JP2002003503A - ニトロキシル類を用いる多糖類の酸化 - Google Patents
ニトロキシル類を用いる多糖類の酸化Info
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- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
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- C08B15/02—Oxycellulose; Hydrocellulose; Cellulosehydrate, e.g. microcrystalline cellulose
- C08B15/04—Carboxycellulose, e.g. prepared by oxidation with nitrogen dioxide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 臭化物の不存在下に次亜塩素酸塩を使用して
デンプン及び関連した多糖類を酸化する方法を提供する
こと。 【解決手段】 触媒量のニトロキシル化合物の存在下に
次亜塩素酸塩を使用して水性溶液又は水性懸濁液中の多
糖類を酸化するにあたり、該酸化を臭化物触媒の不存在
下に7〜9.3のpHで15〜25℃の温度で行う。
デンプン及び関連した多糖類を酸化する方法を提供する
こと。 【解決手段】 触媒量のニトロキシル化合物の存在下に
次亜塩素酸塩を使用して水性溶液又は水性懸濁液中の多
糖類を酸化するにあたり、該酸化を臭化物触媒の不存在
下に7〜9.3のpHで15〜25℃の温度で行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はニトロキシル化合物
(nitroxyl compound)の存在下に次
亜塩素酸塩を使用して水性媒体中のデンプン及び他の多
糖類を酸化する方法に関する。
(nitroxyl compound)の存在下に次
亜塩素酸塩を使用して水性媒体中のデンプン及び他の多
糖類を酸化する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】WO95/07303は、9〜13のp
Hで−5〜+10℃の温度で触媒量の臭化物の存在下に
次亜塩素酸塩TEMPO(テトラメチルピペリジン−N
−オキシル)を使用してデンプンを包含する多糖類を酸
化する方法を開示している。この方法はカルボキシル基
に対するアンヒドログルコース単位の6−位置における
ヒドロキシメチル基の選択的酸化を生じさせる。この文
献の実施例IVにおいて、臭化物の効果が研究されてお
り、そしてその結果は臭化物の不存在下では完全な反応
は達成できないことを示唆する。
Hで−5〜+10℃の温度で触媒量の臭化物の存在下に
次亜塩素酸塩TEMPO(テトラメチルピペリジン−N
−オキシル)を使用してデンプンを包含する多糖類を酸
化する方法を開示している。この方法はカルボキシル基
に対するアンヒドログルコース単位の6−位置における
ヒドロキシメチル基の選択的酸化を生じさせる。この文
献の実施例IVにおいて、臭化物の効果が研究されてお
り、そしてその結果は臭化物の不存在下では完全な反応
は達成できないことを示唆する。
【0003】デンプンのTEMPO介在酸化(TEMP
O−mediated oxidation)はDE−
19746805にも記載されている。この教示に従う
反応条件は、デンプン1モル当たりTEMPO約7.5
ミリモル及び臭化物約110ミリモルの使用、室温及び
7〜9のpHである。
O−mediated oxidation)はDE−
19746805にも記載されている。この教示に従う
反応条件は、デンプン1モル当たりTEMPO約7.5
ミリモル及び臭化物約110ミリモルの使用、室温及び
7〜9のpHである。
【0004】WO99/23240は酵素(ラッカー
ゼ)を使用するTEMPO及び酸素によるデンプンの酸
化を開示する。参考として、0℃でpH10.8におけ
るTEMPO及び次亜塩素酸塩及び臭化物による化学酸
化が記載されている。
ゼ)を使用するTEMPO及び酸素によるデンプンの酸
化を開示する。参考として、0℃でpH10.8におけ
るTEMPO及び次亜塩素酸塩及び臭化物による化学酸
化が記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】最近の教示は、炭水化
物のTEMPO介在酸化における助触媒として臭化物を
常に使用することである。何故ならば、臭化物の不存在
はポリマー生成物の収率及び純度(鎖分解)に不利であ
ると考えられるからである。しかしながら、臭化物は腐
食性でありそして環境的に有害であるので、臭化物の使
用は望まれない。
物のTEMPO介在酸化における助触媒として臭化物を
常に使用することである。何故ならば、臭化物の不存在
はポリマー生成物の収率及び純度(鎖分解)に不利であ
ると考えられるからである。しかしながら、臭化物は腐
食性でありそして環境的に有害であるので、臭化物の使
用は望まれない。
【0006】
【課題を解決するための手段】驚くべきことに、本発明
に従えば、6−位酸化に対する選択性及び収率に関して
何らの損失なしに臭化物触媒の不存在下に中性付近の条
件で次亜塩素酸塩及びTEMPOによりデンプン及び関
連した多糖類を酸化させることができることが見いださ
