(57)【要約】【課題】  ヘミケタール構造のアノマー炭素原子をクラウンエーテルの環状炭素原子に含み、その糖分子の水酸基にフルオラスタグを結合させたフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体、および水酸基にフルオラスタグを結合させた糖分子と、クラウンエーテルを化学合成により結合させたフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体と、それらの製造法の提供。【解決手段】  糖のヘミケタール構造のアノマー炭素原子をクラウンエーテルの環状炭素原子に含んだ糖結合型クラウンエーテルに、フルオラスタグを結合する事で、また、糖の水酸基にフルオラスタグを結合させ、アザクラウンエーテルと縮合反応を行う事で、フルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体を製造することができた。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘミケタール構造のアノマー炭素原子をクラウンエーテルの環状炭素原子に含み、その糖分子の水酸基にフルオラスタグを結合させたフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体であって、下記式［１］に示すフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体。
【化４】
2011190183.tif 000005
（Xは、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子のヘテロ原子を示す。Yは、炭化水素を表し、場合により酸素原子、硫黄原子、または窒素原子のヘテロ原子を含む。pは、0から30までの整数を表す。mは、6から10までの整数を表す。qは、1から10までの整数を表す。nは0から3までの整数を表す。）
【請求項２】
水酸基にフルオラスタグを結合させた糖分子と、クラウンエーテルを化学結合させたフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体であって、下記式［２］に示すフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体。
【化５】
2011190183.tif 000006
（Xは、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子のヘテロ原子を示す。Yは、炭化水素を表し、場合により酸素原子、硫黄原子、または窒素原子のヘテロ原子を含む。pは、0から30までの整数を表す。Zは、炭素数が1から4の炭化水素を表し、場合により酸素原子、硫黄原子、または窒素原子のヘテロ原子を含む。mは、6から10までの整数を表す。qは、1から10までの整数を表す。nは0から3までの整数を表す。）
【請求項３】
下記式[３]に示されるフルオラスタグを用いることを特徴とする、請求項１または２記載のフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体の製造法。
【化６】
2011190183.tif 000007
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高度にフッ素化された炭化水素基、場合によりさらにヘテロ原子を含む炭化水素基（以後、フルオラスタグと称する）で修飾された糖分子を結合したクラウンエーテル誘導体（以後、フルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体と称する）、およびその製造法に関するものである。具体的には、糖分子のヘミケタール構造のアノマー炭素原子をクラウンエーテルの環状炭素原子に含み、その糖分子の水酸基に式［３］のフルオラスタグを修飾させた式［１］のフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体、および水酸基に式［３］のフルオラスタグを結合させた糖分子と、クラウンエーテルを炭素数１〜４、場合によりヘテロ原子を含むリンカーにより結合させた式［２］のフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体、およびそれらの製造法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
クラウンエーテルは、CH2CH2X（Xは酸素原子、窒素原子、硫黄原子などのヘテロ原子）鎖の繰り返し構造からなる環状化合物である。クラウンエーテルは、自由度の非常に高い化合物であり、その環の大きさによって、様々なイオンを取り込むことが知られており、例えば有機合成化学の分野では、金属イオンを取り込ませ、触媒として広く利用されている。また、キラルなクラウンエーテルは、不斉触媒となり得る（例えば非特許文献１を参照）。
【０００３】
