(57)【要約】【課題】簡便で環境調和的なグリコシル化反応と、それに用いるための溶媒及び触媒を提供する。【解決手段】イオン性液体を、溶媒かつ触媒として用いて、グリコシル化反応を行う。例えば、脱離基として亜リン酸エステル基を有する糖供与体と、糖受容体としてのアルコールを、イオン性液体と混合し、スターラーで撹拌しながら反応させる。また、触媒として、プロトン酸を添加してもよい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン性液体を溶媒として行うことを特徴とするグリコシル化法。
【請求項２】
イオン性液体を触媒として行うことを特徴とするグリコシル化法。
【請求項３】
イオン性液体を溶媒かつ触媒として行うことを特徴とするグリコシル化法。
【請求項４】
前記イオン性液体が、１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウム  ヘキサフルオロホスフェート（1-n-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate）であることを特徴とする請求項１〜３に記載のグリコシル化法。
【請求項５】
前記イオン性液体が、プロトン酸を含むことを特徴とする請求項１〜３に記載のグリコシル化法。
【請求項６】
前記イオン性液体が、１−ｎ−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウム  トリフルオロメタンスルホンイミダイド（1-n-hexyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonimidide）であって、前記プロトン酸が、トリフルオロメタンスルホンイミド（trifluoromethanesulfonimide）であることを特徴とする請求項５に記載のグリコシル化法。
【請求項７】
脱離基として亜リン酸エステル、イミデート、ハロゲンから成る群から選ばれた官能基を有する糖供与体を用いることを特徴とする請求項１〜６に記載のグリコシル化法。
【請求項８】
脱離基として亜リン酸エステル基を有する糖供与体を用いることを特徴とする請求項１〜６に記載のグリコシル化法。
【請求項９】
脱離基としてジベンジル亜リン酸エステル基またはジエチル亜リン酸エステル基を有する糖供与体を用いることを特徴とする請求項８に記載のグリコシル化法。
【請求項１０】
糖供与体としてグルコピラノシルジベンジル亜リン酸エステルまたはグルコピラノシルジエチル亜リン酸エステルを用いることを特徴とする請求項９に記載のグリコシル化法。
【請求項１１】
糖受容体としてアルコール性水酸基を有する化合物を用いることを特徴とする請求項１〜６に記載のグリコシル化法。
【請求項１２】
イオン性液体を含有することを特徴とするグリコシル化反応に用いるための溶媒。
【請求項１３】
前記グリコシル化反応の触媒としてプロトン酸を含有することを特徴とする請求項１２に記載の溶媒。
【請求項１４】
イオン性液体を含有することを特徴とするグリコシル化反応に用いるための触媒。
【請求項１５】
プロトン酸をさらに含有することを特徴とする請求項１４に記載の触媒。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グリコシル化法と、それに用いるための溶媒及び触媒に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
グリコシル化反応は、抗生物質などの医薬品・保湿剤などの化粧品・界面活性剤・乳化剤などの合成に広く利用される反応であり、これまでにも様々な反応系が開発されてきた。
【０００３】
古典的に最も良く知られるグリコシル化反応であるＫｏｅｎｉｇ−Ｋｎｏｒｒ反応においては、糖供与体にハロゲン化糖を用い、活性化剤として銀塩または水銀塩を用いる（非特許文献１参照。）。その後、グリコシル化反応を起こしやすいハロゲン化糖を用い、銀塩や水銀塩などの重金属塩を用いないグリコシル化反応が研究され、活性化剤として、ルイス酸を用いる反応が開発された（例えば、非特許文献２参照。）。また最近では、三級アミンの存在下で、アルコール類と高圧条件下（４０００気圧以上）反応させることを特徴とするグリコシル化法も開発されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
