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タイトル:特許公報(B2)_アゾベンゼン構造を有する糖誘導体
出願番号:1999319149
年次:2008
IPC分類:C07H 15/203,C09B 43/40


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天池 正登 新海 征治 JP 4136226 特許公報(B2) 20080613 1999319149 19991110 アゾベンゼン構造を有する糖誘導体 独立行政法人科学技術振興機構 503360115 日本曹達株式会社 000004307 筒井 知 100087675 天池 正登 新海 征治 20080820 C07H 15/203 20060101AFI20080731BHJP C09B 43/40 20060101ALI20080731BHJP JPC07H15/203C09B43/40 C07H 15/203 REGISTRY(STN) CAplus(STN) 特開昭55−138744(JP,A) 特開昭64−016797(JP,A) 1 2001139590 20010522 9 20040428 渕野 留香 【0001】【発明の属する技術分野】本発明は、発色剤やゲル化剤などとして機能する新規な構造の糖誘導体に関する。【0002】【従来の技術とその課題】従来より発色剤または染料に使用される色素として多くの合成化合物が案出されているが、それらの殆どは、発色団として基本骨格となる分子の置換基の種類や位置を変えることにより異なる色が発現されるように工夫したものである。したがって、所望の色の数に応じて多種類の発色化合物を設計しなければならない。天然には、花の色素として知られるアントシアニンのように配糖体を構成する糖の種類が変わるだけで異なる色が発現されるものが存在するが、合成化合物においてこのような現象を具現化した色素は見当たらない。【0003】また、近年、ゲルの特性に基づく応用開発が精力的に進められているが、これらの殆どのゲルに共通する点は、高分子ハイドロゲルと総称されるように、ゲル化剤が高分子(ポリマー)で、かつゲル化される溶媒が水であることである。低分子化合物をゲル化剤とし非水性溶媒(有機溶媒)を成分とするゲルの実用化は、オイルゲル化剤として台所の廃油を固めてゲル化する場合や流出原油を固めて除去する例を見る程度である。水を含まないゲルについては、この他に、医薬、薬学などの種々の分野において利用が理論的には考えられるが、実際には、有機溶媒に対するゲル化剤となるような低分子化合物はきわめて少ない。そして、従来から提示されているゲル化剤は、専ら特定の構造から成る特定の目的に向けられたものが多く、目的に応じて各種の溶媒に適用し得るように簡単に分子設計できるような融通性のあるゲル化剤は見られない。【0004】本発明の目的は、用途に応じて可変的に分子設計することができる融通性を有し、発色剤(染料)やゲル化剤等の多機能を発揮する新しいタイプの合成化合物を提供することにある。【0005】【課題を解決するための手段】本発明者は、糖類の多様性に注目し、糖類にアゾベンゼン構造を導入した糖誘導体の合成に成功することにより上記の目的を達成したものである。【0006】かくして、本発明に従えば、下記の一般式(I)または(II)で表わされることを特徴とするアゾベンゼン構造を有する糖誘導体が提供される。【0007】【化3】【0008】【化4】【0009】式(I)および(II)において、SUGは糖類を示し、Rは炭素数1〜10のアルキル基を示す。本発明の好ましい態様においては、糖類はピラノース環構造を有する単糖類である。【0010】【発明の実施の形態】本発明の糖誘導体は、式(I)または(II)の化学構造式に示されるように、糖構造を含む親水部とアゾベンゼン構造を含む疎水部とから構成されており、親水部の水酸基を介する水素結合と疎水部のベンゼン環を介する疎水的結合とにより分子の集合が起こるものと考えられる。【0011】このような構造の本発明の糖誘導体は、該誘導体を構成している糖の種類を変えることにより異なる色を呈することができる。