JP2022157467A - 糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法において純度を向上する。【解決手段】実施形態に係る糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法は、糖類とアルキレンオキシドとを反応させて得られた生成物と、飽和炭化水素とを混合する工程と、前記生成物と前記飽和炭化水素との混合物を静置し相分離させて飽和炭化水素相を除去する工程を含む。【選択図】なし

Description

本発明の実施形態は、糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法に関する。

ショ糖などの糖類にアルキレンオキシドを付加した付加物は、界面活性剤をはじめとした様々な用途に用いられている。このような糖類のアルキレンオキシド付加物は、例えば反応触媒を用いて糖類にアルキレンオキシドを添加し付加反応させることにより合成することができる。

特許文献１には、反応溶媒としてＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を用いて、ショ糖にプロピレンオキシドを付加反応させることにより、ショ糖プロピレンオキシド付加物を合成することが開示されている。

国際公開第２００４／１０１１０３号

糖類にアルキレンオキシドを付加反応させると、糖類のアルキレンオキシド付加物とともに、副生物としてアルキレンオキシドのホモポリマー（ポリアルキレングリコール）が生成する。そのため、生成物からポリアルキレングリコールを除去して純度を向上することが望まれる。

本発明の実施形態は、糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法において純度を向上することを目的とする。

本発明は以下に示される実施形態を含む。
［１］ 糖類とアルキレンオキシドとを反応させて得られた生成物と、飽和炭化水素とを混合する工程を含む、糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
［２］ 前記生成物と前記飽和炭化水素との混合物を静置し相分離させて飽和炭化水素相を除去する工程をさらに含む、［１］に記載の糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
［３］ 前記混合する工程および前記除去する工程を５回以上繰り返す、［２］に記載の糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
［４］ 前記生成物には糖類のアルキレンオキシド付加物とポリアルキレングリコールが含まれ、前記ポリアルキレングリコールの重量平均分子量が１００～２０００である、［１］～［３］のいずれか１項に記載の糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
［５］ 前記生成物に対して質量比で０．６～４倍の前記飽和炭化水素を混合する、請求項［１］～［４］のいずれか１項に記載の糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
［６］ 前記糖類が、単糖および二糖からなる群から選択される少なくとも１種である、［１］～［５］のいずれか１項に記載の糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
［７］ 前記糖類が、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、スクロース、ラクトース、マルトース、トレハロース、ツラノースおよびセロビオースからなる群から選択される少なくとも１種である、［１］～［６］のいずれか１項に記載の糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
［８］ 前記アルキレンオキシドが、プロピレンオキシドおよび／またはブチレンオキシドを含む、［１］～［７］のいずれか１項に記載の糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
［９］ 前記飽和炭化水素が、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタンおよびオクタンからなる群から選択される少なくとも１種である、［１］～［８］のいずれか１項に記載の糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。

本発明の実施形態であると、生成物に含まれるポリアルキレングリコールを糖類のアルキレンオキシド付加物から分離除去することができ、生成物の純度を向上することができる。

実施例４～１０の各混合比率での精製後ショ糖－５０ＰＯの組成を示すグラフ 実施例４～１０の各混合比率での上相中に含まれるＰＰＧの濃度を示すグラフ 実施例１１の精製回数ごとのショ糖－５０ＰＯの組成変化を示すグラフ 実施例１２の精製回数ごとのショ糖－５０ＰＯの組成変化を示すグラフ 実施例１３の精製回数ごとのショ糖－５０ＰＯの組成変化を示すグラフ 実施例１４の精製回数ごとのショ糖－３０ＰＯの組成変化を示すグラフ 実施例１５の精製回数ごとのショ糖－４０ＰＯの組成変化を示すグラフ

実施形態に係る糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法は、糖類とアルキレンオキシドとを反応させて得られた生成物と、飽和炭化水素とを混合する工程を含む。この工程は、精製工程であり、副生物であるポリアルキレングリコールを低減ないし除去することができる。すなわち、糖類にアルキレンオキシドを付加反応させて得られた生成物には、目的物である糖類アルキレンオキシド付加物（以下、糖類ＡＯ付加物ということがある。）とともに、副生物としてポリアルキレングリコールが含まれる。ポリアルキレングリコールは飽和炭化水素に溶解する一方、親水性部分を持つ糖類ＡＯ付加物は飽和炭化水素に溶解しにくいので、精製溶剤として飽和炭化水素を用いて上記生成物と混合することにより、ポリアルキレングリコールを糖類ＡＯ付加物から分離除去することができる。そのため、糖類ＡＯ付加物の純度を向上することができる。

一実施形態に係る糖類ＡＯ付加物の製造方法は、以下の工程１～３を含み、工程２および３が精製工程である。
・工程１：糖類とアルキレンオキシドを反応させて生成物を得る。
・工程２：工程１で得られた生成物と飽和炭化水素を混合する。
・工程３：工程２で得られた混合物を静置し相分離させて飽和炭化水素相を除去する。

糖類としては、単糖または二糖を用いることが好ましく、両者を併用してもよい。より詳細には、例えば、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、スクロース、ラクトース、マルトース、トレハロース、ツラノース、セロビオース等が挙げられ、これらはいずれか１種用いても２種以上組み合わせて用いてもよい。

アルキレンオキシドとしては、プロピレンオキシド（ＰＯ）、ブチレンオキシド（１，２－ブチレンオキシド等）（ＢＯ）を用いることが好ましく、これらはそれぞれ単独で用いても併用してもよい。アルキレンオキシドとしては、ＰＯおよび／またはＢＯを主成分とすることが好ましいが、これらとともにエチレンオキシド（ＥＯ）等のその他のアルキレンオキシドを含んでもよい。アルキレンオキシドの全質量に基づく、ＰＯおよび／またはＢＯの含有量は、５０質量％以上であることが好ましく、より好ましくは７０質量％以上であり、さらに好ましくは８０質量％以上であり、さらに好ましくは９０質量％以上であり、１００質量％でもよい。

