(57)【要約】【課題】シクロデキストリンの水酸基数を簡便に効率良く制御することのできるシクロデキストリンの製造方法およびロタキサンの製造方法を提供する。【解決手段】シクロデキストリンまたはシクロデキストリンを輪成分とするロタキサンと、ビニルエステル類とを、酸触媒下で反応させて、シクロデキストリンの一部又は全部の水酸基を、ビニルエステル類のアシル基でアシル化してアシル化シクロデキストリンまたはアシル化ロタキサンを製造し、得られたアシル化シクロデキストリンまたはアシル化ロタキサンの一部のアシル基を脱アシル化して水酸基にし、もって水酸基数が制御された部分アシル化シクロデキストリンまたは部分アシル化ロタキサンを得る。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シクロデキストリンと、ビニルエステル類とを、酸触媒下で反応させて、前記シクロデキストリンの一部又は全部の水酸基を、前記ビニルエステル類のアシル基でアシル化してアシル化シクロデキストリンを製造し、
得られた前記アシル化シクロデキストリンの一部のアシル基を脱アシル化して水酸基にする
ことを特徴とする部分アシル化シクロデキストリンの製造方法。
【請求項２】
前記ビニルエステル類を溶媒として使用することを特徴とする請求項１に記載の部分アシル化シクロデキストリンの製造方法。
【請求項３】
前記ビニルエステル類として、酢酸イソプロペニルを使用することを特徴とする請求項１または２に記載の部分アシル化シクロデキストリンの製造方法。
【請求項４】
前記シクロデキストリンのアシル化工程において、前記シクロデキストリンの全部の水酸基をアシル化してパーアシル化シクロデキストリンとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の部分アシル化シクロデキストリンの製造方法。
【請求項５】
前記アシル化シクロデキストリンに求核剤および塩基を作用させることにより、前記アシル化シクロデキストリンの脱アシル化を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の部分アシル化シクロデキストリンの製造方法。
【請求項６】
シクロデキストリンの開口部に直鎖状分子が貫通し、前記直鎖状分子の両末端にブロック基を有してなるロタキサンと、ビニルエステル類とを、酸触媒下で反応させて、前記シクロデキストリンの一部又は全部の水酸基を、前記ビニルエステル類のアシル基でアシル化してアシル化ロタキサンを製造し、
得られた前記アシル化ロタキサンにおけるシクロデキストリンの一部のアシル基を脱アシル化して水酸基にする
ことを特徴とする部分アシル化ロタキサンの製造方法。
【請求項７】
前記ビニルエステル類を溶媒として使用することを特徴とする請求項６に記載の部分アシル化ロタキサンの製造方法。
【請求項８】
前記ビニルエステル類として、酢酸イソプロペニルを使用することを特徴とする請求項６または７に記載の部分アシル化ロタキサンの製造方法。
【請求項９】
前記ロタキサンのアシル化工程において、前記シクロデキストリンの全部の水酸基をアシル化してパーアシル化ロタキサンとすることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の部分アシル化ロタキサンの製造方法。
【請求項１０】
前記アシル化ロタキサンに求核剤および塩基を作用させることにより、前記アシル化ロタキサンの脱アシル化を行うことを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の部分アシル化ロタキサンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シクロデキストリンの一部の水酸基がアシル化された部分アシル化シクロデキストリンの製造方法、およびシクロデキストリンの一部の水酸基がアシル化されたシクロデキストリンアシル誘導体を輪成分とする部分アシル化ロタキサンの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シクロデキストリンは水酸基を多数有しており、具体的には、１分子あたり一番少ないα−シクロデキストリンでも１８個の水酸基を有しており、その水酸基数の制御が問題となっている。
【０００３】
一方、ロタキサンの一種として、シクロデキストリンの開口部に直鎖状分子が貫通し、直鎖状分子の両末端を封鎖したロタキサンが知られている。このロタキサンにおいても、上記と同様に、輪成分であるシクロデキストリンにおける水酸基数の制御が問題となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シクロデキストリンにおける水酸基数の制御方法の一例として、メチル化剤を使用してシクロデキストリンの水酸基をメチル化する方法がある。この方法によれば、メチル化剤の量をコントロールすることにより、シクロデキストリンに残す水酸基の数を制御することは可能である。しかし、反応時間が長く、精製にも時間がかかるため、効率的ではない。また、反応性の高い水酸基を残すためには、残したい水酸基を保護基等により保護する必要があり、煩雑な作業を要する。
