DE2841164C2

DE2841164C2 - Gemischter Ester eines Celluloseäthers aus der Gruppe C↓1↓- bis C↓4↓-Alkylcellulose, C↓2↓- bis C↓4↓-Hydroxyalkylcellulose oder C↓2↓- bis C↓4↓-Hydroxyalkyl-(C↓1↓- bis C↓4↓-)-alkylcellulose, Verfahren zur Herstellung und Verwendung derselben

Info

Publication number: DE2841164C2
Application number: DE2841164A
Authority: DE
Inventors: Kazumasa Joetsu Niigata Maruyama; Hiroaki Muto; Yoshiro Niigata Onda
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1978-09-21
Publication date: 1985-12-05
Also published as: FR2404647B1; GB2006217A; US4226981A; GB2006217B; CH637410A5; FR2404647A1; DE2841164A1

Description

is R'_mR² _ÄA

worin R' eine C₂- bis C₄-Hydroxylalky!gruppe, R² eine Ci- bis C₄-Alkylgruppe, A ein Glucoserest und m und η jeweils Null oder eine positive Zahl sind, jedoch m + n wenigstens 0,05 ist, mit Bernsteinsäureanhydrid und einem Anhydrid, das sich von einer aliphatischen Monocarbonsäure mit 2 bis 4 C-Atomen oder der Valerlansäure ableitet, a) In einer aliphatischen Monocarbonsäure mit 2 bis 4 C-Atomen als Reaktionsmedium und In Gegenwart eines Alkyl !carboxy lats als Katalysator oder b) in Aceton oder Dimethylformamid als Reaklfonsmedium und in Gegenwart eines basischen Katalysators verestert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Celluloseether Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxyäthylcellulose oder Methylcellulose eingesetzt wird.

4. Verwendung eines gemischten Esters eines Celluloseäthers nach Anspruch 1 zur Herstellung einer darmlösllchen Beschichtung auf einer festen Arzneiform, wobei der gemischte Ester des Celluloseäthers In Lösung In einem organischen Lösungsmittel auf die feste Arzneiform aufgebracht und getrocknet wird.

5. Verwendung des gemischten Esters eines Celluloseäthers nach Anspruch 1 zur Herstellung einer Lichthofschutzschicht auf der Oberfläche eines fotografischen Films, indem der gemischte Ester gelöst In einem

jo organischen Lösungsmittel auf die Oberfläche des fotografischen Films aufgebracht und getrocknet wird.

Die Erfindung betrifft eine neue Klasse von Cellulosederivaten, nämlich gemischte Ester eines Celluloseäthers, der mit sauren Succinylgruppen und aliphatischen Monoacylgruppen verestert ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung dieser gemischten Celluloseatherester und deren Verwendung zur Herstellung von darmlösllchen Beschichtungen fester Arzneiformen sowie von Lichthofschutzschichten In fotografischen Filmen.

Es sind bereits verschiedene Arten von Estern und Cellulose oder einem CeHuloseäther mit einer Carbonsäure bekannt, z. B. Celluloseacetatphthalat (Veröffentlichung Nr. ZFD-101 B der Firma Eastman Chemical Products Inc., USA, 1975 und G. T. Luce In Pharmaceutical Technology, Juni 1977), Celluloseacetatsucclnat [J. of Pharm. Sei., Vol. 51, S. 484 (1962)]; Chem. Abstr. 76, 1972, S. 125, Ref. 129 046 t; Chem. Abstr. 81, 1974, S. 143, Ref. 154 839 q), Methylcellulosephthalat [J. of Pharm. Soc. of Japan, Vol. 75, S. 197 (1955)], Hydroxypropylmethylcellulosephthalat (Chem. Abstr. 81, 1974, S. 470, Ref. 44 096 n), Methylcellulosesucclnat (Chem. Abstr. 82, 1975, S. 276, Ref. 129 291 t); Hydroxypropylmethylcellulosesuccinat (Chem. Abstr. 83, 1975. S. 349, Ref. 15 662 e); und Ethylcellulosesuccinat (Chem. Abstr. 83, 1975, S. 294, Ref. 197 829 v).

Celluloseacetatphthalat, Celluloseacetatsucclnat, Methylcellulosephthalat, Methylcellulosesucclnat, Hydroxypropylcellulosesuccinat und Ethylcellulosesuccinat wurden als Beschichtungsmaterial von festen Arzneiformen

so verwendet. Man erhält eine darmlösliche Beschichtung mit den erwähnten bekannten Cellulosederivaten, die biegsame Schutzfilme bilden, die sich In der Magenflüssigkeit nicht, jedoch ohne weiteres In der Darm flüssigkeit auflösen, wenn die feste Arzneiform in den Darm gelangt.

Die bisher für darmlösliche Beschichtungen verwendete Materialien mögen zwar die Bedingungen der Unlöslichkeit in der Magenflüssigkeit und Löslichkeit In der Darmflüssigkeit erfüllen, befriedigen jedoch nicht siets hinsichtlich verschiedener anderer Eigenschaften, wie physiologischer Inaktivltät gegenüber dem menschlichen Körper ohne die Gefahr der Bildung von Giftstoffen durch Zersetzung, chemische oder physikalische Beständigkeit über längere Zeit und Wasserbeständigkeit, d. h. Hydrolysebeständigkeit und Biegsamkeit der Beschlchtungsfllrne.
Beispielsweise zersetzen sich Celluloseacetatphthalat und Celluloseacetatsucclnat durch Feuchtlgkeltselnfluü,

w wenn sie In Pulverform oder In Form eines Beschichtungsfilmes auf einer festen Arzneiform vorliegen, und setzen allmählich Essigsäure, Phthalsäure oder Bernsteinsäure frei. Wenn eine solche Zersetzung bei der darmlösllchen Beschichtung einer festen Arzneiform eintritt, 1st die Darmlösllchkeit dieser Arzneiformen erheblich verringert.
Andererseits sind Methylcellulosephthalat und Hydroxypropylmethylcellulosephthalat bei Ihrer Verwendung

M als Beschlchtungsmaterlal für feste Arzneiformen nicht genügend biegsam, so daß sie für diesen Zweck mit einer großen Menge Weichmacher gemischt werden müssen. Obgleich die Biegsamkeit des Beschlchtungsfilms durch die Verwendung eines Weichmachers verbessert werden kann, verändern sich die Eigenschaften der Beschichtungsfllme unvermeidbar Im Verlauf der Zelt durch Wanderung des Weichmachers zur Oberfläche des

Beschlchtungsfiims oder den allmählichen Verlust des Weichmachers durch Verdampfung von der Oberfläche des Beschlchtungsfiims.

