CN1886427B

CN1886427B - 纤维素共聚体和氧化方法

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Publication number: CN1886427B
Application number: CN200480034627.3A
Authority: CN
Inventors: C·M·布查南; N·L·布查南; S·N·卡蒂; C·-M·郭; J·L·拉姆伯特; J·D·波西-道蒂; T·L·沃特尔逊; M·D·伍德; M·O·马尔科姆; M·S·林布拉德
Original assignee: Eastman Chemical Co
Current assignee: Eastman Chemical Co
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2004-11-23
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2024-11-23
Also published as: EP2532683A3; EP2532684A2; US20110098464A1; EP2532684A3; CN102276732A; US20130116426A1; US20130116427A1; JP2012224874A; US20130116425A1; US9040685B2; JP2012233205A; JP2007515515A; EP1689787A2; JP5122821B2; BRPI0415764A; US8816066B2; CN102276732B; WO2005054297A3; CN1886427A; US9040683B2

Abstract

本发明提供纤维素酯共聚体和氧化纤维素共聚体以及纤维素酯共聚体的方法。本发明还提供获得具有高酸值的羧化纤维素酯衍生物的路线，其中羧基通过碳-碳键直接与纤维素骨架连接。通过醛中间体官能化，还可获得相应的阳离子或两性离子型纤维素酯衍生物。本发明共聚体具有多种最终应用用途，例如在各种类型的涂料组合物中用作粘合剂树脂和用作药物释放剂。

Description

纤维素共聚体和氧化方法

发明领域

本发明提供纤维素酯共聚体、纤维素共聚体及纤维素共聚体和纤维素酯共聚体的氧化方法。

发明背景

纤维素酯是熟知的化合物(″Cellulose Derivatives″(纤维素衍生物)，Ben P.Rouse，Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology，第4卷，1964，616-683)。最常见的纤维素酯由脂族C₂-C₄取代基组成。此类纤维素酯的实例包括乙酸纤维素(CA)、丙酸纤维素(CP)、丁酸纤维素(CB)、乙酸丙酸纤维素(CAP)和乙酸丁酸纤维素(CAB)。此类纤维素酯的用途实例可在Prog.Polym.Sci.2001，26，1605-1688中找到。通常，通过先将纤维素转化为纤维素三酯，然后在酸性水介质中将纤维素三酯水解为需要的取代度(DS，取代基数目/葡糖酐单体)制备纤维素酯。经酸水溶液催化水解的三乙酸纤维素产生可由8种不同的单体组成的取决于最终DS的无规共聚物(Macromolecules 1991，24，3050)。

已知通过水解纤维素三酯提供非-无规共聚物的方法。也已知直接酯化成非完全取代的纤维素酯的方法。根据确切的反应条件，可通过这种方法得到非-无规纤维素酯。

近来，有报道试图制备区域选择性取代的纤维素衍生物。在本发明目的中，区域选择性取代表示专一性或优先放置或除去纤维素葡糖酐单体的C2、C3或C6羟基上的取代基。控制放置取代基可导致具有特殊单体含量的纤维素均聚物或共聚物。即得到在葡糖酐单体内具有专一性取代方式和沿纤维素聚合物受控顺序的纤维素衍生物。

导致形成区域选择性取代纤维素衍生物的现有方法依靠使用临时保护基团，或者需要使用纤维素溶剂以使保护基团安置在具有足够活性的均相反应混合物或碱化纤维素中。

已知制备碳水化合物和多糖的某些甲酸酯的方法。由于据报道甲酸酯不稳定和对其它官能团的活性，分离的甲酸纤维素通常用作后续反应的不稳定中间体。因此，混合甲酸纤维素衍生物的形成几乎不受注意，很少有关于形成混合甲酸纤维素的报道。GB568，439(1945)教授通过使纤维素与乙酸和甲酸混合酐在催化剂的存在下制备乙酸甲酸纤维素。

已知仅几类羧化纤维素酯。该类纤维素酯衍生物的一个实例是在美国专利号5,668,273；5,792,856；和5,994,530中描述的羧甲基纤维素酯。这些纤维素衍生物是纤维素醚酯，其中插入的醚键使羧酸酯与纤维素链的葡糖酐单元连接。通过将羧甲基纤维素(醚)酯化为完全取代的羧甲基纤维素酯，然后水解成需要的酯DS，形成这些衍生物。该类羧化的纤维素酯提供不可水解的羧酸酯键的优点。缺点是制备方法是在酯化前需要制备和分离羧甲基纤维素的两步法。另外，人们不能得到沿纤维素骨架一致均匀分布的羧甲基取代基。

另一类羧化纤维素酯是其中羧酸酯官能团通过酯键与纤维素骨架连接的那些。该类的实例是在美国专利号3,489,743中描述的乙酸邻苯二甲酸纤维素等。一般而言，通过先制备中性的随机取代的纤维素酯形成这些纤维素酯衍生物，例如具有需要DS的CA。在第二步反应中，通过用酸酐例如邻苯二甲酸酐处理纤维素酯安装羧酸酯官能团。

另一类羧化纤维素酯是其中由臭氧分解固态纤维素酯所得那些(Sand，I.D.，Polymer Material Science Engineering，1987，57-63；美国专利号4,590,265)。臭氧分解纤维素酯提供不仅含羧酸酯而且含醛、酮和过氧化物的聚合物。该方法导致聚合物分子量明显减小和相对低水平氧化。另外，该方法在任何可被氧化的纤维素酯羟基中无专一性。

氧化碳水化合物和多糖是化工业中非常重要的方法，已开发出用于该转化的多种有效的催化剂。某些最有用的催化剂属于称为硝酰基或硝基氧化物基团的一类化合物。通常，这些化合物是具有下示通用结构的仲胺硝基氧化物。

硝酰基

在仲胺N氧化物中，属于哌啶系列的环状位阻硝酰基证实最有意义。有许多用哌啶系列合成环状硝酰基衍生物的路线。绝大多数方法用4-氧代-2，2，6，6-四甲基哌啶(三丙酮胺)作普通原料，通常通过使丙酮和氨环化缩合制备它(Sosnovsky，G.；Konieczny，M.，Synthesis，1976，735-736)。三丙酮胺用作合成多种不同衍生物例如在以下流程1所示的那些常见中间体。在流程1所示的衍生物中，证实2，2，6，6-四甲基哌啶-N-烃氧基(5，TEMPO)是用于涉及醇氧化的大多数研究的环状硝酰基。

流程1

在酸性条件下，用TEMPO氧化醇，使伯和仲醇分别转化为醛和酮(Bobbit，J.M.；Ma，Z，J.Org.Chem.1991，56，6110-6114)。通常，未发现过度氧化，但氧化醇需要2摩尔当量TEMPO/摩尔底物。即反应不是催化反应。

使用化学计算量TEMPO或其类似物氧化醇可能昂贵并在分离产物时造成困难。因此，该领域的工作集中在通过用初级和/或终氧化剂原位再生亚硝离子的催化方法上。初级氧化剂(primaryoxidant)将羟胺氧化回亚硝离子，而终氧化剂(terminal oxidant)用于再生初级氧化剂。在某些情况中，初级氧化剂既是初级氧化剂又是终氧化剂。

在酸性条件下，可以用催化量的TEMPO或其类似物氧化醇。但是，用于该方法的溶剂受到限制，通常在这些条件下对酸敏感底物被破坏。另外，通常伯和仲醇分别转化为醛和酮而非羧酸。

在酸性条件下(pH＜4)，在非水反应介质中，TEMPO催化氧化伯醇可几乎只得到相应的醛。在水介质中，观测到醛至羧酸酯的某些后续转化，但醛与羧酸的比率仍很高。因此，由于氧化程度限制和反应介质对许多底物不适合的事实，在酸性条件下，用TEMPO催化条件的现有技术氧化多糖和碳水化合物的伯醇的实用性有限。

因此，对于用TEMPO和TEMPO类似物氧化多糖和碳水化合物的伯醇的研究集中在碱性条件下氧化。因为大多数多糖和碳水化合物在有机溶剂中溶解度有限，所以大多数研究集中在水性反应介质的使用上。

TEMPO催化氧化多糖例如淀粉的典型pH范围为8.5-11.5，温度为-10至25℃(Tetrahedron Letters 1999，40，1201-1202；Macromolecules 1996，29，6541-6547；Tetrahedron 1995，51，8023-32；Carbohydr.Polym.2000，42，51-57；Carbohydr.Res.2000，327，455-461；Carbohydr.Res.1995，269，89-98；WO96/38484；Recl.Trav.Chim.Pays-Bas 1994，113，165-6；Carbohydr.Res.2001，330，21-29；Carbohydr.Lett.1998，3，31-38；EP1077221 Al；Synthesis 1999，5，864-872；J.Mol.Catal.A：Chem.1999，150，31-36)。在大多数情况中，初级氧化剂是NaBr，终氧化剂是NaOCl。

在碱性条件下，也有用TEMPO类似物和其他初级氧化剂氧化多糖和碳水化合物的研究(Carbohydrate Research 2000，328，355-363；J.Mol.Catal.A：Chem.2001，170，35-42；J.Catal.2000，194，343-351；Proc.Electrochem.Soc.1993，260-7；Carbohydr.Res.1995，268，85-92；EP0979826Al；US5,831,043；US2001/0034442A1)。

即使可能，在碱性条件下用TEMPO氧化纤维素酯也很困难。一个问题是几乎所有纤维素酯在水中都不溶。另外，常用的pH和温度可导致迅速和不需要的酰基取代基解离。另外，聚合物骨架在这些反应条件下迅速解离。

涉及TEMPO催化氧化多糖的大多数研究涉及水溶性多糖或有足够活性以致它们可以H₂O悬浮液处理的多糖。试图延长TEMPO介导氧化纤维素已取得有限的成功。在用NaOH碱化后或纤维素再生后，可将纤维素氧化成水溶性多糖醛酸(Cellulose 2002，9，75-81；Cellulose 1998，5，153-164)。

鉴于前述，确定获得其中羧基通过碳-碳键直接与纤维素骨架连接的具有高酸值的羧化纤维素酯衍生物的路线是有用的。优选这种路线是允许获得具有宽酸值范围的羧化纤维素酯的通用路线。还需要羧酸酯在纤维素酯聚合物内随机分布。通过醛中间体官能化，也可获得相应的阳离子型或两性离子型纤维素酯衍生物。

发明概述

在一方面，本发明提供其中纤维素酯共聚体每个葡糖酐单元的C2和C3位处于醇氧化态和含有葡糖酐单元A和B的纤维素酯共聚体

其中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅独立选自氢和C₂-C₁₂酰基，其中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅中的至少一个为C₂-C₁₂酰基；和X为甲酰基、羟基亚甲基、氨基甲基、R₆-NH-CH₂-或羧基或其混合物，其中R₆选自烷基、芳基或亚烷基-芳基，条件是当至少某个X为羧基时，酸值大于10；其中葡糖酐单元A和B占纤维素酯共聚体纤维素部分总葡糖酐单元大于65％。

在另一方面，本发明提供包含具有C6羧基的多个葡糖酐单元的纤维素酯共聚体，其中纤维素酯共聚体中C₂-C₁₂酰基表观取代度为每葡糖酐单元至少约0.6和酸值大于10。

在另一方面，本发明提供具有聚合度至少10、酸值大于10和具有C6羧基的葡糖酐单元在整个纤维素共聚体中随机分布的氧化纤维素共聚体。

在另一方面，本发明提供含葡糖酐单元A和B的纤维素酯共聚体

其中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅独立选自C₂-C₁₂酰基；X为羟甲基；和其中葡糖酐单元A和B占纤维素酯共聚体纤维素部分总葡糖酐单元大于65％，C₂-C₁₂酰基取代度为每葡糖酐单元约1.5至约2.5。

在另一方面，本发明提供甲酸酯取代度为每葡糖酐单元0.5-1.3和C₂-C₁₂酰基取代度为1.5-2.5的纤维素酯共聚体。

在另一方面，本发明提供将纤维素聚合物的葡糖酐单元C6羟基转化为甲酰基或羧基的方法，该方法包括：向pH小于4的纤维素混合物加入氨基取代的环状硝酰基衍生物、初级氧化剂和终氧化剂，形成反应混合物，其中纤维素混合物包含C₂-C₁₂烷基酸、水和含具有C6羟基的葡糖酐单元的纤维素聚合物；和经过足以完成使C6羟基转化为甲酰基或羧基的反应期，从而生成氧化纤维素共聚体。在再一个实施方案中，提供还包括使氧化纤维素共聚体与C₂-C₁₂酰基酸酐或其混合物反应的以上方法。

在另一方面，本发明提供将纤维素酯共聚体的葡糖酐单元C6羟基转化为甲酰基或羧基的方法，该方法包括：向pH小于4的纤维素混合物加入氨基取代的环状硝酰基衍生物、初级氧化剂和终氧化剂，形成反应混合物，其中纤维素混合物包含C₂-C₁₂烷基酸、水和含具有C6羟基的葡糖酐单元的纤维素酯共聚体；和经过足以完成使C6羟基转化为甲酰基或羧基的反应期，从而生成氧化纤维素酯共聚体。

在本发明的再一个方面，提供制备稳定形式的甲酸纤维素酯共聚体的方法，该方法包括：(1)在第一接触温度下，将甲酸、水和C₂-C₁₂酰基酸酐混合，形成混合酸酐混合物；(2)在第二接触温度下，使混合酸酐混合物与纤维素化合物接触，形成反应混合物；(3)将酸催化剂加入反应混合物中；(4)经过甲酰化期；其中所得甲酸纤维素酯共聚体具有甲酸酯取代度为每葡糖酐单元约0.5至约1.5。

在本发明的再一方面，提供制备稳定形式纤维素酯共聚体的方法，该方法包括：(1)在第一接触温度下，将甲酸、水和C₂-C₁₂酰基酸酐混合，形成混合酸酐混合物；(2)在第二接触温度下，使混合酸酐混合物与纤维素化合物接触，形成反应混合物；(3)将酸催化剂加入反应混合物中；(4)经过甲酰化期；(5)将C₂-C₁₂酰基酸酐加入反应混合物中；(6)将反应混合物加热至第三接触温度；(7)经过酰化期；其中所得纤维素酯共聚体具有C₂-C₁₂酰基取代度为每葡糖酐单元约1.5至约2.5和甲酸酯取代度为每葡糖酐单元约0.5至约1.5。

在另一方面，本发明提供将伯醇转化为甲酰基、羧酸酯或其混合物的方法，该方法包括：将其中取代基能与氢成键的4-取代哌啶硝酰基衍生物、初级氧化剂和终氧化剂加入混合物中，形成反应混合物，其中该混合物的pH小于约4，并包含含伯醇官能团的化合物；经过足以实现伯醇官能团转化的反应期。在另一个实施方案中，初级氧化剂为Mn(III)盐。

在另一方面，本发明提涂料组合物，该组合物包含阴离子型、阳离子型或两性离子型C₂-C₁₂纤维素酯共聚体；树脂；有机溶剂；和任选的颜料。

在另一方面，本发明提供水性涂料组合物，该组合物包含阴离子型、阳离子型或两性离子型C₂-C₁₂纤维素酯共聚体；树脂；有机溶剂；水；碱；和任选的颜料。

在另一方面，本发明提供释药组合物，该组合物包含阴离子型、阳离子型或两性离子型C₂-C₁₂纤维素酯共聚体和治疗活性药物。

在另一方面，本发明提供治疗用组合物，该组合物包含阴离子型、阳离子型或两性离子型C₂-C₁₂纤维素酯共聚体，其中氧化纤维素酯为减少或预防人免疫缺陷病毒、疱疹病毒感染或性传播细菌感染频率的有效药物。

在另一方面，本发明提供热塑性组合物，该组合物包含阴离子型、阳离子型或两性离子型C₂-C₁₂纤维素酯共聚体热塑性增容剂；一种或多种纤维素酯；聚合物；和任选的天然纤维。

在另一方面，本发明提供组合物，该组合物包含阴离子型、阳离子型或两性离子型C₂-C₁₂纤维素酯共聚体热塑性增容剂；一种或多种中性纤维素酯；和天然纤维。

在另一方面，本发明提供人用护理组合物，该组合物包含阴离子型、阳离子型或两性离子型C₂-C₁₂纤维素酯共聚体；树脂；溶剂；添加剂；和任选的颜料。

附图简述

图1为表示各种合成路线的流程。

图2为表示在水解反应期间，每葡糖酐单元甲酸酯取代度为时间函数的曲线。

图3为实施例20-23的C6碳共振的¹³C NMR图谱收集。

图4为实施例1-4中所述纤维素酯共聚体的¹H NMR图谱收集。

图5为在pH1.2和6.8中、在37℃下，含氧化乙酸纤维素的阿司匹林压制片溶出度与时间(分钟)的关系曲线。

图6表示在37℃下、在pH1.2和pH6.8，阿司匹林包衣胶囊的溶出度。

图7表示水溶性差的药物自氧化乙酸纤维素：药物混合物中的溶出度。

发明详述

应理解本发明不限于所述具体方法、制剂和条件，它们当然可以改变。还应理解本文中使用的术语仅为描述特定的方面目的，不受限制。

在本说明书和权利要求书中涉及多个术语，这些术语将定义具有以下含义。

除本文另有明确说明外，单数形式的“一”和“该”包括复数的指示物。

在本文中，范围可从“约”一个具体值和/或至“约”或另一个具体值表示。当表达这种范围时，另一方面包括从一个具体值和/或至其它具体的值。类似地，当数值通过使用先行词“约”表达为约数时，应理解该具体值形成另一方面。

在本申请全文中，当涉及专利时，这些专利的公开内容通过引用整体结合到本申请中，以便更全面地描述本发明涉及的领域状态。

如图1说明，以天然纤维素(I)为原料，本发明的一个目的是形成完全取代的纤维素酯或混合酯。通过选择合适的取代基或反应条件，人们可以除去与C6伯羟基连接的部分和所有酰基取代基。除去C6取代基后，通过使用适宜的催化剂和氧化剂，人们可以在羧酸和水的混合物中氧化纤维素酯，并保持DS和分子量。图1中所示醛(III)是重要的中间体。通过选择适宜的反应条件，可将醛氧化成图1中所示羧酸酯(IV)。我们还发现改进反应条件，使醛中间体转化为胺从而引入阳离子官能团是可行的。然后这导致图1中所示阳离子型(V)或两性离子型(VI)纤维素酯。尽管在该多步反应期间，可以分离中间体而且在某些情况中是需要的，但是在一个实施方案中，尤其需要不经分离任何中间体衍生物，使纤维素酯转化为氧化纤维素酯。

我们还希望开发另一种方法，通过该方法可活化和氧化纤维素，然后酯化形成氧化纤维素酯。这种方法的关键是在酸性环境中活化纤维素，以便可获得更均匀的纤维素链。该方法允许氧化按最后所得纤维素酯具有高酸值和氧化C6羟基相对均匀分布的方式进行。

本发明中将要水解和氧化的纤维素三酯可具有3个独立选自具有2-10个碳原子的烷酰基的取代基。纤维素三酯的实例包括三乙酸纤维素、三丙酸纤维素和三丁酸纤维素或纤维素的混合三酯，例如乙酸丙酸纤维素和乙酸丁酸纤维素。可通过本领域技术人员已知多种方法制备这些纤维素酯。例如在羧酸和酸酐的混合物中，在催化剂例如H₂SO₄的存在下，可通过多相酰化纤维素制备纤维素酯。也可通过均相酰化溶于适当溶剂例如LiCl/DMAc或LiCl/NMP的纤维素制备纤维素三酯。

本领域技术人员会理解，纤维素三酯的商业术语还包括未被酰基完全取代的纤维素酯。例如Eastman Chemical Company，Inc.、Kingsport，TN，U.S.A.出售的三乙酸纤维素，通常具有约2.85至约2.95DS。因此，用于本发明的纤维素三酯表示具有至少2.85 DS的纤维素酯。

纤维素酯化成三酯后，通过水解除去酰基取代基部分，或通过醇解得到纤维素二酯。如前所述，酰基取代基的分布可以随机或非-随机，取决于具体使用的方法。也可通过使用有限量的酰化剂不经水解直接制备纤维素二酯。当反应在溶解纤维素的溶剂中进行时，该方法尤其有效。所有这些方法得到用于制备氧化纤维素酯的纤维素酯。

在一个实施方案中，用于本发明的纤维素二酯的重均分子量(Mw)通过GPC测量为约5,000至约400,000。在再一个实施方案中，Mw为约10,000至约300,000。在还再一个实施方案中，Mw为约25,000至约250,000。在一个实施方案中，本文中有用的纤维素酯的DS为约0.5至约2.8。在再一个实施方案中，DS为约1.7至约2.7。

通过初始酸催化多相酰化的纤维素形成纤维素三酯，制备最常见的市售纤维素二酯。得到纤维素三酯相应的羧酸均相溶液后，然后使纤维素三酯经历水解直至得到需要的取代度。分离后，得到无规纤维素二酯。即每个羟基的相对取代度(RDS)大致相等。

