JP2007302727A - Inclusion material and inclusion method - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、新規な包接材料を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の包接材料は、ゲスト分子に対し包接能を有するホスト分子を、含むものである。前記ホスト分子は、環状ポリメタクリル酸オリゴマーである。ここで、限定されるわけではないが、ゲスト分子は、コレステロール、ベヘン酸、ベヘン酸メチル、cis-4,7,10,13,16,19-ドコサヘキサエン酸の群から選ばれるいずれか1種、またはいずれか2種以上の混合物からなることが好ましい。また、ホスト分子は、pHが4.8以上14以下の範囲において包接能を有する。
【選択図】なしAn object of the present invention is to provide a novel inclusion material.
An inclusion material according to the present invention includes a host molecule having an inclusion ability with respect to a guest molecule. The host molecule is a cyclic polymethacrylic acid oligomer. Here, but not limited thereto, the guest molecule is any one selected from the group consisting of cholesterol, behenic acid, methyl behenate, cis-4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic acid, Or it is preferable to consist of any 2 or more types of mixtures. Further, the host molecule has an inclusion ability when the pH is in the range of 4.8 to 14.
[Selection figure] None
Description
本発明は、新規な包接材料に関する。また、本発明は、この包接材料を用いる新規な包接方法に関する。 The present invention relates to a novel inclusion material. The present invention also relates to a novel inclusion method using this inclusion material.
近年、包接材料が注目されている。包接材料についてについて説明する。包接とは、ホスト分子の有する空洞内部に、ゲスト分子(イオン、原子、分子など)が取り込まれる現象であり、包接材料(ホスト分子)としては、シクロデキストリン類、クラウンエーテル類、カリックスアレン類、大環状アミン類等がよく知られている。包接は、ホスト分子内に存在する外部雰囲気とは異なる極性を有する場に、その場と同様の極性を有し、かつ場の大きさに適したゲスト分子またはゲスト分子の一部が取り込まれることによっておきる。よって、包接では、分子内部に外部とは異なる雰囲気の場が安定に形成されること、取り込みたい分子(ゲスト分子)と場の雰囲気が一致していること、および、その場の大きさが均一であり、ゲスト分子とよく一致している事が重要である。ホスト分子内部の場は安定であるため、ゲスト分子の安定な保存、特定分子の取り込み、輸送、外部溶媒へのゲスト分子の可溶化等に用いられるが、これ以外にも、副反応を起こさない反応場としても用いられている。 In recent years, inclusion materials have attracted attention. The inclusion material will be described. Inclusion is a phenomenon in which guest molecules (ions, atoms, molecules, etc.) are taken into cavities of host molecules, and inclusion materials (host molecules) include cyclodextrins, crown ethers, calixarene. And macrocyclic amines are well known. In the inclusion, a guest molecule or a part of a guest molecule having the same polarity as that of the field and suitable for the size of the field is incorporated into a field having a polarity different from that of the external atmosphere existing in the host molecule. It happens by things. Therefore, in the inclusion, a field with an atmosphere different from the outside is stably formed inside the molecule, the molecule to be incorporated (guest molecule) matches the field atmosphere, and the size of the field is It is important that it is uniform and matches well with the guest molecule. Since the field inside the host molecule is stable, it can be used for stable storage of guest molecules, uptake and transport of specific molecules, solubilization of guest molecules in external solvents, etc. It is also used as a reaction field.
シクロデキストリン(CD)について説明する。シクロデキストリン(CD)は、D−グルコピラノース単位からなる環状オリゴ糖であり、1分子に含まれるグルコース単位の数により、α-CD(6量体)、β-CD(7量体)、γ-CD(8量体)と呼ばれている。CD類は中空筒状の環状化合物であり、環状化合物の中空筒の外側は水酸基が多く親水性を有するが、中空筒の内側は疎水性となる。この中空筒内側の疎水性により、CD分子内部には疎水場が形成され、疎水性基を有する様々な有機化合物が包接される。この特性を利用し、CD類は、不安定な物質の安定化、異臭原因の物質の吸着除去、脂溶性物質の水溶化等のために利用されている。また毒性が低い事から、食品・医薬品・香粧品への応用が提案されている。例えば、特許文献1には薬理学的に活性な薬剤もしくは抗酸化剤を包接したCD含有薬剤または食品添加剤が提案されており、特許文献2、3にはCDを種々の化合物と組み合わせた担時体が提案されている。しかし、いずれもその包接能は空筒内部の疎水性に起因するものであり、またその空筒構造は強固で、pHにより分子構造が変化しない事から、CDの包接挙動はpH応答性に乏しい。
The cyclodextrin (CD) will be described. Cyclodextrin (CD) is a cyclic oligosaccharide composed of D-glucopyranose units. Depending on the number of glucose units contained in one molecule, α-CD (hexamer), β-CD (7-mer), γ -It is called CD (octamer). CDs are hollow cylindrical cyclic compounds, and the outside of the hollow cylinder of the cyclic compound has many hydroxyl groups and is hydrophilic, while the inside of the hollow cylinder is hydrophobic. Due to the hydrophobicity inside the hollow cylinder, a hydrophobic field is formed inside the CD molecule, and various organic compounds having a hydrophobic group are included. Utilizing this characteristic, CDs are used for stabilization of unstable substances, adsorption removal of substances that cause off-flavors, water-solubilization of fat-soluble substances, and the like. In addition, because of its low toxicity, its application to foods, pharmaceuticals and cosmetics has been proposed. For example, Patent Document 1 proposes a CD-containing drug or food additive that includes a pharmacologically active drug or antioxidant, and
CDを用いた包接材料において、pH応答性を利用したものがあるがそれらはCDの包摂のpH応答性によるものではない。例えば、特許文献4、5ではCDを用いたゲル体の膨潤度をpHによって制御する事が提案されているが、これはCD以外の部分のpH依存性によるものである。また特許文献6は、塩基性CDを提案しているが、これはゲストの解離促進のためのCDの修飾であり、CD自体の包接能の変化に起因するものではない。以上のように、CD類ではpHを変化させる事で、CD誘導体分子自体の包接能を変化させる事は成されていない。
Some inclusion materials using CD utilize pH responsiveness, but they are not due to the pH responsiveness of CD inclusion. For example,
カリックスアレンについて説明する。カリックスアレンはフェノールの環状オリゴマーであり、その核体数により4核体、5核体、6核体、7核体、8核体に区別される。フェノール部分の誘導体としては、オクチルフェノール、ノニルフェノール、イソ−プロピルフェノール、p-tert-ブチルフェノール、クレゾール等が挙げられる。カリックスアレンは特定の分子を包接する。包接されるゲスト分子としては、金属イオン、C60フラーレンが主である。例えば、非特許文献1では、C60フラーレンとカリックス[8]アレンとの1:1および1:2包接錯体形成が報じられている。また、例えば、非特許文献2では、カリックス[4]アレンと銀イオンの包接錯体形成が報じられている。これらの包接能を基に、センサー類への応用も提案されている。例えば、特許文献7では、C60フラーレンとの包接錯体を用いたバイオセンサーを提案している。しかし、カリックスアレン類はpH依存性を有さないため、pHを変化させることで包接を制御する事はできない。
Explains Calix Allen. Calixarene is a cyclic oligomer of phenol, and is classified into tetranuclear, 5-nuclear, 6-nuclear, 7-nuclear, and 8-nuclear depending on the number of nuclei. Derivatives of the phenol moiety include octylphenol, nonylphenol, iso-propylphenol, p-tert-butylphenol, cresol and the like. Calixarene includes a specific molecule. As guest molecules to be included, metal ions and C60 fullerene are mainly used. For example, Non-Patent Document 1 reports the formation of 1: 1 and 1: 2 inclusion complexes of C60 fullerene and calix [8] allene. For example, Non-Patent
大環状アミンについて説明する。大環状アミンとは、アミノ基を複数有する環状化合物であり、大環状キレート剤である。アミノ基を有するため、中性から酸性領域で包接能を示すpH依存性のホストである。ゲストとしては、金属イオンや塩素イオンが挙げられる。例えば、非特許文献3では、大環状アミンへの銀イオン、水銀イオン、クロムイオン等の包接が、非特許文献4にはマンガン、鉄、コバルト、銅のイオンの包接が報じられている。形成される金属錯体は電子材料として用いられる。特許文献8には大環状アミンと金属との錯体を電荷移動促進材料として用いる事が提案されている。しかし、ゲストはいずれも小さい金属イオンや塩素イオンであり、大きな有機化合物の包接には不適切である。
The macrocyclic amine will be described. The macrocyclic amine is a cyclic compound having a plurality of amino groups and is a macrocyclic chelating agent. Since it has an amino group, it is a pH-dependent host exhibiting inclusion ability in a neutral to acidic region. Examples of the guest include metal ions and chlorine ions. For example,
