JP3002867B2 - アルキルエーテル化セルロース誘導体の製造方法 - Google Patents
アルキルエーテル化セルロース誘導体の製造方法Info
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Description
化セルロース誘導体の製造方法に関する。
導体の製造方法、特にカルボキシメチルセルロースのエ
チルアルキルエーテル化においては、反応系中の水ばか
りでなく、アルキルエーテル化反応に伴い多量の水が生
成し、この2つの水が反応中に悪影響をして一般にブロ
ッキング(塊状)を起こすため、アルキルエーテル化反
応が均一には行われにくく、その結果、アルキルエーテ
ル化置換度の均一なものが得られにくいという問題があ
った。このアルキルエーテル化反応中のブロッキングを
防いで、目的のアルキルエーテル化置換度を得るための
様々な方法が試みられた。例えば、特公昭61−29
962号公報、特公昭62−18561号公報に記載の
如く、窒素や燐の4級塩を相間移動触媒として用いる方
法や、特公昭59−41641号公報、特公昭59−
28321号公報の如く、出発物質として均一で、高活
性なマーセル化セルロース誘導体を用いる方法、さらに
特開昭55−118901号公報の如く粒子径が40
メッシュ以下で水を均一に吸湿させる方法、また特開
昭55−118902号公報の如く、反応溶媒の1つに
水と自由に混合する溶剤を用い、その溶媒を介して水を
均一に吸湿させる方法が挙げられる。これらの方法は、
反応初期において添加する水の量や、セルロース誘導体
中の水の分布を調整することによってアルキルエーテル
化効率を高めるとともに、アルキルエーテル化置換度の
均一性を高めることによって、ブロッキングを防止する
試みである。
〜いずれのアルキルエーテル化方法も、スラリー反応
であり、出発物質であるカルボキシメチルセルロースの
親水性基、すなわちカルボキシメチル基置換度が高く、
反応が進行するにつれて発生する水量が最も多い場合、
すなわち、カルボキシメチル置換度が高くかつエトキシ
ル基置換度の高いカルボキシメチルエチルセルロース
は、アルキルエーテル化中のブロッキングが避けられ
ず、その製造が困難であった。
応が考えられ、カルボキシメチルセルロースのアルキル
エーテル化の場合は水がもっとも溶解性がよいが、反応
の初期段階から溶液状態にするに必要な水を加えるの
は、反応濃度及び、アルキルエーテル化効率が低いとい
う問題があった。すなわち、水によるアルキル化剤の加
水分解によってエーテル化効率が低下する。また、ブロ
ッキングの結果、置換基の分布が不均一となり、製品の
溶剤への溶解性等の品質上の問題に加え、目的とする水
溶性セルロース誘導体のアルキルエーテル化物が低分子
量の場合は、未反応物や反応不十分のため、アルキルエ
ーテル化に引き続く水洗等の精製工程で水溶性物質とし
て失われ低収率になる等の問題があった。
ス誘導体のアルキルエーテル化方法において、ブロッキ
ングすることなく、アルキルエーテル化置換度が均一な
アルキルエーテル化物を得る方法を見い出し、本発明に
いたった。
アルカリの存在下、有機溶剤と水を溶媒とし、アルキル
化剤を用いるアルキルエーテル化方法において、下記の
2段階でアルキルアルキルエーテル化反応を行うことを
特徴とする、アルキルエーテル化セルロース誘導体の製
造方法である。 第1段:セルロース誘導体と水と有機溶剤の重量比が
1:(0.01〜0.5):(0.8〜10)のスラリ
ー状でアルキル化剤と反応させて、アルキルエーテル化
置換度が1.8〜2.1のアルキルエーテル化セルロー
ス誘導体を得るアルキルエーテル化反応工程 第2段:該置換度のアルキルエーテル化セルロース誘導
体と水と水混和性有機溶剤の重量比が1:(0.5〜1
0):(0.8〜10)でアルキル化剤と反応させてア
ルキルエーテル化セルロース誘導体を得るアルキルエー
テル化反応工程
のセルロース誘導体としては、カルボキシメチルセルロ
ース、カルボキシエチルセルロース、カルボキシプロピ
ルセルロースなどのカルボキシアルキルセルロース;ヒ
ドロキシエチルセルロース、ヒト゛ロキシプロピルセルロ