また、フルオラス化合物とは、高度にフッ素化された炭化水素、場合によりさらにヘテロ原子を含む炭化水素類を有する化合物であり、フッ素の含有率が60％を超えると有機溶媒、水には殆ど混じり合わず、ペルフルオロへキサンなどの多フッ素化溶媒（以後、フルオラス溶媒と称する）と混じるようになる。このことから、反応系からの分液操作等で容易に回収が可能な環境調和型の化合物として期待が高まっている。その一環として、最近、フルオラスタグを結合させたクラウンエーテル誘導体が合成され、通常のクラウンエーテルと同様にカリウムイオンを包接する能力が認められ、分液操作によってフルオラス溶媒でのクラウンエーテル誘導体の回収が行える事が報告されているに至っている（非特許文献２を参照）。
【０００４】
また、本発明者らも、フルオラスタグを結合したクラウンエーテル誘導体をいくつか合成し、分液操作を行っている。しかし、フッ素の含有率が50％〜60％程度であるにもかかわらず、一部の有機溶媒を除いて、フルオラス溶媒での回収が困難であった。このことから、フッ素の含有率は直接関係ないことが示唆された。そこで、含有率を単に高めるのではなく、フルオラスタグを集積化させることで、化合物全体のフルオラス性が高まり、フルオラス溶媒への高い溶解性を示すものと期待された。
【０００５】
そこで、糖分子を結合させたクラウンエーテル（以後、糖結合型クラウンエーテルと称する。特許文献１を参照）に着目した。糖結合型クラウンエーテルは、糖分子のもつ水酸基を化学修飾する事が出来る。この水酸基にフルオラスタグを結合させる事で、糖分子にフルオラスタグを集積化したフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体を合成する事ができると考えられる。このような背景から、フルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体は、フルオラス溶媒による高い溶解性を持ち、回収可能な優れた環境調和型の触媒として利用できることが期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2009-215242号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Toshiyuki, I.ら、「Synthesis of Chiralazacrown Ethers Derived From ・-D-Glucose and Their Catalytic Properties on The Asymmetric Michael Addition」、Heterocycles, 2001年, 55巻, 37ページ.
【非特許文献２】稲津敏行、「フルオラスケミストリー」、シーエムシー出版、2005年, 94ページ.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明では、フルオラス溶媒に高い溶解性を示すクラウンエーテル誘導体として、糖分子のヘミケタール構造のアノマー炭素原子をクラウンエーテルの環状炭素原子に含み、その糖分子の水酸基にフルオラスタグを結合させたクラウンエーテル誘導体、および水酸基にフルオラスタグを結合させた糖分子と、クラウンエーテルを炭素数１〜４、場合によりヘテロ原子を含むリンカーにより結合させたクラウンエーテル誘導体、およびそれらの製造法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
糖分子のヘミケタール構造のアノマー炭素原子をクラウンエーテルの環状炭素原子に含み、その糖分子の水酸基にフルオラスタグを結合させたクラウンエーテル誘導体、および水酸基にフルオラスタグを結合させた糖分子と、クラウンエーテルを炭素数１〜４、場合によりヘテロ原子を含むリンカーにより結合させたクラウンエーテル誘導体を製造するにあたり、下記式［３］のフルオラスタグを用いる事で、下記式［１］、および［２］の新規なフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体を製造することができる。
【００１０】
具体的には、第一に、糖分子のヘミケタール構造のアノマー炭素原子をクラウンエーテルの環状炭素原子に含んだ糖結合型クラウンエーテルに、下記式［３］のフルオラスタグを導入することで、下記式［１］の本発明のフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体に到達した。第二に、マンノースの1位をアリル化し、水酸基に下記式［３］のフルオラスタグを導入後、カルボン酸誘導体へと変換し、アザクラウンエーテルと脱水縮合させる事で、下記式［２］の本発明のフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体に到達した。
【００１１】
すなわち、本発明は、下記式［１］、および［２］のフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体と、下記式［３］のフルオラスタグを用いたそれらの製造法に関するものである。
【化１】
2011190183.tif 000002
（Xは、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子のヘテロ原子を示す。Yは、炭化水素を表し、場合により酸素原子、硫黄原子、または窒素原子のヘテロ原子を含む。pは、0から30までの整数を表す。mは、6から10までの整数を表す。qは、1から10までの整数を表す。nは0から3までの整数を表す。）
【化２】
2011190183.tif 000003
