2017 Fiscal Year Annual Research Report
環状オリゴ糖の超精密分子集積化による革新的吸着材料の創出
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16H04185
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
木田 敏之 大阪大学, 工学研究科, 教授 (20234297)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 環状オリゴ糖 / 分子集積化 / 分子認識空間 / 吸着材料 / 有害物質 / トランス脂肪酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度に報告した、6位水酸基をtert-ブチルジメチルシリル基で化学修飾したβ-シクロデキストリン (TBDMS-β-CD)あるいは未修飾のβ-CD二分子を複数の芳香族リンカーで連結させたβ-CDダイマーの合成法をもとに、平成29年度はβ-CDよりも環サイズの小さなα-CDを複数の芳香族リンカーで連結させたα-CDダイマーの合成について検討した。TBDMS-α-CDと5等量のm-キシリレンジブロマイドを1,4-ジオキサン中、80℃で48時間させることで、TBDMS-α-CD二分子が6つのm-キシリレンリンカーで連結したTBDMS-α-CDダイマーが選択的に生成し、比較的良好な収率で単離することができた。また、そのTBDMS基の脱シリル化反応を制御することにより、すべてのTBDMS基が脱離したα-CDダイマーあるいはTBDMS-α-CDダイマーの片側のCD環上のTBDMS基 (6個) のみが脱離したヤヌス型α-CDダイマーを選択的に作り分けることに成功した。前者のα-CDダイマーをホストに用いて、重メタノール中、長鎖脂肪酸エステルに対する包接能を検討したところ、α-CDダイマーはシス型の不飽和脂肪酸エステルよりもトランス型の不飽和脂肪酸エステルに対して選択的な包接能を示すことがわかった。例えば、α-CDダイマーは、オレイン酸メチルよりもエライジン酸メチルに対して高い包接能を示した。対応するβ-CDダイマーはこれとは対照的に、シス型脂肪酸エステルに対して高い包接能を示したことから、CDの環サイズを変えることで、不飽和脂肪酸エステルに対するcis/trans 包接選択性を制御できることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
6位をtert-ブチルジメチルシリル基で修飾したα-CD (TBDMS-α-CD)二分子を複数の芳香族リンカーで連結させた新規なα-CDダイマーを合成し、そのTBDMS基の脱シリル化反応を制御することで、すべてのTBDMS基が脱離したα-CDダイマーとともにα-CDダイマーの片側のCD上のTBDMS基 (6個) が脱離した生成物の選択的合成に成功した。このα-CDダイマーは長鎖脂肪酸エステルに対して良好な包接能を示し、特にトランス型の長鎖脂肪酸エステルに対して選択的な包接能を示すことが分かった。このように、α-CDを集積させたα-CDダイマーがトランス長鎖脂肪酸エステルに対して選択的な包接能を示すことを見出し、α-CD分子を集積させるという手法が、トランス脂肪酸エステルの選択的な包接に有効であることを明らかにした。以上のことから、当初の計画通り順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．メチル化α-CD分子集積体の設計と合成 α-CDの2位あるいは6位水酸基をメチル化したメチル化α-CDを合成し、これらの自己組織化を利用してのメチル化α-CDのチャンネル型分子集積体を作製する。
２．植物油中の有害脂肪酸エステルに対する吸着能の評価 上記１で合成したチャンネル型メチル化α-CD分子集積体を用いて、植物油中のトランス脂肪酸エステル、グリシドール脂肪酸エステルに対する吸着能を評価する。吸着除去能の評価は、ガスクロマトグラフ、核磁気共鳴装置、高速液体クロマトグラフを用いて行う。吸着実験は、トランス脂肪酸エステルを含む植物油中にメチル化α-CD分子集積体を直接添加し、所定時間撹拌して吸着を行う「バルク法」と、メチル化α-CD分子集積体を充填したカラムの中にトランス脂肪酸エステルを含む植物油を通液させて吸着を行う「カラム法」の２つの方法を用いて行い、効果的なトランス脂肪酸エステル除去が行える方法を選択する。また、ここで得られた結果をもとに、植物油中のグリシドール脂肪酸エステルに対し高い吸着能を示すメチル化α-CD分子集積体の設計・合成も行い、グリシドール脂肪酸エステルに対する吸着能を「バルク法」ならびに「カラム法」により評価する。
3.植物油中の有害脂肪酸エステルとメチル化α-CD分子集積体間での包接錯体の構造の解明と包接メカニズムの検討 二次元NMRスペクトル、X線回折装置を用いて、各メチル化α-CD分子集積体と有害脂肪酸エステル間で形成される包接錯体の構造を解析し、植物油中での有害脂肪酸エステル包接のメカニズムの解明を行う。
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