精製溶剤としての飽和炭化水素としては、鎖式飽和炭化水素（アルカン）でもよく、環式飽和炭化水素（シクロアルカン）でもよく、鎖式は直鎖状でも分岐鎖状でもよい。これらの中でもポリアルキレングリコールに対する溶解性の観点から直鎖状アルカンを用いることが好ましい。

飽和炭化水素の炭素数は、取り扱い性および収率等の観点から５～１０であることが好ましく、より好ましくは６～８である。飽和炭化水素の好適な具体例としては、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン等が挙げられ、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、またこれらはいずれか１種用いても２種以上組み合わせて用いてもよい。

工程１において、糖類とアルキレンオキシドとを反応させて生成物を得る方法としては、特に限定されず、公知の糖類ＡＯ付加物の合成方法を用いることができる。反応形式としては、アニオン重合、カチオン重合、配位アニオン重合等が挙げられる。

糖類とアルキレンオキシドとの反応には反応触媒を用いてもよい。反応触媒としては、例えば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物（水酸化カリウム等）、アルカリ金属のアルコラート、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の炭酸塩、３級アミン化合物、ルイス酸等が挙げられる。反応触媒の使用量は特に限定されず、糖類とアルキレンオキシドとの合計質量に対して、０．０５～２質量％でもよく、０．１～１質量％でもよい。

糖類とアルキレンオキシドとの反応には反応溶媒を用いてもよい。反応溶媒としては、例えば、水、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、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－Ｎ－プロピルアセトアミド、ジメチルアミノアセトアルデヒドジメチルアセタール、Ｎ－メチルピロリドン、Ｎ－メチル－ε－カプロラクタム、Ｎ，Ｎ－ジメチルピロールカルボン酸アミド等が挙げられる。

糖類とアルキレンオキシドとの反応には耐圧性反応容器を用いることが好ましく、例えば、耐圧性反応容器に糖類と反応触媒を反応溶媒とともに仕込み、反応容器内を真空または窒素等の不活性気体の雰囲気とした後、アルキレンオキシドを反応系に導入することが好ましい。反応温度としては８０～１５０℃が好ましい。反応圧力（ゲージ圧）としては０．８ＭＰａ以下が好ましい。反応溶媒を用いた場合、反応後に反応溶媒を除去することが好ましい。反応溶媒の除去は減圧留去や吸着除去等により行うことができる。

糖類とアルキレンオキシドとの反応は、一段階で実施してもよく、二段階以上の複数段階で実施してもよい。例えば、糖類にアルキレンオキシドを反応させて糖類のアルキレンオキシド付加物を中間生成物として合成した後、得られた中間生成物にアルキレンオキシドを反応させてアルキレンオキシドの付加モル数を増加させた糖類ＡＯ付加物を合成してもよい。

糖類とアルキレンオキシドを反応させる際のアルキレンオキシドの投入量は、特に限定されないが、糖類１モルに対して８～１２０モルであることが好ましく、より好ましくは１０～１００モルであり、さらに好ましくは２０～８０モルであり、２５～７５モルでもよい。反応により生成される糖類ＡＯ付加物におけるアルキレンオキシドの平均付加モル数も、特に限定されないが、４～９０モルであることが好ましく、より好ましくは５～７０モルであり、１０～５０モルでもよい。

複数種類のアルキレンオキシドを用いる場合、アルキレンオキシドの付加形態は、ブロック状でもランダム状でもよく、ブロック状とランダム状を組み合わせてもよい。例えば、ランダム状に付加させる場合、複数種類のアルキレンオキシドを同時に投入すればよく、ブロック状に付加させる場合、ある種類のアルキレンオキシドを投入して反応させた後に、別の種類のアルキレンオキシドを投入して反応させればよい。

このようにして工程１で得られる生成物には、糖類ＡＯ付加物とともに副生物としてのポリアルキレングリコールが含まれる。該生成物中における糖類ＡＯ付加物の含有率は、工程１の合成方法やアルキレンオキシドの投入モル数等により異なるため特に限定されないが、例えば３０～９９質量％でもよく、５０～９０質量％でもよく、６０～８５質量％でもよい。該生成物中におけるポリアルキレングリコールの含有率も特に限定されず、例えば１～７０質量％でもよく、１０～５０質量％でもよく、１５～４０質量％でもよい。

上記ポリアルキレングリコールとしては、工程１において投入されるアルキレンオキシドの種類に応じて、例えば、ＰＯを投入した場合はポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）であり、ＢＯを投入した場合はポリブチレングリコールであり、ＰＯとＢＯを投入した場合はＰＯとＢＯの共重合体であり、ＰＯおよび／またはＢＯとともにＥＯを投入した場合はこれらの共重合体である。投入するアルキレンオキシドにおいて述べたように、ポリアルキレングリコールを構成するアルキレンオキシドは、ＰＯおよび／またはＢＯを主成分とすることが好ましく、ポリアルキレングリコール全体に占めるＰＯおよび／またはＢＯの含有量は５０質量％以上であることが好ましく、より好ましくは７０質量％以上であり、１００質量％でもよい。

ポリアルキレングリコールの重量平均分子量（Ｍｗ）は、飽和炭化水素による除去効率の観点から１００以上であることが好ましい。すなわち、Ｍｗが１００以上であることにより、ポリアルキレングリコールの疎水性が大きくなり飽和炭化水素に対する溶解性が向上する。一方、糖類ＡＯ付加物の合成において、糖類１モルに対するアルキレンオキシドの投入量を１２０モル以下とすると、副生するポリアルキレングリコールのＭｗは通常２０００以下になる。そのため、ポリアルキレングリコールの重量平均分子量は１００～２０００であることが好ましく、１５０～１３００であることがより好ましく、２００～１０００でもよく、２００～７００でもよい。