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、シクロデキストリンの水酸基数を簡便に効率良く制御することのできるシクロデキストリンの製造方法およびロタキサンの製造方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】
【０００６】
上記目的を達成するために、第１に本発明は、シクロデキストリンと、ビニルエステル類とを、酸触媒下で反応させて、前記シクロデキストリンの一部又は全部の水酸基を、前記ビニルエステル類のアシル基でアシル化してアシル化シクロデキストリンを製造し、得られた前記アシル化シクロデキストリンの一部のアシル基を脱アシル化して水酸基にすることを特徴とする部分アシル化シクロデキストリンの製造方法を提供する（請求項１）。
【０００７】
上記発明（請求項１）によれば、シクロデキストリンのアシル化および脱アシル化を組み合わせることにより、シクロデキストリンの水酸基数の制御を容易に行うことができる。また、各反応は短時間で進行し得るため、シクロデキストリンの水酸基数の制御を効率良く行うことができる。場合によっては、保護基を別に使用して水酸基を保護することなく、得られる部分アシル化シクロデキストリンにおいて、反応性の高い水酸基を存在させることが可能である。
【０００８】
上記発明（請求項１）においては、前記ビニルエステル類を溶媒として使用することが好ましい（請求項２）。
【０００９】
上記発明（請求項１，２）においては、前記ビニルエステル類として、酢酸イソプロペニルを使用することが好ましい（請求項３）。
【００１０】
上記発明（請求項１〜３）においては、前記シクロデキストリンのアシル化工程において、前記シクロデキストリンの全部の水酸基をアシル化してパーアシル化シクロデキストリンとすることが好ましい（請求項４）。かかる発明によれば、水酸基数が少ない部分アシル化シクロデキストリンを製造することが可能となり、したがって水酸基数の制御をより広い範囲で行うことができる。また、かかる発明によれば、脱アシル化の開始状態をそろえることができるため、より正確な水酸基数の制御が可能となる。
【００１１】
上記発明（請求項１〜４）においては、前記アシル化シクロデキストリンに求核剤および塩基を作用させることにより、前記アシル化シクロデキストリンの脱アシル化を行うことが好ましい（請求項５）。
【００１２】
上記発明（請求項５）によれば、アシル化シクロデキストリンの脱アシル化を短時間で効率良く行うことができるとともに、求核剤および塩基の添加量を調整することにより、脱アシル化度合いの制御、すなわち水酸基数の制御を容易に行うことができる。
【００１３】
第２に本発明は、シクロデキストリンの開口部に直鎖状分子が貫通し、前記直鎖状分子の両末端にブロック基を有してなるロタキサンと、ビニルエステル類とを、酸触媒下で反応させて、前記シクロデキストリンの一部又は全部の水酸基を、前記ビニルエステル類のアシル基でアシル化してアシル化ロタキサンを製造し、得られた前記アシル化ロタキサンにおけるシクロデキストリンの一部のアシル基を脱アシル化して水酸基にすることを特徴とする部分アシル化ロタキサンの製造方法を提供する（請求項６）。
【００１４】
上記発明（請求項６）によれば、ロタキサンの輪成分であるシクロデキストリンのアシル化および脱アシル化を組み合わせることにより、ロタキサンにおける水酸基数の制御を容易に行うことができる。また、各反応は短時間で進行し得るため、ロタキサンにおける水酸基数の制御を効率良く行うことができる。さらには、保護基を別に使用して水酸基を保護することなく、得られる部分アシル化ロタキサンにおいて、反応性の高い水酸基を存在させることが可能である。
【００１５】
上記発明（請求項６）においては、前記ビニルエステル類を溶媒として使用することが好ましい（請求項７）。
【００１６】
上記発明（請求項６，７）においては、前記ビニルエステル類として、酢酸イソプロペニルを使用することが好ましい（請求項８）。
【００１７】
上記発明（請求項６〜８）においては、前記ロタキサンのアシル化工程において、前記シクロデキストリンの全部の水酸基をアシル化してパーアシル化ロタキサンとすることが好ましい（請求項９）。かかる発明によれば、水酸基数が少ない部分アシル化ロタキサンを製造することが可能となり、したがって水酸基数の制御をより広い範囲で行うことができる。また、かかる発明によれば、脱アシル化の開始状態をそろえることができるため、より正確な水酸基数の制御が可能となる。
