JP2757252B2 - 重合性糖エステル及びその製造方法 - Google Patents

重合性糖エステル及びその製造方法

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JP2757252B2 JP7331051A JP33105195A JP2757252B2 JP 2757252 B2 JP2757252 B2 JP 2757252B2 JP 7331051 A JP7331051 A JP 7331051A JP 33105195 A JP33105195 A JP 33105195A JP 2757252 B2 JP2757252 B2 JP 2757252B2
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滋郎 柴谷
豊 常盤
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Toyobo Co Ltd
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Toyobo Co Ltd
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07HSUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H13/00Compounds containing saccharide radicals esterified by carbonic acid or derivatives thereof, or by organic acids, e.g. phosphonic acids
    • C07H13/02Compounds containing saccharide radicals esterified by carbonic acid or derivatives thereof, or by organic acids, e.g. phosphonic acids by carboxylic acids
    • C07H13/04Compounds containing saccharide radicals esterified by carbonic acid or derivatives thereof, or by organic acids, e.g. phosphonic acids by carboxylic acids having the esterifying carboxyl radicals attached to acyclic carbon atoms
    • C07H13/06Fatty acids

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  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は重合性糖エステル及
びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】これまでに、重合性の糖エステルモノマ
ーとしては、有機溶媒中でスクロースとアクリル酸ビニ
ルに酵素を作用させることにより得られるスクロースア
クリレートモノマーが報告されている[Macromo
lecules,vol.24,p3462−3463
(1991)]。さらにこのモノマーを重合させること
により糖ベースの高分子が得られることが報告されてい
る。このような糖エステルモノマーにおいては、糖とビ
ニル基を介するスペーサー部分を長くすることにより、
糖のもつ本来の機能を十分に発揮しうることが期待され
るが、スペーサー部分の炭素数の多い脂肪酸ビニルエス
テルが糖に結合した重合性の糖エステルは得られていな
い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、糖残基に対
して少なくとも3個の炭素鎖を介してビニル基が結合し
た構造の重合性糖エステル及びその製造方法を提供する
ことをその課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、脂肪族ジカルボン
酸ジビニルエステルがエステル交換反応において高い反
応性を有することに着目し、酵素を触媒として用いる糖
化合物と脂肪族ジカルボン酸ジビニルエステルとのエス
テル交換反応によりビニル基を有する重合性の糖エステ
ルを製造しうることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。即ち、本発明によれば、下記一般式(1) S(OH)q-1−OOC−R−COOCH=CH2 (1) (式中、S(OH)q-1は糖骨格Sとそれに結合するq個
の水酸基からなる糖化合物から1個の水酸基を除いた糖
残基を示し、Rはアルキレン基を示す)で表わされる重
合性糖エステルが提供される。また、本発明によれば、
下記一般式(1) S(OH)q-1−OOC−R−COOCH=CH2 (1) (式中、S(OH)q-1は糖骨格Sとそれに結合するq個
の水酸基からなる糖化合物から1個の水酸基を除いた糖
残基を示し、Rはアルキレン基を示す)で表わされる重
合性糖エステルを製造するにあたり、下記一般式(2) S(OH)q (2) (式中、Sは糖骨格を示し、qはそれに結合する水酸基
の数を示す)で表わされる糖化合物と、下記一般式
(3) CH2=CHOOC−R−COOCH=CH2 (3) (式中、Rはアルキレン基を示す)で表わされる脂肪族
ジカルボン酸ジビニルエステルとを加水分解酵素の存在
下で反応させることを特徴とする重合性糖エステルの製
造方法が提供される。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明で用いる糖化合物には、単
糖、少糖、多糖及び多糖の加水分解生成物等の天然糖及
び合成糖が包含される。これらの糖化合物は、下記一般
式(2)で表わすことができる。 S(OH)q (2) (式中、Sは糖骨格を示し、qはそれに結合する水酸基
の数を示す) 単糖としては、グルコース、フルクトース、マンノー