如图1说明，纤维素酯的可氧化程度取决于可供氧化的C6羟基的量。在这个意义上，随机取代的纤维素酯限制可实现的氧化水平。因此，最好有提供具有高含量C6羟基的纤维素酯的方法。

在本文中，我们意外地发现可通过先用甲酸酐或由甲酸和酰基酸酐原位制备的混合甲酸酐处理纤维素，容易和快速制备区域选择性取代的纤维素酯。加入第二种酸酐或酸酐混合物，继续反应直至形成具有需要的分子量的三酯。出乎意料之外，该甲酸酯在此阶段稳定，可分离和表征。我们发现，通常在该阶段三酯主要由两种单体组成：6-O-甲酸酯-2，3-O-酰基取代的单体和2，3，6-O-酰基取代的单体。更优选不分离甲酸纤维素酯，但按选择性除去甲酸酯取代基不影响其它酰基取代基的方式用水或醇处理。分离后，得到含比已知方法更高水平C6羟基的区域选择性取代的纤维素酯。我们发现，通常在该阶段纤维素酯主要由两种单体组成：2，3-O-酰基取代的单体和2，3，6-O-酰基取代的单体。优选2，3-O-酰基取代的单体与2，3，6-O-酰基取代的单体的比率至少0.67，即至少约40％2，3-O-酰基取代的单体。

可用于区域选择性反应的纤维素可有多种来源。有用的纤维素的实例包括木浆纤维素、细菌纤维素或一年生植物例如棉花或玉米纤维素。在本发明中，在酯化前，不需要用水或其它试剂活化处理纤维素，即破坏纤维素的氢键。但是，在选择的情况中，本领域技术人员会认识到在酯化前可能要优先活化纤维素。

可用于制备甲酸酐或混合甲酸酐的甲酸有市售，通常含1-15％H₂O。甲酸和甲酸酐内在不稳定，用H₂O稳定甲酸。在本发明中，甲酸溶液冷却至约-10至约15℃的第一接触温度后，根据水摩尔量，将等摩尔或稍过量酰基酸酐加入甲酸水溶液中。优选的酰基酸酐含2-12个碳原子。优选的酰基酸酐是乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、异丁酸酐或其混合物。优选的温度为约-5至约10℃。

将原位形成的酸酐调至需要约10至约70℃的第二接触温度。在另一个实施方案中，第二接触温度为约15至约25℃。达到第二接触温度后，将纤维素加入酸酐溶液。或者，可将酸酐溶液加入纤维素。使纤维素与酸酐溶液接触后加入催化剂。催化剂是任何能促使纤维素酯化的酸。此类催化剂的实例包括但不限于H₂SO₄、HBr、HCl、HClO₄或其混合物。在另一个实施方案中，催化剂是H₂SO₄。根据纤维素重量，加入催化剂的量为约0.25至约15％重量。在另一个实施方案中，催化剂的量为约2.5至约7.5％重量。

加入催化剂后，将纤维素浆料保持在第二接触温度下，保持接触时间。在一个实施方案中，接触时间为约10至约60min。在另一个实施方案中，接触时间为约20至约40min。

当在接触时间内原位完全形成酸酐溶液后，加入第二种C₂-C₁₂酸酐或C₂-C₁₂酸酐的混合物。在一个实施方案中，酸酐或其混合物是C₂-C₄酸酐。在另一个实施方案中，酸酐是乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、异丁酸酐或其混合物。

第二种酸酐或酸酐混合物加入结束后，将含纤维素的溶液调至第三接触温度。在一个实施方案中，第三接触温度为约30至约95℃。在另一个实施方案中，第三接触温度为约40至约60℃。含纤维素的溶液保持在第三接触温度下，直至得到需要分子量的纤维素三酯。在另一个实施方案中，第二接触时间为约0.1至约24h。在另一个实施方案中，第二接触时间为约2至约8h。在一个实施方案中，重均分子量为约5,000至约600,000g/mol。在另一个实施方案中，分子量为约25,000至约250,000g/mol。在还再一个实施方案中，分子量为约50,000至约150,000g/mol。

当得到具有需要分子量的纤维素三酯时，可用适当的碱中和催化剂，通过加入非溶剂分离。适宜碱的实例包括但不限于NaOH、KOH、MgCO₃、Mg(OAc)₂、CaCO₃、Ca(OAc)₂、Na₂CO₃、K₂CO₃、NaHCO₃或其混合物。非溶剂的实例包括但不限于H₂O、MeOH、EtOH、n-PrOH、i-PrOH、i-BuOH或其混合物。通过本领域技术人员已知的方法过滤和干燥得到纤维素三酯。

在新形成的三酯中，优选甲酸酯取代基与纤维素的C6羟基连接。在一个实施方案中，总甲酸酯DS为约0.7至约1.3。在另一个实施方案中，总甲酸酯DS为约0.9至约1.1。在另一个实施方案中，在C6上的甲酸酯RDS至少是0.4。在还另一个实施方案中，甲酸酯RDS至少是0.6。

当需要具有高C6羟基含量的区域专一性取代的纤维素酯时，可通过在优选的接触温度和时间，使完全取代的甲酸纤维素酯与H₂O或醇接触选择性除去甲酸酯。在一个实施方案中，醇是甲醇。优选但非必需在水解或醇解前中和催化剂。在一个实施方案中，H₂O或醇量为约5％至约35％重量。在另一个实施方案中，H₂O或醇的量为约10％至约25％重量。在一个实施方案中，接触温度为约25至约95℃。在另一个实施方案中，接触温度为约40至约60℃。在另一个实施方案中，接触时间为约4至约36h。在还再一个实施方案中，接触时间为约8至约24h。对于某些应用，可能需要在纤维素二酯中保持低水平甲酸酯。在二酯中的甲酸酯水平可通过选择适当接触时间和温度控制。可按与纤维素三酯相同的方式分离区域专一性取代的纤维素二酯。一般而言，二酯的RDS能反映三酯阶段完成情况。

可在本发明中氧化的多糖酯是可溶于羧酸和H₂O的混合物和具有可供氧化的伯羟基的那些。此类多糖酯的实例包括具有α-1，4配糖键的淀粉酯和其它多糖酯、具有α-1，3配糖键的支链淀粉酯和其它多糖酯、具有β-1，4配糖键的纤维素酯和其它多糖酯；其它β-葡聚糖酯例如源自甲壳质、脱氨基葡糖、果聚糖、glactomannans、葡甘露聚糖(glucomannas)、木葡聚糖(xyloglucans)、阿糖基木聚糖等的那些。最优选的多糖酯是具有可供氧化的伯羟基的C₂-C₁₀纤维素酯。因此，在本发明的再一个方面，提供将伯醇转化为甲酰基、羧酸酯或其混合物的方法，该方法包括：向混合物中加入其中取代基可与氢成键的4-取代的哌啶硝酰基衍生物、初级氧化剂和终氧化剂，形成反应混合物，其中混合物的pH小于约4和包含含伯醇官能团的化合物；经过足以完成转化伯醇官能团的反应期，其中该伯醇可在上述所列的多糖酯中找到。在本发明该方面的另一个实施方案中，初级氧化剂是Mn(III)盐，

在一个实施方案中，用于氧化的反应介质是羧酸和H₂O的混合物。在另一个实施方案中，羧酸是C₂-C₁₀脂族羧酸或其混合物。在还另一个实施方案中，羧酸是对应于连接多糖酯的酰基的那些。例如，氧化丙酸纤维素的羧酸可以是丙酸，氧化乙酸丙酸纤维素的羧酸混合物可以是丙酸和乙酸的混合物。在一个实施方案中，羧酸中的水量占液体总重量约1％至约60％重量。在另一个实施方案中，羧酸中的水量为约5％至约30％重量。

在本发明的一个实施方案中，氧化多糖酯的催化剂或介体是无α-氢原子的有机硝酰基化合物。在一个实施方案中，有机硝酰基化合物是源于哌啶或吡咯烷系列的那些。在再一个实施方案中，有机硝酰基化合物是从4-氧代-2，2，6，6-四甲基哌啶衍生的那些。为制备阳离子型C₂-C₁₀氧化纤维素酯，最优选的有机硝酰基化合物是2，2，6，6-四甲基哌啶-N-烃氧基(TEMPO)。在制备阳离子型C₂-C₁₀氧化纤维素酯中，优先使用TEMPO源于一个事实，即当与适当初级氧化剂联合使用时，氧化提供醛与羧酸酯的高比率。随后转化为阳离子型官能团需要高浓度醛官能团(见下文)。对于制备阴离子型或两性离子型C₂-C₁₀氧化纤维素酯，在一个实施方案中，有机硝酰基化合物是4-羟基-2，2，6，6-四甲基哌啶-N-烃氧基及其衍生物和4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶-N-烃氧基及其衍生物。在另一个实施方案中，用于制备阴离子型或两性离子型C₂-C₁₀氧化纤维素酯的最优选的有机硝酰基化合物是4-乙酰氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶-N-烃氧基(NHAcTEMPO)。在一个实施方案中，有机硝酰基化合物的量为每摩尔多糖酯单体约0.0001至约0.1摩尔当量。在另一个实施方案中，有机硝酰基化合物的量为每摩尔多糖酯单体约0.0025至约0.075摩尔当量。在还再一个实施方案中，有机硝酰基化合物的量是在选择性反应条件下得到需要的氧化度的量。因此，期望宽范围的有机硝酰基化合物。

优选的初级氧化剂是能够氧化由还原有机硝酰基生成的羟胺的氧化剂。初级氧化剂的实例包括但不限于卤盐例如KCl、KBr、NaCl、NaBr、NaI等；次卤酸盐(hypohalite)例如NaOCl、NaOBr等；金属例如Fe(III)、Mn(II)、Mn(III)、Cu(II)等及其混合物。对于制备阴离子型或两性离子型C₂-C₁₀氧化纤维素酯，在一个实施方案中，初级氧化剂包含KMnO₄、Mn(OAc)₃、Mn₂O₃、MnO₂、Mn(NO₃)₂、MgCl₂、Mg(OAc)₂、Cu(NO₃)₂、KCl、KBr、NaBr、NaCl和NaOCl。对于制备阳离子型C₂-C₁₀氧化纤维素酯，在一个实施方案中，初级氧化剂包含Mn(NO₃)₂、Cu(NO₃)₂或其混合物。对于用TEMPO制备阳离子型C₂-C₁₀氧化纤维素酯，在一个实施方案中，初级氧化剂是1/1Mn(NO₃)₂和Cu(NO₃)₂的混合物。在另一个实施方案中，初级氧化剂的量为每摩尔多糖酯单体约0.0001至约0.1摩尔当量。在还再一个实施方案中，初级氧化剂为每摩尔多糖酯单体约0.001至约0.075摩尔当量。一般而言，初级氧化剂的量是在选择性反应条件下得到需要的氧化度的量。因此，期望宽范围的初级氧化剂。

在一个实施方案中，终氧化剂是任何能够直接氧化由还原有机硝酰基生成的羟胺的氧化剂，或又氧化由还原有机硝酰基生成的羟胺的再氧化初级氧化剂。终氧化剂的实例包括但不限于氧、臭氧、次卤酸盐例如NaOCl等；过氧化物例如过氧化氢等；过酸例如过乙酸等及其混合物。在一个实施方案中，终氧化剂包含氧、NaOCl、过乙酸和过氧化氢的羧酸水溶液。在一个实施方案中，终氧化剂的量为每摩尔多糖酯单体约0.1至约10摩尔当量。在再一个实施方案中，初级氧化剂的量为每摩尔多糖酯单体约2至约5摩尔当量。在还再一个实施方案中，终氧化剂的量是在选择性反应条件下得到需要的氧化度的量。因此，期望宽范围的终氧化剂。

对于纤维素酯和其它多糖酯的氧化，预期接触温度、时间和pH的范围宽。确切值取决于加入催化剂和氧化剂的量、需要的氧化度和其它性质例如需要的分子量。在一个实施方案中，氧化中的接触温度为约25至约80℃。在另一个实施方案中，接触温度为约50至约60℃。在另一个实施方案中，接触时间为约0.1至约36h。在再一个实施方案中，接触时间为约3至约12h。在还再一个实施方案中，接触时间等于或略大于加入终氧化剂需要的时间(约0.01至约1h)。在一个实施方案中，终氧化剂的加入时间为约0.1至约35h。在另一个实施方案中，终氧化剂的加入时间为约2至约11h。在一个实施方案中，接触pH可为约0.1至约4。确切值取决于羧酸的pH和是否在氧化前中和用于酯化或水解多糖酯的酸。在另一个实施方案中，接触pH小于约2.0。尽管可以控制pH，但应理解在本发明中，优选在反应期间，不将pH控制在特定值而应让pH在反应期间变动。

可通过多种技术例如在非溶剂中沉淀、喷雾干燥、纤维抽丝等分离氧化纤维素酯。在一个实施方案中，方法是在非溶剂例如H₂O、H₂O/C₂-C₄羧酸混合物、C₁-C₄醇、乙酸或丙酸的C₁-C₄酯等中沉淀。使用的溶剂取决于氧化度、氧化多糖的分子量和酰基取代基上的碳数目。对于氧化纤维素酯例如氧化乙酸纤维素，优选的非溶剂是C₂-C₄醇，例如异丙醇或正丁醇。氧化纤维素酯例如氧化丁酸纤维素的情况中，优选的非溶剂是含约5％重量至约25％重量C₁-C₄羧酸的H₂O。

在氧化纤维素酯的情况中，通过测定酸值最便于测量氧化量。酸值定义为中和1g氧化纤维素酯需要的碱(KOH)量(mg)。对于纤维素酯，通过最终用途设定氧化纤维素酯的酸值，因此预计酸值的范围很宽。在一个实施方案中，酸值对于10。在另一个实施方案中，酸值大于30。在另一个实施方案中，酸值大于30且小于150。在另一个实施方案中，酸值大于30且小于130。在另一个实施方案中，酸值大于30且小于90。

本领域技术人员会认识到，可使用多种技术测定多糖酯的酰基DS。在氧化纤维素酯的情况中，酰基DS值还取决于用于测量DS的技术。质子NMR是测量纤维素酯酰基DS的普通和优选的技术。该方法依靠通过将纤维素酯骨架区域积分，然后用7除，7是正常连接葡萄糖单体的质子数，测定葡萄糖单体量。但是，氧化葡萄糖单体会减少质子数，这取决于氧化程度。因此，如果在氧化期间不发生酰基取代基水解，则常规的NMR法可给出随氧化线性增加的酰基DS。如果发生酰基取代基水解，DS增加将不是线性方式。因此，质子NMR可提供特定样品的氧化指示。通过氧化纤维素酯的质子NMR所得酰基DS称为表观酰基DS。

氧化纤维素酯的表观酰基DS实际上是所有应用的重要性质，优选的表观酰基DS完全取决于预计的应用。在本发明的一个实施方案中，表观酰基DS至少是0.6。在再一个实施方案中，表观酰基DS为约1.5至约3.1。在再一个实施方案中，表观酰基DS为约1.7至约2.8。

氧化纤维素酯的分子量是大多数应用的另一个重要性质，优选的分子量根据预计的应用而不同。在分子量的情况中，通过选择与纤维素聚合物连接的酰基和通过选择适当的反应条件在终产物中控制醛和羟基官能团的量，氧化纤维素酯的分子量小于或大于用于氧化的纤维素酯的分子量是可能的。据认为，分子量增加超过纤维素酯的初始分子量增加是因为通过形成缩醛或半缩醛键导致氧化纤维素酯有效交联的低浓度醛官能团。在氧化纤维素酯的表观分子量情况中，在一个实施方案中，重均分子量至少是5,000g/mol。在另一个实施方案中，分子量的范围为约10,000至约900,000g/mol。在再一个实施方案中，范围为约20,000至约400,000g/mol。

正如所指出的那样，羧酸酯与醛的比率可用于调节测量的氧化纤维素酯的分子量。该比率也可用于获得多种独特氧化纤维素酯衍生物。可通过选择适当的反应条件调节羧酸酯与醛的比率。可影响该比率的反应参数包括水的反应介质溶液浓度、有机硝酰基化合物的种类和浓度、初级氧化剂和终氧化剂的种类和浓度、反应温度和时间、所氧化纤维素酯的种类。本领域技术人员会理解这些参数之间存在复杂的相互作用，有许多通过改变这些参数得到羧酸酯与醛的相同比率的方法。本发明公开足以教授本领域普通技术人员如何达到特定的羧酸酯与醛的比率。

对于阴离子型C₂-C₁₀氧化纤维素酯，在一个实施方案中，羧酸酯与醛的比率至少是5∶1。在另一个实施方案中，羧酸酯与醛的比率范围为约6∶1至约100∶1。在另一个实施方案中，该范围是羧酸酯与醛的比率为约10∶1至约50∶1。在某些情况中，可能不需要醛。

作为阳离子型C₂-C₁₀氧化纤维素酯的前体，在一个实施方案中，羧酸酯与醛的比率小于1∶5。在某些情况中，优选无羧酸酯。在一个实施方案中，羧酸酯与醛的比率范围为约1∶6至约1∶100。在另一个实施方案中，羧酸酯与游离醛的比率范围为约1∶10至约1∶50。

在一个实施方案中，纤维素酯共聚体具有至少10的聚合度。在另一个实施方案中，纤维素酯共聚体具有至少25的聚合度。在再一个实施方案中，纤维素酯共聚体具有25-50的聚合度。在还另一个实施方案中，纤维素酯共聚体具有至少250的聚合度。

作为两性离子型C₂-C₁₀氧化纤维素酯的前体，优选羧酸酯与醛的比率为约5∶1至约1∶5。更优选的范围是羧酸酯与醛的比率为约4∶1至约1∶4。还更优选的范围为约2∶1至约1∶2。

在制备阳离子型或两性离子型C₂-C₁₀氧化纤维素酯中，将醛官能团转化为阳离子官能团。在氧化期间或氧化后立即但在分离氧化产物前，可发生醛官能团转化。或者，可分离阳离子型或两性离子型氧化纤维素酯前体，在后续反应中转化为阳离子型或两性离子型氧化纤维素酯。在转化为阳离子型或两性离子型氧化纤维素酯前分离氧化纤维素酯的情况中，优选在还原胺化步骤前，不干燥氧化纤维素酯。例如，氧化纤维素酯可在非溶剂例如甲醇中沉淀。然后将氧化纤维素储存在甲醇中备用。可通过将氧化纤维素酯溶于反应试剂例如乙酸和苄胺除去甲醇，和向溶液中鼓泡通入空气或N2除去甲醇。因为相对于干燥氧化纤维素酯，形成的缩醛键较少，该方法使得氧化纤维素更易溶于反应溶剂。

可通过在氢和氢化催化剂存在下，用NH₃或伯胺源处理醛，将醛官能团转化为阳离子官能团(还原胺化)。在一个实施方案中，NH₃源是氨气或其它来源例如NH₃Cl。优选的胺是具有1-14个碳原子的伯胺。胺的实例包括但不限于乙胺、丙胺、丁胺、苄胺或其混合物。在一个实施方案中，氢化催化剂是惰性物质如碳所载的Pd。也可使用其它还原剂，例如氰基硼氢化钠、硼氢化钠或甲酸的胺盐。

可通过多种方法，例如类似于用于测定酸值的滴定法或其它方法例如质子NMR测定存在于阳离子型或两性离子型氧化纤维素酯的胺的量。对于本发明目的而言，如果可能，优选通过质子NMR测定阳离子型或两性离子型氧化纤维素酯中的胺的量。在这方面，因上述相同原因，胺的DS称为表观胺DS。在本发明的一个实施方案中，表观胺DS为至少约0.05。在另一个实施方案中，表观胺DS为约0.2至约0.7。

在某些情况中，可优选先氧化多糖，然后酯化氧化的多糖。因此，本发明的另一个方面是在羧酸和H₂O的混合物中氧化含有可用伯羟基的多糖。此类优选的多糖实例包括具有α-1，4配糖键的淀粉和其它多糖、具有α-1，3配糖键的支链淀粉和其它多糖、具有β-1，4配糖键的纤维素和其它多糖；其它β-葡聚糖例如源自甲壳质、脱氨基葡糖、果聚糖、glactomannans、葡甘露聚糖、木葡聚糖、阿糖基木聚糖等的那些。最优选的多糖是纤维素。对多糖酯的上述限制也适用于多糖的氧化。在本发明多糖氧化的一个实施方案中，优选氧化期间的pH小于约4，在另一个实施方案中，小于约2。与在碱性介质中氧化纤维素相比，不需要前处理纤维素，因为通过本发明方法氧化纤维素的反应介质足以破坏天然纤维素的结晶度。在一个实施方案中，通过本发明方法氧化的纤维素具有至少10的酸值。在另一个实施方案中，氧化纤维素具有至少30的酸值。还优选通过本发明方法制备的氧化纤维素在水中的溶解度很小。即由于更甚至获得伯羟基和生成均匀分布的羧酸酯，产物的特征在于仅含有少量或无水溶性组分。本发明方法与常用酯化纤维素的方法相容。即过滤除去液体后，可通过本领域技术人员熟知的方法酯化氧化纤维素。