【００１８】
上記発明（請求項６〜９）においては、前記アシル化ロタキサンに求核剤および塩基を作用させることにより、前記アシル化ロタキサンの脱アシル化を行うことが好ましい（請求項１０）。
【００１９】
上記発明（請求項１０）によれば、アシル化ロタキサンの脱アシル化を短時間で効率良く行うことができるとともに、求核剤および塩基の添加量を調整することにより、脱アシル化度合いの制御、すなわち水酸基数の制御を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、シクロデキストリンの水酸基数が制御された部分アシル化シクロデキストリンおよび部分アシル化ロタキサンを簡便に効率良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について説明する。
〔部分アシル化シクロデキストリンの製造〕
本実施形態では、第１段階として、シクロデキストリンと、ビニルエステル類とを、酸触媒下で反応させて、シクロデキストリンの水酸基をアシル化してアシル化シクロデキストリンを製造する。このとき、ビニルエステル類としては、溶媒を兼ねることができるものを使用することが好ましい。具体的には、ビニルエステル類の液体中に、シクロデキストリンおよび酸触媒を加えて反応させることが好ましい。
【００２２】
シクロデキストリンは、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリンまたはγ−シクロデキストリンのいずれであってもよい。
【００２３】
本発明において、ビニルエステル類とは、カルボン酸と二重結合を有する化合物が二重結合を構成する炭素原子を介してエステル結合した構造を有する化合物群をいい、当該二重結合には任意の官能基を有することができる。例えば、酢酸イソプロペニル、酢酸ビニル、安息香酸イソプロペニル、２−ベンゾキシペンタフルオロプロペン等が挙げられ、中でも、反応性が良好で、得られたアシル化ロタキサンの精製が容易な観点から、酢酸イソプロペニルおよび安息香酸イソプロペニルが好ましい。なお、ビニルエステル類として酢酸エステルを使用した場合、シクロデキストリンの水酸基はアセチル化されることとなる。
【００２４】
ビニルエステル類の使用量は特に限定されず、溶媒として使用できる範囲で適宜選択することができる。
【００２５】
酸触媒としては、水酸基のアシル化で一般的に使用されるものであれば特に限定されず、例えば、ｐ−トルエンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸ピリジニウム、硫酸、塩酸、ベンゼンスルホン酸、メタンスルホン酸等を使用することができる。
【００２６】
酸触媒の使用量は、触媒の種類によっても異なるが、一般的には、シクロデキストリン１００質量部に対して１〜２０質量部であることが好ましく、特に２〜１０質量部であることが好ましい。
【００２７】
シクロデキストリンとビニルエステル類との反応は、加熱下において効率良く進行するため、通常は、ビニルエステル類とシクロデキストリンと酸触媒とを混合した後、加熱する。加熱温度は、４０〜１５０℃であることが好ましく、特に６０〜９０℃であることが好ましい。
【００２８】
反応時間は、０．５〜５時間であることが好ましく、特に、シクロデキストリンの水酸基を１００％アシル化する場合には、１〜５時間であることが好ましい。上記反応は、このように短時間で進行し得る。
【００２９】
以上の方法により、水酸基が８０％以上、場合によっては１００％アシル化されたアシル化シクロデキストリンを得ることができる。特に、ビニルエステル類として酢酸エステルを使用した場合には、シクロデキストリンの水酸基が８０％以上、場合によっては１００％アセチル化されたアセチル化シクロデキストリンを得ることができる。なお、精製は常法によって行えばよい。
【００３０】
この第１段階で、１００％アシル化されたアシル化シクロデキストリンを製造しておくことにより、水酸基数が少ない部分アシル化シクロデキストリンを製造することが可能となり、したがって水酸基数の制御をより広い範囲で行うことができる。また、このように脱アシル化の開始状態をそろえることにより、正確な水酸基数の制御が可能となる。
【００３１】
以上のようにしてアシル化シクロデキストリンを製造したら、第２段階として、得られたアシル化シクロデキストリンの一部のアシル基を脱アシル化して水酸基にする。これにより、水酸基数が制御された部分アシル化シクロデキストリンが得られる。
【００３２】
