified in the same manner as the above (Example 3) (preparation of isoprene oligomer). And the detail (n, m, R in a formula (Z-2-1-1)) of the obtained isoprene oligomer was shown in Table 5. In the formula (Z-2-1-1), n and m were calculated based on the information on the starting substrate used and the isoprene chain length by TLC. Moreover, R in Formula (Z-2-1-1) identified the structure by NMR, TLC, and GC-MS.

Figure 2019090030
Figure 2019090030

表4、5の結果より、R−IPPを使用した場合であっても、IPPを使用した場合と同等の分子量のイソプレンオリゴマーが得られた。また、得られたイソプレンオリゴマーの主鎖が、使用したR−IPPに応じて変性されていることも確認できた。 From the results of Tables 4 and 5, even when R-IPP was used, isoprene oligomers having the same molecular weight as when IPP was used were obtained. In addition, it was also confirmed that the main chain of the obtained isoprene oligomer was modified according to the R-IPP used.

(実施例4)
(ポリイソプレンの調製)
次に、上記式(Z−2−1−1)で表されるイソプレン単位がトランス−シス型に結合したイソプレンオリゴマー(trans−cis)を使用して、ポリイソプレンの調製を行った。
ラテックス成分を10μl、50mM Tris−HCl Buffer(pH7.5)、25mM 塩化マグネシウム、40mM 2−メルカプトエタノール、40mM フッ化カリウム、50μM イソプレンオリゴマー、1mM IPP若しくは製造例1で調製した各R−IPPを含む反応液を調整し、30℃のwater bathで3日間反応させた。反応後、GPCにより分子量を測定した。そして、測定した分子量と、使用した開始基質の情報を基に、開始基質であるFPPに付加したイソプレン単位数を算出した。結果を表6に示した。
(Example 4)
(Preparation of polyisoprene)
Next, preparation of polyisoprene was performed using the isoprene oligomer (trans-cis) which the isoprene unit represented by said Formula (Z-2-1-1) couple | bonded in the trans-cis form.
10 μl of the latex component, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 25 mM magnesium chloride, 40 mM 2-mercaptoethanol, 40 mM potassium fluoride, 50 μM isoprene oligomer, 1 mM IPP or each R-IPP prepared in Preparation Example 1 The reaction solution was adjusted, and reacted at 30 ° C. water bath for 3 days. After the reaction, the molecular weight was measured by GPC. Then, based on the measured molecular weight and the information on the used starting substrate, the number of isoprene units added to the starting substrate FPP was calculated. The results are shown in Table 6.

なお、ラテックス成分としては、パラゴムノキから得られたラテックスを超遠心分離することにより調製したしょう液を使用した。 As a latex component, a serum prepared by ultracentrifugation of a latex obtained from Hevea brasiliensis was used.

なお、イソプレンオリゴマーは、上記(イソプレンオリゴマーの調製)により調製したイソプレンオリゴマー(tc−control)、イソプレンオリゴマー(tc−A)、イソプレンオリゴマー(tc−B)、イソプレンオリゴマー(tc−C)、イソプレンオリゴマー(tc−D)、イソプレンオリゴマー(tc−E)、イソプレンオリゴマー(tc−F)、イソプレンオリゴマー(tc−G)を使用した。なお、イソプレンオリゴマー(tc−E)、イソプレンオリゴマー(tc−F)を使用して得られたポリイソプレンは、ポリイソプレンD、ポリイソプレンAとして、以下の実験でゴム組成物に配合した。更に、イソプレンオリゴマー(tc−A)、イソプレンオリゴマー(tc−B)、イソプレンオリゴマー(tc−C)、イソプレンオリゴマー(tc−D)、イソプレンオリゴマー(tc−E)、イソプレンオリゴマー(tc−F)、イソプレンオリゴマー(tc−G)を使用して得られたポリイソプレンは、ポリイソプレンI、ポリイソプレンJ、ポリイソプレンK、ポリイソプレンL、ポリイソプレンM、ポリイソプレンN、ポリイソプレンPとして、以下の実験でゴム組成物に配合した。 The isoprene oligomer is isoprene oligomer (tc-control), isoprene oligomer (tc-A), isoprene oligomer (tc-B), isoprene oligomer (tc-C), isoprene oligomer prepared by the above (preparation of isoprene oligomer) (Tc-D), isoprene oligomer (tc-E), isoprene oligomer (tc-F), and isoprene oligomer (tc-G) were used. In addition, the polyisoprene obtained by using an isoprene oligomer (tc-E) and an isoprene oligomer (tc-F) was mix | blended with the rubber composition by the following experiments as polyisoprene D and polyisoprene A. Furthermore, isoprene oligomer (tc-A), isoprene oligomer (tc-B), isoprene oligomer (tc-C), isoprene oligomer (tc-D), isoprene oligomer (tc-E), isoprene oligomer (tc-F), As polyisoprene I, polyisoprene J, polyisoprene K, polyisoprene L, polyisoprene M, polyisoprene N, polyisoprene P, the following experiments were carried out using the polyisoprene I obtained using isoprene oligomer (tc-G) Were blended into the rubber composition.

Figure 2019090030
Figure 2019090030

表6の結果より、R−IPPを使用した場合であっても、IPPを使用した場合と同等の分子量のポリイソプレンが得られた。また、得られたポリイソプレンをNMR、TLC、GC−MSにより分析した結果、イソプレンオリゴマーの場合と同様に、使用したR−IPPに応じてポリイソプレンの主鎖が変性されていることも確認できた。 From the results in Table 6, even when R-IPP was used, polyisoprene having the same molecular weight as when IPP was used was obtained. Further, as a result of analyzing the obtained polyisoprene by NMR, TLC and GC-MS, it can be confirmed that the main chain of polyisoprene is modified according to the used R-IPP as in the case of isoprene oligomer. The

(実施例5)
(イソプレンオリゴマー(all−trans)の調製)
下記式(Z−1−1−1)で表されるイソプレン単位が全てトランス型に結合したイソプレンオリゴマーの調製を行った。

Figure 2019090030
(Example 5)
(Preparation of isoprene oligomer (all-trans))
Preparation of the isoprene oligomer which the isoprene unit represented by a following formula (Z-1-1-1) couple | bonded with trans type was performed.
Figure 2019090030

(形質転換体の調製)
まず、形質転換体の調製を行った。形質転換体の調製には、Bacillus Sterarothermophilus由来ファルネシル二リン酸合成酵素が組み込まれたpET15b(pET15b/bacillus−FPS)を用いた。なお、pET15b/bacillus−FPSは、東北大学多元物質科学研究所の古山種俊教授より譲渡して頂いた。
pET15b/bacillus−FPSを用いてヒートショック法によってE.coli BL21 (DE3)を形質転換し、該形質転換体を50μg/mLのアンピシリンを含むLB寒天培地に塗布した後37℃で一晩培養し、形質転換株を選択した。
(Preparation of transformant)
First, transformants were prepared. For preparation of transformants, pET15b (pET15b / bacillus-FPS) in which farnesyl diphosphate synthase derived from Bacillus Sterarothermophilus was incorporated was used. In addition, pET15b / bacillus-FPS was transferred from Prof. Terutoshi Koyama of Institute of Multidisciplinary Research for Materials Science, Tohoku University.
E. coli by heat shock method using pET15b / bacillus-FPS. E. coli BL21 (DE3) was transformed, and the transformant was coated on LB agar medium containing 50 μg / mL of ampicillin and cultured overnight at 37 ° C. to select transformants.

(プレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質の生産)
得られたE.coli BL21 (DE3)/pET15b/bacillus−FPS(野生型)を50μg/mLのアンピシリンを含む3mLのLB培地が入った試験管に接種し、37℃で5時間振盪培養した。得られた培養液のうち1mLを50μg/mLのアンピシリンを含むLB培地100mLが入った500mL三角フラスコに接種し、37℃で3時間振盪培養後、0.1mmol/LになるようにIPTGを添加し、30℃で18時間振盪培養した。該培養液を遠心分離し、湿菌体を取得した。上記で得られた湿菌体を超音波処理により破砕した後、遠心分離して得られた上清から、HisTrap(アマシャム社製)を用いてプレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質を精製した。精製した蛋白質は、SDS−PAGEにより精製を確認した。
(Production of a protein having prenyltransferase activity)
Obtained E. coli. E. coli BL21 (DE3) / pET15b / bacillus-FPS (wild type) was inoculated into a test tube containing 3 mL of LB medium containing 50 μg / mL of ampicillin, and shake cultured at 37 ° C. for 5 hours. Inoculate 1 mL of the obtained culture solution into a 500 mL Erlenmeyer flask containing 100 mL of LB medium containing 50 μg / mL of ampicillin, shake culture at 37 ° C. for 3 hours, and add IPTG to 0.1 mmol / L. And shake cultured at 30 ° C. for 18 hours. The culture solution was centrifuged to obtain wet cells. The wet cells obtained above were disrupted by sonication, and then the supernatant obtained by centrifugation was purified using a HisTrap (manufactured by Amersham) using a protein having a prenyltransferase activity. The purified protein was confirmed to be purified by SDS-PAGE.

(イソプレンオリゴマーの調製)
精製した蛋白質を10mg、50mM Tris−HCl Buffer(pH7.5)、40mM 塩化マグネシウム、25mM 2−メルカプトエタノール、1mM 開始基質(ジメチルアリル二リン酸(DMAPP))、1mM イソペンテニル二リン酸(IPP)若しくは製造例1で調製した各R−IPPを含む反応液を調整し、37℃のwater bathで1時間反応させた。反応終了後、飽和食塩水100mlとペンタン500mlを加え、攪拌後、静置した。その後、上清(ペンタン層)をエバポレーションにより濃縮乾固した。その一部をNMRにより構造を確認し、イソプレンオリゴマーを得た。得られたイソプレンオリゴマーの詳細(式(Z−1−1−1)中のn、m、R)を、表7に示した。なお、式(Z−1−1−1)中のn、mは、使用した開始基質の情報と、TLCによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、式(Z−1−1−1)中のRは、NMR、TLC、GC−MSにより構造を同定した。
また、モノマーとして、IPP、R−IPP−A、R−IPP−B、R−IPP−C、R−IPP−D、R−IPP−E、R−IPP−F、R−IPP−Gを使用して得られたイソプレンオリゴマーを、それぞれ、イソプレンオリゴマー(t−control−1)、イソプレンオリゴマー(t−A−1)、イソプレンオリゴマー(t−B−1)、イソプレンオリゴマー(t−C−1)、イソプレンオリゴマー(t−D−1)、イソプレンオリゴマー(t−E−1)、イソプレンオリゴマー(t−F−1)、イソプレンオリゴマー(t−G−1)として以下の実験で使用した。
(Preparation of isoprene oligomer)
10 mg of purified protein, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 40 mM magnesium chloride, 25 mM 2-mercaptoethanol, 1 mM starting substrate (dimethylallyl diphosphate (DMAPP)), 1 mM isopentenyl diphosphate (IPP) Alternatively, a reaction solution containing each R-IPP prepared in Preparation Example 1 was prepared, and reacted at 37 ° C. water bath for 1 hour. After completion of the reaction, 100 ml of saturated brine and 500 ml of pentane were added, and after stirring, the mixture was allowed to stand. Thereafter, the supernatant (pentane layer) was concentrated to dryness by evaporation. The structure was partially confirmed by NMR to obtain an isoprene oligomer. The details (n, m, R in the formula (Z-1-1-1)) of the obtained isoprene oligomer are shown in Table 7. In addition, n and m in a formula (Z-1-1-1) were computed based on the information of the used starting substrate, and the isoprene chain length by TLC. Moreover, R in Formula (Z-1-1-1) identified the structure by NMR, TLC, and GC-MS.
In addition, IPP, R-IPP-A, R-IPP-B, R-IPP-C, R-IPP-D, R-IPP-E, R-IPP-F, and R-IPP-G are used as monomers. The isoprene oligomer obtained by this method is respectively obtained from isoprene oligomer (t-control-1), isoprene oligomer (t-A-1), isoprene oligomer (t-B-1), and isoprene oligomer (t-C-1). , Isoprene oligomer (t-D-1), isoprene oligomer (t-E-1), isoprene oligomer (t-F-1), and isoprene oligomer (t-G-1) in the following experiments.

Figure 2019090030
Figure 2019090030

(各モノマーの相対活性)
IPP若しくは製造例1で調製した各R−IPP、及びジメチル二リン酸(DMAPP)を用いて、以下の条件で反応を行い、DMAPPに対する各R−IPPの相対活性を、IPPの場合の活性を100として指数表示した。
精製した蛋白質を500ng、50mM Tris−HCl Buffer(pH7.5)、40mM 塩化マグネシウム、25mM 2−メルカプトエタノール、12.5μM DMAPP、50μM[1−14C]IPP若しくは製造例1で調製した各R−IPP、を含む反応液を調整し、37℃のwater bathで1時間反応させた。反応後、液体シンチレーションの値とTLCを定量することにより、各条件における活性を測定し、IPPの場合の活性を100として各R−IPPの相対活性を表8に示した。
また、上記(実施例5)(イソプレンオリゴマーの調製)と同様に、イソプレンオリゴマーを精製した。そして、得られたイソプレンオリゴマーの詳細(式(Z−1−1−1)中のn、m、R)を、表8に示した。なお、式(Z−1−1−1)中のn、mは、使用した開始基質の情報と、TLCによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、式(Z−1−1−1)中のRは、NMR、TLC、GC−MSにより構造を同定した。
(Relative activity of each monomer)
The reaction was carried out using each R-IPP prepared in IPP or Preparation Example 1 and dimethyl diphosphate (DMAPP) under the following conditions, and the relative activity of each R-IPP to DMAPP was compared to that of IPP. The index is displayed as 100.
500 ng of purified protein, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 40 mM magnesium chloride, 25 mM 2-mercaptoethanol, 12.5 μM DMAPP, 50 μM [1- 14 C] IPP or each R prepared in Preparation Example 1 The reaction solution containing IPP was adjusted, and reacted at 37 ° C. water bath for 1 hour. After the reaction, the activity under each condition was measured by quantifying the value of liquid scintillation and TLC, and the relative activity of each R-IPP was shown in Table 8 with the activity as IPP as 100.
Also, the isoprene oligomer was purified in the same manner as the above (Example 5) (Preparation of isoprene oligomer). And the detail (n, m, R in a formula (Z-1-1-1)) of the obtained isoprene oligomer was shown in Table 8. In addition, n and m in a formula (Z-1-1-1) were computed based on the information of the used starting substrate, and the isoprene chain length by TLC. Moreover, R in Formula (Z-1-1-1) identified the structure by NMR, TLC, and GC-MS.

Figure 2019090030
Figure 2019090030

表7、8の結果より、R−IPPを使用した場合であっても、IPPを使用した場合と同等の分子量のイソプレンオリゴマーが得られた。また、得られたイソプレンオリゴマーの主鎖が、使用したR−IPPに応じて変性されていることも確認できた。 From the results of Tables 7 and 8, even when R-IPP was used, isoprene oligomers having the same molecular weight as when IPP was used were obtained. In addition, it was also confirmed that the main chain of the obtained isoprene oligomer was modified according to the R-IPP used.

(実施例6)
(ポリイソプレンの調製)
次に、上記式(Z−1−1−1)で表されるイソプレン単位が全てトランス型に結合したイソプレンオリゴマー(all−trans)を使用して、ポリイソプレンの調製を行った。
ラテックス成分を10μl、50mM Tris−HCl Buffer(pH7.5)、25mM 塩化マグネシウム、40mM 2−メルカプトエタノール、40mM フッ化カリウム、50μM イソプレンオリゴマー、1mM IPP若しくは製造例1で調製した各R−IPPを含む反応液を調整し、30℃のwater bathで3日間反応させた。反応後、GPCにより分子量を測定した。そして、測定した分子量と、使用した開始基質の情報を基に、開始基質であるDMAPPに付加したイソプレン単位数を算出した。結果を表9に示した。
(Example 6)
(Preparation of polyisoprene)
Next, polyisoprene was prepared using an isoprene oligomer (all-trans) in which all isoprene units represented by the above formula (Z-1-1-1) were bonded in a trans form.
10 μl of the latex component, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 25 mM magnesium chloride, 40 mM 2-mercaptoethanol, 40 mM potassium fluoride, 50 μM isoprene oligomer, 1 mM IPP or each R-IPP prepared in Preparation Example 1 The reaction solution was adjusted, and reacted at 30 ° C. water bath for 3 days. After the reaction, the molecular weight was measured by GPC. Then, based on the measured molecular weight and information on the used starting substrate, the number of isoprene units added to the starting substrate DMAPP was calculated. The results are shown in Table 9.