工程２では、上記で得られた生成物と飽和炭化水素とを混合する。生成物と飽和炭化水素との混合比率は、特に限定されず、例えば、生成物／飽和炭化水素（質量比）で５／１～１／５０でもよく、３／１～１／３２でもよく、２／１～１／１０でもよい。飽和炭化水素の比率が大きいほど、生成物に含まれる糖類ＡＯ付加物の純度を高くすることができるが、飽和炭化水素相への糖類ＡＯ付加物の溶出量が増加し収量が低下する傾向がある。飽和炭化水素に取り込まれるポリアルキレングリコールの濃度を高くすることができるという観点から、生成物／飽和炭化水素（質量比）は、５／３～１／４であること、すなわち、生成物に対して質量比で０．６～４倍の飽和炭化水素を混合することが好ましい。生成物／飽和炭化水素（質量比）は、より好ましくは１／１～１／２である。

生成物と飽和炭化水素との混合方法は、両者を乳化状態にすることができれば、特に限定されず、例えば、容器中に生成物と飽和炭化水素を投入し、攪拌機を用いて攪拌混合してもよい。混合温度および混合時間は、両者を乳化状態にすることができれば、特に限定されず、例えば混合温度を１０～４０℃としてもよい。

工程３では、上記で得られた生成物と飽和炭化水素との混合物を静置し相分離させる。すなわち、混合物の乳化状態を解消させて、糖類ＡＯ付加物が含まれる生成物相と飽和炭化水素相との２相に分離させる。静置する際には、相分離を促進するために混合物を加熱してもよい。加熱時の温度は、混合温度よりも高ければ特に限定されず、例えば４０～７０℃でもよい。

上記相分離により、通常は、飽和炭化水素相が上相、生成物相が下相に分かれるので、例えば下相を容器の底部から抜くか、または上相を容器の上部から取り出すことにより、飽和炭化水素相を除去することができる。その後、得られた生成物相から残存する飽和炭化水素を除去するために、エバポレータ等を用いて減圧留去してもよい。

一実施形態に係る糖類ＡＯ付加物の製造方法において、上記の工程２および工程３の精製工程は複数回繰り返して実施されることが好ましい。上記のように生成物と混合する飽和炭化水素の比率が大きいほど、糖類ＡＯ付加物の純度が高くなる一方、糖類ＡＯ付加物の収量が低下する。そのため、純度と収量を両立するためには、１回の精製で使用する飽和炭化水素の量を増やすよりも、複数回精製した方が有利である。工程２および工程３を繰り返す回数は、要求される純度に応じて設定することができ、５回以上であることが好ましく、５回以上１０回以下でもよい。

工程２および工程３を複数回繰り返す場合、工程３で飽和炭化水素相を除去した後の生成物相にそのまま新しい飽和炭化水素を加えて工程２の混合工程に進んでもよい。そして、工程２および工程３を所定回数繰り返した後の最終の工程３の終了後に、得られた生成物相から残存する飽和炭化水素を除去するために、エバポレータ等を用いて減圧留去してもよい。

本実施形態の製造方法により得られる糖類ＡＯ付加物の純度（即ち、精製後の最終生成物中に含まれる糖類ＡＯ付加物の質量比率）は、特に限定されず、例えば８５質量％以上でもよく、９０質量％以上でもよく、９５質量％以上でもよく、９８質量％以上でもよく、１００質量％でもよい。また、ポリアルキレングリコールの残存率（即ち、精製後の最終生成物中に含まれるポリアルキレングリコールの質量比率）は、特に限定されず、例えば１５質量％以下でもよく、１０質量％以下でもよく、５質量％以下でもよく、２質量％以下でもよく、０質量％でもよい。

本実施形態に係る製造方法により得られる糖類ＡＯ付加物の用途は、特に限定されず、例えば界面活性剤など、様々な用途に用いることができる。

なお、上述した重量平均分子量や混合比率をはじめとする種々の数値範囲は、それぞれそれらの上限値と下限値を任意に組み合わせることができ、それら全ての組み合わせが好ましい数値範囲として本明細書に記載されているものとする。

以下、実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

以下の実施例において、「ショ糖－ｎＰＯ」の表記は、ショ糖１モルに対してｎモルのプロピレンオキシドを投入することにより得られた生成物を表す。「グルコース－ｎＰＯ」の表記は、グルコース１モルに対してｎモルのプロピレンオキシドを投入することにより得られた生成物を表す。

＜測定・評価方法＞
［ＧＰＣ分析（Ｍｗ及びＭｎの測定）］
ＧＰＣ（GelPermeation Chromatography；ゲル浸透クロマトグラフィー）分析には、装置検出器として、赤外検出器（島津製作所製「ＲＩＤ－１０Ａ」）、ポンプ（島津製作所製「ＬＣ－１０ＡＤ型」）、カラム（昭和電工製「Ｓｈｏｄｅｘ＋ガードカラム」）、インテグレーター（島津製作所製「ＣＢＭ－２０Ａ型」）を用いた。測定サンプル０．０３ｇを移動相溶媒（ＴＨＦ）６ｇで溶解し、フィルター濾過後、１０μＬ注入して、分析を行った。分析条件は、流速［ｍＬ／分］＝０．８、測定圧力［ｋｇ／ｃｍ^２］＝５０～６０、測定時間［分］＝６０とし、標準物質としては分子量既知のポリエチレングリコールを用いて、重量平均分子量Ｍｗ及び数平均分子量Ｍｎを測定した。

［平均付加モル数］
上記ＧＰＣ分析にて得られた重量平均分子量Ｍｗより糖類の分子量（ショ糖：３４２．３、グルコース：１８０．２）を引いた値から、付加したアルキレンオキシド種（ＥＯ：４４．１、ＰＯ：５８．１、ＢＯ：７２．１）の分子量で除した数値を平均付加モル数として算出した。二種以上のアルキレンオキシドを用いた場合は、上記ＧＰＣ分析にて得られた重量平均分子量Ｍｗより、糖類の分子量を引いた値から、付加したアルキレンオキシド種の分子量に導入したモル比を掛けた値（例：ＥＯ／ＰＯ＝２０/３０の場合：４４．１×０．４＋５８．１×０．６＝５２．４）で除した数値を平均付加モル数として算出した。