発明者は、環状ポリメタクリル酸オリゴマーについて研究をしている。環状ポリメタクリル酸オリゴマーは、β-CDおよびα-CDの水酸基をメタクリロイル化し、ビニル基を分子内に複数有するマルチビニルモノマー(MVM)を合成する。これを分子内重合し、さらに重合部分のシークエンスの両端を架橋剤(非特許文献5)、またはラジカル連鎖移動により結合し(非特許文献6)、CD環から分離する事で得られる。この環状ポリメタクリル酸オリゴマーの重合度はCD環の一級水酸基側、または二級水酸基側に導入したビニル基数、および、重合時の包接剤の種類により制御する事が可能である。例えば、非特許文献7〜9では、二級水酸基のみにビニル基を導入し、トルエンを包接剤として重合する場合には、重合度はビニル基導入数によく一致したポリメタクリル酸オリゴマー1種類のみが、また、一級、および、二級水酸基側にそれぞれ7個、および14個のビニル基を導入し、トルエンを用いて重合した場合には、重合度7および14のポリメタクリル酸のみが得られることが報じられている。 The inventors have studied cyclic polymethacrylic acid oligomers. The cyclic polymethacrylic acid oligomer methacryloylates β-CD and α-CD hydroxyl groups to synthesize a multi-vinyl monomer (MVM) having a plurality of vinyl groups in the molecule. This can be obtained by intramolecular polymerization, and further joining both ends of the sequence of the polymerized portion by a crosslinking agent (Non-patent Document 5) or radical chain transfer (Non-patent Document 6) and separating from the CD ring. The degree of polymerization of this cyclic polymethacrylic acid oligomer can be controlled by the number of vinyl groups introduced on the primary hydroxyl group side or secondary hydroxyl group side of the CD ring, and the type of clathrate used during polymerization. For example, in Non-Patent Documents 7 to 9, when a vinyl group is introduced only into a secondary hydroxyl group and polymerization is carried out using toluene as an inclusion agent, one kind of polymethacrylic acid oligomer whose degree of polymerization closely matches the number of introduced vinyl groups In addition, when 7 and 14 vinyl groups are introduced on the primary and secondary hydroxyl groups, respectively, and polymerization is performed using toluene, only polymethacrylic acid having a polymerization degree of 7 and 14 is obtained. It has been reported that
上述したように、例えば、非特許文献7〜9では、二級水酸基のみにビニル基を導入し、トルエンを包接剤として重合する場合には、重合度はビニル基導入数によく一致したポリメタクリル酸オリゴマー1種類のみが、また、一級、および、二級水酸基側にそれぞれ7個、および14個のビニル基を導入し、トルエンを用いて重合した場合には、重合度7および14のポリメタクリル酸のみが得られることが報じられている。
しかし、包接についての知見は得られていないという問題がある。
As described above, for example, in Non-Patent Documents 7 to 9, when a vinyl group is introduced only into a secondary hydroxyl group and polymerization is carried out using toluene as a clathrate, the degree of polymerization is the same as the number of introduced vinyl groups. When only one kind of methacrylic acid oligomer is introduced and 7 and 14 vinyl groups are introduced on the primary and secondary hydroxyl groups, respectively, and polymerized with toluene, Only methacrylic acid is reported to be obtained.
However, there is a problem that knowledge about inclusion is not obtained.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、新規な包接材料を提供することを目的とする。
また、本発明は、この包接材料を用いる新規な包接方法を、提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a novel inclusion material.
Another object of the present invention is to provide a novel inclusion method using this inclusion material.
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の包接材料は、ゲスト分子に対し包接能を有するホスト分子を、含む包接材料において、前記ゲスト分子が有機化合物であり、前記包接能がpHにより制御されることを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve the object of the present invention, the inclusion material of the present invention is an inclusion material containing a host molecule having an inclusion ability for a guest molecule, wherein the guest molecule is an organic compound. The inclusion ability is controlled by pH.
本発明の包接材料は、ゲスト分子に対し包接能を有するホスト分子を、含む包接材料において、前記ゲスト分子が有機化合物であり、前記包接能がpHにより制御され、前記ホスト分子が、一般式(化5)で表される化合物の群から選ばれるいずれか1種、またはいずれか2種の混合物からなることを特徴とする。 The inclusion material of the present invention is an inclusion material including a host molecule having an inclusion ability with respect to a guest molecule, wherein the guest molecule is an organic compound, the inclusion ability is controlled by pH, and the host molecule is Or any one selected from the group of compounds represented by the general formula (Chemical Formula 5), or a mixture of any two.
ここで、限定されるわけではないが、ゲスト分子は、コレステロールおよびコレステロール誘導体、炭素数6以上の脂肪族炭化水素類および脂肪族炭化水素誘導体、油脂類、有機化合物色素類、炭素数6以上の環状飽和炭化水素類および環状飽和炭化水素誘導体、芳香族炭化水素類および芳香族炭化水素誘導体、ユニットに塩基性基を有さない有機高分子類およびその誘導体、ユニットに塩基性基を有さない無機高分子類およびその誘導体の群から選ばれるいずれか1種、またはいずれか2種以上の混合物からなることが好ましい。また、限定されるわけではないが、ホスト分子は、pHが4.8以上14以下の範囲において包接能を有することが好ましい。 Here, although not limited, guest molecules include cholesterol and cholesterol derivatives, aliphatic hydrocarbons and aliphatic hydrocarbon derivatives having 6 or more carbon atoms, oils and fats, organic compound dyes, and those having 6 or more carbon atoms. Cyclic saturated hydrocarbons and cyclic saturated hydrocarbon derivatives, aromatic hydrocarbons and aromatic hydrocarbon derivatives, organic polymers having no basic group in the unit and derivatives thereof, and units having no basic group It is preferably composed of any one kind selected from the group of inorganic polymers and derivatives thereof, or a mixture of any two or more kinds. Although not limited, it is preferable that the host molecule has an inclusion ability in a pH range of 4.8 to 14.
本発明の包接材料は、ゲスト分子に対し包接能を有するホスト分子を、含む包接材料において、前記ゲスト分子が有機化合物であり、前記包接能がpHにより制御され、前記ホスト分子は、化学式(化11)で表される化合物のいずれか1種、または2種の混合物からなることを特徴とする。 The inclusion material of the present invention is an inclusion material including a host molecule having an inclusion ability with respect to a guest molecule, wherein the guest molecule is an organic compound, the inclusion ability is controlled by pH, and the host molecule is Or any one of the compounds represented by the chemical formula (Chemical Formula 11), or a mixture of the two.
ここで、限定されるわけではないが、ゲスト分子は、コレステロール、ベヘン酸、ベヘン酸メチル、cis-4,7,10,13,16,19-ドコサヘキサエン酸の群から選ばれるいずれか1種、またはいずれか2種以上の混合物からなることが好ましい。また、限定されるわけではないが、ホスト分子は、pHが4.8以上14以下の範囲において包接能を有することが好ましい。 Here, but not limited thereto, the guest molecule is any one selected from the group consisting of cholesterol, behenic acid, methyl behenate, cis-4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic acid, Or it is preferable to consist of any 2 or more types of mixtures. Although not limited, it is preferable that the host molecule has an inclusion ability in a pH range of 4.8 to 14.
本発明の包接方法は、ゲスト分子に対し包接能を有するホスト分子を、使用する包接方法において、前記ゲスト分子が有機化合物であり、前記包接能がpHにより制御されることを特徴とする。 The inclusion method of the present invention is the inclusion method using a host molecule having an inclusion ability with respect to a guest molecule, wherein the guest molecule is an organic compound, and the inclusion ability is controlled by pH. And
本発明の包接方法は、ゲスト分子に対し包接能を有するホスト分子を、使用する包接方法において、前記ゲスト分子が有機化合物であり、前記包接能がpHにより制御され、前記ホスト分子が、一般式(化5)で表される化合物の群から選ばれるいずれか1種、またはいずれか2種の混合物からなることを特徴とする。 The inclusion method of the present invention is an inclusion method using a host molecule having an inclusion ability with respect to a guest molecule, wherein the guest molecule is an organic compound, the inclusion ability is controlled by pH, and the host molecule Is composed of any one selected from the group of compounds represented by the general formula (Chemical Formula 5), or a mixture of any two.
ここで、限定されるわけではないが、ゲスト分子は、コレステロールおよびコレステロール誘導体、炭素数6以上の脂肪族炭化水素類および脂肪族炭化水素誘導体、油脂類、有機化合物色素類、炭素数6以上の環状飽和炭化水素類および環状飽和炭化水素誘導体、芳香族炭化水素類および芳香族炭化水素誘導体、ユニットに塩基性基を有さない有機高分子類およびその誘導体、ユニットに塩基性基を有さない無機高分子類およびその誘導体の群から選ばれるいずれか1種、またはいずれか2種以上の混合物からなることが好ましい。また、限定されるわけではないが、ホスト分子は、pHが4.8以上14以下の範囲において包接能を有することが好ましい。 Here, although not limited, guest molecules include cholesterol and cholesterol derivatives, aliphatic hydrocarbons and aliphatic hydrocarbon derivatives having 6 or more carbon atoms, oils and fats, organic compound dyes, and those having 6 or more carbon atoms. Cyclic saturated hydrocarbons and cyclic saturated hydrocarbon derivatives, aromatic hydrocarbons and aromatic hydrocarbon derivatives, organic polymers having no basic group in the unit and derivatives thereof, and units having no basic group It is preferably composed of any one kind selected from the group of inorganic polymers and derivatives thereof, or a mixture of any two or more kinds. Although not limited, it is preferable that the host molecule has an inclusion ability in a pH range of 4.8 to 14.
