セルロースからの高性能ホスト分子の開発と分子認識能の解明

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K19116
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 木田 敏之 大阪大学, 工学研究科, 教授 (20234297)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: セルロース / 環状オリゴ糖 / アリル化 / 環化反応 / 分子認識

研究実績の概要

本年度はセルロースからの未修飾環状セロオリゴ糖の合成を目的として検討を行った。セルロース水酸基の保護基として、保護と脱保護が容易で、酸や塩基に対して比較的安定であり、かつ分子サイズの小さいアリル基を選択した。アリル化環状セロオリゴ糖の合成は、セルロースの水酸基をすべてアリル化して水酸基間の強固な水素結合を消失させセルロース分子鎖に柔軟性を付与した後、グルコシド結合の部分加水分解により、部分アリル化セロオリゴ糖を合成し、この部分アリル化セロオリゴ糖の分子鎖末端の２つの遊離水酸基を利用しての分子内環化により行うことを考えた。
分子量約2万のセルロースを原料に用いて、ジメチルスルホキシド中、フッ化テトラブチルアンモニウムと水酸化ナトリウム存在下、塩化アリルと反応させることで完全アリル化セルロースを合成した。この完全アリル化セルロースのグルコシド結合を強酸存在下で部分的に開裂させたところ、グルコースユニットが2～10個（2～10量体）からなる部分アリル化セロオリゴ糖の混合物が生成した。この混合物をリサイクル分取HPLC（日本分析工業製）にかけて4～8量体の部分アリル化セロオリゴ糖を分離した。この部分アリル化セロオリゴ糖の末端グルコースユニットの1位水酸基を脱離性基に変換し、分子内環化反応を行った。得られた生成物の質量スペクトルには、目的とするアリル化環状セロオリゴ糖に対応するピークが観測され、アリル化環状セロオリゴ糖の生成を確認した。

