JPS6028970A - 主鎖にテトラヒドロフラン環を含むオリゴエステル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明１ｔｉ、　５−ヒドロキシメチル−２−フランカ
ルボン酸の環状オリゴエステルから誘導される一般式［
１］ で示される鎖状のオリゴエステル、および一般式［■コ で示される環状のオリゴエステルに関する。

本発明の鎖状オリゴエステルおよび環状オリゴエステル
は、天然のイオノホア抗生物質と類似の構造を有し、実
際、アルカリ金属イオンと相互作用し２人工イオノホア
としての機能を示す。

人工イオノホア合成については、クラウンエーテルをは
じめ多くの研究例があるが、それらのほとんどがエーテ
ル結合を基本としている。そのため分解しにくく毒性が
残ることに問題があった。

一方、天然に存在するイオノホア抗生物質にはエステル
結合やアミド結合を基本とするものが多く。

比較的分解されやすい。また天然のイオノホアにテ 含まれるエーテル性の酸素は、そのほとんどがメトラヒ
ドロフラン環等のエーテル性酸素である。

しかしながら、テトラヒドロフラン環およびエステル結
合を交互に有する鎖状オリゴエステルおよび環状オリゴ
エステルの合成はこれまで成功していなかった。また、
　Ｊ、　Ａ、ＭｏｏｒｅおよびＥｍｍｅ　ｔ　ｔＭ。

Ｐａｒｔａｉｎｔ　ｍらがＭａｃｒｏｍ　ｏｌｅｃｕｌ
ｅｓ誌、第１６巻、第２号、１９８３年２月発行、第３
３８頁に、オリゴマーでなぐ高分子量の鎖状のテトラヒ
ドロフラン環およびエステル結合を交互に有するイオノ
ポアを合成し、そのアルカリ金属イオンとの相互作用に
ついて報告しているが、イオンの種類による選択性かな
い。

本発明者らは、５−ヒドロキシメチル−２−フランカル
ボン酸の環状オリゴエステルを原料とするテトラヒドロ
フラン環を有する鎖状オリゴエステルおよび環状オリゴ
エステル合成の可能性を鋭意追求し２本発明に到達した
。

本発明は、５−ヒドロキシメチル−２−フランカルボン
酸の環状オリゴエステルの水素化おヨヒ水素化分解によ
り合成される。テトラヒドロフラン環を有する鎖状オリ
ゴエステルおよび環状オリゴエステルである。

本発明により製造される鎖状オリゴエステル。

たとえば２図１に示す鎖状四量体は抗生物質であるモネ
ンシンに、環状オリゴエステル、たとえば。

図２に示す環状四量体はノナクチンなどの、いわゆるイ
オノホアに類似の分子構造を有する。

これらの天然のイオノホアはアルカリ金属イオンやアル
カリ土類金属イオンと錯形成をし、生体膜のイオン輸送
にあたり、生物活性を発現させると考えられている。鎖
状のイオノホアは末端カルボキシル基と骨格のエーテル
酸素との協同作用により、プロトン勾配を利用したイオ
ンの能動輸送を行ない、環状のイオノホアはイオンの濃
度勾配に従ったイオン輸送を行なう。

イオノホアはその抗菌性を利用して、医薬や農薬に用い
られるのみではなく、最近はカチオン選択性を利用して
、イオンセンサーにも用いられている。

本発明により製造される環状オリゴエステルおよび鎖状
オリゴエステルにも、実施例６〜８に示すようにアルカ
リ金属イオン捕促能があり、これら天然イオノホアと同
様の作用が期待できる。

本発明では、実施例１および２に示すように。

まず、５−ヒドロキシメチル−２−フランカルボン酸の
環状オリゴエステルを合成し、その構造を確認した後、
実施例３〜５に示すようにフラン環の水素化および一部
のエステル結合の水素化分解を利用することにより、鎖
状イオノホアおよび環状イオノホアの両者を同時に得て
いる。鎖状イオノホアおよび環状イオノホアはカラム分
離により容易に分別できる。従って、一定構造のこれら
鎖状イオノホアおよび環状イオノホアを選択的に合成す
ることができるばかりでなく、５−ヒドロキシメチル−
２−フランカルボン酸の環状オリゴエステルの構造を参
照して、これより得られるこれらの鎖状イオノホアおよ
び環状イオノホアの構造を容易に確認することができる
。さらに詳しくは以下に述べる反応方法を適当な製造法
とする。

