JP5294169B2 - 多糖誘導体及びそれを含有する光学異性体用分離剤 - Google Patents

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Description

本発明は光学異性体の分離に有用な多糖誘導体及びそれを含有する光学異性体用分離剤に関する。
多糖が有する水酸基やアミノ基を種々の置換基で修飾してなる多糖誘導体は、クロマトグラフィーのキラル固定相として高い光学分割能を有することが知られており、これまでに多くの種類の多糖誘導体が合成されている。
このような光学異性体用分離剤に有用な多糖誘導体としては、例えば、多糖のエステル誘導体(例えば、特許文献1参照。)、セルロースを除く多糖のアルキル置換フェニルカルバメート(例えば、特許文献2参照。)、キトサン誘導体(例えば、特許文献3参照。)、シクロデキストリン誘導体(例えば、特許文献4参照。)、多糖が有する水酸基又はアミノ基を二種以上の異なる置換基で置換してなる多糖誘導体(例えば、特許文献5参照)、多糖の2位に特異的に置換基を導入してなる多糖誘導体(例えば、非特許文献1参照。)、及び6位の水酸基に対するトリチル基による保護及び脱保護によって6位に特異的に置換基を導入してなる多糖誘導体(例えば、非特許文献2参照)が挙げられる。
しかしながら、特定の位置に特定の種類の置換基を有する多糖誘導体、特に6炭糖への置換基の導入において区別の困難な2位と3位に互いに異なる特定の置換基を有する多糖誘導体、については検討の余地が残されている。
特許第1466384号公報 特許第1799654号公報 特許第3041116号公報 特許第3342482号公報 特許第3272354号公報 Cellulose 11: 255−263, 2004 Macromol.Chem.Phys. 1996, 197, 953
本発明は、光学異性体の分離能に優れる、光学異性体用分離剤に好適な新規な多糖誘導体、及びそれを含む光学異性体用分離剤を提供する。
本発明は、2位と3位に異なる種類の置換基を導入した多糖誘導体を提供する。特に本発明は、多糖の3位及び6位の水酸基又はアミノ基を2位とは異なる1種類の置換基に置き換えた多糖誘導体、多糖の3位及び6位の水酸基又はアミノ基を2位とは異なる2種類の置換基にランダムに置き換えた多糖誘導体、及び多糖の3位及び6位の水酸基又はアミノ基を2位とは異なる2種類の置換基にそれぞれ置き換えた多糖誘導体を提供する。さらに本発明は、このような多糖誘導体を製造する方法として、多糖の2位の水酸基又はアミノ基のみに特異的に置換基を導入した後に、2位の置換基とは異なる置換基を少なくとも3位に導入する方法を提供する。さらには本発明は、6炭糖の2位の水酸基又はアミノ基に特異的に置換基を導入した後、6位の水酸基又はアミノ基を保護して3位の水酸基又はアミノ基に2位の置換基とは異なる置換基を導入し、更に6位を脱保護して6位に特異的に置換基を導入する方法を提供する。
また本発明は、前記多糖誘導体を製造する方法として、多糖の2位の水酸基又はアミノ基を保護し、特異的な置換基を少なくとも3位に導入した後に、2位を脱保護し、さらに2位に別の特異的な置換基を導入する方法を提供する。さらに本発明は、6炭糖の2位の水酸基又はアミノ基を保護し、3位及び6位に特異的な置換基を導入し、2位のみを脱保護する場合には2位に別の特異的な置換基を導入し、2位の脱保護と共に6位を脱修飾する場合には2位及び6位に別の特異的な置換基を導入する方法を提供する。
また本発明は、前記多糖誘導体を製造する方法として、6炭糖の2位の水酸基又はアミノ基を保護し、次いで6位の水酸基又はアミノ基を保護し、3位の水酸基又はアミノ基に特異的な置換基を導入し、6位を脱保護して3位とは別の特異的な置換基を6位に導入し、2位を脱保護して3位及び6位とは別の特異的な置換基を導入する方法を提供する。
すなわち本発明は、多糖の構成単位が有する水酸基又はアミノ基のうちの少なくとも2位と3位の水酸基又はアミノ基の水素原子が、下記一般式(I)〜(III)で表される異なる置換基に置き換えられた構造を含むことを特徴とする多糖誘導体を提供する。
−CO−R (I)
−CO−NH−R (II)
−R (III)
一般式(I)〜(III)中、Rはヘテロ原子を含んでもよい脂肪族又は芳香族炭化水素基であり、さらに置換基を有していてもよい。
また本発明は、前記構成単位における2位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(I)で表される置換基に置き換えられた構造を含む前記多糖誘導体をさらに提供する。
また本発明は、前記構成単位における2位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(II)で表される置換基に置き換えられた構造を含む前記多糖誘導体をさらに提供する。
また本発明は、前記構成単位における3位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(II)で表される置換基に置き換えられた構造を含む前記多糖誘導体をさらに提供する。
また本発明は、前記構成単位は6位に水酸基又はアミノ基をさらに有する6炭糖であり、前記構成単位における6位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(I)〜(III)のいずれかで表される置換基に置き換えられた構造をさらに含む前記多糖誘導体をさらに提供する。
また本発明は、前記構成単位における3位及び6位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(II)で表される二つの置換基にそれぞれ置き換えられた構造を含む前記多糖誘導体、前記構成単位における3位及び6位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(II)で表される一つの置換基に置き換えられた構造を含む前記多糖誘導体、前記構成単位における3位及び6位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(II)で表される二以上の置換基に不規則に置き換えられた構造を含む前記多糖誘導体、前記構成単位における2位及び6位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(II)で表される一つの置換基に置き換えられた構造を含む前記多糖誘導体、及び前記構成単位における2位及び6位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(II)で表される二つの置換基に置き換えられた構造を含む前記多糖誘導体、をそれぞれさらに提供する。
また本発明は、前記多糖がアミロースである前記多糖誘導体をさらに提供する。
また本発明は、多糖の構成単位が有する2位の水酸基又はアミノ基を前記一般式(I)〜(III)で表される第一の置換基で修飾する工程と、次いで前記構成単位が有する3位の水酸基又はアミノ基を前記一般式(I)〜(III)で表される、前記第一の置換基とは異なる第二の置換基で修飾する工程とを含む多糖誘導体の第一の製造方法を提供する。
また本発明は、前記第一の置換基が前記一般式(I)で表される置換基である前記第一の方法をさらに提供する。
また本発明は、前記構成単位が6位に水酸基又はアミノ基をさらに有する6炭糖であり、2位の水酸基又はアミノ基の修飾後に、前記6位の水酸基又はアミノ基を保護基で保護する工程をさらに含む前記第一の方法をさらに提供する。
また本発明は、3位の水酸基又はアミノ基の修飾後に前記6位の前記保護基を外す工程と、保護基が外された6位の水酸基又はアミノ基を前記一般式(I)〜(III)で表される、前記第二の置換基とは異なる第三の置換基で修飾する工程とをさらに含む前記第一の方法をさらに提供する。
また本発明は、多糖の構成単位が有する2位の水酸基又はアミノ基を保護基で保護する2位保護工程と、2位が保護された前記構成単位が有する3位の水酸基又はアミノ基を前記一般式(I)〜(III)で表される第二の置換基で修飾する3位修飾工程と、3位が修飾された前記構成単位における2位の保護基を外す2位脱保護工程と、保護基が外された2位の水酸基又はアミノ基を、前記第二の置換基と同じ一般式で表されるが異なる置換基である第一の置換基で修飾する2位修飾工程とを含む多糖誘導体の第二の製造方法を提供する。
また本発明は、前記構成単位が6位に水酸基又はアミノ基をさらに有する6炭糖であり、前記3位修飾工程は、前記構成単位が有する3位及び6位の両方の水酸基又はアミノ基を前記第二の置換基で修飾する工程である前記第二の方法をさらに提供する。
また本発明は、前記2位脱保護工程は、2位の保護基と6位の第二の置換基との両方を外す工程であり、前記2位修飾工程は、2位及び6位の水酸基又はアミノ基の両方を前記第一の置換基で修飾する工程である前記第二の方法をさらに提供する。
また本発明は、前記第一及び第二の置換基が前記一般式(II)で表される置換基である前記第二の方法をさらに提供する。
