JP2001089502A - カルボキシ多糖類の製造方法 - Google Patents

カルボキシ多糖類の製造方法

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JP2001089502A
JP2001089502A JP27250099A JP27250099A JP2001089502A JP 2001089502 A JP2001089502 A JP 2001089502A JP 27250099 A JP27250099 A JP 27250099A JP 27250099 A JP27250099 A JP 27250099A JP 2001089502 A JP2001089502 A JP 2001089502A
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Japan
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polysaccharide
ruthenium
oxidizing
acid
producing
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Satoshi Ueno
聡 上野
Rieko Hizume
理恵子 日詰
Toshiaki Kanzaki
利昭 神崎
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】カルボキシ多糖類を製造する方法において、反
応溶液より副生塩を有効に脱塩・分離する方法を提供す
る。 【解決手段】多糖類を酸化剤とルテニウム化合物の組み
合わせにより酸化し、カルボキシ多糖類を製造する方法
において、副生塩を限外濾過または逆浸透処理により脱
塩・分離する。

Description

【発明の詳細な説明】
【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は、スケ−ル付着防止
剤、顔料分散剤、サイズ剤、コンクリ−ト混和剤、洗剤
ビルダ−として好適に利用できる。
【0002】
【従来の技術】従来、洗剤ビルダ−として、アクリル酸
ポリマ−又はアクリル酸/マレイン酸ポリマ−が工業的
に使用されている。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。このため、
多糖類を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−として期待される。
【0003】特開平9−71601号公報には、多糖類
をルテニウム触媒の存在下、次亜塩素酸塩を用いて酸化
し、ポリカルボン酸を製造する方法が開示されている。
次亜塩素酸塩を用いて酸化すると、必ず塩類が副生する
ので、塩類を分離する工程が必要となる。該公報では、
生成したポリカルボン酸塩と副生した塩化ナトリウムを
分離するため、反応溶液に2倍量のエタノ−ル溶媒を添
加し、生成したポリカルボン酸塩の沈殿をロ別すること
により脱塩・分離する方法が記載されている。しかし、
高価なエタノ−ル溶媒を多量使用し、回収コストもかか
るので工業的には不適当である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術における上記したような課題を解決し、有機溶剤を
用いることなく、副生塩を効率良く脱塩・分離するカル
ボキシ多糖類の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の課
題を解決する方法について鋭意検討した結果、反応溶液
中の副生塩を脱塩・分離する方法として、限外濾過処理
または逆浸透処理が短時間で効率良く脱塩・分離出来る
ことを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明
は、多糖類を酸化剤とルテニウム化合物の組み合わせに
より酸化し、カルボキシ多糖類を製造する方法におい
て、副生塩を限外濾過または逆浸透処理により脱塩・分
離することを特徴とするカルボキシ多糖類の製造方法に
関するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の多糖類は、デンプン、ア
ミロ−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結合型多糖類であり、このうち入手しやすく反応が
容易なデンプンが好ましい。デンプンとして、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
どが挙げられる。これらを原料にして変性させた水溶性
デンプンも使用できる。ここで、原料多糖類は、反応液
中濃度で0.1〜80重量%、好ましくは1〜50重量
%で使用される。
【0007】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−ス環のC6位のフリ−又はエステル
化された一級アルコ−ル残基が平均10モル%以上酸化
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−ス環のC2、C3位間の結合が開裂し、C
2、C3位の二級アルコ−ル残基が平均10モル%以上
カルボキシル基、もしくはその塩に転化した構造からな
る平均分子量が1,000〜100,000のトリカル
ボキシ多糖類である。
【0008】多糖類の酸化は、ルテニウム化合物と酸化
剤とにより生成させた高酸化状態のルテニウムにより行
われる。本発明において高酸化状態のルテニウムとは、
原子価がVI〜VIIIのルテニウムをいう。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、四酸化ルテニウム等のルテニウム酸化
物;ルテニウム酸ナトリウム等のルテニウム酸塩;塩化
ルテニウム、臭化ルテニウム等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
