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３．１９．ワックス
ワックスはほとんどの陸上生物の表面を覆う複雑な重層構造をもつ化合物の総称で、多くの場合長鎖の脂肪族化合物の混合物のことである（Kollattukudy,1976）。これまでバクテリア、菌類、藻類、植物、昆虫、動物など様々な生物のワックスが分析されている（Kollattukudy, 1976; Kolattukudy and Espelie, 1989）。
なかでも高等植物では、アルカン、アルケン、モノおよびジケトン、１級および２級アルコール、ジオール、飽和および不飽和脂肪酸、アルデヒド、テルペノイド、α-あるいはω-ヒドロキシ酸、１級アルコールあるいはトリグリセリンと脂肪酸からなるワックスエステルなどが知られている。ワックスに由来する有機物は、堆積物など地球化学における試料中にも検出され、バイオマーカーとして重要な位置を占めている。
ワックス成分の組成
図１にはセコイアオスギの葉に含まれるワックス成分の分析結果として、その GC-MS クロマトグラムを示す。ワックス成分はヘキサンに葉を３‐５秒間浸け抽出し、抽出物はトリメチルシリル(TMS)誘導体化している。
同定された主要な脂質化合物は、図 1 および表１に示したように、n-C24〜n-C30 脂肪酸、n-C26-アルデヒド、n-C25〜n-C29-2-ケトンおよび n-C29-10-ケトン、
n-C27〜n-C29-10-モノアルコール、n-C29-4,10- /-5,10-/-7,10-/-10,13-ジアルコール、
n-C16/n-C16, n-C8/n-C24, n-C18/n-C16, n-C8/n-C26, n-C6/n-C28 ワックスエステル（アルコール/脂肪酸を表す）などである。
図１	  ヒノキ科、セコイア亜科、セコイアデンドロン属ギガンテウム（通称セコイアオ
スギ）の葉のワックス成分のトータルイオンクロマトグ
ラム。GC-MS の測定には，Agilent 社製、 HP 6890 ガス
ク ロ マ ト グ ラ フ /HP 5973
MSD 質量分析計を用いた。
ガスクロマトグラフは，分析
カラム：Agilent DB-5（長さ 30m、内径 0.25 mm、 膜厚 0.25µm）、注入口温度：300℃、カラム
温度：65℃ 2 分恒温後、65-300℃（6℃/分），300℃に 20 分間恒温、質量範囲：50-650 ダルトンの条件を用いた。

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表１．Sequoiadendron giganteum, Sequoiodeae, Cuprressaceae の葉のワックス成分

以下に代表的な化合物のマススペクトル(図２)およびその開裂様式を説明する。
アルデヒド
n-C26 アルデヒド(I)のマススペクトルに示したように、m/z 82, 96, 334 (M-46),
362 (M-18), 380 (分子イオン）に特徴的なイオンが現れる（図２)。特に m/z 82, m/z
96 および M-18 イオンはアルデヒドを検出する上で重要なイオンである（Prahland Pinto, 1987）。
M-18 イオンは分子イオンから水分子が脱離したものである。その他のイオンの開裂様式を図３に示す。(a)のβ-開裂は McLafferty 転位(i)によるもので、それぞれ(ii)-(iv)のイオンを生成する。 m/z 82 および m/z 96 は炭素鎖が７以上の場合に起こる大環状の McLafferty 転位(v)(vii)によって生成すると考えられる（図３の(b)および(c)）。
ケトン
カルボニル基が 2 位にある n-C25-2-ケトンのマススペクトル(図２(II))では、
m/z 58, 59, 306 (M-60)、308 (M-58), 351 (M-15), 366 (分子イオン)に特徴的なイオ2

図 2	  n-Hexacosanal (I), 2-Pentacosanone	  (II), n-Nonacosan-10-one (III), n-Nonanosan-10-ol-TMS(IV), n-Nonacosan-10,13-diol-diTMS (V)および n-Hexadecyl-n-hexadecanoate (n-C16/n-C16 wax ester)のマススペクトル。

