(57)【要約】【課題】機能性分子が導入されたセルロース誘導体およびその中間体、並びにそれらの製造方法の提供。【解決手段】６位水酸基が選択的にハロゲン化されたセルロース誘導体。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（Ｉ）で表される繰り返し単位からなるセルロース誘導体：
【化１】
2010001397.tif 000011
［式中、Ｘ基は、繰り返し単位間で同一または異なっていてもよく、水酸基、ハロゲン基、アジド基、または基−Ｔ−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａ（ここで、Ｔはトリアゾール基の残基を表し、Ｚ１およびＺ２は、同一または異なっていてもよく、単結合、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、アミド基、またはカルボニル基を表し、Ｒは、単結合；飽和もしくは不飽和の５〜７員の単環式炭素環もしくは複素環；または飽和もしく不飽和の９〜１２員の二環式炭素環もしくは複素環を表し、Ａは、糖またはその誘導体；ポルフィリン様大環状化合物；多環芳香族炭化水素またはその誘導体；およびフェロセンまたはその誘導体からなる群から選択される機能性分子の残基を表し、ｍは０〜６の整数を表す）を表し、
ｎは、２〜１００００の整数を表し、
ただし、Ｘ基がすべて水酸基である場合を除く］。
【請求項２】
Ｘ基が、繰り返し単位間で同一または異なっていてもよく、ハロゲン基または水酸基であり；ハロゲン基の繰り返し単位当たりの置換度が、０より大きく１以下であり、残部は水酸基であり；ｎが、２〜１００００である、請求項１に記載のセルロース誘導体。
【請求項３】
ｎが、５〜５００である、請求項２に記載のセルロース誘導体。
【請求項４】
Ｘ基が、繰り返し単位間で同一または異なっていてもよく、アジド基、水酸基、またはハロゲン基であり；アジド基の繰り返し単位当たりの置換度が、０より大きく１以下であり、残部は水酸基またはハロゲン基であり；ｎが、２〜１００００である、請求項１に記載のセルロース誘導体。
【請求項５】
ｎが、５〜５００である、請求項４に記載のセルロース誘導体。
【請求項６】
Ｘ基が、繰り返し単位間で同一または異なっていてもよく、基−Ｔ−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａ（ここで、Ｔ、Ｚ１、Ｚ２、Ｒ、Ａおよびｍは請求項１で定義された内容と同義である）、水酸基、ハロゲン基、またはアジド基であり；基−Ｔ−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａで表される基の繰り返し単位当たりの置換度が０より大きく１以下であり、残部は水酸基、ハロゲン基、またはアジド基であり；ｎが、２〜１００００である、請求項１に記載のセルロース誘導体。
【請求項７】
ｎが、５〜５００である、請求項６に記載のセルロース誘導体。
【請求項８】
Ｚ１が、アミド基、酸素原子、硫黄原子、または単結合である、請求項６に記載のセルロース誘導体。
【請求項９】
Ｚ２が、アミド基、酸素原子、または硫黄原子である、請求項６に記載のセルロース誘導体。
【請求項１０】
Ｒが、フェニル基または単結合である、請求項６に記載のセルロース誘導体。
【請求項１１】
Ａが、単糖、オリゴ糖、多糖、シアロオリゴ糖からなる群から選択される糖またはその誘導体；ポルフィリンもしくはフタロシアニンまたはそれらの誘導体；フェロセンまたはその誘導体；あるいはピレンもしくはアントラセンまたはそれらの誘導体；の残基を表す、請求項６に記載のセルロース誘導体。
【請求項１２】
Ａが、単糖、オリゴ糖、多糖、シアロオリゴ糖からなる群から選択される糖の残基である、請求項１１に記載のセルロース誘導体。
【請求項１３】
ｍが、０〜６の整数である、請求項６に記載のセルロース誘導体。
【請求項１４】
Ｚ１が、アミド基、酸素原子、硫黄原子、または単結合であり；Ｚ２が、アミド基、酸素原子、または硫黄原子であり；Ｒが、フェニル基または単結合であり；Ａが、単糖、オリゴ糖、多糖、シアロオリゴ糖からなる群から選択される糖の残基であり；ｍが０〜６の整数であり；ｎが、５〜５００である、請求項６に記載のセルロース誘導体。
【請求項１５】
請求項１に記載のセルロース誘導体の製造方法であって、
（ｉ）均質セルロース溶液に、Ｃ１−４アルキル基またはＣ１−４アルコキシ基で置換されていてもよいトリフェニルホスフィンと四ハロゲン化炭素とを反応させる工程
を含んでなり、必要であれば、
（ｉｉ）工程（ｉ）で得られたセルロース誘導体のハロゲン基をアジド化する工程、さらに必要であれば、（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）で得られたセルロース誘導体とＨＣ≡Ｃ−Ｑ［ここで、Ｑは、基−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａを表す（ここで、Ｚ１、Ｚ２、Ｒ、Ａおよびｍは請求項１で定義された内容と同義である）］とを反応させる工程
を含んでなる、方法。
【請求項１６】
請求項４または５に記載のセルロース誘導体と末端アルキンを有する機能性分子とを反応させることを含んでなる、セルロースに機能性分子を導入する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性分子が導入されたセルロース誘導体およびその中間体、並びにそれらの製造方法に関する。
【従来の技術】
【０００２】
機能性分子が導入されたセルロース誘導体を合成するために従来用いられていた手法は、（１）セルロースを原料に用いた直接修飾法（ダイレクト修飾法）、および（２）有機化学的に合成したグルコースモノマーを糖加水分解酵素の逆反応を利用して重合することでセルロース誘導体を得る手法（ボトムアップ法）、の二種類であった。
【０００３】
（１）の手法は、セルロース水酸基の求核性を利用し、各種求電子試薬との反応によってセルロースを化学修飾して様々な機能性基を導入する方法である。この手法のメリットは多段の合成スキームを要さずに機能性基を導入できることである。一方、合成した機能性セルロース誘導体の構造が不明確なことが主要なデメリットとしてあげられる。これはセルロースの分子内に含まれる水酸基の求核性が非常に似通っており、特定の位置の水酸基のみを選択的に反応させることは不可能であることに起因している。例えば、セルロースに対して水溶性を付与するために盛んに用いられているヒドロキシプロピル化においては、２位、３位、および６位の水酸基がランダムに修飾されたセルロース誘導体しか得られない。また、近年キラル物質分割カラムとして利用されているセルロースのフェニルカルバメート誘導体でも、セルロース骨格内のフェニルカルバメートの置換位置はランダムである（特許文献１）。ランダム修飾されたセルロースは、グルコース繰り返し単位毎の構造が不明確であり、どのようなグルコース単位がどのように連結しているかなどの詳細な構造情報を得ることが不可能である。また、セルロースを骨格とした疎水性ポリマーの合成と自己集合挙動について報告した文献（非特許文献１）では、セルロースに疎水性基を導入するために、セルロースとオクタン酸クロライドを反応させているが、ここでもオクタン酸エステルの導入位置はランダムである。つまりオクタン酸エステルの導入位置は主として６位ではあるものの、その他にも２位や３位に対する導入もランダムに同時に起こってしまうことから、得られるセルロース誘導体の構造も結果として不明確である。
【０００４】