まず触媒としてロジウム−活性炭を用い、水素化溶媒と
してはテトラヒドロフラン、エチルアルコールおよび酢
酸エチル等を用いる。

上記試薬類の量的関係を以下に示す。５−ヒドロキシメ
チル−２−フランカルボン酸の環状オリゴエステルのモ
ノマー単位に対してロジウム−活性炭のロジウム金属を
５〜１０モル％ないしはそれ以上を用いる。溶媒の量は
水素化反応自体にはほとんど影響を及ぼさない。

水素化は反応容器（ガラスフラスコ）に上記ロジウム−
活性炭、５−ヒドロキシメチル−２−フランカルボン酸
の環状オリゴエステルを仕込み。

水素下にした後、水素溜と直結し、溶媒を注入してかく
はんして行なう。反応温度は低い方が好ましく、１０℃
付近が最適である。水素化終了後。

反応溶液をろ過し、溶媒を蒸発留去した後乾燥する。

前にも述べたように、こうして得られた水素化生成物は
、実施例６〜８に示すように、アルカリ金属イオンとの
相互作用が可能である。発明者らはそれを能動輸送およ
びイオン抽出の二点から確かめたが、その詳細について
は以下に述べる。

能動輸送能については、鎖状三量体オリゴエステルおよ
び水素化反応混合物とでアルカリ金属イオンについて調
べたが、いずれも相互作用が顕著に現われ２％にリチウ
ムイオンおよびナトリウムイオンに選択性がある。

まだ、イオン抽出はピクリン酸塩抽出法を用い。

アルカリ金属イオンおよびアンモニウムイオンについて
水相からクロロホルム相への抽出を行なった。イオノホ
アとして水素化反応混合物をそのまま用いた結果、アル
カリ金属イオンおよびアンモニウムイオンが抽出され、
さらにＵＶスペクトルによる解析で未解離のピクリン酸
の抽出も見られる。このピクリン酸の抽出は、鎖状オリ
ゴエステルのカルボキシル基が解離して陽イオンを捕捉
していることを示唆する。

〔実施例１〕 還流冷却器を取り付けた５００ゴガラス製ニツロナスフ
ラスコに５−ヒドロキシメチル−２−フランカルボン酸
４．６１ｇ（３２，４ミリモル）、Ｎを仕込み、窒素下
で６０℃、６時間かくはん反応させる。この間９反応系
は終始けんだく状態であり２反応系の色は黄色から茶色
へと変化する。次にメタノール１０ｍＪを加え、６０℃
で２０分間かくはんする。反応後、減圧下にピリジンを
蒸留して濃縮し２反応液を５０；ｎｌ程度にする。これ
を水２１中に投入し、−晩装置した後、生じた茶かっ色
沈澱をろ過し、水１１で洗う。沈澱を真空乾燥後、５０
℃にてクロロホルム３００ｄに溶かい熱ろ過により不純
物を除く。茶かつ色のクロロホルム溶液に粉末活性炭２
Ｉを加え、５０℃でかくはん熱ろ過する。色が消えるま
で活性炭処理を繰り返す（３回程度）。クロロホルムを
蒸発留去して沈澱を真空乾燥後、ｎ−ペンタン５００ｄ
およヒドロキシメチル−２−フランカルボン酸の環状オ
リゴエステル（白色粉末）を得た。

ゲル浸透クロマトグラフィーによる分析、追加法による
定量では重量％で表わして２環状玉量体が３０％、環状
四量体が３０％、環状五量体が１３％、環状六量体以上
が１２％の収率で生成している。

