JP5750664B2

JP5750664B2 - フラボノイド骨格を有する天然物質の酸化方法およびフラボノイド骨格を有する天然物質の製造方法並びに染毛方法

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Publication number: JP5750664B2
Application number: JP2011089074A
Authority: JP
Inventors: 秀計安永; 宏浦川; 勲綿岡; 孝典松原
Original assignee: Kyoto Institute of Technology NUC
Current assignee: Kyoto Institute of Technology NUC
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2015-07-22
Anticipated expiration: 2031-04-13
Also published as: JP2012219084A

Description

本発明は、フラボノイド骨格を有する天然物質の酸化方法およびフラボノイド骨格を有する天然物質の製造方法並びに染毛方法に関する。

酸化染料を用いる酸化染毛剤は一般にヘアカラーと呼ばれ、その堅牢性により永久染毛剤として広く使用されている。通常、酸化染毛剤は、毛髪内部で酸化されて酸化染料を生成する酸化染料前駆体を含む第１剤と、その酸化染料前駆体を酸化する過酸化水素等の酸化剤を含む第２剤とからなり、使用時に第１剤と第２剤とを混合して酸化染料を生成させて染毛を行なっている。毛髪内で酸化されて生成する酸化染料は重合体であるため、毛髪内部から脱着しにくく高い堅ろう性が得られると言われている（例えば非特許文献１）。

しかしながら、酸化剤として用いる過酸化水素により毛髪が損傷を受け、艶がなくなったり、枝毛が増えたり、抜け毛が増える等の問題がある。また、第１剤にはアンモニア等のアルカリ剤が用いられているが、染毛時に刺激臭や不快臭がするという問題がある。

そのため、人体に対してより安全な染毛料が求められている。これに対し、本発明者らは、フラボノイド骨格を有する天然物質であるカテキンを電気酸化して得られる酸化体（o-キノン体）を用いた染毛料を提案している（特許文献１）。

特開２００８−３０３１８１号公報

新井泰裕著，「最新ヘアカラー技術」，フレグランスジャーナル社，２００４年８月，ｐ．１０２

カテキン等のフラボノイド骨格を有する天然物質は人体に安全な染毛料として期待できるが、原料であるフラボノイド骨格を有する天然物質は、水に対する溶解度が小さく、一度に大量に合成するのが困難であるという問題がある。たとえば、カテキンの３０℃における水に対する溶解度は０．６重量%程度である。一方、フラボノイド骨格を有する天然物質はエタノール等の有機溶媒には溶解するが、有機溶媒中では酸化反応が進行しにくいという問題がある。そのため、従来の方法では、フラボノイド骨格を有する天然物質のo-キノン体を一度に大量に合成することは困難であった。

そこで、本発明は、フラボノイド骨格を有する天然物質のo-キノン体を大量に合成することの可能なフラボノイド骨格を有する天然物質の新規な酸化方法およびフラボノイド骨格を有する天然物質の製造方法並びに染毛方法を提供することを目的とした。

上記課題を解決するため、本発明のフラボノイド骨格を有する天然物質の酸化方法は、以下の一般構造式（１）で表されるフラボノイド骨格を有する天然物質の酸化方法であって、水とアルコールとの混合溶媒に該天然物質を溶解させた塩基性の反応液に酸素ガスを供給することを特徴とする。

式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_６、Ｒ_７は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基またはメチル基を示し、Ｒ_６とＲ_７のいずれか一方または両方が水酸基であり、Ｒ_５は、水素原子、水酸基、ガロイル基または糖を示し、Ｘは、＞ＣＨ_２、＞Ｃ＝Ｏまたは＞ＣＨＯＨを示す。

また、本発明のフラボノイド骨格を有する天然物質の製造方法は、以下の一般構造式（２）で表されるフラボノイド骨格を有する天然物質の製造方法であって、水とアルコールとの混合溶媒に該天然物質のカテコール体またはピロガロール体を溶解させた塩基性の反応液に酸素ガスを供給することを特徴とする。