前段の諸問題点を解決するため、（２）で示す「化学酵素的合成方法」が研究されるようになってきた。この手法は特定部位に機能性基を有するグルコースモノマーを有機化学的に合成し、このグルコースモノマーを糖加水分解酵素の逆反応の基質として用いることにより、構造が明確かつ任意の位置に機能性基を導入したセルロース誘導体を得る手法である。この手法は構造の明確なセルロース誘導体を得ることができるというメリットはあるものの、モノマーであるグルコース誘導体を有機化学的に得るのに多段の合成ステップを要し、有機合成化学に特化した一部の研究室でしか研究に携わることができない等のデメリットもある。また、酵素を用いて重合反応を行うことから、酵素の基質とならないモノマー構造では重合自体を行うことができないデメリットもある。酵素の基質選択性は概して厳密なため、機能性基として大きな置換基を導入することはできない。本手法によって導入可能な置換基としてはメトキシ基など極小さな置換基に限定されており、アジド基程度の大きさの置換基でさえ導入が困難である。メトキシ基などに代表されるような極小さな置換基は疎水性などの基本的機能の他は、生理活性や光感受性などの「機能性」をほとんど有しておらず、セルロースを骨格とする機能性マテリアルの開発のための普遍的かつ一般的手法として利用するには極めて難点が多い。
【０００５】
このように、（１）および（２）の方法における現状を鑑みると、セルロースの特定の水酸基に対し、完全なる位置選択性と高収率をもって、親水性や疎水性等の性質、サイズ、含有置換基等にかかわらず多様な機能性基を自在にかつ簡便に導入する一般的かつ普遍的な手法の開発が急務である。
【０００６】
ところで、セルロースのハロゲン化については、これまでにも研究がなされているが（非特許文献２）、セルロースの６位水酸基のみを選択的にハロゲン化する方法については報告されていない。
【特許文献１】：ＷＯ２００４／０８６０２９号公報
【非特許文献１】Y. Wei and F. Cheng, Carbohydrate Polymer 2007, 68, 734-739
【非特許文献２】K. Furuhata et al., Carbohydrate Polymers 1995, 26, 25-29
【発明の概要】
【０００７】
本発明者らは、均質セルロース溶液に、トリフェニルホスフィンと四臭化炭素とを反応させることにより、セルロース分子内に存在する多数の水酸基のうち、２位および３位の水酸基は置換されず、６位の水酸基のみが特異的にブロモ基に置換されたセルロース誘導体を製造できることを見出した（実施例１）。本発明は、この知見に基づくものである。
【０００８】
本発明は、機能性分子が導入されたセルロース誘導体およびその中間体、並びにそれらの製造方法の提供を目的とする。本発明はまた、機能性分子をセルロースへ導入する方法の提供を目的とする。
【０００９】
本発明によれば、式（Ｉ）で表される繰り返し単位からなるセルロース誘導体（以下、「本発明によるセルロース誘導体」ということがある）が提供される：
【化１】
2010001397.tif 000002
［式中、Ｘ基は、繰り返し単位間で同一または異なっていてもよく、水酸基、ハロゲン基、アジド基、または基−Ｔ−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａ（ここで、Ｔはトリアゾール基の残基を表し、Ｚ１およびＺ２は、同一または異なっていてもよく、単結合、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、アミド基、またはカルボニル基を表し、Ｒは、単結合；飽和もしくは不飽和の５〜７員の単環式炭素環もしくは複素環；または飽和もしく不飽和の９〜１２員の二環式炭素環もしくは複素環を表し、Ａは、糖またはその誘導体；ポルフィリン様大環状化合物；多環芳香族炭化水素またはその誘導体；およびフェロセンまたはその誘導体からなる群から選択される機能性分子の残基を表し、ｍは０〜６の整数を表す）を表し、
ｎは、２〜１００００の整数を表し、
ただし、Ｘ基がすべて水酸基である場合を除く］。
【００１０】
本発明によれば、本発明によるセルロース誘導体の製造方法であって、
（ｉ）均質セルロース溶液に、Ｃ１−４アルキル基またはＣ１−４アルコキシ基で置換されていてもよいトリフェニルホスフィンと四ハロゲン化炭素とを反応させる工程
を含んでなり、必要であれば、
（ｉｉ）工程（ｉ）で得られたセルロース誘導体のハロゲン基をアジド化する工程、さらに必要であれば、（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）で得られたセルロース誘導体とＨＣ≡Ｃ−Ｑ［ここで、Ｑは、基−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａを表す（ここで、Ｚ１、Ｚ２、Ｒ、Ａおよびｍは請求項１で定義された内容と同義である）］とを反応させる工程
を含んでなる、方法が提供される。
【００１１】
本発明によれば、本発明による６−アジド−６−デオキシセルロースと末端アルキンを有する機能性分子とを反応させることを含んでなる、セルロースに機能性分子を導入する方法が提供される。
【００１２】
本発明による６−アジド−６−デオキシセルロースを用いて行われるアジド基と末端アルキンとのカップリングは、いかなる他種官能基共存条件下であっても定量的かつ化学選択的に進行する点で有利である。また、本発明による６−アジド−６−デオキシセルロースを用いることにより、機能性分子の導入位置がセルロースの６位に限定されることから、合成される機能性セルロース誘導体の構造が明確である点で有利である。さらに、本発明による６−アジド−６−デオキシセルロースは、Ｎ，Ｎ−ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などの極性有機溶媒に易溶である点で有利である。以上のことから、本発明による新規セルロース誘導体は、セルロースの６位に選択的に様々な機能性基を導入して様々な機能性セルロース誘導体を開発するための、重要かつ有用な「鍵マテリアル」として多岐にわたる活用が可能であり、バイオ、電気、光など様々な分野において、セルロースを利用した低環境負荷材料の開発に多大に寄与することが期待される。
【発明の具体的な説明】
【００１３】
本願明細書において、「飽和または不飽和の５〜７員の単環式炭素環」は、飽和または不飽和の炭素数５〜７の単環式炭素環を意味する。例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、フェニル等が挙げられる。
【００１４】
本願明細書において、「飽和または不飽和の５〜７員の単環式複素環」は、１〜３個の異種原子を含有していてもよい、飽和または不飽和の５〜７員の単環式複素環を意味する。異種原子は、同一または異なっていてもよく、窒素原子、酸素原子、および硫黄原子から選択される。例えば、ピリジル、フラニル、ピペリジル、ピリミジル、イミダゾル、チエニル、チオフェニル、イソキサゾイル、１，２，３−オキサジアゾイル、フラザニル、１，２，３−トリアゾイル、１，２，４−トリアゾイル、ピリダジル、ピロリニル、ピロニル、モルホニル、トリアジニル等が挙げられる。
【００１５】
本願明細書において、「飽和または不飽和の９〜１２員の二環式炭素環」としては、例えば、ナフタレニル、ナフチル、インデニル等が挙げられる。
【００１６】
本願明細書において、「飽和または不飽和の９〜１２員の二環式複素環」は、１〜５個の異種原子を含有していてもよい、飽和または不飽和の９〜１２員の二環式複素環を意味する。異種原子は、同一または異なっていてもよく、窒素原子、酸素原子、および硫黄原子から選択される。例えば、インドリル、キノリニル、キナゾリニル、１，３−ベンゾジオキソール、イソインドリル、インダゾリル、ベンゾトリアゾリル、１Ｈ−ピラゾロ［３，４−ｄ］ピリミジル、ベンゾトリアゾリル、イソキノリニル、ナフチリジニル、ベンゾイミダゾリニル、ベンゾチアゾリニル、ベンゾオキサゾリニル、３，４−メチレンジオキシフェニル等が挙げられる。
【００１７】
本願明細書において、「Ｃ１−４アルキル基」は、基が直鎖または分岐鎖のアルキル基を意味する。例えば、メチル基、エチル基、ｎ‐プロピル基、イソプロピル基、ｎ‐ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓ‐ブチル基、ｔ‐ブチル基等が挙げられる。
