輪になった糖のはなし環状オリゴ糖～

シクロデキストリンの化学

2016/12/16

身近な糖類

2016/12/16

大日本明治製糖ＨＰよりhttp://www.dmsugar.co.

jp/index.html

山形県総合ブランド戦略ＨＰよりhttp://y-brand.jp/products/farm2.html

ブドウ糖の構造

OHO

H OH

OH

OH

H H

H

HO

H

OHO

H

OH

OH

OH

H

H

H

HO

H

α-D-Glucose

３７％

β-D-Glucose

６３％

水溶液中では平衡にある

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化学構造式の略し方

OHO

HOOH

OH

OH

H

H

H

H

H

O

C

CCHO

HOOH

OH

H2C

CC

OH

H

H

H

H

H

H3C O CH2 CH2 CH3 O

OHO

HOOH

OH

OH

炭素原子は線の交点で表す

炭素以外は元素記号か官能基を書く

水素は省いても良い2016/12/16

糖の種類と基本構造

• 単糖

• 二糖

• オリゴ糖

• 多糖

OHO

HOOH

OH

OH

OO

HO OH

HO

OO

HO OH

HO

OO

HO OH

HO

OO

HO OH

HO

n

セルロース

OHO

HOOH

OH

O

O

HO

OH

HO

OH

スクロース（ショ糖）

グルコース（ブドウ糖）

（６～２０の糖が結合したもの）

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多糖類の構造

• デンプンの構成物質

枝分かれ構造

OOHO

O

CH2OH

O

HO

O

CH2OH

O

HO

O

CH2OH

OH

OH

OH

OOHO

O

CH2OH

O

HO

O

CH2

O

HO

O

CH2OH

OH

OH

OH

O

HO

O

CH2OH

OH1

6'

アミロース ２０％

線構造

アミロペクチン ８０％

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セルロースとデンプンの違い

OO

H O O H

H O

OO

H O O H

H O

OO

H O O H

H O

OO

H O O H

H O

n

O

OH O

O

O

H OO

O

H O

OO H O H O Hn

H O H O H OO

H OOO H

H O

セルロース

アミロース

結合の様式が異なる

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1,4’－b－グリコシド結合

1,4’－a－グリコシド結合

環状になった糖～シクロデキストリン

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O

H

O

H

HO

H

O

OHHH

OH

O

H

H

HO

H

O

HO

H

H

OH

O

H

H OH

HO HO

H

H

OHO

H

H

OHH

O

HOH

H

HO

O

H

H

OH

H

O

OH

H

H

HO

O

H

HHO

HOH

H

H

HO

a-シクロデキストリンの構造

アミロースのらせん構造

酵素

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OO

OH OHOH

OH

シクロデキストリンの発見と製造

• 環状オリゴ糖は1891年にヴィリエによって発見され、1903年にシャルディンガーによって環状構造であることが確認された。

• トウモロコシのデンプンに酵素を作用させて得られる。～大量生産が可能に

• 食べても安心

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α、β、γーシクロデキストリン

α －

β －

γ－2016/12/16

a-CD, b-CD, g-CDと略す

ブドウ糖が1,4’－a－グリコシド結合で環状に結びつけられている

消化できる→安全

β－シクロデキストリンの構造

α 0.5 nm

β 0.6

γ 0.8

0.7 nm

nm = 10-9 m, 10Å

2016/12/16

K. Bethanis, P. Tzamalis, F. Tsorteki,

A. Kokkinou, E. Christoforides, D. Mentzafos

J Incl Phenom Macrocycl Chem (2013) 77:163–

173 より 図を加工

内部は疎水性

上と下の縁は親水性

O

H

O

H

HO

H

O

OHHH

OH

O

H

H

HO

H

O

HO

H

H

OH

O

H

H OH

HO HO

H

H

OHO

H

H

OHH

O

HOH

H

HO

O

H

H

OH

H

O

OH

H

H

HO

O

H

HHO

HOH

H

H

HO

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a－グリコシド結合

シクロデキストリンの包接現象

水

包接

解離

疎水性

疎水性

水 水

水

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包接とは

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18-crown-6 のK+イオン錯体の構造

包接と分子認識• 分子の凹型のくぼみに他の分子、イオンが入り込んで一定の組成、構造をもつ物質を作る。

相互作用

孔の大きさと形に合う物質しか取り入れない

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包接現象を利用した身の回りのナノテクノロジー

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黒鉛にフラーレンC60を包接させた物質

チューブ入りわさび

N C S

アリル芥子油

（アリルイソチオシアネート）

N

C

S

β-CD

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伊豆のわさび屋 カメヤ ＨＰより引用http://kameya-food.co.jp/product/wasabi.html

パウダーコロン

悪臭成分

芳香成分

ヒドロキシプロピル化－β－ＣＤ

汗の水分を感知

芳香成分を徐々に放出

代わりに悪臭成分を包接

2016/12/16

消臭剤に

2016/12/16

布用消臭スプレー

https://www.myrepi.com/tag/myrepi-febreze-products-fabric-refresher

ファブリーズ公式サイトより引用

健康茶に

カテキンの包接により渋みを軽減。

花王 ヘルシア ＨＰより http://www.kao.co.jp/healthya/catechin/index.html

カテキンの代表

2016/12/16

http://www.kao.co.jp/healthya/catechin/index.html

今後考えられる応用

• 農薬の包接、徐放によりより少ない量で長期間有効にする～散布量を減らす

• 土壌の洗浄～有機溶剤、石油系汚染物質

（多環式芳香族化合物PAH）、ダイオキシン類

の除去

• バイオレメディエーション（微生物の力を借りた浄化法）と組み合わせて土壌をきれいに

安全な農業に・・・

環境保護に・・・

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a-,b-CDによる選択的合成

• Reimer-Tiemann反応

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O H

C H C l 3

C H O

O H O H

C H ON a O H , H 2 O

+

パ ラ 体 オ ル ト 体

１８ ％ ３５ ％:CCl2ジクロロカルベン

a-,b-CDによる選択的合成

添加物 パラ体 オルト体 パラ選択性

a-CD ６２ １０ ８６％

b-CD ６５ ０ １００％

なし １８ ３５ ３４％

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O H

:CCl2

収率（％）

分子ネックレス

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OO

OO

OO

OO

HN

NO2

NO2

NH

NO2

NO2

参考：大阪大学 原田研http://www.chem.sci.osakau.ac.jp/lab/harada/jp/research/001-3.html

終わり

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