式中、Ｒ_１０、Ｒ_１１、Ｒ_１２、Ｒ_１３は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基またはメチル基を示し、Ｒ_１４は、水素原子、水酸基、ガロイル基または糖を示し、Ｒ_１５は、水素原子または水酸基を示し、Ｘは、＞ＣＨ_２、＞Ｃ＝Ｏまたは＞ＣＨＯＨを示す。

また、本発明の染毛方法は、上記の製造方法により得られる上記の一般構造式（２）で表されるフラボノイド骨格を有する天然物質を含む染毛剤を毛髪に適用することを特徴とするものである。

本発明の酸化方法および製造方法によれば、従来の水溶媒を用いた場合に比べ、フラボノイド骨格を有する天然物質のo-キノン体の合成速度を飛躍的に向上させることができるので、該天然物質を一度に大量に酸化することが可能となる。これにより該天然物質の酸化体をより安価に製造することが可能となる。また、本発明の染毛方法によれば、人体に安全な酸化染毛剤を提供することが可能となる。

本発明の実施例１におけるモノエタノールアミンを用いた場合の反応液の吸収スペクトルの時間変化を示すグラフである。本発明の実施例１における反応時間と４３０ｎｍにおける吸収強度との関係を示すグラフである。本発明の実施例１におけるモノエタノールアミン、ジエタノールアミンまたはトリエタノールアミンを同量添加した場合の、反応液の吸収スペクトルの４３０ｎｍにおける吸収強度と反応時間との関係を示すグラフである。本発明の実施例２における反応溶媒中のエタノールのモル分率と、反応時間２００分における反応液の吸収スペクトルの４３０ｎｍの吸収強度との関係を示すグラフである。本発明の実施例３におけるモノエタノールアミンの添加量を変化させて得られる反応溶液の測定「ｐＨ」値と、反応時間２００分における反応液の吸収スペクトルの４３０ｎｍの吸収強度との関係を示すグラフである。本発明の実施例４におけるカテキンの^１ＨＮＭＲスペクトルを示す図である。本発明の実施例４におけるカテキン酸化体の^１ＨＮＭＲスペクトルを示す図である。本発明の実施例４におけるカテキンのＩＲスペクトルを示す図である。本発明の実施例４におけるカテキン酸化体のＩＲスペクトルを示す図である。本発明の実施例４における^１ＨＮＭＲスペクトルの帰属および構造を示す図であり、（ａ）はカテキンの結果、（ｂ）はカテキン酸化体の結果を示す。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の酸化方法に用いるフラボノイド骨格を有する天然物質とは、以下の一般構造式（１）で表される化合物である。

ここで、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_６、Ｒ_７は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基またはメチル基を示し、Ｒ_６とＲ_７のいずれか一方または両方が水酸基であり、Ｒ_５は、水素原子、水酸基、ガロイル基または糖を示し、Ｘは、＞ＣＨ_２、＞Ｃ＝Ｏまたは＞ＣＨＯＨを示す。

