JP2563433B2 - 多糖類カルバメート誘導体 - Google Patents

多糖類カルバメート誘導体

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば光学分割を行う機能材料として極め
て有用な、新規な重合体に関する。詳細にはアルキル置
換フェニルカルバメート誘導体であり、セルロース又は
多糖類の同置換体である。
〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕
セルローストリフェニルカルバメートは光学分割用液
体クロマト重点剤として優れた分割能力を有することが
既に知られている(Y.Okamoto,M.Kawashima and K.Hata
da,J.Am.Chem.Soc.,106,5354'84)。
本発明者らは、セルローストリフェニルカルバメート
誘導体のその後の研究過程で、アルキル置換フェニルカ
ルバメート誘導体も容易に得やすく、光学分割用充填剤
として優れた不斉識別能力を持つことを見い出し、本発
明を完成した。
〔課題を解決するための手段〕
すなわち、本発明はセルロース又は多糖類のアルキル
置換フェニルカルバメートである。即ち、水酸基及びア
ミノ基のHの80%乃至100%が下記一般式で示される基
で置換された多糖類のアルキル置換フェニルカルバメー
ト誘導体に係るものである。
一般式は であり、R1〜R5のうち少なくともひとつはC3〜C8の枝分
れを有するアルキル基である。但し、多糖類がセルロー
スの場合は、R1〜R5のうち少なくともひとつはC4〜C8
直鎖アルキル基、又はC3〜C8の枝分かれを有するアルキ
ル基である。水酸基及びアミノ基の残り20〜0%は一般
には水素であるが、一部他の置換基、例えばC1〜C4のア
ルキル基等にすることもできる。
具体的には、下記一般式で示される繰返し構成単位よ
りなることを特徴とするセルロース系カルバメート誘導
体に係るものである。
(式中、Rの内80〜100%が、 であり、R1〜R5のうち少なくともひとつはC4〜C8の直鎖
アルキル基、又はC3〜C8の枝分れを有するアルキル基で
ある。) 該セルロース系カルバメート誘導体は、セルロースが
有する全水酸基の80〜100%がカルバメート結合を形成
しているものである。
さらに本発明は次の重合体も含む。
水酸基及びアミノ基のHの80%乃至100%が下記一般
式で示される基で置換された多糖類(但し、セルロース
を除く)のアルキル置換フェニルカルバメート誘導体。
(式中、R1〜R5のうち少なくともひとつはC3〜C8の枝分
れを有するアルキル基である。) 上記のアルキル置換フェニルカルバモイル基におい
て、枝分れを有するC3〜C8のアルキル基としては、イソ
プロピル基、t−ブチル基などが例示される。
本発明のセルロース系誘導体の重合度は、2〜1,00
0、好ましくは10〜500である。末端基は水素又は一般セ
ルロースにありうる末端基である。
本発明によるセルロースのアルキル置換フェニルカル
バメート誘導体の合成法としては、イソシアナートとア
ルコールからウレタンを生ずる通常の反応がそのまま適
用できる。
例えば、セルローストリス(アルキル置換フェニル)
カルバメートは、三級アミン等の塩基又はスズ化合物等
のルイス酸触媒存在下にアルキル置換フェニルイソシア
ナートとセルロースを反応させることによって得られ
る。又、イソシアナート基の合成は相当するアニリン誘
導体のアミノ基にホスゲンを作用させることにより容易
に得られる。
本発明における多糖とは、合成多糖、天然多糖及び天
然物変成多糖のいずれかを問わず、光学活性であればい
かなるものでも良いが、好ましくは結合様式の規則性の
高いものである。例示すれば、α−1,4−グルカン(ア
ミロース、アミロペクチン)、α−1,6−グルカン(デ
キストラン)、β−1,6−グルカン(プスツラン)、β
−1,3−グルカン(例えば、カードラン、シゾフィラン
等)、α−1,3−グルカン、β−1,2−グルカン(Crown
Gall多糖)、β−1,4−ガラクタン、β−1,4−マンナ
ン、α−1,6−マンナン、β−1,2−フラクタン(イヌリ