3図 2（つづき）。

図 3	  アルデヒドのマスフラグメ
ンテーション。

ンが現れる。n-C29-10-ケトンのマススペクトル(図２(III))のようにアルキル鎖の中ほどにカルボニル基がある場
合には、m/z 155, 171, 295, 311の強いイオンと m/z 58, 59,422 (分子イオン)が現れる。
両者に共通の m/z 58, 59 イオ
ンがケトンを同定する上で重要なイオンである。カルボニル基の位置によって見かけ上開裂様式が異なっているようにみえるが、開裂様式は同様に説明できる。
ケトンの開裂様式の一つは、カルボニル基のα位におけるα-開裂である（図２(II)および(III)）。n-C25-2-ケトン(II)では、m/z 351 (M-15) (ii)イオンと m/z 43(iii)が生成する。n-C29-10-ケトン(III)の場合には、m/z 155(ii)および m/z 295(iii)の強いイオンが生成する。これらのイオンはカルボニル基の位置を知る上で重要なイオンになる。
もう一つは図４に示したβ-開裂で、McLafferty 転位(iv)による開裂である。
n-C25-2-ケトン(II)の場合、m/z 58 の(ii)あるいは(iii)のイオンが生成する。(ii)および(iii)のイオンは、ラジカルの移動によっておこる異性化による。(ii)および(iii)
イオンはさらに水素付加が起こることによって、m/z 59 イオンを生成する。
n-C29-10-ケトン(III)では、R1 および R3 は２つの場合がある。R1=C19H39 の場合には、m/z 310 の(ii)あるいは(iii)のイオンと、さらに水素付加による m/z 311 のイオ4ンが生成すると考えられる。R1=C9H19 の場合にも、同様にして、m/z 170, 171 イオンが生成する。これらのイオンはいずれも強いイオンとして現れている（図２(III)）。10-ケトンのようにアルキル鎖の中ほどにカルボニル基がある場合にも、m/z 58,59 イオンが検出される（図２(III)。これらは、(ii)あるいは(iii)イオンの２次的な McLafferty
転位によって m/z 58(iv)あるいは (v) イ オ ン が 生 成 し（Budzikiewicz et al. 1967）、さらに水素付加が起こることで説明される。
図 4	  ケトンのマスフラグメンテーション。	  	 ２級モノアルコールおよび２級ジアルコールn-C29-10-アルコールのマススペクトル(図(IV))では m/z 73, 103, 481 (M-15),496（分子イオン）と m/z 229, 369 に、特徴的あるいは強いイオンが現れる。m/z
73, 103, M-15 のイオンは、TMS 化されたヒドロキシ基をもつ化合物に現れるイオンであり、それぞれ[Si(CH3)3], [CH2-O-Si(CH3)3]および TMS 誘導体の分子からCH3 基が脱離したものに由来する。
２級アルコール TMS 誘導体に現われている２つの強いイオンは、ヒドロキシ基のα位での開裂による(図２)。α-開裂によって TMS 基を含むイオンが高い強度をもって現れ、一方のアルキル基はイオンとして現れない。分子イオンが現れない場合でも、[CH(OSi(CH3)3)-CnH2n+1]の強いイオンの解釈から炭素鎖 n を決めることができる。たとえば n-C27-10-アルコール(IV)の場合、m/z 229 から n=9、また m/z 341 から n=17 が求まり、10 位にヒドロキシ基があることが分かる。
n-C29-10,13-ジアルコールのマススペクトル(図(V))では、m/z 73, 103, 359, 457,569 (M-15)と m/z 229, 269, 327, 367 に特徴的あるいは強いイオンが現れる。
m/z 73,103, M-15 はモノアルコールと同様に TMS 化されたヒドロキシ基をもつ化合物に特徴的なイオンである。しかし分子イオンが現れていないことから、ヒドロキシ基の位置や炭素長は生成するイオンの解釈によって求めることになる。
ヒドロキシ基が２つあるためα-開裂によって生成するイオンは、ヒドロキシ基を１つ含むイオンと、２つ含むイオンの４つのイオンが生成することになる(図２(V))。ヒドロキシ基を１つ含むイオンは、２級モノアルコールと同様に5

[CH(OSi(CH3)3)-CnH2n+1]のイオンになる。ヒドロキシ基を２つ含むイオンは、[CH(OSi(CH3)3)	  -CxH2x-CH(OSi(CH3)3)-CnH2n+1]のイオンであるが、このイオンはさ ら に 末 端 に あ る ヒ ド ロ キ シ 基 [HO-Si(CH3)3] を １ つ 失 い 、 [C-CxH2x-	 CH(OSi(CH3)3)-CnH2n+1]のイオンになる。以上のことから、n, x を求めることによって構造を決めることが可能になる。たとえば、n-C29-10,13-ジアルコール(V)の場合、m/z 229 から n=9 と m/z 327 から n=16 が求まる。次に、m/z 457, 367 と m/z359, 269 のように質量が 90 異なるイオンが、２つヒドロキシ基をもつイオンと１つヒドロキシ基を失ったイオンであることを示している。これより x=2 となり、n-C29-10,13-ジアルコール(V)であることが分かる。
ワックスエステル
n-C16/n-C16 ワックスエステルのマススペクトル(図２(VI))では m/z 224, 239,269, 480（分子イオン）および m/z 257 に特徴的あるいは強いイオンが現れる。
ワックスエステルの開裂の一つは、図２(VI)に示すように、カルボニル基のα位における開裂である。脂肪酸側のα位で開裂が起こった場合、n-C16/n-C16 ワックスエステル(VI)では m/z 269 のイオンが生成する。この質量数から m/z 44[O-C=O]を指し引いた部分がアルコール側の炭素鎖を示すことになる。これよりアルコールの炭素長は 16 であることになる。一方、カルボニル基のアルコール側のα位で開裂が起こった場合、n-C16/n-C16 ワックスエステル(VI)では m/z 239,241 イオンが生成するが、m/z 241 イオンはさらに m/z 17 [OH]が脱離し、m/z 224イオンになる。m/z 239 イオンは脂肪酸側の炭素鎖を示すので、これより炭素鎖は 15 であることが分かる。以上のことから n-C16/n-C16 ワックスエステル(VI)であると解釈される。また、最も強い m/z 257 イオンはカルボニル基のアルコール側のβ位における開裂による(Budzikiewicz et al. 1967）。
引用文献
Budzikiewicz, H., Djerassi, C. and Williams, D.H. (1967) Mass spectrometry of organic compounds, 邦
訳：中川有造・池田正澄	  訳(1973)	  有機化合物のマススペクトル、pp699、丸善株式会社
Kolattukudy, P.E. (1976) Chemistry and Biochemistry of Natural Waxes (ed. Kolattukudy, P.E.), Elsevier,pp 1-15.
Kolattukudy, P.E., Croteau, R. and Buckner, J.S. (1976) Chemistry and biochemistry of natural waxes (ed.
Kolattukudy, P.E.), Elsevier, pp 236-287.
Kolattukudy, P.E. and Espelie, K.E. (1989) Natural Products of Woody Plants I (ed. Rowe, J.W.),
Springer-Verlag, pp 304-367.
Prahl, F.G. and Pinto, L.A. (1987) Geochimica Cosmochimica Acta, 51, 1573-1582.

執筆者：山本修一

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