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放線菌由来ε-Poly-L-Lysineを分子骨格にもつ
高分子色素の合成と性質
分子機能解析研究室
塩見 薫
緒言
放線菌が産生するε-Poly-L-Lysine (EPL) は抗菌活性を有する生分解性ポリ
マーで現在使用が認められている数少ない天然物保存料の１つである。EPL
はL-Lysineが側鎖型でおよそ30残基つながった塩基性のポリアミノ酸である。
我々はEPLの機能化という観点からEPLのα-アミノ基をDabsyl Chloride（以
下DC）で修飾した高分子色素（EPLDC）を合成し、その性質を検討した。
γ
α
δ
ε
β
HN CH2 CH2 CH2 CH2 CH
CO
n≒30
NH2
Fig. 1
EPLの分子構造
実験
EPLDCの合成
H3C
N
N
N
H 3C
+
SO3Na
PCl5
Methyl Orange (MO)
r. t. , 8 min.
H 3C
wash with H2O
N
H3C
extract with acetone
recryst from acetone-H2O
Scheme 1
N
N
DC
アゾ色素 (DC) の合成
SO2Cl
ε δ γ β α
NH CH2 CH2 CH2 CH2 CH CO
NH2
H3C
N
H3C
+
l
N
SO2Cl
N
DC
EPL
r. t. , 20h , in MeOH
wash with H2O
ε
NH
δ
γ
β
ε
α
CH2 CH2 CH2 CH2 CH CO
δ
γ
α
β
NH CH2 CH2 CH2 CH2
CH CO
n
m
NH2
NH
O S O
l=m+n≒30
EPLDC
N
Scheme 2 高分子色素 (EPLDC) の合成
H 3C
N
N
CH3
EPL-MOイオン複合体の調整
ε δ γ β α
NH CH2 CH2 CH2 CH2 CH CO
H3C
N
H3C
+
l
NH2
N
N
EPL
MO
MO in pH= 6.0 buffer
EPL in H2O
ε
δ
γ
β
NH CH2 CH2 CH2 CH2
α
CH CO
NH3+
n≒30
SO3-
N
N
EPL-MOイオン複合体
N
H3C
CH3
SO3Na
スペクトル測定
・IR スペクトル
測定装置 ： Perkin Elmer 1650 FT−IR
測定法 ： KBr pellet
・1H NMR
測定装置 ： JEOL JNM−LA400
内部標準 ： SiMe4
測定溶媒 ： DMSO
・UV-Vis スペクトル
色素濃度 ： 2.0×10-5 M in DMSO
測定溶液 : 0.1 M HCl （pH= 1.0）
リン酸 buffer （pH= 5.9） 10-2 M NaOH （pH= 12.0） 測定装置 ： SIMADZU UV-2500PC
結果
生成物の IR 及び 1H NMR
高分子色素
残基/DC
スルホンアミド基 ν NH (cm-1)
EPLDC11
1
3279.1
1.15-1.69 (m, 6H, (CH2)3), 3.06 (s, 6H, N(CH)2),
6.83 (m, 2H, Ph), 7.73-7.81 (m, 6H, Ph)
EPLDC21
2
3273.4
1.15-1.35 (m, 6H, (CH2)3), 3.06 (s, 6H, N(CH)2),
6.81 (m, 2H, Ph), 7.72-7.90 (m, 6H, Ph)
EPLDC41
4
3270.4
1.15-1.36 (m, 6H, (CH2)3), 3.07 (s, 6H, N(CH)2),
6.83 (m, 2H, Ph), 7.72-7.84 (m, 6H, Ph)
EPLDC81
8
3265.0
1.15-1.37(m, 6H, (CH2)3), 3.07(s, 6H, N(CH)2),
6.83(m, 2H, Ph), 7.72-7.82(m, 6H, Ph)
1H
NMR δ
生成物の溶解度
生成物 （mg/ml）
溶媒
EPLDC11
EPLDC21
EPLDC41
EPLDC81
DMSO
∼3.3
∼0.25
＜0.1
＜0.1
MeOH
＜0.1
＜0.1
＜0.1
＜0.1
アセトン
＜0.1
難溶
難溶
難溶
水
不溶
不溶 不溶
不溶
酢酸エチル
＜0.1
難溶
難溶
不溶
Molecular extinction coefficient(ε)
EPLDC11の吸収スペクトル
4.5× 10 4
(λ m ax : 508, ε m ax : 38,360)
(λ m ax : 508, ε m ax : 38,360)
(λ m ax : 405, ε m ax : 28,978)
2.0× 10
4
MO
EPL-MO
(λ m ax : 501, ε m ax : 31,482)
EPLDC11
0
300
400
500
w avelength(nm )
600
Fig. 2 MO、 EPL-MOイオン複合体及び EPLDC11の吸収スペクトル(pH＝1.0）
Molecular extinction coefficient(ε)
4.5× 10 4
(λ m ax : 418, ε m ax : 31,338)
(λ m ax : 466, ε m ax : 22,000)
2.0× 10 4
MO
EPL-MO
EPLDC11
(λ m ax : 466, ε m ax : 21,675)
0
300
500
400
w avelength(nm )
600
Fig. 3 MO、EPL-MOイオン複合体及びEPLDC11の吸収スペクトル(pH＝5.9）
Molecular extinction coefficient(ε)
4.5× 10 4
(λ m ax : 402, ε m ax : 40,345)
(λ m ax : 464, ε m ax : 21,965)
2.0× 10
4
MO
EPL-MO
EPLDC11
(λ m ax : 464, ε m ax : 21,630)
0
300
500
400
W avelength(nm )
600
Fig. 4 MO、EPL-MOイオン複合体及びEPLDC11の吸収スペクトル(pH＝12.0）
Absorbance
0.4
DMSO 10%
DMSO 20%
DMSO 30%
0.2
DMSO 40%
DMSO 50%
DMSO 80%
0
300
400
500
W avelen gth(n m )
600
Fig. 5 EPLDC11の色素一定下におけるDMSO%依存性
まとめ
z生成物（EPLDC11、EPLDC21、EPLDC41、EPLDC81）のIR
スペクトル及び 1H NMR結果より共有結合形成が確認された。
z生成物はDMSO以外の溶媒には難溶または不溶であった。
zMOやEPL-MOイオン複合体では観測されない新たな吸収 （400nm）が EPLDCで観測され、これは分子構造内のベンゼ
ン環同士のπ-πスタッキングによるものと考えられる。
相互作用モデル
O
:
HN S
O
N
CH3
N
N
CH3
EPL
in aqueous solution
in DMSO