具体例としては、以下のものを挙げることができる。pyroはピロガロールを表す。
（１）(+)-カテキンまたは(-)-カテキンまたは(+)-エピカテキンまたは(-)-エピカテキン
Ｒ_１，Ｒ_３，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_５，Ｒ_７：ＯＨ、Ｘ：＞ＣＨ_２
（２）(+)-ガロカテキンまたは(-)-ガロカテキンまたは(-)-エピガロカテキン
Ｒ_１，Ｒ_３：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_５，Ｒ_６，Ｒ_７：ＯＨ、Ｘ：＞ＣＨ_２
（３）(-)-カテキンガレートまたは(-)-エピカテキンガレート
Ｒ_１，Ｒ_３，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_７：ＯＨ、Ｒ_５：Ｏ−Ｃ＝Ｏ−pyro、Ｘ：＞ＣＨ_２
（４）(-)-ガロカテキンガレートまたは(-)-エピガロカテキンガレート
Ｒ_１，Ｒ_３：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_６，Ｒ_７：ＯＨ、Ｒ_５：Ｏ−Ｃ＝Ｏ−pyro、Ｘ：＞ＣＨ_２
（５）タキシフォリン
Ｒ_１，Ｒ_３，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_５，Ｒ_７：ＯＨ、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏ
（６）フスチン
Ｒ_１，Ｒ_３，Ｒ_４，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_５，Ｒ_７：ＯＨ、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏ
（７）ルテオリン
Ｒ_１，Ｒ_３，Ｒ_５，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_７：ＯＨ、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏで、フラボン構造
（８）6−ヒドロキシルテオリン
Ｒ_１，Ｒ_５，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４，Ｒ_７：ＯＨ、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏで、フラボン構造
（９）6−メトキシルテオリン
Ｒ_１，Ｒ_５，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_７：ＯＨ、Ｒ_３：ＯＣＨ_３、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏで、フラボン構造
（１０）クエルセチン
Ｒ_１，Ｒ_３，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_５，Ｒ_７：ＯＨ、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏで、フラボン構造
（１１）クエルセタゲチン
Ｒ_１，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４，Ｒ_５，Ｒ_７：ＯＨ、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏで、フラボン構造
（１２）ゴシッペチン
Ｒ_３，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_５，Ｒ_７：ＯＨ、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏで、フラボン構造
（１３）トリセチン
Ｒ_１，Ｒ_３，Ｒ_５：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_６，Ｒ_７：ＯＨ、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏで、フラボン構造
（１４）ミリセチン
Ｒ_１，Ｒ_３：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_５，Ｒ_６，Ｒ_７：ＯＨ、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏで、フラボン構造
（１５）フィセチン
Ｒ_１，Ｒ_３，Ｒ_４，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_５，Ｒ_７：ＯＨ、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏで、フラボン構造
（１６）ピノクエルセチン
Ｒ_１，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_５，Ｒ_７：ＯＨ、Ｒ_３：ＣＨ_３、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏで、フラボン構造
（１７）ピノミリセチン
Ｒ_１：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_５，Ｒ_６，Ｒ_７：ＯＨ、Ｒ_３：ＣＨ_３、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏで、フラボン構造
（１８）シアニジン
Ｒ_１，Ｒ_３，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_５，Ｒ_７：ＯＨ、Ｘ：＞ＣＨ_２で、フラビリウムイオン構造
（１９）デルフィニジン
Ｒ_１，Ｒ_３：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_５，Ｒ_６，Ｒ_７：ＯＨ、Ｘ：＞ＣＨ_２で、フラビリウムイオン構造
（２０）ルチン
Ｒ_１，Ｒ_３，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_７：ＯＨ、Ｒ_５：ＯＲ’（Ｒ’はβ−ルチノース）、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏで、フラボン構造
（２１）クエルシトリン
Ｒ_１，Ｒ_３，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_７：ＯＨ、Ｒ_５：ＯＲ’（Ｒ’はα−Ｌ−ラムノース）、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏで、フラボン構造
（２２）イソクエルシトリン
Ｒ_１，Ｒ_３，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_７：ＯＨ、Ｒ_５：ＯＲ’（Ｒ’はβ−Ｄ−グルコース）、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏで、フラボン構造
（２３）ヒペリン
Ｒ_１，Ｒ_３，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_７：ＯＨ、Ｒ_５：ＯＲ’（Ｒ’はβ−Ｄ−ガラクトース）、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏで、フラボン構造
（２４）アビクラリン
Ｒ_１，Ｒ_３，Ｒ_６：Ｈ、Ｒ_２，Ｒ_４，Ｒ_７：ＯＨ、Ｒ_５：ＯＲ’（Ｒ’はα−Ｌ−アラビノース）、Ｘ：＞Ｃ＝Ｏで、フラボン構造
この他、フラボノイド骨格を含む構造をもつテアフラビン・テアフラビンジガレートや、上記物質の各配糖体、ロイコアントシアニジンなども含まれる。