【００１８】
本願明細書において、「Ｃ１−４アルコキシ基」は、基が直鎖または分岐鎖のアルコキシ基を意味する。例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ‐プロポキシ基、ｉ−プロポキシ基、ｎ‐ブトキシ基、ｉ−ブトキシ基、ｓ‐ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基等が挙げられる。
【００１９】
本願明細書において、「Ｃ１−３０アシル基」は、基が直鎖または分岐鎖のアシル基を意味する。好ましくは、Ｃ１−４アシル基である。例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基等が挙げられる。
【００２０】
本願明細書において、「ポリエチレングリコール基」は、−ＣＨ２ＣＨ２（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｎ―ＯＨで表される基（ここで、ｎは１〜１００の整数を表す）を意味する。ｎは、好ましくは、１〜５０である。
【００２１】
本願明細書において、「４級アミン基」は、−Ｎ＋（−Ｒ１）（−Ｒ２）（−Ｒ３）で表される基（ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、同一または異なっていてもよく、Ｃ１−６アルキル基から選択される）を意味する。例えば、トリエチルアンモニウム基である。
【００２２】
本発明によるセルロース誘導体は、式（Ｉ）で表される繰り返し単位からなり、例えば、式（ＩＩ）で表すことができる：
【化２】
2010001397.tif 000003
【００２３】
本発明によるセルロース誘導体としては、例えば、本発明による６−ハロ−６−デオキシセルロース、本発明による６−アジド−６−デオキシセルロース、本発明による機能性セルロース誘導体が挙げられる。
【００２４】
［６−ハロ−６−デオキシセルロース］
本発明による６−ハロ−６−デオキシセルロースは、セルロースの２位と３位の水酸基は置換されず、６位の水酸基の一部または全部が選択的にハロゲン化されたセルロース誘導体である。本発明による６−ハロ−６−デオキシセルロースは、６位水酸基のみが選択的にハロゲン化されていることから、ＳＮ２反応を利用して該ハロゲン基をアジド化しても主鎖セルロース構造が維持される。よって、本発明による６−ハロ−６デオキシセルロースを用いることにより、機能性セルロース誘導体の中間体として有用な６−アジド−６−デオキシセルロースを合成することができる。
【００２５】
本発明による６−ハロ−６−デオキシセルロースは、Ｘ基が、繰り返し単位間で同一または異なって、ハロゲン基または水酸基であり；ハロゲン基の繰り返し単位当たりの置換度が、０より大きく１以下であり、残部は水酸基であり；ｎが、２〜１００００である、式（Ｉ）で表される繰り返し単位からなるセルロース誘導体である。
【００２６】
式（Ｉ）において、Ｘ基は、ハロゲン基または水酸基であり、好ましくは、ハロゲン基である。
【００２７】
ハロゲン基としては、ブロモ基、クロロ基、ヨード基、フルオロ基等が挙げられるが、好ましくは、ブロモ基である。
【００２８】
式（Ｉ）において、ハロゲン基の繰り返し単位当たりの置換度は、該ハロゲン基をアジド化し、続いて本発明による機能性セルロース誘導体を合成することができれば特に限定されないが、例えば、０より大きく１以下であり、好ましくは、０．５〜１であり、より好ましくは、０．８〜１であり、最も好ましくは、０．９〜１である。
【００２９】
本願明細書において、「置換度」とは、セルロース誘導体に存在するすべての６位水酸基のうち、目的の置換基で置換された水酸基の割合を意味し、例えば、核磁気共鳴法や、酸加水分解後のＨＰＬＣ分析を行うことで測定することができる。
【００３０】
式（Ｉ）において、Ｘ基におけるハロゲン基の割合は、該ハロゲン基をアジド化し、続いて本発明による機能性セルロース誘導体を合成することができれば特に限定されないが、例えば、ハロゲン基の数を、水酸基の数より多くすることができる。
【００３１】
式（Ｉ）において、ｎは、本発明による機能性セルロース誘導体を合成することができれば特に限定されないが、例えば、２〜１００００であり、好ましくは、２〜５０００であり、より好ましくは、２〜１０００であり、さらに好ましくは、５〜５００であり、さらにより好ましくは、５０〜５００であり、特に好ましくは、１００〜５００であり、最も好ましくは、１００〜３００である。
【００３２】
本発明による６−ハロ−６−デオキシセルロースの数平均分子量は、本発明による機能性セルロース誘導体を合成することができれば特に限定されず、６位に存在する置換基や該置換基の置換度によって異なるが、例えば、３６０〜２，９００，０００であり、好ましくは、３６０〜１，５００，０００であり、より好ましくは、３６０〜２９０，０００であり、さらに好ましくは、９１０〜１５０，０００であり、さらにより好ましくは、１，８００〜１２０，０００であり、最も好ましくは、９，１００〜８７，０００である。
【００３３】
本願明細書において、「数平均分子量」とは、高分子（セルロース）の平均的な分子量としてその分子数に基づいて算出された分子量を意味し、例えば、ゲル濾過法や、動的光散乱法等を行うことで測定することができる。
【００３４】
本発明による６−ハロ−６−デオキシセルロースの重合度は、本発明による機能性セルロース誘導体を合成することができれば特に限定されないが、例えば、２〜１００００であり、好ましくは、２〜５０００であり、より好ましくは、２〜１０００であり、さらに好ましくは、５〜５００であり、さらにより好ましくは、５０〜５００であり、特に好ましくは、１００〜５００であり、最も好ましくは、１００〜３００である。
【００３５】
本願明細書において、「重合度」とは、重合体（セルロース）を構成する繰り返し単位の数を意味し、数平均分子量と繰り返し単位あたりの分子量に基づいて算出することができる。例えば、ゲル濾過法や、動的光散乱法等を行うことで測定することができる。
【００３６】
本発明による６−ハロ−６−デオキシセルロースの好ましい態様は、Ｘ基が、繰り返し単位間で同一または異なって、ハロゲン基または水酸基であり；ハロゲン基の繰り返し単位当たりの置換度が０より大きく１以下であり、残部は水酸基であり；ｎが、５〜５００である、式（Ｉ）で表される繰り返し単位からなるセルロース誘導体である。
【００３７】
本発明による６−ハロ−６−デオキシセルロースのより好ましい態様は、６−ブロモ−６−デオキシセルロースであって、Ｘ基が、繰り返し単位間で同一または異なって、ブロモ基または水酸基であり；ブロモ基の繰り返し単位当たりの置換度が０より大きく１以下であり、残部は水酸基であり；ｎが、５〜５００である、式（Ｉ）で表される繰り返し単位からなるセルロース誘導体である。
【００３８】
本発明による６−ハロ−６−デオキシセルロースは、（ｉ）均質セルロース溶液に、Ｃ１−４アルキル基またはＣ１−４アルコキシ基で置換されていてもよいトリフェニルホスフィンと四ハロゲン化炭素とを反応させる工程、を含んでなる方法により製造することができる。
【００３９】
工程（ｉ）の概要は、スキーム１に示す。
スキーム１
【化３】
2010001397.tif 000004
【００４０】
ここで「均質セルロース溶液」は、セルロースを溶媒に均一に溶解させることにより得ることができる。
【００４１】
本発明に用いられるセルロースのグルコース重合度は、セルロースが溶媒に均一に溶解されれば特に限定されず、例えば、２〜１００００であり、好ましくは、２〜５０００であり、より好ましくは、２〜１０００であり、さらに好ましくは、５〜５００であり、さらにより好ましくは、５０〜５００であり、特に好ましくは、１００〜５００であり、最も好ましくは、１００〜３００である。
【００４２】