Methylcellulosesuccinat und Hydroxypropylcellulosesucclnat bilden zwar genügend biegsame Beschichtungsnime und benötigen also keinen Weichmacherzusatz, sie weisen jedoch dafür den schweren Nachteil auf, daß die Beschlchtungsfllme dieser Succinttderivate aneinander kleben. Außerdem bilden diese Succinatderivate beim Herstellungsverfahren oft Klumpen, besonders wenn das Reaktionsprodukt nach Beendigung der Veresterungsreaktion von der Reaktionsrnischung getrennt wird, was die Reinigung des Reaktionsprodukts sehr erschwert.

Zum Lichthofschutz werden fotografische Materlallen, Filme und Trockenplatten stets mit einer Lichthofschutzschicht versehen, die kolloidalen Kohlenstoff, Graphit, Farbstoffe und dergleichen enthält und an der 1» Rücksei.t der die fotoempfindliche Silberhalogenidemulsion enthaltenden Schicht aufgebracht 1st. Die Lichthofschutzschichtmischungen enthalten ein Harzbindemittel, z. B. Copolymerisate einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure, wie Acrylsäure-Acrylsäureester-Copolymerisate und Acrylnltril-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisate sowie Cellulosederivate, Phthalate, Tetrahydrophthalate und Hexahydrophthalate einer Hydroxyalkyl-alkylcellulose, z. B. Hydroxypropylmethylcellulose.

Von den angegebenen bekannten Harzbindemitteln für Lichthofschutzschichten weisen die Copolymerisate der ungesättigten Carbonsäuren den Nachteil auf, daß sie In organischen Lösungsmitteln und in alkalischem wäßrigem Medium schlecht löslich sind, so daß die Verarbeitbarkelt bei der Herstellung der Lichthofschutzschicht schlecht ist und sich die Lichthofschutzschicht vom Filmträger Im folgenden Entwicklungsgang nur langsam entfernen oder auflösen läßt.

Andererseits zeigen die aus den erwähnten Cellulosederivaten hergestellten Beschlchtungsfilme verhältnismäßig schlechte Biegsamkeit, so da3 die Biegsamkeit der mit einer solchen Lichthofschutzschicht versehenen fotografischen Filme In nachteiliger Welse herabgesetzt wird. Außerdem können die Cellulosederivate selbst in einer feuchten Atmosphäre unter Bildung freier Säuren, wie Essigsäure, Phthalsäure, Tetrahydrophthalsäure und Hexahydrophthalsäure, hydrolysiert werden, was über längere Zelt zur .Zerstörung der Lichthofschutzschicht führt oder die Leistung der fotoempfindlichen Sllberhalogenldemulsionsschlcht nachteilig beeinflußt.

Wie der Stand der Technik zeigt, unterscheiden sich die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Cellulosederivate je nach den Typen der Substituenten am Cellulosegerüst so stark, daß Voraussagen über technisch vorteilhafte Eigenschaften anderer ähnlicher Derivate nicht gemacht werden können.

Die darmlöslichen Beschichtungen fester Arzneiformen und die Lichthofschutzschichten, die unter Verwendung der Im Anspruch 1 gekennzeichneten gemischten Ester von Celluloseäthern hergestellt werden, weisen die oben erwähnten Nachtelle der bisher bekannten Schichten nicht auf.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

1. Man erhält mit den erfindungsgemäßen Cellulosederivaten ohne Verwendung einer wesentlichen Menge eines Weichmachers ohne weiteres darmlösliche Beschichtungsfllme mit genügender Biegsamkeit;

2. Die mit dem erfindungsgemäßen Cellulosederivat beschichteten festen Arzneiformen kleben nicht aneinander;

3. Sowohl die erfindungsgemäßen Cellulosederivate selbst als auch die damit erhaltenen Beschichtungsfilme sind gegen Feuchtigkeitseinfluß während der Lagerung chemisch und physikalisch zeitlich unbeschränkt beständig;

4. Die erfindungsgemäßen Cellulosederivate können leicht ohne Verunreinigungen erhalten werden, da das Reaktionsprodukt der Veresterungsreaktion, das anschließend dem Reinigungsverfahren unterworfen wird, keine störenden Klumpen bildet; und

5. Die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Cellulosederivate gebildete Lichthofschutzschicht auf fotografischen Filmen und Trockenplatten ist sehr fest und biegsam, sehr hydrolysebeständig und In organischen Lösungsmitteln und wäßrigen alkalischen Entwicklerlösungen leicht löslich.

Die als Ausgangsmaterial zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen geeigneten Celluloseäther sind solche mit Alkoxy- und/oder Hydroxyalkoxyresten, welche die Hydroxygruppen der Glucoseeinhelten der Cellulose unter Bildung von Ätherbindungen substituieren, und die Celluloseäther entsprechen der DurchschnlUseinheltsformel

R'„,R²„A (1)

worin R' ein Hydroxy-(C₂- bis C₄)-Alkylrest (Hydroxyäthyl, Hydroxypropyl, Hydroxybuiyl), R.² ein C,- bis C₄-Alkylrest (Methyl, Äthyl, Propyl, Butyl), A ein Glucoserest der Cellulosestruktur und m und η jeweils Null oder eine positive Zahl entsprechend den Substitionsgraden mit den Hydroxyalkyl- bzw. Alkylgruppen, jedoch m + η wenigstens 0,05 ist.

