WO2007026883A1 - POLYMER INCLUSION COMPOUND OF α-1,4-GLUCAN AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF - Google Patents

POLYMER INCLUSION COMPOUND OF α-1,4-GLUCAN AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF Download PDF

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Mitsuru Akashi
Toshiyuki Kida
Takashi Minabe
Takeshi Takaha
Junichi Takahara
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Osaka University
Ezaki Glico Co., Ltd.
Sanwa Cornstarch Co., Ltd.
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Abstract

Disclosed is a novel amylose inclusion compound produced by direct inclusion of a polymeric substance in the hollow interior of an amylose host molecule, more specifically an inclusion compound produced from an α-1,4-glucan host molecule having a partially modified hydroxyl group and a polymeric guest substance. Also disclosed is a process for production of the inclusion compound.

Description

明 細 書  Specification
α - 1, 4_グルカンの高分子包接化合物およびその製造方法  Polymer inclusion compound of α-1,4_glucan and process for producing the same
技術分野  Technical field
[0001] α - 1, 4ーグルカンの高分子包接ィ匕合物およびその製造方法に関する。  The present invention relates to a polymer inclusion complex of α-1,4-glucan and a method for producing the same.
背景技術  Background art
[0002] 分子認識能力は、各種機能性材料を開発する上で、非常に重要な機能である。分 子認識の手段として、包接ィ匕合物形成能力が注目されている。包接は、ホスト分子と 呼ばれる空洞を持つ分子が、ゲスト物質を、その空洞に取り込む現象である。ホスト 分子にゲスト物質が取り込まれた状態の物質を、包接化合物と呼ぶ。  [0002] Molecular recognition capability is a very important function in developing various functional materials. As a means for molecular recognition, the ability to form inclusions is attracting attention. Inclusion is a phenomenon in which a molecule with a cavity called a host molecule takes a guest substance into the cavity. A substance in which a guest substance is incorporated into a host molecule is called an inclusion compound.
[0003] ホスト分子の例として、アミロース —1, 4 グルカン)が挙げられる。アミロースは グルコースが直線状に多数結合した高分子であり、らせん状の分子構造をとり、中空 状の内部にゲスト物質を包接する。  [0003] Examples of host molecules include amylose-1,4 glucan). Amylose is a polymer in which many glucoses are linearly bound, has a helical molecular structure, and encloses a guest substance in a hollow interior.
[0004] アミロースと低分子化合物との複合体については、多数報告がある(例えば、非特 許文献 1)。し力しながら、アミロースと高分子との複合体については、門川らが、ポリ( テトラメチレンォキシド)あるいはポリ( ε—力プロラタトン)をテンプレートに用いて、そ の高分子鎖に巻き付くようにグルコース 1 リン酸を酵素重合させてアミロースを合 成することにより、アミロースと高分子との包接ィ匕合物を得た例は知られているが(非 特許文献 2)、アミロースホスト分子の中空状の内部に高分子物質を直接包接させて 合成された例は知られていない。アミロースの分子内水素結合に基づく強固ならせ ん構造のため、高分子をアミロースゲスト物質内部に取り込むことは困難であると考え られている。 [0004] There are many reports on complexes of amylose and low molecular weight compounds (for example, Non-Patent Document 1). However, for the complex of amylose and polymer, Kadokawa et al. Use poly (tetramethylene oxide) or poly (ε-force prolatatone) as a template to wrap around the polymer chain. An example is known in which an inclusion complex of amylose and a polymer is obtained by enzymatic polymerization of glucose 1-phosphate to amylose (Non-Patent Document 2). There is no known example in which a polymer substance is directly encapsulated in the hollow interior. Due to the strong helical structure based on the intramolecular hydrogen bond of amylose, it is considered difficult to incorporate the polymer into the amylose guest substance.
非特許文献 1 :澱粉科学 第 34卷 第 1号 p. 49〜57 (1987)  Non-Patent Document 1: Starch Science No. 34 No. 1 p. 49-57 (1987)
非特許文献 2 : J. Kadokawa et al. Chem. Eur. J. 2002, 8, 3321.  Non-Patent Document 2: J. Kadokawa et al. Chem. Eur. J. 2002, 8, 3321.
発明の開示  Disclosure of the invention
発明が解決しょうとする課題  Problems to be solved by the invention
[0005] 本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、アミロースホスト分子の中空状の内部 に高分子物質を直接包接させて得られる新規アミロース包接ィヒ合物およびその製造 方法を提供することを目的とする。 [0005] The present invention has been made in view of the above circumstances, and a novel amylose inclusion complex obtained by directly including a polymer substance in the hollow interior of an amylose host molecule and the production thereof It aims to provide a method.
課題を解決するための手段  Means for solving the problem
[0006] すなわち、本発明は、水酸基を部分的に修飾した α - 1, 4ーグルカンホスト分子と 高分子ゲスト物質とからなる包接ィ匕合物、およびその製造方法を提供するものである  That is, the present invention provides an inclusion complex comprising an α-1,4-glucan host molecule partially modified with a hydroxyl group and a polymeric guest substance, and a method for producing the same.
[0007] 「 α 1, 4 グルカン」とは、本明細書中、 D グルコースを構成単位とする糖であ つて、 4—ダルコシド結合のみによって連結された糖単位を少なくとも 2糖単 位以上有する糖をいう。 α - 1, 4ーグルカンは、直鎖状の分子である。 α— 1, 4 グルカンは、直鎖状グルカンとも呼ばれる。 1分子の α—1, 4 グルカンに含まれる 糖単位の数を、重合度という。本明細書中で「重合度」という用語は、特に断りのない 限り重量平均重合度を指す。 α - 1 , 4ーグルカンの場合、重量平均重合度は、重量 平均分子量を 162で割ることによって算出される。 [0007] "α 1, 4 glucan" is a saccharide having D glucose as a constituent unit in the present specification, and having at least two saccharide units linked only by a 4-darcoside bond. Say. α-1,4-glucan is a linear molecule. α-1,4 glucan is also called linear glucan. The number of sugar units contained in one molecule of α-1,4 glucan is called the degree of polymerization. In this specification, the term “degree of polymerization” refers to the weight average degree of polymerization unless otherwise specified. In the case of α-1,4-glucan, the weight average degree of polymerization is calculated by dividing the weight average molecular weight by 162.
[0008] 「ホスト分子」とは、本明細書中、 α 1, 4 グルカンゃシクロデキストリンなど、空 隙を形成するような分子構造をとる化合物を指す。  [0008] In the present specification, the "host molecule" refers to a compound having a molecular structure that forms a void, such as α1,4 glucan-cyclodextrin.
[0009] 「ゲスト物質」とは、本明細書中、ホスト分子の空隙に対して、イオン結合や水素結 合、疎水性相互作用、ファンデルワールス力などの相互作用によって構造が一義的 に決定できる特異的な結合をする物質を 、う。  [0009] "Guest material" in this specification is uniquely determined by the interaction of ionic bonds, hydrogen bonds, hydrophobic interactions, van der Waals forces, etc. with respect to the voids of host molecules. A substance that can bind specifically.
[0010] 「包接」は、ホスト分子がゲスト物質を構造が一義的に決定できる特異的な結合によ つて取り込んでいる状態を指し、凝集や表面への吸着など、結合が不定形で特定の 構造で表すことができな!/、非特異的な状態は除く。  [0010] “Inclusion” refers to a state in which a host molecule incorporates a guest substance through a specific bond whose structure can be uniquely determined, and the bond is indefinite, such as aggregation or adsorption to the surface. Cannot be represented by the structure of! /, Excluding non-specific states.
[0011] 「包接ィ匕合物」は、包接によってホスト分子とゲスト物質が一体となった物質および その集合物を指す。非特異的な凝集物や単なる混合'分散物、またカプセルのような 皮膜に覆われた状態のものは除く。  [0011] The "inclusion complex" refers to a substance in which a host molecule and a guest substance are integrated by inclusion, and an aggregate thereof. Excludes non-specific agglomerates, mere mixed 'dispersions, and those covered by a film such as a capsule.
[0012] α - 1, 4 グルカンは、グノレカンホスホリラーゼ ( a— glucan phosphorylase EC 2.  [0012] α-1, 4 glucan is a genolecan phosphorylase (a- glucan phosphorylase EC 2.
4.1.1)を用いて合成することができる。グルカンホスホリラーゼを用いた α—1, 4 グ ルカンの酵素合成の例は、マルトオリゴ糖の存在下でグルコース— 1—リン酸 (G— 1 -Ρ)を基質としてグルカンホスホリラーゼを作用させる方法が挙げられる(GP法)。  Can be synthesized using 4.1.1). An example of enzymatic synthesis of α-1,4 glucan using glucan phosphorylase is a method in which glucan phosphorylase is allowed to act on glucose-1-phosphate (G-1-—) as a substrate in the presence of maltooligosaccharide. (GP method).
[0013] グルカンホスホリラーゼを用いた α— 1, 4ーグノレカンの酵素合成の別の例は、スク ロースを基質としてスクロースホスホリラーゼとグルカンホスホリラーゼを同時に作用さ せる方法が挙げられる(SP— GP法)。この方法では、スクロースホスホリラーゼの作 用で生じた G—1— Pにグルカンホスホリラーゼが作用してひ 1, 4 グルカンを合 成するもので、原料として安価なスクロースを使用できるという利点がある。 [0013] Another example of enzymatic synthesis of α-1,4-gnolecan using glucan phosphorylase is An example is a method in which sucrose phosphorylase and glucan phosphorylase are allowed to act simultaneously on a substrate using SP (GP-GP). This method has the advantage that inexpensive sucrose can be used as a raw material because glucan phosphorylase acts on G-1-P generated by the action of sucrose phosphorylase to synthesize 1,4 glucan.
