JP2006083380A - Cyclic glucan derivative having hydrophobic group and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高重合度環状グルカンの側鎖に疎水性基を有する環状グルカン誘導体、およびその製造方法に関する。本発明はまた、この環状グルカン誘導体を含む医薬、界面活性剤、化粧品用組成物、食品用組成物および磁気記録媒体用フィルムに関する。 The present invention relates to a cyclic glucan derivative having a hydrophobic group in the side chain of a highly polymerized cyclic glucan and a method for producing the same. The present invention also relates to a pharmaceutical, a surfactant, a cosmetic composition, a food composition and a magnetic recording medium film containing the cyclic glucan derivative.
既存の環状構造を有するグルカンとして、α−1,4−グルコシド結合により構成される環状構造のみを有するグルカンである、シクロデキストリン類が知られている。これらシクロデキストリン類は、一般に澱粉にシクロデキストリングルカノトランスフェラーゼ(CGTase)を作用させて合成され、その重合度は通常6から8である。Kobayashi(1993)Denpun Kagaku: vol.40 103−116は、これ以上の重合度を有するα−1,4−グルコシド結合により構成される環状構造のみを有するグルカンが、CGTaseにより合成されることを報告しているが、最も大きなものでも重合度は13である。このようなシクロデキストリン類は、環状分子特性を利用して低分子活性物質を包接できる点でよく知られている。しかし、シクロデキストリン類は、一般に油類の炭化水素系溶媒に溶解せず、界面活性剤、分散液形態の医薬、化粧品用組成物および食品用組成物への使用が制限されるというのが現状である。 Cyclodextrins, which are glucans having only a cyclic structure composed of α-1,4-glucoside bonds, are known as existing glucans having a cyclic structure. These cyclodextrins are generally synthesized by allowing cyclodextrin glucanotransferase (CGTase) to act on starch, and the degree of polymerization is usually 6 to 8. Kobayashi (1993) Denpun Kagaku: vol. 40 103-116 reports that a glucan having only a cyclic structure composed of α-1,4-glucoside bonds having a degree of polymerization higher than this is synthesized by CGTase. The degree of polymerization is 13. Such cyclodextrins are well known in that they can include low molecular weight active substances by utilizing the cyclic molecular properties. However, cyclodextrins are generally insoluble in oil-based hydrocarbon solvents and are limited in use to surfactants, pharmaceuticals in the form of dispersions, cosmetic compositions and food compositions. It is.
これらの化合物の特性を変更するため、重合度6〜8のシクロデキストリンの水酸基をアルキル基またはフッ化アルキル基で置換することが知られている(例えば、特許文献1および2参照)。しかし、この低重合度のシクロデキストリン類はそもそも、水溶液中における立体構造の自由度が極めて低く、平面的な環状構造しかとれないため、環内に包接できる分子は限られ、分散液形態の医薬および化粧品用組成物への適用は、限界がある。 In order to change the properties of these compounds, it is known to substitute a hydroxyl group of a cyclodextrin having a polymerization degree of 6 to 8 with an alkyl group or a fluorinated alkyl group (see, for example, Patent Documents 1 and 2). However, these low-polymerization cyclodextrins have a very low degree of freedom in steric structure in aqueous solution, and can only take a planar cyclic structure, so the number of molecules that can be included in the ring is limited, and the dispersion form Applications to pharmaceutical and cosmetic compositions are limited.
このように、油類への溶解度が良好で、優れた界面活性特性を有し、しかも包接される化合物の構造にあわせて環状立体構造を変化させ、低分子量から高分子量の多種多様な化合物の包接を可能にする分子認識ホスト分子として優れた性質を有する高重合度環状グルカンを基本骨格とした新しい環状グルカン誘導体はいまだに存在せず、医薬、化学、食品、保健、およびエレクトロニクスの業界において非常に重要であり、その開発は渇望されている。
本発明の課題は、医薬、試薬、界面活性剤、化粧品用組成物、食品用組成物および磁気記録媒体用フィルムなどの用途に有用な、油類への溶解度が良好で、優れた界面活性特性を有し、しかも包接される化合物の構造にあわせて環状立体構造を変化させ、低分子量から高分子量の多種多様な化合物の包接を可能にする分子認識ホスト分子として優れた性質を有する高重合度環状グルカンを基本骨格とした新しい環状グルカン誘導体およびその製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is to have good solubility in oils and excellent surface active properties useful for uses such as pharmaceuticals, reagents, surfactants, cosmetic compositions, food compositions and films for magnetic recording media. And has excellent properties as a molecular recognition host molecule that enables the inclusion of a wide variety of low to high molecular weight compounds by changing the cyclic steric structure according to the structure of the compound to be included. It is an object to provide a novel cyclic glucan derivative having a cyclic glucan having a polymerization degree as a basic skeleton and a method for producing the same.
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、高重合度環状グルカンのアルコール性水酸基をトシル基で置換でき、このトシル基が脂肪酸ナトリウムと交換できることを発見し、これを利用して高重合度環状グルカンに側鎖として疎水性基を導入した本発明の環状グルカン誘導体を提供することにより、上記課題を解決した。 As a result of intensive research, the present inventors have found that the alcoholic hydroxyl group of a cyclic glucan having a high degree of polymerization can be substituted with a tosyl group, and that this tosyl group can be exchanged with fatty acid sodium. By providing the cyclic glucan derivative of the present invention in which a hydrophobic group is introduced as a side chain into the cyclic glucan, the above-mentioned problems have been solved.
本発明者らはまた、上記環状グルカン誘導体が水の表面張力を有意に低下させることを見出し、本発明を完成した。 The present inventors have also found that the cyclic glucan derivative significantly reduces the surface tension of water, and completed the present invention.
本発明者らはさらに、上記環状グルカン誘導体を含む組成物が、医薬、界面活性剤、化粧品用組成物、食品用組成物および磁気記録媒体用フィルムとして有用であることを見出し、本発明を完成した。 The present inventors further found that the composition containing the cyclic glucan derivative is useful as a pharmaceutical, a surfactant, a cosmetic composition, a food composition, and a film for magnetic recording media, and completed the present invention. did.
本発明者はまた、上記環状グルカン誘導体を含む組成物を利用する、新しい診断、治療、鑑別方法を見出し、本発明を完成した。 The inventor has also found a new diagnosis, treatment, and differentiation method using the composition containing the cyclic glucan derivative, and has completed the present invention.
このように、本発明では以下を提供する。
(1)重合度14以上の環状グルカンからなる主鎖と、疎水性基からなる1または2以上の側鎖とを有し、該側鎖が連結基を介して該主鎖に結合している環状グルカン誘導体。
(2)上記疎水性基が、C3〜C20の直鎖または分枝鎖のアルキル基、C3〜C20の直鎖または分枝鎖のフッ化アルキル基、あるいはトシル基である、項(1)に記載の環状グルカン誘導体。
(3)上記疎水性基が、少なくとも50%のフッ素置換率を有するC3〜C20の直鎖のフルオロヒドロアルキル基、またはC3〜C20の直鎖のペルフルオロアルキル基である、項(1)に記載の環状グルカン誘導体。
(4) 前記親水性部位が、重合度14以上の環状グルカンのみからなる、請求項1に記載の環状グルカン誘導体。
(5)上記環状グルカンが、α−1,4−グルコシド結合により構成される重合度14以上の環状構造を分子内に1つ有するグルカンであって、該グルカンが、
(i)α−1,4−グルコシド結合のみで構成される環状構造に加えて非環状構造を有するグルカン、
(ii)α−1,4−グルコシド結合と少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合とで構成される環状構造に加えて非環状構造を有するグルカン、
(iii)α−1,4−グルコシド結合のみで構成される環状構造のみを有するグルカン、および
(iv)α−1,4−グルコシド結合と少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合とで構成される環状構造のみを有するグルカン、
からなる群より選択される、項(1)に記載の環状グルカン誘導体。
(6)上記側鎖が、アミド結合、エーテル結合、またはエステル結合により環状グルカンに結合している、項(1)に記載の環状グルカン誘導体。
(7)上記環状グルカンが有するアルコール性水酸基のうちの少なくとも1つが、エステル結合によってフッ素置換または無置換の脂肪酸に結合している、項(1)に記載の環状グルカン誘導体。
(8)以下の構造式で表される環状グルカン誘導体:
Thus, the present invention provides the following.
(1) It has a main chain composed of a cyclic glucan having a polymerization degree of 14 or more and one or more side chains composed of a hydrophobic group, and the side chain is bonded to the main chain via a linking group. Cyclic glucan derivative.
(2) The term wherein the hydrophobic group is a C 3 to C 20 linear or branched alkyl group, a C 3 to C 20 linear or branched fluorinated alkyl group, or a tosyl group The cyclic glucan derivative according to (1).
(3) The term wherein the hydrophobic group is a C 3 to C 20 linear fluorohydroalkyl group having a fluorine substitution rate of at least 50% or a C 3 to C 20 linear perfluoroalkyl group ( The cyclic glucan derivative according to 1).
(4) The cyclic glucan derivative according to claim 1, wherein the hydrophilic portion consists only of a cyclic glucan having a polymerization degree of 14 or more.
(5) The above-mentioned cyclic glucan is a glucan having one cyclic structure having a polymerization degree of 14 or more constituted by α-1,4-glucoside bonds in the molecule,
(I) a glucan having an acyclic structure in addition to a cyclic structure composed only of α-1,4-glucoside bonds,
(Ii) a glucan having an acyclic structure in addition to a cyclic structure composed of an α-1,4-glucoside bond and at least one α-1,6-glucoside bond,
(Iii) a glucan having only a cyclic structure composed only of α-1,4-glucoside bonds, and (iv) an α-1,4-glucoside bond and at least one α-1,6-glucoside bond. A glucan having only a cyclic structure,
The cyclic glucan derivative according to item (1), selected from the group consisting of:
(6) The cyclic glucan derivative according to item (1), wherein the side chain is bonded to the cyclic glucan through an amide bond, an ether bond, or an ester bond.
(7) The cyclic glucan derivative according to item (1), wherein at least one of the alcoholic hydroxyl groups of the cyclic glucan is bonded to a fluorine-substituted or unsubstituted fatty acid by an ester bond.
(8) Cyclic glucan derivative represented by the following structural formula:
ここで、n個のモノマーユニットは、それぞれ独立しており、n個のR1は、それぞれ独立して−L−R4またはR5を表し、n個のR2は、それぞれ独立して−L−R4またはR5を表し、n個のR3は、それぞれ独立して−L−R4またはR5を表し、ただし、1分子中に少なくとも1つの−L−R4が存在し;
R4は、それぞれ独立して、C3〜C20の直鎖または分枝鎖のアルキル基、またはC3〜C20の直鎖または分枝鎖のフッ化アルキル基であり;
Lは、それぞれ独立して、−NHCO−、−O−、−S−、−OSO2−、−SCO−または−OCO−であり;
R5は、それぞれ独立して、水酸基またはトシル基であり;
nは、14〜5000である、環状グルカン誘導体。
(9)項(8)に記載の環状グルカン誘導体であって、n個のR2およびn個のR3のすべてが水酸基である、誘導体。
(10)環状グルカン誘導体の製造方法であって、
重合度14以上の環状グルカンにトシル基を導入してトシル化誘導体を得る工程、および
該トシル化誘導体に置換もしくは無置換の脂肪酸エステルを反応させて、エステル誘導体を得る工程、
を包含する方法。
(11)以下の工程: a)直鎖のα−1,4−グルカンまたはこれらを含む糖類に、D酵素を反応させて、高重合度環状グルカンを得る工程;
b)アルカリ水溶液中で、該高重合度環状グルカンと、塩化p−トルエンスルホニルとを、該高重合度環状グルカンが有するアルコール性水酸基のうちの少なくとも1つと該塩化p−トルエンスルホニルとが反応し得る条件下で、接触させて、トシル基が高重合度環状グルカンに結合したトシル基含有環状グルカン誘導体を得る工程;
c)該トシル基含有環状グルカン誘導体と、フッ素置換または無置換の脂肪酸ナトリウムとを、該トシル基と該脂肪酸ナトリウムとが交換反応し得る条件下で、接触させて、疎水性基が結合した環状グルカン誘導体を得る工程、
を包含する、環状グルカン誘導体の製造方法。
(12)上記工程b)において、上記高重合度環状グルカンと、上記塩化p−トルエンスルホニルとを、該高重合度環状グルカンの全アルコール性水酸基のうち少なくとも3%以上がトシル基で置換される反応条件下で接触させる、項(11)に記載の方法。
(13)上記工程c)において、上記トシル基含有環状グルカン誘導体と、上記脂肪酸ナトリウムとを、上記トシル基と上記脂肪酸ナトリウムとの交換率が少なくとも50%となる反応条件下で接触させる、項(11)に記載の方法。
(14)項(1)に記載の環状グルカン誘導体またはそれらの混合物を含む、医薬。
(15)項(1)に記載の環状グルカン誘導体またはそれらの混合物を含む、界面活性剤。
(16)項(1)に記載の環状グルカン誘導体またはそれらの混合物を含む、化粧品用組成物。
(17)項(1)に記載の環状グルカン誘導体またはそれらの混合物を含む、磁気記録媒体用フィルム。
(18)非磁性支持体上に1層以上の磁性体層を備えた磁気記録媒体において、該磁性体層、または該磁性体層上に設けた保護層の表面に、項(17)に記載のフィルムを形成させた、磁気記録媒体。
Here, each of the n monomer units is independent, each of the n R 1 independently represents -LR 4 or R 5 , and each of the n R 2 is independently- L—R 4 or R 5 , and n R 3 s independently represent —LR 4 or R 5 , provided that at least one —LR 4 is present in one molecule;
Each R 4 is independently a C 3 to C 20 linear or branched alkyl group, or a C 3 to C 20 linear or branched fluorinated alkyl group;
Each L is independently —NHCO—, —O—, —S—, —OSO 2 —, —SCO— or —OCO—;
Each R 5 is independently a hydroxyl group or a tosyl group;
n is a cyclic glucan derivative having a molecular weight of 14 to 5,000.
(9) The cyclic glucan derivative according to item (8), wherein all of n R 2 and n R 3 are hydroxyl groups.
(10) A method for producing a cyclic glucan derivative,
Introducing a tosyl group into a cyclic glucan having a polymerization degree of 14 or more to obtain a tosylated derivative, and reacting the tosylated derivative with a substituted or unsubstituted fatty acid ester to obtain an ester derivative;
Including the method.
(11) The following steps: a) A step of reacting a linear α-1,4-glucan or a saccharide containing these with a D enzyme to obtain a highly polymerized cyclic glucan;
b) In an alkaline aqueous solution, the high polymerization degree cyclic glucan reacts with p-toluenesulfonyl chloride, and at least one of the alcoholic hydroxyl groups of the high polymerization degree cyclic glucan reacts with the p-toluenesulfonyl chloride. Contacting to give a tosyl group-containing cyclic glucan derivative in which a tosyl group is bonded to a cyclic glucan having a high degree of polymerization;
c) A cyclic group in which a hydrophobic group is bonded by bringing the tosyl group-containing cyclic glucan derivative into contact with a fluorine-substituted or unsubstituted fatty acid sodium under conditions where the tosyl group and the fatty acid sodium can exchange with each other. Obtaining a glucan derivative;
A process for producing a cyclic glucan derivative.
(12) In the step b), at least 3% or more of all the alcoholic hydroxyl groups of the high polymerization degree cyclic glucan and the p-toluenesulfonyl chloride are substituted with tosyl groups. The method according to item (11), wherein the contact is performed under reaction conditions.
(13) In the step c), the tosyl group-containing cyclic glucan derivative and the fatty acid sodium are brought into contact under reaction conditions where the exchange rate between the tosyl group and the fatty acid sodium is at least 50%. The method according to 11).
(14) A medicament comprising the cyclic glucan derivative according to item (1) or a mixture thereof.
(15) A surfactant comprising the cyclic glucan derivative according to item (1) or a mixture thereof.
(16) A cosmetic composition comprising the cyclic glucan derivative according to item (1) or a mixture thereof.
(17) A film for a magnetic recording medium, comprising the cyclic glucan derivative according to item (1) or a mixture thereof.
(18) In a magnetic recording medium comprising one or more magnetic layers on a nonmagnetic support, the magnetic layer or a protective layer provided on the magnetic layer is provided on the surface of the magnetic recording medium according to item (17). A magnetic recording medium having a film formed thereon.
本発明によれば、油類への溶解度が良好で、優れた界面活性特性を有し、しかも包接される化合物の構造にあわせて環状立体構造を変化させ、低分子量から高分子量の多種多様な化合物の包接を可能にする分子認識ホスト分子として優れた性質を有する高重合度環状グルカンを基本骨格とした新しい環状グルカン誘導体およびその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, the solubility in oils is good, the surface active characteristics are excellent, and the cyclic steric structure is changed according to the structure of the compound to be included, so that a wide variety of low to high molecular weights can be obtained. It is possible to provide a novel cyclic glucan derivative based on a highly polymerized cyclic glucan having a superior property as a molecular recognition host molecule that enables inclusion of various compounds as a basic skeleton, and a method for producing the same.
本発明の疎水性基が高重合度環状グルカンに結合した環状グルカン誘導体を含む組成物は、医薬、界面活性剤、化粧品用組成物、食品用組成物および磁気記録媒体用フィルムとして有用である。 The composition containing a cyclic glucan derivative in which a hydrophobic group of the present invention is bonded to a cyclic glucan having a high polymerization degree is useful as a pharmaceutical, a surfactant, a cosmetic composition, a food composition, and a film for a magnetic recording medium.
以下、本発明を説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。 The present invention will be described below. Throughout this specification, it should be understood that the singular forms also include the plural concept unless specifically stated otherwise. In addition, it is to be understood that the terms used in the present specification are used in the meaning normally used in the art unless otherwise specified.
(用語)
以下に本明細書において特に使用される用語の定義を列挙する。
(the term)
Listed below are definitions of terms particularly used in the present specification.
本明細書において「グルカン」とは、D−グルコースから成る多糖類の総称を意味する。本発明の「グルカン」には、澱粉、グリコーゲン、ラミナラン、セルロース、リケニン、デキストラン、ニゲランなどの貯蔵多糖類、構造多糖類、代謝の副産物が含まれる。 In the present specification, “glucan” means a general term for polysaccharides composed of D-glucose. The “glucan” of the present invention includes storage polysaccharides such as starch, glycogen, laminaran, cellulose, lichenin, dextran, and nigeran, structural polysaccharides, and metabolic byproducts.
本明細書において「高重合度環状グルカン」とは、従来の重合度6〜8の環状グルカンであるα−、β−、またはγ−シクロデキストリンより重合度が高く、α−1,4−グルコシド結合により構成される環状構造を分子内に1つ有するグルカンを意味する。本発明において、好ましい高重合度環状グルカンは、α−1,4−グルコシド結合により構成される重合度14以上の環状構造を分子内に1つ有するグルカンであり、代表例として、(i)α−1,4−グルコシド結合のみで構成される環状構造に加えて非環状構造を有するグルカン、(ii)α−1,4−グルコシド結合と少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合とで構成される環状構造に加えて非環状構造を有するグルカン、(iii)α−1,4−グルコシド結合のみで構成される環状構造のみを有するグルカン、または(iv)α−1,4−グルコシド結合と少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合とで構成される環状構造のみを有するグルカンなどが挙げられる。 In the present specification, the “high degree of polymerization glucan” means a higher degree of polymerization than α-, β-, or γ-cyclodextrin, which is a conventional cyclic glucan having a degree of polymerization of 6 to 8, and α-1,4-glucoside. It means a glucan having one cyclic structure formed by a bond in the molecule. In the present invention, a preferable high-polymerization degree cyclic glucan is a glucan having one cyclic structure in the molecule having a polymerization degree of 14 or more constituted by an α-1,4-glucoside bond. As a typical example, (i) α A glucan having an acyclic structure in addition to a cyclic structure composed of only a -1,4-glucoside bond, (ii) an α-1,4-glucoside bond and at least one α-1,6-glucoside bond A glucan having an acyclic structure in addition to the constituted cyclic structure, (iii) a glucan having only a cyclic structure composed only of α-1,4-glucoside bonds, or (iv) an α-1,4-glucoside bond And a glucan having only a cyclic structure composed of at least one α-1,6-glucoside bond.
本明細書において「モノマーユニット」または「グルコースモノマーユニット」とは、高重合度環状グルカンを構成する、グルコースまたはグルコース誘導体からなるモノマーユニットを意味する。 In the present specification, the “monomer unit” or “glucose monomer unit” means a monomer unit composed of glucose or a glucose derivative, which constitutes a high polymerization degree cyclic glucan.
本明細書において、「重合度14以上の環状グルカンを含む親水性部位」とは、高重合度環状グルカンに、必要に応じて疎水性基以外の置換基が導入された部分構造を意味する。すなわち、本発明の環状グルカン誘導体の疎水性基からなる側鎖以外の部分を意味する。この親水性部位において、環状グルカンに必要に応じて導入される置換基の例としては、親水性のレセプター、リガンド、色素などが挙げられるが、これらに限定されない。レセプターの例には、例えば抗体、酵素、Fabフラグメント類、レクチンなどの受容体タンパク質、核酸などが含まれる。リガンドの例には、例えば抗原、酵素基質、ホルモン類、ハプテン類、ビタミン類、アルカロイド類、核酸、単糖類、多糖類などが含まれる。これらの置換基は、公知の方法により環状グルカンの任意の位置に導入される。 In the present specification, the “hydrophilic portion containing a cyclic glucan having a polymerization degree of 14 or more” means a partial structure in which a substituent other than a hydrophobic group is introduced into a high polymerization degree cyclic glucan as necessary. That is, it means a portion other than the side chain comprising the hydrophobic group of the cyclic glucan derivative of the present invention. Examples of substituents introduced into the cyclic glucan as necessary in this hydrophilic site include, but are not limited to, hydrophilic receptors, ligands, dyes and the like. Examples of receptors include antibodies, enzymes, Fab fragments, receptor proteins such as lectins, nucleic acids and the like. Examples of ligands include, for example, antigens, enzyme substrates, hormones, haptens, vitamins, alkaloids, nucleic acids, monosaccharides, polysaccharides and the like. These substituents are introduced into any position of the cyclic glucan by a known method.
本明細書において「疎水性基」とは、上記高重合度環状グルカンの側鎖として導入した場合に、その化合物が水の表面張力を低下させ界面活性を発現するような官能基全てを意味する。本発明の疎水性基として、トシル基、アルキル、置換されたアルキル、シクロアルキル、置換されたシクロアルキル、アルケニル、置換されたアルケニル、シクロアルケニル、置換されたシクロアルケニル、アルキニル、置換されたアルキニル、アルコキシ、置換されたアルコキシ、炭素環基および置換された炭素環基などが挙げられるが、これらに限定されない。これら官能基は、以下の(有機化学)の節で詳細に定義される。 In the present specification, the “hydrophobic group” means all functional groups that, when introduced as a side chain of the above-mentioned highly-polymerized cyclic glucan, reduce the surface tension of water and exhibit surface activity. . As the hydrophobic group of the present invention, as a tosyl group, alkyl, substituted alkyl, cycloalkyl, substituted cycloalkyl, alkenyl, substituted alkenyl, cycloalkenyl, substituted cycloalkenyl, alkynyl, substituted alkynyl, Examples include, but are not limited to, alkoxy, substituted alkoxy, carbocyclic groups, and substituted carbocyclic groups. These functional groups are defined in detail in the following (Organic Chemistry) section.
本明細書において「環状グルカン誘導体」とは、上で定義した疎水性基が、上で定義した高重合度環状グルカンあるいは重合度14以上の環状グルカンを含む親水性部位に結合して得られる化合物全てを意味する。本発明の「環状グルカン誘導体」との用語は、本明細書において「エステル交換後の高重合度環状グルカン」との用語と互換可能に使用される。 In the present specification, the “cyclic glucan derivative” is a compound obtained by binding the hydrophobic group defined above to a hydrophilic site containing a high-polymerization cyclic glucan or a cyclic glucan having a polymerization degree of 14 or more as defined above. It means everything. The term “cyclic glucan derivative” of the present invention is used herein interchangeably with the term “high-polymerization cyclic glucan after transesterification”.
本明細書において「トシル基含有環状グルカン誘導体」とは、上で定義した疎水性基の群のうちのトシル基が高重合度環状グルカンに結合して得られる化合物全てを意味する。本発明の「トシル基含有環状グルカン誘導体」との用語は、本明細書において「トシル化高重合度環状グルカン」との用語と互換可能に使用される。 In the present specification, the “tosyl group-containing cyclic glucan derivative” means all compounds obtained by binding a tosyl group in the group of hydrophobic groups defined above to a cyclic glucan having a high polymerization degree. The term “tosyl group-containing cyclic glucan derivative” of the present invention is used interchangeably herein with the term “tosylated high-polymerization cyclic glucan”.