アシル化シクロデキストリンの脱アシル化は、アシル化シクロデキストリンに求核剤および塩基を作用させることにより行うことが好ましく、求核剤および塩基の添加量を調整することにより、脱アシル化度合いの制御、すなわち水酸基数の制御を容易に行うことができる。
【００３３】
アシル化シクロデキストリンの脱アシル化は、アシル化シクロデキストリンが溶解可能な溶媒中で行うことが好ましい。かかる溶媒としては、例えば、クロロホルム、塩化メチレン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）等が挙げられ、中でもクロロホルムが好ましい。
【００３４】
求核剤としては、例えば、メタノール、エタノール、過酸化水素等が挙げられ、中でも反応を効率良く進行させることのできるメタノールが好ましい。求核剤の使用量は、種類や反応条件にもよるが、例えばメタノールの場合には、アシル化シクロデキストリン１００質量部に対して１０〜５０００質量部であることが好ましく、特に５０〜３０００質量部であることが好ましい。
【００３５】
塩基としては、例えば、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、ヒドラジン、グアニジン、シアン化カリウム等が挙げられ、中でも反応を効率良く進行させることのできる炭酸カリウムが好ましい。塩基の使用量は、種類や反応条件にもよるが、例えば炭酸カリウムの場合には、アシル化シクロデキストリン１００質量部に対して０．０１〜１００質量部であることが好ましく、特に０．１〜２０質量部であることが好ましい。
【００３６】
アシル化シクロデキストリンの脱アシル化反応は、加熱下において効率良く進行するため、通常は、アシル化シクロデキストリンと、求核剤および塩基とを混合した後、加熱する。加熱温度は、２０〜８０℃であることが好ましく、特に４０〜６０℃であることが好ましい。
【００３７】
反応時間は、０．１〜３時間であることが好ましく、特に、０．５〜１．５時間であることが好ましい。反応は、このように短時間で進行し得る。
【００３８】
上記方法により、アシル化シクロデキストリンの一部のアシル基が脱アシル化されて水酸基になり、水酸基数が制御された部分アシル化シクロデキストリンが得られる。例えば、α−シクロデキストリンの場合、水酸基数は０〜１８個の範囲で制御することが可能である。
【００３９】
また、上記方法によれば、保護基を別に使用して水酸基を保護することなく、得られる部分アシル化シクロデキストリンにおいて、反応性の高い水酸基、例えば１級の水酸基を存在させることが可能である。脱アシル化反応では、反応性の高いアシル基から反応が開始するからである。
【００４０】
以上の方法によれば、簡便にかつ短時間で効率良く、シクロデキストリンの水酸基数を制御して部分アシル化シクロデキストリンを製造することができる。なお、精製は常法によって行えばよい。
【００４１】
ここで、得られた部分アシル化シクロデキストリンは、制御された水酸基数に応じて、アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、ハロゲン化アルキル類、アミド類等の有機溶媒および水に対する溶解性が変化する。したがって、得られた部分アシル化シクロデキストリンは、多様な用途に使用することができる。
【００４２】
〔部分アシル化ロタキサンの製造〕
本実施形態では、第１段階として、シクロデキストリン分子の開口部に直鎖状分子が貫通し、その直鎖状分子の両末端にブロック基を有してなるロタキサンを製造する。このロタキサンの製造は、常法によって行うことができる。通常は、擬ロタキサンを製造し、次いで、得られた擬ロタキサンからロタキサンを製造する。
【００４３】
本実施形態で製造する擬ロタキサンは、輪成分であるシクロデキストリン分子の開口部に、末端に官能基を有する直鎖状分子（軸分子）が貫通してなるものである。本実施形態では、最初に、末端に官能基を有する直鎖状分子を用意する。
【００４４】
なお、本明細書において、「直鎖状分子」の「直鎖」は、実質的に「直鎖」であることを意味する。すなわち、直鎖状分子上で環状分子（輪成分）が移動可能であれば、直鎖状分子は分岐鎖を有していてもよい。
【００４５】
直鎖状分子としては、例えば、末端に官能基を有する炭素数８以上の直鎖状のアルカン、例えば、ジアミノオクタン、ジアミノデカン、ジアミノドデカン、ジアミノペンタデカン、ジアミノオクタデカン、ジアミノエイコサン；ポリテトラヒドロフラン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリイソプレン、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリジメチルシロキサン等が挙げられるが、シクロデキストリンの修飾率を考慮すると、末端に官能基を有する炭素数８〜２０、特に炭素数１０〜１５の直鎖状のアルカンが好ましい。
