(57)【要約】【課題】アンヒドロアミノ糖誘導体を簡易な方法で製造する。【解決手段】有機溶媒中でアミノ糖誘導体を加熱することによって、フラノース型およびヘキソース型のアンヒドロアミノ糖誘導体を同時に得る。  【化１６】2017128543.tif 000017【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の化学式(１)から化学式(５)で示されるいずれかの化合物。
【化１２】
2017128543.tif 000013
【請求項２】
下記の化学式(１)で示される化合物または化学式(２)で示される化合物の少なくとも一方の製造方法であって、
有機溶媒中で下記の化学式(Ａ)で示される化合物を加熱する工程を有する製造方法。
【化１３】
2017128543.tif 000014
【請求項３】
下記の化学式(３)で示される化合物または化学式(４)で示される化合物の少なくとも一方の製造方法であって、
有機溶媒中で下記の化学式(Ｂ)で示される化合物を加熱する工程を有する製造方法。
【化１４】
2017128543.tif 000015
【請求項４】
下記の化学式(５)で示される化合物または化学式(６)で示される化合物の少なくとも一方の製造方法であって、
有機溶媒中で下記の化学式(Ｃ)で示される化合物を加熱する工程を有する製造方法。
【化１５】
2017128543.tif 000016
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アミノ糖誘導体の無水物、すなわちアンヒドロアミノ糖誘導体であるアンヒドロ−Ｎ−アセチルヘキソサミンと、アンヒドロ−Ｎ−アセチルヘキソサミンを簡易に製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生物材料の高度利用や化学原料化等のため、グルコースやセルロースなどの糖の研究が盛んに行われている。近年、糖自体のみならず、アミンを含む糖であるアミノ糖まで研究範囲が拡大されている。非特許文献１および非特許文献２には、アミノ糖誘導体の無水物である2-acetamide-2-deoxy-1,6-anhydro-2-deoxy-β-D-glucopyranose(以下「ＡＧＰＮＡｃ」ということがある)が記載されている。ＡＧＰＮＡｃは下記式で示される化合物である。なお、Ａｃはアセチル基である−ＣＯＣＨ3を表している(以下同じ)。
【化１】
2017128543.tif 000002
【０００３】
非特許文献１では、出発物質のN-benzylidene-D-glucosamineから５段階の工程を経てＡＧＰＮＡｃを製造している。このため、多くの試薬と各段階での分離・精製が必要である。さらに、本出発物質自体もグルコサミンから調製しなければならない。非特許文献２では、出発物質の2,3-di-O-acetyl-1,6-anhydro-4-O-tert-butyl-β-D-glucopyranoseから７段階の工程を経てＡＧＰＮＡｃを製造している。さらに、この出発物質は、phenyl 4,6-O-benzylidene-β-D-glucopyranosideから５段階の工程を経て製造されている。このため、非特許文献２に記載されたＡＧＰＮＡｃの製造方法は、非特許文献１に記載されたＡＧＰＮＡｃの製造方法と同様の課題がある。
【０００４】
また、非特許文献３には、同じくアミノ糖誘導体の無水物である2-acetamide-2-deoxy-1,6-anhydro-2-deoxy-β-D-glucofuranose(以下「ＡＧＦＮＡｃ」ということがある)に関する記載がある。ＡＧＦＮＡｃは下記式で示される化合物である。
【化２】
2017128543.tif 000003
【０００５】
しかしながら、非特許文献３では、得られた混合物の一成分のトリメチルシリル化合物の質量が、ＡＧＦＮＡｃのシリル化合物の質量と一致しているだけであり、この混合物中にＡＧＦＮＡｃが確実に含まれているとは言い難い。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Chem. Phar. Bull., 10, 1039 (1962)
