JPH0413701A - β―及び/又はγ―サイクロデキストリンの包接化合物並びにβ―及び/又はγ―サイクロデキストリンの分離精製法 - Google Patents

β―及び/又はγ―サイクロデキストリンの包接化合物並びにβ―及び/又はγ―サイクロデキストリンの分離精製法

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JPH0413701A JP11686190A JP11686190A JPH0413701A JP H0413701 A JPH0413701 A JP H0413701A JP 11686190 A JP11686190 A JP 11686190A JP 11686190 A JP11686190 A JP 11686190A JP H0413701 A JPH0413701 A JP H0413701A
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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β−及び/又はγ−サイクロデキスト
リンの包接化合物に関する。更に1本発明は、β−及び
/又はγ−サイクロデキストリンを含有する各種サイク
ロデキストリン混合物からβ−及び/又はγ−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、Wl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。)等と共に、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(以下、β−C
Dと略称する。)や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(以下、γ−CDと略称する
。)が含まれる。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CGTa 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類も生産される。
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、化学反応触奴機能等を発揮
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。
β−CD及びγ−CDは1例えば、医薬関連用途として
は、薬剤の保有安定化、可溶化1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、皮膚への浸透促進や刺
激の抑制、並びに香料の安定化、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、β−CDやγ−
CDが高純度を有することが望丈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β−CDやγ−CDのみを分離することは、β−C
Dはγ−CDより水溶解度は低いが、γ−CDは水への
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からの
CD類の代表的分離法として、次ぎのような方法がある
(1)糖液にアセ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
4B−8223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(@開開56−805号公報参照)。
(4)強酸性イオン交換樹脂のアルカリ土属塩で分画す
る方法(特開昭57−30702号公報参照)。
[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β−CD及び/又はγ−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。
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のβ−CD及び/又はγ−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1例えば、上記のβ−CD及
び/又はγ−CDの分離精製法における最終製品たるβ
−CD及び/又はγ−CDの中―体としてのβ−CD及
び/又はγ−CDの包接化合物を提供することをも目的
とする。
[問題点を解決するための手段] 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β−CD及び/又はγ−CDの分離法を
見出すべく鋭意研究を重ねた結果、ポリプロピレングリ
コールがβ−CD及びγ−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β−CDの場合はβ−CD飽和水飽和水
溶液5加l、γ−CDの場合はγ−CD飽和水飽和水溶
液1加l、約25℃で10分間超音波攬はんし、1時間
静置した場合のポリマーとβ−CD又はγ−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1 β−CD γ−CD ポリビニルアルコール   c重合度:5oo)   
     0       0/l   (重合度+2
000)   OOポリアクリルアミド       
(10000)          OOポリビニhピ
ロリドシ      (+0000)        
  OOポリエチレシジリコール      (+00
0)00ボリブDビレジグvコ−h     (100
0)          98      80更に、
第1表におけると同様の実験の結果、β−CD及びγ−
CD以外のCD類(分岐CD類も含む、)を含むオリゴ