本明細書において「(疎水性基が高重合度環状グルカンに)結合した」とは、アミド結合、エーテル結合およびエステル結合からなる群から選択される誘導体化を意味する。これらの誘導体化は、用途に応じて、当業者により適宜選択され得る。必要に応じて、誘導体化の方法の1つとして、通常、澱粉の修飾に用いられる方法が用いられる(生物化学実験法19,「澱粉・関連糖質実験法」:中村ら、学会出版センター、1986年 273〜303頁)。 As used herein, “(hydrophobic group bound to high-polymerization cyclic glucan)” means derivatization selected from the group consisting of an amide bond, an ether bond and an ester bond. These derivatizations can be appropriately selected by those skilled in the art depending on the application. If necessary, one of the derivatization methods is usually a method used for starch modification (Biochemical Experimental Method 19, “Starch and Related Sugar Experimental Method”: Nakamura et al. 1986, pages 273-303).
本明細書において「フッ素置換率」との用語は、フッ素置換前のアルキル基の全水素原子数に対するフッ素原子で置換された割合(百分率)を意味する。 In this specification, the term “fluorine substitution rate” means the percentage (percentage) of substitution with fluorine atoms with respect to the total number of hydrogen atoms in the alkyl group before fluorine substitution.
(有機化学)
本明細書において「アルコール」とは、脂肪族炭化水素の1または2以上の水素原子をヒドロキシル基で置換した有機化合物をいう。
(organic chemistry)
As used herein, “alcohol” refers to an organic compound in which one or more hydrogen atoms of an aliphatic hydrocarbon are substituted with a hydroxyl group.
本明細書において「アルキル」とは、メタン、エタン、プロパンのような脂肪族炭化水素(アルカン)から水素原子が一つ失われて生ずる1価の基をいい、一般にCnH2n+1−で表される(ここで、nは正の整数である)。アルキルは、直鎖または分枝鎖であり得る。本明細書において「置換されたアルキル」とは、以下に規定する置換基によってアルキルのHが置換されたアルキルをいう。本発明の環状グルカン誘導体の疎水性基の具体例は、C3〜C4アルキル、C3〜C5アルキル、C3〜C6アルキル、C3〜C7アルキル、C3〜C8アルキル、C3〜C9アルキル、C3〜C10アルキル、C3〜C11アルキルまたはC3〜C12アルキル、C3〜C13アルキル、C3〜C14アルキル、C3〜C15アルキル、C3〜C16アルキル、C3〜C17アルキル、C3〜C18アルキル、C3〜C19アルキル、C3〜C20アルキル、C3〜C4置換されたアルキル、C3〜C5置換されたアルキル、C3〜C6置換されたアルキル、C3〜C7置換されたアルキル、C3〜C8置換されたアルキル、C3〜C9置換されたアルキル、C3〜C10置換されたアルキル、C3〜C11置換されたアルキルまたはC3〜C12置換されたアルキル、C3〜C13置換されたアルキル、C3〜C14置換されたアルキル、C3〜C15置換されたアルキル、C3〜C16置換されたアルキル、C3〜C17置換されたアルキル、C3〜C18置換されたアルキル、C3〜C19置換されたアルキル、C3〜C20置換されたアルキルであり得る。ここで、例えばC3〜C10アルキルとは、炭素原子を3〜10個有する直鎖または分枝状のアルキルを意味し、n−プロピル(CH3CH2CH2−)、イソプロピル((CH3)2CH−)、n−ブチル(CH3CH2CH2CH2−)、n−ペンチル(CH3CH2CH2CH2CH2−)、n−ヘキシル(CH3CH2CH2CH2CH2CH2−)、n−ヘプチル(CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2−)、n−オクチル(CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2−)、n−ノニル(CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2−)、n−デシル(CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2−)、−C(CH3)2CH2CH2CH(CH3)2、−CH2CH(CH3)2などが例示される。また、例えば、C3〜C10置換されたアルキルとは、C3〜C10アルキルであって、そのうち1または複数の水素原子が置換基により置換されているものをいう。 As used herein, “alkyl” refers to a monovalent group formed by loss of one hydrogen atom from an aliphatic hydrocarbon (alkane) such as methane, ethane, or propane, and is generally represented by C n H 2n + 1 −. Where n is a positive integer. Alkyl can be linear or branched. In the present specification, the “substituted alkyl” refers to an alkyl in which H of the alkyl is substituted with a substituent specified below. Specific examples of the hydrophobic group of the cyclic glucan derivative of the present invention include C3-C4 alkyl, C3-C5 alkyl, C3-C6 alkyl, C3-C7 alkyl, C3-C8 alkyl, C3-C9 alkyl, C3-C10 alkyl, C3-C11 alkyl or C3-C12 alkyl, C3-C13 alkyl, C3-C14 alkyl, C3-C15 alkyl, C3-C16 alkyl, C3-C17 alkyl, C3-C18 alkyl, C3-C19 alkyl, C3-C20 alkyl, C3-C4 substituted alkyl, C3-C5 substituted alkyl, C3-C6 substituted alkyl, C3-C7 substituted alkyl, C3-C8 substituted alkyl, C3-C9 substituted alkyl, C3- C10 substituted alkyl, C3-C11 substituted alkyl or C3 C12 substituted alkyl, C3-C13 substituted alkyl, C3-C14 substituted alkyl, C3-C15 substituted alkyl, C3-C16 substituted alkyl, C3-C17 substituted alkyl, C3-C18 substituted Substituted alkyl, C3-C19 substituted alkyl, C3-C20 substituted alkyl. Here, for example, C3-C10 alkyl means linear or branched alkyl having 3 to 10 carbon atoms, and includes n-propyl (CH 3 CH 2 CH 2 —), isopropyl ((CH 3 ) 2 CH -), n- butyl (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 -), n- pentyl (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -), n- hexyl (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -), n- heptyl (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -), n- octyl (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -), n- nonyl (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -), n- decyl (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -), - C (CH 3) 2 CH 2 CH 2 CH (CH 3) 2, -CH 2 CH (CH 3) such as 2 are exemplified. In addition, for example, C3-C10 substituted alkyl refers to C3-C10 alkyl, in which one or more hydrogen atoms are substituted with a substituent.
本明細書において「フッ化アルキル(基)」とは、上で定義したアルキル基内の少なくとも1個の水素原子がフッ素原子で置換されたアルキル基を意味し、特にアルキル基を構成する水素原子全てがフッ素原子で置換されたアルキル基を「ペルフルオロアルキル基」または「パーフルオロアルキル基」といい、これに対して、一部の水素原子がフッ素原子で置換され、水素原子が残存するアルキル基を「フルオロヒドロアルキル基」または「ヒドロフルオロアルキル基」という。 In the present specification, “fluorinated alkyl (group)” means an alkyl group in which at least one hydrogen atom in the alkyl group defined above is substituted with a fluorine atom, and particularly a hydrogen atom constituting the alkyl group. Alkyl groups that are all substituted with fluorine atoms are referred to as “perfluoroalkyl groups” or “perfluoroalkyl groups”. In contrast, alkyl groups in which some hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms and hydrogen atoms remain. Is referred to as “fluorohydroalkyl group” or “hydrofluoroalkyl group”.
本明細書において「シクロアルキル」とは、環式構造を有するアルキルをいう。「置換されたシクロアルキル」とは、以下に規定する置換基によってシクロアルキルのHが置換されたシクロアルキルをいう。本発明の環状グルカン誘導体の疎水性基の具体例としては、C3〜C4シクロアルキル、C3〜C5シクロアルキル、C3〜C6シクロアルキル、C3〜C7シクロアルキル、C3〜C8シクロアルキル、C3〜C9シクロアルキル、C3〜C10シクロアルキル、C3〜C11シクロアルキル、C3〜C12シクロアルキル、C3〜C13シクロアルキル、C3〜C14シクロアルキル、C3〜C15シクロアルキル、C3〜C16シクロアルキル、C3〜C17シクロアルキル、C3〜C18シクロアルキル、C3〜C19シクロアルキル、C3〜C20シクロアルキル、C3〜C4置換されたシクロアルキル、C3〜C5置換されたシクロアルキル、C3〜C6置換されたシクロアルキル、C3〜C7置換されたシクロアルキル、C3〜C8置換されたシクロアルキル、C3〜C9置換されたシクロアルキル、C3〜C10置換されたシクロアルキル、C3〜C11置換されたシクロアルキルまたはC3〜C12置換されたシクロアルキル、C3〜C13置換されたシクロアルキル、C3〜C14置換されたシクロアルキル、C3〜C15置換されたシクロアルキル、C3〜C16置換されたシクロアルキル、C3〜C17置換されたシクロアルキル、C3〜C18置換されたシクロアルキル、C3〜C19置換されたシクロアルキル、C3〜C20置換されたシクロアルキルであり得る。例えば、シクロアルキルとしては、シクロプロピル、シクロヘキシルなどが例示される。 As used herein, “cycloalkyl” refers to alkyl having a cyclic structure. “Substituted cycloalkyl” refers to a cycloalkyl in which H of the cycloalkyl is substituted by the substituent specified below. Specific examples of the hydrophobic group of the cyclic glucan derivative of the present invention include C3-C4 cycloalkyl, C3-C5 cycloalkyl, C3-C6 cycloalkyl, C3-C7 cycloalkyl, C3-C8 cycloalkyl, C3-C9 cycloalkyl. Alkyl, C3-C10 cycloalkyl, C3-C11 cycloalkyl, C3-C12 cycloalkyl, C3-C13 cycloalkyl, C3-C14 cycloalkyl, C3-C15 cycloalkyl, C3-C16 cycloalkyl, C3-C17 cycloalkyl, C3-C18 cycloalkyl, C3-C19 cycloalkyl, C3-C20 cycloalkyl, C3-C4 substituted cycloalkyl, C3-C5 substituted cycloalkyl, C3-C6 substituted cycloalkyl, C3-C7 substituted Cycloalkyl, C3 C8 substituted cycloalkyl, C3-C9 substituted cycloalkyl, C3-C10 substituted cycloalkyl, C3-C11 substituted cycloalkyl or C3-C12 substituted cycloalkyl, C3-C13 substituted cycloalkyl Alkyl, C3-C14 substituted cycloalkyl, C3-C15 substituted cycloalkyl, C3-C16 substituted cycloalkyl, C3-C17 substituted cycloalkyl, C3-C18 substituted cycloalkyl, C3-C19 It can be a substituted cycloalkyl, a C3-C20 substituted cycloalkyl. For example, cycloalkyl is exemplified by cyclopropyl, cyclohexyl and the like.
本明細書において「アルケニル」とは、エチレン、プロピレンのような、分子内に二重結合を一つ有する脂肪族炭化水素から水素原子が一つ失われて生ずる1価の基をいい、一般にCnH2n−1−で表される(ここで、nは2以上の正の整数である)。「置換されたアルケニル」とは、以下に規定する置換基によってアルケニルのHが置換されたアルケニルをいう。本発明の環状グルカン誘導体の疎水性基の具体例としては、C3〜C4アルケニル、C3〜C5アルケニル、C3〜C6アルケニル、C3〜C7アルケニル、C3〜C8アルケニル、C3〜C9アルケニル、C3〜C10アルケニル、C3〜C11アルケニル、C3〜C12アルケニル、C3〜C13アルケニル、C3〜C14アルケニル、C3〜C15アルケニル、C3〜C16アルケニル、C3〜C17アルケニル、C3〜C18アルケニル、C3〜C19アルケニル、C3〜C20アルケニル、C3〜C4置換されたアルケニル、C3〜C5置換されたアルケニル、C3〜C6置換されたアルケニル、C3〜C7置換されたアルケニル、C3〜C8置換されたアルケニル、C3〜C9置換されたアルケニル、C3〜C10置換されたアルケニル、C3〜C11置換されたアルケニル、C3〜C12置換されたアルケニル、C3〜C13置換されたアルケニル、C3〜C14置換されたアルケニル、C3〜C15置換されたアルケニル、C3〜C16置換されたアルケニル、C3〜C17置換されたアルケニル、C3〜C18置換されたアルケニル、C3〜C19置換されたアルケニル、C3〜C20置換されたアルケニルであり得る。ここで、例えばC3〜C10アルキルとは、炭素原子を3〜10個含む直鎖または分枝状のアルケニルを意味し、アリル(CH2=CHCH2−)、CH3CH=CH−などが例示される。また、例えば、C3〜C10置換されたアルケニルとは、C3〜C10アルケニルであって、そのうち1または複数の水素原子が置換基により置換されているものをいう。 As used herein, “alkenyl” refers to a monovalent group formed by loss of one hydrogen atom from an aliphatic hydrocarbon having one double bond in the molecule, such as ethylene and propylene. n H 2n-1 − (where n is a positive integer of 2 or more). “Substituted alkenyl” refers to alkenyl in which H of alkenyl is substituted by a substituent specified below. Specific examples of the hydrophobic group of the cyclic glucan derivative of the present invention include C3-C4 alkenyl, C3-C5 alkenyl, C3-C6 alkenyl, C3-C7 alkenyl, C3-C8 alkenyl, C3-C9 alkenyl, C3-C10 alkenyl. C3-C11 alkenyl, C3-C12 alkenyl, C3-C13 alkenyl, C3-C14 alkenyl, C3-C15 alkenyl, C3-C16 alkenyl, C3-C17 alkenyl, C3-C18 alkenyl, C3-C19 alkenyl, C3-C20 alkenyl C3-C4 substituted alkenyl, C3-C5 substituted alkenyl, C3-C6 substituted alkenyl, C3-C7 substituted alkenyl, C3-C8 substituted alkenyl, C3-C9 substituted alkenyl, C3 ~ C10 substituted a Kenyl, C3-C11 substituted alkenyl, C3-C12 substituted alkenyl, C3-C13 substituted alkenyl, C3-C14 substituted alkenyl, C3-C15 substituted alkenyl, C3-C16 substituted alkenyl, It can be C3-C17 substituted alkenyl, C3-C18 substituted alkenyl, C3-C19 substituted alkenyl, C3-C20 substituted alkenyl. Here, for example, C3 to C10 alkyl means a linear or branched alkenyl containing 3 to 10 carbon atoms, and examples include allyl (CH 2 ═CHCH 2 —), CH 3 CH═CH—, and the like. Is done. In addition, for example, C3-C10 substituted alkenyl refers to C3-C10 alkenyl, in which one or more hydrogen atoms are substituted with a substituent.
本明細書において「シクロアルケニル」とは、環式構造を有するアルケニルをいう。「置換されたシクロアルケニル」とは、以下に規定する置換基によってシクロアルケニルのHが置換されたシクロアルケニルをいう。本発明の環状グルカン誘導体の疎水性基の具体例としては、C3〜C4シクロアルケニル、C3〜C5シクロアルケニル、C3〜C6シクロアルケニル、C3〜C7シクロアルケニル、C3〜C8シクロアルケニル、C3〜C9シクロアルケニル、C3〜C10シクロアルケニル、C3〜C11シクロアルケニル、C3〜C12シクロアルケニル、C3〜C13シクロアルケニル、C3〜C14シクロアルケニル、C3〜C15シクロアルケニル、C3〜C16シクロアルケニル、C3〜C17シクロアルケニル、C3〜C18シクロアルケニル、C3〜C19シクロアルケニル、C3〜C20シクロアルケニル、C3〜C4置換されたシクロアルケニル、C3〜C5置換されたシクロアルケニル、C3〜C6置換されたシクロアルケニル、C3〜C7置換されたシクロアルケニル、C3〜C8置換されたシクロアルケニル、C3〜C9置換されたシクロアルケニル、C3〜C10置換されたシクロアルケニル、C3〜C11置換されたシクロアルケニルまたはC3〜C12置換されたシクロアルケニル、C3〜C13置換されたシクロアルケニル、C3〜C14置換されたシクロアルケニル、C3〜C15置換されたシクロアルケニル、C3〜C16置換されたシクロアルケニル、C3〜C17置換されたシクロアルケニル、C3〜C18置換されたシクロアルケニル、C3〜C19置換されたシクロアルケニル、C3〜C20置換されたシクロアルケニル、であり得る。例えば、好ましいシクロアルケニルとしては、1−シクロペンテニル、2−シクロヘキセニルなどが例示される。 As used herein, “cycloalkenyl” refers to alkenyl having a cyclic structure. “Substituted cycloalkenyl” refers to cycloalkenyl in which H of cycloalkenyl is substituted by the substituent specified below. Specific examples of the hydrophobic group of the cyclic glucan derivative of the present invention include C3-C4 cycloalkenyl, C3-C5 cycloalkenyl, C3-C6 cycloalkenyl, C3-C7 cycloalkenyl, C3-C8 cycloalkenyl, C3-C9 cyclo Alkenyl, C3-C10 cycloalkenyl, C3-C11 cycloalkenyl, C3-C12 cycloalkenyl, C3-C13 cycloalkenyl, C3-C14 cycloalkenyl, C3-C15 cycloalkenyl, C3-C16 cycloalkenyl, C3-C17 cycloalkenyl, C3-C18 cycloalkenyl, C3-C19 cycloalkenyl, C3-C20 cycloalkenyl, C3-C4 substituted cycloalkenyl, C3-C5 substituted cycloalkenyl, C3-C6 substituted cycloalkenyl, 3-C7 substituted cycloalkenyl, C3-C8 substituted cycloalkenyl, C3-C9 substituted cycloalkenyl, C3-C10 substituted cycloalkenyl, C3-C11 substituted cycloalkenyl or C3-C12 substituted Cycloalkenyl, C3-C13 substituted cycloalkenyl, C3-C14 substituted cycloalkenyl, C3-C15 substituted cycloalkenyl, C3-C16 substituted cycloalkenyl, C3-C17 substituted cycloalkenyl, C3 -C18 substituted cycloalkenyl, C3-C19 substituted cycloalkenyl, C3-C20 substituted cycloalkenyl. For example, preferable cycloalkenyl includes 1-cyclopentenyl, 2-cyclohexenyl and the like.
本明細書において「アルキニル」とは、アセチレンのような、分子内に三重結合を一つ有する脂肪族炭化水素から水素原子が一つ失われて生ずる1価の基をいい、一般にCnH2n−3−で表される(ここで、nは2以上の正の整数である)。「置換されたアルキニル」とは、以下に規定する置換基によってアルキニルのHが置換されたアルキニルをいう。本発明の環状グルカン誘導体の疎水性基の具体例としては、C3〜C4アルキニル、C3〜C5アルキニル、C3〜C6アルキニル、C3〜C7アルキニル、C3〜C8アルキニル、C3〜C9アルキニル、C3〜C10アルキニル、C3〜C11アルキニル、C3〜C12アルキニル、C3〜C13アルキニル、C3〜C14アルキニル、C3〜C15アルキニル、C3〜C16アルキニル、C3〜C17アルキニル、C3〜C18アルキニル、C3〜C19アルキニル、C3〜C20アルキニル、C3〜C4置換されたアルキニル、C3〜C5置換されたアルキニル、C3〜C6置換されたアルキニル、C3〜C7置換されたアルキニル、C3〜C8置換されたアルキニル、C3〜C9置換されたアルキニル、C3〜C10置換されたアルキニル、C3〜C11置換されたアルキニル、C3〜C12置換されたアルキニル、C3〜C13置換されたアルキニル、C3〜C14置換されたアルキニル、C3〜C15置換されたアルキニル、C3〜C16置換されたアルキニル、C3〜C17置換されたアルキニル、C3〜C18置換されたアルキニル、C3〜C19置換されたアルキニル、C3〜C20置換されたアルキニルであり得る。ここで、例えば、C2〜C10アルキニルとは、例えば炭素原子を2〜10個含む直鎖または分枝状のアルキニルを意味し、エチニル(CH≡C−)、1−プロピニル(CH3C≡C−)などが例示される。また、例えば、C2〜C10置換されたアルキニルとは、C2〜C10アルキニルであって、そのうち1または複数の水素原子が置換基により置換されているものをいう。 As used herein, “alkynyl” refers to a monovalent group formed by losing one hydrogen atom from an aliphatic hydrocarbon having one triple bond in the molecule, such as acetylene, and is generally C n H 2n −3 − (where n is a positive integer of 2 or more). “Substituted alkynyl” refers to alkynyl in which H of alkynyl is substituted by the substituent specified below. Specific examples of the hydrophobic group of the cyclic glucan derivative of the present invention include C3-C4 alkynyl, C3-C5 alkynyl, C3-C6 alkynyl, C3-C7 alkynyl, C3-C8 alkynyl, C3-C9 alkynyl, C3-C10 alkynyl. C3-C11 alkynyl, C3-C12 alkynyl, C3-C13 alkynyl, C3-C14 alkynyl, C3-C15 alkynyl, C3-C16 alkynyl, C3-C17 alkynyl, C3-C18 alkynyl, C3-C19 alkynyl, C3-C20 alkynyl C3-C4 substituted alkynyl, C3-C5 substituted alkynyl, C3-C6 substituted alkynyl, C3-C7 substituted alkynyl, C3-C8 substituted alkynyl, C3-C9 substituted alkynyl, C3 ~ C10 substituted a Quinyl, C3-C11 substituted alkynyl, C3-C12 substituted alkynyl, C3-C13 substituted alkynyl, C3-C14 substituted alkynyl, C3-C15 substituted alkynyl, C3-C16 substituted alkynyl, It can be C3-C17 substituted alkynyl, C3-C18 substituted alkynyl, C3-C19 substituted alkynyl, C3-C20 substituted alkynyl. Here, for example, C2-C10 alkynyl means, for example, straight-chain or branched alkynyl containing 2 to 10 carbon atoms, and includes ethynyl (CH≡C-), 1-propynyl (CH 3 C≡C -) Etc. are exemplified. Further, for example, C2-C10 substituted alkynyl refers to C2-C10 alkynyl, in which one or more hydrogen atoms are substituted with a substituent.
本明細書において「アルコキシ」とは、アルコール類のヒドロキシ基の水素原子が失われて生ずる1価の基をいい、一般にCnH2n+1O−で表される(ここで、nは1以上の整数である)。「置換されたアルコキシ」とは、以下に規定する置換基によってアルコキシのHが置換されたアルコキシをいう。本発明の環状グルカン誘導体の疎水性基の具体例としては、C3〜C4アルコキシ、C3〜C5アルコキシ、C3〜C6アルコキシ、C3〜C7アルコキシ、C3〜C8アルコキシ、C3〜C9アルコキシ、C3〜C10アルコキシ、C3〜C11アルコキシ、C3〜C12アルコキシ、C3〜C13アルコキシ、C3〜C14アルコキシ、C3〜C15アルコキシ、C3〜C16アルコキシ、C3〜C17アルコキシ、C3〜C18アルコキシ、C3〜C19アルコキシ、C3〜C20アルコキシ、C3〜C4置換されたアルコキシ、C3〜C5置換されたアルコキシ、C3〜C6置換されたアルコキシ、C3〜C7置換されたアルコキシ、C3〜C8置換されたアルコキシ、C3〜C9置換されたアルコキシ、C3〜C10置換されたアルコキシ、C3〜C11置換されたアルコキシ、C3〜C12置換されたアルコキシ、C3〜C13置換されたアルコキシ、C3〜C14置換されたアルコキシ、C3〜C15置換されたアルコキシ、C3〜C16置換されたアルコキシ、C3〜C17置換されたアルコキシ、C3〜C18置換されたアルコキシ、C3〜C19置換されたアルコキシ、C3〜C20置換されたアルコキシであり得る。 As used herein, “alkoxy” refers to a monovalent group generated by loss of a hydrogen atom of a hydroxy group of an alcohol, and is generally represented by C n H 2n + 1 O— (where n is 1 or more). Is an integer). “Substituted alkoxy” refers to alkoxy in which H of alkoxy is substituted by a substituent specified below. Specific examples of the hydrophobic group of the cyclic glucan derivative of the present invention include C3-C4 alkoxy, C3-C5 alkoxy, C3-C6 alkoxy, C3-C7 alkoxy, C3-C8 alkoxy, C3-C9 alkoxy, C3-C10 alkoxy. C3-C11 alkoxy, C3-C12 alkoxy, C3-C13 alkoxy, C3-C14 alkoxy, C3-C15 alkoxy, C3-C16 alkoxy, C3-C17 alkoxy, C3-C18 alkoxy, C3-C19 alkoxy, C3-C20 alkoxy C3-C4 substituted alkoxy, C3-C5 substituted alkoxy, C3-C6 substituted alkoxy, C3-C7 substituted alkoxy, C3-C8 substituted alkoxy, C3-C9 substituted alkoxy, C3 ~ C10 substituted a Coxy, C3-C11 substituted alkoxy, C3-C12 substituted alkoxy, C3-C13 substituted alkoxy, C3-C14 substituted alkoxy, C3-C15 substituted alkoxy, C3-C16 substituted alkoxy, It can be C3-C17 substituted alkoxy, C3-C18 substituted alkoxy, C3-C19 substituted alkoxy, C3-C20 substituted alkoxy.
