多糖類誘導体の製造法
【課題】効率的かつ高い生産性で多糖類誘導体を製造する方法を提供する。
【解決手段】多糖類又はその低級アルキルもしくはヒドロキシ低級アルキル置換体に、（ａ）炭素数１０〜４０のアルキル基等（ｂ）エポキシアルカンスルホン酸等（ｃ）エポキシ脂肪酸等（ｄ）エポキシアルキルアミン等（ｅ）エポキシアルキルリン酸エステル等（ｆ）一般式：Ｅ３−（ＯＡ）ｎ−Ｅ２−Ｒ〔式中、Ｅ３は炭素数３〜６のエポキシ化アルキル基等、ｎは８〜３００の数を示し、Ａは同一又は異なって、炭素数１〜６の２価の飽和炭化水素基を示し、Ｅ２はエーテル結合又はオキシカルボニル基を示し、Ｒはヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数４〜３０のアルキル基を示す。〕で表されるポリオキシアルキレン化剤から選ばれるエポキシ化合物等を反応させて多糖類誘導体を得る製造方法。
【解決手段】多糖類又はその低級アルキルもしくはヒドロキシ低級アルキル置換体に、（ａ）炭素数１０〜４０のアルキル基等（ｂ）エポキシアルカンスルホン酸等（ｃ）エポキシ脂肪酸等（ｄ）エポキシアルキルアミン等（ｅ）エポキシアルキルリン酸エステル等（ｆ）一般式：Ｅ３−（ＯＡ）ｎ−Ｅ２−Ｒ〔式中、Ｅ３は炭素数３〜６のエポキシ化アルキル基等、ｎは８〜３００の数を示し、Ａは同一又は異なって、炭素数１〜６の２価の飽和炭化水素基を示し、Ｅ２はエーテル結合又はオキシカルボニル基を示し、Ｒはヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数４〜３０のアルキル基を示す。〕で表されるポリオキシアルキレン化剤から選ばれるエポキシ化合物等を反応させて多糖類誘導体を得る製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化粧品、トイレタリー製品、外用医薬品、水溶性塗料、建材等の増粘剤、ゲル化剤、賦形剤、エマルジョン安定剤、凝集剤等として有用な多糖類誘導体の効率的な製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多糖類のヒドロキシ基の一部又は全てに置換基を導入した多糖類誘導体は、様々な化粧料、トイレタリー製品等に用いられる有用な化合物である。例えば多糖類のヒドロキシ基の水素原子の一部又は全てが、長鎖アルキルグリセリルエーテル基及び／又は長鎖アルケニルグリセリルエーテル基、並びにスルホン酸基を含む置換基で置換された多糖類スルホン化体は、水溶性に優れ、その水溶液が低濃度で安定かつ高い増粘性及び優れた乳化安定化作用を示し、化粧料やトイレタリー製品に使用した場合、良好な使用感を有することが報告されている（特許文献１）。
【０００３】
上述の多糖類スルホン化体は、多糖類の疎水化（長鎖アルキルグリセリルエーテル化及び／又は長鎖アルケニルグリセリルエーテル化）反応及びスルホン化反応により製造することができる。しかしながら、これらの反応では、副反応として疎水化剤及びスルホン化剤の加溶媒分解が起こり得るため、収率が低くなってしまうことから、大過剰の疎水化剤及びスルホン化剤を必要とし、かつ、多糖類は溶媒に対する溶解性が低いために、一般的には大過剰の有機溶媒や水を必要とする。これらは、生産性の低下や、生成物の精製負荷の増大につながり、経済的観点からも問題があった。そこで、これまでに反応溶媒として用いる水の量を必要最小量とし、多糖類を溶解することなく粉状のままエポキシ基を有する反応剤又はポリオキシアルキレン化剤と反応させることにより、反応剤の加溶媒分解が抑制され反応選択率が顕著に向上し、これらの問題を解決する方法が見出されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開平０９−２３５３０１号公報
【特許文献２】特開２００２−１１４８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アルカリ条件で反応した後、中和に必要な酸を添加する際、塩酸、硫酸に代表される無機酸、又は酢酸、コハク酸に代表される有機酸を、通常の分散性を高める目的で水に溶解させて添加すると、大きな塊状の多糖凝集物が生じ、生産性が低下するという問題があった。
本発明の課題は、反応の初期から反応後の処理まで効率良く、工業的に有利に進行させ、更に効率的かつ高い生産性で多糖類誘導体を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、反応終了後の中和酸添加において、酸を粉末状又はスラリー状で添加することによって、反応系内に存在している水による溶解・分散を利用し中和反応を完結させることが可能で、しかも大きな塊状の多糖凝集物の生成が抑制できることによって分級後の収率が向上し、多糖類誘導体の生産性が向上することを見出した。
【０００６】
すなわち、本発明は、多糖類又はその低級アルキルもしくはヒドロキシ低級アルキル置換体に、下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）
（ａ）炭素数１０〜４０のアルキル基又はアルケニル基を有するグリシジルエーテル
（ｂ）エポキシアルカンスルホン酸又はその塩
（ｃ）エポキシ脂肪酸又はその塩
（ｄ）エポキシアルキルアミン又はこれから誘導されるアンモニウム塩
（ｅ）エポキシアルキルリン酸エステル又はその塩
（ｆ）下記一般式（１）：
Ｅ3−（ＯＡ）n−Ｅ2−Ｒ （１）
〔式中、Ｅ3は炭素数３〜６のエポキシ化アルキル基、ヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数１〜６のハロゲン化アルキル基、又はカルボキシ基若しくは炭素数２〜６のカルボキシアルキル基若しくはそれらの誘導体を示し、ｎは８〜３００の数を示し、ｎ個のＡは同一又は異なって、炭素数１〜６の２価の飽和炭化水素基を示し、Ｅ2はエーテル結合又はオキシカルボニル基を示し、Ｒはヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数４〜３０のアルキル基を示す。〕で表されるポリオキシアルキレン化剤
から選ばれる１種以上のエポキシ化合物又はポリオキシアルキレン化剤を反応させて多糖類誘導体を得る反応において、原料の多糖類に対し５〜１５０重量％の水を含有する溶媒を反応溶媒として用い、反応終了後の中和に酸を粉末状又はスラリー状で仕込むことを特徴とする多糖類誘導体の製造法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、反応初期から反応後の処理までを効率良く、工業的に有利に安定して行うことができ、種々の分野で有用な多糖類誘導体を効率的かつ高い生産性で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明方法において原料として用いられる多糖類又はその低級アルキルもしくはヒドロキシ低級アルキル置換体としては、セルロース、グアーガム、スターチ、イヌリン、プルラン、カードラン、キチン、キトサン等の天然多糖、これらの天然多糖の低級アルキル置換体、及びこれらの天然多糖のヒドロキシ低級アルキル置換体が挙げられる。ここで低級アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等の炭素数１〜６のアルキル基が挙げられる。ヒドロキシ低級アルキル基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等の炭素数４〜６のヒドロキシアルキル基が挙げられる。
【０００９】
