クロム酸酸化による新しいジアル ドースジ

161
ク ロ ム 酸 酸 化 に よ る 新 し い ジ ア ル ドー ス ジ
ア ン ヒ ド リ ドア セ チ ル 誘 導 体 の 配 向 の 決 定
藤
原
剛*
DeterminationoftheAnomericConfigulationoftheNew
DialdoseDianhydridePeracetate
TsllyoshiF'UJIWARA
(1978年9月28日
序
糖 化 学 に お い て 糖 残 基 間 ま た は,糖
受 理)
言
残 基 と ア グ リ コ ン と の 結 合 様 式 がa型,β
れ で あ る か を 決 定 す る こ と は 極 め て 重 要 な 事 で あ り,さ
そ の う ち で も旋 光 度 測 定 に よ る方 法,特
な ど が0般
的 で あ る.旋
た,分
と こ ろ で 重 ク ロ ム 酸 塩,ク
て カ ル ボ ン 酸 を 生 じ,第2級
ロ ム 酸 塩,無
水 ク ロ ム 酸,塩
化 ク ロ ミル な ど は 強 力 な 酸 化 剤
の 酸 化 剤 に よ っ て 第1級
ア ル コ ー ル は ア ル デ ヒ ドを へ
アル コール で は脱 水 につ
の 場 合 立 体 効 果 が あ る こ と が 知 ら れ て お り,特 に 脂 環 族
ア ル コ ー ル の 酸 化 で は い ち じ る し く,ス
合axial方
テ ロ イ ド類 で よ く研 究 さ れ て 来 た.こ
向 に 水 酸 基 を も つ ア ル コ ー ル はequatorial方
る か に 酸 化 さ れ や す い1).AngyalandJames2)・3)は
にあ る時 は ほ とん
ラ ノ シ ドの 場 合 は 急 速 に 酸 化 して4一 ヘ キ ス ロ ソ ン 酸 を 与 え る こ と を 明 ら
か に し た.Hoffmanetal4)はAngyalandJamesの
配 向 決 定 に 利 用 で き る こ と を 示 した.こ
方 法 を 微 量 化 し完 全 ア セ チ ル 体 の
の 方 法 は 試 料 が 少 な く て も良 い こ と や 単 一 の 試 薬
で ほ と ん ど す べ て の 試 料 に 適 用 で き る な ど 利 点 が 多 い.本
論 文 で は 本 法 の 検 討 を 行 な い,
先 に 発 表 した 新 しい ジ ア ル ドー ス ジ ア ン ヒ ド リ ド5)・6)のanomeric水
*自 然科学研究室
酢酸中では
の 際 ア グ リ コ ン がequatoria1
位 に あ る 時 は 速 や か に 酸 化 して5一 ヘ キ ス ロ ソ ン 酸 を 与 え る がaxia1位
行 っ た.
の場
向 に水 酸 基 を もつ 異 性 体 よ りは
無 水 ク ロ ム 酸(CrO3)が
完 全 ア セ チ ル 化 さ れ た ヘ キ ソ ピ ラ ノ シ ドを 酸 化 す る が,こ
ど 酸 化 せ ず,フ
の プ ロ トン
が 決 定 で き な い と い う 欠 点 を もつ.
ア ル コ ー ル は ケ ト ンを 生 じ,第3級
合 の 開 裂 が 起 る.こ
の構 造 を もた な い と断定
場 合 試 料 が 多 量 に 必 要 で あ る こ と,2位
配 向 し て い る 場 合 に はa,β
と して 古 くか ら 知 ら れ て い る1).こ
糖類
素 法 は 必 ら ず し も希 望 す る 特 異 性 を も つ 酵 素 が 得
解 が 起 ら な か っ た 場 合 で も,そ
で き な い と い う 欠 点 が あ る.NMRの
第2級
よ る方 法
光 度 測 定 に よ る場 合 単 糖 類 で は ほ ぼ 確 実 に 決 定 し う る が,二
られ る と は 限 ら な い 事,ま
づ い てc-c結
ま ざ ま な 方 法 が 用 い られ て 来 た.