「ヒェミッシェ・ベリヒテ（Chemische Berichte）」
（ドイツ）1901年 34巻 p.957
【０００５】
【非特許文献２】
「カーボヒドレート・リサーチ（Carbohydrate Research）」
（米国）1976年 51巻 C13
【０００６】
【特許文献１】
特公平６−３５４６７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらはいずれも、活性化剤として重金属やルイス酸など、あるいは、溶媒として有機溶媒を用いているため、廃棄や再利用が難しく、環境に対し極めて負荷が大きい。
そこで、本発明は、簡便で環境調和的なグリコシル化反応と、それに用いるための溶媒及び触媒を提供することを目的としてなされた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるグリコシル化法は、イオン性液体を溶媒として行うことを特徴とする。また、イオン性液体を触媒として行うことを特徴としてもよい。また、イオン性液体を溶媒かつ触媒として行うことを特徴としてもよい。
【０００９】
そのイオン性液体は、１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウム−ヘキサフルオロリホスフェート（1-n-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate）であることが好ましい。
【００１０】
また、イオン性液体が、プロトン酸（ブレンステッド酸とも呼ばれる）を含むことを特徴としてもよい。
【００１１】
そのイオン性液体は、１−ｎ−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウム−トリフルオロメタンスルホンイミダイド（1-n-hexyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonimidide）であって、そのプロトン酸は、トリフルオロメタンスルホンイミド（trifluoromethanesulfonimide）であることが好ましい。
【００１２】
また、脱離基として亜リン酸エステル、イミデート、ハロゲンから成る群から選ばれた官能基を有する糖供与体を用いることを特徴としてもよいが、亜リン酸エステル基を有する糖供与体を用いることが好ましく、ジベンジル亜リン酸エステル基またはジエチル亜リン酸エステル基を有する糖供与体を用いることがさらに好ましい。特に、糖供与体としてグルコピラノシルジベンジル亜リン酸エステルまたはグルコピラノシルジエチル亜リン酸エステルを用いることが好ましい。
【００１３】
さらに、糖受容体としてアルコール性水酸基を有する化合物を用いることを特徴としてもよい。
【００１４】
さらに、本発明にかかるグリコシル化反応に用いるための溶媒は、イオン性液体を含有することを特徴とする。この溶媒は、グリコシル化反応の触媒としてプロトン酸を含有してもよい。
【００１５】
さらに、本発明にかかるグリコシル化反応に用いるための触媒は、イオン性液体を含有することを特徴とする。この触媒は、プロトン酸をさらに含有してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照しながら詳細に説明する。実験方法に関しては、以下の記載では、特に説明がない場合、標準的なプロトコール集に記載の方法、あるいはそれを修飾したり、改変した方法を用いる。また、市販の試薬キットや測定装置を用いている場合には、特に説明が無い場合、それらに添付のプロトコールを用いる。
【００１７】
「イオン性液体」は、「常温溶融塩」とも呼ばれ、室温以下の融点を持つために、室温で溶融している塩のことである。イオン性液体の特徴はイオンだけの液体であり，液体温度範囲が広い。また，他の塩をよく溶かすほか，イオン電導性が高いなどの特徴がある。発明者らは、このようなイオン性液体を溶媒とし、その中でグリコシル化反応が効率よく起こることを見いだし、本発明を完成した。
【００１８】