Der oben angegebenen Definition entsprechende Celluloseäther sind beispielsweise die Alkylcellulosen Melhylcellulose, Äthylcellulose, Propylcellulose; die Hydroxyalkylcellulosen Hydroxyäthylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Hydroxybutylcellulose; die Hydroxyalkyl-alkylcellulosen Hydroxyäthylmethylcellulose, Hydroxyäthyl-äthylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Hydroxypropyläthylcellulose, Hydroxybutylmethylcellulose, Hydroxybutyläthylcellulose, sowie solche mit zwei oder mehr Arten von Hydroxyalkylgruppen, wie Hydroxyäthylhydroxypropylmethylcellulose.

In den Alkylcellulosen oder Hydroxyalkylalkylcellulosen Hegt die Zahl der Hydroxygruppen substituierenden Alkylreste pro Glucoseelr.heit des Celluloseäthers durchschnittlich nicht über 2,5. Größere Anteile an Alkylgruppen bedingen nämliche bestimmte Schwierigkeiten bei der Veresterungsreaktion mit den unten erwähnten

Säureanhydriden. Der Gesamtsubstltutlonsgrad Im Celluloseäther, d. h. die Summe der Zahlen m + η In der obigen Formel (1) beträgt wenigstens 0,05. Dieser Wert ist Im Hinblick auf die Leichtigkeit der Veresterungsreaktion und der Löslichkeit des erhaltenen Produkts In organischen Lösungsmitteln einzuhalten. Übrigens sei bemerkt, daß größere Anteile von Hydroxyalkylgruppen Im Celluloseäther wenig Einfluß auf die Reaktlonsfähigkeit des Celluloseäthers In der Veresterungsreaktion haben.

Als Bernsteinsäureanhydrid und Anhydride aliphatischer Monocarbonsäuren können bei der Veresterung der angegebenen Celluloseäther Im allgemeinen Reagenzien von technischer Reinheit benutzt werden. Die zur Veresterung verwendeten Anhydride aliphatischer Monocarbonsäuren leiten sich von Carbonsäuren mit 2 bis 4 C-Atomen ab. Sie sind großtechnisch verfügbar, billig und leicht zu handhaben. Beispielsweise werden die ίο Anhydride von Essigsäure, Propionsäure und Buttersäure genannt. Auch Valeriansäureanhydrld kann verwendet werden, um einen entsprechenden Celluloseätherester herzustellen.

Die Veresterungsreaktion des Celluloseäthers wird nach einem der folgenden Verfahren durchgeführt. In einem der Verfahren wird der Celluloseäther In einer Carbonsäure mit 2 bis 4 C-Atomen, z. B. Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure als Reaktionsmedium disperglert oder gelöst und mit Bernsteinsäureanhydrid und is dem Anhydrid der aliphatischen Monocarbonsäure in Gegenwart eines Alkylicarboxylats, wie Natriumaceiat oder Kaliumacetat als Veresterungskatalysator umgesetzt. Gemäß einem anderen Verfahren wird der Celluloseäther mit Bernsteinsäureanhydrid und dem Anhydrid der aliphatischen Monocarbonsäure mit 2 bis 4 C-Atomen disperglert oder gelöst in einem organischen Lösungsmittel, wie Aceton oder Dimethylformamid, und In Gegenwart eines basischen Katalysators, wie Pyrldln oder ar-Plcolln umgesetzt. Die hler verwendeten organischen Lösungsmittel haben zweckmäßigerweise eine gute Lösungsfähigkeit für den Celluloseäther, wenigstens sobald die Veresterungsreaktion bis zu einem gewissen Grad fortgeschritten ist.

Im erstgenannten Verfahren wird der Celluloseäther als Ausgangsmaterlal in ein Reaktionsgefäß zusammen mit etwa 100 bis 2000 Gewichtsteilen der genannten Carbonsäure als Reaktionsmedium und etwa 20 bis 200 Gewichtstellen des Alkallcarboxylats als Katalysator pro 100 Gewichtstelle des Celluloseäthers gegeben und anschließend vorbestimmte Mengen des Bernsteinsäureanhydrids und des Anhydrids der aliphatischen Monocarbonsäure zugegeben und dann bis zur Beendigung der Reaktion auf etwa 60 bis 110° C erhitzt, was gewöhnlich 2 bis 25 Stunden oder mehr erfordert.

Beim letztgenannten Verfahren werden 100 Gewichtstelle des als Ausgangsmaterlal eingesetzten Celluloseäthers in 50 bis 1000 Gewichtsteilen des organischen Lösungsmittels (Aceton oder Dimethylformamid), das den .1« basischen Katalysator, wie Pyrldln und ct-Picolin In einer Menge wenigstens äquivalent zu den umzusetzenden Säureanhydriden enthält, gelöst oder disperglert und anschließend die vorbestimmten Mengen des Bemstelnsäureanhydrids und des Anhydrids der C₂- bis C₄-Monocarbonsäure zugesetzt, und die Reaktionsmischung wird bei etwa 40 bis 12O⁰C 2 bis 120 Stunden lang erhitzt. Nach Beendigung der Veresterungsreaktion wird zur Reaktionsmischung ein großes Volumen Wasser oder ein großes Volumen 5- bis 15%iger Schwefelsäure oder Chlorwasserstoffsäure zugefügt, um das Reaktionsprodukt auszufällen, das dann mit Wasser gründlich gewaschen wird, um Verunreinigungen zu entfernen und zu einem pulverförmlgen oder körnigen Produkt hoher Reinheit getrocknet werden.

Die beiden Anhydride, d. h. Bernsteinsäureanhydrid und das Anhydrid der genannten aliphatischen Monocarbonsäure, können In das Reaktionsgefäß gleichzeitig oder getrennt eines nach dem anderen während oder nach der Umsetzung des jeweils zuerst zugegebenen Anhydrids zugegeben werden. Die Mengen der In die Reaktionsmischung zu gebenden Anhydride werfen gemäß dem gewünschten Veresterungsgrad des Endproduktes festgelegt. Gewöhnlich beträgt die Menge uer Anhydride das 1,0- bis 5,0fache der stöchlometrischen Mengen.