本発明の酸化方法には、溶媒に水のみあるいはアルコールのみを用いるのではなく、水とアルコールとの混合溶媒を用いる。本発明に用いるフラボノイド骨格を有する天然物質の水に対する溶解度は低いが、アルコールを添加することにより、溶解性が向上する。しかし、アルコールのみでは該天然物質のo-キノン体の生成速度はほぼゼロになる。アルコールには、炭素数１から４の直鎖状または分岐状のアルコールを用いることが好ましい。室温程度で水と混和することと、酸化反応後の酸化体を回収する際にその蒸発除去が容易であるからである。具体例としては、メタノール・エタノール・プロパノール・ブタノールを挙げることができる。２００分の反応時間の場合、好ましくは、エタノールまたはプロパノール、より好ましくはエタノールである。一方、１００分の反応時間の場合、より好ましくはブタノールである。

水とアルコールとの混合割合は、本発明に用いるフラボノイド骨格を有する天然物質の溶解性が水溶媒の場合よりも向上する範囲であれば特に限定されない。例えば、アルコールにエタノールを用いた場合については、エタノールのモル分率が、０．１５〜０．４５、好ましくは０．２５〜０．３５である。

なお、本発明に用いるフラボノイド骨格を有する天然物質は、水とアルコールとの混合溶媒を用いることにより溶解度が増大するので、反応液中の該天然物質の濃度を、７〜１５重量％、好ましくは１０〜１５重量％とすることができる。

また、本発明の酸化方法は、塩基性条件下で行なう。反応液は、水とアルコールの混合溶媒１ｋｇに対して塩基を０．１ｍｏｌ以上、好ましくは０．１〜１ｍｏｌ加えて調製する。反応液が中性および酸性だと酸化反応が進行し難くなり、o-キノン体が生成しないからである。

塩基性反応液は、無機塩基または有機塩基の添加により調製する。水−アルコール混合溶媒への溶解性から、無機塩基としては、水酸化ナトリウム・水酸化カリウム、アンモニア水等を挙げることができる。また、有機塩基としては、水溶性のアルキルアミンやアルカノールアミンを挙げることができる。アルキルアミンの具体例としては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン等を挙げることができる。また、アルカノールアミンの具体例としては、モノメタノールアミン、モノエタノールアミン、イソプロパノールアミン、ジメタノールアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリメタノールアミン、トリエタノールアミン、トリプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン等を挙げることができる。好ましい塩基は有機塩基または低濃度の水酸化ナトリウムであり、より好ましくはアルカノールアミン、さらに好ましくは、モノエタノールアミンまたはジエタノールアミンのいずれか１種、さらに好ましくはモノエタノールアミンである。また、適切な塩基性に調整するために複数の塩基を混合して用いることもできる

塩基は、水とアルコールの混合溶媒１ｋｇに対して０．１ｍｏｌ以上の量を添加すれば良い。例えば、モノエタノールアミンの添加量は、０．１〜１ｍｏｌである。

また、本発明では、反応液に２価の銅塩を添加してもよい。２価の銅塩を添加することにより、酸化体の生成速度をさらに増大させることができるからである。２価の銅塩としては、乳酸銅、塩化銅、硫酸銅、硝酸銅、炭酸銅、酢酸銅等を用いることができるが、硫酸銅が好ましい。調製した１ｋｇの反応溶液中の２価の銅イオンの物質量は、０．１〜０．８ｍｏｌ、好ましくは０．４〜０．６ｍｏｌである。

また、本発明の酸化方法は、反応液に酸素ガスを反応液に供給することに行なう。酸素ガスとしては、純酸素または空気を用いることができる。供給する酸素ガスは、ガラスボールフィルター等を通じて、微細な気泡として反応液に供給する方が酸化反応を高めるために望ましい。純酸素ガスの１ｋｇの反応溶液への供給速度は、２０〜３０ ℃の温度、１気圧の圧力下で、１〜１０Ｌｍｉｎ^−１、好ましくは１〜５Ｌｍｉｎ^−１である。供給速度が１Ｌｍｉｎ^-1より低いと、酸化体の生成速度が遅くなり、１０Ｌｍｉｎ^−１より大きくしても、酸素の溶液への溶解速度を超えて無駄になるからである。

また、本発明の酸化方法の反応温度は溶媒が蒸発飛散しない温度が好ましく、２５〜５０ ℃、好ましくは２５〜３０ ℃である。２５ ℃より低いとo-キノン体の生成速度が低くなり、５０ ℃より高いと、酸素の溶解度が下がって溶液中の酸素濃度が下がってしまう他、アルコールが蒸発し易くなるからである。

