博 士 （ 工 学 ） 楠 野 篤 志
学位 論 文題 名
Novel Synthesis and Application of
（ 1 → 6 ）ーぱ ‑D‑Hexopyranan as Chiral Polymeric Materials （ （ 1 → 6 ） ・ ぱ ‑D‑ ヘ キ ソ ピ ラ ナ ン の 新 規 合 成 法 と 光学 活 性高 分子 材 料へ の応 用 ）
学 位 論 文 内 容 の 要 旨
天 然 に 広 く 存 在 し 、 古 く か ら 様 々 な 材 料と し て 利用 さ れ て いる 多 糖 類は 生 分 解性 や 生 体 適 合 性 な ど を 有 し 、 こ れ ら の 特 性 を 利 用し た 機 能性 材 料 へ の応 用 が 期待 さ れ てい る 。 ま た 、 光 学 活 性 ポ リ マ ー で あ る 多 糖 は 不斉 物 質 に対 す る 分 子認 識 能 を有 し 、 光学 分 離 材 と し て も 実 用 化 さ れ て い る 。 そ こ で 、天 然 多 糖の 化 学 修 飾は 多 糖 の高 機 能 化の 観 点 か ら 、 多 糖 の 化 学 合 成 は 自 然 界 に 存 在 しな い 多 糖が 得 ら れ るこ と か ら、 そ れ ぞれ 興 味 が 持 た れ て い る 。 特 に 、 化 学 合 成 法 は 分子 量 、 分子 量 分 散 度、 お よ び立 体 規 則性 な ど の 構 造 制 御 や 末 端 官 能 基 化 な ど 、 多 糖 の精 密 合 成が 可 能 で ある 。 し かし 、 こ れま で に 確 立 さ れ て い る 無 水 糖 の 開 環 重 合 に よ る多 糖 合 成は 水 酸 基 の保 護 ・ 脱保 護 の 特殊 性 や 高 真 空 重 合 法 の 必 要 性 な ど か ら 、 精 密 な分 子 設 計や 構 造 制 御、 さ ら に、 実 用 的な 規 模で の 多 糖合 成 が 困難 で あ った 。
本 論 文 は、 簡 便 な多 糖 合 成と し て アリ ル 基 を 水酸 基 の 保護 基 と した1、6‐無水 糖のカ チ オ ン 開 環 重 合 の 確 立 、 本 合 成 法 の 精 密 化 によ る 分 子量 お よ び 分子 量 分 散度 の 制 御さ れ た 多 糖 や 鎖 末 端 に 重 合 性 基 を 有 す る 多 糖 の合 成 、 さら に 、 合 成し た 多 糖の 光 学 分割 材 料へ の 応 用を 目 的 とし た 。
本 論 文 は5章か ら 構 成さ れ て いる 。
第1章 は 序 論 で あ り 、 本 研 究 の背 景 お よ び目 的 に つい て 述 べた 。
第2章 で は、 重 合 後に 脱 離 が可 能 な 置換 基 で ある ア リ ル 基を 有 す る1．6―無 水 糖 であ る1，6‐アンヒドロー2，3，4‐トリ‑O‑アリル‑p‑Dーグルコピラノースを合成し、その開環重合 を 一 般 的 な カ チ オ ン 開 始 剤 で あ る 三 フ ッ化 ホ ウ 素エ ー テ ル 錯体 を 用 いて 行 っ た。 ア リ ル 基 を有 す る1，6‐ 無水 糖 の 重合 性 を 明 らか に す るた め 、 メチ ル 基 およびエ チル基 をそ れ ぞ れ 導 入 し た 無 水 糖 と の 比 較 を 行 っ た結 果 、 置換 基 の 立 体障 害 に より 無 水 糖の 重 合 性 は メ チ ル ＞ エ チ ル ＞ ア リ ル の 順 に 減 少す る こ とが わ か っ た。 さ ら に、 ア リ ル基 を 有 す る グル コ ー ス、マ ンノー ス、およ びガラ クトース の1，6‐ 無水化合 物はグル コース ニ冫 マ ン ノ ー ス ＞ ＞ ガ ラ ク 卜 ー ス の 順 に 重 合性 が 減 少し 、 こ の 様な 重 合 性は 無 水 糖の ひ ず
み に よ る 開 環 反 応 の し や す さ と2ー 位 の か さ 高 さ に 起 因 す る こ と を 明 らか に し た。 得 ら れ た多 糖 の 主鎖 は （1→6） −叫 結 合 に より 糖 ユ ニッ ト が 連結 さ れ た立体 規則性 多糖、