[0014] 上記のいずれの方法を用いても、得られた α 1, 4ーグルカンは、天然澱粉が有 する分岐構造をまったく持たな 、完全な直鎖状分子であり、分岐構造がな 、ために らせん状構造をとりやい。また、反応条件により分子量を任意にコントロールすること ができ、その分子量分布は非常に狭い。  [0014] The α 1,4-glucan obtained by any of the above methods is a completely linear molecule without any branched structure of natural starch, and therefore has no branched structure. Easy to spiral structure. In addition, the molecular weight can be arbitrarily controlled by the reaction conditions, and the molecular weight distribution is very narrow.
[0015] グルカンホスホリラーゼを用いて合成した α 1, 4ーグルカンの分子量(重量平均 分子量)は、約 5千力も数百万の範囲で任意にコントロールすることができる。分子量 分布(MwZMn)は、 1. 25以下であり、天然アミロースよりもはるかに分子量分布は 狭い。本発明においては、重量平均分子量が 1万〜数十万、好ましくは 2万〜 7万程 度のものが好適である。重合度で表せば、重量平均重合度が 20〜400,好ましくは 40〜140程度のものが好適である。  [0015] The molecular weight (weight average molecular weight) of α1,4-glucan synthesized using glucan phosphorylase can be arbitrarily controlled within the range of about 5,000 to several millions. The molecular weight distribution (MwZMn) is 1.25 or less, which is much narrower than that of natural amylose. In the present invention, those having a weight average molecular weight of 10,000 to several hundred thousand, preferably about 20,000 to 70,000 are suitable. In terms of the degree of polymerization, those having a weight average degree of polymerization of about 20 to 400, preferably about 40 to 140 are suitable.
[0016] なお、本明細書に於いて、 4 グルカンを単に「アミロース」ということもある。  In the present specification, 4-glucan is sometimes simply referred to as “amylose”.
α - 1, 4 グルカンには、天然アミロースと酵素合成アミロースの 2種類がある。天然 アミロースは澱粉に約 20%程度含まれており、ブタノールを利用したアミロース選択 沈殿法により調製することが出来る。しかし、この天然アミロースは、実際にホスト分子 として利用する場合にはさまざまな問題を抱えている。天然アミロースは、完全に直 鎖状の構造ではなぐ分岐構造を有しているため、優れた包接能力を発揮できない。 天然アミロースは幅広い重合度を有するアミロースの混合物であり、特定の重合度を 有するアミロースを得ることは出来ない。一方、酵素合成アミロースは、酵素を用いて 合成される α - 1, 4ーグルカンであり、分岐構造のない完全な直鎖構造を有してお り、重合度を厳密にコントロールして合成することが可能である。本発明においては 酵素合成アミロースを用いることが好まし 、。  There are two types of α-1,4 glucans: natural amylose and enzymatically synthesized amylose. Natural amylose is contained in starch in about 20% and can be prepared by amylose selective precipitation using butanol. However, this natural amylose has various problems when actually used as a host molecule. Since natural amylose has a branched structure that is not completely a linear structure, it cannot exhibit an excellent inclusion ability. Natural amylose is a mixture of amylose having a wide degree of polymerization, and amylose having a specific degree of polymerization cannot be obtained. Enzymatic amylose, on the other hand, is an α-1,4-glucan synthesized using an enzyme and has a completely straight chain structure without a branched structure. Is possible. In the present invention, it is preferable to use enzyme-synthesized amylose.
[0017] 本発明における α 1, 4ーグルカンは、水酸基が部分的に修飾されている。水酸 基の修飾は、水酸基の水素原子が置換基で置換されていると同義である。  [0017] In the α1,4-glucan in the present invention, the hydroxyl group is partially modified. The modification of the hydroxyl group is synonymous with the substitution of the hydrogen atom of the hydroxyl group with a substituent.
[0018] 修飾される水酸基の位置は、 2, 3,または 6位であり、好ましくは 2, 3位である。 6位 の水酸基を修飾した場合、アミロースのらせん構造が崩れることが知られており(Hui et al. Makromol. Chem. 1988, 189, 1287.)、高分子物質との包接化合物形成が困難 になると考えられる。 [0018] The position of the hydroxyl group to be modified is 2, 3, or 6 position, preferably 2, 3 position. 6th It is known that the amylose helical structure is disrupted when the hydroxyl group is modified (Hui et al. Makromol. Chem. 1988, 189, 1287.). It is done.
[0019] 置換基としては、アルキル基、例えばメチル基あるいはェチル基、好ましくはメチル 基、カルボキシメチル基、またはァセチル基である。  [0019] The substituent is an alkyl group such as a methyl group or an ethyl group, preferably a methyl group, a carboxymethyl group, or an acetyl group.
[0020] 「部分的」とは、 α— 1, 4ーグルカンに含まれる水酸基のすべてが置換基で置換さ れていないという意味であり、好ましくは 2, 3, 6位の水酸基、より好ましくは 2, 3位の 水酸基の 3〜20モル%置換基で置換されて 、ることを意味して 、る。置換の割合が 3モル%より低いと、アミロースの分子内水素結合に基づく強固ならせん構造のため 、高分子ゲスト物質との包接ィ匕合物形成が困難であり、また、その割合が 20モル%よ り大きいと、アミロースの分子内水素結合が弱められ、らせん構造形成が困難となり、 高分子ゲスト物質との包接化合物形成が困難となる。  [0020] "Partial" means that all of the hydroxyl groups contained in α-1,4-glucan are not substituted with substituents, preferably hydroxyl groups at the 2, 3, 6 positions, more preferably It is substituted with 3 to 20 mol% of the hydroxyl group at the 2nd and 3rd positions. If the substitution ratio is lower than 3 mol%, it is difficult to form inclusion complex with the polymer guest substance due to the strong helical structure based on the intramolecular hydrogen bond of amylose, and the ratio is 20%. When it is larger than mol%, the intramolecular hydrogen bond of amylose is weakened, it becomes difficult to form a helical structure, and it becomes difficult to form an inclusion compound with a polymeric guest substance.
[0021] 水酸基を部分的に修飾した α— 1, 4ーグルカンホスト分子の製法は、アルキル基 で修飾する場合、溶媒中あるいは無溶媒中で、アルカリ条件下でハロゲンィ匕アルキ ルゃジアルキル硫酸、リン酸トリメチルなどのアルキル化剤を作用させることにより行う ことができる。ハロゲン化アルキルの例としては、ヨウ化メチル、ヨウ化工チル、臭化メ チル、臭化工チル、塩化メチル、塩化ェチルなどが挙げられる。ジアルキル硫酸の例 としては、ジメチル硫酸、ジェチル硫酸などが挙げられる。  [0021] The method for producing an α-1,4-glucan host molecule partially modified with a hydroxyl group is as follows. When it is modified with an alkyl group, a halogenated alkyl dialkyl sulfate or phosphoric acid is used in a solvent or in the absence of a solvent under alkaline conditions. This can be done by the action of an alkylating agent such as trimethyl. Examples of alkyl halides include methyl iodide, acetyl iodide, methyl bromide, acetyl bromide, methyl chloride, ethyl chloride and the like. Examples of dialkyl sulfuric acid include dimethyl sulfuric acid and jetyl sulfuric acid.
[0022] カルボキシメチル基で修飾する場合、溶媒中あるいは無溶媒中、アルカリ条件下で モノクロ口酢酸を作用させることにより行うことができる。  [0022] Modification with a carboxymethyl group can be carried out by allowing monochloroacetic acid to act under alkaline conditions in a solvent or in the absence of a solvent.
[0023] ァセチル基で修飾する場合、溶媒中あるいは無溶媒中で酵素合成アミロースに酢 酸ビュル、無水酢酸、酢酸イソプロべ-ルといったァセチルイ匕反応試薬を作用させる ことにより行うことができる。  [0023] Modification with a acetyl group can be carried out by reacting an enzymatically synthesized amylose with a acetyl chloride reaction reagent such as butyl acetate, acetic anhydride, or isopropanol acetate in a solvent or without a solvent.
[0024] α - 1, 4ーグルカンの 2, 3位の水酸基を選択的に修飾することは、 6位の水酸基 をあら力じめ保護してからアルキル化、カルボキシルメチル化、ァセチル化などの反 応により 2, 3位の水酸基をィ匕学修飾し、その後に 6位の保護基を脱保護することによ り達成することがでさる。  [0024] Selective modification of the hydroxyl groups at positions 2 and 3 of α-1,4-glucan involves the protective action of alkylation, carboxylmethylation, acetylation, etc. after the 6-position hydroxyl group has been protected. This can be achieved by chemically modifying the hydroxyl groups at positions 2 and 3 and then deprotecting the protecting group at position 6.
