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赤松サルフアイト・パルプのヘミセルロース のメチル化について
森田栄太郎
∧へgthylation of a Hemi ellulo5e oF Red−Pine SulFiEe Pulp
Eitaro MORITA．
Ahemicellulose（glucose 22％， manno……e 54％， xylose 24％）was isolated from red−pine sulfite pulp by extracting with 20％KOH containing 4％H3BO3 and treati㎎with Fehling s solu口on．
，The hemicelloulse was methylated and hydrolyzed and the constituent sugars were studied by pap竺r−chromatography． A large quantity of 2、3，6−tri−methyl−ma㎜ose， glucoEe and a small quanity of di−methyLhexose≡md mono−metllyLxylo……e、were found in the hydrolyzate． Content of non寸educing end−group was 5％by the method of partition chromatography using cellulose powder and 3％by viscosity method using Km−value of methy cellulose．
筆者は先に赤松サルファーイト・パルプの希薄ア 結合したグルコースとマンノースよりなる重輔，
ルカリ溶液抽出により，マンノースとグルコース 同様の1，4一結合のマンノースの垂糖及び三糖な との比がほぼ1．6の組成をもつグルコ・マンナン どが検出されている。また木材の溶解パルプから がえられ，1｝またさらに濃厚アルカリ溶液による はアセトリシスによって，octacetyl−cellobioseと 抽出により，この比が大きいものがえられたこと ともにoctacetyL4一β一D−91ucosyLα一D−mannose を報告したが，2）今回はこれらのグルコ・マンナ が単離されている。5）従ってこれらの文献からは ンの化学構造をうかがうために，これらのメチル 針葉樹材のグルコ・マンナン中のグルコース及び 化を行った結果について報告する。 マンノースは主として1，4一グルコシッド結合で Eastem white pineのホロセルロースよりのグ っながり，また分枝鎖をもつことが推定される。
ルコ・マンナンの加水分解産物には，4−0一β一D一 これに似た構造をもつ多糖としてはニユージ．ラン mannosyLrmanno5e，4−0一β一D−mannosyLD一 ド・アマやハルニレのヘミセルロースのキシラン glucose，4−O一β一D−glu亡osyl−D、−glucose，0一β一D− ・ポリウロナイドでは，1．4一グルコシッド結合し mannosyl−（1→4）ローβ一D−mannosyl−（1→4）−D一 たキシロースからなる鎖状構造の末端にグルクロ Inannose，4−0一β一D−glucosyl−D−mannose， O一 ン酸が結合し，ウロン酸部分が分枝となった化合 91ucosy1−O−ma㎜osyl−D−ma㎜偲などが見出さ 物とされており，o，またエスパルトのホロセルロ
れ，またそのメチル化物の加水分解によっては， 一スからえられた純キシランも，1，4一グルコシッ 2，3，6−tri−O−methyLD−mannose，2，3，6一 ド結合の直鎖状構造のキシロース鎖のうちの一つ tri−0−methyl−D−91ucose，2，3，4，6−tetra−0一 のキシロースにC3の位置に分枝した側鎖がある methyl−D−mannose及び2，6−，3，6−，2．4−di−0一 との報｛↓｝がある。7）
methy1−D−91ucoseがえらオ⊥ることが報｛1｝されて 筆者は赤松パルプを4％H3BO3を含む20％
いる3）またspruceのサルファイト・パルプの酸 KOHを用いて抽出し，フェーリング溶液で処 化銅アンモニア溶液不溶部分に含まれるグルコ・ 理して，キシランを含むグルコ・マンナンを抽出
マンナンには引若干の側鎖があり，その加水分解 し，このヘミセルロースをメチル化したのち加水 によってマンノース，グルコース，キシロースおよ 分解し，加水分解産物についてペーパー・クロマ ぴ徹五上のガラクトースのほかに1，4一グルコシッド トグラフフィーを行って，その大部分が2，3，
