WO2013073657A1 - オリゴグルコシド類の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for producing oligoglucosides. Specifically, the present invention relates to a method for producing oligoglucosides by reacting a sugar chain containing glucose as a structural unit with a hydroxyl group-containing compound in the presence of supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide.
- Patent Documents 1 and 2 As a method for producing oligoglucosides, a method for producing oligoglucosides from glucose using an acid catalyst or an enzyme is known.
- Patent Documents 1 and 2 it is necessary to add and remove the acid catalyst (Patent Documents 1 and 2), and in the method using an enzyme, there is a problem that an enzyme post-treatment is required (Patent Document 1). Document 3 and Patent document 4).
- a cellulose decomposition technique As a technique using a supercritical fluid, a cellulose decomposition technique is known, and examples thereof include the following.
- A Cellulose degradation of super (sub) critical water (Patent Document 5)
- B Decomposition of cellulose with supercritical methanol (Non-patent Document 1)
- C Cellulose decomposition with supercritical fluid carbon dioxide and water
- Patent Document 6 Non-Patent Document 2
- D Cellulosic biomass decomposition of super (sub) critical aliphatic alcohol aqueous solution
- the above (a) discloses a method for decomposing cellulose into glucose, 5-hydroxymethylfurfural and various carboxylic acids.
- (B) to (d) also disclose a method for degrading cellulose to obtain glucose, producing oligosaccharides by degrading cellulose, levoglucosan by isomerizing glucose, 5-hydroxymethylfurfural, furfural, ribulinic acid It is inevitable to form a compound such as a compound by thermal decomposition.
- Non-patent Document 3 a technique applied to polyurea having a specific structure is known (Non-patent Document 3), which involves oligosaccharide generation and isomerization. There is no description of possible methanol chain methanolysis.
- Japanese Patent Laid-Open No. 2-275922 Japanese Patent Laid-Open No. 9-31089 JP 2002-17395 A JP 2002-17396 A Japanese Patent Laid-Open No. 5-31000 JP 2006-263527 A Japanese Patent Laying-Open No. 2005-296906
- the present invention provides a method for producing glucosides that does not require treatment such as addition and removal of an acid catalyst or an enzyme in a method for producing oligoglucosides from a sugar chain containing glucose as a structural unit.
- the present inventors reacted a sugar chain containing glucose as a structural unit with a hydroxyl group-containing compound represented by R—OH in the presence of supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide.
- R—OH a hydroxyl group-containing compound represented by R—OH
- a sugar chain containing glucose as a structural unit is reacted with a hydroxyl group-containing compound represented by the following formula (1) in the presence of supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide, and represented by the following formula (2).
- R-OH (1) R in the formula (1) represents an arbitrary substituent. However, the hydroxyl group in the formula (1) is bonded to the carbon atom of R, and the formula (1) is a sugar as R.
- the wavy line in the formula (2) indicates an ⁇ -type configuration or a ⁇ -type configuration, R is the same as R in the formula (1), and n is an arbitrary number Integer (including 0).)
- a sugar chain containing glucose as a structural unit is dissolved or suspended in an organic solvent containing a hydroxyl group-containing compound represented by the following formula (1), and in the presence of supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide, the formula ( A method for producing an oligoglucoside, which is obtained by reacting with the hydroxyl group-containing compound represented by 1) to obtain a glucoside represented by the following formula (2).
- R-OH (1) R in the formula (1) represents an arbitrary substituent. However, the hydroxyl group in the formula (1) is bonded to the carbon atom of R, and the formula (1) is a sugar as R.
- the wavy line in the formula (2) indicates that the ⁇ -type configuration or the ⁇ -type configuration is present, and R has the same meaning as R in the formula (1), and n is an arbitrary number (Including 0)
- oligoglucosides are produced with high selectivity and high purity from a sugar chain containing glucose as a constituent unit, without performing treatment such as addition / removal of an acid catalyst or addition / removal of an enzyme. be able to.
- the X-ray-diffraction pattern of the residue in a 3-day reaction and a 5-day reaction with a cellulose is shown.
- 13 shows a 13 C-NMR spectrum of a methanol-soluble material reacted with ⁇ -methylglucose for 5 days.
- the HPLC chromatogram of an oligosaccharide standard solution is shown.
- the HPLC chromatogram of the methanol soluble material of 1-day reaction is shown.
- the HPLC chromatogram of the methanol soluble material of reaction for 3 days is shown.
- the HPLC chromatogram of the methanol soluble material of reaction for 5 days is shown.
- the HPLC chromatogram of the ethanol soluble material of reaction for 21 hours is shown.
- the time-dependent change result of the HPLC analysis of the ethanol soluble material is shown.
- a sugar chain containing glucose as a structural unit is reacted with a hydroxyl group-containing compound represented by the following formula (1) in the presence of supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide, and the following formula ( This is a method for producing oligoglucosides, characterized in that the oligoglucosides represented by 2) are obtained.
- R in Formula (1) represents an arbitrary substituent.
- the hydroxyl group in Formula (1) shall be couple
- the wavy line in the formula (2) indicates an ⁇ -type arrangement or a ⁇ -type arrangement.
- R has the same meaning as R in formula (1).
- n represents an arbitrary integer (including 0), preferably an integer of 0 to 10, more preferably an integer of 0 to 3.
- a sugar chain containing glucose as a structural unit refers to a group of compounds in which a sugar containing glucose is linked by a glycosidic bond.
- the sugar chain containing glucose as a structural unit according to the present invention is not particularly limited as long as glucose is a structural unit.
- sugar chains that exist in nature may be obtained by synthesis, and there are particular restrictions on the degree of polymerization, and the form of bonding such as 1,4-bond, 1,6-bond, ⁇ -bond, ⁇ -bond, etc. There is no. Cyclodextrin may be used.
- R—OH represented by the formula (1) used in the present invention R represents an arbitrary substituent.
- R—OH itself represented by formula (1) is not a sugar.
- a compound having a small steric hindrance or a compound having a large dissociation constant pKa is preferable.
- R in the formula (1) examples include an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group, an aralkyl group, an aryl group, and an alkylaryl group.
- R—OH represented by the formula (1) examples include aliphatic alcohols, benzyl alcohol compounds, and phenols in which a hydroxyl group is bonded to an aromatic carbon atom.
- Aliphatic alcohols include methanol, ethanol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, pentaethylene glycol, propanol, isopropanol, allyl alcohol, propargyl alcohol, propylene glycol, trimethylene glycol, n-butyl alcohol.
- Benzyl alcohol compounds include benzyl alcohol, salicyl alcohol, anisyl alcohol, anis alcohol, gentisyl alcohol, protocatechuyl alcohol, vanillyl alcohol, veratryl alcohol, cuminyl alcohol, phenethyl alcohol, homovanillyl alcohol, homo Veratryl alcohol, hydrocinnamyl alcohol, ⁇ -cumyl alcohol, cinnamyl alcohol, coniferyl alcohol, sinapyl alcohol, benzhydryl alcohol, trityl alcohol, hydrobenzoin, benzopinacol, phthalyl alcohol, isophthalyl alcohol, terf Examples include taryl alcohol.
- Examples of the compound in which the hydroxyl group in the formula (1) is bonded to an aromatic carbon atom include phenol, cresol, xylenol, florol, pseudocumenol, mesitol, prinitenol, isojulenol, julenol, kabicol, ananol, Thymol, carvacrol, pyrocatechol, resorcinol, hydroquinone, pyrogallol, phloroglucinol, orcinol, toluhydroquinone, o-xylohydroquinone, m-xylohydroquinone, p-xylohydroquinone, pseudo spider hydroquinone, thymohydroquinone, jurohydroquinone, olivetol Bisphenol A, diethylstilbestrol, p-nitrophenol and the like.