目的の重合度を有するセルロースは、市販されたものを入手することもできるし、公知の方法に従ってセルロースを断片化することにより得ることもできる（S. Elazzouzi-Hafraoui et al., Biomacromolecules 2008, 9, 57-65、A. Orozco et al., Process Safety and Environmental Protection 2007, 85, 446-449）。
【００４３】
セルロースを溶解させるのに使用可能な溶媒としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン等の極性溶媒が挙げられるが、好ましくは、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドである。
【００４４】
セルロースを溶媒に均一に溶解させるために溶解補助剤を用いることもできる。
【００４５】
溶解補助剤としては、塩化リチウム、フッ化リチウム等のハロゲン化リチウムが挙げられるが、好ましくは、塩化リチウムである。
【００４６】
溶媒の量は、セルロースを均一に溶解することができれば特に限定されないが、例えば、セルロース１ｇに対して５０〜５００ｍｌ、好ましくは６０〜１００ｍｌで添加することができる。
【００４７】
溶解補助剤の量は、セルロースを均一に溶解することができれば特に限定されないが、例えば、セルロース１ｇに対して２〜１０ｇ、好ましくは３〜５ｇで添加することができる。
【００４８】
セルロースを溶媒に溶解させる工程は、例えば、セルロースに溶媒と、場合によっては溶媒補助剤とを混合し、これを加熱攪拌に供することにより実施することができる。
【００４９】
溶解時間は、セルロースを均一に溶解することができればよく、例えば、０．５〜１７０時間であるが、好ましくは、３〜５０時間である。
【００５０】
溶解温度は、セルロースを均一に溶解することができればよく、例えば、４０〜１２０℃であるが、好ましくは、６０〜１００℃である。
【００５１】
セルロースが溶媒に均一に溶解されたか否かは、目視による溶液の濁度判定により判定することができる。例えば、溶液が均質に透明である場合に、セルロースが溶媒に均一に溶解されたと判定することができる。
【００５２】
工程（ｉ）において、均質セルロース溶液と、Ｃ１−４アルキル基またはＣ１−４アルコキシ基で置換されていてもよいトリフェニルホスフィンとを反応させる工程は、例えば、均質セルロース溶液と、Ｃ１−４アルキル基またはＣ１−４アルコキシ基で置換されていてもよいトリフェニルホスフィンとを接触させ、これを磁気攪拌、機械攪拌、手動攪拌、振とう攪拌等に供することにより実施することができるが、好ましくは、磁気攪拌である。
【００５３】
トリフェニルホスフィンは、１以上のＣ１−４アルキル基（好ましくは、メチル基）またはＣ１−４アルコキシ基（好ましくは、メトキシ基）で置換されてもよいが、好ましくは、非置換である。
【００５４】
Ｃ１−４アルキル基またはＣ１−４アルコキシ基で置換されていてもよいトリフェニルホスフィンの量は、セルロースの６位水酸基のみを活性化することができれば特に限定されず、６位水酸基が目的の置換度でハロゲン基に置換されるように適宜調整することができる。例えば、均質セルロース溶液中のセルロース１ｇに対して、０．１〜２０ｇ、好ましくは、３〜１０ｇで添加することができる。
【００５５】
反応時間は、セルロースの６位水酸基のみを活性化することができれば特に限定されず、６位水酸基が目的の置換度でハロゲン基に置換されるように適宜調整することができる。例えば、０．０８〜２４時間であるが、好ましくは、０．５〜１０時間、より好ましくは、１〜６時間、さらに好ましくは３〜５時間である。
【００５６】
反応温度は、セルロースの６位水酸基のみを活性化することができれば特に限定されず、６位水酸基が目的の置換度でハロゲン基に置換されるように適宜調整することができる。例えば、０〜１５０℃であるが、好ましくは、０〜１００℃、より好ましくは、０〜５０℃、さらに好ましくは、１５〜４０℃である。
【００５７】
工程（ｉ）において、均質セルロース溶液と四ハロゲン化炭素とを反応させる工程は、例えば、均質セルロース溶液と四臭化炭素とを接触させ、これを磁気攪拌、機械攪拌、手動攪拌、振とう攪拌等に供することにより実施することができるが、好ましくは、磁気攪拌である。
【００５８】
四ハロゲン化炭素としては、四臭化炭素、四塩素化炭素、四フッ化炭素、四ヨード化炭素等が挙げられるが、好ましくは、四臭化炭素である。
【００５９】
四ハロゲン化炭素の量は、６位水酸基のみをハロゲン化することができれば特に限定されず、６位水酸基が目的の置換度でハロゲン基に置換されるように適宜調整することができる。例えば、均質セルロース溶液中のセルロース１ｇに対して、０．１〜２０ｇ、好ましくは３〜６ｇで添加することができる。
【００６０】
反応時間は、６位水酸基のみをハロゲン化することができれば特に限定されず、６位水酸基が目的の置換度でハロゲン基に置換されるように適宜調整することができる。例えば、０．０８〜１７０時間であるが、好ましくは、１〜５０時間、より好ましくは２３〜２５時間である。
【００６１】
反応温度は、６位水酸基のみをハロゲン化することができれば特に限定されず、６位水酸基が目的の置換度でハロゲン基に置換されるように適宜調整することができる。例えば、０〜１５０℃であるが、好ましくは、５〜１００℃、より好ましくは５５〜６５℃である。
【００６２】
工程（ｉ）において、均質セルロース溶液にＣ１−４アルキル基またはＣ１−４アルコキシ基で置換されていてもよいトリフェニルホスフィンを反応させる工程と、均質セルロース溶液に四ハロゲン化炭素を反応させる工程とは、それぞれ別々行ってもよいし、同時に行ってもよいが、均質セルロース溶液に、Ｃ１−４アルキル基またはＣ１−４アルコキシ基で置換されていてもよいトリフェニルホスフィンを反応させた後、四ハロゲン化炭素を反応させることが好ましい。
【００６３】
本発明による６−ハロ−６デオキシセルロースの製造方法の好ましい態様によれば、
（ｉ−１）均質セルロース溶液とＣ１−４アルキル基またはＣ１−４アルコキシ基で置換されていてもよいトリフェニルホスフィンとを反応させる工程；および
（ｉ−２）（ｉ−１）で得られた反応溶液と四ハロゲン化炭素を反応させる工程、
を含んでなる製造方法である。
【００６４】
本発明による６−ハロ−６デオキシセルロースの製造方法のより好ましい態様によれば、
（ｉ−１’）均質セルロース溶液とＣ１−４アルキル基またはＣ１−４アルコキシ基で置換されていてもよいトリフェニルホスフィンとを反応時間３〜５時間、反応温度１５〜４０℃で反応させる工程；および
（ｉ−２’）（ｉ−１’）で得られた反応溶液と四ハロゲン化炭素とを反応時間２３〜２５時間、反応温度５５〜６５℃で反応させる工程、
を含んでなる製造方法である。
【００６５】
［６−アジド−６−デオキシセルロース］
本発明による６−アジド−６−デオキシセルロースは、セルロースの６位水酸基の一部または全部が選択的にアジド化されたセルロース誘導体である。
【００６６】
本発明による６−アジド−６−デオキシセルロースは、末端アルキン基を有する機能性分子と反応し、セルロースに機能性分子を導入することができる。
【００６７】
本発明による６−アジド−６−デオキシセルロースは、６位水酸基が選択的にアジド化されていることから、機能性分子が導入される位置が明確であるため、構造が明確なセルロース誘導体を得ることができる。また、本発明による６−アジド−６−デオキシセルロースは、Ｎ，Ｎ−ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などの極性有機溶媒に易溶である。
【００６８】
よって、本発明による６−アジド−６−デオキシセルロースを用いることにより、反応条件（溶媒など）や共存官能基に影響されない普遍的な反応を用いて、いかなる機能性基でもセルロースの６位に導入可能な普遍的方法を確立することができる。
【００６９】