また、本発明の酸化方法には、バッチ式または連続式のいずれの反応様式も用いることができる。反応時間は、1〜１０時間、好ましくは７〜８時間である。

また、本発明の酸化方法では、酸化体の用途に応じて酸化体の回収方法を選択することができる。例えば、酸化体を固形物として回収したい場合には、反応液を蒸発乾固した後にアルコール等の精製溶媒に再溶解し、無機塩類などの不溶成分をろ別除去してから溶媒を除去して粉体として回収することができる。その際に、揮発性有機塩基は蒸発乾固工程で除去できる。

なお、本発明の酸化方法により得られる酸化体は、以下に説明するo-キノン体を含むものであり、o-キノン体の２量体や３量体以上の染着能をもつ多量体を含んでいてもよい。

また、本発明の製造方法は、以下の一般構造式（２）で表されるフラボノイド骨格を有する天然物質の製造方法である。一般構造式（２）で表されるフラボノイド骨格を有する天然物質は、上記の一般構造式（１）で表されるカテコールまたはピロガロール体を酸化して得られるo-キノン体またはo-キノン構造を含む酸化体であり、上記の一般構造式（１）で表されるフラボノイドを原料物質として、上述の酸化方法を用いて製造することができる。

また、本発明の染毛方法は、上記の製造方法より得られる、上記の一般構造式（２）で表されるフラボノイド骨格を有する天然物質を含む染毛剤を毛髪に適用するものである。該天然物質は酸化されているので、一剤型の酸化染毛剤として用いることができる。具体的には、該天然物質を含む染毛料を毛髪に塗布し、所定時間放置した後、流水ですすぎ、必要に応じてシャンプーで洗浄してから乾燥することにより染毛することができる。

該天然物質は、反応液から固形物として回収し染毛料に配合して用いる。

染毛料には、該天然物質以外に、通常の染毛剤・染毛料に使用される成分、例えば、粘度調整剤・界面活性剤・pH調整剤・香料・安定化剤等を必要に応じて配合することができる。

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１（塩基の効果）．
（実験方法）
１７ｍｍｏｌの(+)-カテキン（Ｓｉｇｍａ製）と１０ｍｍｏｌのモノエタノールアミン（ＭＥＡ、ナカライテスク製）を、４７ｇの蒸留水と４７ｇのエタノール（ナカライテスク製）とからなる水−エタノール混合溶媒（エタノールのモル分率：０．２８）に溶解させた。カテキンは５重量％、ＭＥＡは０．６重量％である。なお、ＭＥＡの量は、反応溶媒１ｋｇに対し、０．１０６ｍｏｌである。その溶液に、３０ ℃で、ガラスボールフィルター（木下理化工業製５０３ＧＮｏ．２）を通じて酸素ガスを１００ｍＬｍｉｎ^-1で供給して反応を開始した。所定時間経過後、反応液を取り出して蒸留水で希釈した後、その希釈液の紫外可視吸収スペクトルを、紫外可視分光光度計（日立製Ｕ−３９００Ｈ）を用いて測定した。モノエタノールアミンに代えて、ジエタノールアミン（ＤＥＡ、ナカライテスク製）またはトリエタノールアミン（ＴＥＡ、ナカライテスク製）を用いて同様の測定を行なった。また、アミンを添加しない場合についても同様の実験を行なった。なお、酸素ガス供給前の反応液は、ｐＨメーター（東亜ディーケーケー製ＭＭ−６０Ｒ＋ＥＬＰ−０３１）で測定すると、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン添加溶液で、それぞれ１１．８、１１．３、１０．６という数値を示した。溶液中のエタノールのモル分率が高いので、この値は水溶液で定義されるｐＨとは異なるが、酸性(塩基性)度の指標として定性的にとらえることができる。したがって、トリエタノールアミン＜ジエタノールアミン＜モノエタノールアミンの順でそれぞれの添加溶液の塩基性度が高くなったといえる。