- R—OH other than the above examples include natural terpene alcohols (eg, linalool), terpenoids (eg, retinol), alcohols having a lactone structure (eg, ascorbic acid), and the like.
- natural terpene alcohols eg, linalool
- terpenoids eg, retinol
- alcohols having a lactone structure eg, ascorbic acid
- a sugar chain containing glucose as a structural unit is reacted with R—OH represented by the above formula (1) in the presence of supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide, thereby obtaining the above formula.
- the oligoglucoside represented by (2) is obtained.
- Supercritical carbon dioxide refers to carbon dioxide at 7.4 MPa or higher and 31 ° C. or higher
- subcritical carbon dioxide refers to carbon dioxide that does not satisfy both of these conditions but is in the vicinity of these conditions.
- the present inventors consider that supercritical carbon dioxide or subsupercritical carbon dioxide performs the following functions. First, it is speculated that supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide penetrates into the sugar chain and weakens the intermolecular interaction in the sugar chain, and this effect causes the oligoglucoside production reaction according to the present invention. It is thought that a place can be secured. Second, supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide interacts with the compound represented by R—OH in the formula (1), thereby causing “H + ” and “RO” represented by the following formula (3). - "it is a function to generate. In formula (3), scCO 2 represents supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide.
- Carbon dioxide is known as a poorly reactive compound, but it is empirically known that supercritical carbon dioxide or subsupercritical carbon dioxide has a reaction or interaction with other compounds.
- the “H + ” generated by the formula (3) in the present invention initiates and advances the degradation of a sugar chain containing glucose as a constituent unit, and “RO ⁇ ” is glucose as an aglycone.
- oligosaccharides represented by the formula (2) are generated by being decomposed into oligosaccharides and monosaccharides while being taken into sugar chains containing glucose.
- the reaction is preferably carried out below the thermal decomposition temperature of the sugar chain. Under these conditions, the decomposition reaction of the sugar chain is suppressed, and oligoglucosides can be obtained with high selection.
- the reaction is preferably carried out under a temperature and / or pressure less than the supercritical condition of R—OH represented by the formula (1), and it is particularly preferable that both the temperature and the pressure are less than the supercritical condition. .
- R—OH represented by the formula (1)
- both the temperature and the pressure are less than the supercritical condition.
- the reaction proceeds under mild conditions mainly, and both the degradation reaction of the sugar chain and the isomerization reaction of the generated oligosaccharide, glucose and glucoside are suppressed, and as a result, oligoglucosides are obtained with high selection. be able to.
- reaction time there is no particular limitation on the reaction time, and it is a time sufficient to produce at least the oligoglucoside of the present invention represented by the formula (2), for example, usually 1 hour or more, preferably 10 hours or more, more preferably 20 hours. More preferably, it is 30 hours or more.
- the reaction time is preferably 10 days or less.
- the ratio of R—OH used is preferably excessive with respect to glucose or glucose in the sugar chain, and is at least the stoichiometric amount, preferably at least 5 molar equivalents, more preferably at least 10 molar equivalents. .
- oligoglucosides can be produced with high selectivity and high purity without performing treatment such as addition / removal of an acid catalyst or addition / removal of an enzyme.
- the oligoglucosides according to the present invention are compounds in which a hemiacetal hydroxy group (also referred to as a glucoside hydroxy group) of an oligoglucose sugar is substituted with a substituent obtained by removing hydrogen from an aglycone that is a non-sugar component.
- a hemiacetal hydroxy group also referred to as a glucoside hydroxy group
- O-glucoside in which the atom bonded to the anomeric carbon is oxygen.
- a sugar chain containing glucose as a structural unit is dissolved or suspended in an organic solvent containing a hydroxyl group-containing compound represented by the formula (1), and supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide is present.
- the glucoside represented by said Formula (2) is obtained, It is a manufacturing method of the oligo glucoside characterized by the above-mentioned. That is, the oligoglucosides produced from the sugar chains according to the present invention have the possibility of isomerization even by “H + ” produced by the above formula (3), but they cause solvation with organic solvents, so-called cage effect. By stabilizing it, the isomerization is suppressed, and as a result, glucosides can be obtained with high selection.
- R-OH is present in an excess molar amount with respect to glucose in the sugar chain, and the sugar chain solvent or suspension It is particularly preferred to solvate by using as a solvent for glucosides.
- the R—OH is diluted with another organic solvent, particularly an aprotic organic solvent, and solvated with a plurality of solvents. It is preferable to perform stabilization.
- R—OH is solid, it is preferably stabilized by dissolving or suspending it in an organic solvent, particularly a polar aprotic organic solvent, and solvating with this diluting solvent.
- polar aprotic organic solvents include ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, 1,3- Dimethoxypropane, 1,2-dimethoxypropane, propylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dioxane, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, 2,3-dimethylethylene carbonate, butylene carbonate Acetonitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, butyrolactone, valerolactone, dimethoxyethane, sulfolane, methylsulfolane, sulf
- reaction conditions of R-OH dissolved or suspended in an organic solvent and a sugar chain containing glucose as a structural unit which are carried out in the presence of supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide, are the first of the present invention described above. The same conditions are adopted.
- the reaction in the present invention is preferably carried out under a closed system condition of supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide, but can also be carried out with aeration of supercritical carbon dioxide or subcritical carbon dioxide.
- the oligosaccharide in which the aglycon is introduced into the anomeric carbon is not limited to oligoglucose, and oligoxylose, oligogalactose, and the like can also be used.
- Example 1 (reaction) Into a glass container, 5 g of cellulose (trade name “Avicel” manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.) and 20 mL of methanol are added, and a 200 mL stainless pressure resistant reactor (TVS-N2-200) equipped with a pressure gauge and a bursting safety valve. Type portable reactor (made by pressure-resistant industry Co., Ltd.) was placed together with the glass container, and stirring was started with a stirrer and suspended. After the inside of the pressure-resistant reactor was sealed, liquefied CO 2 was introduced and heated with a heater so that the inside of the pressure-resistant reactor was set to 180 ° C.
- cellulose trade name “Avicel” manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.
- Type portable reactor made by pressure-resistant industry Co., Ltd.
- Methanol has a supercritical temperature of 240 ° C. and a supercritical pressure of 8 MPa.
- FIG. 1 shows an X-ray diffraction pattern of the residue in the 3-day reaction and 5-day reaction with cellulose. As is clear from FIG.
- oligosaccharide aqueous solution having a concentration of 10 mg / mL 20 ⁇ L each of oligosaccharide aqueous solution having a concentration of 10 mg / mL, 40 ⁇ L each of oligosaccharide aqueous solution having a concentration of 5 mg / mL, and 60 ⁇ L of acetonitrile were mixed to obtain an oligosaccharide standard solution (the concentration of each oligosaccharide standard product was 1 mg / mL).
- FIG. 5 shows an HPLC chromatogram of the methanol-soluble matter reacted for 1 day.
- FIG. 6 shows an HPLC chromatogram of methanol-soluble matter reacted for 3 days.
