JP2017006865A - シクロデキストリンポリマーの製造方法 - Google Patents
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Description
γ−シクロデキストリンを有機溶剤(例えばピリジン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等。好ましくは乾燥ピリジン)に溶解させる。一方、二塩化テレフタロイルを有機溶媒(例えばテトラヒドロフラン、ジクロロメタン、1,4−ジオキサン等。好ましくは乾燥テトラヒドロフラン)に溶解させ、これを先に用意したγ−シクロデキストリン溶液に滴下する。この際、縮合反応による熱が発生するので、γ−シクロデキストリン溶液を氷浴などで冷却しながら滴下することが望ましい。その後50〜70℃の湯浴に反応器をつけて、反応液を激しく撹拌する。反応終了後、反応容器内温を0℃から30℃まで下げ、アルコール類(エタノール、プロパノール、ブタノール、オクタノールおよびベンジルアルコールからなる群より選択されるアルコール)を加え、さらに撹拌を続ける。得られた結晶をアルコール類、水、アセトンなどの洗浄液体で洗浄し、乾燥すると、γ−シクロデキストリンとテレフタル酸とを縮合させ、末端にエタノール、プロパノール、ブタノール、オクタノールおよびベンジルアルコールからなる群より選択されるアルコールを反応させたシクロデキストリンポリマーを得ることができる。γ−シクロデキストリンの他、α−及びβ−シクロデキストリンでも同様の縮合ポリマーを形成することができる。本明細書では、このように得たポリマーを「テレフタル酸−γ−CD−エチル高分子」(末端をエタノールで処理した場合)、「テレフタル酸−γ−CD−ベンジル高分子」(末端をベンジルアルコールで処理した場合)等と略称することがあるが、いずれも本実施形態で使用する、ハロゲン化芳香族化合物と吸引的に相互作用する化合物である、多孔質のシクロデキストリンポリマーのことである。
まずγ−CDを有機溶剤(例えばピリジン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、1−メチルイミダゾール等)に溶解させる。γ−CDの有機溶剤中の濃度は5〜20重量%であることが好ましい。一方、用意したγ−CDの4〜12倍量(mol)の二塩化テレフタロイルを有機溶媒(例えばテトラヒドロフラン、ジクロロメタン、1,4−ジオキサン、キシレン、ジメチルホルムアミド、トルエン等)に、濃度10〜40重量%で溶解させ、これを先に用意したγ−CD溶液に滴下し、激しく撹拌する。撹拌は、磁気撹拌子や撹拌棒などを用いて行うが、特に撹拌羽根を備えた撹拌棒を用い、反応液の上部と下部とで撹拌速度に差が出ないよう、満遍なく撹拌することができる撹拌装置を用いて行うと好都合である。γ−CDと二塩化テレフタロイルとの縮合反応が進行するにつれ、熱が発生するので、γ−CD溶液を氷浴などで冷却しながら滴下を行うのが好ましい。好ましくは反応容器内の温度は約0〜20℃の範囲を維持するようにする。滴下後、反応容器内の温度を約40〜70℃の範囲まで上げて、撹拌する。次に、反応容器内温度を下げて(たとえば約0〜30℃にし)、次いでここにγ−CDに対して30〜80重量%の量の、アルコール(エタノール、プロパノール、ブタノール、オクタノールおよびベンジルアルコールからなる群より選択されるアルコール)を、添加する。例えば、アルコール類としてエタノールを加えた場合は、約0.5〜24時間撹拌を続けることができる。こうして、エチル基でエンドキャップされたシクロデキストリンポリマーの結晶が析出するので、析出した結晶を濾取し、アルコールまたはアセトンで洗浄して、本実施形態のシクロデキストリンポリマー(テレフタル酸−γ−CD−エチル高分子)を得ることができる。得られるポリマーの同定は赤外吸収により行うことができ、形態の観察は電子顕微鏡で行うことができる。
(i)有機媒体貯蔵容器21に所定のPCB濃度の有機媒体を入れる。
(ii)圧力レギュレータ25を操作して吹き込み用の窒素圧力を調整し、カラム圧力を上げる。
(iii)選択固着剤を充填したステンレスカラム22から、所定量の有機液体を回収溶剤容器23に回収する。
(iv)回収有機媒体中のPCB濃度をガスクロマトグラフィで測定する。