本明細書において「炭素環基」とは、炭素のみを含む環状構造を含む基であって、前記の「シクロアルキル」、「置換されたシクロアルキル」、「シクロアルケニル」、「置換されたシクロアルケニル」以外の基をいう。炭素環基は芳香族系または非芳香族系であり得、そして単環式または多環式であり得る。「置換された炭素環基」とは、以下に規定する置換基によって炭素環基のHが置換された炭素環基をいう。具体例としては、C3〜C4炭素環基、C3〜C5炭素環基、C3〜C6炭素環基、C3〜C7炭素環基、C3〜C8炭素環基、C3〜C9炭素環基、C3〜C10炭素環基、C3〜C11炭素環基、C3〜C12炭素環基、C3〜C4置換された炭素環基、C3〜C5置換された炭素環基、C3〜C6置換された炭素環基、C3〜C7置換された炭素環基、C3〜C8置換された炭素環基、C3〜C9置換された炭素環基、C3〜C10置換された炭素環基、C3〜C11置換された炭素環基またはC3〜C12置換された炭素環基であり得る。炭素環基はまた、C4〜C7炭素環基またはC4〜C7置換された炭素環基であり得る。炭素環基としては、フェニル基から水素原子が1個欠失したものが例示される。ここで、水素の欠失位置は、化学的に可能な任意の位置であり得、芳香環上であってもよく、非芳香環上であってもよい。 In this specification, the “carbocyclic group” is a group containing a cyclic structure containing only carbon, and the above-mentioned “cycloalkyl”, “substituted cycloalkyl”, “cycloalkenyl”, “substituted cyclo A group other than “alkenyl”. The carbocyclic group can be aromatic or non-aromatic and can be monocyclic or polycyclic. The “substituted carbocyclic group” refers to a carbocyclic group in which H of the carbocyclic group is substituted with a substituent specified below. Specific examples include C3-C4 carbocyclic group, C3-C5 carbocyclic group, C3-C6 carbocyclic group, C3-C7 carbocyclic group, C3-C8 carbocyclic group, C3-C9 carbocyclic group, C3-C10. Carbocyclic group, C3-C11 carbocyclic group, C3-C12 carbocyclic group, C3-C4-substituted carbocyclic group, C3-C5-substituted carbocyclic group, C3-C6-substituted carbocyclic group, C3- C7 substituted carbocyclic group, C3-C8 substituted carbocyclic group, C3-C9 substituted carbocyclic group, C3-C10 substituted carbocyclic group, C3-C11 substituted carbocyclic group or C3- It can be a C12 substituted carbocyclic group. The carbocyclic group can also be a C4-C7 carbocyclic group or a C4-C7 substituted carbocyclic group. Examples of the carbocyclic group include those in which one hydrogen atom is deleted from the phenyl group. Here, the hydrogen deletion position may be any position chemically possible, and may be on an aromatic ring or a non-aromatic ring.
本明細書において「ハロゲン」とは、周期表7B族に属するフッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素(I)などの元素の1価の基をいう。 In this specification, “halogen” refers to a monovalent group of an element such as fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I) belonging to Group 7B of the periodic table.
本明細書において「水酸基」とは、−OHで表される基をいう。本明細書において、「水酸基」との用語は、「ヒドロキシ」または「ヒドロキシル」との用語と互換可能に使用され得る。 In the present specification, the “hydroxyl group” refers to a group represented by —OH. In this specification, the term “hydroxyl group” may be used interchangeably with the term “hydroxy” or “hydroxyl”.
本明細書において「アミド」とは、アンモニアの水素を酸基(アシル基)で置換した基であり、好ましくは、−CONH2で表される。 In this specification, “amide” is a group in which hydrogen of ammonia is substituted with an acid group (acyl group), and is preferably represented by —CONH 2 .
本明細書において「アリール」とは、芳香族炭化水素の環に結合する水素原子が1個離脱して生ずる基をいい、本明細書において、炭素環基に包含される。 As used herein, “aryl” refers to a group formed by leaving one hydrogen atom bonded to an aromatic hydrocarbon ring, and is included in the present specification as a carbocyclic group.
本明細書においては、特に言及がない限り、置換は、ある有機化合物または置換基中の1または2以上の水素原子を他の原子または原子団で置き換えることをいう。水素原子を1つ除去して1価の置換基に置換することも可能であり、そして水素原子を2つ除去して2価の置換基に置換することも可能である。 In the present specification, unless otherwise specified, substitution refers to replacement of one or more hydrogen atoms in an organic compound or substituent with another atom or atomic group. One hydrogen atom can be removed and substituted with a monovalent substituent, and two hydrogen atoms can be removed and substituted with a divalent substituent.
本発明の環状グルカン誘導体の疎水性基が置換基Rによって置換されている場合、そのような置換基Rは、単数または複数存在し、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、シクロアルケニル、アルキニル、アルコキシおよび炭素環基からなる群より選択される。好ましくは、Rは、それぞれ独立して、水素、ハロゲンおよびアルキルからなる群より選択され得る。より好ましくは、置換基Rは、フッ素である。 When the hydrophobic group of the cyclic glucan derivative of the present invention is substituted with a substituent R, such substituent R is present in one or more, and each independently represents hydrogen, halogen, alkyl, cycloalkyl, alkenyl. , Cycloalkenyl, alkynyl, alkoxy and carbocyclic groups. Preferably, each R may be independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen and alkyl. More preferably, the substituent R is fluorine.
(好ましい実施形態の説明)
以下に、本発明の好ましい実施形態について説明する。
(Description of Preferred Embodiment)
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
1つの局面において、本発明は、疎水性基が高重合度環状グルカンに結合した環状グルカン誘導体を提供する。このような疎水性基の導入により、本発明の環状グルカン誘導体の油類への溶解度が向上し、優れた界面活性特性を得ることができる。本発明の環状グルカン誘導体は、シクロデキストリン類に比べはるかに高重合度の環状グルカン部位を有するため、包接される化合物の構造にあわせて環状立体構造を変化させ、低分子量から高分子量の多種多様な化合物の包接を可能にする分子認識ホスト分子として優れた性質を持ち合わせることができる。これにより、本発明の環状グルカン誘導体は、医薬、界面活性剤、化粧品用組成物、食品用組成物および磁気記録媒体用フィルムなどの用途に有用となる。 In one aspect, the present invention provides a cyclic glucan derivative in which a hydrophobic group is bound to a high polymerization degree cyclic glucan. By introducing such a hydrophobic group, the solubility of the cyclic glucan derivative of the present invention in oil can be improved, and excellent surface active properties can be obtained. Since the cyclic glucan derivative of the present invention has a cyclic glucan moiety having a much higher degree of polymerization than cyclodextrins, the cyclic steric structure is changed in accordance with the structure of the compound to be included, and various kinds of low molecular weight to high molecular weight are obtained. It has excellent properties as a molecular recognition host molecule that enables inclusion of various compounds. Thereby, the cyclic glucan derivative of the present invention is useful for uses such as pharmaceuticals, surfactants, cosmetic compositions, food compositions, and magnetic recording medium films.
以下に、本発明の環状グルカン誘導体を製造する際の原料である、高重合度環状グルカンの構造、性質および製造方法について、説明する。 Hereinafter, the structure, properties, and production method of the high polymerization degree cyclic glucan which is a raw material for producing the cyclic glucan derivative of the present invention will be described.
本発明で使用する高重合度環状グルカンは、少なくとも14個のα−1,4−グルコシド結合により構成される環状構造を分子内に1つ有するグルカンであり、具体的には、例えば、図1に模式的に示される種々のグルカンが挙げられる。図1において、水平の直線および曲線は、α−1,4−グルコシド結合でつながったグルカンの鎖を示し、垂直の矢印は、α−1,6−グルコシド結合を示す(以下の模式図における水平の直線および曲線、ならびに垂直の矢印も同様である)。 The high-polymerization cyclic glucan used in the present invention is a glucan having one cyclic structure composed of at least 14 α-1,4-glucoside bonds in the molecule. Specifically, for example, FIG. And various glucans schematically shown in FIG. In FIG. 1, horizontal straight lines and curves indicate glucan chains connected by α-1,4-glucoside bonds, and vertical arrows indicate α-1,6-glucoside bonds (horizontal in the following schematic diagram). The same applies to straight lines and curves, and vertical arrows).
上記のように、本発明で使用する高重合度環状グルカンには、環状構造のみを有するグルカンと、さらに環状構造に加えて非環状構造を有するグルカンとが含まれる。そしてこの環状構造には、α−1,4−グルコシド結合のみで構成される場合と、α−1,4−グルコシド結合と少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合で構成される場合とがある。少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合を環状構造内部もしくは非環状構造部分に有するグルカンは、アミロペクチンのような分枝構造を有するグルカンを基質とした場合に生じる。 As described above, the high-polymerization cyclic glucan used in the present invention includes a glucan having only a cyclic structure and a glucan having an acyclic structure in addition to the cyclic structure. And in this cyclic structure, the case where it is composed only of α-1,4-glucoside bond, and the case where it is composed of α-1,4-glucoside bond and at least one α-1,6-glucoside bond There is. A glucan having at least one α-1,6-glucoside bond in a cyclic structure or in a non-cyclic structure portion is generated when a glucan having a branched structure such as amylopectin is used as a substrate.
環状構造のみを有するグルカンは、環状構造に加えて非環状構造を有するグルカンをα−1,4−グルコシド結合及びα−1,6−グルコシド結合を非還元性末端から切断するグルコアミラーゼ処理して得られる。あるいは直鎖状のα−1,4−グルカンまたは分枝構造を有するグルカンを基質として用いて、直接得られる。 A glucan having only a cyclic structure is treated with a glucoamylase that cleaves an α-1,4-glucoside bond and an α-1,6-glucoside bond from a non-reducing end in addition to the cyclic structure. can get. Alternatively, it can be obtained directly using a linear α-1,4-glucan or a glucan having a branched structure as a substrate.
本発明で使用する高重合度環状グルカンは、以下の性質を有する。
(1)非還元性末端のα−1,4−グルコシド結合およびα−1,6−グルコシド結合を加水分解するエキソ型アミラーゼであるグルコアミラーゼ(東洋紡(株))を作用させると、それ以上分解されない成分(グルコアミラーゼ耐性成分)が残る。その成分は、脱リン酸化酵素(シグマ社)を作用させた後にさらにグルコアミラーゼを作用させても分解されない。
(2)上記グルコアミラーゼ耐性成分は、澱粉中のα−1,6−グルコシド結合を加水分解するイソアミラーゼ(株式会社林原生化学研究所)により、分解され、グルコアミラーゼの作用を受けるようになる場合がある。
(3)上記グルコアミラーゼ耐性成分は、エンド型アミラーゼであるα−アミラーゼにより分解される。
The high polymerization degree cyclic glucan used in the present invention has the following properties.
(1) Degradation further occurs when glucoamylase (Toyobo Co., Ltd.), which is an exo-amylase that hydrolyzes α-1,4-glucoside bonds and α-1,6-glucoside bonds at the non-reducing end, is allowed to act. Ingredients (glucoamylase-resistant ingredients) remain. The component is not decomposed even when glucoamylase is allowed to act after dephosphorylating enzyme (Sigma) is allowed to act.
(2) The above-mentioned glucoamylase-resistant component is decomposed by isoamylase (Hayashibara Biochemical Laboratories Co., Ltd.) that hydrolyzes α-1,6-glucoside bonds in starch, and receives the action of glucoamylase. There is a case.
(3) The glucoamylase-resistant component is degraded by α-amylase which is an endo-amylase.
本発明で使用する高重合度環状グルカンのうち、α−1,6−グルコシド結合を有せず、少なくとも14個のα−1,4−グルコシド結合のみで構成される環状構造のみを有するグルカン(以下、本発明のα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンという)は、以下の性質を有する。
(1)還元性末端、非還元性末端が、いずれも検出できない。
(2)非還元性末端のα−1,4−グルコシド結合を加水分解するエキソ型アミラーゼであるβ−アミラーゼ(生化学工業株式会社)およびグルコアミラーゼ(東洋紡(株))では分解されない。
(3)澱粉中のα−1,6−グルコシド結合を加水分解するイソアミラーゼ(株式会社林原生化学研究所)とプルラナーゼ(株式会社林原生化学研究所)の併用、もしくはイソアミラーゼとプルラナーゼとβ−アミラーゼの併用でも分解されない。
(4)澱粉分子内部のα−1,4−グルコシド結合を加水分解するエンド型アミラーゼであるα−アミラーゼ(ナガセ生化学工業株式会社)により完全に分解される。
(5)細菌糖化型α−アミラーゼ(ナガセ生化学工業株式会社)で加水分解し、HPLCで分析すると、グルコース、マルトース、及び若干量のマルトトリオースのみが得られる。すなわち、α−1,4−グルコシド結合以外の結合は存在しない。
Among the highly polymerized cyclic glucans used in the present invention, a glucan having only a cyclic structure composed only of at least 14 α-1,4-glucoside bonds and having no α-1,6-glucoside bonds ( Hereinafter, the cyclic glucan having only the α-1,4-glucoside bond of the present invention) has the following properties.
(1) Neither a reducing end nor a non-reducing end can be detected.
(2) It is not degraded by β-amylase (Seikagaku Corporation) and glucoamylase (Toyobo Co., Ltd.), which are exo-type amylases that hydrolyze the α-1,4-glucoside bond at the non-reducing end.
(3) Combined use of isoamylase (Hayashibara Biochemical Laboratories Co., Ltd.) and pullulanase (Hayashibara Biochemical Laboratories Co., Ltd.) that hydrolyzes α-1,6-glucoside bonds in starch, or isoamylase, pullulanase and β -It is not decomposed even with amylase.
(4) It is completely decomposed by α-amylase (Nagase Seikagaku Corporation), which is an endo-type amylase that hydrolyzes α-1,4-glucoside bonds inside starch molecules.
(5) When hydrolyzed with bacterial saccharified α-amylase (Nagase Seikagaku Corporation) and analyzed by HPLC, only glucose, maltose, and some amount of maltotriose are obtained. That is, there is no bond other than the α-1,4-glucoside bond.
本発明で使用する高重合度環状グルカンのうち、少なくとも14個のα−1,4−グルコシド結合と少なくとも1つのα−1,6−グルコシド結合とにより構成される環状構造のみを有するグルカン(以下、本発明のα−1,6−グルコシド結合を有する環状グルカンという)は、以下の性質を有する。
(1)還元性末端、非還元性末端が、いずれも検出できない。
(2)非還元性末端のα−1,4−グルコシド結合を加水分解するエキソ型アミラーゼであるβ−アミラーゼ(生化学工業株式会社)およびグルコアミラーゼ(東洋紡(株))では分解されない。
(3)澱粉中のα−1,6−グルコシド結合を加水分解するイソアミラーゼ(株式会社林原生化学研究所)により、分解され、グルコアミラーゼの作用を受けるようになる。
(4)澱粉中のα−1,4−グルコシド結合を加水分解するエンド型α−アミラーゼ(ナガセ生化学工業株式会社製)により、分解され、グルコアミラーゼの作用を受けるようになる。また、同エンド型α−アミラーゼを、α−1,6−グルコシド結合を有する環状グルカンに作用させた場合の最小リミットデキストリンは、イソマルトシルマルトース(IMM)であることが知られている(Yamamoto,T.Handbook of amylase and related enzymes, Pergamon press, p40−45(1988))。上記本発明のα−1,6−グルコシド結合を有する環状グルカンをエンド型αーアミラーゼで処理することによって、IMMが検出される。
Among the highly polymerized cyclic glucans used in the present invention, a glucan having only a cyclic structure composed of at least 14 α-1,4-glucoside bonds and at least one α-1,6-glucoside bond (hereinafter referred to as “glucan”). The cyclic glucan having an α-1,6-glucoside bond of the present invention has the following properties.
(1) Neither a reducing end nor a non-reducing end can be detected.
(2) It is not degraded by β-amylase (Seikagaku Corporation) and glucoamylase (Toyobo Co., Ltd.), which are exo-type amylases that hydrolyze the α-1,4-glucoside bond at the non-reducing end.
(3) It is decomposed by isoamylase (Hayashibara Biochemical Laboratories Co., Ltd.), which hydrolyzes α-1,6-glucoside bond in starch, and receives the action of glucoamylase.
(4) It is decomposed by endo-type α-amylase (manufactured by Nagase Seikagaku Corporation) that hydrolyzes α-1,4-glucoside bonds in starch, and receives the action of glucoamylase. Further, it is known that the minimum limit dextrin when the same type α-amylase is allowed to act on a cyclic glucan having an α-1,6-glucoside bond is isomaltosyl maltose (IMM) (Yamamoto). , T. Handbook of amylase and related enzymes, Pergamon press, p40-45 (1988)). IMM is detected by treating the cyclic glucan having an α-1,6-glucoside bond of the present invention with an endo-type α-amylase.
本発明で使用する高重合度環状グルカンの環状構造を構成するグルコースの数は、少なくとも14個であり、好ましくは17個以上、より好ましくは22個以上、さらにより好ましくは50個以上であり、上限は、約5000個である。α−1,6−グルコシド結合を有する場合、その数は少なくとも1個あればよく、通常1〜500個、好ましくは1〜100個である。 The number of glucose constituting the cyclic structure of the highly polymerized cyclic glucan used in the present invention is at least 14, preferably 17 or more, more preferably 22 or more, still more preferably 50 or more, The upper limit is about 5000. In the case of having an α-1,6-glucoside bond, the number thereof should be at least 1, usually 1 to 500, preferably 1 to 100.
上記還元性末端の定量は、Hizukuriら(1981)Carbohydr.Res:94:205−213の改変パークジョンソン法により、非還元性末端の定量はHizukuriら(1978)Carbohydr.Res:63:261−264の迅速スミス分解法により行い得る。 Quantification of the reducing end is described in Hizukuri et al. (1981) Carbohydr. Res: 94: 205-213, modified Park Johnson method, quantitation of non-reducing ends was determined by Hizukuri et al. (1978) Carbohydr. Res: 63: 261-264.
上記エキソ型アミラーゼであるβ−アミラーゼおよびグルコアミラーゼ、あるいは、イソアミラーゼ、プルラナーゼ、あるいは、エンド型アミラーゼであるα−アミラーゼによる分解は、例えば、本発明で使用する高重合度環状グルカンを、0.1%(w/v)となるように蒸留水に溶解後、100μlをとり、上記分解酵素をそれぞれ適当量加え、30−45℃で数時間反応させる。この反応物を、DIONEX社の糖分析システム(送液システム:DX300、検出器:PAD−2、カラム:CarboPacPA100)にかけ、分析し得る。溶出は、例えば、流速:1ml/min,NaOH濃度:150mM,酢酸ナトリウム濃度:0分−50mM、2分−50mM、37分−350mM、45分−850mM、47分−850mMの条件で行い、重合度および生じる糖を分析し得る。 The degradation by β-amylase and glucoamylase, which are exo-type amylases, or iso-amylase, pullulanase, or α-amylase, which is an endo-type amylase, can be achieved by, for example, converting the high-polymerization cyclic glucan used in the present invention to 0. Dissolve in distilled water to 1% (w / v), take 100 μl, add an appropriate amount of each of the above-mentioned degrading enzymes, and react at 30-45 ° C. for several hours. The reaction product can be analyzed by applying it to a sugar analysis system of DIONEX (liquid feeding system: DX300, detector: PAD-2, column: CarboPacPA100). Elution is performed, for example, under conditions of flow rate: 1 ml / min, NaOH concentration: 150 mM, sodium acetate concentration: 0 min-50 mM, 2 min-50 mM, 37 min-350 mM, 45 min-850 mM, 47 min-850 mM. The degree and the resulting sugar can be analyzed.
本発明で使用する高重合度環状グルカンからの上記グルコアミラーゼ耐性成分の検出は、次のように行い得る。例えば、本発明の高重合度環状グルカン100mgを5mlの蒸留水に溶解させ、グルコアミラーゼを終濃度10単位/mlとなるように添加し、40℃で一夜反応させる。この反応物を100℃で10分間加熱し、不溶物を遠心分離により除去した後、10倍量のエタノールを添加し、残存する多糖を遠心分離による沈澱として回収する。沈澱をさらに1mlの蒸留水に溶解し、グルコアミラーゼを終濃度50単位/mlとなるように添加し、40℃で1時間反応させ、100℃で10分間加熱し、不溶物を遠心分離により除去する。これに10倍量エタノールを添加し沈澱を得る。本発明のグルカンの原料が一部リン酸基により修飾されている澱粉などの原料の場合は、得られた沈澱を10mM 炭酸緩衝液(pH9.4、10mMのMgCl2および0.3mMのZnCl2を含む)に溶解し、20単位の脱リン酸化酵素(ウシ由来、Sigma製)を添加し、40℃で24時間反応させた後、10倍量エタノールを添加し、沈澱を回収する。再度蒸留水に溶解し、グルコアミラーゼを終濃度50単位/mlとなるように添加し、40℃で1時間反応させ、10倍量のエタノールを添加し、グルコアミラーゼ耐性成分を沈澱として得ることができる。 Detection of the glucoamylase-resistant component from the high-polymerization cyclic glucan used in the present invention can be performed as follows. For example, 100 mg of the highly polymerized cyclic glucan of the present invention is dissolved in 5 ml of distilled water, glucoamylase is added to a final concentration of 10 units / ml, and the reaction is carried out at 40 ° C. overnight. The reaction product is heated at 100 ° C. for 10 minutes, and insoluble materials are removed by centrifugation. Then, 10 times the amount of ethanol is added, and the remaining polysaccharide is recovered as a precipitate by centrifugation. The precipitate is further dissolved in 1 ml of distilled water, glucoamylase is added to a final concentration of 50 units / ml, reacted at 40 ° C. for 1 hour, heated at 100 ° C. for 10 minutes, and insolubles are removed by centrifugation. To do. A 10-fold amount of ethanol is added thereto to obtain a precipitate. In the case where the raw material of the glucan of the present invention is a raw material such as starch partially modified with a phosphate group, the obtained precipitate is mixed with 10 mM carbonate buffer (pH 9.4, 10 mM MgCl 2 and 0.3 mM ZnCl 2). 20 units of phosphatase (derived from bovine, manufactured by Sigma) and reacted at 40 ° C. for 24 hours, and then 10 times the amount of ethanol is added to recover the precipitate. Dissolving in distilled water again, adding glucoamylase to a final concentration of 50 units / ml, reacting at 40 ° C. for 1 hour, adding 10 times the amount of ethanol, and obtaining a glucoamylase resistant component as a precipitate. it can.
本発明の高重合度環状グルカン中の非環状構造部分、α−1,6−グルコシド結合を有する環状構造部分、およびα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状構造部分の定量は、以下のように行い得る。試料高重合度環状グルカン10mgを1mlのDMSOに溶解した後、100mMの酢酸ナトリウム緩衝液8mlを用いてすばやく希釈する。この希釈液を900μlずつ4試料採り、それぞれの試料に、100μlの蒸留水、グルコアミラーゼ液、枝切り酵素とグルコアミラーゼとの混合液、およびエンド型α−アミラーゼとグルコアミラーゼとの混合液をそれぞれ加えて、40℃で4時間反応させる。反応終了後、生じたグルコースを、市販のグルコース定量キットを用いて測定することにより、試料グルカン中の非環状構造部分、α−1,6−グルコシド結合を有する環状構造部分、およびα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状構造部分を計算により求めることができる。詳細は、実施例で説明する。 The quantification of the non-cyclic structure portion, the cyclic structure portion having an α-1,6-glucoside bond, and the cyclic structure portion having only an α-1,4-glucoside bond in the high-polymerization cyclic glucan of the present invention is as follows. Can be done as follows. After dissolving 10 mg of the sample highly polymerized cyclic glucan in 1 ml of DMSO, the sample is rapidly diluted with 8 ml of 100 mM sodium acetate buffer. Take 4 samples of this diluted solution of 900 μl, and add 100 μl of distilled water, glucoamylase solution, mixed solution of debranching enzyme and glucoamylase, and mixed solution of endo-type α-amylase and glucoamylase to each sample. In addition, the reaction is carried out at 40 ° C. for 4 hours. After completion of the reaction, the resulting glucose is measured using a commercially available glucose quantification kit, so that an acyclic structure portion in the sample glucan, a cyclic structure portion having an α-1,6-glucoside bond, and α-1, A cyclic structure portion having only a 4-glucoside bond can be determined by calculation. Details will be described in Examples.
本発明で使用する高重合度環状グルカンの環状構造部分の重合度は、クロマトグラフィーを用いて測定し得る。一般的に、環状多糖は同じ重合度の直鎖多糖とはクロマトグラフィーにおける挙動が異なることが知られており、この性質を用いて、環状であることの証明、及び環状多糖の重合度の決定が行われ得る。例えば、D酵素を用いて反応させて得られた本発明のα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンを上記のDIONEX社の糖分析システムで分離し、シングルピークの画分を取得し得る。得られた画分を、例えば、0.1NのHClで100℃、30分間処理し、この環状構造部分を部分的に加水分解したのち、分解により生じた種々の重合度の直鎖のグルカンをDIONEX社の糖分析システムを用いて分析し、重合度を決定し得る。詳細な分析方法は、実施例で述べる。 The degree of polymerization of the cyclic structure portion of the high polymerization degree cyclic glucan used in the present invention can be measured using chromatography. In general, cyclic polysaccharides are known to behave differently in chromatography than straight-chain polysaccharides with the same degree of polymerization, and this property is used to prove that they are cyclic and to determine the degree of polymerization of cyclic polysaccharides. Can be done. For example, the cyclic glucan having only the α-1,4-glucoside bond of the present invention obtained by reacting with the D enzyme is separated by the above-mentioned DONEEX sugar analysis system to obtain a single peak fraction. obtain. The obtained fraction is treated with, for example, 0.1N HCl at 100 ° C. for 30 minutes, and this cyclic structure portion is partially hydrolyzed, and then linear glucans having various polymerization degrees generated by the decomposition are obtained. The degree of polymerization can be determined using a DONEEX sugar analysis system. A detailed analysis method will be described in Examples.