- FIG. 7 shows an HPLC chromatogram of a soluble methanol product reacted for 5 days. It was found that the methanol-soluble matter reacted for 3 days and the methanol-soluble matter reacted for 5 days did not contain glucose and oligosaccharides and were substantially a mixture of only ⁇ -methylglucoside and ⁇ -methylglucoside. It was.
- Example 2 (reaction) To a glass container was added 5 g of starch (derived from potato, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 20 mL of distilled methanol, heated to 50 ° C. and dried under reduced pressure for 24 hours with a vacuum pump, and equipped with a pressure gauge and a bursting safety valve. The glass container was placed in a 200 mL stainless steel pressure resistant reactor (TVS-N2-200 portable reactor: Pressure Industry Co., Ltd.) and agitated with a stirrer for suspension. After the inside of the pressure-resistant reactor was sealed, liquefied CO 2 was introduced and heated with a heater so that the inside of the pressure-resistant reactor was set to 180 ° C. and 7.5 MPa, thereby bringing carbon dioxide into a supercritical state. This state was maintained for 21 hours.
- starch derived from potato, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
- 20 mL of distilled methanol heated to 50 ° C. and dried under reduced pressure for 24 hours with a vacuum
- Starch degradation rate (%) [[Starch charge-residue weight] / [Starch charge]] ⁇ 100 As a result, the decomposition rate of the 21-hour reaction of starch was 89.5%.
- Example 3 (reaction) A glass container was added with 5 g of starch (derived from potato, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 20 mL of distilled ethanol, heated to 50 ° C. and dried under reduced pressure for 24 hours with a vacuum pump, and equipped with a pressure gauge and a bursting safety valve. The glass container was placed in a 200 mL stainless steel pressure resistant reactor (TVS-N2-200 portable reactor: Pressure Industry Co., Ltd.) and agitated with a stirrer for suspension. After the inside of the pressure-resistant reactor was sealed, liquefied CO 2 was introduced and heated with a heater so that the inside of the pressure-resistant reactor was set to 180 ° C. and 7.5 MPa, thereby bringing carbon dioxide into a supercritical state. This state was maintained for 21 hours.
- starch derived from potato, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
- Starch degradation rate (%) [[Starch charge-residue weight] / [Starch charge]] ⁇ 100 As a result, the decomposition rate of the 21-hour reaction of starch was 88.0%.
- the present invention enables oligoglucosides having various uses to be easily produced by a simple method, the industrial utility value is extremely high.
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Abstract
グルコースを構成単位として含む糖鎖から、直接、オリゴグルコシド類を製法する方法として、グルコースを構成単位として含む糖鎖を、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素の存在下に、R-OHで示される化合物と反応させてオリゴグルコシド類を得る方法、または、グルコースを構成単位として含む糖鎖を、R-OHで示される化合物を有機溶媒に溶解または懸濁させ、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素の存在下、R-OHで示される化合物と反応させてオリゴグルコシド類を得る方法が提供される。
Description
本発明は、オリゴグルコシド類の製造方法に関する。詳細には、グルコースを構成単位として含む糖鎖を、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素の存在下に、水酸基含有化合物と反応させてオリゴグルコシド類を製造する方法に関する。
オリゴグルコシド類を製造する方法としては、酸触媒あるいは酵素を用いて、グルコースからオリゴグルコシド類を製造する方法が知られている。しかしながら、酸触媒を用いる方法では、酸触媒の添加と除去の処理が必要であり(特許文献1、特許文献2)、また酵素を用いる方法では、酵素の後処理が必要という問題がある(特許文献3、特許文献4)。
超臨界流体を利用した技術としてはセルロース分解技術が知られており、例えば以下のものが挙げられる。
(a)超(亜)臨界水のセルロース分解(特許文献5)
(b)超臨界メタノールによるセルロース分解(非特許文献1)
(c)超臨界流体二酸化炭素と水によるセルロース分解(特許文献6、非特許文献2)
(d)超(亜)臨界脂肪族アルコール水溶液のセルロース系バイオマス分解(特許文献7)
(a)超(亜)臨界水のセルロース分解(特許文献5)
(b)超臨界メタノールによるセルロース分解(非特許文献1)
(c)超臨界流体二酸化炭素と水によるセルロース分解(特許文献6、非特許文献2)
(d)超(亜)臨界脂肪族アルコール水溶液のセルロース系バイオマス分解(特許文献7)
上記(a)はセルロースを分解して、グルコース、5-ヒドロキシメチルフルフラール、種々のカルボン酸まで分解する方法を開示している。(b)ないし(d)においてもセルロースを分解してグルコースを得る方法が開示されており、セルロースの分解によるオリゴ糖の生成、グルコースの異性化によるレボグルコサン、5-ヒドロキシメチルフルフラール、フルフラール、リブリン酸等の化合物の生成、および熱分解反応による化合物の生成が不可避である。