なお、ラテックス成分としては、パラゴムノキから得られたラテックスを超遠心分離することにより調製したしょう液を使用した。 As a latex component, a serum prepared by ultracentrifugation of a latex obtained from Hevea brasiliensis was used.

なお、イソプレンオリゴマーは、上記(イソプレンオリゴマーの調製)により調製したイソプレンオリゴマー(t−control−1)、イソプレンオリゴマー(t−A−1)、イソプレンオリゴマー(t−B−1)、イソプレンオリゴマー(t−C−1)、イソプレンオリゴマー(t−D−1)、イソプレンオリゴマー(t−E−1)、イソプレンオリゴマー(t−F−1)、イソプレンオリゴマー(t−G−1)を使用した。 In addition, isoprene oligomers are isoprene oligomers (t-control-1), isoprene oligomers (t-A-1), isoprene oligomers (t-B-1), isoprene oligomers (t) prepared by the above (preparation of isoprene oligomers) -C-1), isoprene oligomer (t-D-1), isoprene oligomer (t-E-1), isoprene oligomer (t-F-1), isoprene oligomer (t-G-1) were used.

Figure 2019090030
Figure 2019090030

表9の結果より、R−IPPを使用した場合であっても、IPPを使用した場合と同等の分子量のポリイソプレンが得られた。また、得られたポリイソプレンをNMR、TLC、GC−MSにより分析した結果、イソプレンオリゴマーの場合と同様に、使用したR−IPPに応じてポリイソプレンの主鎖が変性されていることも確認できた。 From the results of Table 9, even when R-IPP was used, polyisoprene having the same molecular weight as when IPP was used was obtained. Further, as a result of analyzing the obtained polyisoprene by NMR, TLC and GC-MS, it can be confirmed that the main chain of polyisoprene is modified according to the used R-IPP as in the case of isoprene oligomer. The

(実施例7)
(イソプレンオリゴマー(trans−cis)の調製)
次に、アリル性二リン酸誘導体を使用して、下記式(Z−2−1−1)で表されるイソプレン単位がトランス−シス型に結合したイソプレンオリゴマーであって、主鎖部分に加えて、末端部分にも変性が施されたイソプレンオリゴマー(主鎖末端変性イソプレンオリゴマー)の調製を行った。

Figure 2019090030
(Example 7)
(Preparation of isoprene oligomer (trans-cis))
Next, using an allylic diphosphate derivative, it is an isoprene oligomer in which an isoprene unit represented by the following formula (Z-2-1-1) is bound in a trans-cis form, and is added to the main chain portion Then, an isoprene oligomer (main chain terminal modified isoprene oligomer) was also prepared in which the terminal portion was also modified.
Figure 2019090030

(アリル性二リン酸誘導体の調製)
まず、アリル性二リン酸誘導体の合成を行った。
(Preparation of allylic diphosphate derivative)
First, an allylic diphosphate derivative was synthesized.

(製造例2)
(8−metoxy−3,7−dimetyl−dodeca−(2E,6E)−dienyl diphosphate(上記式(B)で表される化合物)の合成)
ゲラニオールを出発物質として合成した。無水ジクロロメタン中でピリジンと無水酢酸を用いてアセチル化し、アセテート(下記(bi)で表される化合物)を得た(収率95%)。次に、エタノール中で8位の炭素にセレン酸化し、アルデヒド体(下記(bii)で表される化合物)を得た(収率24%)。次に水酸化カリウムを用いてアルカリ加水分解し、アルコール体(下記(biii)で表される化合物)を得た(収率38%)。次に無水ジクロロメタン中でイミダゾール、tert−ブチルジフェニルシリルクロライド(TBDPS)を用いて(下記(biv)で表される化合物)を得た(収率80%)。その後、無水エーテル中でブチルリチウムを反応させ、ブチルアルコール体(下記(bv)で表される化合物)を得た(収率73%)。次に無水テトラヒドラフラン中で水酸化ナトリウムでナトリウム塩にした後ヨウ化メチルを加え、Williamson合成により、エーテル体(下記(bvi)で表される化合物)を得た(収率95%)。次に無水テトラヒドラフラン中でテトラ−n−アンモニウムフルオリドを用いて脱離し、アルコール体(下記(bvii)で表される化合物)を得た(収率87%)。次に−40℃以下、無水ジクロロメタン溶媒中でN−クロロコハク酸イミドとジメチルスルフィドを用いて、一級水酸基を塩素置換し、塩化物(下記(bviii)で表わされる化合物)を得た(収率92%)。次に無水アセトニトリル中でトリス−テトラnブチルアンモニウム水素化リン酸塩を用いて二リン酸化し、目的物質である(下記(bix)で表わされる化合物(上記式(B)で表わされる化合物))を得た(収率26%)。
各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、TLCおよび機器による分析(IR、NMR)を用いて行った。

Figure 2019090030
(Production Example 2)
(Synthesis of 8-metoxy-3,7-dimetyl-dodeca- (2E, 6E) -dienyl diphosphate (compound represented by the above formula (B)))
Geraniol was synthesized as the starting material. Acetylation was carried out using anhydrous pyridine and acetic anhydride in anhydrous dichloromethane to obtain an acetate (compound represented by (bi) below) (yield: 95%). Next, selenium was oxidized to carbon at position 8 in ethanol to obtain an aldehyde (a compound represented by (bii) below) (yield: 24%). Next, alkaline hydrolysis was carried out using potassium hydroxide to obtain an alcohol form (compound represented by (biii) below) (yield: 38%). Then, imidazole, tert-butyl diphenyl silyl chloride (TBDPS) was used in anhydrous dichloromethane to obtain (compound represented by (biv) below) (yield: 80%). Thereafter, butyl lithium was reacted in anhydrous ether to obtain a butyl alcohol (compound represented by (bv) below) (yield: 73%). Next, after making it sodium salt with sodium hydroxide in anhydrous tetrahydrafuran, methyl iodide was added, and the ether form (compound represented by the following (bvi)) was obtained by Williamson synthesis (yield 95%). Next, it was eliminated using anhydrous tetrahydrafuran with tetra-n-ammonium fluoride to obtain an alcohol form (compound represented by (bvii) below) (yield 87%). Next, the primary hydroxyl group was subjected to chlorine substitution using N-chlorosuccinimide and dimethyl sulfide in an anhydrous dichloromethane solvent at -40 ° C. or lower to obtain a chloride (compound represented by (bviii) below) (yield 92) %). Next, it is diphosphorylated using tris-tetra n-butyl ammonium hydride phosphate in anhydrous acetonitrile, and the target substance (the compound represented by (bix) below (the compound represented by the above formula (B))) (Yield 26%).
Confirmation of intermediates and final products in each synthesis step was performed using TLC and instrumental analysis (IR, NMR).
Figure 2019090030

(製造例3)
(8−hydroxy−3,7−dimetyl−dodeca−(2E,6E)−dienyl diphosphate(上記式(C)で表される化合物)の合成)
ゲラニオールを出発物質として合成した。無水ジクロロメタン中でピリジンと無水酢酸を用いてアセチル化し、アセテート(下記(ci)で表される化合物)を得た(収率97%)。次に、エタノール中で8位の炭素にセレン酸化し、アルデヒド体(下記(cii)で表される化合物)を得た(収率20%)。次に水酸化カリウムを用いてアルカリ加水分解し、アルコール体(下記(ciii)で表される化合物)を得た(収率42%)。次に無水ジクロロメタン中でイミダゾール、tert−ブチルジフェニルシリルクロライド(TBDPS)を用いて(下記(civ)で表される化合物)を得た(収率80%)。その後、無水エーテル中でブチルリチウムを反応させ、ブチルアルコール体を得た(収率62%)。次に無水テトラヒドラフラン中でテトラ−n−アンモニウムフルオリドを用いて脱離し、ジオール体(下記(cvi)で表される化合物)を得た(収率94%)。次に−40℃以下、無水ジクロロメタン溶媒中でN−クロロコハク酸イミドとジメチルスルフィドを用いて、一級水酸基を塩素置換し、塩化物(下記(cvii)で表わされる化合物)を得た(収率90%)。次に無水アセトニトリル中でトリス−テトラnブチルアンモニウム水素化リン酸塩を用いて二リン酸化し、目的物質である(下記(cviii)で表わされる化合物(上記式(C)で表わされる化合物))を得た(収率46%)。
各合成段階における中間体および最終生成物の確認は、TLCおよび機器による分析(IR、NMR)を用いて行った。