また本発明は、前記構成単位が6位に水酸基又はアミノ基をさらに有する6炭糖であり、2位が保護された前記構成単位が有する6位の水酸基又はアミノ基を前記3位修飾工程前に保護基で保護する6位保護工程と、前記3位修飾工程で3位が修飾された前記構成単位における6位の保護基を、前記2位脱保護工程の前に脱保護する6位脱保護工程と、保護基が外された6位の水酸基又はアミノ基を、前記第一及び第二の置換基と同じ一般式で表されるが異なる置換基である第三の置換基で修飾する6位修飾工程とをさらに含み、前記2位脱保護工程は、6位が修飾された前記構成単位における2位の保護基を外す工程である前記第二の方法をさらに提供する。
また本発明は、前記第一、第二、及び第三の置換基が前記一般式(II)で表される置換基である前記第二の方法をさらに提供する。
また本発明は、前記多糖誘導体を含有する光学異性体用分離剤を提供する。
本発明は、多糖の2位と3位に、水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(I)〜(III)で表される置換基に置き換えられた互いに異なる置換基を有する多糖誘導体を提供することから、光学異性体の分離能に優れる、光学異性体用分離剤に好適な多糖誘導体を提供することができる。
また本発明は、前記構成単位における2位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(I)で表される置換基に置き換えられた構造を含むと、光学異性体の分離能に優れる、光学異性体用分離剤に好適な多糖誘導体を提供する観点からより一層効果的である。
また本発明は、前記構成単位における3位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(II)で表される置換基に置き換えられた構造を含むと、光学異性体の分離能に優れる、光学異性体用分離剤に好適な多糖誘導体を提供する観点からより一層効果的である。
また本発明は、前記構成単位における2位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(II)で表される置換基に置き換えられた構造を含むと、光学異性体の分離能に優れる、光学異性体用分離剤に好適な多糖誘導体を提供する観点からより一層効果的である。
また本発明は、前記構成単位が6炭糖であり、その6位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(I)〜(III)のいずれかで表される置換基に置き換えられた構造をさらに含むと、光学異性体の分離能に優れる、光学異性体用分離剤に好適な多糖誘導体を提供する観点からより一層効果的である。
また本発明は、前記3位及び6位に、前記一般式(II)で表される二つの置換基、或いは前記一般式(II)で表される一つの置換基、をそれぞれ有するか、前記3位及び6位に前記一般式(II)で表される二以上の置換基を不規則に有するか、又は前記2位及び6位に前記一般式(II)で表される一つの置換基を有するか、又は前記2位及び6位に前記一般式(II)で表される二つの置換基を有すると、光学分割対象のラセミ体によっては光学異性体の分離能に優れる、光学異性体用分離剤に好適な多糖誘導体を提供する観点からより一層効果的である。
また本発明は、前記多糖がアミロースであると、光学異性体の分離能に優れる、光学異性体用分離剤に好適な多糖誘導体を提供する観点からより一層効果的である。
また本発明は、多糖の構成単位が有する2位の水酸基又はアミノ基を前記一般式(I)〜(III)で表される第一の置換基で修飾する工程と、次いで前記構成単位が有する3位の水酸基又はアミノ基を前記一般式(I)〜(III)で表される、前記第一の置換基とは異なる第二の置換基で修飾する工程とを含む方法を提供することから、光学異性体の分離能に優れる、光学異性体用分離剤に好適な多糖誘導体を提供することができる。
また本発明は、前記第一の置換基が前記一般式(I)で表される置換基であると、光学異性体の分離能に優れる、光学異性体用分離剤に好適な多糖誘導体を提供する観点からより一層効果的である。
また本発明は、前記構成単位が6位に水酸基又はアミノ基をさらに有する6炭糖であり、2位の水酸基又はアミノ基の修飾後に、前記6位の水酸基又はアミノ基を保護基で保護する工程をさらに含むと、光学異性体の分離能に優れる、光学異性体用分離剤に好適な多糖誘導体を提供する観点からより一層効果的である。
また本発明は、3位の水酸基又はアミノ基の修飾後に前記6位の前記保護基を外す工程と、保護基が外された6位の水酸基又はアミノ基を前記一般式(I)〜(III)で表される、前記第二の置換基とは異なる第三の置換基で修飾する工程とをさらに含むと、光学異性体の分離能に優れる、光学異性体用分離剤に好適な多糖誘導体を提供する観点からより一層効果的である。
また本発明は、多糖の構成単位が有する2位の水酸基又はアミノ基を保護基で保護する2位保護工程と、2位が保護された前記構成単位が有する3位の水酸基又はアミノ基を前記一般式(I)〜(III)で表される第二の置換基で修飾する3位修飾工程と、3位が修飾された前記構成単位における2位の保護基を外す2位脱保護工程と、保護基が外された2位の水酸基又はアミノ基を、前記第二の置換基と同じ一般式で表されるが異なる置換基である第一の置換基で修飾する2位修飾工程とを含む方法を提供することから、2位と3位の置換基の正確な導入が困難な構造の、光学異性体の分離能に優れる、そして光学異性体用分離剤に好適な多糖誘導体を提供することができる。
また本発明は、前記構成単位が6位に水酸基又はアミノ基をさらに有する6炭糖であり、前記3位修飾工程は、前記構成単位が有する3位及び6位の両方の水酸基又はアミノ基を前記第二の置換基で修飾する工程であると、前述の多糖誘導体を提供する観点からより一層効果的である。
また本発明は、前記2位脱保護工程は、2位の保護基と6位の第二の置換基との両方を外す工程であり、前記2位修飾工程は、2位及び6位の水酸基又はアミノ基の両方を前記第一の置換基で修飾する工程であると、前述の多糖誘導体を提供する観点からより一層効果的である。
また本発明は、前記第一及び第二の置換基が前記一般式(II)で表される置換基であると、前述の多糖誘導体を提供する観点からより一層効果的である。
また本発明は、前記構成単位が6位に水酸基又はアミノ基をさらに有する6炭糖であり、前記2位保護工程と前記3位修飾工程との間に、2位が保護された前記構成単位が有する6位の水酸基又はアミノ基を前記3位修飾工程前に保護基で保護する6位保護工程をさらに含み、かつ前記3位修飾工程と前記2位脱保護工程との間に、3位が修飾された前記構成単位における6位の保護基を、前記2位脱保護工程の前に脱保護する6位脱保護工程と、保護基が外された6位の水酸基又はアミノ基を、前記第一及び第二の置換基と同じ一般式で表されるが異なる置換基である第三の置換基で修飾する6位修飾工程とをさらに含み、前記2位脱保護工程は、6位が修飾された前記構成単位における2位の保護基を外す工程であると、6炭糖の2、3、6位にそれぞれ異なる置換基が導入された多糖誘導体であって、光学異性体の分離能に優れる、光学異性体用分離剤に好適な多糖誘導体を提供する観点からより一層効果的である。
また本発明は、前記第一、第二、及び第三の置換基が前記一般式(II)で表される置換基であると、前述の多糖誘導体を提供する観点からより一層効果的である。
また本発明は、前記多糖誘導体を含有する光学異性体用分離剤を提供することから、光学異性体の分離能に優れる、光学異性体用分離剤に好適な多糖誘導体を含む光学異性体用分離剤を提供することができる。
合成例1で得られた中間生成物1−1の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例2の(1)で得られた中間生成物2−1の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例2の(2)で得られた中間生成物2−2の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例2の(3)で得られた中間生成物2−3の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例2の(4)で得られた目的化合物1の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例3の(1)で得られた中間生成物3−2の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例3の(2)で得られた中間生成物3−3の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例3の(3)で得られた目的化合物2の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例4で得られた目的化合物3の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例5で得られた目的化合物4の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例5で得られた目的化合物4の13C NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例6で得られた目的化合物5の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例7で得られた中間生成物4−3の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例9で得られた目的化合物6の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例10で得られた中間生成物6−3の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例10で得られた目的化合物7の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例11で用いられた中間生成物4−1の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例11で得られた中間生成物7−2の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例11で得られた中間生成物7−3の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例11で得られた中間生成物7−4の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例11で得られた中間生成物7−5の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例11で得られた中間生成物7−6の1H NMRによるスペクトルを示す図である。 合成例11で得られた目的化合物8の1H NMRによるスペクトルを示す図である。
本発明の多糖誘導体は、多糖の2位と3位の炭素原子が互いに異なる置換基を有する構造を含む。さらには前記多糖誘導体は、多糖の構成単位中の水酸基又はアミノ基の水素原子が、下記一般式(I)〜(III)で表される置換基に置き換えられた構造を含む。前記多糖誘導体は、前記の構造のみから構成されていてもよいし、さらに他の構造を含んでいてもよい。
−CO−R (I)
−CO−NH−R (II)
−R (III)
一般式(I)〜(III)中、Rはヘテロ原子を含んでもよい脂肪族又は芳香族炭化水素基であり、さらに置換基を有していてもよい。
前記多糖は、少なくとも2位及び3位に水酸基又はアミノ基を有する多糖であれば特に限定されない。このような多糖としては、例えばβ−1,4−グルカン(セルロース)、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(カードラン、シゾフィラン)、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−キトサン、β−1,4−N−アセチルキトサン(キチン)、プルラン、アガロース、アルギン酸、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、ニゲラン、及びアミロースを含有する澱粉等が挙げられる。
この中で、好ましくは、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、プルラン、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、ニゲランなどであり、さらに好ましくは、アミロース、プルラン、ニゲランである。
多糖の数平均重合度(1分子中に含まれるピラノース又はフラノース環の平均数)は、好ましくは5以上、より好ましくは10以上であり、特に上限はないが、1000以下であることが取り扱いの容易さの点で好ましく、より好ましくは5〜1000、更に好ましくは10〜1000、特に好ましくは10〜500である。
本発明の多糖誘導体は、前記構成単位の水酸基又はアミノ基が下記一般式(I)〜(III)で表される置換基の一又は二以上で修飾された構造を含む。
−CO−R (I)
−CO−NH−R (II)
−R (III)
ただし、前記一般式(I)〜(III)中、Rは、独立して、ヘテロ原子を含んでもよい脂肪族又は芳香族炭化水素基であり、置換基をさらに有していてもよい。前記脂肪族炭化水素基としては、炭素数が1〜30の直鎖状又は分岐状の脂肪族炭化水素基が挙げられ、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、tert−ブチル、ペンチル、オクチル、ドデシル、オクタデシル、アダマンチル、及びノルボルニル等が挙げられる。また前記芳香族炭化水素基としては、炭素数が6〜30の縮合環状を含む芳香族炭化水素基が挙げられ、例えばフェニル、インデニル、ナフチル、アンスリル、フェナンスリル、フルオレニル、ピレニル、ビフェニル、及びターフェニル等が挙げられる。
前記Rが有していてもよい置換基としては、例えば、炭素数1〜12のヘテロ原子を含んでもよい炭化水素、シアノ、ハロゲン、ヒドロキシ、ニトロ、アミノ、及びジ(炭素数1〜8のアルキル)アミノ基(すなわち炭素数1〜8のアルキル基を置換基として有するアミノ基)からなる群から選ばれた一又は二以上の置換基が挙げられる。
前記一般式(I)〜(III)で表される置換基は、これらの置換基による光学分割能の効果が得られる範囲であれば、前記構成単位において該当する位置の水酸基又はアミノ基の全てにおいて置き換えられていなくてもよい。前記一般式(I)〜(III)で表される置換基の、本発明の多糖誘導体への導入率は、70〜100%が好ましく、80〜100%がより好ましく、100%が特に好ましい。
尚、前記導入率(%)は以下のように定義される。すなわち、本発明の多糖誘導体において、前記一般式で表される置換基を前記構成単位における水酸基又はアミノ基に置き換えたものとしたときの前記構成単位の水酸基又はアミノ基の総数に対する、本発明の多糖誘導体における前記一般式で表される置換基の総数の割合である。導入率は、置換基の種類及び結合位置の一方又は両方を識別できるNMRや元素分析等の公知の分析方法を利用して求めることができ、また置換基の種類又は置換基の結合位置に応じて求めることができる。
前記導入率は、例えば、本発明の多糖誘導体において、前記一般式で表される置換基を水酸基のみに置き換えた場合には、置換後の多糖の総水酸基数に対する前記一般式(I)〜(III)で表される置換基の数の比率に100を乗じた数値であり、前記一般式で表される置換基をアミノ基のみに置き換えた場合には、置換後の多糖の総アミノ基数に対する前記一般式(I)〜(III)で表される置換基の数の比率に100を乗じた数値であり、前記一般式で表される置換基を水酸基及びアミノ基に置き換えた場合には、置換後の多糖の総水酸基数と総アミノ基数の合計に対する前記一般式(I)〜(III)で表される置換基の数の合計の比率に100を乗じた数値である。
本発明においては、前記構成単位における2位の置換基は、前記構成単位における2位の水酸基又はアミノ基の水素原子が、前記一般式(I)〜(III)のいずれかで表される置換基に置き換えられた置換基であればよく、前記一般式(I)又は(II)で表される置換基に置き換えられた置換基であることが好ましい。前記一般式(I)で表される置換基としては、ベンゾイル基が好ましい。前記一般式(II)で表される置換基としては、フェニルカルバモイル基が好ましく、ジクロロフェニルカルバモイル基及びジメチルフェニルカルバモイル基がより好ましく、3,5−ジクロロフェニルカルバモイル基及び3,5−ジメチルフェニルカルバモイル基がさらに好ましい。
本発明において、前記構成単位における3位の置換基は、前記2位の置換基とは異なる。前記構成単位における3位の置換基は、前記2位の置換基と異なれば、前記一般式(I)で表される置換基であってもよいが、前記構成単位における3位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(II)又は(III)で表される置換基に置き換えられた置換基であることが好ましく、前記構成単位における3位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(II)で表される置換基に置き換えられた置換基であることがより好ましい。前記一般式(II)で表される置換基としては、フェニルカルバモイル基が好ましく、ジクロロフェニルカルバモイル基及びジメチルフェニルカルバモイル基がより好ましく、3,5−ジクロロフェニルカルバモイル基及び3,5−ジメチルフェニルカルバモイル基がさらに好ましい。
本発明の多糖誘導体では、前記構成単位が6炭糖であるときに、6位の炭素原子が置換基をさらに有する構造を含んでいてもよい。本発明において、前記構成単位における6位の置換基は、前記6位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(I)〜(III)のいずれかで表される置換基に置き換えられた置換基であればよりよく、前記2位の置換基と同じ置換基であってもよいし、前記3位と同じ置換基であってもよいし、またこれらとは異なる置換基であってもよい。
