JP3066467B2 - 重合性糖エステル - Google Patents

重合性糖エステル

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JP3066467B2 JP10098543A JP9854398A JP3066467B2 JP 3066467 B2 JP3066467 B2 JP 3066467B2 JP 10098543 A JP10098543 A JP 10098543A JP 9854398 A JP9854398 A JP 9854398A JP 3066467 B2 JP3066467 B2 JP 3066467B2
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優 北川
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Research Institute of Innovative Technology for Earth
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は6炭糖(ヘキソー
ス)の2位の水酸基に重合性置換基を配した重合性糖エ
ステルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】糖の分岐を有する高分子を合成するに
は、糖の特定の水酸基にいかに選択的に重合性の置換基
を導入できるかが問題となる。糖含有ポリマーとして
は、酵素合成により得られたスクロースアクリレートモ
ノマーを重合させることにより糖ベースの高分子が得ら
れることが報告されている。[Macromolecu
les,vol.24,p3462−3463(199
1)]。この場合、エステル化は糖の一級水酸基に生じ
ることが多く、たとえ2級水酸基のエステル体が得られ
ていても一級水酸基エステル体との混合物で得られてい
る。[JounalAmerican Chemica
l Society、vol.109,p3977−3
981(1987)、Jounal American
Chemical Society、vol.11
0,p584−589(1988)]。また、化学合成
で二級水酸基に重合性の置換基を導入した例としてはP
oly(D−glupyranose−3−o−oxy
methylstyrene)が挙げられるが、反応ス
テップが多く、また、その方法で合成に利用できる糖と
してはグルコースのみである[Macromolecu
les,vol.13,p234−239(198
0)]。我々はこれまでにヘキソースの骨格の6位の一
級水酸基に重合性置換基を導入した糖エステルについて
報告した(特開平9−14314)。一級水酸基を保
護せず2級水酸基のみを選択的にエステル化する合成に
関してはあまり知られておらず、従って、糖の二級水酸
基に重合性置換基を配した糖エステルの報告は少ない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、糖残基に対
して少なくとも3個の炭素鎖を介してビニル基が糖の二
級水酸基に結合した構造の重合性糖エステルを提供する
ことをその課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、糖の一級水酸基以
外の二級水酸基の選択的エステル化は放線菌等の微生物
由来のアルカリ性プロテアーゼをDMSOを含むDMF
中で用いることにより効率よく進行させることに成功
し、本発明を完成するに至った。即ち本発明によれば、
下記一般式(1)
【化1】 (式中、R1、R2、R3、R4は水酸基または水素を示
し、Xはアルキレン基を示す)で表される6炭糖誘導体
からなる重合性糖エステルが提供される。また、本発明
によれば、ジメチルスルホキシドを含むジメチルホルム
アミドからなる反応溶媒中において6炭糖と脂肪族ジカ
ルボン酸ジビニルとを、アルカリ性プロテアーゼの存在
下で反応させることを特徴とする前記重合性糖エステル
を製造する方法が提供される。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の重合性糖エステルは、加
水分解酵素の存在下、DMSO(ジメチルスルホキシ
ド)を含むDMF(ジメチルホルムアミド)からなる反
応溶媒中において、6炭糖と下記一般式(2)の脂肪族
ジカルボン酸ジビニルとを反応させることによって合成
することができる。 CH2=CHOOC−R−COOCH=CH2 (2) 前記式中、Rはアルキレン基を示し、その炭素数は1〜