本発明の包接方法は、ゲスト分子に対し包接能を有するホスト分子を、使用する包接方法において、前記ゲスト分子が有機化合物であり、前記包接能がpHにより制御され、前記ホスト分子は、化学式(化11)で表される化合物のいずれか1種、または2種の混合物からなることを特徴とする。 The inclusion method of the present invention is an inclusion method using a host molecule having an inclusion ability with respect to a guest molecule, wherein the guest molecule is an organic compound, the inclusion ability is controlled by pH, and the host molecule Is characterized by consisting of any one of the compounds represented by the chemical formula (Chemical Formula 11) or a mixture of two.
ここで、限定されるわけではないが、ゲスト分子は、コレステロール、ベヘン酸、ベヘン酸メチル、cis-4,7,10,13,16,19-ドコサヘキサエン酸の群から選ばれるいずれか1種、またはいずれか2種以上の混合物からなることが好ましい。また、限定されるわけではないが、ホスト分子は、pHが4.8以上14以下の範囲において包接能を有することが好ましい。 Here, but not limited thereto, the guest molecule is any one selected from the group consisting of cholesterol, behenic acid, methyl behenate, cis-4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic acid, Or it is preferable to consist of any 2 or more types of mixtures. Although not limited, it is preferable that the host molecule has an inclusion ability in a pH range of 4.8 to 14.
本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。 The present invention has the following effects.
本発明は、ゲスト分子に対し包接能を有するホスト分子を、含む包接材料において、前記ゲスト分子が有機化合物であり、前記包接能がpHにより制御されるので、新規な包接材料を提供することができる。 The present invention provides an inclusion material containing a host molecule having an inclusion ability with respect to a guest molecule, wherein the guest molecule is an organic compound, and the inclusion ability is controlled by pH. Can be provided.
本発明は、ゲスト分子に対し包接能を有するホスト分子を、含む包接材料において、前記ゲスト分子が有機化合物であり、前記包接能がpHにより制御され、前記ホスト分子が、一般式(化5)で表される化合物の群から選ばれるいずれか1種、またはいずれか2種の混合物からなるので、新規な包接材料を提供することができる。 The present invention provides an inclusion material comprising a host molecule having an inclusion ability for a guest molecule, wherein the guest molecule is an organic compound, the inclusion ability is controlled by pH, and the host molecule is represented by the general formula ( Since it consists of any one selected from the group of compounds represented by Chemical Formula 5), or a mixture of any two, it is possible to provide a novel inclusion material.
本発明は、ゲスト分子に対し包接能を有するホスト分子を、含む包接材料において、前記ゲスト分子が有機化合物であり、前記包接能がpHにより制御され、前記ホスト分子は、化学式(化11)で表される化合物のいずれか1種、または2種の混合物からなるので、新規な包接材料を提供することができる。 The present invention provides an inclusion material containing a host molecule having an inclusion ability with respect to a guest molecule, wherein the guest molecule is an organic compound, the inclusion ability is controlled by pH, and the host molecule has the chemical formula Since it consists of any one of the compounds represented by 11) or a mixture of two, a novel inclusion material can be provided.
本発明は、ゲスト分子に対し包接能を有するホスト分子を、使用する包接方法において、前記ゲスト分子が有機化合物であり、前記包接能がpHにより制御されるので、新規な包接方法を提供することができる。 The present invention relates to an inclusion method using a host molecule having an inclusion ability with respect to a guest molecule, wherein the guest molecule is an organic compound and the inclusion ability is controlled by pH. Can be provided.
本発明は、ゲスト分子に対し包接能を有するホスト分子を、使用する包接方法において、前記ゲスト分子が有機化合物であり、前記包接能がpHにより制御され、前記ホスト分子が、一般式(化5)で表される化合物の群から選ばれるいずれか1種、またはいずれか2種の混合物からなるので、新規な包接方法を提供することができる。 The present invention provides an inclusion method using a host molecule having an inclusion ability for a guest molecule, wherein the guest molecule is an organic compound, the inclusion ability is controlled by pH, and the host molecule has the general formula Since it consists of any one selected from the group of compounds represented by (Chemical Formula 5), or any two of them, a novel inclusion method can be provided.
本発明は、ゲスト分子に対し包接能を有するホスト分子を、使用する包接方法において、前記ゲスト分子が有機化合物であり、前記包接能がpHにより制御され、前記ホスト分子は、化学式(化11)で表される化合物のいずれか1種、または2種の混合物からなるので、新規な包接方法を提供することができる。 The present invention relates to an inclusion method using a host molecule having an inclusion ability with respect to a guest molecule, wherein the guest molecule is an organic compound, the inclusion ability is controlled by pH, and the host molecule has the chemical formula ( Since it consists of any one of the compounds represented by Chemical formula 11) or a mixture of two, a novel inclusion method can be provided.
以下、包接材料および包接方法にかかる発明を実施するための最良の形態について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the best mode for carrying out the invention relating to an inclusion material and an inclusion method will be described.
本発明の包接材料は、ゲスト分子に対し包接能を有するホスト分子を含むものである。また、本発明の包接方法は、ゲスト分子を対し包接能を有するホスト分子を使用する方法である。 The inclusion material of the present invention includes a host molecule having an inclusion ability with respect to a guest molecule. In addition, the inclusion method of the present invention is a method using a host molecule having an inclusion ability for a guest molecule.
ホスト分子は、一般式(化5)で表される化合物の群から選ばれるいずれか1種、またはいずれか2種の混合物からなる。 The host molecule is composed of any one selected from the group of compounds represented by the general formula (Formula 5), or a mixture of any two.
Rは別個独立に、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、カルボキシル基を示す。
R1は、−CH2−基、−CH2−CH2−基、>CH−CH2−OH基、−O−CH2−O−基、−O−CH2−CH2−O−基を示す。
R2は、水素原子、メチル基、メトキシ基、エトキシ基を示す。
[ ]内の化学式の結合方向は、一般式(化5)の表示にかかわらず、逆向きであってもよい。n個の前記化学式の結合方向は別個独立である。
nは重合度であり、6から20の整数を示す。
R independently represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a carboxyl group.
R 1 represents a —CH 2 — group, —CH 2 —CH 2 — group,> CH—CH 2 —OH group, —O—CH 2 —O— group, —O—CH 2 —CH 2 —O— group. Show.
R2 represents a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, or an ethoxy group.
The bonding direction of the chemical formula in [] may be reversed regardless of the display of the general formula (Formula 5). The bonding directions of the n chemical formulas are independent.
n is the degree of polymerization and represents an integer of 6 to 20.
上述の通り、一般式(化5)の重合度nの好ましい範囲は6から20である。重合度が6から20では、環内部に安定な疎水場が形成される。また有機化合物の包接に適した空孔サイズとなる。重合度が5以下の場合には、空孔サイズが小さく有機化合物の包接に不適切である。重合度が21以上では、空孔サイズが大きすぎ、有機化合物が包接できない。また、重合度21以上は環構造がねじれ、安定な包接場が形成されなくなる。 As described above, the preferable range of the polymerization degree n of the general formula (Formula 5) is 6 to 20. When the degree of polymerization is 6 to 20, a stable hydrophobic field is formed inside the ring. In addition, the pore size is suitable for inclusion of organic compounds. When the degree of polymerization is 5 or less, the pore size is small and unsuitable for inclusion of organic compounds. When the degree of polymerization is 21 or more, the pore size is too large and the organic compound cannot be included. Further, when the polymerization degree is 21 or more, the ring structure is twisted and a stable inclusion field is not formed.
ゲスト分子としては、塩基性基を有さない疎水性の高い有機化合物類が好ましく、その形状は固体、液体を問わない。ゲスト分子は、以下の化合物の群から選ばれるいずれか1種、またはいずれか2種以上の混合物からなる。化合物としては、例えば、コレステロールおよびコレステロール誘導体、炭素数6以上の脂肪族炭化水素類および脂肪族炭化水素誘導体、油脂類、有機化合物色素類、炭素数6以上の環状飽和炭化水素類および環状飽和炭化水素誘導体、芳香族炭化水素類および芳香族炭化水素誘導体、ユニットに塩基性基を有さないポリスチレン、ポリテトラヒドロフラン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド等有機高分子類およびその誘導体、ユニットに塩基性基を有さないポリジメチルシロキサン等無機高分子類およびその誘導体等を挙げることができる。 The guest molecule is preferably a highly hydrophobic organic compound having no basic group, and the shape thereof may be solid or liquid. A guest molecule consists of any 1 type chosen from the group of the following compounds, or a mixture of any 2 or more types. Examples of the compound include cholesterol and cholesterol derivatives, aliphatic hydrocarbons having 6 or more carbon atoms and aliphatic hydrocarbon derivatives, oils and fats, organic compound dyes, cyclic saturated hydrocarbons having 6 or more carbon atoms, and cyclic saturated carbonization. Hydrogen derivatives, aromatic hydrocarbons and aromatic hydrocarbon derivatives, organic polymers such as polystyrene, polytetrahydrofuran, polyethylene glycol, polyethylene oxide, etc. that do not have basic groups in the unit, and derivatives, units that have basic groups And inorganic polymers such as polydimethylsiloxane and derivatives thereof.
