No. 혔 뿔 솔 ^ 35
Cyclodextrine
의 차토닭에 기처는Addukt
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Kil Sang Lee*
Uber die Einfluss der Adduktbildungs-Substanz in der Bildung des Cyclodcxtrin mit Enzymlosung(*Call€g€ of science and Engineering, Yonsei Umersity)
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헬 향 ^온 Bac. macerans 로 융텔시 킬 때 Cyclodextrin 이 굿^^되 는 것 은 Sdiardinger, Freu- denberg 쪽에 탈토된 이었으나 아직도 그 ；£ « 한 토닭풀에 » 한 별!;&한인 해효는 되어있지 않으므로 풀콜는 뾰률 §1하여 r-Dextrin 의 을 paper-chromatography ^ 으 로 시켰다. 또한 이때 휴상구와 ±융구의 한 텔 슴 t J 의 텔® 룹 : 에 룹한 igs터 모 앙 과
I형황에 그 팝?^수에 있는 Cyclodextrin 의 *출fl;좀으로 Cyclodextrin 의 한 을 황 53하는 ®텔과 이러한 ♦첫에 S 0 하여, Enzyme® 으로 Cyclodextrin이 되어 나을 때 그 쁘®：후의 률 해효한 f e S Cyclohexan 을 ^;&n해 즐 때 그 ;로^후이 가장 블Iff헤지는 것을 보았다. 또한 ：* 5?햇를 말하여 CK-Dextrin 을 Enzyme 과 측I텍 fpffl시기면 i5-Dextrin 이 ?i꽃^되 어 지는데 , 홈 구 의 로 그 /S-Dextrin 의 쁘®：!;이 itJtl해지며 이때 Glucose 률 i «해주면 그 K ffi이 훨되어 여기에 하나의 언 fFffl을 하는 것으로 본다. 이것은 « * 5 이 텔떻로써 5 '» 될 때 I t 월의 Dextrin이 환긴 다움 이것이 Glucosyl g 의 R 5 으로써 Cyclodextrin이 되는 것을 불하는 것인데 GlucosylS의 #흐텔로써 Glucose 및 Maltose를 불된하였을 때 이와 같은 흥 H 이 헬되는 것을 볼 수 있다. 그러나 이와 같은 해^ ^ ®：SJ에도 후m 고 /3-Dextrin을 Enzym 과 ^1힘(누험시 켜 도 a-Dextrin 이 ? 되 지 앉는 것 을 보아 a-Dextrin 과 /9-Dextrin 의 S 텔ft■에 확해서 우리는 ct-Dextrin 에서 yS-Dextrin 으로는 텔ft；할 수 있으나 <5-Dextrin 으로 부 더 a-Dextrin 으로는 황fl:：가 펼 되 지 않는 것으로 본다.
충® 6^으로 :^ff5£를 텔하여 헬J탓®을 Bac. macerans 로 S '® 시킬 때 f람PpI 의
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률 따라 ^^되 어 지 는 Cyclodextrin 의 슘1 ;의 를 될!» 하여 4 황F배tfj볼에서 이 되는 것을 볼 수 있으며 1력0^에 한텔ft；슴 을 시킬 수 있을 때는 그 토®:후이 큰 ^황 을 이르킬 수 있는 것 을 JgJS할 수 있다.
(Received December 2, 1961 )
Einleitung
Beim Abbau der Starke mit der Amylase des Bacillus , macerans erhalt man gut kristaliisierende Oligosacchar-
^
___ c>Ott ide. Von Schardinger(l) und Freudenberg(2) wurde die ^«,yS，7*-Dextrin entdeckt. Die Konstitution dieser Stoffe
^
^ 나 - ^ ^1 - wurde von FreudenbergCS) auferklart. Bei den Cyclodex- ^^
trinen handelt es sich um Ringe aus Glucoseresten, die / ^ V , b타
durch Maltosebindung verkniipft sind(4). Man konnte
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싸 ^langst die Molekulargewicht nicht messen, aber neuerd-
ings hat es klar geworden durch die RontgenographieCS)
^
und Kryoskopie(6), dass die Cyclodextrinen folgende ^ /
Molekulaegewicht haben. ^ ^
a-Dextrin 6 Glucose Einheit.
7^ ^
/S-Dextrin... 7 Glucose Einheit J 는숭U
7*-Dxtrin... 8 Glucose Einheit. ^
Diese a-Dextrin, z.B. wird mit folgendem schematis ^ 년 chem Bild zeichnen.
