JP2000080101A - Preparation of carboxy polysaccharide - Google Patents

Preparation of carboxy polysaccharide

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JP2000080101A
JP2000080101A JP10341924A JP34192498A JP2000080101A JP 2000080101 A JP2000080101 A JP 2000080101A JP 10341924 A JP10341924 A JP 10341924A JP 34192498 A JP34192498 A JP 34192498A JP 2000080101 A JP2000080101 A JP 2000080101A
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Japan
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ruthenium
reaction
polysaccharide
oxidizing
oxidizing agent
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JP10341924A
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Japanese (ja)
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Hisashi Sakaitani
ひさし 堺谷
Hidechika Wakabayashi
英親 若林
Toshiaki Kanzaki
利昭 神崎
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for recovering and reusing ruthenium in the preparation of carboxy polysaccharides using a combination of ruthenium and an oxide. SOLUTION: In a process for preparing carboxy polysaccharides by oxidizing polysaccharides using a combination of a ruthenium compound and an oxidizing agent, (1) after the reaction is over, a mixed solution is added with an oxidizing agent to bring ruthenium to a highly oxidized state, (2) ruthenium is extracted with a water-insoluble organic solvent, (3) the extracted solution is added with a reducing agent to recover ruthenium, and (4) the recovered ruthenium is reused in oxidization of polysaccharides.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多糖類の酸化によ
りカルボキシ多糖類又はその塩を製造する方法に関す
る。本発明により得られるカルボキシ多糖類又はその塩
は、スケール付着防止剤、顔料分散剤、サイズ剤、コン
クリート混和剤、洗剤ビルダーとして好適に利用でき
る。
[0001] The present invention relates to a method for producing a carboxy polysaccharide or a salt thereof by oxidizing the polysaccharide. The carboxypolysaccharide or salt thereof obtained according to the present invention can be suitably used as a scale adhesion inhibitor, a pigment dispersant, a sizing agent, a concrete admixture, and a detergent builder.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、洗剤ビルダーとして、アクリル酸
ポリマー又はアクリル酸/マレイン酸コポリマーが工業
的に製造されている。しかしながら、これら合成系ポリ
カルボン酸は、天然の高分子の化学構造としては一般的
でないビニル重合体構造からなるため、微生物による生
分解性がきわめて低いという問題点が知られている。多
糖類を酸化カルボキシル化して製造されたポリカルボン
酸が、生分解性ビルダーとしてこの問題点の解決に役立
つことが期待される。
2. Description of the Related Art Conventionally, acrylic acid polymers or acrylic acid / maleic acid copolymers have been industrially produced as detergent builders. However, since these synthetic polycarboxylic acids have a vinyl polymer structure that is not common as a chemical structure of a natural polymer, there is a known problem that biodegradability by microorganisms is extremely low. It is expected that polycarboxylic acids produced by oxidative carboxylation of polysaccharides will help solve this problem as biodegradable builders.

【0003】特開平9−71601号公報には、ルテニ
ウム触媒の存在下、次亜塩素酸塩を用いて、反応pHを
塩基性条件にしてデンプンをカルボキシル化する方法が
開示されている。ここで用いるルテニウムはきわめて高
価な遷移金属であるため、トリカルボキシデンプン製造
工程におけるルテニウムの損失は厳しく制限されるとと
もに、その回収、再使用が強く望まれる。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-71601 discloses a method of carboxylating starch using a hypochlorite and a reaction pH under basic conditions in the presence of a ruthenium catalyst. Since ruthenium used here is an extremely expensive transition metal, the loss of ruthenium in the process of producing tricarboxystarch is severely limited, and its recovery and reuse are strongly desired.

【0004】前記公報では、酸化反応生成物を亜硫酸塩
等の還元剤で処理することにより沈殿物を生成せしめ、
これをロ過することにより得られる生成物ポリカルボン
酸の色調が改善されることが記載されているが、具体的
なルテニウム含有量減少、ルテニウム触媒の回収、再使
用は記載されていない。
In the above publication, a precipitate is formed by treating an oxidation reaction product with a reducing agent such as a sulfite,
Although it is described that the color tone of the resulting product polycarboxylic acid is improved by filtering the solution, it does not describe specific reduction of ruthenium content, recovery and reuse of the ruthenium catalyst.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、多糖
類を酸化してカルボキシ多糖類を製造する方法におい
て、酸化剤と組み合わせて用いられるルテニウムを回収
・再使用してなるカルボキシ多糖類を工業的に生産する
方法の提供である。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for producing a carboxy polysaccharide by oxidizing the polysaccharide, wherein the carboxy polysaccharide obtained by collecting and reusing ruthenium used in combination with an oxidizing agent is used. It is to provide an industrial production method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の課
題を解決する方法を検討した結果、有機溶媒による抽
出、又は、抽出と加熱処理との組み合わせによる抽出液
に還元剤を添加することによってルテニウムを回収・再
使用できることを見いだし本発明を完成させた。
Means for Solving the Problems As a result of studying a method for solving the above problems, the present inventors have found that a reducing agent is added to an extract obtained by extraction with an organic solvent or a combination of extraction and heat treatment. As a result, they found that ruthenium can be recovered and reused, and completed the present invention.