例えば本発明において、前記構成単位における3位及び6位の置換基は、前記3位及び6位の水酸基又はアミノ基の水素原子が、前記一般式(II)で表される二つの置換基にそれぞれ置き換えられた置換基であってもよいし、前記一般式(II)で表される一つの置換基に置き換えられた置換基であってもよいし、前記一般式(II)で表される二以上の置換基に不規則に置き換えられた置換基であってもよい。
また、前記構成単位における3位の置換基は、前記3位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(II)で表される置換基に置き換えられた置換基であり、前記構成単位における6位の置換基は、前記6位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(I)若しくは(III)で表される置換基、又は一般式(III)で表される置換基に置き換えられた置換基であってもよい。
また、前記構成単位における3位の置換基は、前記3位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(III)で表される置換基に置き換えられた置換基であり、前記構成単位における6位の置換基は、前記6位の水酸基又はアミノ基の水素原子が前記一般式(I)又は(II)で表される置換基に置き換えられた置換基であってもよい。
本発明の多糖誘導体は、以下の方法で製造することができる。
すなわち、多糖の構成単位が有する2位の水酸基又はアミノ基を前記一般式(I)〜(III)で表される第一の置換基で修飾する工程と、次いで前記構成単位が有する3位の水酸基又はアミノ基を前記一般式(I)〜(III)で表される、前記第一の置換基とは異なる第二の置換基で修飾する工程とを含む方法によって本発明の多糖誘導体を製造することができる。前記第一の置換基は前記一般式(I)で表される置換基であることが好ましく、前記第二の置換基は、2位の修飾に用いられた置換基とは異なる構造の置換基であれば、前記一般式(I)で表される置換基であってもよい。
本発明の方法において、前記一般式で表される置換基による水酸基又はアミノ基の修飾は、公知の技術を利用し、必要に応じて精製や分画をさらに用いて行うことができる。例えば、前記第一の置換基による2位の水酸基の修飾は、前記一般式(I)で表される置換基による修飾では、例えば非特許文献1に記載されているように、リン酸水素二ナトリウムや炭酸ナトリウム等の低分子塩の存在下における前記一般式(I)に対応するカルボン酸エステルと前記多糖の水酸基とのエステル交換反応によって行うことができる。前記エステル交換反応におけるカルボン酸エステルの2位への選択的導入に有効な触媒としては、中性若しくは弱酸性、又は弱アルカリ性のリン酸水素塩、硫酸塩、クロライド、ブロマイド等や、アルカリ性の炭酸塩、炭酸水素塩、酢酸塩、リン酸塩等を用いることができる。特にリン酸水素二ナトリウム、炭酸ナトリウムの他、塩化アンモニウム(NH4Cl)、塩化ナトリウム(NaCl)、ナトリウムシトレイト、リン酸カリウム(K3PO4)、酢酸マグネシウム、炭酸カリウム(K2CO3)、酢酸ナトリウム等が好ましく用いられる。
前記第一の置換基による2位のアミノ基の修飾は、前記一般式(I)で表される置換基による修飾では、例えば特許文献3に記載されているように、一級アミンとアルデヒド類とを反応させてイミノ結合を形成させる反応によって行うことができる。第一の置換基の導入には、前記一般式(I)で表される置換基であれば、これに対応する一又は二以上のカルボン酸エステルを用いることができる。
前記第一の置換基による2位の水酸基の修飾は、前記一般式(II)で表される置換基による修飾では、適当な溶剤及び触媒を用いて対応するイソシアネートと多糖の水酸基とを適当な条件で反応させることによって行うことができる。
前記第一の置換基による2位のアミノ基の修飾は、前記一般式(II)で表される置換基による修飾では、例えば特許文献5に記載されているように、アミンとイソシアネートから尿素を生じる反応を適用し、対応するイソシアネートと多糖のアミノ基とを反応させることによって行うことができる。
前記第一の置換基による2位の水酸基又はアミノ基の修飾は、前記一般式(III)で表される置換基による修飾では、ジオキサン又はピリジン中で水酸化カリウムやカリウムt−ブトキシドを塩基として用い、対応するハロゲン化物と多糖の水酸基又はアミノ基とを適当な条件で反応させることによって行うことができる。
前記第二の置換基による3位の水酸基の修飾は、前記一般式(I)で表される置換基による修飾では、例えば特許文献5に記載されているように、前記第一の置換基とは異なる置換基に対応するカルボン酸の酸クロリドをピリジン中で多糖の水酸基と反応させることによって行うことができる。
前記第二の置換基による3位のアミノ基の修飾は、前記一般式(I)で表される置換基による修飾では、例えば特許文献5に記載されているように、アミンとイソシアネートから尿素を生じる反応を適用し、前記第一の置換基とは異なる置換基に対応するイソシアネートと多糖のアミノ基とを反応させることによって行うことができる。
第二の置換基の導入について、前記一般式(II)で表される置換基による3位の水酸基又はアミノ基の修飾、及び前記一般式(III)で表される置換基による3位の水酸基又はアミノ基の修飾は、前述した第一の置換基の導入と同様に行うことができる。
前述した3位の修飾方法において、前記構成単位が6炭糖である場合では、試薬の量の増加(例えば2当量以上)等の反応条件の変更によって、3位及び6位の水酸基又はアミノ基を前記第二の置換基で修飾することができる。また、前記第二の置換基を導入するための原料として第二の置換基に対応する二つの化合物を用いる場合では、概ね原料比に応じてランダムにこれらの置換基を導入することができる。
例えば、一般式(II)で表される置換基に対応する二種のイソシアネートの等量混合物を3位又は3位及び6位の水酸基又はアミノ基の修飾に用いると、一般式(II)で表されるほぼ等量の二種の置換基によって3位又は3位及び6位の水酸基又はアミノ基が修飾された多糖誘導体を得ることができる。
前記の方法は、2位の水酸基又はアミノ基の修飾後に、前記構成単位における6位の水酸基又はアミノ基を保護基で保護する工程をさらに含んでいてもよい。このような工程をさらに含むことは、6炭糖を構成単位とする場合に3位のみに特異的な置換基を導入する観点から好ましい。
前記の方法は、3位の水酸基又はアミノ基の修飾後に、前記構成単位における6位の前記保護基を外す工程と、保護基が外された6位の水酸基又はアミノ基を前記一般式(I)〜(III)で表される、前記第二の置換基とは異なる第三の置換基で修飾する工程とをさらに含んでいてもよい。このような工程をさらに含むことは、6炭糖を構成単位とする場合に、3位とは異なる置換基を6位に導入する観点から好ましい。第三の置換基による6位の水酸基又はアミノ基の修飾は、通常は3位と6位に異なる置換基を導入する観点から、第二の置換基とは異なる置換基に対応する化合物を用いて、前述した3位の修飾方法と同様に行うことができる。
前記保護基による6位の水酸基の保護は、例えば非特許文献2に記載されているように、メトキシ基を置換基として有するトリフェニルメチルクロリドと多糖の水酸基とをピリジンの存在下で反応させることによって行うことができ、前記保護基の除去は、クロロホルムやTHFの溶液にHClを室温以下で添加することによって行うことができる。
前記一般式(I)〜(III)のうちのある一般式で表されるが異なる置換基を第一及び第二の置換基として導入する場合や、3位の修飾の際に2位を既に修飾している置換基が外れてしまう場合には、2位及び3位のそれぞれに異なる置換基を確実に導入する観点から、2位の水酸基又はアミノ基を保護基で保護し、3位に第二の置換基を導入し、2位の保護基を外し、次いで2位に第一の置換基を導入することが好ましい。すなわち、多糖の構成単位が有する2位の水酸基又はアミノ基を保護基で保護する2位保護工程と、2位が保護された前記構成単位が有する3位の水酸基又はアミノ基を前記一般式(I)〜(III)で表される第二の置換基で修飾する3位修飾工程と、3位が修飾された前記構成単位における2位の保護基を外す2位脱保護工程と、保護基が外された2位の水酸基又はアミノ基を、前記第二の置換基と同じ一般式で表されるが異なる置換基である第一の置換基で修飾する2位修飾工程とを含む方法が好ましい。
2位の保護基には、脱保護に際して3位に導入された第二の置換基が外れない程度の条件で保護基を2位から外せる置換基を用いることができる。このような保護基には、第二の置換基が一般式(II)で表される置換基であれば、例えば一般式(I)で表される置換基が挙げられ、より具体的にはアセチル基等が挙げられる。また2位の脱保護は、第二の置換基を3位から外さない程度の条件での加水分解によって行うことができる。このような脱保護は、加水分解反応時に存在させる酸又は塩基の種類、濃度、反応温度、及び反応時間等の反応条件を調整することによって行うことができる。
