(57)【要約】本発明は、主要構成単位が一般式(2)で表されるN-チオカルバモイル化キトサン誘導体と一般式(5)で表されるアシルハライド若しくは一般式(5’)で表される酸無水物を反応させることを特徴とする、主要構成単位が一般式(3)で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体の製造法：【化１】2013118767.tif 000032(式中、Ｒ１は置換基を有していてもよいアリール基を示す。Ｒ２ａはアシル基を示す。Ｒ２は水素原子又はＲ２ａで表されるアシル基を示す。Ｘはハロゲン原子を示す。)を提供する。
2013118767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主要構成単位が一般式(2)で表されるN-チオカルバモイル化キトサン誘導体と一般式(5)で表されるアシルハライド若しくは一般式(5’)で表される酸無水物を反応させることを特徴とする、主要構成単位が一般式(3)で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体の製造法：
【化１】
2013118767.tif 000027
(式中、Ｒ１は置換基を有していてもよいアリール基を示す。Ｒ２ａはアシル基を示す。Ｒ２は水素原子又はＲ２ａで表されるアシル基を示す。Ｘはハロゲン原子を示す。)
【請求項２】
主要構成単位が一般式（1）で表されるキトサンと一般式(4)で表されるアリールイソチオシアネートを反応させて、主要構成単位が一般式(2)で表されるN-チオカルバモイル化キトサン誘導体を得る工程、主要構成単位が一般式(2)で表されるN-チオカルバモイル化キトサン誘導体と一般式(5)で表されるアシルハライド若しくは一般式(5’)で表される酸無水物を反応させて主要構成単位が一般式(3)で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体を得る工程を含むことを特徴とする、キトサンイソチオシアネート誘導体の製造法：
【化２】
2013118767.tif 000028
(式中、Ｒ１は置換基を有していてもよいアリール基を示す。Ｒ２ａはアシル基を示す。Ｒ２は水素原子又はＲ２ａで表されるアシル基を示す。Ｘはハロゲン原子を示す。)
【請求項３】
主要構成単位が一般式(2)で表されるN-チオカルバモイル化キトサン誘導体と一般式(5)で表されるアシルハライド若しくは一般式(5’)で表される酸無水物を塩基性触媒の存在下に反応させる、請求項１又は２に記載の製造法。
【請求項４】
キトサンイソチオシアネート誘導体が一般式（6）で表される、請求項１〜３のいずれかに記載の製造法。：
【化３】
2013118767.tif 000029
［式中、Ｒ２は、同一でも異なっていてもよく、水素原子又はアシル基を示す。０≦ａ≦０．７、０．３≦ｂ≦１。上記の２つの構成単位の順序は問わない。］
【請求項５】
主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体：
【化４】
2013118767.tif 000030
［式中、Ｒ２は、同一でも異なっていてもよく、水素原子又はアシル基を示す。］
【請求項６】
一般式（6）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体：
【化５】
2013118767.tif 000031
［式中、Ｒ２は、同一でも異なっていてもよく、水素原子又はアシル基を示す。０≦ａ≦０．７、０．３≦ｂ≦１。上記の２つの構成単位の順序は問わない。］
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エビ・カニの外骨格の主要成分の一つであるキトサンから、機能性キトサン誘導体を簡便に合成する方法、およびその合成法の中核をなす反応中間体、特にキトサンイソチオシアネート誘導体に関する。
【背景技術】
【０００２】
キトサンは、昆虫、甲殻類（エビ、カニ）の外骨格、甲皮や軟体動物、節足動物の骨格を構成する主要多糖であるキチンを化学処理（脱アセチル化反応）して得られる多糖であり、重要なバイオマス資源の一つである。キトサン、およびキトサンを化学修飾して得られるキトサン誘導体は、現在、医薬材料分野（生体吸収性縫合糸、創傷被覆材、薬物除放性担体など）、化粧品分野（化粧品基材、保湿剤、ガーゼ・絆創膏の基材など）、食品分野（健康食品素材、タンパク質回収材など）、農林水産分野（飼料用添加剤、土壌改良剤など）、工業分野（抗菌・脱臭用剤、タンパク質回収材、金属イオンの除去・回収剤など）、その他の分野（クロマトグラフィー充填剤、酵素・微生物固定化担体、バイオリアクター用担体など）などの幅広い分野で利用されているものの、バイオマス利用促進の観点から、キトサン、およびキトサン誘導体のさらなる利用拡大が望まれている。【０００３】
キトサンは、その構成単位である無水グルコサミンユニット中のC-2位にアミノ基、C-3、C-6位に水酸基の2種類の反応サイトとなる官能基を有している。そのため、異なる機能性基をアミノ基と水酸基に個別に、位置選択的に導入したキトサン誘導体（位置選択的置換キトサン誘導体）は、(1)  導入された官能基の機能性の発現が期待できる、(2) 導入された機能性基の整然とした配置が期待できる、などの観点からキトサンの利用拡大に向けた方策の一つとして重要である。そのような位置選択的置換キトサン誘導体の製造には、アミノ基と水酸基の両官能基の共存下でどちらかの官能基のみを選択的に反応させることが必要である。そのような反応として、キトサンのアミノ基とアルデヒド化合物の反応などが知られている（特許文献1）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2002-226503号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
キトサンのアミノ基とアルデヒド化合物の反応では、機能性基を有したアルデヒド化合物を用いて機能性基が導入されるが、そのようなアルデヒド化合物の入手性が限られるなどの課題があった。【０００６】