Figure 2019090030
(Production Example 3)
(Synthesis of 8-hydroxy-3,7-dimetyl-dodeca- (2E, 6E) -dienyl diphosphate (compound represented by the above formula (C)))
Geraniol was synthesized as the starting material. Acetylation was carried out using anhydrous pyridine and acetic anhydride in anhydrous dichloromethane to obtain an acetate (compound represented by (ci) below) (yield: 97%). Next, selenium was oxidized to carbon at position 8 in ethanol to obtain an aldehyde (compound represented by (cii) below) (yield: 20%). Next, alkaline hydrolysis was performed using potassium hydroxide to obtain an alcohol form (compound represented by (ciii) below) (yield: 42%). Then, imidazole, tert-butyldiphenylsilyl chloride (TBDPS) was used in anhydrous dichloromethane to obtain (compound represented by (civ) below) (yield: 80%). Thereafter, butyllithium was reacted in anhydrous ether to obtain a butyl alcohol (yield 62%). Next, it was eliminated using anhydrous tetrahydrafuran with tetra-n-ammonium fluoride to obtain a diol (compound represented by (cvi) below) (yield: 94%). Next, the primary hydroxyl group was subjected to chlorine substitution using N-chlorosuccinimide and dimethyl sulfide in an anhydrous dichloromethane solvent or less at −40 ° C. or less to obtain a chloride (a compound represented by (cvii) below) (yield 90 %). Next, it is diphosphorylated using tris-tetra n-butyl ammonium hydride phosphate in anhydrous acetonitrile, and the target substance (the compound represented by (cviii) below (the compound represented by the above formula (C))) (Yield 46%).
Confirmation of intermediates and final products in each synthesis step was performed using TLC and instrumental analysis (IR, NMR).
Figure 2019090030

(変異導入酵素の作製)
開始基質としてアリル性二リン酸誘導体を使用した場合、野生型のプレニルトランスフェラーゼ活性を有する酵素を使用しても反応を進行させ、イソプレンオリゴマーを調製できるが、反応効率の向上を図るため、アリル性二リン酸誘導体に対する酵素活性を向上させた変異型酵素の作製を行った。
試薬はStratagene社のQuickChange Site−Directed Mutagenesis Kitを用いた。目的の部位に変異を導入できるようにプライマーを設計した。なお、変異導入用プライマーは株式会社医学生物学研究所(製造元:IDT)より購入した。設計したプライマーは、以下に示すとおりである。
変異型酵素N77A作製用プライマー
センスプライマー 5’−act gaa gca tgg tct cgt cct aaa g−3’(配列番号1)
アンチセンスプライマー 5’−gag acc atg ctt cag ttg aaa atg c−3’(配列番号2)
変異型酵素L91D作製用プライマー
センスプライマー 5’−gat gaa aga tcc ggg tga ttt ttt aa−3’(配列番号3)
アンチセンスプライマー 5’−cac ccg gat ctt tca tca agt aat ta−3’(配列番号4)
(Preparation of mutagenizing enzyme)
When an allylic diphosphate derivative is used as a starting substrate, the reaction can be allowed to proceed even using an enzyme having wild-type prenyltransferase activity to prepare an isoprene oligomer. However, in order to improve the reaction efficiency, it is allylic. We produced mutant enzymes with improved enzyme activity for diphosphate derivatives.
The reagents used were Stratagene's QuickChange Site-Directed Mutagenesis Kit. The primers were designed to introduce a mutation at the target site. Primers for mutation introduction were purchased from Medical Biology Research Institute, Inc. (manufacturer: IDT). The designed primers are as shown below.
Primer sense primer for preparation of mutant type enzyme N77A 5'-act gaa gca tgg tct cgt cct aaa g-3 '(SEQ ID NO: 1)
Antisense primer 5'-gag acc atg ctt cag ttg aaa atg c-3 '(SEQ ID NO: 2)
Primer sense primer for preparation of mutant type enzyme L91D 5′-gaat aaa tcc ggg tga ttt ttt aa-3 ′ (SEQ ID NO: 3)
Antisense primer 5'-cac ccg gat ctt tca agt aat ta-3 '(SEQ ID NO: 4)

dsDNA templateはMicrococcus luteus B−P26由来ウンデカプレニル二リン酸合成酵素(以下、野生型酵素ともいう)が組み込まれたpET22b(pET22b/MLU−UPS)を用いた。なお、pET22b/MLU−UPSは、東北大学多元物質科学研究所の古山種俊教授より譲渡して頂いた。10x Pfu polymerase bufferを 2μl、dsDNA template 2−20ng、sense primer 50ng、antisense primer 50ng、2.5mM each dNTP 0.4μl、ddHO up to 20μl、Pfu polymerase (2.5U/μl) 0.4mlを混合し、PCR反応を行なった。PCR反応は、95℃ 30 secを1サイクル、95℃ 30 sec−55℃ 1 min−68℃ 8 minを15サイクル行った。PCR後、PCR反応液にDpn Iを0.4μl入れ、37℃ 1時間、Dpn I 処理を行なった。Dpn I処理液1−10μl を用いヒートショック法によってE.coli DH5αを形質転換し、該形質転換体を50μg/mLのアンピシリンを含むLB寒天培地に塗布した後37℃で一晩培養し、形質転換株を選択した。該形質転換体を50μg/mlのアンピシリンを含むLB培地で終夜培養し、得られた培養液からアルカリSDS法によりプラスミドを調製した。該プラスミドは、シークエンサーを用いて変異導入を確認した。 The dsDNA template used was pET22b (pET22b / MLU-UPS) into which undecaprenyl diphosphate synthetase derived from Micrococcus luteus B-P26 (hereinafter also referred to as a wild-type enzyme) was incorporated. In addition, pET22b / MLU-UPS was transferred from Prof. Furuyama Tanetoshi, Research Institute for Advanced Materials Science, Tohoku University. 2 μl of 10x Pfu polymerase buffer, 2-20 ng of dsDNA template, 50 ng of sense primer, 50 ng of antisense primer, 0.4 μl of 2.5 mM each dNTP, 20 μl of ddH 2 O, 0.4 ml of Pfu polymerase (2.5 U / μl) Mix and perform PCR reaction. The PCR reaction was carried out at 95 ° C. for 30 sec in one cycle and at 95 ° C. for 30 sec-55 ° C. for 1 min-68 ° C. for 8 min for 15 cycles. After PCR, 0.4 μl of Dpn I was added to the PCR reaction solution, and Dpn I treatment was performed at 37 ° C. for 1 hour. Heat shock method E. coli using 1-10 μl of Dpn I treatment solution. E. coli DH5α was transformed, and the transformant was coated on LB agar medium containing 50 μg / mL of ampicillin and cultured overnight at 37 ° C. to select transformants. The transformant was cultured overnight in LB medium containing 50 μg / ml of ampicillin, and a plasmid was prepared from the obtained culture medium by the alkaline SDS method. The plasmid was confirmed to be mutagenized using a sequencer.

(プレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質の生産)
得られたE.coli BL21 (DE3)/pET22b/MLU−UPS(野生型および変異型)を50μg/mLのアンピシリンを含む3mLのLB培地が入った試験管に接種し、37℃で5時間振盪培養した。得られた培養液のうち1mLを50μg/mLのアンピシリンを含むLB培地100mLが入った500mL三角フラスコに接種し、37℃で3時間振盪培養後、0.1mmol/LになるようにIPTG を添加し、30℃で18時間振盪培養した。該培養液を遠心分離し、湿菌体を取得した。上記で得られた湿菌体を超音波処理により破砕した後、遠心分離して得られた上清から、HisTrap(アマシャム社製)を用いてプレニルトランスフェラーゼ活性を有する蛋白質を精製した。精製した蛋白質は、SDS−PAGEにより精製を確認した。得られた変異型酵素N77A、変異型酵素L91Dのアミノ酸配列を配列表配列番号5、6に示す。
(Production of a protein having prenyltransferase activity)
Obtained E. coli. E. coli BL21 (DE3) / pET22b / MLU-UPS (wild type and mutant) were inoculated into a test tube containing 3 mL of LB medium containing 50 μg / mL of ampicillin, and shake cultured at 37 ° C. for 5 hours. Inoculate 1 mL of the obtained culture solution into a 500 mL Erlenmeyer flask containing 100 mL of LB medium containing 50 μg / mL of ampicillin, shake culture at 37 ° C. for 3 hours, and add IPTG to 0.1 mmol / L. And shake cultured at 30 ° C. for 18 hours. The culture solution was centrifuged to obtain wet cells. The wet cells obtained above were disrupted by sonication, and then the supernatant obtained by centrifugation was purified using a HisTrap (manufactured by Amersham) using a protein having a prenyltransferase activity. The purified protein was confirmed to be purified by SDS-PAGE. The amino acid sequences of the resulting mutant enzyme N77A and mutant enzyme L91D are shown in SEQ ID NOS: 5 and 6 of the Sequence Listing.

(イソプレンオリゴマーの調製)
精製した各蛋白質を10mg、50mM Tris−HCl Buffer(pH 7.5)、40mM 塩化マグネシウム、40mM Triton X−100、25mM 2−メルカプトエタノール、1mM 開始基質(ファルネシル二リン酸(FPP)又は製造例2、3で調製したアリル性二リン酸誘導体)、1mM IPP若しくは製造例1で調製した各R−IPPを含む反応液を調整し、37℃のwater bathで1時間反応させた。反応終了後、飽和食塩水100mlと1−ブタノール500mlを加え、攪拌後、静置した。その後、上清(1−ブタノール層)をエバポレーションにより濃縮乾固した。その一部をNMRにより構造を確認し、イソプレンオリゴマーを得た。得られたイソプレンオリゴマーの詳細(式(Z−2−1−1)中のn、m、R)を、表10に示した。なお、式(Z−2−1−1)中のn、mは、使用した開始基質の情報と、TLCによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、式(Z−2−1−1)中のRは、NMR、TLC、GC−MSにより構造を同定した。
また、酵素として変異型酵素N77A、開始基質として上記式(B)で表わされる化合物を使用し、モノマーとして、IPP、R−IPP−A、R−IPP−B、R−IPP−C、R−IPP−D、R−IPP−E、R−IPP−F、R−IPP−Gをそれぞれ使用して得られたイソプレンオリゴマーを、それぞれ、イソプレンオリゴマー(tc−control−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−A−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−B−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−C−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−D−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−E−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−F−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−G−AB)として以下の実験で使用した。
また、酵素として変異型酵素L91D、開始基質として上記式(B)で表わされる化合物を使用し、モノマーとして、IPP、R−IPP−A、R−IPP−B、R−IPP−C、R−IPP−D、R−IPP−E、R−IPP−F、R−IPP−Gをそれぞれ使用して得られたイソプレンオリゴマーを、それぞれ、イソプレンオリゴマー(tc−control−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−A−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−B−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−C−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−D−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−E−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−F−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−G−DB)として以下の実験で使用した。
また、酵素として変異型酵素N77A、開始基質として上記式(C)で表わされる化合物を使用し、モノマーとして、IPP、R−IPP−A、R−IPP−B、R−IPP−C、R−IPP−D、R−IPP−E、R−IPP−F、R−IPP−Gをそれぞれ使用して得られたイソプレンオリゴマーを、それぞれ、イソプレンオリゴマー(tc−control−AC)、イソプレンオリゴマー(tc−A−AC)、イソプレンオリゴマー(tc−B−AC)、イソプレンオリゴマー(tc−C−AC)、イソプレンオリゴマー(tc−D−AC)、イソプレンオリゴマー(tc−E−AC)、イソプレンオリゴマー(tc−F−AC)、イソプレンオリゴマー(tc−G−AC)として以下の実験で使用した。
また、酵素として変異型酵素L91D、開始基質として上記式(C)で表わされる化合物を使用し、モノマーとして、IPP、R−IPP−A、R−IPP−B、R−IPP−C、R−IPP−D、R−IPP−E、R−IPP−F、R−IPP−Gをそれぞれ使用して得られたイソプレンオリゴマーを、それぞれ、イソプレンオリゴマー(tc−control−DC)、イソプレンオリゴマー(tc−A−DC)、イソプレンオリゴマー(tc−B−DC)、イソプレンオリゴマー(tc−C−DC)、イソプレンオリゴマー(tc−D−DC)、イソプレンオリゴマー(tc−E−DC)、イソプレンオリゴマー(tc−F−DC)、イソプレンオリゴマー(tc−G−DC)として以下の実験で使用した。
なお、イソプレンオリゴマー(tc−E−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−F−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−E−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−F−DB)は、イソプレンオリゴマーc、イソプレンオリゴマーf、イソプレンオリゴマーd、イソプレンオリゴマーgとして、以下の実験でゴム組成物に配合した。
(Preparation of isoprene oligomer)
10 mg of each purified protein, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 40 mM magnesium chloride, 40 mM Triton X-100, 25 mM 2-mercaptoethanol, 1 mM starting substrate (farnesyl diphosphate (FPP) or Preparation Example 2 The reaction solution containing the allylic diphosphate derivative prepared in 3), 1 mM IPP, or each R-IPP prepared in Preparation Example 1 was prepared, and reacted at 37 ° C. water bath for 1 hour. After completion of the reaction, 100 ml of saturated saline and 500 ml of 1-butanol were added, and after stirring, the mixture was allowed to stand. Thereafter, the supernatant (1-butanol layer) was concentrated to dryness by evaporation. The structure was partially confirmed by NMR to obtain an isoprene oligomer. The details (n, m, R in the formula (Z-2-1-1)) of the obtained isoprene oligomer are shown in Table 10. In the formula (Z-2-1-1), n and m were calculated based on the information on the starting substrate used and the isoprene chain length by TLC. Moreover, R in Formula (Z-2-1-1) identified the structure by NMR, TLC, and GC-MS.
In addition, a mutant enzyme N77A as an enzyme, a compound represented by the above formula (B) as a starting substrate, and IPP, R-IPP-A, R-IPP-B, R-IPP-C, R- as a monomer are used. The isoprene oligomer obtained by using IPP-D, R-IPP-E, R-IPP-F, and R-IPP-G, respectively, was isoprene oligomer (tc-control-AB) and isoprene oligomer (tc-, respectively). A-AB), isoprene oligomer (tc-B-AB), isoprene oligomer (tc-C-AB), isoprene oligomer (tc-D-AB), isoprene oligomer (tc-E-AB), isoprene oligomer (tc- F-AB), used as an isoprene oligomer (tc-G-AB) in the following experiments.
In addition, a mutant enzyme L91D as an enzyme, a compound represented by the above formula (B) as a starting substrate, and IPP, R-IPP-A, R-IPP-B, R-IPP-C, R- as monomers are used. The isoprene oligomer obtained by using IPP-D, R-IPP-E, R-IPP-F, and R-IPP-G, respectively, is isoprene oligomer (tc-control-DB), isoprene oligomer (tc- A-DB), isoprene oligomer (tc-B-DB), isoprene oligomer (tc-C-DB), isoprene oligomer (tc-D-DB), isoprene oligomer (tc-E-DB), isoprene oligomer (tc- F-DB), used as an isoprene oligomer (tc-G-DB) in the following experiments.
In addition, a mutant enzyme N77A as an enzyme, a compound represented by the above formula (C) as a starting substrate, and IPP, R-IPP-A, R-IPP-B, R-IPP-C, R- as a monomer are used. The isoprene oligomer obtained by using IPP-D, R-IPP-E, R-IPP-F, and R-IPP-G, respectively, is isoprene oligomer (tc-control-AC), isoprene oligomer (tc- A-AC), isoprene oligomer (tc-B-AC), isoprene oligomer (tc-C-AC), isoprene oligomer (tc-D-AC), isoprene oligomer (tc-E-AC), isoprene oligomer (tc- F-AC), used as an isoprene oligomer (tc-G-AC) in the following experiments.
In addition, a mutant enzyme L91D as an enzyme, a compound represented by the above formula (C) as a starting substrate, and IPP, R-IPP-A, R-IPP-B, R-IPP-C, R- as a monomer are used. The isoprene oligomer obtained by using IPP-D, R-IPP-E, R-IPP-F, and R-IPP-G, respectively, is isoprene oligomer (tc-control-DC), isoprene oligomer (tc- A-DC), isoprene oligomer (tc-B-DC), isoprene oligomer (tc-C-DC), isoprene oligomer (tc-D-DC), isoprene oligomer (tc-E-DC), isoprene oligomer (tc- F-DC) and isoprene oligomer (tc-G-DC) were used in the following experiments.
In addition, isoprene oligomer (tc-E-AB), isoprene oligomer (tc-F-AB), isoprene oligomer (tc-E-DB), isoprene oligomer (tc-F-DB) are isoprene oligomer c, isoprene oligomer f The isoprene oligomer d and the isoprene oligomer g were blended in the rubber composition in the following experiment.