ン)、β−2,6−フラクタン(レバン)、β−1,4−キシ
ラン、β−1,3−キシラン、β−1,4−キトラン、β−1,
4−N−アセチルキトラン(キチン)、プルラン、アガ
ロース、アルギン酸等であり、アミロースを含有する澱
粉なども含まれる。特に好ましいものは高純度の多糖を
容易に得ることのできるアミロース、β−1,4−キトサ
ン、キチン、β−1,4−マンナン、β−1,4−キシラン、
イヌリン、カードラン等である。
これら多糖の数平均重合度(1分子中に含まれるピラ
ノース或いはフラノース環の平均数)は5以上、好まし
くは10以上であり、特に上限はないが500以下であるこ
とが取り扱いの容易さにおいて好ましい。
本発明の多糖のカルバメート誘導体をなすカルバモイ
ル基は前述の一般式で示され、対応する多糖が有する全
水酸基及びアミノ基のうち80%乃至100%が該カルバモ
イル基とウレタン結合を形成しているものである。
本発明に係るカルバメート誘導体の合成には通常のア
ルコールとイソシアナートからウレタンを生ずる反応を
そのまま適用できる。例えば、適当な溶媒中で三級アミ
ン等のルイス塩基、又は錫化合物等のルイス酸を触媒と
して、対応するイソシアナートと多糖を反応させること
により得ることができる。また、イソシアナートの合成
は、例えば、対応するアニリン誘導体のアミノ基にホス
ゲンを作用させることにより容易に得ることができる。
本発明の誘導体は、機能材料として極めて有用な物質
であり、とくに光学分割用充填剤として有用なものであ
る。
本発明のカルバメート誘導体を分離剤として、化合物
の混合物や光学異性体混合物を分離する目的に使用する
には、本発明重合体を充填したガスクロマトグラフィ
ー、液体クロマトグラフィー、薄層クロマトグラフィー
などのクロマトグラフィー法を用いるのが一般的である
が、この他、本発明重合体を含む膜を成形し、これで膜
分離を行うこともできる。
本発明のカルバメート誘導体を分離剤として液体クロ
マトグラフィー法に応用するには、その粉体としてカラ
ムに充填する方法が簡便である。本発明重合体を粉砕す
るかビーズ状にすることが好ましく、粒子は多孔質であ
ることがより好ましい。更に分離剤の耐圧能力の向上、
溶媒置換による膨潤、収縮の防止、理論段数の向上のた
めにカルバメート誘導体を担体に担持させることも好ま
しい。
粉体として用いる場合の粒子の大きさおよび担体の大
きさは使用するカラムの大きさによって異なるが、1μ
m〜1mmであり、好ましくは1μm〜300μmである。担
体は多孔質であることが好ましく、その平均孔径は10Å
〜100μmであり、好ましくは50Å〜50000Åである。担
体に担持させるカルバメート誘導体の量は担体に対して
1〜100重量%、好ましくは5〜50重量%である。
カルバメート誘導体を担体に担持させる方法は化学的
方法でも物理的方法でもよい。物理的方法としては、カ
ルバメート誘導体を可溶性の溶剤に溶解させ、担体と良
く混合し、減圧または加温下、気流により溶剤を留去さ
せる方法や、カルバメート誘導体を可溶性の溶剤に溶解
させ、担体と良く混合した後、カルバメート誘導体に対
し不溶性の溶剤に分離させることによって可溶性溶剤を
拡散させてしまう方法もある。この様にして得られた分
散剤は、加熱、溶媒の添加、洗浄などの適当な処理を行
うことによって、その分離能を改善することも可能であ
る。
用いる担体としては多孔質有機担体または多孔質無機
担体があり、好ましくは多孔質無機担体である。多孔質
有機担体として適当なものは、ポリスチレン、ポリアク
リルアミド、ポリアクリレート等からなる高分子物質が
挙げられる。多孔質無機担体として適当なものは、シリ
カ、アルミナ、マグネシア、ガラス、カオリン、酸化チ
タン、ケイ酸塩などであり、これらの表面に、カルバメ
ート誘導体との親和性を良くしたり、担体自身の表面の
特性を改質するために処理を施したものを用いても良
い。表面処理の方法としては有機シラン化合物によるシ
ラン化処理やプラズマ重合による表面処理方法等があ
る。
液体クロマトグラフィーあるいは薄層クロマトグラフ
ィーを行う場合の展開溶媒としてはカルバメート誘導体