よく知られているように、糖類の構造はきわめて多様であり、例えば、同じ分子式で表わされる単糖類においても、結合している水酸基の向きや位置がさまざまに異なる多様な立体構造の糖が存在する。したがって、本発明の糖誘導体においては、アゾベンゼンを含む疎水部の構造が同じであっても、糖を変えると糖の水酸基の位置と向きが異なることにより、親水部を介する分子の集合状態が変化することにより異なる色が発現されるものと理解される。【0012】このように、本発明の糖誘導体は、従来から知られている色素のように発色団となる分子構造そのものの違い(置換基の種類や位置の違い)に由来して異なる色を呈するのではなく、分子の集合状態の変化に起因して発色する新しいタイプの合成色素を提供するものである。【0013】さらに、上記の式(I)または(II)で表わされる本発明の糖誘導体は、有機溶媒に対するゲル化剤としても機能し、この際、糖誘導体を構成している糖を変えることにより、特定の溶媒に対するゲル化能が変化することが見出されている。【0014】ゲル化は、ゲル化剤が溶媒に溶け込もうとする力(ゲル化剤どうしを引き離そうとする力)と、ゲル化剤どうしが凝集しあう力のバランスがとれているところで起こる現象と考えられている。アゾベンゼン構造と糖構造とを含む本発明の糖誘導体は、アゾベンゼン構造の疎水部によって溶媒に溶け込もうとしながら糖の水酸基を介して分子間の水素結合を形成することによりゲル化剤どうしの凝集力を得ているものと考えられる。ここで、本発明の糖誘導体から成るゲル化剤は、糖骨格の水酸基の位置や方向の相違によるゲル化剤のパッキングのしやすさの違いによってゲル化能の差が生じるものと推測される。【0015】式(I)または(II)で表わされる本発明の糖誘導体においてSUGで表わす糖類は、一般に、単糖類または少糖(オリゴ糖)であるが、特に好ましいのは、ピラノース環構造を有する単糖類である。同種の単糖から成るピラノース環にはC−1位の水酸基の立体配置に応じてα体とβ体が存在するが、α体およびβ体のいずれも使用可能である。使用できる単糖類の例としては、α−D−グルコース、β−D−グルコース、α−D−ガラクトース、β−D−ガラクトース、α−D−マンノース、β−D−マンノース、α−D−タロース、β−D−タロースなどが挙げられる。メチル−α−D−グルコピラノシド、メチル−β−D−グルコピラノシド、メチル−α−D−ガラクトピラノシド、メチル−β−D−ガラクトピラノシド、メチル−α−D−マンノピラノシド、メチル−β−D−マンノピラノシド、エチル−α−D−グルコピラノシド、エチル−β−D−グルコピラノシド、p−ニトロフェニル−α−D−グルコピラノシド、p−ニトロフェニル−β−D−グルコピラノシドなどのグルコピラノシドも本発明に使用されるピラノース環構造を有する単糖類の例として挙げることができる。【0016】また、式(I)および(II)におけるRは炭素数1〜10のアルキル基である。Rが長鎖のアルキル基である程、多種類の有機溶媒に対するゲル化剤として機能する。式(I)または(II)における2つのRは、一般に同一の官能基であるが、別異のものでもよい。図1には、本発明に従う糖誘導体の好ましい例の化学構造式を示している。【0017】本発明の糖誘導体は、市販の化合物を原料として既知の反応を工夫することにより合成することができる。すなわち、後の実施例に詳述するように、所望の糖ピラノシドのアミノフェニル化体とジアルキルアミノベンゼンのイソチオシアネートまたはスルフォニルクロリドとを適当な溶媒中で室温下に反応させることにより、容易に本発明の糖誘導体を合成することができる。アミノフェニルピラノシドは、対応するニトロフェニルピラノシドを接触還元することによって得ることができる。図2および図3には、糖としてα−D−ガラクトースを用いる場合を例に、本発明の糖誘導体を得るための各合成工程を示している。【0018】【実施例】 以下、実施例に沿って本発明をさらに説明するが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。