JPH03237103A - α―サイクロデキストリンの包接化合物及びα―サイクロデキストリンの分離精製法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、新規なα−サイクロデキストリンの包接化合
物に関する。更に、本発明は、α−サイクロデキストリ
ンを含宥する各種サイクロデキストリン混合物からα−
サイクロデキストリンを効率的に分離精製する方法に関
する。

［従来の技術］ サイクロデキストリン類（以下、ＣＤ類と略称する。）
は、澱粉にバチルスマセランス菌やバチルスステアロサ
ーモフィラス菌が生産するサイクロデキストリングルカ
ノトランスフェラーゼ（以下、ＣＧＴａｓｅと略称する
。）が作用して生成されることは古くから知られている
。この生成ＣＤ類には、６個のグルコースが環状にα−
１−４結合したα−サイクロデキストリン（以下、α−
ＣＤと略称する。）が、７個のグルコースが環状に結合
したβ−サイクロデキストリン８個のグルコースが環状
に結合したγ−サイクロデキストリン等と共に含まれる
。また、アミロペクチンの多いモチトウモロコシや分岐
デキストリンにＣ：ＧＴａ　ｓ　ｅを作用させると分岐
サイクロデキストリン類が生成されると共に上記のよう
な通常のＣＤ類も生成される。

これらのＣＤ類は一般に各種物質を包接する性質がある
が、ＣＤ（ホスト）の種類により取り込まれる物質（ゲ
スト）の選択性が有り、ＣＤの空洞の大きさとゲスト分
子の立体的大きさが適合した時に安定化し、包接され易
いと考えられている。ＣＤ類は、水難溶性物質の可溶化
機能、不安定物質の安定化機能、揮発性物質の揮発防止
機能、異臭マスキング機能、化学反応触媒機能等を発揮
するが、これらの機能は、ＣＤ類の立体的空洞の中に親
油性物質が包み込まれる包接作用と関連していると考え
られている。このようなことから、目的とする発現機能
によっては、各種ＣＤ類が互いに機能を阻害し合う場合
も多い、このような場合、高純度のＣＤ単体を使用する
のが理想的である。

α−ＣＤは、例えば、医薬関連用途としては、薬剤の保
有安定化、可溶化、体内吸収促進潮解性の防止や、油脂
基剤の粉末化等に有用であり、化粧品関連用途としては
、薬剤の可溶化、皮膚への浸透促進、刺激の抑制や、香
料の安定化油脂基剤の粉末化等に有用である。しかるに
、かかる機能をより効果的に発揮させるためには、上述
したところより、α−ＣＤが高純度を有することが望ま
しいことは当然のことである。

ところで、上述のような澱粉にＣＧＴａ　ｓ　ｅを反応
させて得られる反応混合物中には、上記のような種々の
ＣＤ類や非環状デキストリンが含有されており、この中
からα−ＣＤのみを分離することは、α−ＣＤが水への
溶解性が高く結晶し難い物質であるため非常に困難で、
更に溶剤等を使用して純度を上げるのに高コストを要し
ていた。

