JPH07103137B2 - 糖質のエピ化法 - Google Patents

糖質のエピ化法

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JPH07103137B2
JPH07103137B2 JP61308172A JP30817286A JPH07103137B2 JP H07103137 B2 JPH07103137 B2 JP H07103137B2 JP 61308172 A JP61308172 A JP 61308172A JP 30817286 A JP30817286 A JP 30817286A JP H07103137 B2 JPH07103137 B2 JP H07103137B2
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知明 棚瀬
智 滝沢
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  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は糖質、特にアルドースまたは還元性オリゴ糖の
エピ化法に関する。
〔従来の技術〕 糖質は人間にとって極めて重要な物質であるが、近年、
抗生物質や抗ガン剤への糖質の利用、或いは栄養物質も
しくは低カロリー甘味料への利用が盛んになるに従い、
一段と糖質に対する関心が高まってきた。
ところが、これらの糖質の中でその様な用途に用いられ
る有用な糖は天然にわずかしか存在しない場合が多く、
入手が困難な事が多い。
従って、有用な稀少糖質を天然に豊富にある糖質から合
成する方法が以前から希求されていたが、糖質は一般に
多数の同種の官能基とキラル中心を有するため副作用が
伴ない易く立体配置をコントロールしながら目的の糖質
を得ることは極めて困難であった。
そこで、これに関する従来の技術をみてみると、古くは
アルドースが弱アルカリ性水溶液中で1,2-enediolを経
由して一部C−2エピマーに変換される、いわゆるエピ
化(epimerization)の反応がある。しかしこの方法は
エピ化率も充分でない上にケトース等が副生してしまい
工業的には採用し難い方法であった。
次に、これを改善する方法としてモリブデン酸を用いる
方法がBilik等により開発された(Angew.chem.83〔23〕
967(1971):チェコスロバキア特許第149051号等)。
この方法は確かにケトースの副生もなく、より進歩した
方法にはちがいないが、未だいくつかの問題点を有して
いた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
すなわち、モリブデン酸塩を用いる方法は反応温度が高
く、しかも反応時間が長すぎる上に、肝心のエピ化率も
低いという本質的な問題点の他、反応後のモリブデンの
回収という厄介な問題を抱えているからである。
そこで、これをなんとか改善すべく、モリブデン酸をイ
オン交換樹脂やイオン交換繊維に固定せしめたり(特公
昭56-40700号公報、特開昭55−76894号公報)ホウ酸化
合物を併用したり(特開昭60-81196号公報等)する方法
が提案されているが、いずれも上記問題点の抜本的解決
策にはなり得ていない。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者は、かかる状況に鑑み反応条件が温和で、しか
もエピ化率及び回収率の高いエピ化法を鋭意研究の結
果、特定の金属塩と特定のアミン類からなる配位子の組
み合わせを採用することにより、その目的を達成出来る
ことを見出だし、本発明に到達した。
即ち本発明はCa,Sr,La,Ni,Ce,Co,Pr,Nd,Y,Inから選ばれ
た金属の塩及び下記一般式で表わされるアミン又はアミ
ン誘導体の存在下、糖質を溶液中で加熱反応せしめるこ
とを特徴とする糖質のエピ化法を提供するものである。
〔一般式〕NR1,R2,R3 但しR1,R2,R3は夫々水素、炭素数1〜18のアルキル
基、ヒドロキシアルキル基、アルコキシアルキル基、ア
リール置換アルキル基のいずれかを表わす。
以下本発明を詳細に説明する。
本発明でエピ化の原料とする糖質はアルドース又は還元
性オリゴ糖が好ましい。このうちアルドースについては
特にアルドヘキソース及びアルドペントースが好適であ
る。
アルドヘキソースの例としては、D−グルコース(D−
Glcと略す、以下同様に略す)、D−マンノース(D−M
an) D−アロース(D−All)、D−アルトロース
(D−Alt) D−ガラクトース(D−Gal)、D−タロ
ース(D−Tal)、D−グロース(D−Gul)、D−イド
ース(D−Ido)を挙げることができる。
同様にアルドペントースの例としてはD−キシロース
(D−Xyl)、D−リキソース(D−Lyx)、D−アラビ
ノース(D−Ara)、D−リボース(D−Rib)である。
これらのアルドースは本発明の方法によりエピ化され夫
々のエピマーとなる。
例えばD−GlcはD−ManにD−XylはD−Lyxになる。
なお、本発明方法に於いては、エピ化と同時にC−1と
C−2の交換反応が起きていることが本発明者の研究に