【0007】即ち、本発明は、多糖類をルテニウム化合
物と酸化剤との組み合わせにより酸化してカルボキシ多
糖類を製造する方法において、(1)反応後の混合溶液
に酸化剤を添加しルテニウムを高酸化状態にし、(2)
水に不溶な有機溶媒でルテニウムを抽出し、(3)抽出
液に還元剤を添加してルテニウムを回収し、(4)回収
したルテニウムを多糖類の酸化に再使用することを特徴
とするカルボキシ多糖類の製造方法に関するものであ
り、さらには、(2)工程の抽残液を常圧では50℃〜
沸点温度で加熱し、さらに酸化剤を添加しルテニウムを
高酸化状態にし、水に不溶な有機溶媒でルテニウムを抽
出し、抽出液に還元剤を添加してルテニウムを回収し、
回収したルテニウムを多糖類の酸化に再使用するカルボ
キシ多糖類の製造方法に関するものである。
That is, the present invention relates to a method for producing a carboxy polysaccharide by oxidizing a polysaccharide with a combination of a ruthenium compound and an oxidizing agent, wherein (1) an oxidizing agent is added to the mixed solution after the reaction to increase ruthenium. Oxidized state, (2)
Carboxy characterized by extracting ruthenium with a water-insoluble organic solvent, (3) adding a reducing agent to the extract to recover ruthenium, and (4) reusing the recovered ruthenium for oxidation of polysaccharides. The present invention relates to a method for producing a polysaccharide, and furthermore, the raffinate of the step (2) is heated at 50 ° C.
Heat at the boiling point temperature, further add an oxidizing agent to make ruthenium highly oxidized, extract ruthenium with an organic solvent insoluble in water, add a reducing agent to the extract to recover ruthenium,
The present invention relates to a method for producing a carboxy polysaccharide in which recovered ruthenium is reused for oxidizing the polysaccharide.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明で使用される多糖類は、デ
ンプン、アミロース、アミロペクチン、ペクチン、プロ
トペクチン、ペクチン酸などのα結合型多糖類及びセル
ロ−スなどβ結合型多糖類である。反応の容易性からデ
ンプンが好ましい。デンプンとしては、トウモロコシデ
ンプン、バレイショデンプン、タピオカデンプン、小麦
デンプン、サツマイモデンプン、米デンプンなどが挙げ
られ、これらを原料として低分子化させた水溶性デンプ
ンも使用できる。ここで、これらの原料は、反応液中濃
度で0.1〜80重量%、好ましくは1〜50重量%の
範囲で使用される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The polysaccharides used in the present invention are α-linked polysaccharides such as starch, amylose, amylopectin, pectin, protopectin and pectic acid, and β-linked polysaccharides such as cellulose. Starch is preferred because of the ease of reaction. Examples of the starch include corn starch, potato starch, tapioca starch, wheat starch, sweet potato starch, rice starch, and the like. Water-soluble starch obtained by using these as a raw material and having a reduced molecular weight can also be used. Here, these raw materials are used in a concentration of 0.1 to 80% by weight, preferably 1 to 50% by weight in the reaction solution.

【0009】本発明のカルボキシ多糖類は、多糖類を構
成する単糖ピラノース環のC6位の一級アルコールもし
くはエステルが平均10モル%以上酸化もしくは加水分
解されてカルボキシル基もしくはその塩に転化され、同
時にピラノース環のC2、C3位が開裂し、C2,C3
位の二級アルコ−ルが10モル%以上酸化されたカルボ
キシル基もしくはその塩に転化した構造からなる平均分
子量で1,000〜100,000のトリカルボキシ多
糖類である。
The carboxypolysaccharide of the present invention is converted into a carboxyl group or a salt thereof by oxidizing or hydrolyzing the primary alcohol or ester at the C6 position of the monosaccharide pyranose ring constituting the polysaccharide at an average of 10 mol% or more. The C2 and C3 positions of the pyranose ring are cleaved and C2 and C3
A tricarboxy polysaccharide having an average molecular weight of 1,000 to 100,000 and having a structure in which the secondary alcohol is converted to a carboxyl group or a salt thereof oxidized by 10 mol% or more.

【0010】本発明の酸化は、ルテニウム化合物と酸化
剤との組み合わせで行われる。ルテニウム化合物とし
て、高酸化状態のルテニウム化合物が挙げられる。この
高酸化状態のルテニウム化合物は、ルテニウム化合物と
酸化剤で生成させることができる。本発明において使用
するルテニウム化合物には、ルテニウム金属;二酸化ル
テニウム、四酸化ルテニウムなどのルテニウム酸化物;
ルテニウム酸ナトリウムなどのルテニウム酸塩;塩化ル
テニウム、臭化ルテニウムなどのハロゲン化ルテニウ
ム;硝酸ルテニウム;硫酸ルテニウム;酢酸ルテニウム
などのカルボン酸ルテニウム;ヘキサクロロルテニウム
酸アンモニウム、ヘキサクロロルテニウム酸カリウム、
ペンタクロロアクアルテニウム酸カリウム、ペンタクロ
ロアクアルテニウム酸アンモニウム、ペンタクロロニト
ロシルルテニウム酸カリウム、ヘキサアンミンルテニウ
ム塩化物、ヘキサアンミンルテニウム臭化物、ヘキサア
ンミンルテニウムヨウ化物、ニトロシルペンタアンミン
ルテニウム塩化物、ヒドロキソニトロシルテトラアンミ
ンルテニウム硝酸塩、エチレンジアミン四酢酸ルテニウ
ム、ルテニウムドデカカルボニウムなどのルテニウム錯
体が挙げられる。これらルテニウム化合物の使用量は、
原料多糖類の構成単糖単位1モルに対して0.0000
1〜1.0倍モル、好ましくは、0.0001〜0.1
倍モルの範囲の触媒量である。
[0010] The oxidation of the present invention is carried out by a combination of a ruthenium compound and an oxidizing agent. The ruthenium compound includes a ruthenium compound in a high oxidation state. This ruthenium compound in a highly oxidized state can be generated by a ruthenium compound and an oxidizing agent. The ruthenium compound used in the present invention includes ruthenium metal; ruthenium oxide such as ruthenium dioxide and ruthenium tetroxide;
Ruthenates such as sodium ruthenate; ruthenium halides such as ruthenium chloride and ruthenium bromide; ruthenium nitrate; ruthenium sulfate; ruthenium carboxylate such as ruthenium acetate; ammonium hexachlororuthenate, potassium hexachlororuthenate;
Potassium pentachloroaquaruthenate, ammonium pentachloroaquaruthenate, potassium pentachloronitrosylruthenate, hexaammineruthenium chloride, hexaammineruthenium bromide, hexaammineruthenium iodide, nitrosylpentaammineruthenium chloride, hydroxonitrosyltetraamineruthenium nitrate And ruthenium complexes such as ruthenium ethylenediaminetetraacetate and ruthenium dodecacarbonium. The amount of these ruthenium compounds used is
0.0000 per mole of monosaccharide unit constituting polysaccharide raw material
1 to 1.0 times mol, preferably 0.0001 to 0.1
The amount of catalyst is in the range of twice the molar amount.