（1→6）‐2，3，4‐トリ‐〇‐アリル‑a‑D‑グルコピラナンであることがNMR解析により明らか とな った。次 に、(16)‑2，3，4―トリ‑O‑アリル‑OC‑D‑グルコピラナンの2‐、3―およぴ4‐ 位 の 脱ア リ ル 化反 応はPd/Cに より完全 に進行 し、立体 規則性 の（1→6） ‐Q‐D‐ グルコピ ラナンが得られた。また、同様の合成法により、1，6‐アンヒドロ‐2，3，4‐トリ‑O‑アリル
‑p‑D‑マ ン ノ ピ ラ ノ ー ス か ら 立 体 規 則 性 の(16)‑OC‑D‑マ ン ノ ピラ ナ ン も合 成 す るこ と が で きた 。 こ の様 に 、 アリ ル 基 を保 護 基 と して 用 い た1，6‐無 水 糖 による 開環重 合は、
脱 保 護 が 容 易 で 高 真 空 重 合 を 必 要 と し な い 多 糖 の 合 成 法 と し て 有 用 で あ る こ と を 明 らかにした。
第3章で は、第2章で 確立した合成法における、1，6‐アンヒドロ‐2，3，4−トリ‑ O‑アリ ル‑p‑D‑グ ル コ ピ ラ ノ ー ス の 開 環 重 合 反 応 の 精 密 制 御 と 生 成 多 糖 の 末 端 修飾 に つ いて 検 討 し た 。THFな ど 、 環 状 モ ノ マ ー の り ビ ン グ 重 合 開 始 剤 で あ る トリ フ ル オロ メ タ ン ス ル ホ ン酸 エ ス テル 類 を1，6‐ 無水 糖 の 開 環重 合 に 適用 し た 。そ の 結果、ト リメチ ルシ リ ル ト リ フ ル オ ロ メ タ ン ス ル ホ ン 酸 エ ステ ル や ォ‐ ブ チ ル ジメ チ ル シリ ル ト リフ ル オ ロ メ タ ン ス ル ホ ン 酸 エ ス テ ル は 三 フ ッ 化ホ ウ 素 エテ ラ ー 卜 と同 様 に 重合 能 を 示し 、 ま た 、 ト リメ チ ル シリ ル ト リフ ル オ ロメ タ ン ス ルホ ン 酸 エス テ ル を用 いた1，6‐無水 糖の 塊 状 重 合 は 、 分 子 量 が モ ノ マ ー の 転 化 率と 共 に 直線 的 に 増 加し 、 ま た、 分 子 量分 散 度 も 狭 く 、 リ ビ ン グ 性 を 示 し た 。 さ ら に 、重 合 性 官能 基 を 有 する 卜 リ フル オ ロ メタ ン ス ル ホ ン 酸 エ ス テ ル 系 開 始 剤 を 使 用 す る こと に よ り、 末 端 修 飾型 多 糖 、す な わ ち多 糖 マ ク ロ モ ノ マ ー が 合 成 で き た 。 得 ら れ た 多糖 マ ク ロモ ノ マ ー は適 当 な 開始 剤 を 用い 、 汎 用 の コ モ ノ マ ー で あ る ス チ レ ン と の 共 重合 に よ り、 多 糖 が グラ フ ト 化さ れ た ポリ ス チ レン‑graf t‑(l+6)‑2，3，4―ト，：リ‑O‑アリル‑OC‑D‑グルコピラナンを与えた。この様に、マ ク ロ モ ノ マ ー に よ る 方 法 が 新 規 な 糖 鎖 複 合 材 料 の 有 カ な 合 成 手 段 で あ る こ と を 示 し た。
第4章 で は 、 第2章 で 合 成 し た(1+6)‑OC‑D‑グ ル コピ ラ ナ ンお よ び(1+6)‑OC‑D‑マ ンノ ピ ラ ナ ン を 不 斉 認 識 材 料 で あ る キ ラ ル 固 定 相(CSP)へ の 応 用 を 行 っ た 。 こ れ ら2種 類 の 多糖 と3，5‐ ジ メチ ル フ ェニ ル イ ソシ ア ネ ー トお よ び3，5一 ジク ロロ フェニ ルイソシ アネー トの反応 により 、2‐ 、3− および4―位 に3，5‐ ジメチル フェニ ルカルバメートおよ ぴ3．5‐ ジク ロ ロ フェ ニ ル カル バ メ ート 化 さ れた 多 糖 誘導 体 を 合 成し た 。 合成 し た4種 類 の 多 糖 誘 導 体 を 多 孔 性 シ リ カ ゲ ル に 吸 着 さ せ たCSPを 調 製 し 、 液 体 ク ロマ ト グ ラフ イ ー に よ る ラ セ ミ 化 合 物 の 光 学 分 割 実 験 を 行 い 、 こ れ ら のCSPの 性 能 を 評価 し た 。