CH3- CH-COOH NH

6' � ^N02 5'、;'

^3'

N02

DNP-Alanine 100

ぷ同\2

8 R

12 16

Fig.6・31 Chemical shift changes

(�ô)

_vs._Rfor the H・3' protons of DNP・L・Ala

(口，0)

and DNP-D回Ala

(風・)

upon complexations with ß-CD-NCMC (square symbols) and ß・CD (circular symbols).

The concentrations of DNP-Ala's were 0.47 mmol dm・3

ケミカルシフトの変化企6を用いる方法としてBergeron-Channing式43)が知られている.

CDをホストとする包接錯体HGの解離反応はホストをH ゲストをGとすると

HGー瓦二竺H+G

で表され，この時の解離定数Kdは次式で与えられる.

Kd=[H][G]/[HG]

ホストおよびゲストの初濃度を [H]o. [G Joとすると，

[HJo=[HJ+[H G] および [G]o=[GJ+[HGJ であるので，

Kd=([HJo-[H GJ)([GJo-[H GJ)/[H GJ・・・ (1)

となる. とこで，実測のケミカルシフトは遊離のゲストのケミカルシフトと包接複合体のケミカルシフトの重量平均であるから，

。obs=([G J/[ G JO) Ô G + ([H G ]/[ G Jo) Ô HG

=([G ]o-[H G J) Ô G/[G]o + ([H GJ/[G Jo) Ô HG

=ÔG一([HG]/[GJo) Ô G + ([H GJ/[GJo) Ô HG またケミカルシフト変化ム6は，

ムÔ=ôobs-ÔG

= Ô G-([H G J/[G Jo) Ô G+([H G J/[ G Jo) Ô HG -Ô

=([HGJ/[GJo) ôHG-([HGJ/[GJO) ÔG

=([HGJ/[GJO)(ÔHG-Ô J

=([HG]/[GJo)Q (': Q= ÔHG-Ô G)

よって，

[HGJ=ムÔ[GJo/Q ・.

(2)

(1)式より，

Kd[HG]=[HG]2ー[HJo[HGJ一[GJo[H G J +[H]o[ G J。

[H G J2<{[HJO[ G J。の場合，

Kd[H G]=[H]o[GJo - [HJo[H GJ 一 [G]o[HGJ Kd=[HJo[GJo/[HGJ - ([H]o+[GJo)・. . (3)式に(2)式を代入して，

Kd=[HJo[G]oQ/ムÔ[G]o - ([H]o+[G]o)

(3)

=[HJoQ/ム6一([HJo+ [G Jo)

Kd/Q + ([HJo+[GJo)/Q

⁼

[HJo/ム6 ・・・・・・ (4) となる.

この (4) 式のBergeron - Channing式は，ゲスト化合物のフロトンケミカルシフト変化から包接複合体の解離定数を算出するのに使用されている14，44) . すなわち[HJo+[GJ。に対して[HJo/ムOをプロットし，得られた直線の切片を傾きで割ることで解離定数が求められる.

この式に従って， DNP-トリフトファンとDNP-アラニンのß-CD-NCMCへの包接に伴うH-3'70ロトンのケミカルシフトの変化ム6からそれぞれのKdを求めた. それぞれのプロットをFig.6-32とFig.6-33に示す. DNP-トリプトファンの場合， ß-CD-NCMC低濃度域における変化が非常に小さいため誤差が大きくプロットがうまく直線に乗っていないが， DNP-アラニンでは非常によい直線関係が得られた. それぞれの傾きと切片より以下の解離定数を得た.

KdCDNP-D-Trp)=2.1x10-4

dm3 mol-1，

KctCDNP-L-Trp)=2.0x10-4

dm3 mol一人

KdCDNP-D-Ala)=3.48x10-4

dm3 mol-1，

KctCDNP-L-Ala)=3.46x10-4

dm3 m o l

1

キラル分離されなかったDNP-アラニンはD体， L体の解離定数がほぼ同じであったことからHPLCでキラル分離されなかった結果と一致した. また，解離定数の値はいずれもDNP-トリプトファンの場合よりも大きく， DNP-アラニンの方が溶出時間が早かった結果とも矛盾しない. ただしDNP-トリプトファンの場合，プロットのバラツキが大きく，得られたD体， L体の錯体の安定度の差を考察してHPLCの結果と比較するほど正確なデータは得られなかった.

6.3 総括

NCMCとアミノ化。-CDの縮合反応によって， 0.82という高い置換度でß-CD残基を有するキトサン誘導体(ß -CD-NCMC) を得た. ß-CD環はキトサンの糖ユニット(1個分)と比較すると立体的に非常にかさ高くキトサンに直接導入することは困難であるが，一旦NCMCに誘導して，カルボキシメチル基の側鎖をのばし，また水溶性をよくすることで高率置換が達成されたものと思われる. これをほぼ100%にするには，完全に脱アセチル化したキトサンや低分子化したものを原料とするなどの工夫が必要であろう.