（Xは、酸素原子、硫黄原子、または窒素原子のヘテロ原子を示す。Yは、炭化水素を表し、場合により酸素原子、硫黄原子、または窒素原子のヘテロ原子を含む。pは、0から30までの整数を表す。Zは、炭素数が1から4の炭化水素を表し、場合により酸素原子、硫黄原子、または窒素原子のヘテロ原子を含む。mは、6から10までの整数を表す。qは、1から10までの整数を表す。nは0から3までの整数を表す。）
【化３】
2011190183.tif 000004
【発明の効果】
【００１２】
本発明のフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体は、糖分子の持つ水酸基にフルオラスタグを集積させる事により、一般の有機溶媒とは混じり合わず、フルオラス溶媒と良好に混じり合う事が考えられ、種々の反応後、フルオラス溶媒による回収が可能であると考えられる。さらにフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体は、クラウンエーテル構造を持つことから、イオンを取り込むことが期待され、有機化学反応における新しい触媒としての効果が期待される。また、糖分子は光学活性であるため、触媒的不斉反応への応用も期待される。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、糖分子のヘミケタール構造のアノマー炭素原子をクラウンエーテルの環状炭素原子に含み、その糖分子の水酸基にフルオラスタグを結合させたクラウンエーテル誘導体、および水酸基にフルオラスタグを結合させた糖分子と、クラウンエーテルを化学合成により結合させたクラウンエーテル誘導体を製造するにあたり、式［３］のフルオラスタグを用いる事で式［１］、式［２］の新規なフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体を製造する。
【００１４】
式［１］のフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体は、次のようにして合成する。
糖の水酸基をベンジル基で保護した、糖のヘミケタール構造のアノマー炭素原子をクラウンエーテルの環状炭素原子に含んだ糖結合型クラウンエーテルを合成する。次に、ベンジル基を脱保護し、式［３］のフルオラスタグと縮合することで、［１］に示すフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体を得る。
【００１５】
式［２］のフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体は、次のようにして合成する。
塩酸を充分に溶かしたアリルアルコールに、マンノースを溶解させ、1位にアリル基を導入した後、水酸基を式［３］のフルオラスタグと縮合する。その後、オゾン酸化、続く次亜塩素酸ナトリウムによる酸化によりカルボン酸誘導体に変換する。次に、アザクラウンエーテルと縮合反応を行うことで、式［２］に示すフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体を得る。
【実施例】
【００１６】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、以下の実施例により何等の制限を受けるものではない。
【実施例１】
【００１７】
式［１］のフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体（n＝2、Xが酸素原子の化合物）の合成
糖分子のヘミケタール構造のアノマー炭素原子をクラウンエーテルの環状炭素原子に含み、糖分子の水酸基をベンジル基で置換したn＝2、Xが酸素原子の糖結合型クラウンエーテル誘導体（103.1 mg/ 0.14 mmol）を、純水（3.0 mL）、メタノール（3.0 mL）、テトラヒドロフラン（3.0 mL）に溶かし、水酸化パラジウム（89.9 mg/ 0.64 mmol）を入れ水素添加した。その後、水酸化パラジウムを除去し、溶媒を濃縮後、ジクロロメタン（3.0 mL）、ノベックR  HFC-7100（フルオラス溶媒; 3.0 mL）を加え、フルオラスタグ（3-[(4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11-heptadecafluoro)-N-(4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11-heptadecafluoroundecyl)undecanamide]propionic acid（以下、BfpOHと略す）; 655.2 mg/ 0.64 mmol）、ジメチルアミノピリジン（97.8 mg/ 0.81 mmol）、ジシクロヘキシルカルボジイミド（165.1 mg/ 0.81 mmol）を入れ、超音波中で17時間反応させた。メタノール、FluorinertR FC-72（フルオラス溶媒）、ノベックR HFC-7100で分液操作を行った後、フルオラス層を濃縮し、カラムクロマトグラフィー（展開溶媒比クロロホルム：メタノール＝20：1）によって精製を行い、式［１］のn＝2、Xが酸素原子のフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体（504.1 mg）を得た。
MALDI-TOF-MASS: 4454.38 (M+Na+), calcd. for 4455.35.