[0025] 具体的には、 α— 1, 4ーグルカンの 2, 3位の水酸基をアルキル基で選択的に修 飾するには、最初に、溶媒中で α—1, 4—グルカンにトリフエ-ルメチルクロリドをピリ ジン存在化で反応させることによって、 4—グルカンの 6位の水酸基を選択的 に、トリチル基で保護する。 6位の水酸基をトリチル基で保護したひ—1, 4ーグルカン を溶媒中で、 NaHを添カロし、そこにハロゲンィ匕アルキルなどのアルキル化剤を作用さ せる。ハロゲン化アルキルの例としては、ヨウ化メチルやヨウ化工チルなどが挙げられ る。その後、 6位の水酸基を保護しているトリチル基を塩酸などの酸によって脱保護 することにより、 2, 3位の水酸基が選択的に修飾された α— 1, 4ーグルカンが得られ る。 [0025] Specifically, the hydroxyl groups at the 2- and 3-positions of α-1,4-glucan are selectively modified with alkyl groups. To decorate, first, α-1,4-glucan is reacted with triphenylmethyl chloride in the presence of pyridine in a solvent to selectively select the trityl group at the 6-position hydroxyl group of 4-glucan. Protect with. A 1,4-glucan with a hydroxyl group at the 6-position protected with a trityl group is added with NaH in a solvent, and an alkylating agent such as a halogenated alkyl is allowed to act on it. Examples of the alkyl halide include methyl iodide and iodinated chill. Thereafter, the trityl group protecting the hydroxyl group at the 6-position is deprotected with an acid such as hydrochloric acid to obtain α-1,4-glucan in which the hydroxyl groups at the 2,3-position are selectively modified.
[0026] カルボキシメチル基での修飾は、溶媒中で、 6位の水酸基をトリチル基で保護した α— 1, 4—グルカンに、モノクロ口酢酸を作用させる。その後、 6位のトリチル基を脱 保護すること〖こより行うことができる。  [0026] In the modification with a carboxymethyl group, monochloroacetic acid is allowed to act on α-1,4-glucan in which a hydroxyl group at the 6-position is protected with a trityl group in a solvent. After that, deprotection of the trityl group at the 6-position can be performed.
[0027] ァセチル基での修飾は、ジメチルスルホキシド中で、 6位の水酸基をトリチル基で保 護したひ—1, 4ーグルカンを溶解させ、ピリジンを添加後、無水酢酸を作用させるこ と等により行うことができる。  [0027] Modification with the acetyl group includes dissolving hi-1,4-glucan in which the 6-position hydroxyl group is protected with a trityl group in dimethyl sulfoxide, adding pyridine, and then allowing acetic anhydride to act. It can be carried out.
[0028] 水酸基を部分的に修飾する場合、置換基の置換度の割合の調整は、アルキルィ匕 においては、アルキル化剤の添加量や、 NaHの添力卩量を調整することにより行うこと ができる。カルボキシメチルイ匕においては、クロ口酢酸の添力卩量を調整することにより 行うことができる。また、ァセチルイ匕においては、ァセチル化反応試薬の添加量や、 その反応時間を制御することにより行うことができる。高置換度にァセチル化した α— 1, 4—グルカンに水酸化ナトリウムなどのアルカリや、ナトリウムメトキシドなどのアル カリ性触媒を作用させて脱ァセチルイ匕することによつても、 目的の置換度に調整する ことが可能である。また、置換度は、 — NMR測定における積分比により算出され る。水酸基を部分的に修飾した α— 1, 4ーグルカンに残存する水酸基の水素原子 を全てトリメチルシリル化した α—1, 4—グルカンを合成する。その1 H— NMR測定 を行い、積分比力 決定することができる。 [0028] When the hydroxyl group is partially modified, in the alkyl group, the ratio of the degree of substitution of the substituent can be adjusted by adjusting the addition amount of the alkylating agent or the addition amount of NaH. it can. Carboxymethyl candy can be obtained by adjusting the amount of acetic acid added to black mouth acetic acid. In addition, in the case of acetylene cake, it can be carried out by controlling the amount of acetylation reagent added and the reaction time. The desired degree of substitution can also be obtained by subjecting α- 1,4-glucan having a high degree of substitution to an alkali catalyst such as sodium hydroxide or an alkali catalyst such as sodium methoxide for deacetylation. It is possible to adjust to The degree of substitution is calculated by the integration ratio in NMR measurement. The α-1,4-glucan is synthesized by trimethylsilylating all the hydrogen atoms of the hydroxyl group remaining in the α-1,4-glucan with partially modified hydroxyl groups. The 1 H-NMR measurement can be performed to determine the integral specific force.
[0029] ゲスト物質としての高分子は、下記構造式で表されるポリエーテル (I)、ポリエステ ル (II)、またはポリアミド (III)力 選ばれる。  [0029] The polymer as the guest substance is selected from polyether (I), polyester (II), and polyamide (III) forces represented by the following structural formula.
[0030] [化 1]
Figure imgf000008_0001
[0030] [Chemical 1]
Figure imgf000008_0001
[0031] 式 (I)中、 は、水素原子、メチル基またはェチル基、好ましくは水素原子を表す; mは 2〜5、好ましくは 3〜4の整数を表す; nは 5〜500、好ましくは 5〜50、より好ま しくは 10〜40の整数を表す。  In the formula (I), represents a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, preferably a hydrogen atom; m represents an integer of 2 to 5, preferably 3 to 4; n is 5 to 500, preferably Represents an integer of 5 to 50, more preferably 10 to 40.
[0032] [化 2]  [0032] [Chemical 2]
O  O
H^O-(CH}^C^OH ( π ) H ^ O- (CH} ^ C ^ OH (π)
R2 式 (II)中、 Rは、水素原子、メチル基またはェチル基、好ましくは水素原子を表す; R 2 In formula (II), R represents a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, preferably a hydrogen atom;
2  2
mは 3〜5、好ましくは 4〜5の整数を表す; nは 5〜: LOOO、好ましくは 5〜100、より m represents an integer of 3 to 5, preferably 4 to 5; n is 5 to: LOOO, preferably 5 to 100
2 2 twenty two
好ましくは 7〜90の整数を表す。  Preferably it represents an integer of 7 to 90.
[0033] [化 3] 间[0033] [Chemical 3]
Figure imgf000008_0002
Figure imgf000008_0002
[0034] 式 (III)中、 Rは、水素原子、メチル基またはェチル基、好ましくは水素原子を表す In the formula (III), R represents a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group, preferably a hydrogen atom.
3  Three
; mは 1〜5、好ましくは 3〜5の整数を表す; nは 10〜400、好ましくは 10〜40、より M represents an integer of 1 to 5, preferably 3 to 5; n is 10 to 400, preferably 10 to 40
3 3 3 3
好ましくは 20〜30の整数を表す。  Preferably it represents an integer of 20-30.
[0035] 本発明の包接ィ匕合物は、水酸基を部分的に修飾した α— 1, 4ーグルカンホスト分 子と高分子ゲスト物質を同一の溶媒に溶解し、混合することにより得ることができる。  [0035] The inclusion complex of the present invention can be obtained by dissolving an α-1,4-glucan host molecule partially modified with a hydroxyl group and a polymer guest substance in the same solvent and mixing them. .
[0036] 本発明に用いる溶媒としては、ホスト分子とゲスト分子を共に溶解できる溶媒で、好 ましくは室温で溶解できる溶媒を使用するようにする。このような溶媒として、例えば、 水、もしくは水と相溶性のある有機溶媒と水との混合溶媒を使用する。水と相溶性の ある有機溶媒の例として、ジメチルスルホキシド(DMSO)、エタノール、メタノール、 アセトン、ァセトニトリル、イソプロパノール、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、 ジォキサンなどがあり、中でもジメチルスルホキシド(DMSO)がアミロースの溶解性 に優れており好ましい。水とジメチルスルホキシド(DMSO)との混合溶媒として、例 えば、水とジメチルスルホキシド(DMSO)との 99 : 1〜70: 30、好ましくは 95 : 5〜80 : 20 (H O : DMSO)の混合溶媒を使用するようにすればよ!、。 [0036] The solvent used in the present invention is a solvent that can dissolve both the host molecule and the guest molecule, and preferably a solvent that can be dissolved at room temperature. As such a solvent, for example, water or a mixed solvent of water and an organic solvent compatible with water is used. Examples of organic solvents that are compatible with water include dimethyl sulfoxide (DMSO), ethanol, methanol, acetone, acetonitrile, isopropanol, tetrahydrofuran, dimethylformamide, and dioxane. Among them, dimethyl sulfoxide (DMSO) is highly soluble in amylose. It is excellent and preferable. As a mixed solvent of water and dimethyl sulfoxide (DMSO), for example, 99: 1 to 70:30, preferably 95: 5 to 80 of water and dimethyl sulfoxide (DMSO) is used. : Use a mixed solvent of 20 (HO: DMSO)!
2  2
[0037] 本発明に用いる溶媒は、ホスト分子とゲスト分子の包接ィ匕合物形成に阻害的な影 響を及ぼさない範囲であれば、各種無機塩や低分子有機化合物を含んでいても良 い。  [0037] The solvent used in the present invention may contain various inorganic salts and low molecular organic compounds as long as they do not have an inhibitory effect on the formation of the inclusion complex between the host molecule and the guest molecule. Good.