【００４６】
直鎖状分子の数平均分子量（Ｍｎ）は、２００〜１，０００，０００であることが好ましく、特に１，０００〜１００，０００であることが好ましい。数平均分子量が２００未満であると、シクロデキストリンを貫通し難く、また、数平均分子量が１，０００，０００を超えると、シクロデキストリンの修飾率が低下するおそれがある。
【００４７】
上記直鎖状分子の末端官能基としては、後述するブロック基と反応して直鎖状分子の末端を封鎖できるものであれば特に限定されないが、好ましくは、ヒドロキシル基、アミノ基、イソシアネート基、カルボキシル基、ビニル基およびエポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも１種を使用する。
【００４８】
直鎖状分子が末端に上記官能基を有する場合には、当該官能基を使用すればよいが、直鎖状分子が末端に上記官能基を有しない場合、または有する場合であっても必要に応じて、直鎖状分子の末端に上記官能基を付加する。直鎖状分子の末端に対する上記官能基の付加は、従来公知の方法、例えば、Nature, 356, 325-327 (1992)に記載の方法などによって行うことができる。
【００４９】
上記のように末端に官能基を有する直鎖状分子を用意したら、その直鎖状分子をシクロデキストリンで包接し（シクロデキストリンを直鎖状分子で串刺しにし）、擬ロタキサンを得る。
【００５０】
シクロデキストリンは、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリンまたはγ−シクロデキストリンのいずれであってもよい。
【００５１】
擬ロタキサンの製造は、末端に官能基を有する直鎖状分子およびシクロデキストリンを溶媒中、通常は水中に存在させた状態にして（例えば、シクロデキストリンの水溶液に上記直鎖状分子を添加して）、その溶液を撹拌することによって行うことができる。加えて、撹拌後にその溶液を静置することが収率を向上させることができるので好ましい。好ましい静置期間は、１〜７日程度である。
【００５２】
撹拌方法については特に制限はなく、常温または適当に制御された温度で、機械的撹拌処理、超音波処理などの方法で撹拌することができる。特に、超音波処理で撹拌することが貫通数を制御しやすいので好ましい。撹拌時間は、数分〜１時間の条件で行うことが好ましい。超音波の照射条件については特に制限はないが、周波数２０〜４０ｋＨｚで行うことが好ましい。
【００５３】
以上のようにして擬ロタキサンを製造したら、その擬ロタキサンの直鎖状分子の末端官能基と反応し得るブロック基を当該末端官能基と反応させ、直鎖状分子の末端にブロック基を付加することにより、ロタキサンを得る。
【００５４】
ブロック基としては、輪成分であるシクロデキストリンが直鎖状分子により串刺し状になった形態を保持し得る基であれば特に限定されないが、好ましくは、ジアルキルフェニル基類、ジニトロフェニル基類、シクロデキストリン類、アダマンタン基類、トリチル基類、フルオレセイン類、ピレン類、アントラセン類等が適宜選択される。具体的には、ジメチルフェニルイソシアネート、トリチルフェニルイソシアネート等がブロック基用の反応試薬として好適に用いられる。
【００５５】
直鎖状分子に対するブロック基の反応は、従来公知の方法、例えば、Nature, 356, 325-327 (1992)に記載の方法によって行うことができる。
【００５６】
以上のようにしてロタキサンを製造したら、第２段階として、得られたロタキサンと、ビニルエステル類とを、酸触媒下で反応させて、シクロデキストリンの水酸基を、ビニルエステル類のアシル基でアシル化する。このとき、ビニルエステル類は溶媒として使用することが好ましい。具体的には、ビニルエステル類中に、ロタキサンおよび酸触媒を加えて反応させることが好ましい。
【００５７】
ビニルエステル類および酸触媒としては、前述した部分アシル化ロタキサンの製造で使用したものと同様のものを使用することができる。
【００５８】
ビニルエステル類の使用量は特に限定されず、溶媒として使用できる範囲で適宜選択することができる。
【００５９】
酸触媒の使用量は、触媒の種類によっても異なるが、一般的には、シクロデキストリン１００質量部に対して１〜２０質量部であることが好ましく、特に２〜１０質量部であることが好ましい。
【００６０】
ロタキサンとビニルエステル類との反応は、加熱下において効率良く進行するため、通常は、ビニルエステル類とロタキサンと酸触媒とを混合した後、加熱する。加熱温度は、４０〜１５０℃であることが好ましく、特に６０〜９０℃であることが好ましい。
【００６１】
反応時間は、０．５〜１５時間であることが好ましく、特に、シクロデキストリンの水酸基を９０％以上アシル化する場合には、５〜１２時間であることが好ましく、シクロデキストリンの水酸基を１００％アシル化する場合には、７〜１２時間であることが好ましい。