これらの多糖類及びその置換体（これらを総称して原料多糖類という）としては、例えばセルロース、グアーガム、スターチ、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルグアーガム、ヒドロキシエチルスターチ、メチルセルロース、メチルグアーガム、メチルスターチ、エチルセルロース、エチルグアーガム、エチルスターチ、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルグアーガム、ヒドロキシプロピルスターチ、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルグアーガム、ヒドロキシエチルメチルスターチ、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルグアーガム、ヒドロキシプロピルメチルスターチ等が好ましいものとして挙げられる。特に好ましい原料多糖類としては、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース等が挙げられる。中でも、特に好ましくは、ヒドロキシエチルセルロースである。また、これら原料多糖類の低級アルキル基又はヒドロキシ低級アルキル基の置換基は、単一の置換基で置換されたものでもよいし、複数の置換基で置換されたものでもよい。またその構成単糖残基当たりの置換度は０．１〜１０が好ましく、０．５〜５がより好ましい。また、これら多糖類の重量平均分子量は、好ましくは１万〜１０００万、より好ましくは５万〜５００万、更に好ましくは１０万〜２００万、特に好ましくは２０万〜１００万の範囲である。重量平均分子量はＧＰＣ−ＬＡＬＬＳ法により測定できる。これら原料多糖類は１種以上を使用することができる。
【００１０】
本発明における前記の（ａ）〜（ｅ）から選ばれるエポキシ化合物、又は（ｆ）ポリオキシアルキレン化剤を、それぞれ化合物（ａ）＝疎水化剤、化合物（ｂ）＝スルホン化剤、化合物（ｃ）＝カルボキシ化剤、化合物（ｄ）＝アミノ化剤、化合物（ｅ）＝リン酸化剤、化合物（ｆ）＝ポリオキシアルキレン化剤という。前記原料多糖類に、これらの化合物を反応させると、原料多糖類のヒドロキシ基の水素原子の一部又は全てが、下記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）及び（Ｆ）
（Ａ）アルキル又はアルケニルグリセリルエーテル基
（Ｂ）ヒドロキシ基を有するスルホアルキル基又はその塩
（Ｃ）ヒドロキシ基を有するカルボキシアルキル基又はその塩
（Ｄ）ヒドロキシ基を有するアミノアルキル基又はアンモニウムアルキル基
（Ｅ）ヒドロキシ基を有するリン酸アルキル基又はその塩
（Ｆ）下記一般式（２）：
−Ｅ1−（ＯＡ）n−Ｅ2−Ｒ （２）
〔式中、Ｅ1はヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数１〜６の２価の飽和炭化水素基、カルボニル基、又は炭素数２〜６のアルカノイル基を示し、ｎは８〜３００の数を示し、ｎ個のＡは同一又は異なって、炭素数１〜６の２価の飽和炭化水素基を示し、Ｅ2はエーテル結合又はオキシカルボニル基を示し、Ｒはヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数４〜３０のアルキル基を示す。〕で表される基［該置換基（Ｆ）のヒドロキシ基の水素原子は更に置換基（Ｆ）で置換されてもよい］
から選ばれる１種以上の基で置換された多糖類誘導体が得られる。
【００１１】
〈化合物（ａ）＝疎水化剤〉
原料多糖類に化合物（ａ）を反応させた場合、原料多糖類に疎水性置換基（Ａ）を導入された疎水化多糖類を得ることができる。当該疎水化反応に用いられるアルキル基又はアルケニル基を有するグリシジルエーテル（ａ）のアルキル基及びアルケニル基は、炭素数１０〜４０が好ましく、直鎖及び分岐のいずれでもよく、分岐の場合の分岐位置、アルケニル基中の不飽和結合の数及び位置は特に限定されない。アルキル基の具体例としては、直鎖アルキル基として、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−イコシル基、ｎ−ヘンイコシル基、ｎ−ドコシル基、ｎ−トリコシル基、ｎ−テトラコシル基、ｎ−ペンタコシル基、ｎ−ヘキサコシル基、ｎ−ヘプタコシル基、ｎ−オクタコシル基、ｎ−ノナコシル基、ｎ−トリアコンチル基、ｎ−ヘントリアコンチル基、ｎ−ドトリアコンチル基、ｎ−トリトリアコンチル基、ｎ−テトラトリアコンチル基、ｎ−ペンタトリアコンチル基、ｎ−ヘキサトリアコンチル基、ｎ−ヘプタトリアコンチル基、ｎ−オクタトリアコンチル基、ｎ−ノナトリアコンチル基及びｎ−テトラコンチル基が挙げられる。分岐アルキル基として、メチルウンデシル基、メチルヘプタデシル基、エチルヘキサデシル基、メチルオクタデシル基、プロピルペンタデシル基、２−ヘキシルデシル基、２−オクチルドデシル、２−ヘプチルウンデシル基、２−デシルテトラデシル基、２−ドデシルヘキサデシル基、２−テトラデシルオクタデシル基、２−テトラデシルベヘニル基等が挙げられる。アルケニル基の具体例としては、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基、イコセニル基、ヘンイコセニル基、ドコセニル基、トリコセニル基、テトラコセニル基、ペンタコセニル基、ヘキサコセニル基、ヘプタコセニル基、オクタコセニル基、ノナコセニル基、トリアコンテニル基、オレイル基、リノレイル基、リノレニル基が挙げられる。これらのうち、炭素数１２〜３６、特に１６〜２４のアルキル基及びアルケニル基が好ましく、また、安定性の点から、アルキル基、特に直鎖アルキル基が好ましい。これら疎水化剤（ａ）は１種以上を使用できる。
【００１２】
〈化合物（ｂ）＝スルホン化剤〉
原料多糖類に化合物（ｂ）を反応させた場合、原料多糖類に置換基（Ｂ）を導入することができる。スルホン化剤（ｂ）である炭素数２〜５のエポキシアルカンスルホン酸としては、１，２−エポキシエタンスルホン酸、２，３−エポキシプロパンスルホン酸、３，４−エポキシブタンスルホン酸、２，３−エポキシ−１−メチルプロパンスルホン酸、４，５−エポキシペンタンスルホン酸、３，４−エポキシ−１−メチルブタンスルホン酸、３，４−エポキシ−２−メチルブタンスルホン酸、２，３−エポキシ−１，１−ジメチルプロパンスルホン酸等が挙げられる。またこれらの塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等の２族元素の塩、アンモニウム塩などが挙げられる。これらスルホン化剤（ｂ）は１種以上を使用することができる。
【００１３】
〈化合物（ｃ）＝カルボキシ化剤〉
原料多糖類に化合物（ｃ）を反応させた場合、原料多糖類に置換基（Ｃ）を導入することができる。カルボキシ化剤（ｃ）である炭素数３〜６のエポキシ脂肪酸としては、２，３−エポキシプロピオン酸、３，４−エポキシ酪酸、４，５−エポキシ吉草酸、３，４−エポキシ−２−メチル酪酸、５，６−エポキシヘキサン酸、４，５−エポキシ−２−メチル吉草酸、４，５−エポキシ−３−メチル吉草酸、３，４−エポキシ−２，２−ジメチル酪酸等が挙げられる。またこれらの塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等の２族元素の塩、アンモニウム塩などが挙げられる。これらカルボキシ化剤（ｃ）は、１種以上を使用することができる。
【００１４】
〈化合物（ｄ）＝アミノ化剤〉
原料多糖類に化合物（ｄ）を反応させた場合、原料多糖類に置換基（Ｄ）を導入することができる。アミノ化剤（ｄ）である炭素数２〜５のエポキシアルキルアミンとしては、１，２−エポキシエチルアミン、２，３−エポキシプロピルアミン、３，４−エポキシブチルアミン、２，３−エポキシ−１−メチルプロピルアミン、４，５−エポキシペンチルアミン、３，４−エポキシ−１−メチルブチルアミン、３，４−エポキシ−２−メチルブチルアミン、２，３−エポキシ−１，１−ジメチルプロピルアミン等が挙げられる。またこれらから誘導されるアンモニウム塩としては、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等のハロゲン化物イオンなどを対イオンとするものが挙げられる。これらアミノ化剤（ｄ）は１種以上を使用することができる。