本発明は、変換可能な官能基を導入したキトサン誘導体とその製造法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、キトサンのアミノ基を効率的にイソチオシアネートに変換したキトサンイソチオシアネート誘導体を調製し、次いで、イソチオシアネートとアミノ化合物の選択的反応を利用して、キトサンイソチオシアネート誘導体と機能性基を有したアミノ化合物を反応させて位置選択的置換キトサン誘導体を製造することにより、豊富な機能性基を有したアミノ化合物が利用可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。【０００８】
本発明は、以下のキトサンイソチオシアネート誘導体及びその製造法を提供するものである。
項１．  主要構成単位が一般式(2)で表されるN-チオカルバモイル化キトサン誘導体と一般式(5)で表されるアシルハライド若しくは一般式(5’)で表される酸無水物を反応させることを特徴とする、主要構成単位が一般式(3)で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体の製造法：【０００９】
【化１】
2013118767.tif 000003
(式中、Ｒ１は置換基を有していてもよいアリール基を示す。Ｒ２ａはアシル基を示す。Ｒ２は水素原子又はＲ２ａで表されるアシル基を示す。Ｘはハロゲン原子を示す。)
項２．  主要構成単位が一般式（1）で表されるキトサンと一般式(4)で表されるアリールイソチオシアネートを反応させて、主要構成単位が一般式(2)で表されるN-チオカルバモイル化キトサン誘導体を得る工程、主要構成単位が一般式(2)で表されるN-チオカルバモイル化キトサン誘導体と一般式(5)で表されるアシルハライド若しくは一般式(5’)で表される酸無水物を反応させて主要構成単位が一般式(3)で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体を得る工程を含むことを特徴とする、キトサンイソチオシアネート誘導体の製造法：【００１０】
【化２】
2013118767.tif 000004
(式中、Ｒ１は置換基を有していてもよいアリール基を示す。Ｒ２ａはアシル基を示す。Ｒ２は水素原子又はＲ２ａで表されるアシル基を示す。Ｘはハロゲン原子を示す。)
項３．  主要構成単位が一般式(2)で表されるN-チオカルバモイル化キトサン誘導体と一般式(5)で表されるアシルハライド若しくは一般式(5’)で表される酸無水物を塩基性触媒の存在下に反応させる、項１又は２に記載の製造法。
項４．  キトサンイソチオシアネート誘導体が一般式（6）で表される、項１〜３のいずれかに記載の製造法。：【００１１】
【化３】
2013118767.tif 000005
［式中、Ｒ２は、同一でも異なっていてもよく、水素原子又はアシル基を示す。０≦ａ≦０．７、０．３≦ｂ≦１。上記の２つの構成単位の順序は問わない。］
項５．  主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体：【００１２】
【化４】
2013118767.tif 000006
［式中、Ｒ２は、同一でも異なっていてもよく、水素原子又はアシル基を示す。］
項６．  一般式（6）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体：【００１３】
【化５】
2013118767.tif 000007
［式中、Ｒ２は、同一でも異なっていてもよく、水素原子又はアシル基を示す。０≦ａ≦０．７、０．３≦ｂ≦１。上記の２つの構成単位の順序は問わない。］
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下の優れた効果が奏される。
(1)  2段階の反応からキトサンイソチオシナネート誘導体の合成法を確立した。本発明の合成法は、イソチオシアネート化合物の新規な合成法であり、予期しえない結果であった。イソチオシアネート化のための一般的な試薬チオホスゲン（有毒である）を全く使用しない点は、特筆すべき点である。
(2)  得られたキトサンイソチオシアネート誘導体は、種々のアミン化合物と選択的に反応することが可能であり、キトサンのC-2位のアミノ基に種々の官能基を導入することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】化合物B〜GのFT-IRスペクトル。図１中、BからGの矢印は、イソチオシアネート基の吸収ピークを示す。
【図２】化合物A 、B、D〜Gの1H-NMRスペクトル
【図３】実施例９で得られた化合物B’のFT-IRスペクトル
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書において、「キトサン」は、グルコサミン残基を主要な構成単位とする化合物を意味し、グルコサミン残基を２以上含むもの(キトオリゴ糖)は本発明の「キトサン」またはその誘導体に該当する。同様に、キトサンイソチオシアネート誘導体は、一般式（３）で表される主要構成単位を有し、N-チオカルバモイル化キトサン誘導体は、一般式（２）で表される主要構成単位を有する。
【００１７】
キトサンは、グルコサミン残基のみからなっていてもよく、グルコサミン残基の他にN−アセチルグルコサミン残基を有していてもよい。ただし、キトサンにおけるグルコサミン残基は、全構成単位の３０％以上、好ましくは３５％以上、４０％以上、５５％以上、６０％以上、６５％以上、７０％以上であり、上限は、１００％、９５％、９０％、８５％、８０％、７５％などである。上限は、イソチオシアネート基をできるだけ多く導入するために１００％が好ましい。
【００１８】