れた。pH最適値は臭化物触媒による(pH10)より
も低い(pH約8〜9)ことが見いだされた。また、p
H最適値付近で実質的な解重合は見いだされなかった。
周囲の温度における反応速度は約2℃で行われた臭化物
触媒反応の反応速度に等しく、これは実際的な利点を構
成する。有利なことに、結果は周囲の温度における解重
合及び他の望まれない副反応に関しては低温で行われる
臭化物法とほぼ同じであり、そして周囲の温度で行われ
る臭化物法より良好である。かくして、本発明の方法
は、この酸化が7〜9.3のpHで15〜25℃の温度
において臭化物(又は他のハロゲン化物)触媒の不存在
下に行われることを特徴とする。
に従えば、6−位酸化に対する選択性及び収率に関して
何らの損失なしに臭化物触媒の不存在下に中性付近の条
件で次亜塩素酸塩及びTEMPOによりデンプン及び関
連した多糖類を酸化させることができることが見いださ
れた。pH最適値は臭化物触媒による(pH10)より
も低い(pH約8〜9)ことが見いだされた。また、p
H最適値付近で実質的な解重合は見いだされなかった。
周囲の温度における反応速度は約2℃で行われた臭化物
触媒反応の反応速度に等しく、これは実際的な利点を構
成する。有利なことに、結果は周囲の温度における解重
合及び他の望まれない副反応に関しては低温で行われる
臭化物法とほぼ同じであり、そして周囲の温度で行われ
る臭化物法より良好である。かくして、本発明の方法
は、この酸化が7〜9.3のpHで15〜25℃の温度
において臭化物(又は他のハロゲン化物)触媒の不存在
下に行われることを特徴とする。
【0007】好ましいpHは、ニトロキシル類(nit
roxyls)の特定のタイプに依存する。置換されて
いないTEMPO及び4−ヒドロキシ−TEMPOのよ
うな大部分のニトロキシル類について、好ましいpHは
8.0〜9.5、特に8.3〜9.0であるが、4−ア
セタミド−TEMPOでは好ましいpHは7.5〜8.
2である。
roxyls)の特定のタイプに依存する。置換されて
いないTEMPO及び4−ヒドロキシ−TEMPOのよ
うな大部分のニトロキシル類について、好ましいpHは
8.0〜9.5、特に8.3〜9.0であるが、4−ア
セタミド−TEMPOでは好ましいpHは7.5〜8.
2である。
【0008】本発明の方法を使用して酸化することがで
きる多糖類は、例えば単糖単位(monosaccha
ride unit)の6−位置にヒドロキシメチル基
を含有するべきである。このような多糖類はデンプン型
多糖類(α−1,4−グルカン類)、プルラン及び他の
α−1.3−グルカン類、セルロース型多糖類(β−
1,4−グルカン類)及び他のβ−グルカン類、例えば
キチン、フルクタン類、ガラクトマンナン類及びグルコ
マンナン類(グアー(guar等))、キシログルカン
類等を包含する。
きる多糖類は、例えば単糖単位(monosaccha
ride unit)の6−位置にヒドロキシメチル基
を含有するべきである。このような多糖類はデンプン型
多糖類(α−1,4−グルカン類)、プルラン及び他の
α−1.3−グルカン類、セルロース型多糖類(β−
1,4−グルカン類)及び他のβ−グルカン類、例えば
キチン、フルクタン類、ガラクトマンナン類及びグルコ
マンナン類(グアー(guar等))、キシログルカン
類等を包含する。
【0009】本発明の方法は、特に、デンプン及びデン
プン類似体(starch analogues)及び
誘導体、例えば、ゼラチン化されたデンプン、加水分解
されたデンプン、アミロース、アミロペクチン、アルキ
ル化デンプン、ヒドロキシアルキル化デンプン、カルボ
キシアルキル化デンプン、アミノアルキル化デンプン、
アシル化デンプン等の酸化に関する。唯一の要件は6−
ヒドロキシル基の少なくとも一部がそのようなものとし
て依然として利用可能であるということである。本方法
で達成されるべき酸化の程度は、次亜塩素酸塩の適当な
量を選ぶことにより意図する用途に基づいて決定するこ
とができる。次亜塩素酸塩は、そのものとして又は前駆
体として、例えば分子状塩素として使用することができ
る。低度の酸化では、6−アルデヒド−デンプン及び6
−カルボキシ−デンプンの混合物が得られ、高度の酸化
(例えば50%より多い)では、6−カルボキシ−デン
プンが主要な生成物である。6−カルボキシデンプンへ
の完全な酸化のためには、デンプン単位(即ち、アンヒ
ドログルコース単位)1モル当たり2モルの次亜塩素酸
塩が必要である。アルデヒドを含まない生成物が部分的
酸化において望まれるならば、例えば、すべてのアルデ
ヒド生成物を水素化ホウ素によりアルコールに還元する
か、又は例えば塩素酸ナトリウムによりカルボキシル生
成物に酸化することができる。
プン類似体(starch analogues)及び
誘導体、例えば、ゼラチン化されたデンプン、加水分解
されたデンプン、アミロース、アミロペクチン、アルキ
ル化デンプン、ヒドロキシアルキル化デンプン、カルボ
キシアルキル化デンプン、アミノアルキル化デンプン、
アシル化デンプン等の酸化に関する。唯一の要件は6−
ヒドロキシル基の少なくとも一部がそのようなものとし
て依然として利用可能であるということである。本方法
で達成されるべき酸化の程度は、次亜塩素酸塩の適当な
量を選ぶことにより意図する用途に基づいて決定するこ
とができる。次亜塩素酸塩は、そのものとして又は前駆
体として、例えば分子状塩素として使用することができ