Figure 2019090030
Figure 2019090030

(各モノマーの相対活性)
IPP若しくは製造例1で調製した各R−IPP、及びファルネシル二リン酸(FPP)若しくは製造例2、3で調製したアリル性二リン酸誘導体を用いて、以下の条件で反応を行い、FPP、IPPを用いた場合に対する各アリル性二リン酸誘導体、各R−IPPを用いた場合の相対活性を、FPP、IPPの場合の活性を100として指数表示した。
精製した各蛋白質を500ng、50mM Tris−HCl Buffer(pH7.5)、40mM 塩化マグネシウム、40mM TritonX−100、25mM 2−メルカプトエタノール、12.5μM FPP若しくは製造例2、3で調製したアリル性二リン酸誘導体、50μM[1−14C]IPP若しくは製造例1で調製した各R−IPP、を含む反応液を調整し、37℃のwater bathで1時間反応させた。反応後、液体シンチレーションの値とTLCを定量することにより、各条件における活性を測定し、FPP、IPPの場合の活性を100として各アリル性二リン酸誘導体、各R−IPPを用いた場合の相対活性を表11に示した。
また、上記(実施例7)(イソプレンオリゴマーの調製)と同様に、イソプレンオリゴマーを精製した。そして、得られたイソプレンオリゴマーの詳細(式(Z−2−1−1)中のn、m、R)を、表11に示した。なお、式(Z−2−1−1)中のn、mは、使用した開始基質の情報と、TLCによるイソプレン鎖長を基に算出した。また、式(Z−2−1−1)中のRは、NMR、TLC、GC−MSにより構造を同定した。
(Relative activity of each monomer)
Using each R-IPP prepared in IPP or Preparation Example 1 and farnesyl diphosphate (FPP) or allylic diphosphate derivatives prepared in Preparation Examples 2 and 3, the reaction is carried out under the following conditions to obtain FPP, The relative activity in the case of using each allylic diphosphate derivative and the case of using each R-IPP with respect to the case of using IPP was indexed with the activity of FPP and IPP as 100.
500 ng of each purified protein, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 40 mM magnesium chloride, 40 mM Triton X-100, 25 mM 2-mercaptoethanol, 12.5 μM FPP or allylic diphosphate prepared according to Preparation Examples 2 and 3 A reaction solution containing an acid derivative, 50 μM [1- 14 C] IPP or each R-IPP prepared in Preparation Example 1 was prepared, and reacted at 37 ° C. water bath for 1 hour. After the reaction, the activity under each condition is measured by quantifying the value of liquid scintillation and TLC, and the activity for each of FPP and IPP is 100, and each allylic diphosphate derivative and each R-IPP are used. The relative activities are shown in Table 11.
Also, the isoprene oligomer was purified in the same manner as described above (Example 7) (preparation of isoprene oligomer). And the detail (n, m, R in a formula (Z-2-1-1)) of the obtained isoprene oligomer was shown in Table 11. In the formula (Z-2-1-1), n and m were calculated based on the information on the starting substrate used and the isoprene chain length by TLC. Moreover, R in Formula (Z-2-1-1) identified the structure by NMR, TLC, and GC-MS.

Figure 2019090030
Figure 2019090030

表10、11の結果より、R−IPP、アリル性二リン酸誘導体を使用した場合であっても、IPP、FPPを使用した場合と同等の分子量のイソプレンオリゴマーが得られた。また、得られたイソプレンオリゴマーが、使用したR−IPP、アリル性二リン酸誘導体に応じて変性されていることも確認できた。 From the results of Tables 10 and 11, even when R-IPP and allylic diphosphate derivatives were used, isoprene oligomers having the same molecular weight as when IPP and FPP were used were obtained. Further, it was also confirmed that the obtained isoprene oligomer was modified according to the R-IPP and allylic diphosphate derivative used.

(実施例8)
(ポリイソプレンの調製)
次に、アリル性二リン酸誘導体を使用して、上記式(Z−2−1−1)で表されるイソプレン単位がトランス−シス型に結合したイソプレンオリゴマーであって、主鎖部分に加えて、末端部分にも変性が施されたイソプレンオリゴマー(主鎖末端変性イソプレンオリゴマー)を使用して、ポリイソプレンの調製を行った。
ラテックス成分を10μl、50mM Tris−HCl Buffer(pH7.5)、25mM 塩化マグネシウム、40mM 2−メルカプトエタノール、40mM フッ化カリウム、50μM イソプレンオリゴマー、1mM IPP若しくは製造例1で調製した各R−IPPを含む反応液を調整し、30℃のwater bathで3日間反応させた。反応後、GPCにより分子量を測定した。そして、測定した分子量と、使用した開始基質の情報を基に、開始基質であるFPP若しくはアリル性二リン酸誘導体に付加したイソプレン単位数を算出した。結果を表12に示した。
(Example 8)
(Preparation of polyisoprene)
Next, an isoprene oligomer in which an isoprene unit represented by the above formula (Z-2-1-1) is bound in a trans-cis form using an allylic diphosphate derivative, is added to the main chain portion Polyisoprene was prepared using an isoprene oligomer (main chain terminal modified isoprene oligomer) in which the terminal portion was also modified.
10 μl of the latex component, 50 mM Tris-HCl buffer (pH 7.5), 25 mM magnesium chloride, 40 mM 2-mercaptoethanol, 40 mM potassium fluoride, 50 μM isoprene oligomer, 1 mM IPP or each R-IPP prepared in Preparation Example 1 The reaction solution was adjusted, and reacted at 30 ° C. water bath for 3 days. After the reaction, the molecular weight was measured by GPC. Then, based on the measured molecular weight and information on the used starting substrate, the number of isoprene units added to the starting substrate FPP or allylic diphosphate derivative was calculated. The results are shown in Table 12.

なお、ラテックス成分としては、パラゴムノキから得られたラテックスを超遠心分離することにより調製したしょう液を使用した。 As a latex component, a serum prepared by ultracentrifugation of a latex obtained from Hevea brasiliensis was used.

