JPS61200101A - 部分メチル化シクロデキストリン及びその製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、水に対する溶解性が高められた部分メチル化
シクロデギストＩＪン及びその製造方法に関するもので
ある。

従来の技術 シクロデキストリン（以下ｒ　ＣＤ　Ｊと略記する）の
メチル化物としては、ヘキサキス−（２，６−）−〇−
メチル）α−ＣＤ、ヘプタキス−（２，６−）−〇−メ
チル）β−ＣＤ　、ヘプタキス（２，３，６−トＩＪ　
−Ｑ−メチル）β−ＣＤが、またこれらの製造方法とし
てはＣＤ　ｉ　Ｎ、Ｎ−ツメチルホルムアミド（以下「
ＤＭＦ」という）、ジメチルスルホキシド（以下［ＤＭ
ＳＯＪという）等の有機溶媒中で酸化バリウム及び／又
は水酸化バリウムの存在下、メチル化剤としてジメチル
硫酸もしくはヨウ化メチルを反応せしめるか、水浴液中
でＣＤに対して１５〜４０倍モル当量のＮａ０ｆ（の存
在下、同９〜３０倍モル当閂のジメチル硫酸を反応せし
める方法が知られている（例えばＣｈｅｍｉｃａｌ　Ａ
ｂｓｔｒａｃｔ　９８　＊　ｌ　Ｏ８頁（１９８３）　
；　５ｔａｒｃｈ／５ｔａｒｋ＠３２　、　Ｎｒ、　５
．１６５〜１６９頁（１９８０’）等）。

ＣＤはグルコース単位がα−１，４結合で環状に数個つ
ながったオリが糖であって、各種の有機化合物全包接す
るホスト分子として、医薬品、農薬、食品、香料、化粧
品または浴剤等の分野で用いられている。

しかし、ＣＤは水に溶けにくいばかりでなく、アルコー
ル等の有機溶媒に対する溶解性も悪いため、上述の分野
での普遍的な応用金妨げていた。殊に、包接対象の広い
β−ＣＤ　（グルコース単位が７個）の水浴性は低く、
使用濃度が制限される欠点かぁリ　′ｆｒ＋ 一方、上述の公知メチル化ＣＤは、主にその分子構造研
究上の興味よシ調製され友ものでろって後述する如く、
水に対して一応の溶解性の改善がなされているが、温度
が高くなるにつｎその溶解度が低下し、依然上記欠点が
解消したものとはいえない。

本発明者は、ＣＤが同数のグルコース単位よりなる他の
鎖状オリゴ糖に比し、谷種浴媒に対する溶Ｗｊｆ！ｊ：
、が劣るのは、その特異な分子構造にあることに庸目し
、上記公知メチル化ＣＤの分子構造の対称性を崩すべく
％種の部分メチル化ＣＤについて検討した。その結果、
単位グルコースの３位水酸基のメチル化率全調整するこ
とにより、上記問題点全解消することに成功し、第１の
本発明を完成した。

しかして、本発明によれば１５Ｃ−ＮＭＲの仙ｊ定にヨ
り　ＣＤ　’（（構成する全グルコースの単位グルコー
スにおけるそれぞれの位置の水酸基の平均メチル化率が ２位　９０％以上 ３位　２５〜３３．３係 ６位　９５チ以上 の値を示す部分メチル化ＣＤが提供される。即ち、下記
式 式中、ｎは６〜８の正数全表わし、Ｒは水素原子及び／
又はメチル基を表わす、 で示されるメチル化ＣＤでろって、ＣＤ　ｉ構成する全
グルコ〜スの単位グルコースにおける３位水酸基が平均
約２個のメチル基で置換され、３位に比しはるかに反応
性の高い２位及び６位の水酸基は、はぼ全ての基がメチ
ル化されていることが予測できる部分メチル化ＣＤ−１
提供するものである。なお、該化合物は３位の水酸基が
メチル化され７℃２組の単位グルコース残基がそれぞれ
隣接しているか、または、１もしくは２のグルコース残
基全快んでいるものの７昆合物から成ることが考えられ
る。