を溶解またはこれと反応するものを除いて特に制約はな
い。カルバメート誘導体を化学的方法で担体に結合した
り、架橋により不溶化した場合にはこれと反応するもの
を除いて特に制約はない。
一方、薄層クロマトグラフィーを行う場合には、0.1
μm〜0.1mm程度の粒子からなる該分離剤と、必要であ
れば少量の結合剤より成る厚さ0.1mm〜100mmの層を支持
板上に形成すれば良い。
又、膜分離を行う場合には中空糸あるいはフィルムと
して用いる。
〔実 施 例〕
以下本発明を実施例によって詳述するが、本発明は、
これらの実施例に限定されるものではない。さらに上記
の分離効果を応用例に示す。
実施例 1 セルローストリス(4−t−ブチルフェニルカルバメ
ート)の合成を以下のようにした。
4−t−ブチルアニリンのイソシアナート化 四塩化炭素還流下、発煙硫酸を滴下させることにより
ホスゲンを発生させた。装置内が十分ホスゲンで置換さ
れたならば、4−t−ブチルアニリントルエン溶液(4
−t−ブチルアニリン6.00gをトルエン250mlに溶かした
もの)を滴下し、徐々に温度を上げ、トルエン還流下反
応させた。
常圧蒸留、減圧蒸留でトルエンを除いた。83.2℃/6.0
mmHgでイソシアナートを精製。
収 量 5.61g(79.6%) セルローストリス(4−t−ブチルフェニルカルバ
メート)の合成 セルロース0.58gをピリジン約80ml中100℃で1時間撹
拌し、ピリジン約30ml留去した後、4−t−ブチルフェ
ニルイソシアナート2.72gを加え100℃、19時間反応させ
た。
内容物をメタノールに注ぎ入れて沈澱させ、遠心分離
を行い、60℃、2時間恒温乾燥させた。
収 量 1.56g(67.5%) 実施例 2 アミローストリス(4−t−ブチルフェニルカルバメ
ート)の合成を以下のようにした。
アミロース0.51gをピリジン約75ml中100℃で2時間撹
拌し、ピリジン約30ml留去し、4−t−ブチルフェニル
イソシアナート2.89gを加え20時間反応させた。
内容物をメタノールに注ぎ入れ、沈澱させ、グラスフ
ィルターで濾過し、60℃、2時間恒温乾燥させた。
収 量 1.18g(55.7%) 以上の実施例1及び2の化合物は以下のように分析で
きた。
応用例1及び2 実施例1及び2で得た化合物を用いて各々以下のよう
に担持して充填剤を作り、さらに分離カラムを調製し
た。
充填剤 3−アミノプロピルトリエトキシシランで表面処理を
行った粒径7μm、孔径4000Åのシリカゲル(YRK25)
を用いた。セルロース及びアミローストリス(4−t−
ブチルフェニルカルバメート)約0.75gをテトラヒドロ
フラン100mlに溶かした。YRK25約3gに1回につきテトラ
ヒドロフラン溶液2.5ml程加え、よく振盪し、シリカゲ
ルを均一に湿らせた後、エヴァポレーション、真空乾燥
(60℃)を行った。この操作を繰り返して担持を行っ
た。
分離カラム で調製した充填剤をヘキサン−2−プロパノール
(90:10)で粒径分別し、長さ25cm、内径0.46cmのステ
ンレススチール製のカラムにスラリー充填法で充填し
た。得られた分離カラムを用いて表1に示した光学異性
体の混合物を分離した。分離条件と結果を表1に示す。
実施例 3 セルローストリス(4−n−ペンチルフェニルカルバ
メート)を以下のように合成した。
セルロース0.88gをピリジン40mlに懸濁して、4−n
−ペンチルフェニルイソシアネート4.5g(1.4当量)を
加え、24時間、100℃で反応させた。均一になった反応
溶液をメタノール400ml中に注ぎ込み、生成物を析出さ
せた。この生成物をグラスフィルターに集め、メタノー
ルで洗浄した後、60℃で2時間真空乾燥をした。
収 量 3.20g 収 率 80.8% 元素分析値 C 67.15% H 7.39% N 5.44% 計算値 C 69.11% H 7.60% N 5.76% 応用例 3 実施例3で得た化合物について以下のように光学分割
能の評価をした。
合成した多糖誘導体0.75gをテトラヒドロフラン15ml
に溶かし、これをシリカゲル(粒径10μm、孔径4000
Å、3−アミノプロピルトリエトキシシラン処理剤)2.