[0038] ホスト分子を溶媒に溶解させる濃度は、 0. 1〜30重量%、好ましくは 0. 1〜5重量 %、より好ましくは 0. 3〜3重量%程度でよい。その濃度があまりにも低いと、包接ィ匕 合物の沈殿が得られにくぐまた生産性が悪く経済的でない。またその濃度が高すぎ ると、粘度が高くなり、取扱いが困難となる。またその濃度をある程度以上高くしても 生産性に向上は見られない。  [0038] The concentration at which the host molecule is dissolved in the solvent may be about 0.1 to 30% by weight, preferably about 0.1 to 5% by weight, more preferably about 0.3 to 3% by weight. If the concentration is too low, it is difficult to obtain clathrate precipitates, and productivity is poor and not economical. If the concentration is too high, the viscosity becomes high and handling becomes difficult. Also, even if the concentration is increased to a certain extent, productivity is not improved.
[0039] ゲスト物質を溶媒に溶解させる濃度は、 0. 1〜30重量%、好ましくは 0. 1〜5重量 %、より好ましくは 0. 3〜3重量%程度でよい。その濃度があまりにも低いと、包接ィ匕 合物の沈殿が得られにくぐまた生産性が悪く経済的でない。またその濃度が高すぎ ると、粘度が高くなり、取扱いが困難となる。またその濃度をある程度以上高くしても 生産性に向上は見られない。  [0039] The concentration at which the guest substance is dissolved in the solvent may be about 0.1 to 30% by weight, preferably about 0.1 to 5% by weight, more preferably about 0.3 to 3% by weight. If the concentration is too low, it is difficult to obtain clathrate precipitates, and productivity is poor and not economical. If the concentration is too high, the viscosity becomes high and handling becomes difficult. Also, even if the concentration is increased to a certain extent, productivity is not improved.
[0040] 溶媒に溶解させるホスト分子とゲスト分子の混合比率は、グルカンホスト分子構成ュ ニット 6単位あたり、高分子ゲスト分子構成ユニットが 1ユニット以上、好ましくは 10ュ ニット以上となるように混合するようにする。高分子ゲスト分子構成ユニットが少なすぎ ると、包接化合物の沈殿が得られない。  [0040] The mixing ratio of the host molecule and the guest molecule dissolved in the solvent is such that the polymer guest molecule constituent unit is 1 unit or more, preferably 10 units or more per 6 units of the glucan host molecule constituent unit. Like that. If there are too few polymer guest molecule constituent units, the clathrate compound cannot be precipitated.
[0041] 混合手段は特に限定されないが、例えば超音波照射、ホモジナイザー、プロペラ撹 拌機、マグネットスターラー、スタティックミキサー、あるいはそれらの組み合わせ等の 方法で混合すればよ!、。超音波照射による混合が好ま 、。  [0041] The mixing means is not particularly limited, but may be mixed by a method such as ultrasonic irradiation, a homogenizer, a propeller stirrer, a magnetic stirrer, a static mixer, or a combination thereof. Mixing by ultrasonic irradiation is preferred.
[0042] 混合工程における溶液の温度は、 20〜100°C、好ましくは 50〜90°Cである。その 温度が高すぎると作業が著しく困難となり、その温度が低すぎるとアミロースのへリツ タスが強固であり、包接ィ匕合物形成が起こらない。混合時間は、長いほど好ましいが 、 1〜60分、好ましくは 5〜30分程度でよい。  [0042] The temperature of the solution in the mixing step is 20 to 100 ° C, preferably 50 to 90 ° C. If the temperature is too high, the operation becomes extremely difficult. If the temperature is too low, the amylose has a strong herritus and no inclusion complex formation occurs. The longer the mixing time, the better, but it may be about 1 to 60 minutes, preferably about 5 to 30 minutes.
[0043] 混合液を上記温度、時間で混合後、静置しておくことが好ま Uヽ。静置条件は、常 温、常圧環境下、 1〜24時間程度でよい。  [0043] It is preferable that the mixed solution is mixed at the above temperature and time and then allowed to stand. The standing condition may be about 1 to 24 hours under normal temperature and pressure.
[0044] 生成した包接ィ匕合物は、沈殿物として得られる場合は、その沈殿物を遠心分離や、 濾過などの手法により回収し、包接化合物の沈殿は溶解せず、ゲストポリマーのみを よく溶解させる適当な溶媒を用いて沈殿物を洗浄することにより精製すればよい。沈 殿物としてではなぐ混合溶媒に溶解した状態で得られる場合は、混合液に対し、ェ タノールやメタノールなどの溶媒を加えることにより包接ィ匕合物を沈殿させ、その後沈 殿物を上記と同様に回収 ·洗浄)することにより包接ィ匕合物を精製分取すればよい。 [0044] When the produced inclusion complex is obtained as a precipitate, the precipitate is centrifuged, The clathrate is recovered by a method such as filtration, and the precipitate is not dissolved, but may be purified by washing the precipitate with an appropriate solvent that dissolves only the guest polymer. When it is obtained in a state of being dissolved in a mixed solvent rather than as a precipitate, an inclusion compound is precipitated by adding a solvent such as ethanol or methanol to the mixture, and then the precipitate is The clathrate compound may be purified and collected by collecting and washing in the same manner as described above.
[0045] 水酸基を部分的に修飾した α— 1 , 4 グルカンホスト分子と高分子ゲスト物質とか らなる包接ィ匕合物が得られた力どうかは、 X線回折により、包接化合物に特徴的なピ ークが生じていること、さらに、 NMR測定によるスペクトルより確認できる。  [0045] The force of obtaining an inclusion complex composed of an α-1,4 glucan host molecule partially modified with a hydroxyl group and a polymeric guest substance is characterized by the inclusion compound by X-ray diffraction. It can be confirmed from the spectrum obtained by NMR measurement that a typical peak has occurred.
発明の効果  The invention's effect
[0046] 新規なアミロース一高分子包接ィ匕合物、およびその製造方法を提供した。  [0046] A novel amylose-polymer inclusion complex and a method for producing the same were provided.
[0047] [実施例] [0047] [Example]
2. 3位メチル化アミロースの合成  2. Synthesis of 3-methylated amylose
[化 4]  [Chemical 4]
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000010_0001
2,3位メチル化アミロース  2,3-position methylated amylose
[0048] 1)アミロースの 6位水酸基のトリチル化 [0048] 1) Tritylation of 6-position hydroxyl group of amylose
窒素雰囲気下、ピリジン 30mLにアミロース(分子量 Mw= 21360 Mw/Mn= l . 05) 1. Og (4. 7 X 10"5mol, 6. 2 X 10"3 mol/glucose unit)とトリフエ-ノレメチノレク 口ライド 5. 3g (l. 9 X 10_2mol)をカ卩えて 110°Cで 4時間還流した後、系の温度を 60 °Cに下げた。メタノールを溶液が不透明になるまでカ卩え、さらに温度を室温まで下げ 、メタノール 400mLをカ卩えた。析出した淡黄色沈殿をろ取し、メタノールで洗浄後、 減圧乾燥させた。 淡黄色固体、収量 2. 25g、収率 90% Amylose (molecular weight Mw = 21360 Mw / Mn = l. 05) 1. Og (4. 7 X 10 " 5 mol, 6.2 X 10" 3 mol / glucose unit) and triphenyl-noremethinolect in 30 mL of pyridine under nitrogen atmosphere After adding 5.3 g (l. 9 X 10 _2 mol) of mouthride and refluxing at 110 ° C for 4 hours, the temperature of the system was lowered to 60 ° C. Methanol was added until the solution became opaque, the temperature was further lowered to room temperature, and 400 mL of methanol was added. The precipitated pale yellow precipitate was collected by filtration, washed with methanol, and dried under reduced pressure. Pale yellow solid, yield 2.25 g, yield 90%
[0049] 2) 6— O—トリチルアミロースの 2, 3位水酸基のメチルイ匕 [0049] 2) 6-O-Trityl amylose methyl hydroxyl group
窒素雰囲気下、テトラヒドロフラン (THF) lOmLに 6— O—トリチルアミロース 0. 60 g (l. 1 X 10"5mol, 1. 5 X 10_3 mol/glucose unit)と下記所定量のNaHを添カ卩し0 °Cで 1時間撹拌した後、ヨウィ匕メチル 0. 56mL (9. O X 10_3mol)を添カロし、室温で 1 晚撹拌した。メタノールを 150mL添加後、析出した淡黄色固体をろ取し、メタノール で洗浄後、減圧乾燥させた。 Under nitrogen atmosphere, tetrahydrofuran (THF) lOmL was charged with 6-O-tritylamylose 0.60 g (l. 1 X 10 " 5 mol, 1.5 X 10 _3 mol / glucose unit) and the prescribed amount of NaH below. After stirring at 0 ° C for 1 hour, 0.56 mL (9. OX 10 _3 mol) of yowi-methyl was added and stirred for 1 hour at room temperature. It was collected by filtration, washed with methanol, and dried under reduced pressure.