糖や多糖類、及び単糖類はポリプロピレングリコールと
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β−及び/又はγ
−サイクロデキストリン分子にポリプロピレングリコー
ル分子が包接されているβ−及び/又はγ−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、β−及び/又はγ−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
リプロピレングリコールとを泥合し、不溶性のβ−及び
/又はγ−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β−及び/又はγ−サイクロデキストリン
包接化合物からポリプロピレングリコールを除去するこ
とを特徴とするβ−及び/又はγ−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β−CD及び/又はγ−CDの包接化合物を形
成し得るポリプロピレングリコールは、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
ったポリプロピレングリコールの各20mgを、β−C
Dの場合はβ−CD飽和水溶液5mlに加え、γ−CD
の場合はγ−CD飽和水飽和水溶液1加l、約25℃で
lO分間超音波攬はんし、1時間静置した場合のポリプ
ロピレングリコール(PPG) とβ−CD又はγ−C
Dの包接化合物の収率を列挙したものである。
なお、使用したポリプロピレングリコールは、平均分子
量400.425及び725のものは、アルドリッチジ
ャパンインクより入手したもので、平均分子量1000
.2000.3000及び4090 (平均分子量は、
水酸基価より求めた。)のものは、和光紬薬工業(株)
より入手したものである。
第2表 PPGの平均分子量 収率(z) β−CD γ−CD ジプロピレングリコール トリプロピレングリコール 第2表から、β−CD及びγ−CDは、ジプロピレング
リコール、トリプロピ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
。β−CDやγ−CDと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プロピ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
分布しているポリプロピレングリコールしか得られない
のが一般的であるので、上述の実験では正確に特定する
ことはできない、ただ、β−CDの場合は、第2表から
、平均分子量400のポリプロピレングリコールでは包
接化合物収率が1%であり、平均分子量425のポリプ
ロピレングリコールでは包接化合物収率が27%である
ので、分子量425の近辺に必要な最低分子量が有るで
あろうと推測される。また、γ−CDの場合は。
ts2表から、分子量192のトリプロピレングリコー
ルでは包接化合物収率が0%であり、平均分子量400
のポリプロピレングリコールでは包接化合物収率が76
%であるので、分子量200と400との中間に必要な
最低分子量が有るであろうと推測される。上記のような
ことから4本発明のβ−CD及び/又はγ−CDの包接
化合物におけるポリプロピレングリコールの最低分子量
としては、β−CD及び/又はγ−CDと包接化合物を
形成しうるに必要な最低分子量とのみ特定する。
第2表では、β−CD及びγ−CDの両者は、平均分子
量400以上のポリプロピレングリコールと包接化合物
を形成しているが、その収率において、β−CDの方は
平均分子量725ないし2000のポリプロピレングリ
コールと包接化合物を形成し易いのに対し、γ−CDの
方は400ないし1000といくらか低い平均分子量の
ポリプロピレングリコールと包接化合物を形成し易いこ
とが分かる。このことがら、β−CDとγ−CDとの分
離は、平均分子量が異なるプロピレングリコールを使い
分けることにより可能であることが理解される。
次に、β−CDと平均分子量1000のポリプロピレン
グリコールの包接化合物の形成について研究した結果、
生成される包接化合物の量はβ−CD水溶液に加えるポ
リプロピレングリコールの量の増加とともに増加し、反
応が飽和状態、即ち、それ以上反応不可能な状態に達し
、化学量論的に包接化反応することが分かった。
包接化合物形成の定量的な検討の結果、ポリプロピレン
グリコールの2モノマ一単位に対して1分子のβ−CD
が結合していることが分かった。これは、 IH−NM
Rスペクトルによっても確認された。tた、2分子のプ
ロピレングリコールの長さが、β−CDの空洞の長さに
相当することも分かってる。第1図は、この結果から推
定したポリプロピレングリコールとβ−CDとの包接化
合物の構造のモデル図である。R1図において、斜線が
施されている部分がβ−CDの断面と考えればよい、ポ
リプロピレングリコールとγ−CDとの包接化合物の場
合も、同様と推定される。
第2図は、平均分子量1000のポリプロピレングリコ
ールとβ−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7秒)を表わすものである。第2図より、この包
接化合物は結晶性であり、その粉末X線回折パターンが
プロピオン酸やプロパツールのような低分子量の化合物
とβ−CDとの包接錯体の粉末X線回折パターンと異な
っており、ポリプロピレングリコールとβ−CDとの包
接化合物がいわゆる筒形構造と同形結晶では無いことを
示している。
また、熱重量分析においては、β−CDが310℃より
低い温度で溶融分解するのに対して、平均分子量100
0のポリプロピレングリコールとβ−CDとの包接化合
物は、320℃を越える分解温度を示した。
第3図は、平均分子量1000のポリプロピレングリコ