キトサンに含まれるグルコサミン残基のアミノ基（ＮＨ２）が、チオウレイド型構造（ＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨＲ１）、さらにイソチオシアネート基（Ｎ＝Ｃ＝Ｓ）に変換される。N-チオカルバモイル化キトサン誘導体は、全てのアミノ基が反応してチオウレイド型構造（ＮＨＣ（＝Ｓ）ＮＨＲ１）に変換されれば、アミノ基を含まないが、一部のグルコサミン残基由来のアミノ基が残っていてもよい。アミノ基が残存した場合、N-チオカルバモイル化キトサン誘導体のグルコサミン残基は、キトサンイソチオシアネート誘導体では、例えば、N-アシル化グルコサミン残基、N-ジアシル化グルコサミン残基、または、グルコサミン残基のアミノ基と一般式(３)の構成単位のイソチオシアネート基が反応した架橋構造を取っても構わない。
【００１９】
架橋構造の一例を以下に示す。
【００２０】
【化６】
2013118767.tif 000008
(式中、Ｒ2は、前記に定義されるとおりである。)
本発明の製造法で原料として用いられるキトサンは、例えば以下の一般式（９）で示される。
【００２１】
【化７】
2013118767.tif 000009
［式中、０≦ａ≦０．７、０．３≦ｂ≦１。］
ａとｂは、０≦ａ≦０．７、０．３≦ｂ≦１、好ましくは０≦ａ≦０．５、０．５≦ｂ≦１、より好ましくは０≦ａ≦０．３、０．７≦ｂ≦１、さらに好ましくは０≦ａ≦０．２、０．８≦ｂ≦１、特に好ましくは０≦ａ≦０．１、０．９≦ｂ≦１である。
【００２２】
本発明は、主要構成単位が一般式(2)で表されるN-チオカルバモイル化キトサン誘導体と一般式(5)で表されるアシルハライド若しくは一般式(5’)で表される酸無水物を反応させることを特徴とする、主要構成単位が一般式(3)で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体の製造法、主要構成単位が一般式（1）で表されるキトサンと一般式(4)で表されるアリールイソチオシアネートを反応させて、主要構成単位が一般式(2)で表されるN-チオカルバモイル化キトサン誘導体を得る工程、主要構成単位が一般式(2)で表されるN-チオカルバモイル化キトサン誘導体と一般式(5)で表されるアシルハライド若しくは一般式(5’)で表される酸無水物を反応させて主要構成単位が一般式(3)で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体を得る工程を含むことを特徴とする、キトサンイソチオシアネート誘導体の製造法、および主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体に関する。
【００２３】
【化８】
2013118767.tif 000010
(式中、Ｒ１，Ｒ２は、前記に定義されるとおりである。)
本発明のキトサンイソチオシアネート誘導体の具体例は一般式（６）で表され、N-チオカルバモイル化キトサン誘導体は、一般式（７）で表される。
【００２４】
【化９】
2013118767.tif 000011
［式中、Ｒ２は、同一でも異なっていてもよく、水素原子又はアシル基を示す。０≦ａ≦０．７、０．３≦ｂ≦１。上記の２つの構成単位の順序は問わない。］
【００２５】
【化１０】
2013118767.tif 000012
(式中、Ｒ１は前記に定義されるとおりである。０≦ａ≦０．７、０．３≦ｂ１＋ｂ２≦１。上記の３つの構成単位の順序は問わない。)
【００２６】
ここで、ａとｂ１，ｂ２は、原料となるキトサンの脱アセチル化度、および一般式（４）で表されるアリールイソチオシアナートの反応率などに依存するが、ａとｂ１，ｂ２は、０≦ａ≦０．７、０．３≦ｂ１＋ｂ２≦１、好ましくは０≦ａ≦０．５、０．５≦ｂ１＋ｂ２≦１、より好ましくは０≦ａ≦０．３、０．７≦ｂ１＋ｂ２≦１、さらに好ましくは０≦ａ≦０．２、０．８≦ｂ１＋ｂ２≦１、特に好ましくは０≦ａ≦０．１、０．９≦ｂ１＋ｂ２≦１である。
【００２７】
また、ｂ１とｂ２は、０≦ｂ１≦０．７、０．３≦ｂ２≦１、好ましくは０≦ｂ１≦０．５、０．５≦ｂ２≦１、より好ましくは０≦ｂ１≦０．３、０．７≦ｂ２≦１、さらに好ましくは０≦ｂ１≦０．２、０．８≦ｂ２≦１、特に好ましくは０≦ｂ１≦０．１、０．９≦ｂ２≦１である。
【００２８】
本発明では、キトサンから主要構成単位が一般式(2)の化合物を経由して主要構成単位が一般式(3)の化合物を製造する。
【００２９】
本発明の製造法では、以下の第1工程及び第2工程により、主要構成単位が一般式(3)の目的化合物を得ることができる
(第１工程)
【００３０】
【化１１】
2013118767.tif 000013
(式中、Ｒ１は前記に定義されるとおりである。)
【００３１】
反応は、１モルの構成単位（１）に対し、一般式（４）の化合物を０．５モルから過剰量、好ましくは１モルから過剰量を反応させて構成単位（２）を含む化合物を得る。反応温度は、２０〜８０℃程度、反応時間は３０分〜４８時間程度である。一般式(４)の化合物とグルコサミン或いはN−アセチルグルコサミン残基の水酸基との反応性はあまり高くないので、一般式(４)の化合物を過剰量加えた場合でも、水酸基は基本的に未反応のまま残すことができる。反応は、キトサンが溶解する溶媒（例えば、1から100％の範囲の酢酸水溶液、より好ましくは、1から10％の範囲の酢酸水溶液）および［一般式（4）で表される化合物が溶解する溶媒（例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、iso-プロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトンなど、より好ましくは、メチルアルコール、エチルアルコール）の混合溶媒中で、反応させるのが好ましい。
(第２工程)
【００３２】
【化１２】
2013118767.tif 000014
［式中、Ｒ１、Ｒ2、Ｒ2a、Ｘは前記に定義されるとおりである。］
【００３３】
反応は、１モルの構成単位（２）に対し、一般式（５）で表されるアシルハライド若しくは一般式(5’)で表される酸無水物を０．５モルから過剰量、好ましくは１モルから過剰量反応させて構成単位（３）を含む化合物を得る。反応温度は、−２０〜１００℃程度、反応時間は３０分〜２４時間程度である。一般式(５)で表されるアシルハライド若しくは一般式(5’)で表される酸無水物を過剰に用いた場合、グルコサミン或いはN−アセチルグルコサミン残基の水酸基がアシル化される。構成単位（３）のイソチオシアネート基は水酸基との反応性が低いので、グルコサミン或いはN−アセチルグルコサミン残基の水酸基が残っていても、構成単位（３）を含むキトサンイソチオシアネート誘導体を単離することができる。