なお、イソプレンオリゴマーは、上記(イソプレンオリゴマーの調製)により調製したイソプレンオリゴマー(tc−control−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−A−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−B−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−C−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−D−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−E−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−F−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−G−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−control−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−A−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−B−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−C−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−D−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−E−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−F−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−G−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−control−AC)、イソプレンオリゴマー(tc−A−AC)、イソプレンオリゴマー(tc−B−AC)、イソプレンオリゴマー(tc−C−AC)、イソプレンオリゴマー(tc−D−AC)、イソプレンオリゴマー(tc−E−AC)、イソプレンオリゴマー(tc−F−AC)、イソプレンオリゴマー(tc−G−AC)、イソプレンオリゴマー(tc−control−DC)、イソプレンオリゴマー(tc−A−DC)、イソプレンオリゴマー(tc−B−DC)、イソプレンオリゴマー(tc−C−DC)、イソプレンオリゴマー(tc−D−DC)、イソプレンオリゴマー(tc−E−DC)、イソプレンオリゴマー(tc−F−DC)、イソプレンオリゴマー(tc−G−DC)を使用した。
なお、イソプレンオリゴマー(tc−E−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−F−AB)、イソプレンオリゴマー(tc−E−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−F−DB)、イソプレンオリゴマー(tc−E−AC)、イソプレンオリゴマー(tc−E−DC)を使用して得られたポリイソプレンは、ポリイソプレンE、ポリイソプレンB、ポリイソプレンF、ポリイソプレンC、ポリイソプレンG、ポリイソプレンHとして、以下の実験でゴム組成物に配合した。
The isoprene oligomer may be selected from isoprene oligomer (tc-control-AB), isoprene oligomer (tc-A-AB), isoprene oligomer (tc-B-AB), isoprene oligomer (tc) prepared by the above (preparation of isoprene oligomer). -C-AB), isoprene oligomer (tc-D-AB), isoprene oligomer (tc-E-AB), isoprene oligomer (tc-F-AB), isoprene oligomer (tc-G-AB), isoprene oligomer (tc -Control-DB), isoprene oligomer (tc-A-DB), isoprene oligomer (tc-B-DB), isoprene oligomer (tc-C-DB), isoprene oligomer (tc-D-DB), isoprene oligomer (tc) -E-DB), iso Ren oligomers (tc-F-DB), isoprene oligomers (tc-G-DB), isoprene oligomers (tc-control-AC), isoprene oligomers (tc-A-AC), isoprene oligomers (tc-B-AC), Isoprene oligomer (tc-C-AC), isoprene oligomer (tc-D-AC), isoprene oligomer (tc-E-AC), isoprene oligomer (tc-F-AC), isoprene oligomer (tc-G-AC), Isoprene oligomer (tc-control-DC), isoprene oligomer (tc-A-DC), isoprene oligomer (tc-B-DC), isoprene oligomer (tc-C-DC), isoprene oligomer (tc-D-DC), Isoprene oligomer (tc-E-DC), isopropyl Emissions oligomer (tc-F-DC), isoprene was used oligomer (tc-G-DC).
In addition, isoprene oligomer (tc-E-AB), isoprene oligomer (tc-F-AB), isoprene oligomer (tc-E-DB), isoprene oligomer (tc-F-DB), isoprene oligomer (tc-E-AC) And polyisoprene E obtained by using isoprene oligomer (tc-E-DC) as polyisoprene E, polyisoprene B, polyisoprene F, polyisoprene C, polyisoprene G, and polyisoprene H, the following experiments Were blended into the rubber composition.

Figure 2019090030
Figure 2019090030

表12の結果より、R−IPP、主鎖末端変性イソプレンオリゴマーを使用した場合であっても、IPP、未変性イソプレンオリゴマーを使用した場合と同等の分子量のポリイソプレンが得られた。また、得られたポリイソプレンをNMR、TLC、GC−MSにより分析した結果、イソプレンオリゴマーの場合と同様に、使用したR−IPP、主鎖末端変性イソプレンオリゴマーに応じてポリイソプレンが変性されていることも確認できた。 From the results of Table 12, even when R-IPP and main chain terminal modified isoprene oligomers were used, polyisoprene having the same molecular weight as when IPP and unmodified isoprene oligomers were used was obtained. Further, as a result of analyzing the obtained polyisoprene by NMR, TLC and GC-MS, it is found that the polyisoprene is modified according to the R-IPP used and the main chain terminal modified isoprene oligomer as in the case of the isoprene oligomer. I also confirmed that.

なお、上記実施例で調製したイソプレンオリゴマー、ポリイソプレンの末端部(上記式(Z−1)、上記式(Z−2)、上記式(ZZ−1)、上記式(ZZ−2)等のYに相当)は、水酸基、又はOPP基であった。 The isoprene oligomer prepared in the above example, the terminal part of the polyisoprene (the above formula (Z-1), the above formula (Z-2), the above formula (ZZ-1), the above formula (ZZ-2), etc. (Equivalent to Y) was a hydroxyl group or an OPP group.

以下、実施例9〜41及び比較例1〜4で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
NR:TSR20
BR:JSR(株)製のBR01
カーボンブラック:三菱化学(株)製のダイヤブラック(N220)
イソプレンオリゴマーa〜n:上記実施例で得られたイソプレンオリゴマー
ポリイソプレンA〜P:上記実施例で得られたポリイソプレン
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛1号
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸
老化防止剤:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C(N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン)
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックワックス
硫黄:鶴見化学(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤NS:大内新興化学工業(株)製のノクセラ−NS(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド)
シリカ:日本シリカ工業(株)製のニップシールAQ(湿式シリカ)
シランカップリング剤:デグッサ社製のSi266(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
加硫促進剤DPG:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(N,N−ジフェニルグアニジン)
Hereinafter, various medicines used in Examples 9 to 41 and Comparative Examples 1 to 4 will be collectively described.
NR: TSR20
BR: BR01 manufactured by JSR Corporation
Carbon black: Diamond black (N220) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
Isoprene oligomers a to n: isoprene oligomer polyisoprenes A to P obtained in the above example: polyisoprene zinc obtained in the above example: zinc oxide No. 1 stearic acid manufactured by Mitsui Metal Mining Co., Ltd. stearic acid: NOF Stearic acid anti-aging agent manufactured by Kabushiki Kaisha: Noclac 6C (N- (1,3-dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine) manufactured by Ouchi Emerging Chemical Industry Co., Ltd.
Wax: Sunnock wax sulfur manufactured by Ouchi Emerging Chemical Industry Co., Ltd. Powder sulfur vulcanization accelerator NS manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd. NS: Noxella NS manufactured by Ouchi Emerging Chemical Industry Co., Ltd. (N-tert- Butyl-2-benzothiazylsulfenamide)
Silica: Nip seal AQ (wet silica) manufactured by Nippon Silica Kogyo Co., Ltd.
Silane coupling agent: Si266 (bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide) manufactured by Degussa
Vulcanization accelerator DPG: Noxceler D (N, N-diphenylguanidine) manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.

表13〜16に示す配合処方にしたがい、1.7Lバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をスチーム加硫プレスを用いて圧力80kgf/cmにて150℃で30分間加硫し、加硫ゴム組成物を得た。 According to the compounding prescription shown to Tables 13-16, materials other than sulfur and a vulcanization accelerator were knead | mixed using a 1.7 L Banbury mixer, and the kneaded material was obtained. Next, sulfur and a vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product, and the mixture was kneaded using an open roll to obtain an unvulcanized rubber composition. The obtained unvulcanized rubber composition was vulcanized at 150 ° C. for 30 minutes at a pressure of 80 kgf / cm 2 using a steam vulcanization press to obtain a vulcanized rubber composition.

得られた加硫ゴム組成物について下記の評価を行った。結果を表13〜16に示す。なお、表13の基準配合は比較例1、表14の基準配合は比較例2、表15の基準配合は比較例3、表16の基準配合は比較例4とした。 The following evaluation was performed about the obtained vulcanized rubber composition. The results are shown in Tables 13-16. The reference composition in Table 13 is Comparative Example 1; the reference composition in Table 14 is Comparative Example 2; the reference composition in Table 15 is Comparative Example 3; and the reference composition in Table 16 is Comparative Example 4.

(粘弾性試験)
(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、70℃、歪み2%時(初期伸度)の条件でtanδの測定を行ない、基準配合のtanδを100として指数表示した。指数が大きいほど発熱が大きいことを表す。指数が100以下のとき、耐発熱性(低発熱性)は向上したものとみなした。すなわち、指数が小さいほど低発熱性に優れることを示す。
(Viscoelastic test)
The tan δ was measured at 70 ° C. and a strain of 2% (initial elongation) at 70 ° C. using a viscometer manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd., and the tan δ of the standard composition was expressed as an index of 100. The larger the index, the greater the heat generation. The heat resistance (low heat buildup) was considered to be improved when the index was 100 or less. That is, the smaller the index, the better the low heat buildup.