【００６２】
また、上記の反応工程を２回以上行うことにより、シクロデキストリンの水酸基を９０％以上、場合によっては１００％アシル化することができる。例えば、上記反応工程を２回行う場合には、反応工程一回当たりの反応時間は２〜６時間が好ましく、３〜５時間がさらに好ましい。２回目以降の反応を行う場合、前回の反応で得られたアシル化ロタキサンと、新たに用意したビニルエステル類および酸触媒とを混合して反応させてもよいし、前回の反応で得られたアシル化ロタキサンを、前回の反応で使用したビニルエステル類および酸触媒が残っている反応容器に投入して反応させてもよい。
【００６３】
以上の方法により、シクロデキストリンの水酸基が８０％以上、場合によっては１００％アシル化されたシクロデキストリンアシル誘導体を輪成分とするアシル化ロタキサンを得ることができる。特に、ビニルエステル類として酢酸イソプロペニルを使用した場合には、シクロデキストリンの水酸基が８０％以上、場合によっては１００％アセチル化されたシクロデキストリンアセチル化誘導体を輪成分とするアセチル化ロタキサンを得ることができる。なお、精製は常法によって行えばよい。
【００６４】
この第２段階で、１００％アシル化されたアシル化ロタキサンを製造しておくことにより、脱アシル化の反応開始状態を揃えることができるため、より正確な水酸基数の制御が可能となる。加えて、ロタキサンをアシル化する従来の方法では、８０％以上のアシル化が困難であり、そのため、水酸基数の少ない部分アシル化ロタキサンを製造することは困難であった。これに対し、本発明のように、第２段階で１００％アシル化されたアシル化ロタキサンを製造しておくことにより、従来不可能であったアシル化の高い修飾率域での制御も可能となる。
【００６５】
以上のようにしてアシル化ロタキサンを製造したら、第３段階として、得られたアシル化ロタキサンの輪成分であるシクロデキストリンアシル誘導体の一部のアシル基を脱アシル化して水酸基にする。これにより、シクロデキストリンの水酸基数が制御された部分アシル化ロタキサンが得られる。
【００６６】
アシル化ロタキサンの脱アシル化は、アシル化ロタキサンに求核剤および塩基を作用させることにより行うことが好ましく、求核剤および塩基の添加量を調整することにより、脱アシル化度合いの制御、すなわち水酸基数の制御を容易に行うことができる。アシル化ロタキサンの脱アシル化は、アシル化ロタキサンが溶解可能な溶媒中で行うことが好ましい。
【００６７】
溶媒、求核剤および塩基としては、前述した部分アシル化シクロデキストリンの製造で使用したものと同様のものを使用することができる。
【００６８】
求核剤の使用量は、求核剤の種類や反応条件にもよるが、例えばメタノールを使用する場合、アシル化ロタキサン１００質量部に対して１０〜５００質量部であることが好ましく、特に５０〜３００質量部であることが好ましい。また、塩基の使用量は、同様にその種類や反応条件にもよるが、例えば炭酸カリウムを使用する場合、アシル化ロタキサン１００質量部に対して０．０１〜１００質量部であることが好ましく、特に０．１〜２０質量部であることが好ましい。
【００６９】
アシル化ロタキサンの脱アシル化反応は、加熱下において効率良く進行するため、通常は、アシル化ロタキサンと、求核剤および塩基とを混合した後、加熱する。加熱温度は、２０〜８０℃であることが好ましく、特に４０〜６０℃であることが好ましい。
【００７０】
反応時間は、０．１〜３時間であることが好ましく、特に、０．５〜１．５時間であることが好ましい。反応は、このように短時間で進行し得る。
【００７１】
上記方法により、アシル化ロタキサンの輪成分であるシクロデキストリンアシル誘導体の一部のアシル基が脱アシル化されて水酸基になり、シクロデキストリンの水酸基数が制御された部分アシル化ロタキサンが得られる。例えば、輪成分がα−シクロデキストリンの場合、α−シクロデキストリン１分子につき水酸基数は０〜１８個の範囲で制御することが可能である。
【００７２】
また、上記方法によれば、保護基を別に使用して水酸基を保護することなく、得られる部分アシル化ロタキサンのシクロデキストリンアシル誘導体において、反応性の高い水酸基、例えば１級の水酸基を存在させることが可能である。脱アシル化反応では、反応性の高いアシル基から反応が開始するからである。
【００７３】
以上の方法によれば、簡便にかつ短時間で効率良く、輪成分であるシクロデキストリンの水酸基数を制御して部分アシル化ロタキサンを製造することができる。なお、精製は常法によって行えばよい。
【００７４】