実施例1:糖誘導体の合成(1)化合物(A)の合成: 図2の(イ)に示すように、4−ニトロフェニル−α−D−ガラクトピラノシド603mg(2.0mmol)をメタノール60ml中に溶解させ、10%Pd−C触媒(60mg)を用いて水素による接触還元を行った。TLC(メタノール:クロロホルム=1:1)による確認の後、濾過によりPd−C触媒を取り除き溶媒を減圧留居し、白色固体物を得た。若干の不純物を含んでいたが、そのまま次の反応に用いた。【0019】(2)化合物(B)の合成:図2の(ロ)に示すように、式(I)で表わされる糖誘導体として化合物(B)(図1にACS2として示す)を次のように合成した:化合物(A)241mg(0.9mmol)をジメチルスルホキシド60ml中に溶解させ、ジメチルスルホキシド120ml中に溶解させた4−N,N−ジメチルアミノベンゼン−4’−イソチオシアネート170mg(0.6mmol)をゆっくりと滴下した。室温下で14時間の攪拌の後、反応液を水2000ml中に加えた。一晩放置し、析出物を濾取した。メタノールでの再結晶操作を行い、オレンジ色固体物を得た(収率:84%)。得られた生成物をNMRおよびIRにより同定した。1H‐NMR(DMSO‐d6)δ9.93(s, 1H, NH), 9.80(s, 1H, NH), 7,77-7,64(m, 6H, Ar-H), 7.35(d, J=8,9Hz, 2H, Ar-H), 7.06(d, J=8.9Hz, 2H, Ar-H), 6.82(d, J=8.9Hz, 2H, Ar-H), 5.33(d, 1H, J=3.6Hz, sugar-H), 5.05(d,1H, J=6.3Hz, OH), 4.98(d,1H, J=5.7Hz, OH), 4.93(d,1H, J=5.0Hz, OH), 4..49(bs, 1H, OH), 3.61-3.12(m, 6H, sugar-H), 3.04(s, 6H, N-CH3)IR (KBr) νmax 3357(νOH), 1605(νC=C), 1512cm-1【0020】(3)化合物(C)の合成:図2の(ハ)に示すように、式(II)で表わされる糖誘導体として化合物(C)(図1にASO2として示す)を次のように合成した:化合物(A)439mg(1.6mmol)を水15mlに溶解させ、炭酸水素ナトリウム溶液(270mg/10ml)及びジオキサン15mlを加えた。この溶液に4’−ジメチルアミノアゾベンゼン−4’−スルフォニルクロリド580mg(1.8mmol)のジオキサン溶液15mlを室温下にてゆっくりと滴下した。室温で15時間の攪拌の後、炭酸水素ナトリウム水溶液410mg/15ml(4.9mmol)を加え中和した。溶媒を減圧留去した後、その残渣に水を加え、生じた赤色沈殿を濾別した。アセトン−ヘキサンでの再結晶操作を行いオレンジ色粉末を得た(収率:90%)。1H‐NMR(DMSO‐d6)δ10.0(s, 1H, NH), 7.85-7.78(m, 6H, Ar-H),6.97-6.83(m, 4H, Ar-H),6.82(d, J=9.0Hz, 2H, Ar-H), 5.33(d, 1H, J=3.6Hz, sugar-H), 4.88(d, 1H, J=6.3Hz, OH), 4.75(d,1H, J=5.7Hz, OH), 4.51-4.50(m, 2H, OH), 3.76-3.33(m, 6H, sugar-H), 3.01(s, 6H, N-CH3)IR (KBr) νmax 3508(νOH), 3378, 1607(νC=C), 1509, 1159cm-1【0021】(4)化合物(H)の合成:図3に示す反応工程に従い、式(I)で表わされるRとして長鎖のアルキル基を有する糖誘導体として化合物(H)(図1にDOACS2として示す)を次のように合成した:化合物(D)の合成炭酸ナトリウム8.8g、ヨウ素0.12gの存在下、アニリン5.0g(54mmol)、ブロモオクタン36.5g(182mmol)、ブタノール160mlを混合し、41時間100℃に加熱した。その後、室温にまで冷却し、ブタノールを減圧留去した。その残渣に水を加え、ジエチルエーテルによる抽出を行った。エーテル層を水で洗浄した後、無水硫酸マグネシウムによる乾燥を行った。溶媒を減圧留去した後、シリカカラムクロマトグラフィーにて化合物を精製した(ヘキサン)。