[0050] NaH添カ卩量 (2.2 X 10"3g, 9.0 X lO' mol): 2位と 3位の水酸基を 3%メチル化する場合 [0050] Amount of NaH added (2.2 X 10 " 3 g, 9.0 X lO 'mol): 3% methylation of hydroxyl groups at 2 and 3 positions
NaH添カ卩量 (5.8 X 10"3g, 2.4 X lO' mol): 2位と 3位の水酸基を 8%メチル化する場合 NaH添カ卩量 (1.4 X 10— 2g, 6.0 X lO' mol): 2位と 3位の水酸基を 20%メチル化する場 NaH-added amount (5.8 X 10 " 3 g, 2.4 X lO 'mol): When 8% methylation of the 2nd and 3rd hydroxyl groups NaH added amount (1.4 X 10— 2 g, 6.0 X lO 'mol): 20% methylation of hydroxyl groups at the 2nd and 3rd positions
NaH添加量 (2.4 X 10"2g, 9.9 X lO' mol): 2位と 3位の水酸基を 33%メチル化する場 Addition amount of NaH (2.4 X 10 " 2 g, 9.9 X lO 'mol): When 33% methylates hydroxyl groups at 2 and 3 positions
NaH添カ卩量 (0.14g, 6.0 X lO' mol): 2位と 3位の水酸基を 100%メチル化する場合 [0051] 3) 2, 3位メチル化 6— O—トリチルアミロースの脱トリチル化 NaH-added amount (0.14 g, 6.0 X lO 'mol): When 100% methylation of the hydroxyl groups at the 2nd and 3rd positions [0051] 3) Methylation at the 2nd and 3rd positions Conversion
THF20mLに 2, 3位メチル化 6— O—トリチルアミロース(1. 1 X 10_5mol)をカロえ 、 0. 2M HC1メタノール溶液 20mLを添カ卩し、室温で 2晚撹拌した。 Na CO (6. 2 THF20mL 2, 3-position methylation 6- O-trityl amylose (1. 1 X 10 _5 mol) of Karoe to添Ka卩a 0. 2M HC1 solution in methanol 20 mL, was 2晚stirred at room temperature. Na CO (6.2
2 3 twenty three
X 10_3mol)水溶液で中和し、溶媒を留去した。得られた固体をへキサンで洗浄後、 分子量分画 3500の透析膜を用いて水で 3日間透析した。 X 10 _3 mol) aqueous solution, and the solvent was distilled off. The obtained solid was washed with hexane and dialyzed against water using a dialysis membrane having a molecular weight fraction of 3500 for 3 days.
[0052] [表 1] [0052] [Table 1]
2, 3位メチル化アミロースの合成  Synthesis of 2,3-position methylated amylose
原料アミロースの 2, 3位水酸基の  Raw material of amylose
[NaH]/[OH] 収率(%) 生成物 * 分子量 ( Mw) メチル化度(%)  [NaH] / [OH] Yield (%) Product * Molecular weight (Mw) Degree of methylation (%)
0.03 30 3 MA2-3 0.03 30 3 MA2-3
0.083 82 8 MA2-80.083 82 8 MA2-8
21 ,360 0.20 35 20 MA2-20 21, 360 0.20 35 20 MA2-20
0.33 86 33 A2-33 0.33 86 33 A2-33
2.0 64 100 MA2-1002.0 64 100 MA2-100
0.083 64 8 MA5-80.083 64 8 MA5-8
49,680 0.20 80 20 MA5-20 49,680 0.20 80 20 MA5-20
0.83 35 50 MA5-50  0.83 35 50 MA5-50
*例えば、原料アミロースの分子量が 21, 360で 2, 3位水酸基のメチル化度が 3% のメチル化アミロースを MA2— 3、アミロースの分子量力 9, 680で 2, 3位水酸基の メチル化度が 8%のメチル化アミロースを MA5— 8と表記して!/、る。 * For example, the raw material amylose has a molecular weight of 21,360, and the methylation degree of the hydroxyl group at positions 2 and 3 is 3%. This methylated amylose is expressed as MA2-3, and the molecular weight of amylose is 9,680, and the methylated amylose with 8% methylation at the 2- and 3-position hydroxyl groups is expressed as MA5-8.
[0053] 溶液中における包接化合物形成の枪討  [0053] A study of clathrate formation in solution
2, 3位メチルイ匕アミロースと種々のゲストポリマーの包接ィ匕合物形成の有無を、各 ポリマー溶液 (分散液)を混合後に沈殿が生成するかどうかで評価した。  The presence or absence of inclusion complex of 2,3-position methyl amylose and various guest polymers was evaluated by whether or not a precipitate was formed after mixing each polymer solution (dispersion).
[0054] ホストポリマーとゲストポリマーの構造  [0054] Structure of host polymer and guest polymer
[化 5]  [Chemical 5]
ホストポリマ一(メチル化アミロース)  Host polymer (methylated amylose)
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0001
R = Hまたは Me  R = H or Me
[化 6]  [Chemical 6]
ゲストポリマー
Figure imgf000012_0002
Guest polymer
Figure imgf000012_0002
PTHF nn == 9 y,, 1 Ί 4 ,, 40U PCL n = 1 1 , 1 7  PTHF nn == 9 y ,, 1 Ί 4 ,, 40U PCL n = 1 1, 1 7
[0055] ホストポリマーにはMA2— 3〜MA2—100, MA5— 8〜MA5— 50を用いた。ま たゲストポリマーにはポリ(テトラメチレンォキシド) (PTHF) ,ポリ(力プロラタトン) (PC L)を用いた。 [0055] MA2-3-MA2-100, MA5-8-MA5-50 were used as host polymers. As the guest polymer, poly (tetramethylene oxide) (PTHF) and poly (force prolatatone) (PC L) were used.
[0056] 表 1のメチルイ匕アミロースと、重合度の異なる PTHF、 PCLを、それぞれ表 2に記載 の最終濃度となるように、 DMSO :H 0 = 1 : 9の溶液21111^に溶解させた。 60°Cで 15 分間超音波を照射し、室温で一晚静置後、沈殿生成の有無を観察した。沈殿が確 認できたものについては、遠心分離により沈殿を回収し、得られた沈殿をメタノール で 2回、水で 1回洗浄し、一晩凍結乾燥後、秤量した。結果をまとめて表 2に示す。 [0056] Methyl amylose in Table 1, PTHF and PCL having different degrees of polymerization were dissolved in a solution 21111 ^ of DMSO: H 0 = 1: 9 so as to have final concentrations shown in Table 2, respectively. 15 at 60 ° C Ultrasonic waves were irradiated for 1 minute, and after standing at room temperature for a while, the presence or absence of precipitation was observed. For those in which precipitation was confirmed, the precipitate was collected by centrifugation, and the resulting precipitate was washed twice with methanol and once with water, freeze-dried overnight, and then weighed. The results are summarized in Table 2.
[0057] [表 2] [0057] [Table 2]
ホストポリマ一とゲストポリマーの配合比  Mixing ratio of host polymer and guest polymer
ホストポリマ- ゲストポリマ- 沈殿 収量 (mg) mol/L .W, mol/し Host polymer-Guest polymer-Precipitation Yield (mg) mol / L .W, mol /
MA 2-3 3.0> (10— 4 2900 3.0X10— 3 有 8,8MA 2-3 3.0> (10— 4 2900 3.0X10— 3 Yes 8,8
MA 2-8 3.0> 0一4 2900 3.0X10— 3 有 5.7MA 2-8 3.0> 0 one 4 2900 3.0X10- 3 Yes 5.7
MA 2-20 3.0> < 10一4 2900 3.0X10— 3 有 1.5 MA 2-20 3.0><10 one 4 2900 3.0X10- 3 Yes 1.5
PTHF PTHF
MA 2-33 3.0> (1CT4 2900 3.0x1 T3MA 2-33 3.0> (1CT 4 2900 3.0x1 T 3
MA 2-50 3.0> O - 4 2900 3.0x1CT3 無 ―MA 2-50 3.0> O-4 2900 3.0x1CT 3 None ―
MA 2-100 3.0> 2900 3.0x10— 3 ―MA 2-100 3.0> 2900 3.0x10— 3 ―
MA 5-8 1.3> 2900 3.0x10— 3 8.3MA 5-8 1.3> 2900 3.0x10— 3 8.3
MA 5-20 1.3> 0一4 PTHF 2900 3,0x1Cr3 有 5.3MA 5-20 1.3> 0 1 4 PTHF 2900 3,0x1Cr 3 Yes 5.3
MA 5-50 1.3> (10— 4 2900 3.C 0— 3 無 ―
Figure imgf000013_0001
MA 5-50 1.3> (10- 4 2900 3.C 0- 3 No -
Figure imgf000013_0001
[0058] 丄 H— NMR測定  [0058] 丄 H-NMR measurement
得られた沈殿 5mgをジメチルスルホキシドー d 0.75mLに溶解させて JEOL (日  Dissolve 5 mg of the resulting precipitate in 0.75 mL of dimethylsulfoxide d and add JEOL (day
6  6
本電子)衡 NM— GX 400 (400MHz)により 20°Cで1 H— NMRを測定した。 1 H-NMR was measured at 20 ° C with this electron) Hen NM-GX 400 (400MHz).
[0059] MA2— 8と PTHFの包接化合物の1 H— NMR ^ベクトルを図 1に示した。 [0059] FIG. 1 shows the 1 H-NMR ^ vector of the inclusion compound of MA2-8 and PTHF.
MA5— 20と PTHFの包接化合物の1 H— NMR ^ベクトルを図 2に示した。 The 1 H-NMR ^ vector of the inclusion compound of MA5-20 and PTHF is shown in FIG.
MA2 8と PCLの包接化合物の1 H— NMR ^ベクトルを図 3に示した。 The 1 H-NMR ^ vector of the inclusion compound of MA28 and PCL is shown in FIG.