等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アンモニウム、ペンタク
ロロアクア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シュウ化物、
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等のルテニ
ウム錯体が挙げられる。これらの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.
00001〜1.0モル、好ましくは0.0001〜
0.1モルの範囲である。
【0009】多糖類の酸化のためにルテニウム化合物と
組み合わせて使用される酸化剤としては、塩素、臭素等
の分子状ハロゲン;一酸化二塩素、二酸化塩素、一酸化
二臭素、二酸化臭素等の酸化ハロゲン;過ヨウ素酸、過
塩素酸等の過ハロゲン酸及びその塩;臭素酸、塩素酸等
のハロゲン酸及びその塩;亜臭素酸、亜塩素酸等の亜ハ
ロゲン酸及びその塩;次亜臭素酸、次亜塩素酸等の次亜
ハロゲン酸及びその塩;分子状酸素;過蟻酸、過酢酸、
過安息香酸等の過酸;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等のヒドロペルオキシド;te
rt−ブチルベンジルペルオキシド、ジベンゾイルペル
オキシド、過酸化水素等のペルオキシド;ペルオキシ二
硫酸、カロ−酸等の過硫酸及びその塩;およびフエリシ
アン化カリウム、フエリシアン化ナトリウム等のフエリ
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。これらの酸化剤のうち、水溶性の次亜ハロゲ
ン酸及びその塩が好ましい。これらの酸化剤の使用量
は、多糖類の酸化反応では、原料多糖類1モル(1ピラ
ノ−ス単位を1モルとする。)に対し、1.0〜10モ
ル、好ましくは1.5〜8モルである。
【0010】多糖類の酸化反応の溶媒としては、通常、
水又は水と酸化剤に安定な溶媒との混合溶媒等の水性媒
体が使用される。酸化剤に安定な溶媒として具体的に
は、酢酸等の有機酸:四塩化炭素、クロロホルム、ジク
ロロメタン等のハロゲン化炭素;ペンタン、ヘキサン、
n−ヘプタン等の鎖状飽和炭化水素、シクロヘキサン等
の環状飽和炭化水素が挙げられる。これらの溶媒のうち
有機酸、ハロゲン化炭素、鎖状飽和炭化水素が好まし
い。また、水と水への溶解度が低い溶媒との混合溶媒中
で酸化反応を行う場合は、撹拌を十分に行うことにより
反応速度を上げることができる。
【0011】本発明では、多糖類、ルテニウム化合物及
び水性媒体の混合物に、撹拌しながら酸化剤を通常水溶
液として0.5〜10時間かけて徐々に添加して、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。酸化反応は、0.5〜
12時間で終了する。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、溶媒及び副生塩な
どが含まれる。
【0012】本発明における副生塩の脱塩・分離は、限
外濾過膜または逆浸透膜による処理で行う。この膜分離
による脱塩・分離工程としては、1)反応終了後、ルテ
ニウム化合物の分離・回収工程を行う前に、限外濾過膜
または逆浸透膜による脱塩・分離工程を行う場合と、
2)反応終了後、ルテニウム化合物の分離・回収工程を
経た後、限外濾過膜または逆浸透膜による脱塩・分離工
程を行う場合があるが、好ましくは2)のプロセスであ
る。
【0013】脱塩・分離工程に用いられる限外濾過膜ま
たは逆浸透膜は、実質的に副生塩のような低分子電解質
を通過させ、生成物であるカルボキシ多糖類を通過させ
ないで、両者を分離させる膜が用いられる。分離するカ
ルボキシ多糖類の分子量によって、最適な分画分子量の
膜を選択できる。通常は、400〜100,000、好
ましくは1,000〜10,000の分画分子量の膜が
用いられる。
【0014】限外濾過膜に用いられる材料は、特に制限
されるものではなく、例えば、再生セルロース、ポリエ
ーテルスルホン、ポリスルホン、ポリビニルアルコー
ル、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン,ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリ
ル酸エステルなどの有機高分子化合物や、多孔質ガラ
ス、セラミックス等の無機材料があげられる。
【0015】また、逆浸透膜は、純水製造、かん水の脱
塩などの場合、NaClの排除率が95%以上のものが
用いられるが、水溶性有価物の濃縮・回収の分野では、
NaCl排除率10〜50%のものが応用されている。
この膜は、NaCl等の低分子化合物を通過させ、ある
程度以上の高分子化合物を通過させないという特徴を持
ち、副生塩とカルボキシ多糖類とを分離することが可能
となる。このような逆浸透膜に用いられる材料は、特に
制限されるものではなく、例えば、ポリスルホン、ポリ
ビニルアルコール、酢酸セルロースなどが挙げられる。
【0016】限外濾過膜または逆浸透膜を用いた分離装
置は、平板型、スパイラル型、チューブラー型、中空糸
型、プリーツ型などのいかなる形式のものでも良い。処
理操作の方法としては特に制限はなく、濃縮法、ダイア
フィルトレーション法や、これらを組み合わせた方法が
あげられる。この中でもダイアフィルトレーション法
は、被処理液の濃度を、脱塩に最適な条件に保つことが
できるため、好ましい。また、回分式、連続式のいかな
る方法でも良い。回分式の場合、単段処理でも好適な脱
塩率が得られるが、より高い脱塩率を望むなら複数段処
理が好ましい。
【0017】
【実施例】以下、実施例により詳しく説明する。生成物
の構造分析には、13C−NMR、IRを使用した。ま
た、重量平均分子量はGPC(カラム:Shodex OHpak
SB-G/Shodex OHpak SB-806MHQ 8mmID×300mmL/Sh