る。低度の酸化では、6−アルデヒド−デンプン及び6
−カルボキシ−デンプンの混合物が得られ、高度の酸化
(例えば50%より多い)では、6−カルボキシ−デン
プンが主要な生成物である。6−カルボキシデンプンへ
の完全な酸化のためには、デンプン単位(即ち、アンヒ
ドログルコース単位)1モル当たり2モルの次亜塩素酸
塩が必要である。アルデヒドを含まない生成物が部分的
酸化において望まれるならば、例えば、すべてのアルデ
ヒド生成物を水素化ホウ素によりアルコールに還元する
か、又は例えば塩素酸ナトリウムによりカルボキシル生
成物に酸化することができる。
【0010】使用されるべきニトロキシル化合物は、α
−水素原子を持たないいかなる有機ニトロキシル化合
物、例えば、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン
−N−オキシル(TEMPO)、2,2,5,5−テト
ラメチルピロリジン−N−オキシル(PROXYL)、
4−ヒドロキシ−TEMPO、4−アセタミド−TEM
PO及びそれらの他の誘導体であってもよい。相対的に
低い量のTEMPO、特にデンプン単位1モル当たりニ
トロキシル化合物3〜7.2ミリモルを使用することが
好ましい。
−水素原子を持たないいかなる有機ニトロキシル化合
物、例えば、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン
−N−オキシル(TEMPO)、2,2,5,5−テト
ラメチルピロリジン−N−オキシル(PROXYL)、
4−ヒドロキシ−TEMPO、4−アセタミド−TEM
PO及びそれらの他の誘導体であってもよい。相対的に
低い量のTEMPO、特にデンプン単位1モル当たりニ
トロキシル化合物3〜7.2ミリモルを使用することが
好ましい。
【0011】
【実施例】ジャガイモデンプン(12.2g、乾燥重量
10.0g:62ミリモル)を機械的撹拌下に95℃で
脱イオン水(450ml)中でゼラチン化した。次いで
溶液を20℃にゆっくりと冷却した。TEMPO(デン
プン1g当たり4〜8mg)をデンプン溶液に溶解し
た。次亜塩素酸塩溶液(濃度2.0モル/l)を2ml
の部分において加えた。全体で86ミリモルを加え、こ
れは70%の理論的酸化度に対応する。
10.0g:62ミリモル)を機械的撹拌下に95℃で
脱イオン水(450ml)中でゼラチン化した。次いで
溶液を20℃にゆっくりと冷却した。TEMPO(デン
プン1g当たり4〜8mg)をデンプン溶液に溶解し
た。次亜塩素酸塩溶液(濃度2.0モル/l)を2ml
の部分において加えた。全体で86ミリモルを加え、こ
れは70%の理論的酸化度に対応する。
【0012】pHスタットにより制御された0.5MN
aOHの添加によりpHを8.5に保った。反応の完了
の後、反応の完了の後、残りのカルボニル中間体を水素
化ホウ素ナトリウム(0.2g)によりアルコールに還
元した。酸化された物質を2容積のエタノール中に沈殿
させ、ろ過により分離し、アセトンで洗浄しそして真空
オーブン中で30℃で乾燥した。次いで生成物を水に再
溶解し、イオン交換し(Dowex 50WX8−10
0カチオン交換体、シグマ)そして凍結遊離させて(f
reeze−fried)、塩を除去しそしてカルボキ
シレートをプロトン化された形態に転化させた。13CN
MR(D2O)δ(ppm):99.2(C−1),7
3.2、73.7、74.0、74.5(C−2−
5)、61.7(C−6)、177.6(C−6酸化さ
れた)。単離された収率は、65%の酸化度で90%以
上であった。サイズ排除クロマトグラフィーは非常に少
ない解重合を示した。溶離パターンは2℃で臭化物を使
用する酸化から得られるパターンと殆ど同一でありそし
てそれは20℃で臭化物を使用する酸化に比べてより少
ない分解を示した。
aOHの添加によりpHを8.5に保った。反応の完了
の後、反応の完了の後、残りのカルボニル中間体を水素
化ホウ素ナトリウム(0.2g)によりアルコールに還
元した。酸化された物質を2容積のエタノール中に沈殿
させ、ろ過により分離し、アセトンで洗浄しそして真空
オーブン中で30℃で乾燥した。次いで生成物を水に再
溶解し、イオン交換し(Dowex 50WX8−10
0カチオン交換体、シグマ)そして凍結遊離させて(f
reeze−fried)、塩を除去しそしてカルボキ
シレートをプロトン化された形態に転化させた。13CN
MR(D2O)δ(ppm):99.2(C−1),7
3.2、73.7、74.0、74.5(C−2−
5)、61.7(C−6)、177.6(C−6酸化さ
れた)。単離された収率は、65%の酸化度で90%以
上であった。サイズ排除クロマトグラフィーは非常に少
ない解重合を示した。溶離パターンは2℃で臭化物を使
用する酸化から得られるパターンと殆ど同一でありそし
てそれは20℃で臭化物を使用する酸化に比べてより少
ない分解を示した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アリー・コルネリス・ベゼマー オランダ・エヌエル−3958シーシー アメ ロンゲン・エイチブイデイボツシユストラ ート111 (72)発明者 ジエフリー・ウイルソン・ソーントン オランダ・エヌエル−1272エイエル フイ ゼン・ヤゲルスベーク13 Fターム(参考) 4C090 AA07 BA13 BC01 BD31 CA34
Claims (7)