(ランボーン摩耗試験)
(株)岩本製作所製のランボーン摩耗試験機を用いて、荷重3kg、スリップ率40%および砂量15g/分の条件で5分間摩耗試験を実施した。サンプルの形状は厚さ5mm、直径50mmとし、砥石は、粒度#80のGCタイプ砥粒を使用した。試験結果を、基準配合を100(基準)として指数化した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れ、指数が100を超えるとき耐摩耗性は向上したものとみなした。
(Rambone wear test)
A wear test was carried out for 5 minutes under the conditions of a load of 3 kg, a slip ratio of 40% and a sand amount of 15 g / min using a Lambourn wear tester manufactured by Iwamoto Manufacturing Co., Ltd. The shape of the sample was 5 mm in thickness and 50 mm in diameter, and the grindstone used was a GC type abrasive of grain size # 80. The test results were indexed as 100 (standard) for the standard formulation. The larger the index, the better the abrasion resistance, and when the index exceeded 100, the abrasion resistance was considered to be improved.

(引張試験)
JIS K6251「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じて、上記加硫ゴムシートからなる3号ダンベル型試験片を用いて引張試験を実施し、破断強度(TB)(MPa)、破断時伸び(EB)(%)を測定した。破断時伸びが480%未満では、大型タイヤに用いるとゴム欠けが発生しやすく、改良が必要である。また破断強度についても、低下するとタイヤの破壊原因となるため、材料の変更による低下を防ぐ必要がある。
(Tensile test)
A tensile test is carried out using a No. 3 dumbbell-shaped test piece consisting of the above-mentioned vulcanized rubber sheet according to JIS K6251 "Vulcanized rubber and thermoplastic rubber-Determination of tensile properties", and breaking strength (TB) (MPa) ) And elongation at break (EB) (%) were measured. If the elongation at break is less than 480%, rubber chipping tends to occur when it is used for a large tire, and improvement is necessary. In addition, since the breaking strength is also a cause of breakage of the tire when it is reduced, it is necessary to prevent the deterioration due to the change of material.

Figure 2019090030
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Figure 2019090030
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Figure 2019090030
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表13、15より、本発明のイソプレンオリゴマーを使用した実施例では、低発熱性、耐摩耗性、破断時伸びに優れていた。 From Tables 13 and 15, the examples using the isoprene oligomer of the present invention were excellent in low heat buildup, wear resistance and elongation at break.

表14、16より、本発明のポリイソプレンを使用した実施例では、低発熱性、耐摩耗性、破断強度に優れていた。 From Tables 14 and 16, the examples using the polyisoprene of the present invention were excellent in low heat buildup, wear resistance and breaking strength.

(配列表フリーテキスト)
配列番号1:変異型酵素N77A作製用センスプライマー
配列番号2:変異型酵素N77A作製用アンチセンスプライマー
配列番号3:変異型酵素L91D作製用センスプライマー
配列番号4:変異型酵素L91D作製用アンチセンスプライマー
配列番号5:変異型酵素N77Aのアミノ酸配列
配列番号6:変異型酵素L91Dのアミノ酸配列
(Sequence table free text)
SEQ ID NO: 1: sense primer for preparation of mutant enzyme N77A SEQ ID NO: 2: antisense primer for preparation of mutant enzyme N77A SEQ ID NO: 3: sense primer for preparation of mutant enzyme L91D SEQ ID NO 4: antisense primer for preparation of mutant enzyme L91D SEQ ID NO: 5: Amino acid sequence of mutant enzyme N77A SEQ ID NO: 6: amino acid sequence of mutant enzyme L91D

Claims (8)

下記式(Z−1)又は下記式(Z−2)で表されるイソプレンオリゴマーであって、下記式(Z−1)又は下記式(Z−2)中のv部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、他の原子又は原子団により置換されているイソプレンオリゴマー。
Figure 2019090030
(式(Z−1)中、nは1〜10の整数を表す。mは1〜30の整数を表す。Yは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はOPP基を表す。)
Figure 2019090030
(式(Z−2)中、nは1〜10の整数を表す。mは1〜30の整数を表す。Yは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はOPP基を表す。)
It is an isoprene oligomer represented by a following formula (Z-1) or a following formula (Z-2), Comprising: The atom or atom contained in v part in a following formula (Z-1) or a following formula (Z-2) An isoprene oligomer wherein at least one of the groups is replaced by another atom or group.
Figure 2019090030
(In the formula (Z-1), n represents an integer of 1 to 10. m represents an integer of 1 to 30. Y represents a hydroxyl group, a formyl group, a carboxy group, an alkoxycarboxy group, an alkoxycarbonyl group or an OPP group Represents
Figure 2019090030
(In the formula (Z-2), n represents an integer of 1 to 10. m represents an integer of 1 to 30. Y represents a hydroxyl group, a formyl group, a carboxy group, an alkoxy carboxy group, an alkoxy carbonyl group or an OPP group Represents
前記式(Z−1)又は前記式(Z−2)中のiv部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、他の原子又は原子団により置換されている請求項1記載のイソプレンオリゴマー。 The isoprene oligomer according to claim 1, wherein at least one atom or atomic group contained in the iv moiety in the formula (Z-1) or the formula (Z-2) is substituted by another atom or atomic group. 請求項1又は2に記載のイソプレンオリゴマーと、下記式(Y)で表される化合物及び/又はイソペンテニル二リン酸とから合成されて得られるポリイソプレン。
Figure 2019090030
(式(Y)中、Rはメチル基以外の基を表す。)
A polyisoprene obtained by being synthesized from the isoprene oligomer according to claim 1 and a compound represented by the following formula (Y) and / or isopentenyl diphosphate.
Figure 2019090030
(In formula (Y), R represents a group other than a methyl group.)
下記式(ZZ−1)又は下記式(ZZ−2)で表されるポリイソプレンであって、下記式(ZZ−1)又は下記式(ZZ−2)中のv部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、他の原子又は原子団により置換されているポリイソプレン。
Figure 2019090030
(式(ZZ−1)中、nは1〜10の整数を表す。qは30〜40000の整数を表す。Yは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はOPP基を表す。)
Figure 2019090030
(式(ZZ−2)中、nは1〜10の整数を表す。qは30〜40000の整数を表す。Yは、水酸基、ホルミル基、カルボキシ基、アルコキシカルボキシ基、アルコキシカルボニル基又はOPP基を表す。)
It is a polyisoprene represented by a following formula (ZZ-1) or a following formula (ZZ-2), and the atom or atom contained in v part in a following formula (ZZ-1) or a following formula (ZZ-2) Polyisoprene in which at least one of the groups is replaced by another atom or group.
Figure 2019090030
(In the formula (ZZ-1), n represents an integer of 1 to 10. q represents an integer of 30 to 40. Y represents a hydroxyl group, a formyl group, a carboxy group, an alkoxycarboxy group, an alkoxycarbonyl group or an OPP group Represents
Figure 2019090030
(In the formula (ZZ-2), n represents an integer of 1 to 10. q represents an integer of 30 to 40. Y represents a hydroxyl group, a formyl group, a carboxy group, an alkoxycarboxy group, an alkoxycarbonyl group or an OPP group Represents
前記式(ZZ−1)又は前記式(ZZ−2)中のiv部分に含まれる原子又は原子団の少なくとも1つが、他の原子又は原子団により置換されている請求項4記載のポリイソプレン。 The polyisoprene according to claim 4, wherein at least one atom or atomic group contained in the iv moiety in the formula (ZZ-1) or the formula (ZZ-2) is substituted by another atom or atomic group. 請求項1又は2に記載のイソプレンオリゴマーと、前記式(Y)で表される化合物及び/又はイソペンテニル二リン酸とから合成するポリイソプレンの製造方法。 The manufacturing method of the polyisoprene synthesize | combined from the isoprene oligomer of Claim 1 or 2, and the compound represented by said Formula (Y), and / or isopentenyl diphosphate. 請求項1又は2に記載のイソプレンオリゴマー及び/又は請求項3〜5のいずれかに記載のポリイソプレンを含むゴム組成物。 A rubber composition comprising the isoprene oligomer according to claim 1 and / or the polyisoprene according to any one of claims 3 to 5. 請求項7記載のゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤ。 A pneumatic tire produced using the rubber composition according to claim 7.
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