【００１５】
〈化合物（ｅ）＝リン酸化剤〉
原料多糖類に化合物（ｅ）を反応させた場合、原料多糖類に置換基（Ｅ）を導入することができる。リン酸化剤（ｅ）である炭素数２〜５のエポキシリン酸エステルとしては、リン酸１，２−エポキシエチルエステル、リン酸２，３−エポキシプロピルエステル、リン酸３，４−エポキシブチルエステル、リン酸２，３−エポキシ−１−メチルプロピルエステル、リン酸４，５−エポキシペンチルエステル、リン酸３，４−エポキシ−１−メチルブチルエステル、リン酸３，４−エポキシ−２−メチルブチルエステル、リン酸２，３−エポキシ−１，１−ジメチルプロピルエステル等が挙げられる。またこれらの塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等の２族元素の塩、アンモニウム塩などが挙げられる。これらリン酸化剤（ｂ）は１種以上を使用することができる。
【００１６】
〈化合物（ｆ）＝ポリオキシアルキレン化剤〉
原料多糖類に化合物（ｆ）を反応させた場合、原料多糖類に置換基（Ｆ）を導入することができる。ポリオキシアルキレン化剤（ｆ）である前記一般式（１）の化合物としては、例えば以下のような化合物が挙げられる。
一般式（１）におけるＥ3で示される基のうち、炭素数３〜６のエポキシ化アルキル基としては、２，３−エポキシプロピル基、３，４−エポキシブチル基、４，５−エポキシペンチル基、５，６−エポキシヘキシル基等が挙げられる。ヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数１〜６の直鎖又は分岐鎖のハロゲン化アルキル基としては、２−クロロエチル基、３−クロロプロピル基、４−クロロブチル基、６−クロロヘキシル基、２−ブロモエチル基、２−ヒドロキシ−３−クロロプロピル基、１−ヒドロキシメチル−２−クロロエチル基等が挙げられる。また、炭素数２〜６のカルボキシアルキル基としては、カルボキシメチル基、カルボキシエチル基、カルボキシプロピル基、カルボキシブチル基、カルボキシペンチル基等が挙げられる。これらカルボキシアルキル基又はカルボキシ基の誘
導体としては、メチルエステル化物、エチルエステル化物、酸ハロゲン化物、トシル化物、メシル化物、無水物等が挙げられる。Ｅ3で示される基のうち好ましいものとしては、２，３−エポキシプロピル基；２−クロロエチル基、３−クロロプロピル基、２−ヒドロキシ−３−クロロプロピル基；カルボキシメチル基、カルボキシエチル基及びそのメチルエステル化物又は酸ハロゲン化物等が挙げられる。
これらポリオキシアルキレン化剤（ｆ）は、単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。
【００１７】
これら化合物（ａ）〜（ｆ）から使用目的に応じ１種以上を選択して原料多糖類と反応させることにより、目的物である置換基（Ａ）〜（Ｆ）から選ばれる１種以上の基を有する多糖類誘導体が得られるが、化合物（ａ）〜（ｆ）から選ばれる２群以上の化合物を反応させてこれらに対応する２群以上の置換基を有する多糖類誘導体を得るのが好ましい。なかでも、この２群以上の化合物の１つとして疎水化剤（ａ）を用い、他の化合物として化合物（ｂ）〜（ｆ）から選ばれる化合物を用いて、疎水性置換基（Ａ）と置換基（Ｂ）〜（Ｆ）から選ばれる基とを有する多糖類誘導体を得るのが好ましく、特に、疎水化剤（ａ）及びスルホン化剤（ｂ）を用いて、疎水性置換基（Ａ）とスルホン酸基（Ｂ）を有する多糖類誘導体を得るのが好ましい。その他に、ポリオキシアルキレン化剤（ｆ）を用いて、多糖類を得ることも好ましい。なお、２種以上の化合物（ａ）〜（ｆ）と原料多糖類との反応は、いずれを先に行ってもよく、また同時に行ってもよいが、疎水化反応が含まれる場合には、これを先に行うのがより好ましい。
【００１８】
化合物（ａ）〜（ｆ）の使用量は、原料多糖類への置換基（Ａ）〜（Ｆ）の所望する導入量によって適宜調整することができるが、通常、原料多糖類の構成単糖残基当たり、疎水化剤（ａ）、（ｆ）は０．０００１〜１０当量、特に０．０００３〜１当量の範囲が好ましく、化合物（ｂ）〜（ｅ）は０．０１〜１０当量、特に０．０５〜３当量の範囲が好ましい。
【００１９】
原料多糖類と化合物（ａ）〜（ｆ）との反応は、生産性の向上、精製負荷の低減及び経済的観点から、反応溶媒として、原料多糖類に対し５〜１５０重量％、好ましくは１０〜８０重量％、特に２０〜７０重量％の水を含有する溶媒を用いて行う。なお、化合物（ａ）〜（ｆ）の溶解性を向上させ置換基（Ａ）〜（Ｆ）を効率良く原料多糖類に導入できる点で、水と共に、原料多糖類に対して５〜３００重量％、好ましくは２０〜８０重量％、特に３０〜７０重量％の炭素数１〜５の脂肪族アルコールを用いた混合溶媒中で反応を行うのが好ましい。ここで水と脂肪族アルコールの混合比は５：９５〜９０：１０、特に１０：９０〜６０：４０が好ましい。また、水と脂肪族アルコールの合計量は、生産性の向上、精製負荷の低減及び経済的観点から、原料多糖類に対して１０〜３００重量％、更に３０〜２００重量％、特に５０〜１５０重量％が好ましい。本発明においては、使用する溶媒量が多糖類の反応に必要最小限であり、これにより高い反応選択率が得られるものであるが、ほとんど粉状のままでの反応となるため、主に粉体や高粘度物質の混合に使用されているニーダーを反応装置として使用するのが好ましい。ここで、ニーダーは撹拌羽根や撹拌翼を有する混練機であり、一般に市販されているニーダーが使用可能である。
【００２０】
各反応はアルカリ存在下で行うのが好ましく、かかるアルカリとしては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩等が挙げられ、なかでも水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が好ましい。アルカリの使用量は、疎水化反応においては用いる疎水化剤（ａ）及び（ｆ）に対しては０．１〜３００モル倍量、更に１〜１００モル倍量、特に１〜５０モル倍量が、化合物（ｂ）〜（ｅ）と原料多糖類との反応においてはこれら化合物（ｂ）〜（ｅ）に対し０．０１〜３００モル倍量、更に０．１〜１００モル倍量、特に１〜５０モル倍量が、良好な結果を与え、好ましい。
【００２１】
反応温度はいずれの反応も０〜２００℃、特に３０〜１００℃の範囲が好ましい。反応終了後は、酸を用いてアルカリを中和することが必要であるが、この中和酸添加において、酸を粉末状又はスラリー状で仕込んで加熱混合することによって、反応系内に存在している水による溶解・分散を利用し中和反応を効率良く完結させることが可能である。粉末状又はスラリー状の酸としては、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、シュウ酸、アジピン酸などが挙げられる。このうち、中和反応を速やかで簡易に行える点からコハク酸、クエン酸が特に好ましい。粉末状の酸の平均粒子径は同様の理由から、０．０１〜５ｍｍ、特に０．１〜１ｍｍが好ましい。ここで平均粒子径は、例えば堀場製作所製のＬＡ−９１０により測定できる。またスラリー状の酸としては、酸のＣ1−Ｃ5脂肪族アルコールスラリー等が用いられる。スラリー中の酸とＣ1−Ｃ5脂肪族アルコールの重量比は５：１〜１：５、特に３：１〜１：３が好ましい。粉末状又はスラリー状の酸添加による中和では、酸水溶液を添加した場合に生じる大きな塊状の多糖凝集物の生成を抑制することが可能であり、生産性が大幅に向上する。また、途中で中和することなく次の反応を行うこともできる。なお、本発明の効果を損なわない範囲で酸水溶液を併用してもよい。
【００２２】