また、超臨界二酸化炭素とメタノールで高分子材料をメタノリシスによりモノマー分解する技術として、特定構造のポリウレアに適用した技術が知られているが(非特許文献3)、オリゴ糖生成、異性化を伴う可能性がある糖鎖のメタノリシスについての記載はない。
Y.Ishikawa and S.Saka, 「セルロース(Cellulose)」, 8, 189 (2001)
一柳寛、古川睦久、小椎尾謙、本九町卓,「第58回高分子討論会要旨集(PolymerPreprints, Japan)」,58(2),5387(2009)
本九町卓、向井真吾、小椎尾謙、古川睦久,「第56回高分子年次大会要旨集(PolymerPreprints, Japan)」,56(1),2359(2007)
本発明は、グルコースを構成単位として含む糖鎖からオリゴグルコシド類を製造する方法において、酸触媒あるいは酵素の添加および除去等の処理が不要なグルコシド類の製造方法を提供するものである。
本発明者らは前記課題について鋭意検討を行なったところ、グルコースを構成単位として含む糖鎖を、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素の存在下、R-OHで示される水酸基含有化合物と反応させることにより、オリゴグルコシド類を高選択率、高純度で得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1] グルコースを構成単位として含む糖鎖を、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素の存在下に、下記式(1)で示される水酸基含有化合物と反応させて、下記式(2)で表わされるオリゴグルコシド類を得ることを特徴とするオリゴグルコシド類の製造方法。
R-OH (1)
(式(1)中のRは任意の置換基を示す。ただし、式(1)中の水酸基はRの炭素原子と結合しているものとし、またRとしては式(1)が糖となる置換基は除かれる。また、式(2)中の波線はα-型配置又はβ-型配置であることを示し、Rは式(1)におけるRと同義である。また、nは任意の整数(0を含む)である。)
R-OH (1)
[2] グルコースを構成単位として含む糖鎖を、下記式(1)で示される水酸基含有化合物を含む有機溶媒に溶解または懸濁させ、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素の存在下、式(1)で示される水酸基含有化合物と反応させて、下記式(2)で表わされるグルコシド類を得ることを特徴とするオリゴグルコシドの製造方法。
R-OH (1)
(式(1)中のRは任意の置換基を示す。ただし、式(1)中の水酸基はRの炭素原子と結合しているものとし、またRとしては式(1)が糖となる置換基は除かれる。また、式(2)中の波線はα-型配置又はβ-型配置であることを示し、Rは式(1)におけるRと同義である。また、nは、任意の整数(0を含む)である。)
R-OH (1)
[3] グルコースを構成単位として含む糖鎖がアミロース、アミロペクチンおよびセルロースから選択されるいずれかを含むことを特徴とする上記[1]または[2]に記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
[4] 式(1)で示される水酸基含有化合物がメタノールであることを特徴とする上記[1]~[3]のいずれかに記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
[5] 式(1)で示される水酸基含有化合物がエタノールであることを特徴とする上記[1]~[3]のいずれかに記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
[6] 式(2)で示されるnが、0ないし3の範囲にある任意の整数であることを特徴とする上記[1]~[5]のいずれかに記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
[7] 式(2)で示されグルコース間の1,4結合が、α-1,4結合であることを特徴とする上記[1]~[6]のいずれかに記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
[8] 式(2)で示されグルコース間の1,4結合が、β-1,4結合であることを特徴とする上記[1]~[6]のいずれかに記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
[4] 式(1)で示される水酸基含有化合物がメタノールであることを特徴とする上記[1]~[3]のいずれかに記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
[5] 式(1)で示される水酸基含有化合物がエタノールであることを特徴とする上記[1]~[3]のいずれかに記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
[6] 式(2)で示されるnが、0ないし3の範囲にある任意の整数であることを特徴とする上記[1]~[5]のいずれかに記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
[7] 式(2)で示されグルコース間の1,4結合が、α-1,4結合であることを特徴とする上記[1]~[6]のいずれかに記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
[8] 式(2)で示されグルコース間の1,4結合が、β-1,4結合であることを特徴とする上記[1]~[6]のいずれかに記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
本発明の方法により、グルコースを構成単位として含む糖鎖から、酸触媒の添加・除去、あるいは酵素の添加・除去などの処理を行なうことなく、オリゴグルコシド類を高選択率、高純度で製造することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の第一は、グルコースを構成単位として含む糖鎖を、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素の存在下に、下記式(1)で示される水酸基含有化合物と反応させて、下記式(2)で表わされるオリゴグルコシド類を得ることを特徴とするオリゴグルコシド類の製造方法である。
R-OH (1)
R-OH (1)
式(1)中のRは任意の置換基を示す。ただし、式(1)中の水酸基はRの炭素原子と結合しているものとし、またRとしては式(1)が糖となる置換基は除かれる。
また、式(2)中の波線はα-型配置又はβ-型配置であることを示す。Rは式(1)におけるRと同義である。
nは任意の整数(0を含む)を示し、好ましくは0~10の整数、より好ましくは0~3の整数である。
また、式(2)中の波線はα-型配置又はβ-型配置であることを示す。Rは式(1)におけるRと同義である。
nは任意の整数(0を含む)を示し、好ましくは0~10の整数、より好ましくは0~3の整数である。
本発明において、グルコースを構成単位として含む糖鎖とは、グルコースを含む糖がグリコシド結合によってつながりあった一群の化合物のことをいう。
本発明に係るグルコースを構成単位として含む糖鎖は、グルコースを構成単位とすればよく、特に制限はない。また、自然界に存在する糖鎖でも、合成により得られるものでも良く、さらに、重合度、1,4-結合、1,6-結合、α-結合、β-結合等の結合形態についても特に制限はない。シクロデキストリンでもよい。
そのなかでも、グルコースを多量に含有すること、自然界に多量に存在して入手が容易なこと、構造が単純で分解が容易であること等の観点から、1,4結合の直鎖構造からなるセルロース、アミロース、1,4結合を主体に1,6結合の分岐からなるアミロペクチンが好ましい。特に、分解が容易であるためには分子間相互作用が小さいことが好ましいことから、結晶性が低いアミロースやアミロノペクチンがより好ましい。
これらは単独で使用しても、複数を使用しても良い。また、セルロースを含むバイオマス、またはその化学処理品(例えば、パルプ)、粉砕品等をそのまま使用してもよい。また、アミロース、アミロノペクチンを含む澱粉をそのまま使用することもできる。形状としては、分解反応を効率的に行なうため、比表面積の大きい粉体が好ましい。
本発明に係るグルコースを構成単位として含む糖鎖は、グルコースを構成単位とすればよく、特に制限はない。また、自然界に存在する糖鎖でも、合成により得られるものでも良く、さらに、重合度、1,4-結合、1,6-結合、α-結合、β-結合等の結合形態についても特に制限はない。シクロデキストリンでもよい。