本发明纤维素酯共聚体和其它本文中公开的组合物可用于多种不同种类的用途，例如其中纤维素酯共聚体每个葡糖酐单元的C2和C3位处于醇氧化态和含葡糖酐单元A和B的纤维素酯共聚体，

其中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅独立选自氢和C₂-C₁₂酰基，其中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅中的至少一个为C₂-C₁₂酰基；和X为甲酰基、羟基亚甲基、氨基甲基、R₆-NH-CH₂-或羧基或其混合物，其中R₆选自烷基、芳基或亚烷基-芳基，条件是当至少某个X为羧基时，酸值大于10；其中葡糖酐单元A和B占纤维素酯共聚体纤维素部分总葡糖酐单元大于65％。这些纤维素酯共聚体可用于多种涂料组合物，例如药用肠溶衣、建筑涂料、保护涂料、工业涂料、汽车涂料、纺织涂料、油墨、粘合剂和用于金属、纸张、木材和塑料的涂料，如粘合剂树脂。纤维素酯共聚体尤其可用于含颜料的水性涂料应用。

另外，本发明的氧化纤维素酯可用于如抗病毒药物的释药组合物、用作热塑性组合物的相容剂和用于个人护理用组合物。

因此，在一个方面，本发明涉及含本发明氧化纤维素酯的涂料组合物。按与已知纤维素酯相同的方法，可将本发明氧化纤维素酯掺入涂料组合物中，和此类组合物的常用组分和或添加剂一起使用。涂料组合物可以透明或染色。含羧化纤维素醚酯的涂料组合物在本领域中已知，在例如美国专利号5,668,273中有描述，该专利通过引用结合到本文中。

在一个实施方案中，纤维素酯共聚体用于涂料组合物，该组合物使用本发明纤维素酯共聚体，例如其中纤维素酯共聚体每个葡糖酐单元的C2和C3位处于醇氧化态和含葡糖酐单元A和B的纤维素酯共聚体

其中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅独立选自氢和C₂-C₁₂酰基，其中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅中的至少一个为C₂-C₁₂酰基；和X为甲酰基、氨基甲基、R₆-NH-CH₂-或羧基或其混合物，其中R₆选自烷基、芳基或亚烷基-芳基，条件是当至少某个X为羧基时，酸值大于10；其中葡糖酐单元A和B占纤维素酯共聚体纤维素部分总葡糖酐单元大于65％。

因此，在一个实施方案中，本发明提供涂料组合物，该组合物包含

(i)基于所述组合物中(i)和(ii)总重量百分比计，约0.1％至约50％重量的纤维素酯共聚体，其中纤维素酯共聚体每个葡糖酐单元的C2和C3位处于醇氧化态并含葡糖酐单元

其中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅独立选自氢和C₂-C₁₂酰基，其中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅中的至少一个为C₂-C₁₂酰基；和X为甲酰基、氨基甲基、R₆-NH-CH₂-或羧基或其混合物，其中R₆选自烷基、芳基或亚烷基-芳基，条件是当至少某个X为羧基时，酸值大于10；其中葡糖酐单元A和B占纤维素酯共聚体纤维素部分总葡糖酐单元大于65％；和

(ii)基于所述组合物中(i)和(ii)总重量计，约50％-99.9％重量的除(i)外的树脂；和

(iii)至少一种有机溶剂；

其中(i)和(ii)的总重量占(i)、(ii)和(iii)总重量约5％-70％重量。

在一个实施方案中，纤维素酯共聚体是具有酸值约10至约200的阴离子型C₂-C₈纤维素酯。在再一个实施方案中，氧化纤维素酯是具有酸值约30至约80的阴离子型C₂-C₄纤维素酯。在涂料组合物中，以氧化纤维素酯和加入的树脂总重量计，典型的氧化纤维素酯的浓度为约0.1％至约50％重量。在另一个实施方案中，氧化纤维素酯的浓度为约3％至约30％重量。

纤维素酯共聚体可与宽范围的树脂材料例如用于涂料和油墨组合物的那些配伍。与羧化纤维素酯配伍的各类树脂包括但不限于聚酯、聚酯-酰胺、纤维素酯、醇酸树脂、聚氨酯、环氧树脂、聚酰胺、丙烯酸类树脂、乙烯聚合物、聚异氰酸酯、蜜胺、硅氧烷树脂和硝化纤维素。通常，纤维素酯共聚体在涂料组合物中浓度按氧化纤维素酯和树脂总重量计约0.1％至约50％重量。在另一个实施方案中，纤维素酯共聚体的浓度为约5％至约30％重量。

本发明纤维素酯共聚体可与多种溶剂相容。这些溶剂包括但不限于甲醇；乙醇；二氯甲烷；双丙酮醇；低级链烷酸例如甲酸、乙酸和丙酸；低级烷基酮例如丙酮、甲乙酮、甲基丙基酮、甲基异丁基酮和甲基正戊基酮；酯例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丙酯、乙酸正丁酯、乙酸2-乙基己基酯、乙酸异丁酯、乙酸2-丁氧基-乙基酯、乙酸1-甲氧基-2-丙基酯、乙酸2-乙氧基-乙基酯、乙基-3-乙氧基丙酸酯、异丁酸异丁酯和2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯；醚例如乙二醇丁醚、丙二醇丙醚、2-乙氧基乙醇、2-丙氧基乙醇和2-丁氧基乙醇；及其混合物。含纤维素酯的涂料组合物中溶剂浓度通常以氧化纤维素酯、树脂和溶剂总重量计约30％至约95％重量。本领域技术人员会理解选择可相容溶剂取决于多种因素，包括氧化纤维素酯的DS、取代基的种类、氧化度、分子量等。

含本发明纤维素酯共聚体的涂料制剂可施用于各种表面、基体或物品，例如纸张；塑料；金属例如钢和铝；木材；石膏板；混凝土；砖；砖石部分；或镀锌片材。待涂覆的表面、基体或物品的类型通常决定所用涂料制剂的类型。可用本领域中已知方法施用涂料制剂。例如，可通过喷雾、刷涂、辊涂或任何其它涂覆基体的施用方法施用涂料制剂。

本发明纤维素酯共聚体还可用作木材涂料的固化和非固化涂饰剂的主要成膜组分。因此，本发明还涉及固化型木材涂饰剂，该涂饰剂含约5％至约20％重量的本发明氧化纤维素酯、约15％至约25％重量醇酸树脂、约2％至约5％重量蜜胺树脂或最高达约5％至约10％重量脲醛树脂、相对少量硅酮树脂和含合适溶剂例如二甲苯、甲苯、乙醇、正丁醇和甲乙酮的溶剂系统。也可使用消光剂，例如可由W.R.Grace提供的SYLOID 83和SYLOID 378。

可将本发明纤维素酯共聚体配制为油墨制剂。这里，氧化纤维素酯起分散油墨颜料的介质功能，也用作主要的成膜树脂。因此，本发明另一个实施方案涉及油墨组合物，该油墨组合物含约30％至约70％重量氧化纤维素酯、约30％至约70％重量油墨颜料和溶剂，该溶剂存在的量在需要的条件下有效提供适用于油墨组合物的粘度。

根据具体油墨的需要或印刷方法，本发明油墨组合物还可含普通油墨添加剂。此类油墨添加剂包括但不限于湿润剂、流平剂、流变添加剂、压力下促进再溶解性/再湿润的添加剂、凝结助剂、颜料湿润剂、分散剂、表面活性剂、蜡、脱泡剂、消泡剂和改性聚合物或共-树脂(co-resins)。颜料浓度取决于在油墨组合物中具体使用的颜料、颜色和需要的掩盖度。用于本发明油墨组合物中的颜料是本领域中熟知的那些，在例如Kirk-Othmer Encyclopedia of ChemicalTechnology，第2版，第11卷，第613-615页有描述。用于本发明油墨组合物中的溶剂也在本领域中熟知，在例如Kirk-OthmerEncyclopedia of Chemical Technology，第2版，第11卷，第621-623页有描述。优选的溶剂包括乙醇、乙酸乙酯、异丙醇、双丙酮醇、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚及其混合物。

本发明纤维素酯共聚体尤其用作颜料分散剂。通过使纤维素酯和颜料混合，加热和/或剪切分散颜料，发现非氧化纤维素酯在颜料分散体中的效用。按该方式，可将颜料分散在涂料制剂中，尽管使用极少量的颜料，但由此可提供高着色力和良好透明度。可通过用本发明氧化纤维素酯代替常规纤维素酯改善此类颜料分散体。我们发现本发明氧化纤维素酯给予颜料分散体显著改善的湿润性。可按约20∶80-50∶50重量比制备氧化纤维素酯和颜料的混合物。这些分散体可在双辊研磨机或球磨机、卡迪磨、砂磨机等中制备。

因此，在一个实施方案中，本发明提供颜料分散体，该分散体含约40-90％重量至少一种颜料和相应的约10-60％重量的纤维素酯共聚体，其中纤维素酯共聚体每个葡糖酐单元的C2和C3位处于醇氧化态，和含葡糖酐单元

可将氧化纤维素酯和颜料分散体配制成清漆或釉类涂料，预计它们用作流变改进剂和/或粘合剂组分，提供改善的铝片取向和提高的硬度。它们可按有机溶剂溶液、胺中和的水性分散体、完全中和的水/有机胶态分散体的形式或按零VOC氨水分散体的形式施用于基体。还预计它们提供用于各种基体，尤其是金属和木材的水质透明、高光泽的保护性涂料。

本发明纤维素酯共聚体可以是相对硬的聚合物和具有高玻璃化转变温度。可将它们加入到其它树脂中，以改善涂料的硬度和改善性质例如滑爽性、抗流挂性、耐磨损性、流动性、流平性和干燥时间。为进一步改善韧性，可加入交联剂例如蜜胺或异氰酸酯，与含羟基的氧化纤维素酯或其它树脂反应。优选的蜜胺交联剂包括六甲氧基甲胺、四甲氧基甲基苯并-胍胺、四甲氧基甲基脲、混合的丁氧基/甲氧基取代的蜜胺等。典型的异氰酸酯交联剂和树脂包括二异氰酸1，6-己二醇酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和甲苯二异氰酸酯。

由于在本发明某些纤维素酯共聚体上存在羧酸酯，因此人们可以与羧基官能树脂例如环氧树脂或缩水甘油基官能树脂一起使用普通交联剂和树脂。优选的环氧官能树脂通常具有约300至约4000分子量和每100g树脂具有约0.05至约0.99环氧基(即每环氧基100-2000重量(WPE))。众所周知此类树脂，Shell Chemical Company出售的商标为EPON树脂、CIBA-Geigy出售的商标为ARALDITE树脂和DowChemical Company出售的D.E.R.树脂。

如上所述，本发明纤维素酯共聚体尤其用于水性涂料组合物。优选的纤维素酯共聚体是具有约10至约200酸值的阴离子型C₂-C₈纤维素酯。最优选的纤维素酯共聚体是具有约30至约80酸值的阴离子型C₂-C₄纤维素酯。

本发明纤维素酯共聚体可溶于有机溶剂、部分中和和分散在水中。此类有机溶剂的实例包括但不限于2-丁酮、甲基戊基酮、甲醇、乙醇、3-乙氧基丙酸乙酯、乙二醇单乙醚、乙二醇单丙醚和乙二醇单丁醚等。改性的本发明纤维素酯水分散体需要用胺中和约10％至约100％侧链羧酸酯基。典型的胺包括但不限于氨水、哌啶、4-乙基吗啉、二乙醇胺、三乙醇胺、乙醇胺、三丁胺、二丁胺和二甲基氨基乙醇。

在水性涂料组合物中，树脂在涂料组合物中的浓度以氧化纤维素酯和树脂总重量计约0.1％至约50％重量。更优选树脂浓度为约5％至约30％重量。纤维素酯共聚体的浓度通常以氧化纤维素酯和加入树脂总重量计约0.1％至约50％重量。更优选氧化纤维素酯浓度为约0.5％至约30％重量。树脂和氧化纤维素酯占总组合物的重量为约5％至约70％重量。更优选树脂和氧化纤维素酯占总组合物的重量为约10％至约50％重量。优选有机溶剂占总组合物约0至约20％重量。更优选的是优选有机溶剂占总组合物约5％至约15％重量。

因此，在一个实施方案中，本发明提供水性涂料组合物，该组合物包含

(i)基于所述组合物中(i)和(ii)总重量百分比计，约0.1％至约50％重量的纤维素酯共聚体，其中纤维素酯共聚体每个葡糖酐单元的C2和C3位处于醇氧化态，并包含葡糖酐单元

其中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅独立选自氢和C₂-C₁₂酰基，其中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅中的至少一个为C₂-C₁₂酰基；和X为甲酰基、羟基亚甲基、氨基甲基、R₆-NH-CH₂-或羧基或其混合物，其中R₆选自烷基、芳基或亚烷基-芳基，条件是当至少某个X为羧基时，酸值大于10；其中葡糖酐单元A和B占纤维素酯共聚体纤维素部分总葡糖酐单元大于65％；其中所述共聚体上所有游离羧基至少约25％用碱中和；和

(ii)至少一种水互溶性或水分散性树脂；

(iii)水；和

(iv)至少一种有机溶剂；

其中(i)和(ii)的总重量占总组合物5％-50％重量，有机溶剂占组合物总重量小于20％重量。

作为本发明的再一个方面，以上组合物还包含一种或多种涂料添加剂。以组合物总重量计，此类添加剂通常存在的范围为约0.1-15％重量。此类涂料添加剂的实例包括流平、流变和流动性控制剂，例如硅酮、氟碳化合物或纤维素；消光剂；颜料湿润剂和分散剂；表面活性剂；紫外线(UV)吸收剂；UV线稳定剂；调色颜料；脱泡剂和消泡剂；抗沉降剂、防流挂剂和基础剂；防结皮剂；防浮色剂和防发花剂；杀真菌剂和防霉剂；缓蚀剂；增稠剂；和聚结剂。

其它涂料添加剂的具体实例可在由National Paint&CoatingsAssociation出版的Raw Materials Index，1500 Rhode Island Avenue，N.W.，Washington，D.C.20005中找到。

消光剂的实例包括合成二氧化硅，由W.R.Grace&Company的Davison化学品部门以商标SYLOID出售；聚丙烯，由Hercules Inc.以商标HERCOFLAT出售；合成硅酸盐，由J.M Huber Corporation以商标ZEOLEX出售。

分散剂和表面活性剂的实例包括二(十三烷基)磺基丁二酸(succinnate)钠、二(2-乙基己基)磺基丁二酸钠、二己基磺基丁二酸钠、二环己基磺基丁二酸钠、二戊基磺基丁二酸钠、二异丁基磺基丁二酸钠、异癸基磺基丁二酸二钠、磺基丁二酸的二钠乙氧基化醇半酯、烷基酰氨基聚乙氧基磺基丁二酸二钠、N-(1，2-二羧基-乙基)-N-十八烷基(oxtadecyl)磺基琥珀酰胺酸(succinnamate)四钠、N-八磺基琥珀酰胺酸二钠、硫酸化乙氧基化壬基苯酚、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等。

粘度、悬浮和流动性控制剂的实例包括聚氨基酰胺磷酸盐、聚氨基酰胺的高分子量羧酸盐和不饱和脂肪酸的烷基胺盐，全部由BYKChemie U.S.A.以商标ANTI TERRA出售。更多实例包括聚硅氧烷共聚物、聚丙烯酸酯溶液、纤维素酯、羟基乙基纤维素、蔬水性改善的羟基乙基纤维素、羟基丙基纤维素、聚酰胺蜡、聚烯烃蜡、羧基甲基纤维素、聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠和聚环氧乙烷。

有几种专利消泡剂出售，例如Buckman Laboratories Inc.以商标BRUBREAK出售、BYK Chemie，U.S.A.以商标BYK出售、HenkelCorp./Coating Chemicals以商标FOAMASTER和NOPCO出售、DrewIndustrial Division of Ashland Chemical Company以商标DREWPLUS出售、Troy Chemical Corporation以商标TROYSOL和TROYKYD出售和Union Carbide Corporation以商标SAG出售。

杀真菌剂、防霉剂和生物杀伤剂的实例包括4，4-二甲基唑烷、3，4，4-三甲基-

唑烷、改性的偏硼酸钡、N-羟基-甲基-N-甲基二硫代氨基甲酸钾、2-(氰硫基-甲硫基)苯并噻唑、二甲基二硫代氨基甲酸钾、金刚烷、N-(三氯甲硫基)邻苯二甲酰亚胺、2，4，5，6-四氯间苯二腈、邻苯基苯酚、2，4，5-三氯苯酚、脱氢乙酸、环烷酸铜、copper octonate、有机砷、氧化三丁基锡、环烷酸锌和8-喹啉酸铜。

U.V.线吸收剂和U.V.线稳定剂的实例包括American CyanamideCompany以商品名Cyasorb UV和Ciba Geigy以商标TINUVIN提供的取代二苯酮、取代苯并三唑、受阻胺和受阻苯甲酸酯；和二乙基-3-乙酰基-4-羟基-苄基-膦酸酯、4-十二烷氧基-2-羟基二苯酮和间苯二酚单苯甲酸酯。

本发明预计的适用于涂料组合物的颜料是表面涂层领域普通技术人员熟知的典型有机和无机颜料，尤其是染色工作者学会(Society ofDyers and Colourists)联合美国纺织化学师与印染师协会(the AmericanAssociation of Textile Chemists and Colorists)出版的Colour Index，第3版，第2次修订，1982中描述的那些。实例包括但不限于以下颜料：CI颜料白6(二氧化钛)；CI颜料红101(氧化铁红)；CI颜料黄42、CI颜料蓝15、15:1、15:2、15:3、15:4(铜酞菁)；CI颜料红49:1；和CI颜料红57:1。

本发明还涉及含本发明纤维素酯共聚体的口服药物释放组合物。在一个方面，纤维素酯共聚体用作含治疗药物的固体芯的肠溶包衣剂。在另一个方面，纤维素酯共聚体用作肠溶包衣剂混合物的组分。在还另一个方面，纤维素酯共聚体用作治疗药物从固体芯中释放的速率调节剂或溶解度调节剂。在仍还另一个方面，纤维素酯共聚体和溶解度调节剂的物理混合物用于控制治疗药物从固体芯中释放。在再一个方面，含治疗药物的纤维素酯共聚体泡囊用作控制治疗药物从固体芯释放的释放速率和溶解度调节剂。在还再一个方面，纤维素酯共聚体是固体芯中的生物粘附组分，作用是增加治疗药物的生物吸收。

在释药组合物中，在一个实施方案中，纤维素酯共聚体是阴离子型、阳离子型或两性离子型C₂-C₁₂纤维素酯。优选的纤维素酯共聚体由选择用于从口服制剂释放治疗药物的模式确定。

在一个实施方案中，本发明提供口服药用组合物，该药用组合物含其上涂覆这样的组合物或与这样的组合物混合的一种或多种治疗药物：该组合物包含一种或多种纤维素酯共聚体，其中纤维素酯共聚体每个葡糖酐单元的C2和C3位处于醇氧化态，并包含葡糖酐单元

其中

R₁、R₂、R₃、R₄和R₅独立选自氢和C₂-C₁₂酰基，其中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅中的至少一个为C₂-C₁₂酰基；和

X为甲酰基、羟基亚甲基、氨基甲基、R₆-NH-CH₂-或羧基或其混合物，其中R₆选自烷基、芳基或亚烷基-芳基，条件为当至少某个X为羧基时，酸值大于10；其中葡糖酐单元A和B占纤维素酯共聚体纤维素部分总葡糖酐单元大于65％。

在其中纤维素酯共聚体用作含至少一种治疗药物的固体芯的肠溶包衣剂的情况中，在一个实施方案中，纤维素酯共聚体是具有酸值约30至约120的阴离子型C₂-C₄纤维素酯。在再一个实施方案中，纤维素酯共聚体是具有酸值约40至约100的阴离子型C₂纤维素酯。肠溶包衣剂可由单一优选的氧化纤维素酯或纤维素酯共聚体的混合物组成。

在肠溶包衣剂混合物是纤维素酯共聚体的情况中，所述纤维素酯共聚体代表混合物的一种或多种组分，在一个实施方案中，纤维素酯共聚体是具有酸值约30至约120的阴离子型C₂-C₄纤维素酯。在再一个实施方案中，纤维素酯共聚体是具有酸值约40至约100的阴离子型C₂纤维素酯。混合物的其它组分可以是用于肠溶包衣剂的一种或多种任何水溶性、pH敏感或水不溶聚合物。有用的水溶性聚合物的实例包括但不限于羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素或甲基纤维素。pH敏感聚合物的实例包括但不限于邻苯二甲酸乙酸纤维素、乙酸琥珀酸纤维素、乙酸偏苯三酸纤维素或邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素。有用的水不溶聚合物的实例包括但不限于乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素或乙酸丁酸纤维素。本领域技术人员会认识到混合物中各组分的比例取决于单独制剂和需要的治疗药物的释放速率。因此，预计非常宽范围的混合物组分和组分比例。