収率76%:1H‐NMR(CDCl3)δ7.22-7.17(m, 2H, Ar-H), 6.65-6.62(m, 3H, Ar-H), 3.24(t, 4H, N-CH2), 1.60-1.54(m, 4H, CH2), 1.31-1.29(m, 20H, CH2), 0.91-0.87(m, 6H, Me)IR (KBr) νmax 2926-2855(νCH2), 1466, 1599(νC=C), 1507, 1370cm-1(νC−N)。【0022】化合物(E)の合成4−アミノアセトアニリド3.0g(20mmol)を水25mlと1−プロパノール140mlの混合溶媒中に溶解させた後、濃塩酸3.0mlを加えた。この混合液を5℃以下に冷却し、水3ml中に溶解させた亜硫酸ナトリウム1.5g(23mmol)を加え、さらに20分間の攪拌の後、酢酸ナトリウム3水和物6.6g(49mmol)を加えた。反応液の温度を10℃以下に保ちながら24時間攪拌を行った。反応液の温度を室温に戻し、60分間攪拌した。反応液を濾過し、その濾液中の1−プロパノールを減圧留去し、ヘキサンによる抽出を行った。得られたヘキサン層を10%炭酸ナトリウムそして水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムによる乾燥を行った。溶媒を減圧留去した後、シリカカラムクロマトグラフィーにて化合物を精製し(酢酸エチル:ヘキサン=1:1)、オレンジ色固形物を得た。収率32%;1H‐NMR(CDCl3)δ8.33(d, J=9.0Hz, 4H, Ar-H), 7.62(d, J=9.0, 2H, Ar-H), 7.35(s, 1H, NH), 6.67(d, J=9.0Hz, 2H, Ar-H), 3.38-3.32(t, 4H, N-CH2), 2.21(s, 3H, CO-Me), 1.62(bs, 4H, CH2), 1.35-1.30(m, 20H, CH2), 0.92-0.88(m, 6H, Me);IR (KBr) νmax 3330(νNH), 2923-2853(νCH2), 1674(νC=O), 1601(νC=C), 1514, 1370cm-1(νC−N)。【0023】化合物(F)の合成化合物(E)3.1g(6.5mmol)を1‐プロパノール40.8mlに溶解させた。この溶液に水15.4ml、そして濃塩酸15.4mlを加え、加熱を行い1時間リフラックスさせた。その後、室温にまで冷却し、1Mの水酸化ナトリウム180mlを反応液に加え30分間攪拌した。溶媒を減圧留去し、酢酸エチルによる抽出を行った。得られた抽出液を水洗浄し、無水硫酸マグネシウムによる乾燥を行った。溶媒を減圧留去した後、シリカカラムクロマトグラフィーにて化合物を精製し(酢酸エチル:ヘキサン=2:8)、オレンジ色固形物を得た。収率91%;1H‐NMR(CDCl3)δ7.77, 7.72(dd, J=9.0, 9.0Hz, each 2H, Ar-H), 6.74, 6.72(dd, J=9.0, 9.0, each 2H, Ar-H), 3.89(s, 2H, NH2), 3.35-3.30(t, 4H, CH2), 1.62(bs, 4H, CH2), 1.33-1.26(m, 20H, CH2), 0.91-0.87(m, 6H, Me);IR (KBr) νmax 3386(νNH2), 2926-2855(νCH2), 1466, 1595(νC=C), 1512, 1368cm-1(νC−N)。【0024】化合物(G)の合成化合物(F)を5mlのピリジン中に溶解させ、5mlのピリジン中と1mlの二硫化炭素(16.6mmol)中に溶解させたN,N’−ジシクロヘキシルカルボジイミド424mg(2.1mmol)をアイスバス中にてゆっくりと滴下した。4時間、0℃で攪拌を行い、その後、室温下にて11時間攪拌を行った。未反応の二硫化炭素及びピリジンを減圧留去した後、シリカカラムクロマトグラフィーにて化合物を精製し(トルエン:ヘキサン=3:7)、赤色固形物を得た。収率75%。