【００３４】
本発明の第２工程では、主要構成単位が一般式（2）で表されるN−チオカルバモイル化キトサン誘導体を、一般式（5）で表される酸ハライド若しくは一般式(5’)で表される酸無水物と、生成物である主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体が溶解する溶媒中、塩基性触媒下で反応させて、主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体を製造する。一般に、アルコールは、酸ハライド若しくは酸無水物と、塩基性触媒下でエステルを形成することは広く知られている。（下記反応式（Ａ）、（Ｂ））
【００３５】
【化１３】
2013118767.tif 000015
（ＲＡ、ＲＢは、各々メチル、エチル、プロピル、ブチル等のアルキル基またはアリール基を示す。ＸはＣｌ、Ｂｒなどの脱離基を示す）
そのため、主要構成単位が一般式（2）で表されるN−チオカルバモイル化キトサン誘導体と一般式（5）で表される酸ハライド若しくは一般式(5’)で表される酸無水物の塩基性触媒下で反応では、予想生成物は、主要構成単位が一般式（12）で表されるO-アシル-N−チオカルバモイル化キトサン誘導体である。
【００３６】
【化１４】
2013118767.tif 000016
［式中、Ｒ1は置換基を有していてもよいアリール基を、Ｒ2は、水素原子又はＲ２ａで表されるアシル基を示す。］
【００３７】
しかしながら、本発明では、主要構成単位が一般式（2）で表されるN−チオカルバモイル化キトサン誘導体と一般式（5）で表される酸ハライド若しくは一般式(5’)で表される酸無水物の塩基性触媒下の反応において、N−チオカルバモイル基が分解してイソチオシアネート基が生成することを見出し、主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体の製造法の開発に至った。
【００３８】
また、この反応において、主要構成単位が一般式（2）で表されるN−チオカルバモイル化キトサン誘導体の置換基（R1）が置換基を有していてもよいアリール基であることが必須である。
【００３９】
本発明では、主要構成単位が一般式（2）で表されるN−チオカルバモイル化キトサン誘導体から主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体に直接、一段階の反応で変換する連続型製造法が好ましい。
【００４０】
本発明の製造法の第２工程における反応温度と反応時間は、当然のことながら、相補的な関係にあり、反応温度が低い場合長い反応時間を必要とするし、反応温度が高い場合比較的短時間ですむので、望まれる主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体の生成状況（言い換えれば、望まれるN−チオカルバモイル基の分解率に合わせて、適宜選択されればよい。反応温度は、例えば40〜150℃の範囲が好ましく、反応温度70〜120℃がより好ましい。例えば、反応温度80℃の場合、反応時間は12時間以上の時間が望ましい。
【００４１】
第２工程において、反応初期には、原料である主要構成単位が一般式（2）で表されるN−チオカルバモイル化キトサン誘導体は溶解しておらず、反応の進行と共に、生成物が溶解する形をとるので、反応溶媒は、最終的に生成する主要構造が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体が溶解する溶媒であればよく、特に限定されるものではないが、例えば、クロロホルム、酢酸エチルなどを挙げることができる。また、本反応で使用する塩基性触媒としては、ピリジン、トリエチルアミン、ジメチルアミノピリジン、コリジン、キノリンなどが挙げられ、常温で液体の場合、触媒兼反応溶媒として用いることが望ましい。
【００４２】
本発明で用いられる酸ハライド（５）は、主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体の溶解性、および主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体からさらに誘導される位置選択的置換キトサン誘導体の機能性などによって選択されればよく、特に限定されない。酸ハライド（５）は、単独で用いてもよく、2種類以上の酸ハライドを併用して反応させてもよい
【００４３】
本発明で用いられる酸無水物（５’）も、主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体の溶解性、および主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体からさらに誘導される位置選択的置換キトサン誘導体の機能性などによって選択されればよく、特に限定されない。酸無水物（５’）は、単独で用いてもよく、2種類以上の酸無水物を併用して反応させてもよい。
【００４４】
本明細書においてアリール基としては、フェニル、ナフチル、フルオレニル、アントラセニル、フェナントレニル、ビフェニル、ターフェニルなどが挙げられる。
【００４５】
アシル基としては、Ｒｂ−ＣＯ（Ｒｂは任意の有機基である）で表される任意の基が挙げられ、好ましくは置換されていてもよいアルキルカルボニル、置換されていてもよいアリールカルボニル、置換されていてもよいアラルキルカルボニル、置換されていてもよいアルキルカルボニルオキシ、置換されていてもよいアリールカルボニルオキシ、置換されていてもよいアラルキルカルボニルオキシを意味する。
【００４６】