異 性 の 高 い 酵 素 を 用 い る方 法,NMRに
以 上 で は デ ー タ の 解 析 が 困 難 で あ る.酵
がequatoria1に
型 の いず
酸 基 の配 向 の決 定 を
奈
162
良
大 学
紀
要
第7号
結 果 と 考 察
1.モ
デ ル 化合 物 によ る ク ロム酸 酸 化 法 の検 討
セ ロ ビ オ ー ス,マ
ル ト.一
一.ス及 び メ チ ル β一レ ラ ム ノ ピ ラ ノ シ ドの パ ー ア セ テ ー トを そ れ
ぞ れ 酢 酸 中 で500C,1時
b,cに
示 す.セ
ピ0ク
を 示 す が,酸
間 無 水 ク ロ ム 酸 で 酸 化 し た 後t.1.c.で
ロ ビ ー ス の 場 合 酸 化 前 はa-,β
分 析 し た.結
一セ ロ ビ オ0ス
パ ー ア セテ ー ト の二 つ の
化 を 行 な う と い ず れ も完 全 に 酸 化 さ れ る.こ
も分 子 内 に β結 合 を も つ た め と考 え ら れ る.マ
移 動 度 の 小 さ い 部 分(β
ル ト0ス
れ はa体,N体
酸 化 さ れ て い る.こ
こ と か ら考 え れ ば β一マ ル トー ス の み が 酸 化 さ れ た こ と を 示 して い る.一
い ず れ の 場 合 で も β 型 は 酸 化 さ れ 易 い が,α
方L型
の 場 合 と 同 様C1水
配 向 した 残 基 は 容 易 に 酸 化 さ れ る こ と を 示 して い る.従
場 合,D型,L型
れ は
の 構 成 糖 で あ る グ ル コ ー ル の メ チ ル 配 糖 体 の 場 合27%7)で
あ る メ チ ル β一L一ラ ム ノ ピ ラ ノ シ ドは ほ ぼ 完 全 に 酸 化 さ れ,D型
equatoria1に
の両 方 と
の 場 合 酸 化 前 の パ ー ア セ テ ー トの
一マ ル ト0ス パ ー ア セ テ ー ト)約40°oが
R体 の 存 在 比 が マ ル ト0ス
果 を 図 一1a,
ある
の糖類で
酸基が
っ て ヘ キ ソ0ス
の
型 は ほ とん ど酸 化 され な い
こ と が 示 さ れ た.
皿.3,4,6一
一rラ
ト リー0一 ア セ チ ル_aDガ
ラ ク ト ピ ラ ノ ー ス 及 び3,4一
ム ノ ピ ラ ノ ー ス の1 ,2':1',2一
ジ ア ン ヒ ド リ ド(1)の
ジ ー0一 ア セ チ ル ーβ
無水 ク ロム酸
に よ る 酸
化
化 合 物1はNMRに
よ る と ガ ラ ク トー ス 残 基 のC1及
びC2プ
ロ ト ン の ノ 値 は3.5Hz
で ガ ラ ク トー ス 残 基 はa結
合 を して い る こ と は 明 ら か で あ る が5)ラ ム ノ ー ス 残 基 の 場 合C2
プ ロ ト ンがequatoria1配
向 で あ る た め ノ1,2の 値 か ら はanomeric水
で き な い.既
N配 向 と した が こ の 点 を 直 接 的 に 証 明 す る た め 化 合 物1の
化 合 物1を
た(図
氷 酢 酸 中 で 無 水 ク ロ ム 酸 に よ っ て50。C,1時
一1d).図
か ら 明 ら か な よ う に 化 合 物1は
と ど ま っ て い る.そ
量 を と り,メ
た(図
ク ロ ム 酸 酸 化 を 行 な っ た.