ゲスト分子は、具体的には以下の化合物の群から選ばれるいずれか1種、またはいずれか2種以上の混合物からなる。化合物としては、例えば、α−ナフトールオレンジ、コレステロール、ドコサン、アシッドオレンジ7、ベヘン酸、ベヘン酸メチル、cis-4,7,10,13,16,19-ドコサヘキサエン酸等を挙げることができる。 The guest molecule is specifically composed of any one kind selected from the following group of compounds, or a mixture of any two or more kinds. Examples of the compound include α-naphthol orange, cholesterol, docosan, acid orange 7, behenic acid, methyl behenate, cis-4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic acid, and the like.
ホスト分子の包接能はpHにより制御される。ホスト分子は、pHが4.8以上14以下の範囲において包接能を有する。すなわち、包接化合物を構成するために好ましいpH範囲は4.8以上14以下である。この領域では、カルボン酸が解離するため、環構造が安定し、安定な包接場が形成され、高い包接能を示す。pH範囲が3.5以上4.8未満では、環状メタクリル酸オリゴマーは水に可溶であるが、包接能は失われる。pH範囲が3.5未満では、環状メタクリル酸オリゴマーは水に不溶となり、包接能は有さない。pHを4.8以上にすることで、ゲスト分子を包接させることができる。pHを3.5以上4.8未満とすることで、包接していたゲスト化合物を放出させる事ができる。 The inclusion ability of the host molecule is controlled by pH. The host molecule has an inclusion ability in the pH range of 4.8 to 14. That is, the preferred pH range for constituting the clathrate compound is 4.8 or more and 14 or less. In this region, since the carboxylic acid is dissociated, the ring structure is stabilized, a stable inclusion field is formed, and high inclusion ability is exhibited. When the pH range is 3.5 or more and less than 4.8, the cyclic methacrylic acid oligomer is soluble in water, but the inclusion ability is lost. When the pH range is less than 3.5, the cyclic methacrylic acid oligomer is insoluble in water and has no inclusion ability. By setting the pH to 4.8 or higher, guest molecules can be included. By setting the pH to 3.5 or more and less than 4.8, the guest compound that has been included can be released.
包接化合物を形成する溶媒としては、水、および、水酸基、エーテル基、エステル基、アミド基、および、スルホニル基からなる群より選ばれた少なくとも1個、通常1〜3個、好ましくは1〜2個の官能基を有する、常温で液状の化合物、および、水とこれら化合物より選ばれた少なくとも1種類の混合溶液が好ましい。混合溶液中の水の重量分率は3%以上が好ましい。 As the solvent for forming the clathrate compound, water and at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, an ether group, an ester group, an amide group, and a sulfonyl group, usually 1 to 3, preferably 1 to A compound that has two functional groups and is liquid at normal temperature, and at least one mixed solution selected from these compounds with water are preferable. The weight fraction of water in the mixed solution is preferably 3% or more.
このような溶媒としては、水、脂肪族アルコール、鎖状ケトン、鎖状エーテル、環状エーテル、鎖状エステル、環状エステル、鎖状アミド、環状アミド、スルホキシド等を挙げることができる。 Examples of such a solvent include water, aliphatic alcohol, chain ketone, chain ether, cyclic ether, chain ester, cyclic ester, chain amide, cyclic amide, sulfoxide and the like.
脂肪族アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール等の炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖状脂肪族アルコールが挙げられる。 Examples of the aliphatic alcohol include linear or branched aliphatic alcohols having 1 to 6 carbon atoms such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and 1-butanol.
鎖状ケトンとしては、例えばアセトン、2-ブタノン、メチルイソブチルケトン、2,5-ヘキサンジオン、2,4-ペンタンジオン等の炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖状ケトンが挙げられる。 Examples of chain ketones include linear or branched chain ketones having 1 to 6 carbon atoms such as acetone, 2-butanone, methyl isobutyl ketone, 2,5-hexanedione, and 2,4-pentanedione.
鎖状エーテルとしては、例えばジエチルエーテル等の炭素数1〜6の直鎖または分岐鎖状エーテルが挙げられる。 Examples of the chain ether include linear or branched ethers having 1 to 6 carbon atoms such as diethyl ether.
環状エーテルとしては、例えばテトラヒドロフラン、1.4−ジオキサン、1,3−ジオキサン等の炭素数2〜6の環状エーテルが挙げられる。 Examples of the cyclic ether include cyclic ethers having 2 to 6 carbon atoms such as tetrahydrofuran, 1.4-dioxane, and 1,3-dioxane.
鎖状エステルとしては、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、アセト酢酸メチル等の炭素数3〜8の直鎖または分岐鎖状エステルが挙げられる。 Examples of the chain ester include linear or branched esters having 3 to 8 carbon atoms such as ethyl acetate, butyl acetate, and methyl acetoacetate.
環状エステルとしては、例えばγ―ブチロラクトン等の炭素数3〜8の環状エステルが挙げられる。 Examples of the cyclic ester include cyclic esters having 3 to 8 carbon atoms such as γ-butyrolactone.
鎖状アミドとしては、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の炭素数3〜8の直鎖または分岐鎖状アミドが挙げられる。 Examples of the chain amide include linear or branched amides having 3 to 8 carbon atoms such as dimethylformamide and dimethylacetamide.
環状アミドとしては、例えばピロリドン、N−メチルピロリドン等の炭素数4〜10の環状がアミド挙げられる。 Examples of the cyclic amide include cyclic amides having 4 to 10 carbon atoms such as pyrrolidone and N-methylpyrrolidone.
スルホキシドとしては、例えばジメチルスルホキシド等の炭素数2〜8のスルホキシドが挙げられる。 Examples of the sulfoxide include sulfoxide having 2 to 8 carbon atoms such as dimethyl sulfoxide.
包接化合物のpHを調整する塩基としては、水酸化アルカリ金属、含窒素塩基が好ましい。pHを調整する酸としては、カルボン酸基、スルホン酸基のいずれかを1個以上有する有機酸、ならびに塩酸、硝酸、硫酸、リン酸が好ましい。 As the base for adjusting the pH of the clathrate compound, an alkali metal hydroxide and a nitrogen-containing base are preferable. The acid for adjusting the pH is preferably an organic acid having at least one of a carboxylic acid group and a sulfonic acid group, and hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid.
水酸化アルカリ金属としては、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化セシウムが挙げられる。 Examples of the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydroxide, and cesium hydroxide.
含窒素塩基としては、アンモニア、アンモニア水、ピリジン、アミン類が挙げられる。アミン類としては、例えば、メチルアミン、ジメチルアミン、トリエチルアミン、エチルアミン、アニリン等の炭素数1から6の直鎖または、分岐鎖状、または環状アミン等が挙げられる。 Examples of the nitrogen-containing base include ammonia, aqueous ammonia, pyridine, and amines. Examples of amines include linear, branched, or cyclic amines having 1 to 6 carbon atoms such as methylamine, dimethylamine, triethylamine, ethylamine, and aniline.
カルボン酸基、スルホン酸基のいずれかを1個以上有する有機酸としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酒石酸、アスコルビン酸、フルオロ酢酸等のカルボン酸類、または、フルオロ硫酸、p−トルエンスルホン酸等のスルホン酸が挙げられる。 Examples of the organic acid having at least one of carboxylic acid group and sulfonic acid group include carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, propionic acid, tartaric acid, ascorbic acid, and fluoroacetic acid, or fluorosulfuric acid and p-toluenesulfonic acid. Of the sulfonic acid.
包接能をpHでコントロールすることにより得られる用途としては次のような例がある。同一溶媒中において、pHを増加させることで、安定度定数の高い物質から選択的に包接を行う、さらに、pHを低下させる事で、安定度定数の低い物質から選択的に放出を行うことで、物質の選択的回収、または、選択的移動が可能となる。 Examples of applications obtained by controlling the inclusion ability with pH include the following. Increasing pH in the same solvent to selectively include substances with high stability constants, and further reducing the pH to selectively release substances with low stability constants. Thus, selective recovery or selective transfer of the substance becomes possible.
なお、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。 The present invention is not limited to the best mode for carrying out the above-described invention, and various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
つぎに、本発明にかかる実施例について具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではないことはもちろんである。 Next, specific examples of the present invention will be described. However, it goes without saying that the present invention is not limited to these examples.
