(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の一般式（Ｉ）で表されるアゾナフトール構造を有する糖誘導体から成ることを特徴とするゲル化剤。
【化１】
0003898897.tif 000005
〔式（Ｉ）において、Ｒ1はピラノース環を有する単糖類の残基を表す。〕
【請求項２】
アゾナフトール構造が２−アゾナフトールであることを特徴とする請求項１のゲル化剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲルの技術分野に属し、特に、有機溶媒と水の両方に対し良好なゲルを形成することができる新規なゲル化剤に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
ゲルについての研究開発は、主として、高分子化合物に関して盛んに行われてきた。この高分子ゲルは、ポリマーが架橋して３次元網目構造を形成することによって、溶媒を含む膨潤体、すなわち、ゲルが形成されるものである。この高分子ゲルの物性研究、並びに用途開発は、多糖類、蛋白質、そして、合成高分子において数多くなされている。ゲルを形成するのは高分子化合物だけではなく、最近は比較的低分子の有機化合物においてもゲル形成能力を持つ化合物が見いだされている。
【０００３】
低分子ゲル化剤の特徴としては、比較的少量の添加で液体をゲル化できること、加熱時に速やかに溶解し、放冷時にゲル化すること、そして、形成されたゲルは熱可逆的であり、加熱により流動性のあるゾルに戻ることが挙げられる。これらの性質を利用して、家庭用油処理剤としての実用化が行われており、また、クロマト分離剤の担体、化学センサーにおける機能性物質の支持体、生体触媒固定化ゲルなどへの展開が期待されている。
【０００４】
低分子化合物がゲルを形成するのは、溶媒中で低分子化合物が方向性を持ちつつ分子会合を行うことによって、繊維状の分子集合体を形成し、それらがネットワークを形成するためである。その駆動力として挙げられるものは、１つは水素結合の作用であり、他方は非水素結合、すなわちファンデルワールス(van der Waals)相互作用によるものである。
【０００５】
これまで、見いだされてきた低分子ゲル化剤として、脂肪族アミド誘導体、長鎖アルカン類などが挙げられる。本発明者らは、先に、低分子系ゲル化剤として、コレステロールを有する幾つかの化合物を提示した（特許第2869684号、特許第2927601号、特開平11-255672号、特願平10-325920号、特開平11-108922号、特願平11-319070号、特開2000-150869号、特願2000-237865号など）。
【０００６】
また、本発明者らは糖をベースとするゲル化剤として、糖ベンジリデンからなるゲル化剤（特開平11-323309号、特願平11-49928号、特願平11-49950号、特願2000-358862号）、糖に長鎖アルキル基を結合させたゲル化剤（特願平11-319149号）をも案出している。
【０００７】
これらの低分子有機ゲル化剤は、各種有機溶媒に対して非常に良好なゲルを与えるのであるが、水に対してはゲルを形成することはできない。
【０００８】
水と有機溶媒の両方をゲル化することのできる低分子化合物の報告例もあるが、それらは２成分系のゲル化剤（Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 2689）であったり、有機溶媒と水との混合溶媒をゲル化するものである（J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11679）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、有機溶媒または水のそれぞれにおいて、更には有機溶媒と水との混合溶媒においても低濃度で良好なゲルを形成することができる新規な低分子ゲル化剤を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、糖構造とアゾナフトール構造とからなる化合物の合成に成功することにより上記の目的を達したものである。
【００１１】
かくして、本発明に従えば、下記の一般式（Ｉ）で表されるアゾナフトール構造を有する糖誘導体から成るゲル化剤が提供される。
【００１２】
【化２】
0003898897.tif 000002
【００１３】
