JP2021172727A - Chitosan derivative and method for producing the same, o/w type emulsion composition, and cosmetic - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、キトサン誘導体及びその製造方法、O/W型乳化組成物、並びに化粧料に関する。 The present invention relates to chitosan derivatives and methods for producing them, O / W type emulsified compositions, and cosmetics.
化粧料、食品、及び洗剤等の分野で広く使用されている低分子界面活性剤は、界面活性能が高い一方で、脂質分子に近似した構造を有するので、皮膚への浸透による刺激性等が懸念されている。これに対して、石油由来の高分子界面活性剤は人体に取り込まれにくく、相対的に安全性に優れているといえるが、生体適合性に乏しいため、食品用の乳化剤等の分野では利用が制限される傾向にある。そこで、天然物由来の多糖類を原料とする界面活性剤が盛んに開発されている。 Low-molecular-weight surfactants, which are widely used in the fields of cosmetics, foods, detergents, etc., have high surface-active ability, but have a structure similar to that of lipid molecules, so that they are irritating due to penetration into the skin. There is concern. On the other hand, petroleum-derived polymer surfactants are difficult to be taken into the human body and can be said to be relatively excellent in safety, but because of their poor biocompatibility, they can be used in fields such as emulsifiers for foods. It tends to be restricted. Therefore, surfactants made from natural product-derived polysaccharides have been actively developed.
例えば、オルガノポリシロキサンを多糖類にグラフトして得られるシロキサン変性多糖類は、毛髪や皮膚に用いられる皮膜形成用化粧料の他、ガス分離膜、感熱転写用のバックコート剤、及び塗料などに配合される成分として有用である。 For example, siloxane-modified polysaccharides obtained by grafting organopolysiloxane to polysaccharides can be used in film-forming cosmetics used for hair and skin, as well as in gas separation films, backcoat agents for heat-sensitive transfer, and paints. It is useful as an ingredient to be blended.
なお、化粧料の原料として用いられる乳化剤に対しては、皮膚への浸透性が低い高分子量のものが求められる。例えば、キトサンに長鎖脂肪酸をグラフトした、化粧料等に配合されるキトサン誘導体が提案されている(特許文献1)。また、化粧料等のエマルションを調製するための乳化剤として用いられるシロキサン変性キトサンが提案されている(特許文献2)。さらに、キトサンの長鎖脂肪酸グラフト化物を多価脂肪酸でアシル化した、高分子界面活性剤として用いられるキトサン誘導体が提案されている(特許文献3)。 The emulsifier used as a raw material for cosmetics is required to have a high molecular weight having low permeability to the skin. For example, a chitosan derivative in which a long-chain fatty acid is grafted on chitosan and is blended in cosmetics and the like has been proposed (Patent Document 1). In addition, siloxane-modified chitosan used as an emulsifier for preparing emulsions such as cosmetics has been proposed (Patent Document 2). Further, a chitosan derivative used as a polymer surfactant in which a long-chain fatty acid grafted product of chitosan is acylated with a polyvalent fatty acid has been proposed (Patent Document 3).
特許文献1及び2で提案されたキトサン誘導体等を化粧料用の乳化剤として用いた場合、弱塩基性のアミノ基がキトサンの解離基として機能すると考えられる。このため、中性からアルカリ性のpH域ではキトサン誘導体等が沈殿してしまい、乳化剤としての機能が消失しやすくなる。また、特許文献3で提案されたキトサン誘導体では、キトサンのアミノ基を多価脂肪酸でアシル化することで、キトサンのカチオニックな性質を弱めている。しかし、乳化剤としての機能や調製される乳化組成物の安定性等については、未だ十分であるとはいえなかった。 When the chitosan derivatives and the like proposed in Patent Documents 1 and 2 are used as emulsifiers for cosmetics, it is considered that a weakly basic amino group functions as a dissociating group of chitosan. Therefore, in the neutral to alkaline pH range, the chitosan derivative and the like are precipitated, and the function as an emulsifier is likely to be lost. Further, in the chitosan derivative proposed in Patent Document 3, the amino group of chitosan is acylated with a polyunsaturated fatty acid to weaken the chitosan's cationic properties. However, it cannot be said that the function as an emulsifier and the stability of the prepared emulsified composition are sufficient.
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、各種のオイルを水中に微分散させて乳化組成物を調製することが可能な、中性からアルカリ性域の範囲内における乳化性能に優れたキトサン誘導体を提供することにある。また、本発明の課題とするところは、このキトサン誘導体の製造方法、このキトサン誘導体を用いたO/W型乳化組成物、及び化粧料を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and the subject thereof is that it is possible to prepare an emulsified composition by finely dispersing various oils in water. An object of the present invention is to provide a chitosan derivative having excellent emulsifying performance in the neutral to alkaline range. Another object of the present invention is to provide a method for producing this chitosan derivative, an O / W type emulsified composition using this chitosan derivative, and a cosmetic.
すなわち、本発明によれば、以下に示すキトサン誘導体が提供される。
[1]酸変性剤に由来する第1の置換基及び下記一般式(1)で表されるシロキサン化合物に由来する第2の置換基がキトサンに導入されており、前記第2の置換基の導入率(S)に対する、前記第1の置換基の導入率(A)の比(A/S)の値が、2.0〜25.0であるキトサン誘導体。
Z−Y−Si(R1)a{[−O−Si(R2)(R3)]b−R4}3−a ・・・(1)
(前記一般式(1)中、Zは、前記キトサンの反応性官能基と反応しうる官能基を示し、Yは、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子を有してもよい、炭素数2〜8のアルキレン基を示し、R1、R2、R3、及びR4は、それぞれ独立に、炭素数1〜8の1価の有機基、又は下記一般式(2)で表される基を示し、aは、0〜3の整数を示し、bは、1〜10の整数を示す)
−O−Si(R5)(R6)(R7) ・・・(2)
(前記一般式(2)中、R5、R6、及びR7は、それぞれ独立に、炭素数1〜8の1価の有機基を示す)
[2]前記酸変性剤が、ハロゲン化脂肪酸である前記[1]に記載のキトサン誘導体。
[3]前記ハロゲン化脂肪酸が、クロロ酢酸、3−クロロプロピオン酸、及び4−クロロブタン酸からなる群より選択される少なくとも一種である前記[2]に記載のキトサン誘導体。
[4]高分子界面活性剤として用いられる前記[1]〜[3]のいずれかに記載のキトサン誘導体。
That is, according to the present invention, the chitosan derivatives shown below are provided.
[1] A first substituent derived from an acid modifier and a second substituent derived from a siloxane compound represented by the following general formula (1) are introduced into chitosan, and the second substituent is used. A chitosan derivative in which the value of the ratio (A / S) of the introduction rate (A) of the first substituent to the introduction rate (S) is 2.0 to 25.0.
ZZ-Y-Si (R 1 ) a {[-O-Si (R 2 ) (R 3 )] b- R 4 } 3-a ... (1)
(In the general formula (1), Z represents a functional group capable of reacting with the reactive functional group of the chitosan, and Y may have an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom, and has 2 carbon atoms. Representing an alkylene group of ~ 8, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are independently monovalent organic groups having 1 to 8 carbon atoms or groups represented by the following general formula (2). , A indicates an integer of 0 to 3, and b indicates an integer of 1 to 10).
-O-Si (R 5 ) (R 6 ) (R 7 ) ... (2)
(In the general formula (2), R 5 , R 6 and R 7 each independently represent a monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms).
[2] The chitosan derivative according to the above [1], wherein the acid denaturing agent is a halogenated fatty acid.
[3] The chitosan derivative according to the above [2], wherein the halogenated fatty acid is at least one selected from the group consisting of chloroacetic acid, 3-chloropropionic acid, and 4-chlorobutanoic acid.