環状四量体の分析結果を以下に示す。

元素分析値 Ｃ（％）　Ｈ（％） 計算値（Ｃ２４ＨＩ６０□２として）５８．１　３．３
実測値　５８．２　３．０ 分子量 計算値　４９６ 質量分析値　５００±４０ 紫外吸収＜クロロホルム中） λ　２５６ｎｍ（ε＝６２５００） 赤外吸収（ＫＢｒベレット） ’ｃ＝０　１７１８．’ｏ＝Ｃ１５９６ｃｍ”Ｈ−ＮＭ
Ｒ（ＤＭＳＯ−ｄ６中） δ５．３８　ｐｌ）ｍ　（２Ｈ、シングｖｙト）ｒδ６
，９７ｐｐｍ　（ＩＨ，ダブ１／、ト）、δ７．５２　
ｐｐｍ　（ＬＨ。

ダブレット） 環状三量体および環状五量体も同様にして同定した。

〔実施例２〕 還流冷却器および滴下ろうとを取り付けた１０００ゴガ
ラス製三ツロナスフラスコに、Ｎ−メチル−２−クロロ
ピリジニウムヨウ化物４．７５ｐ（１８゜６ミリモル）
、ピリジン５００ｒｕｌを仕込み、窒素下で５−ヒドロ
キシメチル−２−フラン力ルポン酸２．００ｇ（１４，
１ミリモル）のピリジン溶液７０ｍ１！を滴下しながら
６０℃で７時間かくはん反応させる。反応終了後、減圧
下にピリジンを蒸留して濃縮し２反応液を２０ｒｎｌ程
度にする。これを水２１中に投入し、−晩装置した後、
生じた茶かっ色沈澱をろ過し、水１１で洗う。沈澱を真
空乾燥後、５０℃にてクロロホルム３００ｄに溶かし。

熱ろ過により不純物を除く。茶かっ色のクロロホルム溶
液に粉末活性炭１ｇを加え、５０℃でかくはん熱ろ過し
１色が消えるまでこの操作を繰り返す。クロロホルムを
蒸発留去して沈澱を真空乾燥後、ｎ−ペンタ７５００ｍ
１および水５００ｍＪで洗う。５０℃にて一晩真空乾燥
することにより６６８Ｉｎｇ（収率４７．８％）の５−
ヒドロキシメチル−２−フランカルボン酸の環状オリゴ
エステルヲ得た。

ゲル浸透クロマトグラフィーによる分析、追加法による
定量では重量％で表わして、環状三量体が３２％、環状
四量体が１２％、環状五量体が３％の収率で生成してい
る。

〔実施例３〕 ５０ｍガラス製ナスフラスコに、５−ヒドロキシメチル
−２−フランカルボン酸の環状オリゴエステルの三量体
（実施例２で得だオリゴエステルのうち環状三量体のみ
ゲル浸透クロマトグラフィーで分取したもの）１６８ｍ
、！ｉ＋、５％ロジウムー活性炭２６９ｍ、９　（オリ
ゴエステルのモノマー単位に対してロジウム金属が９．
７モル％相ｆｉンを仕込み、水素溜とガラス管でつなぐ
。系内を水素下にした後、テトラヒドロ７ラン２０ｄを
注入し。

１０℃でかくはん反応させる。またガスビーレットで水
素吸収量を測定し１反応の終結の目安とする。反応終了
混合物をろ過し触媒を取り除き、溶媒を蒸発留去する。

残留物を真空乾燥することにより、１４５ｍｇの水素化
反応生成物を得た。

’Ｈ−Ｎ　Ｍ　Ｒによる分析（クロロホルム−ｄ中）で
水素化分解によるエステル結合の切断の割合（水素化分
解率）をピーク面積比からめると５２％であり、生成物
の組成は重量比で表わして鎖状三量体２環状三量体、鎖
状二量体、鎖状−量体がほぼ３：１：２：２であると予
想されるが、実際ゲル浸透クロマトグラフィーによる分
析で、上記のように、予想された順序で予想された比率
で溶出してきた。得られた生成物の形状は、鎖状のもの
は無色透明の粘稠な液体であり、環状三量体は白色ペー
スト状で、いずれも種々の溶媒に対する溶解性が高い。