式（Ｉ）において、Ｒ1は糖の残基を表す。なお、式（Ｉ）において、Ｒ1によって表される「糖の残基」とは、糖の分子構造式から、当該糖がベンゼン環（式（Ｉ）の左側のベンゼン環)に結合するに際して失われた水素原子（ヘミアセタール水酸基の水素原子)を除いた構造式を指称する。
【００１４】
本発明の好ましい態様においては、糖はピラノース環構造を有する単糖類であり、アゾナフトール構造は２−アゾナフトールである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の糖誘導体は、式（Ｉ）の化学構造式によって示されるように、糖構造を含む親水部とアゾナフトール構造を含む疎水部とから構成されており、親水部の水酸基を介する水素結合と疎水部のパイ共役系を介するスタッキングとにより分子の集合が一次元的に起こり、その結果、ゲルが形成されるものと考えている。
【００１６】
このような構造の本発明のゲル化剤は、該誘導体を構成している糖の種類を変えることにより、ゲル化させる溶媒の選択性やゲルの強さ(安定性)の優れたゲルを得ることができる。よく知られているように、糖類は非常に多様性に富んだ立体構造を持つことができる。とりわけ、分子中に存在する複数の不斉炭素、特異的な水酸基の3次元配列は糖質の多様性を特徴づけている。これら糖はお互いに水素結合を形成し、多様なネットワークを形成することができる。したがって、本発明の糖誘導体においては、アゾナフトール構造が同じであっても、糖の種類を変えると糖の水酸基の位置と向きが異なることにより、糖が作る水素結合ネットワークが異なり、それによってゲル化剤分子の分子集合形式が変化し、多様なゲル化能が発現されるものと理解される。
【００１７】
式（Ｉ）で表される本発明のアゾナフトール誘導体において、Ｒ1で表される糖は、好ましくは、ピラノース環を有する単糖類である。単糖からなるピラノース環には、C-1位の立体配置に応じてα体とβ体が存在するが、 α体およびβ体のいずれも使用可能である。使用できる糖の例としては、単糖類として、α-d-グルコース、α-d-ガラクトース、α-d-マンノース、β-d-グルコース、β-d-ガラクトース、β-d-マンノースなどが挙げられる。そして、p-ニトロフェニル-α-d-グルコピラノシド、p-ニトロフェニル-α-d-ガラクトピラノシド、p-ニトロフェニル-α-d-マンノピラノシド、p-ニトロフェニル-β-d-グルコピラノシド、p-ニトロフェニル-β-d-ガラクトピラノシド、p-ニトロフェニル-β-d-マンノピラノシドなどのグルコピラノシドも本発明に使用されるピラノース環を有する単糖類の例として挙げることができる。特に好ましいのは、α-d-グルコース、β-d-グルコース、β-d-ガラクトースである。
【００１８】
本発明のゲル化剤を構成する糖誘導体は式（Ｉ）で表されるようにアゾナフトール構造を有し、特に好ましいアゾナフトール構造は、２-アゾナフトールである。図２には、本発明に伴う糖誘導体の好ましい例の化学構造を示している。
【００１９】
本発明の糖誘導体は、市販の化合物を原料として、図１に示すような反応スキームに従って容易に合成することができる。すなわち、後の実施例に記述するように、所望の糖ピラノシドのアミノフェニル化体と２−ナフトールとのジアゾカップリングによって合成することができる。アミノピラノシドは、対応するニトロフェニルピラノシドを接触還元することによって得ることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、実施例に沿って本発明をさらに説明するが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。
実施例１: ゲル化剤の合成
ゲル化剤として図2に示す化合物（１，２，３）を図１に示すスキームに従って合成した。
化合物（１）の合成
1-(4-β-d-グルコピラノシルフェニルアゾ)-2-ナフトール (1) はMcbroom らの報告例[Methods Enzymol., 1972, 28, 212]を参考に合成した。p-アミノフェニル-β-d-グルコピラノシド (400 mg, 1.48 mmol) を 氷冷した0.1M塩酸 (20 ml) に溶解させた。撹拌させながら、氷冷した0.05M亜硝酸ナトリウム水溶液 (30 ml)をゆっくりと滴下させた。その混合液の温度を5℃以下に保ちながら30分間撹拌を行った。次に1-プロパノール(30 ml)と0.15M食塩水(125 ml)との混合溶液にフェノール (279 mg, 2.96 mmol)を溶解させた。氷冷したこの溶液中に、先程の反応溶液をゆっくりと滴下した。