これまでに知られている上記のような反応混合物力）ら
のＣＤ類の代表的分離法として、次ぎのような方法があ
る。

（１）ｍ液にア七トン等の有機溶媒を加えてＣＤ類を沈
澱させる方法（特公昭５２−８３８５号公報参照）。

（２）陰イオン交換樹脂を用いて精製する方法（特公昭
４Ｇ−９２２３号公報参照）。

（３）多孔性ポリマーからなる疎水性の合成吸着樹脂を
用いる方法（特開昭５６−８０５号公報参照）。

（４）強酸性イオン交換樹脂のアルカリ金属塩で分画す
る方法（特開昭５７−３０７０２号公報参照） また、最近のα−ＣＤの分離精製法として特開平１−２
８３１０１号公報に開示される方法（５）がある、この
方法の第１段階においては、α−ＣＤを含有する各種Ｃ
Ｄ類の混合物とモノステアリンのようなモノグリセライ
ドとを水の存在下に混合して不溶解部を生成させる０次
ぎに、この不溶解部からモノグリセライドを除去するの
であるが、かかる８Ｐ！２段階として二つの方法が該公
報に開示されている。第一の方法では、ピリジン、ジメ
チルホルムアミド、ジメチルスルフオキシド、ホルムア
ミド等を主要成分とする溶媒に前記不溶解部を溶解し、
得られた溶液を過調の水等の溶媒で希釈してモノグリセ
ライドを析出させ、モノグリセライドを除去した後、残
存溶液を濃縮してα−ＣＤの粉末を得る。第二の方法で
は、前記不溶解部を油脂等の適当な分散質に分散させ、
減圧高温下でモノグリセライドを水蒸気蒸留により留出
させるか高真空下で分子蒸留した後、油脂中に分散して
いるα−ＣＤを水抽出し、水相を濃縮してα−ＣＤの粉
末を得る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記の方法（１）、（２）、（３）及び
（４）は、ＣＤ類を他のオリゴ糖やデキストリン等から
分離する場合にはある程度効果的であるが、これらの方
法はα−ＣＤだけを工業的に高純度で分離する目的には
高コストとなり使用することができないものである。

また、上記の方法（５）は、不溶解部からモノグリセラ
イドを除去するｗＳ２段階が煩雑であり、まだかなりコ
ストのかかる方法である。加えて、該第２段階の第１の
方法の場合は、ピリジン等の溶媒が有毒であるので、こ
の方法で調製したα−ＣＤは食品用等には使用できない
と考えられる。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解決し、各種ＣＤ
類混合物から高純度α−ＣＤを容易に分離精製すること
ができる方法を提供することを目的とする。また、本発
明は、例えば、上記のα−ＣＤ分離精製法における最終
製品たるα−ＣＤの中間体としてのα−ＣＤの包接化合
物を提供することをも目的とする。

［問題点を解決する手段Ｊ 本発明者等は、上述のような当業界の実状に鑑みて、効
率良く実用的なα−ＣＤの分離法を見出すべく鋭意研究
を重ねた結果、ポリエチレングリコールがα−ＣＤとの
み選択的に包接することを見出した。即ち、本発明者等
は、ＣＤ類の包接作用に関する研究が殆ど低分子化合物
との相互作用に限られいることに鑑みて、種々の水溶性
ポリマーとＣＤ類との相互作用について検討した。第１
表は、各水溶性ポリマーの２０ｍｇをα−ＣＤ飽和水溶
液１ｍｌに加え、約２５℃でＩＯ分間攬はん反応させた
場合のポリマーとα−ＣＤの包接化合物の収率を列挙し
たものである。

第１表 ポリマー　　（平均分子量） 収率（ｚ） ポリビニルアルコール（重合度：５００）　　０〃　　
　　（重合度：　２０００）　　０ポリアクリルアミド
　　　（１００００）　　　　０ポリビニルピロリドン
　　（１００００）　　　　０ポリエチレングリコール
　（１０００）　　　９２ポリプロピレングリコール（
１０００）　　　　０更に、第１表におけると同様の実
験の結果、α−ＣＤ以外のＣＤ類（分岐ＣＤ類も含む、
）を含むオリゴ糖や多糖類、及び単糖類はポリエチレン
グリコールと包接化合物等の錯体を形成しないことが分
かった。

本発明は、上記の知見に基いて完成されたものである。

即ち、本発明は、包接格子を構成するα−サイクロデキ
ストリン分子にポリエチレングリコール分子が包接され
ているα−サイクロデキストリンの包接化合物を提供す
るものである。

更に、本発明は、α−サイクロデキストリンを含有する
各種サイクロデキストリンの混合物とポリエチレングリ
コールとを混合し不溶性のα−サイクロデキストリン包
接化合物を生成させ、次いで前記α−サイクロデキスト
リン包接化合物からポリエチレングリコールを除去する
ことを特徴とするα−サイクロデキストリンの分離精製
法を提供するものである。

以下に１本発明の詳細な説明する。

本発明のα−ＣＤの包接化合物を形威し得るポリエチレ
ングリコールは、その最低分子量において制限されてい
る。第２表は、平均分子量の異なったポリエチレングリ
コールの各１５ｍｇをα−ＣＤ飽和水溶液１ｍｌに加え
、約２５℃で１時間攬はん反応させた場合のポリエチレ
ングリコール（ＰＥＧ）とα−ＣＤの包接化合物の収率
を列挙したものである。