（結果）
図１は、モノエタノールアミンを添加した場合の反応溶液の吸収スペクトルの時間変化を示している。反応時間とともにスペクトルの４３０ｎｍのシグナルピークの吸収強度が増加した。４３０ｎｍの吸収スペクトルはカテキンのo-キノン体の生成によるものである。図２は、反応時間と吸収スペクトルの４３０ｎｍのシグナルピークの吸収強度との関係を示すグラフである。○印はモノエタノールアミンを添加した場合、□印はモノエタノールアミンを添加しなかった場合の結果を示している。モノエタノールアミンを添加することにより、添加しない場合に比べ、カテキンのo-キノン体の生成量が顕著に増加した。また、図３は、モノエタノールアミンまたはジエタノールアミンまたはトリエタノールアミンを添加したそれぞれの反応系の４３０ｎｍのシグナルピークの吸収強度と反応時間との関係を示すグラフである。○印はモノエタノールアミン、□印はジエタノールアミン、△印はトリエタノールアミンの結果を示す。トリエタノールアミン＜ジエタノールアミン＜モノエタノールアミンの順でカテキンのo-キノン体の生成速度が上昇し、その生成量が増加する結果が得られた。

実施例２（エタノール添加の効果）．
総反応時間を２００分とし、添加する塩基としてモノエタノールアミンを用い、エタノールのモル分率を変化させた以外は、実施例１と同様の方法で反応液の吸収スペクトルを測定した。ここで、エタノールのモル分率が０．９９、すなわち溶媒がほとんどエタノールからなる場合を比較例１とする。反応溶液中のカテキン濃度を実施例１と同じにするためには、エタノールのモル分率を０．１以上にする必要があり、それより低いエタノールモル分率の混合溶媒中のカテキンの溶解度は急激に低下する。同温度でエタノールのモル分率０．２８または０（水のみ）の、それぞれの溶媒に(+)-カテキンを溶解したときの溶解度の違いは、モル分率０．２８の混合溶媒への溶解度が水のそれよりも３４倍高くなる。エタノールを加えず、溶媒を水で行なった場合は比較例２とする。

（結果）
図４は、反応溶液中のエタノールのモル分率と、反応時間２００分におけるカテキンの酸化体の４３０ｎｍのシグナルピークの吸収強度の関係を示すグラフである。

図４に示すように、エタノールのモル分率が０．２８まではエタノールの割合が上昇するにつれてカテキン酸化体の生成量が増加した。しかし、エタノールの割合が０．２８よりも高くなると生成速度は低下し、溶媒がほとんどエタノールからなる溶液を用いた比較例１では、モル分率が０．２８の系の１５分の１程度まで低下した。エタノールのモル分率には好ましい範囲が存在し、モル分率が０．１から０．６の範囲では、比較例２の水のみの場合の約８倍の高い値が得られた。特にモル分率が０．２８では水のみの場合の約２０倍の最も高い生成量が得られた。

実施例３（反応液の塩基性の効果）．
反応液の塩基性と反応性の関係を調べた。図５は、実施例１の条件で添加するモノエタノールアミン（ＭＥＡ）量を変化させて得られる水―エタノール溶液をｐＨメーター（東亜ディーケーケー製ＭＭ−６０Ｒ＋ＥＬＰ−０３１）で測定した「測定ｐＨ」値と、この溶液中で実施例１と同条件で(+)-カテキンを２００分反応させて得られる溶液の吸収スペクトルの４３０ｎｍのシグナルピークの吸収強度の関係を示すグラフである。ここで、図５中の「測定ｐＨ」値と、ＭＥＡの添加量（反応溶媒１ｋｇ当たりの物質量）の関係は、以下の通りである。すなわち、ＭＥＡ添加量が、０、０．０１、０．０５、０．１、０．５ｍｏｌの時、「測定ｐＨ」値は、それぞれ、６．５８、１１．０３、１１．４８、１１．５７、１２．００であった。この結果に示すように、添加するモノエタノールアミン量を増加させ、反応溶液の塩基性を高めると、特に「測定ｐＨ」値を１１以上あるいは添加量を０．０１ｍｏｌ以上とすると、反応性が上昇し、カテキン酸化体の生成速度と生成量が増加した。