［合成例１：ショ糖－８ＰＯの合成］
ショ糖４２．４１質量部、純水９．４７質量部、およびトリエチルアミン（ＴＥＡ）０．７５質量部をオートクレーブに仕込み、室温下で攪拌した。オートクレーブ内を窒素置換し、室温にて－０．１０ＭＰａ（ゲージ圧。以下同じ）まで減圧後、常圧まで窒素で置換する作業を３回行った。その後、－０．１０ＭＰａまで減圧し、１０５±５℃まで昇温し、１５０～２００ｒｐｍで攪拌した。昇温後、耐圧釜よりプロピレンオキシド５７．５９質量部をオートクレーブ内に投入した（上限圧力は０．２０ＭＰａ）。プロピレンオキシド投入後、２時間熟成した。その後、冷却し、オートクレーブから生成物（ショ糖－８ＰＯ水溶液）を抜き取った。

［合成例２：ショ糖－５０ＰＯの合成］
合成例１で得られたショ糖－８ＰＯ水溶液（溶質濃度：９０質量％）２７．５９質量部、および４８質量％ＫＯＨ水溶液０．４２質量部をオートクレーブに仕込み、室温下で攪拌した。オートクレーブ内を窒素置換し、室温にて－０．１０ＭＰａまで減圧後、常圧まで窒素で置換する作業を３回行った。その後、１０５±５℃まで昇温し、１０ｍｍＨｇ以下で３０分間脱水を行い、アルコラート化を行った。脱水後、耐圧釜よりプロピレンオキシド７５．１５質量部をオートクレーブ内に投入した（上限圧力は０．２０ＭＰａ）。プロピレンオキシド投入後、２時間熟成した。その後、冷却し、オートクレーブから生成物（ショ糖－５０ＰＯ）を抜き取った後、酢酸０．２０質量部を添加、生成物のｐＨを６～７とした。

［合成例３：ショ糖－３０ＰＯの合成］
合成例１で得られたショ糖－８ＰＯ水溶液（溶質濃度：９０質量％）４２．３７質量部、および４８質量％ＫＯＨ水溶液０．４２質量部をオートクレーブに仕込み、室温下で攪拌した。オートクレーブ内を窒素置換し、室温にて－０．１０ＭＰａまで減圧後、常圧まで窒素で置換する作業を３回行った。その後、１０５±５℃まで昇温し、１０ｍｍＨｇ以下で３０分間脱水を行い、アルコラート化を行った。脱水後、耐圧釜よりプロピレンオキシド６１．３０質量部をオートクレーブ内に投入した（上限圧力は０．２０ＭＰａ）。プロピレンオキシド投入後、２時間熟成した。その後、冷却し、オートクレーブから生成物（ショ糖－３０ＰＯ）を抜き取った後、酢酸０．２０質量部を添加、生成物のｐＨを６～７とした。

［合成例４：ショ糖－４０ＰＯの合成］
合成例１で得られたショ糖－８ＰＯ水溶液（溶質濃度：９０質量％）３３．１４質量部、および４８質量％ＫＯＨ水溶液０．４２質量部をオートクレーブに仕込み、室温下で攪拌した。オートクレーブ内を窒素置換し、室温にて－０．１０ＭＰａまで減圧後、常圧まで窒素で置換する作業を３回行った。その後、１０５±５℃まで昇温し、１０ｍｍＨｇ以下で３０分間脱水を行い、アルコラート化を行った。脱水後、耐圧釜よりプロピレンオキシド６９．７３質量部をオートクレーブ内に投入した（上限圧力は０．２０ＭＰａ）。プロピレンオキシド投入後、２時間熟成した。その後、冷却し、オートクレーブから生成物（ショ糖－４０ＰＯ）を抜き取った後、酢酸０．２０質量部を添加、生成物のｐＨを６～７とした。

［合成例５：ショ糖－１００ＰＯの合成］
合成例１で得られたショ糖－８ＰＯ水溶液（溶質濃度：９０質量％）１４．３６質量部、および４８質量％ＫＯＨ水溶液０．４２質量部をオートクレーブに仕込み、室温下で攪拌した。オートクレーブ内を窒素置換し、室温にて－０．１０ＭＰａまで減圧後、常圧まで窒素で置換する作業を３回行った。その後、１０５±５℃まで昇温し、１０ｍｍＨｇ以下で３０分間脱水を行い、アルコラート化を行った。脱水後、耐圧釜よりプロピレンオキシド８６．８８質量部をオートクレーブ内に投入した（上限圧力は０．２０ＭＰａ）。プロピレンオキシド投入後、２時間熟成した。その後、冷却し、オートクレーブから生成物（ショ糖－１００ＰＯ）を抜き取った後、酢酸０．２０質量部を添加、生成物のｐＨを６～７とした。

［合成例６：ショ糖－２０ＰＯの合成］
合成例１で得られたショ糖－８ＰＯ水溶液（溶質濃度：９０質量％）５８．７３質量部、および４８質量％ＫＯＨ水溶液０．４２質量部をオートクレーブに仕込み、室温下で攪拌した。オートクレーブ内を窒素置換し、室温にて－０．１０ＭＰａまで減圧後、常圧まで窒素で置換する作業を３回行った。その後、１０５±５℃まで昇温し、１０ｍｍＨｇ以下で３０分間脱水を行い、アルコラート化を行った。脱水後、耐圧釜よりプロピレンオキシド４６．３５質量部をオートクレーブ内に投入した（上限圧力は０．２０ＭＰａ）。プロピレンオキシド投入後、２時間熟成した。その後、冷却し、オートクレーブから生成物（ショ糖－２０ＰＯ）を抜き取った後、酢酸０．２０質量部を添加、生成物のｐＨを６～７とした。