【0011】本発明における反応でルテニウム化合物と
組み合わせる酸化剤および酸化後の反応液に添加する酸
化剤としては、ハロゲン、ハロゲン酸およびその塩類、
酸素、過酸、過酸化水素、過硫酸およびその塩、並びに
フェリシアン化塩からなる群から選ばれる少なくとも一
種が用いられる。具体的には塩素、臭素などのハロゲン
分子;一酸化ニ塩素、二酸化塩素、一酸化ニ臭素、二酸
化臭素などの酸化ハロゲン;過ヨウ素酸、過塩素酸など
の過ハロゲン酸およびその塩;臭素酸、臭素酸などのハ
ロゲン酸およびその塩;亜臭素酸、亜塩素酸などの亜ハ
ロゲン酸およびその塩;次亜臭素酸、次亜塩素酸などの
次亜ハロゲン酸およびその塩;酸素、過蟻酸、過酢酸、
過安息香酸などの過酸;クメンヒドロペルオキシド、ベ
ンジルヒドロペルオキシドなどのヒドロペルオキシド;
tert−ブチルベンジルオキシド、ジベンゾイルオキ
シドなどのペルオキシド;ペルオキシ二硫酸などの過硫
酸およびその塩、カロー酸;フェリシアン化カリウム、
フェリシアン化ナトリウムなどのフェリシアン化塩など
が挙げられる。これらの酸化剤のうち、水溶性のハロゲ
ン酸およびその塩が好ましい。これらの酸化剤の使用量
は、酸化反応では、原料に対して1.0〜10倍モルの
範囲、好ましくは、1.5〜8倍モルである。
The oxidizing agent to be combined with the ruthenium compound in the reaction of the present invention and the oxidizing agent added to the reaction solution after oxidation include halogen, halogen acid and salts thereof,
At least one selected from the group consisting of oxygen, peracid, hydrogen peroxide, persulfuric acid and salts thereof, and ferricyanide salts is used. Specifically, halogen molecules such as chlorine and bromine; halogen oxides such as dichlorine dichloride, chlorine dioxide, dibromobromide, and bromine dioxide; perhalic acids such as periodic acid and perchloric acid and salts thereof; bromate Halogen acids and salts thereof, such as bromic acid and bromic acid; halogen acids and salts thereof, such as bromic acid and chlorite; hypohalous acids and salts thereof, such as hypobromous acid and hypochlorous acid; oxygen, formic acid , Peracetic acid,
Peracids such as perbenzoic acid; hydroperoxides such as cumene hydroperoxide and benzyl hydroperoxide;
peroxides such as tert-butylbenzyl oxide and dibenzoyl oxide; persulfuric acid and salts thereof such as peroxydisulfuric acid; caloic acid; potassium ferricyanide;
And ferricyanide salts such as sodium ferricyanide. Among these oxidizing agents, water-soluble halogen acids and salts thereof are preferred. The amount of these oxidizing agents used is in the range of 1.0 to 10 moles, preferably 1.5 to 8 moles, per mole of the raw material in the oxidation reaction.

【0012】本発明の反応溶媒は、通常水溶媒または水
と酸化剤に安定な溶媒との混合溶媒が使用される。酸化
剤に安定な反応溶媒として具体的には、酢酸などの有機
酸;四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタンなどの
ハロゲン化炭素;ペンタン、ヘキサンなどのメタン系飽
和炭化水素;シクロヘキサンなどのパラフィン系炭化水
素が挙げられる。これらの溶媒のうち有機酸、ハロゲン
化炭化水素、パラフィン系飽和炭化水素が好ましい。ま
た、水と不均一な混合溶媒になる場合は、撹拌を十分行
うことにより反応速度を上げることができる。
As the reaction solvent of the present invention, an aqueous solvent or a mixed solvent of water and a solvent stable to an oxidizing agent is usually used. Specific examples of a reaction solvent stable to an oxidizing agent include organic acids such as acetic acid; halogenated carbons such as carbon tetrachloride, chloroform and dichloromethane; methane-based saturated hydrocarbons such as pentane and hexane; and paraffin-based hydrocarbons such as cyclohexane. Is mentioned. Among these solvents, organic acids, halogenated hydrocarbons, and paraffinic saturated hydrocarbons are preferred. When the mixed solvent becomes non-uniform with water, the reaction rate can be increased by sufficiently stirring.