0.5

。

0.4

0.1 0.3

0.2

ヨミ。{出]

15 5 10

([H1o

⁺

[G1o)

x 103 / m�1 dm・3

Fig. 6-32 Ploú写of

[H1olðô

^vs.

([H1o

⁺

[G1o)

for the H-3' protons of DNP・D-Trp

(0)

and DNP-L-Trp

(・)

complexed with ß-CD-NCMC.

[H10

is the initial concentration of the ß・CD unit.

0.05

0.04

0.03

t心司

<:>

t;

0.02

0.01

1 2 3

([H1o

[G1o)

x 103/ mol dm-3

。。

Plots of

[H1o

ðÔ

vs.

([H10

[G 10)

for the H・3' protons of DNP・D-Ala

(0)

and DNP-L-Ala

(・)

complexed with ß・CD・NCMC.

[H10

is the initial concentration of the ß・CD unit.

Fig.6・33

次に， ß-CD-NCMCを結合したシリカゲル固定相は，通常のß- C D のみを共有結合させた固定相と異なるDNPーアミノ酸キラル分離挙動を示した. 例え

ば，ある特定の大きさの分子(ß-CD空洞への包接が可能な芳香環を分子内に二つ持ち，その間の距離が原子数にして 3個分程度の分子)に対して非常に高いキラル認識能を示した. その分離特性より， NCMC骨格中に規則正しく配置されたß-CD空孔が協同的にゲストを包接することがキラル分離には必要なことを明らかにした. また，極性の高いアミノ酸誘導体はほとんど保持されなかった. このような特徴は，キトサンやß-CD(もしくはそれらの誘導体)には見られないものであり，両者を結び付けることによって初めて生まれる"新たな認識能" であると考えることが出来る. この，キラル分離にはß-CD環縁またはNCMC骨格のヒドロキシル基とゲスト化合物との水素結合も重要な働きをしていることを示した. これらのことから， ß-CD-NCMCとDNP-トリプトファンとの包接相互作用の推定構造図を提案した.

CD包接に伴うDNP-トリフトファン， DNPーアラニンおよびトリプトファンのlHNMRケミカルシフトの変化を考察することによりさらにいくつかの情報を得た. (1)包接の直接的証拠として芳香環部位プロトンシグナルの高磁場シフトが観察された(2)そのシフト挙動はβ-CDそのものへの包接と異なり， DNP-トリフトファンの場合空孔への浅い包接を示唆した. このことは高いキラル認識能の発現に必須な隣接CD環への協同的な同時包接という考えと矛盾せず，取り込みの推定構造図とも一致した(3)また， Bergeron-Channing式に従って包接錯体の解離定数を算出して， DNP-トリプトファンとDNP- アラニン問でのHPLCの保持時間の差を説明した. しかし， DNP-トリプトファンの場合のD体とL体の安定性に関する直接的な比較は明確に出来なかった.

。-CD-NCMCのDNP-アミノ酸に対するキラル認識の詳しい機構は現在のところ不明であるが，それぞれの部位がキラル認識発現のために果たしている

役目をまとめると( 1 )骨格をなすNCMCはグルコサミン単位ごとに反応活性な規則的に配置された部位を提供している， ( 2 )その規則的な位置に高密度に置換されたβ-CDの隣接するCD空孔が協同的に働いてゲストの取り込みを行うことが高いキラル認識能の発現には必要であり， ( 3 )その際水素結合の

関与も重要な役目を果たしている，また(4)親水的な環境をNCMCは提供しており，これはエナンチオマーのCD空孔への取り込みに有利に働いているこ

とが推察される.

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ドキュメント内キトサンおよびその誘導体の分析化学への応用 (ページ 63-71)

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N02

ぷ同\2

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(口，0)

(風・)

Kd=[H][G]/[HG]

Kd=([HJo-[H GJ)([GJo-[H GJ)/[H GJ・・・ (1)

。obs=([G J/[ G JO) Ô G + ([H G ]/[ G Jo) Ô HG

=([G ]o-[H G J) Ô G/[G]o + ([H GJ/[G Jo) Ô HG

=ÔG一([HG]/[GJo) Ô G + ([H GJ/[GJo) Ô HG またケミカルシフト変化ム6は，

= Ô G-([H G J/[G Jo) Ô G+([H G J/[ G Jo) Ô HG -Ô

=([HGJ/[GJo) ôHG-([HGJ/[GJO) ÔG

=([HGJ/[GJO)(ÔHG-Ô J

=([HG]/[GJo)Q (': Q= ÔHG-Ô G)

(2)

(3)

Kd/Q + ([HJo+[GJo)/Q

[HJo/ム6 ・ ・ ・ ・ ・ ・ (4) となる.

dm3 mol-1，

dm3 mol一人

dm3 mol-1，

dm3 m o l

1

。

ヨミ。{出]

([H1o

[G1o)

[H1olðô

([H1o

[G1o)

(0)

(・)

[H10

t;

([H1o

[G1o)

[H1o

ðÔ

([H10

[G 10)

(0)

(・)

[H10

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K. Takahashi

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(The

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[HJo/ム6 ・・・・・・ (4) となる.