［合成例７：グルコース－５０ＰＯの合成］
グルコース３４．０８質量部、純水７．６１質量部、およびトリエチルアミン（ＴＥＡ）０．７５質量部をオートクレーブに仕込み、室温下で攪拌した。オートクレーブ内を窒素置換し、室温にて－０．１０ＭＰａ（ゲージ圧。以下同じ）まで減圧後、常圧まで窒素で置換する作業を３回行った。その後、－０．１０ＭＰａまで減圧し、１０５±５℃まで昇温し、１５０～２００ｒｐｍで攪拌した。昇温後、耐圧釜よりプロピレンオキシド６５．９２質量部をオートクレーブ内に投入した（上限圧力は０．２０ＭＰａ）。プロピレンオキシド投入後、２時間熟成した。その後、冷却し、オートクレーブから生成物（グルコース－６ＰＯ水溶液）を抜き取った。抜き取ったグルコース－６ＰＯ水溶液（溶質濃度：９１．４質量％）１８．７６質量部、および４８質量％ＫＯＨ水溶液０．４２質量部をオートクレーブに仕込み、室温下で攪拌した。オートクレーブ内を窒素置換し、室温にて－０．１０ＭＰａまで減圧後、常圧まで窒素で置換する作業を３回行った。その後、１０５±５℃まで昇温し、１０ｍｍＨｇ以下で３０分間脱水を行い、アルコラート化を行った。脱水後、耐圧釜よりプロピレンオキシド８２．８６質量部をオートクレーブ内に投入した（上限圧力は０．２０ＭＰａ）。プロピレンオキシド投入後、２時間熟成した。その後、冷却し、オートクレーブから生成物（グルコース－５０ＰＯ）を抜き取った後、酢酸０．２０質量部を添加、生成物のｐＨを６～７とした。

［合成例８：ショ糖－（３５ＰＯ／１５ＥＯ）（ランダム）の合成］
合成例１で得られたショ糖－８ＰＯ水溶液（溶質濃度：９０質量％）２９．０９質量部、および４８質量％ＫＯＨ水溶液０．４２質量部をオートクレーブに仕込み、室温下で攪拌した。オートクレーブ内を窒素置換し、室温にて－０．１０ＭＰａまで減圧後、常圧まで窒素で置換する作業を３回行った。その後、１０５±５℃まで昇温し、１０ｍｍＨｇ以下で３０分間脱水を行い、アルコラート化を行った。脱水後、予め耐圧釜内で混合したプロピレンオキシド５１．６５質量部、エチレンオキシド２１．７８質量部をオートクレーブ内に投入した（上限圧力は０．２０ＭＰａ）。プロピレンオキシド、エチレンオキシド投入後、２時間熟成した。その後、冷却し、オートクレーブから生成物（ショ糖－（３５ＰＯ／１５ＥＯ））を抜き取った後、酢酸０．２０質量部を添加、生成物のｐＨを６～７とした。

［合成例９：ショ糖－３５ＰＯ－１５ＥＯ（ブロック）の合成］
合成例１で得られたショ糖－８ＰＯ水溶液（溶質濃度：９０質量％）２９．０９質量部、および４８質量％ＫＯＨ水溶液０．４２質量部をオートクレーブに仕込み、室温下で攪拌した。オートクレーブ内を窒素置換し、室温にて－０．１０ＭＰａまで減圧後、常圧まで窒素で置換する作業を３回行った。その後、１０５±５℃まで昇温し、１０ｍｍＨｇ以下で３０分間脱水を行い、アルコラート化を行った。脱水後、耐圧釜よりプロピレンオキシド５１．６５質量部をオートクレーブ内に投入した（上限圧力は０．２０ＭＰａ）。プロピレンオキシド投入後、２時間熟成した。続いて、耐圧釜よりエチレンオキシド２１．７８質量部をオートクレーブ内に投入した（上限圧力は０．２０ＭＰａ）。エチレンオキシド投入後、３０分間熟成した。その後、冷却し、オートクレーブから生成物（ショ糖－３５ＰＯ－１５ＥＯ）を抜き取った後、酢酸０．２０質量部を添加、生成物のｐＨを６～７とした。

［合成例１０：ショ糖－８ＥＯの合成］
ショ糖４９．２４質量部、純水１０．９９質量部、およびトリエチルアミン（ＴＥＡ）０．７５質量部をオートクレーブに仕込み、室温下で攪拌した。オートクレーブ内を窒素置換し、室温にて－０．１０ＭＰａ（ゲージ圧。以下同じ）まで減圧後、常圧まで窒素で置換する作業を３回行った。その後、－０．１０ＭＰａまで減圧し、１０５±５℃まで昇温し、１５０～２００ｒｐｍで攪拌した。昇温後、耐圧釜よりエチレンオキシド５０．７６質量部をオートクレーブ内に投入した（上限圧力は０．２０ＭＰａ）。エチレンオキシド投入後、１時間熟成した。その後、冷却し、オートクレーブから生成物（ショ糖－８ＥＯ水溶液）を抜き取った。

［合成例１１：ショ糖－１５ＥＯ－３５ＰＯ（ブロック）の合成］
合成例１０で得られたショ糖－８ＥＯ水溶液（溶質濃度：８９質量％）２５．０５質量部、および４８質量％ＫＯＨ水溶液０．４２質量部をオートクレーブに仕込み、室温下で攪拌した。オートクレーブ内を窒素置換し、室温にて－０．１０ＭＰａまで減圧後、常圧まで窒素で置換する作業を３回行った。その後、１０５±５℃まで昇温し、１０ｍｍＨｇ以下で３０分間脱水を行い、アルコラート化を行った。脱水後、耐圧釜よりエチレンオキシド１０．１６質量部をオートクレーブ内に投入した（上限圧力は０．２０ＭＰａ）。エチレンオキシド投入後、３０分間熟成した。続いて、耐圧釜よりプロピレンオキシド６６．９５質量部をオートクレーブ内に投入した（上限圧力は０．２０ＭＰａ）。プロピレンオキシド投入後、２時間熟成した。その後、冷却し、オートクレーブから生成物（ショ糖－１５ＥＯ－３５ＰＯ）を抜き取った後、酢酸０．２０質量部を添加、生成物のｐＨを６～７とした。