在肠溶包衣剂中，将纤维素酯共聚体或其混合物和任选添加剂溶于合适的溶剂或溶剂混合物中。可按本领域技术人员熟知的多种方法例如流化床或侧通风锅(side vented pan)包衣法，用这些纤维素酯共聚体溶液给含治疗药物的固体芯包衣。本发明优选的溶剂实例包括醇、酮、醚、酯和氯代烃。这些溶剂的具体实例包括但不限于乙醇、丙酮、2-丁酮、2-戊酮、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙醚、四氢呋喃、二氯甲烷、氯苯等。任选这些溶剂可含约0.01％至约50％重量H₂O。任选的添加剂包括增塑剂、颜料、着色剂、稳定剂、抗氧化剂和蜡。常用的增塑剂包括但不限于邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二辛酯、三醋精、聚乙二醇等。

在一个实施方案中，本发明提供用至少一种治疗药物治疗有需要的哺乳动物的方法，该方法包括给予所述哺乳动物口服药用组合物，该药用组合物含其上涂覆这样的组合物或与这样的组合物混合的治疗药物：该组合物包含纤维素酯共聚体，其中纤维素酯共聚体每个葡糖酐单元的C2和C3位处于醇氧化态，并包含葡糖酐单元

其中

R₁、R₂、R₃、R₄和R₅独立选自氢和C₂-C₁₂酰基，其中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅中的至少一个为C₂-C₁₂酰基；和，

X为甲酰基、羟基亚甲基、氨基甲基、R₆-NH-CH₂-或羧基或其混合物，其中R₆选自烷基、芳基或亚烷基-芳基，条件是当至少某个X为羧基时，酸值大于10；其中葡糖酐单元A和B占纤维素酯共聚体纤维素部分总葡糖酐单元大于65％。

在其中纤维素酯共聚体用作治疗药物从固体芯释放速率调节剂的情况中，优选的纤维素酯共聚体是阴离子型、阳离子型或两性离子型C₂-C₈纤维素酯。最优选的纤维素酯共聚体是具有酸值约40至约120的阴离子型C₂-C₄纤维素酯。作为释放速率调节剂，调节剂可以是单一优选的氧化纤维素酯或纤维素酯共聚体的混合物。

可通过本领域技术人员熟知的多种技术将纤维素酯共聚体和治疗药物一起掺入固体芯中。固体芯包含一种或多种氧化纤维素酯、药学上可接受的载体和治疗有效量的治疗药物。任选膜包衣剂包围固体芯。作为非限制性实例，这些固体芯可以是以下形式：咀嚼棒、胶囊、纤维、膜、凝胶、颗粒、咀嚼胶、微丸、粉末、片剂、棒状物、条状物和圆片。

预计的给药路线包括口服或口颊给药。通常一起给予本发明固体芯制剂和药学上可接受的载体或稀释剂，其比率和性质取决于所选择的治疗药物的溶解性和化学性质、选择的剂型和标准药学实践。固体口服形式可含有常规赋形剂，例如：乳糖、蔗糖、硬脂酸镁、树脂以及类似物质、矫味剂、着色剂、缓冲剂、防腐剂或稳定剂。

本文中所使用的“释放速率调节剂”表示用于调整治疗药物释放速率的纤维素酯共聚体。释放速率调节剂能协助提供治疗药物控释，可与制剂中的其它组分协同提供缓释、定时、依赖pH、靶向或进一步控制治疗药物的释放。因此，在再一个实施方案中，本发明提供其中纤维素酯共聚体改变治疗药物的通常释放速率曲线的方法。在本文中，给定药物吸收的胃肠道点将改变。

在本文中，我们预计在固体芯中一起加入某些增溶剂和纤维素酯共聚体可用于提供增加治疗药物的溶解度和口服生物利用度。增溶剂可以是任何帮助增加治疗药物水溶性的试剂。增溶剂可与氧化纤维素酯释放调节剂和治疗药物作为物理混合物混合在一起。或者，在某些情况中，增溶剂和治疗药物可与氧化纤维素酯释放调节剂作为复合物或作为泡囊掺入固体芯。增溶剂的实例包括水溶性环糊精、环糊精衍生物和聚环氧乙烷-聚环氧丙烷封端共聚物。优选的环糊精衍生物包括羟基丁烯基环糊精(美国专利号6,479,467，其通过引用结合到本文中)和磺基羟基丁烯基环糊精(美国专利号6,610,671，其通过引用结合到本文中)。优选的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷封端共聚物BASFCorporation有售，商品名为Pluronics。

尤其是，本发明药用组合物可包括水溶性CD或CD衍生物。CD或CD衍生物是或由任何大小的环CD衍生，包括但不限于α、β或γ-环糊精。在某些实施方案中，羟基丁烯基环糊精是羟基丁烯基-α、β或γ-环糊精。在某些实施方案中，羟基丁烯基环糊精衍生物是磺化羟基丁烯基-α、β或γ-环糊精。在某些实施方案中，羟基丁烯基环糊精衍生物是羟基丁烯基-β-环糊精，和羟基丁烯基环糊精衍生物是磺化羟基丁烯基-β-环糊精。

在某些实施方案中，羟基丁烯基-β-环糊精具有约1至约12摩尔取代(MS，其中MS是与CD连接的取代基的总数)。在某些实施方案中，羟基丁烯基-β-环糊精是MS约3至约10的羟基丁烯基-β-环糊精。在某些实施方案中，羟基丁烯基-β-环糊精是水溶性的，具有约4至约7的MS。在某些实施方案中，羟基丁烯基-β-环糊精是水溶的，具有约4.5至约5.5的MS。在某些实施方案中，羟基丁烯基-β-环糊精是水溶性的，具有约5的MS。

在某些实施方案中，羟基丁烯基环糊精衍生物是磺化羟基丁烯基-α、β或γ-环糊精。在某些实施方案中，磺化羟基丁烯基环糊精是含至少一个羟基丁基磺酸酯取代基的磺化羟基丁烯基-β-环糊精。在某些实施方案中，磺化羟基丁烯基-β-环糊精具有MS约0.02至约7的羟基丁基磺酸酯。在某些实施方案中，羟基丁烯基-β-环糊精具有MS约0.1至约2的羟基丁基磺酸酯。在磺化羟基丁烯基-α、β或γ-环糊精的情况中，本领域技术人员会认识到这些环糊精醚含羟基丁烯基取代基和羟基丁基磺酸酯取代基。在该情况中，通过羟基丁烯基MS和羟基丁基磺酸酯的总和提供总MS。在某些实施方案中，总MS为约0.02至约12。在某些实施方案中，含至少一种羟基丁基磺酸酯取代基的环糊精醚任选还含有其它烷基、亚磺酸酯或二磺酸酯取代基。

在某些情况中，纤维素酯共聚体可在固体芯中用作一种或多种治疗药物的溶解性改性剂。

在一个实施方案中，纤维素酯共聚体用作治疗药物的溶解性改性剂，优选的纤维素酯共聚体是阴离子、阳离子或两性离子型C₂-C₁₂纤维素酯。更优选的纤维素酯共聚体是一种或多种酸值约40至约120的阴离子型C₂-C₈纤维素酯。更优选的纤维素酯共聚体是一种或多种酸值约40至约120的阴离子型C₂-C₄纤维素酯。在当纤维素酯共聚体在固体芯中用作溶解性改性剂的情况中，氧化纤维素酯和治疗药物可在固体芯中以物理混合物混合。

或者，在当纤维素酯共聚体在固体芯中用作溶解性改性剂的情况中，在掺入固体芯前，可将治疗药物和氧化纤维素酯混合形成混合物、微球、纳米球或水凝胶。可通过先将纤维素酯共聚体溶于适当的溶剂和将治疗药物溶于相同或第二种溶剂中形成混合物。然后通过混合两种溶液，随后通过本领域技术人员已知的方法除去溶剂形成混合物。可通过乳化-界面交联方法或通过相反电荷大分子之间的络合形成微球、纳米球或水凝胶。在相反电荷大分子之间的络合的情况中，与纤维素酯共聚体电荷互补的大分子可以是互补电荷的纤维素酯共聚体。例如，在治疗药物的存在下，具有酸值约40至约120的阴离子型C₂-C₁₂纤维素酯可与本发明阳离子型C₂-C₁₂纤维素酯络合，形成需要的微球或纳米球。在两性离子型C₂-C₁₂纤维素酯的情况中，导致形成需要的微球或纳米球的络合可由内离子相互作用引起。互补电荷大分子不必是氧化纤维素酯。阴离子型纤维素酯共聚体的非限制性互补电荷大分子的实例是具有约40％至约60％N-乙酰基及其衍生物的脱乙酰壳多糖。阳离子型纤维素酯共聚体的非限制性互补电荷大分子的实例是羧甲基纤维素、藻酸盐、黄原胶、透明质酸及其衍生物。如需要，可通过本领域技术人员已知的技术例如喷雾干燥(spray frying)或冷冻干燥将微球、纳米球或水凝胶以粉末分离。

本文使用的“溶解性改性剂”表示用于改变水溶性差的治疗药物溶解性的纤维素酯共聚体。在某些情况中，纤维素酯共聚体可用作治疗药物的释放速率调节剂和溶解性改性剂。因此，在再一个实施方案中，本发明提供增加至少一种治疗药物溶解性从而增加其口服生物利用度的方法。

在本发明的另一个方面，掺入的纤维素酯共聚体固体芯组分可起生物粘附剂功能。生物粘附剂定义为粘附或与生物表面例如粘膜或皮肤组织强烈相互作用的物质。最后效果是使治疗药物局域化，从而增加其生物利用度。优选的纤维素酯共聚体是阴离子、阳离子或两性离子型C₂-C₁₂纤维素酯。更优选阴离子、阳离子或两性离子型C₂-C₈纤维素酯。

对于释药组合物，治疗药物表示当口服或口颊给药时能引起需要的患者治疗反应的任何生物活性剂。患者是任何活人或动物。治疗药物的实例包括抗肿瘤药、抗病毒药、抗糖尿病药、抗抑郁药、抗真菌药、抗菌药、抗偏头痛药、抗原生动物药、反义药、雄激素、雌激素、镇静药、5-羟色胺拮抗剂、麻醉剂拮抗药、麻醉剂激动药、蛋白质、肽类、类固醇、安定药、抗精神病药、抗抑郁药、抗过敏药、抗心绞痛药、抗关节炎药、抗哮喘药、抗糖尿病药、抗腹泻药、抗惊厥药、抗痛风药、抗组胺药、止痒药、抗凝血药、催吐药、止吐药、解痉药、食欲抑制剂、神经活性物质、神经递质激动剂、拮抗剂、受体阻断剂和再摄取调节剂；β-肾上腺素能阻断剂、钙通道阻断剂、戒酒硫和戒酒硫样药物、肌肉松驰剂、镇痛药、退热药、兴奋剂、抗胆碱酯酶药、拟副交感神经药、激素、抗凝血药、抗血栓药、溶栓药、免疫球蛋白、免疫抑制药、激素激动剂/拮抗剂、维生素、抗微生物药、抗肿瘤药、解酸药、助消化药、泻药、泻药、防腐剂、利尿药、消毒剂、杀真菌药、杀外寄生虫药、抗寄生虫药、重金属、重金属拮抗剂、螯合剂、气体和蒸气、生物碱、盐、离子、自身活性物质、洋地黄、强心苷、抗心律失常药、抗高血压药、血管舒张药、血管收缩药、抗毒蕈碱、神经节兴奋药、神经节阻断剂、神经肌肉阻断剂、肾上腺素能神经抑制剂、抗氧剂、维生素、化妆品、抗炎药、创伤护理品、抗凝血酶原药物、抗肿瘤药、抗凝血酶原药、抗血管形成药物、麻醉药、抗原药物、创伤愈合药物、植物提取物、生长因子、润滑药、保湿剂、排斥/抗排斥药、杀精子药、调节剂、抗菌剂、抗真菌药、抗病毒药、抗生素、安定药、降胆甾醇药、治疗帕金森病或早老性痴呆症的药物、维生素/营养因子、镇咳药、组胺阻断药、单胺氧化酶抑制剂或药学上可接受的盐，或任何上述药物的代谢物。在某些实施方案中，药物活性药物是疏水性、水溶性差的药物。

治疗药物的非限制性实例包括以下的口服活性形式：阿巴卡韦、阿卡波糖、醋丁洛尔、乙酰唑胺、醋磺己脲、阿伐斯汀、acutretin、阿昔洛韦、阿拉曲沙星、阿苯哒唑、沙丁胺醇、阿氯芬酸、阿仑膦酸盐、别嘌醇、阿洛普令、阿普唑仑、阿普洛尔、前列地尔、金刚烷胺、阿米洛利、氨基格鲁米特、胺碘酮、阿米替林、氨氯地平、阿莫地喹、阿莫沙平、阿莫沙平、苯丙胺、两性霉素、氨普奈韦、氨力农、安吖啶、硝酸戊酯、异戊巴比妥、异戊巴比妥、阿那曲唑、阿唑昔芬、阿司匹林、阿司咪唑、阿替洛尔、阿托伐他汀、阿托伐醌、阿托品、金诺芬、阿扎丙宗、硫唑嘌呤、氮

斯汀、阿奇霉素、巴氯芬、巴比妥、巴比妥、贝卡普勒明、贝克拉胺、beclomethasone、苄氟噻嗪、苯乙苄胺、苯明青霉素、benezepril、贝尼地平、贝诺酯、苯他西泮、苯海索、苄硝唑、苯佐那酯、苯扎托品、羟萘苄芬宁、倍他米松、贝沙罗汀、苯扎贝特、比卡鲁胺、联苯苄唑、比哌立登、比沙可啶、比生群、牛生长激素、溴西泮、bromfenac、溴隐亭、甲磺酸溴隐亭、溴哌利多、溴苯那敏、溴替唑仑、布地萘德、布美他尼、安非他酮、白消安、布替萘芬、丁巴比妥、丁巴比妥、布康唑、硝酸布康唑、骨化二醇、calciprotiene、降钙素、骨化三醇、坎苯达唑、camidazole、camptothecan、喜树碱、坎地沙坦、卡培他滨、capsacin、辣椒碱、卡托普利、卡马西平、卡比马唑、卡比沙明、卡溴脲、胡萝卜素、头孢唑啉、头孢西丁钠、塞来考昔、cephadrine、头孢氨苄、西立伐他汀、cetrizine、氯苯那敏、chlophenisamine、chloproguanil、苯丁酸氮芥、利眠宁、氯美噻唑、氯喹、氯噻嗪、氯丙嗪、氯磺丙脲、chlorprothiocene、氯普噻吨、氯噻酮、维生素D₃、西洛他唑、西咪替丁、桂利嗪、西诺沙星、环丙沙星、西沙必利、西酞普兰、citrizine、克拉霉素、氯马斯汀、富马酸氯马斯汀、克立咪唑、克仑特罗、克利贝特、氯碘羟喹、氯巴占、氯法齐明、氯贝胺、氯米芬、氯米帕明、氯硝西泮、clopidrogel、氯噻西泮、克霉唑、氯唑西林、氯氮平、可待因、轭合雌激素、醋酸可的松、醋酸可的松、cromalyn钠、色甘酸盐、色甘酸盐、赛克力嗪、环孢素、赛庚啶、达卡巴嗪、达那唑、丹曲林、darodipine、地考喹酯、地拉韦啶、地美环素、脱氧米松、右苯丙胺、地赛比诺、右氯苯那敏、右芬氟拉明、右丙氧芬、二醋吗啡、安定、二氮嗪、双氯酚、双氯芬酸、双氯西林、双香豆素、双香豆素、去羟肌苷、安非拉酮、二氟尼柳、洋地黄毒苷、地高辛、二氢表雄酮、二氢可待因、二氢麦角胺、甲磺酸二氢麦角胺、二氢速甾醇、双碘喹啉、dilitazem、糠酸二氯尼特、茶苯海明、二硝托胺、苯海拉明、地芬诺酯、二苯咪唑、diphenylpyrallin、潘生丁、地红霉素、丙吡胺、divalproen、多西他赛、多康唑、多库酯、多拉司琼、多潘立酮、多奈哌齐、度骨化醇、多沙唑嗪、多西环素、多柔比星、屈洛昔芬、屈大麻酚、氟哌利多、度他雄胺、益康唑、硝酸益康唑、editronate、依法韦仑、elanapril、椭圆玫瑰树碱、依那普利、脑啡肽、依诺沙星、依诺昔酮、恩氟沙星、依帕司他、乙哌立松、麻黄碱、eposartan、eposartan氯沙坦、维生素D₂、麦角胺、红霉素、红细胞生成素、必需脂肪酸、雌莫司汀、依他尼酸、乙胺丁醇、炔己蚁胺、炔雌二醇、乙硫异烟胺、普罗芬胺、乙苯妥英、依托度酸、依托哌酮、依托泊苷、阿维A酯、依西美坦、法倔唑、泛昔洛韦(famcyclovir)、法莫替丁、非尔氨酯、非洛地平、芬苯达唑、芬布芬、芬氟拉明、非诺贝特、fenolclopam、非诺多泮、非诺洛芬、非诺洛芬钙、芬太尼、芬替康唑、非索非那定、非那雄胺、氟卡尼、氟康唑、flucortolone、氟胞嘧啶、氟氢可的松、flunanisone、氟桂利嗪、氟尼缩松、氟硝西泮、三氟丙嗪、氟西汀、氟甲睾酮(fluoxymisterone)、癸酸flupenthixol、氟哌噻吨、癸酸氟哌噻吨、氟奋乃静、癸酸氟奋乃静、氟西泮、氟比洛芬、氟红霉素、氟替卡松、氟伐他汀、福美坦、膦甲酸、福辛普利、磷苯妥英、夫罗曲普坦、呋塞米、夫马洁林、呋喃唑酮、呋塞米、furzolidone、加巴喷丁、更昔洛韦(gancyclovir)、吉非贝齐、庆大霉素、格列本脲、格列齐特、格列吡嗪、高血糖素、glybenclamide、格列本脲、硝酸甘油、glymepiride、glymepride、格拉司琼、粒细胞刺激因子、格帕沙星、灰黄霉素、戈舍瑞林、胍那苄、卤泛群、氟哌啶醇、氢化可的松、莨菪碱、异丁芬酸、布洛芬、亚胺培南、伊达比星、茚地那韦、indivir、吲哚美辛、胰岛素、干扰素、pegylated干扰素、白介素-3、厄贝沙坦、伊立替康、异康唑、硝酸异山梨酯、单硝酸异山梨酯、异维A酸、异

唑、伊拉地平、伊曲康唑、伊维菌素、酮康唑、酮洛芬、酮咯酸、酮替芬、拉贝洛尔、拉米夫定、拉莫三嗪、毛花苷C、lanosprazo1e、来氟米特、来曲唑、左氧氟沙星、左甲状腺素、赖诺普利、linezolide、隆巴唑、洛美沙星、洛莫司汀、洛哌丁胺、洛匹那韦、氯雷他定、劳拉西泮、lorefloxacin、氯甲西泮、氯沙坦、克霉唑、洛伐他汀、L-thryroxine、lysuride、马来酸lysuride、马普替林、马吲哚、甲苯达唑、甲氯芬那酸、美克洛嗪、美达西泮、甲地高辛、醋酸甲羟孕酮、甲芬那酸、甲氟喹、醋酸甲地孕酮、melonicam、美洛昔康、美法仑、米帕林、溴美喷酯、甲丙氨酯、美普他酚、巯嘌呤、美沙拉秦、美索达嗪、mesoridiazine、美雌醇、二甲双胍、美沙酮、甲喹酮、美芬妥英、甲氨喋呤、甲氧沙林、甲琥胺、哌甲酯、甲苯比妥、甲基苯巴比妥、甲泼尼龙、甲睾酮、美西麦角、马来酸美西麦角、甲氧氯普胺、美托拉宗、美托洛尔、甲硝唑、米安色林、咪康唑、咪达唑仑、米格列醇、米诺地尔、丝裂霉素、米托坦、米托蒽醌、吗乙、吗茚酮、孟鲁司特、吗啡、mortriptyline、莫西沙星、麦考酚酸酯、萘丁美酮、纳多洛尔、纳布啡、萘啶酸、萘普生、那拉曲坦、那他霉素、奈多罗米钠、奈法唑酮、奈非那韦、nerteporfin、neutontin、奈韦拉平、尼卡地平、尼古丁、醋硝香豆素、硝苯地平、尼鲁米特、尼美舒利、尼莫地平、尼莫唑、尼索地平、硝西泮、呋喃妥因、呋喃西林、尼扎替丁、非必需脂肪酸、炔诺酮、诺氟沙星、炔诺孕酮、去甲替林HCl、制霉菌素、雌二醇、氧氟沙星、奥氮平、奥美拉唑、昂丹司琼、奥普瑞白介素、奥硝唑、奥康唑、ospemifene、苯唑西林、奥沙尼喹、奥克太尔、扑酸奥克太尔、