各反応において得られた多糖類誘導体は、続いて次の反応に用いる場合には、中和せずそのまま用いることができるほか、必要に応じてろ過などにより分別したり、熱水、含水イソプロピルアルコール、含水アセトン溶媒等で洗浄して未反応の疎水化剤や中和等により副生した塩類を除去して使用することもできる。また乾燥する場合は、乾燥をニーダー内で行うこともできる。すべての反応が終了した後は、必要に応じて洗浄、中和等を行った後、乾燥することにより、目的とする多糖類誘導体を得ることができる。
【実施例】
【００２３】
以下の実施例及び比較例において、多糖類誘導体の置換基（Ａ）及び（Ｆ）の置換度は、重量既知の多糖類誘導体を過剰のヨウ化水素酸により分解し、生じたヨウ化アルキルを定量することにより算出した（Analytical Chemistry, 1979, Vol..51, No.13, 2172）。また、置換基（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）の置換度は、コロイド滴定法により求めた（コロイド滴定法「1969千手諒一著、南江堂」）。なお、ここでの「置換度」とは、構成単糖残基当たりの置換基の平均数を示す。
【００２４】
実施例１
冷却管を装備した５Ｌの卓上型ニーダーに、重量平均分子量２０万、ヒドロキシエチル基の置換度２．５のヒドロキシエチルセルロース（ＳＥ３９０，ダイセル化学工業製、以下「ＨＥＣ」）１０００ｇを入れ、撹拌しながらイソプロピルアルコール（以下「ＩＰＡ」）５００ｇ、表１記載の化合物Ａ ５０．６５ｇ、４８％水酸化ナトリウム水溶液６１．２１ｇ、水６８．２ｇを加えた。１３．３ｋＰａまで減圧した後、窒素により常圧に戻す操作を３回繰り返して内部を窒素で置換し、７６℃まで昇温、１０時間撹拌・反応した。反応終了後、５０℃以下に冷却し、混合物にコハク酸４３．３８ｇの粉末を加え、再度７５℃まで昇温して３時間中和反応を行った。中和終了後、減圧下（２６．６ｋＰａ）７５℃で溶媒を留去し、ポリオキシアルキレン化されたＨＥＣ誘導体（多糖誘導体（１））１０５５ｇを得た。
得られた多糖誘導体（１）のポリオキシアルキレン基を含む置換基の置換度は０．０１４４であった。
更に多糖誘導体（１）を目開き０．８５ｍｍの金網で分級し、パス品９３０ｇを得た。
【００２５】
実施例２
反応終了後の混合物を５０℃以下に冷却し、コハク酸４３．３８ｇとＩＰＡ３０ｇからなるスラリーを加えて中和する以外は、実施例１と同様の方法でＨＥＣ誘導体（多糖誘導体（２））１０５０ｇを得た。
得られた多糖誘導体（２）のポリオキシアルキレン基を含む置換基の置換度は０．０１４３であった。
更に多糖誘導体（２）を目開き０．８５ｍｍの金網で分級し、パス品９２０ｇを得た。
【００２６】
実施例３
冷却管を装備した５Ｌの卓上型ニーダーに、重量平均分子量１５０万、ヒドロキシエチル基の置換度２．５のヒドロキシエチルセルロース（ＮＡＴＲＯＳＯＬ２５０ＨＨＸ，ＨＥＲＣＵＬＥＳ製、以下「ＨＥＣ」）１０００ｇ及びステアリルグリシジルエーテル６．５７ｇを仕込んだ。１３．３ｋＰａまで減圧した後、窒素により常圧に戻す操作を３回繰り返して内部を窒素で置換し、反応系内の酸素を除去した。窒素置換後、粉体を撹拌しながら室温でイソプロピルアルコール５００ｇを添加し、５分後４８重量％水酸化ナトリウム水溶液３３．６ｇとイオン交換水３８５ｇの混合液を、粉体の撹拌を行いながら徐々に加えた。再度１３．３ｋＰａまで減圧した後、窒素により常圧に戻す操作を３回繰り返して内部を窒素で置換し、７６℃まで昇温、９時間撹拌混合して疎水化反応を行った。その後５０℃まで冷却し、撹拌を継続しながら、別途調製した２，３−エポキシプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液（純度＝２９％）３７０ｇをゆっくりと添加し、５０℃で８時間スルホン化反応を行った。スルホン化反応終了後、３０℃以下まで冷却し、混合物にコハク酸２３．８ｇの粉末を加え、再度７５℃まで昇温して３時間中和反応を行った。中和終了後、減圧下（２６．６ｋＰａ）７５℃で溶媒を留去し、ＨＥＣ誘導体（多糖誘導体（３））１１１０ｇを得た。
得られた多糖誘導体（３）の３−ステアリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル基を含む置換基の置換度は０．００３７、３−スルホ−２−ヒドロキシプロピル基の置換度は０．１１８であった。
更に多糖誘導体（３）を目開き０．８５ｍｍの金網で分級し、パス品９１０ｇを得た。
【００２７】
比較例１
反応終了後、５０℃以下に冷却し、混合物にコハク酸４３．３８ｇを熱水１７４ｇに溶解した水溶液を加え、３０℃で６時間混合して中和反応を行う以外は、実施例１の方法に従って、ポリオキシアルキレン化されたＨＥＣ誘導体（多糖誘導体（４））１０１０ｇを得た。
得られた多糖誘導体（４）のポリオキシアルキレン基を含む置換基の置換度は０．０１４４であった。
更に多糖誘導体（４）を目開き０．８５ｍｍの金網で分級し、パス品６５５ｇを得た。
【００２８】
比較例２
反応終了後、３０℃以下まで冷却し、混合物にコハク酸２３．８ｇを熱水９５ｇに溶解した水溶液を加えて３０℃で１時間混合して中和反応を行う以外は、実施例３の方法に従って、ＨＥＣ誘導体（多糖誘導体（５））１０９０ｇを得た。
得られた多糖誘導体（５）の３−ステアリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル基を含む置換基の置換度は０．００３７、３−スルホ−２−ヒドロキシプロピル基の置換度は０．１１５であった。
更に多糖誘導体（５）を目開き０．８５ｍｍの金網で分級し、パス品７６１ｇを得た。
【００２９】
実施例１〜３及び比較例１〜２の結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
表１から明らかなように、実施例１〜３では比較例１〜２よりも０．８５ｍｍの金網を通過した収量・収率の向上が見られる。これは、中和に必要なコハク酸を粉末で添加したことにより、従来の水溶液で添加した場合よりも反応系内を少ない水量で保つことができたことにより、大きな塊状の多糖凝集物の生成が抑制できたことに由来する。またこの収率向上は、多糖類を溶解させないイソプロピルアルコールで分散させたコハク酸を添加した場合にもみられた。通常、固体酸で中和する場合は分散性が悪く、中和しにくい問題があったが、本発明では、加熱混合することにより反応系内にあらかじめ存在していた水による溶解・分散を利用し中和反応を完結させることが可能であることを見出した。この収率向上に伴い、本発明方法では多糖誘導体を効率的かつ高い生産性で製造することが可能となる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化粧品、トイレタリー製品、外用医薬品、水溶性塗料、建材等の増粘剤、ゲル化剤、賦形剤、エマルジョン安定剤、凝集剤等として有用な多糖類誘導体の効率的な製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多糖類のヒドロキシ基の一部又は全てに置換基を導入した多糖類誘導体は、様々な化粧料、トイレタリー製品等に用いられる有用な化合物である。例えば多糖類のヒドロキシ基の水素原子の一部又は全てが、長鎖アルキルグリセリルエーテル基及び／又は長鎖アルケニルグリセリルエーテル基、並びにスルホン酸基を含む置換基で置換された多糖類スルホン化体は、水溶性に優れ、その水溶液が低濃度で安定かつ高い増粘性及び優れた乳化安定化作用を示し、化粧料やトイレタリー製品に使用した場合、良好な使用感を有することが報告されている（特許文献１）。
【０００３】