そのなかでも、グルコースを多量に含有すること、自然界に多量に存在して入手が容易なこと、構造が単純で分解が容易であること等の観点から、1,4結合の直鎖構造からなるセルロース、アミロース、1,4結合を主体に1,6結合の分岐からなるアミロペクチンが好ましい。特に、分解が容易であるためには分子間相互作用が小さいことが好ましいことから、結晶性が低いアミロースやアミロノペクチンがより好ましい。
これらは単独で使用しても、複数を使用しても良い。また、セルロースを含むバイオマス、またはその化学処理品(例えば、パルプ)、粉砕品等をそのまま使用してもよい。また、アミロース、アミロノペクチンを含む澱粉をそのまま使用することもできる。形状としては、分解反応を効率的に行なうため、比表面積の大きい粉体が好ましい。
本発明で用いられる式(1)で示されるR-OHにおいて、Rは任意の置換基を示す。ここで、式(1)中の水酸基がRの炭素原子と結合していること、および式(1)で示されるR-OH自体が糖でなければ特に制限はない。ただし、後記する式(3)にしたがって「H+」を生成する容易さの観点から、立体障害の小さい化合物、あるいは解離定数pKaが大きい化合物が好ましい。
式(1)中のRとしては、炭素数1~30、好ましくは1~20、より好ましくは1~12のアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基、アルキルアリール基などが挙げられる。
式(1)中のRとしては、炭素数1~30、好ましくは1~20、より好ましくは1~12のアルキル基、シクロアルキル基、アラルキル基、アリール基、アルキルアリール基などが挙げられる。
式(1)で示されるR-OHの例としては、脂肪族アルコ-ル、ベンジルアルコール系化合物の他、水酸基が芳香族炭素原子に結合しているフェノール類を挙げることができる。
脂肪族アルコ-ルとしては、メタノール、エタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコール、プロパノール、イソプロパノール、アリルアルコール、プロパルギルアルコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、n-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、ter-ブチルアルコール、クロチルアルコール、メタリルアルコール、ペンチルアルコール、ジメチルアリルアルコール、イソペンテニルアルコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールエタン、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、トリペンタエリトリトール、ヘキサノール、ピナコリルアルコール、ピナコール、ヘキシレングリコール、トリメチロールプロパン、へプタノール、炭素数7~20のアルコールなどが例示できる。これらの中ではメタノールおよびエタノールが特に好ましい。
ベンジルアルコール系化合物としては、ベンジルアルコール、サリチルアルコール、アニシルアルコール、アニスアルコール、ゲンチシルアルコール、プロトカテクイルアルコール、バニリルアルコール、ベラトリルアルコール、クミニルアルコール、フェネチルアルコール、ホモバニリルアルコール、ホモベラトリルアルコール、ヒドロシンナミルアルコール、α-クミルアルコール、シンナミルアルコール、コニフェリルアルコール、シナピルアルコール、ベンズヒドリルアルコール、トリチルアルコール、ヒドロベンゾイン、ベンゾピナコール、フタリルアルコール、イソフタリルアルコール、テレフタリルアルコールなどが例示できる。
式(1)中の水酸基が芳香族炭素原子に結合している化合物としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、フロロール、プソイドクメノール、メシトール、プレーニテノール、イソジュレノール、ジュレノール、カビコール、アノール、チモール、カルバクロール、ピロカテコール、レソルシノール、ヒドロキノン、ピロガロール、フロログルシノール、オルシノール、トルヒドロキノン、o-キシロヒドロキノン、m-キシロヒドロキノン、p-キシロヒドロキノン、プソイドクモヒドロキノン、チモヒドロキノン、ジュロヒドロキノン、オリベトール、ビスフェノールA、ジエチルスチルベストロール、p-ニトロフェノールなどが例示できる。
上記以外のR-OHとしては、天然物であるモノテルペンアルコール類(例えば、リナロール)、テルペノイド類(例えば、レチノール)、ラクトン構造を有するアルコール(例えば、アスコルビン酸)などが例示できる。
本発明の第一においては、グルコースを構成単位として含む糖鎖を、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素の存在下に、前記式(1)で示されるR-OHと反応させて、前記式(2)で表わされるオリゴグルコシド類を得るものである。
超臨界二酸化炭素とは、7.4MPa以上、かつ31℃以上にある二酸化炭素を指し、亜臨界二酸化炭素とは、この両条件を充足しないが、この近傍条件にある二酸化炭素のことである。
本発明者らは、本発明において、超臨界二酸化炭素または亜超臨界二酸化炭素は、以下の機能を果たしていると考えている。
第一として、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素が糖鎖に浸透して、糖鎖内の分子間相互作用を弱めていると推察され、この効果により、本発明に係るオリゴグルコシド生成反応の場が確保できるものと考えられる。
第二は、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素が、式(1)のR-OHで示される化合物との相互作用により、下記式(3)で示される「H+」と「R-O-」を生成させる機能である。なお、式(3)中、scCO2は、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素を示す。
本発明者らは、本発明において、超臨界二酸化炭素または亜超臨界二酸化炭素は、以下の機能を果たしていると考えている。
第一として、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素が糖鎖に浸透して、糖鎖内の分子間相互作用を弱めていると推察され、この効果により、本発明に係るオリゴグルコシド生成反応の場が確保できるものと考えられる。
第二は、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素が、式(1)のR-OHで示される化合物との相互作用により、下記式(3)で示される「H+」と「R-O-」を生成させる機能である。なお、式(3)中、scCO2は、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素を示す。
二酸化炭素は反応性に乏しい化合物として知られているが、超臨界二酸化炭素または亜超臨界二酸化炭素は、他の化合物と反応あるいは相互作用を有することが経験的に知られている。本発明者らは、本発明において、この式(3)により生成する「H+」により、グルコースを構成単位として含む糖鎖の分解が開始、進行し、「R-O-」がアグリコンとしてグルコース、または、グルコースを含む糖鎖に取り込まれながら、オリゴ糖、単糖へと分解し、式(2)に示すオリゴグルコシド類が生成すると考えている。また、溶媒が存在するときは、オリゴ糖の段階で、当該オリゴ糖が溶媒に溶解し、溶媒中で、単糖へと分解する過程で、式(2)に示すグルコシド類が生成すると考えている。
反応は糖鎖の熱分解温度未満で行なうことが好ましい。この条件では、糖鎖の分解反応が抑制され、オリゴグルコシド類を高選択で得ることができる。
また、反応は式(1)で示されるR-OHの超臨界条件未満の温度および/または圧力の下に行なうことが好ましく、特に温度と圧力の両方ともが超臨界条件未満であることが好ましい。この条件下では、超臨界状態や亜臨界状態のR-OH自体、あるいはR-OH分子間相互作用による多量の「H+」の生成がなく、式(3)による「H+」の生成を主体とした温和な条件で反応が進行し、糖鎖の分解反応、並びに、生成するオリゴ糖、グルコースおよびグルコシドの異性化反応、の両者が抑制され、その結果、オリゴグルコシド類を高選択で得ることができる。
反応時間については特に限定は無く、少なくとも式(2)で示される本発明のオリゴグルコシド類が製造されるに足る時間であり、例えば、通常1時間以上、好ましく10時間以上、より好ましくは20時間以上、さらに好ましくは30時間以上である。このようにして、原料グルコースを構成単位として含む糖鎖が、オリゴグルコシド類を経由して、全て単糖に分解するまで行うことができる。通常は経済性の観点から、反応時間は10日以下が好ましい。
なお、R-OHの使用割合は、グルコースまたは糖鎖中のグルコースに対して過剰に用いるのが好ましく、少なくとも化学量論量以上、好ましくは5モル当量以上、さらに好ましくは10モル当量以上である。
なお、R-OHの使用割合は、グルコースまたは糖鎖中のグルコースに対して過剰に用いるのが好ましく、少なくとも化学量論量以上、好ましくは5モル当量以上、さらに好ましくは10モル当量以上である。