第２表 ＰＥＧの平均分子量 収率（ｚ） ００ ００ ００ ００ ０００ １５４０ ２０００ ０００ ７ ７ ０ ５ ２ １ 第２表から、α−ＣＤは、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のような分子
量の小さいものとは、包接化合物を形成しないことがわ
かる。包接化合物を形成するために最低どれだけの分子
量をポリエチレングリコールが有しなければならないか
は、例えば平均分子量４００といっても平均値の上下各
１００を越える範囲を持って分子量分布しているポリエ
チレングリコールしか得られないのが一般的であるで、
正確に特定することはできない、ただ、第２表から平均
分子量３００のポリエチレングリコールでは包接化合物
収率が０％であり、平均分子量４００のポリエチレング
リコールでは包接化合物収率が５７％であるので、分子
量３００と４００の中間に必要な最低分子量が有るであ
ろうことは、充分推測できる。上記のようなことから、
本発明のα−ＣＤの包接化合物におけるポリエチレング
リコールの最低分子量としては、α−ＣＤと包接化合物
を形威しうるに必要な最低分子量としか特定できない。

なお、本明細書で言う「ポリエチレングリコールの平均
分子量」とは、次ぎの手順に従って測定したものである
。新たに蒸留したどりジン３００　ｍ　ｌを正確に量っ
て入れた１リツトルの遮光した共栓瓶に無水フタル酸４
２ｇを加え、強く振り混ぜて溶かした後、１６時間以上
放置する。

得られる溶液２５ｍ１を正確に量り、約２００ｍ１の耐
圧共栓瓶に入れ、これにポリエチレングリコールの試料
的１．５ｇを精密に量って加え、密栓し、丈夫な布でこ
れを包み、予め９８±２℃に加熱した水浴中に入れる。

この際、瓶の中の液が水浴の液の中に浸るようにする。

９８±２℃で３０分間保った後、水浴から瓶を取り出し
、室温になるまで空気中で放冷する０次ぎに、０．５Ｎ
水酸化ナトリウム液５０ｍ１を正確に加え、更にフェノ
ールフタレインのピリジン溶液（１→１００）５滴を加
え、得られる液につき、０．５Ｎ水酸化ナトリウム液で
滴定する。ただし、滴定の終点は液が１５秒間持続する
淡赤色を呈する時とする。同様の手順で空試験を行う。

ただし、ａ：空試験における０、５Ｎ水酸化ナトリウム
液の消費量（鵬ｌ） ｂ：試料の試験における０、５Ｎ水酸 化ナトリウム液の消費量（鵬ｌ） 上述のポリエチレングリコールの平均分子量の測定法は
、「日本薬局方」に記載されているところに従ったもの
である。

包接化合物形成の定量的な検討の結果、ポリエチレング
リコールの２モノマ一単位に対して１分子のα−ＣＤが
結合していることが分かった。

第１図は、この結果から推定したポリエチレングリコー
ルとα−ＣＤとの包接化合物の構造のモデル図である。

ｓｉ図において、斜線が施されている部分がα−ＣＤの
断面と考えればよい。

第２図は、平均分子量１０００のポリエチレングリコー
ルとα−ＣＤとの包接化合物の粉末Ｘ線回折パターンを
示す線図である。第２図において、横座標のθは回折角
を表わすものであり、縦座標のＣＰＳは反射強度（カウ
ント／秒）を表わすものである。Ｒ２図より、この包接
化合物は結晶性であり、チャンネル型構造を形成してい
ると思われる。

次ぎに、本発明のα−ＣＤの分離精製法を詳しく説明す
る０本方法は、例えば、各種のＣＤ類、更には非環状デ
キストリン等を含有する糖液とポリエチレングリコール
とを接触混合させて、α−ＣＤとポリエチレングリコー
ルとの不溶性の包接化合物の沈澱を生成させ、次いで、
この沈澱を混合物から固液分離し、後述する操作により
ポリエチレングリコールを遊離させ、α−ＣＤを分離す
る方法である。

上記のような糖液とポリエチレングリコールとの混合比
は、通常、α−ＣＤ１モルに対しエチレングリコールユ
ニットとして２モル以上となるようにすればよく、ポリ
エチレングリコールを必要以上に多量に使用することは
コスト的に高くつき好ましく無い。

固液分離は、ろ過、遠心分離、限外ろ過Ｓ等を使用した
膜分離などの一般的な分離手段により行うことができる
。

α−ＣＤがポリエチレングリコールと包接化合物を生成
する速度は、ポリエチレングリコールの分子量（従って
、平均分子量）に依存する。

第３図は、各種平均分子量のポリエチレングリコールの
水溶液をα−ＣＤ飽和水溶液に加えた後、約２５℃で攬
はんした場合の反応時間に対する比色計による濁度の変
化を示すグラフである。