36 후 : Cyclodextrine의 한 중 융 fP토E t H l 꺼 치 는 ^ 황 Vol. 6
Der 6-RingC= a-Dextrin, Cyclohexaglucan) mit einen Kanaldurchmesser von 6 AC7) vermag nur kleinere Molekeln bis zur GrSsse einer raumlich nur wenig substiutierten Benzolkernes einzulagern.
Der 7-RingC=우Dextrin, Cycloheptaglucan, Hohlraumdurchmesser 7.5 A (7)) bilder Einschlussverbindun- gen auch noch mit Naphthalin-Derivaten, der 8-Ring(=?니Dextrin, Cyclooctaglucan, Hohlraumdurchmes
ser 9-10 A ) neigt nur noch wenig zur Bildung von Einschlussverbindungen: sein Hohlraum ist fUr die meisten organischen Verbiungen schon zu gross.
Die Cyclodextrine zeigen die Fahigkeit, mit zahlreichen organischen Stoffen zu unloslichen Addi- tionsverbindungen zusammenzutreten. Diese Eigenschaft ist um so merkwiirdiger, als geade besonders iipophile Molekiile mit den hydrophilen Dextrinen zu unloslichen Addukten zusammentreten. Hier mcJchten wir die Einfluss der Einschlussverbindungen Uber die Menge der Cyclodextrin beim Abbau der Starke druch Bas. macerans untersuchen. Da die Menge der Cyclodextrines, die beim Abbau
der Starke sich bilden, sehr wenig ist, versuchten wir durch Papier-chromatographischen Methode.
Experimenteller Teil und DIskussion 1. Die Preparation der Substanz
Die Herstellung der Starkelosung und der reine Cyclodextrine.
Da die Natur-Starke meistens sehr wenige Menge der Glucose und Maltose enthalt, muss man zum erstenmal die solche Zucker dadurch entfernen lassen, dass 5 g Starke in 500 cc Wasser 2 Std. am W .B. auf 50®C erwarmt. Nach dem AbkUhlen wird abzentrifugiert und ausgetrocknet, dann pulveris- ieren. Nach 3% Starkelosung mit diese ausgepulvierte Starke gemacht hat, wird es unter 1.5 Atm. Ca.
1 Std. auf 120®C gekocht.
Nach Cramer und Henglein(8) haben wir reine oc,^,x-Dextnn aus der Starkelosung mit Bac. macer
ans genommen.
% Die Bestimmung der Cyclodextrine m it Papier-chromatographie A . Des losungsmittel
Die bisher in der Zucker-chromatographie verwendeten Losungsmittel wurden gepriift und nicht brauchbar befunden, da die Rf-Werte sehr niedrig sind, Aber hier haben wir ein guten Losungsmittel linden konnen. Seine Zusammensetzung war folgende
Butanol: Dimethylformamid: Wasser= 2 : 1: 1 Rf-Werte:
oj-Dextrin... 0.41 yS-Dextrin... 0.35 7*-Dextrin... 0.31
Wenn wir Pyridin brauchen statt der Dimethylformamid, ist die Rf-Werte der -Dextrin etwas grosser.
So haben wir das folgende Losungsmittel gebracht.
Pyridin; Isobutanol: Wasser=l : 1 : 1 Rf-Werte:
a-Dextrin... 0.414 y5-Dextrin...0.40 r-Dextrin... 0.32 B. Das Papier
2045 b(West-Deutschland) C. Die Methode
W ir haben das Papier immer mit aufsteigende Methode 11 Std. auf 5°C laufen lassen.
D. Die Entwickier a) Fur a-Dextrin
Die bekannte Jodadduktbildung des a-Dextrins kann ohne Schwierigkeiten auf dem Papier bilden lassen. Da sich die Adduktbildung in reinem Alkohol verstandlicherweise nicht vollzicht, ist cin gewis- ser Wassergehalt notwendig. Als gutes Nachweisreagenz wurde eine l% ige JodlcSsung in 85%igem
No. 1 m m ^ u z l
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Athanol ermittelt, die beim Bespriihen einen tief violetetten Fleck erzeugt. Mit diesen Reagenz erzeugt das a-Dextrin einen brauner gelben Fleck, aber nichts mit dem j5,7*-Dextrin.
b) Fur /5,7'Dextrin
Das Kristalviolett ist giinstigste fur Entwickler der /5,7*-Dextrine. Nach dem Bespriihen des Chroma to- gramms mit einer 0.01% igen alkoholischen Liisung des Kristalviolett wird der Untergrund violett, wa- hrend die Zone des yS-Dextrins einen blauen und die des 7*-Dextrins einen roten Farben annimmt.