ースなどのヒドロキシアルキルセルロース;メチルセル
ロース、エチルセルロース、イソプロピルセルロースな
どのアルキルセルロース;ヒドロキシプロピルメチルセ
ルロースなどがあげられ、セルロース誘導体がカルボキ
シアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロー
ス、アルキルセルロースの場合は、カルボキシアルキル
基、ヒドロキシアルキル基、アルキル基の置換度がそれ
ぞれ0〜2.5、0〜3.0、0〜1.5のものが好ま
しくい。セルロース誘導体がカルボキシメチルセルロー
スの場合は、特にカルボキシメチル基の置換度が0.2
〜1.0、さらに0.3〜0.6が好ましい。該範囲よ
り小さいカルボキシメチル基の置換度では、第2段反応
における、溶液状反応系の形成が困難であり、該範囲よ
り大きいカルボキシメチル基の置換度では、第1段反応
における、スラリー状反応系の形成が困難である。また
該範囲より大きい1%水溶液粘度である場合は、第2段
反応における反応の撹拌が困難である。
トリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、または、
それぞれの水溶液があげられ、好ましくは、ビーズ状の
水酸化ナトリウム、水酸化ナトリウム水溶液である。第
1段、第2段をとおして、アルカリと出発物質のセルロ
ース誘導体の重量比が1:0.3〜2.0が好ましい。
ライド、エチルクロライド、プロピルクロライド、ブチ
ルクロライド、イソプロピルクロライドなどのアルキル
クロライド;メチルブロマイド、エチルブロマイド、プ
ロピルブロマイド、ブチルブロマイド、イソプロピルブ
ロマイドなどのアルキルブロマイド;ジメチル硫酸、ジ
エチル硫酸、ジプロピル硫酸、ジブチル硫酸、ジイソプ
ロピル硫酸などのジアルキル硫酸などがあげられ、好ま
しくは、アルキルクロライドであり、特に好ましくは、
エチルクロライドである。
ないが、メタノール、エタノール、プロパノール、イソ
プロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、
イソブタノール、tert−ブタノールなどのアルコー
ル化合物;テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチレ
ンエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレン
グリコールジメチルエーテルなどのアルキルエーテル化
合物;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイシブチ
ルケトンなどのケトン化合物、トルエン、ベンゼン、キ
イレンなどの芳香族炭化水素、ヘキサン、シクロヘキサ
ンなどの脂肪族炭化水素があげられ、このうち1種以上
を用いることができる。
保持すべく、アルキルエーテル化反応開始時の水溶性セ
ルロース誘導体と水と有機溶剤の重量比は通常、1:
(0.01〜0.5):(0.8〜10)、好ましくは
1:(0.05〜0.15):(1.5〜4)である。
該範囲より多くの水の量になると、スラリー状反応系を
保持できなくなり、ブロッキングを生じるだけではな
く、アルキル化剤の主反応への効率が低下する。また、
該範囲より少ない水の量になると、水溶性のセルロース
誘導体の膨潤が不足し、アルキル化剤の浸透が不十分と
なり、反応が進行しない。また、有機溶剤の量が該範囲
より少ないと粉状のままにとどまり、反応が進行しな
い。
化の置換度は、1.8〜2.1までのアルキルアルキル
エーテル化の置換度が好ましい。第1段反応において該
範囲より高い置換度のアルキルエーテル化物の製造は、
ブロッキングのため製造が困難である。また、第1段反
応において該範囲より小さな置換度のアルキルエーテル
化物に留めることは、第2段反応でのアルキルエーテル
化でより多くの反応を負担させることになる。すなわ
ち、水の多い系でのアルキルエーテル化によって、アル
キルアルキル化剤の効率が低下する。
反応開始時の水溶性セルロース誘導体と水と水混和性有
機溶剤の重量比が通常、1:(0.5〜10):(0.