参考例1(環状ポリメタクリル酸オリゴマーの合成) Reference Example 1 (Synthesis of cyclic polymethacrylic acid oligomer)
1)環状ポリメタクリル酸オリゴマーの合成方法
[β-CDの一級水酸基の保護(化合物Iの合成)]
乾燥β-CD1.0 gをピリジン9.0 gに溶解し、溶液Aとした。塩化p-トルエンスルホニル2.0 gを酢酸2.1 gに溶解し、溶液Bとした。氷冷下、溶液Aに溶液Bを徐々に滴下し、滴下終了後、24時間室温で撹拌した。24時間後、混合溶液をヘキサン60 mlに注ぎ生成物を沈殿させる。得られた沈殿を、ろ過により回収した。沈殿をメタノール10 mlに溶解し、蒸留水120 ml(5 ℃)で再沈殿させ、得られた白色沈殿をろ過により回収し、80 ℃で5時間真空乾燥し、化合物Iとした。
1) Synthesis method of cyclic polymethacrylic acid oligomer [Protection of primary hydroxyl group of β-CD (synthesis of compound I)]
1.0 g of dry β-CD was dissolved in 9.0 g of pyridine to obtain a solution A. Solution B was prepared by dissolving 2.0 g of p-toluenesulfonyl chloride in 2.1 g of acetic acid. Solution B was gradually added dropwise to Solution A under ice cooling, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours after the completion of the addition. After 24 hours, the mixed solution is poured into 60 ml of hexane to precipitate the product. The resulting precipitate was collected by filtration. The precipitate was dissolved in 10 ml of methanol and reprecipitated with 120 ml of distilled water (5 ° C.). The resulting white precipitate was collected by filtration and dried in vacuo at 80 ° C. for 5 hours to obtain Compound I.
[化合物Iの二級水酸基のメタクリロイル化(化合物IIの合成)]
化合物I 1 g、ヒドロキノン0.05 gをピリジン4 gに溶解した。ここに、無水メタクリル酸1.5 mlを加え、50℃、5時間還流する。還流後、溶液を室温まで放冷し、ヘキサン30 mlに注ぎ、生成物を沈殿させる。沈殿をろ過により回収した。沈殿をメタノール10mlに溶解し、蒸留水120 ml(5 ℃)で再沈殿させ、得られた白色沈殿をろ過により回収し、室温で真空乾燥し、化合物IIとした。
[Methacryloylation of Secondary Hydroxyl Group of Compound I (Synthesis of Compound II)]
Compound I (1 g) and hydroquinone (0.05 g) were dissolved in pyridine (4 g). To this, 1.5 ml of methacrylic anhydride is added and refluxed at 50 ° C. for 5 hours. After refluxing, the solution is allowed to cool to room temperature and poured into 30 ml of hexane to precipitate the product. The precipitate was collected by filtration. The precipitate was dissolved in 10 ml of methanol and reprecipitated with 120 ml of distilled water (5 ° C.), and the resulting white precipitate was collected by filtration and dried in vacuo at room temperature to obtain Compound II.
[化合物IIの銅錯体による原子移動ラジカル重合(化合物IIIの合成)]
化合物II 1 gをメタノール100 mlに溶解し、溶液にトルエン0.2 gを添加し5分間撹拌する。次に溶液に11 mlの水を徐々に添加し、窒素雰囲気下5分間撹拌し、系を窒素雰囲気に置換する。置換後、1,3-ジブロモブタン0.09 g、トリス[2-(ジメチルアミノ)エチル]アミン(Me6-TREN)0.14 g、CuBr0.06 gを加え、系を閉じ、窒素雰囲気下50℃、6時間反応させた。反応後、溶液を氷冷し、酢酸 0.1 mlを添加し、溶液を10分間撹拌した。撹拌終了後、溶液をヘキサン500 ml中に注ぎ、沈殿をろ取した。得られた沈殿を室温で減圧乾燥し、生成物IIIとした。
[Atom Transfer Radical Polymerization of Compound II with Copper Complex (Synthesis of Compound III)]
Dissolve 1 g of Compound II in 100 ml of methanol, add 0.2 g of toluene to the solution and stir for 5 minutes. Next, 11 ml of water is slowly added to the solution and stirred for 5 minutes under a nitrogen atmosphere to replace the system with a nitrogen atmosphere. After substitution, 0.09 g of 1,3-dibromobutane, 0.14 g of tris [2- (dimethylamino) ethyl] amine (Me 6 -TREN) and 0.06 g of CuBr were added, the system was closed, and the system was closed at 50 ° C. under a nitrogen atmosphere at 6 ° C. Reacted for hours. After the reaction, the solution was ice-cooled, 0.1 ml of acetic acid was added, and the solution was stirred for 10 minutes. After completion of the stirring, the solution was poured into 500 ml of hexane, and the precipitate was collected by filtration. The resulting precipitate was dried under reduced pressure at room temperature to give product III.
[化合物IIIの閉環反応(化合物IVの合成)]
化合物III 1 gをメタノール100 mlに溶解し、溶液にトルエン0.2 gを添加し5分間撹拌する。次に溶液に11 mlの水を徐々に添加し、窒素雰囲気下5分間撹拌し、系を窒素雰囲気に置換する。置換後、Me6-TREN0.14 g、CuBr0.06 gを加え、系を閉じ、窒素雰囲気下50℃、6時間反応させた。反応後、溶液を氷冷し、酢酸 0.1 mlを添加し、溶液を10分間撹拌した。撹拌終了後、溶液をヘキサン500 ml中に注ぎ、沈殿をろ取した。得られた沈殿を室温で減圧乾燥し、生成物IVとした。
[Ring Closure of Compound III (Synthesis of Compound IV)]
1 g of compound III is dissolved in 100 ml of methanol, 0.2 g of toluene is added to the solution, and the mixture is stirred for 5 minutes. Next, 11 ml of water is slowly added to the solution and stirred for 5 minutes under a nitrogen atmosphere to replace the system with a nitrogen atmosphere. After substitution, Me 6 -TREN 0.14 g and CuBr 0.06 g were added, the system was closed, and the reaction was carried out at 50 ° C. for 6 hours in a nitrogen atmosphere. After the reaction, the solution was ice-cooled, 0.1 ml of acetic acid was added, and the solution was stirred for 10 minutes. After completion of the stirring, the solution was poured into 500 ml of hexane, and the precipitate was collected by filtration. The resulting precipitate was dried under reduced pressure at room temperature to give product IV.
[環状ポリメタクリル酸オリゴマーの合成(化合物IVの加水分解)]
化合物IV 1 gをメタノール20 mlに溶解し、1N-NaOH溶液 10 mlを加え、溶液が透明になるまで、室温で撹拌した。反応終了後、5N-HNO3を溶液がpH3以下になるまで加え、生成した沈殿をろ取、室温にて減圧乾燥し、環状ポリメタクリル酸オリゴマーとした。
[Synthesis of cyclic polymethacrylic acid oligomer (hydrolysis of compound IV)]
1 g of compound IV was dissolved in 20 ml of methanol, 10 ml of 1N-NaOH solution was added, and the mixture was stirred at room temperature until the solution became clear. After completion of the reaction, 5N-HNO 3 was added until the solution became
2)環状ポリメタクリル酸オリゴマーを特定する分析結果
環状ポリメタクリル酸オリゴマーの1H-NMR測定結果(溶媒:重水素化メタノール、図1)より、以下の知見を得た。
(a)1.1ppmのmr、rmのメチル基のピーク、1.35ppmのmmのメチル基のピーク、1.4ppmのmrのメチレン基のピーク、2.35ppmのピークはmmmのメチレン基のピークより、生成物は立体規則性のないポリメタクリル酸である。
(b)直鎖の末端を示す2.15 ppmの水酸基のピークは観察されない。また、1.5〜1.65 ppmの水素のピーク及び1.75 ppmの水素のピークは図中の水素Ha、Hbに対応している。2.25 ppmは水素Hcであることから、生成物は環状体である。
2) Analysis results for identifying cyclic polymethacrylic acid oligomer The following knowledge was obtained from 1 H-NMR measurement results (solvent: deuterated methanol, Fig. 1) of the cyclic polymethacrylic acid oligomer.
(A) 1.1 ppm mr, rm methyl group peak, 1.35 ppm mm methyl group peak, 1.4 ppm mr methylene group peak, 2.35 ppm peak from mm mm methylene group product Is polymethacrylic acid without stereoregularity.
(B) A peak of 2.15 ppm hydroxyl group indicating a straight chain end is not observed. Further, the hydrogen peak at 1.5 to 1.65 ppm and the hydrogen peak at 1.75 ppm correspond to the hydrogens Ha and Hb in the figure. Since 2.25 ppm is hydrogen Hc, the product is a ring.
環状ポリメタクリル酸オリゴマーのMALDI-TOF-Mass測定結果(図2、および表1)より、いずれのピークにおいても、そのポリメタクリル酸の重合度は14であり、他の化合物は検出されない。よって、ここで、例に示した環状ポリメタクリル酸オリゴマーの重合度は14である。 From the MALDI-TOF-Mass measurement results of the cyclic polymethacrylic acid oligomer (FIG. 2 and Table 1), the polymerization degree of the polymethacrylic acid is 14 at any peak, and other compounds are not detected. Therefore, the polymerization degree of the cyclic polymethacrylic acid oligomer shown in the example is 14 here.