そ れ ら のCSPは ベ ン ゾ イ ン 、 ト レ ガ ー 塩 基 に 対 し 大 き な 分 割 能 を 示 し 、 置 換基 お よ ぴ多 糖構造 の違いに より不 斉認識能 が異な ることを 明らかにした。また、（1→6）‐a‐D‐マン ノ ピ ラ ナ ン の ジ ク ロ ロ フ ェ ニ ル カ ル バ メ ー ト 誘 導 体 は 本 研 究 に お い て 最 も 高 い 分 子 認 識 能 を 示 し 、 さ ら に 、 ラ セ ミ 体 の ベン ゾ イ ンと 相 互 作用 し 、 各 エナ ン チ オマ ー に 由 来 す る ピ ー ク の 分 裂 がNMRス ペ ク ト ル に よ り 観 測 さ れ た 。 こ の こ と は 、 多 糖 カ ル バ メ ー ト 誘 導 体 が 溶 液 中 で も 不 斉 認 識 が 可 能 で あ り 、CSPと 共 に キ ラ ル シ フト 試 薬 とし て有用 であるこ とを示 唆してい る。
790 ‑
第
5章では、以上のアリル基を有する1 ，6 ー無水糖の開環重合、生成多糖の脱アリル
化、および開環重合の精密化による多糖マクロモノマーの合成、さらに、合成多糖の
光学分割用高分子材料への適用についてまとめた。
学 位 論 文 審 査 の 要 旨
主 査 教 授 覚 知 豊 次
副査 教授 山崎 厳 副査 教授 市川恒樹 副査 教授 宮浦憲夫
学 位論 文 題名
Novel Synthesis and Application of
（ 1 →6 ）‐ぱ ‑D‑Hexopyranan as Chiral Polymeric Materials
（（ 1 →6 ）・ロ‑D ．ヘキソピラナンの新規合成法と 光学活性高分子材料への応用）
天 然多 糖 の化 学修 飾 は多 糖の 高機能化の 観点から、多糖の化 学合 成は 自 然界 に存 在 しな い多 糖 が得られ ることから、それそ れ興味が 持た れ てい る。 特 に、 化学 合 成法は分 子量、分子量分散度 、およぴ 立体 規 則性 など の 構造 制御 や 末端官能 基化など、多糖の精 密合成が 可能 で ある 。し か し、 これ ま でに確立 されている無水糖の 開環重合 による多糖合成 は水酸基の保護・脱保護の特殊性や高真空重合法の必 要性などから、 精密な分子設計や構造制御、さらに、、実用的な規模 での合成が困難であった。
本論文は、アリル基を水酸基の保護基とした1 ， 6 ‐無水糖のカチオ ン開 環 重合 の精 密 化に よる 分 子量およ び分子量分散度の制 御された 多糖 や 鎖末 端に 重 合性 基を 有 する多糖 の合成、さらに、合 成した多 糖の 光 学分 割材 料 への 応用 を 目的とし て行った研究の結果 をまとめ た も の で あ る 。 そ の 主 要 な 結 果 は 、 次 の 点 に 要 約 さ れ る 。
1 ）アリル基を有する1 ，6 ‐アンヒド口‐2 ，3 ，4 ―トリ−〇‐アリル‐p − D‑ ヘキ
ソ ピ ラ ノ ー ス を 合 成 し 、 そ の 開 環 重 合 を 一 般 的 な カ チ オ ン 開 始 剤 で
あ る 三 フ ッ 化 ホ ウ 素 工 ー テ ル 錯 体 を 用 い て 行 っ た 。 ア リ ル 基 を 有 す
る 1 ， 6 − 無 水 糖 の 重 合 性 は グ ル コ ー ス ＞ マ ン ノ ー ス 〉 ＞ ガ ラ ク ト ー ス
の 順 に 減 少 し 、 こ の 様 な 重 合 性 は 無 水 糖 の ひ ず み に よ る 開 環 反 応 の
し や す さ と 2 ． 位 の か さ 高 さ に 起 因 す る こ と を 明 ら か に し た 。 得 ら れ
た 多 糖 の 主 鎖 は （ 1 → 6 ） ‑a ‑ 結 合 に よ り 糖 ユ ニ ッ ト が 連 結 さ れ た 立 体 規
則性多糖、（1 →6 ） ‑2 ， 3 ， 4 ・トリ−〇‐アリル‑a − D‑ グルコピラナンおよびマ
ン ノ ピ ラ ナ ン で あ る こ と が NMR 解 析 に よ り 明 ら か と な っ た 。 次 に 、