上述の多糖類スルホン化体は、多糖類の疎水化（長鎖アルキルグリセリルエーテル化及び／又は長鎖アルケニルグリセリルエーテル化）反応及びスルホン化反応により製造することができる。しかしながら、これらの反応では、副反応として疎水化剤及びスルホン化剤の加溶媒分解が起こり得るため、収率が低くなってしまうことから、大過剰の疎水化剤及びスルホン化剤を必要とし、かつ、多糖類は溶媒に対する溶解性が低いために、一般的には大過剰の有機溶媒や水を必要とする。これらは、生産性の低下や、生成物の精製負荷の増大につながり、経済的観点からも問題があった。そこで、これまでに反応溶媒として用いる水の量を必要最小量とし、多糖類を溶解することなく粉状のままエポキシ基を有する反応剤又はポリオキシアルキレン化剤と反応させることにより、反応剤の加溶媒分解が抑制され反応選択率が顕著に向上し、これらの問題を解決する方法が見出されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開平０９−２３５３０１号公報
【特許文献２】特開２００２−１１４８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アルカリ条件で反応した後、中和に必要な酸を添加する際、塩酸、硫酸に代表される無機酸、又は酢酸、コハク酸に代表される有機酸を、通常の分散性を高める目的で水に溶解させて添加すると、大きな塊状の多糖凝集物が生じ、生産性が低下するという問題があった。
本発明の課題は、反応の初期から反応後の処理まで効率良く、工業的に有利に進行させ、更に効率的かつ高い生産性で多糖類誘導体を製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、反応終了後の中和酸添加において、酸を粉末状又はスラリー状で添加することによって、反応系内に存在している水による溶解・分散を利用し中和反応を完結させることが可能で、しかも大きな塊状の多糖凝集物の生成が抑制できることによって分級後の収率が向上し、多糖類誘導体の生産性が向上することを見出した。
【０００６】
すなわち、本発明は、多糖類又はその低級アルキルもしくはヒドロキシ低級アルキル置換体に、下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）
（ａ）炭素数１０〜４０のアルキル基又はアルケニル基を有するグリシジルエーテル
（ｂ）エポキシアルカンスルホン酸又はその塩
（ｃ）エポキシ脂肪酸又はその塩
（ｄ）エポキシアルキルアミン又はこれから誘導されるアンモニウム塩
（ｅ）エポキシアルキルリン酸エステル又はその塩
（ｆ）下記一般式（１）：
Ｅ3−（ＯＡ）n−Ｅ2−Ｒ （１）
〔式中、Ｅ3は炭素数３〜６のエポキシ化アルキル基、ヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数１〜６のハロゲン化アルキル基、又はカルボキシ基若しくは炭素数２〜６のカルボキシアルキル基若しくはそれらの誘導体を示し、ｎは８〜３００の数を示し、ｎ個のＡは同一又は異なって、炭素数１〜６の２価の飽和炭化水素基を示し、Ｅ2はエーテル結合又はオキシカルボニル基を示し、Ｒはヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数４〜３０のアルキル基を示す。〕で表されるポリオキシアルキレン化剤
から選ばれる１種以上のエポキシ化合物又はポリオキシアルキレン化剤を反応させて多糖類誘導体を得る反応において、原料の多糖類に対し５〜１５０重量％の水を含有する溶媒を反応溶媒として用い、反応終了後の中和に酸を粉末状又はスラリー状で仕込むことを特徴とする多糖類誘導体の製造法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、反応初期から反応後の処理までを効率良く、工業的に有利に安定して行うことができ、種々の分野で有用な多糖類誘導体を効率的かつ高い生産性で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明方法において原料として用いられる多糖類又はその低級アルキルもしくはヒドロキシ低級アルキル置換体としては、セルロース、グアーガム、スターチ、イヌリン、プルラン、カードラン、キチン、キトサン等の天然多糖、これらの天然多糖の低級アルキル置換体、及びこれらの天然多糖のヒドロキシ低級アルキル置換体が挙げられる。ここで低級アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等の炭素数１〜６のアルキル基が挙げられる。ヒドロキシ低級アルキル基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等の炭素数４〜６のヒドロキシアルキル基が挙げられる。
【０００９】
これらの多糖類及びその置換体（これらを総称して原料多糖類という）としては、例えばセルロース、グアーガム、スターチ、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルグアーガム、ヒドロキシエチルスターチ、メチルセルロース、メチルグアーガム、メチルスターチ、エチルセルロース、エチルグアーガム、エチルスターチ、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルグアーガム、ヒドロキシプロピルスターチ、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルグアーガム、ヒドロキシエチルメチルスターチ、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルグアーガム、ヒドロキシプロピルメチルスターチ等が好ましいものとして挙げられる。特に好ましい原料多糖類としては、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース等が挙げられる。中でも、特に好ましくは、ヒドロキシエチルセルロースである。また、これら原料多糖類の低級アルキル基又はヒドロキシ低級アルキル基の置換基は、単一の置換基で置換されたものでもよいし、複数の置換基で置換されたものでもよい。またその構成単糖残基当たりの置換度は０．１〜１０が好ましく、０．５〜５がより好ましい。また、これら多糖類の重量平均分子量は、好ましくは１万〜１０００万、より好ましくは５万〜５００万、更に好ましくは１０万〜２００万、特に好ましくは２０万〜１００万の範囲である。重量平均分子量はＧＰＣ−ＬＡＬＬＳ法により測定できる。これら原料多糖類は１種以上を使用することができる。
【００１０】
本発明における前記の（ａ）〜（ｅ）から選ばれるエポキシ化合物、又は（ｆ）ポリオキシアルキレン化剤を、それぞれ化合物（ａ）＝疎水化剤、化合物（ｂ）＝スルホン化剤、化合物（ｃ）＝カルボキシ化剤、化合物（ｄ）＝アミノ化剤、化合物（ｅ）＝リン酸化剤、化合物（ｆ）＝ポリオキシアルキレン化剤という。前記原料多糖類に、これらの化合物を反応させると、原料多糖類のヒドロキシ基の水素原子の一部又は全てが、下記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）及び（Ｆ）
（Ａ）アルキル又はアルケニルグリセリルエーテル基
（Ｂ）ヒドロキシ基を有するスルホアルキル基又はその塩
（Ｃ）ヒドロキシ基を有するカルボキシアルキル基又はその塩
（Ｄ）ヒドロキシ基を有するアミノアルキル基又はアンモニウムアルキル基
（Ｅ）ヒドロキシ基を有するリン酸アルキル基又はその塩
（Ｆ）下記一般式（２）：
−Ｅ1−（ＯＡ）n−Ｅ2−Ｒ （２）
〔式中、Ｅ1はヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数１〜６の２価の飽和炭化水素基、カルボニル基、又は炭素数２〜６のアルカノイル基を示し、ｎは８〜３００の数を示し、ｎ個のＡは同一又は異なって、炭素数１〜６の２価の飽和炭化水素基を示し、Ｅ2はエーテル結合又はオキシカルボニル基を示し、Ｒはヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数４〜３０のアルキル基を示す。〕で表される基［該置換基（Ｆ）のヒドロキシ基の水素原子は更に置換基（Ｆ）で置換されてもよい］