丙嗪、奥沙米特、奥沙西泮、奥卡西平、奥芬达唑、奥昔康唑、oxmetidine、氧烯洛尔、奥昔布宁、羟布宗、羟苄利明、紫杉醇、帕米膦酸盐、甲乙双酮、帕康唑、帕立骨化醇、帕罗西汀、青霉素、戊四硝酯、pertazocine、戊巴比妥、戊巴比妥、己酮可可碱、高氯培拉嗪、perfloxacin、pericyclovir、奋乃静、奋乃静匹莫齐特、苯乙酰脲、芬苯扎胺、苯茚二酮、非尼拉敏、苯巴比妥、苯巴比妥、酚苄明、苯琥胺、芬特明、苯丙氨酸、保泰松、苯妥英、毒扁豆碱、维生素K1、匹莫齐特、吲哚洛尔、吡格列酮、吡罗昔康、苯噻啶、马来酸苯噻啶、泊沙康唑、pramipexol、普拉克索、普仑司特、普伐他汀、吡喹酮、哌唑嗪、泼尼松龙、泼尼松、普加巴林、扑米酮、丙磺舒、普罗布考、丙卡巴肼、高氯培拉嗪、孕酮、氯胍、丙泊酚、普萘洛尔、丙硫氧嘧啶、伪麻黄碱、噻嘧啶、扑酸噻嘧啶、吡斯的明、乙胺嘧啶、喹硫平、喹那普利、奎尼丁、奎宁、雷贝拉唑、雷络昔芬、雷尼替丁、雷夫康唑、重组人生长激素、refocoxib、瑞芬太尼、瑞格列奈、利血平、residronate、类视色素、ricobendazole、利福布汀、rifabutine、利福平、利福平、利福喷汀、金刚乙胺、利美索龙、利培酮、利托那韦、利扎曲坦、苯甲酸利扎曲坦、罗匹尼罗、罗西格列酮、罗沙替丁、罗红霉素、沙丁胺醇、鲑降钙素(sCT)、沙奎那韦、司来吉兰、舍吲哚、舍曲林、西布曲明、西地那非、辛伐他汀、西罗莫司、头孢唑啉钠、生长抑素、司帕沙星、螺旋霉素、螺内酯、司坦唑醇、司他夫定、stavueline、锑雌醇(stiboestrol)、硫康唑、磺胺苯酰、磺胺醋酰、磺胺嘧啶、磺胺多辛、磺胺异唑、sulfarnerazine、磺胺甲唑、磺胺吡啶、柳氮磺吡啶、舒林酸、磺胺苯酰、磺胺醋酰、磺胺嘧啶、磺胺多辛、磺胺异唑、磺胺甲嘧啶、磺胺甲唑、磺胺吡啶、柳氮磺吡啶、磺吡酮、舒必利、舒噻嗪、舒马曲坦、他克林、他克莫司、他莫昔芬、坦洛新、targretin、他扎罗汀、替米沙坦、替马西泮、替尼泊苷、特拉唑嗪、特比萘芬HCl、特布他林、硫酸特布他林、特康唑、terenadine、特非那定、睾内酯、睾酮、四环素、四氢大麻酚、四咪唑、噻苯唑、硫鸟嘌呤、硫利达嗪、噻加宾、替勃龙、ticlidopine、噻氯匹定、替鲁膦酸盐、噻吗洛尔、替硝唑、噻康唑、替罗非班、替扎尼定、妥拉磺脲、甲苯磺丁脲、托卡朋、tolmetin、托特罗定、托吡酯、托泊替康、托瑞米芬、曲马多、曲唑酮、维甲酸、曲安西龙、氨苯蝶啶、三唑仑、三氟拉嗪、甲氧苄啶、曲米帕明、曲格列酮、氨丁三醇、托吡卡胺、曲伐沙星、妥布氯唑(tubulazole)、肿瘤坏死因子、十一烯酸、熊去氧胆酸、伐昔洛韦、戊康唑、丙戊酸、缬沙坦、万古霉素、加压素、文拉法辛HCl、维替泊芬、氨己烯酸、长春碱、长春新碱、长春瑞滨、维生素A、维生素B2、维生素D、维生素E和维生素K、维生素K5、维生素K6、维生素K7、维生素K-S(II)、伏立康唑、扎鲁司特、齐留通、齐拉西酮、佐米曲普坦、唑吡旦和佐匹克隆。

在某些情况中，认为本发明纤维素酯共聚体可起治疗药物功能。尤其是，由于高浓度和局域化的离子电荷，通过给予人抗人免疫缺陷病毒量或抗疱疹病毒量或抗菌量的氧化纤维素酯，纤维素酯共聚体可有效减少或预防人免疫缺陷病毒、疱疹病毒或性传播细菌感染的频率是可能的。抗病毒或抗菌的氧化纤维素酯可单独使用或与药学上可接受的载体或稀释剂联合使用。与目前用于该用途的硫酸葡聚糖或邻苯二甲酸乙酸纤维素不同(J.Experimental Med.2000，192，1491-1500；WO01/05377A1，BMC Infectious Diseases，2002，2：6；BMCInfectious Diseases，2001，1：17；Antimicrobial Agents and Chemotherapy，2000，44，3199-3202；US6,165,493；Antimicrobial Agents andChemotherapy，1990，34，1991-1995)，本发明纤维素酯共聚体的离子电荷通过碳-碳键与多糖骨架共价连接，不受使多糖衍生物失活的水解影响。该特性可允许纤维素酯共聚体更便于配制成具有长有效期和使用寿命的稳定制剂。优选的纤维素酯共聚体是阴离子、阳离子和两性离子型C₂-C₁₂纤维素酯。更优选的纤维素酯共聚体是酸值约30至约200的阴离子型C₂-C₈纤维素酯。最优选的阴离子型纤维素酯具有约60至约150的酸值。

本发明还涉及含本发明纤维素酯共聚体的热塑性增容剂。当掺入其中一种聚合物是纤维素酯的两种或多种聚合物的混合物中时，预期氧化纤维素酯热塑性增容剂通过由离子相互作用提供有利的焓效应能改善两种聚合物之间的可混性。类似地，预期氧化纤维素酯热塑性增容剂通过由离子相互作用提供有利的焓效应改善纤维素酯天然纤维组分中界面粘合。另外，在某些情况中，预期氧化纤维素酯热塑性增容剂能增加掺混物或组分的生物降解速率。

作为热塑性增容剂，优选的纤维素酯共聚体是阴离子、阳离子或两性离子型C₂-C₁₂纤维素酯。更优选的纤维素酯共聚体是酸值约40至约120的阴离子型C₂-C₄纤维素酯。最优选的阴离子型纤维素酯具有约40至约90的酸值，取代基类型与聚合物掺混物或组分中的中性纤维素酯组分匹配。

阴离子型纤维素酯可以酸形式或当阴离子官能团被中和成盐时使用。在一个实施方案中，用选自以下的碱中和阴离子型纤维素酯：NaOH、KOH、Ca(OH)₂、CaCO₃、Ca(OAc)₂、Mg(OH)₂、MgCO₃或Mg(OAc)₂。在另一个实施方案中，将阴离子型纤维素酯中和，以Ca或Mg盐掺入掺混物或组分中。

预期本发明纤维素酯共聚体可改善混合物的相容性和组分的界面粘合。在一个实施方案中，氧化纤维素酯的量占混合物总重量约1％至约15％重量。在另一个实施方案中，氧化纤维素酯的量占混合物总重量约2％至约5％重量。

可与氧化纤维素酯热塑性增容剂一起使用的中性纤维素酯是纤维素二酯例如乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素和乙酸丁酸纤维素。Eastman Chemical Company，Inc.，Kingsport，TN，U.S.A出售这些纤维素酯。

在一个实施方案中，用于本发明的中性纤维素酯具有经GPC测量的约5,000至约400,000Mw。在另一个实施方案中，Mw为约100,000至约300,000。在再一个实施方案中，Mw为约125,000至约250,000。在一个实施方案中，用于本文中的中性纤维素酯的DS为约0.7至约3.0。在另一个实施方案中，DS为约1.7至约2.8。在再一个实施方案中，DS为约1.9至约2.6。优选的Mw和DS取决于其中使用纤维素酯的应用。在某些情况中，每个酰基取代基的DS会影响纤维素混合酯的性质。纤维素酯的实例包括三乙酸纤维素(CTA)、乙酸纤维素(CA)、乙酸丙酸纤维素(CAP)、乙酸丁酸纤维素(CAB)等。

含氧化纤维素酯热塑性增容剂的聚合物混合物中的第二种聚合物组分选自聚酯、聚碳酸酯、纤维素酯、聚链烷酸酯、聚酰胺、聚酯酰胺。

氧化纤维素酯热塑性增容剂和中性纤维素酯在掺入天然纤维组分前可以是粉末、珠、九或纤维形式。最优选纤维形式的氧化纤维素酯热塑性增容剂和中性纤维素酯。

通常，氧化纤维素酯热塑性增容剂和中性纤维素酯在掺入组分前或在形成组合物期间塑化成纤维形式。优选的增塑剂的实例包括邻苯二甲酸酯(例如邻苯二甲酸二乙酯或二丁酯)、甘油、三醋精、柠檬酸酯(例如柠檬酸三乙酯)、脂族二酯(例如己二酸二辛酯)、磷酸酯(例如磷酸三苯酯)、低分子量聚乙二醇、聚乙二醇的酯和碳水化合物或多元醇酯(参见2003年1月10日提交的美国顺序号10/340,012和公布的美国申请号2003/0171458，它们通过引用结合到本文中)。最优选的增塑剂是碳水化合物或多元醇酯。根据增塑剂与纤维素酯的相容性和在完成部分需要的性质，选择适当的增塑剂和增塑剂的量。在这一点上，注意每种增塑剂的相容性随各纤维素酯改变是很重要的。例如，己二酸二辛酯与乙酸纤维素的相容性差，但与大多数乙酸丁酸纤维素的相容性好。

优选组分结构的天然纤维含大麻、西沙尔麻、亚麻、南非槿麻、棉花、马尼拉麻、黄麻、木丝棉、纸草、青麻、椰子(椰子壳纤维)、小麦麦杆、稻草、硬木纸浆、软木纸浆和木粉。更优选，天然纤维素纤维选自大麻、西沙尔麻、亚麻、南非槿麻、棉花、黄麻和椰子壳纤维。本发明天然纤维素纤维成分的合适纤维长度为0.01-10.2cm。

优选组分结构由约至少50％重量天然纤维组成。更优选天然纤维为约60％至约75％重量，余下的部分由氧化纤维素酯热塑性增容剂和中性纤维素酯组成。

本领域技术人员会理解最优选的组合物、优选的形成组合物的方法和优选的处理条件取决于预计的用途和需要的物理性质。因此，预期宽的组合物范围和处理窗。

本发明还涉及本发明纤维素酯共聚体在个人护理用制剂中用作成膜剂、增稠剂、流变改进剂、湿润剂和分散剂的用途。个人护理用制剂的实例包括但不限于头发护理、指甲上光、皮肤光泽和化妆品、唇膏和增光唇膏、除臭剂、睫毛油和眼线膏制剂。

在个人护理用组合物中，优选的纤维素酯共聚体是阴离子、阳离子或两性离子型C₂-C₁₂纤维素酯。更优选的纤维素酯共聚体是阴离子、阳离子或两性离子型C₂-C₄纤维素酯。更优选的氧化纤维素酯是酸值约40至约120的阴离子型C₂-C₄纤维素酯。本领域技术人员会认识到最优选的氧化纤维素酯由具体的个人护理用制剂和预计的用途决定。

在许多个人护理用制剂中，通常，将一些或所有优选的纤维素酯共聚体的羧基中和，提供增加分散体的溶解性和透明度，和提供连续膜形成。可通过使用无机碱例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵或其组合实现中和。也可使用有机碱，它们包括例如单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-氨基-2-甲基丙醇(AMP)、单异丙醇胺、三异丙醇胺及其组合。

中和度(用碱中和的酸基百分率)根据在个人护理用制剂中的其它成分和预计的个人护理用制剂的功能和/或性能特征而变化。通常，中和度为约20-100％。优选的中和度为约40-90％；最优选约50-80％。

许多(如果不是全部)个人护理用制剂含改变和加强个人护理用制剂性能的其它树脂和添加剂。优选的每种添加剂的量非常取决于具体的应用，因此预计范围很宽。

可包括在涉及本发明纤维素酯共聚体的个人护理用制剂中的树脂实例包括但不限于硝酸纤维素，聚(甲基乙烯基醚/马来酸)的乙酯、异丙酯或正丁酯，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯己内酰胺、聚乙烯吡咯烷酮/醋酸乙烯酯、乙烯吡咯烷酮和甲基丙烯酸甲酯的共聚物、乙烯吡咯烷酮和二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺的共聚物、甲基丙烯酸酯/甲基丙烯酸共聚合物、聚(乙基丙烯酸酯/丙烯酸/N-叔丁基丙烯酰胺)、PVP/甲基丙烯酸乙酯/甲基丙烯酸三元共聚物、PVP/乙烯基己内酰胺/二甲氨基丙基甲基丙烯酰胺三元共聚物、聚(乙酸乙烯酯/丁烯酸)、乙酸乙烯酯/丁烯酸酯/新癸酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇(PVA)、PVA和丁烯酸的共聚物、PVA和马来酸酐的共聚物、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基瓜尔胶、聚苯乙烯磺酸钠、辛基丙烯酰胺/丙烯酸酯/甲基丙烯酸丁氨基乙基酯共聚物、磺基聚酯及其混合物。

由于本发明纤维素酯共聚体用作分散剂的有效性，可与个人护理用组合物中的优选的纤维素酯共聚体一起使用的树脂可基本上为疏水性。此类疏水性树脂的实例包括但不限于中性纤维素酯，例如乙酸丙酸纤维素或乙酸丁酸纤维素、蜡；硅酮；碳氟化合物；UV线吸收剂；光敏引发剂；氯化和非氯化聚烯烃；羟基-官能树脂例如丙烯酸类树脂、聚酯和聚醚；丙烯酸酯-官能树脂例如丙烯酸酯化丙烯酸类树脂、丙烯酸酯化聚酯、丙烯酸酯化聚醚、丙烯酸酯化聚氨酯和丙烯酸酯化环氧树脂；胺-修饰的丙烯酸酯化丙烯酸类树脂、聚酯和聚醚；不饱和聚酯；烯丙基官能聚合物；氨基塑料树脂等。

添加剂的实例包括但不限于增塑剂、聚结剂、硅酮、软化剂、乳化剂、润滑剂、渗透剂例如各种羊毛脂化合物、蛋白水解产物或其它蛋白衍生物、粘度增加和减少剂、乙烯加合物和聚环氧乙烷胆甾醇、染料、调色剂和其它着色剂、香料或芳香剂、防腐剂、消泡剂、螯合剂、聚合物和树脂、调理剂等。

可包括在涉及本发明纤维素酯共聚体的个人护理用制剂中的添加剂的一些实例包括但不限于聚硅氧烷聚醚共聚物、聚硅氧烷聚二甲基二甲基乙酸铵共聚物、乙酰化羊毛脂醇、月桂基二甲胺氧化物、源自羊毛脂的甾醇酯提取物、羊毛脂醇浓缩物、羊毛脂脂肪酸异丙酯、富硫氨基酸浓缩物、油醇、十八烷醇、乙酸硬脂酰胺基丙基二甲基肉豆蔻酯、多元醇脂肪酸酯、脂肪酰胺胺、瓜尔胶羟基丙基三甲基氯化铵、鲸蜡基/硬脂醇、角蛋白衍生物、异十八酰胺基丙基二甲胺、十八酰胺基丙基二甲胺、氨基官能硅酮、乙氧基化(30)蓖麻油、乙酰化羊毛脂醇、羊毛脂的脂肪醇组分、矿物油和羊毛脂醇的混合物、羊毛脂的高分子量酯、N-乙烯基吡咯烷酮/甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯共聚物、大豆甾醇的环氧乙烷加合物、乙氧基化甲基苷的硬脂酸酯、多羟基羧酸的钠盐、羟基化羊毛脂、乳酸古柯酰胺基(cocamido)丙基二甲胺、丙酸古柯酰胺基丙基二甲胺、乳酸古柯酰胺基丙基吗啉、乳酸异硬脂酰胺基丙基二甲胺、乳酸异硬脂酰胺基丙基吗啉、乳酸油酰胺基丙基二甲胺、乳酸亚油酰胺基丙基二甲胺、乳酸硬脂酰胺基丙基二甲胺、乙二醇单硬脂酸酯和丙二醇的混合物、乳酸硬脂酰胺基丙基二甲胺、乙酰胺基单乙醇胺、乳酰胺基单乙醇胺、硬脂酰胺基单乙醇胺、behenalkonium氯化物、甲氧基硫酸(methosulfate)二十二烷基三甲基铵和cetearyl alcohol混合物、cetearyl alcohol、甲氧基硫酸牛油基咪唑啉、混合乙氧基化和丙氧基化长链醇、乳酸硬脂酰胺基丙基二甲胺、油胺氧化物、硬脂酰胺氧化物、乙氧基硫酸大豆乙二铵、乙氧基硫酸蓖麻酰胺基丙基乙基二镆(dimonium)、N-(3-异硬脂酰胺基丙基)-N，N-二甲基氨基乙醇酸盐、N-(3-异硬脂酰胺基丙基)-N，N-二甲基氨基葡糖酸盐、水解动物角蛋白、乙基水解动物角蛋白、硬脂酰胺基乙基二乙胺、古柯酰胺基丙基二甲胺、十二酰胺基丙基二甲胺、油酰胺基丙基二甲胺、十六酰胺基丙基二甲胺、乳酸硬脂酰胺基丙基二甲胺、鳄梨油、甜杏油、葡萄子油、西蒙得木油、杏仁油、芝麻油、红花油、麦芽油、乳酸古柯酰胺基胺、乳酸蓖麻酰胺基胺、乳酸硬脂酰胺基胺、乳酸硬脂酰胺基吗啉、乳酸异硬脂酰胺基胺、乳酸异硬脂酰胺基吗啉、乳酸麦芽酰胺基二甲胺、麦芽酰胺基丙基二甲胺氧化物、异硬脂酰胺基单乙醇胺磺基琥珀酸二钠、油酰胺基PEG-2磺基琥珀酸二钠、油酰胺基单乙醇胺磺基琥珀酸二钠、蓖麻单乙醇胺磺基琥珀酸二钠、麦芽酰胺基单乙醇胺磺基琥珀酸二钠、麦芽酰胺基PEG-2磺基琥珀酸二钠、硬脂酰胺基胺、硬脂酰胺基吗啉、异硬脂酰胺基胺、异硬脂酰胺基吗啉、聚乙二醇和二硬脂酸盐(酯)、合成硅酸钙、异硬脂链烷醇酰胺、水解动物蛋白的乙酯、含乙氧基化鲸蜡醇或硬脂醇的鲸蜡醇和硬脂醇混合物、酰胺基胺、聚酰胺胺、丙氧基化羊毛脂醇、异硬脂酰胺二乙醇胺和水解胶原蛋白。

增塑剂添加剂的实例包括但不限于二醇、己二酸酯、柠檬酸酯、邻苯二甲酸酯、碳水化合物或多元醇酯、环氧化植物油、甘油及聚合物增塑剂。根据本发明，更优选的增塑剂是例如二乙基己基己二酸酯、邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二丁酯、邻苯二甲酸二乙酯、己二酸二异丁酯、己二酸二异壬酯、邻苯二甲酸正丁基酯苄酯、1，3-丁二醇/己二酸聚酯、磷酸三甲苯酯、苯甲酸苄酯、磷酸三甲苯酯、硬脂酸丁酯、柠檬酸三乙酯、柠檬酸三丁酯、乙酰柠檬酸三丁酯、樟脑、环氧化大豆油、己二酸丙二醇酯、二异丁酸2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯(TXIB)、2-氨基-2-甲基丙醇和癸二酸二丁酯。其它增塑剂包括：聚二甲基硅氧烷共聚醇、PEG-6癸酸/辛酸甘油酯、苯基三甲基硅氧烷、丙二醇和一缩二丙二醇。

添加剂的其它实例包括但不限于乳化剂，例如乙氧基化脂肪醇和酯、乙氧基化甘油酯、聚二甲基硅氧烷共聚醇酯、甘油酯、氢化脂肪甘油酯和脂肪酸钠盐。也可使用防腐剂，例如苯甲醇、尼泊金甲酯、尼泊金丙酯和咪唑烷基脲。可使用的粘度增加剂包括与1，9-癸二烯交联的甲基乙烯基醚/马来酸酐共聚物、卡波姆、丙烯酸酯/丙烯酸烷基酯交联聚合物、长链脂肪酸的二乙醇酰胺、脂肪醇(例如硬脂醇)、羧甲基纤维素、氯化钠和硫酸钠。可使用的粘度减少剂包括例如乙醇、甘油、丙二醇和乙氧基二甘醇。可用pH调节剂例如柠檬酸、琥珀酸、氢氧化钠和三乙醇胺调节个人护理用制剂的pH。用于个人护理用制剂中的着色剂有例如任何食品、药物和化妆品(FD&C)或药物和化妆品(D&C)的染料。也可使用漂白剂例如过氧化氢、过硼酸盐、过硫酸盐和过碳酸盐。芳香油还在许多个人护理品中经常出现，也可在此使用。还可使用螯合剂例如乙二胺四乙酸(EDTA)。

