Functionalization of polysaccharides by introducing regiospecific side chains into polysaccharides with controlled higher-order structure

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K05225
• Research Institution: Suzuka National College of Technology
• Principal Investigator: 山本 智代 鈴鹿工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (80314045)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 多糖誘導体 / キラル固定相 / 光学分割 / HPLC

Outline of Annual Research Achievements

多糖のセルロースやアミロースは、構成単位であるグルコース環に３つの水酸基を有しており、その全てに同じイソシアナートを反応させて合成したフェニルカルバメート誘導体は、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）用キラル固定相として極めて高い能力を有することが分かっている。しかし、３つの水酸基に位置特異的に異なる置換基を導入した誘導体の能力についてはまだ不明な点が多い。本研究課題は、多糖を出発原料とし、『水酸基を位置特異的に誘導体化した多糖誘導体の合成』と、『導入する置換基の精査による機能発現』に関する研究を目的とするものである。
５年間の研究期間を通じて、多糖にはアミロースを用い、合成の１段階目としてグルコース環の２位の水酸基を位置特異的にエステル化し、次いで３、６位をフェニルカルバメート化した様々な誘導体を合成し、これをHPLC用のキラル固定相に用いてその光学分割能評価を行った。
２位のエステル化については、そのかさ高さが光学分割能に与える影響を検討するために、メチル、エチル、プロピル、tert-ブチル、フェニルと置換基を変化させたり、２位のエステルに塩素、二重結合などを導入したりした。その結果、２位エステルがかさ高くなるほど光学分割能は高くなる傾向がみられ、最終年度の令和４年度に合成したフェニル基を導入した誘導体が最も高い能力を示した。また３、６位の誘導体化についても検討を行った結果、4-クロロフェニルカルバメートへの変換が最も効果的であることが分かった。
エステル交換によるアミロースのグルコース環２位のエステル化は、他の水酸基を保護するなどの手間を必要とせず位置特異的に行うことができる。また３、６位とは異なる置換基を導入できることから得られる誘導体のバリエーションが広がり、今後、さらにその組み合わせを検討することで、より高い能力を有する誘導体の合成が可能になると期待される。