JP2021088663A - β−1,3−グルカンエステル誘導体の精製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態の析出工程は、β−1,3−グルカン中の水酸基の少なくとも一部を酸でエステル化して得られるβ−1,3−グルカンエステル誘導体を含む合成反応液と、再沈殿溶媒とを混合させる工程である。析出工程により、β−1,3−グルカンエステル誘導体が析出(再沈殿)される。
本実施形態におけるβ−1,3−グルカンエステル誘導体としては、カードランエステル誘導体又はパラミロンエステル誘導体であることが好ましい。カードラン及びパラミロンは、いずれも微生物由来のものであり、これらをエステル化してなるエステル誘導体を用いることにより、微生物由来プラスチックの製造が可能となるためである。カードラン及びパラミロンは、多糖類のβ−1,3−グルカンの1種である。カードランエステル誘導体及びパラミロンエステル誘導体は、微生物由来のものであるにも関わらず、例えばPP(ポリプロピレン)等と同等の強度を有し、成形性に優れる。
再沈殿溶媒は、β−1,3−グルカンエステル誘導体に対する溶解性が高い良溶媒及びβ−1,3−グルカンエステル誘導体に対する溶解性が低い貧溶媒からなる。析出工程において、合成反応液に対し再沈殿溶媒を混合することで、β−1,3−グルカンエステル誘導体を含む析出物が析出される。再沈殿溶媒を、良溶媒と貧溶媒との組み合わせからなるものとすることで、良溶媒と貧溶媒との混合比を調整し、後述する溶媒のHSPを容易に調整できる。析出工程において、合成反応液に対し再沈殿溶媒を添加して混合することが好ましい。更に、合成反応液に対して良溶媒を添加して溶解させた後、貧溶媒を滴下することが好ましい。これにより、合成反応液と溶媒との界面で析出が発生することを防止でき、析出物の凝集を抑制できる。上記に加え、単一の容器で析出工程を行うことができる。
冷却工程は、合成反応液及び再沈殿溶媒のうち少なくともいずれかの温度を低下させる工程である。例えば、冷却工程は、合成反応液及び再沈殿溶媒の少なくともいずれかを、析出工程における合成反応液と再沈殿溶媒との混合前に冷却するものであってもよい。上記以外に、冷却工程は、析出工程において合成反応液と再沈殿溶媒とを混合した後、混合溶液を冷却するものであってもよい。冷却工程を設けることにより、β−1,3−グルカンエステル誘導体の収率を向上できる。
洗浄工程は、析出工程において析出するβ−1,3−グルカンエステル誘導体を含む析出物を洗浄する工程である。洗浄工程により、析出物に含まれる不純物である、エステル化に用いられる酸等が析出物から除去される。洗浄工程で用いられる溶液は、β−1,3−グルカンエステル誘導体に対する溶解性が低いものであれば特に制限されないが、エステル化に用いられる酸の溶解性が高いものであることが好ましい。洗浄工程は、特に制限されず公知の方法を用いて行うことができる。
β−1,3−グルカンのエステル化に用いる酸として、プロピオン酸と、ヘキサン酸とを用いた。プロピオン酸2.5Lとヘキサン酸2.5Lを容器に入れ室温で撹拌した。次にトリフルオロ酢酸無水物5.0Lを少量ずつ滴下し、30分間撹拌し酸を調製した。次にβ−1,3−グルカンとしてのパラミロン1000g(乾燥済)を上記調製した酸に対し少量ずつ加え、60℃で2時間撹拌することでエステル化を行い、合成反応液を作製した。
エステル化に用いる酸として、プロピオン酸と、ヘキサン酸とをそれぞれ1.5L用い、上記以外の酸としてトリフルオロ酢酸無水物3.0Lを用いた。β−1,3−グルカンとしてのパラミロン(乾燥済)を600g用いた。再沈殿溶媒としてアセトンと水の混合溶液(アセトン:水=3:1(体積比))160mLを用いた。析出物を100℃で加熱乾燥した後、メタノール17Lに溶解させて洗浄を行った。上記以外の条件は実施例1と同様とし、図2及び図3に顕微鏡写真で示す粉末状の精製物943gを得た。