アルキルカルボニルとしては、ホルミル、メチルカルボニル、エチルカルボニル、ｎ−プロピルカルボニル、イソプロピルカルボニル、ｎ−ブチルカルボニル、イソブチルカルボニル、tert−ブチルカルボニル、ｎ−ペンチルカルボニル、イソペンチルカルボニル、ヘキシルカルボニル、ヘプチルカルボニル、n-オクチルカルボニル、2-エチルヘキシルカルボニル、n-ノニルカルボニル、n-デカニルカルボニル、n-ウンデカニルカルボニル、n-ドデカノニルカルボニル、n-トリドデカニルカルボニル、n-テトラドデカニルカルボニル、n-ペンタデカニルカルボニル、n-ヘキサドデカニルカルボニル、n-ヘプタデカニルカルボニルなどの直鎖状又は分枝鎖状のＣ１−１８アルキルカルボニルが挙げられる。
【００４７】
アリールカルボニルとしては、フェニルカルボニル、ナフチルカルボニル、フルオレニルカルボニル、アントリルカルボニル、ビフェニリルカルボニル、テトラヒドロナフチルカルボニル、クロマニルカルボニル、２，３−ジヒドロ−１，４−ジオキサナフタレニルカルボニル、インダニルカルボニル及びフェナントリルカルボニルなどの（Ｃ６−１３アリール）カルボニルが挙げられる。
【００４８】
アラルキルカルボニルとしては、ベンジルカルボニル、フェニチルカルボニル、ナフチルメチルカルボニル、フルオレニルメチルカルボニル、アントリルメチルカルボニル、ビフェニリルメチルカルボニル、テトラヒドロナフチルメチルカルボニル、インダニルメチルカルボニル及びフェナントリルメチルカルボニルなどが挙げられる。
【００４９】
アルキルカルボニルオキシとしては、ホルミルオキシ、メチルカルボニルオキシ、エチルカルボニルオキシ、ｎ−プロピルカルボニルオキシ、イソプロピルカルボニルオキシ、ｎ−ブチルカルボニルオキシ、イソブチルカルボニルオキシ、tert−ブチルカルボニルオキシ、ｎ−ペンチルカルボニルオキシ、イソペンチルカルボニルオキシ、ヘキシルカルボニルオキシ、ヘプチルカルボニルオキシ、n-オクチルカルボニルオキシ、2-エチルヘキシルカルボニルオキシ、n-ノニルカルボニルオキシ、n-デカニルカルボニルオキシ、n-ウンデカニルカルボニルオキシ、n-ドデカノニルカルボニルオキシ、n-トリドデカニルカルボニルオキシ、n-テトラドデカニルカルボニルオキシ、n-ペンタデカニルカルボニルオキシ、n-ヘキサドデカニルカルボニルオキシ、n-ヘプタデカニルカルボニルオキシなどの直鎖状又は分枝鎖状のＣ１−１８アルキルカルボニルオキシが挙げられる。
【００５０】
アリールカルボニルオキシとしては、フェニルカルボニルオキシ、ナフチルカルボニルオキシ、フルオレニルカルボニルオキシ、アントリルカルボニルオキシ、ビフェニリルカルボニルオキシ、テトラヒドロナフチルカルボニルオキシ、クロマニルカルボニルオキシ、２，３−ジヒドロ−１，４−ジオキサナフタレニルカルボニルオキシ、インダニルカルボニルオキシ及びフェナントリルカルボニルオキシなどの（Ｃ６−１３アリール）カルボニルオキシが挙げられる。
【００５１】
アラルキルカルボニルオキシとしては、ベンジルカルボニルオキシ、フェニチルカルボニルオキシ、ナフチルメチルカルボニルオキシ、フルオレニルメチルカルボニルオキシ、アントリルメチルカルボニルオキシ、ビフェニリルメチルカルボニルオキシ、テトラヒドロナフチルメチルカルボニルオキシ、インダニルメチルカルボニルオキシ及びフェナントリルメチルカルボニルオキシなどが挙げられる。
【００５２】
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、好ましくは塩素原子、臭素原子、特に塩素原子が挙げられる。Ｘは好ましくは塩素原子または臭素原子、特に塩素原子が好ましい。
【００５３】
本願明細書において置換基を有していてもよい各官能基の「置換基」としては、例えば、ハロゲン原子（Ｆ，Ｂｒ，Ｃｌ．Ｉ）、ヒドロキシル基、シアノ基、ニトロ基、Ｃ１−６アルキル基(例えばメチル、エチル)、Ｃ１−６ハロゲノアルキル基(例えばトリフルオロメチル)、Ｃ３−８シクロアルキル基、Ｃ３−８シクロアルキル-Ｃ１−６アルキル基(例えばシクロペンチルメチル、シクロヘキシルメチル)、アラルキル基(例えばベンジル、フェネチル)、Ｃ２−６アルケニル基(例えばビニル、アリル)、アルキニル基(例えばプロパルギル)、Ｃ１−６アルコキシ基(例えばメトキシ、エトキシ)、Ｃ１−６ハロゲノアルコキシ基(例えばモノフルオロメトキシ)、Ｃ３−８シクロアルコキシ基(例えばシクロペンチルオキシ、シクロヘキシルオキシ)、Ｃ３−８シクロアルキル-Ｃ１−６アルコキシ基、アラルキルオキシ基（例えばベンジルオキシ、フェネチルオキシ）、Ｃ１−６アルキルチオ基（例えばメチルチオ、エチルチオ、Ｃ３−８シクロアルキル-Ｃ１−６アルキルチオ基（例えばシクロペンチルメチルチオ、シクロヘキシルメチルチオ）、アミノ基、モノ又はジ（Ｃ１−６アルキル）アミノ基（例えばジメチルアミノ、ジエチルアミノなど）、Ｃ３−８シクロアルキル-Ｃ１−６アルキルアミノ基（シクロペンチルメチルアミノ、シクロヘキシルメチルアミノ）、アシル基（アセチル、プロピオニル、ブチリルなど）、アシルオキシ基（アセチルオキシ、プロピオニルオキシ、ブチリルオキシなど）、オキソ基、カルボキシル基、Ｃ１−６アルコキシ−カルボニル基（例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなど）、アラルキルオキシカルボニル基（例えばベンジルオキシカルボニル、フェネチルオキシカルボニル）、カルバモイル基等が挙げられ、前記置換基が存在する場合、その個数は典型的には１個、２個又は３個である。
【００５４】
なお、精緻な構造を有する位置選択的置換キトサン誘導体を合成したい場合は、脱アセチル化度の高いキトサン（脱アセチル化度：95〜100％）がより好ましく用いられる。また、本発明では、キトサンの構成単糖であるグルコサミン、およびキトオリゴ糖などの低分子量のキトサンも含む。
【００５５】
一般に、アミノ化合物がイソチオシアネート化合物と反応しN−チオカルバモイル化合物を与えることは広く知られている。（反応式（C））
【００５６】
【化１５】
2013118767.tif 000017
（Ｒｃ、ＲＤは、各々メチル、エチル、プロピル、ブチル等のアルキル基またはアリール基を示す。）