グリコシル化反応におけるイオン性液体の役割は、一つには溶媒であるが、この反応系には、本来必要とする重金属のような触媒を添加しなくても良く、イオン性液体が触媒の役割も果たしていると考えられる。このように、本発明は、イオン性液体を溶媒と触媒として用いた最初のグリコシル化反応の成功例である。
なお、以下の実施例では、２５℃で液体であるイオン性液体を用いたが、本発明に用いるイオン性液体は、０℃から４０℃で液体状であるものが好ましく、０℃から３０℃で液体状であるものはより好ましい。
【００１９】
このイオン性液体には、触媒としてプロトン酸（ブレンステッド酸とも呼ばれる）を含有してもよい。この場合のプロトン酸としては、例えば、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホンイミド、p-トルエンスルホン酸、カンファースルホン酸、塩酸、硫酸、リン酸、テトラフルオロホウ酸などが挙げられる。
【００２０】
本発明にかかるグリコシル化反応における糖の供与体としては、例えば、臭化グリコシル・塩化グリコシル・フッ化グリコシルなどのハロゲン化グリコシル（glycosyl halide）、チオグリコシド（thioglycoside）、アシル糖、オルソエステル(ortho ester)、カーボネート（carbonate）、トリクロロイミデート（trichloroimidate）、４−ペンテニルグリコシド（4-pentenyl glycoside）、リン酸誘導体、硫酸グリコシド、シリル酸グリコシド、水酸化糖、グリカール、などがあるが、従来、極めて弱いルイス酸を活性化剤としてグリコシル化反応が起きる化合物、例えばフッ化グリコシルなどのハロゲン化グリコシル、トリクロロイミデート、グリコシル亜リン酸エステルなどが、より好ましい。以下の実施例では、グリコシル亜リン酸エステルを用いた。
【００２１】
本発明にかかるグリコシル化反応における糖の受容体は、アルコール性水酸基を持つものであれば何でも良い。例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、t-ブタノール、デシルアルコール、ゲラニオールなどの炭素数１〜１０（Ｃ１〜Ｃ１０）の飽和・不飽和アルコール類、シクロプロパノール、シクロブタノール、シクロペンタノール、１−メチルシクロヘキサノール、シクロヘキサノール、イノントールなどのシクロアルキルアルコール類、マンデル酸、セリン、スレオニンなどの多官能基を有するアルコール類、エチレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール類、ソルビトール、マルチトール、キシリトール、エリスリトール、マンニトール、パラチニット、ラクチトールなどの糖アルコール類、コレステロール、ジヒドロラノステロール、エストロン、エストラジオール、エストリオール、バイユノールなどの縮環アルコール類などが挙げられる。
【００２２】
なお、これらの糖供与体及び糖受容体が有し、目的とするグリコシル化反応に関わる水酸基以外の水酸基やアミノ基等は保護基で保護しておくのが好ましい。
水酸基等の保護基としては、例えばメチル、t-ブチル、ベンジル、４−ニトロベンジル、４−メトキシベンジル、トリチル、アリル等のアルキル基、トリメチルシリル、トリエチルシリル、t-ブチルジメチルシリル、トリイソプロピルシリル、t-ブチルジフェニルシリル等のアルキルシリル基、メトキシメチル、２−メトキシエトキシメチル、１−（１−エトキシ）エチル、２，２，２−トリクロルエトキシメチル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロフラニル、４−メトキシー４−ピラニル、テトラヒドロチオフラニル、テトラヒドロチオピラニル等のエーテル類、クロルアセチル、トリクロルアセチル、トリフルオロアセチル、メトキシアセチル、フェノキシアセチル、トリチルオキシアセチル、ベンゾイル、４−ニトロベンゾイル、４−クロルベンゾイル、４−メトキシベンゾイル、４−メチルベンゾイル等のアシル基、ホルミル基、エトキシカルボニル、アリルオキシカルボニル、２，２，２−トリクロルエトキシカルボニル、ベンジルオキシカルボニル等のアルコキシカルボニル基又はエチリデン、イソプロピリデン、メトキシメチリデン、エトキシエチリデン、ベンジリデン、シクロヘキシリデン等のアセタール類保護基等がある。