前記構成単位が6位に水酸基又はアミノ基をさらに有する6炭糖である場合では、前記3位修飾工程は、前記構成単位が有する3位及び6位の両方の水酸基又はアミノ基を前記一般式(I)〜(III)で表される第二の置換基で修飾する工程であることが、6位の水酸基又はアミノ基を簡易に修飾する観点から好ましい。
さらに前記構成単位が6炭糖である場合では、前記2位脱保護工程は、2位の保護基と6位の第二の置換基との両方を外す工程であり、前記2位修飾工程は、2位及び6位の水酸基又はアミノ基の両方を第一の置換基で修飾する工程であることが、2位と3位とが同じ一般式で表されるが異なる置換基である場合に、2位と6位とに同じ置換基を簡易に導入する観点から好ましい。2位の脱保護と6位の脱修飾とは、3位における第二の置換基を外さない程度の条件での加水分解によって行うことができ、例えば2位のみの脱保護工程の加水分解条件に対して、反応温度及び反応時間をより増やすことによって行うことができる。
前述の2位を保護する製造方法における前記第一及び第二の置換基には、前記一般式(I)〜(III)のうちの一つの一般式で表される置換基を選ぶことができる。前記第一及び第二の置換基は、一般式(I)で表される置換基であってもよいし、一般式(II)で表される置換基であってもよいし、一般式(III)で表される置換基であってもよい。第一及び第二の置換基は、多糖の規則的な高次構造の形成の観点から、一般式(II)で表される置換基であることが好ましい。
さらに前記構成単位が6炭糖である場合の2位を保護する製造方法は、2位が保護された前記構成単位が有する6位の水酸基又はアミノ基を前記3位修飾工程前に保護基で保護する6位保護工程と、前記3位修飾工程で3位が修飾された前記構成単位における6位の保護基を、前記2位脱保護工程の前に脱保護する6位脱保護工程と、保護基が外された6位の水酸基又はアミノ基を、前記第一及び第二の置換基と同じ一般式で表されるが異なる置換基である第三の置換基で修飾する6位修飾工程とをさらに含み、前記2位脱保護工程は、6位が修飾された前記構成単位における2位の保護基を外す工程であってもよい。
このように、2位の保護の後で3位の修飾前に6位を保護し、3位の修飾の後で2位の脱保護の前に6位の脱保護及び修飾を行うことは、2、3、6位のそれぞれを異なる置換基で修飾する観点から好ましい。この製造方法は、同じ一般式で表される置換基で、かつ互いに異なる第一から第三の置換基を2、3、6位にそれぞれ導入する観点から好ましい。この製造方法における第一から第三の置換基は、一般式(I)〜(III)のうちのいずれかの一般式で表されればよいが、多糖の規則的な高次構造の形成の観点から、一般式(II)で表される置換基であることが好ましい。またこの製造方法において、6位の保護基は、2位の保護基を外さずに6位を脱保護できる置換基であれば特に限定されない。このような保護基であれば6位の保護基は2位の保護基と同じであっても異なっていてもよく、6位の保護基には前述した保護基の中から適当な基を用いることができる。
本発明の光学異性体用分離剤は、前述した本発明の多糖誘導体を含有する。本発明の光学異性体用分離剤は、本発明の多糖誘導体のみから構成されていてもよいし、シリカゲル等の担体と、この担体に担持される本発明の多糖誘導体とから構成されていてもよいし、またカラム管に一体的に収容される一体型の形態であってもよいし、カラム管に充填される粒子の形態であってもよい。本発明の光学異性体用分離剤は、本発明の多糖誘導体を用いる以外は、多糖誘導体を含有する公知の光学異性体用分離剤と同様に作製され得る。
より具体的には、本発明の多糖誘導体を担体に担持させるか、又は前記多糖誘導体自体を破砕、又は公知の方法により球状粒子化(例えば、特開平7−285889号公報)することにより光学異性体用分離剤を作製することができる。なお、ここでいう担持とは、担体上に前記多糖誘導体が固定化されていることである。担持する方法には公知の担持方法を適用することができ、前記多糖誘導体と担体との間の物理的な吸着、前記多糖誘導体と担体との間の化学結合、前記多糖誘導体同士の化学結合、前記多糖誘導体及び担体の一方又は両方と第三成分との化学結合、前記多糖誘導体への光照射、ラジカル反応等の方法を適用することができる(例えば、特開平6−93002号公報参照)。
担体としては、多孔質有機担体及び多孔質無機担体が挙げられ、好ましくは多孔質無機担体である。多孔質担体の平均孔径は1nm〜100μmが好ましく、5nm〜5μmがより好ましい。多孔質有機担体として適当なものは、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリアクリレート等からなる高分子物質であり、多孔質無機担体として適当なものは、シリカ、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、ガラス、カオリン、酸化チタン、ケイ酸塩、ヒドロキシアパタイトなどである。また、上記多孔質無機担体の形態としては、粒子状の担体だけでなく、有機無機複合体のように網目状になった無機系担体や、特開2005−17268号公報又は特開2006−150214号公報等に記載の、カラム管に保持され得る円柱状の一体型無機系担体も含まれる。
特に好ましい担体はシリカゲルであり、シリカゲルの粒径は1μm〜1mm、好ましくは1μm〜300μm、更に好ましくは1μm〜100μmである。また、担体は、前記多糖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の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がある。担体上への前記多糖誘導体の担持量は、光学異性体用分離剤100質量部に対して、1〜100質量部が好ましく、更に5〜60質量部が好ましく、特に10〜40質量部が望ましい。
また前記多糖誘導体自体を破砕又は球状粒子化するとき、乳鉢等を用いることで得られた破砕状又は球状のキトサン誘導体は、分級して粒度を揃えておくことが望ましい。
以下、実施例を示すが、本発明はこれらの例に限定されない。なお実施例中におけるDSnとは構成単位中のn位の水酸基又はアミノ基を置換している割合(n位の水酸基又はアミノ基1個につき何個の置換基が導入されているか)を示している。またDS(NMR)は、約4〜6ppm付近のグルコース環プロトンと水酸基のプロトンを基準として、2ppm付近のメチル基、若しくは約7〜8ppm付近のフェニル基のピーク、約9〜10ppmのカルバメートのNHプロトンのピークの面積増加分から算出する。DS(元素分析)は元素分析の分析値から算出された導入率である。3位及び6位におけるDS(元素分析)は、窒素の分析値が導入された置換基に由来するとして算出されている。また2位におけるDS(元素分析)は、原料の多糖(アミロース)の元素分析値と、2位の置換反応の生成物(例えば中間生成物1−1)の元素分析値とを測定し、炭素の分析値(C%)の増加分から算出されている。
[合成例1] 2−O−Benzoyl amyloseの合成
Figure 0005294169
アミロース1.01g(6.23mmol、数平均重合度:300)を20mLの脱水ジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解させた後、ビニルベンゾエート(2.3mol/mol Anhydroglucose unit)及びリン酸水素二ナトリウム(アミロースに対して2mass%)をそれぞれ加え、アルミ箔で遮光し、40℃で168.5時間反応させた。反応終了後、2−プロパノール(IPA)不溶部をガラスフィルターでろ過し、白色の中間生成物1−1を得た。また下記表1に記載の様々な条件で前記と同様に合成を行い、中間生成物1−2及び1−3を得た。中間生成物1−1〜1−3における反応条件の検討内容及びその結果を示す。また得られた中間生成物1−1の1H NMRによるスペクトルを図1に示す。
Figure 0005294169
[合成例2] Amylose 2−benzoate−6−(3,5−dichlorophenylcarbamate)−3−(3,5−dimethylphenylcarbamate)の合成
(1) 4−methoxytrityl chlorideによる6位の保護
Figure 0005294169
中間生成物1−1 1.00g(3.76mmol)を脱水ピリジン20mLに加え、溶解させた。その後、4−メトキシトリチルクロリドを3.48g(11.3mmol)加え、70℃で24時間反応させた。反応終了後、メタノール不溶部をガラスフィルターでろ過し、白色の中間生成物2−1を得た。得られた中間生成物2−1の1H NMRによるスペクトルを図2に示す。
(2) 3位への3,5−dimethylphenylcarbamoyl基の導入
Figure 0005294169