比色計による濁度の測定は、α−ＣＤとしての濃度１４
．５ｍｇ／ｍ　１、温度２５℃、光波長４２０μｍの条
件で行った。第３図において、各曲線に付された数字は
ポリエチレングリコールの平均分子量を表わし、縦座標
の濁度ｒ（−１ｏｇＴ）ＪのＴは吸光度である。包接化
合物は沈澱の形で析出するので、生成包接化合物の量が
多くなるに従って、濁度が高くなる。Ｎ４３図より１平
均分子量６００ないし３０００のポリエチレングリコー
ルとα−ＣＤとの包接化合物生成速度は、極めて速く１
反応時間は数分で充分であることが分かる。

本発明のα−ＣＤの分離精製法に使用されるポリエチレ
ングリコールの平均分子量は、第２表及び第３図から分
かるように１．４００ないし５００００が好ましく、６
００ないし３０００が更に好ましく、８００ないし２０
００が特に好ましい。

次ぎに、ポリエチレングリコールの末端水酸基を各種の
他の基で置換したポリエチレングリコールの誘導体のα
−ＣＤとの包接化合物の形成の有無を調べた結果につい
て述べる。ポリエチレングリコール（平均分子量：３２
５０）の各種誘導体の各１２ｍｇをα−ＣＤ飽和水溶液
１ｍｌに加え、２５℃で１時間攪はん反応させた。この
場合の包接化合物収率を、上記ポリエチレングリコール
そのものとα−ＣＤとの包接化合物の収率と共に第３表
に示す。

第３表 末端基 収率（ｚ） 水酸基　　　　　　　　　　　　　　８゜アミノ基　　
　　　　　　　　　　　　　８７メトキシ基　　　　　
　　　　　　　８６フタル酸モノメチルエステル基５ ２．４−ジニトロフェニルイミノ基　　　　０３．５−
ジニトロ安息香酸エステル基　　　０ｆ！ＪＩ３表から
、ポリエチレングリコールの両末端基が、水酸基、アミ
ノ基、メトキシ基の場合は、α−ＣＤと高収率で包接化
合物を生成するが、ポリエチレングリコールの両末端基
がベンゼン環を有する基の場合は、フタル酸モノメチル
エステル基の場合に僅かの収率が得られるものの、α−
ＣＤと包接化合物を形成しないのが一般的のようである
。これは、末端基が大きいと、α−ＣＤがポリエチレン
グリコールに第１図のような串刺状になって行くことが
できないためと考えられる。上述のことから１本発明の
α−ＣＤの包接化合物は、α−ＣＤに包接されているポ
リエチレングリコールの末端基が水酸基の場合に限られ
るものでは無いことが理解されるであろう、即ち、アミ
ノ基、メトキシ基、その他のα−ＣＤとの包接を許容す
る末端基を有するポリエチレングリコールの場合も、本
発明のα−ＣＤの包接化合物の範囲に含まれるものであ
る。

次ぎに、ポリエチレングリコールとα−ＣＤとの包接化
合物からポリエチレングリコールを遊離除去する操作に
ついて説明する０反応混合物から分離、洗浄した包接化
合物の沈澱を、必要に応じて乾燥した後、適当な有機溶
剤を加え、攬はんすると、ポリエチレングリコールは包
接化合物から遊離されて溶剤中に溶は込んでいき、α−
ＣＤは沈澱のまま残る。この懸濁物から、ろ過、遠心分
離、限外ろ過膜等を使用した膜分離などの一般的な固液
分離手段により、ポリエチレングリコールを含有する溶
剤を除去すると、α〜ＣＤの結晶が得られる。上記の有
機溶剤の具体例としては、メタノール、エタノール、プ
ロパツール等の低級アルコール類、ジクロロメタン等の
ハロゲン化炭化水素類を挙げることができる。また、他
の方法として、包接化合物の沈澱を水中に懸濁し、７０
″Ｃ以上の温度に加熱すると、包接力が弱まりポリエチ
レングリコールが遊離して行き、ポリエチレングリコー
ルとα−ＣＤの両者は水中に溶解するので、得られる水
溶液を、例えばカラムクロマトグラフィーに比較的高温
で掛けるか、濃縮後熱ろ過して両者を分離することもで
きる。更に別の方法として、包接化合物の沈澱を水中に
懸濁し、安息香酸、フェノール、その他のポリエチレン
グリコールよりα−ＣＤとの包接力の大きい物質を加え
ると、かかる物質がα−ＣＤに包接されているポリエチ
レングリコールと置換して包接され、ポリエチレングリ
コールは遊離してくる。ポリエチレングリコールと新た
な包接化合物は水中に溶解することが多いので、その場
合、得られる水溶液を、例えばカラムクロマトグラフィ
ーに掛けるか、濃縮後ろ過して、両者を分離することも
できる。この新たな包接化合物が有用な用途を有するも
のであれば、これから更にα−ＣＤを分離精製する必要
は無く、合理的である。