【0013】本発明の反応は、多糖類、ルテニウム及び
水溶媒もしくは水と酸化剤に安定な溶剤との混合溶媒の
混合物に撹拌しながら酸化剤を徐々に添加して、高酸化
状態のルテニウムを生成させながら、温度0〜100
℃、pH1〜13で反応させる。反応混合物には、生成
したカルボキシ多糖類の他、ルテニウム化合物、溶媒、
未反応の微量の原料などが含まれる。
In the reaction of the present invention, the oxidizing agent is gradually added with stirring to a polysaccharide, ruthenium and a mixture of a water solvent or a mixed solvent of water and a solvent stable to the oxidizing agent to convert ruthenium in a highly oxidized state. While generating, temperature 0-100
The reaction is carried out at a temperature of 1 to 13C. In the reaction mixture, in addition to the generated carboxy polysaccharide, a ruthenium compound, a solvent,
Includes trace amounts of unreacted raw materials.

【0014】本発明におけるルテニウムの分離には、有
機溶媒を用いる抽出と還元処理との組み合わせによる。
詳しくは、反応終了後の溶液を1)酸化剤を添加してル
テニウムを高酸化状態にする工程、2)水に不溶な有機
溶媒により高酸化状態のルテニウムを抽出する抽出工
程、3)抽出したルテニウムに還元剤を添加して、低酸
化状態の酸化ルテニウムにする工程からなり、得られた
酸化ルテニウムは多糖類の酸化に再使用される。上記の
工程について具体的に説明する。
In the present invention, ruthenium is separated by a combination of extraction with an organic solvent and reduction treatment.
Specifically, the solution after completion of the reaction is 1) a step of adding ruthenium to a highly oxidized state by adding an oxidizing agent, 2) an extraction step of extracting ruthenium in a highly oxidized state with an organic solvent insoluble in water, and 3) extraction. It comprises a step of adding a reducing agent to ruthenium to form ruthenium oxide in a low oxidation state, and the obtained ruthenium oxide is reused for oxidizing the polysaccharide. The above steps will be specifically described.

【0015】第1工程 本工程は、第2工程の抽出工程に先立って反応終了付近
で、酸化剤を更に添加することによってルテニウムの存
在化学種をできるだけ多く高酸化状態の四酸化ルテニウ
ムにして抽出効率を上げるための工程である。ここで使
用する酸化剤の種類は、反応で用いる酸化剤と同一種で
も他の種類でも良く、特に制限はないが反応後の処理を
考慮に入れると同一種の酸化剤の使用が好ましい。ま
た、この使用量は、含有ルテニウム量に対して1.0〜
10倍モルの範囲、好ましくは、1.2〜5倍モルの範
囲である。また、反応後に酸化剤を添加する際のpH
は、反応終了時のpH1〜13をそのまま用いることが
できるが添加する酸化剤及び生成する四酸化ルテニウム
の安定性の点から好ましくはpH2〜13、より好まし
くはpH4〜10に調整した後に酸化剤を添加するのが
望ましい。
First step In this step, prior to the extraction step of the second step, near the end of the reaction, an oxidizing agent is further added to convert as many ruthenium species as possible into ruthenium tetroxide in a highly oxidized state. This is a process for improving efficiency. The kind of the oxidizing agent used here may be the same as or different from the oxidizing agent used in the reaction. There is no particular limitation, but the use of the same kind of oxidizing agent is preferable in consideration of the treatment after the reaction. In addition, the amount used is 1.0 to 1.0% based on the amount of ruthenium contained.
It is in the range of 10-fold mol, preferably in the range of 1.2- to 5-fold mol. The pH at the time of adding the oxidizing agent after the reaction
Can be used as it is at the end of the reaction, but from the viewpoint of the stability of the oxidizing agent to be added and the generated ruthenium tetroxide, the pH is preferably adjusted to 2 to 13, more preferably 4 to 10, and then the oxidizing agent is adjusted. Is desirably added.

【0016】第2工程 第1工程で生成させた四酸化ルテニウムを有機溶媒によ
り抽出する工程である。抽出は、第1工程の水溶液と有
機溶媒を混合後、分液することにより行われる。水溶液
と有機溶媒との混合・分液には、単段又は多段のミキサ
ーセトラ−、抽出塔などの公知な抽出装置を使用するこ
とができる。抽出溶媒としては、生成させた四酸化ルテ
ニウムに安定であると共に、水に不溶な溶媒であること
が必要である。具体的には、パーフルオロヘプタン、パ
ーフルオロペンタン、パーフルオロメチルシクロヘキサ
ンなどのフッ素化炭素、四塩化炭素、クロロホルム、ジ
クロロメタンなどの塩素化炭素などのハロゲン化炭化水
素;ペンタン、ヘキサンなどのメタン系飽和炭化水素;
シクロヘキサン、流動パラフィンなどのパラフィン系炭
化水素が挙げられる。これらの溶媒のうちハロゲン化炭
化水素、パラフィン系飽和炭化水素が好ましい。これら
の抽出溶媒は、精製品でも未精製品でも使用することが
できる。また、抽出温度は、高温ほど抽出速度が早くな
るが四酸化ルテニウムの揮発性などの物性から、通常、
常圧においては0〜100℃、好ましくは、10〜80
℃である。
Second step This is a step of extracting ruthenium tetroxide generated in the first step with an organic solvent. The extraction is performed by mixing the aqueous solution of the first step and the organic solvent and then separating the mixture. For the mixing and separation of the aqueous solution and the organic solvent, a known extraction device such as a single-stage or multi-stage mixer settler or an extraction tower can be used. The extraction solvent must be a solvent that is stable to the generated ruthenium tetroxide and insoluble in water. Specifically, halogenated hydrocarbons such as fluorinated carbon such as perfluoroheptane, perfluoropentane and perfluoromethylcyclohexane, chlorinated carbon such as carbon tetrachloride, chloroform and dichloromethane; methane-based saturated such as pentane and hexane hydrocarbon;
Examples include paraffinic hydrocarbons such as cyclohexane and liquid paraffin. Of these solvents, halogenated hydrocarbons and paraffinic saturated hydrocarbons are preferred. These extraction solvents can be used for both purified and unrefined products. In addition, the extraction temperature, the higher the temperature, the faster the extraction speed, but from the physical properties such as the volatility of ruthenium tetroxide,
0 to 100 ° C. at normal pressure, preferably 10 to 80 ° C.
° C.