このように本実施形態の選択固着剤は、有機液体中に含有されたハロゲン化芳香族化合物を選択的に固着し、これを有機液体中から除去することができる。本実施形態の選択固着剤を使用することにより、微量のハロゲン化芳香族化合物が溶解しているが故に保管せざるを得なかった有機液体から、厳密な分解処理が必要なハロゲン化芳香族化合物のみを除去、濃縮することができるので、ハロゲン化芳香族化合物の分解処理効率が飛躍的に高まる一方、効率よく回収された安全な有機液体は通常の方法で処理するか、再利用することが可能となる。本実施形態の選択固着剤を使用して、有機液体に含有されたハロゲン化芳香族化合物を除去する方法は、有機液体中に選択固着剤を投入・分散させ、撹拌などによりハロゲン化芳香族化合物を固着させ、これを分離するという比較的容易な方法であり、常温で行うことが可能であるため、ハロゲン化芳香族化合物が大気中に拡散するおそれのない、安全な方法である。本実施形態の選択固着剤として、ハロゲン化芳香族化合物と吸引的に相互作用する化合物を各種固体担体に固定化させた物質を用いると、有機液体に含有されたハロゲン化芳香族化合物を連続的に除去することが可能となる。
滴下ロート、風船付き三方コック、活栓及び撹拌棒(撹拌機によって撹拌)の付いた1Lの4つ口セパラブルフラスコに、乾燥γ−CD(50g,0.039mol、含水量1%以下、純正化学工業)と特級ピリジン(660ml、和光純薬工業)を入れて室温で1時間撹拌した。フラスコを氷浴につけた後、特級テトラヒドロフラン(220mL、和光純薬工業)に溶解した二塩化テレフタロイル(78.3g,0.39mol、東京化成工業)を2時間かけて滴下した。滴下後、氷浴を外し、オイルバス(70℃)により内温70℃で2.5時間撹拌した。反応終了後、反応器を氷浴につけて、1級メタノール(100ml 、純正化学工業)を0.5時間かけて滴下した。滴下後、氷浴につけたまま0.5時間撹拌した。懸濁液を吸引濾過した後、メタノール(100mL)を桐山ロート上の濾物の上に溜め、吸引濾過した(5回)。その後、アセトン(100mL)を桐山ロート上の濾物の上に溜め、吸引濾過した(5回)。得られた濾物を室温で8時間、40℃で1時間、80℃で1時間乾燥させた後に、120℃で13時間乾燥した。97gのTPGCDM高分子が得られた。
IR (KBr) 3448,1719,1277,1105,1018,732 cm-1
[合成例1]γ−CDと二塩化テレフタロイルとを縮合させたポリマーの末端をエチル基で処理したポリマー(以下、「テレフタル酸−γ−CD−エチル高分子」あるいは「TPGCDE高分子」と称する。)の合成
滴下ロート、風船付き三方コック、活栓及び撹拌棒(撹拌機によって撹拌)の付いた1Lの4つ口セパラブルフラスコに、乾燥γ−CD(50g,0.039mol、含水量1%以下、純正化学工業)と特級ピリジン(660ml、和光純薬工業)を入れて室温で1時間撹拌した。フラスコを氷浴につけた後、特級テトラヒドロフラン(220mL、和光純薬工業)に溶解した二塩化テレフタロイル(78.3g,0.39mol、東京化成工業)を2時間かけて滴下した。滴下後、氷浴を外し、オイルバス(70℃)により内温70℃で2.5時間撹拌した。反応終了後、反応器を氷浴につけて、1級エタノール(100ml 、純正化学工業)を0.5時間かけて滴下した。滴下後、氷浴につけたまま0.5時間撹拌した。懸濁液を吸引濾過した後、エタノール(100mL)を桐山ロート上の濾物の上に溜め、吸引濾過した(5回)。その後、アセトン(100mL)を桐山ロート上の濾物の上に溜め、吸引濾過した(5回)。得られた濾物を室温で8時間、40℃で1時間、80℃で1時間乾燥させた後に、120℃で13時間乾燥した。98gのTPGCDE高分子が得られた。
IR (KBr) 3448,1717,1277,1105,1018,731 cm-1
[合成例2〜5]
1級エタノールの代わりに特級2−プロパノール(純正化学)を用いたこと以外は合成例1と同様に、テレフタル酸−γ−CD−プロピル高分子(TPGCDP高分子)を合成した。
IR (KBr) 3448,1718,1276,1103,1018,732 cm-1
1級エタノールの代わりに特級1−ブタノール(純正化学)を用いたこと以外は合成例1と同様に、テレフタル酸−γ−CD−ブチル高分子(TPGCDBu高分子)を合成した。
IR (KBr) 3448,1718,1277,1103,1018,731 cm-1