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6−tTi−methyl−91ucose，2，3，6−tri−methylmannose この試料を72％H2SO 4を使用する方法で加水 皮び2，3−di−methy1−xyloseで苫｝ることを認め 分解すると，ヘーバー・クロマトグラフf一で，
た．，し「こがって，このグルコ・マンナンはグルコ マンノース，グルコース，キシロース及びウロン ースとマンノースとが1，4一結合を繰り返した多 酸が存在することが証朋された。
糖であり・囁t・mwhit・pine3 のグルコ マン ヘミセル。＿スのメチル化
㌶㍑竺鷲遷蕊1晋嘉：一旦アセチル化してからメチル化を行う働
2，3司i．m，thy1ポyl嘱とさきの2個のトリメチ 方蛙採肌て・まず前記ヘミセ加一スのアセ ル．ヘキソ＿スとを完全に分離することが困難で チル化合物をつくった。試料6・59をエタノール あったので，これらの単糖類を定量することは出 で洗維したのち・ピリジン250cc・無水酢酸200㏄
来なかっナ、．またこの加紛臓物中｛・は鵬か を加えて・室温で時端絆しながら2日間放置し にジメチル．ヘキソー級びモノメチ，、．キシ。 てアセチル化を行い・不轍を゜肌・°瀦水
一スと擬されるス絢トをペーパ＿ク・マト 熾入してアセチル化鵬沈齢せ・剛雌
グ弘上で認めた．このメチル化ヘミ引・・一ス し・クロホルムに解し・石油工一テルを加え の〔，〕は0．32℃セル。一スに似ナニ化学撒をも て再酬させ69の1絶の粉末をえた・この粉末 つ多糖よりなるものとすれば，そのピラノーゼ環 のアセチノ嘩含量は43・1％で・トリアセチ いへ の平均鵬数は約32となる．しかし，・紙パウダ キソザンの計難44・8％・ジ竺チル゜ベントザ
㊥カラムを使肌て，非翫性末端主聾を分別定 ンの計難39錫の中1獅値赫しナこ・
このアセチル化合物を72％H2SO 4を使用する 量し，分技のない鎖状構造のものとしてその平均
娼員数諭出すると2・となるから，このヘミセル 方灘よって加竺肌前報Dに記述したべ一
。一スは分枝のある酬であること酬らカ、であ パーク・叶クラフ・一を利用する方法で蹴 る．また，モノメチル．キシ・一スの齪まジメチ 単齢鍵と越を行っナ・結果1ま次の通りであ ル．ヘキソース峰よ曙しく少量であるカ、ら， る・グルコース22％・マンノース54％・キシ゜一 分枝は大部分グルコ・マンナンにあるものと推定 ス24％・グルコース1．マンノース：キシ‥ス＝
1：2．511．1（但しクルコース＋マンノース＋キ される。 一 シロース＝100とし．ウロン酸は除いて計算）
実 験 の 蔀 このアセチル化合物59をアセトン100CCに溶 解し，撹枠しながらこれに8う㏄のジメチル硫酸
酬ヘミセル・一スの単離 と240㏄の30％N。OHとを約1／10容つつ交互に滴
前報2，に赤松パルプよりヘミセルロースを抽出 下し，時々アセトンを補給して2時間43°〜60°C するのに，4％H3BOaを含む2〕％KOHを用い， で反応させた。反応終了後アセトンを留出し・
フエ＿リング溶液を加えてこれを沈殿させる方法 500ccの水を加えて煮沸してジメチル硫酸を分解 をとると，比較的マンノノースが多く、キシロース したのち，クロロホルムで抽出し，クロロホルム の含量の少ないものが分離されたので，この実験 層を別って水洗し，クロロホルムを蒸留し去って にはこの方法によったヘミセルロースを用いる己 4．39のメチル化物をえた。そのメトオキシ基含 とにした。赤松パルプ2359を窒素ガス気流中で 量は42．3％で，トリチメル・ヘキソザンの計算値 4％H3BO 5を含む20％KOH 21に3時問室温で 45．6％，ジメチル・ペントザンの計算値38・8％の 浸漬し，圧搾ロ過し，ロ液1300㏄にフエーリング 中間の値を示しナこ。
酷㈱㏄を加えて，沈殿を遠心分離し，常法に このメチ・・化物3・59をアセトン10㏄・｛曙解 より塩酸を含むエタノール溶液で脱鋼し，エタノ し，ジメチル硫酸80㏄と30％NaOH 240ccを使 ＿ルで脱酸，きらに温水500ccで洗糠して，水溶 用して，前述と同様にしてメチル化を繰り返し・
｛生物を除き，再び10％NaOHに溶解して上記の操 反応液をクロロホルムで抽出し・クロロホルムを 作を剃返して最後に日色の沈殿物99をえた。 蒸留し去り，2・49のシラ・プをえた・そのメト