また、本発明の化合物をβ−ＣＤ由来の誘導体について
、更に具体的に述べれば、式（１）で示される化合物の
うち、ｎが７の正数ｋＮわし、それぞれの位置の水酸基
の平均メチル化率が１５Ｃ−ＮＭＲの測定により、 ２位　約９５．１％（メチル化きれた単位グルコースの
数０．約６．７個） ３位　約３０．６％（同０．約２．１個）６位　約９８
．０壬（同１：約６，９個）ここで［株］は、換算し；
′ｉｃｆ直を表わす、であって、その他の理化学的性質
が下記Ａ）融点二１５５〜１６２Ｃ Ｂ）融解性：２５℃に′Ｊ？いて１００ＩＩＬｌの水に
約１３３９溶解する、 Ｄ）比旋光度、〔α」０１６１．、。。（ｃ＝ｌ　、水
）を示す、位ｉ！または立体異性体等の各種異性体を包
言することが予想される部分メチル化ＣＤ　−ｉ主成分
とする混合ｗ’を挙げることができる。″また、該混合
物の具体的なものとしては、下記の理化学的性質 Ａ）融点：１５３〜１５７℃ Ｂ）溶解性二以下の温度において１００ｍ＃）水に対し
て、それぞれ ２５℃二１３０＆ ５０℃：１４２ｇ ７０℃：　１６５ｇ 浴解する（口金参照）。

Ｃ）前述と同様に測定法により、単位グルコースにおけ
るそれぞれの位置の水酸基の平均メチル化率が下記の値
を示す、 ２位　約９１．２％（メチル化された単位グルコースの
数二６．４個） ３位　約２９．９憾（同：２．１個） ６位　約９７．５係（同、６．８個） 単位グルコースの舷は前記と同じ意味金有する、Ｄ）比
旋光度 ２５　　。

〔α］　　、１５０．１°（Ｃ＝１．水）で示されるも
の金挙げることができる。

次に、本出願により提案する第２の発明は、上述の部分
メチル化ＣＤ　ｉ効率よく製造する方法でろって、具体
的には、ＣＤとツメチル硫酸全反応せしめるに際してＣ
Ｄに対して約３０倍モル当社以上のツメチル硫酸及び約
３０倍モル白蝋以上のアルカリ金属水酸化物を用い、か
つ、該反応液の濃度が１０％（Ｗｔ／Ｗｔ）以上である
ことを特徴とする上述の部分メチル化ＣＤの製造方法で
ある・ここに、　ＣＤとは、澱粉類にシクロデキストリ
ン・グリコジルトランスフェラーゼ（ＣＧＴａｓｅ、　
Ｅ、Ｃ，，２・４・１・１９）を作用させるそれ自体公
知の製造方法によって得られるものであれはよく、この
ようにして得られるＣＤのうち、６個のグルコースが環
状にα−１，４結合したα−ＣＤ、７個のグルコースよ
りなるβ−ＣＤもしくは８個のグルコースよりなるγ−
ＣＤそれぞれ単独かまたはそれらの混合物のいずれか全
意味する。就中、本発明の効果を奏するものは、β−Ｃ
Ｄ　ｉ単独で用いるのが、部分メチル化率上制御し、も
しくは応用範囲の広い化合物を製造する上で好適である
。

次に、メチル化剤として用いられるツメチル硫酸の使用
態は、反応濃度によって若干左右されるがＣＤに対して
、約３０倍モル当社以上、好ましくは、１００〜２００
倍モル当址用いるの炉上い。

また、反応促進剤として用いるアルカリ金属水酸化物と
しては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウムが用いられるが、経済ａ全考慮すると水酸化ナト
リウム全好適なものとして挙けることができる。そして
、その使用社は、ＣＤに対して約３０倍モル当量以上、
好筐しくけ８０〜２００倍モル当鼠？使用白鷺反応液の
濃度全１０％　（ｗｔ　７ｗｔ　）以上、好ましくは４
０〜６０％　（ｗ／ｗ）に設定するのがよい。

さらに、灰石溶媒としては、実質的に部分メチル化灰石
に対して不活性な溶媒でろれば、その種類を問わないが
、水、ＤＭＦ　、　ＤＭＳＯ、ノオキサン等の極性溶媒
全単独または混合して用いることができる。これらのう
ち、反応処理工程上考慮すると、水音単独で用いるのが
好適でおる。