【非特許文献２】J. Org. Chem., 38, 202 (1973)
【非特許文献３】Chemosphere Global Change Science, 2, 101 (2000)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、アンヒドロアミノ糖誘導体を簡易な方法で製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のアンヒドロアミノ糖誘導体は、下記の化学式(１)から化学式(５)で示されるいずれかの化合物である。
【化３】
2017128543.tif 000004
【０００９】
本発明のある態様のアンヒドロアミノ糖誘導体の製造方法は、下記の化学式(１)または化学式(２)で示される少なくとも一方の化合物の製造方法であって、有機溶媒中で下記の化学式(Ａ)で示される化合物を加熱する工程を有する。
【化４】
2017128543.tif 000005
【００１０】
本発明の他の態様のアンヒドロアミノ糖誘導体の製造方法は、下記の化学式(３)または化学式(４)で示される少なくとも一方の化合物の製造方法であって、有機溶媒中で下記の化学式(Ｂ)で示される化合物を加熱する工程を有する。
【化５】
2017128543.tif 000006
【００１１】
本発明の他の態様のアンヒドロアミノ糖誘導体の製造方法は、下記の化学式(５)または化学式(６)で示される少なくとも一方の化合物の製造方法であって、有機溶媒中で下記の化学式(Ｃ)で示される化合物を加熱する工程を有する。
【化６】
2017128543.tif 000007
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、アンヒドロアミノ糖誘導体であるアンヒドロ−Ｎ−アセチルヘキソサミンが簡易な方法で得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のアンヒドロアミノ糖誘導体と、アンヒドロアミノ糖誘導体の製造方法について、実施形態と実施例に基づいて詳細に説明する。重複説明は適宜省略する。なお、２つの数値の間に「〜」を記載して数値範囲を表す場合には、この２つの数値も数値範囲に含まれるものとする。また、特に断りがない限り「％」は「質量％」を示す。
【００１４】
下記の化学反応式で示されるように、本発明の各種アンヒドロアミノ糖誘導体は、各種アミノ糖誘導体から製造される。
【化７】
2017128543.tif 000008
【００１５】
より具体的には、有機溶媒中でアミノ糖誘導体を加熱することによって、フラノース型およびヘキソース型の無水物が同時に容易に得られる。有機溶媒としては、ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)、ジメチルアセトアミド、プロピレンカーボネート、テトラメチレンスルホン(スルホラン)、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン(ＤＭＩ)、ニトロトルエン類、ニトロキシレン類、ジメチルスルホキシド(ＤＭＳＯ)などの非プロトン性有機溶媒が挙げられるが、特に限定されない。
【００１６】
これらの非プロトン性有機溶媒は単独で用いてもよいし、２種類以上の混合溶媒として用いてもよい。また、非プロトン性有機溶媒に比べて少量であれば、メタノール、エタノール、酢酸エチル、アセトン、酢酸、ギ酸、クレゾール類、エチルフェノール類、エチレングリコール、グリセリン、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテルなどのプロトン性の有機溶媒を混合して用いてもよい。これらの中でも、スルホラン、ＤＭＳＯ、これらの混合溶媒、およびこれらの有機溶媒のいずれかにプロピレンカーボネートまたはテトラエチレングリコールジメチルエーテルを加えた混合溶媒が好ましい。
【００１７】
これらの混合溶媒中の各溶媒の割合は特に限定されないが、プロピレンカーボネートまたはテトラエチレングリコールジメチルエーテルが５０％以下になるように混合することが好ましい。また、加熱温度は、１００℃〜３００℃が好ましく、１６０℃〜２２０℃がより好ましい。１００℃より低い温度では脱水反応があまり進行せず、３００℃より高い温度ではタールおよび炭化物が生成し、目的物が分離・精製しにくくなるからである。