1級エタノールの代わりに特級1−オクタノール(純正化学)を用いたこと以外は合成例1と同様に、テレフタル酸−γ−CD−オクチル高分子(TPGCDO高分子)を合成した。
IR (KBr) 3448,1718,1272,1104,1018,731 cm-1
1級エタノールの代わりに特級ベンジルアルコール(純正化学)を用いたこと以外は合成例1と同様に、テレフタル酸−γ−CD−ベンジル高分子(TPGCDBz高分子)を合成した。
IR (KBr) 3448,1718,1276,1103,1018,732 cm-1
[比較例1]TPGCDM高分子によるPCB[2,2‘,3,3’,5,5‘−ヘキサクロロビフェニル(以下、「2,2’3,3’5,5’−HECBP」と称する。)]の選択固着
TPGCDM高分子(200mg)を充填したステンレスカラム(内径4.6mm×長さ100mm)を温度制御付恒温槽内に取り付け、そのカラム内に2,2’3,3’5,5’−HECBPを含有するNS−220(JX日鉱日石エネルギー)(溶液量:10グラム、2,2’3,3’5,5’−HECBP濃度:5ppm)を窒素ガスで流し込み、20℃で注出し、レギュレータ圧0.6MPa、回収速度0.43グラム/時間で、約1グラムずつ分画した。回収したNS−220の2,2’3,3’5,5’−HECBP濃度を、ガスクロマトグラフィで測定したところ、NS−220の回収量4.2グラムまでは、2,2’3,3’5,5’−HECBPは検出されなかった。
TPGCDM高分子(200mg)を充填したステンレスカラム(内径4.6mm×長さ100mm)を温度制御付恒温槽内に取り付け、そのカラム内に2,2’3,3’5,5’−HECBPを含有するNS−220(JX日鉱日石エネルギー)(溶液量:10グラム、2,2’3,3’5,5’−HECBP濃度:5ppm)を窒素ガスで流し込み、20℃で注出し、レギュレータ圧0.6MPa、回収速度1.0グラム/時間で、約1グラムずつ分画した。回収したNS−220の2,2’3,3’5,5’−HECBP濃度を、ガスクロマトグラフィで測定したところ、NS−220の回収量8.3グラムまでは、2,2’3,3’5,5’−HECBPは検出されなかった。
TPGCDP高分子(200mg)を充填したステンレスカラム(内径4.6mm×長さ100mm)を温度制御付恒温槽内に取り付け、そのカラム内に2,2’3,3’5,5’−HECBPを含有するNS−220(JX日鉱日石エネルギー)(溶液量:12グラム、2,2’3,3’5,5’−HECBP濃度:5ppm)を窒素ガスで流し込み、20℃で注出し、レギュレータ圧0.6MPa、回収速度1.2グラム/時間で、約1グラムずつ分画した。回収したNS−220の2,2’3,3’5,5’−HECBP濃度を、ガスクロマトグラフィで測定したところ、NS−220の回収量8.9グラムまでは、2,2’3,3’5,5’−HECBPは検出されなかった。
TPGCDBu高分子(200mg)を充填したステンレスカラム(内径4.6mm×長さ100mm)を温度制御付恒温槽内に取り付け、そのカラム内に2,2’3,3’5,5’−HECBPを含有するNS−220(JX日鉱日石エネルギー)(溶液量:12グラム、2,2’3,3’5,5’−HECBP濃度:5ppm)を窒素ガスで流し込み、20℃で注出し、レギュレータ圧0.6MPa、回収速度0.9グラム/時間で、約1グラムずつ分画した。回収したNS−220の2,2’3,3’5,5’−HECBP濃度を、ガスクロマトグラフィで測定したところ、NS−220の回収量6.2グラムまでは、2,2’3,3’5,5’−HECBPは検出されなかった。
TPGCDO高分子(200mg)を充填したステンレスカラム(内径4.6mm×長さ100mm)を温度制御付恒温槽内に取り付け、そのカラム内に2,2’3,3’5,5’−HECBPを含有するNS−220(JX日鉱日石エネルギー)(溶液量:12グラム、2,2’3,3’5,5’−HECBP濃度:5ppm)を窒素ガスで流し込み、20℃で注出し、レギュレータ圧0.6MPa、回収速度1.1グラム/時間で、約1グラムずつ分画した。回収したNS−220の2,2’3,3’5,5’−HECBP濃度を、ガスクロマトグラフィで測定したところ、NS−220の回収量4.4グラムまでは、2,2’3,3’5,5’−HECBPは検出されなかった。