［試験例１：精製溶剤の検討］
バイアル管に合成例２で得られたショ糖－５０ＰＯを２ｇ、精製溶剤を５g取り、混和した。混和後、常温で静置して乳化が解消されるか否かを確認し、解消されなければ５０℃に加熱して乳化が解消されるか否かを目視で確認した。その後、乳化が解消した精製溶剤について、別のバイアル管にポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）（ＡＧＣ株式会社製、商品名エクセノール４２０）２ｇと精製溶剤５ｇを取って混和し、ＰＰＧの溶解を目視で確認した。精製溶剤としては、ｎ－ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、ジエチルエーテルを用いた。

その結果、ｎ－ヘキサンでは、ショ糖－５０ＰＯとの混和後すぐに乳化が解消し２相に分離した。またＰＰＧは溶解可能であった。シクロヘキサンでは、ショ糖－５０ＰＯとの混和後、乳化の解消までに時間を要したが、相分離は可能であった。またＰＰＧは溶解可能であった。一方、トルエンとジエチルエーテルではショ糖－５０ＰＯが常温で完全に溶解し、乳化を解消することはできなかった。以上より、炭素数が同じであるが、直鎖の飽和炭化水素の方が、環式飽和炭化水素よりもショ糖－５０ＰＯとの親和性が低く、精製溶剤としてより優れていると考えられる。一方、芳香族であるトルエンは精製溶剤として用いることはできず、またジエチルエーテルはｎ－ヘキサンとＳＰ値が同等であるにも拘わらず、精製溶剤として用いることはできないことが分かった。

［実施例１～３］
合成例２に従い合成したショ糖－５０ＰＯについて、精製溶剤として実施例１ではｎ－ヘプタン、実施例２ではｎ－ヘキサン、実施例３ではシクロヘキサンをそれぞれ用いて精製を行った。精製前のショ糖－５０ＰＯについてＧＰＣ分析したところ、目的物であるショ糖プロピレンオキシド付加物（以下、ショ糖ＰＯ付加物という。）の含有率（即ち、純度）、ＰＰＧの含有率、Ｍｗ、Ｍｎ、ＰＯの平均付加モル数は下記表１のとおりであった。実施例１のショ糖－５０ＰＯと実施例２，３のショ糖－５０ＰＯは別ロットである。

精製手法は以下のとおりである。
（１）ショ糖－５０ＰＯを８０ｇ、精製溶剤２００ｇをセパラブルフラスコに入れ、室温で１０分間攪拌した。
（２）攪拌後、湯浴で５０℃に加熱しながら１０分間静置し、乳化の解消を確認した。１０分間の静置で乳化が解消しない場合は乳化が解消するまで更に静置した。
（３）乳化が解消されたら加熱をやめ、下相（目的物）を取り出し、別のセパラブルフラスコに移した。
（４）上記１～３の操作を１０回繰り返した。この際、上相（精製溶剤）は濃縮して残渣を回収した。
（５）残った下相をナスフラスコに移し、エバポレータで濃縮した（脱溶剤条件：１１０±５℃、１０ｍｍＨｇ以下、３０分）。

精製後のショ糖－５０ＰＯと、精製溶剤濃縮残渣をＧＰＣ分析して、目的物であるショ糖ＰＯ付加物の含有量、ＰＰＧの含有量、純度、目的物ロス率を測定した。結果を下記表２に示す。

表２に示すように、精製溶剤としてヘプタン、ヘキサン、シクロヘキサンを用いた場合、いずれも精製後の最終生成物の純度が１００質量％となった。いずれの精製溶剤についても目的物であるショ糖ＰＯ付加物が精製溶剤に溶解していたが、シクロヘキサンよりもヘキサン、ヘキサンよりもヘプタンの方が目的物のロスが少なく、収率の低下が抑えられていた。また、鎖式飽和炭化水素であるヘキサン、ヘプタンと比較して、環式飽和炭化水素であるシクロヘキサンは、乳化の解消に時間を要したため、ショ糖ＰＯ付加物との親和性が高いと考えられ、よって、ヘキサン、ヘプタンの方が精製溶剤として好適であった。

［実施例４～１０］
合成例２に従い合成したショ糖－５０ＰＯ（実施例２で用いた精製前ショ糖－５０ＰＯと同じロット）について、精製溶剤としてｎ－ヘプタンを用いて、下記手順により精製を行った。
（１）５０ｇのショ糖－５０ＰＯに対して、質量比でショ糖－５０ＰＯ：ヘプタン＝２：１、１：１、１：２、１：４、１：８、１：１６、１：３２となるように混合比率を変えてヘプタンを添加し、セパラブルフラスコ内で、室温下４３０ｒｐｍで１０分間攪拌した。
（２）撹拌後、湯浴で５０℃に加熱しながら１０分間静置し、乳化の解消を確認した。
（３）乳化が解消されたら加熱をやめ、下相（目的物）を取り出して、エバポレータで脱溶剤し、残渣の質量を測定するとともに、残渣をＧＰＣ分析した。
（４）上相（精製溶剤）についても同様に、エバポレータで脱溶剤し、残渣の質量を測定するとともに、残渣をＧＰＣ分析した。

各混合比率について、精製後のショ糖－５０ＰＯにおける目的物（ショ糖ＰＯ付加物）の純度、ＰＰＧ残存率、上相中に含まれるＰＰＧの濃度、目的物ロス率を測定した。結果を下記表３に示す。ＰＰＧ残存率とは、精製前のショ糖－５０ＰＯ中に含まれるＰＰＧ量に対する精製後のショ糖－５０ＰＯ中に含まれるＰＰＧ量の比率である。また、各混合比率について、精製前および精製後のショ糖－５０ＰＯにおける組成を図１に示す。さらに、各混合比率と上相中に含まれるＰＰＧの濃度との関係を図２に示す。