本発明で使用する高重合度環状グルカンは、直鎖のα−1,4−グルカンまたはこれらを含む糖類と、少なくとも14個のα−1,4−グルコシド結合により構成される環状構造を分子内に1つ有するグルカンを生成し得る酵素とを反応させて得られる。このような活性を有する酵素であれば、いかなる酵素も使用し得る。本発明においては、D酵素を用いることが好ましい。 The high-polymerization cyclic glucan used in the present invention has a cyclic structure composed of linear α-1,4-glucan or a saccharide containing them and at least 14 α-1,4-glucoside bonds in the molecule. It can be obtained by reacting with an enzyme capable of producing a glucan having one thereof. Any enzyme can be used as long as it has such an activity. In the present invention, it is preferable to use D enzyme.
D酵素は最初、馬鈴薯から発見されたが、種々の植物、および大腸菌などの微生物に存在していることがわかっている。この大腸菌などの微生物の酵素はアミロマルターゼあるいは4−α−グルカノトランスフェラーゼと称される。従って、D酵素はその起源は問わず、これら酵素をコードする遺伝子を大腸菌などの宿主をもちいて発現せしめたものであっても使用し得る。ここでは、馬鈴薯および大腸菌からのD酵素の精製方法を例として開示するが、これに限られない。 The D enzyme was first discovered from potato but has been found to be present in various plants and microorganisms such as E. coli. This enzyme of microorganisms such as Escherichia coli is called amylomaltase or 4-α-glucanotransferase. Therefore, the enzyme D can be used regardless of its origin, even if the gene encoding these enzymes is expressed using a host such as E. coli. Here, although the purification method of D enzyme from potato and Escherichia coli is disclosed as an example, it is not limited thereto.
馬鈴薯から、D酵素を精製する方法は、Takahaら、J.Biol.Chem. vol.268,1391−1396(1993)に記載されている。まず、馬鈴薯塊茎を5mMのメルカプトエタノールを含む適当な緩衝液中でホモジナイズし、遠心分離して、0.45μmのメンブレンを通した後、Q−Sepharoseカラムにかけ、例えば、5mM 2−メルカプトエタノールを含む20mMTris−HCl(pH7.5)(緩衝液A)に150mM NaClを含む緩衝液で洗浄する。D酵素は、450mMのNaClを含む緩衝液Aに溶出する。これを、緩衝液Aに対して透析し、500mM 硫酸アンモニウムを含む溶液をPhenyl Toyopearl 650M(Tosoh)カラムにロードし、緩衝液A中の硫酸アンモニウム濃度を500mMから0mMに変化させることにより溶出を行い、D酵素活性画分を集め、緩衝液Aに対して透析を行う。透析内液を緩衝液Aで平衡化したPL−SAXカラム(Polymer Laboratory U.K.)にロードし、緩衝液A中のNaCl濃度を150mM−400mMに変化させて溶出し、D酵素活性画分を集める。上記の方法で馬鈴薯からD酵素を精製し得る。酵素活性の測定は、実施例において詳述する。 A method for purifying D enzyme from potato is described in Takaha et al. Biol. Chem. vol. 268, 1391-1396 (1993). First, potato tubers are homogenized in an appropriate buffer containing 5 mM mercaptoethanol, centrifuged, passed through a 0.45 μm membrane, applied to a Q-Sepharose column, and containing, for example, 5 mM 2-mercaptoethanol. Wash with a buffer containing 150 mM NaCl in 20 mM Tris-HCl (pH 7.5) (buffer A). The D enzyme elutes in buffer A containing 450 mM NaCl. This was dialyzed against buffer A, a solution containing 500 mM ammonium sulfate was loaded onto a Phenyl Toyopearl 650M (Tosoh) column, and elution was carried out by changing the ammonium sulfate concentration in buffer A from 500 mM to 0 mM. The enzyme activity fraction is collected and dialyzed against buffer A. The dialysis internal solution was loaded on a PL-SAX column (Polymer Laboratory UK) equilibrated with buffer A, and the NaCl concentration in buffer A was changed to 150 mM-400 mM to elute, and the D enzyme activity fraction Collect. The D enzyme can be purified from potato by the above method. The measurement of enzyme activity is described in detail in the examples.
前出のTakahaら、J.Biol.Chem.vol.268,1391−1396 (1993)には、馬鈴薯D酵素のcDNA配列(同1394頁、Fig.3)、D酵素の組換プラスミドの作成(同1392頁)、該組換えプラスミドの大腸菌における発現、および組換え大腸菌からのD酵素の精製が開示されており、組換え法で作成されるD酵素も当然に使用され得る。大腸菌からD酵素を精製する方法は、例えば、まず、D酵素の生産株である大腸菌TG−1株をLB液体培地を用いて37℃で対数増殖期まで培養後、マルトースを終濃度1%(w/v)となるように添加し、さらに37℃で2時間培養する。遠心分離で集めた菌体を、上記緩衝液Aに懸濁して超音波処理、遠心分離を行い、菌体抽出液を得る。次に、例えば、緩衝液Aで平衡化したQ−Sepharose Fast Flow(Pharmacia)カラムにロードし、緩衝液A中のNaCl濃度を0mMから500mMに変化させて溶出を行い、D酵素活性画分を集める。活性画分に、終濃度1Mになるように硫酸アンモニウムを加えて放置し、遠心分離で不溶性の沈澱を除去し、上清を1Mの硫酸アンモニウムを含む緩衝液Aで平衡化したPhenyl Toyopearl 650M(Tosoh)カラムにロードする。緩衝液A中の硫酸アンモニウム濃度を1Mから0mMに変化させることにより溶出を行い、D酵素活性画分を集める。この画分を、緩衝液Aに対して透析後、透析内液を緩衝液Aで平衡化したResource Qカラム(Pharmacia)にロードし、緩衝液Aの中のNaCl濃度を0mMから500mMに変化させることにより溶出を行い、D酵素を精製する。 Takaha et al., J., supra. Biol. Chem. vol. 268, 1391-1396 (1993) includes a cDNA sequence of potato D enzyme (p. 1394, FIG. 3), preparation of a recombinant plasmid of D enzyme (p. 1392), expression of the recombinant plasmid in E. coli, And the purification of D enzyme from recombinant E. coli has been disclosed, and D enzymes produced by recombinant methods can of course be used. A method for purifying D enzyme from E. coli is, for example, firstly cultivating E. coli TG-1 strain, which is a D enzyme production strain, at 37 ° C. to the logarithmic growth phase using LB liquid medium, and then maltose at a final concentration of 1% ( w / v), and further cultured at 37 ° C. for 2 hours. The bacterial cells collected by centrifugation are suspended in the buffer A and subjected to sonication and centrifugation to obtain a bacterial cell extract. Next, for example, a Q-Sepharose Fast Flow (Pharmacia) column equilibrated with buffer A is loaded, elution is carried out by changing the NaCl concentration in buffer A from 0 mM to 500 mM, and the D enzyme activity fraction is obtained. Gather. To the active fraction, ammonium sulfate was added to a final concentration of 1 M, left to stand, insoluble precipitates were removed by centrifugation, and the supernatant was equilibrated with buffer A containing 1 M ammonium sulfate Phenyl Toyopearl 650 M (Tosoh) Load into the column. Elution is performed by changing the ammonium sulfate concentration in buffer A from 1 M to 0 mM, and the D enzyme activity fraction is collected. After this fraction is dialyzed against buffer A, it is loaded onto a Resource Q column (Pharmacia) equilibrated with buffer A, and the NaCl concentration in buffer A is changed from 0 mM to 500 mM. Elution to purify the D enzyme.
D酵素は、上記のようにして精製され得るが、澱粉分子内のα−1,4−グルコシド結合に作用するエンド型のアミラーゼ類が検出されなければ、上記いずれの精製段階の粗酵素であっても、本発明で使用する高重合度環状グルカンの合成に使用し得る。 The D enzyme can be purified as described above. However, if endo-type amylases acting on α-1,4-glucoside bonds in the starch molecule are not detected, it is a crude enzyme in any of the above purification steps. However, it can be used for the synthesis of cyclic glucan having a high polymerization degree used in the present invention.
また、本発明に用いる酵素は、精製酵素、粗酵素を問わず、固定化されたものでも反応に使用し得、反応の形式は、バッチ式でも連続式でもよい。固定化の方法としては、担体結合法、(たとえば、共有結合法、イオン結合法、あるいは物理的吸着法)、架橋法あるいは包括法(格子型あるいはマイクロカプセル型)が使用され得る。 In addition, the enzyme used in the present invention may be used for the reaction regardless of whether it is a purified enzyme or a crude enzyme, and the reaction may be batch or continuous. As the immobilization method, a carrier bonding method (for example, a covalent bonding method, an ionic bonding method, or a physical adsorption method), a crosslinking method, or a comprehensive method (lattice type or microcapsule type) can be used.
本発明のα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンのみを得たい場合には、アミロース、澱粉枝切り物、ホスホリラーゼによる酵素合成アミロース、マルトオリゴ糖などのα−1,4−グルコシド結合のみからなる直鎖のα−1,4−グルカンに、本発明の高重合度環状グルカンに使用し得る上記酵素、例えばD酵素を作用させて製造し得る。 When only the cyclic glucan having only α-1,4-glucoside bond of the present invention is to be obtained, only α-1,4-glucoside bond such as amylose, starch debris, phosphorylase-synthesized amylose, maltooligosaccharide, etc. The above-mentioned enzyme that can be used for the high-polymerization cyclic glucan of the present invention, for example, the D enzyme, is allowed to act on a linear α-1,4-glucan comprising
また、アミロペクチン、グリコーゲン、澱粉、ワキシー澱粉、ハイアミロース澱粉、可溶性澱粉、デキストリン、澱粉加水分解物、ホスホリラーゼによる酵素合成アミロペクチンなどのα−1,6−分岐構造を有する糖類を原料にする場合で、本発明のα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンのみを得たい場合には、本発明の高重合度環状グルカンに使用し得る上記酵素、例えば、D酵素を直接原料に反応させて製造し得る。あるいは、α−1,6−グルコシド結合を切断するが、α−1,4−グルコシド結合を切断しない酵素、例えばイソアミラーゼ、プルラナーゼの存在下または非存在下で、上記糖類を本発明の高重合度環状グルカンに使用し得る上記酵素、例えばD酵素と反応させて製造し得る。 In the case of using a sugar having an α-1,6-branched structure such as amylopectin, such as amylopectin, glycogen, starch, waxy starch, high amylose starch, soluble starch, dextrin, starch hydrolysate, and phosphorylase, When only the cyclic glucan having only the α-1,4-glucoside bond of the present invention is to be obtained, the enzyme that can be used for the high polymerization degree cyclic glucan of the present invention, for example, the D enzyme is reacted directly with the raw material. Can be manufactured. Alternatively, the saccharide is highly polymerized according to the present invention in the presence or absence of an enzyme that cleaves an α-1,6-glucoside bond but does not cleave an α-1,4-glucoside bond, such as isoamylase or pullulanase. It can be produced by reacting with the above-mentioned enzymes that can be used for cyclic glucan, such as the D enzyme.
例えば、図2に示すように、還元末端(11)を有するアミロース(12)とD酵素とを反応させて、上記α−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカン(13)を作成した後、グルコアミラーゼを添加して、非環状グルカンを非還元末端から順次加水分解する。次にエタノールを加えて環状グルカンを沈澱として回収したのち凍結乾燥し、α−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカン(13)を得る。 For example, as shown in FIG. 2, after the amylose (12) having the reducing end (11) is reacted with the D enzyme, the cyclic glucan (13) having only the α-1,4-glucoside bond is prepared. Then, glucoamylase is added to hydrolyze the non-cyclic glucan sequentially from the non-reducing end. Next, ethanol is added to recover the cyclic glucan as a precipitate, followed by lyophilization to obtain a cyclic glucan (13) having only an α-1,4-glucoside bond.
あるいは、還元末端(11)を有するアミロペクチン(14)とα−1,6−グルコシド結合を切断するイソアミラーゼとD酵素とを同時に反応させて、上記α−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカン(13)を作成した後、グルコアミラーゼを添加して非還元末端から順次加水分解を行う。次にエタノールを加えて環状グルカンを沈澱として回収したのち凍結乾燥し、α−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカン(13)を得る。 Alternatively, an amylopectin (14) having a reducing end (11), an isoamylase that cleaves an α-1,6-glucoside bond, and a D enzyme are reacted at the same time to form a cyclic structure having only the α-1,4-glucoside bond. After preparing glucan (13), glucoamylase is added and hydrolysis is performed sequentially from the non-reducing end. Next, ethanol is added to recover the cyclic glucan as a precipitate, followed by lyophilization to obtain a cyclic glucan (13) having only an α-1,4-glucoside bond.
あるいは、還元末端(11)を有するアミロペクチン(14)にD酵素を反応させることにより、α−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカン(13)と、α−1,4−グルコシド結合のみにより構成される環状構造と非環状構造部分とを有するグルカン(18)と、少なくとも14個のα−1,4−グルコシド結合および少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合により構成される環状構造を分子内に1つ有するグルカン(15)とを調製した後、グルコアミラーゼ、イソアミラーゼを反応させる。さらに、プルラナーゼを反応させ得る。次いで、エタノールを添加して、環状グルカンを沈殿させ、この沈殿を回収した後凍結乾燥することにより、α−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカン(13)を得る。 Alternatively, by reacting the D enzyme with the amylopectin (14) having the reducing end (11), the cyclic glucan (13) having only the α-1,4-glucoside bond and the α-1,4-glucoside bond only. A cyclic structure composed of a glucan (18) having a cyclic structure and an acyclic structure portion, at least 14 α-1,4-glucoside bonds and at least one α-1,6-glucoside bond Is prepared and then reacted with glucoamylase and isoamylase. Furthermore, pullulanase can be reacted. Subsequently, ethanol is added to precipitate cyclic glucan, and this precipitate is recovered and then freeze-dried to obtain cyclic glucan (13) having only α-1,4-glucoside bonds.
さらに、本発明の少なくとも14個のα−1,4−グルコシド結合と少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合により構成される環状構造を分子内に1つ有するグルカン(以下、本発明のα−1,6−グルコシド結合を有するグルカンという)は、アミロペクチン、グリコーゲン、澱粉、ワキシー澱粉、ハイアミロース澱粉、可溶性澱粉、デキストリン、澱粉加水分解物、ホスホリラーゼによる酵素合成アミロペクチンなどのα−1,6−分岐構造を有する原料に、本発明のグルカンに使用し得る上記酵素、例えばD酵素を作用させて製造し得る。 Further, the glucan having one cyclic structure in the molecule composed of at least 14 α-1,4-glucoside bonds and at least one α-1,6-glucoside bond of the present invention (hereinafter referred to as the present invention). α-1,6-glucoside-linked glucan) is α-1,6 such as amylopectin, glycogen, starch, waxy starch, high amylose starch, soluble starch, dextrin, starch hydrolyzate, phosphorylase, and enzymatically synthesized amylopectin. -The above-mentioned enzyme that can be used in the glucan of the present invention, for example, D enzyme, can be allowed to act on a raw material having a branched structure.
例えば、図3に示すように、還元末端(11)を有するアミロペクチン(14)にD酵素を反応させて、上記の少なくとも14個のα−1,4−グルコシド結合と少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合により構成される環状構造を分子内に1つ有するグルカン(15)と、α−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカン(13)と、α−1,4−グルコシド結合のみにより構成される環状構造と非環状構造部分とを有するグルカン(18)とを作製した後、ゲル濾過クロマトグラフィーにより、上記の少なくとも14個のα−1,4−グルコシド結合と少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合とにより構成される環状構造を分子内に1つ有するグルカン(15)を分離し得る。このグルカン(15)に、グルコアミラーゼを添加して非環状構造部分を非還元末端から順次加水分解する。加水分解後に、エタノールを加えて環状グルカンを沈澱として回収したのち凍結乾燥し、少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合を有する環状構造のみで形成されるグルカン(16)を得る。 For example, as shown in FIG. 3, D enzyme is reacted with amylopectin (14) having a reducing end (11), and the above-mentioned at least 14 α-1,4-glucoside bonds and at least one α-1 are reacted. , 6-glucoside bond, glucan (15) having one cyclic structure in the molecule, cyclic glucan (13) having only α-1,4-glucoside bond, and α-1,4-glucoside bond After preparing a glucan (18) having a cyclic structure composed solely of a cyclic structure and an acyclic structure portion, the above-described at least 14 α-1,4-glucoside bonds and at least one of the above-mentioned are obtained by gel filtration chromatography. A glucan (15) having one cyclic structure composed of an α-1,6-glucoside bond in the molecule can be separated. To this glucan (15), glucoamylase is added to sequentially hydrolyze the acyclic structure from the non-reducing end. After hydrolysis, ethanol is added to recover the cyclic glucan as a precipitate, followed by lyophilization to obtain glucan (16) formed only by a cyclic structure having at least one α-1,6-glucoside bond.
本発明に用いられ得る直鎖のα−1,4−グルカンまたはこれを有する糖類としては、マルトトリオース、マルトテトラオース、マルトペンタオースなどのマルトオリゴ糖、アミロース、アミロペクチン、グリコーゲン、澱粉、ワキシー澱粉、ハイアミロース澱粉、可溶性澱粉、デキストリン、澱粉枝きり物、澱粉部分加水分解物、ホスホリラーゼによる酵素合成澱粉、およびこれらの誘導体などが挙げられる。これらは、単独でもよく、あるいは組み合わせても使用し得る。ここで、澱粉枝きり物とは、澱粉にあるα−1,4−グルコシド結合以外の結合を酵素的に全部あるいは一部を切断して得られる物をいう。また、澱粉部分加水分解物とは、澱粉にあるα−1,4−グルコシド結合の一部を酵素的に、もしくは化学的に切断して得られるものをいい、例えば、重合度が100程度以上のアミロペクチン、重合度が22程度以上のアミロースなどが原料として用いられ得る。 Examples of the linear α-1,4-glucan that can be used in the present invention or a saccharide having the same include malto-oligosaccharides such as maltotriose, maltotetraose, maltopentaose, amylose, amylopectin, glycogen, starch, waxy starch , High amylose starch, soluble starch, dextrin, starch residue, partially hydrolyzed starch, enzymatically synthesized starch using phosphorylase, and derivatives thereof. These may be used alone or in combination. Here, the starch branch material refers to a product obtained by enzymatically cleaving all or part of the bonds other than α-1,4-glucoside bonds in starch. Further, the partial starch hydrolyzate refers to a product obtained by enzymatically or chemically cleaving a part of α-1,4-glucoside bond in starch. For example, the degree of polymerization is about 100 or more. Amylopectin, amylose having a degree of polymerization of about 22 or more can be used as a raw material.
また、本発明に用いられ得る直鎖のα−1,4−グルカンまたはこれを有する糖類と、少なくとも14個のα−1,4−グルコシド結合により構成される環状構造を分子内に1つ有するグルカンを生成し得る酵素との反応は、ホスホリラーゼおよびグルコース−1−リン酸の存在下で行い得る。ホスホリラーゼは、グルコース−1−リン酸が過剰に存在する場合には、α−1,4−グルカン鎖の伸張反応を触媒する。このため、上記原料のα−1,4−グルカン鎖が、上記酵素の環状化反応を受けるには充分な長さを有していない場合には、ホスホリラーゼおよびグルコース−1−リン酸を共存させることにより、本発明のグルカンの収量を増加させることが可能である。 Moreover, it has one linear structure in a molecule | numerator comprised by the linear (alpha) -1, 4- glucan which can be used for this invention, or a saccharide | sugar which has this, and at least 14 (alpha) -1, 4- glucoside bond. The reaction with an enzyme capable of producing glucan can be carried out in the presence of phosphorylase and glucose-1-phosphate. Phosphorylase catalyzes the elongation reaction of α-1,4-glucan chains when glucose-1-phosphate is present in excess. For this reason, phosphorylase and glucose-1-phosphate coexist when the α-1,4-glucan chain of the raw material does not have a sufficient length to undergo the cyclization reaction of the enzyme. Thus, the yield of the glucan of the present invention can be increased.
さらに、原料には、上記澱粉あるいは澱粉の部分分解物の誘導体も用い得る。例えば、上記澱粉のアルコール性の水酸基の少なくとも1つが、イオン結合、エーテル化(カルボキシメチル化、ヒドリキシアルキル化等)、エステル化(リン酸化、アセチル化、硫酸化等)、架橋化またはグラフト化された誘導体なども用いられ得る。さらに、これらの2種以上の混合物も原料として用い得る。 Furthermore, a derivative of the above starch or a partially decomposed product of starch can also be used as a raw material. For example, at least one of the alcoholic hydroxyl groups of the starch is ionic bond, etherified (carboxymethylated, hydroxyalkylated, etc.), esterified (phosphorylated, acetylated, sulfated, etc.), crosslinked or grafted. Derivatives etc. can also be used. Furthermore, a mixture of two or more of these may be used as a raw material.
上記原料と本発明に使用し得る酵素との反応は、本発明の高重合度環状グルカンが生成するpH、温度などの条件であれば、いずれをも使用し得る。 For the reaction between the raw material and the enzyme that can be used in the present invention, any conditions can be used as long as the conditions such as pH and temperature at which the highly polymerized cyclic glucan of the present invention is generated.
D酵素を例にとれば、反応のpHは、通常、3から10、反応速度、効率、酵素の安定性などの点から、好ましくは4から9、さらに好ましくは、6から8である。温度は、約10℃から90℃、反応速度、効率、酵素の安定性などの点から、好ましくは約20℃から60℃、さらに好ましくは、30℃から40℃の範囲である。耐熱性の微生物などから得られる酵素を用いる場合は、50℃から90℃の高温で使用し得る。上記原料の濃度(基質濃度)も、使用する基質の重合度、反応条件を考慮して決定し得る。通常、0.1%から30%程度、反応速度、効率、基質溶液の取り扱い易さなどの点から、好ましくは0.1%から10%、さらに好ましくは溶解度などを考慮すると0.5%から5%である。使用する酵素の量は、反応時間、基質の濃度との関係で、決定され、通常は、約1時間から48時間で反応が終了するように酵素量を選ぶのが好ましく、基質1gあたり、通常50〜10,000単位、好ましくは70〜2,500単位、より好ましくは400〜2,000単位である。 Taking D enzyme as an example, the pH of the reaction is usually from 3 to 10, preferably from 4 to 9, more preferably from 6 to 8, from the viewpoints of reaction rate, efficiency, enzyme stability, and the like. The temperature is preferably about 10 ° C. to 90 ° C., preferably about 20 ° C. to 60 ° C., more preferably 30 ° C. to 40 ° C. in terms of reaction rate, efficiency, enzyme stability, and the like. When an enzyme obtained from a thermostable microorganism is used, it can be used at a high temperature of 50 ° C to 90 ° C. The concentration of the raw material (substrate concentration) can also be determined in consideration of the degree of polymerization of the substrate used and the reaction conditions. In general, from the viewpoint of 0.1% to 30%, reaction rate, efficiency, ease of handling of the substrate solution, etc., preferably 0.1% to 10%, more preferably 0.5% from the viewpoint of solubility. 5%. The amount of the enzyme to be used is determined in relation to the reaction time and the concentration of the substrate, and it is usually preferable to select the amount of the enzyme so that the reaction is completed in about 1 to 48 hours. 50 to 10,000 units, preferably 70 to 2,500 units, more preferably 400 to 2,000 units.
本発明の高重合度環状グルカンは、それ自体は公知の手法を適用して分離、精製し得る。例えば、本発明の高重合度環状グルカンは、上記の反応が終了した後、溶媒による沈澱、膜による分離、クロマトグラフィーによる分離などにより、分離、精製され得る。好ましくは、反応液を加熱して、あるいはそのまま精製する。本発明のα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンは、エキソ型のβ−アミラーゼあるいはグルコアミラーゼを添加して、残存する直鎖のα−1,4−グルカンを分解して得られる。澱粉などの分枝多糖を原料として用いた場合には、エキソ型のβ−アミラーゼあるいはグルコアミラーゼと、α−1,6−グルコシド結合を切断する酵素とを併用して、環状α−1,4−グルカンのみが残るように反応させる。その後、溶媒を用いる沈澱、膜分離、クロマト分離などの分離、精製手段が適用され得る。 The high-polymerization cyclic glucan of the present invention can be separated and purified by applying a method known per se. For example, the highly polymerized cyclic glucan of the present invention can be separated and purified by precipitation with a solvent, separation with a membrane, separation by chromatography, etc. after the above reaction is completed. Preferably, the reaction solution is heated or purified as it is. The cyclic glucan having only the α-1,4-glucoside bond of the present invention is obtained by adding exo-type β-amylase or glucoamylase and decomposing the remaining linear α-1,4-glucan. . When a branched polysaccharide such as starch is used as a raw material, an exo-type β-amylase or glucoamylase and an enzyme that cleaves an α-1,6-glucoside bond are used in combination to form a cyclic α-1,4. -React so that only glucan remains. Thereafter, separation and purification means such as precipitation using a solvent, membrane separation, and chromatographic separation can be applied.