実施例４（化学構造解析）．
塩基にＭＥＡを用い、実施例１の条件で約２００分間酸素ガスを供給してカテキンを酸化した。その後、反応液を蒸発乾固し、エタノール溶液として不溶分を濾別除去した後、濾液を乾燥して酸化体を得た。

カテキンとカテキン酸化体の化学構造を、^１Ｈ核磁気共鳴装置（ＮＭＲ）（Bruker DRX500）と赤外（ＩＲ）分光光度計(Thermo SCIENTIFIC Nicolet Avatar 370)を用いて分析した。カテキン（溶媒：ＣＤ_３ＣＤ_２ＯＤ）とカテキン酸化体（溶媒：ＣＤ_３ＯＤ）の^１ＨＮＭＲスペクトルをそれぞれ図６と図７に示す。また、ＩＲの結果を図８と図９に示す。そして、ＮＭＲシグナルの帰属を図１０に示す。図１０中、（ａ）はカテキン、（ｂ）はカテキン酸化体の結果を示す。以上のスペクトル解析の結果より、カテキンの酸化体は主に図１０中の（ｂ）に示す構造を有するo-キノン体、すなわち、4-(3,4-ジヒドロ-3α,5,7-トリヒドロキシ-2H-1-ベンゾピラン-2α-イル)-1,2-ベンゾキノンであることがわかった。

比較として、塩基とエタノールを添加しなかった以外は実施例１と同様の条件で酸化を行なった場合（以下、比較例３という）は、カテキンの酸化体はほとんど得られない。

比較例３では、カテキンの酸化体はほとんど得られなかった。実施例１や実施例３のように、塩基とエタノールを添加することによって、本方法でカテキンの酸化体の生成量を飛躍的に増大させることができることがわかった。

実施例５（染色性評価）
試料毛髪（白髪人毛）を以下に示す条件で染色後、蒸留水で洗浄・自然乾燥した後に分光測色計（コニカミノルタ製ＣＭ−２６００ｄ）を用いて測色した。本発明の染色性評価には、特に断らない限り、表色系にはL^*a^*b^*表色系(ＣＩＥ１９７６)を用いた。ここで、L^*a^*b^*（エルスター・エースター・ビースター）表色系におけるL^*値は、色の相対的な明るさを示す尺度で明度を表す。a^*とb^*は両者で色度（色相・彩度）を表す。色相とは赤・黄・緑・青等の色知覚の属性を尺度化したものであり、彩度とは等しい明度における色の鮮やかさを無彩色からの隔たりで表したものをいう。また、C^*=(a^*2+b^*2)^1/2で規定されるC^*値が彩度を表す。さらに、ΔE^*は色差を表し、ΔE^*={(a_n ^*-a₀ ^*)²+(b_n ^*-b₀ ^*)²+(L_n ^*-L₀ ^*)²}^1/2で算出される。ここでは、式中の下付き添え字のnは染色毛の測定値、0は未染色毛の測定値を表す。

（染色試験）
実施例２において、エタノールのモル分率を０．２８とした反応液１００ｍLからカテキン酸化体を固形分として回収した。回収した酸化体０．６ｇを水に溶解して１００ｍLの溶液とし、試料毛髪１．０ｇを３０℃で４０分浸漬した。次いで、３０℃の蒸留水で繰り返し洗浄した後、自然乾燥させた。

また、比較として、酵素反応によって(+)-カテキン（Ｓｉｇｍａ製）より得られる染料を用いて試料毛髪を染色し、染色毛の色彩を測定した。染料の合成は次のようにして行なった。0.7 ｇのカテキンを４９５ｍＬの蒸留水に、３２０００Ｕのチロシナーゼを５ｍＬの0.1 Ｍリン酸緩衝液に、それぞれ溶解させて混合し、流速１００ｍＬｍｉｎ^-1でガラスボールフィルターを通じて酸素ガスを導入しながら酵素反応を行なった。反応後、溶媒を濃縮乾固して粉末とし、２００ｍＬ程度のエタノールを加え、不溶物をろ別して除去し、さらにエタノールを除去して酸化体粉末を得た。
回収した酸化体０．６ｇを水に溶解して１００ｍLの溶液とし、試料毛髪１．０ｇを３０℃で４０分浸漬した。次いで、３０℃の蒸留水で繰り返し洗浄した後、自然乾燥させた。（以下、比較例４という。）