[4] The chitosan derivative according to any one of the above [1] to [3], which is used as a polymer surfactant.
さらに、本発明によれば、以下に示すキトサン誘導体の製造方法が提供される。
[5]前記[1]〜[4]のいずれかに記載のキトサン誘導体の製造方法であって、前記酸変性剤及び前記シロキサン化合物を前記キトサンに反応させて、前記第1の置換基及び前記第2の置換基を前記キトサンに導入することを含むキトサン誘導体の製造方法。
[6]前記キトサンに前記酸変性剤を反応させた後に、前記シロキサン化合物を反応させる前記[5]に記載のキトサン誘導体の製造方法。
Further, according to the present invention, the following method for producing a chitosan derivative is provided.
[5] The method for producing a chitosan derivative according to any one of the above [1] to [4], wherein the acid modifier and the siloxane compound are reacted with the chitosan to obtain the first substituent and the above. A method for producing a chitosan derivative, which comprises introducing a second substituent into the chitosan.
[6] The method for producing a chitosan derivative according to the above [5], wherein the chitosan is reacted with the acid denaturing agent and then the siloxane compound is reacted.
また、本発明によれば、以下に示すO/W型乳化組成物及び化粧料が提供される。
[7]水、オイル、及び前記オイルを乳化液滴の状態で前記水中に分散させる乳化剤を含有し、前記乳化剤が、前記[1]〜[4]のいずれかに記載のキトサン誘導体であるO/W型乳化組成物。
[8]前記乳化液滴のメジアン径(d50)が、12.0μm以下である前記[7]に記載のO/W型乳化組成物。
[9]前記[1]〜[4]のいずれかに記載のキトサン誘導体を含む化粧料。
Further, according to the present invention, the following O / W type emulsified compositions and cosmetics are provided.
[7] O which contains water, oil, and an emulsifier that disperses the oil in the form of emulsified droplets in the water, and the emulsifier is the chitosan derivative according to any one of the above [1] to [4]. / W type emulsifying composition.
[8] The O / W type emulsified composition according to the above [7], wherein the median diameter (d 50) of the emulsified droplet is 12.0 μm or less.
[9] A cosmetic containing the chitosan derivative according to any one of the above [1] to [4].
本発明によれば、各種のオイルを水中に微分散させて乳化組成物を調製することが可能な、中性からアルカリ性域の範囲内における乳化性能に優れたキトサン誘導体を提供することができる。また、本発明によれば、このキトサン誘導体の製造方法、このキトサン誘導体を用いたO/W型乳化組成物、及び化粧料を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a chitosan derivative having excellent emulsification performance in the neutral to alkaline range, which can prepare an emulsifying composition by finely dispersing various oils in water. Further, according to the present invention, it is possible to provide a method for producing this chitosan derivative, an O / W type emulsified composition using this chitosan derivative, and a cosmetic.
<キトサン誘導体>
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明のキトサン誘導体は、酸変性剤に由来する第1の置換基及び下記一般式(1)で表されるシロキサン化合物に由来する第2の置換基がキトサンに導入されている。そして、第2の置換基の導入率(S)に対する、第1の置換基の導入率(A)の比(A/S)の値が、2.0〜25.0である。以下、本発明のキトサン誘導体の詳細について説明する。
<Chitosan derivative>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiments. In the chitosan derivative of the present invention, a first substituent derived from an acid denaturing agent and a second substituent derived from a siloxane compound represented by the following general formula (1) are introduced into chitosan. The value of the ratio (A / S) of the introduction rate (A) of the first substituent to the introduction rate (S) of the second substituent is 2.0 to 25.0. Hereinafter, the details of the chitosan derivative of the present invention will be described.
Z−Y−Si(R1)a{[−O−Si(R2)(R3)]b−R4}3−a ・・・(1)
(前記一般式(1)中、Zは、前記キトサンの反応性官能基と反応しうる官能基を示し、Yは、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子を有してもよい、炭素数2〜8のアルキレン基を示し、R1、R2、R3、及びR4は、それぞれ独立に、炭素数1〜8の1価の有機基、又は下記一般式(2)で表される基を示し、aは、0〜3の整数を示し、bは、1〜10の整数を示す)
ZZ-Y-Si (R 1 ) a {[-O-Si (R 2 ) (R 3 )] b- R 4 } 3-a ... (1)
(In the general formula (1), Z represents a functional group capable of reacting with the reactive functional group of the chitosan, and Y may have an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom, and has 2 carbon atoms. Representing an alkylene group of ~ 8, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are independently monovalent organic groups having 1 to 8 carbon atoms or groups represented by the following general formula (2). , A indicates an integer of 0 to 3, and b indicates an integer of 1 to 10).
−O−Si(R5)(R6)(R7) ・・・(2)
(前記一般式(2)中、R5、R6、及びR7は、それぞれ独立に、炭素数1〜8の1価の有機基を示す)
-O-Si (R 5 ) (R 6 ) (R 7 ) ... (2)
(In the general formula (2), R 5 , R 6 and R 7 each independently represent a monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms).
キトサンは、反応性基であるアミノ基を有することから、カチオニックな性質を本質的に有する化合物である。本発明のキトサン誘導体は、酸変性剤及び反応性の官能基を有する特定のシロキサン化合物(以下、併せて「変性剤」とも記す)をキトサンに反応させ、これらの変性剤にそれぞれ由来する第1の置換基及び第2の置換基をキトサンに導入して形成されたものである。さらに、第2の置換基の導入率(S)に対する、第1の置換基の導入率(A)の比(A/S)の値を特定の範囲に制御したことで、キトサン本来のカチオニックな性質をノニオニック又はアニオニックな性質へと適切に変化させている。このため、本発明のキトサン誘導体は、中性からアルカリ性域の範囲内であっても乳化性能に優れており、中性からアルカリ性域で処方される化粧料等の組成物に配合した場合であっても、優れた乳化性能が発揮される。さらに、第2の置換基の導入率(S)に対する、第1の置換基の導入率(A)の比(A/S)の値を所定の範囲に制御したことで、中性からアルカリ性域の範囲内における乳化性能がより発揮され、水中に微分散させることが比較的困難であったオイル(例えば、シリコーンオイル等)であっても容易に微分散させて、安定した乳化物を調製することができる。 Chitosan is a compound that essentially has a cationic property because it has an amino group, which is a reactive group. In the chitosan derivative of the present invention, an acid modifier and a specific siloxane compound having a reactive functional group (hereinafter, also referred to as “modifier”) are reacted with chitosan, and the first derived from each of these modifiers. It was formed by introducing the substituent of No. 1 and the second substituent into chitosan. Furthermore, by controlling the value of the ratio (A / S) of the introduction rate (A) of the first substituent to the introduction rate (S) of the second substituent within a specific range, chitosan's original cationic Appropriately changing properties to nonionic or anionic properties. Therefore, the chitosan derivative of the present invention has excellent emulsifying performance even in the neutral to alkaline range, and is used when blended in a composition such as cosmetics prescribed in the neutral to alkaline range. However, excellent emulsification performance is exhibited. Further, by controlling the value of the ratio (A / S) of the introduction rate (A) of the first substituent to the introduction rate (S) of the second substituent within a predetermined range, the neutral to alkaline range Even oils (for example, silicone oil) that were relatively difficult to finely disperse in water were easily finely dispersed to prepare a stable emulsion. be able to.