[0060] [化 7] 2,3位メチル化アミロース [0060] [Chemical 7] 2,3-position methylated amylose
Figure imgf000014_0001
Figure imgf000014_0001
[0061] 図 1では、 MA2— 8中のグルコースユニットの 1位プロトン(H )と PTHFの j8位水 素プロトン(H )の積分比は 5. 0 :4. 0となっている。グルコース 1ユニットにっき Hは  [0061] In FIG. 1, the integral ratio of the 1-position proton (H) of the glucose unit in MA2-8 to the j8-position hydrogen proton (H) of PTHF is 5.0: 4.0. 1 unit of glucose H
β 1 β 1
1つ存在し、 PTHF1ユニットにっき Η は 4つ存在する。各プロトンの積分比より、 Μ There is one, and there are four HF in the PTHF1 unit. From the integral ratio of each proton, Μ
β  β
Α2— 8は 5グルコースユニットで PTHF1ユニットを包接していることが示唆される。  It is suggested that Α2-8 includes PTHF1 unit with 5 glucose units.
[0062] 同様に、図 2力ら ΜΑ5— 20は 4. 5グルコースユニットで PTHF1ユニットを包接し ていることが示唆される。 [0063] 図 3では、 MA2— 8中のグルコースユニットの 1位プロトン(H )と PCLの ε位水素 プロトン(Η ε )の積分比は 7. 1 : 2. 0となっている。グルコース 1ユニットにっき Ηは 1 つ存在し、 PCL1ユニットにっき Η εは 2つ存在する。このため、 ΜΑ2— 8は 7. 1グ ルコースユニットで PCL1ユニットを包接していることが示唆される。 [0062] Similarly, Fig. 2 Force et al. 5-20 suggests that the PTHF1 unit is clathrated with 4.5 glucose units. In FIG. 3, the integral ratio of the 1-position proton (H) of the glucose unit in MA2-8 to the ε-position hydrogen proton (Η ε) of PCL is 7.1: 2.0. There is one Η per glucose unit and two ε ε per PCL1 unit. For this reason, it is suggested that 82-8 includes the PCL1 unit with a 7.1-course unit.
[0064] X線回析法 (XRD測定) [0064] X-ray diffraction method (XRD measurement)
得られた沈殿をガラス基盤にのせ、 Rigaku製 RINT InPlane/ultraX18SAXS- IPにより 室温で XRD測定を行った。  The obtained precipitate was placed on a glass substrate, and XRD measurement was performed at room temperature using RINT InPlane / ultraX18SAXS-IP manufactured by Rigaku.
測定条件:走査速度 0. 5° Zmin,幅 0. 3mmのスリットを使用した。  Measurement conditions: A slit having a scanning speed of 0.5 ° Zmin and a width of 0.3 mm was used.
[0065] 図 4に PTHF— MA2— 8包接化合物の XRDパターン図を示した。 FIG. 4 shows an XRD pattern diagram of PTHF-MA2-8 inclusion compound.
図 5に PTHF— MA5— 20包接化合物の XRDパターン図を示した。  Figure 5 shows the XRD pattern of the PTHF-MA5-20 clathrate compound.
図 6に PCL— MA2 8包接化合物の XRDパターン図を示した。  Figure 6 shows the XRD pattern of the PCL-MA2 8 clathrate compound.
[0066] 包接錯体の XRDパターンは各々のメチル化アミロースやゲスト高分子(PTHF、 P CL)のパターンと異なっており、 XRDより包接錯体に特徴的なピーク(図 3, 2 Θ = 12 . 5° , 2 0 = 20. 1° )が観測された。以前門川らにより報告された結果とほぼ一致 している。 [0066] The XRD pattern of the inclusion complex is different from that of each methylated amylose and guest polymer (PTHF, PCL), and the characteristic peaks of the inclusion complex from XRD (Fig. 3, 2 Θ = 12 5 °, 2 0 = 20. 1 °) was observed. This is almost the same as the results previously reported by Kadokawa et al.
[0067] 2.3位ァセチル化アミロースの合成  [0067] Synthesis of 2.3-acetylated amylose
1) 6-0-トリチルアミロースの 2, 3位水酸基のァセチル化  1) Acetylation of hydroxyl groups 2 and 3 of 6-0-trityl amylose
実験方法:  experimental method:
窒素雰囲気下、脱水ジメチルスルホキシド(DMSO) 2. 5mLに 6— O トリチルアミ ロース 0. lg (l. 8 X 10"6mol, 2. 5 X 10_4mol/glucose unit)を溶解させた。その後 、脱水ピリジン 2. 5mL、さらに無水酢酸 40mLを加え、室温で 12時間撹拌した。メタ ノール 50mLを添加後、析出した淡黄色固体をろ取し、メタノールで洗浄後減圧乾燥 させた。 Under nitrogen atmosphere, 6-O trityl amylose 0. lg (l. 8 X 10 " 6 mol, 2.5 X 10 _4 mol / glucose unit) was dissolved in 2.5 mL of dehydrated dimethyl sulfoxide (DMSO). 2.5 mL of dehydrated pyridine and 40 mL of acetic anhydride were added, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours, 50 mL of methanol was added, and the precipitated pale yellow solid was collected by filtration, washed with methanol, and dried under reduced pressure.
[0068] 2) 2, 3位ァセチル化 6— O トリチルアミロースの脱トリチル化  [0068] 2) Deacetylation of 6-O trityl amylose at 2- and 3-position acetylation
THF20mLに 2, 3位ァセチル化 6— O トリチルアミロース(1. 1 X 10_5mol)をカロ え、 0. 2M HC1メタノール溶液 20mLを添カ卩し、室温で 2晚撹拌した。 Na CO (6. To 20 mL of THF was added 2,3-position acetylated 6-O trityl amylose (1.1 X 10 _5 mol), 20 mL of 0.2 M HC1 methanol solution was added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. Na CO (6.
2 3 twenty three
2 X 10_3mol)水溶液で中和し、溶媒を留去した。得られた固体をへキサンで洗浄後 、分子量分画 3500の透析膜を用いて水で 3日間透析した。その後、凍結乾燥させる ことにより生成物を得た。 2 X 10 _3 mol) aqueous solution, and the solvent was distilled off. The obtained solid was washed with hexane and dialyzed against water for 3 days using a dialysis membrane having a molecular weight fraction of 3500. Then freeze-dry The product was obtained.
[0069] 包接錯体形成の検討にはァセチルイ匕度 15%の 2, 3位ァセチルイ匕アミロースを用 いた。  [0069] For the examination of the inclusion complex formation, 2 or 3 position acetylyl amylose having 15% acetylyl chloride was used.
[0070] 溶液中における包接錯体形成の枪討  [0070] Review of inclusion complex formation in solution
ァセチルイ匕アミロースとゲストポリマーの包接錯体形成の有無を、各ポリマー溶液 ( 分散液)を混合後に沈殿が生成するかどうかで評価した。  The presence or absence of inclusion complex formation between acetylyl amylose and guest polymer was evaluated by whether or not a precipitate was formed after mixing each polymer solution (dispersion).
[0071] ホストポリマーとゲストポリマーの構造 [0071] Structure of host polymer and guest polymer
[化 10]  [Chemical 10]
ホストポリマー  Host polymer
2, 3位ァセチル化アミロース  2,3-position acetylated amylose
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0001
R = Hまたは COCH3 R = H or COCH 3
[化 11]  [Chemical 11]
ゲストポリマー
Figure imgf000016_0002
Guest polymer
Figure imgf000016_0002
[0072] ホストポリマーには 2, 3位ァセチル化アミロースを用いた。またゲストポリマーにはポ リ(テトラメチレンォキシド) (PTHF) (分子量 Mw= 2900)を用いた。 [0072] As the host polymer, 2,3-position acetylated amylose was used. As the guest polymer, poly (tetramethylene oxide) (PTHF) (molecular weight Mw = 2900) was used.
[0073] 2, 3位ァセチル化アミロースと、 PTHFを、それぞれ最終濃度が 3. 0 X 10"4mol/ L、 2. 2 X 10_3mol/Lとなるように、 DMSO :H 0 = 1: 9の溶液 2mLに溶解させた 。 60°Cで 12時間、その後室温で 12時間静置し、沈殿物を得た。遠心分離により沈 殿を回収した。得られた沈殿をメタノールで 2回、水で 1回洗浄し、一晩凍結乾燥後、 'Η - NMRと XRDを用 Vヽて解析を行った。 [0073] DMSO: H 0 = 1 so that the final concentrations of 2,3-position acetylated amylose and PTHF are 3.0 X 10 " 4 mol / L and 2.2 X 10 _3 mol / L, respectively. : Dissolved in 2 mL of 9 solution . The mixture was allowed to stand at 60 ° C for 12 hours and then at room temperature for 12 hours to obtain a precipitate. The precipitate was collected by centrifugation. The resulting precipitate was washed twice with methanol and once with water, freeze-dried overnight, and then analyzed using '-NMR and XRD.
[0074] 丄 H— NMR測定 [0074] 丄 H-NMR measurement
得られた沈殿 5mgをジメチルスルホキシドー d 0. 75mLに溶解させて JEOL (日本  Dissolve 5 mg of the resulting precipitate in dimethylsulfoxide d 0.75 mL and add JEOL (Japan
6  6
電子)衡 NM— GX 400 (400MHz)により 20°Cで1 H—NMRを測定した。 1 H-NMR was measured at 20 ° C with an electron) NM-GX 400 (400 MHz).