またアミノ基の保護基としては、例えばアセチル、クロルアセチル、トリクロルアセチル、トリフルオルアセチル、ベンゾイル、４−ニトロベンゾイル、４−クロルベンゾイル、４−エトキシベンゾイル、４−メチルベンゾイル等のアシル基、トシル、メシル等のスルホニル基、ベンジル、トリチル、２−ニトロベンジル、４−ニトロベンジル、２，４−ジメトキシベンジル等のアラルキル基、ホルミル基、エトキシカルボニル、t-ブトキシカルボニル、２，２，２−トリクロルエトキシカルボニル、ベンジルオキシカルボニル、４−ニトロベンジルオキシカルボニル、２−クロルエトキシカルボニル、アリルオキシカルボニル、９−フルオレニルメトキシカルボニル等のアルコキシカルボニル基が挙げられる。
【００２３】
本発明の目的、特徴、利点及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであろう。以上に記載された発明の実施の形態及び具体的な実施例などは、本発明の好ましい態様を示すものであり、例示または説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図並びに範囲内で、本明細書に記した記載に基づき、様々な改変並びに修飾ができることは、当業者には明らかである。
【００２４】
＜実施例１＞
図２に示すように、本実施例では、糖の供与体として、グリコシル亜リン酸エステルの一種であるグルコピラノシルジベンジル亜リン酸エステルを用い、糖の受容体として、シクロヘキシルメタノール（図１参照）を用いた。イオン性液体（全て、Solvent Innovation社の商品を用いた。）としては、２５℃で液体である、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  トリフルオロメタンスルホネート（以下、emim[OTf]と略す。）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  テトラフルオロボレート（以下、emim[BF4]と略す。）、１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウム  テトラフルオロボレート（以下、bmim[BF4]と略す。）、及び１−ｎ−ブチル−３−メチルイミダゾリウム  ヘキサフルオロホスフェート（以下、bmim[PF6]と略す。）を用い、他に触媒などは添加しなかった。グルコピラノシルジベンジル亜リン酸エステル、及びシクロヘキシルメタノールを各イオン性液体に溶解する際、グルコピラノシルジベンジル亜リン酸エステルの最終濃度を図２に示すように、シクロヘキシルメタノールのモル濃度がグルコピラノシルジベンジル亜リン酸エステルの濃度の２倍になるように、またグルコピラノシルジベンジル亜リン酸エステルに対するイオン性液体の最終濃度が１Ｍになるように、これら三つの化合物を混合し、２５℃で５時間、あるいは、４０℃又は６０℃で２時間、スターラーで撹拌し、反応させた。その後、混合物をエーテルで５回抽出し、各抽出物を混合して、真空下で濃縮した。濃縮物をSilicaGel 60N（関東化学（株）の商品名）を用いたフラッシュカラムクロマトグラフィにかけ、グルコピラノシドを精製した。得られたグルコピラノシドを１Ｈ−ＮＭＲを用いて特性を調べ、従来法で精製されたものと同一であることを確認した。また、α型とβ型の比は、HPLCにより分析し、グラフ上で各シグナルの山の面積を比較することにより決定した。なお、このHPLCは、カラムにCrestPak C18S（4.6 x 150 mm）(日本分光)を用い、精製したグルコピラノシドを、10％ H2O 含有MeCNまたは12.5% H2O 含有MeCNを溶媒にして、流出速度1.0 mL/min（40℃）で流出させ、UV 250 nmで検出した。
【００２５】