8〜10)、好ましくは1:(0.8〜2.5):
(1.5〜4)である。該範囲より多くの水の量になる
と、アルキル化剤の主反応への効率が低下する。第1段
反応とは逆に該範囲より水が少ない量でブロッキングを
生じる。また、水混和性有機溶剤の量が該範囲より多く
てもブロッキングを生じる。
剤とは、水と完全に、あるいは同量ないし少量の水と容
易に混和し得るもので、具体的には炭素数1〜8の直
鎖、分岐または環状のアルコール化合物、アルキルエー
テル化合物、ケトン化合物であり、好ましくはtert
−ブタノール、イソプロパノールなどのアルコール化合
物、テトラヒドロフラン、ジエチレングリコールジメチ
ルエーテルなどのアルキルエーテル化合物である。
エーテル化反応としては、それぞれ80〜130℃で8
〜32時間が好ましい。
アルキルエーテル化置換度は、2.0〜3.0が好まし
く、特に好ましくは2.2〜2.5である。
化反応時、必要により、相関移動触媒を用いることがで
きる。相関移動触媒としては、例えば、テトラメチルア
ンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロ
ライド等の4級アンモニウム塩等が挙げられる。
化後、反応物に水と硫酸、塩酸、燐酸などの酸を加え、
析出物をろ過水洗し、乾燥することによって、セルロー
ス誘導体のアルキルエーテル化物を精製することができ
る。
化セルロース誘導体の用途は特に限定しないが、本品の
pH変化による水への溶解性が変化する性質や、フィル
ム形成能が用いられる用途にしようされる。通常、医薬
品等の薬剤の添加剤、特に腸溶性のコーティング剤、苦
みマスキング剤、あるいは頭髪用セット剤として使用す
ることができる。
部、水6.5部、カルボキシメチルセルロース(カルボ
キシメチル基置換度0.55、1%水溶液粘度が10m
Pa・s)85.8部、水酸化ナトリウム39.0部、
テトラメチルアンモニウムクロライド3.3部を投じ、
窒素置換後、第1段目のアルキルエーテル化として11
0℃でエチルクロライド62.8部を加え、8時間反応
した後、第2段目のアルキルエーテル化として、水1
4.3部、48%水酸化ナトリウム水溶液128.1
部、エチルクロライド99.1部を加え、110℃で2
4時間反応させアルキルエーテル化を終了した。反応物
をグラス容器に移し、水405部と硫酸25部を加え、
析出した粒子を連続遠心分離機で水洗および脱水し、7
0℃で減圧乾燥して、カルボキシメチルエチルセルロー
スを得た。表1に第1段、第2段における、セルロース
誘導体と水と有機溶剤の重量比とアルキルエーテル化置
換度、反応終了時の系の状態を示す。
水と有機溶剤の重量比、第2段における、水混和性有機
溶剤の種類、水溶性セルロース誘導体と水と水混和性有
機溶剤の重量比以外は実施例1と同様に処理して本発明
のカルボキシメチルエチルセルロースを得た。
水と有機溶剤の重量比、第2段における、水混和性有機
溶剤の種類、水溶性セルロース誘導体と水と水混和性有
機溶剤の重量比以外は実施例1と同様に処理して比較の
カルボキシメチルエチルセルロースを得た。
セルロース誘導体のアルキルエーテル化方法では、ブロ
ッキングすることなく、アルキルエーテル化置換度が均
一なアルキルエーテル化物を得ることができる。これに
対し、比較例1では第1段反応時の水の量が少ないた
め、反応が進行しないし、比較例3では水の量が多いた
めブロッキング状態になり、同じく反応が進行しない。
比較例2では有機溶剤の量が少ないため粉状のままで、
比較例4では多いため、反応が進行しない。さらに、比
較例5では第2段反応時の水が少ないためブロッキング
を生じ、比較例6では水混和性有機溶剤が多いため同じ
くブロッキングを生じる。
導体を得ることが可能である。 (2)ブロッキングすることなく、アルキルエーテル化
セルロース誘導体を得ることが可能である。 (3)高置換度のアルキルエーテル化セルロース誘導体
を得ることが可能である。 (4)高収率でアルキルエーテル化セルロース誘導体を
得ることが可能である。 (5)置換度が均一なアルキルエーテル化セルロース誘
導体を得ることが可能である。
Claims (8)
- 【請求項1】 セルロース誘導体を、アルカリの存在
下、有機溶剤と水を溶媒とし、アルキル化剤と反応させ
てアルキルエーテル化セルロース誘導体を製造する方法
において、下記の2段階でアルキルエーテル化反応を行
うことを特徴とするアルキルエーテル化セルロース誘導
体の製造方法。 第1段:セルロース誘導体と水と有機溶剤の重量比が
1:(0.01〜0.5):(0.8〜10)のスラリ
ー状でアルキル化剤と反応させて、アルキルエーテル化
置換度が1.8〜2.1のアルキルエーテル化セルロー