また、それぞれの生成物は’Ｈ−ＮＭ几、赤外吸収など
で同定した。そのうち鎖状二量体および環状三量体につ
いては’Ｈ−ＮＭＲのスペクトルを図３．４にそれぞれ
示し、それぞれの分析結果を以下に示す。

鎖状二量体 赤外吸収（ＫＢｒ液膜） νｏ＋Ｈ３５００〜２４００．　ν。−６Ｈ３２９７０
１νｃ＝。

１７４０、シｃ−ｏ−ｃ　１０９５　ｃｍ”−”’Ｈ−
ＮＭＲ，（クロロホルム−ｄ中）δ１．３４　ｐｐｍ　
（３）１．ダブｌ／ソ　ト、−ＣＨ５）。

δ２．１１）ｐｍ　（８Ｈ，−ＣＨ７−）　、　６４．
３９９ｍ　（２Ｈ，−ＣＨ２−０−）　、δ４．５ｐｐ
ｍ（、！ｉ’Ｈ，−０−９Ｈ）　、　δ６．５　ｐｐｍ
　（Ｉ　Ｈ。

−０Ｈ） 環状三量体 赤外吸収　（ＫＢｒ液膜） νａ＝０１７４０　＋ν。−０−ｏｌｏ　９５　ｃｍ−
’’Ｈ−ＮＭＲ（り。。ホルム−ｄ中） δ２．１　ｐｐｍ　（１２Ｈ，−ＣＨ２−）　、６４．
３９９ｍ　（６Ｈ，−ＣＨ２−０−）　、　δ４．５　
＋）ｐｍ（６Ｈ，−〇−９Ｈ） 〔実施例４〕 ５０ｍ１ｈラス製ナスフラスコに、５−ヒドロキシメチ
ル−２−フランカルボン酸の環状オリゴエステル（実施
例１で得たオリゴエステル）２０１ｍ９．５％ロジウム
−活性炭３３３ｍ、Ｆ（オリゴエステルのモノマー単位
に対してロジウム金属が１０、０モル％相当）を仕込み
、水素溜とガラス管でつなぐ。系内を水素下にした後、
テトラヒドロ７ラン２０ｄを注入し、３０℃でかくはん
反応させる。反応終了混合物をろ過し触媒を取り除き。

溶媒を蒸発留去する。残留物を真空乾燥することにより
・１６０ｍｇの反応生成物を得た。

’Ｈ−Ｎ　Ｍ　Ｒによる分析では１反応生成物の水素化
分解率は５７％であり、ゲル浸透クロマトグラフィーに
よる分析で２反応生成物は重量％で表わして鎖状三量体
が２％、鎖状四量体が１０％、鎖状三量体が２６％、鎖
状二量体が２７％、鎖状−量体が３０％、環状三量体が
３％という組成であだ。

〔実施例５〕 ５０ｍ１ガラス製ナスフラスコに、５−ヒドロキシメチ
ル−２−フランカルボン酸の環状オリゴエステル（実施
例１で得だオリゴエステル）１０３ｍｇ、５％ロジウみ
一活性炭１７０ｍ、９（オリゴエステルノモノマー単位
に対してロジウム金Ｍが１０．０モル％相当）を仕込み
、水素溜とガラス管でつなぐ。系内を水素下にした後、
テトラヒドロフラン１０ｍ／を注入し、１０℃でかくは
ん反応させる。反応終了混合物をろ過し、溶媒を蒸発留
去する。残留物を真空乾燥することにより、８０ｍｇの
反応生成物を得た。’Ｈ−ＮＭＲによる分析では。

反応生成物の水素化分解率は３４％であり、ゲル浸透ク
ロマトグラフィーによる分析で１反応生成物は重量％で
表わして環状四量体が５％、環状三量体が１０％、鎖状
六量体が２％、鎖状三量体が５％、鎖状四量体が１６％
、鎖状三量体が２８％。

鎖状二量体が２１％、鎖状−量体が１２％という組成で
あった。

〔実施例６〕 内径１．６ｃｍのガラス製Ｕ字管に、実施例３で得た５
−ヒドロキシメチル−２−フランカルボン酸の環状オリ
ゴエステルの水素化生成物のうちの鎖状三量体のクロロ
ホルム溶液（１０−２ｍａｉｌ／Ｉｌ　）３０ｍｇを入
れ、これを液体膜とし、Ｕ字管の両腕に原液和水溶液（
塩化リチウム、塩化カリウム。