用于本发明个人护理用制剂的溶剂可以是水、有机溶剂或其混合物。在本发明的另一个方面，将优选的氧化纤维素酯溶于相容溶剂，加入待掺入的树脂或添加剂，将氧化纤维素酯中和至设定的中和百分率，将溶液由溶剂连续相转化为水连续相。在该方面，纤维素酯共聚体还可在个人护理用制剂中起分散剂作用。或者，可将优选的氧化纤维素酯直接加入含水、碱和有机溶剂的溶液中，得到溶液。

有机溶剂的实例包括但不限于醇、酮、烷基酯、多元醇、醚、芳烃及其混合物。优选的有机溶剂实例包括但不限于乙醇、丙醇、异丙醇、丙酮、2-丁酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙二醇单丁醚、乙二醇单丙醚、二亚乙基单乙基醚、甲苯、二甲苯及其混合物。

本文中使用的术语共聚体包括含两种或多种不同单体单元的聚合物。共聚体包括共聚物和三元共聚物。另外，共聚体包括含接枝到另一个聚合物例如但不限于聚乙二醇的纤维素聚合物的接枝共聚物。

本文中使用的羧基在纤维素聚合物上随机分布定义为纤维素聚合物，其中具有C6羧基的葡糖酐单元在具有C6羧基的葡糖酐单元任一侧或两侧的概率无法预测。

本文中使用的C6羧基是指葡糖酐单元的6位为-CO₂H基团，其中-CO₂H包括游离酸、碱土金属盐和铵盐以及取代的铵盐。

本文中使用的C6甲酰基是指葡糖酐单元的6位为-C(O)H基团。

本文中使用的纤维素酯共聚体的稳定形式是对空气水解稳定、能分离、表征和以纯化合物储存的形式。另外，在本文中的一个实施方案中，术语“稳定”表示可分离和储存最高达6个月，酰基取代基水解小于5％。

本文中使用的氨基取代的环状硝酰基衍生物是指具有含作为环成员之一的硝酰基的碳环的化合物，其中硝酰基的邻位无质子，氨基取代基位于除硝酰基α位以外的碳环位置上。只要氨基取代环状硝酰基衍生物能氧化纤维素或纤维素酯共聚体的葡糖酐单元的C6位，碳环的大小没有特别的限制。在一个实施方案中，碳环含6个原子。在另一个实施方案中，碳环含5个原子。氨基可含胺或取代的胺，其中取代基可含烷基或C₂-C₁₂酰基。在另一个实施方案中，氨基取代的环状硝酰基衍生物是4-氨基取代的2，2，6，6-四甲基哌啶-1-烃氧基衍生物。在另一个实施方案中，氨基取代的环状硝酰基衍生物是4-氨基2，2，6，6-四甲基哌啶-1-烃氧基。在另一个实施方案中，氨基取代的环状硝酰基衍生物是4-(C₁-C₄酰胺基)-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-烃氧基。在另一个实施方案中，氨基取代的环状硝酰基衍生物是4-乙酰氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-烃氧基。

本文中使用的具有C2、C3和/或C6位“处于醇氧化态”的葡糖酐单元包括其中处于醇氧化态的位置不是醛、酮或羧基的葡糖酐单元。因此，处于醇氧化态的位置包括羟基和羟基衍生物，例如烷基醚和O-酰基。

对于本发明目的而言，“AN”表示酸值；“MEK″表示甲乙酮；“乙酸PM”表示丙二醇单甲醚乙酸酯；“双丙酮醇”表示4-羟基-4-甲基-2-戊酮；“MPK″表示甲基丙基酮；“EB″表示乙二醇单丁醚；“EP″表示乙二醇单丙醚；“PM″表示丙二醇单甲醚；“PB″表示丙二醇单丁醚；“乙酸EB”表示乙二醇单丁醚乙酸酯；″PP″表示丙二醇单丙醚；“乙酸2-EH”表示乙酸2-乙基-1-己醇酯；″EEP″表示3-乙氧基丙酸乙酯；″MIB K″表示甲基异丁基酮；″MAK″表示甲基戊基酮；″IBIB″表示异丁酸异丁酯；Texanol表示单异丁酸2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇酯；″RDS″表示纤维素的葡糖酐单体上的3个羟基的相对取代度；″Eqs″表示当量。

除另有说明外，优选本文中使用的“烷基”是指C₁-C₁₂直链烃基。

优选本文中使用的术语“芳基”是指例如苯基、萘基、菲基、联苯基等基团。

本文中使用的术语“羟基亚甲基”是指式-CH₂OH基团。

优选本文中使用的术语“亚烷基芳基”是指连接芳基的C₁-C₁₂亚烷基。

实施例

实施例1-5

向装有机械搅拌器、回流冷凝器、热电偶、加料漏斗和温度控制循环浴的5L 5颈圆底套管烧瓶(jacked-flask)中加入88％甲酸溶液(见表1)。将溶液冷却至5℃，然后在20分钟内加入318mL Ac₂O。向该溶液中加入125g纤维素，随后加入9.35g H₂SO₄的55mL乙酸溶液。加入H₂SO₄后，将烧瓶温度调至1 5℃。将不均匀混合物在该温度下搅拌70min，然后缓慢加入一定量Ac₂O(见表1)(3.2h加入)。在加入Ac₂O期间，内部反应温度达到37℃。加入Ac₂O结束后，将反应温度升至58℃。加入纤维素6.8h后，反应混合物变为均相溶液。得到均相溶液后，使反应温度在58℃再维持4h。反应混合物用500mL乙酸稀释，然后在剧烈搅拌下，缓慢倾入5L H₂O中。得到细白色粉末，其经过滤分离，干燥。

表1.

实施例	甲酸酯的摩尔当量(amt)	Ac₂O的摩尔当量(amt)	DS_F	DS_Ac
					1	12(440gr)	11.5(835mL)	1.15	1.85
2	9(330gr)	11.5(835mL)	0.88	2.22
					3	6(220gr)	11.5(835mL)	0.85	2.29
4	2(73gr)	11.5(835mL)	0.49	2.60
					5	12(440gr)	4.6(334mL)

图1表示实施例1-4的¹H NMR图谱。由连接甲酸酯或乙酸酯取代基的碳的C6质子所致共振标记为6F和6A。该数据说明随着增加甲酸的当量数，甲酸DS和C6甲酸酯/乙酸酯的比率也增加。当甲酸浓度恒定而Ac₂O量减少时(实施例5)，甲酸酯的DS和C6甲酸酯/乙酸酯的比率实际上保持不变。该数据说明甲酸浓度是控制甲酸酯DS和甲酸酯的C6选择性的特征之一。

实施例6-8

向装有机械搅拌器、回流冷凝器和加料漏斗的1L 3颈圆底烧瓶中加入100mL 88％甲酸(以纤维素计为15摩尔当量)。将溶液冷却至0℃，然后在10min内加入65mL Ac₂O。升温至环境温度后，将25g纤维素加入溶液中，然后加入1.88g H₂SO₄的15mL乙酸溶液。将不均匀混合物搅拌30min，然后将瓶温置于30℃水浴中。向不均匀混合物加入172mL Ac₂O(以纤维素计为9摩尔当量，20min加入)。加入Ac₂O结束后，将反应混合物搅拌10min，然后使反应温度升至50℃。加入纤维素1.7h后，反应混合物变为均相溶液。将反应温度保持在50℃，在不同时间间隔取等分试样。每份样品用0.43g Mg(OAc)₂的6.7mL乙酸溶液处理，然后将样品倾入5％重量乙酸水溶液。由此得到白色固体，经过滤分离，彻底洗涤和干燥。再重复该反应2次，其中反应温度升至58℃和升至65℃，随后加入Ac₂O。结果归纳在表2、3和4中。

表2

实施例	反应温度	反应时间	DS_F	DS_Ac	Mn	Mw	Mz
								6-A	65	1.8	0.9	2.01	37,793	302,194	1,035,582
6-B	65	5.8	0.88	2.06	13,730	39,798	98,067
								6-C	65	8.8	0.81	2.15	8,233	24,533	76,466
6-D	65	23.0	0.52	2.43	3,965	6,293	10,121

表3

实施例	反应温度	反应时间	DS_F	DS_Ac	Mn	Mw	Mz
								7-A	58	1.6	1.01	1.95	28,829	102,342	252,630
7-B	58	5.6	0.95	1.97	14,404	38,013	80,493
								7-C	58	9.6	0.84	2.06	7,872	18,261	42,562
7-D	58	23.6	0.54	2.42	3,685	5,943	10,324

表4

实施例	反应温度	反应时间	DS_F	DS_Ac	Mn	Mw	Mz
								8-A	50	2.7	1.05	1.90	29,688	115,177	285,585
8-B	50	4.7	1.02	1.93	27,740	106,452	268,996
								8-C	50	5.7	1.06	1.99	27,837	90,314	203,959
8-D	50	8.7	0.97	2.00	19,772	89,852	262,219
								8-E	50	24.8	0.82	2.02	10,912	42,000	120,719

在这些实施例中，除反应温度外，用相同条件制备乙酸甲酸纤维素。得到为纤维素完全酯化标志的均相反应混合物不久后，取第一份样品并分离。在每种情况中，得到约300,000至约100,000重均分子量和甲酸酯DS约0.9至约1.05的乙酸甲酸纤维素(条目6-A、7-A、8-A)。表2、3和4中的数据显示了当达到三酯阶段后，将反应保持在不同温度时，分子量、甲酸酯DS和乙酸酯DS的变化。在65℃下(表2)，在5.8h内，甲酸酯DS相对不变，但随着反应时间更长会下降，乙酸酯DS相应增加。由此表明在该温度下，发生酯交换的反应时间长。在65℃下，在研究设定的时间内，重均分子量由302,000减少至6,200。在58℃下，观测情况非常相似。在50℃反应温度下，直至约24h后，甲酸酯DS没有显著改变。重均分子量减少也缓慢得多，24.8h反应时间后，最终达到42,000。

实施例9

向装有机械搅拌器、回流冷凝器、热电偶、加料漏斗和温度控制循环浴的5L 5颈圆底套管烧瓶中加入500mL 88％甲酸(按纤维素计为15摩尔当量)。将溶液冷却至4℃，然后在20分钟内加入430mLPr₂O。将溶液升温至20℃，然后加入125g水活化纤维素。向该不均匀混合物中加入9.35g H₂SO₄的80.5mL丙酸溶液。加入H₂SO₄后，将烧瓶温度调至30℃，然后缓慢加入885mL Pr₂O(按纤维素计为9摩尔当量，30min加入)。在加入Pr₂O期间，内部最高反应温度达到37℃。加入纤维素55min后，反应混合物变为均相溶液。将反应温度升至50℃，在该温度下将均相溶液再保持5h，然后加入2.5gMg(OAc)₂的150mL丙酸溶液。通过70-100μ垂熔玻璃漏斗过滤后，在剧烈搅拌下，将该澄清溶液缓慢倾入5L 5％重量乙酸水溶液中。经过滤分离得到白色固体。干燥后，得到215.2g细白色粉末。

通过¹H NMR和GPC表征该物质，证明该产物是具有甲酸酯DS和丙酸酯DS分别为1.05和1.74、Mw 120,295的甲酸丙酸纤维素。碳13 NMR表明大多数甲酸酯位于C6。少量甲酸酯位于C2，C3上未发现。相应地，绝大多数丙酸酯连接在C2和C3，只有相对少量丙酸酯位于C6。

实施例10

向装有机械搅拌器、回流冷凝器、热电偶、加料漏斗和温度控制循环浴的5L 5颈圆底套管烧瓶中加入500mL 88％甲酸(按纤维素计为15摩尔当量)。将溶液冷却至4℃，然后在20分钟内加入325mLBu₂O。将溶液升温至20℃，然后加入125g水活化纤维素。向该不均匀混合物中加入9.4h H₂SO₄的75mL丁酸溶液。加入H₂SO₄后，将烧瓶温度调至30℃，缓慢加入1060mL Bu₂O(按纤维素计为8.4摩尔当量，25min加入)。在加入Bu₂O期间，内部最高反应温度达到49℃。加入纤维素60min后，反应混合物变为均相溶液。将反应温度升至58℃，在该温度下将均相溶液再保持4.3h，然后加入2.5gMg(OAc)₂的150mL丁酸溶液。通过70-100μ垂熔玻璃漏斗过滤后，在剧烈搅拌下，将该澄清溶液用1L乙酸稀释，并缓慢倾入5L H₂O中。过滤分离得到白色固体。干燥后，得到211.6g细白色粉末。

通过¹H NMR和GPC表征该物质，证明该产物是具有甲酸酯DS1.16和丁酸酯DS 1.75、Mw 49,226的甲酸丁酸纤维素。碳13 NMR表明绝大多数甲酸酯位于C6。少量甲酸酯位于C2，C3上未发现。相应地，大多数丁酸酯连接在C2和C3，只有相对少量丁酸酯位于C6。

实施例11

向装有机械搅拌器、回流冷凝器和加料漏斗的1L 3颈圆底烧瓶中加入100mL 88％甲酸(按纤维素计为15摩尔当量)，随后加入65mLAc₂O。向该溶液中加入25g水活化纤维素，随后加入1.88g H₂SO₄的15mL丁酸溶液。向该不均匀混合物中加入334mL Bu₂O(按纤维素计为13.3摩尔当量，45min加入)。Bu₂O加入结束后，将反应混合物搅拌35min，然后将反应温度升至50℃。自Bu₂O开始加入至纤维素9h后，反应混合物变为均相溶液。通过将反应溶液加入H₂O中分离纤维素酯，过滤，干燥。

质子NMR表明该产物是DS_F＝0.98，DS_Ac＝1.07和DS_BU＝0.92的乙酸丁酸甲酸纤维素。重均分子量为46,000。

实施例12

在60℃下，将乙酸甲酸纤维素(10g，DS_F＝0.93，DS_Ac＝2.0)溶于120mL乙酸。向该溶液中加入13.3mL H₂O。在不同的时间间隔取样，通过将样品倾入H₂O中分离。使白色固体通过过滤分离、洗涤和干燥，然后通过¹H NMR分析，测定甲酸酯和乙酸酯的DS。将所得数据归纳在图2中，该图表明甲酸酯DS变化为时间函数。甲酸酯初始水解迅速，但水解速率随时间减慢。在这些条件下，需要约24h完成甲酸酯水解。¹H NMR分析还表明乙酸酯DS无变化。

实施例13

按实施例12通用方法，将具有DS_Ac＝1.80和DS_F＝0.68的乙酸甲酸纤维素水解24h。该乙酸纤维素相对于Eastman ChemicalCompany生产的随机取代的乙酸纤维素商品CA320S的相关物理性质列在表5中。

表5

样品	DS_Ac	RDS₆	RDS₃	RDS₂	Mn	Mw	Mz	Tg℃	Tm℃
										实施例13	1.79	0.31	0.78	0.70	18,197	43,719	92,863	201	236
CA320S	1.79	0.58	0.57	0.64	21,097	50,450	96,561	208	244

表5中数据表明两种乙酸纤维素均具有相同的DS_Ac和相似的Mw。但是，由CAF制备CA的RDS₆接近CA320S的RDS₆的一半。在CA320S中，3个羟基的RDS非常接近1∶1∶1，它是典型的随机取代的CA。在由CAF制备的CA中，RDS₆比在2和3位观测到的数据小的多。两种乙酸纤维素的¹³C NMR羰基共振比较表明，由CAF制备的CA具有的2，3-二乙酸酯单体比随机取代的CA多。

实施例14

按照实施例6-8的通用方法制备乙酸甲酸纤维素，然后不经分离，按实施例12通用方法水解24h。该乙酸纤维素相对于EastmanChemical Company生产的非选择性取代的乙酸纤维素商品CA355的相关物理性质列在表6中。

表6

样品	DS_Ac	RDS₆	RDS₃	RDS₂	Mn	Mw	Mz
								实施例14	2.03	0.38	0.80	0.86	22,058	84,152	229,224
CA355	2.06	0.69	0.65	0.72	25,365	62,328	126,603

表6中数据表明两种乙酸纤维素几乎具有相同的DS和相似的Mw。但是，由CAF制备的CA具有的RDS₆明显小于CA355。在CA355中，3个羟基的RDS接近1∶1∶1。在由CAF制备的CA中，RDS₆比在2和3位观测到的数据小的多，对于按本发明方法制备的区域选择性取代的纤维素酯来讲，它是典型的。两种乙酸纤维素的¹³C NMR羰基共振比较表明，由CAF制备的CA具有的2，3-二乙酸酯比CA355多。

实施例15

按实施例12通用方法，将具有DS_Pr＝1.74和DS_F＝1.05的丙酸甲酸纤维素水解24h。质子NMR表明CP的DS为1.67。该CP Mw为93,420。得自第一次扫描DSC图谱的Tm是229℃，第二次扫描Tg是180℃。6、3和2位的RDS分别是0.26、0.69和0.71，表明CP含大量2，3-二丙酸酯取代的单体。

实施例16

向100mL 3颈圆底烧瓶中加入按实施例6-8通用方法制备的DS_Ac＝2.03的2g区域选择性取代的乙酸纤维素和20mL丙酸。将CA在80℃下搅拌直至得到均相溶液。冷却至50℃后，加入2.12g丙酸酐，随后加入0.05g H₂SO₄的0.5mL丙酸溶液。将反应混合物在50℃下搅拌4h，然后将溶液倾入水中。使产物通过过滤分离，用H₂O洗涤，干燥。

质子NMR表明产物具有DS_Ac＝1.93和DS_Pr＝1.08。该CAP的Mw为108,827。碳-13 NMR表明大多数丙酸酯位于6位，而绝大多数乙酸酯位于2和3位。

实施例17

向300mL 3颈圆底烧瓶中加入7g(29.8mmol)CA(按实施例6-8和12通用方法制备)和115mL乙酸。将混合物在50℃下搅拌直至得到均相溶液。向该溶液中加入20mL H₂O，随后分别加入317.8mg(1.49mmol，0.05当量)NHAcTEMPO和153.3mg(1.49mmol，0.05当量)NaBr。向该溶液中抽入31.3mL(148.9mmol，2.5当量，7.2min/mL)32％过乙酸。加入约4mL过乙酸后，发现溶液的粘度增加。加入约7 mL过乙酸后，粘度又回到反应开始时的状态。从加入过乙酸开始，在反应进行到4、5.6、7.3和8.6h时取等份试样。将每份样品倾入冷EtOH，所得固体经过滤分离，用冷EtOH彻底洗涤，干燥。表7归纳每份样品的特征。

表7用0.05当量NHAcTEMPO和NaBr氧化乙酸纤维素

实施例	时间(h)	收率(％)	AN	DS_Ac	Mn	Mw	Mz	Mw/Mn
									原料	0			1.68	24,584	55,410	98,037	2.25
17-A	4	92	97.5	2.00	99,927	426,173	1,000,023	4.26
									17-B	5.6	89	88.9	1.94	92,989	372,740	868,995	4.01
17-C	7.3	86	108.0	2.02	80,785	343,556	828,377	4.25
									17-D	8.6	85	94.6	1.97	14,382	43,061	114,434	2.99

实施例17-A是在开始加入过乙酸4 h后(过乙酸加入结束后15min)所取第一份等分试样。可以看到，实施例17-A的酸值为97.5，表观DS增至2.0，观测到的Mw此时为426,173。随着反应进行，酸值和DS保持相对恒定，而实施例17-D的Mw减少至43,061。相对恒定DS表明，在这些反应条件下，很少或无乙酰基取代基发生水解。

该实施例证实，在这些反应条件下，可迅速发生纤维素酯氧化而酰基取代基无明显水解。据认为，表观Mw增加是由于醛存在所致的交联。据认为，随后Mw减少是由于进一步氧化醛而非明显的链裂解。

实施例18-19

按实施例17通用方法氧化乙酸纤维素(按实施例6-8和12通用方法制备)。进行的两个实验仅在反应温度和加入过乙酸的速度上不同。反应条件和产物的特征归纳在表8和9。

表8在40℃、40℃，0.1当量NHAcTEMPO、0.1当量NaBr、2.5当量PAA，5.1h加入，氧化乙酸纤维素。

实施例	时间(h)	AN	DS_Ac	Mn	Mw	Mz	Mw/Mn
								原料	0		1.68	24,584	55,410	98,037	2.25
18-A	7.42	114.1	2.05	72,004	400,032	1,126,551	5.56
								18-B	9.33	119.0	2.12	63,013	338,693	937,631	5.38
18-C	11.83	119.3	2.16	51,156	252,173	751,184	4.93
								18-D	13.92	114.4	2.21	38,036	209,500	644,529	5.51