E. Quantiative Methode.
W ir haben die Flecke des unseren Chromatogramms nach Fischer^s Methode(9) gemessen. Zum Erst haben wir 1%, 0.8%, 0.5%, 0.25%, 0.2%, 0.1% Losangen der reinen a,/3,r-Dextrine gemacht.
dann haben wir jeweils 0.01 ccCmit AGLA, Micrometer Syringe, London) der Standardlosungen auf der Papier genommen. Nach dem Trocknen haben wir das Papier in dem Tank mit unserem Losung- smittcl gelegt und 11 Stunden auf dem Aufsteigendenmethode gelaufen lassen. Nach dem Trocknen mit der 1% igen Jodlosung und 0.01% igen Kristallviolett Losung gespriicht. W ir maskieren die Grosse der Flecke auf dem Papier und dann gemessen. Aus diesem Figur und Logalismus der Konzentra- tion der der bekanten Probe, haben wir den Standardkurven gemachtCFig. 1).
3. Kristallographie und Papier-cliromat®graphie der Einschlussverbindungen der Cydodextrinen.
A. Fluoxbenzol -Dextrin
100 cc 1% ^-Dextrinlosung mit Ig Fiuorbenzol sehr streng geschiittelt und ca. 4 Tage stehen lassen.
Die Addukt wird absaugen, mit Aceton. Ather auswaschen. dann es wird mit kristallographische Aufnahme gemacht. Die /3-Dextrin Konzentration der Mut- 녹' " = \ 그 terlauge wird so genau wie 2 E ausgemesst. Aber gibt es kein
Fleck auf dem Papier.
B. Fluorbenzol/cr-Dextrin
100 cc 3% a-Dextrinlosung wird mit Ig Fiuorbenzol sehr streng geschiittelt und ca. 4 Tage stohen lassen. Die Addukt wird abgesogen, von ihrem Mutterlauge haben wir die bleibende Konzentration der a-Dextrine so genau wie 2 E ausgemessen.
Die a-Dextrin Konzentration der Mutterlauge der Addukt...
...2.5%
C. Cyclohexan /^ff-Dextrin
100 cc 1% /9-Dextrinlosung wird mit Ig Cyclohexan sehr streng geschiittelt und ca. 4 Tage stehen lassen.
Die Addukt wird abgesogen, mit Aceton, Ather auswaschen, dann es wird mit kristallographische Aufnahme gemacht.
Die j5-Dextrin Konzentration der Mutterlauge wird so genau wie 2E ausgemessen.
Die -Dextrin Konzentration der Mutterlauge der Addukt...
...0.11%
D. Cyclohxan/a-Dextrin
100 cc 1% a-Dextrinlosung wird mit Ig Cyclohexan sehr streng geschiittelt und ca. 4 Tage stehen lassen. Die Addukt wird abgesogen und die a-Dextrin Konzentration wird so genau wie 2E ausgemessen.
Die a-Dextrin Konzentration der Mutterlauge der Addukt...
...0.21%
E. Toluol/^-Dextrin
100 cc 1% jS Dextrin wird mit Ig Toluol sehr streng gechiit- telt unt ca. 4 Tage stehen lassen. Die Addukt wird abgeso
gen, mit Aceton, Ather ausgewaschen, dann es wird mit kris- ^ , tallographischer Aufnahme gemacht. /3-Dextrin-Cyclohexan Addukt
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/S-Dextrin-Fluorbenzol Addukt.
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38 Cyclodextrine의 함 ® & 했 : 화 용 월 에 꺼 치 는 i랄웰 Vol. 6
Die y3-Dextrin Konzentration der Muttelauge그wird so genau ^ 헬 j 헬 특 혀 야 께 wie 2 E ausgemessen.
Die yS-Dextrin Konzentration der Mutterlauge der Addukt... 철
...0.13% W ^
P. Toluol/a-Dextrin jCiM iiwiKr
100 cc 3% a-Dextrinlosung wird mit 1 g Toluol sehr streng * •*«넬 geschuttelt und ca. 4 Tage stehen lassen. Die a-Dextrin Kon- - fl-.
zentration wird so genau wie 2E ausgemessen.