Bei den oben beschriebenen Veresterungsverfahren Ist der Celluloseäther als Ausgangsmaterial Im Reaktionsmedium nicht immer löslich, sondern kann in der Carbonsäure oder dem organischen Lösungsmittel nur dlsper-. giert oder dadurch gequollen werden, besonders wenn der Substitutionsgrad des Celluloseäthers verhältnismäßig klein ist. Die Veresterungsreaktion kann auch mit einem solchen disperglerten oder gequollenen Celluloseäther stattfinden, und mit Fortschreiten der Veresterungsreaktion löst sich der Celluloseäther unter Reaktion Im Reaktionsmedium und liefert schließlich eine homogene Lösung.

Bei der Veresterung der als Ausgangsmaterialien eingesetzten Celluloseäther können Im Fall von Hydroxyalkyl- oder Hydroxyalkyl!kylcellulosen zwei Arten von Veresterungsreaktionen ablaufen, nämlich die Säureanhydride, d. h. Bernsteinsäureanhydrid und das Anhydrid der genannten aliphatischen Monocarbonsäure, können mit den am Glucoserest der Cellulose gebundenen Hydroxygruppen oder mit den am Ende der Hydroxyalkylgruppen R' in der obigen Formel (1) befindlichen Hydroxygruppen reagieren. Leider ist keine einfache Methode bekannt, wonach man einen Typ der Estergruppen von dem anderen unterscheiden kann, und die übliche Alkalihydrolyse und anschließende Säuretitration des Alkaiiüberschusses liefert nur die Gesamtmenge der beiden Typen der Estergruppen.

Der Durchschnitts-Substitutionsgrad des Celluloseäthers mit den sauren Succinyl- und den aliphatischen Acylgruppen pro Glucoseeinhelt kann entsprechend den geforderten Eigenschaften des gemischten Esters als Endprodukt gesteuert werden durch die Mengen oder Konzentrationen der Anhydride in der Reaktlonsml- «i schung. Die durchschnittlichen Substitutionsgrade mit sauren Succinylgruppen und den aliphatischen Acylgruppen liegen in den Bereichen von 0,1 bis 1,5 für die sauren Succinylgruppen und von 0,05 bis 2,0 für die aliphatischen Monoacylgruppen. Die Einhaltung der genannten Bereiche ist erforderlich, damit sich das Cellulosederivat in alkalischen Lösungen, wie der Darmflüssigkeit und fotografischen Entwicklerlösungen, rasch auflösen kann und die erhaltenen Filme genügend Biegsamkeit aufweisen. Die besonders bevorzugten Bereiche sind von f>5 0,15 bis 1,0 für die sauren Succinylgruppen und 0,1 bis 1,8 für die aliphatischen Monoacylgruppen, wenn das Produkt für eine darmlösliche Beschichtung einer festen Arzneiform verwendet werden soll, die In Magenflüssigkeit unlöslich und in Darmflüssigkeit leicht löslich 1st und hohe Biegsamkeit aufweist. Zur Beschichtung fester Arzneiformen wird die Beschichtungsflüssigkeit hergestellt durch Auflösen des erfin-

dungsgemäßen Cellulosederivate In einem geeigneten organischen Lösungsmittel, wie Aceton, Methylenchlorid, Äthylacetat, 1,1,1-Trlchloräthan, Methylalkohol, Äthylalkohol, Isopropylalkohol oder Mischungen derselben In einer Konzentration von etwa 3 bis 20 Gewichtsprozent. Gegebenenfalls wird die BeschichtungsflUsslgkelt mit weiteren üblichen Zusatzstoffen gemischt, wie Farbstoffen, Geruchs- und Geschmackskorrlgenzlen, Duftstoffen, Weichmachern.

Zu den mit den erfindungsgemäßen Cellulosederivaten beschichtbaren Typen von festen Arzneiformen gehören Tabletten, Pillen, Granulate, Perlen, Kapseln und dergleichen, und das Beschichten wird unter Verwendung einer üblichen Beschichtungsmaschlne, wie einer Beschlchtungspfanne, einer Trommelbeschlchtungsmaschine und Flleßbettbeschichtungsmaschlne durchgeführt, ohne daß hinsichtlich der Arbeltsbedingungen oder Maschinen besondere Begrenzungen bestehen.

Die Lichthofschutzstoffe In der Beschlchtungsflüssigkelt für Lichthofschutzschichten, die mit dem erfindungsgemäßen Cellulosederivat als Trägerharz hergestellt werden sollen, können die bekannten Stoffe sein, und das Verfahren zur Herstellung der Lichthofschutzschicht auf der Oberfläche des fotografischen Films oder der Trockenplatten ist ebenfalls konventionell.

Beispiele für die zur Herstellung der Beschichtungsflüssigkeit für die Lichthofschutzschicht verwendbaren Lösungsmittel sind Methylalkohol, Äthylalkohol, Aceton, Methyläthylketon, Äthylenglycol-monomethyläther. Äthylenglycolmonoäthyläther, Äthyllactat, Toluol, oder ein Gemisch von zwei oder mehreren dieser Lösungsmittel. Beispiele für die Lichthofschutzstoffe sind Ruß und Graphit sowie Farbstoffe, wie Spiritblau CR (Color Index Nr. 689), Nlgrosln splritlösllch (Color Index Nr. 864), Alkall Blau B (Color Index Nr. 704) und Kongorot (Color Index Nr. 370).

Die Beschichtungsflüssigkeit zur Herstellung von Lichthofschutzschichten gemäß der Erfindung 1st verwendbar auf verschiedenen Filmunterlagen, wie Trlacetylcellulose, Nitrocellulose, Polyesterharz, Polycarbonatharz und Acetylproplnylcellulose. Gegebenenfalls kann die Beschichtungsflüssigkeit auch kleine Mengen eines fllmblldenden Mittels, wie Shellac und ein Copolymerisat von ungesättigten Carbonsäuremonomeren, und einem Lösllchkeitsverbesserer, wie Glycerlnmonoacetat (Acetln) enthalten.

Die folgenden Beispiele erläutern die Herstellung der gemischten Ester der Celluloseäther und Verfahren zur Beschichtung fester Arzneiformen und zur Herstellung von Lichthofschutzschichten auf einem fotografischen Film unter Verwendung des Cellulosederivate mit weiteren Einzelheiten.

