Res. Org. Geochem. 23/24, 139­146 (2008) 〔有機地球化学会 30 周年記念事業 地球・環境有機分子検索マニュアル No.16〕

技術論文

海洋堆積物に含まれるホパノールの GC/MS による解析＊
齋藤裕之＊＊, ＊＊＊・鈴木德行＊＊（2008 年 8 月 20 日受付，2008 年 10 月 16 日受理）

試料を用いた。堆積物試料は海底下 130 m より採取された泥質堆積物で，有機炭素濃度は 0.68％で1. はじめにホパノイドは五環式トリテルペノイド骨格を持つ化合物であり，主にバクテリアの細胞膜に由来する（Ourrison et al., 1979）。バクテリアの生体内あった。同試料についての他の分析結果は Saitoand Suzuki（2007）に記載してある。船上で堆積物試料を採取した後，実験室での分析まで試料をで生成されるホパノイドの側鎖はヒドロキシル−20℃で保存し，分析直前に凍結乾燥し，粉末試基，アミノ基，配糖体などの官能基を持つことが知られているが（Rohmer et al., 1992），自然界の料を有機物分析に用いた。
3. 分析方法

土壌，堆積物，石油などに検出されるホパノイド
では，生物分解作用や続成作用によって官能基が変化しているものが少なくない。ヒドロキシル基を 1 つ持つホパノールについては海底堆積物，湖底堆積物，ピート層などを用いた研究例があるが（Innes et al., 1997; Quirk et al., 1984; Venkatesan et al.,1990），ヒドロキシ基を多数持つホパンポリオー

3.1. ホパノールの抽出・分離
粉末試料 5 g を遠沈管に入れ，メタノール ⁄ ジクロロメタン（3/1），メタノール ⁄ ジクロロメタン（1/1），ジクロロメタンの順にそれぞれ 15 分間超音波抽出を 2 回ずつ行った。抽出物はロータリーエバポレーターで乾固し，0.5N 水酸化ナトリ

ルについては主にバクテリアの培養試料を用いて研究が進められてきた（Rohmer et al., 1984）。最ウム・メタノール溶液を加え 80℃で 3 時間還流

近，環境試料中のホパンポリオールの研究も行わ

キサン ⁄ ジエチルエーテル（9/1）で抽出することれるようになり，海底下数百メートルにある堆積により中性フラクションを得た。得られた中性フ物中にもホパンポリオールが存在することが示されている（Saito and Suzuki, 2007）。本報では，海底ラクションはロータリーエバポレーターで半乾固しケン化を行った。その後，蒸留水を添加し，ヘ堆積物中に存在する各種ホパノールの GC/MS 分し，ヘキサンに溶解させ，シリカゲルカラム（内径 6 mm，長さ 8 cm）によってさらに 4 つのフラク析結果を報告する。

ション（F1〜 F4）に分画した。各フラクションは

2. 試

それぞれ脂肪族炭化水素フラクション（F1；ヘキサン，4 ml），芳香族炭化水素フラクション（F2；料分析試料として，ODP Leg 190 において四国沖南海トラフで採取された Site 1178 の海底堆積物

ヘキサン ⁄ トルエン，1/1，4 ml），ケトンフラクション（F3；ヘキサン ⁄ 酢酸エチル，9/1，5 ml），＊GC/MS analysis of hopanols in marine sediments＊＊北海道大学大学院理学研究院自然史科学部門地球惑星システム分野〒060-0810

札幌市北区北 10 条西 8丁目
e-mail:jm-hsaito@kochi-u.ac.jp, Tel:088-864-6726, Fax:088-864-6713
Hiroyuki Saito**,***and Noriyuki Suzuki**: Department of Natural History Sciences, Faculty of Science, Hokkaido
University, N10W8, Kita-ku, Sapporo 060-0810, Japan＊＊＊高知大学海洋コア総合研究センター〒783-8502 高知県南国市物部乙 200 Center for Advanced Marine
Core Research, Kochi University, B200 Monobe, Nankoku, Kochi, 783-8502, Japan−139−齋藤裕之・鈴木德行

Relative intensity

2保持し，250℃まで 10℃ ⁄ 分で昇温し，250℃から320℃まで 3℃ ⁄ 分で昇温後，320℃で 20 分間保持431（Agilent 社製；内径 0.25 mm，長さ 30 m，膜厚 0.1μm）を使用した。オーブン温度は，60℃で 2 分間(a) Silylationした。キャリアガスとして高純度ヘリウムを用いた。イオン検出は質量範囲 m/z 50-750 で，2.14*
54050