このようにして得られた高重合度環状グルカンは、そのまま親水性部位として用いてもよく、必要に応じて、さらに親水性置換基を導入して親水性部位として用いてもよい。親水性置換基を導入する場合、その置換基が導入される位置は高重合度環状グルカンの任意の位置であり得る。例えば、環状グルカンを構成するグルコースモノマーユニットのいずれかの2位、3位または6位の水酸基のうちの1つに対して親水性置換基を導入することが可能である。2位、3位または6位の水酸基のうちの2つに対して親水性置換基を導入してもよく、2位、3位および6位のすべての水酸基に対して親水性置換基を導入してもよい。 The high-polymerization cyclic glucan thus obtained may be used as it is as a hydrophilic site, or may be used as a hydrophilic site by further introducing a hydrophilic substituent, if necessary. When a hydrophilic substituent is introduced, the position at which the substituent is introduced can be any position of the high polymerization degree cyclic glucan. For example, it is possible to introduce a hydrophilic substituent to one of the hydroxyl groups at the 2-position, 3-position or 6-position of any of the glucose monomer units constituting the cyclic glucan. Hydrophilic substituents may be introduced into two of the hydroxyl groups at the 2-position, 3-position or 6-position, and hydrophilic substituents may be introduced to all hydroxyl groups at the 2-position, 3-position and 6-position. May be.
ただし、環状グルカンを構成するすべてのグルコース単位の2位、3位および6位のすべての水酸基に親水性置換基を導入すると、疎水性基を導入することがなくなる。従って、親水性置換基は、疎水性基の導入が予定される位置以外の位置において導入される。 However, when a hydrophilic substituent is introduced into all hydroxyl groups at the 2nd, 3rd and 6th positions of all glucose units constituting the cyclic glucan, the hydrophobic group is not introduced. Accordingly, the hydrophilic substituent is introduced at a position other than the position where the introduction of the hydrophobic group is planned.
このようにして得られる、高重合度環状グルカンを含む親水性部位に疎水性基を化学的に結合させることにより、本発明の環状グルカン誘導体が得られる。本発明の環状グルカン誘導体は、好ましくは、例えば、具体的に以下の構造式: The cyclic glucan derivative of the present invention can be obtained by chemically bonding a hydrophobic group to the hydrophilic portion containing the high polymerization degree cyclic glucan thus obtained. The cyclic glucan derivative of the present invention is preferably, for example, specifically represented by the following structural formula:
で表すことができる。
ここで、上記式においてn個のモノマーはそれぞれ互いに独立して選択される。すなわち、単一種類のグルコース誘導体モノマーがn個重合されていることを必要とするものではない。1種類のモノマーがn個重合されたホモポリマー構造であってもよいが、2種類のモノマーが共重合した構造であってもよい。あるいは、3種類以上のモノマーが共重合した構造であってもよい。
It can be expressed as
Here, n monomers in the above formula are selected independently of each other. That is, it is not required that n single glucose derivative monomers are polymerized. A homopolymer structure in which n kinds of monomers are polymerized may be used, but a structure in which two kinds of monomers are copolymerized may be used. Alternatively, a structure in which three or more types of monomers are copolymerized may be used.
n個のR1は、それぞれ独立して−L−R4またはR5を表し、n個のR2は、それぞれ独立して−L−R4またはR5を表し、n個のR3は、それぞれ独立して−L−R4またはR5を表す。ただし、1分子中に少なくとも1つの−L−R4が存在する。存在する基−L−R4の数は、1つの実施形態では、1分子中に2以上であり、好ましくは、5以上であり、より好ましくは、10以上である。基−L−R4の数は、高重合度環状グルカンの全水酸基に対する比率として、全水酸基の1%以上であることが好ましく、全水酸基の2%以上であることがより好ましく、全水酸基の3%以上であることがさらに好ましい。また、全水酸基の50%以下であることが好ましく、全水酸基の20%以下であることがより好ましく、全水酸基の10%以下であることがさらに好ましい。 n pieces of R 1 each independently represents an -L-R 4 or R 5, n pieces of R 2 each independently represent a -L-R 4 or R 5, n pieces of R 3 is Each independently represents -LR 4 or R 5 . However, at least one -LR 4 is present in one molecule. In one embodiment, the number of groups -LR 4 present is 2 or more, preferably 5 or more, more preferably 10 or more, in one molecule. The number of groups -LR 4 is preferably 1% or more of the total hydroxyl groups, more preferably 2% or more of the total hydroxyl groups, as a ratio of the high polymerization degree cyclic glucan to the total hydroxyl groups. More preferably, it is 3% or more. Further, it is preferably 50% or less of the total hydroxyl groups, more preferably 20% or less of the total hydroxyl groups, and further preferably 10% or less of the total hydroxyl groups.
R4は、それぞれ独立して、C3〜C20の直鎖または分枝鎖のアルキル基、またはC3〜C20の直鎖または分枝鎖のフッ化アルキル基である。 R 4 is each independently a C 3 to C 20 linear or branched alkyl group, or a C 3 to C 20 linear or branched fluorinated alkyl group.
Lは、それぞれ独立して、−NHCO−、−O−、−S−、−OSO2−、−SCO−または−OCO−である。 L is independently —NHCO—, —O—, —S—, —OSO 2 —, —SCO— or —OCO—.
R5は、それぞれ独立して、水酸基またはトシル基である。 R 5 is each independently a hydroxyl group or a tosyl group.
nは、14〜5000である。 n is 14 to 5000.
1つの実施形態では、この化合物は、以下の式の化合物であり得る: In one embodiment, the compound can be a compound of the following formula:
ここで、Lは連結基を表し、具体例としては例えば、Lは−NHCO−、−O−、−S−、−OSO2−、−SCO−または−OCO−などであり、R4は疎水性基を表し、具体例としては例えば、R4はC3〜C20の直鎖または分枝鎖のアルキル基、またはC3〜C20の直鎖または分枝鎖のフッ化アルキル基であり、R5は、水酸基またはトシル基であり、nは14〜5000である。mのnに対する割合は、好ましくは1〜50%、より好ましくは2〜20%、さらに好ましくは3〜10%である。 Here, L represents a linking group, and specific examples include, for example, L is —NHCO—, —O—, —S—, —OSO 2 —, —SCO— or —OCO—, and R 4 is hydrophobic. Specific examples include, for example, R 4 is a C 3 to C 20 linear or branched alkyl group, or a C 3 to C 20 linear or branched fluorinated alkyl group. , R 5 is a hydroxyl group or a tosyl group, and n is 14 to 5000. The ratio of m to n is preferably 1 to 50%, more preferably 2 to 20%, and still more preferably 3 to 10%.
好ましい実施形態において、高重合度環状グルカンに結合される疎水性基として、C3〜C20の直鎖または分枝鎖のアルキル基、C3〜C20の直鎖または分枝鎖のフッ化アルキル基、あるいはそれらの混合物が使用される。これにより、確実に良好な界面活性を得ることができる。さらに、アルキル基またはフッ化アルキル基を高重合度環状グルカンに結合させる場合、結合の際の立体的障害を考慮すると、これらアルキル基またはフッ化アルキル基は、鎖長とは無関係に、直鎖であることが好ましい。 In a preferred embodiment, C 3 to C 20 linear or branched alkyl group, C 3 to C 20 linear or branched fluorinated group as the hydrophobic group bonded to the high-polymerization cyclic glucan. Alkyl groups or mixtures thereof are used. Thereby, good surface activity can be obtained reliably. Furthermore, when an alkyl group or a fluorinated alkyl group is bonded to a cyclic glucan having a high degree of polymerization, in consideration of steric hindrance during the bonding, these alkyl groups or fluorinated alkyl groups are linear regardless of the chain length. It is preferable that
より好ましい実施形態において、高重合度環状グルカンに結合される疎水性基として、少なくとも50%のフッ素置換率を有するC3〜C20の直鎖のフルオロヒドロアルキル基またはC3〜C20の直鎖のペルフルオロアルキル基が使用される。これにより、特に優れた界面活性を得ることができる。 In a more preferred embodiment, the hydrophobic group attached to the high degree of polymerization glucan is a C 3 to C 20 linear fluorohydroalkyl group having a fluorine substitution rate of at least 50% or a C 3 to C 20 straight chain. A chain perfluoroalkyl group is used. Thereby, particularly excellent surface activity can be obtained.
また好ましい実施形態において、高重合度環状グルカンへの疎水性基の結合は、アミド結合、エーテル結合およびエステル結合からなる群から選択される。このように、比較的安定した化学結合を採用することにより、医薬、試薬、界面活性剤、化粧品用組成物、食品用組成物および磁気記録媒体用フィルムなどの用途における使用の間、途中で結合が分解することなく、安定した状態で本発明の環状グルカン誘導体の機能および活性を持続させることができる。上記結合の中でも、特に上記高重合度環状グルカンが有するアルコール性水酸基のうちの少なくとも1つが、フッ素置換または無置換の脂肪酸とのエステル結合によって誘導体化されていることが好ましい。 In a preferred embodiment, the hydrophobic group bond to the high-polymerization cyclic glucan is selected from the group consisting of an amide bond, an ether bond and an ester bond. Thus, by adopting a relatively stable chemical bond, it is bonded during use in applications such as pharmaceuticals, reagents, surfactants, cosmetic compositions, food compositions and magnetic recording media films. The function and activity of the cyclic glucan derivative of the present invention can be maintained in a stable state without being decomposed. Among the above bonds, it is preferable that at least one of the alcoholic hydroxyl groups possessed by the high-polymerization cyclic glucan is derivatized by an ester bond with a fluorine-substituted or unsubstituted fatty acid.
(側鎖の導入方法)
本発明の高重合度環状グルカン誘導体は、グルコースの水酸基、例えば、上述した方法で得られた高重合度環状グルカンにトシル基を導入し、導入されたトシル基を(置換もしくは無置換)脂肪酸エステルでエステル交換することにより得られる。
(Side chain introduction method)
The highly polymerized cyclic glucan derivative of the present invention introduces a tosyl group into a hydroxyl group of glucose, for example, a highly polymerized cyclic glucan obtained by the above-described method, and the introduced tosyl group is substituted with a (substituted or unsubstituted) fatty acid ester. Can be obtained by transesterification.
本発明の1局面において、本発明の疎水性基が高重合度環状グルカンに結合した環状グルカン誘導体は、アルカリ水溶液中で、前述の方法によって合成された高重合度環状グルカンと、塩化p−トルエンスルホニルとを、高重合度環状グルカンが有する少なくとも1個のアルコール性水酸基と塩化p−トルエンスルホニルとが反応し得る条件下で、接触させて、トシル基が高重合度環状グルカンに結合したトシル基含有環状グルカン誘導体を得(以下、この工程を高重合度環状グルカンのトシル化という;図11のスキーム1および2参照)、このトシル基含有環状グルカン誘導体と、フッ素置換または無置換の脂肪酸ナトリウムとを、トシル基と該脂肪酸ナトリウムとが交換反応し得る条件下で、接触させる(以下、この工程をトシル基と脂肪酸ナトリウムとのエステル交換反応という;図14のスキーム3および4参照)ことによって得ることができる。 In one aspect of the present invention, a cyclic glucan derivative in which a hydrophobic group of the present invention is bonded to a high-polymerization degree cyclic glucan is obtained by combining a high-polymerization degree cyclic glucan synthesized by the above-described method in an alkaline aqueous solution with p-toluene chloride. A tosyl group in which a tosyl group is bonded to a high polymerization degree cyclic glucan by contacting sulfonyl with at least one alcoholic hydroxyl group possessed by the high polymerization degree cyclic glucan and p-toluenesulfonyl chloride. Containing cyclic glucan derivative (hereinafter, this step is referred to as tosylation of high-polymerization cyclic glucan; see schemes 1 and 2 in FIG. 11), this tosyl group-containing cyclic glucan derivative, fluorine-substituted or unsubstituted fatty acid sodium, Is contacted under conditions where the tosyl group and the fatty acid sodium can undergo an exchange reaction (hereinafter, this step is referred to as “tosyl group”). That transesterification of fatty acid sodium; see Scheme 3 and 4 in FIG. 14) can be obtained by.
上記高重合度環状グルカンのトシル化は、より具体的に、以下のようにして行われる。まず、前述の方法で得られた高重合度環状グルカンをNaOH水溶液などのアルカリ水溶液に溶解させ、その水溶液に塩化p−トルエンスルホニル(略称:p−TsCl)を添加する。このとき、p−TsClは、アルカリ水溶液に溶解しないため、高重合度環状グルカンの環内の疎水性環境に包接されたp−TsClのみが反応に関わると考えられる。従って、撹拌状態が包接錯体の形成に影響を及ぼすため、反応の進行に大きく影響を与えると考えられる。また反応の進行に影響を及ぼす他の因子としては、撹拌温度、撹拌時間および反応溶液の濃度が挙げられる。この反応溶液濃度が反応の進行に影響を及ぼす理由としては、アルカリ水溶液がトシル化反応の際に発生するHClをトラップして反応を促進することが挙げられる。当業者は、このような撹拌状態、撹拌温度、撹拌時間および反応溶液の濃度を自在に変化させることで、用途に応じた所望のトシル化度を得ることができる。目的のトシル化高重合度環状グルカンの精製は、目的物を含むアルカリ水溶液を希塩酸で中和し、トシル化反応の副生成物であるNaCl塩をゲル濾過クロマトグラフィーまたは透析により除去し、水をエバポレーションで減圧除去し、真空乾燥することによって行われる。 More specifically, the tosylation of the high polymerization degree cyclic glucan is performed as follows. First, the high polymerization degree cyclic glucan obtained by the above-described method is dissolved in an alkaline aqueous solution such as an aqueous NaOH solution, and p-toluenesulfonyl chloride (abbreviation: p-TsCl) is added to the aqueous solution. At this time, since p-TsCl is not dissolved in the alkaline aqueous solution, it is considered that only p-TsCl included in the hydrophobic environment in the ring of the high polymerization degree cyclic glucan is involved in the reaction. Therefore, since the stirring state affects the formation of the inclusion complex, it is considered that the progress of the reaction is greatly affected. Other factors that influence the progress of the reaction include the stirring temperature, the stirring time, and the concentration of the reaction solution. The reason why the concentration of the reaction solution affects the progress of the reaction is that the aqueous alkali solution traps HCl generated during the tosylation reaction to promote the reaction. A person skilled in the art can obtain a desired degree of tosylation according to the application by freely changing the stirring state, the stirring temperature, the stirring time, and the concentration of the reaction solution. To purify the target tosylated highly polymerized cyclic glucan, the aqueous alkali solution containing the target product is neutralized with dilute hydrochloric acid, and the NaCl salt, which is a by-product of the tosylation reaction, is removed by gel filtration chromatography or dialysis. It is carried out by removing under reduced pressure by evaporation and vacuum drying.
トシル化の確認は、トシル基特有のS=O基に基づく吸収に着目し、UVスペクトル法によって行うことができる(図12)。また、このトシル化度、つまり高重合度環状グルカンの全水酸基のうちトシル基で置換された割合は、1H−NMRスペクトル法により容易に算出することができる。図13のトシル化した高重合度環状グルカンの1H−NMRスペクトル図の(a+b)のプロトン積分計算値とdのプロトン積分計算値との比率により算出することができる。 Confirmation of tosylation can be carried out by the UV spectrum method, focusing on the absorption based on the S═O group peculiar to the tosyl group (FIG. 12). The degree of tosylation, that is, the ratio of all hydroxyl groups of the highly polymerized cyclic glucan substituted with tosyl groups can be easily calculated by 1 H-NMR spectroscopy. It can be calculated by the ratio of the proton integral calculation value of (a + b) and the proton integral calculation value of d in the 1 H-NMR spectrum of the tosylated high-polymerization cyclic glucan in FIG.
上で得られたトシル化高重合度環状グルカンのトシル基と脂肪酸ナトリウムとのエステル交換反応は、より具体的に以下のようにして行われる。トシル化高重合度環状グルカンを適切な溶媒(例えば、ジメチルスルホキシド(略称:DMSO))に溶解し、その溶液に脂肪酸ナトリウムまたはフッ化脂肪酸ナトリウムを添加し、約70〜90℃の温度で、窒素気流下において、数時間撹拌することによって行われる。エステル交換後の最終目的物の精製は、まず、反応溶液にアセトンなどの溶媒を添加し、最終目的物を沈殿させ、この沈殿物を水に溶解し、適度な時間にわたり透析することにより、未反応物の脂肪酸ナトリウム塩またはフッ化脂肪酸ナトリウム塩および副生成物のp−トルエンスルホン酸ナトリウム(略称:TsNa)を除去し、凍結乾燥することによって行われる。 The transesterification reaction between the tosyl group of the tosylated highly polymerized cyclic glucan obtained above and sodium fatty acid is more specifically performed as follows. Tosylated highly polymerized cyclic glucan is dissolved in a suitable solvent (for example, dimethyl sulfoxide (abbreviation: DMSO)), fatty acid sodium or sodium fluorinated fatty acid is added to the solution, and nitrogen is added at a temperature of about 70 to 90 ° C. It is carried out by stirring for several hours under an air stream. Purification of the final product after transesterification is performed by first adding a solvent such as acetone to the reaction solution, precipitating the final product, dissolving the precipitate in water, and dialyzing it for an appropriate time. The reaction is carried out by removing the fatty acid sodium salt or fluorinated fatty acid sodium salt and the by-product sodium p-toluenesulfonate (abbreviation: TsNa) and lyophilizing.
エステル交換の確認は、脂肪酸のアルキル基特有のCH伸縮振動およびエステル基特有のC=O伸縮振動に着目し、IRスペクトル法によって行うことができる(図15)。また、このエステル交換度、つまり高重合度環状グルカンの全水酸基のうち脂肪酸またはフッ化脂肪酸で置換された割合は、1H−NMRスペクトル法により容易に算出することができる。図16のエステル交換後の高重合度環状グルカンの1H−NMRスペクトル図の(d+e)のプロトン積分計算値とcのプロトン積分計算値との比率により算出することができる。 The transesterification can be confirmed by the IR spectrum method by paying attention to the CH stretching vibration peculiar to the alkyl group of the fatty acid and the C═O stretching vibration peculiar to the ester group (FIG. 15). In addition, the degree of transesterification, that is, the proportion of all hydroxyl groups of the highly polymerized cyclic glucan substituted with fatty acid or fluorinated fatty acid can be easily calculated by 1 H-NMR spectroscopy. It can be calculated by the ratio between the proton integral calculated value of (d + e) and the proton integral calculated value of c in the 1 H-NMR spectrum diagram of the highly polymerized cyclic glucan after transesterification in FIG.
トシル化後の高重合度環状グルカンおよびエステル交換後の高重合度環状グルカンについての界面活性については、これらをそれぞれ超純水に分散または溶解させ、Wilhelmy plate法を用いた表面張力測定により評価することができる(図17)。 The surface activity of the highly polymerized cyclic glucan after tosylation and the highly polymerized cyclic glucan after transesterification is evaluated by surface tension measurement using the Wilhelmy plate method by dispersing or dissolving them in ultrapure water. (FIG. 17).
エステル交換後の高重合度環状グルカンの水中における分散体についての物性については、動的光散乱により調べることができる(図18)。 The physical properties of the dispersion in water of the highly polymerized cyclic glucan after transesterification can be examined by dynamic light scattering (FIG. 18).
また、エステル交換後の高重合度環状グルカンの水中における分散体の視覚的観察は、透過型電子顕微鏡を用いて行うことができる(図19)。 Moreover, the visual observation of the dispersion in water of the high polymerization degree glucan after transesterification can be performed using a transmission electron microscope (FIG. 19).
(界面活性剤)
本発明の環状グルカン誘導体は、親水性の環状グルカン部分と疎水性の側鎖とを有するため、環状グルカンとしての性能を維持しながら、さらに界面活性剤としての性能を発揮し得る。界面活性剤としての性能の観点から、環状グルカン誘導体のグルカンの重合度は、14〜5000が好ましく、17〜100がより好ましい。さらに好ましくは22〜50である。また、疎水性基の数としては、環状グルカン誘導体に存在するグルコース残基のうち、1〜50%に疎水性基が導入されていることが好ましく、2〜20%がより好ましく、3〜10%がさらに好ましい。疎水性基の種類としては、アルキル基または置換されたアルキル基が好ましく、アルキルまたはパーフルオロアルキルがより好ましい。直鎖のアルキル基または直鎖のパーフルオロアルキル基がさらに好ましい。アルキル基または置換されたアルキル基の鎖長は、C3〜C20が好ましく、より好ましくはC3〜C12であり、さらに好ましくはC3〜C8である。
(Surfactant)
Since the cyclic glucan derivative of the present invention has a hydrophilic cyclic glucan moiety and a hydrophobic side chain, it can further exhibit the performance as a surfactant while maintaining the performance as the cyclic glucan. From the viewpoint of performance as a surfactant, the polymerization degree of the glucan of the cyclic glucan derivative is preferably 14 to 5000, and more preferably 17 to 100. More preferably, it is 22-50. Further, the number of hydrophobic groups is preferably such that 1 to 50% of the glucose residues present in the cyclic glucan derivative have a hydrophobic group introduced therein, more preferably 2 to 20%, and more preferably 3 to 10%. % Is more preferable. As a kind of hydrophobic group, an alkyl group or a substituted alkyl group is preferable, and alkyl or perfluoroalkyl is more preferable. A linear alkyl group or a linear perfluoroalkyl group is more preferable. The chain length of the alkyl group or the substituted alkyl group is preferably C 3 to C 20 , more preferably C 3 to C 12 , and still more preferably C 3 to C 8 .
本発明の環状グルカン誘導体は、単独でそのまま界面活性剤として用いてもよく、また他の界面活性剤と組み合わせてもよい。 The cyclic glucan derivative of the present invention may be used alone as a surfactant or may be combined with other surfactants.
本発明の環状グルカン誘導体からなる界面活性剤には、例えば、以下の特徴的な利点がある。 For example, the surfactant comprising the cyclic glucan derivative of the present invention has the following characteristic advantages.
1)親水部の分子量が大きい界面活性剤であるため、数分子でミセルを形成できる。一方で、ミセルの大きさが直径数百nmにもなる、巨大なミセルを形成することもできる。これはナノ粒子としての利用、乳化剤としての利用が考えられる。 1) Since the hydrophilic part has a large molecular weight, micelles can be formed with several molecules. On the other hand, a huge micelle having a diameter of several hundreds of nanometers can be formed. This can be used as nanoparticles or as an emulsifier.
2)本発明の環状グルカンは、置換基を導入できる水酸基が多いため、導入できる疎水基の数が多い。このため、疎水基の置換度を変えるだけで、親水性基と疎水性基のバランス(HLB値)の幅が広い、一連の界面活性剤が得られる。 2) Since the cyclic glucan of the present invention has many hydroxyl groups into which substituents can be introduced, the number of hydrophobic groups that can be introduced is large. For this reason, a series of surfactants with a wide balance between the hydrophilic group and the hydrophobic group (HLB value) can be obtained simply by changing the substitution degree of the hydrophobic group.
3)親水部の分子量が大きい界面活性剤であり、親水部にさらに親水性基を導入しても、界面活性剤としての性質を維持できる。そのため、親水性基として、レセプター、リガンドなどを導入することにより、分子認識能を持つ界面活性剤が得られる。この界面活性剤をミセルあるいは泡として溶媒中に分散させて用いることで、レセプターやリガンドに結合する物質が存在する位置に集積させることができる。この性質は、例えば検査技術、診断技術として応用できる。 3) A surfactant having a large molecular weight in the hydrophilic portion, and even if a hydrophilic group is further introduced into the hydrophilic portion, the properties as a surfactant can be maintained. Therefore, a surfactant having molecular recognition ability can be obtained by introducing a receptor, a ligand or the like as a hydrophilic group. By using this surfactant dispersed in a solvent as micelles or bubbles, it can be accumulated at a position where a substance binding to a receptor or a ligand exists. This property can be applied, for example, as an inspection technique or a diagnostic technique.
4)本発明の環状グルカン誘導体は、包接される化合物の構造にあわせて環状立体構造を変化させ、低分子量から高分子量の多種多様な化合物の包接を可能にするという分子認識能を持つ。このため、包接能を持つ界面活性剤が得られる。さらに、本発明の環状グルカン誘導体をLB膜にすることにより特定の物質を認識する素子を作ることができる。 4) The cyclic glucan derivative of the present invention has a molecular recognition ability of changing the cyclic steric structure according to the structure of the compound to be included, and enabling inclusion of a wide variety of compounds having a low molecular weight to a high molecular weight. . For this reason, a surfactant having an inclusion ability is obtained. Furthermore, an element that recognizes a specific substance can be manufactured by using the cyclic glucan derivative of the present invention as an LB film.
5)本発明の環状グルカン誘導体をαーアミラーゼなどの酵素で分解し、親水部を破壊することにより界面活性剤の機能の制御(乳化・ミセル状態のコントロール)が可能となる。 5) Degradation of the cyclic glucan derivative of the present invention with an enzyme such as α-amylase and destruction of the hydrophilic part makes it possible to control the function of the surfactant (emulsification / control of the micelle state).