Beispiel 1

In ein mit einem Rührer ausgerüstetes 1-Llter-Reaktlonsgefäß wurden 50 g Hydroxypropylmethylcellulose mit Substitutionsgraden (S. G.) von 0,27 Hydroxypropoxygruppen und 1,85 Methoxygruppen pro Glucoseelnheit, 250 g Essigsäure, 50 g Natriumacetat sowie Bernsteinsäureanhydrid und Essigsäureanhydrid in den in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Mengen gegeben, und die Mischung wurde unter Rühren drei Stunden lang auf 85° C erhitzt, um die Veresterung zu bewirken.

Nach der angegebenen Reaktionszeit wurde etwa das zehnfache Volumen Wasser zur Reaktionsmischung zugegeben, um das Reaktionsprodukt auszufällen, das gefiltert, gründlich mit Wasser gewaschen und getrocknet wurde, um die Produkte zu liefern, deren Gehalte an sauren Succinylgruppen und Acetylgruppen als Substitutionsgrade pro Glucoseeinhelt in der Tabelle angegeben sind.

Es ist bemerkenswert, daß keines der Reaktionsprodukte klebrig war und Klumpen bildete, die In den Wasch- und Trocknungsstufen schwierig handzuhaben gewesen wären, sondern daß die Endprodukte alle in einer reinen leicht fließfähigen Pulverform erhalten wurden.

Zur Bestimmung der Substitutionsgrade der sauren Succinylgruppen bzw. Acetylgruppen pro Glucoseelnheit wurden die folgenden Verfahren angewandt:

Bestimmung der sauren Succinylgruppen

Eine gewogene Menge von etwa 1,0 g der zwei Stunden bei 105⁰C getrockneten Probe wurde In 50 ml eines aus Methylenchlorid und Methanol im Volumenverhältnis 1 :1 bestehenden gemischten Lösungsmittel gelöst und mit 0,1 N wäßriger Natriumhydroxidlösung mit Phenolphthaleln als Indikator titriert. Der Gehalt an sauren Succinylgruppen wurde aus dem Verbrauch an Natriumhydroxidlösung berechnet und umgerechnet auf die Zahl der Gruppen pro Glucoseelnheit.

Bestimmung der Acetylgruppen

Eine gewogene Menge von etwa 0,5 g der zwei Stunden bei 105° C getrockneten Probe wurde in 50 ml eines aus Aceton und Pyrldln Im Volumenverhältnis 1 :1 bestehenden gemischten Lösungsmittels gelöst und nach Zusatz von 25 ml 0,5 N wäßriger Natriumhydroxidlösung und 25 ml Wasser über Nacht in einem geschlossenen Gefäß gehalten. Die Lösung wurde dann mit 0,5 N Chlorwasserstoffsäure titriert, um den Überschuß an Natriumhydroxld zu bestimmen. Der Gehalt an Acetylgruppen wurde aus dem Verbrauch der Chlorwasserstoffsäure unter Berücksichtigung des oben erhaltenen Gehalts an sauren Succinylgruppen berechnet.

Die Ergebnisse der Bestimmungen sind für die Proben Nr. 1 bis 5 In der folgenden Tabelle 1 angegeben.

Ferner wurden für jede der Proben Nr. 1 bis 5 sowie zum Vergleich mit anderen Cellulosederivaten Nr. 6 bis 8 Lösllchkeltsprüfungen, beschleunigte Beständigkeitsprüfung gegen Hydrolyse der Produkte und Messung der physikalischen Eigenschaften der aus den Produkten hergestellten Filme nach den im folgenden angegebenen Verfahren durchgeführt.

Vergleichsproben (Nr. 6 bis Nr. 8)

Nr. 6: Ein Celluloseacetatphthalat mit Substitutionsgraden von 1,94 Acetylgruppen und 0,92 Phthaloylgruppen pro Glucoseelnhelt.

Nr. 7: Ein Hydroxypropylmethylcellulosephthalat mit Substitutionsgraden von 0,22 Hydroxypropcxygruppen, 1,88 Methoxygruppen und 0,68 Phthalolylgruppen pro Glucoseeinhelt.

Nr. 8: Ein Hydroxypropylmethylcellulosesucclnat mit Substitutionsgraden von 0,22 Hydroxypropoxygrunncn. 1,88 Methoxygruppen und 0,76 Succlnylgruppen pro Glucoseelnhelt.

in ~" Prüfverfahren

Löslichkeit In organischen Lösungsmitteln: 0,5 g der Probe wurde in 10 ml des Lösungsmittels in einem Reagenzglas dlsperglert und periodisch geschüttelt, bis durch Augenschein die vollständige Auflösung festgestellt wurde.

Löslichkeit In Mcllvain-Pufferlösungen: Ein Probestück von 10 mm χ 10 mm, abgeschnitten von einem Film des Celiulosederlvats mit etwa 0,1 mm Dicke wurde in das Gefäß des Tablettenzerfallprüfers gemäß der neunten revidierten japanischen Pharmacopoe gegeben, und es wude eine Mcllvain-Pufferlösung mit einem pH-Wert von 4,6; 5,0; 5,6; 6,0 oder 7,0 bei 37 ± 2° C darübergeleitet, um die bis zum vollständigen Verschwinden der Filmprobe erforderliche Zeit festzustellen. Die Ergebnisse sind ebenso wie die der vorstehend erwähnten

20 Prüfungen In der Tabelle 1 angegeben.

[Die Mcllvain-Standard-Pufferlösungen bestehen aus einem Gemisch entsprechender Anteile von Lösung A: 0,1 molare ZltronensäureiCtHeCW-Lösung und Lösung B: 0,2 molare Dinatriumphosphat(Na₂HPO₄)-Lösung s. Handbook of Chemistry and Physics, 28. Ausgabe C. D. Hodgman, Editor, Chemical Rubber Publishing Co., Cleveland, Ohio, USA 1944.]