（結果）
表１に、測色結果を示す。比較例４の染色毛は鮮やかな黄色に染色されたのに対し、本発明では、明るめの茶色に染色された。本発明のカテキン酸化体を用いても、酵素反応により得られる酸化体と同様、染色が可能であった。一般には、比較例４で得られる色調よりも、本発明で得られる色調が好まれ、より実用的な染料が得られる。

以上の通り、本発明によれば、フラボノイド骨格を有する天然物質由来の酸化体を従来に比べて一度に大量に合成することが可能となる。これにより、酸化体を必要とする用途、例えば染毛、化粧品など香粧品の色材、繊維・糸・布帛の染色、木材の染色、プラスチックや樹脂の着色、バインダーと共に用いた工業製品の着色や表面加工等に対し、より安価に提供することが可能となる。

Claims

以下の一般構造式（１）で表されるフラボノイド骨格を有する天然物質の酸化方法であって、水とアルコールとの混合溶媒に該天然物質を溶解させた塩基性の反応液に酸素ガスを供給する、フラボノイド骨格を有する天然物質の酸化方法。

（式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_６、Ｒ_７は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基またはメチル基を示し、Ｒ_６とＲ_７のいずれか一方または両方が水酸基であり、Ｒ_５は、水素原子、水酸基、ガロイル基または糖を示し、Ｘは、＞ＣＨ_２、＞Ｃ＝Ｏまたは＞ＣＨＯＨを示す。）
上記反応液が塩基性である請求項１記載の酸化方法。
上記アルコールがエタノールであり、混合溶媒中のエタノールのモル分率が０．１〜０．６である請求項１記載の酸化方法。
上記反応液がアルカノールアミンからなる有機塩基を含む請求項１記載の酸化方法。
上記アルカノールアミンが、モノエタノールアミン、ジエタノールアミンまたはトリエタノールアミンのいずれか１種である請求項４記載の酸化方法。
以下の一般構造式（２）で表されるフラボノイド骨格を有する天然物質の製造方法であって、水とアルコールとの混合溶媒に該天然物質のカテコール体またはピロガロール体を溶解させた塩基性の反応液に酸素ガスを供給する、フラボノイド骨格を有する天然物質の製造方法。

（式中、Ｒ_１０、Ｒ_１１、Ｒ_１２、Ｒ_１３は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基またはメチル基を示し、Ｒ_１４は、水素原子、水酸基、ガロイル基または糖を示し、Ｒ_１５は、水素原子または水酸基を示し、Ｘは、＞ＣＨ_２、＞Ｃ＝Ｏまたは＞ＣＨＯＨを示す。）
上記反応液の塩基性である請求項６記載の製造方法。
上記アルコールがエタノールであり、混合溶媒中のエタノールのモル分率が０．１〜０．６である請求項６記載の製造方法。
上記反応液がアルカノールアミンからなる有機塩基を含む請求項６記載の製造方法。
上記アルカノールアミンが、モノエタノールアミン、ジエタノールアミンまたはトリエタノールアミンのいずれか１種である請求項９記載の製造方法。
請求項６記載の製造方法により製造した以下の一般構造式（２）で表されるフラボノイド骨格を有する天然物質を含む染毛料を毛髪に適用する、染毛方法。

（式中、Ｒ_１０、Ｒ_１１、Ｒ_１２、Ｒ_１３は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基またはメチル基を示し、Ｒ_１４は、水素原子、水酸基、ガロイル基または糖を示し、Ｒ_１５は、水素原子または水酸基を示し、Ｘは、＞ＣＨ_２、＞Ｃ＝Ｏまたは＞ＣＨＯＨを示す。）
一般構造式（２）で表されるフラボノイド骨格を有する天然物質を含む反応液を染毛料として用いる請求項１１記載の染毛方法。