ールとγ−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3図における横座標と縦座標は第
2図の場合と同様である。第3図より、この包接化合物
が結晶性であることが分かる。
次ぎに1本発明のβ−CD及び/又はγ−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
プロピレングリコールとを接触混合させて、β−CD及
び/又はγ−CDとポリプロピ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1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プロピ
レングリコールを遊離させ、β−CD及び/又はγ−C
Dを分離する方法である。
上記のような糖液とポリプロピレングリコールとの混合
比は、通常、β−CD及び/又はγ−CD1モルに対し
プロピレングリコールユニー/ )として2モル以上と
なるようにすればよく、ポリプロピ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、限外ろ過膜等を使用した
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
β−CD及び/又はγ−CDがポリプロピレングリコー
ルと包接化合物を生成する速度は、ポリプロピレングリ
コールの分子量(従って、平均分子量)に依存する。即
ち、ポリプロピレングリコールの平均分子量が小さいと
、一般に包接化反応が速く、反応時間は数分で充分であ
る。ポリプロピレングリコールの平均分子量が大きくな
ると反応速度は遅くなるが、例えば、超音波による攬は
んをlO分分間性った後、1時間程約25℃で放置すれ
ば包接化反応はほぼ完結し、包接化合物は沈殿してくる
。また、超音波攪はんば、ポリプロピレングリコールを
糖液に加えると二層に分離する場合が看るので、分散を
均一にするという意義が有る。
本発明のβ−CD及び/又はγ−CDの分離精製法に使
用されるポリプロピレングリコールの平均分子量は、第
2表から分かるように、β−CDに対しては約425な
いし約4000が好ましく、約725ないし約2000
が更に好ましく、一方、γ−CDに対しては約400な
いし約4000が好ましく、約400ないし約1500
が更に好ましい。
β−CD及びγ−CDの両者を含む混合物(糖液)から
これらを互いに分離したい場合、混合物に先ず平均分子
量約425以下、好ましくは400前後のポリプロピレ
ングリコールを加え、γ−CDの実質的単独又はγ−C
D−リッチの包接化合物を生成し、この包接化合物を固
液分離し、次いでポリプロピレングリコールを該包接化
合物から除去する。こうして得られた物質が実質的に純
γ−CDであれば、上記手順−回でγ−CDの分離精製
は終了することになるが、該物質にβ−CDも混在して
いる場合、該物質に対し上記手順を必要口繰り返せば実
質的に純粋なγ−CDを分離することができる。しかし
、工業的にはβ−CDが成る程度含まれていても差支え
無い場合も有り得るので、γ−CDの純度は用途に応じ
て必要な程度とすればよい。
上述の場合のβ−CDの分離は、上記操作でγ−CDの
実質的単独又はγ−CD・リッチの包接化合物を分離し
た残りの混合物(糖液)にβ−CDと包接化合物を生成
し易い平均分子量のポリプロピレンゲリコールを選んで
加え、β−CDの実質的単独又はβ−CD・リッチの包
接化合物を生成し、この包接化合物を固液分離し、次い
でポリプロピレングリコールを該包接化合物から除去す
る。上記残存混合物(糖液)にγ−CDがまだ含まれて
いる場合には、上述のγ−CD分離手順を繰り返して実
質的にγ−CDを含有しなくなった残存混合物(糖液)
を使用すればよい。しかし、工業的にはγ−CDが成る
程度含まれていても差支え無い場合も有り得るので、β
−CDの純度は用途に応じて必要な程度とすればよい。
次ぎに、ポリプロピレングリコールとβ−CD及び/又
はγ−CDとの包接化合物からポリプロピレングリコー
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
ブーロビ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、β−CD及び/又はγ−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、ポリプロピ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、80℃以
上の温度に加熱すると、包接力が弱まりポリプロピレン
グリコールが遊離して行き、ポリプロピレングリコール
とβ−CD及び/又はγ−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
他のポリプロピレングリコールよりβ−CD及び/又は
γ−CDとの包接力の大きい物質を加えると、かかる物
質がβ−CD及び/又はγ−CDに包接されているポリ
プロピレングリコールと置換して包接され、ポリプロピ
レングリコールは遊離してくる。ポリプロピレングリコ
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β−CD及び/又はγ
−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−CD30重量%
、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
ポリプロレンゲリコール(平均分子量:400)を含む
水溶液を加え、常温でlO分間超音波攬はん混合し、1
時間静置後、ポリプロピレングリコールとγ−CDとの
包接化合物を沈澱させた。得られた懸濁液を孔径0.4