そのため、主要構成単位が一般式（1）で表されるキトサンに、任意のイソチオシアネート化合物を反応させると、N−チオカルバモイル化合物が得られることは予想される。しかしながら、キトサンとイソチオシアネート化合物の反応において、アリールイソチオシアネートを用いた場合とアルキルイソチオシアネートを用いた場合で大きな反応性の差が存在し、より温和な反応条件下で、N−チオカルバモイル基を高置換度で有する主要構成単位が一般式（2）で表されるN−チオカルバモイル化キトサン誘導体の高収率な製造には、置換基を有していてもよいアルキルイソチオシアネートではなく、一般式（4）で表される置換基を有していてもよいアリールイソチオシアネートがより好ましいことが判明した。したがって、本発明の製造法における第一の反応では、一般式（4）で表される置換基を有していてもよいアリールイソチオシアネートを用いる。なお、本発明の製造法では、2種類以上の［一般式（4）で表される置換基を有していてもよいアリールイソチオシアネート］を反応させる場合も含有する。本発明で用いられる一般式（4）で表される置換基を有していてもよいアリールイソチオシアネートとして、例えば、置換基を有していてもよいフェニルイソチオシアネート、置換基を有していてもよいナフチルイソチオシアネートなどが挙げられるが、さらに好ましくは、一般式（10）で表される置換基を有していてもよいアリールイソチオシアネートである。
【００５７】
【化１６】
2013118767.tif 000018
（式中、Ｒ３はイソチオシアネート基と反応しない任意の置換基、好ましくはハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアルキル基を示す。ｎは０〜５の整数を示す）
【００５８】
本発明で好ましく用いられる一般式（10）で表される化合物である置換基を有していてもよいアリールイソチオシアネートとして、例えば、フェニルイソチオシアネート、2-フルオロフェニルイソチオシアネート、3-フルオロフェニルイソチオシアネート、4-フルオロフェニルイソチオシアネート、2-クロロフェニルイソチオシアネート、3-クロロフェニルイソチオシアネート、4-クロロフェニルイソチオシアネート、2-ブロモフェニルイソチオシアネート、3-ブロモフェニルイソチオシアネート、4-ブロモフェニルイソチオシアネート、2-メトキシフェニルイソチオシアネート、4-メトキシフェニルイソチオシアネート、2-メチルフェニルイソチオシアネート、3-メチルフェニルイソチオシアネート、4-メチルフェニルイソチオシアネート、2-（トリフルオロメチル）フェニルイソチオシアネート、3-（トリフルオロメチル）フェニルイソチオシアネート、4-（トリフルオロメチル）フェニルイソチオシアネート、5-フルオロ-2-メチルフェニルイソチオシアネートなどが挙げられる。これらの中でも、フェニルイソチオシアネートを最も好ましく用いる。
【００５９】
本発明の主要構成単位が一般式（2）で表されるN−チオカルバモイル化キトサン誘導体の中でも、主要構成単位が一般式（11）で表されるN−フェニルチオカルバモイル化キトサン誘導体］が最も好ましい。すなわち、本発明では、キトサンから、主要構成単位が一般式（11）で表されるN−チオカルバモイル化キトサン誘導体を経由して、主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体を製造する方法が最も好ましい。
【００６０】
【化１７】
2013118767.tif 000019
［式（11）中、Phはフェニル基を示す。］
本発明の製造法の第一の反応で製造される主要構成単位が一般式（2）で表されるN−チオカルバモイル化キトサン誘導体は、例えば、一般式（9）で表されるキトサンを用いた場合、下記の一般式（7）で表すことができる。なお、精緻な構造を有する位置選択的置換キトサン誘導体を合成したい場合は、N−チオカルバモイル化キトサン誘導体中の一般式（2）で表される構成単位の構成比率が、60〜100％の範囲であるN−チオカルバモイル化キトサン誘導体が好ましい。
【００６１】
【化１８】
2013118767.tif 000020
(式中、Ｒ１，ａ，ｂ１，ｂ２は前記に定義されるとおりである。)
本発明の主要構成単位が一般式（2）で表されるN−チオカルバモイル化キトサン誘導体のN−チオカルバモイル基の置換度（ｂ２）については、特に限定されるものではないが、好ましくはb2は0.5〜1.0の範囲であり、位置選択的置換キトサン製造の観点からすれば、b2は0.8〜1.0がより好ましい（但し、０．３≦ｂ１＋ｂ２≦１）。
【００６２】
本発明で用いられるＲ２ａ−Ｘ［一般式（5）で表される酸ハライド］若しくはＲ２ａ−Ｏ−Ｒ２ａ［一般式(5’)で表される酸無水物］中のＲ２ａは、Ｒ２ｃ−ＣＯ−で表されるアシル基である。Ｒ２ｃで表される基としては、水素原子、非置換のアルキル基（メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、n-ノニル基、n-デカニル基、n-ウンデカニル基、n-ドデカノニル基、n-トリドデカニル基、n-テトラドデカニル基、n-ペンタデカニル基、n-ヘキサドデカニル基、n-ヘプタデカニル基、n-オクタデカニル基、n-エイコサニル基など）、置換のアルキル基（モノクロロメチル基、ジクロロメチル基、トリクロロメチル基、アジド基を有したアルキル基、重合性官能基を有したアルキル基など）、非置換のアリール基（フェニル基、ナフチル基など）、置換のアリール基（o-トルイル基、m-トルイル基、p-トルイル基、クロロフェニル基、4-メトキシフェニル基、バニリル基、フェルロイル基など）が挙げられる。また、本発明で用いられるＲ２ａ−Ｘ［一般式（5）で表される酸ハライド］中のＸで表されるハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素原子が挙げられるが、好ましくは、臭素原子、または塩素原子である。
【００６３】
本発明では、以上述べてきた製造法を利用して、主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体を得る。
【００６４】