12、好ましくは2〜8である。前記、脂肪族ジカルボ
ン酸ジエステルとしては、マロン酸、コハク酸、グルタ
ル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライ
ン酸、ゼバシン酸、ノナンジカルボン酸、ドデカンジカ
ルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸から誘導されるものを
挙げることができる。
【0006】本発明で反応原料として用いる6炭糖化合
物には、単糖、少糖、及び多等の加水分解生成物等の天
然糖及び合成糖が包含される。これらの糖化合物は、下
記一般式(3)で表すことができる。 S(OH)q (3) (式中、Sは還元糖または非還元糖の糖骨格を示し、q
はそれに結合する水酸基の数を示す) 単糖としては、グルコース、フラクトース、マンノー
ス、ガラクトース、アロース、リボース、キシロース、
リキソース等が挙げられる。少糖としては、マルトー
ス、トレハロース、セロビオース、ラクトース、ラフィ
ノース等が挙げられる。アグリコン部を有する非還元糖
としては、メチルグリコシド類、フェニルグリコシド、
あるいはアデノシン、チミジン等のヌクレオシドが挙げ
られる。
【0007】本発明で用いる加水分解酵素としては、従
来公知のもの、例えば、アルカリゲネス属由来のリパー
ゼ等の各種リパーゼや放線菌由来アルカリ性プロテアー
ゼ等の各種アルカリ性プロテアーゼであり、好ましくは
放線菌由来アルカリ性プロテアーゼを挙げることができ
る。本発明の酵素を用いて重合性糖エステルを製造する
場合、反応温度は10〜100℃、好ましくは30〜5
0℃で行われる。溶媒としてはジメチルホルムアミド
(DMF)とジメチルスルホキシド(DMSO)の混合
溶媒が挙げられる。その混合比率はDMF中のDMSO
含量で1〜99重量%であり、好ましくは10〜20重
量%である。反応溶媒中の糖化合物の濃度は1〜40重
量%、好ましくは10〜20重量%である。脂肪族ジカ
ルボン酸ジビニルエステルの使用割合は、糖化合物1当
量当たり、1〜10当量、好ましくは1〜5当量であ
る。また、酵素の使用割合は、反応溶媒に対して、0.
1〜20重量%、好ましくは0.1〜1重量%である。
糖としては、ガラクトース及びアロースの使用が好まし
い。糖化合物に対して脂肪族ジカルボン酸ジビニルエス
テルが反応する糖化合物の水酸基の位置は、2位の二級
水酸基である。
【0008】本発明の重合性糖エステルを製造する場
合、その糖の2位の二級水酸基に前記一般式(2)の脂
肪族ジカルボン酸ジビニルを選択的に導入するには、前
記した、その反応溶媒としてDMFとDMSOとの混合
溶媒を用いることが必要である。例え同じ酵素であって
もその基質特異性は使用する溶媒の種類によって変化す
る[Jounal American Chemica
l Society、vol.110,p5162−5
166(1988)]。従って、本発明の場合、加水分
解酵素とともに、DMFとDMSOとの混合溶媒を反応
溶媒として用いることにより、前記一般式(1)の重合
性糖エステルを選択的に得ることができる。
【0009】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。
【0010】実施例1 ガラクトース4.5g及びアジピン酸ジビニル38gを
含むDMF:DMSO(4:1)の混合溶媒100ml
に、放線菌由来のアルカリ性プロテアーゼ(東洋紡社
製)200mgを加えて懸濁した。この酵素反応液を3
5℃にて130rpmで7日間撹拌した。また、反応液
のTLC分析から生成物は一つであった。反応液を濾過
し酵素を除き、減圧下濃縮後シリカゲル(メルク製、K
iselgel−60)を充填したカラム(内径:5c
m、長さ50cm)に負荷し、クロロホルム:メタノー
ル(8:1)の混合溶媒で溶出し生成物を分離した。反
応液のHPLC分析(カラム:TOSOH Amide
−80、溶媒:アセトニトリル:水=3:1、示唆屈折
計検出)より約80%のガラクトースのガラクトースエ
ステルへの変換を確認し、ガラクトース−2−o−ビニ
ルアジペートを油状生成物として2.7g得た。IR
(KBr):1725cm−1(C=O),1650c
m−1(vinyl),13C−NMR(D2O):δ2
5.98,26.31,35.78,36.05(−C
2−),92.36(C−1α),97.34(C−
1β),73.96(C−2α),76.22(C−2
β),69.65(C−3α),73.74(C−3