表9在60℃，0.1当量NHAcTEMPO、0.1当量NaBr、2.5当量PAA，2.9h加入，氧化乙酸纤维素。

实施例	时间(h)	AN	DS_Ac	Mn	Mw	Mz	Mw/Mn
								原料	0		1.74	23,758	57,266	106,406	2.41
19-A	2.92	121.6	2.10	10,478	45,911	149,928	4.38
								19-B	4.5	120.4	2.22	5,706	21,162	61,365	3.71
19-C	7	125.7	2.22	4,629	14,437	39,340	3.12
								19-D	9.33	120.8	2.24	4,804	15,328	43,992	3.19

表8和9的结果对比表明两组反应条件导致乙酸纤维素明显氧化。在40℃下，氧化乙酸纤维素所得酸值仅略微小于在60℃下得到酸值。在40℃下，乙酸纤维素的氧化得到分子量高的多的氧化乙酸纤维素。在所有情况中，表观DS保持在2.0以上，表明几乎没有乙酸纤维素发生水解。

实施例18-A(在40℃下7.4h)和实施例19-A(在60℃下2.9h)的¹H NMR图谱。实施例18-A在约9.5ppm处存在的共振对应于醛共振。在19-A的¹H NMR图谱中不存在该共振。在醇存在下醛用作通过缩醛形成的交联点，可导致表8中实施例观测到的高分子量。在19-A¹H NMR图谱中不存在醛共振，表明在醛可交联前，醛氧化成羧基。

表8和9中的数据证实在温度范围40-60℃，同时保持反应时间小于24小时可获得大于110的酸值。表8和9中的该数据还证实可制备表观分子量在400,000-15,000的氧化乙酸纤维素。表8和9中的数据也证实可通过选择反应条件，控制聚合物中存在的醛量。

实施例20-23

在50℃下，按实施例17通用方法氧化乙酸纤维素(按实施例6-8和12通用方法制备)。

表10

实施例	氧化剂	PAA当量	PAA加入速率(min/mL)	反应时间(h)
					20	TEMPO(0.1当量)	2.1	25	6
21	TEMPO(0.1当量)	6.3	8	7
					22	TEMPO(0.1当量)	2.1	8	5.5
23	NHAcTEMPO(0.1当量)	2.1	25	5.5

图3表示实施例20-23的C6碳¹³C NMR共振。说明对应于C6取代(约63.5ppm)和未取代(约59ppm)的碳共振。由图3可以看出，用NHAcTEMPO氧化(实施例23)，通过氧化C6未取代的碳，导致C6未取代的碳峰几乎完全消失。涉及TEMPO(实施例20-22)的反应仅导致少量乙酸纤维素的氧化。

实施例24-39

按实施例17通用方法，用不同的初级氧化剂氧化EastmanChemical Company的乙酸纤维素(DS＝1.79)商品CA320S。对于各条目，反应温度是50℃，用1.0当量过乙酸作终氧化剂。这些实验的结果归纳在表11中。

表11乙酸纤维素用不同初级氧化剂的氧化

实施例	初级氧化剂	NHAcTEMPO当量	氧化剂当量	时间(h)	AN	DS_Ac	Mn	Mw	Mz
										24	NaBr	0.075	0.005	7.0	86.0	1.92	82,399	462,685	1,273,700
25	NaCl	0.075	0.05	6.1	32.6		44,757	373,245	1,222,505
										26	NaOCl	0.05	0.05	5.7	77.6		7,962	104,848	425,340
27	Mn(NO₃)₂	0.05	0.05	6.3	21.9	1.79	23,676	55,694	105,607
										28	Mn(OAc)₃	0.05	0.05	6	39.8	1.85	21,716	81,622	180,797
29	KMnO₄	0.05	0.05	5.8	69.6	2.11	10,738	55,814	160,774
										30	KMnO₄	0	0.05	5.3	15.8	1.99	6,593	100,424	961,709
31	Mn₂O₃	0.05	0.05	7.5	38.9	1.79	6,288	28,130	85,789
										32	MnO₂	0.05	0.05	7.4	22.4	1.74	17,197	52,593	99,585
33	MgCl₂	0.05	0.05	7.4	53.8	1.88	104,438	377,680	819,682
										34	Mg(NO₃)₂	0.05	0.05	6.0	29.4	1.87	27,120	61,559	115,958
35	FeCl₃	0.075	0.005	6.3	42.9	1.83	56,273	611,843	2,444,184
										36	Cu(NO₃)₂	0.05	0.05	5.3	9.9	1.81	16,300	49,156	106,042
37	H₂SO₄	0.05	0.05	5.75	3.6		12,895	59,169	205,294
										38	Na₂S₂O₅	0.075	0.005	7.0	3.6	1.74	21,905	55,989	110,453
39	过硫酸氢钾制剂	0.05	0.05	5.2	7.9	1.72	26,699	72,775	181,597

用NaBr作初级氧化剂氧化该CA得到酸值86的阴离子型CA(实施例24)。用其它金属卤化物例如NaCl或NaOCl(实施例25和26)替代NaBr也可导致显著氧化该CA。基于硫的盐或酸得到低酸值的氧化CA(实施例37-39)。实施例37尤其出乎意料之外，因为现有技术教授在基于TEMPO的多糖氧化中，强酸例如H₂SO₄是关键组分。实施例27-32证实Mn盐在氧化多糖例如纤维素酯中用作初级氧化剂。即无卤氧化是可能的。尤其有意义的是涉及Mn(OAc)₃的实施例28，其得到酸值为39.8。在该情况中，盐不含卤素。在无良好初级氧化剂存在下，乙酸酯的氧化会导致过乙酸仅提供低水平氧化。因此，观测到的酸值增加归因于Mn。涉及Mn作初级氧化剂，实施例29和30尤其有意义。KMnO₄是已知的多糖氧化剂，但还已知需要高水平的KMnO₄，这导致非选择性氧化，分子量显著减少。实施例29证实当按本发明方法使用NHAcTEMPO时，可催化性使用KMnO₄以得到高水平氧化和良好分子量的纤维素酯。比较起来，在不存在NHAcTEMPO时(实施例32)，得到低的多的酸值和分子量。实施例33-36证实其它金属盐例如Mg、Cu和Fe盐在纤维素酯氧化中也可用作初级氧化剂。

该实施例证实通过本发明方法，非NaBr初级氧化剂可用于纤维素酯的氧化。尤其要注意的是基于Mn、Mg、Fe和Cu的金属盐用于无卤氧化的用途。该实施例还表明氧化多糖酯无需存在现有技术建议的强酸例如H₂SO₄。在该情况中，存在强酸导致基本上无纤维素酯的氧化。

实施例40-46

按实施例17通用方法，用不同量的NaBr氧化乙酸纤维素(按实施例6-8和12通用方法制备)。在每个实验中，NHAcTEMPO的当量数是0.05当量，反应温度是50℃。这些实验的结果归纳在表12中。

表12

条目	温度(℃)	PAA当量	NaBr当量	时间(h)	AN	DS_Ac	Mn	Mw	Mz
										40^a	70	1.75	0	7.4	1.7	1.73	12264	29393	72520
41^b	60	1.75	0	6.0	5.8	1.76	20518	53836	128975
										42^b	50	1.75	0	5.8	15.5	1.74	19956	50610	113075
43^a	50	1.0	0.005	7.3	52.0	1.88	33154	240966	901965
										44^a	50	1.0	0.010	7.3	68.5	1.91	24985	303643	1076774
45^a	50	1.0	0.025	6.4	84.3	1.94	46358	313329	1029011
										46^b	50	1.75	0.050	6.0	99.8	2.05	52736	712062	1956569

对于起始CA:DS＝1.72，Mw＝34124

对于起始CA:DS＝1.74，Mw＝57266

表12中的数据说明多点。首先，在约50℃反应温度下(参见实施例40-42)，不需要初级氧化剂实现氧化。但是相对于一点也不用，加入甚至少量NaBr增加氧化水平(参见实施例43和44)。当NaBr量增加时，发现酸值和分子量也增加。氧化纤维素酯的酸值和分子量可通过改变NaBr量，同时保持恒定温度和NHAcTEMPO浓度来控制。

实施例47-49

按实施例17通用方法，用不同量的NHAcTEMPO氧化乙酸纤维素(按实施例6-8和12通用方法制备)。在每个实验中，NaBr的当量数是0.025当量，反应温度是50℃。这些实验的结果归纳在表13中。

表13

实施例	NHAcTEMPO当量	时间(h)	AN	DS_Ac	Mn	Mw	Mz
								47^a	0.025	5.8	39.6	1.84	28,439	113,195	491,427
48^a	0.050	6.4	84.3	1.94	46,358	313,329	1,029,011
								49^b	0.075	5.8	144.9	2.25	14,034	498,008	1,652,295

对于起始CA:DS＝1.72，Mw＝34124

对于起始CA:DS＝1.68，Mw＝55410

表13中实施例47-49的数据表明当NHAcTEMPO当量数增加，同时保持恒定量的NaBr和恒定温度时，产物的酸值和分子量增加。

实施例50-55

按实施例17通用方法，在50℃下，用1.0当量PAA、0.005当量NaBr和0.075当量NHAcTEMPO氧化Eastman Chemical Co.出售的CAP504乙酸丙酸纤维素和CAB553乙酸丁酸纤维素。在CAP 504的情况中，用丙酸代替乙酸。在CAB 553的情况中，用丁酸代替乙酸。通过在5％乙酸水溶液中沉淀，分离氧化纤维素酯。这些实验的结果归纳在表14中。

表14

实施例	底物	时间(h)	AN	DS	Mn	Mw	Mz
									CAP	0		2.19	9,572	22,155	40,845
50	CAP	2.75	46.8	2.46	30,196	183,329	618,702
								51	CAP	5.08	57.1	2.43	20,139	109,475	350,227
52	CAP	22.67	61.3	2.42	21,761	102,716	298,772
									CAB	0		2.24	10,786	31,114	63,308
53	CAB	3.08	33.9	2.25	25,717	461,098	1,663,635
								54	CAB	4.17	43.9	2.28	34,126	312,655	1,036,959
55	CAB	22.42	40.7	2.24	24,126	162,815	496,651

表14中实施例的数据证实可按本发明方法氧化纤维素酯，例如CAP和CAB。

实施例56

在50℃下，将水活化纤维素(10g)悬浮于含NHAcTEMPO(0.99g)和NaBr(0.032g)的400g乙酸/H₂O(85/15，重量/重量)混合物中。搅拌下，通过向混合物中3小时内缓慢加入25.9mL 32％过乙酸溶液开始氧化。反应4.5小时后，将氧化纤维素过滤分离，洗涤，在50℃下真空干燥箱中干燥。

用硫酸作催化剂，用乙酸酐将氧化纤维素乙酰化。具体地讲，用水活化氧化纤维素(10g)，用乙酸脱水，然后在13-15℃下，将其悬浮于乙酸(100g)和乙酸酐(28g)的混合物中。剧列混合下，通过向以上冷纤维素、乙酸和乙酸酐混合物中加入硫酸(0.75g)和乙酸(20g)的混合物，开始酯化。将该反应混合物在20-23℃下保持约20-30min，随后在50℃下将其加热直至得到粘稠溶液。通过加入水/乙酸混合物破坏未反应的乙酸酐。通过用乙酸钠中和硫酸催化剂后在水中沉淀，回收乙酰化的氧化纤维素。干燥后，发现氧化CA酸值为10。未发现因增溶(见下)所致产物损失，提示羧酸酯均匀分布。

实施例57(比较)

先在0-10℃下，用10％NaOH水溶液活化纤维素(Placetate F)10-20min。然后通过过滤除去纤维素中的NaOH溶液，并用蒸馏水洗涤。然后用0.5M NaOH将该活化纤维素的pH调至10.8-10.9。在3颈圆底烧瓶中，搅拌下，通过缓慢向活化纤维素(10g)、TEMPO(0.1g)、NaBr(3.2g)和蒸馏水(400g)的混合物中加入11.5％NaOCl溶液(85ml)开始氧化。反应温度为25℃，用0.5M NaOH将反应混合物的pH保持在10.8-10.9。在加入NaOCl溶液结束(120min)时，纤维素为溶液。通过在乙醇中沉淀回收氧化纤维素，用乙醇洗涤，在真空干燥箱中、50℃下干燥。干燥后，测得氧化纤维素酸值为133。

重复以上反应，不同之处在于只用25.5mL NaOCl。在接触时间结束后，通过过滤将不溶性纤维从反应混合物中除去。如上分离可溶性纤维素组分。发现37％重量产物是可溶性部分，而通过过滤除去的63％重量产物是不溶性纤维部分。发现不溶性纤维素组分的酸值为5.6。

总地来说，该数据表明在这些条件下纤维素的氧化是通过纤维表面的纤维素氧化和溶解进行的。即反应是多相的，羧酸酯的分布不是随机的。

实施例58

按实施例17和50所述方法氧化Eastman Chemical Company出售的纤维素酯(CA320S、CA398-30、CAP504-0.2、CAB553-0.4)。在多种溶剂中，通过将0.2g氧化纤维素酯在1.8g溶剂中混合约16h，评价这些氧化纤维素酯的溶解性。检查样品，按以下标准评级：1＝不溶；3＝部分溶解；5＝凝胶；7＝可溶，混浊溶液；9＝可溶，澄清溶液。结果归纳在表15中。在圆括号中提供每个非氧化纤维素酯商品样品在相同溶剂中的溶解性。

表15氧化纤维素酯在不同溶剂中的溶解性

溶剂	氧化CADS＝1.94AN＝88.7	氧化CADS＝2.67AN＝51.8	氧化CAPDS＝2.41AN＝61.3	氧化CABDS＝2.16AN＝40.7
					甲酸	9(9)	9(9)	9(9)	9(9)
乙酸	9(9)	9(9)	9(9)	9(9)
					丙酮	3(1)	9(9)	9(9)	9(9)
MEK	5(1)	9(9)	9(9)	9(9)
					乙酸乙酯	5(1)	7(5)	9(9)	9(9)
乙酸PM	5(1)	5(1)	9(9)	9(9)
					双丙酮醇	3(1)	3(9)	9(9)	9(9)
MPK	3(1)	3(1)	9(3)	9(9)
					EB	5(1)	3(1)	9(9)	9(9)
EP	5(1)	3(1)	9(9)	9(9)
					PM	3(1)	3(1)	9(9)	9(9)
PB	5(1)	3(1)	9(9)	9(9)
					甲醇	3(1)	1(1)	9(9)	9(9)
乙酸甲酯	3(3)	9(1)	9(9)	9(9)
					丙酸	5(1)	1(3)	9(9)	9(9)
乙酸异丙酯	3(1)	1(1)	3(3)	5(9)
					乙酸EB	3(1)	1(1)	7(3)	5(9)
PP	3(1)	1(1)	1(1)	5(9)
					乙酸正丙酯	5(1)	1(1)	3(3)	5(9)
乙酸异丁酯	3(1)	1(1)	3(1)	5(1)
					Texanol	3(1)	1(1)	3(1)	5(9)
乙酸2-EH	1(1)	1(1)	1(1)	1(1)
					二氯甲烷	1(1)	1(9)	1(7)	7(9)
EEP	1(1)	1(1)	7(3)	9(9)
					MIBK	1(1)	1(1)	7(3)	7(9)
MAK	1(1)	1(1)	3(1)	3(9)
					乙酸正丁酯	1(1)	1(1)	3(3)	3(9)
IBIB	1(1)	1(1)	1(1)	1(1)

这表明氧化纤维素酯可溶于通常用于许多涂料用途的多种溶剂。如数据表明的那样，溶解性取决于取代基的种类、DS和酸值。

实施例59

按实施例17通用方法氧化按实施例6-8和12通用方法制备的区域专一性取代的乙酸纤维素(DS＝1.72)的两个样品。为比较，还通过实施例17方法氧化实际上具有相同DS(1.79)的随机取代的乙酸纤维素的两个样品。在每个实验中，NHAcTEMPO的当量数是0.075当量，NaBr的当量数是0.005，PAA的当量数是1.0，反应温度是50℃，反应时间为约8h。两种氧化的区域选择性取代的乙酸纤维素的酸值是109和104。两种随机取代的乙酸纤维素的酸值是79和86。

该实施例证实相同取代度、区域选择性取代的纤维素酯可提供其酸值大于由等同随机取代的乙酸纤维素所得酸值的氧化乙酸纤维素。

实施例60

将乙酸纤维素(42.8mmol，DS＝1.79溶于100mL冰乙酸和20mL水。升温至50℃后，分别加入0.02当量Mn(NO₃)₂、0.02当量Cu(NO₃)₂和0.104当量TEMPO。在50℃下，常压下搅拌反应物。加入TEMPO约4h后，溶液的粘度急剧增加。为降低反应溶液的粘度，加入32mL75％乙酸水溶液。

23 h反应时间后，将反应混合物倾入Omni混合器中，加入H₂O和冰的混合物。混合后，产生氧化CA沉淀。将产物用水洗涤两次，然后用乙醇洗涤。在60℃下真空干燥65h，得到白色固体(84％收率)。干燥后，由于通过在新形成的醛和未反应的羟基之间形成缩醛所致交联存在于纤维素酯中，产物相当难溶于大多数溶剂。然而，产物的¹H NMR(DMSO-d₆表明有需要醛基的共振(9-10ppm)。该共振集中在6ppm附近，认为是因为未反应的羟基与醛官能团反应形成缩醛所致。

将以上制备的部分(8.6mmol)氧化乙酸纤维素溶于20mL冰乙酸和13当量苄胺。向该溶液中加入0.4g 10％Pd/C，然后将溶液加热至40℃。然后向溶液施加正性氢气氛。

21h后，将反应混合物过滤，除去Pd/C。然后将溶液倾入水中，在0℃下保持过夜。使产物通过过滤分离，洗涤，在60℃下真空干燥16h(收率＝44％)。

用产物的¹H NMR图谱计算，乙酸酯的表观DS为2.14和胺的表观DS为0.60。定量碳13 NMR也证实成功引入苄胺。这通过存在芳碳(见122-140ppm)共振和与NH连接的CH₂的共振(见44-50ppm)证实。

实施例61

按实施例60所述方法，将乙酸纤维素(240g，1.03mol，DS＝1.79)氧化。在反应结束时，通过在冷MeOH中沉淀分离氧化乙酸纤维素。通过过滤分离产物，用MeOH洗涤，在MeOH中湿保存。为测定存在的固体和得到分析样品，取出部分，在60℃下真空干燥。发现产物含68.5％重量MeOH。

将甲醇湿润的氧化乙酸纤维素(6.35g，8.6mmol)溶于苄胺(25当量)和冰乙酸(82mL)。通过向溶液中鼓泡通入N₂除去MeOH。除去所有MeOH后，将0.4g 10％Pd/C加入溶液，将溶液置于正H₂气氛中。将反应物在25℃下搅拌16h，然后排出氢气。通过离心除去Pd/C，倾出液体。将约70％乙酸真空除去，然后加入冷水沉淀乙酸纤维素苄胺(cellulose acetate benzyl amine)。使产物通过过滤分离，洗涤，在60℃下真空干燥。通过质子NMR分析该物质，表明乙酸酯的表观DS为1.73和胺的表观DS为0.26。GPC表明产物的重均分子量为22,700。

实施例62制备具有羟基含量1.42的乙酸丁酸纤维素酯和氧化为氧化CAB

水解纤维素酯，生成具有高羟基含量的随机取代的纤维素酯：

在缓慢搅拌下，向装有机械搅拌器、回流冷凝器、温度控制循环浴和加料漏斗的12L 5颈圆底套管烧瓶中加入2410.5g冰乙酸、2140.0g丁酸、1190.0g去离子水和1260.1g乙酸丁酸纤维素(CAB381-20，Eastman Chemical Company)。加入CAB381-20后，将温度升至70-71℃，搅拌混合物直至得到均相溶液。向该混合物中加入19g硫酸的100g冰乙酸溶液。加入硫酸混合物后，在整个反应期间，将反应混合物保持在70℃。12h反应时间后，加入240g去离子水。24h反应时间后，再缓慢加入400g去离子水。36h反应时间后，最后加入由1560.0g乙酸、72.0g丁酸和324.0g去离子水和152.8g乙酸镁四水合物组成的加料。为表征目的，通过将反应溶液加入去离子水中，分离小部分生成的CAB，过滤并用水洗涤固体，干燥。从烧瓶中取出剩余的CAB反应混合物，在10℃下保存直至在氧化反应中使用。质子NMR表明分离的产物具有DS_Bu＝1.13，DS_Ac＝0.44和DS_OH＝1.42DS_OH。重均分子量(GPC)为104,681。

氧化具有高羟基含量的随机取代的纤维素酯：

用以上通过实施例17通用方法制备的CAB做6个氧化实验。在3个不同浓度下，在固定NHAcTEMPO(0.075当量)浓度下，使用两种不同类型的初级氧化剂。这些实验的结果见表16。

表16用不同初级氧化剂和氧化剂等同物氧化随机取代的纤维素酯。

样品	反应时间(min)	NaBr(当量)	Mn(OAc)₃(当量)	酸值	重均MW
						1	1200	0.075	0	98	6103
2	1200	0.01	0	92	5258
						3	1200	0.05	0	90	7095
4	1212	0	0.01	23	35360
						5	1200	0	0.05	11	36437