中間生成物2−1 0.90g(1.68mmol)にピリジン20mL、次いで3,5−ジメチルフェニルイソシアネート0.50g(3.36mmol)をそれぞれ加え、80℃で15時間反応させた。反応終了後、メタノール不溶部をガラスフィルターでろ過し、白色の中間生成物2−2を得た。得られた中間生成物2−2の1H NMRによるスペクトルを図3に示す。
(3) 6位の4−methoxytrityl基の脱保護
Figure 0005294169
中間生成物2−2 1.00g(1.46mmol)を200mLのTHFに溶解させ、次いで35%HCl 3.8g(36.4mmol)を加え、室温で12.5時間反応させた。反応終了後、メタノール不溶部を遠心分離し、白色の中間生成物2−3を得た。得られた中間生成物2−3の収量及び物性を以下に示す。また得られた中間生成物2−3の1H NMRによるスペクトルを図4に示す。
収量:0.58g(96.2%)
DS3-=0.95(NMR)
(4) 6位への3,5−dichlorophenylcarbamoyl基の導入
Figure 0005294169
中間生成物2−3 0.50g(1.21mmol)をピリジン10mLに溶解させた。次いで3,5−ジクロロフェニルイソシアネート0.46g(2.45mmol)を加え、80℃で11.5時間反応させた。サンプリングによりIRスペクトルのイソシアネートに固有のピークを確認後、反応を終了し、メタノール不溶部を遠心分離して白色の目的化合物1を得た。得られた目的化合物1の収量及び物性を以下に示す。また得られた目的化合物1の1H NMRによるスペクトルを図5に示す。
収量:0.64g(96.6%)
DS6-=0.95(NMR)
[合成例3] Amylose 2−benzoate−3−(3,5−dichlorophenylcarbamate)−6−(3,5−dimethylphenylcarbamate)の合成
(1) 3位への3,5−dichlorophenylcarbamoyl基の導入
Figure 0005294169
中間生成物2−1を中間生成物3−1とし、3,5−ジメチルフェニルイソシアネートを3,5−ジクロロフェニルイソシアネートに代えて、前記化学式中の条件で合成例2の(2)と同様に合成を行い、白色の中間生成物3−2を得た。得られた中間生成物3−2の収量は0.64g(96.6%)であった。また得られた中間生成物3−2の1H NMRによるスペクトルを図6に示す。
(2) 6位の4−methoxytrityl基の脱保護
Figure 0005294169
前記化学式中の条件で合成例2の(3)と同様に合成を行い、白色の中間生成物3−3を得た。得られた中間生成物3−3の収量及び物性を以下に示す。また得られた中間生成物3−3の1H NMRによるスペクトルを図7に示す。
収量:0.64g(96.6%)
DS3-=0.95(NMR)
(3) 6位への3,5−dimethylphenylcarbamoyl基の導入
Figure 0005294169
3,5−ジクロロフェニルイソシアネートを3,5−ジメチルフェニルイソシアネートに代えて、前記化学式中の条件で合成例2の(4)と同様に合成を行い、白色の目的化合物2を得た。得られた目的化合物2の収量及び物性を以下に示す。また得られた目的化合物2の1H NMRによるスペクトルを図8に示す。
収量:0.62g(93.7%)
DS6-=0.93(NMR)
[合成例4] Amylose 2−benzoate−3,6−random−(3,5−dimethylphenylcarbamate/3,5−dichlorophenylcarbamate)の合成
Figure 0005294169
中間生成物1−1 0.50g(1.88mmol)をピリジンに溶解し、得られた溶液に、3,5−ジメチルフェニルイソシアネート/3,5−ジクロロフェニルイソシアネート≒1/1の混合物約2当量を徐々に加え、80℃で83時間反応させた。これにより、3,6位に不規則に2種類のフェニルカルバモイル基を有する誘導体の合成を行った。2種類のフェニルカルバモイル基はほぼ3,5−ジメチル:3,5−ジクロロ=1:1で中間生成物1−1の3位及び6位にそれぞれ導入され、この合成によって生成物として白色の目的化合物3を得た。得られた目的化合物3の収量及び物性を以下に示す。また得られた目的化合物3の1H NMRによるスペクトルを図9に示す。
収量:1.09g(96.5%)
DS(3,5-dimethyl)3-=0.51(NMR)
DS(3,5-dimethyl)6-=0.49(NMR)
[合成例5] Amylose 2−benzoate−3,6−bis(3,5−dimethylphenylcarbamate)の合成
Figure 0005294169
合成例1で得られた中間生成物1−2 1.00g(3.76mmol)をピリジンに溶解させ、3,5−ジメチルフェニルイソシアネート2.12g(14.4mmol)を加え、80℃で23.5時間反応させることにより白色の目的化合物4を得た。得られた目的化合物4の収量及び物性を以下に示す。また得られた目的化合物4の1H NMRによるスペクトルを図10に、13C NMRによるスペクトルを図11にそれぞれ示す。
収量:1.90g(90.3%)
DS2-=1.04/0.90(NMR/元素分析)
DS3,6-=1.96/2.10(NMR/元素分析)
元素分析: 分析値 C 66.32% H 5.80% N 5.12%
(計算値 C 66.42% H 5.75% N 5.00%)
[合成例6] Amylose 2−benzoate−3,6−bis(3,5−dichlorophenylcarbamate)の合成
Figure 0005294169
合成例1で得られた中間生成物1−3を用い、3,5−ジメチルフェニルイソシアネートを3,5−ジクロロフェニルイソシアネートに代えて、前記化学式中の条件で合成例5と同様に合成を行い、白色の目的化合物5を得た。得られた目的化合物5の収量及び物性を以下に示す。また得られた目的化合物5の1H NMRによるスペクトルを図12に示す。
収量:2.00g(82.8%)
DS2-=1.00/1.23(NMR/元素分析)
DS3,6-=2.00/1.77(NMR/元素分析)
元素分析: 分析値 C 50.49% H 3.20% N 4.14%
(計算値 C 50.49% H 3.14% N 4.36%)
<HPLC用カラムの作製>
得られたアミロース誘導体である目的化合物1〜5をそれぞれ表面処理したシリカゲルに担持し、Hexane/IPA=9/1の溶離液を用い、粒径分別を行った後、4.6mm(i.d.)×250mm又は2.0mm(i.d.)×250mmのカラムへ、スラリー法にて充填し、カラムを作製した。以下作製したカラムをそれぞれカラム1、2、3、4、5とする。
また、比較例として、アミローストリス(3,5−ジメチルフェニルカルバメート)及びアミローストリス(3,5−ジクロロフェニルカルバメート)を同様にシリカゲルに担持してカラムに充填してカラムを作製した。作製したカラムをそれぞれカラム6、カラム7とする。
<光学分割能の評価>
今回合成した、光学異性体用分離剤として新規なアミロース誘導体である目的化合物1〜5の光学分割能を、溶離液にHexane/IPA=9/1の混合溶剤を用い、下記構造式群に示す10種のラセミ体1〜10により評価した。カラム1〜7における多糖誘導体における置換基の位置と種類を表2に示し、光学分割能の評価結果を表3に示す。
表3中、k1’は容量比であり、溶離液がカラムを素通りする時間をt0、各エナンチオマーの溶出する時間をt1、t2としたときに(ただしt1<t2)下記式(1)から求められる。またαは分離係数であり、下記式(1)から求められるk1’及び下記式(2)から求められるk2’から、下記式(3)により求められる。
1’=(t1−t0)/t0 (1)
2’=(t2−t0)/t0 (2)
α=k2’/k1’ (3)
さらに表3中、「a」は、溶離液にはHexane/IPA=9/1の混合溶剤を用い、カラムには2.0mm(i.d.)×250mmのカラムを用い、溶離液の流速が0.1mL/minである光学異性体の分離条件を表し、「b」は、溶離液にはHexane/IPA=9/1の混合溶剤を用い、カラムには4.6mm(i.d.)×250mmのカラムを用い、溶離液の流速が0.5mL/minである光学異性体の分離条件を表す。
Figure 0005294169
Figure 0005294169
Figure 0005294169
カラム1は、ラセミ体1、2及び6〜10において、カラム6よりも高い分離係数を示しており、これらのラセミ体において、カラム6よりも優れた光学分離能を有している。またカラム4は、ラセミ体1、2、6、8及び10において、カラム6よりも高い分離係数を示しており、これらのラセミ体において、カラム6よりも優れた光学分離能を有している。特にカラム1及びカラム4は、カラム6が十分な分離係数を示していないラセミ体1及び8において高い分離係数を示している。
カラム2は、ラセミ体1、2及び5〜10において、カラム7よりも高い分離係数を示しており、これらのラセミ体において、カラム7よりも優れた光学分離能を有している。またカラム5は、ラセミ体2、3、6〜8及び10において、カラム7よりも高い分離係数を示しており、これらのラセミ体において、カラム7よりも優れた光学分離能を有している。特にカラム2及びカラム5は、カラム7が十分な分離係数を示していないラセミ体6及び8において高い分離係数を示している。