67 オキシ基含lll［は41・4％で・F∫度のメチル化によっ 点は136°Cで，プタノールーエタノールー水一ア てその値の上昇はほとんど認められなかった・な ンモニア（40：10：49：1）｛ を展開溶剤とし，アニ お残存するおそれのある低メチル化物を除くた リン・フタル酸塩を発色剤とした場合のRf値は め，このシラップを50ccのクロロホルムに溶解 0．90であった。
し・石油工一テル30ccを滴下して生ずる少丑の 上記の溶剤を使用してメチル化ヘミセルロース 沈殿を除いたのち・400ccの石汕工一テルを添加 の加水分解産物のペーパー・クロマトグラフィ＿
して沈殿を析出させ・さらにこの沈殿物を50cc を行った結果は，アニリン・フタル酸塩を発色剤 のベンゼンに溶解し，少量の石油工一テルを滴下 として，RgO．95，0．89，0．76，0．60及び0．49 し，遠心分離を行ったのち．上澄に石油工一テル の5個のスポットがえられた。RgO．95のスポッ
200ccを添加して生ずる沈澱物をロ別，この精製 トはテトラメチル・マンノースまたはトリメチル を繰り返して白色粉末のメチル化物をえた。その ・キシロースに相当した位置で，両者が重ってい メトオキシ基含量は43・7％で，アセチル化合物に るものと考えられ，RgO．80のスポットは2，3，6一 換算するとアセチル含封は43・4％となり，もとの triヰnethyl−glucoseまたは2，3，6−th−methyl一 アセチル化物のアセチル含量にほぼ一致する。 manno賠あるいは3，4，6−tri−methyl−mannose このメチル化合物を氷酢酸100cc中に1．1769， に該当する。しかし，この場合2，3，6−tri−methyl−
0・8299，0・7489の濃度の溶液として粘度の測定 hexoseとみなすのが妥当であろう。Rg O．76の を行うと，η叩／CとCとの関係は直線となり， スポットは2，3−di−methyl−xyloseと打壱定され 図上でC→0に外挿して〔泊を求めると，〔η〕＝ る。なおこのRgO．80と0．76の2ケのスポットは 0．32となる。粘度法でメチルセルロースのKm値 連続した1ケのスポットとなり易いが，後者のス
1×10−28｝を使用して，平均重合度を算出する ポットは赤色で，且加熱にさいして早く発色する と32となる。 から，前者とは容易に区別することができる。
メチル化ヘミセル。一スの加水分解 Rg°・6°のスポ・トは幽・°・49のもの蹄色 で，それぞれジメチル・ヘキソース及びモノメチ 上記のメチル化ヘミセルロースの構成単糖決定 ル・キシロ・一スと推定されるが，これ等の同定は のため その200Tn9に4％メタノールー塩酸 不十分であった。しかし，そのRg値よりジメチ 20cc加え，沸騰浴上で14時間還流冷却器の下に ル・ヘキソース及びモノメチル・キシロースであ 加熱し・冷却後AgCO 3で中和し， AgC1をロ過 ることは確実である。このメチル化ヘミセルロー
したのち，濾液は減圧濃縮してシラップとした。 スの構成単糖は大部分力外リメチル・ヘキソース 生成するメチル・グルコシッドを加水分解するた 及びジメチル・ペントースとよりなり，他はいず めに・4％H2SO420ccを加えて，沸騰浴上で3 れも少量で，特にRg O．49のものの発色は長時間 時間還流し，BaCO3で中和し， BaSO4をロ過 後には脱色するから，その含量は極めて少量であ
し，Amberlite IR−120及びAmberlite IR−4B ると推定される。
のカラムを通し，メチル化ウロン酸及び塩類を除 つぎに，HOugh等11〕の方法に従ってメチル化 去し，減圧濃縮してシラップとした。減圧デシヶ 単糖のカラムによる分別を試みた。すなわち，東 一タ中で乾燥したこのシラップの収量は190mg 洋ロ紙のセルロース・パウダーAを水飽和のブタ である。 ノールとねって直径2crnのカラムに30㎝の高さ この加水分解産物のメチル化ln糖をペーパー・ につめ，リグロ・fン（bp．80°〜100°C）一プタノ
クロマトグラフィーによって追究するためHirst 一ル（6：4）の展開溶剤でょく洗樵したのち，メ 等9ハの方法に従iって2，3，4，6−tetramethyL チル化糖シラップ113．7mgを少量のメタノール
glUCoseを標準として， Rf値の代りにRg緬を に溶解してカラムに注ぎ，20分閥に5ccの速度で 用いることとしに。標準としたテトラメチル・グ 展開し，流出液を10㏄ずつ分割採集し，流出液を ルコースはグルコースをジメチル硫酸とNaOHで 減圧濃縮して，前配のプタノールーエタノールー メチル化してつくったが．そのアニリド川の融 水一アンモニア溶剤とするペーパー一クロマトグ