[0075] 2, 3位ァセチル化アミロースと PTHFの包接錯体の1 H— NMRスペクトルを図 7に 示した。 [0075] FIG. 7 shows the 1 H-NMR spectrum of the inclusion complex of 2,3-position acetylated amylose and PTHF.
[0076] [化 12] [0076] [Chemical 12]
2, 3位ァセチル化アミロース  2,3-position acetylated amylose
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000017_0001
R = Hまたは COCH3 R = H or COCH 3
[化 13]  [Chemical 13]
PTHF  PTHF
Figure imgf000017_0002
Figure imgf000017_0002
図 7では、ァセチル化アミロース中のグルコースユニットの 1位プロトン(H )と PTHF の j8位水素プロトン(H )の積分比は 2. 8 :4. 0となっている。グルコース 1ユニットに  In Fig. 7, the integral ratio of the 1-position proton (H) of the glucose unit in acetylated amylose to the j8-position hydrogen proton (H) of PTHF is 2.8: 4.0. 1 unit of glucose
β  β
つき Ηは 1つ存在し、 PTHF1ユニットにっき Η は 4つ存在する。各プロトンの積分 There is one persimmon, and there are four persimmons per PTHF1 unit. Integration of each proton
1 β 1 β
比より、 2. 8グルコースユニットで PTHF1ユニットを包接していることが示唆される。 [0078] X線回析法 (XRD測定) The ratio suggests that 2.8 glucose units enclose PTHF1 units. [0078] X-ray diffraction method (XRD measurement)
得られた沈殿をガラス基盤にのせ、 Rigaku製 RINT InPlane/ultraX18SAXS- IPにより 室温で XRD測定を行った。  The obtained precipitate was placed on a glass substrate, and XRD measurement was performed at room temperature using RINT InPlane / ultraX18SAXS-IP manufactured by Rigaku.
測定条件:走査速度 0. 5° Zmin,幅 0. 3mmのスリットを使用した。  Measurement conditions: A slit having a scanning speed of 0.5 ° Zmin and a width of 0.3 mm was used.
[0079] 図 8にァセチル化アミロース PTHF包接錯体の XRDパターン図を示した。 FIG. 8 shows an XRD pattern diagram of the acetylated amylose PTHF inclusion complex.
[0080] 包接錯体の XRDパターンはァセチル化アミロースやゲスト高分子(PTHF)単独の パターンとは異なっており、アミロース包接錯体に特徴的なピーク(図 8, 2 0 = 12. 9 ° , 2 0 = 20. 2° )が観測された。 [0080] The XRD pattern of the inclusion complex is different from that of the acetylated amylose and guest polymer (PTHF) alone, and the characteristic peaks of the amylose inclusion complex (Figs. 8, 20 = 12.9 °, 2 0 = 20. 2 °) was observed.
[0081] 2, 3位カルボキシメチル化アミロースの合成 [0081] Synthesis of 2,3-position carboxymethylated amylose
1) 6-0-トリチルアミロースの 2, 3位水酸基のカルボキシメチル化  1) Carboxymethylation of hydroxyl groups 2 and 3 of 6-0-tritylamylose
実験方法:  experimental method:
窒素雰囲気下、脱水ジメチルスルホキシド(DMSO) 2. 5mLに 6— O トリチルアミ ロース 0. lg (l. 8 X 10"6mol, 2. 5 X 10_4mol/glucose unit)を溶解させた。その後 10mol/Lの NaOH水溶液 5mLをカ卩えて撹拌しながらモノクロ口酢酸 100mg (l. 0 6 X 10_3mol)を加え、室温で 24時間撹拌した。メタノール 50mLを添加後、析出し た淡黄色固体をろ取し、メタノールで洗浄後減圧乾燥させた。 6-O trityl amylose 0. lg (l. 8 X 10 " 6 mol, 2.5 X 10 _4 mol / glucose unit) was dissolved in 2.5 mL of dehydrated dimethyl sulfoxide (DMSO) under a nitrogen atmosphere. Add 100 mL (l. 0 6 X 10 _3 mol) of monoclonal acetic acid while stirring and stirring 5 mL of NaOH aqueous solution, and stir for 24 hours at room temperature. It was collected by filtration, washed with methanol, and dried under reduced pressure.
[0082] 2) 2, 3位カルボキシメチル化 6— O トリチルアミロースの脱トリチル化 [0082] 2) Detritylation of 6-O trityl amylose at 2- and 3-position carboxymethylation
THF20mLに 2, 3位カルボキシメチル化 6— O トリチルアミロース(1. 1 X 10"5mo 1)を加え、 0. 2 M HC1メタノール溶液 20mLを添カ卩し、室温で 2晚撹拌した。 Na C Add 2,3-position carboxymethylated 6-O trityl amylose (1.1 X 10 " 5 mo 1) to 20 mL of THF, add 20 mL of 0.2 M HC1 methanol solution, and stir at room temperature for 2 hours. C
2 2
O (6. 2 X 10_3mol)水溶液で中和し、溶媒を留去した。得られた固体をへキサンでThe mixture was neutralized with an aqueous solution of O (6.2 X 10 _3 mol) and the solvent was distilled off. The resulting solid with hexane
3 Three
洗浄後、分子量分画 3500の透析膜を用いて水で 3日間透析した。その後、凍結乾 燥させることにより生成物を得た。  After washing, the mixture was dialyzed against water for 3 days using a dialysis membrane having a molecular weight fraction of 3500. Thereafter, the product was obtained by freeze-drying.
[0083] 包接錯体形成の検討にはカルボキシメチルイ匕度 3%の 2, 3位カルボキシメチルイ匕 アミロースを用いた。 [0083] For the examination of the inclusion complex formation, carboxymethyl amylose having a carboxymethyl glycerol concentration of 3% was used.
[0084] 溶液中における包接錯体形成の枪討  [0084] Review of inclusion complex formation in solution
カルボキシメチルイ匕アミロースとゲストポリマーの包接錯体形成の有無を、各ポリマ 一溶液 (分散液)を混合後に沈殿が生成するかどうかで評価した。  The presence or absence of inclusion complex formation between carboxymethyl amylose and guest polymer was evaluated by whether or not a precipitate was formed after mixing each polymer solution (dispersion).
[0085] ホストポリマーとゲストポリマーの構造 [化 14] [0085] Structure of host polymer and guest polymer [Chemical 14]
ホストポリマー  Host polymer
2, 3位カルボキシメチル化アミロース  2,3-carboxymethylated amylose
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000019_0001
R = Hまたは CH2C〇OH R = H or CH 2 C〇OH
[化 15]  [Chemical 15]
ゲストポリマー
Figure imgf000019_0002
Guest polymer
Figure imgf000019_0002
PTHF Π = 40  PTHF Π = 40
[0086] ホストポリマーには 2, 3位カルボキシメチル化アミロースを用いた。またゲストポリマ 一にはポリ(テトラメチレンォキシド) (PTHF) (分子量 Mw= 2900)を用いた。  [0086] As the host polymer, 2,3-position carboxymethylated amylose was used. As the guest polymer, poly (tetramethylene oxide) (PTHF) (molecular weight Mw = 2900) was used.
[0087] カルボキシメチル化アミロースと、 PTHFを、それぞれ最終濃度が 3. 0 X 10"4mol /L、 2. 2 X 10_3mol/Lとなるように、 DMSO :H 0 = 1: 9の溶液 2mLに溶解させ [0087] Carboxymethylated amylose and PTHF were mixed with DMSO: H 0 = 1: 9 so that the final concentrations were 3.0 X 10 " 4 mol / L and 2.2 X 10 _3 mol / L, respectively. Dissolve in 2 mL of solution
2  2
た。 60°Cで 12時間静置後、さらに 20°Cで 12時間静置し、沈殿物を得た。遠心分離 により沈殿を回収した。得られた沈殿をメタノールで 2回、水で 1回洗浄し、一晩凍結 乾燥後、 H—NMRと XRDを用いて解析を行った。  It was. After standing at 60 ° C for 12 hours, the mixture was further allowed to stand at 20 ° C for 12 hours to obtain a precipitate. The precipitate was collected by centrifugation. The resulting precipitate was washed twice with methanol and once with water, freeze-dried overnight, and then analyzed using 1 H-NMR and XRD.
[0088] 丄 H— NMR測定 [0088] 丄 H—NMR measurement
得られた沈殿 5mgをジメチルスルホキシドー d 0. 75mLに溶解させて JEOL (日本  Dissolve 5 mg of the resulting precipitate in dimethylsulfoxide d 0.75 mL and add JEOL (Japan
6  6
電子)衡 NM— GX 400 (400MHz)により 20°Cで1 H—NMRを測定した。 1 H-NMR was measured at 20 ° C with an electron) NM-GX 400 (400 MHz).