ここで、得られた部分アシル化ロタキサンは、制御された水酸基数に応じて、アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、アミド類、ハロゲン化アルキル類等の有機溶媒および水に対する溶解性が変化する。したがって、得られた部分アシル化ロタキサンは、多様な用途に使用することができる。
【実施例】
【００７５】
以下、実施例等により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。
【００７６】
〔実施例１〕
α−シクロデキストリン（ナカライテスク社製）０．５ｇおよび触媒としてのｐ−トルエンスルホン酸２０ｍｇを、溶媒としての酢酸イソプロペニル５ｍｌに加え、７０℃で２時間反応させた。反応溶液を減圧留去し、得られた固体を１０質量％炭酸ナトリウム水溶液で洗浄した後、アセトンにより再結晶させて、白色固体のアセチル化シクロデキストリン０．８ｇを得た。
【００７７】
得られたアセチル化シクロデキストリンの一部を重クロロホルムに溶解し、１Ｈ−ＮＭＲ（日本電子社製，核磁気共鳴装置ＪＮＭ−ＬＡ４００／ＷＢ使用）で分析した。分析の結果、１Ｈ−ＮＭＲチャートの５．１ｐｐｍ付近のグルコース環の一位の炭素についたプロトン由来のピークと、２．１ｐｐｍ付近のアセチル基由来のピークとの積分比より、アセチル化率（修飾率）は１００％と算出された。
【００７８】
得られたアセチル化シクロデキストリン５０ｍｇをクロロホルム２ｍｌに溶解し、そして４ｍｇ／ｍｌの炭酸カリウム／メタノール溶液０．１ｍｌを添加し、５０℃で１時間反応させた。反応溶液を減圧留去し、ヘキサンで洗浄した後、得られた固体（部分アセチル化シクロデキストリン）を重クロロホルムに溶解させ、１Ｈ−ＮＭＲ（日本電子社製，核磁気共鳴装置ＪＮＭ−ＬＡ４００／ＷＢ使用）で分析した。分析結果を図１に示す。
【００７９】
分析の結果、１Ｈ−ＮＭＲチャートの５．１ｐｐｍ付近のグルコース環の一位の炭素についたプロトン由来のピークと、２．１ｐｐｍ付近のアセチル基由来のピークとの積分比より、アセチル化率（修飾率）は６５％と算出された。すなわち、水酸基の存在率は３５％（水酸基の平均個数／シクロデキストリン１分子＝６．３個）であることが分かった。
【００８０】
〔実施例２〕
４ｍｇ／ｍｌの炭酸カリウム／メタノール溶液の添加量を０．２ｍｌに変更する以外、実施例１と同様にして部分アセチル化シクロデキストリンを製造した。
【００８１】
実施例１と同様の１Ｈ−ＮＭＲによる分析結果から、得られた部分アセチル化シクロデキストリンのアセチル化率は５３％、すなわち水酸基の存在率は４７％（水酸基の平均個数／シクロデキストリン１分子＝８．５個）であることが分かった。
【００８２】
〔実施例３〕
４ｍｇ／ｍｌの炭酸カリウム／メタノール溶液の添加量を０．５ｍｌに変更する以外、実施例１と同様にして部分アセチル化シクロデキストリンを製造した。
【００８３】
得られたアセチル化シクロデキストリンの一部を重ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に溶解し、１Ｈ−ＮＭＲ（日本電子社製，核磁気共鳴装置ＪＮＭ−ＬＡ４００／ＷＢ使用）で分析した。分析の結果、１Ｈ−ＮＭＲチャートの４．９ｐｐｍ付近のグルコース環の一位の炭素についたプロトン由来のピークと、２．０ｐｐｍ付近のアセチル基由来のピークとの積分比より、アセチル化率（修飾率）は１４％と算出された。すなわち、水酸基の存在率は８６％（水酸基の平均個数／シクロデキストリン１分子＝１５．５個）であることが分かった。
【００８４】
〔実施例４〕
４ｍｇ／ｍｌの炭酸カリウム／メタノール溶液の添加量を１．０ｍｌに変更する以外、実施例１と同様にして部分アセチル化シクロデキストリンを製造した。
【００８５】
実施例３と同様の１Ｈ−ＮＭＲによる分析結果から、得られた部分アセチル化シクロデキストリンのアセチル化率は９％、すなわち水酸基の存在率は９１％（水酸基の平均個数／シクロデキストリン１分子＝１６．４個）であることが分かった。
【００８６】
実施例１〜４の結果より、脱アシル化工程において炭酸カリウム／メタノール溶液の添加量を調整することにより、得られる部分アセチル化シクロデキストリンにおいて水酸基数を制御できることが分かる。
【００８７】
〔実施例５〕
α−シクロデキストリン（ナカライテスク社製）の飽和水溶液５ｍｌに、１，１０−ジアミノデカン６５ｍｇを加え、超音波処理（周波数：２５ｋＨｚ）を６０分間行った後、室温にて１日放置した。その後、氷浴中で攪拌しながら、３，５−ジメチルフェニルイソシアネート（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）５５０ｍｇを滴下し、そのまま１時間攪拌した。次いで、反応溶液をテトラヒドロフラン中に注ぎ、析出した固体を回収し、水で洗浄した後、乾燥させて白色固体のロタキサン９００ｍｇを得た。
【００８８】