(キトサン)
キトサンは、甲殻類や糸状菌から得られるキチンの脱アセチル化物であり、保湿性や抗コレステロール効果を有し、安全性に優れ、化粧品原料や機能性食品素材として実用化されている。キトサンは工業的に生産されており、種々のグレードのものを入手することができる。
(Chitosan)
Chitosan is a deacetylase of chitin obtained from crustaceans and filamentous fungi, has moisturizing and anticholesterol effects, is excellent in safety, and has been put into practical use as a raw material for cosmetics and functional foods. Chitosan is industrially produced and various grades are available.
キトサンの重量平均分子量は、2,000〜1000,000であることが好ましく、5,000〜800,000であることがさらに好ましく、10,000〜600,000であることが特に好ましい。キトサンの重量平均分子量が2,000未満であると、得られるキトサン誘導体を高分子界面活性剤(乳化剤)として用いる場合に、得られるエマルションをより安定化させるために配合量を増加させる必要がある。また、キトサンの分子サイズが小さすぎると、化粧料原料として用いた場合に皮膚への浸透性が高まりやすくなることがある。一方、キトサンの重量平均分子量が1000,000超であると、溶液粘度が高くなりすぎてしまい、化粧料に配合する際のハンドリングがやや困難になることがある。 The weight average molecular weight of chitosan is preferably 2,000 to 1,000,000, more preferably 5,000 to 800,000, and particularly preferably 10,000 to 600,000. When the weight average molecular weight of chitosan is less than 2,000, when the obtained chitosan derivative is used as a polymer surfactant (emulsifier), it is necessary to increase the blending amount in order to further stabilize the obtained emulsion. .. Further, if the molecular size of chitosan is too small, the permeability to the skin may be easily increased when used as a raw material for cosmetics. On the other hand, if the weight average molecular weight of chitosan is more than 1,000,000, the viscosity of the solution becomes too high, and handling when blended in cosmetics may be somewhat difficult.
キトサンの脱アセチル化度は、70〜100%であることが好ましく、75〜99%であることがさらに好ましい。キトサンの脱アセチル化度が70%未満であると、酢酸等の溶媒への溶解性がやや低下することがある。キトサンの脱アセチル化度は、コロイド滴定を行い、その滴定量から算出することができる。具体的には、指示薬にトルイジンブルー溶液を用い、ポリビニル硫酸カリウム水溶液でコロイド滴定することにより、キトサン分子中の遊離アミノ基を定量し、キトサンの脱アセチル化度を求める。脱アセチル化度の測定方法の一例を以下に示す。 The degree of deacetylation of chitosan is preferably 70 to 100%, more preferably 75 to 99%. If the degree of deacetylation of chitosan is less than 70%, the solubility in a solvent such as acetic acid may be slightly reduced. The degree of deacetylation of chitosan can be calculated from the titration amount obtained by performing colloidal titration. Specifically, a free amino group in the chitosan molecule is quantified by colloid titration with an aqueous solution of potassium polyvinyl sulfate using a toluidine blue solution as an indicator, and the degree of deacetylation of chitosan is determined. An example of a method for measuring the degree of deacetylation is shown below.
(1)滴定試験
0.5質量%酢酸水溶液にキトサン純分濃度が0.5質量%となるようにキトサンを添加し、キトサンを撹拌及び溶解して100gの0.5質量%キトサン/0.5質量%酢酸水溶液を調製する。次に、この溶液10gとイオン交換水90gを撹拌混合して、0.05質量%のキトサン溶液を調製する。さらに、この0.05質量%キトサン溶液10gにイオン交換水50mL、トルイジンブルー溶液約0.2mLを添加して試料溶液を調製し、ポリビニル硫酸カリウム溶液(N/400PVSK)にて滴定する。滴定速度は2〜5ml/分とし、試料溶液が青から赤紫色に変色後、30秒間以上保持する点を終点の滴定量とする。なお、キトサン純分とは、原料キトサン試料中のキトサンの質量を意味する。具体的には、原料キトサン試料を105℃で2時間乾燥して求められる固形分質量である。
(1) Titration test Chitosan was added to a 0.5 mass% acetic acid aqueous solution so that the pure chitosan concentration was 0.5 mass%, and the chitosan was stirred and dissolved to make 100 g of 0.5 mass% chitosan / 0. Prepare a 5 mass% acetic acid aqueous solution. Next, 10 g of this solution and 90 g of ion-exchanged water are stirred and mixed to prepare a 0.05 mass% chitosan solution. Further, 50 mL of ion-exchanged water and about 0.2 mL of toluidin blue solution are added to 10 g of this 0.05 mass% chitosan solution to prepare a sample solution, which is titrated with a polyvinyl sulfate potassium solution (N / 400 PVSK). The titration rate is 2 to 5 ml / min, and the point at which the sample solution is held for 30 seconds or longer after the sample solution changes color from blue to purplish red is defined as the titration amount at the end point. The pure chitosan content means the mass of chitosan in the raw material chitosan sample. Specifically, it is the solid content mass obtained by drying the raw material chitosan sample at 105 ° C. for 2 hours.
(2)空試験
上記の滴定試験に使用した0.5質量%キトサン/0.5質量%酢酸水溶液に代えて、イオン交換水を使用し、同様の滴定試験を行う。
(2) Blank test Perform the same titration test using ion-exchanged water instead of the 0.5% by mass chitosan / 0.5% by mass acetic acid aqueous solution used in the above titration test.
(3)アセチル化度の計算
X=1/400×161×f×(V−B)/1000
=0.4025×f×(V−B)/1000
Y=0.5/100−X
X:キトサン中の遊離アミノ基質量(グルコサミン残基質量に相当)
Y:キトサン中の結合アミノ基質量(N−アセチルグルコサミン残基質量に相当)
f:N/400PVSKの力価
V:試料溶液の滴定量(mL)
B:空試験滴定量(mL)
脱アセチル化度(%)
=(遊離アミノ基)/{(遊離アミノ基)+(結合アミノ基)}×100
=(X/161)/(X/161+Y/203)×100
なお、「161」はグルコサミン残基の分子量、「203」はN−アセチルグルコサミン残基の分子量である。
(3) Calculation of degree of acetylation X = 1/400 × 161 × f × (VB) / 1000
= 0.4025 x f x (V-B) / 1000
Y = 0.5 / 100-X
X: Mass of free amino group in chitosan (corresponding to mass of glucosamine residue)
Y: Mass of bound amino group in chitosan (corresponding to mass of N-acetylglucosamine residue)
f: Titer of N / 400 PVSK V: Titration of sample solution (mL)
B: Blank test titration (mL)
Deacetylation degree (%)
= (Free amino group) / {(Free amino group) + (Binding amino group)} × 100
= (X / 161) / (X / 161 + Y / 203) × 100
In addition, "161" is the molecular weight of the glucosamine residue, and "203" is the molecular weight of the N-acetylglucosamine residue.
(酸変性剤)
酸変性剤は、キトサンの変性剤として用いられる、キトサンの反応性官能基と反応する化合物である(但し、アシル化変性剤を除く)。酸変性剤と反応するキトサンの反応性官能基は、主としてヒドロキシ基(−OH)である。また、酸変性剤の種類や反応条件にもよるが、1級ヒドロキシ基、2級ヒドロキシ基の順に反応しやすい傾向がある。なお、反応条件等によってはアミノ基(−NH2)が反応性基として機能する可能性もある。
(Acid modifier)
The acid modifier is a compound used as a chitosan modifier that reacts with the reactive functional group of chitosan (excluding the acylation modifier). The reactive functional group of chitosan that reacts with the acid denaturing agent is mainly a hydroxy group (-OH). Further, although it depends on the type of the acid denaturing agent and the reaction conditions, the reaction tends to be more likely in the order of the primary hydroxy group and the secondary hydroxy group. The amino group (-NH 2 ) may function as a reactive group depending on the reaction conditions and the like.