β),72.02(C−4α),71.44(C−4
β),73.02(C−5α),77.97(C−5
β),63.73(C−6α),63.52(C−6
β),176.10,178.33(C=O),10
1.94,143.84(C=O)。元素分析の結果
は、理論値C14229 C:50.3% H:6.6
%、実測値 C:50.0% H:6.7%であった。
【0011】実施例2 アロース1.8g及びアジピン酸ジビニル14.4gを
含むDMF:DMSO(4:1)の混合溶媒40ml
に、放線菌由来のアルカリ性プロテアーゼ(東洋紡社
製)80mgを加えて懸濁した。この酵素反応液を35
℃にて130rpmで7日間撹拌した。また、反応液の
TLC分析から生成物は一つであった。以後、実施例1
と同様な操作を行い、約90%のアロースのアロースエ
ステルへの変換を確認し、アロース−2−o−ビニルア
ジペートを油状生成物として1.54g得た。IR(K
Br):1725cm−1(C=O),1650cm−
1(vinyl),13C−NMR(D2O):δ25.
97,26.29,35.81,36.06(−CH2
−),94.16(C−1α),96.46(C−1
β),75.68(C−2α),76.87(C−2
β),71.79(C−3α),73.51(C−3
β),68.10(C−4α,4β),69.07(C
−5α),76.30(C−5β),63.27(C−
6α),63.47(C−6β),176.13,17
8.45(C=O),101.94,143.81(C
=O)。元素分析の結果は、理論値C14229・1/
2CH3OH C:49.7% H:6.9%、実測値
C:49.5% H:6.6%であった。
【0012】
【発明の効果】本発明の糖エステルは、糖分子中の二級
水酸基に炭素鎖を介してビニル基を結合させた構造のも
ので、糖の機能を有すると共に、ビニル基による重合性
を有するものである。本発明の得られた糖エステルは、
そのビニル基の重合性を利用して、その単独重合体や共
重合体を得るための重合性モノマーとして利用すること
ができる。また、その糖エステルから得られる単独重合
体や共重合体は、その分子鎖に糖が還元糖の形で多数結
合した構造を有することから、その還元末端にアミノ基
を有するペプチドや核酸等を結合させることもでき、さ
らに、主鎖が生分解性を有しているポリビニルアルコー
ルであることにより、生分解性ポリマーとして、高分子
分野やメディカル分野で用いられる機能性材料として有
利に適用される。
フロントページの続き (72)発明者 北川 優 東京都港区西新橋2−8−11 第7東洋 海事ビル8階 財団法人地球環境産業技 術研究機構 CO2固定化等プロジェク ト室内 (72)発明者 常盤 豊 茨城県つくば市東1丁目1番3 工業技 術院生命工学工業技術研究所内 審査官 中木 亜希 (56)参考文献 特開 平9−143194(JP,A) Macromolecules,Vo l.13,No.2(March−Apr il 1980)p.234−239 J.Am.Chem.Soc.,Vo l.109(1987)p.3977−3981 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07H 13/02 - 13/06 C12P 19/02 CAPLUS(STN) REGISTRY(STN)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1) 【化1】 (式中、R1、R2、R3、R4は水酸基または水素を示
    し、Xはアルキレン基を示す)で表される6炭糖誘導体
    からなる重合性糖エステル。
  2. 【請求項2】 ジメチルスルホキシドを含むジメチルホ
    ルムアミドからなる反応溶媒中において6炭糖と脂肪族
    ジカルボン酸ジビニルとを、アルカリ性プロテアーゼの
    存在下で反応させることを特徴とする請求項1記載の重
    合性糖エステルを製造する方法。
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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J.Am.Chem.Soc.,Vol.109(1987)p.3977−3981
Macromolecules,Vol.13,No.2(March−April 1980)p.234−239

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