得られたロタキサン９００ｍｇおよび触媒としてのｐ−トルエンスルホン酸２０ｍｇを、溶媒としての酢酸イソプロペニル１０ｍｌに加え、７０℃で１０時間反応させた。反応溶液を減圧留去し、得られた固体を１０質量％炭酸ナトリウム水溶液で洗浄した。次いで、分取ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（展開溶媒：クロロホルム）により分子量３０００付近のピークを回収し、白色固体のアセチル化ロタキサン４００ｍｇを得た。得られたアセチル化ロタキサンを１Ｈ−ＮＭＲ（日本電子社製，核磁気共鳴装置ＪＮＭ−ＬＡ４００／ＷＢ使用）で分析した。
【００８９】
１Ｈ−ＮＭＲ分析の結果、シクロデキストリン由来の３〜６ｐｐｍのピークと、ブロック基である３，５−ジメチルフェニル基由来の６．７ｐｐｍおよび７．０ｐｐｍ付近のピークとの積分比より、得られたアシル化ロタキサンはシクロデキストリンが２個入ったものであることが分かった。また、ブロック基である３，５−ジメチルフェニル基の芳香環由来の６．７ｐｐｍ付近のピークと、アセチル化されたシクロデキストリンのアセチル基由来の２ｐｐｍ付近の３本のピークとの積分比から、アセチル化率（修飾率）は１００％であることが分かった。
【００９０】
得られたアセチル化ロタキサン５０ｍｇをクロロホルム２ｍｌに溶解し、そして４ｍｇ／ｍｌの炭酸カリウム／メタノール溶液０．１ｍｌを添加し、５０℃で１時間反応させた。反応溶液を減圧留去し、水で洗浄した後、得られた固体（部分アセチル化ロタキサン）を重ジメチルスルホキシドに溶解させ、１Ｈ−ＮＭＲ（日本電子社製，核磁気共鳴装置ＪＮＭ−ＬＡ４００／ＷＢ使用）で分析した。分析結果を図２に示す。
【００９１】
１Ｈ−ＮＭＲ分析の結果、ブロック基である３，５−ジメチルフェニル基の芳香環由来の６．７ｐｐｍ付近のピークと、アセチル化されたシクロデキストリンのアセチル基由来の２ｐｐｍ付近の３本のピークとの積分比から、アセチル化率（修飾率）は５２％であることが分かった。すなわち、水酸基の存在率は４８％（水酸基の平均個数／シクロデキストリン１分子＝１７．３個）であることが分かった。
【００９２】
〔実施例６〕
４ｍｇ／ｍｌの炭酸カリウム／メタノール溶液の添加量を０．２ｍｌに変更する以外、実施例５と同様にして部分アセチル化ロタキサンを製造した。
【００９３】
実施例５と同様の１Ｈ−ＮＭＲによる分析結果から、得られた部分アセチル化ロタキサンのα−シクロデキストリンにおけるアセチル化率は４０％、すなわち水酸基の存在率は６０％（水酸基の平均個数／ロタキサン１分子＝２１．６個）であることが分かった。
【００９４】
〔実施例７〕
４ｍｇ／ｍｌの炭酸カリウム／メタノール溶液の添加量を０．５ｍｌに変更する以外、実施例５と同様にして部分アセチル化ロタキサンを製造した。
【００９５】
実施例５と同様の１Ｈ−ＮＭＲによる分析結果から、得られた部分アセチル化ロタキサンのα−シクロデキストリンにおけるアセチル化率は２１％、すなわち水酸基の存在率は７９％（水酸基の平均個数／ロタキサン１分子＝２８．４個）であることが分かった。
【００９６】
〔実施例８〕
４ｍｇ／ｍｌの炭酸カリウム／メタノール溶液の添加量を１．０ｍｌに変更する以外、実施例１と同様にして部分アセチル化ロタキサンを製造した。
【００９７】
実施例５と同様の１Ｈ−ＮＭＲによる分析結果から、得られた部分アセチル化ロタキサンのα−シクロデキストリンにおけるアセチル化率は５％、すなわち水酸基の存在率は９５％（水酸基の平均個数／ロタキサン１分子＝３４．２個）であることが分かった。
【００９８】
実施例５〜８の結果より、脱アシル化工程において炭酸カリウム／メタノール溶液の添加量を調整することにより、得られる部分アセチル化ロタキサンにおいてα−シクロデキストリンの水酸基数を制御できることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明によれば、シクロデキストリンの水酸基数およびロタキサンの輪成分であるシクロデキストリンの水酸基数を簡便に効率良く制御することができる。得られた部分アシル化シクロデキストリンおよび部分アシル化ロタキサンは、制御された水酸基数に応じて有機溶媒に対する溶解性が変化するため、多様な用途に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】実施例１で製造した部分アシル化シクロデキストリンの１Ｈ−ＮＭＲチャートである。
【図２】実施例５で製造した部分アシル化ロタキサンの１Ｈ−ＮＭＲチャートである。
【図１】
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【図２】
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