TPGCDBz高分子(200mg)を充填したステンレスカラム(内径4.6mm×長さ100mm)を温度制御付恒温槽内に取り付け、そのカラム内に2,2’3,3’5,5’−HECBPを含有するNS−220(JX日鉱日石エネルギー)(溶液量:12グラム、2,2’3,3’5,5’−HECBP濃度:5ppm)を窒素ガスで流し込み、20℃で注出し、レギュレータ圧0.6MPa、回収速度0.81グラム/時間で、約1グラムずつ分画した。回収したNS−220の2,2’3,3’5,5’−HECBP濃度を、ガスクロマトグラフィで測定したところ、NS−220の回収量5.9グラムまでは、2,2’3,3’5,5’−HECBPは検出されなかった。
Claims (11)
- シクロデキストリンと有機二塩基酸または有機二塩基酸ハロゲン化物とを縮合させたポリマーの末端にエタノール、プロパノール、ブタノール、オクタノールおよびベンジルアルコールからなる群より選択されるアルコールを反応させた、ハロゲン化芳香族化合物と吸引的に相互作用する多孔質のシクロデキストリンポリマーを含有する、有機液体に含有されるハロゲン化芳香族化合物の選択固着剤。
- 有機二塩基酸または有機二塩基酸ハロゲン化物が、テレフタル酸、イソフタル酸、マレイン酸、リンゴ酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、フタル酸またはこれらのハロゲン化物から選択される、請求項1に記載の選択固着剤。
- ハロゲン化芳香族化合物と吸引的に相互作用する多孔質のシクロデキストリンポリマーが、固体担体に固定化されている、請求項1または2に記載の選択固着剤。
- ハロゲン化芳香族化合物が、ダイオキシン類、ポリクロロビフェニル類、またはポリクロロベンゼン類である、請求項1〜3のいずれかに記載の選択固着剤。
- シクロデキストリンと有機二塩基酸または有機二塩基酸ハロゲン化物とを縮合したポリマーの末端にエタノール、プロパノール、ブタノール、オクタノールおよびベンジルアルコールからなる群より選択されるアルコールを反応させた、ハロゲン化芳香族化合物と吸引的に相互作用する多孔質のシクロデキストリンポリマーを含有する、ハロゲン化芳香族化合物の選択固着剤と、ハロゲン化芳香族化合物を含有する有機液体とを接触させ、該有機液体に含有されたハロゲン化芳香族化合物を該ハロゲン化芳香族化合物と吸引的に相互作用する多孔質のシクロデキストリンポリマーに固着させて、ハロゲン化芳香族化合物を含有しない有機液体を得ることを特徴とする、方法。
- 有機二塩基酸または有機二塩基酸ハロゲン化物が、テレフタル酸、イソフタル酸、マレイン酸、リンゴ酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、フタル酸またはこれらのハロゲン化物から選択される、請求項5に記載の方法。
- ハロゲン化芳香族化合物と吸引的に相互作用する多孔質のシクロデキストリンポリマーが、固体担体に固定化されていることを特徴とする選択固着剤を使用する、請求項5または6に記載の方法。
- ハロゲン化芳香族化合物が、ダイオキシン類、ポリクロロビフェニル類、またはポリクロロベンゼン類である、請求項5〜7のいずれかに記載の方法。
- 有機溶剤中に溶解したシクロデキストリンに、有機二塩基酸または有機二塩基酸ハロゲン化物含有有機溶媒を滴下して撹拌し、次いでエタノール、プロパノール、ブタノール、オクタノールおよびベンジルアルコールからなる群より選択されるアルコールを添加してエステル化反応させることを含む、多孔質のシクロデキストリンポリマーの製造方法。
- 有機二塩基酸または有機二塩基酸ハロゲン化物が、テレフタル酸、イソフタル酸、マレイン酸、リンゴ酸、マロン酸、コハク酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、フタル酸またはこれらのハロゲン化物から選択される、請求項9に記載の方法。
- シクロデキストリンを溶解させる有機溶剤が、ピリジン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、および1−メチルイミダゾールから選択され、有機二塩基酸または有機二塩基酸ハロゲン化物を溶解させる有機溶媒が、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、1,4−ジオキサン、キシレン、ジメチルホルムアミドおよびトルエンから選択される、請求項9または10に記載の方法。
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