本発明による６−アジド−６−デオキシセルロースは、Ｘ基が、繰り返し単位間で同一または異なって、アジド基、水酸基、またはハロゲン基であり；アジド基の繰り返し単位当たりの置換度が、０より大きく１以下であり、残部は水酸基またはハロゲン基であり；ｎが、２〜１００００である、式（Ｉ）で表される繰り返し単位からなるセルロース誘導体である。
【００７０】
式（Ｉ）において、Ｘ基は、アジド基、水酸基、またはハロゲン基であるが、好ましくは、アジド基または水酸基であり、より好ましくは、アジド基である。
【００７１】
式（Ｉ）において、アジド基の繰り返し単位当たりの置換度は、アジド基が末端アルキルとカップリングすることができれば特に限定されないが、例えば、０より大きく１以下であり、好ましくは、０．０１〜１であり、より好ましくは、０．５〜１であり、さらにより好ましくは、０．８〜１であり、最も好ましくは、０．９〜１である。
【００７２】
式（Ｉ）において、ハロゲン基の繰り返し単位当たりの置換度は、アジド基と末端アルキルとがカップリングすることができれば特に限定されないが、例えば、０〜１であり、好ましくは、０〜０．５であり、より好ましくは、０〜０．１である。
【００７３】
式（Ｉ）において、Ｘ基における、アジド基、水酸基、およびハロゲン基の割合は、アジド基と末端アルキルとがカップリングすることができれば特に限定されないが、例えば、アジド基の数を、水酸基の数とハロゲン基の数との和より多くすることができる。水酸基およびハロゲン基の割合は、使用目的に応じて適宜決定することができるが、例えば、水溶性を高めることを目的として、水酸基の数をハロゲン基の数より多くすることができる。
【００７４】
式（Ｉ）において、ｎは、本発明による機能性セルロース誘導体を合成することができれば特に限定されないが、例えば、２〜１００００であり、好ましくは、２〜５０００であり、より好ましくは、２〜１０００であり、さらに好ましくは、５〜５００であり、さらにより好ましくは、５０〜５００であり、特に好ましくは、１００〜５００であり、最も好ましくは、１００〜３００である。
【００７５】
本発明による６−アジド−６−デオキシセルロースの数平均分子量は、本発明による機能性セルロース誘導体を合成することができれば特に限定されず、６位の置換基や置換基の置換度によって異なるが、例えば、３７０〜１，９００，０００であり、好ましくは、３７０〜９４０，０００であり、より好ましくは、３７０〜１９０，０００であり、さらに好ましくは、９４０〜９４，０００であり、さらにより好ましくは、１，９００〜７５，０００であり、最も好ましくは、９，４００〜５６，０００である。
【００７６】
本発明による６−アジド−６−デオキシセルロースの重合度は、本発明による機能性セルロース誘導体を合成することができれば特に限定されないが、例えば、２〜１００００であり、好ましくは、２〜５０００であり、より好ましくは、２〜１０００であり、さらに好ましくは、５〜５００であり、さらにより好ましくは、５０〜５００であり、特に好ましくは、１００〜５００であり、最も好ましくは、１００〜３００である。
【００７７】
本発明による６−アジド−６−デオキシセルロースの好ましい態様は、Ｘ基が、繰り返し単位間で同一または異なって、アジド基、水酸基、またはハロゲン基であり；アジド基の繰り返し単位当たりの置換度が０より大きく１以下であり、残部は水酸基またはハロゲン基であり；ｎが、５〜５００である、式（Ｉ）で表される繰り返し単位からなるセルロース誘導体である。
【００７８】
本発明による６−アジド−６−デオキシセルロースは、（ｉｉ）工程（ｉ）で得られたセルロース誘導体（すなわち、本発明による６−ハロ−６−デオキシセルロース）のハロゲン基をアジド化する工程、により得ることができる。
【００７９】
工程（ｉｉ）の概要は、スキーム２に示す。
スキーム２
【化４】
2010001397.tif 000005
【００８０】
ここで、「アジド化する工程」は、公知の方法に従って行うことができる。例えば、本発明による６−ハロ−６−デオキシセルロースを溶媒に溶解し、得られた溶解液とアジ化ナトリウムを反応させることにより実施することができる。
【００８１】
アジ化ナトリウムの量は、本発明による６−ハロ−６−デオキシセルロースのハロゲン基の一部または全部をアジド化することができれば特に限定されないが、ハロゲン基が目的の置換度でアジド基に置換されるように適宜調整することができる。例えば、６−ハロゲン６−デオキシセルロース１ｇに対して、０．５〜５ｇ、好ましくは２〜３ｇで添加することができる。
【００８２】
反応時間は、本発明による６−ハロ−６−デオキシセルロースのハロゲン基の一部または全部をアジド化することができれば特に限定されず、ハロゲン基が目的の置換度でアジド基に置換されるように適宜調整することができる。例えば、０．５〜１７０時間であるが、好ましくは、２〜１００時間、より好ましくは４０〜６０時間である。
【００８３】
反応温度は、本発明による６−ハロ−６−デオキシセルロースのハロゲン基の一部または全部をアジド化することができれば特に限定されず、ハロゲン基が目的の置換度でアジド基に置換されるように適宜調整することができる。例えば、３０〜１４０℃であるが、好ましくは、５０〜１００℃、より好ましくは７０〜９０℃である。
【００８４】
本発明による６−アジド−６−デオキシセルロースの製造方法の好ましい態様は、
（ｉ−１）均質セルロース溶液とＣ１−４アルキル基またはＣ１−４アルコキシ基で置換されていてもよいトリフェニルホスフィンとを反応させる工程；
（ｉ−２）工程（ｉ−１）で得られた反応溶液と四ハロゲン化炭素とを反応させる工程；および
（ｉｉ）工程（ｉ−２）で得られたセルロース誘導体のハロゲン基をアジド化する工程
を含んでなる方法である。
【００８５】
［機能性セルロース誘導体］
本発明による機能性セルロース誘導体は、セルロースの６位の一部または全部に選択的に機能性分子が導入されたセルロース誘導体である。
【００８６】
本発明による機能性セルロース誘導体は、Ｘ基が、繰り返し単位間で同一または異なっていてもよく、基−Ｔ−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａ、水酸基、ハロゲン基、またはアジド基であり；基−Ｔ−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａの繰り返し単位当たりの置換度が、０より大きく１以下であり、残部は水酸基、ハロゲン基、またはアジド基であり；ｎが、２〜１００００である、式（Ｉ）で表される繰り返し単位からなるセルロース誘導体である。
【００８７】
式（Ｉ）において、Ｘ基は、繰り返し単位間で同一または異なっていてもよく、基−Ｔ−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａ、水酸基、ハロゲン基、またはアジド基であり、好ましくは、繰り返し単位間で同一または異なっていてもよく、基−Ｔ−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａまたは水酸基であり、より好ましくは、基−Ｔ−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａである。
【００８８】
式（Ｉ）において、基−Ｔ−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａの繰り返し単位当たりの置換度は、特に限定されないが、例えば、０より大きく１以下であり、好ましくは、０．０１〜１であり、より好ましくは、０．５〜１であり、さらにより好ましくは、０．８〜１であり、最も好ましくは、０．９〜１である。
【００８９】
式（Ｉ）において、ハロゲン基の繰り返し単位当たりの置換度は、特に限定されないが、例えば、０〜０．９であり、好ましくは、０〜０．５であり、より好ましくは、０〜０．１である。
【００９０】
式（Ｉ）において、アジド基の繰り返し単位当たりの置換度は、特に限定されないが、例えば、０〜０．９であり、好ましくは、０〜０．５であり、より好ましくは、０〜０．１である。