Die ct-Dextrin Konzentration der Mutterlauge der Addukt... ^ -
1.17% /S-Dextrin-Toluol Addukt
Alle diese kristallograpische Bilder und Abnahme der Cyclodextrin Konzentration in de Mutterlauge bezeigt uns dass Cyclodextrin in der Losung mit Fluorbenzol, Cyclohexan und Toluol sehr gut Eins- chlussverbindung bilden.
4* Probe Analyse
A. W ir haben lOcc der 3%igen StarkelosungCExperiment. lA ), 5cc der Enzymlosung, Bac.macerans mischen und bei 40®C legen lasscn, in jeden jeweils O.OlccCAGLA, Micrometer Syringe, London) auf dem Papier genommen und die Chromatogramm auf jeder Stunde mit dem oben erwahnten Bedingu- ngen in den Falle der Standard Dextrinlosung gemachtCwie Experiment. 2E).
W ir haben lOcc der 3% igen Starkelosung und 5cc der Enzym Losung und jeweils 5cc der Toluol, Cyclohexan, p-Cymol und Fluorbenzol mischen und bei 40®C legen lassen. Die weiteren Operationen wurden wie in dem oben erwahnten Versuchen durchgefiihrt.
Kurve ICFig. 2)
Die Menge der Cyclodextrine in nur 3% Starkelosung --- . --- Die Menge der Cyclodextrine in 3% Starkelosung mit Toluol
Kurve 2(Fig. 3)
Die Menge der Cyclodextrine in nur 3% Starkelosung
--- • --- Die Menge der Cyclodextrine in 3% Starkelosung mit p-Cymol Kurve 3(Fig. 4)
Die Menge der Cyclodextrine in nur 3% Starkelosung
—---- • --- Die Menge der Cyclodextrine in 3%Starkelosung mit Cyclohexan Kurve 4(Fig. 5)
... Die Menge der Cyclodextrine in nur 3% Starkelifeung
--- . --- Die Menge der Cyclodextrine in 3% Starkelosung mit Fluorbenzol
In diesen Versuchen sehen wir die Konzentration der gebildenen Cyclodextrine in der Starkelosung mit Enzym mit dem Zeitlaufen zunehmen, weil die Gleichgewicht der Bildung der Cyclodextrine mit der Einschlussverbindungen nach rechts verschieben.
Wenn wir, deswegen, Enzymlosung und mit Cyclodextrin umschliessende Gastmolekel in bestimmten Menge der reinen Cyclodextrinlosung addieren, die Konzentration der Cyclodextrine dagegen in e'er Losung mit der Zeitlaufen abnahmen. Die folgende Versuchen beweisen diese Sachen.
B. W ir haben lOcc der 0.5% a-Dextrinlosung, 5cc der Enzym Losung und jeweils 5cc der p-Cymol, Cyclohexan, Cyclohexen mit Ig Glucose, Cyclohexan mit Ig Maltose. Fluorbenzol mit Ig Glucose, mischen und bei 40°C legen lassen. Die weiteren Operation wurden wie in dem oben erwahnten Ver
suchen durchgefahrtCwie Experiment. 4A) Kurve 5(Fig. 6)
... Die Menge der a , ^-Cyclodextrine in nur reine 0.5% a-Dextrin Die Menge der a , yS-Dextrine in 0.5% a-Dextrinl6sung mit p-Cymol Kurve 6(Fig. 7)
... Die Menge der a , jS-Dextrine in nur reine 0.5% a-Dextrinlosung ---• --- Die Menge der a , /5-Dextrine in 0.5% a-Dextrinl6sung mit Cyclohexan
No. m m ^ m 39
— X —
Kurve 7(Fig. 8)
X X ——
Kurve 8(Fig. 9)
- X X ----
Die Menge der a, /S-Dextrin in 0.5% a-Dextrinlosung mit Cyclohexan und
jS-Dextrin in nur reine 0.5% a-Dextrinlosung /S-Dextrin in 0.5% a-Dextrinl6sung mit Cycloheyan
/S-Dextrin in 0.5% a-Dextrinlosung mit Cyclohexan und
/S-Dextrine in nur reine 0.5% a-Dextrinlosung /S-Dextrine in 0.5% a-Dextrinlosung mit Fluorbenzol
/S-Dextrine in 0.5% a-Dextrinlosung mit Fluorbenzol und Die Menge der a.