以上より、ここで用いた環状ポリメタクリル酸オリゴマーは重合度14で分子量分布を持たない化合物である。また、1H-NMR、および、分子量測定結果より、その構造は以下の二種類からなる混合物である。 From the above, the cyclic polymethacrylic acid oligomer used here is a compound having a polymerization degree of 14 and no molecular weight distribution. Moreover, from 1 H-NMR and molecular weight measurement results, the structure is a mixture composed of the following two types.
図3に得られた環状ポリメタクリル酸オリゴマーの滴定曲線を示す。図より、pH 3.5〜pH 5.0(領域a)にメタクリル酸の解離に由来する緩衝領域が見られた。また、本曲線より、pKaは4.83であった。 FIG. 3 shows a titration curve of the obtained cyclic polymethacrylic acid oligomer. From the figure, a buffer region derived from dissociation of methacrylic acid was observed at pH 3.5 to pH 5.0 (region a). From this curve, pKa was 4.83.
MM2による構造計算より、環状ポリメタクリル酸オリゴマーは水中でやや楕円形を取っており、その空孔サイズは長軸11.2Å、短軸9.2Åであった。 According to the structure calculation by MM2, the cyclic polymethacrylic acid oligomer was slightly oval in water, and the pore size was 11.2 mm long and 9.2 mm short.
実施例1(包接錯体形成についての紫外−可視吸収スペクトルによる測定) Example 1 (Measurement by UV-Vis Absorption Spectrum for Inclusion Complex Formation)
1)実験方法
メチレンブルーを水に溶解し、水溶液(メチレンブルー濃度:1.0×10-5 mol/l)とした。この中にβ-CD(メチレンブルーに対し、20〜150 mol当量)または、ポリメタクリル酸オリゴマー(メチレンブルーに対し、20〜150 mol当量)を加え30分静置し、溶液の紫外−可視吸収スペクトルを測定した。測定条件は次の通りである。測定温度:23.5±0.9 ℃、測定領域:400 nm〜900 nm、走査速度:200 nm/minである。
1) Experimental method Methylene blue was dissolved in water to prepare an aqueous solution (methylene blue concentration: 1.0 × 10 −5 mol / l). Add β-CD (20 to 150 mol equivalent to methylene blue) or polymethacrylic acid oligomer (20 to 150 mol equivalent to methylene blue) and let stand for 30 minutes. It was measured. The measurement conditions are as follows. Measurement temperature: 23.5 ± 0.9 ° C., measurement region: 400 nm to 900 nm, scanning speed: 200 nm / min.
2)実験結果
メチレンブルーは代表的な色素のひとつであり、β-CDと1:1包接錯体を形成することが知られている。そこで、環状ポリメタクリル酸オリゴマーとメチレンブルーの包接錯体形成についてUV-Vis測定を用い検討した。得られたUV-Vis吸収スペクトルを図4に示す。メチレンブルーでは、水中でメチレンブルーに分子が重なったダイマー構造とモノマー構造の平衡状態にある。UV測定結果より、ダイマー由来の吸収ピーク(612 nm)、及び、モノマー由来の吸収ピーク(666 nm)が観察される。ここにβ-CDまたは環状ポリメタクリル酸を添加し、モノマー由来の吸収ピークのダイマー由来の吸収ピークに対する強度比(M/D比)から、包接錯体の構造を検討した。図5にはM/D比を示した。
2) Experimental results Methylene blue is one of the typical dyes and is known to form a 1: 1 inclusion complex with β-CD. Therefore, we investigated the inclusion complex formation between cyclic polymethacrylic acid oligomer and methylene blue using UV-Vis measurement. The obtained UV-Vis absorption spectrum is shown in FIG. Methylene blue is in an equilibrium state between a monomer structure and a dimer structure in which molecules overlap with methylene blue in water. From the UV measurement results, an absorption peak derived from dimer (612 nm) and an absorption peak derived from monomer (666 nm) are observed. Β-CD or cyclic polymethacrylic acid was added thereto, and the structure of the inclusion complex was examined from the intensity ratio (M / D ratio) of the monomer-derived absorption peak to the dimer-derived absorption peak. FIG. 5 shows the M / D ratio.
β-CDを添加した場合、612 nmのダイマー由来のピーク強度が低下し、666 nmのモノマー由来のピークが増大した。これは、メチレンブルーモノマーがβ-CDに包接され、メチレンブルーの平衡がモノマー側に移動したことによる。 When β-CD was added, the peak intensity derived from the 612 nm dimer decreased and the peak derived from the 666 nm monomer increased. This is because the methylene blue monomer was included in β-CD, and the equilibrium of methylene blue shifted to the monomer side.
環状ポリメタクリル酸オリゴマーを添加した場合、666 nmのモノマー由来のピーク強度が低下し、612 nmのダイマー由来のピーク強度が増大した。これは、環状ポリメタクリル酸オリゴマーにはメチレンブルー2分子(ダイマー)が包接され、そのためにメチレンブルーの平衡がダイマー側に移動したことによる。以上より、環状ポリメタクリル酸オリゴマーは、メチレンブルーと1:2包接錯体を形成する。 When the cyclic polymethacrylic acid oligomer was added, the peak intensity derived from the 666 nm monomer decreased and the peak intensity derived from the 612 nm dimer increased. This is because two molecules of methylene blue (dimer) were included in the cyclic polymethacrylic acid oligomer, and the equilibrium of methylene blue moved to the dimer side. From the above, the cyclic polymethacrylic acid oligomer forms a 1: 2 inclusion complex with methylene blue.
環状ポリメタクリル酸オリゴマーでは解離したカルボン酸が環の周囲に広がり、メチル基が環の内部に凝集する事で環内部に形成された疎水場にメチレンブルーが包接された。また、空孔は11.2Å(長軸)と9.2Å(短軸)の楕円であり、β-CDの空孔サイズの6.4Åよりも大きいため、メチレンブルーは1分子ではなく、2分子からなる会合体(ダイマー)として包接された。 In the cyclic polymethacrylic acid oligomer, the dissociated carboxylic acid spreads around the ring, and methyl groups aggregate inside the ring so that methylene blue is included in the hydrophobic field formed inside the ring. The holes are ellipses of 11.2 mm (long axis) and 9.2 mm (short axis), which is larger than the β-CD hole size of 6.4 mm, so methylene blue is not a single molecule but a group consisting of two molecules. Inclusion as a dimer.
実施例2(包接錯体形成に対するpH依存性の測定) Example 2 (Measurement of pH dependence on inclusion complex formation)
1)実験方法
ゲスト分子(コレステロール、またはベヘン酸、またはベヘン酸メチル、またはcis-4,7,10,13,16,19-ドコサヘキサエン酸(DHA))を0.2 mlのメタノールに溶解し、ゲスト溶液(ゲスト分子濃度:7.8×10-3 mol/l)とした。β-CDまたは、環状ポリメタクリル酸オリゴマーを0.3 mlの水に溶解し、ホスト溶液(ホスト分子濃度:1.3×10-2 mol/l)とした。ゲスト溶液とホスト溶液を室温にて混合し、中性領域用のスポット用サンプル溶液とした。サンプル溶液のpHは6.2〜7.8であった。
1) Experimental method Guest molecule (cholesterol, behenic acid, methyl behenate, or cis-4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic acid (DHA)) is dissolved in 0.2 ml of methanol, and the guest solution (Guest molecule concentration: 7.8 × 10 −3 mol / l). β-CD or cyclic polymethacrylic acid oligomer was dissolved in 0.3 ml of water to obtain a host solution (host molecule concentration: 1.3 × 10 −2 mol / l). The guest solution and the host solution were mixed at room temperature to obtain a spot sample solution for the neutral region. The pH of the sample solution was 6.2-7.8.
ゲスト分子(コレステロール、またはベヘン酸、またはベヘン酸メチル、またはDHA)を0.2 mlのメタノールに溶解し、ゲスト溶液(ゲスト分子濃度:7.8×10-3 mol/l)とした。β-CDまたは、環状ポリメタクリル酸オリゴマーを0.3 mlの水に溶解し、ホスト溶液(ホスト分子濃度:1.3×10-2 mol/l)とした。ゲスト溶液、ホスト溶液および酢酸0.05mlを室温にて混合し、酸性領域用のスポット用サンプル溶液とした。サンプル溶液のpHは3.0〜4.5であった。 Guest molecules (cholesterol, behenic acid, methyl behenate, or DHA) were dissolved in 0.2 ml of methanol to obtain a guest solution (guest molecule concentration: 7.8 × 10 −3 mol / l). β-CD or cyclic polymethacrylic acid oligomer was dissolved in 0.3 ml of water to obtain a host solution (host molecule concentration: 1.3 × 10 −2 mol / l). The guest solution, the host solution, and 0.05 ml of acetic acid were mixed at room temperature to obtain a spot sample solution for the acidic region. The pH of the sample solution was 3.0-4.5.