6)上記のことはまた、生分解性の界面活性剤が合成可能なことを意味する。これは、環境上好ましい性質である。というのも、界面活性剤は難分解性なものが多く、環境上問題となることが多いからである。この性質は一方で、医薬・化粧品として利用する上でも好ましい性質である。 6) The above also means that biodegradable surfactants can be synthesized. This is an environmentally favorable property. This is because many surfactants are difficult to decompose and often cause environmental problems. On the other hand, this property is also a preferable property for use as a pharmaceutical / cosmetic product.
(医薬・化粧品など、およびそれを用いる治療、予防など)
別の局面において、本発明は、医薬(例えば、ワクチン等の医薬品、健康食品、残さタンパク質又は脂質は抗原性を低減した医薬品)および化粧品に関する。この医薬および化粧品は、薬学的に受容可能なキャリアなどをさらに含み得る。本発明の医薬に含まれる薬学的に受容可能なキャリアとしては、当該分野において公知の任意の物質が挙げられる。
(Medicine, cosmetics, etc., and treatment and prevention using the same)
In another aspect, the present invention relates to pharmaceuticals (eg, pharmaceuticals such as vaccines, health foods, residual proteins or lipids having reduced antigenicity) and cosmetics. The medicament and cosmetic may further comprise a pharmaceutically acceptable carrier and the like. Examples of the pharmaceutically acceptable carrier contained in the medicament of the present invention include any substance known in the art.
そのような適切な処方材料または薬学的に受容可能なキャリアとしては、抗酸化剤、保存剤、着色料、風味料、および希釈剤、乳化剤、懸濁化剤、溶媒、フィラー、増量剤、緩衝剤、送達ビヒクル、希釈剤、賦形剤および/または薬学的アジュバントが挙げられるがそれらに限定されない。代表的には、本発明の医薬は、単離された多能性幹細胞、またはその改変体もしくは誘導体を、1つ以上の生理的に受容可能なキャリア、賦形剤または希釈剤とともに含む組成物の形態で投与される。例えば、適切なビヒクルは、注射用水、生理的溶液、または人工脳脊髄液であり得、これらには、非経口送達のための組成物に一般的な他の物質を補充することが可能である。 Such suitable formulation materials or pharmaceutically acceptable carriers include antioxidants, preservatives, colorants, flavors, and diluents, emulsifiers, suspending agents, solvents, fillers, bulking agents, buffers. Examples include, but are not limited to, agents, delivery vehicles, diluents, excipients and / or pharmaceutical adjuvants. Typically, the medicament of the present invention is a composition comprising isolated pluripotent stem cells, or a variant or derivative thereof, together with one or more physiologically acceptable carriers, excipients or diluents. It is administered in the form of For example, a suitable vehicle can be water for injection, physiological solution, or artificial cerebrospinal fluid, which can be supplemented with other materials common to compositions for parenteral delivery. .
本明細書で使用される受容可能なキャリア、賦形剤または安定化剤は、レシピエントに対して非毒性であり、そして好ましくは、使用される投薬量および濃度において不活性であり、そして以下が挙げられる:リン酸塩、クエン酸塩、または他の有機酸;アスコルビン酸、α−トコフェロール;低分子量ポリペプチド;タンパク質(例えば、血清アルブミン、ゼラチンまたは免疫グロブリン);親水性ポリマー(例えば、ポリビニルピロリドン);アミノ酸(例えば、グリシン、グルタミン、アスパラギン、アルギニンまたはリジン);モノサッカリド、ジサッカリドおよび他の炭水化物(グルコース、マンノース、またはデキストリンを含む);キレート剤(例えば、EDTA);糖アルコール(例えば、マンニトールまたはソルビトール);塩形成対イオン(例えば、ナトリウム);ならびに/あるいは非イオン性表面活性化剤(例えば、Tween、プルロニック(pluronic)またはポリエチレングリコール(PEG))。 Acceptable carriers, excipients or stabilizers used herein are non-toxic to the recipient and are preferably inert at the dosages and concentrations used and Phosphate, citrate, or other organic acids; ascorbic acid, α-tocopherol; low molecular weight polypeptides; proteins (eg, serum albumin, gelatin or immunoglobulin); hydrophilic polymers (eg, polyvinyl Pyrrolidone); amino acids (eg, glycine, glutamine, asparagine, arginine or lysine); monosaccharides, disaccharides and other carbohydrates (including glucose, mannose, or dextrin); chelating agents (eg, EDTA); sugar alcohols (eg, EDTA) Mannitol or sorbitol ; Salt-forming counterions (such as sodium); and / or non-ionic surface-active agents (e.g., Tween, Pluronic (pluronic) or polyethylene glycol (PEG)).
例示の適切なキャリアとしては、中性緩衝化生理食塩水、または血清アルブミンと混合された生理食塩水が挙げられる。好ましくは、その生成物は、適切な賦形剤(例えば、スクロース)を用いて凍結乾燥剤として処方される。他の標準的なキャリア、希釈剤および賦形剤は所望に応じて含まれ得る。他の例示的な組成物は、pH7.0−8.5のTris緩衝剤またはpH4.0−5.5の酢酸緩衝剤を含み、これらは、さらに、ソルビトールまたはその適切な代替物を含み得る。 Exemplary suitable carriers include neutral buffered saline or saline mixed with serum albumin. Preferably, the product is formulated as a lyophilizer using a suitable excipient (eg, sucrose). Other standard carriers, diluents and excipients may be included as desired. Other exemplary compositions include pH 7.0-8.5 Tris buffer or pH 4.0-5.5 acetate buffer, which may further include sorbitol or a suitable substitute thereof. .
本発明の医薬は、経口的または非経口的に投与され得る。あるいは、本発明の医薬は、静脈内または皮下で投与され得る。全身投与されるとき、本発明において使用される医薬は、発熱物質を含まない、薬学的に受容可能な水溶液の形態であり得る。そのような薬学的に受容可能な組成物の調製は、pH、等張性、安定性などを考慮することにより、当業者は、容易に行うことができる。本明細書において、投与方法は、経口投与、非経口投与(例えば、静脈内投与、筋肉内投与、皮下投与、皮内投与、粘膜投与、直腸内投与、膣内投与、患部への局所投与、皮膚投与など)であり得る。そのような投与のための処方物は、任意の製剤形態で提供され得る。そのような製剤形態としては、例えば、液剤、注射剤、徐放剤が挙げられる。 The medicament of the present invention can be administered orally or parenterally. Alternatively, the medicament of the present invention can be administered intravenously or subcutaneously. When administered systemically, the medicament used in the present invention may be in the form of a pharmaceutically acceptable aqueous solution free of pyrogens. Such a pharmaceutically acceptable composition can be easily prepared by those skilled in the art by considering pH, isotonicity, stability and the like. In this specification, the administration method includes oral administration, parenteral administration (for example, intravenous administration, intramuscular administration, subcutaneous administration, intradermal administration, mucosal administration, intrarectal administration, intravaginal administration, local administration to the affected area, Skin administration, etc.). Formulations for such administration can be provided in any dosage form. Examples of such a pharmaceutical form include a liquid, an injection, and a sustained release agent.
本発明の医薬は、必要に応じて生理学的に受容可能なキャリア、賦型剤または安定化剤(日本薬局方第14版またはその最新版、Remington’s Pharmaceutical Sciences,18th Edition,A.R.Gennaro,ed.,Mack Publishing Company,1990などを参照)と、所望の程度の純度を有する本発明の環状グルカン誘導体を含む組成物とを混合することによって、凍結乾燥されたケーキまたは水溶液の形態で調製され保存され得る。 The medicament of the present invention may be a physiologically acceptable carrier, excipient or stabilizer (Japanese Pharmacopoeia 14th edition or its latest edition, Remington's Pharmaceutical Sciences, 18th Edition, AR, as required). Gennaro, ed., Mack Publishing Company, 1990, etc.) and a composition comprising a cyclic glucan derivative of the present invention having the desired degree of purity, in the form of a lyophilized cake or aqueous solution. Can be prepared and stored.
本発明の処置方法において使用される環状グルカン誘導体を含む組成物の量は、使用目的、対象疾患(種類、重篤度など)、患者の年齢、体重、性別、既往歴、細胞の形態または種類などを考慮して、当業者が容易に決定することができる。本発明の処置方法を被検体(または患者)に対して施す頻度もまた、使用目的、対象疾患(種類、重篤度など)、患者の年齢、体重、性別、既往歴、および治療経過などを考慮して、当業者が容易に決定することができる。頻度としては、例えば、毎日−数ヶ月に1回(例えば、1週間に1回−1ヶ月に1回)の投与が挙げられる。1週間−1ヶ月に1回の投与を、経過を見ながら施すことが好ましい。 The amount of the composition containing the cyclic glucan derivative used in the treatment method of the present invention is the purpose of use, the target disease (type, severity, etc.), the patient's age, weight, sex, medical history, cell morphology or type. It can be easily determined by those skilled in the art in consideration of the above. The frequency with which the treatment method of the present invention is applied to a subject (or patient) also depends on the purpose of use, target disease (type, severity, etc.), patient age, weight, sex, medical history, treatment course, etc. In view of this, it can be easily determined by those skilled in the art. Examples of the frequency include administration every day to once every several months (for example, once a week to once a month). It is preferable to administer once a week to once a month while observing the course.
本発明が化粧品として使用されるときもまた、当局の規定する規制を遵守しながら化粧品を調製することができる。 When the present invention is used as a cosmetic product, the cosmetic product can also be prepared while complying with the regulations stipulated by the authorities.
(保健・食品)
本発明はまた、保健・食品分野においても利用することができる。このような場合、上述の経口医薬として用いられる場合の留意点を必要に応じて考慮すべきである。特に、特定保健食品のような機能性食品・健康食品などとして使用される場合には、医薬に準じた扱いを行うことが好ましい。
(Health and food)
The present invention can also be used in the health / food field. In such a case, the points to be noted when used as an oral medicine as described above should be considered as necessary. In particular, when used as a functional food / health food such as a specific health food, it is preferable to treat it according to a medicine.
(磁気記録媒体)
本発明はさらに、近年の磁気記録媒体の記録密度の増加に対応して、磁気ディスクの最外層に適用される潤滑剤としても利用することができる。磁気記録媒体は電子計算機、ワードプロセッサ等の外部メモリーとして用いられ、ハードディスク装置やフロッピー(登録商標)ディスク等が挙げられる。ディスクの大きさとしては、その用途により1〜14インチのものがある。ハードディスク装置の場合は、1枚または数枚のディスクを重ねることで大きな記録容量を確保している。こうしたディスクは、支持体である基板(Al、Cu等の金属の合金、ガラス等のセラミックス、または、ポリカーボネート、ポリスチレン等の有機高分子材料)、磁性体層(Fe,Co,Ni等を中心とした合金、または、その酸化物)、保護層(カーボン、SiC、SiO2等)、そして、本発明のフッ素化合物を含有した膜で構成されている。必要に応じて基板と磁性体層との間、または、磁性体層と保護層との間に、これらの密着性等を改善する目的で新たな層(例えばNi、Cr、およびZn系の錯体、酸化物、リン系の金属錯体等)を設ける場合がある。
(Magnetic recording medium)
The present invention can also be used as a lubricant applied to the outermost layer of a magnetic disk in response to the recent increase in recording density of magnetic recording media. The magnetic recording medium is used as an external memory such as an electronic computer or a word processor, and examples thereof include a hard disk device and a floppy (registered trademark) disk. The size of the disc is 1 to 14 inches depending on the application. In the case of a hard disk device, a large recording capacity is secured by stacking one or several disks. Such a disk is mainly composed of a substrate (metal alloy such as Al and Cu, ceramics such as glass, or organic polymer materials such as polycarbonate and polystyrene), magnetic layers (Fe, Co, Ni, etc.). Alloy or oxide thereof), a protective layer (carbon, SiC, SiO2, etc.), and a film containing the fluorine compound of the present invention. If necessary, a new layer (for example, Ni, Cr, or Zn-based complex) may be provided between the substrate and the magnetic layer, or between the magnetic layer and the protective layer, for the purpose of improving the adhesion. Oxide, phosphorus metal complex, etc.) may be provided.
磁気記録媒体の保護層の上に形成される本発明の膜は、膜厚30nm以下が望ましい。これは厚すぎるとヘッドとディスクの間に働く静止摩擦係数が大きくなる恐れがあるからである。また、1nm未満では十分な効果が得られない。 The film of the present invention formed on the protective layer of the magnetic recording medium preferably has a thickness of 30 nm or less. This is because if it is too thick, the coefficient of static friction acting between the head and the disk may increase. If the thickness is less than 1 nm, a sufficient effect cannot be obtained.
このような薄膜を形成するには、膜形成材料を直接塗布するのではなく、適当な溶剤に溶解し、それを浸漬塗布などによって形成する方法が、膜の厚さを制御し易いので好ましい。また、用いた溶剤の沸点や気化熱により後処理の方法は異なるが常温、または、若干の加温、あるいは常圧、減圧下で乾燥し、溶剤を除去する必要がある。この時、気化熱の大きな溶剤を用いると、空気中の水分を当該膜中に取り込む恐れがあるので、溶剤としては気化熱の小さなものが望ましい。 In order to form such a thin film, a method in which the film forming material is not directly applied but dissolved in an appropriate solvent and formed by dip coating is preferable because the thickness of the film can be easily controlled. Further, although the post-treatment method differs depending on the boiling point and heat of vaporization of the solvent used, it is necessary to remove the solvent by drying at room temperature, slight heating, normal pressure, or reduced pressure. At this time, if a solvent having a large heat of vaporization is used, moisture in the air may be taken into the film. Therefore, a solvent having a small heat of vaporization is desirable.
以下に、本発明の疎水性基が高重合度環状グルカンに結合した環状グルカン誘導体について、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明の範囲は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the cyclic glucan derivative in which the hydrophobic group of the present invention is bonded to a cyclic glucan having a high degree of polymerization will be specifically described with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples. Absent.
(実施例1:D酵素の調製)
Takahaら、J.Biol.Chem.vol.268,1391−1396(1993)に記載されている方法でD酵素を精製した。まず、馬鈴薯塊茎を5mMの2−メルカプトエタノールを含む20mMTris−HCl(pH7.5)緩衝液(緩衝液A)中でホモジナイズし、遠心分離して、0.45μmのメンブレンを通した後、Q−Sepharoseカラム(16X100mm ファルマシア)にかけ、150mM NaClを含む緩衝液Aで洗浄した。D酵素は、450mMのNaClを含む緩衝液Aに溶出した。溶出後、緩衝液Aに対して透析し、最終濃度が500mMとなるように硫酸アンモニウムを加えた。この溶液をPhenyl Toyopearl 650M(Tosoh)カラム(10X100mm)にロードし、緩衝液A中の硫酸アンモニウム濃度を500mMから0mMに変化させることにより溶出を行った。D酵素活性画分を集め、緩衝液Aに対して透析を行い、透析液をAmicon Centricon 30マイクロコンセントレーターを用いて濃縮し、PL−SAX HPLCカラム(Polymer Laboratory U.K.)にかけ、緩衝液A中150−400mMのNaCl直線濃度勾配をかけて溶出し、活性画分を集めて上記Amicon Centricon 30マイクロコンセントレーターで濃縮した。
(Example 1: Preparation of D enzyme)
Takaha et al. Biol. Chem. vol. 268, 1391-1396 (1993), and the D enzyme was purified. First, potato tubers were homogenized in 20 mM Tris-HCl (pH 7.5) buffer (buffer A) containing 5 mM 2-mercaptoethanol, centrifuged, passed through a 0.45 μm membrane, and Q- The column was applied to a Sepharose column (16 × 100 mm Pharmacia) and washed with buffer A containing 150 mM NaCl. D enzyme was eluted in buffer A containing 450 mM NaCl. After elution, it was dialyzed against buffer A, and ammonium sulfate was added so that the final concentration was 500 mM. This solution was loaded onto a Phenyl Toyopearl 650M (Tosoh) column (10 × 100 mm), and elution was carried out by changing the ammonium sulfate concentration in Buffer A from 500 mM to 0 mM. D Enzyme activity fractions are collected, dialyzed against buffer A, dialysate concentrated using Amicon Centricon 30 microconcentrator, applied to PL-SAX HPLC column (Polymer Laboratory UK), buffer Elution was performed with a 150-400 mM NaCl linear gradient in A, and the active fractions were collected and concentrated with the Amicon Centricon 30 microconcentrator.
酵素活性の測定は、100mM Tris−HCl(pH7.0)、5mM 2−メルカプトエタノール、1%(w/v)マルトトリオース、および酵素を含む100μlの反応混合液を37℃、10分間、反応させ、反応液を沸騰水中で3分間加熱して、反応を停止し、反応により遊離したグルコースをグルコースオキシダーゼを用いる方法(Barhamら(1972)Analyst97:142)により定量した。1分間に1μmolのグルコースを生じる酵素量を1単位とした。 The enzyme activity was measured by reacting 100 μl of a reaction mixture containing 100 mM Tris-HCl (pH 7.0), 5 mM 2-mercaptoethanol, 1% (w / v) maltotriose, and enzyme at 37 ° C. for 10 minutes. The reaction solution was heated in boiling water for 3 minutes to stop the reaction, and glucose released by the reaction was quantified by a method using glucose oxidase (Barham et al. (1972) Analyst 97: 142). The amount of enzyme that produces 1 μmol of glucose per minute was defined as 1 unit.
(実施例2:本発明のα−1,4−グルコシド結合のみを有する高重合度環状グルカンの調製)
市販のアミロース(平均分子量30,000)500mgを1N−NaOH 10mlに完全に溶解させた後、1Mトリス塩酸緩衝液(pH7.5)10ml、蒸留水20ml、1N−塩酸10mlを順に加えアミロース溶液をつくった。このアミロース溶液に馬鈴薯由来D酵素200単位を加えて30℃において24時間反応させた。
(Example 2: Preparation of high polymerization degree cyclic glucan having only α-1,4-glucoside bond of the present invention)
After completely dissolving 500 mg of commercially available amylose (average molecular weight 30,000) in 10 ml of 1N-NaOH, 10 ml of 1M Tris-HCl buffer (pH 7.5), 20 ml of distilled water and 10 ml of 1N-hydrochloric acid were added in order, and the amylose solution was added. I made it. To this amylose solution, 200 units of potato-derived D enzyme was added and reacted at 30 ° C. for 24 hours.
反応液を遠心分離後、上清を100℃、5分間処理し、再び遠心分離して変性した酵素蛋白質を除いた。上清にβアミラーゼ約100単位およびグルコアミラーゼ100単位を加えて50℃において3時間反応させた後、10倍量のエタノールを加えて、沈澱させた。この沈澱を凍結乾燥し、粉末約400mgを得た。 After centrifuging the reaction solution, the supernatant was treated at 100 ° C. for 5 minutes, and centrifuged again to remove the denatured enzyme protein. About 100 units of β-amylase and 100 units of glucoamylase were added to the supernatant and reacted at 50 ° C. for 3 hours, and then 10 times the amount of ethanol was added to cause precipitation. This precipitate was freeze-dried to obtain about 400 mg of powder.
(実施例3:本発明のα−1,4−グルコシド結合のみを有する高重合度環状グルカンの調製)
市販の可溶性澱粉500mgを1N−NaOH 10mlに完全に溶解させた後、1Mトリス塩酸緩衝液(pH7.5)10ml、蒸留水20ml、1N−塩酸10mlを順に加え澱粉溶液をつくった。この澱粉溶液に市販のイソアミラーゼ10単位と馬鈴薯由来D酵素200単位とを加えて30℃において24時間反応させた。
(Example 3: Preparation of cyclic glucan having a high degree of polymerization having only α-1,4-glucoside bonds of the present invention)
After completely dissolving 500 mg of commercially available soluble starch in 10 ml of 1N-NaOH, 10 ml of 1M Tris-HCl buffer (pH 7.5), 20 ml of distilled water, and 10 ml of 1N-hydrochloric acid were sequentially added to form a starch solution. To this starch solution, 10 units of commercially available isoamylase and 200 units of potato-derived D enzyme were added and reacted at 30 ° C. for 24 hours.
反応液を遠心分離後、上清を100℃、5分間処理し、再び遠心分離して変性した酵素蛋白質を除いた。上清にβアミラーゼ約100単位およびグルコアミラーゼ100単位を加えて50℃において3時間反応させた後、10倍量のエタノールを加えて、環状アミロースを沈澱させた。この沈澱を凍結乾燥し、α−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンの粉末約150mgを得た。 After centrifuging the reaction solution, the supernatant was treated at 100 ° C. for 5 minutes, and centrifuged again to remove the denatured enzyme protein. About 100 units of β-amylase and 100 units of glucoamylase were added to the supernatant and reacted at 50 ° C. for 3 hours, and then 10 times the amount of ethanol was added to precipitate cyclic amylose. This precipitate was freeze-dried to obtain about 150 mg of a cyclic glucan powder having only α-1,4-glucoside bonds.
(実施例4:本発明のα−1,4−グルコシド結合のみを有する高重合度環状グルカンの調製)
市販のアミロース(平均分子量320,000)20mgをDMSO1mlに完全に溶解させた後、実施例1で精製したD酵素68単位を含む20mMクエン酸緩衝液(pH.7.0)9mlを添加し、30℃で10分、20分、30分、2時間、6時間、および18時間反応させた。反応液を100℃で10分間加熱した後、遠心分離により変性した酵素タンパク質を除いた。上清1mlに5単位のグルコアミラーゼを添加し40度で4時間反応させ非環状のアミロースを除いた。再び反応液を100℃で10分間加熱したのち、遠心分離により変性した酵素タンパクを除き、その上清250μlに10倍量のエタノールを加えて環状グルカンを沈殿させた。
(Example 4: Preparation of a highly-polymerized cyclic glucan having only α-1,4-glucoside bonds of the present invention)
After completely dissolving 20 mg of commercially available amylose (average molecular weight 320,000) in 1 ml of DMSO, 9 ml of 20 mM citrate buffer (pH 7.0) containing 68 units of D enzyme purified in Example 1 was added, The reaction was carried out at 30 ° C. for 10 minutes, 20 minutes, 30 minutes, 2 hours, 6 hours, and 18 hours. The reaction solution was heated at 100 ° C. for 10 minutes, and then the enzyme protein denatured by centrifugation was removed. 5 units of glucoamylase was added to 1 ml of the supernatant and reacted at 40 ° C. for 4 hours to remove non-cyclic amylose. The reaction solution was heated again at 100 ° C. for 10 minutes, the enzyme protein denatured by centrifugation was removed, and 10 times the amount of ethanol was added to 250 μl of the supernatant to precipitate cyclic glucan.
(実施例5:α−1,4−グルコシド結合のみを有する高重合度環状グルカンであることの確認)
(1)還元性末端、非還元性末端の定量
実施例2で得られた粉末の還元性末端の定量は、Hizukuriら(1981)Carbohydr.Res:94:205−213のパークジョンソン変法により行った。非還元性末端の定量は、Hizukuriら(1978)Carbohydr.Res:63:261−264の迅速スミス分解法により行った。その結果、還元性末端、非還元性末端は、両者とも検出できなかった。
(Example 5: Confirmation that it is a high polymerization degree cyclic glucan having only α-1,4-glucoside bond)
(1) Quantification of reducing end and non-reducing end The quantification of the reducing end of the powder obtained in Example 2 was determined by Hizukuri et al. (1981) Carbohydr. Res: 94: 205-213. Quantification of non-reducing ends is described by Hizukuri et al. (1978) Carbohydr. Res: 63: 261-264. As a result, neither reducing end nor non-reducing end could be detected.
(2)エキソ型酵素およびα−1,6−グルコシド結合分解酵素による消化
実施例2で得られた粉末を、0.1%(w/v)となるように蒸留水に溶解後、本物質水溶液100μlに、以下に示した澱粉分解酵素それぞれ1単位を加え40℃で2時間反応させた。この反応物をDIONEX社の糖分析システム(送液システム:DX300、検出器:PAD−2、カラム:CarboPacPA100)により分析した。溶出は流速:1ml/min,NaOH濃度:150mM,酢酸ナトリウム濃度:0分−50mM、2分−50mM、37分−350mM(Gradient curve No.3)、45分−850mM(Gradient curve No.7)、47分−850mMの条件で行った。その結果を図4に示す。
(2) Digestion with exo-type enzyme and α-1,6-glucoside bond-degrading enzyme After dissolving the powder obtained in Example 2 in distilled water to 0.1% (w / v), this substance One unit of each of the following amylolytic enzymes shown below was added to 100 μl of an aqueous solution and reacted at 40 ° C. for 2 hours. This reaction product was analyzed by a sugar analysis system (liquid feeding system: DX300, detector: PAD-2, column: CarboPacPA100) manufactured by DIONEX. Elution: flow rate: 1 ml / min, NaOH concentration: 150 mM, sodium acetate concentration: 0 min-50 mM, 2 min-50 mM, 37 min-350 mM (Gradient curve No. 3), 45 min-850 mM (Gradient curve No. 7) , 47 min-850 mM. The result is shown in FIG.