酸変性剤の炭素数は、2〜12であることが好ましく、2〜8であることがさらに好ましい。酸変性剤としては、ハロゲン化脂肪酸等を挙げることができる。ハロゲン化脂肪酸としては、クロロ酢酸(モノクロロ酢酸)、ブロモ酢酸(モノブロモ酢酸)、2−クロロプロピオン酸、2−ブロモプロピオン酸、3−クロロプロピオン酸、3−ブロモプロピオン酸、2−クロロブタン酸、2−ブロモブタン酸、3−クロロブタン酸、3−ブロモブタン酸、4−クロロブタン酸、及び4−ブロモブタン酸等を挙げることができる。なかでも、クロロ酢酸、3−クロロプロピオン酸、及び4−クロロブタン酸が好ましい。これらのハロゲン化脂肪酸を酸変性剤として用いることで、中性からアルカリ性域での溶解性により優れたキトサン誘導体とすることができる。これらのハロゲン化脂肪酸は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 The acid modifier preferably has 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 8 carbon atoms. Examples of the acid denaturing agent include halogenated fatty acids and the like. Examples of halogenated fatty acids include chloroacetic acid (monochloroacetic acid), bromoacetic acid (monobromoacetic acid), 2-chloropropionic acid, 2-bromopropionic acid, 3-chloropropionic acid, 3-bromopropionic acid, 2-chlorobutanoic acid, and 2 −Bromobutanoic acid, 3-chlorobutanoic acid, 3-bromobutanoic acid, 4-chlorobutanoic acid, 4-bromobutanoic acid and the like can be mentioned. Of these, chloroacetic acid, 3-chloropropionic acid, and 4-chlorobutanoic acid are preferable. By using these halogenated fatty acids as an acid denaturing agent, a chitosan derivative having better solubility in the neutral to alkaline range can be obtained. These halogenated fatty acids can be used alone or in combination of two or more.
(シロキサン化合物)
キトサンの変性剤として用いるシロキサン化合物は、下記一般式(1)で表される化合物である。
Z−Y−Si(R1)a{[−O−Si(R2)(R3)]b−R4}3−a ・・・(1)
(Siloxane compound)
The siloxane compound used as a denaturing agent for chitosan is a compound represented by the following general formula (1).
ZZ-Y-Si (R 1 ) a {[-O-Si (R 2 ) (R 3 )] b- R 4 } 3-a ... (1)
一般式(1)中、Zは、キトサンの反応性官能基(主としてアミノ基(−NH2))と反応しうる官能基を示す。キトサンの反応性官能基と反応しうる官能基の具体例としては、エポキシ基、無水マレイル基、アミノ基、メルカプト基、ビニル基、カルビノール基、カルボキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、イソシアネート基、ヒドロシリル基、クロロ基、フルオロ基等を挙げることができる。なかでも、キトサンの反応性官能基との反応性の観点から、エポキシ基、無水マレイル基、アミノ基、クロロ基が好ましい。 In the general formula (1), Z represents a functional group capable of reacting with a reactive functional group of chitosan (mainly an amino group (-NH 2 )). Specific examples of the functional group capable of reacting with the reactive functional group of chitosan include an epoxy group, a maleyl anhydride group, an amino group, a mercapto group, a vinyl group, a carbinol group, a carboxy group, an acryloyl group, a methacryloyl group and an isocyanate group. Examples thereof include a hydrosilyl group, a chloro group and a fluoro group. Of these, an epoxy group, a maleyl anhydride group, an amino group and a chloro group are preferable from the viewpoint of the reactivity of chitosan with the reactive functional group.
一般式(1)中、Yは、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子を有してもよい、炭素数2〜8のアルキレン基を示す。なかでも、反応効率の良さなどから、下記式(1a)〜(1c)で表される2価の基であることが好ましい。なお、下記式(1a)〜(1c)中の「*」は、一般式(1)中の「Z」及び「Si」との結合位置を示す。 In the general formula (1), Y represents an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms, which may have an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom. Among them, a divalent group represented by the following formulas (1a) to (1c) is preferable from the viewpoint of good reaction efficiency and the like. In addition, "*" in the following formulas (1a) to (1c) indicates the bonding position with "Z" and "Si" in the general formula (1).
一般式(1)中、R1、R2、R3、及びR4は、それぞれ独立に、炭素数1〜8の1価の有機基、又は下記一般式(2)で表される基を示す。
−O−Si(R5)(R6)(R7) ・・・(2)
(前記一般式(2)中、R5、R6、及びR7は、それぞれ独立に、炭素数1〜8の1価の有機基を示す)
In the general formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently have a monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms or a group represented by the following general formula (2). show.
-O-Si (R 5 ) (R 6 ) (R 7 ) ... (2)
(In the general formula (2), R 5 , R 6 and R 7 each independently represent a monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms).
R1、R2、R3、及びR4で表される炭素数1〜8の1価の有機基としては、アルキル基等を挙げることができる。アルキル基は、直鎖状、分岐状、及び環状のいずれであってもよい。アルキル基の具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル等の直鎖状及び分岐鎖のアルキル基;シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル等のシクロアルキル基等を挙げることができる。なお、複数のR1が存在する場合、複数のR1は同一の基であってもよく、異なる基であってもよい。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 include an alkyl group and the like. The alkyl group may be linear, branched, or cyclic. Specific examples of the alkyl group include direct methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl and the like. Alkyl groups of chain and branched chains; cycloalkyl groups such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl and the like can be mentioned. When a plurality of R 1s are present, the plurality of R 1s may be the same group or different groups.
一般式(2)中、R5、R6、及びR7で表される炭素数1〜8の1価の有機基としては、上述のR1、R2、R3、及びR4で表される炭素数1〜8の1価の有機基と同様の基を挙げることができる。 In the general formula (2), the monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 5 , R 6 and R 7 is represented by the above-mentioned R 1 , R 2 , R 3 and R 4 . Examples thereof include groups similar to monovalent organic groups having 1 to 8 carbon atoms.
一般式(1)中、aは、0〜3の整数を示す。なかでも、キトサンの反応性官能基との反応性の観点から、aは1〜3の整数であることが好ましく、2又は3であることが好ましい。また、一般式(1)中、bは、1〜10の整数を示す。なかでも、bは2〜8の整数であることが好ましく、2〜5の整数であることがさらに好ましい。 In the general formula (1), a represents an integer of 0 to 3. Among them, from the viewpoint of the reactivity of chitosan with the reactive functional group, a is preferably an integer of 1 to 3, preferably 2 or 3. Further, in the general formula (1), b represents an integer of 1 to 10. Among them, b is preferably an integer of 2 to 8, and more preferably an integer of 2 to 5.
シロキサン化合物としては、市販の種々のグレードのものを用いることができる。また、公知の方法にしたがって合成したシロキサン化合物を用いることもできる。 As the siloxane compound, various commercially available grades can be used. Further, a siloxane compound synthesized according to a known method can also be used.
(置換基導入率)
酸変性剤に由来する第1の置換基の導入率(A)は0.3〜1.5であることが好ましく、0.4〜1.4であることがさらに好ましく、0.6〜1.3であることが特に好ましい。第1の置換基の導入率(A)が0.3未満であると、中性からアルカリ性域の条件下での溶解性が低下しやすくなることがある。一方、第1の置換基の導入率(A)が1.5超であると、得られるキトサン誘導体が着色したり、収率が低下したりすることがあり、製造が困難になる場合がある。
(Substituent introduction rate)
The introduction rate (A) of the first substituent derived from the acid modifier is preferably 0.3 to 1.5, more preferably 0.4 to 1.4, and 0.6 to 1 It is particularly preferable that it is 3.3. When the introduction rate (A) of the first substituent is less than 0.3, the solubility under neutral to alkaline conditions may be easily lowered. On the other hand, if the introduction rate (A) of the first substituent is more than 1.5, the obtained chitosan derivative may be colored or the yield may decrease, which may make production difficult. ..