表３および図１に示すように、精製溶剤の比率を大きくすると、目的物の純度が向上したが、それに伴い目的物の精製溶剤への溶出量が増えていた。一方、図２に示すように、１回の精製で精製溶剤中に取り込まれるＰＰＧの割合は、ショ糖－５０ＰＯに対して０．６～４倍量程度、より好ましくは１～２倍量程度の混合比率としたときに高くなっていた。そのため、１回の精製で使用する精製溶剤量を多くするよりも、ショ糖－５０ＰＯ：ヘプタン＝５／３～１／４程度の混合比率で複数回精製した方が、収量の低下を抑えながら純度を向上できることが示唆された。

［実施例１１～１３］
合成例２に従い合成したショ糖－５０ＰＯについて、精製溶剤としてｎ－ヘプタンを用いて、下記手順により精製を行った。
（１）１００ｇのショ糖－５０ＰＯ（但し、実施例１３では５０ｇとした。）に対して、質量比でショ糖－５０ＰＯ：ヘプタン＝１：１．５、１：２、１：４となるように混合比率を変えてヘプタンを添加し、セパラブルフラスコ内で、室温下４３０ｒｐｍで１０分間攪拌した。
（２）撹拌後、湯浴で５０℃に加熱しながら１０分間静置し、乳化の解消を確認した。
（３）乳化が解消されたら加熱をやめ、下相（目的物）を取り出し、別のセパラブルフラスコに移した。
（４）それぞれの混合比率で、ヘプタンの総使用量がショ糖－５０ＰＯに対して最大９倍量（質量比）となる精製回数まで、上記１～３の操作を繰り返した。すなわち、精製回数は、混合比１：１．５では６回、１：２では４回、１：４では２回とした。その際、上相（精製溶剤）はその都度回収した。
（５）精製後の各ショ糖－５０ＰＯおよび精製溶剤をそれぞれエバポレータで脱溶剤し、質量を測定した。
（６）脱溶剤後のショ糖－５０ＰＯおよび精製溶剤の濃縮残渣についてＧＰＣ分析した。

精製後のショ糖－５０ＰＯにおけるショ糖ＰＯ付加物およびＰＰＧの含有量、純度、精製溶剤濃縮残渣におけるショ糖ＰＯ付加物およびＰＰＧの含有量、純度、ならびに目的物ロス率の各結果を下記表４に示す。また、精製回数ごとにショ糖－５０ＰＯの組成変化を分析し、その結果を図３～５に示した。

表４および図３～５に示されるように、精製回数が多いほど目的物であるショ糖ＰＯ付加物の溶出量は多くなる傾向にあるが、精製回数が多いほど純度は向上していた。精製溶剤の比率を小さくし、複数回精製する方がＰＰＧの除去効率は高くなる結果となった。

［実施例１４，１５］
実施例１４では合成例３に従い合成したショ糖－３０ＰＯを用い、実施例１５では合成例４に従い合成したショ糖－４０ＰＯを用いて、実施例１と同様の方法により精製を行った。但し、精製溶媒との混合比率は、ショ糖－３０ＰＯ：ｎ－ヘプタンおよびショ糖－４０ＰＯ：ｎ－ヘプタンともに１：２（質量比）とした。

精製前のショ糖－３０ＰＯおよびショ糖－４０ＰＯについてそれぞれＧＰＣ分析したところ、目的物であるショ糖ＰＯ付加物の含有率（純度）、ＰＰＧの含有率、Ｍｗ、Ｍｎ、ＰＯの平均付加モル数は下記表５のとおりであった。

実施例１４において、精製後のショ糖－３０ＰＯと、精製溶剤濃縮残渣をＧＰＣ分析して、精製後のショ糖－３０ＰＯにおけるショ糖ＰＯ付加物およびＰＰＧの含有量、純度、精製溶剤濃縮残渣におけるショ糖ＰＯ付加物およびＰＰＧの含有量、純度、ならびに目的物ロス率を測定した。また、実施例１５において、精製後のショ糖－４０ＰＯと、精製溶剤濃縮残渣をＧＰＣ分析して、精製後のショ糖－４０ＰＯにおけるショ糖ＰＯ付加物およびＰＰＧの含有量、純度、精製溶剤濃縮残渣におけるショ糖ＰＯ付加物およびＰＰＧの含有量、純度、ならびに目的物ロス率を測定した。各結果を下記表６に示す。

実施例１４において、精製回数ごとにショ糖－３０ＰＯの組成変化を分析し、その結果を図６に示した。また、実施例１５において、精製回数ごとにショ糖－４０ＰＯの組成変化を分析し、その結果を図７に示した。

表６および図６，７に示すように、ショ糖－３０ＰＯおよびショ糖－４０ＰＯでも、ショ糖－５０ＰＯと同様に、複数回の精製により純度１００％の目的物を得ることができた。図６と図７との対比より、実施例１４のショ糖－３０ＰＯよりも実施例１５のショ糖－４０ＰＯの方が少ない精製回数でＰＰＧを除去できていた。

［実施例１６～１９］
実施例１６，１８では合成例５に従い合成したショ糖－１００ＰＯについて、実施例１７，１９では合成例６に従い合成したショ糖－２０ＰＯについて、精製溶剤としてｎ－ヘプタンとｎ－ヘキサンを用いて、精製を行った。精製前のショ糖－１００ＰＯおよびショ糖－２０ＰＯについてそれぞれＧＰＣ分析したところ、目的物であるショ糖ＰＯ付加物の含有率（純度）、ＰＰＧの含有率、Ｍｗ、Ｍｎ、ＰＯの平均付加モル数は下記表７のとおりであった。

精製手法は以下のとおりである。
（１）ショ糖－１００ＰＯまたはショ糖－２０ＰＯを５０ｇ、精製溶剤１２５．０ｇをセパラブルフラスコ（分液用）に取り、６０℃で１０分間攪拌した。
（２）攪拌後、６０℃の湯浴で加熱し、乳化の解消を待った。
（３）乳化が解消されたら下相（ショ糖－１００ＰＯ、ショ糖－２０ＰＯ）を取り出し、エバポレータで溶け込んだ精製溶剤を除去した。
（４）残った上相（精製溶剤）を取り出し、エバポレータで精製溶剤を除去し、濃縮残渣を取り出した。