Hydrolysebständlgkelt bei Lagerung

Die Probe wurde bei 6O⁰C in einem geschlossenen Reagenzglas mit einer relativen Feuchtigkeit von 100% gehalten, und anschließend wurde die Menge der aus der Probe freigesetzten aliphatischen Monocarbonsäure und die Gesamtmenge der freien Säuren bestimmt, woraus die Menge der freien Säure, welche nicht allphatlsehe Monocarbonsäure ist, berechnet wurde. Die analytischen Verfahren waren wie folgt:

a) die Probe wurde in einem Soxhlet-Apparat mit Dläthyläther 5 Stunden extrahiert, und der Gehalt an allphatischer Monocarbonsäure in der Extraktlösung wurde gaschromatografisch bestimmt. Die Ergebnisse, die durch Abzug des Wertes des parallelen Blindversuches korrigiert sind, sind In Gewichts* bezogen aui die

Menge der Ausgangsprobe angegeben.

b) Die Probe wurde gelöst In einem aus Methylenchlorid und Methylalkohol Im Verhältnis 1 :1 bestehenden Lösungsmittelgemisch, und nach Verdünnen mit η-Hexan wurde die Lösung mit Wasser extrahiert. Der wäßrige Extrakt wurde mit einer 0,1 N wäßrigen Natriumhydroxidlösung titriert, um die Gesamtmenge der freien Säuren zu bestimmen. Der Unterschied zwischen der so bestimmten Gesamtmenge der freien Säuren und der In a) erhaltenen Menge der aliphatischen Monocarbonsäure ist nach Korrektur für den Wert des parallelen Blindversuches als Menge der freien Säuren außer der aliphatischen Monocarbonsäure angegeben.

Die Ergebnisse dieser Bestimmung sind In der Tabelle 2 angegeben.

Physikalische Eigenschaften der Filme

Jedes der Cellulosederivate wurde in die Form eines Films mit einer Dicke von etwa 0,1 mm gebracht. Indem man eine Lösung In einem aus Methylenchlorid und Methylalkohol bestehenden Lösungsmittelgemlsch auf eine so Glasplatte goß. Die Zugfestigkeit in kg/cm² und die Enddehnung in % wurden mit einem geeigneten Prüfgerät bestimmt. Die Klebrigkeit wurde in der Weise geprüft, daß zwei Stücke der Filmprobe von jeweils 20 mm χ 20 mm Größe be! 70° C zwei Stunden unter einer Last von 1 kg/cm² aufeinander gepreßt und nach Entfernen der Last und Abkühlen auf Raumtemperatur die Bindung der Filmstücke untersucht wurde.

Die Ergebnisse der Prüfungen der physikalischen Eigenschaften sind In Tabelle 2 angegeben.
Das Infrarotabsorptionsspektrum von dem in Tabelle 1 angegebenen gemischten Esterprodukts Nr. 3 ist als Flg. 1 beigefügt.

Tabelle 1

Probe Nr. Proben der Erfindung Vergleichsproben

12 3 4 5 6 7 8

Bernsteinsäureanhydrid, Einsatz, g 60

65 Acetanhydrid, Einsatz, g 25

Saure Succinylgmppen pro Glucoseeinheit 0,75

Acetylgruppen pro Glucoseeinheit 0,11

40	25	20	15
25	50	60	80
0,70	0,46	0,43	0,25
0,26	0,36	0,43	0,57
6

Fortsetzung

Probe Nr.

Proben der Erfindung 1 2 3

Vergleichsproben 6 7 8

Löslichkeit in organischem Lösungsmittel

Aceton ja ja ja ja ja ja ja ja

Methylalkohol ja ja ja ja ja nein nein nein

Toluol nein nein nein nein quillt nein nein nein

Methylenchlorid + Methylalkohol (1 : 1) ja ja ja ja ja ja ja ja

Löslichkeit in Mcllvain Pufferlösung,
Minuten (ul = unlöslich)

Pm 4,6	ils Gew.-% freie	ul ul	ul	8 10-15	Säuren	2,8	4	1,1	ul	5	0,4	ul	ul ul	-	7 8	ul	7,5
Pn 5.0	Bernsteinsäure	14-18 15-19 ul	8 7-9	-		-	ul		-	ul	ul ul	9,3		18-22	-12,5
P.i 5,6	Phthalsäure	6- 8 6-	7 5- 7	0,1	0,5	9-11	0,4	ul	80-90 17-20	7,0	—	8-10	nein ja
P 6,0	Essigsäure	5- 7 6-		2,2	1,6	7- 9	0,5	20-25	13-17 8-10	-	3,1	4- 6
Pn 7,0	Bernsteinsäure	3- 6 5-	Proben der Erfindung	-	-	-	-	7-12	-	13,2	-	-
Tabelle 2	Phthalsäure		2	0,2	0,6		0,7			11,0	—
Probe Nr.	Essigsäure					Vergleichsproben		3,4
	Physikalische Eigenschaften	400	440	400	6	360	-
Stabilität ausgedrückt;	Zugfestigkeit, kp/crn²	-500	-600	-550		-570
nach 6 Tagen bei		7,5	7,5	7,5	2,5	430	2,7
60⁰C, 100% R-F.	Enddehnung, %	-10,0	-10,0	-10,0	-7,5	-
		nein	nein	nein	nein	-
nach 12 Tagen bei	Klebrigkeit	3,2
60⁰C, 100% R-F.		-
		-

		400
		-550 -520
	O
	-2,5

R. I*. = relative Feuchtigkeit

Beispiel 2 (Probe Nr. 9)

Die Veresterung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 mit 50 g einer Hydroxypropylcellulose mit einem Substitutionsgrad von 2,40 Hydroxypropylgruppen pro Glucoseeinheit, 40 g Bernsteinsäureanhydrid und 40 g Acetanhydrid durchgeführt und lieferte als Produkt einem gemischten Ester mit Substitutionsgraden von 1,10 sauren Succinylgruppen und 0,70 Acetylgruppen pro Glucoseeinheit.

Der so erhaltene gemischte Ester war löslich in Aceton, Methylalkohol und einem Lösungsmittelgemisch von Mcthylenchlorid und Methylalkohol im Verhältnis 1 : 1 und auch löslich in Mcllvain-Pufferlösungen mit einem pH-Wert von 5,0 oder höher.