【実施例］ 以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明が実施例に限定されるものでないことは言うまでも無
い。

実施例１ １０重量％のＣＤ混合物（組成は、α−ＣＤ３０ｉｉ量
％、β−ＣＤ１５重量％、γ−ＣＤ５重量％、デキスト
リン５０重量％）を含む水溶液１００ｍ１に１５重量％
のポリエチレングリコール（分子量：１５４０）を含む
水溶液を加え、常温で３０分間攬はん混合し、ポリエチ
レングリコールとα−ＣＤとの包接化合物を沈澱させた
。得られた懸濁液を孔径０．４５ｐｍのろ紙を用いたろ
過器でろ過し、上記包接化合物の沈澱を分離した後、２
００ｍ１の純水で洗浄した１次いで、この沈澱物をビー
カーに移し、９９．５％エタノール１００ｍ１を加え、
攬はんすると実質的にポリエチレングリコールのみがエ
タノール中に溶は込んで行き遊離するので、得られた懸
濁液をろ過し、残さを９９．５％エタノールで洗浄する
ことにより、純粋のα−ＣＤ（純度：１００％）を得る
ことができた。

Ｃ効果コ 本発明のα−ＣＤの包接化合物は、純粋なα−ＣＤを調
製するための中間体として使用できるものであり、α−
ＣＤを含む各種サイクロデキストリンの混合物とポリエ
チレングリコールとを水の存在下に混合することによっ
て沈澱として容易に調製することができる。

本発明のα−ＣＤの分岐精製法によれば、上記のα−Ｃ
Ｄの包接化合物を調製した後、容易にポリエチレングリ
コールを該包接化合物から除去することができるので、
高純度のα−ＣＤを安置に製造することができる。この
ようにして調製されたα−ＣＤは、ポリエチレングリコ
ールが極めて毒性の低いものであるため、食品用、医薬
用、化粧品用等に安全に使用できるという利点が有る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のポリエチレングリコールとα−ＣＤ
との包接化合物の推定構造のモデル図であり、斜線部の
α−ＣＤの穴の中にエチレングリコール単位が包接され
た状態を示す。 第２図は、平均分子量１０００のポリエチレングリコー
ルとα−ＣＤとの本発明包接化合物の粉末Ｘ線回折パタ
ーンを示す線図である。 第３図は、各種平均分子量のポリエチレングリコールの
水溶液をα−ＣＤ飽和水溶液に加えた後、攬はんした場
合の反応時間に対する比色計による濁度の変化を示すグ
ラフを示す線図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）包接格子を構成するα−サイクロデキストリン分
   子にポリエチレングリコール分子が包接されているα−
   サイクロデキストリンの包接化合物。
2. （２）α−サイクロデキストリンを含有する各種サイク
   ロデキストリンの混合物とポリエチレングリコールとを
   水の存在下に混合し不溶性のα−サイクロデキストリン
   包接化合物を生成させ、次いで前記α−サイクロデキス
   トリン包接化合物から前記ポリエチレングリコールを除
   去することを特徴とするα−サイクロデキストリンの分
   離精製法。
3. （３）前記ポリエチレングリコールの平均分子量が４０
   ０ないし５００００であることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載のα−サイクロデキストリンの分離精製
   法。
4. （４）前記α−サイクロデキストリン包接化合物に有機
   溶剤を加えることにより、前記α−サイクロデキストリ
   ン包接化合物から前記ポリエチレングリコールを除去す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項又は第３項記
   載のα−サイクロデキストリンの分離精製法。