より確認されている。従って、この反応をうまく利用し
てC−1をラベル化したアルドースを本発明方法により
エピ化せしめ、C−2がラベル化された貴重なアルドー
スを得ることもできる。
一方本発明で用いる還元性オリゴ糖であるが、その具体
例としては、メリビオース、及びゲンチオオリゴ糖(例
えばゲンチオビオース、ゲンチオトリオース、ゲンチオ
テトラオース、ゲンチオペンタオース、ゲンチオヘキサ
オース)、及びイソマルトオリゴ糖(例えばイソマルト
ース、イソマルトトリオース、イソマルトテトラオー
ス、イソマルトペンタオース、イソマルトヘキサオー
ス)、およびマルトース、及びラミナリオリゴ糖(例え
ばラミナリビオース、ラミナリトリオース、ラミナリテ
トラオース、ラミナリペンタオース、ラミナリヘキサオ
ース、ラミナリヘプタオース)等をあげることができ
る。
これらのオリゴ糖は還元末端のアルドース残基のC−2
がエピ化して夫々のエピマーに変換される。
本発明においてはあらかじめ触媒となる錯体を製造して
から使用する必要はなく、直接金属塩と配位子を投入
し、これに糖質を添加するだけでエピ化反応を進行せし
めるというものであり、工業的には工程が省略された極
めて有利な方法である。
本発明に用いる金属塩はCa,Sr,La,Ni,Ce,Co,Pr,Nd,Y,In
から選ばれた金属の塩、好ましくはハロゲン化物であ
り、特に好ましくはCaの塩化物である。
本発明で用いる配位子は下記一般式で表わされるアミン
又はアミン誘導体である。
〔一般式〕NR1,R2,R3 但しR1,R2,R3は夫々水素、炭素数1〜18のアルキル
基、ヒドロキシアルキル基、アルコキシアルキル基、ア
リール置換アルキル基のいづれかを表わす。
上記一般式で表わされるアミン又はアミン誘導体の具体
例としては 〔一級アミン〕 n−プロピルアミン, n−ブチルアミン, NH2(C3H7) NH2(C4H9) ベンジルアミン, NH2CH2C6H5 シス−9−オクタデセニルアミン, NH2・C18H35 〔二級アミン〕 ジエチルアミン, ジ−n−ブチルアミン, NH(C2H5)2 NH(C4H7)2 ジ−n−プロピルアミン, NH(C3H7)2 ジイソプロピルアミン, N−エチル−n−プロピルアミン, N−メチル−n−ブチルアミン, ジイソブチルアミン, ジ−n−ヘキシルアミン, モルホリン, NH(C6H13)2 ジ−2−メトキシエチルアミン, NH(CH2CH2OCH3)2 〔三級アミン〕 トリエチルアミン, トリメチルアミン, N(CH2CH3)3 N(CH3)3 トリ−n−プロピルアミン, N(C3H7)3 〔アミノアルコール〕 モノエタノールアミン, NH2CH2CH2OH 2−アミノ−1−ブタノール, N−メチルエタノールアミン, CH3NHCH2CH2OH ジエタノールアミン NH(C2H4OH)2 ジイソプロパノールアミン, 2−ヒドロキシエチルアミノプロピルアミン NH2CH2CH2CH2NHCH2CH2OH N,N−ジメチルエタノールアミン, (CH3)2NCH2CH2OH 等をあげることができる。
上記金属塩及び配位子は両者の他、糖質も溶解する溶媒
に溶かして用いるのが好ましい。この溶媒としてはメタ
ノール、エタノール等の低級アルコールが優れているが
他のもDMF、DMSO、水等を用いることができる。
反応温度は20〜100℃の範囲から設定される。反応圧力
は特に制限されず、常圧でもよい。反応時間は本発明方
法の特徴の一つであるが、従前に比べ極めて短時間の30
秒〜60分でよい。通常は3〜10分で充分である。又、反
応中は撹拌を行ったほうが良い結果が得られるが、これ
は必須のものではない。
以上述べてきたように本発明方法では、上記の金属塩と
配位子をメタノールなどの溶媒中に添加し、アルドース
等の糖質を加えて、撹拌下3〜10分加熱してエピ化反応
を行わせる。
エピ化反応の後にエピマーを取り出すためには、弱酸性
水溶液で処理した後、分離操作を行う必要がある。
弱酸性水溶液での処理は反応液に必要により水を加え、
希塩酸、希硫酸等の酸を添加して弱酸性(通常pH6.5付
近)にして行う。好ましくは室温以上で、攪拌下約10分
以上反応を行う。
分離操作は種々の公知の方法を採用することができる
が、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を用いて、
金属イオン、錯イオン、Cl-イオン等を除去し、次いで
濃縮等により目的のエピマーを取り出す方法が簡便で好
ましい方法として推奨される。
〔実施例〕
以下実施例で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。
なお、糖の分析は高速液体クロマトグラフィー(以下HP
LCと略記する)で行ったが、具体的には2−シアノアセ
トアミドを発色試薬とするポストカラム検出法(詳しく
はS.Honda etal.Anal.chem.52.1079(1982)を参照)に
より螢光検出器を用いて行ったものである。
また、ケトース(D−フルクトース,以下D−Fruと略
記する)の定量はケトヘキソースを含む試料1mlに約30
%HCl7容とレゾルシン液1容とからなる試薬4mlを加