エステル化に用いる酸として、プロピオン酸と、ヘキサン酸とをそれぞれ4L用い、上記以外の酸としてトリフルオロ酢酸無水物8Lを用いた。β−1,3−グルカンとしてのパラミロン(乾燥済)を200g用いた。エステル化の条件は上記調製した酸にパラミロンを加え50℃で2時間撹拌するものとした。再沈殿溶媒としてメタノールと水の混合溶液(メタノール:水=9:1(体積比))を用いた。上記以外の条件は実施例1と同様とした。得られた析出物は凝集し、図4の写真で示すような塊状の析出物440gを得た。
エステル化に用いる酸として、プロピオン酸と、ヘキサン酸とをそれぞれ10ml用い、上記以外の酸としてトリフルオロ酢酸無水物20mlを用いた。β−1,3−グルカンとしてのパラミロン(乾燥済)を4g用いた。得られた合成反応液にアセトンと水の混合溶液(アセトン:水=4:1(体積比))80mlを添加したが、析出物は得られなかった。
実施例1、2及び3で得られた精製物のH1NMR測定を測定し、β−1,3−グルカンの置換度を算出した。β−1,3−グルカンを構成する1つの六員環あたり、エステル化可能な水酸基は3つ存在する。上記水酸基のうちプロピオン酸で置換されている置換基の数の平均値をプロピオン酸置換度(DsPr)とした。同様に、ヘキサン酸で置換されている置換基の数の平均値をヘキサン酸置換度(DsHe)とした。結果を表1に示す。
実施例1、2及び3で得られた精製物の重量平均分子量(Mw)を測定し、分子量分散度(Mw/Mn)を算出した。結果を表1に示す。
実施例1、2及び3で得られたパラミロンエステルの溶解球半径R0は9.2であった。実施例1、2、3及び4に用いた溶媒のHSP(プロピオン酸・ヘキサン酸・トリフルオロ酢酸・メタノール・アセトン・水の各HSP値(既知の値)の加重平均の和)の、パラミロンエステルのHSPとの距離Raをそれぞれ算出した。更に、Raが溶解球半径R0の何倍であるかを示す、Ra/R0を算出した。結果を表1に示す。
Claims (7)
- β−1,3−グルカン中の水酸基の少なくとも一部を酸でエステル化して得られるβ−1,3−グルカンエステル誘導体を含む合成反応液と、再沈殿溶媒とを混合させる析出工程を有し、
前記再沈殿溶媒は、前記再沈殿溶媒のハンセン溶解度パラメータと、前記β−1,3−グルカンエステル誘導体のハンセン溶解度パラメータにおける溶解球との関係を利用して調製される、β−1,3−グルカンエステル誘導体の精製方法。 - 前記再沈殿溶媒は、前記再沈殿溶媒を含む前記β−1,3−グルカンエステル誘導体の溶媒のハンセン溶解度パラメータと、前記β−1,3−グルカンエステル誘導体のハンセン溶解度パラメータとの距離Raが、前記β−1,3−グルカンエステル誘導体のハンセン溶解度パラメータにおける溶解球半径R0の1倍〜2倍となるように調製される、請求項1に記載のβ−1,3−グルカンエステル誘導体の精製方法。
- 前記析出工程において、前記合成反応液に対して前記再沈殿溶媒を添加する、請求項1又は2に記載のβ−1,3−グルカンエステル誘導体の精製方法。
- 前記再沈殿溶媒は、前記β−1,3−グルカンエステル誘導体に対する溶解性が高い良溶媒及び前記β−1,3−グルカンエステル誘導体に対する溶解性が低い貧溶媒からなり、前記析出工程において、前記良溶媒を合成反応液に添加した後に、前記貧溶媒の添加を行う請求項3に記載のβ−1,3−グルカンエステル誘導体の精製方法。
- 前記合成反応液及び前記再沈殿溶媒のうち、少なくともいずれかの温度を低下させる冷却工程を含む、請求項1から4いずれかに記載のβ−1,3−グルカンエステル誘導体の精製方法。
- 前記β−1,3−グルカンエステル誘導体は、カードランエステル誘導体又はパラミロンエステル誘導体である請求項1から5いずれかに記載のβ−1,3−グルカンエステル誘導体の精製方法。
- 請求項1から6いずれかに記載のβ−1,3−グルカンエステル誘導体の精製方法によって精製された、β−1,3−グルカンエステル誘導体。
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