Relative intensity2'（scan/sec）のスキャン速度で質量スペクトルを取得した。なお，イオン源温度は 250℃，イオン化

60Retention time (min.)(b)Acetylation

子量 n-アルカンが同じ試料中に存在しておらず，また，炭素数 40 以上の一連の n-アルカン標準試*1'6'40

電圧は 70eV に設定した。検出されたホパノールと同程度の保持時間を持つ炭素数 40 以上の高分

3'4料を入手することが困難であったため，本報では4'50

Retention time (min.)保持指標を定めていない。

5'7'8'

4. 結

60Fig. 1. M/z 191 mass chromatograms of (a) TMS ether
derivatives and (b) acetyl derivatives of hopanols
in the sediment sample of 1178A-15X from Site
1178. Peak numbers correspond to those in Table 1.
Asterisks (*) represent TMS derivative of 17β (H),21β (H)-bishomohopanoic acid.

極性脂質フラクション（F4；酢酸エチル ⁄ メタノール，1/1，4 ml）である。ホパノールは F4 の極性

果

同じ海洋堆積物中に含まれるホパノールをTMS 化して得たホパノールトリメチルシリルエーテルとアセチル化して得たホパノールアセ
テートの m/z 191 マスフラグメントグラムを Fig.
1 の（a）と（b）にそれぞれ示した。同定された化合物の名称や特性を Table 1 に，質量スペクトルと構造式を Fig. 2 にそれぞれ示した。

脂質フラクション中に検出される。

4.1. ホパノールトリメチルシリルエーテル

3.2. ホパノールの誘導体化

シリルエーテルが十分に検出された（Fig. 1 および Table 1 のピーク番号 1-5）
。ホパノイドに特徴TMS 化によって 5 種類のホパノールトリメチル多くのホパノールを検出し同定するためにトリメチルシリル（TMS）化とアセチル化の二通りの誘導体化を行い比較した。F4 フラクションを試験的な質量スペクトルである m/z 191 を持つ化合物管に移し，溶媒を蒸発させた後，BSTFA50 μl を添加して TMS 化（60℃，1 時間）を行った。アセチ

スペクトルが得られなかったので，ここでは報告しない。ホパノールの同定は GC/MS による質量ル化は，F4 フラクションにピリジン ⁄ 無水酢酸（1/1，4 ml）を添加し，50℃で 1 時間反応させて行っスペクトルを文献と比較して行った。フラグメント b（M-15）はメチル基の離脱する［M-CH3］+，cた。なお，アセチル化した F4 フラクションを加（M-90）はトリメチルシラノール（C3H10OSi）が離+脱する［M-C3H10OSi］，d（m/z 369）は側鎖の離脱熱後，室温で一昼夜おき，未反応の官能基をなくすために，さらに TMS 化を行った。
3.3. ガスクロマトグラフィー質量分析（GC/MS）

が他にも検出されたが，低濃度のため鮮明な質量した A-E 環 C27H45+，e（m/z 191）は C 環の開裂により ED 環と側鎖が離脱した AB 環 C14H23+，f（M-TMS 化，またはアセチル化した F4 フラクショ221）は AB 環の離脱した［M-C16H29］+，g（f-90）はf からトリメチルシラノールが 1 つ，h（f-180）は f

ン を そ れ ぞ れ Hewlett-Packard 社 製 HP6890 ガ ス
クロマトグラフ/HP MSD 5973 質量分析に導入しからトリメチルシラノールが 2 つ離脱してできたフラグメントである。32, 35-アンヒドロホパンテて分析を行った。キャピラリーカラムは DB-5HT

トロールはその質量スペクトルから最初はカルボ−140−

pentakishomohopane-32,33,34,35-tetrol (BHT)

5−141−17β(H),21β(H)-bishomohopanol

bishomohopane-31,32-diol (or 30,32)

trishomohopane-32,33-diol

tetrakishomohopane-32,33,34-triol

tetrakishomohopane-32,33,34-triol

32,35-anhydrobacteriohopanetetrolpentakishomohopane-32,33,34,35-tetrol (BHT)

2'6'

3'

7'

8'

4'

5'