から選ばれる１種以上の基で置換された多糖類誘導体が得られる。
【００１１】
〈化合物（ａ）＝疎水化剤〉
原料多糖類に化合物（ａ）を反応させた場合、原料多糖類に疎水性置換基（Ａ）を導入された疎水化多糖類を得ることができる。当該疎水化反応に用いられるアルキル基又はアルケニル基を有するグリシジルエーテル（ａ）のアルキル基及びアルケニル基は、炭素数１０〜４０が好ましく、直鎖及び分岐のいずれでもよく、分岐の場合の分岐位置、アルケニル基中の不飽和結合の数及び位置は特に限定されない。アルキル基の具体例としては、直鎖アルキル基として、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−イコシル基、ｎ−ヘンイコシル基、ｎ−ドコシル基、ｎ−トリコシル基、ｎ−テトラコシル基、ｎ−ペンタコシル基、ｎ−ヘキサコシル基、ｎ−ヘプタコシル基、ｎ−オクタコシル基、ｎ−ノナコシル基、ｎ−トリアコンチル基、ｎ−ヘントリアコンチル基、ｎ−ドトリアコンチル基、ｎ−トリトリアコンチル基、ｎ−テトラトリアコンチル基、ｎ−ペンタトリアコンチル基、ｎ−ヘキサトリアコンチル基、ｎ−ヘプタトリアコンチル基、ｎ−オクタトリアコンチル基、ｎ−ノナトリアコンチル基及びｎ−テトラコンチル基が挙げられる。分岐アルキル基として、メチルウンデシル基、メチルヘプタデシル基、エチルヘキサデシル基、メチルオクタデシル基、プロピルペンタデシル基、２−ヘキシルデシル基、２−オクチルドデシル、２−ヘプチルウンデシル基、２−デシルテトラデシル基、２−ドデシルヘキサデシル基、２−テトラデシルオクタデシル基、２−テトラデシルベヘニル基等が挙げられる。アルケニル基の具体例としては、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基、イコセニル基、ヘンイコセニル基、ドコセニル基、トリコセニル基、テトラコセニル基、ペンタコセニル基、ヘキサコセニル基、ヘプタコセニル基、オクタコセニル基、ノナコセニル基、トリアコンテニル基、オレイル基、リノレイル基、リノレニル基が挙げられる。これらのうち、炭素数１２〜３６、特に１６〜２４のアルキル基及びアルケニル基が好ましく、また、安定性の点から、アルキル基、特に直鎖アルキル基が好ましい。これら疎水化剤（ａ）は１種以上を使用できる。
【００１２】
〈化合物（ｂ）＝スルホン化剤〉
原料多糖類に化合物（ｂ）を反応させた場合、原料多糖類に置換基（Ｂ）を導入することができる。スルホン化剤（ｂ）である炭素数２〜５のエポキシアルカンスルホン酸としては、１，２−エポキシエタンスルホン酸、２，３−エポキシプロパンスルホン酸、３，４−エポキシブタンスルホン酸、２，３−エポキシ−１−メチルプロパンスルホン酸、４，５−エポキシペンタンスルホン酸、３，４−エポキシ−１−メチルブタンスルホン酸、３，４−エポキシ−２−メチルブタンスルホン酸、２，３−エポキシ−１，１−ジメチルプロパンスルホン酸等が挙げられる。またこれらの塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等の２族元素の塩、アンモニウム塩などが挙げられる。これらスルホン化剤（ｂ）は１種以上を使用することができる。
【００１３】
〈化合物（ｃ）＝カルボキシ化剤〉
原料多糖類に化合物（ｃ）を反応させた場合、原料多糖類に置換基（Ｃ）を導入することができる。カルボキシ化剤（ｃ）である炭素数３〜６のエポキシ脂肪酸としては、２，３−エポキシプロピオン酸、３，４−エポキシ酪酸、４，５−エポキシ吉草酸、３，４−エポキシ−２−メチル酪酸、５，６−エポキシヘキサン酸、４，５−エポキシ−２−メチル吉草酸、４，５−エポキシ−３−メチル吉草酸、３，４−エポキシ−２，２−ジメチル酪酸等が挙げられる。またこれらの塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等の２族元素の塩、アンモニウム塩などが挙げられる。これらカルボキシ化剤（ｃ）は、１種以上を使用することができる。
【００１４】
〈化合物（ｄ）＝アミノ化剤〉
原料多糖類に化合物（ｄ）を反応させた場合、原料多糖類に置換基（Ｄ）を導入することができる。アミノ化剤（ｄ）である炭素数２〜５のエポキシアルキルアミンとしては、１，２−エポキシエチルアミン、２，３−エポキシプロピルアミン、３，４−エポキシブチルアミン、２，３−エポキシ−１−メチルプロピルアミン、４，５−エポキシペンチルアミン、３，４−エポキシ−１−メチルブチルアミン、３，４−エポキシ−２−メチルブチルアミン、２，３−エポキシ−１，１−ジメチルプロピルアミン等が挙げられる。またこれらから誘導されるアンモニウム塩としては、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等のハロゲン化物イオンなどを対イオンとするものが挙げられる。これらアミノ化剤（ｄ）は１種以上を使用することができる。
【００１５】
〈化合物（ｅ）＝リン酸化剤〉
原料多糖類に化合物（ｅ）を反応させた場合、原料多糖類に置換基（Ｅ）を導入することができる。リン酸化剤（ｅ）である炭素数２〜５のエポキシリン酸エステルとしては、リン酸１，２−エポキシエチルエステル、リン酸２，３−エポキシプロピルエステル、リン酸３，４−エポキシブチルエステル、リン酸２，３−エポキシ−１−メチルプロピルエステル、リン酸４，５−エポキシペンチルエステル、リン酸３，４−エポキシ−１−メチルブチルエステル、リン酸３，４−エポキシ−２−メチルブチルエステル、リン酸２，３−エポキシ−１，１−ジメチルプロピルエステル等が挙げられる。またこれらの塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等の２族元素の塩、アンモニウム塩などが挙げられる。これらリン酸化剤（ｂ）は１種以上を使用することができる。
【００１６】
〈化合物（ｆ）＝ポリオキシアルキレン化剤〉
原料多糖類に化合物（ｆ）を反応させた場合、原料多糖類に置換基（Ｆ）を導入することができる。ポリオキシアルキレン化剤（ｆ）である前記一般式（１）の化合物としては、例えば以下のような化合物が挙げられる。
一般式（１）におけるＥ3で示される基のうち、炭素数３〜６のエポキシ化アルキル基としては、２，３−エポキシプロピル基、３，４−エポキシブチル基、４，５−エポキシペンチル基、５，６−エポキシヘキシル基等が挙げられる。ヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数１〜６の直鎖又は分岐鎖のハロゲン化アルキル基としては、２−クロロエチル基、３−クロロプロピル基、４−クロロブチル基、６−クロロヘキシル基、２−ブロモエチル基、２−ヒドロキシ−３−クロロプロピル基、１−ヒドロキシメチル−２−クロロエチル基等が挙げられる。また、炭素数２〜６のカルボキシアルキル基としては、カルボキシメチル基、カルボキシエチル基、カルボキシプロピル基、カルボキシブチル基、カルボキシペンチル基等が挙げられる。これらカルボキシアルキル基又はカルボキシ基の誘
導体としては、メチルエステル化物、エチルエステル化物、酸ハロゲン化物、トシル化物、メシル化物、無水物等が挙げられる。Ｅ3で示される基のうち好ましいものとしては、２，３−エポキシプロピル基；２−クロロエチル基、３−クロロプロピル基、２−ヒドロキシ−３−クロロプロピル基；カルボキシメチル基、カルボキシエチル基及びそのメチルエステル化物又は酸ハロゲン化物等が挙げられる。
これらポリオキシアルキレン化剤（ｆ）は、単独で又は２種以上を組み合わせて使用できる。
【００１７】