図4に示したように、実施例2で得られた粉末は、澱粉分子の非還元性末端のα−1,4−グルコシド結合を加水分解するエキソ型アミラーゼであるβ−アミラーゼ(生化学工業株式会社)およびグルコアミラーゼ(Toyobo Co.,Ltd.)では分解されなかった。また、澱粉中のα−1,6−グルコシド結合を加水分解するイソアミラーゼ(株式会社林原生化学研究所)とプルラナーゼ(株式会社林原生化学研究所)の併用、もしくはイソアミラーゼとプルラナーゼとβ−アミラーゼとの併用でも分解されなかった。しかしこの粉末は、澱粉分子内部のα−1,4−グルコシド結合を加水分解するエンド型アミラーゼであるα−アミラーゼ(ナガセ生化学工業株式会社)により完全に分解された。 As shown in FIG. 4, the powder obtained in Example 2 is β-amylase (Seikagaku Corporation), which is an exo-amylase that hydrolyzes α-1,4-glucoside bonds at the non-reducing end of starch molecules. ) And glucoamylase (Toyobo Co., Ltd.). Also, a combination of isoamylase (Hayashibara Biochemical Laboratories Co., Ltd.) and pullulanase (Hayashibara Biochemical Laboratories Co., Ltd.), which hydrolyzes α-1,6-glucoside bonds in starch, or isoamylase, pullulanase and β- It was not decomposed even in combination with amylase. However, this powder was completely decomposed by α-amylase (Nagase Seikagaku Corporation), which is an endo-type amylase that hydrolyzes α-1,4-glucoside bonds inside starch molecules.
(3)エンド型酵素による消化
実施例2で得られた粉末を0.1%(w/v)となるように蒸留水に溶解後、この水溶液100μlに、細菌糖化型α−アミラーゼ(ナガセ生化学工業株式会社)1単位を加え、40℃で2時間反応させた。この反応物をHPLCで分析したところ、グルコース、マルトース、および若干量のマルトトリオースのみが得られた。このことから、上記実施例2で得られた粉末には、α−1,4−グルコシド結合以外の結合は存在しないことが証明され、得られた粉末が、α−1,4−グルコシド結合のみを有する高重合度環状グルカンであることがわかった。
(3) Digestion with endo-type enzyme The powder obtained in Example 2 was dissolved in distilled water so as to be 0.1% (w / v), and then the bacterial saccharified α-amylase (Nagase Bioscience) was added to 100 μl of this aqueous solution. Chemical Industry Co., Ltd.) 1 unit was added and reacted at 40 ° C. for 2 hours. The reaction was analyzed by HPLC and only glucose, maltose, and some amount of maltotriose were obtained. From this, it was proved that the powder obtained in Example 2 had no bonds other than α-1,4-glucoside bond, and the obtained powder was only α-1,4-glucoside bond. It was found to be a cyclic glucan having a high polymerization degree.
同様の確認を行った結果、実施例3および4で得られた粉末も、α−1,4−グルコシド結合のみを有する高重合度環状グルカンであることがわかった。 As a result of the same confirmation, it was found that the powders obtained in Examples 3 and 4 were also highly-polymerized cyclic glucans having only α-1,4-glucoside bonds.
(実施例6:α−1,4−グルコシド結合のみを有する高重合度環状グルカンの重合度の測定)
一般的に、環状多糖は同じ重合度の直鎖多糖と種々のクロマトグラフィーにおける挙動が異なることが知られている。この性質を用いて、環状であることの証明および環状多糖の重合度の決定を行った。
(Example 6: Measurement of degree of polymerization of cyclic glucan having a high degree of polymerization having only α-1,4-glucoside bonds)
In general, it is known that cyclic polysaccharides behave differently from linear polysaccharides having the same degree of polymerization in various chromatography. This property was used to prove that it was cyclic and to determine the degree of polymerization of the cyclic polysaccharide.
(1)特定の重合度を有するα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンの精製 実施例2で得られた物質は種々の重合度のα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンの混合物であると考えられるので、上記特定の重合度を有する環状グルカンの精製を行った。 (1) Purification of cyclic glucan having only α-1,4-glucoside bond having a specific degree of polymerization The substance obtained in Example 2 is cyclic having only α-1,4-glucoside bond having various degrees of polymerization. Since it is considered to be a mixture of glucans, the cyclic glucan having the above specific degree of polymerization was purified.
図5−1には、実施例2で得られた物質100μgを、DIONEX社の糖分析システム(装置および溶出条件は前記と同じ)により分析した際の溶出パターンを示す。図5−2には、同じ溶出条件における、直鎖α−1,4−グルカンの溶出パターンを示す。 FIG. 5-1 shows an elution pattern when 100 μg of the substance obtained in Example 2 is analyzed by a sugar analysis system (equipment and elution conditions are the same as those described above) manufactured by DIONEX. FIG. 5-2 shows an elution pattern of linear α-1,4-glucan under the same elution conditions.
この図5−1に示される検出可能な最も早く溶出されたピークをA、それに続くピークをそれぞれB、C、D・・・Lとし、このうちGからLのピークを分取し、精製した。 The earliest detectable peak shown in FIG. 5A is A, and the subsequent peaks are B, C, D... L, respectively, and the G to L peaks are fractionated and purified. .
(2)酸加水分解物の分析
分取したGからLのピークをそれぞれ0.1NのHClで100℃、30分間、加水分解した。この条件は部分加水分解の条件である。分解物をDIONEX社の糖分析システム(装置および溶出条件は実施例5と同じ)で分析した。図6に、これらの結果を示す。
(2) Analysis of acid hydrolyzate The separated G to L peaks were each hydrolyzed with 0.1 N HCl at 100 ° C. for 30 minutes. This condition is a condition for partial hydrolysis. The degradation product was analyzed with a sugar analysis system (equipment and elution conditions are the same as in Example 5) of DIONEX. FIG. 6 shows these results.
上記ピークGの画分は、酸による部分加水分解を受け、グルコースおよび重合度2から23の直鎖α−1,4−グルカンに分解された。 The fraction of peak G was subjected to partial hydrolysis with acid, and was decomposed into glucose and linear α-1,4-glucan having a polymerization degree of 2 to 23.
酸分解前のピークGは、直鎖のα−1,4−グルカンの重合度20の辺りに溶出されており、分解物の方が分解前の物より高重合度の位置に溶出されるという現象が見いだされた。この現象はそのほかのHからLのピークにおいても見いだされ、このことは、GからLのピークがα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンであることを示唆していると考えられる。 The peak G before acid decomposition is eluted around the polymerization degree 20 of the linear α-1,4-glucan, and the decomposition product is eluted at a higher polymerization degree position than that before decomposition. A phenomenon was found. This phenomenon is also found in other H to L peaks, which is considered to suggest that the G to L peak is a cyclic glucan having only α-1,4-glucoside bonds.
前述の部分加水分解の実験において検出された最も重合度の大きな直鎖のα−1,4−グルカンが、それぞれのピークのα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンの重合度をあらわすと考えられる。従って、ピークのG、H、I、J、K、Lの重合度は、順にそれぞれ、23、24、25、26、27および28であることが解った。また、この結果から推定すると、最小の重合度のα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンであるピークAの重合度は、17であると考えられる。 The linear α-1,4-glucan having the highest degree of polymerization detected in the aforementioned partial hydrolysis experiment represents the degree of polymerization of a cyclic glucan having only α-1,4-glucoside bonds at the respective peaks. it is conceivable that. Therefore, it was found that the polymerization degrees of the peaks G, H, I, J, K, and L were 23, 24, 25, 26, 27, and 28, respectively. Further, if estimated from this result, the polymerization degree of peak A, which is a cyclic glucan having only α-1,4-glucoside bonds having the minimum polymerization degree, is considered to be 17.
他方、より高重合度のα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンの重合度は、ゲル濾過クロマトグラフィーにより分析し得る。実施例4において、それぞれの反応時間に得られた、α−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンの粉末を250ulの蒸留水に溶解し、その全量をSuperose6(φ1cm×30cm、ファルマシア製)とSuperose30(φ1cm×30cm、ファルマシア製)を連結したカラムにロードし、150mM酢酸ナトリウム水溶液を用いて溶出させた。 On the other hand, the degree of polymerization of a cyclic glucan having only α-1,4-glucoside bonds having a higher degree of polymerization can be analyzed by gel filtration chromatography. In Example 4, the powder of cyclic glucan having only α-1,4-glucoside bonds obtained in each reaction time was dissolved in 250 ul of distilled water, and the total amount thereof was Superose 6 (φ1 cm × 30 cm, manufactured by Pharmacia). And Superose 30 (φ1 cm × 30 cm, manufactured by Pharmacia) were loaded onto a column and eluted with a 150 mM sodium acetate aqueous solution.
その結果、図7に示したように、D酵素の反応時間が10分のサンプルでは、生成されたα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンの平均分子量は約70,000であった。D酵素の反応時間が長くなるにつれ、生成されているα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンの分子量は低下している。しかし、反応時間6時間以降は、平均分子量が約15,000から変化しておらず、これ以上の低分子化は起こらなかった。なお、環状グルカンの分子量は、酵素合成アミロースをスタンダードとして用いて算出した値である。 As a result, as shown in FIG. 7, in the sample having a reaction time of D enzyme of 10 minutes, the average molecular weight of the produced cyclic glucan having only α-1,4-glucoside bond was about 70,000. . As the reaction time of the D enzyme becomes longer, the molecular weight of the cyclic glucan having only the α-1,4-glucoside bond produced is decreasing. However, after the reaction time of 6 hours, the average molecular weight did not change from about 15,000, and no further reduction in molecular weight occurred. The molecular weight of cyclic glucan is a value calculated using enzyme-synthesized amylose as a standard.
このように、D酵素により生成されるα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンの重合度は、基質として用いるアミロースの重合度、D酵素量、反応時間により、17から数百の範囲で任意にコントロールが可能であることがわかった。 Thus, the degree of polymerization of the cyclic glucan having only α-1,4-glucoside bonds produced by the D enzyme ranges from 17 to several hundreds depending on the degree of polymerization of amylose used as a substrate, the amount of D enzyme, and the reaction time. It was found that it can be controlled arbitrarily.
(実施例7:本発明のグルカンの調製)
市販のワキシーコーンスターチ40mgを2mlのDMSO(ジメチルスルフォキシド)に懸濁した後、実施例1で精製したD酵素680単位を含む20mMクエン酸緩衝液(pH7.0)18mlを添加し、30℃で40時間反応させた。
(Example 7: Preparation of glucan of the present invention)
After suspending 40 mg of commercially available waxy corn starch in 2 ml of DMSO (dimethyl sulfoxide), 18 ml of 20 mM citrate buffer (pH 7.0) containing 680 units of the D enzyme purified in Example 1 was added, and 30 ° C. For 40 hours.
反応液を100℃で10分間加熱した後、遠心分離により変性した酵素タンパクを除去した。上清に10倍量のエタノールを添加し、グルカンを沈澱させた。次いで、得られた沈殿を凍結乾燥し、本発明のグルカンの粉末約40mgを得た。この粉末は、本発明のα−1,4−グルコシド結合のみを有するグルカンと、本発明のα−1,6−グルコシド結合を有するグルカンと、本発明のα−1,4−グルコシド結合のみで構成された環状構造と非環状構造部分とを有するグルカンとの混合物であった。 After heating the reaction solution at 100 ° C. for 10 minutes, the denatured enzyme protein was removed by centrifugation. Ten times the amount of ethanol was added to the supernatant to precipitate glucan. Next, the obtained precipitate was freeze-dried to obtain about 40 mg of glucan powder of the present invention. This powder is composed of the glucan having only the α-1,4-glucoside bond of the present invention, the glucan having the α-1,6-glucoside bond of the present invention, and the α-1,4-glucoside bond of the present invention alone. It was a mixture of a glucan having a structured cyclic structure and an acyclic structure portion.
(実施例8:本発明の少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合を環状構造部分または非環状構造部分に有するグルカンの調製)
実施例7で得た沈澱をゲル濾過クロマトグラフィーで分画した。沈澱を250μlの蒸留水に溶解し、Superose6(φ1cm×30cm、ファルマシア製)とSuperdex30(φ1cm×30cm、ファルマシア製)を連結したカラムにその全量をロードした。次いで、150mM酢酸ナトリウム水溶液を用いて溶出を行った。図8に示すように、ボイドボリュームに溶出されていたアミロペクチンはD酵素の反応により低分子化され、平均分子量が約30,000であるピークIおよび平均分子量が約3,000であるピークIIの2種類の成分が生成した。このうち分子量約3000であるピークIIは、主としてα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンであった。一方、平均分子量が約30,000であるピークIは、α−1,6−グルコシド結合を有するグルカンであった。ピークIの画分を分取し、これに10倍量のエタノールを加えてα−1,6−グルコシド結合を有するグルカンを沈澱させた。沈澱は遠心分離して回収後、凍結乾燥した。このようにしてα−1,6−グルコシド結合を有するグルカン20mgを得た。なお、環状グルカンの分子量は、酵素合成アミロースをスタンダードとして用いて算出した値である。
(Example 8: Preparation of glucan having at least one α-1,6-glucoside bond of the present invention in a cyclic structure part or an acyclic structure part)
The precipitate obtained in Example 7 was fractionated by gel filtration chromatography. The precipitate was dissolved in 250 μl of distilled water, and the whole amount was loaded onto a column connected with Superose 6 (φ1 cm × 30 cm, Pharmacia) and Superdex 30 (φ1 cm × 30 cm, Pharmacia). Subsequently, elution was performed using a 150 mM sodium acetate aqueous solution. As shown in FIG. 8, the amylopectin eluted in the void volume is reduced in molecular weight by the reaction of the D enzyme, and the peak I having an average molecular weight of about 30,000 and the peak II having an average molecular weight of about 3,000. Two components were produced. Among them, the peak II having a molecular weight of about 3000 was a cyclic glucan mainly having only α-1,4-glucoside bonds. On the other hand, Peak I having an average molecular weight of about 30,000 was a glucan having an α-1,6-glucoside bond. The fraction of peak I was collected, and 10 times the amount of ethanol was added thereto to precipitate glucan having an α-1,6-glucoside bond. The precipitate was collected by centrifugation and then lyophilized. Thus, 20 mg of glucan having an α-1,6-glucoside bond was obtained. The molecular weight of cyclic glucan is a value calculated using enzyme-synthesized amylose as a standard.
(実施例9:本発明のα−1,4−グルコシド結合のみを有する高重合度環状グルカンの調製)
5mMのアデノシンモノフォストフェートを含む100mMクエン酸緩衝液(pH7.0)10mlにマルトヘキサオース20mgおよびグルコース1リン酸200mgを溶解させ、さらに、実施例1で調製したD酵素20単位とホスホリラーゼa(Sigma)1mgとを加えて30℃で2時間反応させた。
(Example 9: Preparation of cyclic glucan having a high degree of polymerization having only α-1,4-glucoside bonds of the present invention)
20 mg of maltohexaose and 200 mg of glucose monophosphate were dissolved in 10 ml of 100 mM citrate buffer (pH 7.0) containing 5 mM adenosine monophosphate, and 20 units of D enzyme and phosphorylase a prepared in Example 1 were further dissolved. (Sigma) 1 mg was added and reacted at 30 ° C. for 2 hours.
反応液を遠心分離後、上清を100℃で5分間処理し、再び遠心分離して変性した酵素タンパク質を除いた。上清にグルコアミラーゼ50単位を加えて、直鎖状のアミロースをグルコースまで分解した後、10倍量のエタノールを加えて、環状アミロースを沈殿させた。この沈殿には、約30mgのα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカンが含まれていた。さらに、ゲル濾過クロマトグラフィーを行うことにより、この沈殿中に存在するグルコース1リン酸を除去した。 After centrifuging the reaction solution, the supernatant was treated at 100 ° C. for 5 minutes and centrifuged again to remove the denatured enzyme protein. 50 units of glucoamylase was added to the supernatant to decompose linear amylose into glucose, and 10 times the amount of ethanol was added to precipitate cyclic amylose. This precipitate contained about 30 mg of cyclic glucan having only α-1,4-glucoside bonds. Furthermore, the glucose monophosphate which exists in this precipitation was removed by performing gel filtration chromatography.
(実施例10:実施例8の物質が少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合を有する環状構造部分を含むことの確認)
グルコアミラーゼは、澱粉などのグルカンの非還元末端から順次α−1,4−グルコシド結合を加水分解する酵素である。速度は遅いが、非還元末端からα−1,6−グルコシド結合を加水分解し得ることが知られている。図9に示したように、環状構造を有しないアミロースおよびアミロペクチンは、グルコアミラーゼにより完全にグルコース(17)にまで分解される。しかし、分子内に環状構造を有するグルカン(15)および(13)は、その非環状構造部分のみがグルコアミラーゼにより分解され、環状構造部分は、グルコアミラーゼでは分解を受けない物質(以下、グルコアミラーゼ耐性成分という)として残る。さらに、このグルコアミラーゼ耐性成分は、澱粉枝切り酵素に対する感受性によって、α−1,6−グルコシド結合を有する環状グルカン(16)とα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカン(13)とに分類することができる。即ち、枝切り酵素およびグルコアミラーゼの併用によって分解されないグルコアミラーゼ耐性成分は、α−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカン(13)であると考えられる。一方、枝切り酵素およびグルコアミラーゼの併用によって分解されるグルコアミラーゼ耐性成分は、α−1,6−グルコシド結合を有する環状グルカン(16)であると考えられる。しかし、枝切り酵素およびグルコアミラーゼの併用によって分解されない、α−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカン(13)は、エンド型α−アミラーゼとグルコアミラーゼを併用することにより完全にグルコースまで分解され得る。これらの性質を利用することにより、試料グルカンの中の非環状構造部分、α−1,6−グルコシド結合を有する環状構造部分、およびα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状構造部分を定量することが可能となる。
(Example 10: Confirmation that the substance of Example 8 contains a cyclic structure portion having at least one α-1,6-glucoside bond)
Glucoamylase is an enzyme that hydrolyzes α-1,4-glucoside bonds sequentially from the non-reducing end of glucans such as starch. Although slow, it is known that α-1,6-glucoside bonds can be hydrolyzed from the non-reducing end. As shown in FIG. 9, amylose and amylopectin that do not have a cyclic structure are completely degraded to glucose (17) by glucoamylase. However, in the glucans (15) and (13) having a cyclic structure in the molecule, only the non-cyclic structure part is degraded by glucoamylase, and the cyclic structure part is a substance that is not degraded by glucoamylase (hereinafter referred to as glucoamylase). It remains as a resistant component). Furthermore, this glucoamylase-resistant component has a cyclic glucan (16) having an α-1,6-glucoside bond and a cyclic glucan (13) having only an α-1,4-glucoside bond, depending on the sensitivity to starch debranching enzyme. Can be classified. That is, the glucoamylase resistant component that is not decomposed by the combined use of the debranching enzyme and glucoamylase is considered to be a cyclic glucan (13) having only α-1,4-glucoside bonds. On the other hand, the glucoamylase resistant component decomposed by the combined use of the debranching enzyme and glucoamylase is considered to be a cyclic glucan (16) having an α-1,6-glucoside bond. However, the cyclic glucan (13) having only α-1,4-glucoside bond, which is not decomposed by the combined use of the debranching enzyme and glucoamylase, is completely decomposed to glucose by using endo-type α-amylase and glucoamylase in combination. Can be done. By utilizing these properties, the acyclic structure part in the sample glucan, the cyclic structure part having an α-1,6-glucoside bond, and the cyclic structure part having only an α-1,4-glucoside bond are quantified. It becomes possible to do.
この方法を用いて、実施例8で得られたグルカンおよびアミロペクチンの環状構造の定量を行った。表1に、この方法を用いて、実施例8で得られたグルカンおよびアミロペクチンの環状構造の定量を行った結果を示す。 Using this method, the cyclic structures of glucan and amylopectin obtained in Example 8 were quantified. Table 1 shows the results of quantification of the cyclic structures of glucan and amylopectin obtained in Example 8 using this method.
実施例8で得られた物質10mgまたはアミロペクチン10mgを、1mlのDMSOに溶解した後、100mMの酢酸ナトリウム緩衝液8mlを用いて、すばやく希釈した。この希釈液を900μlずつ4本のチューブに分注した。次いで、それぞれのチューブに(1)蒸留水、(2)グルコアミラーゼ液、(3)枝切り酵素とグルコアミラーゼの混合液、および(4)エンド型α−アミラーゼとグルコアミラーゼの混合液をそれぞれ100μl加えて40℃、4時間反応させた。反応終了後、生成したグルコースを市販のグルコース定量キットを用いて測定した。そして、試料グルカン中の非環状構造部分、α−1,6−グルコシド結合を有する環状構造部分およびα−1,4−グルコシド結合のみを有する環状構造部分を、それぞれ以下の計算式により求めた。 10 mg of the substance obtained in Example 8 or 10 mg of amylopectin was dissolved in 1 ml of DMSO, and then quickly diluted with 8 ml of 100 mM sodium acetate buffer. 900 μl of this diluted solution was dispensed into four tubes. Next, 100 μl each of (1) distilled water, (2) glucoamylase solution, (3) mixed solution of debranching enzyme and glucoamylase, and (4) mixed solution of endo-type α-amylase and glucoamylase is added to each tube. In addition, the mixture was reacted at 40 ° C. for 4 hours. After completion of the reaction, the produced glucose was measured using a commercially available glucose determination kit. And the non-cyclic structure part in a sample glucan, the cyclic structure part which has (alpha) -1, 6- glucoside bond, and the cyclic structure part which has only (alpha) -1, 4- glucoside bond were calculated | required with the following formula, respectively.
ここで、c、x、y、およびzはそれぞれ、(1)、(2)、(3)、および(4)の反応液から生じたグルコース量である。この結果から、実施例8で得られた物質は、少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合を含む環状構造を有するグルカンを含んでいることがわかった。 Here, c, x, y, and z are the amounts of glucose generated from the reaction solutions (1), (2), (3), and (4), respectively. From this result, it was found that the substance obtained in Example 8 contained glucan having a cyclic structure containing at least one α-1,6-glucoside bond.
(実施例11:実施例8の物質の環状構造部分の重合度の測定)
実施例8で得た物質10mgを1mlのDMSOに溶解させた後、1M酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.5)1ml、蒸留水8ml、および200単位のグルコアミラーゼを添加し、40℃で1時間反応させた。100℃で10分間加熱した後、変性した酵素を遠心分離によって除去した。上清に10倍のエタノールを添加して多糖を沈澱させた後、沈殿を乾燥した。得られた多糖を1mlの蒸留水に溶解させた。この溶液に50単位のグルコアミラーゼを添加し、40℃で1時間反応させた。反応液を100℃で10分間加熱した後、変性した酵素を遠心分離により除去した。上清に10倍量のエタノールを添加し、生じた沈澱を乾燥させて、グルコアミラーゼ耐性成分(環状構造部分)の粉末1.1mgを得た。
(Example 11: Measurement of the degree of polymerization of the cyclic structure portion of the substance of Example 8)
After dissolving 10 mg of the substance obtained in Example 8 in 1 ml of DMSO, 1 ml of 1M sodium acetate buffer (pH 5.5), 8 ml of distilled water, and 200 units of glucoamylase were added and reacted at 40 ° C. for 1 hour. I let you. After heating at 100 ° C. for 10 minutes, the denatured enzyme was removed by centrifugation. After adding 10 times ethanol to the supernatant to precipitate the polysaccharide, the precipitate was dried. The obtained polysaccharide was dissolved in 1 ml of distilled water. 50 units of glucoamylase was added to this solution and reacted at 40 ° C. for 1 hour. After the reaction solution was heated at 100 ° C. for 10 minutes, the denatured enzyme was removed by centrifugation. Ten times the amount of ethanol was added to the supernatant, and the resulting precipitate was dried to obtain 1.1 mg of a powder of glucoamylase resistant component (cyclic structure portion).
上記のようにして得られたグルコアミラーゼ耐性成分を、0.4%(w/v)になるように蒸留水に溶解した後、Dionex社の糖分析システム(送液システム:DX300、検出器:PAD−2、カラム:CarboPacPA100)を用いて分析した。溶出は、流速:1ml/min、NaOH濃度:150mM、酢酸ナトリウム濃度:0分−50mM、2分−50mM、37分−350mM(Gradient curve No.3)、45分−850mM(Gradient curve No.7)、47分−850mMの条件で行った。 The glucoamylase-resistant component obtained as described above is dissolved in distilled water so as to be 0.4% (w / v), and then a sugar analysis system (liquid feeding system: DX300, detector: manufactured by Dionex). PAD-2, column: CarboPacPA100). For elution, flow rate: 1 ml / min, NaOH concentration: 150 mM, sodium acetate concentration: 0 min-50 mM, 2 min-50 mM, 37 min-350 mM (Gradient curve No. 3), 45 min-850 mM (Gradient curve No. 7). ), 47 min-850 mM.
重合度を比較するためのマーカーとして、直鎖のα−1,4−グルカン、および、実施例2で得られたα−1,4−グルコシド結合のみを有するグルカンも同じ条件で分析した。 As a marker for comparing the degree of polymerization, linear α-1,4-glucan and glucan having only α-1,4-glucoside bond obtained in Example 2 were also analyzed under the same conditions.