Das Infrarotabsorbtionsspektrum des aus diesem Produkt geformten Films ist In Fig. 2 gezeigt.

Beispiel 3 (Probe Nr. 10)

Die Veresterung wurde mit 50 g einer Methylcellulose mit einem Substitutionsgrad von 1,90 pro Glucoseeinheit, 40 g Bernsteinsäureanhydrid und 30 g Proplonsäureanhydrid, die in 250 g Propionsäure als Reaktionsmedium, das 50 g Caliumacetat enthielt, disperglert waren, durch 5 Stunden Erhitzen auf 85° C durchgeführt. Der als Produkt erhaltene gemischte Ester hatte Substitutionsgrade von 0,68 sauren Succinylgruppen und 0,22 Propionylgruppen pro Glucoseeinheit und war löslich in Aceton und einem Lösungsmlttclgemisch von

Methylenchlorid und Methylalkohol im Verhältnis 1': 1 und auch lösüch In Mcllvaln-Pufferlösungen mit einem pH-Wert von 5,0 oder höher Das Infrarotabsorptionsspektrum des aus diesem Produkt geformten Films ist in Flg. 3 gezeigt.

Beispiel 4 (Probe Nr. 11)

Die Veresterungsreaktion wurde in der gleichen Welse wie in Beispiel 1 mit 50 g einer Hydroxyäthyläthylcellulose mit Substitutioasgraden von 0,72 Hydroxyäthoxygruppen und 0,85 Athoxygruppen pro Glucoseeinheit, 40 g Bernsteinsäureanhydrid und 30 g n-Buttersäureanhydrid durchgeführt. Der als Produkt erhaltene gemischte Ester hatte Substitutionsgrade von 0,62 sauren Succinylgruppen und 0,19 n-Butyrylgruppen pro Glucoseeinheit und war löslich in Aceton, Methylalkohol und einem 1:1 Lösungsmittelgemisch von Methylenchlorid und Methylalkohol, und auch löslich in Mcllvain-Pufferlösungen mit einem pH-Wert von 5,0 oder höher.

Beispiel 5 (Proben Nr. 12 bis Nr. 14)

Drei Arten von gemischten Celluloseätheresterderlvaten Nr. 12 bis 14 wurden in der gleichen Weise wie In Beispiel 1 hergestellt, außer daß der Ausgangs-Celluloseäther entweder eine Hydroxypropylcellulose mit einem Substitutionsgrad von 3,0 Hydroxypropoxygruppen pro Glucoseeinheit (Nr. 12), Hydroxybutylmethylcellulose mit Substitutionsgraden von 0,10 Hydroxybutoxygruppen und 1,80 Methoxygruppen pro Glucoseeinheit (Nr. 13) und Hydroxyäthylhydroxypropylcellulose mit Substitutionsgraden von 2,5 Hydroxyäthoxygruppen und 0,32 Hydroxypropoxygruppen pro Glucoseeinheit (Nr. 14) war und die Mengen der Säureanhydride und die Art des Monocarbonsäureanhydride in der in Tabelle 3 angegebenen Weise verändert wurden. Die Substitutionsgrade In den so erhaltenen gemischten Esterprodukten sind In der gleichen Tabelle zusammengefaßt.

Die so hergestellten Mischesterprodukte wurden auf HydroJysebeständlgkelt und Enddehnung der Filme in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 zusammen mit zwei Vergleichs-CMlulosederlvaten Nr. 15 und Nr. 16 geprüft.

Die Vergleichsprobe Nr. 15 war ein Hydroxypropylmethylcellulosehexahydrophthalat mit Substitutionsgraden von 0,22 Hydroxypropoxygruppen, 1,81 Methoxygruppen und 0,84 Hexahydrophthaloylgruppen pro Glucoseeinheit. Die Vergleichsprobe Nr. 16 war ein Hydroxypropylcellulosesucclnat mit Substitutionsgraden von 3,0 Hydroxypropoxygruppen und 1,33 Succinylgruppen pro Glucoseeinheit.

Tabelle 3

Probe Nr.

Proben der Erfindung 12 13

14

Vergleichsproben IS 16

Bernsteinsäureanhydrid, Einsatz, g 10

Anhydrid der aliphatischen Monocarbonsäure, Essig-40 Einsatz, g

Saun; Succinylgruppen pro

Glucoseeinheit

45 Aliphatische Monoacylgruppen pro Glucoseeinheit

17,5 15

Butter- Propionsäure (50) säure (120) säure (100)

0,20 0,86

0,23 0,54

0,30 0,85

Hydrolysebeständigkeit ausgedrückt durch Gew.-% freie Säuren

nach 6 Tagen bei Bernsteinsäure 60° C, 100% R-F. Hexahydrophthalsäure

Aliphatische Monocarbonsäure

nach 12 Tagen bei Bernsteinsäure 60° C, 100% F.F. Hexahydrophthalsäure

Aliphatische Monocarbonsäure

Enddehnung des Films, %

RF. = relative Feuchtigkeit Beispiel 6 (Proben Nr. 17 und Nr. 18)

In ein mit einem Rührer ausgerüstetes 1-Llter-Reaktionsgefäß wurden 50 g der gleichen Hydroxypropylmethylcellulose wie In Beispiel 1, 150 g Aceton und ferner Pyrldln, Bernsteinsäureanhydrid und Acetanhydrid

0,1	0,3	0,4	-	3,4
-	-	-	1,9	-
0,3	0,4	0,7	-	-
0,2	0,4	0,7		5,6
-	-	-	2,3	-
0,6	0,6	1,0	-	-
15-20	7,5-100	7,5-10,	2,5-5,0	60-70

Probe Nr.	17	18
Pyridin, Einsatz, g	70	80
Bernsteinsäureanhydrid, Einsatz, g	45	30
Acetanhydrid, Einsatz, g	30	50
Saure Succinylgruppen pro Glucosecinheit	0,68	0,45
Acetylgruppen pro Glucoseeinheit	0,22	0,35

In den In der folgenden Tabelle 4 angegebenen Mengen gegeben, und die Reaktion wurde beim Siedepunkt des Acetons 15 Stunden durchgeführt.