図２において、実験番号１〜４の結果より、emim[OTf]、及びemim[BF4]を用いたときは、グリコシル化反応は起こらなかったが、bmim[BF4]を用いたときは、少量ながら生成物は確認され、bmim[PF6]を用いたときが、もっとも生成物の収率が高かった。また、実験番号４〜６の結果から、温度は生成物の収率にほとんど影響しないが、６０℃ではグルコピラノシルジベンジル亜リン酸エステルのbmim[PF6]中での不安定性のため収率が下がることや、実験番号４、７〜９の結果から、グルコピラノシルジベンジル亜リン酸エステルの最適濃度が１Ｍであることが明らかになった。そこで、グルコピラノシルジベンジル亜リン酸エステルの濃度が１Ｍの状態で、温度を４０℃にしてみると（実験番号１０）、収率は２５℃の時と変わらなかったが、より短時間で反応が進行し、β型の選択性が低下した。
【００２６】
＜実施例２＞
本実施例では、糖の供与体として、グリコシル亜リン酸エステルの一種であるグルコピラノシルジベンジル亜リン酸エステルを用い、イオン性液体として、bmim[PF6]を用いる条件で、種々の糖の受容体（アルコール、図１参照）を用いて、グリコシル化反応を行った。反応方法や検出方法などは、実施例１と同様なので、説明は省略する。結果を図３に示す。
【００２７】
親水性アルコールを用いたとき（実験番号１〜４）は、収率が良かった。しかし、疎水性アルコールを用いたとき（実験番号５〜７）は、２５℃ではそれらアルコールのイオン性液体に対する融解度が低いため、温度を４０℃にしなければ高収率が得られなかったが、実験番号７では、４０℃でも低収率であった。そこで、実験番号６、７に関し、反応時間を長くし、グルコピラノシルジベンジル亜リン酸エステルの濃度を３倍にすることにより（実験番号８、９）、収率は改善された。
【００２８】
＜実施例３＞
本実施例では、イオン性液体の再利用を行った。実施例１の実験番号４の条件で反応を行い、反応生成物をエーテルで抽出し、１２時間、２５℃、１ｍｍＨｇの減圧下で脱水することにより、イオン性液体を回収し、再利用した。同条件で、反応−回収を繰り返したが、図４に示すように、最低５回は、ほとんど反応効率に影響を与えないで、回収し、再利用できるということが明らかになった。
従来の触媒ではこのような回収、再利用はできず、イオン性液体をグリコシル化反応に用いる効果の一つである。
【００２９】
＜実施例４＞
図５に示すように、本実施例では、糖の供与体として、グルコピラノシルジエチル亜リン酸エステルを用い、糖の受容体として、シクロヘキシルメタノールを用いた。イオン性液体として、１−ｎ−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウム  テトラフルオロボレート（以下、C６mim[BF4]と略す。）、１−ｎ−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウム  トリフルオロメタンスルホネート（以下、C６mim[OTf]と略す。）、１−ｎ−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウム  トリフルオロメタンスルホンイミダイド（以下、C６mim[NTf2]と略す。）を用い、それぞれのイオン性液体に対して、その１モル％量のプロトン酸として、テトラフルオロホウ酸（以下、HBF4と略す。）、トリフルオロメタンスルホン酸（以下、HOTfと略す。）、トリフルオロメタンスルホンイミド（以下、HNTf2と略す。）を加え、触媒の存在下で、どのイオン性液体を用いた時が最も産物の収率が良いかを調べるためグリコシル化反応を行った。反応方法、反応条件や検出方法などは、実施例１と同様なので、説明は省略する。結果を図５に示す。実験番号１〜３の結果より、イオン性液体としてC６mim[NTf2]を、プロトン酸としてHNTf2を用いた場合、産物であるグルコピラノシドの収率が最も良かった。
【００３０】
そこで、次にイオン性液体としてC６mim[NTf2]を、プロトン酸としてHNTf2を用い、プロトン酸の含有率を変えてグリコシル化反応を行うことにより、含有率の最適化を行った。結果を図５に示す。実験番号３〜６の結果より、プロトン酸が１モル％含有する時に、最もグルコピラノシドの収率が良かった。
【００３１】
＜実施例５＞