図10に示したように、得られたグルコアミラーゼ耐性成分では、直鎖のα−1,4−グルカンおよびα−1,4−グルコシド結合のみを有するグルカンにおいて得られたようにきれいな分離パターンが得られなかった。これは、このグルコアミラーゼ耐性成分が様々な個数のα−1,6−グルコシド結合を含んでいることを示唆している。しかし、最も小さいと考えられるピーク(矢印)が、直鎖のα−1,4−グルカンの重合度15の位置に対応すること、および実施例6で示したように、環状構造を有するグルカンは同じ重合度の直鎖状グルカンよりも速く溶出されることを考えると、最も小さいと考えられる、少なくとも1つのα−1,6結合を有する環状構造部分の重合度は、少なくとも15であると考えられた。 As shown in FIG. 10, the obtained glucoamylase-resistant component has a clean separation pattern as obtained in a linear α-1,4-glucan and a glucan having only α-1,4-glucoside bonds. It was not obtained. This suggests that this glucoamylase resistant component contains various numbers of α-1,6-glucoside bonds. However, the peak (arrow) considered to be the smallest corresponds to the position of the polymerization degree 15 of the linear α-1,4-glucan, and as shown in Example 6, the glucan having a cyclic structure is Considering that it elutes faster than linear glucan having the same degree of polymerization, the degree of polymerization of the cyclic structure part having at least one α-1,6 bond, which is considered to be the smallest, is considered to be at least 15. It was.
(実施例12:Thermus aquaticus ATCC33923株由来アミロマルターゼの調製)
Teradaら、Appl.Environ.Microbiol. vol.65,910−915(1999)の方法に従って、Thermus aquaticus ATCC33923株由来アミロマルターゼを調製した。Thermus aquaticus ATCC33923株由来アミロマルターゼの大腸菌におけ発現プラスミドpFQG8で形質転換された大腸菌TG−1株を終濃度100μg/mlのアンピシリンを含む1リットルのLB培地(1%トリプトン、0.5%イーストエキストラクト、1%NaCl、pH7.5)で37℃で18時間培養し、遠心分離を行い集菌した。得られた菌体を300mlの10mMKH2PO4−Na2HPO4(pH7.5)(緩衝液B)で2
回洗浄し、次いで60mlの緩衝液Bに分散させた。超音波により菌体を破砕した。この菌体破砕液を70℃、30分加熱し、遠心分離した上清をThermus aquaticus ATCC33923株由来アミロマルターゼ液とした。
(Example 12: Preparation of amylomaltase from Thermus aquaticus ATCC 33923 strain)
Terada et al., Appl. Environ. Microbiol. vol. Thermus aquaticus ATCC 33923-derived amylomaltase was prepared according to the method of 65,910-915 (1999). Escherichia coli TG-1 transformed with the expression plasmid pFQG8 in Escherichia coli of amylomaltase derived from Thermus aquaticus ATCC 33923 strain was added to 1 liter of LB medium (1% tryptone, 0.5% yeast extra) containing ampicillin at a final concentration of 100 μg / ml. And 1% NaCl, pH 7.5) at 37 ° C. for 18 hours, and centrifuged to collect the cells. The obtained bacterial cells were treated with 300 ml of 10 mM KH 2 PO 4 -Na 2 HPO 4 (pH 7.5) (buffer B).
Washed twice and then dispersed in 60 ml buffer B. The bacterial cells were crushed by ultrasonic waves. This cell disruption solution was heated at 70 ° C. for 30 minutes, and the centrifuged supernatant was used as a amylomaltase solution derived from Thermus aquaticus ATCC 33923 strain.
アミロマルターゼの活性は、50mM酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.5)中で、10%(w/v)マルトトリオースにアミロマルターゼを70℃で10分間作用させたときに生じるグルコースを定量することにより測定した。1分間に1μmolのグルコースを遊離する酵素量を1ユニットとし、活性のユニットを算出した。 The activity of amylomaltase is determined by quantifying glucose produced when amylomaltase is allowed to act on 10% (w / v) maltotriose at 70 ° C. for 10 minutes in a 50 mM sodium acetate buffer (pH 5.5). It was measured. The amount of enzyme that liberates 1 μmol of glucose per minute was defined as 1 unit, and the activity unit was calculated.
(実施例13:Thermus aquaticus ATCC33923株由来アミロマルターゼによるα−1,4−グルコシド結合のみを有する高重合度環状グルカンの調製)
市販のアミロース(平均分子量30,000)125gを1N−NaOH 1リットルに完全に溶解アミロース溶液をつくった。このアミロース溶液を25リットルの水に添加し、HClによりpHを5.5に調整後、Thermus aquaticus ATCC33923株由来アミロマルターゼ920単位を加え、60℃、4時間反応させた。HClにより反応液のpHを3に調整し、90℃、30分間加熱することにより反応を停止した。NaOHにより反応液のpHを5に調整後、βアミラーゼ8,000単位加えて50℃、15時間反応させた。反応液を0.45μmのフィルターによりろ過した透過液に、終濃度75%(v/v)となるようにエタノールを加えることにより、高重合度環状グルカンを沈殿としてろ過により回収した。得られた沈殿を水に溶解し、凍結乾燥により乾燥させ、α−1,4−グルコシド結合のみを有する高重合度環状グルカン約40gを得た。こうして得られた高重合度環状グルカンを、実施例4に示したDIONEX社製の糖分析システムで分析したところ、重合度22以上の高重合度環状グルカンの混合物であった。この高重合度環状グルカンを1%(w/v)となるように蒸留水に溶解後、終濃度40%(v/v)となるようにエタノールを加え、重合度約50以上の高重合度環状グルカンを沈殿としてろ過により除いた。このろ液に終濃度75%(v/v)となるようにエタノールを加え、ろ過により沈殿を回収した。得られた沈殿を水に溶解後、凍結乾燥により乾燥させ、重合度22〜50の高重合度環状グルカン約30gを得た。
(Example 13: Preparation of highly-polymerized cyclic glucan having only α-1,4-glucoside bond by amylomaltase derived from Thermus aquaticus ATCC 33923 strain)
A completely dissolved amylose solution was prepared by adding 125 g of commercially available amylose (average molecular weight 30,000) in 1 liter of 1N NaOH. This amylose solution was added to 25 liters of water, and after adjusting the pH to 5.5 with HCl, 920 units of Thermus aquaticus ATCC 33923-derived amylomaltase was added and reacted at 60 ° C. for 4 hours. The pH of the reaction solution was adjusted to 3 with HCl, and the reaction was stopped by heating at 90 ° C. for 30 minutes. After adjusting the pH of the reaction solution to 5 with NaOH, 8,000 units of β-amylase was added and reacted at 50 ° C. for 15 hours. Ethanol was added to the permeate obtained by filtering the reaction solution through a 0.45 μm filter so that the final concentration was 75% (v / v), whereby a high polymerization degree cyclic glucan was collected as a precipitate by filtration. The obtained precipitate was dissolved in water and dried by lyophilization to obtain about 40 g of a highly polymerized cyclic glucan having only α-1,4-glucoside bonds. When the high polymerization degree cyclic glucan thus obtained was analyzed by a sugar analysis system manufactured by DIONEX shown in Example 4, it was a mixture of high polymerization degree cyclic glucans having a polymerization degree of 22 or more. This cyclic glucan having a high polymerization degree is dissolved in distilled water so as to be 1% (w / v), and then ethanol is added so that the final concentration is 40% (v / v). Cyclic glucan was removed as a precipitate by filtration. Ethanol was added to the filtrate to a final concentration of 75% (v / v), and the precipitate was collected by filtration. The obtained precipitate was dissolved in water and then dried by lyophilization to obtain about 30 g of a highly polymerized cyclic glucan having a polymerization degree of 22-50.
(実施例14:本発明のトシル基が高重合度環状グルカンに結合したトシル基含有環状グルカン誘導体の調製)
実施例13と同様の方法で得られたα−1,4−グルコシド結合のみを有する重合度22〜50の高重合度環状グルカン(略称:CA)1gをナス型フラスコに仕込み、ここに0.4N NaOH水溶液20mlを加え、溶解し、撹拌しながらその水溶液に塩化p−トルエンスルホニル(略称:p−TsCl)1gを添加した(図11のスキーム1および2を参照)。0℃で2時間撹拌した後、濾過によって未反応のp−TsClを除去し、水溶液をHCl水溶液で中和した。このトシル化反応の副生成物であるNaCl塩を一晩かけて透析により除去し、水を凍結乾燥して白色固体を得た(1.0g、収率84%)。
(Example 14: Preparation of a tosyl group-containing cyclic glucan derivative in which the tosyl group of the present invention is bonded to a cyclic glucan having a high degree of polymerization)
1 g of a highly polymerized cyclic glucan (abbreviation: CA) having a degree of polymerization of 22 to 50 having only an α-1,4-glucoside bond obtained by the same method as in Example 13 was charged into an eggplant-shaped flask. 20 ml of 4N NaOH aqueous solution was added, dissolved, and 1 g of p-toluenesulfonyl chloride (abbreviation: p-TsCl) was added to the aqueous solution while stirring (see Schemes 1 and 2 in FIG. 11). After stirring at 0 ° C. for 2 hours, unreacted p-TsCl was removed by filtration, and the aqueous solution was neutralized with an aqueous HCl solution. The NaCl salt, a byproduct of this tosylation reaction, was removed by dialysis overnight and the water was lyophilized to give a white solid (1.0 g, 84% yield).
UVスペクトル法により、トシル基特有のS=O基に基づく吸収が存在することからトシル化が進行したことを確認した(図12)。また、図13のトシル化した高重合度環状グルカンの1H−NMRスペクトル図の(a+b)のプロトン積分計算値とdのプロトン
積分計算値との比率から、トシル化度、つまり高重合度環状グルカンの全水酸基のうちトシル基で置換された割合を、約4.9%と算出した。
It was confirmed by the UV spectrum method that the tosylation proceeded because there was an absorption based on the S═O group peculiar to the tosyl group (FIG. 12). Further, from the ratio of the proton integral calculated value of (a + b) and the proton integral calculated value of d in the 1 H-NMR spectrum of the tosylated highly polymerized cyclic glucan in FIG. The ratio of glucan substituted with tosyl group out of all hydroxyl groups was calculated to be about 4.9%.
(実施例15:置換度の異なるトシル基含有環状グルカン誘導体の調製)
実施例14のトシル化の反応条件で、反応温度、時間、攪拌速度を変えて行った。結果を表2に示す。このように、反応条件を変えることにより、トシル基の置換度を変えることができた。
実施例14で得られたトシル化高重合度環状グルカンのトシル基と脂肪酸ナトリウムとのエステル交換反応を、以下のようにして行った(図14のスキーム3および4を参照)。まず、トシル化高重合度環状グルカン(CA−tosylate) 1gおよびラウリン酸ナトリウム 1gを、DMSOに溶解し、80℃の温度で、窒素気流下において、5時間撹拌した。次いで、この反応溶液に激しく攪拌したアセトンを添加して生じた沈殿を濾過した後、水に溶解し、一晩にわたり透析することにより、未反応物のラウリン酸ナトリウム塩および副生成物のp−トルエンスルホン酸ナトリウムを除去し、凍結乾燥して白色固体を得た(0.4g、収率80%)。
(Example 15: Preparation of tosyl group-containing cyclic glucan derivatives having different degrees of substitution)
The reaction was performed under the same tosylation reaction conditions as in Example 14 except that the reaction temperature, time, and stirring rate were changed. The results are shown in Table 2. Thus, the substitution degree of the tosyl group could be changed by changing the reaction conditions.
The transesterification reaction between the tosyl group of the tosylated highly polymerized cyclic glucan obtained in Example 14 and sodium fatty acid was performed as follows (see schemes 3 and 4 in FIG. 14). First, 1 g of tosylated highly polymerized cyclic glucan (CA-tosylate) and 1 g of sodium laurate were dissolved in DMSO and stirred at a temperature of 80 ° C. under a nitrogen stream for 5 hours. The reaction solution was then added with vigorously stirred acetone and the resulting precipitate was filtered, dissolved in water, and dialyzed overnight to give unreacted sodium laurate and by-product p- Sodium toluenesulfonate was removed and lyophilized to give a white solid (0.4 g, 80% yield).
この白色固体のIRスペクトル測定(KBr法)により、脂肪酸のアルキル基特有のCH伸縮振動およびエステル基特有のC=O伸縮振動に基づくピークが出現したことから、エステル交換反応が進行したことを確認した(図15)。また、図16のエステル交換後の高重合度環状グルカン(CA−laurate)の1H−NMRスペクトル図の(d+e)のプロトン積分計算値とcのプロトン積分計算値との比率から、エステル交換度、つまり高重合度環状グルカンの全水酸基のうち脂肪酸で置換された割合を、3.3%と算出した。 By IR spectrum measurement (KBr method) of this white solid, it was confirmed that transesterification proceeded because peaks based on CH stretching vibration peculiar to alkyl groups of fatty acids and C = O stretching vibration peculiar to ester groups appeared. (FIG. 15). Further, from the ratio between the proton integral calculated value of (d + e) and the proton integral calculated value of c in the 1 H-NMR spectrum diagram of the high polymerization degree cyclic glucan (CA-laurate) after transesterification in FIG. In other words, the proportion of all hydroxyl groups of the highly polymerized cyclic glucan substituted with fatty acid was calculated as 3.3%.
トシル化前の高重合度環状グルカン(CA)、トシル化後の高重合度環状グルカン(CA−tosylate)およびエステル交換後のラウリル化高重合度環状グルカン(CA−laurate)をそれぞれ超純水に分散または溶解させ、Wilhelmy plate法を用いた表面張力測定を行った(図17)。図17より、トシル化前の高重合度環状グルカン(CA)は、濃度が上昇しても水の表面張力が全く変化しないのに対し、エステル交換後のラウリル化高重合度環状グルカン(CA−laurate)の場合、濃度上昇と共に表面張力が大きく低下することがわかった。この結果より、エステル交換後のラウリル化高重合度環状グルカン(CA−laurate)は、優れた界面活性を有することが示唆された。また、トシル化後の高重合度環状グルカン(CA−tosylate)は、エステル交換後のラウリル化高重合度環状グルカン(CA−laurate)に比べ表面張力の低下は小さいが、界面活性を有することが示唆された。 High-degree-of-polymerization cyclic glucan (CA) before tosylation, high-degree-of-polymerization cyclic glucan (CA-tosylate) after tosylation, and laurylated high-degree-of-polymerization cyclic glucan (CA-laurate) after transesterification, respectively, in ultrapure water Dispersion or dissolution was performed, and surface tension measurement was performed using the Wilhelmy plate method (FIG. 17). From FIG. 17, the high polymerization degree cyclic glucan (CA) before tosylation does not change the surface tension of water at all even when the concentration is increased, whereas the laurylation high degree polymerization cyclic glucan (CA-) after transesterification. In the case of laurate), it was found that the surface tension greatly decreased as the concentration increased. From this result, it was suggested that the laurylated highly polymerized cyclic glucan (CA-laurate) after transesterification has excellent surface activity. In addition, the high-polymerization cyclic glucan (CA-tosylate) after tosylation is less decreased in surface tension than the laurylated high-polymerization cyclic glucan (CA-laurate) after transesterification, but has surface activity. It was suggested.
エステル交換後のラウリル化高重合度環状グルカン(CA−laurate) 0.4重量%溶液の水中における分散体(0.6mM)の物性を、動的光散乱により調べた結果を図18に示す。図18より、6〜20nmの直径を有するミセル様分子集合体の存在を確認した。 FIG. 18 shows the results of examining the physical properties of a dispersion (0.6 mM) in water of a 0.4 wt% solution of laurylated highly polymerized cyclic glucan (CA-laurate) after transesterification. From FIG. 18, the presence of a micelle-like molecular assembly having a diameter of 6 to 20 nm was confirmed.
また、エステル交換後のラウリル化高重合度環状グルカン0.4重量%溶液の水中における分散体について、透過型電子顕微鏡(フリーズレプリカ法)を用いて視覚的観察を行った(図19)。その結果、動的光散乱のデータを符合するサイズの粒子の存在を複数確認した。 Further, the dispersion in water of the 0.4% by weight solution of laurylated highly polymerized cyclic glucan after transesterification was visually observed using a transmission electron microscope (freeze replica method) (FIG. 19). As a result, a plurality of particles having a size matching the dynamic light scattering data were confirmed.
エステル交換後のラウリル化高重合度環状グルカン4.0重量%溶液の水中における分散体について、透過型電子顕微鏡を用いて視覚的観察を行った(図20)。その結果、直径70〜200nmの球状のミセルが確認された。 The dispersion in water of a 4.0% by weight laurylated highly polymerized cyclic glucan after transesterification was visually observed using a transmission electron microscope (FIG. 20). As a result, spherical micelles having a diameter of 70 to 200 nm were confirmed.
(実施例17:本発明のアルキル基が高重合度環状グルカンに結合したアルキル基含有環状グルカン誘導体の調製)
実施例16のラウリン酸ナトリウムの代わりにミリスチン酸ナトリウムを用いること以外、実施例16と同様の方法によって、ミリスチン酸基を含有する環状グルカンが得られた。
(Example 17: Preparation of an alkyl group-containing cyclic glucan derivative in which an alkyl group of the present invention is bonded to a cyclic glucan having a high degree of polymerization)
A cyclic glucan containing a myristic acid group was obtained in the same manner as in Example 16 except that sodium myristic acid was used instead of sodium laurate in Example 16.
(実施例18:本発明のフッ化アルキル基が高重合度環状グルカンに結合したフッ化アルキル基含有環状グルカン誘導体の調製方法)
実施例16のラウリン酸ナトリウムの代わりにペルフルオロ酪酸ナトリウムを用いること以外、実施例16と同様の方法によって、本発明のフッ化アルキル基含有環状グルカン誘導体が得られた。
(Example 18: Preparation method of fluorinated alkyl group-containing cyclic glucan derivative in which the fluorinated alkyl group of the present invention is bonded to cyclic glucan having a high degree of polymerization)
The fluorinated alkyl group-containing cyclic glucan derivative of the present invention was obtained in the same manner as in Example 16 except that sodium perfluorobutyrate was used instead of sodium laurate in Example 16.
(実施例19:本発明のアルキル基含有環状グルカン誘導体とゲスト化合物との複合体形成)
CA−laurateを0.4重量%の濃度で水に分散させた溶液に、ヨウ素溶液(0.1重量%KI、0.01重量%I2、0.004N HCl)を滴下したところ、茶褐色の溶液が得られた。このことは、ヨウ素がCA−laurateのCA部分に包接されたことを示しており、CA−laurateがゲスト化合物との複合体形成能を有していることを示していた。
(Example 19: Complex formation of an alkyl group-containing cyclic glucan derivative of the present invention and a guest compound)
The CA-laurate solution dispersed in water at a concentration of 0.4% by weight, iodine solution (0.1 wt% KI, 0.01 wt% I 2, 0.004 N HCl) was added dropwise, the brown A solution was obtained. This indicated that iodine was included in the CA portion of CA-laurate, indicating that CA-laurate has the ability to form a complex with the guest compound.
本発明によれば、油類への溶解度が良好で、優れた界面活性特性を有し、しかも包接される化合物の構造にあわせて環状立体構造を変化させ、低分子量から高分子量の多種多様な化合物の包接を可能にする分子認識ホスト分子として優れた性質を有する高重合度環状グルカンを基本骨格とした新しい環状グルカン誘導体およびその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, the solubility in oils is good, the surface active characteristics are excellent, and the cyclic steric structure is changed according to the structure of the compound to be included, so that a wide variety of low to high molecular weights can be obtained. It is possible to provide a novel cyclic glucan derivative based on a highly polymerized cyclic glucan having a superior property as a molecular recognition host molecule that enables inclusion of various compounds as a basic skeleton, and a method for producing the same.
本発明の疎水性基が高重合度環状グルカンに結合した環状グルカン誘導体を含む組成物は、医薬、界面活性剤、化粧品用組成物、食品用組成物および磁気記録媒体用フィルムとして有用である。 The composition containing a cyclic glucan derivative in which a hydrophobic group of the present invention is bonded to a cyclic glucan having a high polymerization degree is useful as a pharmaceutical, a surfactant, a cosmetic composition, a food composition, and a film for a magnetic recording medium.
11 還元末端
12 アミロース
13 α−1,4−グルコシド結合のみを有する環状グルカン
14 アミロペクチン
15 少なくとも14個のα−1,4−グルコシド結合と少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合により構成される環状構造を分子内に1つ有するグルカン
16 少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合により構成される環状構造のみで形成されるグルカン
17 グルコース
18 α−1,4−グルコシド結合のみにより構成される環状構造と非環状構造部分とを有するグルカン
11 reducing end 12 amylose 13 cyclic glucan having only α-1,4-glucoside bond 14 amylopectin 15 composed of at least 14 α-1,4-glucoside bonds and at least one α-1,6-glucoside bond Glucan having one cyclic structure in the molecule 16 Glucan formed only by a cyclic structure constituted by at least one α-1,6-glucoside bond 17 Glucose 18 constituted by α-1,4-glucoside bond only Having a cyclic structure and a non-cyclic structure moiety
Claims (18)
(i)α−1,4−グルコシド結合のみで構成される環状構造に加えて非環状構造を有するグルカン、
(ii)α−1,4−グルコシド結合と少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合とで構成される環状構造に加えて非環状構造を有するグルカン、
(iii)α−1,4−グルコシド結合のみで構成される環状構造のみを有するグルカン、および
(iv)α−1,4−グルコシド結合と少なくとも1個のα−1,6−グルコシド結合とで構成される環状構造のみを有するグルカン、
からなる群より選択される、請求項1に記載の環状グルカン誘導体。 The cyclic glucan is a glucan having one cyclic structure with a polymerization degree of 14 or more constituted by α-1,4-glucoside bonds in the molecule,
(I) a glucan having an acyclic structure in addition to a cyclic structure composed only of α-1,4-glucoside bonds,
(Ii) a glucan having an acyclic structure in addition to a cyclic structure composed of an α-1,4-glucoside bond and at least one α-1,6-glucoside bond,
(Iii) a glucan having only a cyclic structure composed only of α-1,4-glucoside bonds, and (iv) an α-1,4-glucoside bond and at least one α-1,6-glucoside bond. A glucan having only a cyclic structure,
The cyclic glucan derivative according to claim 1, which is selected from the group consisting of:
R4は、それぞれ独立して、C3〜C20の直鎖または分枝鎖のアルキル基、またはC3〜C20の直鎖または分枝鎖のフッ化アルキル基であり;
Lは、それぞれ独立して、−NHCO−、−O−、−S−、−OSO2−、−SCO−または−OCO−であり;
R5は、それぞれ独立して、水酸基またはトシル基であり;
nは、14〜5000である、環状グルカン誘導体。 Cyclic glucan derivatives represented by the following structural formula:
Each R 4 is independently a C 3 to C 20 linear or branched alkyl group, or a C 3 to C 20 linear or branched fluorinated alkyl group;
Each L is independently —NHCO—, —O—, —S—, —OSO 2 —, —SCO— or —OCO—;
Each R 5 is independently a hydroxyl group or a tosyl group;
n is a cyclic glucan derivative having a molecular weight of 14 to 5,000.
重合度14以上の環状グルカンにトシル基を導入してトシル化誘導体を得る工程、および
該トシル化誘導体に置換もしくは無置換の脂肪酸エステルを反応させて、エステル誘導体を得る工程、
を包含する方法。 A method for producing a cyclic glucan derivative, comprising:
Introducing a tosyl group into a cyclic glucan having a polymerization degree of 14 or more to obtain a tosylated derivative, and reacting the tosylated derivative with a substituted or unsubstituted fatty acid ester to obtain an ester derivative;
Including the method.
a)直鎖のα−1,4−グルカンまたはこれらを含む糖類に、D酵素を反応させて、高重合度環状グルカンを得る工程;
b)アルカリ水溶液中で、該高重合度環状グルカンと、塩化p−トルエンスルホニルとを、該高重合度環状グルカンが有するアルコール性水酸基のうちの少なくとも1つと該塩化p−トルエンスルホニルとが反応し得る条件下で、接触させて、トシル基が高重合度環状グルカンに結合したトシル基含有環状グルカン誘導体を得る工程;
c)該トシル基含有環状グルカン誘導体と、フッ素置換または無置換の脂肪酸ナトリウムとを、該トシル基と該脂肪酸ナトリウムとが交換反応し得る条件下で、接触させて、疎水性基が結合した環状グルカン誘導体を得る工程、
を包含する、環状グルカン誘導体の製造方法。 The following steps:
a) a step of reacting D-enzyme with a linear α-1,4-glucan or a saccharide containing these to obtain a highly polymerized cyclic glucan;
b) In an alkaline aqueous solution, the high polymerization degree cyclic glucan reacts with p-toluenesulfonyl chloride, and at least one of the alcoholic hydroxyl groups of the high polymerization degree cyclic glucan reacts with the p-toluenesulfonyl chloride. Contacting to give a tosyl group-containing cyclic glucan derivative in which a tosyl group is bonded to a cyclic glucan having a high degree of polymerization;
c) A cyclic group in which a hydrophobic group is bonded by bringing the tosyl group-containing cyclic glucan derivative into contact with a fluorine-substituted or unsubstituted fatty acid sodium under conditions where the tosyl group and the fatty acid sodium can exchange with each other. Obtaining a glucan derivative;
A process for producing a cyclic glucan derivative.
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|---|---|---|---|---|
| WO2007088854A1 (en) | 2006-01-31 | 2007-08-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Radio communication system, radio transmission device, and rach transmission method |
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