ス、ガラクトース等が挙げられる。少糖としては、スク
ロース、マルトース、セロビオース、ラクトース、ラフ
ィノース等が挙げられる。多糖としては、デンプン、セ
ルロース、キチン、キトサン、マンナン、プルラン、カ
ードラン等が挙げられる。多糖の加水分解物としては、
酵素あるいは酸等で加水分解された前記多糖の加水分解
物が挙げられる。
【0006】本発明で用いる脂肪族ジカルボン酸ジビニ
ルエステルは、下記一般式(3)で表わされる。 CH2=CHOOC−R−COOCH=CH2 (3) (式中、Rはアルキレン基を示す) 前記一般式(3)において、そのアルキレン基Rとして
は、炭素数1以上のアルキレン基、好ましくは炭素数2
〜8のアルキレン基が挙げられる。脂肪族ジカルボン酸
ジビニルエステルとしては、マロン酸、コハク酸、グル
タル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼラ
イン酸、セバシン酸、ノナンジカルボン酸、ドデカンジ
カルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸から誘導されるもの
を挙げることができる。
【0007】本発明で用いる加水分解酵素としては、従
来公知のもの、例えば、ストレプトマイセス属由来のプ
ロテアーゼ、バチルス属由来のプロテアーゼ等の各種プ
ロテアーゼを挙げることができる。酵素は粉末状で用い
るのが好ましく、液状の酵素は凍結乾燥で粉末状にした
後に用いるのがよい。
【0008】本発明の重合性糖エステルを製造するに
は、糖化合物と脂肪族ジカルボン酸ジビニルエステル
を、反応溶媒中において、酵素の存在下で反応させる。
この場合の反応は次式で表わされる。 S(OH)q + CH2=CHOOC−R−COOCH=CH2 (4) → S(OH)q-1−OOC−R−COOCH=CH2 前記反応は、温度30〜70℃、好ましくは30〜50
℃で行われる。反応溶媒としては、反応原料に対して相
溶性を示し、反応条件下で液状を示すものであれば任意
のものを用いることができる。このようなものとして
は、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキ
シド等の有機溶媒が挙げられる。反応溶媒中の糖化合物
の濃度は1〜20重量%、好ましくは10〜20重量%
である。脂肪族ジカルボン酸ジビニルエステルの使用割
合は、糖化合物1当量当り、1〜10当量、好ましくは
1〜5当量である。また、加水分解酵素の使用割合は、
反応溶媒に対して、0.1〜20重量%、好ましくは
0.1〜1重量%である。糖化合物に対して脂肪族ジカ
ルボン酸ジビニルエステルが反応する糖化合物の水酸基
の位置は、通常、グルコース核の6位炭素に結合する水
酸基か又はフルクトース核の1位炭素に結合する水酸基
である。
【0009】本発明の糖エステルは、その分子中にビニ
ル基を有することから、重合性モノマーとして用いるこ
とができる。本発明の糖エステルを重合性モノマーとし
て用いて単独重合体や共重合体を得るには、従来公知の
重合方法、例えば、ラジカル重合方法に従って、本発明
の糖エステルを単独重合させるか又は本発明の糖エステ
ルと他の重合性化合物(ビニルモノマーやケテンアセタ
ール等)とを共重合させればよい。このようにして得ら
れる単独重合体は、それに結合する糖の作用により、親
水性に富むとともに、すぐれた生分解性が期待される。
一方、共重合体においては、その共重合体の成分比によ
り、親水性及び疎水性を制御することができるととも
に、すぐれた生分解性が期待される。
【0010】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。
【0011】実施例1 マルトース[C1211(OH)11]4.28g及びアジピ
ン酸ジビニル9.91gをモレキュラーシーブ(3A)
で十分に乾燥させたジメチルホルムアミド(DMF)5
0mlに溶解し、ストレプトマイセス(Strepto
myces)属由来のアルカリ性プロテアーゼ(東洋紡
製)250mgを加えて懸濁した。この酵素反応液を、
35℃にて130rpmで7日間撹はんした。この酵素
反応液中のスクロース濃度を、アミノカラム(東ソー
製、TSKgel Amide−80)にアセトニトニ
トリル/水(75:25)を移動相として流速1.0m
l/minで流し、示差屈折計を検出器とする高速液体
クロマトグラフィーにより検出したところ、80%以上
のスクロースの変換が認められた。酵素反応液中のDM
Fをロータリーエバポレーターで除去した後、残留物に
水及びクロロホルムを各50ml加えた。未反応のアジ
ピン酸ジビニルを含むクロロホルム相を除去した後、ロ
ータリーエバポレーターで水相中の水を除去した。この
生成物をシリカゲル(メルク製、Kieselgel
60)を充填したカラム(内径:1.5cm、長さ:3
0cm)に負苛し、酢酸エチル/メタノール/水(1
7:2:1)の混合溶媒で溶出し、溶出画分をフラクシ
ョンコレクターで分取し、生成物を分離した。得られた
各画分を、薄層クロマトグラフィーで分析した。シリカ
ゲルのTLCプレート(メルク製、Kieselgel
60F)に各画分を塗布し、酢酸エチル/メタノール
/水(17:2:1)の混合溶媒で展開し、硫酸で発色
することにより、スポットを検出し、糖エステルの生成
を確認した。ロータリーエバポレーターで糖エステル画
分の溶媒を除去後、得られた糖エステルの赤外線吸収ス
ペクトルを測定した。その結果、1740cm-1にC=
O間、1640cm-1にCH2=CH間の伸縮振動がそ
れぞれ認められたことから、ビニル基を有するエステル
であることが確認された。次に、13C−NMRによる分
析を行った結果、マルトースの6’位のCの低磁場シフ
ト、5’位のCの高磁場シフトが認められ、アジピン酸
ジビニル由来の−CH2−のシフトが認められることか
ら、この糖エステルは、下記式で表わされる6’−O−
アジピン酸ビニルマルトースであることが確認された。 [C1211(OH)10]−OOC(CH2)4COOCH=CH2 (5)
【0012】実施例2 実施例1と同様にスクロース[C1211(OH)11]4.