シロキサン化合物に由来する第2の置換基の導入率(S)は0.01〜0.4であることが好ましく、0.03〜0.3であることがさらに好ましく、0.05〜0.25であることが特に好ましい。第2の置換基の導入率(S)が0.01未満であると、乳化剤としての機能がやや低下することがある。一方、第2の置換基の導入率(S)が0.4超であると、第1の置換基の導入率(A)を高めることが困難になることがある。その結果、中性からアルカリ性域の条件下での溶解性が低下しやすくなり、乳化剤としての機能がやや低下することがある。 The introduction rate (S) of the second substituent derived from the siloxane compound is preferably 0.01 to 0.4, more preferably 0.03 to 0.3, and 0.05 to 0. It is particularly preferably 25. If the introduction rate (S) of the second substituent is less than 0.01, the function as an emulsifier may be slightly reduced. On the other hand, if the introduction rate (S) of the second substituent is more than 0.4, it may be difficult to increase the introduction rate (A) of the first substituent. As a result, the solubility under neutral to alkaline conditions tends to decrease, and the function as an emulsifier may decrease slightly.
本明細書における「置換基の導入率(置換基導入率)」とは、キトサンを構成するピラノース環1モル当たりの置換基のモル数を意味する。置換基導入率は、例えば、キトサン誘導体を元素分析し、キトサン由来の窒素原子の割合から算出することができる。また、NMRで構造を解析することで、各置換度を算出してもよい。 As used herein, the "substituent introduction rate (substituent introduction rate)" means the number of moles of substituents per mole of the pyranose ring constituting chitosan. The substituent introduction rate can be calculated from, for example, the ratio of nitrogen atoms derived from chitosan by elemental analysis of the chitosan derivative. Further, each degree of substitution may be calculated by analyzing the structure by NMR.
第2の置換基の導入率(S)に対する、第1の置換基の導入率(A)の比(A/S)の値は、2.0〜25.0であり、好ましくは3.0〜24.0、さらに好ましくは4.0〜23.0である。A/Sの値を上記の範囲内とした本発明のキトサン誘導体は、中性からアルカリ性域の範囲内における乳化安定性に優れた乳化組成物(エマルション)を調製しうる高分子界面活性剤(乳化剤)として有用である。 The value of the ratio (A / S) of the introduction rate (A) of the first substituent to the introduction rate (S) of the second substituent is 2.0 to 25.0, preferably 3.0. It is ~ 24.0, more preferably 4.0 to 23.0. The chitosan derivative of the present invention having an A / S value within the above range is a polymer surfactant (emulsion) capable of preparing an emulsifying composition (emulsion) having excellent emulsion stability in the neutral to alkaline range. It is useful as an emulsifier).
A/Sの値が2.0未満であると、第1の置換基の導入率(A)が相対的に小さすぎるため、中性からアルカリ性域の条件下での溶解性が低下してしまい、乳化剤としての機能が発揮されない。一方、A/Sの値が25.0超であると、第2の置換基の導入率(S)が相対的に小さすぎるため、例えば、シリコーンオイルなどのオイルを微分散させるための乳化剤としての機能が発揮されないことがある。 If the A / S value is less than 2.0, the introduction rate (A) of the first substituent is relatively too small, and the solubility under neutral to alkaline conditions decreases. , The function as an emulsifier is not exhibited. On the other hand, if the A / S value is more than 25.0, the introduction rate (S) of the second substituent is relatively too small, and therefore, as an emulsifier for finely dispersing oil such as silicone oil, for example. Function may not be exhibited.
<キトサン誘導体の製造方法>
本発明のキトサン誘導体の製造方法は、上述のキトサン誘導体を製造する方法であり、及びシロキサン化合物をキトサンに反応させて、第1の置換基及び第2の置換基をキトサンに導入することを含む。以下、本発明のキトサン誘導体の製造方法の詳細について説明する。
<Manufacturing method of chitosan derivative>
The method for producing a chitosan derivative of the present invention is a method for producing the above-mentioned chitosan derivative, and comprises reacting a siloxane compound with chitosan to introduce a first substituent and a second substituent into chitosan. .. Hereinafter, the details of the method for producing the chitosan derivative of the present invention will be described.
(反応工程)
本発明のキトサン誘導体の製造方法は、例えば、第一の反応工程及び第二の反応工程を有する。第一の反応工程は、酸変性剤をキトサンに接触させ、キトサンの反応性官能基(主としてヒドロキシ基(−OH))に酸変性剤を反応させて酸変性し、キトサンに第1の置換基を導入する工程である。また、第二の反応工程は、シロキサン化合物をキトサンに接触させ、キトサンの反応性官能基(主としてアミノ基(−NH2))にシロキサン化合物の反応性基(一般式(1)中、Zで表される基)を反応させることで、キトサンに第2の置換基を導入する工程である。
(Reaction process)
The method for producing a chitosan derivative of the present invention includes, for example, a first reaction step and a second reaction step. In the first reaction step, the acid denaturing agent is brought into contact with chitosan, and the reactive functional group (mainly hydroxy group (-OH)) of chitosan is reacted with the acid denaturing agent to carry out acid denaturation, and the chitosan is subjected to the first substituent. Is the process of introducing. In the second reaction step, the siloxane compound is brought into contact with chitosan, and the reactive functional group of chitosan (mainly the amino group (-NH 2 )) is combined with the reactive group of the siloxane compound (Z in the general formula (1)). This is a step of introducing a second substituent into chitosan by reacting the represented group).
反応工程の順序は特に限定されず、第一の反応工程及び第二の反応工程のいずれを先に実施しても、所望とするキトサン誘導体を得ることができる。なかでも、先に第一の反応工程を実施し、次いで第二の反応工程を実施すること、すなわち、キトサンに酸変性剤を反応させた後に、シロキサン化合物を反応させることが好ましい。このような順序とすることで、キトサン誘導体の収率を向上させることができる。また、第一の反応工程実施後、得られた中間原料を取り出して真空乾燥させてもよく、取り出さずそのまま第二の反応工程を実施してもよい。 The order of the reaction steps is not particularly limited, and the desired chitosan derivative can be obtained regardless of which of the first reaction step and the second reaction step is carried out first. Among them, it is preferable to carry out the first reaction step first and then the second reaction step, that is, to react chitosan with the acid denaturant and then react with the siloxane compound. With such an order, the yield of the chitosan derivative can be improved. Further, after the first reaction step is carried out, the obtained intermediate raw material may be taken out and vacuum dried, or the second reaction step may be carried out as it is without taking out.
第一の反応工程及び第二の反応工程では、例えば、水及び水溶性有機溶媒を含有する反応溶媒中でキトサンと変性剤を反応させる。水溶性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類;ジメチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,2−ジオキサン等のエーテル類;N−メチルホルムアミド、N−メチルアセトアミド、N−エチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N−エチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン等のアミド類;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類;等を挙げることができる。なかでも、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ジメチルケトン、メチルエチルケトンが好ましい。これらの水溶性有機溶媒は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 In the first reaction step and the second reaction step, for example, chitosan is reacted with a modifier in a reaction solvent containing water and a water-soluble organic solvent. Examples of the water-soluble organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol; ketones such as dimethyl ketone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone; ethers such as dimethyl ether, diethyl ether, tetrahydrofuran and 1,2-dioxane; N- Methylformamide, N-methylacetamide, N-ethylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N-ethylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N-methylpyrrolidone , N-ethylpyrrolidone and other amides; dimethylsulfoxide and other sulfoxides; and the like. Of these, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, dimethyl ketone, and methyl ethyl ketone are preferable. These water-soluble organic solvents can be used alone or in combination of two or more.