【0017】第3工程 本工程は、有機溶剤中に抽出された四酸化ルテニウムを
還元剤により、低酸化状態の酸化ルテニウムの沈殿を生
成させ分離して回収する。還元剤としては、亜硫酸塩、
ヒドラジン及びその塩、ヒドロキシルアミン及びその
塩、過酸化水素、キノン類、メタノール、エタノール、
2−プロパノールなどの低級アルコールなどの一般的な
還元剤を用いることができる。還元剤の使用量は、ルテ
ニウム含有モル数に対して、1〜100倍モル量、好ま
しくは、1から50倍モル量である。
Third Step In this step, the ruthenium tetroxide extracted in the organic solvent is reduced with a reducing agent to form a precipitate of ruthenium oxide in a low oxidation state, separated and recovered. As reducing agents, sulfites,
Hydrazine and its salts, hydroxylamine and its salts, hydrogen peroxide, quinones, methanol, ethanol,
General reducing agents such as lower alcohols such as 2-propanol can be used. The amount of the reducing agent to be used is 1 to 100 times, preferably 1 to 50 times, the molar amount of the ruthenium-containing mole.

【0018】有機溶剤中に沈殿化したルテニウムの分離
にはろ過、または沈降分離器、液体サイクロン等の遠心
分離器を用いることができ、固形物、またはスラリーと
して回収することができる。得られた固形物、またはス
ラリーは更にエバポレーター等の減圧乾燥によって乾固
物として回収することができる。または、有機溶剤中に
沈殿化した状態から直接減圧乾燥を行い乾固物を得ても
よい。得られたスラリー、固形物、乾固物のルテニウム
はそのまま、または、水等の溶媒に分散させて次の多糖
類の酸化に再使用される。
For separation of the ruthenium precipitated in the organic solvent, filtration or a centrifugal separator such as a sedimentation separator or a liquid cyclone can be used, and it can be recovered as a solid or a slurry. The obtained solid or slurry can be further recovered as a dried product by drying under reduced pressure using an evaporator or the like. Alternatively, a dried product may be obtained by directly drying under reduced pressure from the state of precipitation in an organic solvent. The obtained slurry, solid and dried ruthenium can be reused as it is or after being dispersed in a solvent such as water for the next oxidation of the polysaccharide.

【0019】さらには、第2工程の抽出後の抽残液に存
在するルテニウムを回収して再使用するため、1)抽残
液を加熱処理する工程、2)酸化剤を添加してルテニウ
ムを高酸化状態にする工程、3)水に不溶な有機溶媒に
より高酸化状態のルテニウムを抽出する工程、4)抽出
したルテニウムに還元剤を添加して、低酸化状態の酸化
ルテニウムにする工程からなり、得られた酸化ルテニウ
ムは多糖類の酸化に再使用される。上記の工程について
具体的に説明する。
Further, in order to collect and reuse the ruthenium present in the raffinate after the extraction in the second step, 1) a step of heat-treating the raffinate, and 2) the ruthenium is added by adding an oxidizing agent. 3) a step of extracting ruthenium in a high oxidation state with an organic solvent insoluble in water; 4) a step of adding a reducing agent to the extracted ruthenium to form a ruthenium oxide in a low oxidation state. The resulting ruthenium oxide is reused for the oxidation of polysaccharides. The above steps will be specifically described.

【0020】加熱工程 本工程は、抽出分離後の溶液を加熱処理し、溶液中に残
存するルテニウムを除去し易くするための工程である。
加熱処理温度は、常圧においては50℃〜沸点温度であ
る。温度が低いとルテニウムの除去率を高めるのに長時
間を要し、温度が高すぎるとカルボキシ多糖類の分解を
引き起こす。また、加熱処理する反応溶液のpHは、酸
性側では分解し易いため通常は、pH7〜13、好まし
くは、8〜10に調整して行う。加熱処理時間は、条件
などにより異なるが、5分〜24時間、好ましくは、3
0分〜10時間である。加熱処理を行う際、圧力を変え
ることによって、温度、処理時間などを変えることがで
きる。加熱方法としては、特に制限はなく、蒸気または
温水での熱交換器による加熱、ヒーター加熱、赤外線加
熱、高周波加熱などの通常の加熱方法を使用できる。
Heating Step This step is a step for subjecting the solution after the extraction separation to a heat treatment to facilitate removal of ruthenium remaining in the solution.
The heat treatment temperature is 50 ° C. to the boiling point at normal pressure. If the temperature is low, it takes a long time to increase the ruthenium removal rate, and if the temperature is too high, the carboxypolysaccharide is decomposed. The pH of the reaction solution to be subjected to the heat treatment is usually adjusted to pH 7 to 13, preferably 8 to 10, since it is easily decomposed on the acidic side. The heat treatment time varies depending on conditions and the like, but is from 5 minutes to 24 hours, preferably 3 minutes.
0 minutes to 10 hours. In performing the heat treatment, the temperature, the treatment time, and the like can be changed by changing the pressure. The heating method is not particularly limited, and a normal heating method such as heating with a heat exchanger using steam or hot water, heater heating, infrared heating, or high-frequency heating can be used.