5gm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、200 m lの純水で洗浄した
次いで、上記のろ過操作で得られたろ液に15重量%の
ポリプロピレングリコール(平均分子量:1000)を
含む水溶液を加え、常温で10分間趙音波攪はん混合し
、1時間静置後、ポリプロピレングリコールとのβ−C
D・リッチの包接化合物を沈殿させた。得られた懸濁液
を前記と同様にろ過し、沈殿を分離した後、200 m
 lの純水で洗浄した。
こうして得られた二つの沈澱物をそれぞれ別のビーカー
に移し、それぞれに99.5%エタノール100m1を
加え、攬はんすると実質的にポリプロピレングリコール
のみがエタノール中に溶は込んで行き遊離するので、得
られた各懸濁液をそれぞれろ過し、残さを99.5%エ
タノールで洗浄することにより、実質的に純粋なγ−C
Dとかなり純度の高いβ−CDを得ることができた。
[効果] 本発明のβ−CD及び/又はγ−CDの包接化合物は、
純粋なβ−CD及び/又はγ−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、β−CD及び/又は
γ−CDを含む各種サイクロデキストリンの混合物とポ
リプロピ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β−CD及び/又はγ−CDの分離精製法によ
れば、上記のβ−CD及び/又はγ−CDの包接化合物
を調製した後、容易にポリプロピ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β−
CD及び/又はγ−CDを安価に製造することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は1本発明のポリエチレングリコールとβ−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
β−CDの空洞の中にプロピ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のポリプロピレングリコ
ールとβ−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、平均分子量1000のポリプロピレングリコ
ールとγ−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。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)包接格子を構成するβ−及び/又はγ−サイクロ
    デキストリン分子にポリプロピレングリコール分子が包
    接されているβ−及び/又はγ−サイクロデキストリン
    の包接化合物。
  2. (2)β−及び/又はγ−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プロピレ
    ングリコールとを水の存在下に混合し、不溶性のβ−及
    び/又はγ−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β−及び/又はγ−サイクロデキストリ
    ン包接化合物から前記ポリプロピレングリコールを除去
    することを特徴とするβ−及び/又はγ−サイクロデキ
    ストリンの分離精製法。
  3. (3)前記ポリプロピレングリコールの平均分子量が約
    400ないし約4000であることを特徴とする特許請
    求の範囲第2項記載の分離精製法。
  4. (4)前記各種サイクロデキストリンの混合物がβ−及
    びγ−サイクロデキストリンを含有し、前記ポリプロピ
    レングリコールの平均分子量が約425以下であり、生
    成される包接化合物がγ−サイクロデキストリンの実質
    的単独又はγ−サイクロデキストリン・リッチの包接化
    合物であることを特徴とする特許請求の範囲第2項又は
    第3項記載の分離精製法。
  5. (5)前記各種サイクロデキストリンの混合物が特許請
    求の範囲第4項記載のγ−サイクロデキストリンの実質
    的単独又はγ−サイクロデキストリン・リッチの包接化
    合物を除いて、同第4項において得られた残存の各種サ
    イクロデキストリンの混合物であり、前記ポリプロピレ
    ングリコールの平均分子量が約425ないし約4000
    であり、生成される包接化合物がβ−サイクロデキスト
    リンの実質的単独又はβ−サイクロデキストリン・リッ
    チの包接化合物であることを特徴とする特許請求の範囲
    第2項記載の分離精製法。
  6. (6)前記β−及び/又はγ−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β−及び
    /又はγ−サイクロデキストリン包接化合物から前記ポ
    リプロピ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項ないし第5項のいづれかに記載の分
    離精製法。
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US5496680A (en) * 1993-11-15 1996-03-05 Fuji Photo Film Co., Ltd. Color diffusion transfer element with benzenesulfonamide
JP2006273963A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Ezaki Glico Co Ltd 分画された高重合度環状グルカンの製造方法

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