Die so erhaltene Reaktionsmischung wurde dann mit etwa dem lOfachen Volumen i2%lger Chlorwasserstoffsaure gemischt, um das Reaktionsprodukt zu fallen, das dann gründlich mit Wasser gewaschen und getrocknet wurde, um das Mischesterprodukt mit den in der Tabelle angegebenen Substitutionsgraden saure Succlnylgrup- s pen und Acetylgruppen zu 11 Jern.

Del beiden so erhaltenen Produkte waren in Aceton, Methylalkohol oder einem im Verhältnis 1:1 aus Methylenchlorid und Methylalkohol gemischten Lösungsmittel loslich. Die Proben Nr. 17 und Nr. 18 waren auch löslich In Mcllvaln-Pufferlösungen, die einen pH-Wert von 5,0 oder hoher Im Fall von Nr. 17 oder 5,5 oder höher Im Fall von Nr. 18 haben.

Tabelle 4

17 18

Anwendungsbeispiel 1

Eine 3:7-Mlschung von Starke und Lactose wurde zu Tabletten von je 250 mg Gewicht geformt, und die Tabletten wurden nach der Sprühmethode beschichtet mit einer lOgewlchtsprozentlgen Acetonlösung eines Mischesterprodukts der obigen Proben Nr. 4, 9, 10 oder 11, wobei die Beschlchtungsmenge 25 mg pro Tablette betrug.

Die so beschichteten Tabletten wurden dann nach einem In der neunten revidierten japanischen Pharmacopoeia angegebenen Verfahren der Zerfallsprüfung unterworfen, zuerst mit der Prüflösung vom pH-Wert 1,2 und dann mit der Prüflösung vom pH-Wert 7,5. Die Zerfallszelt der beschichteten Tabletten In der ersten Prüflösung war zwei Stunden oder langer für alle Mischesterprodukte als Beschlchtungsmaterlal, und in der zweiten Prüflösung jeweils 5 bis 8 Minuten, 7 bis 10 Minuten, 7 bis 10 Minuten und 7 bis 12 Minuten für die vier Arten de.r oben angegebenen Cellulosederivate.

Anwendungsbeispiel 2

Beschichtungsflüssigkelten zur Herstellung von Lichthofschutzschichten auf fotografischen Filmen wurden mit den unten angegebenen Rezepturen hergestellt, wobei die Mengen der einzelnen Bestandteile In Gewichtstellen angegeben sind:

	Gewichts teile
Rezept A:
Probe Nr. 12	3,0
Spiritblau CR (CI. Nr. 689)	1,0
Ruß	1,0
Äthylalkohol Rezept B:	95,0
Probe Nr. 5	1,0
Ein Copolymerisat von Methacrylsäure und Methylmethacrylat im Molverhältnis 3 :7	1,0
Ruß	1,2
Aceton	40,0
Äthylalkohol	26,0
Äthylenglycolmonomethyläther	30,8
9

65 I

	28 41 164	Rezept C:	Gewichts
		Probe Nr. 13	teile
		Ruß
5	Aceton	2,2
	Methylalkohol	1,0
	Äthylenglycolmonomethyläther	65,0
10	Rezept D:	16,0
	Probe Nr. 1*	15,8
	Ruß
15	Aceton	2,2
	Methylalkohol	1,0
	Äthyleaglycolmonomethyläthter	65,0
20	jestellte BeschlchtunEsflüsstßkeit wurde gleichmäßig	16,0
		15,8
	auf die Rückseite
25 Die so her

aufgebracht, der auf einer Seite mit einer Schicht von Silberhalogenid-Gelatlnemulslon versehen war. Der Film wurde dann getrocknet, um die Lichthofschutzschicht mit einer Dicke von ungefähr 3 μηι fertigzustellen.

Die so hergestellten fotografischen Filme wurden als Rolle zwei Monate bei 40° C In einer Atmosphäre von 67* relativer Feuchtigkeit gehalten. Nach dieser Zelt zeigte keiner der mit Lichthofschutzschichten gemäß den 30 Rezepten A bis D versehenen Filme nachteilige Wirkungen in der Emulsionsschicht, und die Lichthofschutzschicht wurde jeweils In der Behandlung mit einer alkalischen Entwicklerlösung leicht entfernt.

Die folgenden Abbildungen (Fig. 1 bis 3) zeigen die Infrarot-Absorptionsspektren der gemischten Ester von Celluloseäthem mit sauren Succlnylgruppen und aliphatischen Monoacylgruppen, die In den Beispielen ί bis hergestellt wurden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

10

Claims

Patentansprüche:

1. Gemischter Ester eines Cellulossäthers aus der Gruppe Ci- Ws Q-Alkylcellulose, C₂- bis C₄-Hydroxyalkylcellulose oder C₂- bis C₄-Hydroxyalkyl-(Ci- bis Cr-J-alkylcellulose, wobei der Gesamtsubstitutionsgrad im CeHuloseäther wenigstens 0,05 beträgt und in der Ci- bis C₄-Alkylcellulose oder der C₂- bis C₄-Hydroxyalkyl-(Cibis C₄-)-alkylcellulose die Zahl der Hydroxygruppen substituierenden Ci- bis C₄-Alkylreste pro Glucoseeinhelt des Celluloseäthers durchschnittlich nicht über 2,5 liegt, der verestert ist mit sauren Succinylgruppen der Formel HO-CO-CH₁CH₂CO- und Acylgruppen der allgemeinen Formel R-CO-, worin R ein einwertiger aliphatlscher Ci- bis Cs-Kohlenwasserstoffrest 1st, oder der Valeroylgruppe, wobei die durch-

in schnittlichen Substitutionsgrade der sauren Succinylgruppen 0,1 bis 1,5 und der Acylgruppen 0,05 bis 2,0 pro Glucoseelnheit der Cellulosestruktur betragen.

2. Verfahren zur Herstellung des gemischten Esters eines Celluloseäthers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein CeHuloseäther dar Formel