【0021】加熱工程以後の工程は、第1工程から第3
工程と同様の処理を行う。なお、本発明では、さらに加
熱処理、酸化剤添加処理、溶媒抽出処理を繰り返しても
よい。また、反応後の混合溶液を加熱処理してから第1
工程から第3工程を行ってもよい。
The steps after the heating step are the first to third steps.
A process similar to the process is performed. In the present invention, the heat treatment, the oxidizing agent addition treatment, and the solvent extraction treatment may be further repeated. After the heat treatment of the mixed solution after the reaction,
The third to third steps may be performed.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明について実施例にて詳述する。
生成物トリカルボキシデンプン中のルテニウム濃度はI
CP(誘導結合型プラズマ発光分析法、セイコー電子工
業社製1200VR型分析計)を用いて測定した。ま
た、塩化ナトリウム含有量はXRF(蛍光X線分析法、
理学電機RIX3100)を用いて測定した。
The present invention will be described below in detail with reference to examples.
The ruthenium concentration in the product tricarboxy starch is I
The measurement was performed using a CP (inductively coupled plasma emission spectrometry, 1200 VR analyzer manufactured by Seiko Instruments Inc.). The sodium chloride content is determined by XRF (X-ray fluorescence analysis,
It was measured using Rigaku Denki RIX3100).

【0023】実施例1 (1回目の反応)攪拌機、温度計及びポンプを備えた1
L容丸底パイレックスフラスコに水50ml、トウモロ
コシデンプン(敷島スターチ社製)15g及び塩化ルテ
ニウム0.70g(ルテニウム含有量43%、ルテニウ
ム2.8ミリモル)を入れ、攪拌しながら、冷水浴で2
0℃に冷却した。この混合物にデンプンの5倍モル量の
12.9重量%次亜塩素酸ナトリウム水溶液を3時間か
けて添加した。反応液のpHは、2規定の水酸化ナトリ
ウム水溶液で9.0に制御した。
Example 1 (First reaction) 1 equipped with stirrer, thermometer and pump
50 ml of water, 15 g of corn starch (manufactured by Shikishima Starch) and 0.70 g of ruthenium chloride (ruthenium content 43%, ruthenium 2.8 mmol) were placed in an L-volume round bottom Pyrex flask, and stirred in a cold water bath.
Cooled to 0 ° C. To this mixture, an aqueous solution of 12.9% by weight of sodium hypochlorite in a molar amount of 5 times the amount of starch was added over 3 hours. The pH of the reaction solution was controlled at 9.0 with a 2N aqueous sodium hydroxide solution.

【0024】反応終了後、反応液452gに12.9重
量%次亜塩素ナトリウム水溶液を12.9g、n−ヘプ
タンを130g添加し、室温で振とう(1分)、遠心分
離(2,000pm、1分)、静置(1分)した後、四
酸化ルテニウムを溶解・抽出したn−ヘプタン層を水溶
液から分離した。この抽出操作を室温で4回行った。抽
出液には、2−プロパノール1.5gを添加処理した
後、ロータリエバポレーターで減圧乾固して酸化ルテニ
ウムを得た。また、抽残液には、2倍容量のメタノール
を加えて白色沈澱物を生成させた。沈澱物をロ別し、更
に、水に溶解しメタノールを加えて沈殿させた後、60
℃、5時間真空乾燥して生成物A23.9gを得た。
After completion of the reaction, 12.9 g of an aqueous solution of 12.9% by weight of sodium hypochlorite and 130 g of n-heptane were added to 452 g of the reaction solution, and the mixture was shaken at room temperature (1 minute), centrifuged (2,000 pm, After 1 minute) and standing (1 minute), the n-heptane layer in which ruthenium tetroxide was dissolved and extracted was separated from the aqueous solution. This extraction operation was performed four times at room temperature. The extract was treated with 1.5 g of 2-propanol, and dried under reduced pressure with a rotary evaporator to obtain ruthenium oxide. To the raffinate, twice the volume of methanol was added to form a white precipitate. The precipitate was separated by filtration, dissolved in water, and precipitated by adding methanol.
C. for 5 hours to obtain 23.9 g of product A.

【0025】生成物Aを13C−NMR、IR、XRFに
よって分析したところ、原料トウモロコシデンプンを構
成するグルコピラノース単位のC6位の一級アルコ−ル
が100モル%カルボキシル基に酸化されていると同時
にC2−C3位が開裂し、C2、C3位の二級アルコ−
ルが75モル%カルボキシル基に酸化されたトリカルボ
キシデンプンナトリウム塩が99.5%(収率94.4
%)と塩化ナトリウム0.5%であった。生成物Aのル
テニウム濃度をICPで測定したところ126ppm
(除去率99.2%)であった。
When the product A was analyzed by 13 C-NMR, IR and XRF, it was found that the primary alcohol at the C6-position of the glucopyranose unit constituting the starting corn starch was oxidized to 100 mol% carboxyl group. The C2-C3 position is cleaved and the secondary alcohol at C2 and C3 positions is
99.5% (yield 94.4%) of tricarboxystarch sodium salt in which
%) And 0.5% sodium chloride. When the ruthenium concentration of the product A was measured by ICP, it was 126 ppm.
(Removal rate 99.2%).