チウム、塩化カリウム、塩化セシウムおよび水酸化ナト
リウムがそれぞれＱ、ｌ　ｍａｉｌ／１３　＋　告瞼←
缶モ能寸≠≠、塩酸が０．２ｍｏｌ　／１１　）　１５
＋ｍとをそれぞれお互い混じり合わないように液体膜上
に流し込む。Ｕ字管の口を密栓した後、２５℃で液体膜
部分を２日間かくはんする。

かくはん終了後、原液和水溶液および受容和水溶液をそ
れぞれ取シ、そのアルカリ金属イオン濃度を原子吸光分
析により測定いそれぞれのアルカリ金属イオンの輸送率
をめた。それによると。

リチウムイオンが３２％、ナトリウムイオンが１８％、
カリウムおよびセシウムイオンが０％ト計５０％が輸送
された。

〔実施例７〕 内径１．６　ｃｍのガラス製Ｕ字管に、実施例４で得た
５−ヒドロキシメチル−２−フランカルボン酸の環状オ
リゴエステルの水素化生成物のクロロホルム溶ｉ１Ｅ　
（１，４ｍ！９／ｍｌ　）　３０ｍｌを入れ、これを液
体膜とし、Ｕ字管の両腕に原液和水溶液（塩化リチウム
、塩化カリウム、塩化セシウムおよび水酸化ナトリウム
がそれぞれ０．１ｍｏｌ／７）１５ｄと受容和水溶液（
塩化リチウム、塩化カリウム。

とをそれぞれお互い混じり合わないように液体膜上に流
し込む。Ｕ字管の口を密栓した後、２５℃で液体膜部分
を２日間かくはんする。

かくはん終了後、原液和水溶液および受容和水溶液をそ
れぞれ取り、そのアルカリ金属イオン濃度を原子吸光分
析により測定し、それぞれのアルカリ金属イオンの輸送
率をめた。それによると。

リチウムイオンが７．７％、ナトリウムイオンが１゜１
％、カリウムイオンが０．２％、セシウムイオンが０％
と計９．０％が輸送された。

〔実施例８〕 実施例５で得た５−ヒドロキシメチル−２−フランカル
ボン酸の環状オリゴエステルの水素化生成物のクロロホ
ルム溶液（２，６ｍｇ／ｍｌ）５ｗｔｌと。

ピクリン酸のリチウム、ナトリウム、カリウム。

セシウムおよびアンモニウム塩の水溶液（５Ｘ１０　ｍ
ｏｌ　／　ｌ）それぞれ５−とを２０ｄガラス製サンプ
ル瓶に入れ、封印し、２５℃で３０分分間上うさせる。

しばらく放置した後、クロロホルム相から２ゴとり、ク
ロロホルムで５ｄにうすめ。

ＵＶにより分析する。

ＵＶによる分析では＋　３５４　ｎｍ　ｒ　４１０　ｎ
ｍのピクリン酸イオン由来のピークの他に、３３６ｎｍ
に未解離のピクリン酸由来のピークが見られる。すなわ
ち５−ヒドロキシメチル−２−フランカルボン酸の環状
オリゴエステルの水素化生成物は、陽イオンばかりでな
く、未解離のピクリン酸として・も抽出する。陽イオン
の抽出率は４１０ｎｍでの吸光度から算出し、リチウム
イオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、セシウム
イオン。

アンモニウムイオンがそれぞれ１．３％、１．８％。

１．９％、１．４％、１．１％抽出された。

【図面の簡単な説明】

図１は鎖状四量体の構造を２図２は環状四量体の構造を
、それぞれ示す化学式である。 また２図３は鎖状二量体の１図４は環状三量体の”Ｈ−
ＮＭＲスペクトルである。 特許出願人　平　井　英　史 図　１ 図２ 図３ 図４

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式 で示される鎖状のオリゴエステル。
2. （２）一般式 テ示すれる環状のオリゴエステル