【００１８】
具体的なアミノ糖誘導体からアンヒドロアミノ糖誘導体を製造する実施形態について以下で説明する。本発明の実施形態に係るアンヒドロアミノ糖誘導体は、下記の化学式(１)から化学式(５)で示されるいずれかの化合物である。
【化８】
2017128543.tif 000009
【００１９】
化学式(１)で示される化合物は、2-acetamide-2-deoxy-1,6-anhydro-2-deoxy-β-D-galactofuranose(以下「ＡＧａＦＮＡｃ」ということがある)である。また、化学式(２)で示される化合物は、2-acetamide-2-deoxy-1,6-anhydro-2-deoxy-β-D-galactopyranose(以下「ＡＧａＰＮＡｃ」ということがある)である。ＡＧａＦＮＡｃとＡＧａＰＮＡｃの混合物は、下記の化学式(Ａ)で示される化合物(以下「ＧａｌＮＡｃ」ということがある)から製造される。すなわち、ＡＧａＦＮＡｃまたはＡＧａＰＮＡｃの少なくとも一方は、有機溶媒中でＧａｌＮＡｃを加熱する工程を経て得られる。
【化９】
2017128543.tif 000010
【００２０】
化学式(３)で示される化合物は、2-acetamide-2-deoxy-1,6-anhydro-2-deoxy-β-D-mannofuranose(以下「ＡＭＦＮＡｃ」ということがある)である。また、化学式(４)で示される化合物は、2-acetamide-2-deoxy-1,6-anhydro-2-deoxy-β-D-mannopyranose(以下「ＡＭＰＮＡｃ」ということがある)である。ＡＭＦＮＡｃとＡＭＰＮＡｃの混合物は、下記の化学式(Ｂ)で示される化合物(以下「ＭａｎＮＡｃ」ということがある)から製造される。すなわち、ＡＭＦＮＡｃまたはＡＭＰＮＡｃの少なくとも一方は、有機溶媒中でＭａｎＮＡｃを加熱する工程を経て得られる。
【化１０】
2017128543.tif 000011
【００２１】
化学式(５)で示される化合物は、2-acetamide-2-deoxy-1,6-anhydro-2-deoxy-β-D-glucofuranose(以下「ＡＧＦＮＡｃ」ということがある)である。ＡＧＦＮＡｃは、下記の化学式(Ｃ)で示される化合物(以下「ＧｌｃＮＡｃ」ということがある)から製造される。このとき、化学式(６)で示される化合物の2-acetamide-2-deoxy-1,6-anhydro-2-deoxy-β-D-glucopyranose(以下「ＡＧＰＮＡｃ」ということがある)も同時に生成する。つまり、ＡＧＦＮＡｃとＡＧＰＮＡｃの混合物は、ＧｌｃＮＡｃから製造される。換言すると、ＡＧＦＮＡｃまたはＡＧＰＮＡｃの少なくとも一方は、有機溶媒中でＧｌｃＮＡｃを加熱する工程を経て得られる。
【化１１】
2017128543.tif 000012
【実施例１】
【００２２】
アルゴンガス雰囲気下で、ＧａｌＮＡｃ(和光純薬工業(株)、生化学用No.013-12821)１００ｍｇをジメチルスルホキシド(関東化学(株)、特級No.10378-00)５ｍＬに懸濁させた懸濁液の設定温度を１８０℃にし、マグネチックスターラーで撹拌しながらマイクロ波(東京電子(株)、グリーン・モチーフ・Ｉ、２.４５ＧＨｚ、可変出力設定３０〜３００Ｗ)を２０分間照射して加熱した。なお、温度測定は懸濁液の中心部にＫ熱電対を浸して行い、マイクロ波出力を自動可変することによって、懸濁液の温度を１８０℃に制御した。得られた反応混合物を高速液体クロマトグラフィー(Gilson社、ＨＰＬＣシステム、カラム：Shodex KS-801、検出器：SEDEX 55 ELSD、カラム温度：８０℃、溶離液：水)で定量したところ、ＡＧａＦＮＡｃが５０.６％、ＡＧａＰＮＡｃが７.２％含まれていた。
【実施例２】
【００２３】