98gに担持した。この充填剤を長さ25cm、内径0.46cmの
カラムにスラリー法で充填した。以下応用例1と同様に
分離を行った。結果は表2に示す。
応用例 4 実施例1で得られたセルローストリス(4−t−ブチ
ルフェニルカルバメート)をシリカゲル(E.メルク社製
Lichrospher SI4000,10μm)に担持して充填剤を作
り、これをステンレスカラム(長さ25cm、内径0.46cm)
に充填し、下記構造式のニカルジピンを光学分割したと
ころ、α=1.21、Rs=1.29の効率の良い分割結果を得た
(展開溶媒;ヘキサン:IPA(90:10))。
実施例 4 4−イソプロピルアニリンのシソイアナート化 4−イソプロピルアニリン10.92gをトルエン250mlに
溶かした。四塩化炭素還流下、発煙硫酸を滴下させてホ
スゲンを発生させた。装置内が十分ホスゲンで置換され
たならば、4−イソプロピルアニリントルエン溶液を滴
下し、徐々に温度を上げてトルエン還流下反応させた。
常圧、減圧蒸留でトルエンを除いたイソシアナートは
70.5℃/2.5mmHgで減圧留去した。
収 量 13.97g(カスクロによる純度82.1%) セルローストリス(4−イソプロピルフェニルカルバメ
ート)の合成 セルロース0.73gをピリジン75ml中100℃、3時間撹拌
し、常圧でピリジンを約30ml程留去し、上記イソシアナ
ート3.96gを加え100℃、16時間反応させた。内容物をメ
タノールに注ぎ入れ、沈澱させ、濾過、恒温乾燥(50
℃、2時間)した。
収 量 2.33g(80.2%) C% H% N% 元素分析値 66.44 6.63 6.37 計算値 66.96 6.71 6.51 アミローストリス(4−イソプロピルフェニルカルバメ
ート)の合成 アミロースB0.73gをピリジン約70ml中で100℃、1時
間撹拌し、ピリジン約30mlを留去後、上記イソシアナー
ト3.62gを加え、100℃、18時間反応させた。内容物をメ
タノールに注ぎ込み、よく撹拌して濾過、恒温乾燥(50
℃、2時間)した。
収 量 2.48g(85.4%) C% H% N% 元素分析値 66.51 6.67 6.45 計算値 66.96 6.71 6.51 ▲〔α〕25 D▼=−59.2゜ 応用例 5 実施例4で得た化合物について以下のように光学分割
能の評価した。
担持及び充填(1) 担体としては表面処理済みのシリカゲル(4000−7,YR
K 25)を用いた。実施例4で得たセルローストリス(4
−イソプロピルフェニルカルバメート)0.77gをTHF約10
mlに溶かした。シリカゲル3.03gにTHF溶液を約2.5mlず
つ均一に湿らせ、エヴァポレーター、真空ラインを用い
て十分に乾燥させ、これを4回繰り返した。ヘキサン−
2−プロパノールで粒径分別を行い、内径0.46cm、長さ
25cmのステンレススチール製のカラムにスラリー充填し
た。
論理段数は3000である。
担持及び充填(2) 担体として3−アミノプロピルトリエトキシシランで
表面処理したシリカゲル(4000−7,YRK 25)3.04gを用
いた。THF12ml程に実施例4で得たアミローストリス
(4−イソプロピルフェニルカルバメート)0.77gを溶
かした。シリカゲルにTHF溶液を約3mlずつ均一に湿ら
せ、エヴァポレーター、真空ラインを用いて十分に乾燥
させ、これを4回繰り返した。ヘキサン−2−プロパノ
ールで粒径分別を行い、内径0.46、長さ25cmのステンレ
ススチール製のカラムにスラリー充填した。論理段数は
6600である。
上記(1)及び(2)で得られた充填剤を用いて、表
3及び表4に示すラセミ体の分離を行った。結果を表3
及び表4に示す。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水酸基及びアミノ基のHの80%乃至100%
    が下記一般式で示される基で置換された多糖類のアルキ
    ル置換フェニルカルバメート誘導体。 一般式は であり、R1〜R5のうち少なくともひとつはC3〜C8の枝分
    れを有するアルキル基である。但し、多糖類がセルロー
    スの場合は、R1〜R5のうち少なくともひとつはC4〜C8
    直鎖アルキル基、又はC3〜C8の枝分かれを有するアルキ
    ル基である。
  2. 【請求項2】下記一般式で示される繰返し構成単位より
    なることを特徴とするセルロース系カルバメート誘導
    体。 (式中、Rの内80〜100%が、 であり、R1〜R5のうち少なくともひとつはC4〜C8の直鎖
    アルキル基、又はC3〜C8の枝分れを有するアルキル基で
    ある。)
  3. 【請求項3】水酸基及びアミノ基のHの80%乃至100%
    が下記一般式で示される基で置換された多糖類(但し、
    セルロースを除く)のアルキル置換フェニルカルバメー
    ト誘導体。 (式中、R1〜R5のうち少なくともひとつはC3〜C8の枝分
    れを有するアルキル基である。)
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