え、一定の処理をした後515nmの光で測定定量すること
によつて行う(レゾルシン−塩酸法(Reo法)詳しくは
分析化学便覧1065頁参照)。
実施例1 CaCl2・2H2O490mg(3.33m mol)及びジエチルアミン162
mg(2.22m mol)及びD−グルコース200mg(1.11m mo
l)「糖:金属:配位子=1:3:2」をメタノール30mlに溶
解し、約55℃にて5分間加熱反応した。
次に反応液を冷却し、水30mlを加え、希塩酸にてpH6.5
とし、室温で1時間処理した。
反応液をイオン交換カラムDowex 50W−X2及びDowex M
SA−1に通しCa++及びCl-及びジエチルアミン等を除去
した。
以上の処理によって得られた液中の糖質を前記した分析
法(HPLC及びReo法)に従い分析した結果、原料糖基準
収率でD−Man42%、D−Fru21%、D−Glc34%であ
り、糖の回収率も97%の高率を示した。
実施例2〜6 表1に示すように仕込み比、反応条件をかえ実施例1と
同様にしてD−グルコース(D−Glc)のエピ化を行っ
た。夫々の結果を表−1に示す。
実施例7〜26 表2に示すように、配位子、仕込み比、反応条件を変
え、実施例1と同様にD−Glcをエピ化した。結果を表
−2に示す。
実施例27〜35 表3に示すように金属塩、配位子、糖、それ等の仕込み
比、反応条件を変えて夫々実施した。
結果を表−3に示す。
実施例36 CaCl2・2H2O163mg(1.11m mol)及びN−メチルエタノ
ールアミン167mg(2.22m mol)及びD−Glc200mg(1.11
m mol)[糖:金属:配位子=1:1:2]をメタノール30ml
に溶解し、約60℃にて還流下、5分間加熱反応した。
反応液を冷却し水30mlを加え、希塩酸にてpH6.5に調整
し、室温で1時間放置した。
この反応液をイオン交換カラムDowex50W−X2及びDowex
MSA−1に通し、金属イオン,Cl-等を除去した。
以上の操作によって得られた液中の糖質をHPLC及びReo
法によって分析したところ、D−Man21%、D−Fru9
%、D−Glc66%であり、糖の回収率は96%であった。
実施例37〜52 表−4に示すように仕込み、反応条件を種々かえて実施
例36と同様にしてエピ化を行った。
結果を表−4に示す。
実施例53〜55 表−5に示すように仕込み、反応条件をかえて実施例36
と同様にして実施した。
結果を表−5に示す。
〔発明の効果〕 本発明によって、従来にはなかった温和な条件でエピ化
率も高く、しかも選択性抜群で目的エピマーを取得でき
る道が拓かれ、その有用性の発見と共に高まってきた稀
少アルドース又は還元性オリゴ糖を、天然に豊富にある
夫々の糖から容易に転換することが可能となった。
又、特定金属塩としてアルカリ土類金属塩をもちいる場
合には、後処理で公害問題等の心配がない上に、マンニ
ツトを目的としたとき、その原料になるフルクトースが
同時に生成するので、マンノースと合わせて水添すると
極めて収率よくマンニツトを製造出来るという優れた効
果を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07H 3/06

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Ca,Sr,La,Ni,Ce,Co,Pr,Nd,Y,Inから選ばれ
    た金属の塩及び下記一般式で表わされるアミン又はアミ
    ン誘導体の存在下、糖質を溶液中で加熱反応せしめるこ
    とを特徴とする糖質のエピ化法。 〔一般式〕NR1,R2,R3 但しR1,R2,R3は夫々水素、炭素数1〜18のアルキル
    基、ヒドロキシアルキル基、アルコキシアルキル基、ア
    リール置換アルキル基のいずれかを表わす。
  2. 【請求項2】糖質がアルドースまたは還元性オリゴ糖で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の糖質
    のエピ化法。
  3. 【請求項3】アルドースがアルドヘキソース又はアルド
    ペントースであることを特徴とする特許請求の範囲第2
    項記載の糖質のエピ化法。
  4. 【請求項4】還元性オリゴ糖がメリビオース、ゲンチオ
    オリゴ糖、イソマルトオリゴ糖、マルトース、ラミナリ
    オリゴ糖から選ばれたものであることを特徴とする特許
    請求の範囲第2項記載の糖質のエピ化法。
  5. 【請求項5】金属の塩がハロゲン化物であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の糖質のエピ化法。
  6. 【請求項6】溶液が低級アルコールであることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の糖質のエピ化法。
  7. 【請求項7】加熱反応が20〜100℃で行われることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の糖質のエピ化法。
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