1H‐NMR(CDCl3)δ7.86-7.82(m,4H, Ar-H), 7.34(d, J=1.8Hz, 2H, Ar-H),6.70(d, 2H, Ar-H), 3.40-3.35(t, 4H, N-CH2), 1.65-1.63(m, 4H, CH2), 1.36-1.31(m, 20H, CH2), 0.91-0.87(t, 6H, Me);IR (KBr) νmax 2922-2851(νCH2), 2123(νNCS), 923, 1603(νC=C), 1514cm-1。【0025】化合物(H)の合成化合物(A)917mg(2.1mmol)を100mlのジメチルスルホキシド中に溶解させ、120mlのジメチルスルホキシド中に溶解させた化合物(F)575mg(1.2mmol)をゆっくりと滴下した。室温下での14時間の攪拌の後、反応液を水3000ml中に加えた。析出したオレンジ色の沈澱物を濾取し、水で洗浄した。得られた固形物をクロロホルム30mlに溶解させ、無水硫酸マグネシウムによる乾燥を行った。溶媒を減圧留去した後、シリカカラムクロマトグラフィーにて化合物を精製し(メタノール:クロロホルム=1:9)、オレンジ色固形物を得た。収率82%;1H‐NMR(CDSO-d6)δ9.92(s, 1H, NH), 9.80(s, 1H, NH), 7.74-7.64(m, 6H, Ar-H), 7.36(d, J=9.0Hz, 2H, Ar-H), 7.06(d, J=8.7Hz, 2H, Ar-H), 6.76(d, J=9.3Hz, 2H, Ar-H), 5.37(s, 1H, sugAr-H), 4.86(d, J=5.4Hz, 1H, OH), 4.73(d, J=4.5Hz, 1H, OH), 4.56-4.52(m, 2H, OH), 3.80-3.33(m, 10H, sugAr-H, N-CH2), 1.56(bs, 4H, CH2), 1.31-1.27(m, 20H, CH2), 0.88-0.84(m, 6H, Me);IR (KBr) νmax 3310(νOH), 2924-2853(νCH2), 1601(νC=C), 1509cm-1。【0026】実施例2:ゲル化実験実施例1と同様に、図1に示す他の糖誘導体を合成し、ゲル化剤として、各種有機溶媒に対するゲル化能を調べた。ゲル化条件は次のように行った。ゲル化剤(0.5mg)をキャップ付き試験管内で溶媒(0.1ml)と混合し、固形分が溶解するまで加熱した。得られた溶液を室温にまで冷却し1時間放置してゲルの形成を観察した。その結果を表1に示す。【0027】【表1】【0028】これらの結果から、ゲル化剤を構成している糖を変えることにより、ある種の溶媒に対するゲル化能が変化することが分かった。【0029】実施例3:色素評価本発明の糖誘導体の色素としての評価を行うため、図1にASO1およびASO2として示す化合物についてエタノールを用いた再結晶操作を行った。得られた結晶の色は、グルコースを持つASO1は黄色であったが、ガラクトースを持つASO2は赤色であった。可視・紫外吸収スペクトルを測定したところ、それらの最大吸収波長は前者が431nmであり、後者は397nmであった。このように本発明の糖誘導体は、糖を変えることにより異なる色を発現することが確認された。【0030】【発明の効果】本発明の糖誘導体は、きわめて容易に合成することができ、構成成分の糖類の種類を変えることにより、ゲル化能や色を随時変更することができる。かくして、本発明の糖誘導体は、用途に応じて性能の可変なゲル化剤や発色剤などの機能性物質として有用である。【図面の簡単な説明】【図1】本発明の糖誘導体の好ましい例の化学構造式を示す。【図2】本発明の糖誘導体の合成スキームの1例を示す。【図3】長鎖アルキルを有する本発明の糖誘導体の合成スキームの1例を示す。 下記の一般式(I)または(II)で表わされることを特徴とするアゾベンゼン構造を有する糖誘導体。 〔式(I)および(II)において、SUGはガラクトースまたはグルコースを表し、その1位の炭素原子が式中に示される酸素原子に結合しており、Rは炭素数1〜10のアルキル基を示す。〕


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