次に、プロトン酸触媒存在下で、従来用いられてきた溶媒に比べ、C６mim[NTf2]がどの程度の効果を示すか、種々の溶媒を用いて、C６mim[NTf2]と比較した結果を示したのが図６実験番号１〜５である。プロトン酸としてHNTf2を１モル％加え、反応条件、反応方法や検出方法などは実施例１に従った。図６に示すように、C６mim[NTf2]を溶媒に使用したときが、最もグルコピラノシドの収率が良く、β型の選択性も２番目に良かった。その上、MeCNやCH2Cl2は、使用する際、適当な脱水剤を用いて、脱水し、無水の状態で蒸留しなければならない。これに対し、C６mim[NTf2]の脱水は、減圧下（２５℃、１ｍｍＨｇ）で行うだけで十分である。このように、C６mim[NTf2]は、調べた溶媒の中で最も有用な溶媒であることがわかる。
【００３２】
＜実施例６＞
イオン性液体C６mim[NTf2]を用いた反応において、不純物の割合がどの程度反応に影響を与えるか、C６mim[NTf2]製造の原料であるC６mimClを加えて、グリコシル化反応を行った。実験条件は実施例５実験番号５と同様にし、図７に示すような量のC６mimClを反応液中に加えた。図７に示したように、C６mimClが３モル％を超えると、急に収率が低下することが明らかになった。
【００３３】
＜実施例７＞
本実施例では、プロトン酸が含まれたままで、イオン性液体の再利用を行った。実施例５実験番号５と同じ実験条件で反応を行った後、ヘキサン−酢酸エチルの５：１溶液で反応生成物を抽出し、プロトン酸含有のイオン性液体を１２時間、２５℃、１ｍｍＨｇの減圧下で脱水することにより回収し、再利用した。同条件で、反応−回収を繰り返したが、図８に示すように、最低５回は、ほとんど反応効率に影響を与えないで、回収し、再利用できるということが明らかになった。
従来の触媒ではこのような回収、再利用はできず、プロトン酸含有のイオン性液体をグリコシル化反応に用いる効果の一つである。
【００３４】
＜実施例８＞
イオン性液体と、触媒としてのプロトン酸との存在下で、種々の糖の受容体に用いてグリコシル化反応を行った。図９にそれらの反応におけるグルコピラノシドの収率及びβ選択性を示す。糖アルコール７を用いたときのみ、収率及びβ選択性が少し低下したが、基本的には幅広い種類のアルコールに対してグリコシル化反応を行いうることが示された。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、簡便で環境調和的なグリコシル化反応と、それに用いるための溶媒及び触媒を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる実施例１〜３において、グリコシル化反応に用いたグルコピラノシルジベンジル亜リン酸エステル、アルコール、及び得られたグルコシル化反応産物の分子式を示している。
【図２】本発明にかかる実施例１において、グリコシル化反応に用いたイオン性液体の種類と、各イオン性液体に対して得られたグルコピラノシドの収率及びα／β比を表す表である。
【図３】本発明にかかる実施例２において、グリコシル化反応に用いたアルコールの種類と、各アルコールに対して得られた反応産物の収率及びα／β比を表す表である。
【図４】本発明にかかる実施例３において、グリコシル化反応に用いたイオン性液体の回収回数と、各回収回数に対して得られたグルコピラノシドの収率及びα／β比を表す表である。
【図５】本発明にかかる実施例４において、グリコシル化反応に用いたイオン性液体及びプロトン酸の種類と濃度、各イオン性液体及びプロトン酸に対して得られたグルコピラノシドの収率及びα／β比を示す。
【図６】本発明にかかる実施例５において、グリコシル化反応に用いた溶媒の種類と、各溶媒に対して得られた反応産物の収率及びα／β比を表す表である。
【図７】本発明にかかる実施例６において、グリコシル化反応に付加した不純物の濃度と、各濃度の不純物に対して得られた反応産物の収率及びα／β比を表す表である
【図８】本発明にかかる実施例７において、グリコシル化反応に用いたプロトン酸含有イオン性液体の回収回数と、各回収回数に対して得られたグルコピラノシドの収率及びα／β比を表す表である。
【図９】本発明にかかる実施例８において、グリコシル化反応に用いたアルコールの種類と、各アルコールに対して得られた反応産物の収率及びα／β比を表す表である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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