本発明の方法により、酸触媒の添加・除去、あるいは酵素の添加・除去などの処理を行なうことなく、オリゴグルコシド類を高選択率、高純度で製造することができる。
本発明に係るオリゴグルコシド類とは、オリゴグルコース糖のヘミアセタール性ヒドロキシ基(グルコシド性ヒドロキシ基ともいう。)が、非糖成分であるアグリコンから水素を除いて得られる置換基で置換された化合物のうち、アノマー炭素に結合している原子が酸素であるO-グルコシドである。
本発明に係るオリゴグルコシド類とは、オリゴグルコース糖のヘミアセタール性ヒドロキシ基(グルコシド性ヒドロキシ基ともいう。)が、非糖成分であるアグリコンから水素を除いて得られる置換基で置換された化合物のうち、アノマー炭素に結合している原子が酸素であるO-グルコシドである。
本発明の第二は、グルコースを構成単位として含む糖鎖を、前記式(1)で示される水酸基含有化合物を含む有機溶媒に溶解または懸濁させ、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素の存在下、式(1)で示される水酸基含有化合物と反応させて、前記式(2)で表わされるグルコシド類を得ることを特徴とするオリゴグルコシドの製造方法である。
すなわち、本発明により糖鎖から生成するオリゴグルコシド類は、前記式(3)により生成する「H+」によっても異性化の可能性を有するが、有機溶媒と溶媒和、いわゆるカゴ効果を生じさせて安定化させることで、その異性化が抑制され、その結果、グルコシド類を高選択で得ることができる。
すなわち、本発明により糖鎖から生成するオリゴグルコシド類は、前記式(3)により生成する「H+」によっても異性化の可能性を有するが、有機溶媒と溶媒和、いわゆるカゴ効果を生じさせて安定化させることで、その異性化が抑制され、その結果、グルコシド類を高選択で得ることができる。
オリゴグルコシド類と溶媒和を生ずる有機溶媒については特に制限はなく、反応効率の観点から、糖鎖中のグルコースに対してR-OHを過剰モル量存在させて、糖鎖の溶媒または懸濁液、グルコシド類の溶媒として使用して溶媒和させることが特に好ましい。
過剰に存在するR-OHから生成する「H+」によって異性化を生じるようであれば、このR-OHを他の有機溶媒、特に非プロトン系有機溶媒で希釈し、複数溶媒との溶媒和で安定化を行なうことが好ましい。
R-OHが固体である場合は、これを有機溶媒、特に極性非プロトン系有機溶媒で溶解あるいは懸濁させて、この希釈溶媒との溶媒和で安定化を行なうことが好ましい。
R-OHが固体である場合は、これを有機溶媒、特に極性非プロトン系有機溶媒で溶解あるいは懸濁させて、この希釈溶媒との溶媒和で安定化を行なうことが好ましい。
極性非プロトン系有機溶媒としては、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、1,3-ジメトキシプロパン、1,2-ジメトキシプロパン、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジオキサン、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、2,3-ジメチルエチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、アセトニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロラクトン、バレロラクトン、ジメトキシエタン、スルホラン、メチルスルホラン、スルホレン、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、イソプロピルメチルスルホン等が挙げられ、2種類以上が混合されていても構わない。
超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素の存在下に行われる、有機溶媒に溶解または懸濁させたR-OHとグルコースを構成単位として含む糖鎖との反応条件は、前述した本発明の第一と同様の条件が採用される。
本発明における反応は、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素の密閉系の条件下に行うことが好ましいが、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素を通気しながら行なうこともできる。
本発明における反応は、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素の密閉系の条件下に行うことが好ましいが、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素を通気しながら行なうこともできる。
本発明の方法により製造されるオリゴグルコシド類は、置換基Rの化学構造により、例えば、洗浄剤の中間体(R=メチル基)、食品添加剤、糖尿病改善剤、肌荒れ防止剤(R=エチル基)、非イオン性界面活性剤(R=長鎖アルキル基)、美白剤(R=p-ヒドロキシフェノキシ基)、鎮痛剤(サリシン誘導体)、染料(インジカン誘導体)、サプリメント(アスコルビルグルコシド誘導体)、医薬中間体、等の多様な用途に使用することができる。
本発明においては、アノマー炭素にアグリコンが導入されるオリゴ糖は、オリゴグルコースに限られず、オリゴキシロース、オリゴガラクトース等も用いることができる。
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
(反応)
ガラス製容器に、セルロース(商品名「アビセル」旭化成工業(株)製)5gおよびメタノール20mLを加え、圧力計と破裂型安全弁を備えた容量200mLのステンレス製の耐圧反応装置(TVS-N2-200型ポータブルリアクター:耐圧工業株式会社製)内にガラス容器ごと置き、スターラーにて攪拌を開始し懸濁させた。
耐圧反応装置内を密閉した後、液化CO2を導入、ヒーターで加熱して、耐圧反応装置内部を180℃、8MPaとすることで、二酸化炭素を超臨界状態とした。
この状態を、1日間(24時間)、3日間(72時間)、および5日間(120時間)維持した。
なお、メタノールの超臨界温度は240℃、超臨界圧力は8MPaである。
(反応)
ガラス製容器に、セルロース(商品名「アビセル」旭化成工業(株)製)5gおよびメタノール20mLを加え、圧力計と破裂型安全弁を備えた容量200mLのステンレス製の耐圧反応装置(TVS-N2-200型ポータブルリアクター:耐圧工業株式会社製)内にガラス容器ごと置き、スターラーにて攪拌を開始し懸濁させた。
耐圧反応装置内を密閉した後、液化CO2を導入、ヒーターで加熱して、耐圧反応装置内部を180℃、8MPaとすることで、二酸化炭素を超臨界状態とした。
この状態を、1日間(24時間)、3日間(72時間)、および5日間(120時間)維持した。
なお、メタノールの超臨界温度は240℃、超臨界圧力は8MPaである。
(残渣分析)
所定時間経過後、ガラス容器ごと取出してろ過し、残渣の重量測定と、広角X線回折(WAXD)測定を行なった。また、セルロース分解率を以下の式より算出した。
セルロース分解率(%)
=[〔セルロース仕込み量-残渣重量〕/〔セルロース仕込み量〕]×100
その結果、セルロースの3日反応の分解率は13.2%であり、5日反応の分解率は20.3%であった。
所定時間経過後、ガラス容器ごと取出してろ過し、残渣の重量測定と、広角X線回折(WAXD)測定を行なった。また、セルロース分解率を以下の式より算出した。
セルロース分解率(%)
=[〔セルロース仕込み量-残渣重量〕/〔セルロース仕込み量〕]×100
その結果、セルロースの3日反応の分解率は13.2%であり、5日反応の分解率は20.3%であった。
残渣と原料セルロース(商品名「アビセル」旭化成工業(株)製)との特性比較を、広角X線回折(WAXD)測定チャートの比較で行なった。測定は、RINT-2200型X線回折装置(理学電気(株)製)、測定条件として回折角2θ=5~30°、管電圧40kV、管電流40mA、サンプリング時間4秒、ステップ幅0.04°で行なった。
セルロースと3日反応、5日反応における残渣のX線回折パターンを図1に示す。
図1から明らかなように、15.7°と22.5°にセルロースの結晶由来の2つの回折と非晶質のハローパターンが重なり、全体比較においても大きな差異は見られない。したがって、本発明においては、セルロースに大きな変化を与えることなく、メタノール可溶成分が生成したことが分かる。
セルロースと3日反応、5日反応における残渣のX線回折パターンを図1に示す。
図1から明らかなように、15.7°と22.5°にセルロースの結晶由来の2つの回折と非晶質のハローパターンが重なり、全体比較においても大きな差異は見られない。したがって、本発明においては、セルロースに大きな変化を与えることなく、メタノール可溶成分が生成したことが分かる。