サンプル溶液をシリカゲル薄層クロマトグラフィー(20×20cm,MERCK Silica gel 60 F254,1.05715.0009)1枚、展開溶媒で分画しRf値を得た。条件は以下の通りである。スポットサイズφ=約0.5 cm、展開溶媒:酢酸エチル:2-プロパノール:水混合溶媒(酢酸エチル: 2-プロパノール:水=5:2:0.5)、展開温度:20±2 ℃、展開距離:約15 cmである。 The sample solution was fractionated with one developing layer of silica gel thin layer chromatography (20 × 20 cm, MERCK Silica gel 60 F254, 1.05715.0009) to obtain the Rf value. The conditions are as follows. Spot size φ = approx. 0.5 cm, developing solvent: ethyl acetate: 2-propanol: water mixed solvent (ethyl acetate: 2-propanol: water = 5: 2: 0.5), developing temperature: 20 ± 2 ° C., developing distance: approx. 15 cm.
染色には、ヨウ素溶液(1 wt%エタノール溶液)、リンモリブデン酸溶液(4 wt%エタノール溶液)、ブロモクレゾールグリーン(BCG)溶液(0.04 wt%エタノール溶液)、硫酸(10wt%水溶液)を用いた。 For staining, iodine solution (1 wt% ethanol solution), phosphomolybdic acid solution (4 wt% ethanol solution), bromocresol green (BCG) solution (0.04 wt% ethanol solution), sulfuric acid (10 wt% aqueous solution) were used. .
2)実験結果
表2に環状ポリメタクリル酸オリゴマーにコレステロール、または、ベヘン酸、またはベヘン酸メチル、またはDHAを添加した混合物のRf値を示した。参考のため、同一測定条件における環状ポリメタクリル酸オリゴマー、およびゲスト化合物のRf値も併記した。
2) Experimental results Table 2 shows the Rf values of the mixtures obtained by adding cholesterol, behenic acid, methyl behenate, or DHA to the cyclic polymethacrylic acid oligomer. For reference, the Rf values of the cyclic polymethacrylic acid oligomer and the guest compound under the same measurement conditions are also shown.
環状ポリメタクリル酸オリゴマーをホストとする場合の知見は以下の通りである。
環状ポリメタクリル酸オリゴマー単独とコレステロール単独のスポットは、いずれも単一であり、互いに異なる値を示した。環状ポリメタクリル酸オリゴマーとコレステロールの混合体では、中性においては、単一のスポットが観察され、コレステロールが環状ポリメタクリル酸オリゴマーに包接された。酸性領域においては、スポットは2点観察され、両スポットのRf値は、環状ポリメタクリル酸オリゴマー単独、およびコレステロール単独のRf値に等しくなった事から、酸性領域ではコレステロールは環状ポリメタクリル酸オリゴマーに包接されない。
The knowledge when a cyclic polymethacrylic acid oligomer is used as a host is as follows.
The spots of the cyclic polymethacrylic acid oligomer alone and the cholesterol alone were both single and showed different values. In the mixture of cyclic polymethacrylic acid oligomer and cholesterol, in neutral, a single spot was observed, and cholesterol was included in the cyclic polymethacrylic acid oligomer. In the acidic region, two spots were observed, and the Rf value of both spots was equal to the Rf value of the cyclic polymethacrylic acid oligomer alone and cholesterol alone. Not included.
環状ポリメタクリル酸オリゴマー単独とベヘン酸単独のスポットは、いずれも単一であり、互いに異なる値を示した。環状ポリメタクリル酸オリゴマーとベヘン酸の混合体では、中性においては、単一のスポットが観察され、ベヘン酸が環状ポリメタクリル酸オリゴマーに包接された。酸性領域においては、スポットは2点観察され、両スポットのRf値は、環状ポリメタクリル酸オリゴマー単独、およびベヘン酸単独のRf値に等しくなった事から、酸性領域ではベヘン酸は環状ポリメタクリル酸オリゴマーに包接されない。 The spots of the cyclic polymethacrylic acid oligomer alone and the behenic acid alone were single and showed different values. In the mixture of cyclic polymethacrylic acid oligomer and behenic acid, a single spot was observed in neutrality, and behenic acid was included in the cyclic polymethacrylic acid oligomer. In the acidic region, two spots were observed, and the Rf value of both spots became equal to the Rf value of the cyclic polymethacrylic acid oligomer alone and the behenic acid alone, so that behenic acid was cyclic polymethacrylic acid in the acidic region. It is not included in the oligomer.
環状ポリメタクリル酸オリゴマー単独とベヘン酸メチル単独のスポットは、いずれも単一であり、互いに異なる値を示した。環状ポリメタクリル酸オリゴマーとベヘン酸メチルの混合体では、中性においては、単一のスポットが観察され、ベヘン酸メチルが環状ポリメタクリル酸オリゴマーに包接された。酸性領域においては、スポットは2点観察され、両スポットのRf値は、環状ポリメタクリル酸オリゴマー単独、およびベヘン酸メチル単独のRf値に等しくなった事から、酸性領域ではベヘン酸メチルは環状ポリメタクリル酸オリゴマーに包接されない。 The spots of the cyclic polymethacrylic acid oligomer alone and the methyl behenate alone were both single and showed different values. In the mixture of cyclic polymethacrylic acid oligomer and methyl behenate, a single spot was observed in neutrality, and methyl behenate was included in the cyclic polymethacrylic acid oligomer. In the acidic region, two spots were observed, and the Rf value of both spots became equal to the Rf value of the cyclic polymethacrylic acid oligomer alone and methyl behenate alone. It is not included in the methacrylic acid oligomer.
環状ポリメタクリル酸オリゴマー単独とDHA単独のスポットは、いずれも単一であり、互いに異なる値を示した。環状ポリメタクリル酸オリゴマーとDHAの混合体では、中性においては、単一のスポットが観察され、DHAが環状ポリメタクリル酸オリゴマーに包接された。酸性領域においては、スポットは2点観察され、両スポットのRf値は、環状ポリメタクリル酸オリゴマー単独、およびDHA単独のRf値に等しくなった事から、酸性領域ではDHAは環状ポリメタクリル酸オリゴマーに包接されない。 The spots of the cyclic polymethacrylic acid oligomer alone and the DHA alone were both single and showed different values. In the mixture of cyclic polymethacrylic acid oligomer and DHA, a single spot was observed in neutrality, and DHA was included in the cyclic polymethacrylic acid oligomer. In the acidic region, two spots were observed, and the Rf value of both spots became equal to the Rf value of the cyclic polymethacrylic acid oligomer alone and of the DHA alone. Therefore, in the acidic region, DHA became a cyclic polymethacrylic acid oligomer. Not included.
以上より、環状ポリメタクリル酸オリゴマーは、本条件においては、中性領域ではコレステロール、ベヘン酸、ベヘン酸メチル、DHAを包接するが、酸性領域では包接せず、pH依存性を示す包接材料である。 As described above, the cyclic polymethacrylic acid oligomer includes, in this condition, cholesterol, behenic acid, methyl behenate, and DHA in the neutral region, but does not include in the acidic region and exhibits pH dependence. It is.
表3にβ-CDにコレステロール、または、ベヘン酸、またはベヘン酸メチル、またはDHAを添加した混合物のRf値を示した。参考のため、同一測定条件におけるβ−CD、およびゲスト化合物のRf値も併記した。 Table 3 shows the Rf value of a mixture obtained by adding cholesterol, behenic acid, methyl behenate, or DHA to β-CD. For reference, β-CD under the same measurement conditions and the Rf value of the guest compound are also shown.
β-CDをホストとする場合の知見は以下の通りである。
コレステロールを混合すると、中性、酸性領域いずれにおいても、混合物のRf値はβ-CD単独に等しくなった。よって、コレステロールは中性および酸性領域で、β-CDに包接され、pH依存性を示さなかった。
The knowledge when β-CD is used as a host is as follows.
When cholesterol was mixed, the Rf value of the mixture became equal to β-CD alone in both the neutral and acidic regions. Therefore, cholesterol was included in β-CD in the neutral and acidic regions and did not show pH dependence.
ベヘン酸を混合すると、中性、酸性領域いずれにおいても、混合物のRf値はβ-CD単独に等しくなった。よって、ベヘン酸は中性および酸性領域で、β-CDに包接され、pH依存性を示さなかった。 When behenic acid was mixed, the Rf value of the mixture became equal to β-CD alone in both the neutral and acidic regions. Therefore, behenic acid was included in β-CD in the neutral and acidic regions and showed no pH dependence.
ベヘン酸メチルを混合すると、中性、酸性領域いずれにおいても、混合物には二つのスポットが現れ、これらのRf値はβ-CD単独および、ベヘン酸メチル単独に等しくなった。よって、ベヘン酸メチルは中性および酸性領域で、β-CDには包接されず、pH依存性を示さなかった。 When methyl behenate was mixed, two spots appeared in the mixture in both the neutral and acidic regions, and these Rf values were equal to β-CD alone and methyl behenate alone. Therefore, methyl behenate was neutral and acidic, was not included in β-CD, and showed no pH dependence.