研究成果

• [雑誌論文] A novel molecular tube fully modified at one end: selective inclusion of cis-unsaturated fatty acid esters (2020)
  • 著者名/発表者名: Chizuru Kogame-Asahara, Shogo Ito, Hitomi Iguchi, Ai Kazama, Hajime Shigemitsu, Toshiyuki Kida
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 56 ページ: 1353～1356
  • DOI: 10.1039/c9cc08709e
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Supramolecular Organogel Formation through Three-dimensional α-Cyclodextrin Nanostructures: Solvent Chirality-selective Organogel Formation (2020)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Kida, Ayumi Teragaki, Justine M. Kalaw, Hajime Shigemitsu
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1039/D0CC02112A
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparison of Japanese and Indian intestinal microbiota shows diet-dependent interaction between bacteria and fungi (2019)
  • 著者名/発表者名: Siddhika Pareek, Takashi Kurakawa, Bhabatosh Das, Daisuke Motooka, Shuichi Nakaya, Temsunaro Rongsen-Chandola, Nidhi Goyal, Hisako Kayama, Dylan Dodd, Ryu Okumura, Yuichi Maeda, Kosuke Fujimoto, Takuro Nii, Takao Ogawa, Tetsuya Iida, Nita Bhandari, Toshiyuki Kida, Shota Nakamura, Gopinath Nair, Kiyoshi Takeda
  • 雑誌名: npj Biofilms and Microbiomes 巻: 5 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1038/s41522-019-0110-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 環状オリゴ糖を用いた分子認識と超分子構造体の構築 (2020)
  • 著者名/発表者名: 木田 敏之
  • 学会等名: 日本学術振興会第１８３委員会
  • 招待講演
• [学会発表] 種々のマルチリンカーをもつα-シクロデキストリン二量体の合成とゲスト包接能の評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 茨木優志、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 日本化学会第100春季年会
• [学会発表] セルロースからの環状セロオリゴ糖の合成と包接能 (2020)
  • 著者名/発表者名: 門崎友亮、中村弘司、重光 孟、西浦聖人、木田敏之
  • 学会等名: 第100回日本化学会春季年会
• [学会発表] 種々のα-シクロデキストリン二量体の合成と不飽和脂肪酸エステルに対する包接能の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 風間 愛、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 第17回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
• [学会発表] メチル化α-シクロデキストリンの自己集合を利用した超分子構造体の形成 (2019)
  • 著者名/発表者名: 北河瑞紀、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 第17回ホスト-ゲスト・超分子シンポジウム
• [学会発表] 複数のピリジンリンカーをもつα-シクロデキストリン二量体の合成と包接能の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 茨木優志、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 第17回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
• [学会発表] γ-シクロデキストリンを用いた新規な超分子構造体の作製 (2019)
  • 著者名/発表者名: 北口 凌、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 第17回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
• [学会発表] キシランからの新規環状ホスト分子の合成と包接能の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 紀平 諒、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 第68回高分子学会年次大会
• [学会発表] キシランからのメチル化環状キシロオリゴ糖の合成と包接能の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 紀平 諒、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 第8回JACI/GSCシンポジウム
• [学会発表] セルロース由来の環状オリゴ糖の合成と包接能の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 門崎友亮、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 第8回JACI/GSCシンポジウム
• [学会発表] キシラン由来のメチル化環状キシロオリゴ糖の合成と包接能の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 紀平 諒、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 第65回高分子研究発表会（神戸）
• [学会発表] メチル化α-シクロデキストリンの自己集合を利用した種々の超分子構造体の形態制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 北河瑞紀、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 第65回高分子研究発表会（神戸）
• [学会発表] キシラン由来の新規環状ホスト分子の合成と包接能の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 紀平 諒、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 第29回バイオ・高分子シンポジウム
• [学会発表] セルロース由来の新規環状オリゴ糖の合成と包接能の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 門崎友亮、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 第29回バイオ・高分子シンポジウム
• [学会発表] マルチリンカーをもつ種々のα-シクロデキストリン二量体の合成と包接能の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 風間 愛、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 第36回シクロデキストリンシンポジウム
• [学会発表] 複数のピリジンリンカーを持つ種々のα-CD二量体の合成と包接能の評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 茨木優志、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 第36回シクロデキストリンシンポジウム
• [学会発表] γ-シクロデキストリンからなるナノおよびマイクロ構造体の作製 (2019)
  • 著者名/発表者名: 北口 凌、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 第36回シクロデキストリンシンポジウム
• [学会発表] Synthesis and Inclusion Ability of Novel Cyclodextrin Dimers Bearing Multiple Linkers (2019)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Kida, Hitomi Iguchi, Shogo Ito, Chizuru Asahara, Hajime Shigemitsu
  • 学会等名: Taiwan-Japan Bilateral Workshop 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synthesis of Various alpha-Cyclodextrin Dimers Bearing Multiple Linkers and Their Molecular Recognition Ability (2019)
  • 著者名/発表者名: Ai Kazama, Hajime Shigemitsu, Toshiyuki Kida
  • 学会等名: Taiwan-Japan Bilateral Workshop 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesis and Inclusion Ability of Methylated Cyclic Xylooligosaccharide from Xylan (2019)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kihira, Hajime Shigemitsu, Toshiyuki Kida
  • 学会等名: Taiwan-Japan Bilateral Workshop 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation of Novel Supramolecular Structures through Self-assembly of Methylated alpha-Cyclodextrin (2019)
  • 著者名/発表者名: Mizuki Kitagawa, Hajime Shigemitsu, Toshiyuki Kida
  • 学会等名: Taiwan-Japan Bilateral Workshop 2019
  • 国際学会
• [学会発表] オリゴ糖ならびに多糖類からの高機能材料の創製と利用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 木田敏之
  • 学会等名: 日本油化学会第58回年会
  • 招待講演
• [学会発表] マルチリンカーをもつ種々のα-シクロデキストリン二量体の合成と不飽和脂肪酸エステルに対する分子認識能 (2019)
  • 著者名/発表者名: 風間 愛、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 日本油化学会第58回年会
• [学会発表] 種々の形態を持つγ-シクロデキストリン超分子構造体の創製 (2019)
  • 著者名/発表者名: 北口 凌、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 日本油化学会第58回年会
• [学会発表] 複数のピリジンリンカーを持つα-シクロデキストリン二量体の合成と包接能の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 茨木優志、重光 孟、木田 敏之
  • 学会等名: 第68回高分子討論会
• [学会発表] セルロースからの新規環状オリゴ糖の合成と包接能 (2019)
  • 著者名/発表者名: 門崎友亮、中村弘司、重光 孟、木田敏之
  • 学会等名: 第68回高分子討論会
• [学会発表] Synthesis and inclusion ability of new cyclodextrin dimers bearing multiple linkers (2019)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Kida
  • 学会等名: International Workshop on Japan-South-East Asia Collaboration Hub of Bioplastics Study
  • 国際学会 / 招待講演
• [産業財産権] 光触媒 (2020)
  • 発明者名: 重光 孟，木田敏之
  • 権利者名: 重光 孟，木田敏之
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2020- 10319