これら化合物（ａ）〜（ｆ）から使用目的に応じ１種以上を選択して原料多糖類と反応させることにより、目的物である置換基（Ａ）〜（Ｆ）から選ばれる１種以上の基を有する多糖類誘導体が得られるが、化合物（ａ）〜（ｆ）から選ばれる２群以上の化合物を反応させてこれらに対応する２群以上の置換基を有する多糖類誘導体を得るのが好ましい。なかでも、この２群以上の化合物の１つとして疎水化剤（ａ）を用い、他の化合物として化合物（ｂ）〜（ｆ）から選ばれる化合物を用いて、疎水性置換基（Ａ）と置換基（Ｂ）〜（Ｆ）から選ばれる基とを有する多糖類誘導体を得るのが好ましく、特に、疎水化剤（ａ）及びスルホン化剤（ｂ）を用いて、疎水性置換基（Ａ）とスルホン酸基（Ｂ）を有する多糖類誘導体を得るのが好ましい。その他に、ポリオキシアルキレン化剤（ｆ）を用いて、多糖類を得ることも好ましい。なお、２種以上の化合物（ａ）〜（ｆ）と原料多糖類との反応は、いずれを先に行ってもよく、また同時に行ってもよいが、疎水化反応が含まれる場合には、これを先に行うのがより好ましい。
【００１８】
化合物（ａ）〜（ｆ）の使用量は、原料多糖類への置換基（Ａ）〜（Ｆ）の所望する導入量によって適宜調整することができるが、通常、原料多糖類の構成単糖残基当たり、疎水化剤（ａ）、（ｆ）は０．０００１〜１０当量、特に０．０００３〜１当量の範囲が好ましく、化合物（ｂ）〜（ｅ）は０．０１〜１０当量、特に０．０５〜３当量の範囲が好ましい。
【００１９】
原料多糖類と化合物（ａ）〜（ｆ）との反応は、生産性の向上、精製負荷の低減及び経済的観点から、反応溶媒として、原料多糖類に対し５〜１５０重量％、好ましくは１０〜８０重量％、特に２０〜７０重量％の水を含有する溶媒を用いて行う。なお、化合物（ａ）〜（ｆ）の溶解性を向上させ置換基（Ａ）〜（Ｆ）を効率良く原料多糖類に導入できる点で、水と共に、原料多糖類に対して５〜３００重量％、好ましくは２０〜８０重量％、特に３０〜７０重量％の炭素数１〜５の脂肪族アルコールを用いた混合溶媒中で反応を行うのが好ましい。ここで水と脂肪族アルコールの混合比は５：９５〜９０：１０、特に１０：９０〜６０：４０が好ましい。また、水と脂肪族アルコールの合計量は、生産性の向上、精製負荷の低減及び経済的観点から、原料多糖類に対して１０〜３００重量％、更に３０〜２００重量％、特に５０〜１５０重量％が好ましい。本発明においては、使用する溶媒量が多糖類の反応に必要最小限であり、これにより高い反応選択率が得られるものであるが、ほとんど粉状のままでの反応となるため、主に粉体や高粘度物質の混合に使用されているニーダーを反応装置として使用するのが好ましい。ここで、ニーダーは撹拌羽根や撹拌翼を有する混練機であり、一般に市販されているニーダーが使用可能である。
【００２０】
各反応はアルカリ存在下で行うのが好ましく、かかるアルカリとしては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩等が挙げられ、なかでも水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が好ましい。アルカリの使用量は、疎水化反応においては用いる疎水化剤（ａ）及び（ｆ）に対しては０．１〜３００モル倍量、更に１〜１００モル倍量、特に１〜５０モル倍量が、化合物（ｂ）〜（ｅ）と原料多糖類との反応においてはこれら化合物（ｂ）〜（ｅ）に対し０．０１〜３００モル倍量、更に０．１〜１００モル倍量、特に１〜５０モル倍量が、良好な結果を与え、好ましい。
【００２１】
反応温度はいずれの反応も０〜２００℃、特に３０〜１００℃の範囲が好ましい。反応終了後は、酸を用いてアルカリを中和することが必要であるが、この中和酸添加において、酸を粉末状又はスラリー状で仕込んで加熱混合することによって、反応系内に存在している水による溶解・分散を利用し中和反応を効率良く完結させることが可能である。粉末状又はスラリー状の酸としては、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、シュウ酸、アジピン酸などが挙げられる。このうち、中和反応を速やかで簡易に行える点からコハク酸、クエン酸が特に好ましい。粉末状の酸の平均粒子径は同様の理由から、０．０１〜５ｍｍ、特に０．１〜１ｍｍが好ましい。ここで平均粒子径は、例えば堀場製作所製のＬＡ−９１０により測定できる。またスラリー状の酸としては、酸のＣ1−Ｃ5脂肪族アルコールスラリー等が用いられる。スラリー中の酸とＣ1−Ｃ5脂肪族アルコールの重量比は５：１〜１：５、特に３：１〜１：３が好ましい。粉末状又はスラリー状の酸添加による中和では、酸水溶液を添加した場合に生じる大きな塊状の多糖凝集物の生成を抑制することが可能であり、生産性が大幅に向上する。また、途中で中和することなく次の反応を行うこともできる。なお、本発明の効果を損なわない範囲で酸水溶液を併用してもよい。
【００２２】
各反応において得られた多糖類誘導体は、続いて次の反応に用いる場合には、中和せずそのまま用いることができるほか、必要に応じてろ過などにより分別したり、熱水、含水イソプロピルアルコール、含水アセトン溶媒等で洗浄して未反応の疎水化剤や中和等により副生した塩類を除去して使用することもできる。また乾燥する場合は、乾燥をニーダー内で行うこともできる。すべての反応が終了した後は、必要に応じて洗浄、中和等を行った後、乾燥することにより、目的とする多糖類誘導体を得ることができる。
【実施例】
【００２３】
以下の実施例及び比較例において、多糖類誘導体の置換基（Ａ）及び（Ｆ）の置換度は、重量既知の多糖類誘導体を過剰のヨウ化水素酸により分解し、生じたヨウ化アルキルを定量することにより算出した（Analytical Chemistry, 1979, Vol..51, No.13, 2172）。また、置換基（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）の置換度は、コロイド滴定法により求めた（コロイド滴定法「1969千手諒一著、南江堂」）。なお、ここでの「置換度」とは、構成単糖残基当たりの置換基の平均数を示す。
【００２４】
実施例１
冷却管を装備した５Ｌの卓上型ニーダーに、重量平均分子量２０万、ヒドロキシエチル基の置換度２．５のヒドロキシエチルセルロース（ＳＥ３９０，ダイセル化学工業製、以下「ＨＥＣ」）１０００ｇを入れ、撹拌しながらイソプロピルアルコール（以下「ＩＰＡ」）５００ｇ、表１記載の化合物Ａ ５０．６５ｇ、４８％水酸化ナトリウム水溶液６１．２１ｇ、水６８．２ｇを加えた。１３．３ｋＰａまで減圧した後、窒素により常圧に戻す操作を３回繰り返して内部を窒素で置換し、７６℃まで昇温、１０時間撹拌・反応した。反応終了後、５０℃以下に冷却し、混合物にコハク酸４３．３８ｇの粉末を加え、再度７５℃まで昇温して３時間中和反応を行った。中和終了後、減圧下（２６．６ｋＰａ）７５℃で溶媒を留去し、ポリオキシアルキレン化されたＨＥＣ誘導体（多糖誘導体（１））１０５５ｇを得た。
得られた多糖誘導体（１）のポリオキシアルキレン基を含む置換基の置換度は０．０１４４であった。
更に多糖誘導体（１）を目開き０．８５ｍｍの金網で分級し、パス品９３０ｇを得た。
【００２５】
実施例２
反応終了後の混合物を５０℃以下に冷却し、コハク酸４３．３８ｇとＩＰＡ３０ｇからなるスラリーを加えて中和する以外は、実施例１と同様の方法でＨＥＣ誘導体（多糖誘導体（２））１０５０ｇを得た。
得られた多糖誘導体（２）のポリオキシアルキレン基を含む置換基の置換度は０．０１４３であった。
更に多糖誘導体（２）を目開き０．８５ｍｍの金網で分級し、パス品９２０ｇを得た。
【００２６】
実施例３