間 酸 化 した 後t.1.c.で
完 全 に 酸 化 を 受 け 全 量 がt.1.c.の
こ で 反 応 の 内 容 に つ い て 検 討 す る た め,反
応 後1時
ム ノ ー ス 残 基 は1時
が 認 め ら れ な か っ た.一
間 後 に は ほ と ん ど 酸 化 さ れ,2時
方 ガ ラ ク ト0ス 残 基 は 酸 化 は さ れ る も の の,そ
く,1時
間 後 に は 約 半 分 が 酸 化 を 受 け ず に 残 っ て い た.こ
の 事 実 は1に
た,a結
合 し たD型
し な い.そ
べ た.結
間,2時
の 糖 は 酸 化 さ れ な い と い う こ と とm致
ム ノ0ス
原点 に
行な っ
間 後 で は 全 く ピー ク
の 速 度 は か な り遅
お い て 明 らか に し
こで この点 を検 討 す
一 の 条 件 下 で 酸 化 を 行 な い 各 種 残 基 の 残 存 量 を 経 時 的 に9.1.c.に
果 を 図 一3を 示 す.ラ
分析 し
間 に一 定
タ ノ リ シ ス を 行 な っ て 構 成 糖 の メ チ ル グ リ コ シ ドに 分 解 しg.1.c.を
一2).ラ
る た め に,同
酸 基 の配 向 が決 定
報5)・6)で は β 配 向 で な け れ ば 分 子 模 型 が 組 め な い こ と 及 び 比 旋 光 度 の 値 か ら
よ って調
残 基 は 反 応 開 始 と 同 時 に 急 速 に 酸 化 が す す み1時
間 後 に は90%以
上 が 酸 化 さ れ た.1.5時
間 以 上 に な る と 完 全 に 酸 化 さ れ た.従
って ラム ノ
ー ス 残 基 のanonユeric水
酸 基 はequatoria1配
向であ り
,ラ ム ノ ー ス 残 基 は ガ ラ ク ト0
ス 残 基 にN結
合 して い る こ と は 明 らか で あ る.一
のtirnelagを
お い て 酸 化 が 始 ま り,そ
た.Hoffmanetal4)は
方 ガ ラ ク ト0ス 残 基 は 反 応 開 始 後 約10分
の 速 度 も ラ ム ノ ー ス 残 基 の 場 合 に 比 して 遅 か っ
本 実 験 と ほ ぼ 同一
一条 件 下 で,ガ
の 酸 化 速 度 は か な り速 く,1時
間 後 に は11%し
化 さ れ な い こ と を 示 して い る が,化
合 物1の
ラ ク トー ス 残 基 はN結
か 残 存 せ ず,a結
合 の場 合 そ
合 の 場 合 の 場 合 は 全 く酸
場 合 酸 化 速 度 は β 結 合 の 場 合 ほ ど 速 くな い.
藤 原:ク
ロム酸 酸 化 に よ る新 しい ジ アル ドー ス ジ ア ン ヒ ドリ ドア セチ ル 誘 導 体 の配 向 の決 定163
10
5
5
01Q
0
原 点 か らの 路 離(cm)
図 一1ク
セ ロ ビ オ ー ス(a),マ
無 水 ク ロ ム 酸 で 酸 化 後t・1・C・
化 前,上
ロ ム 酸 酸 化 物 のt.1.c.に
ル トー ス(b),メ
チル
よ る分析
ーL一ラ ム ノ ピ ラ ノ シ ド(c)及 び 化 合 物1を
で 展 開 し 発 色 後 デ ン シ トメ ト リ0を
行 っ た.各
そ れ ぞれ
図 の下 の線 は酸
の線 は酸 化 後
こ れ は1やHoffmanetalの
実 験 に用 い た糖 が いず れ も グ リコ シ ド結 合 の 結 合 軸 の 回 り
に 自 由 回 転 を 行 な う こ と が で き る 構 造 で あ り,一
方 の 糖 残 基 が 酸 化 を 受 け て も他 の 残 基 に
ほ と ん ど 影 響 を 与 え な い の に 反 して,化
場 合,ガ
ラ ム ノ ー ス 残 基 のC1,C2炭
素 を 含 む6員
合 物1の
実
1.セ
ずequatoria1位
に 配 向 した
の 結 果 ガ ラ ク トー ス 残 基
ロ ム 酸 の 酸 化 を う け る よ う に な る も の と考 え ら れ る.こ
ガ ラ ク トー ス 残 基 の 酸 化 が 約10分 のtirnelagを
P205上
一4),ま
酸 基 を も つ ラ ム ノ ー ス 残 基 が 急 速 に 酸 化 を う け,そ
の 立 体 構 造 に 変 化 が 起 り,ク
び
環 に よ って 二 つ の 糖 残 基 が立 体 的 に固 定 され て
い る構 造 を も つ ジ ァ ン ヒ ド リ ド で あ る た め(図
anomeric水
ラ ク トー ス 残 基 のC1,C2及
れは
お い て 始 ま る こ と と 良 く一 致 す る.