本発明の主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体の置換基（R2）で表されるアシル基（Ｒ２ｃ−ＣＯ−）は、基本的に、使用される一般式（5）で表される酸ハライド若しくは一般式（5’）で表される酸無水物の基（R２ａ）に由来する。Ｒ２の構成要素であるＲ２Ｃは、例えば、水素原子、非置換のアルキル基（メチル基、エチル基、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、n-ノニル基、n-デカニル基、n-ウンデカニル基、n-ドデカノニル基、n-トリドデカニル基、n-テトラドデカニル基、n-ペンタデカニル基、n-ヘキサドデカニル基、n-ヘプタデカニル基、n-オクタデカニル基、n-エイコサニル基など）、置換のアルキル基（モノクロロメチル基、ジクロロメチル基、トリクロロメチル基、アジド基を有したアルキル基、重合性官能基を有したアルキル基など）、非置換のアリール基（フェニル基、ナフチル基など）置換のアリール基（o-トルイル基、m-トルイル基、p-トルイル基、クロロフェニル基、4-メトキシフェニル基、バニリル基、フェルロイル基など）が挙げられる。
【００６５】
本発明の主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体では、キトサンイソチオシアネート誘導体中の一般式（3）で表される構成単位の構成比率が1〜100％の任意の範囲であればよく、特に限定されるものではないが、好ましくは、40〜100％の範囲である。
【００６６】
言い換えれば、本発明の［主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体］のイソチオシアネート基の置換度は、0.01〜1.0の任意の範囲にあればよく、特に限定されるものではないが、好ましくは、0.40〜1.0の範囲である。
【００６７】
また、本発明では、主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体の中でも、汎用有機溶媒に溶解性が高い当該誘導体が、主要構成単位が一般式（3）で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体を用いた位置選択的置換キトサン誘導体の製造の観点から、より好ましく、そのような誘導体として、主要構造が一般式(3)で表されるキトサンイソチオシアネート誘導体］が好ましい。
【００６８】
【化１９】
2013118767.tif 000021
［式（3）中、R2cは、同一でも異なっていてもよく、好ましくは炭素数3〜17個の置換基を有していてもよいアルキル基、炭素数6〜7個の置換基を有していてもよいアリール基を示す。］
【００６９】
好ましいＲ２ｃにおいて、例えば、炭素数3〜17個のアルキル基として、n-プロピル基、iso-プロピル基、n-ブチル基、iso-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、n-ノニル基、n-デカニル基、n-ウンデカニル基、n-ドデカノニル基、n-トリドデカニル基、n-テトラドデカニル基、n-ペンタデカニル基、n-ヘキサドデカニル基、n-ヘプタデカニル基、および炭素数6〜7個のアリール基として、フェニル基、o-トルイル基、m-トルイル基、p-トルイル基が挙げられる。
【実施例】
【００７０】
以下、本発明を実施例及び比較例に基づきより詳細に説明する。
［実施例１］
キトサン（脱アセチル化度：100%）（1.2 g）を5%酢酸水溶液（30ml）に溶解させた後、メタノール（120ml）を加えた。その溶液にフェニルイソチオシアネート（5.34ml）を加え、35℃で24時間反応させた。反応溶液をメタノールでろ過し、反応液中に生成した沈殿物を回収し、メタノールで十分に洗浄した後、減圧乾燥して、N-フェニルチオカルバモイル化キトサン(化合物A)を得た（1.8 g）。得られた化合物Aの化学構造は、FT-IRスペクトル、1H-NMRスペクトル（図１）で同定した。また、化合物A1のN-フェニルチオカルバモイル基の置換度を元素分析により求めたところ、0.86であった。【００７１】
次いで、化合物A（0.3 g）をピリジン（10 ml）とクロロホルム（6 ml）の混合溶媒に分散させた。その反応分散液にn-デカノイルクロライド（2.39 ml）のクロロホルム（4 ml）溶液を0℃で滴下した。反応混合物を0℃、および室温で各1時間撹拌した後、80℃で18時間反応させた。反応混合物は、反応の進行と共に、褐色の溶液となった（反応系が均一系となった。）。その反応溶液をメタノール中に注加し、生成した沈殿物をメタノールでろ過した。得られた沈殿物を少量のクロロホルムに溶解させ、再びメタノール中で沈殿させ、その沈殿物をろ過して回収し、減圧乾燥して、n-デカノイル化キトサン・イソチオシアネート誘導体（化合物B）を得た（0.63g）。得られた化合物Bの化学構造は、FT-IRスペクトル(図１) 、1H-NMRスペクトル（図２）および13C-NMRスペクトルで同定した。13C-NMRスペクトルにおいて、イソチオシアネート基由来の141ppm付近のピークを確認した（化合物Bの13C-NMRスペクトルデータ（ppm）：172.8、172.3、140.8、99.5、74.4、73.5、71.3、61.6、60.8、34.0、31.9、24.8、22.6、14.1）。また、化合物Bのイソチオシアネート基の置換度を元素分析により求めたところ、0.71であった。【００７２】
【化２０】
2013118767.tif 000022
【００７３】
［実施例２〜６］
実施例１で合成した化合物Aを、n-プロピオニルクロライド、n-ヘキサノイルクロライド、n-ミリストロイルクロライド、n-ステアロイルクロライド、ベンゾイルクロライドと、各々、実施例１と同様な方法で反応させ、n-プロピオニル化キトサン・イソチオシアネート誘導体（化合物C）、n-ヘキサデカノイル化キトサン・イソチオシアネート誘導体（化合物D）、n-ミリストロイル化キトサン・イソチオシアネート誘導体（化合物E）、n-ステアロイル化キトサン・イソチオシアネート誘導体（化合物F）、ベンゾイル化キトサン・イソチオシアネート誘導体（化合物G）を得た。