6

1176

0

0.1

72

9539

该实施例证明纤维素酯例如CAB可在酸性含水溶媒中水解，生成具有高羟基含量的随机取代的纤维素酯。用不同初级氧化剂氧化该CAB，产生具有一定范围酸值(11-98)和重均MW(约5000-36000)的氧化CAB。因此，通过选择适当的反应条件，可产生宽范围的氧化CAB。

实施例63制备具有羟基含量1.81的乙酸丁酸纤维素酯和氧化为氧化CAB

用实施例62方法制备具有高羟基含量的CAB381。该实施例的不同之处在于反应温度保持在71℃，和在36h内加入990g乙酸、48g丁酸、560g去离子水和51g乙酸镁四水合物的液体组合物。为表征目的，通过将反应溶液加入去离子水，分离小部分所得CAB，过滤并用水洗涤固体，干燥。剩余的CAB反应混合物从烧瓶中取出，在10℃下储存以备氧化反应用。质子NMR表明分离产物具有DS_Bu＝0.96，DS_Ac＝0.22和DS_OH＝1.81DS_OH。重均分子量(GPC)为66,097。

氧化具有高羟基含量的随机取代的纤维素酯：

通过实施例17通用方法，用0.075当量NHAcTEMPO和0.75当量溴化钠氧化以上生成的CAB。所得产物具有酸值104(mg KOH/g)和重均分子量4847。

该实施例证明CAB可在酸性含水介质中水解，生成具有高羟基含量的随机取代的CAB。用0.75当量NaBr氧化该CAB，生成具有高酸值和低重均分子量的氧化CAB。

实施例64氧化纤维素酯的溶解性

评价几种氧化纤维素酯的溶解性，以确定其在涂料应用中常用的溶剂中的溶解性。按10％重量固体制备样品，指定可溶(S)；可溶但带有一些凝胶(SG)；部分溶解(PS)或不溶(I)。由该实施例(表17)，可以看到酯取代基组成和聚合物酸值均影响溶解性。

表17纤维素酯共聚体在涂料溶剂中的溶解性

溶剂	氧化乙酸纤维素(AN＝89)	氧化乙酸丙酸纤维素(AN＝69)	氧化乙酸丁酸纤维素(AN＝12)	氧化乙酸丁酸纤维素(AN＝104)
					乙二醇单丁基醚	I	S	I	S
丙酮	I	S	I	S
					甲乙酮	S	S	I	I
甲醇	I	S	S	S
					乙酸丁酯	I	SG	I	S
乙二醇单丁基醚乙酸酯	I	SG	I	I
					丙二醇单甲基醚乙酸酯	SG	S	I	S

实施例65制备氧化纤维素类的水性溶液

用溶剂、水和胺的组合可将典型的水性纤维素酯例如乙酸丁酸羧甲基纤维素(Eastman Chemical，CMCAB)溶于水。固体含量恒定时，随着纤维素酯水溶液中的溶剂比例增加，溶液的粘度下降。测得按10％固体制备的氧化乙酸丁酸纤维素(用二甲基乙醇胺(Aldrich)100％中和酸官能团，酸值＝104)的水溶液无需其它溶剂可直接溶于水，且粘度小。在该实施例中，将5.4g去离子水与0.6g氧化乙酸丁酸纤维素和0.099g二甲基乙醇胺混合，滚动过夜，得到低粘度的澄清、极浅黄色溶液。

实施例66包括氧化乙酸纤维素的片剂的药物溶出度

按75％最大速度，将氧化乙酸纤维素(3.7g，酸值＝88)和1.5gNF阿司匹林在SPEX液氮冷冻研磨机中研磨6分钟。将分散在碳黑中的硬脂酸镁粉末(0.04g)(0.13g碳黑比1.0g硬脂酸镁)加入到该粉末中，混合直至达到均匀浅灰色。用压片机，按5000psi分别压制片剂(0.34-0.37g)。同样，将6.0g二乙酸纤维素(CA-398-30)粉末与1.5gNF级阿司匹林一起研磨，加入0.04g硬脂酸Mg/碳黑。也用5000psi压制片剂(0.32-0.37g)。

用带聚四氟乙烯桨的USP#2校准仪器完成溶出度测试。在41℃下，使缓冲液通过0.45μm尼龙滤器脱气，再在真空下保持5分钟。将溶液加入溶出容器后，将溶液在37.3℃下保持30分钟，达到恒定温度。将片剂加入900ml USP pH1.2缓冲液或900ml USP pH6.8缓冲液中。用Varian 3-叉胶囊状砝码将片剂压下。在每次实验开始时，让片剂沉入1000ml容器底部，使搅拌器以50rpm旋转，用聚丙烯注射器按时间函数取样品。使样品通过0.45μm滤器过滤，立即用Varian UV-Vis分光光度计和石英吸收池分析溶液中阿司匹林的量。测量pH1.2和6.8水杨酸量的波长分别是278nm和235nm。每组实验有适当的对照标准用于定量分析。

在实验的第一个小时期间，氧化乙酸纤维素(CAOX)片剂在pH1.2形成裂缝，但在pH6.8保持其原有形状。3小时后，CAOX片剂在pH6.8缓冲液中几乎完全消失，剩下澄清溶液。在pH1.2时，CAOX片剂的形状与它们在缓冲液10分钟后的形状相同。与两者相反，CA-398-30片剂在pH1.2或pH6.8，在整个实验期间未改变形状。

图5归纳这些实验的结果。在pH1.2下，200min后，最大仅23％量的阿司匹林从完整CAOX片中释放。相反，在pH6.8下，最大可有84％的阿司匹林释放到介质中。在CA398片剂的情况中，在pH 1.3和6.8下，在200min时，分别释放27％和45％可用阿司匹林。由此说明CAOX在pH1.2具有低溶解性，疏水性足以阻止高度水溶性阿司匹林通过扩散显著释放。在pH6.8下，CAOX溶出，从基质释放药物。相反，用乙酸纤维素制备的片剂在pH6.8下保持完整，仅45％药物通过扩散控制过程释放。

该实施例说明，可用本发明氧化纤维素酯通过压缩模制形成片剂。因为片剂结构对pH敏感，少量药物在pH1.2(正常胃pH)释放，而在高pH(小肠正常pH梯度是4.5-7.2)中，大量药物释放。这种制剂尤其用于提供在与胃苛刻环境相反的肠中起作用的药物控制释放。即本发明氧化纤维素酯起释放速率调节剂作用。

实施例67氧化乙酸纤维素和水溶性差的药物混合物

通过将400mg CA加入到15g pH4.8 0.1N柠檬酸盐缓冲液制备氧化乙酸纤维素溶液(酸值＝88)。充分混合不均匀混合物，然后用0.1N NaOH小心调节pH直至CA溶解，得到澄清溶液。发现CA水溶液的pH约3.8。通过该方法制备4个独立的CA水溶液。通过将各药物溶于5mL无水乙醇，并行制备含40-41mg利托那韦、阿那曲唑、他莫昔芬或来曲唑的独立溶液。每种这些药物水溶性均差。然后将各药物的乙醇溶液缓慢加入到前述制备的CA水溶液中。加入各药物溶液后，测量每种溶液的pH，发现为4.0-4.3。氧化CA：然后将药物溶液冷冻干燥，得到每种混合物的白色粉末。

每种氧化CA溶液：用Millipore水制备药物混合物(23.0-26.5g/L)。所有样品均通过0.45μm注射器滤器过滤，然后进行测量。过滤后每种溶液的pH范围为3.9-4.1。每种氧化CA溶液：也用50/50乙醇/Millipore水制备药物混合物。所有氧化CA：将药物混合物溶于乙醇/水混合物中，得到澄清溶液，因此可观测每个样品来测定最大药物量。立即用UV-Vis分光光度计分析所有样品溶液中的药物量。结果归纳在表18，该表列出当氧化CA：药物混合物再溶于水时，溶解药物占可能最大量的百分比。还列出溶解药物量(Sw)与药物固有溶解度(So)的比率。

表18用纤维素酯共聚体使水溶性差的药物增溶

药物	药物增溶％	Sw(g/L/25g药物：CAOX)	So(g/L)	Sw/So	药物pKa(理论值)
						利托那韦	28	0.5360	0.0218	24.6	3.48，11.5
阿那曲唑	90	1.2481	0.6500	1.9	4.78
						他莫昔芬	89	1.1215	0.0006	1869	8.69
来曲唑	7	0.1461	0.1200	1.2	3.63

表18中归纳的结果说明多个有用点。在该组条件下，当溶于水时，药物制剂中的利托那韦增溶28％，它代表当在无氧化乙酸纤维素存在下测量时，利托那韦溶解度增加24.6倍。在阿那曲唑的情况中，当Sw/So为1.9时，药物增溶百分比是90％。用他莫昔芬时，药物增溶百分比是89％，Sw/So是1869。对于他莫昔芬，该数据说明氧化CA有效增加药物溶解性和提供非常显著增加的他莫昔芬溶解度。在来曲唑的情况中，效率(7％药物增溶)和Sw/So(1.2)相对小。

表18还列出这些碱性药物每个的pKa。应该注意，用利托那韦和来曲唑时，制剂和药物水溶液的pH大于药物pKa。即这些碱性药物未显著离子化。对于这两种药物，药物增溶百分比相对低。在阿那曲唑的情况中，制剂和药物水溶液的pH非常接近阿那曲唑的pKa。在该情况中，药物增溶百分比高，而Sw/So相对小。用他莫昔芬时，制剂和药物水溶液的pH比他莫昔芬的pKa小约4.6单位。如他莫昔芬所示，药物增溶百分比和Sw/So大。根据熟知的Henderson-Hasselbalch方程，可得到以下该实施例碱性药物的关系：S_总＝S_固有(1+10^(pKa-pH))。因此，严格根据离子化和非离子化形式的药物浓度，当制剂pH和药物pKa或约相等时，总溶解度等于2倍固有溶解度。即在阿那曲唑中观察到的情况(Sw/So＝1.9)。对于药物pKa和制剂pH之间的每个单位差，总药物溶解度按数量级改变。在他莫昔芬的情况中，药物增溶百分比和大Sw/So值反映这一点。在利托那韦的情况中，pKa小于介质pH，离子化物质对总溶解度贡献小，但Sw/So相对大。该观测提示具体药物：氧化乙酸纤维素相互作用例如氢键键合也对总溶解度有贡献。在来曲唑的情况中，pKa也小于介质pH，低Sw/So值表明药物与氧化乙酸纤维素之间的相互作用小。

该实施例证明当适当配制时，可用本发明纤维素酯共聚体在水性介质中改变药物溶解度。不希望受理论的束缚，认为纤维素酯共聚体通过改变离子化物质的浓度和通过药物和氧化纤维素酯共聚体之间的特异性相互作用改变药物的溶解度。

实施例68用氧化乙酸纤维素涂覆胶囊中的药物溶出度

用约0.17-0.19g USP级纯阿司匹林填充具有密封圈(lock-ring)设计的Topac Inc.明胶胶囊(#3，0.30ml)。然后用乙醚醋酸纤维素溶液(2gCA398-10NF，0.22g DEP，20g丙酮，0.10g碳着色剂)或氧化乙酸纤维素溶液(2g氧化乙酸纤维素(AN＝88)，0.22g DEP，18g丙酮，2g去离子水，0.10g碳着色剂)将胶囊浸涂3次或不涂覆。碳粉用作着色剂，以确定胶囊涂覆是否均匀。让涂覆胶囊过夜晾干。

用带有聚四氟乙烯桨的USP#2校准仪器，完成溶出度测试。在41℃下，使缓冲液通过0.45μm尼龙滤器脱气，在真空下再保持5分钟。将溶液加入溶出容器后，将溶液在37.3℃下保持30分钟，达到恒定温度。将胶囊加入900ml USP pH1.2缓冲液或900ml USP pH6.8缓冲液中。用Varian 3-叉胶囊状砝码将片剂压下。在每次实验开始时，使片剂沉入1000ml容器底部，使搅拌器以50rpm旋转，用聚丙烯注射器按时间的函数取出样品。实验继续进行21小时。使样品通过0.45μm滤器过滤，立即用Varian UV-Vis分光光度计和石英吸收池分析溶液中阿司匹林的量。在pH1.2和6.8中，测量阿司匹林酸量的波长分别是280nm和298nm。每组实验有适当的对照标准用于定量分析。

用CA398-10涂覆的胶囊在整个实验期间未出现物理变化。如图6所示，在整个实验期间，在pH1.2和pH6.8中阿司匹林溶出均小于2％。在pH1.2和6.8中300min后，小于0.1％可用的阿司匹林释放到介质中。

根据实验的pH，用氧化乙酸纤维素涂覆的胶囊得到不同的结果。在pH1.2中，氧化乙酸纤维素涂覆的胶囊未出现物理变化。在pH1.2中，300min后，最大量小于10％的阿司匹林从完整的涂覆胶囊中释放。在pH 6.8中，氧化乙酸纤维素涂覆的胶囊表现与在pH 6.8中未涂覆的胶囊相同(图6)。目测观察15分钟，氧化乙酸纤维素涂层完全消失，明胶胶囊明显溶解。在pH6.8中，300min后，最多65％可用阿司匹林释放到介质中，正好是未涂覆胶囊的量。

该实施例证明了用氧化纤维素共聚体作肠溶衣阻止药物在pH1.2(胃的pH)溶出，同时允许药物在小肠正常pH(4.5-7.2)快速释放。因为用纤维素酯共聚体涂覆的胶囊对pH敏感，所以在正常胃pH释放少量药物，而在肠pH，释放大量药物。即本发明纤维素酯共聚体具有肠溶衣的功能。

实施例69

通过将400mg CA加入到15g pH4.8 0.1N柠檬酸盐缓冲液中制备氧化乙酸纤维素(酸值＝88)溶液。充分混合不均匀混合物，然后用0.1N NaOH小心调节pH直至CA溶解，得到澄清溶液。发现CA水溶液的pH约3.8。通过该方法制备4个独立的CA水溶液。通过将各药物溶于5mL无水乙醇同时制备含40-41mg利托那韦、阿那曲唑、他莫昔芬或来曲唑的独立溶液。这些药物的每一种水溶性均差。然后将各药物的乙醇溶液缓慢加入到前述制备的CA水溶液中。加入各药物溶液后，测量每种溶液的pH，发现为4.0-4.3。然后将氧化CA：药物溶液冷冻干燥，得到每种混合物的白色粉末。

用Millipore水制备各氧化CA：药物混合物溶液。加入足量的氧化CA：药物混合物，以便预期的药物浓度为12-125mg/L。每种溶液的pH范围为4.2-5.7。在利托那韦的情况中，使样品通过0.45μm注射器滤器过滤，然后测量。其它样品(无可见固体的澄清溶液)无需过滤。立即用UV-Vis分光光度计分析样品溶液中的药物量。

图7总结在该实验中所得结果。

实施例70

按下述制备含本发明氧化纤维素酯的水性涂料制剂；

Maincote HG-56 w/2.5％

氧化CAB

研磨：克

DPM 3.6 Dow Chemical

水 7

Tamol 165 1.9 Rohm&Haas

氨水(28％) 0.2

Triton CF-10 0.3 Rohm&Haas

^*15％氧化CAB溶液 8.716

Tego 1488 0.3 Tego Chemie

Ti-Pure R706 39 DuPont

Cowles研磨至7+Hegman，然后低7+Hegman，

速加入：

水 1

62.016

稀释：

Maincote HG-56 104.6 Rohm&Haas

氨水(28％) 0.8

预混，然后加入：

DPnB 11 Dow Chemical

水 17

邻苯二甲酸二丁酯 2.8 Eastman Chemical

Tego 1488 0.5 Tego Chemie

亚硝酸钠 1.8

Acrysol RM-8W 0.6 Rohm&Haas

201.116

^*将实施例63的氧化CAB样品分散在8g Eastman EB溶剂/77g水中，得到DMEA至pH8的15％固体

用ASTM D4400-898测试所得制剂的抗流挂性。相对于不含氧化纤维素酯的对照，该漆表明抗流挂性显著改善。(CAB是指EastmanChemical Company出售的乙酸丁酸纤维素)。

虽然结合优选的实施方案和操作实施例描述了本发明，但应理解可采取对本领域技术人员而言显而易见的各种变化和修改。认为此类变化和修改在权利要求书定义的本发明范围内。

Claims

1.一种纤维素酯共聚体，其中所述纤维素酯共聚体中每个葡糖酐单元的C2和C3位置处于醇氧化态，且包含葡糖酐单元

其中

X为羧基，其中所述纤维素酯共聚体的酸值大于10；其中所述葡糖酐单元A和B占所述纤维素酯共聚体的纤维素部分的总葡糖酐单元的大于65％。

2.权利要求1的纤维素酯共聚体，所述共聚体中X的表观取代度为每葡糖酐单元0.05-1.0和C₂-C₁₂酰基的表观取代度为每葡糖酐单元至少0.6。

3.权利要求1的纤维素酯共聚体，所述共聚体中X的表观取代度为每葡糖酐单元0.2-1.0和C₂-C₁₂酰基的表观取代度为每葡糖酐单元1.7-2.8。

4.权利要求1的纤维素酯共聚体，所述共聚体的酸值大于10。

5.权利要求1的纤维素酯共聚体，所述共聚体的酸值大于30。

6.权利要求1的纤维素酯共聚体，所述共聚体的酸值大于30且小于150。

7.权利要求1的纤维素酯共聚体，所述共聚体的酸值大于30且小于130。

8.权利要求1的纤维素酯共聚体，所述共聚体的酸值大于30且小于90。

9.权利要求1的纤维素酯共聚体，其中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅独立选自氢、乙酰基、丙酰基、丁酰基或其混合物。

10.权利要求1的纤维素酯共聚体，所述共聚体的重均分子量为至少5,000g/mol。

11.权利要求1的纤维素酯共聚体，所述共聚体的分子量范围为10,000g/mol-900,000g/mol。

12.权利要求1的纤维素酯共聚体，所述共聚体的聚合度为至少10。

13.权利要求1的纤维素酯共聚体，所述共聚体的聚合度为至少25。

14.权利要求1的纤维素酯共聚体，所述共聚体的聚合度为25-50。

15.权利要求1的纤维素酯共聚体，所述共聚体的聚合度为至少250。

16.一种纤维素酯共聚体，其中所述纤维素酯共聚体中每个葡糖酐单元的C2和C3位置均处于醇氧化态，并包含具有C6羧基的多个葡糖酐单元，且所述纤维素酯共聚体中C₂-C₁₂酰基的表观取代度为每葡糖酐单元至少0.6和酸值大于10，其中所述纤维素酯共聚体包含如权利要求1-15中之一定义的葡糖酐单元。

17.权利要求16的纤维素酯共聚体，所述共聚体中C₂-C₁₂酰基的表观取代度为每葡糖酐单元1.7-2.8。

18.权利要求16的纤维素酯共聚体，所述共聚体中C₂-C₁₂酰基的表观取代度为每葡糖酐单元1.7-2.8和酸值大于30且小于150。

19.权利要求16的纤维素酯共聚体，所述共聚体中C₂-C₁₂酰基的表观取代度为每葡糖酐单元1.7-2.8和酸值大于30且小于130。

20.权利要求16的纤维素酯共聚体，所述共聚体中C₂-C₁₂酰基的表观取代度为每葡糖酐单元1.7-2.8和酸值大于30且小于90。

21.权利要求16的纤维素酯共聚体，其中所述C₂-C₁₂酰基为乙酰基、丙酰基、丁酰基或其混合物。

22.权利要求16的纤维素酯共聚体，所述共聚体具有在整个纤维素酯共聚体中随机分布的葡糖酐单元，该葡糖酐单元具有C6羧基。

23.权利要求16的纤维素酯共聚体，所述共聚体具有至少5,000g/mol的重均分子量。

24.权利要求16的纤维素酯共聚体，所述共聚体的分子量范围为10,000g/mol-900,000g/mol。

25.权利要求16的纤维素酯共聚体，所述共聚体的聚合度为至少10。

26.权利要求16的纤维素酯共聚体，所述共聚体的聚合度为至少25。

27.权利要求16的纤维素酯共聚体，所述共聚体的聚合度为25-50。

28.权利要求16的纤维素酯共聚体，所述共聚体的聚合度为250。

29.一种纤维素酯共聚体，所述共聚体具有至少10的聚合度、大于10的酸值和在整个所述纤维素酯共聚体中随机分布的葡糖酐单元，所述葡糖酐单元具有C6羧基，其中所述纤维素酯共聚体中每个葡糖酐单元的C2和C3位置均处于醇氧化态，其中所述纤维素酯共聚体包含如权利要求1-15中之一定义的葡糖酐单元。

30.权利要求29的纤维素酯共聚体，所述共聚体的酸值大于30。

31.权利要求29的纤维素酯共聚体，所述共聚体的酸值大于30且小于150。

32.权利要求29的纤维素酯共聚体，所述共聚体具有至少5,000g/mol的重均分子量。