カラム3は、ラセミ体1、2、6、8及び10において、カラム6及び7よりも高い分離係数を示しており、これらのラセミ体において、カラム6及び7よりも優れた光学分離能を有している。特にラセミ体10において、カラム3の分離係数はカラム6及び7のそれぞれの分離係数を大きく上回っており、カラム3は、カラム6及び7に比べてラセミ体10において高い光学分離能を示している。
またカラム1〜5のそれぞれにおける分離係数の平均値は、カラム6及び7のそれぞれにおける分離係数の平均値と同等かそれ以上であり、カラム1〜5は、カラム6及び7に比べ、光学分割における汎用性において、遜色なく、或いは優れていると言える。
[合成例7] 中間生成物4−3(アミロース 3,6−ビス(3,5−ジメチルフェニルカルバメート))の合成
Figure 0005294169
アミロース3.00g(18.5mmol)を60mLの脱水ジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解させた後、酢酸ビニル3.93mL(42.6mmol、アンヒドログルコースユニットに対して2.3mol倍)及びリン酸水素二ナトリウム60mg(アミロースに対して2質量%)をそれぞれ加え、これらを収容した容器をアルミ箔で遮光し、40℃で55.5時間反応させた。反応終了後、2−プロパノール不溶部をガラスフィルターでろ過し、白色の中間生成物4−1(収率ほぼ100%)を得た。
Figure 0005294169
1.50g(7.35mmol)の中間生成物4−1を30mLのピリジンに溶解させ、2.83mL(29.4mmol)の3,5−ジメチルフェニルイソシアネート(中間生成物4−1に対して4等量)を70℃で12時間反応させ、中間生成物4−1の3,6位の水酸基に3,5−ジメチルフェニルカルバモイル基が導入されてなる中間生成物4−2を合成した(収率95.9%)。一方で10質量%に調製した炭酸カリウム水溶液24mLを240mLのメタノールに加え、60℃で撹拌し、炭酸カリウムのメタノール溶液を調製した。0.3gの中間生成物4−2を4.8mLのTHFに溶かし、炭酸カリウムのメタノール溶液中に滴下することで加水分解を行った。不均一系で室温で6時間反応させ、2位のエステル基を選択的に加水分解し、中間生成物4−3を得た。得られた中間生成物4−3の1H NMRスペクトルを図13に示す。
また炭酸カリウムのメタノール溶液中の炭酸カリウムの濃度及び加水分解反応時間を、下記表4に示すように変えて中間生成物4−2の加水分解を行った。このときの収率及び加水分解率を表4に示す。ここで加水分解率は、1H NMRスペクトルにおけるグルコース環のピーク(約4〜6ppm)に対するアセチル基のピーク(約1.8ppm)の割合から算出した。
Figure 0005294169
[合成例8]目的化合物5(アミロース 2−(3,5−ジクロロフェニルカルバメート)−3,6−ビス(3,5−ジメチルフェニルカルバメート))の合成
Figure 0005294169
0.25gの中間生成物4−3を5mLのピリジンに溶かし、3,5−ジクロロフェニルイソシアネート0.15mL(1.10mmol)を室温で加えた。次いで、これらを収容した容器を80℃のオイルバスに浸し、反応を開始した。反応終了後、メタノール不溶部を回収し、目的化合物5を得た。
[合成例9]目的化合物6(アミロース 2−(3,5−ジメチルフェニルカルバメート)−3,6−ビス(3,5−ジクロロフェニルカルバメート))の合成
Figure 0005294169
合成例7における中間生成物4−2の合成において3,5−ジメチルフェニルイソシアネートに代えて3,5−ジクロロフェニルイソシアネートを用いた以外は合成例7と同様にして、中間生成物5−2を得た。得られた中間生成物5−2から、炭酸カリウムのメタノール溶液における炭酸カリウムの濃度を0.5質量%とした以外は合成例7と同様にして加水分解により中間生成物5−3を得た(収率82.5%)。0.5質量%の炭酸カリウムのメタノール溶液は合成例7と同様に調製した。0.3g(0.56mmol)の中間生成物5−3を6mLのピリジンに溶かし、得られた溶液に0.11mL(1.14mmol)の3,5−ジメチルフェニルイソシアネートを加え、80℃で反応させ、目的化合物6を得た。
[合成例10]目的化合物7(アミロース 2,6−ビス(3,5−ジメチルフェニルカルバメート)−3−(3,5−ジクロロフェニルカルバメート))の合成
Figure 0005294169
反応温度を60℃とし、反応時間を5〜6時間とする以外は合成例7と同様にして、中間生成物5−2の加水分解を行い、中間生成物5−2におけるグルコース環の2位及び6位が加水分解されてなる中間生成物6−3を得た。この加水分解反応において反応時間を変えたときの収率を表5に示す。
Figure 0005294169
また得られた中間生成物6−3の1H NMRスペクトルを図15に示す。次いで、再沈により精製した0.25g(0.71mmol)の中間生成物6−3を5mLのピリジンに溶かし、3,5-ジメチルフェニルイソシアネート0.27mL(2.80mmol)を室温で加え、これらを収容した容器を80℃のオイルバスに浸し、反応させ、目的化合物7を得た(収率98.3%)。得られた目的化合物7の1H NMRスペクトルを図16に示す。
[合成例11]目的化合物8(アミロース 2−(4−クロロフェニルカルバメート)−3−(3,5−ジクロロフェニルカルバメート)−6−(ジメチルフェニルカルバメート))の合成
Figure 0005294169
1.0g(4.85mmol)の中間生成物4−1を20mLのピリジンに溶かし、得られた溶液に4.49g(14.6mmol)の4−メトキシトリフェニルメチルクロライドを加え、70℃で25時間反応させた。得られた反応液を300mLのメタノールに注ぎ、生じた沈殿を遠心分離、洗浄、乾燥し、2.63gの中間生成物7−2を得た(収率87.4%)。次いで、1.50g(3.14mmol)の中間生成物7−2を30mLのピリジンに溶かし、得られた溶液において0.86mL(6.31mmol)の3,5−ジクロロフェニルイソシアネートと80℃で24時間反応させ、得られた反応液を300mLのメタノールに注ぎ、中間生成物7−2と同様にして沈殿を回収し、1.78gの中間生成物7−3を得た(収率85.0%)。中間生成物4−1の1H NMRスペクトルを図17に、得られた中間生成物7−2の1H NMRスペクトルを図18に、中間生成物7−3の1H NMRスペクトルを図19に、それぞれ示す。
Figure 0005294169
1.50g(2.25mmol)の中間生成物7−3を300mLのTHFに溶かし、得られた溶液に12N HClを5.6g滴下し、室温で12時間反応させた。得られた反応液を700mLのメタノールに注ぎ、中間生成物7−2と同様にして沈殿を回収し、0.87gの中間生成物7−4を得た(収率98.4%)。次に、0.75g(1.90mmol)の中間生成物7−4を15mLのピリジンに溶かし、得られた溶液において0.37mL(3.84mmol)の3,5−ジメチルフェニルイソシアネートと80℃で反応させた。反応終了後、中間生成物7−2と同様にして沈殿を回収し、0.77gの中間生成物7−5を得た(収率74.5%)。得られた中間生成物7−4の1H NMRスペクトルを図20に、中間生成物7−5の1H NMRスペクトルを図21に、それぞれ示す。
Figure 0005294169
0.05gの中間生成物7−5を0.8mLのピリジンに溶かした。10質量%に調製した4mLの炭酸カリウム水溶液を40mLのメタノールに加えて得たメタノール溶液に、前記の中間生成物7−5のピリジン溶液を滴下し、室温にて反応させた。これを再沈殿により精製する工程を繰り返し、合計0.30gの中間生成物7−6を得た(収率81.6%)。得られた中間生成物7−6の1H NMRスペクトルを図22に示す。
Figure 0005294169
0.235g(0.47mmol)の中間生成物7−6を4.8mLのピリジンに溶かし、得られた溶液に0.12mL(0.94mmol)の4−クロロフェニルイソシアネートを加え、80?Cで22時間反応させ、目的化合物8を得た。得られた目的化合物8の1H NMRスペクトルを図23に示す。
[HPLC用カラムの作製]
合成例9で得られたアミロース誘導体である目的化合物6について、表面処理したシリカゲルに目的化合物6をコーティングし、得られたシリカゲルをカラムに充填し、カラム8を作製した。また合成例10で得られたアミロース誘導体である目的化合物7を表面処理したシリカゲルにコーティングし、得られたシリカゲルをカラムに充填し、カラム9を作製した。これらのカラムの光学分割能を、前記構造式で示した10種のラセミ体1〜10の光学分割により評価した。この光学分割は、カラム8については前記分離条件aの条件で、カラム9については前記分離条件aの条件でそれぞれ行った。カラム8及び9における多糖誘導体における置換基の位置と種類を表6に示し、光学分割能の評価結果を表7に示す。置換基の種類と位置との違いによる光学分割能を比べる観点から、表7には、2位がベンゾエートの誘導体を充填剤に用いたカラム(カラム2及び5)及び2、3、6位の置換基が全て同じである充填剤を用いたカラム(カラム6及び7)の結果も併せて示した。