以上の反応は、反応試薬、アルカリの種類、濃度によっ
て臨界的でないが１通常１０°〜８０℃、好適には、２
０〜５０℃において、攪拌下１時間以上、好ましくは５
〜２０時間行なうのがよい・次に、反応混合物からの目
的化合物の分離採取は、ＣＤ肪導体を製造する技術分野
で通常用いられるそれ自体公知の′ｎＩｉ法に従って実
施することができる。例えば、６遣の有機溶媒を用いる
抽出法によるか、または活性炭、ノリカダル、アルミナ
等金用いる吸着クロマトグラフィーまたは、架橋ｒキス
トリノ、スチレンーソビニルベンゼンの架橋共Ｎ合体等
全担体とするクロマトグラフィーを単独または適宜組み
合わせて実施することかでさる。

以下に実験例全示し、本発明のメチル化条件について更
に詳細に説明する。

実験列１　β−ＣＤメチル化反応におけるＮａ０ｆ（濃
度の検討 β−ＣＤ２．Ｏ，！７（１，７６Ｘ１０　　モル）とＮ
ａＯＨ１２，８ｇ（０，３２モル、β−ＣＤの１８０倍
モル）全第１表に示す濃度（％、　ｖｒｔ　７ｗｔ　）
となるように添加溶解した。ジメチル硫９３０．０ゴ（
０，３１７モル、β−ＣＤの１８０倍モル）を徐々に滴
下し、室〈− 温にて１７時間攪拌下反応した。＊アンモニア水５０／
ｎ１１加え更に６時間攪拌し、未反応のツメチル硫酸を
分解した。メチル化されたＣＤはクロロホルムにて抽出
し、クロロホルム層は中性になるまで水洗し、芒硝を添
加し脱水の後、減圧濃縮にて留去し、エタノール、次に
水を加え乾固後、デシケータ−中で減圧乾燥した。

得られたメチル化ＣＤヲ少量のクロロホルムに溶解後シ
リカゲルＴＬＣ（メルク社製、Ａｒｔ５７１５）にスポ
ットし、クロロホルム：メタノール（９：１゜ｖ／Ｖ　
）糸にて展開し、硫酸エタノール液により発色後ＴＬＣ
スキャンナー（高車製作所（株）、Ｃ８−９２０）を用
い４５０ｎｍの吸光度により谷Ｒｆ値を示すメチル化Ｃ
Ｄの成分比上京めた。結果全第１表に第１表よりツメチ
ル硫酸及びＮａＯＨがβ−ＣＤに対して１８０倍モル存
在下ではＮａ０ｆ（濃度は１０％以上にて反応が進むが
好適には４０　％　（ｗｔ／ｖｔ　）以上の濃度がメチ
ル化反応条件として良いことが判明した。

実＠列２　β−ＣＤメチル化反応におけるＮａ０ｆ（モ
ル量の検討 β−ＣＤ２．０！ｉ（１，７６ｘｌ　Ｏモル）全第２表
に示すＮａＯＨモル量の４０％（ｗｔ／ｗｔ）濃度水溶
液に溶解した。ツメチル硫酸３０．ＯｇＬｌ（０，３１
７モル。

β−ＣＤの１８０倍モル）の滴下以後の操作は実験例１
と同様に操作−ｆｔ来を第２表に示す。

第２表よシβ−ＣＤに対してツメチル硫酸１８０倍モル
存在下、Ｎａ０ｆ（８度が４０　％　（ｗｔ　／　ｗｔ
　）である時にＮ＊Ｏｆ（のβ−ＣＤに対するモル量は
３０倍モル量以盲看在下にてメチル化が進行するが、好
適には８０〜１８０倍モル激のＮａＯＨ量がＣＤのメチ
ル化条件として良いことが判明した。

β−ＣＤ２．０．９（１，７６Ｘ１０　　モル）を４０
係（ｗｔ　７ｗｔ　）　ＮａＯＨ水溶液５．２９ｍｌ（
β−ＣＤの３０倍モル量）に俗解し友。これに第３表に
示すツメチル硫酸モル飯金徐々に滴下し、室温下１７時
間反もし、以下の操作を実験例１と同様に行なった。