（1 ―チ6 ）‑2 ，3 ，4 ‐トリ‐〇‐アリル‐ロ−D ―グルコピラナンおよびマンノピラナ ン の 2 ― 、 3 − お よ び 4 ‐ 位 の 脱 ア リ ル 化 反 応 は Pd/C に よ り 完 全 に 進 行 し 、 立 体 規 則 性 の （ 1+6 ） ‐ ロ ‑D‑ グ ル コ ピ ラ ナ ン お よ び （ 1 → 6 ） ‑a‑D‑ マ ン ノ ピ ラ ナ ン が 得 ら れ た 。 以 上 、 ア リ ル 基 を 保 護 基 と し た 1 ， 6 ‐ 無 水 糖 に よ る 開 環 重 合 は 、 脱 保 護 が 容 易 で 高 真 空 重 合 を 必 要 と し な い 多 糖 の 合成法として有用であることを示した。
2 ）1 ，6 ―アンヒドロ‐2 ，3 ， 4 ‐トリ‐〇‐アリル．p ‐ D ーグルコピラノースの開 環 重 合 反 応 の 精 密 制 御 と 生 成 多 糖 の 末 端 修 飾 に つ い て 、 環 状 モ ノ マ ー の り ピ ン グ 重 合 開 始 剤 で あ る ト リ フ ル オ 口 メ タ ン ス ル ホ ン 酸 エ ス テ ル 類 を 用 い て 行 っ た 。 ト リ メ チ ル シ リ ル お よ び t‑ ブ チ ル ジ メ チ ル シ リ ル ト リ フ ル オ 口 メ タ ン ス ル ホ ン 酸 エ ス テ ル は 三 フ ツ 化 ホ ウ 素 エ テ ラ ー ト と 同 様 な 重 合 能 を 示 し た 。 ま た 、 ト リ メ チ ル シ リ ル ト リ フ ル オ 口 メ タ ン ス ル ホ ン 酸 エ ス テ ル を 用 い た 塊 状 重 合 は 、 分 子 量 が モ ノ マ ー の 転 化 率 と 共 に 直 線 的 に 増 加 し 、 ま た 、 分 子 量 分 散 度 も 狭 く 、 リ ビ ン グ 性 を 示 し た 。 さ ら に 、 重 合 性 官 能 基 を 有 す る ト リ フ ル オ 口 メ タ ン ス ル ホ ン ｀ 酸 エ ス テ ル を 用 い る と 、 多 糖 マ ク ロ モ ノ マ ー が 合 成 で き た 。 多 糖 マ ク 口 モ ノ マ ー は ス チ レ ン と の 共 重 合 に よ り 、 多 糖 が グラフト化されたポリスチレン‑graff ‐（1 →6 ）−2 ，3 ， 4 ‐トリ‐〇‐アリル‑a‑
D‑ グ ル コ ピ ラ ナ ン を 与 え た 。 以 上 、 マ ク ロ モ ノ マ ー に よ る 方 法 が 新 規な糖鎖複合材料の有カな合成手段であることを示した。
3 ）キラル固定相（CSP ）への応用を目的とし、（1 →6 ）‑a ‑D ーグルコピラ ナンおよび（1 →6 ）‑a ーD‑ マンノピラナンと 3 ，5 ‐ジメチルフェニルイソ シアネートおよび3 、5 ―ジク口口フェニルイソシアネートの反応から2 ‐ヽ 3 ‐および4 −位に 3 。5 一ジメチルフェニルカルバメートおよび3 ，5 ‐ジク 口 口フ ェ ニ ル カ ルバ メ ー ト 化 され た 多 糖 誘 導体を 合成し た。 多糖誘 導 体 を 多 孔 性 シ リ カ ゲ ル に 吸 着 さ せ た 4 種 類 の CSP を 調 製し 、 液 体 ク 口マ ト グ ラ フ イー に よ る ラ セミ 化 合 物 の 光学分 割実験 を行 い、こ れ ら の CSP の 性 能を 評 価 し た 結果 、 ベ ン ゾ イン 、 ト レ ガ ー塩 基 に 対 し 大き な 分 割 能 を示 し 、 置 換 基お よ び 多 糖 構造の 違いに より 不斉認 識能が異なることを明らかにした。また、（ 1 → 6 ） ‑a‑D‑ マンノピラナ ン のジ ク 口 口 フ ェニ ル カ ル バ メー ト 誘 導 体 はラセ ミ体の べン ゾイン と 相 互 作 用 し 、各 エ ナ ン チ オマ ー に 由 来 す るピ ー ク の 分 裂が NMR ス ペ クト ル に よ り 観測 さ れ た 。 この こ と は 、 多糖カ ルバメ ート 誘導体 が 溶 液 中 で も 不斉 認 識 が 可 能で あ り 、 CSP と共 に キ ラ ル シフ ト 試 薬 として有用であることを示した。
こ れを要するに、著者は 環重 合、およびその精密化 に、 合成多糖を光学分割用 子合 成に関して有益な知見 るこ と大なるものがある。
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