35 (43)35 (39)34 (40)34 (40)33 (37)32 (36)32 (34)31 (33)35 (47)35 (41)33 (39)32 (35)31 (34)

numberCarbon**

C43H70O8

C39H64O5

C40H60O6

C40H60O6

C37H62O4

C36H60O4

C34H58O2

C33H56O2

C47H94O4Si4

C41H76O3Si2

C39H74O2Si2

C35H64OSi

C34H62OSi

Formula

714

612

642

642

570

556

498

484

834

672

630

528

514

weight

191

191

191

191

349

191

277

263

73191

191

191

191

(m/z)

Molecular Base peak

714

612

642

642

570

556

498

484

672

630

528

514

a

699

597

627

627

555

541

483

469

657

615

513

499

b

654

438

424

744

438

424

c

369

369

369

369

369

369

369

369

369

369

369

369

d

191

191

191

191

191

191

191

191

191

191

191

191

191

e

493

391

421

421

349

335

277

263

451

409

307

293

f

433

331

289

275

217

203

319

217

203

g

Diagnostic fragment ions (m/z)***

271

229

215

229

h

2(3)

2(4)

2(1)

2(1)

2(3)

2(1)

2(4)

2(1)

2(1)

2(1)

2(1)

2(3)

2(1)

level

Identification****Mycke et al. (1987); Roidier et al. (1999)

Bednarczyk et al. (2005)

Roidier et al. (1999); Watson and Farrimond (2000)

Roidier et al. (1999); Watson and Farrimond (2000)

Peiseler and Rohmer (1991)

Roidier et al. (1999); Watson and Farrimond (2000)

Rohmer and Ourisson (1976)

Neunlist and Rohmer (1985)

Sinninghe Damsté et al. (2004)

Schefuss et al. (2002)

Schefuss et al. (2001)

Venkatesan et al. (1989)

Venkatesan et al. (1989)

References*Peak numbers refer to the chromatogram in Fig. 1.
**Carbon number within parenthesisin as a trimetylsilyl ether or acetyl derivative.
***a: M+, b: M+-CH3, c: M+-TMSOH or -AcOH, d :M+-side chain, e: ring A+B, f: ring D+E+side chain, g: f-TMSOH or -AcOH, h: f-2TMSOH or -2AcOH****Level of identification; 1: Interpretation of mass spectra data, 2: The mass spectra is identical to that reported in references, 3: Identification by authentic standard, 4: Identification was done by mass and NMR spectra.
Numbers within parenthesis indicate the level of references.

17β(H),21β(H)-homohopanol

1'Acetatetrishomohopane-32,33-diol

32,35-anhydrobacteriohopanetetrol

417β(H),21β(H)-bishomohopanol317β(H),21β(H)-homohopanol

1

Trimethylsilyl ether

Compound name2Peak No.

*Table 1. Identification of trimethylsilyl ether derivatives nad acetyl derivatives of hopanols

海洋堆積物に含まれるホパノールの GC/MS による解析

齋藤裕之・鈴木德行

No.1: 17β(H),21β(H)-homohopanol

293-90 203

191 203

OTMS

369

293
369

191

499 514

424
100

200

300

400

500

No.2: 17β(H),21β(H)-bishomohopanol

600

307-90 217

191

OTMS

217
369

Relative intensity

307

191369513 528

438100200

300

400

500

No.3: Trishomohopane-32,33-diol

600

409-90 319
319-90 229

191

OTMSOTMS

369229191

409 437

319

100

200

527

369

300

615 630400500No.4: 32,35-Anhydrobacteriohopanetetrol

600

451

191

O369
TMSO

OTMS

191

218
100

200

369

273

451
657 672

300m/z

400

500

600

Fig. 2. Mass spectra of TMS ether derivatives and acetyl derivatives of hopanols. Numbers indicate GC peak number in Fig. 1.