【００９１】
式（Ｉ）において、Ｘ基における、基−Ｔ−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａ、水酸基、ハロゲン基、およびアジド基の割合は、特に限定されないが、例えば、基−Ｔ−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａの数は、水酸基の数とハロゲン基の数とアジド基の数との和より多くすることができる。水酸基、ハロゲン基、およびアジド基の割合、使用目的に応じて適宜決定することができるが、例えば、水溶性を高めることを目的として、水酸基の数をハロゲン基の数とアジド基の数との和より多くすることができる。
【００９２】
式（Ｉ）において、ｎは、特に限定されないが、例えば、２〜１００００であり、好ましくは、２〜５０００であり、より好ましくは、２〜１０００であり、さらに好ましくは、５〜５００であり、さらにより好ましくは、５０〜５００であり、特に好ましくは、１００〜５００であり、最も好ましくは、１００〜３００である。
【００９３】
本発明による機能性セルロース誘導体の数平均分子量は、特に限定されないが、例えば、４８０〜１７，０００，０００であり、好ましくは、４８０〜８，２００，０００であり、より好ましくは、４８０〜１，７００，０００であり、さらに好ましくは、１，２００〜８２０，０００であり、さらにより好ましくは、２，４００〜６６０，０００であり、最も好ましくは、１２，０００〜５００，０００である。
【００９４】
本発明による機能性セルロース誘導体の重合度は、特に限定されないが、例えば、２〜１００００であり、好ましくは、２〜５０００であり、より好ましくは、２〜１０００であり、さらに好ましくは、５〜５００であり、さらにより好ましくは、５０〜５００であり、特に好ましくは、１００〜５００であり、最も好ましくは、１００〜３００である。
【００９５】
式（Ｉ）において、Ａ基は、セルロースに導入する機能性分子の残基である。
セルロースに導入する機能性分子は、目的に応じて適宜選択することができ、アジド基とアルキン基とのカップリング反応によりセルロースに導入することができれば特に限定されないが、例えば、糖またはその誘導体；ポルフィリン様大環状化合物；多環芳香族炭化水素またはその誘導体；フェロセンまたはその誘導体等が挙げられる。
【００９６】
糖としては、例えば、単糖、オリゴ糖、多糖、シアロオリゴ等が挙げられるが、好ましくは、オリゴ糖類である。
オリゴ糖と糖認識タンパク質（レクチン）との特異的な相互作用は、細胞接着やガン転移、さらには細胞に対するウィルス感染の初期過程に深く関与していることが知られている。これまでに、オリゴ糖を共有結合的に導入した人工物質群はガン転移やウィルス感染の抑制剤などとして広く研究・応用されている。特に高分子主鎖に多数のオリゴ糖鎖を共有結合させた「人工糖鎖高分子」は、非常に強くレクチンと相互作用することから、有望なバイオマテリアルとして注目を集めている。従って、機能性分子としてオリゴ糖鎖を導入したセルロース誘導体は、「人工糖鎖高分子」としての高いレクチン認識能に加え、セルロース主鎖由来の生分解性を併せ持つ新素材として期待される。
【００９７】
単糖としては、例えば、グルコース、ガラクトース、フルクトース、マンノース、リボース、アラビノース、キシロース等が挙げられる。
【００９８】
オリゴ糖としては、例えば、ラクトース、セロビオース、マルトース等の二糖、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン糖のシクロデキストリン、メチル化シクロデキストリン類等のシクロデキストリン誘導体等が挙げられる。
【００９９】
多糖としては、例えば、ヘパリン、ヘパラン硫酸、キチン、キトサン等が挙げられる。
【０１００】
シアロオリゴ糖としては、ＧＭ１、ＳＬｅｘ等が挙げられる。例えば、ＧＭ１が導入されたセルロース誘導体は、インフルエンザウィルスの吸着剤として利用することができる。また、ＳＬｅｘが導入されたセルロース誘導体は、抗炎症剤やガン転移抑制剤として利用することができる。
【０１０１】
糖の誘導体としては、例えば、Ｃ１−３０アシル基、硫酸基、リン酸基、ポリエチレングリコール基からなる群から選択される置換基で置換された糖が挙げられる。
【０１０２】
ポルフィリン様大環状化合物は、ポルフィリン様の大環状構造を有していれば特に限定されず、例えば、硫酸基、リン酸基、ポリエチレングリコール基、４級アミン基からなる群から選択される置換基で置換されていてもよいポルフィリン、フタロシアニン等が挙げられる。例えば、ポルフィリンをセルロースに導入すると、セルロースを鋳型にしてポルフィリンが層状に積層した構造が得ることができ、これを人工光合成システム開発として利用することができる。
【０１０３】
多環芳香族炭化水素としては、特に限定されないが、例えば、ピレン、アントラセン等が挙げられる。多環芳香族炭化水素の誘導体としては、例えば、硫酸基、リン酸基、ポリエチレングリコール基、４級アミン基からなる群から選択される置換基で置換された多環芳香族炭化水素等が挙げられる。例えば、ピレンが導入されたセルロース誘導体は、蛍光性高分子として利用することができる。
【０１０４】
フェロセンの誘導体は、フェロセン骨格を有する化合物であれば特に限定されないが、例えば、硫酸基、リン酸基、ポリエチレングリコール基、４級アミン基からなる群から選択される置換基で置換されたフェロセンが挙げられる。例えば、フェロセンが導入されたセルロース誘導体は、レドックス性高分子として利用することができる。
【０１０５】
本発明による機能性セルロース誘導体において、機能性分子は、スペーサー基を介してセルロースに導入することができる。スペーサー基は、機能性分子をセルロースに導入することができれば化学構造は特に限定されないが、例えば、基−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−で表すことができる。
【０１０６】
式（Ｉ）において、Ｚ１は、好ましくは、アミド基、酸素原子、硫黄原子および単結合からなる群から選択される。
【０１０７】
式（Ｉ）において、Ｚ２は、好ましくは、アミド基、酸素原子、または硫黄原子である。
【０１０８】
式（Ｉ）において、Ｒは、好ましくは、フェニル基または単結合である。
【０１０９】
式（Ｉ）において、ｍは、好ましくは、０〜６の整数である。
【０１１０】
本発明において、スペーサー基の具体的な例としては、以下の構造が挙げられる。
【化５】
2010001397.tif 000006
（ここで、ｍは０〜６である。）
【０１１１】
式（Ｉ）において、Ｔが表すトリアゾールは、１，２，３−トリアゾールであり、例えば、式（ＩＩＩ）で表すことができる。
【化６】
2010001397.tif 000007
【０１１２】
本発明による機能性セルロース誘導体の好ましい態様は、Ｘ基が、繰り返し単位間で同一または異なっていてもよく、基−Ｔ−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａ（ここで、Ｔがトリアゾール基の残基であり、Ｚ１が、アミド基、酸素原子、硫黄原子、または単結合であり；Ｚ２が、アミド基、酸素原子、または硫黄原子であり；Ｒが、フェニル基または単結合であり；Ａが、単糖、オリゴ糖、多糖、シアロオリゴ糖からなる群から選択される糖の残基であり；ｍが０〜６の整数である）、水酸基、ハロゲン基、またはアジド基であり；基−Ｔ−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａの繰り返し単位当たりの置換度が、０より大きく１以下であり、残部は水酸基、ハロゲン基、またはアジド基であり；ｎが、５〜５００である、式（Ｉ）で表される繰り返し単位からなるセルロース誘導体である。
【０１１３】