- 【請求項1】 触媒量のニトロキシル化合物の存在下に
次亜塩素酸塩を使用して水性溶液又は水性懸濁液中で多
糖類を酸化する方法であって、該酸化を臭化物触媒の不
存在下に7〜9.3のpHで15〜25℃の温度で行う
ことを特徴とする方法。 - 【請求項2】 デンプン単位1モル当たり3〜7.2ミ
リモルのニトロキシル化合物を使用する請求項1に記載
の方法。 - 【請求項3】 ニトロキシル化合物がTEMPO(テト
ラメチルピペリジン−N−オキシル)又は4−ヒドロキ
シ−TEMPOである請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】 酸化を8.3〜9.0のpHで行う請求
項3に記載の方法。 - 【請求項5】 ニトロキシル化合物が4−アセトキシT
EMPOである請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項6】 酸化を7.3〜8.3のpHで行う請求
項5に記載の方法。 - 【請求項7】 多糖がデンプン又はデンプン誘導体であ
る請求項1〜6のいすれかに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP00201461.1 | 2000-04-25 | ||
EP00201461A EP1149846B1 (en) | 2000-04-25 | 2000-04-25 | Oxidation of polysaccharides with nitroxyls |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002003503A true JP2002003503A (ja) | 2002-01-09 |
Family
ID=8171386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001125591A Pending JP2002003503A (ja) | 2000-04-25 | 2001-04-24 | ニトロキシル類を用いる多糖類の酸化 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6608229B2 (ja) |
EP (1) | EP1149846B1 (ja) |
JP (1) | JP2002003503A (ja) |
AT (1) | ATE249479T1 (ja) |
DE (1) | DE60005141T2 (ja) |
ES (1) | ES2201998T3 (ja) |
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JP2016528341A (ja) * | 2013-07-29 | 2016-09-15 | ウーペーエム−キュンメネ コーポレイションUPM−Kymmene Corporation | セルロースの触媒酸化法、およびセルロース製品の製造方法 |
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JP5122821B2 (ja) * | 2003-11-28 | 2013-01-16 | イーストマン ケミカル カンパニー | セルロースインターポリマー及び酸化方法 |
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KR100637451B1 (ko) | 2005-02-28 | 2006-10-23 | 한양대학교 산학협력단 | 산화 귀리 베타-글루칸의 제조방법 |
WO2008113028A1 (en) * | 2007-03-14 | 2008-09-18 | Dynamic Food Ingredients Corporation | Compositions and processes for the selective catalytic oxidation of alcohols |
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-
2000
- 2000-04-25 AT AT00201461T patent/ATE249479T1/de not_active IP Right Cessation
- 2000-04-25 EP EP00201461A patent/EP1149846B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-25 DE DE60005141T patent/DE60005141T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-25 ES ES00201461T patent/ES2201998T3/es not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-04-24 JP JP2001125591A patent/JP2002003503A/ja active Pending
- 2001-04-25 US US09/841,083 patent/US6608229B2/en not_active Expired - Fee Related
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