odex OHpak SB-802.5HQ8mmID×300mm,RI検出器)によ
り、多糖類を標品として分析した。実施例において限外
濾過膜処理装置は、日本ミリポア(株)社製、レモリー
ノ(商品名)を用いた。
【0018】実施例1 攪拌機、温度計、酸化還元電位計およびポンプを備えた
1,000ml丸底フラスコに水150ml、トウモロ
コシデンプン(敷島スタ−チ製)24g及び塩化ルテニ
ウム(ルテニウム含有量43%)1.11gを仕込み、
撹拌しながら冷水浴で20℃に冷却した。この混合物に
デンプンの構成グルコピラノ−ス単位に対し5倍モルの
13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
で9.0に制御した。
【0019】反応終了後、反応溶液にn−ヘプタン80
gを添加し、10分間撹拌後、1分間静置した後、ルテ
ニウムを含むn−ヘプタン層を反応溶液から分離した。
この抽出操作を4回繰り返した。この採取した反応溶液
430gには、NaCl30.7gを含有していた。こ
の反応溶液を限外濾過装置(限外濾過膜;日本ミリポア
社バイオマックス分画分子量1,000)で膜モジュー
ル入口圧力:1.0MPaにて330分処理を行い16
8gの処理液を得た。処理後の反応溶液をロータリーエ
バポレータで蒸発乾固し、60℃、5時間真空乾燥して
固体生成物23.8gを得た。固体生成物中のNaCl
含有量は10.7gであり、脱塩率は65%であった。
【0020】固体生成物を13C−NMR、IR、GPC
により分析したところ、原料トウモロコシデンプンを構
成するグルコピラノ−ス単位のC6位の一級アルコ−ル
が100%カルボキシル基に酸化され、同時にC2、C
3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
ンであった。また、重量平均分子量は14,000であ
った。
【0021】実施例2 実施例1と同様にして得られた限外濾過処理後の反応溶
液を同量の純水で希釈し、その219gを採取した。こ
の溶液は、NaCl7.2gを含有していた。実施例1
と同様の操作条件で150分間限外濾過処理を行い64
gの処理液を得た。これをロータリーエバポレータで蒸
発乾固し、60℃、5時間真空乾燥して固体生成物B
7.94gを得た。固体生成物中のNaCl含有量は
1.77gであり、脱塩率は75%であった。
【0022】実施例3 実施例1と同様にして得られたルテニウム分離後の反応
液1,000gを採取した。この反応液はNaCl72
gを含有していた。実施例1と同様の操作条件で限外濾
過処理を行い約250gの処理液を得た。得られた処理
液を3倍の純水で希釈し、同様の操作条件で限外濾過処
理を行い、これを更に3回繰り返した。得られた処理液
は約250gであり、これをロータリーエバポレータで
蒸発乾固し、60℃、5時間真空乾燥して固体生成物C
32.8gを得た。固体生成物中のNaCl含有量は
0.5gであり、脱塩率は99.3%であった。
【0023】実施例4 実施例1と同様にして得られたルテニウム分離後の反応
液429gを採取した。この反応液中にはNaCl2
4.9gが含有されていた。この反応溶液を逆浸透装置
(逆浸透膜;日本ミリポア社CDRN50001分画分
子量400)で膜モジュール入口圧力:1.8MPaに
て400分処理を行い208gの処理液を得た。これを
ロータリーエバポレータで蒸発乾固し、60℃、5時間
真空乾燥して固体生成物D25.3gを得た。固体生成
物中のNaCl含有量は10.4gであり、脱塩率は5
8.2%であった。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、カルボキシ多糖類を製
造する方法において、有機溶剤を使用することなく、反
応溶液中の副生塩を容易に脱塩・分離することができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4C090 AA05 BA08 BA13 BA18 BA24 BA50 BB65 BC10 BD34 BD37 CA15 CA16 CA17 CA21 CA34 CA47 DA21

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多糖類を酸化剤とルテニウム化合物の組
    み合わせにより酸化し、カルボキシ多糖類を製造する方
    法において、副生塩を限外濾過または逆浸透処理により
    脱塩・分離することを特徴とするカルボキシ多糖類の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 分画分子量400〜100,000の限
    外濾過膜または逆浸透膜を用いる請求項1記載の製造方
    法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8729006B2 (en) 2011-06-28 2014-05-20 Ecolab Usa Inc. Methods and compositions using sodium carboxymethyl cellulose as scale control agent
US9376648B2 (en) 2008-04-07 2016-06-28 The Procter & Gamble Company Foam manipulation compositions containing fine particles

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9376648B2 (en) 2008-04-07 2016-06-28 The Procter & Gamble Company Foam manipulation compositions containing fine particles
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