冷却管を装備した５Ｌの卓上型ニーダーに、重量平均分子量１５０万、ヒドロキシエチル基の置換度２．５のヒドロキシエチルセルロース（ＮＡＴＲＯＳＯＬ２５０ＨＨＸ，ＨＥＲＣＵＬＥＳ製、以下「ＨＥＣ」）１０００ｇ及びステアリルグリシジルエーテル６．５７ｇを仕込んだ。１３．３ｋＰａまで減圧した後、窒素により常圧に戻す操作を３回繰り返して内部を窒素で置換し、反応系内の酸素を除去した。窒素置換後、粉体を撹拌しながら室温でイソプロピルアルコール５００ｇを添加し、５分後４８重量％水酸化ナトリウム水溶液３３．６ｇとイオン交換水３８５ｇの混合液を、粉体の撹拌を行いながら徐々に加えた。再度１３．３ｋＰａまで減圧した後、窒素により常圧に戻す操作を３回繰り返して内部を窒素で置換し、７６℃まで昇温、９時間撹拌混合して疎水化反応を行った。その後５０℃まで冷却し、撹拌を継続しながら、別途調製した２，３−エポキシプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液（純度＝２９％）３７０ｇをゆっくりと添加し、５０℃で８時間スルホン化反応を行った。スルホン化反応終了後、３０℃以下まで冷却し、混合物にコハク酸２３．８ｇの粉末を加え、再度７５℃まで昇温して３時間中和反応を行った。中和終了後、減圧下（２６．６ｋＰａ）７５℃で溶媒を留去し、ＨＥＣ誘導体（多糖誘導体（３））１１１０ｇを得た。
得られた多糖誘導体（３）の３−ステアリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル基を含む置換基の置換度は０．００３７、３−スルホ−２−ヒドロキシプロピル基の置換度は０．１１８であった。
更に多糖誘導体（３）を目開き０．８５ｍｍの金網で分級し、パス品９１０ｇを得た。
【００２７】
比較例１
反応終了後、５０℃以下に冷却し、混合物にコハク酸４３．３８ｇを熱水１７４ｇに溶解した水溶液を加え、３０℃で６時間混合して中和反応を行う以外は、実施例１の方法に従って、ポリオキシアルキレン化されたＨＥＣ誘導体（多糖誘導体（４））１０１０ｇを得た。
得られた多糖誘導体（４）のポリオキシアルキレン基を含む置換基の置換度は０．０１４４であった。
更に多糖誘導体（４）を目開き０．８５ｍｍの金網で分級し、パス品６５５ｇを得た。
【００２８】
比較例２
反応終了後、３０℃以下まで冷却し、混合物にコハク酸２３．８ｇを熱水９５ｇに溶解した水溶液を加えて３０℃で１時間混合して中和反応を行う以外は、実施例３の方法に従って、ＨＥＣ誘導体（多糖誘導体（５））１０９０ｇを得た。
得られた多糖誘導体（５）の３−ステアリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル基を含む置換基の置換度は０．００３７、３−スルホ−２−ヒドロキシプロピル基の置換度は０．１１５であった。
更に多糖誘導体（５）を目開き０．８５ｍｍの金網で分級し、パス品７６１ｇを得た。
【００２９】
実施例１〜３及び比較例１〜２の結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
表１から明らかなように、実施例１〜３では比較例１〜２よりも０．８５ｍｍの金網を通過した収量・収率の向上が見られる。これは、中和に必要なコハク酸を粉末で添加したことにより、従来の水溶液で添加した場合よりも反応系内を少ない水量で保つことができたことにより、大きな塊状の多糖凝集物の生成が抑制できたことに由来する。またこの収率向上は、多糖類を溶解させないイソプロピルアルコールで分散させたコハク酸を添加した場合にもみられた。通常、固体酸で中和する場合は分散性が悪く、中和しにくい問題があったが、本発明では、加熱混合することにより反応系内にあらかじめ存在していた水による溶解・分散を利用し中和反応を完結させることが可能であることを見出した。この収率向上に伴い、本発明方法では多糖誘導体を効率的かつ高い生産性で製造することが可能となる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多糖類又はその低級アルキルもしくはヒドロキシ低級アルキル置換体に、下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）
（ａ）炭素数１０〜４０のアルキル基又はアルケニル基を有するグリシジルエーテル
（ｂ）エポキシアルカンスルホン酸又はその塩
（ｃ）エポキシ脂肪酸又はその塩
（ｄ）エポキシアルキルアミン又はこれから誘導されるアンモニウム塩
（ｅ）エポキシアルキルリン酸エステル又はその塩
（ｆ）下記一般式（１）：
Ｅ3−（ＯＡ）n−Ｅ2−Ｒ （１）
〔式中、Ｅ3は炭素数３〜６のエポキシ化アルキル基、ヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数１〜６のハロゲン化アルキル基、又はカルボキシ基若しくは炭素数２〜６のカルボキシアルキル基若しくはそれらの誘導体を示し、ｎは８〜３００の数を示し、ｎ個のＡは同一又は異なって、炭素数１〜６の２価の飽和炭化水素基を示し、Ｅ2はエーテル結合又はオキシカルボニル基を示し、Ｒはヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数４〜３０のアルキル基を示す。〕で表されるポリオキシアルキレン化剤
から選ばれる１種以上のエポキシ化合物又はポリオキシアルキレン化剤を反応させて多糖類誘導体を得る反応において、原料の多糖類に対し５〜１５０重量％の水を含有する溶媒を反応溶媒として用い、反応終了後の中和に酸を粉末状又はスラリー状で仕込むことを特徴とする多糖類誘導体の製造法。
【請求項２】
反応装置としてニーダーを使用する請求項１記載の製造法。
【請求項３】
原料の多糖類の重量平均分子量が、１万〜１０００万である請求項１又は２記載の製造法。
【請求項４】
反応終了後の中和酸が、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、シュウ酸及びアジピン酸から選ばれるものである請求項１〜３のいずれかに記載の製造法。
【請求項１】
多糖類又はその低級アルキルもしくはヒドロキシ低級アルキル置換体に、下記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）
（ａ）炭素数１０〜４０のアルキル基又はアルケニル基を有するグリシジルエーテル
（ｂ）エポキシアルカンスルホン酸又はその塩
（ｃ）エポキシ脂肪酸又はその塩
（ｄ）エポキシアルキルアミン又はこれから誘導されるアンモニウム塩
（ｅ）エポキシアルキルリン酸エステル又はその塩
（ｆ）下記一般式（１）：
Ｅ3−（ＯＡ）n−Ｅ2−Ｒ （１）
〔式中、Ｅ3は炭素数３〜６のエポキシ化アルキル基、ヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数１〜６のハロゲン化アルキル基、又はカルボキシ基若しくは炭素数２〜６のカルボキシアルキル基若しくはそれらの誘導体を示し、ｎは８〜３００の数を示し、ｎ個のＡは同一又は異なって、炭素数１〜６の２価の飽和炭化水素基を示し、Ｅ2はエーテル結合又はオキシカルボニル基を示し、Ｒはヒドロキシ基で置換されていてもよい炭素数４〜３０のアルキル基を示す。〕で表されるポリオキシアルキレン化剤
から選ばれる１種以上のエポキシ化合物又はポリオキシアルキレン化剤を反応させて多糖類誘導体を得る反応において、原料の多糖類に対し５〜１５０重量％の水を含有する溶媒を反応溶媒として用い、反応終了後の中和に酸を粉末状又はスラリー状で仕込むことを特徴とする多糖類誘導体の製造法。
【請求項２】
反応装置としてニーダーを使用する請求項１記載の製造法。
【請求項３】
原料の多糖類の重量平均分子量が、１万〜１０００万である請求項１又は２記載の製造法。
【請求項４】
反応終了後の中和酸が、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、シュウ酸及びアジピン酸から選ばれるものである請求項１〜３のいずれかに記載の製造法。
【公開番号】特開２００８−７４９６２（Ｐ２００８−７４９６２Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５５８２７（Ｐ２００６−２５５８２７）
【出願日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
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