本発明による機能性セルロース誘導体は、（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）で得られたセルロース誘導体（すなわち、本発明による６−アジド−６−デオキシセルロース）とＨＣ≡Ｃ−Ｑ［ここで、Ｑは、基−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａを表す（ここで、Ｚ１、Ｚ２、Ｒ、Ａおよびｍは上記で定義された内容と同義である）］とを反応させる工程、を含んでなる方法により製造することができる。
【０１１４】
工程（ｉｉｉ）の概要は、スキーム３に示す。
スキーム３
【化７】
2010001397.tif 000008
（Ｚ１、Ｚ２、Ｒ、Ａおよびｍは上記で定義された内容と同義である）
【０１１５】
ここで「反応させる」とは、カップリング反応を行うことを意味する。
【０１１６】
本願明細書において、「カップリング反応」とは、末端アルキンを有する分子とアジド基を有する分子との、Ｃｕ＋存在下での環化付加反応を意味する（L.V.Lee, M.L.Mitchel, S-J.Huang, V.V.Fokin, K.B.Sharpless, and C.-H.Wong, J.Am.Chem.Soc., 125, 9588(2003)、C.W.Tornoe, C.Christensen, and M.Meldal, J.Org, Chem., 67, 3057(2002)）。
【０１１７】
この反応は、（１）いかなる共存官能基の影響も受けずに非常に化学選択的に進行する。また、（２）副反応なく定量的に進行する。さらに、（３）ＤＭＳＯ等の極性有機溶媒中でも進行する。
【０１１８】
従って、この反応を利用することにより、極めて容易にかつ効率的に、セルロースの６位に選択的に機能性分子を導入することができる。また、様々な構造を有する分子（例えば、親水性/疎水性・イオン性/非イオン性等）に対して良溶媒である極性有機溶媒を使用することができることから、セルロースに導入する機能性分子に制限がないことが予想できる。さらに、実施例によれば、嵩高いラクトースのような分子を導入することができることから、導入する機能性分子のサイズにたいする制限もないことが容易に推測できる。
【０１１９】
本発明において実施される「カップリング反応」は、公知の方法に従って行うことができる（M.C.Bryan, F.Fazio, H.-K.Lee, C.-Y.Huang, A.Chang, M.D.Best, D.A.Calarese, O.Blixt, J.C.Paulson, D.Burton, L.A.Wilson, and C.-H.Wong, J.Am.Chem.Soc., 126, 8640(2004)、B.Helms, J.L.Mynar, C.J.Hawker, and J.M.Frechet, J.Am.Chem.Soc., 126, 15020(2004)、J.A.Opsteen and J.C.M.van Hest, Chem. Commun., 35, 57(2005)）。当業者であれば、好適な反応条件を適宜決定することができる。
【０１２０】
ＨＣ≡Ｃ−Ｑで表される化合物は、セルロースに導入する機能性分子と、スペーサー基がそれぞれ決定されれば、公知の合成方法や三重結合の導入方法に従って、容易に合成することができる。
【０１２１】
本発明による機能性セルロース誘導体の製造方法の好ましい態様は、
（ｉ−１）均質セルロース溶液とＣ１−４アルキル基またはＣ１−４アルコキシ基で置換されていてもよいトリフェニルホスフィンとを反応させる工程；
（ｉ−２）工程（ｉ−１）で得られた反応溶液と四ハロゲン化炭素とを反応させる工程； 
（ｉｉ）工程（ｉ−２）で得られたセルロース誘導体のハロゲン基をアジド化する工程；および
（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）で得られたセルロース誘導体のハロゲン基とＨＣ≡Ｃ−Ｑ［ここで、Ｑは、基−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａを表す（ここで、Ｚ１、Ｚ２、Ｒ、Ａおよびｍは上記で定義された内容と同義である）］とを反応させる工程
を含んでなる方法である。
【０１２２】
本発明によれば、本発明による６−アジド−６−デオキシセルロースと末端アルキンを有する機能性分子とを反応させることを含んでなる、セルロースに機能性分子を導入する方法が提供される。
「末端アルキンを有する機能性分子」は、公知の方法に従って、目的の機能性分子を、場合によっては、スペーサー基を介して、末端アルキン修飾することにより作製することができる。
ここで「末端アルキンを有する機能性分子」は、末端アルキンを有する機能性分子であって、アジド基を有する化合物とカップリング反応を起こすことができれば特に限定されないが、例えば、ＨＣ≡Ｃ−Ｑ［ここで、Ｑは、基−（ＣＨ２）ｍ−Ｚ１―Ｒ―Ｚ２−Ａを表す（ここで、Ｚ１、Ｚ２、Ｒ、Ａおよびｍは上記で定義された内容と同義である）］である。例えば、１−プロパルギル−グリコシド、プロパルギルアミドフェロセン等が挙げられ、好ましくは、１−プロパルギル−グリコシドである。
【実施例】
【０１２３】
以下、実施例を示してこの出願の発明をさらに詳細かつ具体的に説明するが、この出願の発明は以下の例によって限定されるものではない。
【０１２４】
実施例１：６−アジド−６−デオキシセルロースの製造
（１）６−ブロモ−６−デオキシセルロースの製造
セルロース（ＦＭＣ  ＢｉｏＰｏｌｙｍｅｒ社製、商品名Ａｖｉｃｅｌ、重合度２８０程度）２．０５ｇを、窒素雰囲気下、塩化リチウム存在下で、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）１５０ｍｌ中で８０℃にて加熱攪拌し、均一溶解させた。溶液の温度が室温程度になるまで放冷したのち、反応溶液に、ＤＭＡｃ４０ｍｌに溶解させたトリフェニルホスフィン１２．２ｇを加え、室温にて４時間磁気攪拌した。さらにＤＭＡｃ１０ｍｌに溶解させた四臭化炭素１０．５ｇを加えた後、６０℃にて２４時間磁気攪拌した。反応溶液に水を加えて再沈殿を行い、遠心分離によって沈殿物を回収したのち、沈殿をメタノールで洗浄することでブロモ化セルロース（６−ブロモ−６−デオキシセルロース：Ｃｅｌ−Ｂｒ）を得た。
１３Ｃ  ＮＭＲスペクトル（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６，６０℃）：１０１．８２，７９．８４，７３．６０，７３．３８，７２．７８，４４．２４
【０１２５】
１３Ｃ  ＮＭＲスペクトル測定の結果、多糖の６位水酸基（−ＣＨ２−ＯＨ）に該当するピークが消失し、ブロモメチル基（−ＣＨ２−Ｂｒ）由来のピークが新たに観測されたことから、セルロースの６位水酸基が全てブロモ化されたことが示された。また、６位炭素以外のセルロース炭素ピークに、ブロモ化による明確な化学シフト値の変化は認められなかった。
【０１２６】
以上の結果から、水酸基のブロモ化が６位特異的に、置換度が１で進行したことが示された。
【０１２７】
（２）６−アジド−６−デオキシセルロースの製造
実施例１（１）で得られた６−ブロモ−６−デオキシセルロース２ｇをＤＭＡｃ１５０ｍｌに溶解させ、アジ化ナトリウム５．０５ｇとともに８５℃にて磁気攪拌することでブロモ基からアジド基への変換を行った。ＤＭＡｃを溶媒として反応を進行させると、反応の進行に伴い生成物の沈殿が生じた。これは一部の６位がアジド化されたセルロース誘導体がＤＭＡｃに難溶であるためと考えられる。そこで、反応溶液にジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を適時添加することにより、反応溶液を均一に保ったままアジド化を完遂させた。４２時間の加熱攪拌が終了した後、反応溶液を大量の水に加えて再沈殿を行い、その後遠心分離を行った。得られた沈殿をメタノールで洗浄することによりアジド化セルロース（６−アジド−６−デオキシセルロース：Ｃｅｌ−Ｎ３）を得た。
ＩＲスペクトル（ＫＢｒ、ｃｍ−１）：２１０１ 