−142−

海洋堆積物に含まれるホパノールの GC/MS による解析

No.5: Pentakishomohopane-32,33,34,35-tetrol (BHT)

OTMS OTMS73OTMS OTMS

191

217
191

307

527

437

367

641
744

100

200

300

400

500

No.1': 17β(H),21β(H)-homohopanol
191

600

700

263-60 203

263OAc369

Relative intensity

203

191

369
424
100

200

300

469 484

400

No.2': 17β(H),21β(H)-bishomohopanol
277

500

600

277-60 217

191
OAc

369

100

191

369

217

483 498

200

300

400

500

600

No.6': Bishomohopane-31,32-diol (or 30,32)
191

OAc OAc

335-60 275
275-60 215

335

orOAc

OAc

215

369

369

191

275
100

200

541 556
300m/z400

Fig. 2. (continued)−143−500

600

齋藤裕之・鈴木德行No.3': Trishomohopane-32,33-diol

349-60 289
289-60 229

349191

OAc

OAc

369

369

229

191
555 570

289
100

200

300

400

500

600

No.7': Tetrakishomohopane-32,33,34-triol
191

421-60 361
OAc OAc

OAc

Relative intensity

421

369
191

369

627 642

361
100

200

300

400

500

600

700

No.8': Tetrakishomohopane-32,33,34-triol
191

421-60 361
OAc OAc

OAc

421

369
191

369

627 642

361
100

200

300

400

500

600

No.4': 32,35-Anhydrobacteriohopanetetrol
191

391

391-60 331
331-60 271

O

369
AcO

369
271
100

200

191

597 612331
300m/z400

Fig. 2. (continued)−144−500

600

OAc

海洋堆積物に含まれるホパノールの GC/MS による解析

No.5': Pentakishomohopane-32,33,34,35-tetrol

Relative intensity

191493493-60 433
OAc OAcOAc OAc

369
191

369
433
100

200

300

400

699 714
500

m/z

600

700

Fig. 2. (continued)

ニル基を持つ C35 ホパンケトジオールと同定されたが（Schaeffer, 1993），最近の NMR 解析から正確同定には NMR スペクトルなどによる構造決定が必要である。2 つの C34 ホパントリオールの質量な構造決定がなされている（Costantino et al., 2001;
Bednarczyk et al., 2005）。ホパンテトロールのトリスペクトルはほぼ同一であることから 22R と 22Sのエピマーと考えられるが，Peiseler and Rohmer

メチルシリルエーテルの質量スペクトルはこれまで Sinninghé Damste et al.（2004）でのみ報告され（1992）で報告されている 34R と 34S の異性体の可能性も考えられる。ている。全ての質量スペクトルの解釈はまだ明ら+かではないが，側鎖の開裂にともなう［M-193］+や［M-307］のフラグメントが特徴的である。

今回検出された海洋堆積物に含まれるホパノー
ルの多くは，続成作用の過程で生成したジオホパノールである。生合成によって生成したバイオホ

4.2. ホパノールアセテート

パノイドと同様に，堆積物中の各種ホパノールにアセチル化によって 8 種類のホパノールトリアも両親媒性のものや高沸点のものが多量に含まれセテートが十分に検出された（Fig. 1 および Table
1 のピーク番号 1ʼ-8ʼ）。フラグメントの解釈はトリていると考えられる。さらに多くのジオホパノイ

メチルシリルエーテルとほぼ同じであるが，誘導切断する化学的分解法や液体クロマトグラフィー

体化試薬の違いに起因して，トリメチルシラノー
ルの離脱の替わりに酢酸（C2H4O2）が離脱する。

質量分析計（LC/MS）を用いた分析法が有効であドやバイオホパノイドを分析するためには側鎖をる。

ヒドロキシル基を 1 つ持つホパノールでは e（m/z191）と f（M-221）の相対強度が 17, 21-立体異性体により異なることが知られており，f/e 強度比は17α（H），21β（H）異性体，17β（H），21α（H）異性謝

辞本研究の遂行に当たり北海道大学大学院の沢田健講師には貴重なご助言を頂きました。北海道大体，17β（H），21β（H）異性体の順に大きくなり，異性体の識別に有用である（Quirk et al. 1984）。TMS学大学院の山本正伸准教授および匿名の査読者か化とアセチル化では同じ 17β（H），21β（H）ホパます。

らは有益なご指摘を頂きました。記して感謝致し

ノールであっても，f/e 強度比の傾向は異なる。
C32 ホパンジオールのヒドロキシル基の位置とし引用文献て，30，31 位の炭素と 30，32 位の炭素が提案されている（Rodier et al., 1999; Watson and Farrimond,

Bednarczyk A., Hernandez T.C., Schaeffer P., Adam P.,

2000）。質量スペクトルはほとんど同じなので，C., Derenne S., Rohmer M. and Albrecht P. (2005)−145−

Talbot H.M., Farrimond P., Riboulleau A., Largeau齋藤裕之・鈴木德行

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