第一の反応工程の反応温度は、通常、0〜80℃、好ましくは20〜70℃である。第一の反応工程の反応時間は、反応温度にもよるが、通常、1〜24時間、好ましくは1〜8時間である。反応温度及び反応時間を適宜設定することで、第1の置換基の導入率を制御することができる。 The reaction temperature of the first reaction step is usually 0 to 80 ° C, preferably 20 to 70 ° C. The reaction time of the first reaction step depends on the reaction temperature, but is usually 1 to 24 hours, preferably 1 to 8 hours. The introduction rate of the first substituent can be controlled by appropriately setting the reaction temperature and the reaction time.
第二の反応工程の反応温度は、通常、40〜90℃、好ましくは50〜80℃である。第二の反応工程の反応時間は、反応温度にもよるが、通常、6時間以上、好ましくは10時間以上である。反応温度及び反応時間を適宜設定することで、第2の置換基の導入率を制御することができる。 The reaction temperature of the second reaction step is usually 40 to 90 ° C, preferably 50 to 80 ° C. The reaction time of the second reaction step depends on the reaction temperature, but is usually 6 hours or more, preferably 10 hours or more. The introduction rate of the second substituent can be controlled by appropriately setting the reaction temperature and the reaction time.
反応工程の後、必要に応じて洗浄、精製、及び乾燥等することで、所望とするキトサン誘導体を得ることができる。 After the reaction step, the desired chitosan derivative can be obtained by washing, purifying, drying and the like as necessary.
<O/W型乳化組成物>
本発明のO/W型乳化組成物(以下、単に「乳化組成物」とも記す)は、水、オイル、及びオイルを乳化液滴の状態で水中に分散させる乳化剤を含有する。そして、乳化剤が、高分子界面活性剤として機能する前述のキトサン誘導体である。すなわち、本発明の乳化組成物は、乳化性能に優れた前述のキトサン誘導体(乳化剤)で調製されるため、微細な乳化液滴が形成されているとともに、乳化安定性に優れている。したがって、本発明の乳化組成物は、安全性及び優れた乳化安定性を生かし、化粧料等として極めて有用である。
<O / W type emulsified composition>
The O / W type emulsified composition of the present invention (hereinafter, also simply referred to as “emulsified composition”) contains water, oil, and an emulsifier that disperses the oil in the form of emulsified droplets in water. The emulsifier is the above-mentioned chitosan derivative that functions as a polymer surfactant. That is, since the emulsified composition of the present invention is prepared with the above-mentioned chitosan derivative (emulsifier) having excellent emulsifying performance, fine emulsified droplets are formed and the emulsified stability is excellent. Therefore, the emulsified composition of the present invention is extremely useful as a cosmetic or the like, taking advantage of its safety and excellent emulsification stability.
具体的には、乳化組成物中の乳化液滴のメジアン径(d50)は、好ましくは12.0μm以下であり、さらに好ましくは10.0μm以下、特に好ましくは8.0μm以下である。乳化液滴のメジアン径(d50)の下限値については特に限定されないが、実質的には0.3μm以上であればよい。なお、本明細書における「メジアン径(d50)」は、例えばレーザー回折粒度分布測定装置等の測定装置を使用して測定される、体積基準の累積50%粒子径を意味する。 Specifically, the median diameter (d 50 ) of the emulsified droplet in the emulsified composition is preferably 12.0 μm or less, more preferably 10.0 μm or less, and particularly preferably 8.0 μm or less. The lower limit of the median diameter (d 50 ) of the emulsified droplet is not particularly limited, but it may be substantially 0.3 μm or more. The "median diameter (d 50 )" in the present specification means a volume-based cumulative 50% particle diameter measured using a measuring device such as a laser diffraction particle size distribution measuring device.
乳化組成物は、前述のキトサン誘導体を乳化剤として用いること以外は、従来公知の乳化組成物の調製方法に準じて調製することができる。オイルとしては、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン等のストレートシリコーンオイルの他;アミノ変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル等の各種の変性シリコーンオイル;スクワラン;ミリスチン酸イソプロピル;パーフルオロポリエーテル;等を挙げることができる。 The emulsified composition can be prepared according to a conventionally known method for preparing an emulsified composition, except that the above-mentioned chitosan derivative is used as an emulsifier. Examples of the oil include straight silicone oils such as dimethylpolysiloxane and methylphenylpolysiloxane; various modified silicone oils such as amino-modified silicone oil and alkyl-modified silicone oil; squalane; isopropyl myristate; perfluoropolyether; etc. Can be mentioned.
本発明のキトサン誘導体は、高分子界面活性剤の他、例えば、増粘剤、分散剤、表面改質剤、展着剤、保護コロイド剤、及び保水剤等として使用することができる。このため、本発明のキトサン誘導体を含有させることで、前述のO/W型乳化組成物の他、例えば、化粧料、塗料、製紙、繊維、建材、土木材料、食品、医薬等の広範な物品や材料を提供することが期待される。 The chitosan derivative of the present invention can be used as, for example, a thickener, a dispersant, a surface modifier, a spreading agent, a protective colloidal agent, a water retaining agent, and the like, in addition to a polymer surfactant. Therefore, by containing the chitosan derivative of the present invention, in addition to the O / W type emulsified composition described above, for example, a wide range of articles such as cosmetics, paints, papermaking, fibers, building materials, civil engineering materials, foods, and pharmaceuticals. And materials are expected to be provided.
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」は、特に断らない限り質量基準である。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, "part" in Examples and Comparative Examples is based on mass unless otherwise specified.
<キトサン誘導体の製造>
(1)中間原料の製造
(合成例1)
キトサン(重量平均分子量400,000、脱アセチル化度91%、16メッシュパス)50部をイソプロピルアルコール(IPA)440部中に分散させた後、30%水酸化ナトリウム水溶液150部を投入し、10℃以下で1時間保持した。次いで、クロロ酢酸65部及びIPA370部を添加し、撹拌下、30℃で1時間反応させた。その後、反応物を含水メタノール、塩酸を含む含水メタノール、含水IPA、及びIPAで順次洗浄し、50℃で真空乾燥して中間原料を得た。
<Manufacturing of chitosan derivatives>
(1) Production of intermediate raw materials (Synthesis Example 1)
After dispersing 50 parts of chitosan (weight average molecular weight 400,000, deacetylation degree 91%, 16 mesh pass) in 440 parts of isopropyl alcohol (IPA), 150 parts of 30% sodium hydroxide aqueous solution was added and 10 parts were added. It was kept at ° C. or lower for 1 hour. Then, 65 parts of chloroacetic acid and 370 parts of IPA were added, and the mixture was reacted at 30 ° C. for 1 hour with stirring. Then, the reaction product was washed successively with hydrated methanol, hydrated methanol containing hydrochloric acid, hydrated IPA, and IPA, and vacuum dried at 50 ° C. to obtain an intermediate raw material.
(合成例2〜5)
表1に示す配合及び反応条件としたこと以外は、前述の合成例1と同様にして中間原料を得た。
(Synthesis Examples 2-5)
An intermediate raw material was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 described above, except that the formulations and reaction conditions shown in Table 1 were used.