(可溶物分析1:NMR分析)
5日反応の炉液からロータリーエバポレーターを用いてメタノールを留去した後、真空ポンプで15時間減圧下乾燥させ、メタノール可溶物を得た(以下、「メタノール可溶物」という。)。
一部を重水に溶解させカーボン核磁気共鳴(13C-NMR)測定を行なった。測定は、超伝導多核種磁気共鳴装置「JNM-GC400」(日本電子(株)製)、100MHz、積算回数は2048回で行なった。図2に13C-NMRスペクトルを示す。
また、アノマー炭素に対応する、δ=100ppm近辺の拡大を行なった(図3)。
なお、比較サンプルとして、市販のα-メチルグルコシドの測定を同様に行った。
図2に示す、両者の全体図の比較から、メタノール可溶物は、実質的にメチルグルコシドのみであることが分かった。
また、図3に示す、両者のδ=100ppm近辺の拡大図の比較から、メタノール可溶物は、実質的にα-メチルグルコシドおよびβ-メチルグルコシドからなる混合物であることが分かった。
5日反応の炉液からロータリーエバポレーターを用いてメタノールを留去した後、真空ポンプで15時間減圧下乾燥させ、メタノール可溶物を得た(以下、「メタノール可溶物」という。)。
一部を重水に溶解させカーボン核磁気共鳴(13C-NMR)測定を行なった。測定は、超伝導多核種磁気共鳴装置「JNM-GC400」(日本電子(株)製)、100MHz、積算回数は2048回で行なった。図2に13C-NMRスペクトルを示す。
また、アノマー炭素に対応する、δ=100ppm近辺の拡大を行なった(図3)。
なお、比較サンプルとして、市販のα-メチルグルコシドの測定を同様に行った。
図2に示す、両者の全体図の比較から、メタノール可溶物は、実質的にメチルグルコシドのみであることが分かった。
また、図3に示す、両者のδ=100ppm近辺の拡大図の比較から、メタノール可溶物は、実質的にα-メチルグルコシドおよびβ-メチルグルコシドからなる混合物であることが分かった。
(可溶物分析2:HPLC分析)
オリゴ糖標準品として、D-(+)-グルコース、セロビオース、セロトリオース、セロテトラオース、セロペンタオースを秤量後、精製水に溶解し、各10mg/mLの濃度のオリゴ糖水溶液を調整した。セロヘキサオースを秤量後、精製水に溶解し、5mg/mLの濃度のオリゴ糖水溶液を調整した。10mg/mLの濃度のオリゴ糖水溶液各20μL、5mg/mLの濃度のオリゴ糖水溶液各40μL、アセトニトリル60μLを混合し、オリゴ糖標準溶液(各オリゴ糖標準品の濃度1mg/mL)を得た。
オリゴ糖標準品として、D-(+)-グルコース、セロビオース、セロトリオース、セロテトラオース、セロペンタオースを秤量後、精製水に溶解し、各10mg/mLの濃度のオリゴ糖水溶液を調整した。セロヘキサオースを秤量後、精製水に溶解し、5mg/mLの濃度のオリゴ糖水溶液を調整した。10mg/mLの濃度のオリゴ糖水溶液各20μL、5mg/mLの濃度のオリゴ糖水溶液各40μL、アセトニトリル60μLを混合し、オリゴ糖標準溶液(各オリゴ糖標準品の濃度1mg/mL)を得た。
1日反応、3日反応、5日反応のろ液から各500μLを採取、遠心エバポレータでメタノールを除去後、精製水100μLに溶解して、メタノール可溶物水溶液を調整した。水溶液を0.45μmフィルターでろ過後、各50μLにアセトニトリル30μLを混合し、メタノール可溶物分析試料を得た。
以下の条件で、分析試験を行なった。
機器:LC-10Avpシステム、(株)島津製作所製
カラム:COSMOSIL Sugar-D 4.6mm(I.D)×25cm、ナカライテスク(株)製
カラム温度:30℃
移動相:アセトニトリル/水=70vol%/30vol%
移動相流速:1mL/min
検出器:RI検出器 RI2000、(有)ラボシステム機器製
注入量:10μL
機器:LC-10Avpシステム、(株)島津製作所製
カラム:COSMOSIL Sugar-D 4.6mm(I.D)×25cm、ナカライテスク(株)製
カラム温度:30℃
移動相:アセトニトリル/水=70vol%/30vol%
移動相流速:1mL/min
検出器:RI検出器 RI2000、(有)ラボシステム機器製
注入量:10μL
(結果)
オリゴ糖標準溶液のHPLCクロマトグラムを図4に示す。
1日反応したメタノール可溶物のHPLCクロマトグラムを図5に示す。
3日反応したメタノール可溶物のHPLCクロマトグラムを図6に示す。
5日反応したメタノール可溶物のHPLCクロマトグラムを図7に示す。
3日反応したメタノール可溶物、5日反応したメタノール可溶物のいずれも、グルコース、オリゴ糖類を含まず、実質的にα-メチルグルコシドおよびβ-メチルグルコシドのみからなる混合物であることが分かった。
一方、1日反応したメタノール可溶物では、α-メチルグルコシドおよびβ-メチルグルコシドに対応するピークに加えて(4.2分付近)、明確な4本のピーク(5.3分付近、6.5分付近、8.2分付近、10.6分付近。)と複数の痕跡が認められ、さらに、これらの明確な4本のピークが、3日反応したメタノール可溶物、5日反応したメタノール可溶物では、実質的に消滅し、痕跡となっていることがわかる。明確な4本の出現ピークパターンを前記で作成したオリゴ糖標準溶液と比較すると、それぞれ、β-1,4結合した2量体のグルコシド、β-1,4結合した3量体のグルコシド、β-1,4結合した4量体のグルコシド、β-1,4結合したβ-1,4結合した5量体のグルコシドと認められた。
すなわち、これら2~5量体は、時間経過と共に、メタノール中で、超臨界二酸化炭素とメタノールとの反応で生じる「H+」によって、β-1,4結合が解離し、順次、単糖体であるメチルグルコシドに変化していくと考えられる。
オリゴ糖標準溶液のHPLCクロマトグラムを図4に示す。
1日反応したメタノール可溶物のHPLCクロマトグラムを図5に示す。
3日反応したメタノール可溶物のHPLCクロマトグラムを図6に示す。
5日反応したメタノール可溶物のHPLCクロマトグラムを図7に示す。
3日反応したメタノール可溶物、5日反応したメタノール可溶物のいずれも、グルコース、オリゴ糖類を含まず、実質的にα-メチルグルコシドおよびβ-メチルグルコシドのみからなる混合物であることが分かった。
一方、1日反応したメタノール可溶物では、α-メチルグルコシドおよびβ-メチルグルコシドに対応するピークに加えて(4.2分付近)、明確な4本のピーク(5.3分付近、6.5分付近、8.2分付近、10.6分付近。)と複数の痕跡が認められ、さらに、これらの明確な4本のピークが、3日反応したメタノール可溶物、5日反応したメタノール可溶物では、実質的に消滅し、痕跡となっていることがわかる。明確な4本の出現ピークパターンを前記で作成したオリゴ糖標準溶液と比較すると、それぞれ、β-1,4結合した2量体のグルコシド、β-1,4結合した3量体のグルコシド、β-1,4結合した4量体のグルコシド、β-1,4結合したβ-1,4結合した5量体のグルコシドと認められた。
すなわち、これら2~5量体は、時間経過と共に、メタノール中で、超臨界二酸化炭素とメタノールとの反応で生じる「H+」によって、β-1,4結合が解離し、順次、単糖体であるメチルグルコシドに変化していくと考えられる。
[実施例2]
(反応)
ガラス製容器に、50℃に加熱し、真空ポンプで24時間減圧下乾燥した澱粉(ジャガイモ由来、和光純薬(株)製)5gおよび蒸留メタノール20mLを加え、圧力計と破裂型安全弁を備えた容量200mLのステンレス製の耐圧反応装置(TVS-N2-200型ポータブルリアクター:耐圧工業株式会社製)内にガラス容器ごと置き、スターラーにて攪拌を開始し懸濁させた。
耐圧反応装置内を密閉した後、液化CO2を導入、ヒーターで加熱して、耐圧反応装置内部を180℃、7.5MPaとすることで、二酸化炭素を超臨界状態とした。この状態を21時間維持した。
(反応)
ガラス製容器に、50℃に加熱し、真空ポンプで24時間減圧下乾燥した澱粉(ジャガイモ由来、和光純薬(株)製)5gおよび蒸留メタノール20mLを加え、圧力計と破裂型安全弁を備えた容量200mLのステンレス製の耐圧反応装置(TVS-N2-200型ポータブルリアクター:耐圧工業株式会社製)内にガラス容器ごと置き、スターラーにて攪拌を開始し懸濁させた。
耐圧反応装置内を密閉した後、液化CO2を導入、ヒーターで加熱して、耐圧反応装置内部を180℃、7.5MPaとすることで、二酸化炭素を超臨界状態とした。この状態を21時間維持した。
(残渣分析)
所定時間経過後、ガラス容器ごと取出してろ過し、澱粉分解率を以下の式より算出した。
澱粉分解率(%)
=[〔澱粉仕込み量-残渣重量〕/〔澱粉仕込み量〕]×100
その結果、澱粉の21時間反応の分解率は89.5%であった。
所定時間経過後、ガラス容器ごと取出してろ過し、澱粉分解率を以下の式より算出した。
澱粉分解率(%)
=[〔澱粉仕込み量-残渣重量〕/〔澱粉仕込み量〕]×100
その結果、澱粉の21時間反応の分解率は89.5%であった。
(可溶物分析:HPLC分析)
(結果)
メタノール可溶物のHPLC分析を上述したものと同様に行った。