実施例１６，１８において、精製後のショ糖－１００ＰＯと、精製溶剤濃縮残渣をＧＰＣ分析して、精製後のショ糖－１００ＰＯにおけるショ糖ＰＯ付加物の含有率（純度）およびＰＰＧの含有率、精製溶剤濃縮残渣におけるショ糖ＰＯ付加物の含有率およびＰＰＧの含有率を測定した。また、実施例１７，１９において、精製後のショ糖－２０ＰＯと、精製溶剤濃縮残渣をＧＰＣ分析して、精製後のショ糖－２０ＰＯにおけるショ糖ＰＯ付加物の含有率（純度）およびＰＰＧの含有率、精製溶剤濃縮残渣におけるショ糖ＰＯ付加物の含有率およびＰＰＧの含有率を測定した。各結果を下記表８に示す。

表８に示すように、ショ糖－１００ＰＯおよびショ糖－２０ＰＯについてもヘプタン、ヘキサンで目的物の純度を向上できることがわかった。ショ糖－１００ＰＯについては、ショ糖－５０ＰＯよりも疎水性が高いことからヘプタンやヘキサンとの親和性が高くなっており、目的物がヘプタンやヘキサンに流出した量が多い傾向にあった。ショ糖－２０ＰＯについては、ヘプタンやヘキサンに流出する量は少ないものの、精製効率としてはショ糖－５０ＰＯよりも低い傾向にあった。

［実施例２０，２１］
合成例７に従い合成したグルコース－５０ＰＯについて、精製溶剤としてｎ－ヘプタンとｎ－ヘキサンを用いて、精製を行った。精製前のグルコース－５０ＰＯについてＧＰＣ分析したところ、目的物であるグルコースプロピレンオキシド付加物（以下、グルコースＰＯ付加物という。）の含有率（純度）、ＰＰＧの含有率、Ｍｗ、Ｍｎ、ＰＯの平均付加モル数は下記表９のとおりであった。

精製手法は以下のとおりである。
（１）グルコース－５０ＰＯ付加物を５０．０g、洗浄溶剤１２５．０ｇをセパラブルフラスコ（分液用）に取り、６０℃で１０分間攪拌した。
（２）攪拌後、６０℃の湯浴で加熱し、乳化の解消を待った。
（３）乳化が解消されたら下相（グルコース－５０ＰＯ）を取り出し、エバポレータで溶け込んだ精製溶剤を除去した。
（４）残った上相（精製溶剤）を取り出し、エバポレータで精製溶剤を除去し、濃縮残渣を取り出した。

精製後のグルコース－５０ＰＯと、精製溶剤濃縮残渣をＧＰＣ分析して、精製後のグルコース－５０ＰＯにおけるグルコースＰＯ付加物の含有率（純度）およびＰＰＧの含有率、精製溶剤濃縮残渣におけるグルコースＰＯ付加物の含有率およびＰＰＧの含有率を測定した。結果を下記表１０に示す。

表１０に示すように、単糖のＰＯ付加物であるグルコース－５０ＰＯについても、二糖のＰＯ付加物であるショ糖－５０ＰＯと同様に、ヘプタン、ヘキサンで目的物の純度を向上できることがわかった。

［実施例２２～２４］
実施例２２では合成例８に従い合成したショ糖－（３５ＰＯ／１５ＥＯ）（ランダム）を用い、実施例２３では合成例９に従い合成したショ糖－３５ＰＯ－１５ＥＯ（ブロック）を用い、実施例２４では合成例１１に従い合成したショ糖－１５ＥＯ－３５ＰＯ（ブロック）を用いて、実施例１と同様の方法により精製を行った。精製前のショ糖－（３５ＰＯ／１５ＥＯ）、ショ糖－３５ＰＯ－１５ＥＯおよびショ糖－１５ＥＯ－３５ＰＯについてそれぞれＧＰＣ分析したところ、目的物であるショ糖ＡＯ付加物の含有率（純度）、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）の含有率、Ｍｗ、Ｍｎ、ＡＯ平均付加モル数は下記表１１のとおりであった。

実施例２２～２４において、精製後のショ糖－（３５ＰＯ／１５ＥＯ）、ショ糖－３５ＰＯ－１５ＥＯおよびショ糖－１５ＥＯ－３５ＰＯと、各精製溶剤濃縮残渣をＧＰＣ分析して、ショ糖ＡＯ付加物の含有率（純度）およびＰＡＧの含有率を測定した。結果を下記表１２に示す。

表１２に示すように、ショ糖－（３５ＰＯ／１５ＥＯ）、ショ糖－３５ＰＯ－１５ＥＯおよびショ糖－１５ＥＯ－３５ＰＯについても、ヘプタンで目的物の純度を向上できることがわかった。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその省略、置き換え、変更などは、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (9)

1. 糖類とアルキレンオキシドとを反応させて得られた生成物と、飽和炭化水素とを混合する工程を含む、糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
2. 前記生成物と前記飽和炭化水素との混合物を静置し相分離させて飽和炭化水素相を除去する工程をさらに含む、請求項１に記載の糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
3. 前記混合する工程および前記除去する工程を５回以上繰り返す、請求項２に記載の糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
4. 前記生成物には糖類のアルキレンオキシド付加物とポリアルキレングリコールが含まれ、前記ポリアルキレングリコールの重量平均分子量が１００～２０００である、請求項１～３のいずれか１項に記載の糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
5. 前記生成物に対して質量比で０．６～４倍の前記飽和炭化水素を混合する、請求項１～４のいずれか１項に記載の糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
6. 前記糖類が、単糖および二糖からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１～５のいずれか１項に記載の糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
7. 前記糖類が、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、スクロース、ラクトース、マルトース、トレハロース、ツラノースおよびセロビオースからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１～６のいずれか１項に記載の糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
8. 前記アルキレンオキシドが、プロピレンオキシドおよび／またはブチレンオキシドを含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
9. 前記飽和炭化水素が、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタンおよびオクタンからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１～８のいずれか１項に記載の糖類のアルキレンオキシド付加物の製造方法。
   
   

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