【0026】(2回目の反応・ルテニウム再使用)減圧
乾固して得られた酸化ルテニウムを水45gに分散後、
1回目の反応と同様に反応、抽出、ルテニウム分離を行
った。また、抽残液は、1回目の反応と同様に、メタノ
ール添加、沈澱化、ロ別、再溶解、乾燥して生成物B2
3.5gを得た。生成物Bを13C−NMR、IR、XR
Fによって分析したところ、1回目の反応で得られた生
成物Aと同一のトリカルボキシデンプンナトリウム塩が
99.4%(収率92.7%)と塩化ナトリウム0.6
%であった。
(Second reaction / reuse of ruthenium) Ruthenium oxide obtained by drying under reduced pressure was dispersed in 45 g of water.
Reaction, extraction, and ruthenium separation were performed in the same manner as in the first reaction. Further, as in the first reaction, the raffinate was added with methanol, precipitated, separated by filtration, redissolved and dried to obtain a product B2.
3.5 g were obtained. The product B was analyzed by 13 C-NMR, IR, XR
As a result of analysis by F, 99.4% (yield 92.7%) of the same sodium salt of tricarboxystarch as the product A obtained in the first reaction and 0.6% of sodium chloride were obtained.
%Met.

【0027】実施例2 (1回目の反応)塩化ルテニウムの代わりに酸化ルテニ
ウム0.600g(ルテニウム含有量47重量%、2.
8ミリモル)を用いた以外は、実施例1と同様に反応し
た。反応後、実施例1と同様にしてn−ヘプタンで4回
抽出した後、温度計、冷却管を備えた1L容の丸底反応
パイレックスフラスコに入れオイル浴により98℃、2
時間加熱還流処理した。冷却後、加熱処理した溶液をn
−ヘプタンで4回抽出した後、実施例1と同様に沈澱
化、乾燥を行い、生成物C23.6gを得た。
Example 2 (First reaction) Instead of ruthenium chloride, 0.600 g of ruthenium oxide (ruthenium content 47% by weight, 2.
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that 8 mmol) was used. After the reaction, the mixture was extracted four times with n-heptane in the same manner as in Example 1, then put into a 1 L round bottom reaction Pyrex flask equipped with a thermometer and a cooling tube, and placed in an oil bath at 98 ° C.
The mixture was heated under reflux for an hour. After cooling, heat-treated solution
After extraction with heptane four times, precipitation and drying were carried out in the same manner as in Example 1 to obtain 23.6 g of a product C.

【0028】この生成物を13C−NMR、IR、XRF
によって分析したところ、生成物Aと同一のトリカルボ
キシデンプンナトリウム塩が99.5%(収率93.2
%)と塩化ナトリウム0.5%であった。生成物C中の
ルテニウム濃度をICPで測定したところ5ppm(除
去率99.96%)であった。n−ヘプタン抽出液は、
実施例1と同様にして30%過酸化水素2gを添加処理
した後、ロータリエバポレーターで減圧乾固して酸化ル
テニウムを得た。
The product was subjected to 13 C-NMR, IR, XRF
99.5% of the same sodium salt of tricarboxystarch as the product A (93.2% yield).
%) And 0.5% sodium chloride. The ruthenium concentration in the product C was measured by ICP and found to be 5 ppm (removal rate 99.96%). The n-heptane extract is
After adding 2 g of 30% hydrogen peroxide in the same manner as in Example 1, it was dried under reduced pressure with a rotary evaporator to obtain ruthenium oxide.

【0029】(2回目の反応・ルテニウム再使用)1回
目の反応で得られた酸化ルテニウムを水45gに分散
後、1回目の反応と同様に反応、抽出、ルテニウム分離
を行った。また、抽残液は、1回目の反応と同様に、メ
タノール添加、沈澱化、ロ別、再溶解、乾燥して生成物
D23.8gを得た。生成物Dを13C−NMR、IR、
XRFによって分析したところ、1回目の反応で得られ
た生成物Cと同一のトリカルボキシデンプンナトリウム
塩が99.4%(収率93.9%)と塩化ナトリウム
0.6%であった。
(Second reaction / reuse of ruthenium) The ruthenium oxide obtained in the first reaction was dispersed in 45 g of water, and the reaction, extraction and ruthenium separation were carried out in the same manner as in the first reaction. Further, the raffinate was subjected to addition of methanol, precipitation, filtration, re-dissolution and drying in the same manner as in the first reaction to obtain 23.8 g of a product D. The product D was analyzed by 13 C-NMR, IR,
When analyzed by XRF, the same tricarboxystarch sodium salt as the product C obtained in the first reaction was 99.4% (yield 93.9%) and sodium chloride 0.6%.

【0030】実施例3 2−プロパノールの代わりに10重量%塩酸ヒドラジン
を用いた以外は全く実施例1と同様に反応、後処理を行
い1回目反応の生成物E23.3g、2回目反応の生成
物F23.5gを得た。生成物E、Fを13C−NMR、
IR、XRFによって分析したところ、それぞれ実施例
1と同一のトリカルボキシデンプンナトリウム塩が9
9.6%(収率92.1%)、99.5%(収率92.
8%)と塩化ナトリウム0.4%、0.5%であった。
Example 3 A reaction and a post-treatment were carried out in the same manner as in Example 1 except that 10% by weight of hydrazine hydrochloride was used instead of 2-propanol, and 23.3 g of a product E of the first reaction was formed. 23.5 g of product F were obtained. Products E and F were analyzed by 13 C-NMR,
When analyzed by IR and XRF, the same tricarboxystarch sodium salt as in Example 1 was found to be 9
9.6% (yield 92.1%), 99.5% (yield 92.0%).
8%) and 0.4% and 0.5% of sodium chloride.