28g及びアジピン酸ジビニル9.91gをモレキュラ
ーシーブ(3A)で十分に乾燥させたDMF50mlに
溶解し、バチルス・リヘニフォルミス(Bacillu
s licheniformis)由来のアルカリ性プ
ロテアーゼ(Promega製)250mgを加えて懸
濁した。以後、実施例1と同様の操作を行った結果、8
0%以上のマルトースの変換が認められた。得られた糖
エステルの赤外線吸収スペクトルを測定した結果、17
40cm-1にC=O間、1640cm-1にCH2=CH
間の伸縮振動がそれぞれ認められたことから、ビニル基
を有するエステルであることが確認された。また、13
−NMRによる分析の結果、スクロースの1’位のCの
低磁場シフト、2’位のCの高磁場シフトが認められ、
アジピン酸ジビニル由来の−CH2−のシフトが認めら
れることから、この糖エステルは1’−O−アジピン酸
ビニルスクロースであることが確認された。 [C1211(OH)10]−OOC(CH2)4COOCH=CH2 (6)
【0013】
【発明の効果】本発明の糖エステルは、糖分子中に炭素
鎖を介してビニル基を結合させた構造のもので、糖の機
能を有するとともに、ビニル基による重合性を有するも
のである。本発明の糖エステルは、そのビニル基の重合
性を利用して、その単独重合体や共重合体を得るための
重合性モノマーとして利用することができる。また、本
発明の糖エステルを重合して得られる単独重合体や共重
合体は、その分子鎖に糖が多数結合した構造を有するも
のであることから、生分解性プラスチックとして、高分
子分野や、医学分野において有利に適用される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴谷 滋郎 東京都港区西新橋2−8−11 第7東洋 海事ビル8階 財団法人地球環境産業技 術研究機構CO2固定化等プロジェクト 室内 (72)発明者 常盤 豊 茨城県つくば市東1丁目1番3 工業技 術院生命工学工業技術研究所内 審査官 谷口 博 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07H 15/04 C08B 37/00 C12P 19/44 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1) S(OH)q-1−OOC−R−COOCH=CH2 (1) (式中、S(OH)q-1は糖骨格Sとそれに結合するq個
    の水酸基からなる糖化合物から1個の水酸基を除いた糖
    残基を示し、Rはアルキレン基を示す)で表わされる重
    合性糖エステル。
  2. 【請求項2】 下記一般式(1) S(OH)q-1−OOC−R−COOCH=CH2 (1) (式中、S(OH)q-1は糖骨格Sとそれに結合するq個
    の水酸基からなる糖化合物から1個の水酸基を除いた糖
    残基を示し、Rはアルキレン基を示す)で表わされる重
    合性糖エステルを製造するにあたり、下記一般式(2) S(OH)q (2) (式中、Sは糖骨格を示し、qはそれに結合する水酸基
    の数を示す)で表わされる糖化合物と、下記一般式
    (3) CH2=CHOOC−R−COOCH=CH2 (3) (式中、Rはアルキレン基を示す)で表わされる脂肪族
    ジカルボン酸ジビニルエステルとを加水分解酵素の存在
    下で反応させることを特徴とする重合性糖エステルの製
    造方法。
  3. 【請求項3】 酵素がプロテアーゼである請求項2の方
    法。
  4. 【請求項4】 該プロテアーゼが、ストレプトマイセス
    属由来のプロテアーゼである請求項3の方法。
  5. 【請求項5】 該プロテアーゼが、バチルス属由来のプ
    ロテアーゼである請求項3の方法。
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