アルゴンガス雰囲気下で、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(Sigma-Aldrich No.172405-250G)を２％含むスルホラン(Sigma-Aldrich、 No.T22209-500G)５ｍＬに、ＭａｎＮＡｃ一水和物(東京化成工業(株)、No.A2160)１００ｍｇを懸濁させた懸濁液の設定温度を２００℃にし、マグネチックスターラーで撹拌しながらマイクロ波を５分間照射して加熱した。得られた反応混合物を高速液体クロマトグラフィーで定量したところ、ＡＭＦＮＡｃが１６.６％、ＡＭＰＮＡｃが９.８％含まれていた。なお、懸濁液の温度制御と高速液体クロマトグラフィーは、実施例１と同様にして行った。
【実施例３】
【００２４】
アルゴンガス雰囲気下で、ＧｌｃＮＡｃ(和光純薬工業(株)、一級No.011-12182)１００ｍｇをスルホラン混合液５ｍＬに懸濁させた懸濁液の設定温度を２２０℃にし、マグネチックスターラーで撹拌しながらマイクロ波を５分間照射して加熱した。得られた反応混合物を高速液体クロマトグラフィーで定量したところ、ＧｌｃＮＡｃが３.６％、ＡＧＦＮＡｃが４０.８％、ＡＧＰＮＡｃが２１.５％含まれていた。なお、スルホラン混合液は実施例２と同じものを用い、懸濁液の温度制御と高速液体クロマトグラフィーは実施例１と同様にして行った。
【実施例４】
【００２５】
実施例３の条件でアンヒドロアミノ糖誘導体の製造を４回行った。得られたＧｌｃＮＡｃ、ＡＧＦＮＡｃ、およびＡＧＰＮＡｃの混合物４回分を合わせた後、シリカゲル(関東化学(株)、No.37565-85)６０ｍＬをカラムに充填したカラムクロマトグラフィーを２回行って、アンヒドロアミノ糖誘導体を分離した。カラムクロマトグラフィー前半では、ＣＨ2Ｃｌ2とメタノールの体積比が２０：１の混合液を溶離液として用い、カラムクロマトグラフィー後半では、ＣＨ2Ｃｌ2とメタノールの体積比が１０：１の混合液を溶離液として用いた。
【００２６】
１回目のカラムクロマトグラフィーで、有機溶媒とアミノ糖誘導体(ＧｌｃＮＡｃ、ＡＧＦＮＡｃ、およびＡＧＰＮＡｃ)を粗分離した。２回目のカラムクロマトグラフィーで最初に溶出したアンヒドロアミノ糖誘導体はＡＧＰＮＡｃで、上記４回分を合わせた混合物に１６.２％含まれていた(質量では５９.６ｍｇ)。カラムクロマトグラフィーで、ＡＧＰＮＡｃの後から溶出したアンヒドロアミノ糖誘導体はＡＧＦＮＡｃで、上記４回分を合わせた混合物に３７.１％含まれていた(質量では１３６.３ｍｇ)。
【実施例５】
【００２７】
アルゴンガス雰囲気下で、ＧｌｃＮＡｃ１００ｍｇをジメチルスルホキシド５ｍＬに懸濁させた懸濁液の設定温度を１７０℃にし、マグネチックスターラーで撹拌しながらマイクロ波を２０分間照射して加熱した。得られた反応混合物を高速液体クロマトグラフィーで定量したところ、ＧｌｃＮＡｃが４３.７％、ＡＧＦＮＡｃが１８.６％、ＡＧＰＮＡｃが１６.０％含まれていた。なお、ＧｌｃＮＡｃは実施例４と同じものを用い、懸濁液の温度制御と高速液体クロマトグラフィーは実施例１と同様にして行った。
【実施例６】
【００２８】
アルゴンガス雰囲気下で、ＧｌｃＮＡｃ１００ｍｇをジメチルスルホキシド５ｍＬに懸濁させた懸濁液を設定温度１６０℃のオイルバスに浸し、マグネチックスターラーで撹拌しながら４０分間加熱した。得られた反応混合物を高速液体クロマトグラフィーで定量したところ、ＧｌｃＮＡｃが１８.４％、ＡＧＦＮＡｃが２９.０％、ＡＧＰＮＡｃが２３.８％含まれていた。なお、ＧｌｃＮＡｃは実施例４と、ジメチルスルホキシドは実施例１と同じものをそれぞれ用い、高速液体クロマトグラフィーは実施例１と同様にして行った。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、アンヒドロアミノ糖誘導体(化学式(１)から化学式(６)で示される化合物)は、対応するアミノ糖誘導体から極めて単純な方法で再現性よく量産できる。これらのアンヒドロアミノ糖誘導体は、アミノ糖そのものよりも単純な化合物である。そのため、これらのアンヒドロアミノ糖誘導体の応用が広く期待できる。例えば、これらのアンヒドロアミノ糖誘導体を原料とするオリゴ糖や多分岐糖ポリマー、およびこの多分岐糖ポリマーを基盤物質とする機能性材料としての使用が想定される。直鎖ポリマーであるキチンやキトサンは医用材料として用いられているが、これらのアンヒドロアミノ糖誘導体を原料とする多分岐アミノ糖ポリマーも医用材料として特に有望であると考えられる。