【実施例２】
【００１８】
式［２］のフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体（n＝2、Xが酸素原子、ZがCH2C(O)の化合物）の合成
（工程１）
マンノース（30.4 g/ 0.17 mol）と、塩酸ガスを充分に溶かしたアリルアルコール（150.0 mL/ 2.6 mol）を入れ、24時間撹拌した。炭酸水素ナトリウムで塩酸を中和し、ろ過、濃縮を行い無水硫酸ナトリウムによって乾燥させた。カラムクロマトグラフィー（展開溶媒比クロロホルム：メタノール＝8：1）によってアリルマンノシドを得た。得られたアリルマンノシド（122.7 mg/ 0.56 mmol）を用い、ジクロロメタン（5.0 mL）、ノベックR HFC-7100（5.0 mL）を加え、BfpOH（2.7 g/ 2.67 mmol）、ジメチルアミノピリジン（544.4 mg/ 4.46 mmol）、ジシクロヘキシルカルボジイミド（919.0 mg/ 4.46 mmol）を入れ8日間撹拌させた。ベンゼン、FluorinertR FC-72で分液操作を行った後、フルオラス層を濃縮し、カラムクロマトグラフィー（展開溶媒比ヘキサン：酢酸エチル＝2：1）によって精製を行い、フルオラスタグを導入したアリルマンノシド（1.9 g）を得た。
MALDI-TOF-MASS: 4262.22 (M+Na+), calcd. for 4263.25.
【００１９】
（工程２）
次に、工程１で得られた生成物（257.5 mg/ 0.06 mmol）をジクロロメタン（7.0 mL）、ノベックR HFC7100（7.0 mL）に溶かし、-78℃でオゾンガスをバブリングさせ、2時間後に、トリフェニルホスフィン（47.2 mg/ 0.18 mmol）を加えた。2時間半後、濃縮し、t-ブチルアルコール（7.0 mL）、純水（1.5 mL）、2-メチル-2-ブテン（28.0 μL/ 0.26 mmol）、亜塩素酸ナトリウム（55.9 mg/ 0.62 mmol）、リン酸二水素ナトリウム（23.6 mg/ 0.18 mmol）を入れた。3時間後、メタノール、FluorinertR FC-72で分液操作を行った後、フルオラス層を濃縮し、真空乾燥して、カルボン酸誘導体（257.11 mg）を得た。
MALDI-TOF-MASS: 4279.08 (M+Na+), calcd. for 4282.22.
【００２０】
（工程３）
式［２］のフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体（n＝2の化合物）の合成
工程２で得られた化合物（1.0 g/ 2.4 mmol）と、１−アザ−１８−クラウン−６−エーテル（758.0 mg/ 2.9 mmol）、ジメチルアミノピリジン（586.4 mg/ 4.8 mmol）、ジシクロヘキシルカルボジイミド（990.4 mg/ 4.8 mmol）を、ジクロロメタン（10.0 mL）、ノベックR HFC-7100（10.0 mL）を加え、超音波中で12時間反応させた。メタノール、FluorinertR FC-72で分液操作を行った後、フルオラス層を濃縮し、カラムクロマトグラフィー（展開溶媒比ヘキサン：酢酸エチル＝1：1から、クロロホルム：メタノール＝10：1のグラジエント）によって精製を行い、式［２］のn＝2、Xが酸素原子、ZがCH2C(O)のフルオラス化糖結合型クラウンエーテル誘導体（6.68 g）を得た。
1H-NMR (600 MHz, CDCl3): δ5.01 (H-1). 13C-NMR (150 MHz, CDCl3): δ97.86 (C-1). MALDI-TOF-MASS: 4523.04 (M+Na+), calcd. for 4526.38.
【産業上の利用可能性】
【００２１】
クラウンエーテルとしての機能を持ち、さらに糖分子にフルオラスタグを集積しているため、フルオラス溶媒に高い溶解性を持ち、回収可能な優れた環境調和型の触媒として、有機化学合成に利用できることが考えられる。