0.5M水酸化ナトリウム水溶液でもって溶液のpHを 8〜9に調整し、その混合液の温度を5℃以下に保ちながら12時間撹拌を行った。次に、0.5M塩酸でもって溶液のpHを４に調整した後、1-プロパノールを減圧留去し、酢酸エチルによる抽出を行った。得られた酢酸ナトリウム層を無水硫酸ナトリウムによる乾燥を行った。溶媒を減圧留去した後、シリカカラムクロマトグラフィにて化合物を精製した。(テトラヒドロフラン:クロロホルム= 2:1)  得られた生成物を90℃で４時間減圧乾燥させ、赤色固形物を得た。 収率 51 %、 融点 220-221 ℃; IR (KBr)νmax 3376, 2876, 1620, 1601, 1552, 1507, 1444, 1211, 1075, 1019, 829, 749 cm-1; 1H NMR (DMSO-d6)δ= 3.21-3.68 (m, 6H), 4.52 (t, J = 5.2 Hz, 1H), 5.00 (d, J = 5.0 Hz, 1H), 5.03 (d, J = 5.7 Hz, 1H), 5.17 (d, J = 6.3 Hz, 1H), 5.55 (d, J = 3.5 Hz, 1H), 7.13 (d, J = 9.2 Hz, 1H), 7.31 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 7.49 (t, J = 7.1 Hz, 1H), 7.66 (d, J = 7.1 Hz, 1H), 7.89 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 7.97-8.02 (m, 3H), 8.71 (d, J = 8.3 Hz, 1H); m/z 427 [M]+, Found: C, 61.57; H, 5.47; N, 6.40 %。Calcd for C22H22N2O7: C, 61.97; H, 5.20; N, 6.57 %。
【００２１】
他の化合物 （２、３）は化合物１と同様の方法で合成した。それらについては分析データのみを示す。
1-(4-β-d-ガラクトピラノシルフェニルアゾ)-2-ナフトール（２）: 赤色固体、 収率 80 %、 融点 231-232℃; IR (KBr) νmax 3357, 2870, 1619, 1603, 1559, 1507, 1397, 1242, 1148, 1088, 833, 749 cm-1; 1H NMR (DMSO-d6) δ = 3.42-3.73 (m, 6H), 4.56 (d, J = 4.5 Hz, 1H), 4.70 (t, J = 5.5 Hz, 1H), 4.92 (d, J = 5.7 Hz, 1H), 4.97 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 5.25 (d, J =5.2 Hz, 1H), 7.11 (d, J = 9.1 Hz, 1H), 7.24 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 7.47 (t, J = 7.0 Hz, 1H), 7.64 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.86 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 7.95-7.99 (m, 3H), 8.71 (d, J = 8.4 Hz, 1H); m/z 427 [M]+, Found: C, 61.44; H, 5.32; N, 6.48 %。Calcd for C22H22N2O7: C, 61.97; H, 5.20; N, 6.57 %。
【００２２】
1-(4-α-d-グルコピラノシルフェニルアゾ)-2-ナフトール（３）:オレンジ色固体、 収率  37 %、 融点  204-205℃; IR (KBr)νmax 3368, 2924, 1620, 1599, 1553, 1505, 1451, 1233, 1210, 1082, 1021, 823, 750 cm-1; 1H NMR (DMSO-d6) δ= 3.21-3.68 (m, 6H), 4.52 (t, J = 5.2 Hz, 1H), 5.00 (d, J = 5.0 Hz, 1H), 5.03 (d, J = 5.0 Hz, 1H), 5.17 (d, J = 6.3 Hz, 1H), 5.55 (d, J =3.5 Hz, 1H), 7.13 (d, J = 9.2 Hz, 1H), 7.31 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 7.49 (t, J = 7.1 Hz, 1H), 7.66 (d, J = 7.1 Hz, 1H), 7.89 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 7.97-8.02 (m, 3H), 8.71 (d, J = 8.3 Hz, 1H); m/z 427 [M]+, Found: C,61.24 ; H,5.40 ; N,6.20%。Calcd for C22H22N2O7: C, 61.97; H, 5.20; N, 6.57 %。
【００２３】
実施例２: ゲル化実験
実施例１で合成した化合物（１、２、３）をゲル化剤として、各種溶媒に対するゲル化能を調べた。ゲル化実験は次のように行った。ゲル化剤(1.71 mg)と溶媒(1 ml)とをねじ口サンプル瓶中に入れ、固形分が溶解するまで加熱し溶解させた。得られた溶液を室温にまで冷却してゲルの形成を観察した。これらの結果を表1に示す。ゲルとして存在する場合には、「G」または「*G」として分類した。前者は透明なゲルを、後者は濁ったゲルを示す。また、部分的にゲルが形成した場合は「Gp」と表記し、さらに、溶液状態のままの場合は「S」、沈殿を形成した場合は「P」、不溶の場合は「I」とそれぞれ表記している。
【００２４】
【表１】
0003898897.tif 000003
【００２５】
さらに、水-エタノール混合溶媒におけるゲル化試験を行った。結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
0003898897.tif 000004
【００２７】
表1および表２に示すゲル化実験の結果から理解されるように、本発明の有機ゲル化剤は、有機溶媒や水、そして、水-エタノール混合溶媒をゲル化することができる。化合物１と２は４×10-3 mol dm-3 というきわめて低いゲル化剤濃度で有機溶媒をゲル化することができた。特に化合物1は多くの有機溶媒に対し良好なゲルを与えた。化合物１および3は、水をもゲル化することができた。水-エタノール混合溶媒系においては、全ての化合物が良好なゲルを形成することができた。中でも、化合物1と2は、2×10-3 mol dm-3 (0.08 wt%)という非常に低濃度における条件においてもゲルを形成することができた。
【００２８】
得られたゲルを凍結乾燥したキセロゲルについてSEM(走査電子顕微鏡)観察したところ、直径が30.90 nmの繊維が緻密に絡み合った網目構造が観察された。化合物１を用いた場合につき、図３に水をゲル化したゲルからのキセロゲルのSEM（走査型電子顕微鏡）写真を、図４に水−エタノール混合溶媒をゲル化したゲルからのキセロゲルのSEM写真を示す。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のゲル化剤は、今までにはない分子骨格を持った新規ゲル化剤である。これらはきわめて容易に合成することができ、また低濃度で有機溶媒、水、更には水−有機溶媒混合溶媒をゲル化させることができる。このように、本発明のゲル化剤は、有機溶媒系と水系のどちらもゲル化しうるので、油の凝固剤、酵素の固定化支持体として利用することができ、また、このゲル化剤は発色剤としてのアゾナフトール構造を持つことから、ゲル状態を形成するラベル化試剤、比色試薬および金属指示薬のような機能性発色剤としての利用ができる。さらに、糖という水素結合部位を構造に持ち、水中でゲルを形成することから、シリカのゾルーゲル重合による有機無機複合体への応用も期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のゲル化剤の合成スキームを示す。
【図２】本発明のゲル化剤の好ましい化学構造式を示す。
【図３】本発明のゲル化剤が水中において形成したゲル由来からのキセロゲルの走査型電子顕微鏡写真を示す。
【図４】本発明のゲル化剤が水−エタノール混合溶媒(水/エタノール = 8/2)中において形成したゲル由来のキセロゲルの走査型電子顕微鏡写真を示す。
【図１】
0003898897.tif 000006
【図２】
0003898897.tif 000007
【図３】
0003898897.tif 000008
【図４】
0003898897.tif 000009