第３表よシＮａ０ｆ（濃度が４０％であシβ−ＣＤに対
して３０倍モル量存在下において、ツメチル硫酸はβ−
ＣＤに対し３０倍モル鼠以上存在すればＣＤのメチル化
灰石はかなシ進行するが、好適にはツメチル硫酸鼠は１
００〜２００倍モル澁を用いるのが良いことが分る。

作用・効果 まず、第１の発明である部分メチル化ＣＤの作用・効果
は、図よシ明らかなごとく、ＣＤ自体またはその公知メ
チル化ＣＤに比し、水に対して数倍のｍ解性全示し、殊
に特徴的なのは、公知のメチル化ＣＤが温度の上昇につ
れて、その饅解性が低下するのに対し、本発明による部
分メチル化ＣＤは逆に向上するという特性上官すること
である。

このことは、本発明による部分メチル化ＣＤが広範な使
用条件での応用全可能にしたことを窺わせるものでるる
。

次に、第２の本発明は、この発明の属する技術分野にお
いて常ｍｔ脱したメチル化剤及び灰石促進剤としてのア
ルカリ金属水酸化物を用いる部分メチル化ＣＤの製造方
法であるが、これによってＣＤ全構成する全グルコース
の単位の３位水酸基のメチル化率を一定の割合に調整で
きるとともに、収率よ〈目的の化合物を製造することが
出来る効果がある。

以下、本発明を実施９１Ｊによって更に詳細に説明する
。

実施列１ β−ＣＤ　（ＲｒＮｏｐｇｘ−Ｂ　、三楽オーシャン（
株）ｉ）１０．０／（８，８１Ｘ１０　　モル）を４０
％（ｗｔ／ｗｔ）ＮａＯＨ水溶液１６０ｒｆＬｌ（１，
６０モル、β−ＣＤの１８２倍モル当皿）に溶解し、室
温下ツメチル硫酸１５０Ｍ（１，５８モル、β−ＣＤの
１８０倍モル当ｊ！Ｌ）を徐々に滴下し、更に１７時間
攪拌下反応金続げた。

反応後渡アンモニア水２０８＋＋＋Ｊ（１，５０モル）
を添加し未反応のツメチル硫！！金分解し、更に６時間
攪拌した。反応液にクロロホルム４００ｄｉ添加しメチ
ル化ＣＤ　ｉ抽出し、クロロホルム／＃　ｆ、　水テ洗
浄しクロロホルム層のＰｋ１全１ヲにし、クロロホルム
層に芒硝を加え脱水後、クロロホルムを留去し、エタノ
ール５０ｍＪ１加え留去後、更に水１００ｍＪｉ加え留
去の後乾固し、デシケータ−中で減圧乾燥し、メチル化
β−ＣＤ　１１．０１１ｆｔ得た。原料のβ−ＣＤから
の収率は１１０チであった。得られたメチル化β−ＣＤ
混会物の融点は１５３〜１５７℃、比旋光度〔α）、、
１５０．１°（ｃ＝１．水）、溶解度は図に示す溶解度
に示した。１５Ｃ−ｔも倶によるメチル化率の分析の結
果、構成する全グルコースの単位グルコースにおける七
れぞれの位置の水酸基のメチル化率は下記の割合であっ
た。

２位　約９１．２％ ３位　約２９．９係 ６位　約９７．５％ 得られたメチル化β−ＣＤの混合物５！ｉを取り、少黴
のクロロホルムに浴解し、シリカデルカラム（７コ−１
”　ルＣ−２００、１００ｒｌＬｌ　）　′ｔ−用い、
爵離液組成をクロロホルム：メタノール（４０：１）よ
り（９−１）までステップワイズに変化させながら精製
分離し、構成する３底分を得た。得られた３成分の収得
飯及び物性値は以下に示す値であっ九。各成分のメチル
化分析は１３ｃ　−ｍによった。

構成々分１ 収得３１３．ＯＮ、Ｒｔ値：’０．５５（但し各課系ク
ロロホルム：メタノール（９：１））、融点：１５５〜
１６２℃、〔α〕：５：＋１ｓｏ、ｘ°（ｃ＝１　、　
ｆ（２０）　、溶解度：　１３３．３１１／１００ｍｌ
水（２５℃）メチル化率（位置は構成グルコース単位の
水酸基） ２位　９５．１％、３位　３０．６％。