DHAを混合すると、中性、酸性領域いずれにおいても、混合物のRf値はβ-CD単独に等しくなった。よって、DHAは中性および酸性領域で、β-CDに包接され、pH依存性を示さなかった。 When DHA was mixed, the Rf value of the mixture became equal to β-CD alone in both the neutral and acidic regions. Therefore, DHA was included in β-CD in neutral and acidic regions and did not show pH dependence.
以上より、β-CDは、本条件においてはpH依存性を示さない。 From the above, β-CD does not show pH dependence under these conditions.
以上の包接の挙動に関する知見を表4にまとめた。 Table 4 summarizes the above findings regarding the inclusion behavior.
β-CDはpHを変化させても、その分子構造が変化しないため、包接挙動にpH依存性が発現しない。中性領域では、環状ポリメタクリル酸オリゴマーはカルボン酸が解離し、環の外周に広がり、環内部にメチル基が凝集することで、環内部に疎水場が形成される。ここに疎水性ゲスト分子が包接される。このため、ゲスト分子を包接した環状ポリメタクリル酸オリゴマーが単一のスポットを形成する。酸性領域では、環状ポリメタクリル酸オリゴマーのカルボン酸は解離せず、環内部にメチル基とともに凝集する、このため、環内部の疎水性が低下する。あわせて、環内部の空孔がつぶれ、ゲスト分子の包接が幾何学的に阻害される。その結果、酸性領域では、ゲスト分子が包接されない。 Since β-CD does not change its molecular structure even when pH is changed, pH dependence is not expressed in the inclusion behavior. In the neutral region, the cyclic polymethacrylic acid oligomer dissociates carboxylic acid, spreads around the outer periphery of the ring, and aggregates methyl groups inside the ring, thereby forming a hydrophobic field inside the ring. A hydrophobic guest molecule is included here. For this reason, the cyclic | annular polymethacrylic acid oligomer which included the guest molecule forms a single spot. In the acidic region, the carboxylic acid of the cyclic polymethacrylic acid oligomer does not dissociate and aggregates with the methyl group inside the ring. For this reason, the hydrophobicity inside the ring decreases. At the same time, the vacancies inside the ring are collapsed, and the inclusion of the guest molecule is geometrically inhibited. As a result, guest molecules are not included in the acidic region.
Claims (14)
前記ゲスト分子は、有機化合物であり、
前記包接能は、pHにより制御される
ことを特徴とする包接材料。 In an inclusion material containing a host molecule having an inclusion ability for a guest molecule,
The guest molecule is an organic compound,
The clathrate is characterized in that the clathrate is controlled by pH.
前記ゲスト分子は、有機化合物であり、
前記包接能は、pHにより制御され、
前記ホスト分子は、一般式(化1)で表される化合物の群から選ばれるいずれか1種、またはいずれか2種の混合物からなる
Rは別個独立に、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、カルボキシル基を示す。
R1は、−CH2−基、−CH2−CH2−基、>CH−CH2−OH基、−O−CH2−O−基、−O−CH2−CH2−O−基を示す。
R2は、水素原子、メチル基、メトキシ基、エトキシ基を示す。
[ ]内の化学式の結合方向は、一般式(化1)の表示にかかわらず、逆向きであってもよい。n個の前記化学式の結合方向は別個独立である。
nは重合度であり、6から20の整数を示す。
ことを特徴とする包接材料。 In an inclusion material containing a host molecule having an inclusion ability for a guest molecule,
The guest molecule is an organic compound,
The inclusion ability is controlled by pH,
The host molecule is composed of any one selected from the group of compounds represented by the general formula (Formula 1), or a mixture of any two.
R independently represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a carboxyl group.
R 1 represents a —CH 2 — group, —CH 2 —CH 2 — group,> CH—CH 2 —OH group, —O—CH 2 —O— group, —O—CH 2 —CH 2 —O— group. Show.
R2 represents a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, or an ethoxy group.
The bonding direction of the chemical formula in [] may be reversed regardless of the display of the general formula (Formula 1). The bonding directions of the n chemical formulas are independent.
n is the degree of polymerization and represents an integer of 6 to 20.
An inclusion material characterized by that.
ことを特徴とする請求項2記載の包接材料。 Guest molecules include cholesterol and cholesterol derivatives, aliphatic hydrocarbons and aliphatic hydrocarbon derivatives having 6 or more carbon atoms, oils and fats, organic compound dyes, cyclic saturated hydrocarbons and cyclic saturated hydrocarbon derivatives having 6 or more carbon atoms , Aromatic hydrocarbons and aromatic hydrocarbon derivatives, organic polymers having no basic group in the unit and derivatives thereof, inorganic polymers having no basic group in the unit and derivatives thereof The inclusion material according to claim 2, wherein the inclusion material is any one kind or a mixture of two or more kinds.
ことを特徴とする請求項2記載の包接材料。 The inclusion material according to claim 2, wherein the host molecule has inclusion ability in a pH range of 4.8 or more and 14 or less.
前記ゲスト分子は、有機化合物であり、
前記包接能は、pHにより制御され、
前記ホスト分子は、化学式(化2)で表される化合物のいずれか1種、または2種の混合物からなる
The guest molecule is an organic compound,
The inclusion ability is controlled by pH,
The host molecule is composed of any one or a mixture of two compounds represented by the chemical formula (Chemical Formula 2).
ことを特徴とする請求項5記載の包接材料。 The guest molecule should consist of any one selected from the group of cholesterol, behenic acid, methyl behenate, cis-4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic acid, or a mixture of any two or more. The inclusion material according to claim 5.
ことを特徴とする請求項5記載の包接材料。 The inclusion material according to claim 5, wherein the host molecule has inclusion ability in a pH range of 4.8 to 14.
前記ゲスト分子は、有機化合物であり、
前記包接能は、pHにより制御される
ことを特徴とする包接方法。 In an inclusion method using a host molecule having an inclusion ability for a guest molecule,
The guest molecule is an organic compound,
The inclusion method, wherein the inclusion ability is controlled by pH.
前記ゲスト分子は、有機化合物であり、
前記包接能は、pHにより制御され、
前記ホスト分子は、一般式(化3)で表される化合物の群から選ばれるいずれか1種、またはいずれか2種の混合物からなる
Rは別個独立に、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、カルボキシル基を示す。
R1は、−CH2−基、−CH2−CH2−基、>CH−CH2−OH基、−O−CH2−O−基、−O−CH2−CH2−O−基を示す。
R2は、水素原子、メチル基、メトキシ基、エトキシ基を示す。
[ ]内の化学式の結合方向は、一般式(化3)の表示にかかわらず、逆向きであってもよい。n個の前記化学式の結合方向は別個独立である。
nは重合度であり、6から20の整数を示す。
ことを特徴とする包接方法。 In an inclusion method using a host molecule having an inclusion ability for a guest molecule,
The guest molecule is an organic compound,
The inclusion ability is controlled by pH,
The host molecule is composed of any one kind selected from the group of compounds represented by the general formula (Formula 3), or any two kinds of mixtures.
R independently represents a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, or a carboxyl group.
R 1 represents a —CH 2 — group, —CH 2 —CH 2 — group,> CH—CH 2 —OH group, —O—CH 2 —O— group, —O—CH 2 —CH 2 —O— group. Show.
R2 represents a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group, or an ethoxy group.
The bonding direction of the chemical formula in [] may be reversed regardless of the display of the general formula (Formula 3). The bonding directions of the n chemical formulas are independent.
n is the degree of polymerization and represents an integer of 6 to 20.
An inclusion method characterized by that.
ことを特徴とする請求項9記載の包接方法。 Guest molecules include cholesterol and cholesterol derivatives, aliphatic hydrocarbons and aliphatic hydrocarbon derivatives having 6 or more carbon atoms, oils and fats, organic compound dyes, cyclic saturated hydrocarbons and cyclic saturated hydrocarbon derivatives having 6 or more carbon atoms , Aromatic hydrocarbons and aromatic hydrocarbon derivatives, organic polymers having no basic group in the unit and derivatives thereof, inorganic polymers having no basic group in the unit and derivatives thereof The inclusion method according to claim 9, comprising any one kind or a mixture of two or more kinds.
ことを特徴とする請求項9記載の包接方法。 The inclusion method according to claim 9, wherein the host molecule has an inclusion ability in a pH range of 4.8 to 14.
前記ゲスト分子は、有機化合物であり、
前記包接能は、pHにより制御され、
前記ホスト分子は、化学式(化4)で表される化合物のいずれか1種、または2種以上の混合物からなる
The guest molecule is an organic compound,
The inclusion ability is controlled by pH,
The host molecule is composed of any one of compounds represented by the chemical formula (Chemical Formula 4), or a mixture of two or more.
ことを特徴とする請求項12記載の包接方法。 The guest molecule should consist of any one selected from the group of cholesterol, behenic acid, methyl behenate, cis-4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic acid, or a mixture of any two or more. The inclusion method according to claim 12.
ことを特徴とする請求項12記載の包接方法。 The inclusion method according to claim 12, wherein the host molecule has inclusion ability in a pH range of 4.8 to 14.
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