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ラフィーを行って，アニリン・フタル酸塩に陽性 枝した構造のものよりなると考えられ，このこと のものの割合を求めた。上記のRgO．80のスポッ はメチル化ヘミセルロースの加水分解産物中に，
トが出始めるまでのアニリン・フタル酸塩陽性の ジメチル・ヘキソース及びモノメチル・ペントー 割分のRg値はすべて0．95で，2，3，4，6−tetra一 スが存在する可f実とも一一致する。しかして加水分 methyl−ma皿nose及び2，3、4−tri−methyl−xylose 解産物中に含有されるモノメチル・ペントースの
のRg値に一致し，テトラメチル・グルコースは ］1｛はジメチル・ヘキソースに比較して揃少である 殆んど認められなかった。したがって赤松パルプ から，分技は主としてマンナンにあるものと推定 のヘミセルロース申のグルコ・マンナンの末端グ される。カラムによる分割のさいにはウロン酸は ルコシル基はマンノースであるといえる。 除外して算出したが，この抵は僅少であるから，
RgO、95のスポットを与える割分を合して減圧下 大きな誤差はないものと思われる。
で濃縮乾澗し，減FE下で80°Cで乾燥したが・収 要 約
量は5・3mgであっナ・・このク゜マトグラフ・で 赤松サ、レファ朴．パルプを4％H、BO，給む RgO・80のス為トが出始めるとメタノールでカ 20％KOHで抽出し，フェ＿1］ング瀦を加えて，
ラムを洗藤して・メチル化糖をすべて溶出させ・ キシラン（24％）を含むグルコ．マンナンを分離 溶出液を減圧下で隈縮乾澗し・乾燥して・105・1 し，このヘミセルロースをメチル化し，加水分解
mgのメチル化糖をえたが，メチル化糖回収率は して，その構成単糖をペーパー・クロマトグラフ 97．1％回収糖より計算した非還元性末端基含量は イーで追究した結果，加水分解産物として大量の 4．8％となる。 2ほ，6−tri−methyl一のmannoseとglucose及び 2，3山一methyLxyloseと，他に少量の2，3，4，6一
考 察 t。仕a．m，血yl一脚⊇di．m。thyLh，x。，e及び
前述のように，このメチル化ヘミセルロースの mono−methyl−xyloseカ±含有されていた。セルロ
〔η〕は0．32で，セルロースのKm値を使用して粘 一ス・パウダーのカラムを用いて加水分解産物中 度法で平均重合度で算出すると32となる。キシラ の非還元性末端基よりの甲糖を分離定量すると・
ンやマンナンのKm値はシュワィツェル試薬を溶 モの含鉱は約5％となり・粘度法でメチル セル 剤としナ、場合はセ加一スと飾iとされているか ゜一スのkm轍月］して・非還元蛛端蛤呈を ら，1・・メチル化物についてもセ・レースと1司璽総認霊㌶無；1蹴三獺；，深蹴』
鎖状構造の場合はメチルセルロースと同じKm値 意を表する。
を示すものと翫られる・また融のセ加一ス 文 献
及びその誘導体の〔η〕とモの平均重合度の関係に
ついて一般に承認されている値1ま・ピスース・ @；i・2∴．麗、誤：鷲，11，c 』．Ch、m．，35，
レーヨンで〔η〕＝2〜3ではその平均重合度400〜 1957（1960）
600で，ヒドロセルロースで〔η〕＝0．10〜0．30で 4）E．Merler，E． wi5e，TapPi，41，80（19i追）
は20〜60，アセテートレーヨン〔η〕＝1．5・−2．0で 5）越島，館，Bu11・Agr・s㏄・Japa皿・22・11（1958）
は300−｝400，また硝酸セルロース〔η〕＝0．65〜13 6）左右田・江上・多糖類化学・P・272（昭30）
では65−・3・・鰯・…したカ1ってこのメチル化 ㍑ll㌫イヒ学一．181（1948）
ヘミセルロースがセルロースと同様な化学構造の 9）E．LHirst， L Hough， J，K．NJones， J．Chem．
多糖よりなっているとすれば，その平均重合度は s㏄．，1949，928
上記の32か或いはそれ以上とみなされ．その非糖 10）荒木・化学実験学・第2部・第11巻・P227（昭17）
還元性末端基含量は3％或いはそれ以下となる。 11）LHoug1・」・K・N・Jones・W・H・Wad血an・
セル・一ス・・ウダーのカラムを用いてこの末蹴 12）：漂蕊盟9㌶1、，、i。＿yd，a，。
よりのメチル化糖を分離して実測すると5％とな Chemistry， vo17．P．300，P．310（1952）
り，粘度法による場合より大となる。したがって 13）0、A．Battista， F。undamentals of Hi8h 赤松へ1セルロースを構成している多糖は多少分 Poly匝ers， p．79（1958）