【0031】実施例4 2−プロパノールの代わりに10重量%塩酸ヒドロキシ
アミンを用いた以外は全く実施例1と同様に反応、後処
理を行い1回目反応の生成物G、2回目反応の生成物H
をそれぞれ23.4g得た。生成物G、Hを13C−NM
R、IR、XRFによって分析したところ、実施例1と
同一のトリカルボキシデンプンナトリウム塩99.3%
(収率92.2%)、99.5%(収率92.4%)と
塩化ナトリウム0.7%、0.5%であった。
Example 4 A reaction G and a post-treatment were carried out in exactly the same manner as in Example 1 except that 10% by weight of hydroxyamine hydrochloride was used instead of 2-propanol, and a product G of the first reaction and a product of the second reaction were used. H
Was obtained in an amount of 23.4 g. Products G and H were converted to 13 C-NM
Analyzed by R, IR, XRF, the same sodium salt of tricarboxystarch as in Example 1 99.3%
(Yield 92.2%), 99.5% (yield 92.4%), and sodium chloride 0.7% and 0.5%.

【0032】実施例5 実施例1と同様に1回目の反応を行い生成物Iを23.
5g得た。反応後、抽出液に2−プロパノール1.5g
を添加し、攪拌、静置後、デカンテーションによりルテ
ニウムの黒色スラリー10gを得た。得られたルテニウ
ムのスラリーに水50ml、トウモロコシデンプンを加
えて、1回目の反応と同様に反応、後処理を行い生成物
Jを23.3g得た。生成物I、Jを13C−NMR、I
R、XRFによって分析したところ、生成物Aと同一の
トリカルボキシデンプンナトリウム塩が99.0%(収
率94.0%)、99.5%(収率93.0%)と塩化
ナトリウム1.0%、0.5%であった。
Example 5 The first reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain the product I in the form of 23.
5 g were obtained. After the reaction, 1.5 g of 2-propanol was added to the extract.
After stirring and standing, 10 g of a ruthenium black slurry was obtained by decantation. 50 ml of water and corn starch were added to the obtained ruthenium slurry, and the reaction and post-treatment were carried out in the same manner as in the first reaction to obtain 23.3 g of a product J. Products I and J were analyzed by 13 C-NMR, I
When analyzed by R and XRF, the same sodium salt of tricarboxystarch as that of the product A was found to be 99.0% (94.0% yield), 99.5% (93.0% yield), and 1.0% sodium chloride. 0% and 0.5%.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明によれば、多糖類の酸化に用いら
れたルテニウムを回収し、再び反応に有効利用できる。
According to the present invention, the ruthenium used for oxidizing the polysaccharide can be recovered and effectively reused in the reaction.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多糖類をルテニウム化合物と酸化剤との
組み合わせにより酸化してカルボキシ多糖類を製造する
方法において、(1)反応後の混合溶液に酸化剤を添加
しルテニウムを高酸化状態にし、(2)水に不溶な有機
溶媒でルテニウムを抽出し、(3)抽出液に還元剤を添
加してルテニウムを回収し、(4)回収したルテニウム
を多糖類の酸化に再使用することを特徴とするカルボキ
シ多糖類の製造方法。
1. A method for producing a carboxy polysaccharide by oxidizing a polysaccharide with a combination of a ruthenium compound and an oxidizing agent, wherein (1) an oxidizing agent is added to the mixed solution after the reaction to make ruthenium highly oxidized; (2) Ruthenium is extracted with an organic solvent insoluble in water, (3) Ruthenium is recovered by adding a reducing agent to the extract, and (4) Recovered ruthenium is reused for oxidation of polysaccharides. A method for producing a carboxy polysaccharide.
【請求項2】 (2)工程の抽残液を常圧においては5
0℃〜沸点温度で加熱し、さらに酸化剤を添加しルテニ
ウムを高酸化状態にし、水に不溶な有機溶媒でルテニウ
ムを抽出し、抽出液に還元剤を添加してルテニウムを回
収し、回収したルテニウムを多糖類の酸化に再使用する
請求項1記載の製造方法。
2. The extraction residue in the step (2) is 5
Heated at 0 ° C. to the boiling point, further added an oxidizing agent to make ruthenium highly oxidized, extracted ruthenium with an organic solvent insoluble in water, added a reducing agent to the extract to recover ruthenium, and recovered The production method according to claim 1, wherein ruthenium is reused for oxidizing the polysaccharide.
【請求項3】 還元剤が亜硫酸塩、ヒドラジン及びその
塩、ヒドロキシルアミン及びその塩、過酸化水素、キノ
ン類、メタノール、エタノール、並びに2−プロパノー
ルから選ばれる少なくとも一種である請求項1または2
記載の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the reducing agent is at least one selected from sulfites, hydrazine and its salts, hydroxylamine and its salts, hydrogen peroxide, quinones, methanol, ethanol, and 2-propanol.
The manufacturing method as described.
【請求項4】 (4)工程で回収されるルテニウムが乾
固物又はスラリーであることを特徴とする請求項1また
は2記載の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the ruthenium recovered in the step (4) is a dried product or a slurry.
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