(合成例6)
キトサン(重量平均分子量400,000、脱アセチル化度91%、16メッシュパス)50部をIPA440部中に分散させた後、30%水酸化ナトリウム水溶液150部を投入し、10℃以下で1時間保持した。次いで、3−クロロプロピオン酸75部及びIPA370部を添加し、撹拌下、3−クロロプロピオン酸(酸変性剤)による第1の置換基の導入率を元素分析により確認しながら、導入率が上昇しなくなるまで反応を継続した。その後、反応物を含水メタノール、塩酸を含む含水メタノール、含水IPA、及びIPAで順次洗浄し、50℃で真空乾燥して中間原料を得た。
(Synthesis Example 6)
After dispersing 50 parts of chitosan (weight average molecular weight 400,000, deacetylation degree 91%, 16 mesh path) in 440 parts of IPA, 150 parts of 30% sodium hydroxide aqueous solution was added and the temperature was 10 ° C. or lower for 1 hour. Retained. Next, 75 parts of 3-chloropropionic acid and 370 parts of IPA were added, and the introduction rate increased while confirming the introduction rate of the first substituent by 3-chloropropionic acid (acid denaturant) by elemental analysis under stirring. The reaction was continued until it stopped. Then, the reaction product was washed successively with hydrated methanol, hydrated methanol containing hydrochloric acid, hydrated IPA, and IPA, and vacuum dried at 50 ° C. to obtain an intermediate raw material.
(合成例7)
キトサン(重量平均分子量400,000、脱アセチル化度91%、16メッシュパス)50部をIPA440部中に分散させた後、30%水酸化ナトリウム水溶液150部を投入し、10℃以下で1時間保持した。次いで、4−クロロブタン酸85部及びIPA370部を添加し、撹拌下、4−クロロブタン酸(酸変性剤)による第1の置換基の導入率を元素分析により確認しながら、導入率が上昇しなくなるまで反応を継続した。その後、反応物を含水メタノール、塩酸を含む含水メタノール、含水IPA、及びIPAで順次洗浄し、50℃で真空乾燥して中間原料を得た。
(Synthesis Example 7)
After dispersing 50 parts of chitosan (weight average molecular weight 400,000, deacetylation degree 91%, 16 mesh path) in 440 parts of IPA, 150 parts of 30% sodium hydroxide aqueous solution was added and the temperature was 10 ° C. or lower for 1 hour. Retained. Next, 85 parts of 4-chlorobutanoic acid and 370 parts of IPA were added, and the introduction rate did not increase while confirming the introduction rate of the first substituent by 4-chlorobutanoic acid (acid denaturant) by elemental analysis under stirring. The reaction continued until. Then, the reaction product was washed successively with hydrated methanol, hydrated methanol containing hydrochloric acid, hydrated IPA, and IPA, and vacuum dried at 50 ° C. to obtain an intermediate raw material.
(2)キトサン誘導体の製造
(実施例1)
合成例2で得た中間原料50部、IPA450部、水350部、及び下記式(1−1)で表される変性剤(シロキサン化合物)90部を反応容器に仕込み、撹拌下、70℃で10時間反応させた。冷却後、反応物を含水IPA及びIPAで順次洗浄し、50℃で真空乾燥してキトサン誘導体を得た。
(2) Production of Chitosan Derivative (Example 1)
50 parts of the intermediate raw material, 450 parts of IPA, 350 parts of water, and 90 parts of the denaturant (siloxane compound) represented by the following formula (1-1) obtained in Synthesis Example 2 were charged into a reaction vessel, and the mixture was stirred at 70 ° C. The reaction was carried out for 10 hours. After cooling, the reaction product was washed successively with hydrous IPA and IPA, and vacuum dried at 50 ° C. to obtain a chitosan derivative.
(実施例2〜6)
表2に示す配合及び反応条件としたこと以外は、前述の実施例1と同様にしてキトサン誘導体を得た。
(Examples 2 to 6)
A chitosan derivative was obtained in the same manner as in Example 1 described above, except that the formulations and reaction conditions shown in Table 2 were used.
(実施例7)
合成例6で得た中間原料50部、IPA550部、水250部、及び式(1−1)で表される変性剤(シロキサン化合物)50部を反応容器に仕込んだ。撹拌下、変性剤による第2の置換基の導入率を元素分析により確認しながら、導入率が上昇しなくなるまで反応を継続した。その後、反応物を含水IPA及びIPAで順次洗浄し、50℃で真空乾燥してキトサン誘導体を得た。
(Example 7)
50 parts of the intermediate raw material, 550 parts of IPA, 250 parts of water, and 50 parts of the denaturant (siloxane compound) represented by the formula (1-1) obtained in Synthesis Example 6 were charged into the reaction vessel. While stirring, the introduction rate of the second substituent by the denaturant was confirmed by elemental analysis, and the reaction was continued until the introduction rate did not increase. Then, the reaction product was washed successively with hydrous IPA and IPA, and vacuum dried at 50 ° C. to obtain a chitosan derivative.
(実施例8)
合成例6で得た中間原料に代えて合成例7で得た中間原料を用いたこと以外は、前述の実施例7と同様にしてキトサン誘導体を得た。
(Example 8)
A chitosan derivative was obtained in the same manner as in Example 7 described above, except that the intermediate raw material obtained in Synthesis Example 7 was used instead of the intermediate raw material obtained in Synthesis Example 6.
(実施例9)
合成例6で得た中間原料に代えて合成例4で得た中間原料を用いたこと、及び下記式(1−2)で表される変性剤(シロキサン化合物)を用いたこと以外は、前述の実施例7と同様にしてキトサン誘導体を得た。
(Example 9)
The above-mentioned, except that the intermediate raw material obtained in Synthesis Example 4 was used instead of the intermediate raw material obtained in Synthesis Example 6 and the modifier (siloxane compound) represented by the following formula (1-2) was used. A chitosan derivative was obtained in the same manner as in Example 7.
(比較例1)
合成例1で得た中間原料50部、IPA450部、水350部、及び式(1−1)で表される変性剤(シロキサン化合物)90部を反応容器に仕込み、撹拌下、70℃で10時間反応させた。冷却後、反応物を含水IPA及びIPAで順次洗浄し、50℃で真空乾燥してキトサン誘導体を得た。
(Comparative Example 1)
50 parts of the intermediate raw material, 450 parts of IPA, 350 parts of water, and 90 parts of the denaturant (siloxane compound) represented by the formula (1-1) obtained in Synthesis Example 1 were charged into a reaction vessel, and 10 parts at 70 ° C. under stirring. Reacted for time. After cooling, the reaction product was washed successively with hydrous IPA and IPA, and vacuum dried at 50 ° C. to obtain a chitosan derivative.
(比較例2〜6)
表3に示す配合及び反応条件としたこと以外は、前述の比較例1と同様にしてキトサン誘導体を得た。表3中、「リカレジンL−200」は、新日本理化社製のアルキルグリシジルエーテルの商品名である。また、変性剤として用いたシロキサン化合物の構造を以下に示す。なお、比較例6で用いたキトサンは、合成例1〜7で用いたキトサン(重量平均分子量400,000、脱アセチル化度91%、16メッシュパス)と同じものである。
(Comparative Examples 2 to 6)
A chitosan derivative was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 described above, except that the formulations and reaction conditions shown in Table 3 were used. In Table 3, "Ricaresin L-200" is a trade name of alkyl glycidyl ether manufactured by Shin Nihon Rika Co., Ltd. The structure of the siloxane compound used as the modifier is shown below. The chitosan used in Comparative Example 6 is the same as the chitosan used in Synthesis Examples 1 to 7 (weight average molecular weight 400,000, deacetylation degree 91%, 16 mesh path).