験
ロ ビオ ース,マ ル トース,メ チ ル19一レ ラ ム ノ ピラ ノシ ドの酸 化
で 減 圧 下 に 充 分 乾 燥 し た そ れ ぞ れ の 糖50mgを1m1の
無 水 酢 酸 一 ピ リ ジ ン(1
奈
164
良 大
0
学
紀
要
5
第7号
10
15
保 持 時 間(min)
図 一2化
合 物1の
ク ロム酸 酸 化 物 の9.1・c・ に よ る分 析
化 合 物1を 無 水 ク ロム酸 で 酸 化後,メ
TMS化
し た 後g.1.c.で
分 析 し た.上
タ ノ リシス を行 な い,
か ら反 応 後0,1,2時
の 試 料 の 流 出 パ タ0ン
1)に
加 え 沸 騰 浴 中 で15分 間 加 熱 した.水
出 し た.こ
れ を シ ラ ッ フ。
状 に 濃 縮 し た.氷
激 し く撹 伴 しつ つ1時
3回 抽 出 し,濃
酢 酸1ml,無
間 反 応 を 行 な っ た.20m1の
縮 乾 固 す る.こ
ンーメ タ ノ0ル(14:1)で
を 加 え 無 水 酢 酸 を 分 解 した 後 ク ロ ロ ホ ル ム で 抽
水 ク ロ酸300rngを
水 を 加 え た 後20m1の
加 え500Cで,
ク ロ ロ ホル ムで
の う ち の 少 量 を シ リカ ゲ ル の 薄 層 に ス ポ ッ ト し,ベ
展 開 し た.硫
ンゼ
酸 で 発 色 さ せ た 後 島 津 ク ロ マ トス キ ャ ン ナ ーCS
900で 比 色 し た.
2.3,4,6一
ト リー0一ア セ チ ルーa-D一ガ ラ ク トピラ ノ0ス 及 び3,4一ジー0一ア セ チル ーβ一L一
ラ ム ノ ピラ ノ0
ス の1,2,:1,,2一 ジア ン ヒ ドリ ド(1)の 合成
化 合 物1は
し た.即
既 報6)の 如 く2-0-(α
ち 化 合 物3950mgを2.5°o塩
銀 で 中 和 し た.固
形 物 を 除 去 し,メ
こ れ を 無 水 酢 酸 一 ピ リ ジ ン(1:1)で
一D一ガ ラ ク ト ピ ラ ヌ ロ ン 酸)-L一 ラ ム ノ ー ス(3)か
化 水 素 メ タ ノ ー ル 中 で5時
タ ノ0ル
間,90。Cに
ら合 成
加熱後炭酸
を く り返 し加 え つ つ 濃 縮 し シ ロ ッ フ。と し た.
ア セ チ ル 化 し た.こ
の ア セ チ ル 化 物 を マ グ ネ ソ0ル
藤原:ク
ロム酸 酸 化 に よ る新 し い ジ アル ドー ス ジ ア ン ヒ ド リ ドア セ チル 誘 導 体 の配 向 の 決定165
100
50
(
ま )噸仲 鰹
0
0
20
406080
100
120
時 間(min)
図 一3化
合 物1の
ガ ラク ト0ス 残 基 ○ 一
ク ロム酸 酸 化 の経 時 変化
〇,ラ
ム ノー ス 残 基 ●0●
R
Ac
H
3
H
3
H
OH
3 ∼
rしR=CH20Ac
2R=C.02Me
図 一4化
一 セ ラ イ ト カ ラ ム で 分 画 し ,ジ
こ ろ3.4一
ジ ーO一 ア セ チ ルrラ
ク ト ピ ラ ヌ ロ ネ ー ト の1,2':1',2一
100mgを10m1の
合 物1,2及
び3の 分 子 構 造
ア ン ヒ ド リ ド 画分 を 集 め
ム ノ ピ ラ ノ ー ス とyチ
エ タ ノ0ル
ル3.4一
ジ ァ ン ヒ ド リ ド(2,28.2mg)が
メ タ ノ ー ル に 溶 解 し,50rngの
か ら結 晶 化 さ せ た と
ジ ーO一 ア セ チ ル ーα一D一ガ ラ
得 ら れ た.化
合 物2,
水 素 化 ホ ウ素 ナ ト リウ ム を 加 え 室 温 で
奈
166
1時
間 還 元 し た.酢
ノ0ル
学
紀
要
第7号
酸 で 中 和 後 ア ン バ ー ラ イ トIR120(H+)の
を 加 え つ つ 乾 固 し た.こ
(65mg)を
良 大
れ を ア セ チ ル 化 し,エ
カ ラム を通 し流 出 液 を メ タ
タ ノ ー ル か ら 結 晶 化 し て 化 合 物1
得 た.m.P.179∼181QC,[a]18D+134.2。(c.0.32,ク
RFO.52(1:24メ
タ ノ ー一ル:ベ
ロ ロ ホ ル ム),t.1.c.