６位　９８．０％　平均メチル化率７４．６％構構成分
２ 収得鼠０．４，９．Ｒｆ値：０．４２（但し溶媒糸。

クロロホルム：メタノール（９：１））。

融点；１５０〜１５５℃、メチル化率（位置は構成グル
コース単位の水酸基） ２位　７５．３％、　３位　２９．８チロ位　９６．８
％、平均メチル化率６７．３％栴成々分３ 収得黴０．０７ｇ、Ｒｆ値：０．３０（但し溶媒糸。

クロロホルム：メタノール（９：１））。

融点：１３３〜１４０℃、メチル化率（位置は構成グル
コース単位の水酸基） ２位　７１．６係、　３位２９．６係。

６位　９６．５係、平均メチル化率６５．９％

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の部分メチル化ＣＤ混合物、原料β−ＣＤ
、並びに公知メチル化ＣＤであるヘプタキス−（２，６
−）−〇−メチル）β−ＣＤ及びヘプタキス−（２，３
，６−トリー〇−メチル）β−ＣＤの各温度における水
に対する溶解ａ全示しｔものである。 なお図中、 △：β−ＣＤ ○：へブタキス−（２，６−）−〇−メチル）β−ＣＤ
ム：ヘプタキスー（２，３，６−トリー〇−メチル）β
−ＣＤ・：本発明の部分メチル化β−ＣＤ混合物を表わ
す。 特許出願人　　三檗オーシャン株式会社髭（°Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、＾１＾３Ｃ−ＮＭＲの測定により、シクロデキスト
   リンを構成する全グルコースの単位グルコースにおける
   それぞれの位置の水酸基の平均メチル化率が ２位　９０％以上 ３位　２５〜３５％ ６位　９５％以上 の値を示す、部分メチル化シクロデキストリン。 ２、シクロデキストリンがβ−シクロデキストリンであ
   る特許請求の範囲第１項記載の部分メチル化シクロデキ
   ストリン。 ３、混合物が少なくとも下記の理化学的性質Ａ）融点 １５５〜１６２℃ Ｂ）溶解性 ２５℃において、１００ｍｌの水に約１３３ｇ溶解する
   。 Ｃ）平均メチル化率 ＾１＾３Ｃ−ＮＭＲの測定によりシクロデキストリンを
   構成する全グルコースの単位グルコー スにおけるそれぞれの位置の水酸基の平均 メチル化率が下記の値を示す、 ２位　約９５．１％ ３位　約３０．６％ ６位　約９８．０％ Ｄ）比旋光度 〔α〕＾２＾６＿Ｄ：１６１．０°（ｃ＝１、水）を有
   する特許請求の範囲第２項記載の部分メチル化シクロデ
   キストリン。 ４、混合物として、下記の理化学的性質 Ａ）融点 １５３〜１５７℃ Ｂ）溶解性 ２５℃において１００ｍｌの水に約１３０ｇ溶解する。 Ｃ）平均メチル化率 ＾１＾３Ｃ−ＮＭＲの測定により、β−シクロデキスト
   リンを構成する全グルコースの単位グ ルコースにおけるそれぞれの位置の水酸基 の平均メチル化率が下記の値を示す、 ２位　約９１．２％ ３位　約２９．９％ ６位　約９７．５％ Ｄ）比旋光度 〔α〕＾２＾５＿Ｄ：１５０．０°（ｃ＝１、水）を有
   する特許請求の範囲第３項記載の部分メチル化シクロデ
   キストリン。 ５、シクロデキストリンとジメチル硫酸を反応せしめて
   、部分メチル化シクロデキストリンを製造するに際し、
   シクロデキストリンに対して約３０倍モル当量以上のジ
   メチル硫酸及び約３０倍モル当量のアルカリ金属水酸化
   物を用いることを特徴とする＾１＾３Ｃ−ＮＭＲの測定
   により、シクロデキストリンを構成する全グルコースの
   単位グルコースにおけるそれぞれの位置の水酸基の平均
   メチル化率が ２位　９０％以上 ３位　２５〜３５％ ６位　９５％以上 の値を示す、部分メチル化シクロデキストリンの製造方
   法。