ス誘導体を得るアルキルエーテル化反応工程 第2段:該置換度のアルキルエーテル化セルロース誘導
体と水と水混和性有機溶剤の重量比が1:(0.5〜1
0):(0.8〜10)で、さらにアルキル化剤と反応
させてアルキルエーテル化セルロース誘導体を得るアル
キルエーテル化反応工程 - 【請求項2】 セルロース誘導体と水と有機溶剤の重量
比が1:(0.01〜0.5):(0.8〜10)のス
ラリー状で、アルカリの存在下、アルキル化剤と反応さ
せて得られたアルキルエーテル化置換度が1.8〜2.
1のアルキルエーテル化セルロース誘導体を、該アルキ
ルエーテル化セルロース誘導体と水と水混和性有機溶剤
の重量比が1:(0.5〜10):(0.8〜10)で
アルキル化剤でアルキルエーテル化反応を行うことを特
徴とするアルキルエーテル化セルロース誘導体の製造方
法。 - 【請求項3】 該セルロース誘導体がカルボキシアルキ
ルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロースおよびア
ルキルセルロースからなる群より選ばれる1種以上であ
る請求項1記載の製造方法。 - 【請求項4】 該セルロース誘導体が、カルボキシアル
キル基、ヒドロキシアルキル基の置換基が0〜2.5の
セルロース誘導体である請求項1〜3いずれか記載の製
造方法。 - 【請求項5】 該セルロース誘導体が、カルボキシメチ
ルセルロースである請求項1〜4いずれか記載の製造方
法。 - 【請求項6】 該セルロース誘導体が、カルボキシメチ
ル基の置換基が0.2〜1.0のカルボキシメチルセル
ロースである請求項1〜5いずれか記載の製造方法。 - 【請求項7】 第2段のアルキルエーテル化反応におけ
る水混和性有機溶剤が炭素数1〜8の直鎖もしくは分岐
脂肪族または脂環族のアルコール化合物、アルキルエー
テル化合物、ケトン化合物からなる群より選ばれる1種
以上の水混和性有機溶剤である請求項1〜6いずれか記
載の製造方法。 - 【請求項8】 該セルロース誘導体が1%水溶液粘度2
〜100mPa・sのカルボキシメチルセルロースであ
る請求項1〜7いずれか記載のアルキルエーテル化方
法。
Priority Applications (1)
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JP8330286A JP3002867B2 (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | アルキルエーテル化セルロース誘導体の製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP8330286A JP3002867B2 (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | アルキルエーテル化セルロース誘導体の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH10152502A JPH10152502A (ja) | 1998-06-09 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP8330286A Expired - Fee Related JP3002867B2 (ja) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | アルキルエーテル化セルロース誘導体の製造方法 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3002867B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2784107B1 (fr) * | 1998-09-15 | 2005-12-09 | Rhodia Chimie Sa | Microfibrilles de cellulose a surface modifiee, leur procede de preparation, et leur utilisation |
JP4880234B2 (ja) * | 2005-02-28 | 2012-02-22 | 三洋化成工業株式会社 | セルロース誘導体の製造方法 |
-
1996
- 1996-11-25 JP JP8330286A patent/JP3002867B2/ja not_active Expired - Fee Related
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