Figure 0005294169
Figure 0005294169
また合成例11で得られた目的化合物8も、カラム9の作製における目的化合物7と同様に、表面処理したシリカゲルにコーティングし、得られたシリカゲルをカラムに充填し、カラム10を作製し、このカラムの光学分割能を、前記構造式で示した10種のラセミ体1〜10の光学分割により前記分離条件aの条件で評価した。カラム10における多糖誘導体における置換基の位置と種類を表8に示し、光学分割能の評価結果を表9に示す。表8には比較の観点からカラム2及び9も併せて表示する。
Figure 0005294169
Figure 0005294169
表9から明らかなように、カラム9及び10は、ラセミ体3〜5において、カラム2よりも高い分離係数を示しており、これらのラセミ体において、カラム2よりも優れた光学分離能を有している。
本発明の多糖誘導体は、光学異性体用分離剤に用いたときに、既存の光学異性体用分離剤と同程度かそれ以上の実用性を有しており、さらには光学分割対象のラセミ体によっては既存の光学異性体用分離剤よりも高い光学分割能を示す。したがって、本発明の多糖誘導体及び光学異性体用分離剤は、既存の光学異性体用分離剤では分離が不十分であった光学異性体の分離の可能性を有しており、例えばそのような光学異性体が用いられる新薬の開発に利用することができる。
また本発明の多糖誘導体及び光学異性体用分離剤によれば、光学分割対象のラセミ体によっては、二種の置換基を多糖の3位と6位にランダムに導入することによって、これらの置換基を3位及び6位に規則的に導入するよりも、高い光学分離能を示すことがある。したがって、本発明は、光学分割能がより向上する光学異性体用分離剤の一製造方法を示しており、特定の光学異性体に対するより一層高い光学分割能を有する光学異性体用分離剤の開発に利用することができる。
また本発明の多糖誘導体及び光学異性体用分離剤によれば、光学分割対象のラセミ体によっては、多糖の2位と3位へ、類似しているが非同一の二種の置換基を導入した多糖誘導体とすることによって、これらの一種のみが2位及び3位の両方に導入されている多糖誘導体よりも、高い光学分離能を示すことがある。したがって、本発明は、光学分割能がより向上する光学異性体用分離剤の他の製造方法を示しており、特定の光学異性体に対するより一層高い光学分割能を有する光学異性体用分離剤の開発に利用することができる。

Claims (21)

  1. アミロースの構成単位が有する水酸基のうちの少なくとも2位と3位の水酸基の水素原子が、下記一般式(I)〜(III)で表される異なる置換基に置き換えられた構造を含むことを特徴とするアミロース誘導体。
    −CO−R (I)
    −CO−NH−R (II)
    −R (III)
    (一般式(I)中、Rはヘテロ原子を含んでもよい芳香族炭化水素基であり、さらに置換基を有していてもよい。一般式、(II)、(III)中、Rはヘテロ原子を含んでもよい脂肪族又は芳香族炭化水素基であり、さらに置換基を有していてもよい。
  2. 前記構成単位における2位の水酸基の水素原子が前記一般式(I)で表される置換基に置き換えられた構造を含むことを特徴とする請求項1記載のアミロース誘導体。
  3. 前記構成単位における2位の水酸基の水素原子が前記一般式(II)で表される置換基に置き換えられた構造を含むことを特徴とする請求項1記載のアミロース誘導体。
  4. 前記構成単位における3位の水酸基の水素原子が前記一般式(II)で表される置換基に置き換えられた構造を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のアミロース誘導体。
  5. 記構成単位における6位の水酸基の水素原子が前記一般式(I)〜(III)のいずれかで表される置換基に置き換えられた構造をさらに含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のアミロース誘導体。
  6. 前記構成単位における3位及び6位の水酸基の水素原子が前記一般式(II)で表される二つの置換基にそれぞれ置き換えられた構造を含むことを特徴とする請求項5記載のアミロース誘導体。
  7. 前記構成単位における3位及び6位の水酸基の水素原子が前記一般式(II)で表される一つの置換基に置き換えられた構造を含むことを特徴とする請求項5記載のアミロース誘導体。
  8. 前記構成単位における3位及び6位の水酸基の水素原子が前記一般式(II)で表される二以上の置換基に不規則に置き換えられた構造を含むことを特徴とする請求項5記載のアミロース誘導体。
  9. 前記構成単位における2位及び6位の水酸基の水素原子が前記一般式(II)で表される一つの置換基に置き換えられた構造を含むことを特徴とする請求項5記載のアミロース誘導体。
  10. 前記構成単位における2位及び6位の水酸基の水素原子が前記一般式(II)で表される二つの置換基に置き換えられた構造を含むことを特徴とする請求項6記載のアミロース誘導体。
  11. アミロースの構成単位が有する2位の水酸基を下記一般式(I)〜(III)で表される第一の置換基で修飾する工程と、次いで前記構成単位が有する3位の水酸基を下記一般式(I)〜(III)で表される、前記第一の置換基とは異なる第二の置換基で修飾する工程とを含むアミロース誘導体の製造方法。
    −CO−R (I)
    −CO−NH−R (II)
    −R (III)
    (一般式(I)中、Rはヘテロ原子を含んでもよい芳香族炭化水素基であり、さらに置換基を有していてもよい。一般式、(II)、(III)中、Rはヘテロ原子を含んでもよい脂肪族又は芳香族炭化水素基であり、さらに置換基を有していてもよい。
  12. 前記第一の置換基が前記一般式(I)で表される置換基であることを特徴とする請求項11に記載の方法。
  13. 位の水酸基の修飾後に、前記構成単位が有する6位の水酸基を保護基で保護する工程をさらに含むことを特徴とする請求項11又は12に記載の方法。
  14. 3位の水酸基の修飾後に前記6位の前記保護基を外す工程と、保護基が外された6位の水酸基を前記一般式(I)〜(III)で表される、前記第二の置換基とは異なる第三の置換基で修飾する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。
  15. アミロースの構成単位が有する2位の水酸基を保護基で保護する2位保護工程と、2位が保護された前記構成単位が有する3位の水酸基を下記一般式(I)〜(III)で表される第二の置換基で修飾する3位修飾工程と、3位が修飾された前記構成単位における2位の保護基を外す2位脱保護工程と、保護基が外された2位の水酸基を、前記第二の置換基と同じ一般式で表されるが異なる置換基である第一の置換基で修飾する2位修飾工程とを含むアミロース誘導体の製造方法。
    −CO−R (I)
    −CO−NH−R (II)
    −R (III)
    (一般式(I)〜(III)中、Rはヘテロ原子を含んでもよい脂肪族又は芳香族炭化水素基であり、さらに置換基を有していてもよい。)
  16. 記3位修飾工程は、前記構成単位が有する3位及び6位の両方の水酸基を前記第二の置換基で修飾する工程であることを特徴とする請求項15に記載の方法。
  17. 前記2位脱保護工程は、2位の保護基と6位の第二の置換基との両方を外す工程であり、
    前記2位修飾工程は、2位及び6位の水酸基の両方を前記第一の置換基で修飾する工程であることを特徴とする請求項16に記載の方法。
  18. 前記第一及び第二の置換基が前記一般式(II)で表される置換基であることを特徴とする請求項1517のいずれか一項に記載の方法。
  19. 位が保護された前記構成単位が有する6位の水酸基を前記3位修飾工程前に保護基で保護する6位保護工程と、
    前記3位修飾工程で3位が修飾された前記構成単位における6位の保護基を、前記2位脱保護工程の前に脱保護する6位脱保護工程と、
    保護基が外された6位の水酸基を、前記第一及び第二の置換基と同じ一般式で表されるが異なる置換基である第三の置換基で修飾する6位修飾工程とをさらに含み、
    前記2位脱保護工程は、6位が修飾された前記構成単位における2位の保護基を外す工程であることを特徴とする請求項15に記載の方法。
  20. 前記第一、第二、及び第三の置換基が前記一般式(II)で表される置換基であることを特徴とする請求項19に記載の方法。
  21. 請求項1〜10のいずれか一項に記載のアミロース誘導体を含有する光学異性体用分離剤。
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