メタノール可溶物は、実質的にα-メチルグルコシドおよびβ-メチルグルコシドからなる混合物であることが分かった。含有率は57.8%であった。メチルグルコースの生成量を算出したところ1.97gであった。
また、3時間反応したメタノール可溶物では、α-メチルグルコシドおよびβ-メチルグルコシドに対応するピークに加えてそれぞれ、α-1,4結合した2量体のグルコシド、α-1,4結合した3量体のグルコシド、α-1,4結合した4量体のグルコシド、α-1,4結合した5量体のグルコシドに対応する4本のピークと複数の痕跡が認められた。これら2~5量体は、時間経過と共に、メタノール中で、超臨界二酸化炭素とメタノールとの反応で生じる「H+」によって、α-1,4結合が解離し、順次、単糖体であるメチルグルコシドに変化していくと考えられる。
(結果)
メタノール可溶物のHPLC分析を上述したものと同様に行った。
メタノール可溶物は、実質的にα-メチルグルコシドおよびβ-メチルグルコシドからなる混合物であることが分かった。含有率は57.8%であった。メチルグルコースの生成量を算出したところ1.97gであった。
また、3時間反応したメタノール可溶物では、α-メチルグルコシドおよびβ-メチルグルコシドに対応するピークに加えてそれぞれ、α-1,4結合した2量体のグルコシド、α-1,4結合した3量体のグルコシド、α-1,4結合した4量体のグルコシド、α-1,4結合した5量体のグルコシドに対応する4本のピークと複数の痕跡が認められた。これら2~5量体は、時間経過と共に、メタノール中で、超臨界二酸化炭素とメタノールとの反応で生じる「H+」によって、α-1,4結合が解離し、順次、単糖体であるメチルグルコシドに変化していくと考えられる。
[実施例3]
(反応)
ガラス製容器に、50℃に加熱し、真空ポンプで24時間減圧下乾燥した澱粉(ジャガイモ由来、和光純薬(株)製)5gおよび蒸留エタノール20mLを加え、圧力計と破裂型安全弁を備えた容量200mLのステンレス製の耐圧反応装置(TVS-N2-200型ポータブルリアクター:耐圧工業株式会社製)内にガラス容器ごと置き、スターラーにて攪拌を開始し懸濁させた。
耐圧反応装置内を密閉した後、液化CO2を導入、ヒーターで加熱して、耐圧反応装置内部を180℃、7.5MPaとすることで、二酸化炭素を超臨界状態とした。この状態を21時間維持した。
(反応)
ガラス製容器に、50℃に加熱し、真空ポンプで24時間減圧下乾燥した澱粉(ジャガイモ由来、和光純薬(株)製)5gおよび蒸留エタノール20mLを加え、圧力計と破裂型安全弁を備えた容量200mLのステンレス製の耐圧反応装置(TVS-N2-200型ポータブルリアクター:耐圧工業株式会社製)内にガラス容器ごと置き、スターラーにて攪拌を開始し懸濁させた。
耐圧反応装置内を密閉した後、液化CO2を導入、ヒーターで加熱して、耐圧反応装置内部を180℃、7.5MPaとすることで、二酸化炭素を超臨界状態とした。この状態を21時間維持した。
(残渣分析)
所定時間経過後、ガラス容器ごと取出してろ過し、澱粉分解率を以下の式より算出した。
澱粉分解率(%)
=[〔澱粉仕込み量-残渣重量〕/〔澱粉仕込み量〕]×100
その結果、澱粉の21時間反応の分解率は88.0%であった。
所定時間経過後、ガラス容器ごと取出してろ過し、澱粉分解率を以下の式より算出した。
澱粉分解率(%)
=[〔澱粉仕込み量-残渣重量〕/〔澱粉仕込み量〕]×100
その結果、澱粉の21時間反応の分解率は88.0%であった。
(可溶物分析:HPLC分析)
(結果)
エタノール可溶物のHPLCクロマトグラムを図8に示す。分析条件は上述したものと同様である。
α-エチルグルコシドおよびβ-エチルグルコシドを47.0%含有し、実質的に糖2~5量体のエメチルグルコシドを含まない混合物であることが分かった。1時間、4時間、15時間、21時間に採取したエタノール可溶物中では、エチルグルコシドに対応するピークに加えてそれぞれ、α-1,4結合した2量体のグルコシド、α-1,4結合した3量体のグルコシド、α-1,4結合した4量体のグルコシド、α-1,4結合した5量体のグルコシドに対応する4本のピークと複数の痕跡が認められた。これら2~5量体は、時間経過と共に、エタノール中で、超臨界二酸化炭素とエタノールとの反応で生じる「H+」によって、α-1,4結合が解離し、順次、単糖体であるエチルグルコシドに変化していくと考えられる。その低下の様子を図9に示す。縦軸の比は、エチルグルコシド、2量体、3量体、4量体、5量体の総和(ピーク面積)に対応する、それぞれの割合(%)である。
(結果)
エタノール可溶物のHPLCクロマトグラムを図8に示す。分析条件は上述したものと同様である。
α-エチルグルコシドおよびβ-エチルグルコシドを47.0%含有し、実質的に糖2~5量体のエメチルグルコシドを含まない混合物であることが分かった。1時間、4時間、15時間、21時間に採取したエタノール可溶物中では、エチルグルコシドに対応するピークに加えてそれぞれ、α-1,4結合した2量体のグルコシド、α-1,4結合した3量体のグルコシド、α-1,4結合した4量体のグルコシド、α-1,4結合した5量体のグルコシドに対応する4本のピークと複数の痕跡が認められた。これら2~5量体は、時間経過と共に、エタノール中で、超臨界二酸化炭素とエタノールとの反応で生じる「H+」によって、α-1,4結合が解離し、順次、単糖体であるエチルグルコシドに変化していくと考えられる。その低下の様子を図9に示す。縦軸の比は、エチルグルコシド、2量体、3量体、4量体、5量体の総和(ピーク面積)に対応する、それぞれの割合(%)である。
本発明により、多様な用途を有するオリゴグルコシド類を簡便な方法で容易に製造することができるため、工業的利用価値は極めて高い。
Claims (8)
- グルコースを構成単位として含む糖鎖を、下記式(1)で示される水酸基含有化合物を含む有機溶媒に溶解または懸濁させ、超臨界二酸化炭素または亜臨界二酸化炭素の存在下、式(1)で示される水酸基含有化合物と反応させて、下記式(2)で表わされるグルコシド類を得ることを特徴とするオリゴグルコシドの製造方法。
R-OH (1)
- グルコースを構成単位として含む糖鎖がアミロース、アミロペクチンおよびセルロースから選択されるいずれかを含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
- 式(1)で示される水酸基含有化合物がメタノールであることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
- 式(1)で示される水酸基含有化合物がエタノールであることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
- 式(2)で示されるnが、0ないし3の範囲にある任意の整数であることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
- 式(2)で示されグルコース間の1,4結合が、α-1,4結合であることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
- 式(2)で示されグルコース間の1,4結合が、β-1,4結合であることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載のオリゴグルコシド類の製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011251931 | 2011-11-17 | ||
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---|---|---|---|
PCT/JP2012/079755 WO2013073657A1 (ja) | 2011-11-17 | 2012-11-16 | オリゴグルコシド類の製造方法 |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005336163A (ja) * | 2004-05-22 | 2005-12-08 | Goldschmidt Gmbh | アルキルグリコシドを調製するための方法 |
JP2010053038A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Sanyo Chem Ind Ltd | 糖類のアルキルエーテル化物の製造方法 |
-
2012
- 2012-11-16 JP JP2013544336A patent/JPWO2013073657A1/ja active Pending
- 2012-11-16 WO PCT/JP2012/079755 patent/WO2013073657A1/ja active Application Filing
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