得られた化合物C〜Gの化学構造は、FT-IRスペクトル(図１)、および1H-NMRスペクトル（図２）で同定した。化合物C〜Gの13C-NMRスペクトルにおいて、イソチオシアネート基由来の140ppm付近のピークを確認した。（化合物Dの13C-NMRスペクトルデータ(ppm)：172.8、172.3、140.8、99.4、74.7、73.4、71.0、61.6、60.8、34.0、31.3、24.6、22.3、13.9.）（化合物E、およびFの13C-NMRスペクトルデータ(ppm)：化合物Dとほぼ同様なスペクトル認められた。）（化合物Gの13C-NMRスペクトルデータ(ppm)：164.8、162.5、140.5、133.4、129.4、128.6、99.2、73.6、71.0、61.2、60.8）また、化合物C〜Gのイソチオシアネート基の置換度を元素分析により求めたところ、化合物C（0.74）、化合物D（0.75）、化合物E（0.76）、化合物F（0.70）、化合物G（0.56）であった。【００７４】
【化２１】
2013118767.tif 000023
【００７５】
［実施例７］
実施例１で合成した化合物Aを、アセチルクロライドと、実施例１と同様な方法で反応させ、アセチル化キトサン・イソチオシアネート誘導体（化合物H）を得た。得られた化合物HのFT-IRスペクトルで2045cm-1にイソチオシアネート基の存在を確認した。化合物Hのイソチオシアネート基の置換度を元素分析により求めたところ、0.71であった。【００７６】
［実施例８］
実施例１〜６で調製した各キトサン・イソチオシアネート誘導体（B〜G）(5 mg)を、表１で示す有機溶媒、および水（1 ml）中で室温24時間攪拌し、溶解状態を目視で判定した。【００７７】
【表１】
2013118767.tif 000024
【００７８】
［実施例９］
実施例１で合成した化合物A（1.0 g）をピリジン（30 ml）中に分散させた。その反応分散液に無水デカン酸（11.1 g）を加え、60℃で24時間反応させた。反応混合物を酢酸エチルで抽出し、その有機層を1Mの塩酸水溶液、飽和炭酸水素ナトリウム、飽和食塩水で洗浄、無水硫酸ナトリウムの入ったカラムを通した後、減圧濃縮し、オイル状の粗生成物を得た。その粗生成物を少量のクロロホルムに溶解させ、エタノールに滴下し、生成した沈殿物をエタノールでろ過した。得られた沈殿物を再びエタノールによる再沈殿法により精製し、n-デカノイル化キトサン・イソチオシアネート（化合物B’）を得た（2.2 g）。得られた化合物B‘のFT-IRスペクトル（図３）で2045cm-1にイソチオシアネート基の存在を確認した。また、化合物B’の1H-NMRスペクトル、13C-NMRスペクトルで確認したところ、実施例１で得られた化合物Bのスペクトルとほぼ同様なスペクトルパターンを示した。化合物B’のイソチオシアネート基の置換度を元素分析により求めたところ、0.43であった。【００７９】
［比較例１］
キトサン（脱アセチル化度：100%）（0.3 g）を5%酢酸水溶液（7.5ml）に溶解させた後、メタノール（30ml）を加えた。その溶液にエチルイソチシアネート（1.63ml）を加え、35℃で24時間反応させた。（実施例１の化合物Aの調製条件と同一条件に相当する。）しかしながら、24時間経過後、N-エチルチオカルバモイル化キトサンに相当する沈殿の生成は認められなかった。【００８０】
［比較例２］
キトサン（脱アセチル化度：100%）（0.3 g）を5%酢酸水溶液（7.5ml）に溶解させた後、メタノール（30ml）を加えた。その溶液にエチルイソチシアネート（1.63ml）を加え、50℃で24時間反応させた。（実施例１の化合物Aの調製条件より厳しい反応条件である。）沈殿が認められたので、反応溶液をメタノールでろ過し、反応液中に生成した沈殿物を回収し、メタノールで十分に洗浄した後、減圧乾燥して、N-エチルカルバモイル化キトサン(化合物I)を得た（0.36 g）。【００８１】
次いで、化合物I（0.15g）をピリジン（5 ml）とクロロホルム（3 ml）の混合溶媒に分散させた。その反応分散液にn-デカノイルクロライド（1.18 ml）のクロロホルム（2 ml）溶液を0℃で滴下した。反応混合物を0℃、および室温で各1時間撹拌した後、80℃で18時間反応させた。しかしながら、18時間経過後でも、反応混合物は、褐色な溶液とはならず（言い換えれば、反応系が均一系とならず）、n-デカノイル化キトサン・イソチオシアネート誘導体（化合物B）を得ることが出来なかった。【００８２】
【化２２】
2013118767.tif 000025
【００８３】
［比較例３］
実施例１で合成した化合物A（0.3 g）をピリジン（10 ml）とクロロホルム（6 ml）の混合溶媒に分散させた。その反応分散液にn-デカノイルクロライド（2.39 ml）のクロロホルム（4 ml）溶液を0℃で滴下した。反応混合物を0℃、および室温で各1時間撹拌した後、80℃で5時間反応させた。反応混合物は、反応の進行と共に、褐色の溶液となった。その反応溶液をメタノール中に注加し、生成した沈殿物をメタノールでろ過した。得られた沈殿物を少量のクロロホルムに溶解させ、再びメタノール中で沈殿させ、その沈殿物をろ過して回収し、減圧乾燥して、生成物を得た（0.58g）。この生成物を分析したところ、イソチオシアネート基の生成はあまり認められず、主として、n-デカノイル・N-フェニルチオカルバモイル化キトサン誘導体（化合物J）であった。【００８４】
【化２３】
2013118767.tif 000026
【図１】
2013118767.tif 000033
【図２】
2013118767.tif 000034
【図３】
2013118767.tif 000035
【国際調査報告】
2013118767.tif 000036
2013118767.tif 000037
2013118767.tif 000038
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