１３Ｃ  ＮＭＲスペクトル（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６，６０℃）：１０１．７６，７９．００，７３．６２，７２．６９，７２．６３，５０．６６
【０１２８】
赤外吸収（ＩＲ）スペクトル測定の結果、２１００ｃｍ−１付近にアジド基由来の吸収が確認でき、セルロースへのアジド基の導入が確認された（図１）。
【０１２９】
また、１３Ｃ  ＮＭＲスペクトル測定の結果、多糖の６位水酸基（−ＣＨ２−ＯＨ）やブロモメチル基（−ＣＨ２−Ｂｒ）由来のピークは全く観測されない一方で、新たにアジドメチル基（−ＣＨ２−Ｎ３）のピークの出現が観測されたことから、セルロースの６位水酸基が全てアジド化されたことが示された（図２）。また、６位炭素以外のセルロース炭素ピークに化学シフト値の変化は認められなかった（図２）。
【０１３０】
以上の結果から、ブロモ基のアジド化が６位特異的に、置換度が１で進行したことが示された。また、得られたアジド化セルロースの１３Ｃ  ＮＭＲは非常に単純で、主要なピーク（図２の黒丸）は６本しか観測されなかった。このことは、６位水酸基のみが位置特異的にアジド化されたセルロース誘導体が得られたことを示している。
【０１３１】
実施例２：ラクトース導入セルロースの製造の製造
（１）末端アルキンを有するラクトース誘導体の合成
セルロースに導入するラクトース誘導体として、末端アルキンを有するラクトース誘導体の合成を行った。
【０１３２】
ラクトースを出発原料として、ピリジン中無水酢酸を作用させることで水酸基のアセチル化を行った。次いで臭化水素を作用させることで還元末端のブロモ化を行ってラクトシルブロミドを得た。得られたラクトシルブロミドをＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）中、７０℃でアジ化ナトリウムと処理することでブロモ基からアジド基への変換を行い、次いでテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中、パラジウムカーボン存在下で水素と接触させることにより、アジド基からアミノ基への変換を行った。得られたアミノ化ラクトースを４−プロパルギルオキシ安息香酸クロライドとアミドカップリングさせ、その後アセチル基を脱保護することによりｐ−（２’’−プロパルギルオキシ）−フェニルカルボニルアミド−β−ラクトシドを合成した。
【化８】
2010001397.tif 000009
【０１３３】
（２）ラクトースのセルロースへの導入
実施例１で得られた６−アジド−６−デオキシセルロース（２０ｍｇ）をサンプル瓶に入れ、そこにＤＭＳＯ（２００ｍｌ）を加えた後、６０℃にて一晩インキュベーションして６−アジド−６−デオキシセルロースを完全溶解させた。この反応溶液に実施例２（１）で得られたｐ−（２’’−プロパルギルオキシ）−フェニルカルボニルアミド−β−ラクトシド（２００ｍｇ）、ＣｕＢｒ２（２ｍｇ）、アスコルビン酸（６ｍｇ）およびプロピルアミン（１０ｍｌ）を加え、室温にて一晩静置した。
【化９】
2010001397.tif 000010
反応終了後、反応溶液に水を加えて希釈し、その後透析（ＭＷＣＯ８０００、水）を行うことにより精製を行った。得られた水溶液を凍結乾燥することにより、淡黄色粉末としてラクトース導入セルロースを得た（収率４９％）。
ＩＲスペクトル（ＡＴＲ、ｃｍ−１）：３１０２
１３Ｃ  ＮＭＲスペクトル（３００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６，６０℃）：１６６．０８，１６０．４５，１４２．０４，１２９．２８，１２９．１７，１２６．４８，１１４．１８，１１４．０８，１０３．５５，８０．４７，８０．０５，７６．４６，７５．６３，７５．３８，７３．１５，７１．６４，７０．５５，６８．０７，６０．５０，６０．３６
【０１３４】
ＩＲスペクトル測定の結果、２１００ｃｍ−１付近のアジド基由来の吸収が消失しており、セルロースへのアジド基の導入が確認できた（図３）。
【０１３５】
また、１３Ｃ  ＮＭＲスペクトル測定の結果、アジドメチル基（−ＣＨ２−Ｎ３）由来のピークが全く観測されない一方で、１，４−トリアゾール基に由来するピークの出現が観測された（図４）。また、ラクトース導入セルロースの１３Ｃ  ＮＭＲスペクトルは、原料である６−アジド−６−デオキシセルロースとｐ−（２’’−プロパルギルオキシ）−フェニルカルボニルアミド−β−ラクトシドの１３Ｃ  ＮＭＲスペクトルの重ね合わせと一致し、全ピークが容易に帰属可能であり、またそれ以外の帰属不可能なピークは全く確認されなかった。
【０１３６】
以上の結果から、セルロースの全ての６位に１，４−トリアゾールを介してラクトースが導入されたラクトース導入セルロース（置換度１）が合成されたことが確認できた。
【０１３７】
実施例３：蛍光滴定法によるラクトース導入セルロースとレクチンとの結合能評価
実施例２で得られたラクトース導入セルロースにラクトース由来の機能が付与されたことを確認するため、蛍光標識レクチンを用いた蛍光滴定法（T. Hasegawa et al., Chem. Commun., 2004, 382-383）により、ラクトース導入セルロースのレクチン認識能を評価した。
【０１３８】
ラクトース認識レクチンであるＲＣＡ１２０（ＶＥＣＴＯＲ  ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＩＥＳ社製）を蛍光性色素であるフルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ）で標識し（ＦＩＴＣ−ＲＣＡ１２０）、トリスバッファー（ｐＨ７．２，［ＣａＣｌ２］および［ＭｎＣｌ２］＝１００ｍＭ）に溶解した。これに実施例２で得られたラクトース導入セルロースを添加したところ、ＦＩＴＣ−ＲＣＡ１２０由来の蛍光強度の減少が見られ、両者の相互作用を確認できた（図５（ａ））。添加したラクトース導入セルロースの濃度に対するＦＩＴＣ−ＲＣＡ１２０の蛍光強度をプロットし、そのカーブフィッティングより結合の強さを算出したところ、その解離定数（Ｋｄ）は１．４６×１０−７Ｍとなり、両者が非常に強く相互作用していることが明らかとなった（図５（ｂ））。
【０１３９】
同様の実験をマンノース認識レクチンであるＣｏｎＡを用いて行ったところ、ＦＩＴＣ−ＣｏｎＡの蛍光強度はラクトース導入セルロース添加による減少が認められなかった（図５（ｂ））。
【０１４０】
以上の結果から、ラクトースの導入により、実施例２で得られたセルロース誘導体は特異的なレクチン認識能が付与されたことが示された。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】図１は、６−アジド−６−デオキシセルロースのＩＲスペクトル（ＡＴＲ測定）の結果を示した図である。
【図２】図２は、６−アジド−６−デオキシセルロースの１３Ｃ  ＮＭＲスペクトルの結果を示した図である。
【図３】図３は、ラクトース導入セルロースのＩＲスペクトル（ＡＴＲ測定）の結果を示した図である。
【図４】図４は、ラクトース導入セルロースの１３Ｃ  ＮＭＲスペクトルの結果を示した図である。
【図５】図５は、蛍光滴定法によるラクトース導入セルロースとレクチンとの結合能評価の結果を示した図である。（ａ）ラクトース導入セルロースの添加によるＦＩＴＣ−ＲＣＡ１２０の蛍光スペクトル変化。（ｂ）そのラクトース導入セルロース濃度に対する依存性。
【図１】
2010001397.tif 000012
【図２】
2010001397.tif 000013
【図３】
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【図４】
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【図５】
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