[0089] 2, 3位カルボキシメチル化アミロースと PTHFの包接錯体の1 H— NMR ^ベクトル を図 9に示した。 [0090] [化 16] [0089] FIG. 9 shows the 1 H-NMR ^ vector of the inclusion complex of 2,3-position carboxymethylated amylose and PTHF. [0090] [Chemical 16]
2, 3位力ルポキシメチル化アミロース  2, 3-position Lupoxymethylated Amylose
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
R = Hまたは CH2COOH R = H or CH 2 COOH
[化 17]  [Chemical 17]
PTHF  PTHF
Figure imgf000020_0002
Figure imgf000020_0002
[0091] 図 9では、カルボキシメチル化アミロース中のグルコースユニットの 1位プロトン(Η ) と PTHFの j8位水素プロトン(Η )の積分比は 3. 4 :4. 0となっている。グルコース 1  [0091] In FIG. 9, the integral ratio of the 1-position proton (Η) of the glucose unit in carboxymethylated amylose and the j8-position hydrogen proton (Η) of PTHF is 3.4: 4.0. Glucose 1
β  β
ユニットにっき Ηは 1つ存在し、 PTHF1ユニットにっき Η は 4つ存在する。各プロト  There is one Η in the unit, and there are four Η in the PTHF1 unit. Each proto
1 β  1 β
ンの積分比より、カルボキシメチル化アミロースは 3. 4グルコースユニットで PTHF1 ユニットを包接して 、ることが示唆される。  The integral ratio suggests that carboxymethylated amylose clathrates PTHF1 units with 3.4 glucose units.
[0092] X線回析法 (XRD測定) [0092] X-ray diffraction method (XRD measurement)
得られた沈殿をガラス基盤にのせ、 Rigaku製 RINT InPlane/ultraX18SAXS- IPにより 室温で XRD測定を行った。  The obtained precipitate was placed on a glass substrate, and XRD measurement was performed at room temperature using RINT InPlane / ultraX18SAXS-IP manufactured by Rigaku.
測定条件:走査速度 0. 5° Zmin,幅 0. 3mmのスリットを使用した。  Measurement conditions: A slit having a scanning speed of 0.5 ° Zmin and a width of 0.3 mm was used.
[0093] 図 10にカルボキシメチル化アミロース PTHF包接錯体の XRDパターン図を示し [0094] 包接錯体の XRDパターンはカルボキシメチル化アミロースやゲスト高分子(PTHF )単独のパターンとは異なっており、アミロース包接錯体に特徴的なピーク(図 10, 2 Θ = 12. 9° , 2 0 = 20. 1。 )が観測された。 [0093] Fig. 10 shows the XRD pattern of the carboxymethylated amylose PTHF inclusion complex. [0094] The XRD pattern of the inclusion complex is different from that of carboxymethylated amylose and guest polymer (PTHF) alone, and the characteristic peaks of the amylose inclusion complex (Fig. 10, 2 Θ = 12.9 ° , 2 0 = 20. 1.) was observed.
産業上の利用可能性  Industrial applicability
[0095] 本発明の包接化合物を基板上に積層させて得られる超薄膜から、ゲスト高分子を 選択的に抜き去ることで、その三次元構造を精密に記憶した多孔性アミロース超薄 膜を作製することができる。その孔の中には特定の構造 (分子量、立体規則性、モノ マーの順序)を持つ高分子のみしか入らないことから、高分子構造を高精度に識別 できる分離分析材料として応用可能である。また、このアミロース一高分子包接ィ匕合 物の超薄膜から形成される中空カプセルは、ゲスト高分子の除去により内包薬剤の 放出を制御できる薬剤キャリア一として利用できる。 [0095] By selectively removing the guest polymer from the ultra-thin film obtained by laminating the clathrate compound of the present invention on the substrate, a porous amylose ultra-thin film storing its three-dimensional structure precisely is obtained. Can be produced. Since only the polymer having a specific structure (molecular weight, stereoregularity, monomer order) can enter the pores, it can be applied as a separation analysis material that can identify the polymer structure with high accuracy. The hollow capsule formed from the ultrathin film of this amylose monopolymer inclusion complex can be used as a drug carrier that can control the release of the encapsulated drug by removing the guest polymer.
図面の簡単な説明  Brief Description of Drawings
[0096] [図 1]MA2— 8と PTHFの包接化合物の1 H— NMR ^ベクトル図。 [0096] [FIG. 1] 1 H-NMR ^ vector diagram of inclusion compound of MA2-8 and PTHF.
[図 2]MA5— 20と PTHFの包接化合物の1 H— NMR ^ベクトル図。 [Fig. 2] 1 H-NMR ^ vector diagram of inclusion compound of MA5-20 and PTHF.
[図 3]MA2— 8と PCLの包接化合物の1 H— NMR ^ベクトル図。 [Fig. 3] 1 H-NMR ^ vector diagram of inclusion compound of MA2-8 and PCL.
[図 4]PTHF— MA2 8包接化合物の XRDパターン図。  FIG. 4 is an XRD pattern diagram of PTHF—MA2 8 inclusion compound.
[図 5]PTHF— MA5— 20包接化合物の XRDパターン図。  FIG. 5: XRD pattern diagram of PTHF-MA5-20 clathrate compound.
[図 6]PCL— MA2 8包接化合物の XRDパターン図。  FIG. 6: XRD pattern diagram of PCL—MA2 8 inclusion compound.
[図 7]2, 3位ァセチル化アミロースと PTHFの包接錯体の1 H— NMRスペクトル図。 FIG. 7 is a 1 H-NMR spectrum of an inclusion complex of 2,3-position acetylated amylose and PTHF.
[図 8] 2, 3位ァセチル化アミロース PTHF包接錯体の XRDパターン図。  [FIG. 8] XRD pattern diagram of 2,3-position acetylated amylose PTHF inclusion complex.
[図 9] 2, 3位カルボキシメチル化アミロースと PTHFの包接錯体の1 H— NMR^ぺクト ル図。 [Fig. 9] 1 H-NMR spectrum of an inclusion complex of 2,3-position carboxymethylated amylose and PTHF.
[図 10] 2, 3位カルボキシメチル化アミロース PTHF包接錯体の XRDパターン図。  [Fig. 10] XRD pattern of the 2,3-position carboxymethylated amylose PTHF inclusion complex.

Claims

請求の範囲  The scope of the claims
[I] 水酸基を部分的に修飾した α— 1 , 4 グルカンホスト分子と高分子ゲスト物質とか らなる包接化合物。  [I] An inclusion compound comprising an α-1,4 glucan host molecule partially modified with a hydroxyl group and a polymeric guest substance.
[2] 修飾が、水酸基の水素原子が置換基で置換されて!、ることである、請求項 1に記載 の包接化合物。  [2] The clathrate according to claim 1, wherein the modification is that the hydrogen atom of the hydroxyl group is substituted with a substituent.
[3] 置換基が、炭素数 1〜2のアルキル基、カルボキシメチル基、またはァセチル基から 選ばれる、請求項 2に記載の包接化合物。  [3] The inclusion compound according to claim 2, wherein the substituent is selected from an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, a carboxymethyl group, or a acetyl group.
[4] 修飾される水酸基が、 2, 3位の水酸基である、請求項 1〜3いずれかに記載の包 接化合物。 [4] The clathrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydroxyl group to be modified is a hydroxyl group at the 2- and 3-positions.
[5] 水酸基が、 3〜20%の置換度で置換されている、請求項 1〜4いずれかに記載の 包接化合物。  [5] The clathrate compound according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydroxyl group is substituted with a substitution degree of 3 to 20%.
[6] 高分子が、ポリエーテル力 選ばれる、請求項 1〜5いずれかに記載の包接化合物  [6] The clathrate compound according to any one of claims 1 to 5, wherein the polymer is selected from polyether forces.
[7] 水酸基を部分的に修飾した α— 1 , 4 グルカンホスト分子と、高分子ゲスト物質を 同一の溶媒に溶解し、混合する工程を含む、該ホスト分子とゲスト物質との包接ィ匕合 物の製造方法。 [7] The inclusion of the host molecule and the guest substance, including the step of dissolving and mixing the α-1,4 glucan host molecule partially modified with a hydroxyl group and the polymer guest substance in the same solvent Compound manufacturing method.
[8] 修飾が、水酸基の水素原子が置換基で置換されていることである、請求項 7に記載 の包接化合物の製造方法。  [8] The method for producing an clathrate compound according to [7], wherein the modification is that a hydrogen atom of a hydroxyl group is substituted with a substituent.
[9] 置換基が、炭素数 1〜2のアルキル基、カルボキシメチル基、またはァセチル基から 選ばれる、請求項 8に記載の包接化合物の製造方法。 [9] The method for producing an inclusion compound according to claim 8, wherein the substituent is selected from an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, a carboxymethyl group, or a acetyl group.
[10] 修飾される水酸基が、 2, 3位の水酸基である、請求項 7〜9いずれかに記載の包 接化合物の製造方法。 [10] The method for producing an inclusion compound according to any one of [7] to [9], wherein the hydroxyl group to be modified is a hydroxyl group at the 2- or 3-position.
[II] 水酸基が、 3〜20%の置換度で置換されている、請求項 7〜: LOいずれかに記載の 包接化合物の製造方法。  [II] The method for producing an clathrate compound according to any one of claims 7 to: wherein the hydroxyl group is substituted with a substitution degree of 3 to 20%.
[12] 高分子が、ポリエーテル力 選ばれる、請求項 1〜11いずれかに記載の包接化合 物の製造方法。  12. The method for producing an inclusion compound according to any one of claims 1 to 11, wherein the polymer is selected from polyether forces.
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