ン ゼ ン)
Anal.Calc.forC22H30014:C,50.97;H,5.83;mol.wt.,518.Found:C,50.49;
H,5.61;massspectrum459(M+‐59).
3.化
合 物1の
3mgの
え た.標
準物 質 と して
を 加 え50。Cで
しt.1.c.に
の5°o塩
c.に
酸 化 とg.1.c.に
よ る分析
化 合 物1を0.1m1の
氷 酢 酸 に 加 え て 溶 解 し,っ
メ チ ル2,3,4,6一
激 し く..し
た.所
よ っ て 調 べ た.9。1.c、
テ ト ラ ー0一 ア セ チ ル_a_Dグ
に よ っ て 調 べ る 場 合 に は,抽
間 加 熱 し た 後,常
か け た.9.1.c.は1.5mの3°oSE30カ
ル コ ピ ラ ノ シ ド10mg
出 物 を 充 分 乾 燥 し0.5rn1
法 ど お りTMS化
ラ ム を 用 い,1800C,キ
し て9.1.
ャ リ ヤ ー ガ ス(N2)
行 っ た.
ま
1.D型,L型
加
定 時 間 後 一 定 量 を と り前 述 の 如 く ク ロ ロ ホル ム で 抽 出
化 水 素 メ タ ノ ー ル 中 で90。C,12時
流 量25m1/nユinで
つ い て 無 水 ク ロ ム 酸3mgを
め
と
い ず れ の ヘ キ ソ ー ス の ア セ チ ル 誘 導 体 で も,C1水
酸 基 がequatoria1に
配 向 し た 糖 残 基 は 無 水 ク ロ ム 酸 に よ っ て 容 易 に 酸 化 さ れ る.
2.化
合 物1を
構 成 す る糖 残 基 の う ちL一 ラ ム ノ0ス
3.化
合 物1を
構 成 す る 糖 残 基 の う ちD一 ガ ラ ク ト0ス
ク ロ ム 酸 に よ っ て 比 較 的 ゆ っ く り と 酸 化 さ れ る.こ
に よ っ て ガ ラ ク ト0ス
残 基 は α結 合 し て い る が,無
れ は ラ ム ノ0ス
水
残 基 が 酸 化 され る こ と
残 基 の 立 体 構 造 に 変 化 が 生 じ る結 果 で あ る と 考 え ら れ る.
文
く⊥
小 方 芳 郎,化
残 基 は β 結 合 して い る.
献
学 の 領 域,27,317(1948).
99
S.J.AngyalandK.James,Carbohydr.Res.,12,147(1970).
Qり
S.J.AngyalandK.James,Aust.J.Chem.,23,1209(1970).
﹂4
J.Hoffman,B.LindbergandS.Svensson,ActaChemicaScand.,26,661(1972).
FO
T.FujiwaraandK.Arai,Carbohydr.Res.,69,(1979),inpress.
ハ
b
T.FujiwaraandK.Arai,Carbohydr.Res.,gg,(1979),inpress.
76
船 越 育 雄,山
科 郁 男,生
化 学 実 験 講 座4,糖
質 の 化 学(下),P.217,日
化 学 同人 発 行,1976年.
Summary
1.BothD-andL-peracetylatedhexopyranosides,inwhichtheanomeric
hydroxylgroupoccupiesequatorialposition,arereadilyoxidizedWithchromium
trioxideinaceticacid.
2.Theレrhamnoseresidueincornpoundlisβform.
3.InspiteofthefactthatD-galactoseresidueincompoundlisaform,
theD-galactoseresidueisoxidizedwithrelativelylowrate.Itisthoughtthat
theoxidationofL-rhamnoseresidueincornpoundlmakestheconforrnation
ofD-galactoseresiduechangetotheoxidizableformtochromiumtrioxide.
本 生 化 学 会 編 集,東
京