Glucose
Die Menge der Die Menge der Die Menge der cc.
Maltose
Die Menge der Die Menge der 1oc.
Die Menge der a . Glucose
C. W ir haben lOcc der yS-Dextrinlosung, 5cc der Enzym Losung und jeweils 5cc der p-Cymol, Cyc- lohenxan, Fluorbenzol und Cyclohexan mit Ig Glucose mischen bei 40°C legen lassen. Die weiteren Operation wurden wie in dem oben erwahnten Versuchen durchgefiihrtCwie Experiment. 4A)
Kurve 9(Fig. 10)
reine /5-Dextrin
Die Menge des /S-Dextrins in 0.5%
Die Menge des y5-Dextrins in 0.5%
Die Menge des yS-Dextrins in 0.5%
Die Menge des yS-Dextrins in 0.5%
jS-Dextrinlosung mit P-Cymol /3-Dextrinl6sung mit Cyclohexan
^-Dextrin mit Cyclohexan yS-Dextrin met Fluorbenzol Kurve 10(Fig. 11)
reine /9-Dextrin
Die Menge des /S-Dextrins in 0.5%
Mit diesen Versuchen uber die Bildungstrate
/3-Dextrin mit Cyclohexan und Maltose Die Menge des yS-Daxtrin in 0.5% /9-Dextrin mit cyclohexan und Maltose sehen wir, dass Einschlussfahigkeit der Cyclodextrine einen grossen Einfluss der Cyclodextrine in Abbau Losung der Starke mit Enzym geben. Auch damals sehen wir, dass a-Dextrin mit Enzymlosung zum ^-Dextrin verwandelt und diese Verwandlung in der Losung mit Glucose und Maltose sogar stark ist. W ir konnen diese Verwandlung auch mit Kurve 1, 2, 3, und 4 beweisen, d.h. wir sehen im Abbau der 3% Starkelosung mit Bac. macerans Enzym, dass die Menge der a-Dextrins zwar zum erstenmal mehr ist als die Menge des y9-Dextrins, aber mit der zeitlaufen alimahlich abnehmen.
40 m ： Cyciodextrine A 험 S i 토 손 ^ 에 끼 치 는 j랄IS Vol.
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
Fig. 8
Fig. 9
No. ^ P # K 41
der Starkelosung sich der Cyciodextrine. Es Zusam m enf assung
Wenn Schardinger und Freudenberg auch die Cyclodextrin, die am Abbau bilden, entdeckt haben, gebt es bis heute keine genaue Bestimmungs■ methode
wurde quantitative methode der Cyciodextrine durch Papierchromatographie Vertraut haben, die obigen Versuche wurde gemacht.
Wenn die Cydodextrinen, die beim Abbau der Starke mit Bac. macerans sich bilden, mit einigen Gastmolekiilen Einschlussvebindungen bilden konnen, ist die Menge der jeden Cyciodextrine wie in Versuch zugenommen, in dem die Gleichgewicht der Bildung der Cyciodextrine mit der Einschlu
ssverbindungen nach rechts verschieben.
In Kurve 5, 6. 7, 8, 9, 10 ist daher die Menge der reinen Cyciodextrine abgenommen. In diesen Versuch konnen wir anschauen, dass die Menge der Cyciodextrine mit Cyclohexan am Abbau der Starkelosung am hochsten ist. Damals konnen wir auch bemerken, dass Glucose, Maltose eine wichtig Rolle in abnehmen den Menge der Cyciodextrine als ein Katalysator spielen. In solchem Versuch konnen wir auch beweisen, dass geradeketten Dextrine, die beim Abbau der Starke mit Bac.
macerans sich bilden, zum Cydodextrinen mit dem Wiederholen der Umlagerungs-Reaktionen der Gly- cosylradikal umwandeln. In diesen Fallen haben wir Glucose und Maltose als Schenkung angewandt.
Da konnte wir auch am Versuchen mit y9-Dextrin keine a-Dextrin gefunden haben, wahrend in dem Falle mit a-Dextrin zunahmenden /S-Dextrin bemerken konnte, vermuten wir a-Dextrin mag an Bildung der Cyclodextrin ^-Dextrin liefern.
Der Autor dankt Prof. Dr. F. Cramer fiir seine direkte Fiihrung an dieser Arbeit und Dr. F. M.
Henglein fur die Lieferung der Material-Substanz.
Literatur
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