<評価>
(置換基導入率の測定及び算出)
キトサン誘導体を元素分析し、キトサン由来の窒素原子の割合から、置換基導入率(キトサンを構成するピラノース環1モル当たりの置換基のモル数)を算出した。結果を表4に示す。
<Evaluation>
(Measurement and calculation of substituent introduction rate)
The chitosan derivative was elementally analyzed, and the substituent introduction rate (the number of moles of substituents per mole of the pyranose ring constituting chitosan) was calculated from the ratio of nitrogen atoms derived from chitosan. The results are shown in Table 4.
(赤外吸収スペクトルの測定)
キトサン誘導体の赤外吸収スペクトルを測定し、1,050cm−1付近の吸収(シロキサン結合(Si−O−Si)に由来)の有無、及び1,250cm−1付近の吸収(Si−CH3結合に由来)の有無を確認した。結果を表4に示す。
(Measurement of infrared absorption spectrum)
Measuring the infrared absorption spectrum of chitosan derivatives, whether absorption near 1,050cm -1 (derived from a siloxane bond (Si-O-Si)) , and 1,250cm absorption near -1 (Si-CH 3 bond (Derived from) was confirmed. The results are shown in Table 4.
(炭酸ナトリウム水溶液への溶解性)
キトサン誘導体の1%水分散液を調製した。調製した水分散液に、キトサン誘導体と等量の炭酸ナトリウムを添加して混合し、以下に示す評価基準にしたがってキトサン誘導体の炭酸ナトリウム水溶液への溶解性を評価した。結果を表4に示す。
◎:透明に溶解した。
○:ほぼ透明に溶解した。
△:大部分は溶解したが一部溶け残った。
×:濁りを生じ、溶解しなかった。
(Solubility in sodium carbonate aqueous solution)
A 1% aqueous dispersion of chitosan derivative was prepared. An equal amount of sodium carbonate as the chitosan derivative was added to the prepared aqueous dispersion and mixed, and the solubility of the chitosan derivative in the aqueous sodium carbonate solution was evaluated according to the evaluation criteria shown below. The results are shown in Table 4.
⊚: Dissolved transparently.
◯: Dissolved almost transparently.
Δ: Most of it was dissolved, but some remained undissolved.
X: Turbidity occurred and did not dissolve.
(乳化液滴径(メジアン径(d50))の測定)
キトサン誘導体1部、炭酸水素ナトリウム0.5部、水98.5部、及びジメチルシリコーンオイル(25℃における動粘度:6mm2/s)100部を混合し、ディゾルバーを使用して、2,000rpm、3分間撹拌して乳化組成物(乳化液)を調製した。レーザー回折粒度分布測定装置を使用して調製した乳化液中のジメチルシリコーンオイルの液滴径(メジアン径d50)を測定し、以下に示す評価基準にしたがってキトサン誘導体の乳化性能を評価した。結果を表4に示す。
◎:乳化液滴のメジアン径が8.0μm以下であった。
○:乳化液滴のメジアン径が8.0μmを超えて12.0μm以下であった。
×:乳化液滴のメジアン径が12.0μmを超えていた。
××:乳化せず、乳化液滴径を測定することができなかった。
(Measurement of emulsified droplet diameter (median diameter (d 50 )))
Mix 1 part of chitosan derivative, 0.5 part of sodium hydrogen carbonate, 98.5 parts of water, and 100 parts of dimethyl silicone oil (kinematic viscosity at 25 ° C.: 6 mm 2 / s) and use a dissolver at 2,000 rpm. An emulsified composition (emulsified liquid) was prepared by stirring for 3 minutes. The droplet diameter (median diameter d 50 ) of dimethyl silicone oil in the emulsion prepared using a laser diffraction particle size distribution measuring device was measured, and the emulsification performance of the chitosan derivative was evaluated according to the evaluation criteria shown below. The results are shown in Table 4.
⊚: The median diameter of the emulsified droplet was 8.0 μm or less.
◯: The median diameter of the emulsified droplet exceeded 8.0 μm and was 12.0 μm or less.
X: The median diameter of the emulsified droplet exceeded 12.0 μm.
XX: No emulsification was performed, and the diameter of the emulsified droplet could not be measured.
(実施例10)
実施例4で得たキトサン誘導体1部、炭酸ナトリウム1.0部、水99.0部、及びミリスチン酸イソプロピル(東京化成工業社製)100部を混合し、ディゾルバーを使用して、2,000rpm、3分間撹拌してO/W型乳化組成物(乳化液)を調製した。レーザー回折粒度分布測定装置を使用して測定した乳化液滴のメジアン径(d50)は、8.9μmであった。
(Example 10)
1 part of the chitosan derivative obtained in Example 4, 1.0 part of sodium carbonate, 99.0 parts of water, and 100 parts of isopropyl myristate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were mixed and 2,000 rpm using a dissolver. An O / W type emulsified composition (emulsified liquid) was prepared by stirring for 3 minutes. The median diameter (d 50 ) of the emulsified droplet measured using the laser diffraction particle size distribution measuring device was 8.9 μm.
本発明のキトサン誘導体は、化粧料などの乳化組成物を調製するための乳化剤として有用である。
The chitosan derivative of the present invention is useful as an emulsifier for preparing an emulsifying composition such as a cosmetic.
Claims (9)
前記第2の置換基の導入率(S)に対する、前記第1の置換基の導入率(A)の比(A/S)の値が、2.0〜25.0であるキトサン誘導体。
Z−Y−Si(R1)a{[−O−Si(R2)(R3)]b−R4}3−a ・・・(1)
(前記一般式(1)中、Zは、前記キトサンの反応性官能基と反応しうる官能基を示し、Yは、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子を有してもよい、炭素数2〜8のアルキレン基を示し、R1、R2、R3、及びR4は、それぞれ独立に、炭素数1〜8の1価の有機基、又は下記一般式(2)で表される基を示し、aは、0〜3の整数を示し、bは、1〜10の整数を示す)
−O−Si(R5)(R6)(R7) ・・・(2)
(前記一般式(2)中、R5、R6、及びR7は、それぞれ独立に、炭素数1〜8の1価の有機基を示す) A first substituent derived from an acid denaturing agent and a second substituent derived from a siloxane compound represented by the following general formula (1) have been introduced into chitosan.
A chitosan derivative in which the value (A / S) of the ratio (A / S) of the introduction rate (A) of the first substituent to the introduction rate (S) of the second substituent is 2.0 to 25.0.
ZZ-Y-Si (R 1 ) a {[-O-Si (R 2 ) (R 3 )] b- R 4 } 3-a ... (1)
(In the general formula (1), Z represents a functional group capable of reacting with the reactive functional group of the chitosan, and Y may have an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom, and has 2 carbon atoms. Representing an alkylene group of ~ 8, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are independently monovalent organic groups having 1 to 8 carbon atoms or groups represented by the following general formula (2). , A indicates an integer of 0 to 3, and b indicates an integer of 1 to 10).
-O-Si (R 5 ) (R 6 ) (R 7 ) ... (2)
(In the general formula (2), R 5 , R 6 and R 7 each independently represent a monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms).
前記酸変性剤及び前記シロキサン化合物を前記キトサンに反応させて、前記第1の置換基及び前記第2の置換基を前記キトサンに導入することを含むキトサン誘導体の製造方法。 The method for producing a chitosan derivative according to any one of claims 1 to 4.
A method for producing a chitosan derivative, which comprises reacting the acid modifier and the siloxane compound with the chitosan to introduce the first substituent and the second substituent into the chitosan.
前記乳化剤が、請求項1〜4のいずれか一項に記載のキトサン誘導体であるO/W型乳化組成物。 Contains water, oil, and an emulsifier that disperses the oil in the form of emulsified droplets in the water.
An O / W type emulsified composition in which the emulsifier is the chitosan derivative according to any one of claims 1 to 4.
A cosmetic containing the chitosan derivative according to any one of claims 1 to 4.
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