JP3654705B2 - ポリアスパラギン酸抗菌性金属塩の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリアスパラギン酸抗菌性金属塩を製造する方法に関する。更に、詳しくは、▲1▼マレイン酸もしくはフマル酸のモノアンモニウムモノアルカリ金属塩、マレイン酸もしくはフマル酸のモノアミドモノアルカリ金属塩、またはそれらの混合物、または▲2▼無水マレイン酸、マレイン酸またはフマル酸とアンモニアおよび塩基性アルカリ金属化合物を原料として得られる混合物からポリアスパラギン酸抗菌性金属塩を製造する方法に関するものである。ポリアスパラギン酸抗菌性金属塩は抗菌性をもつ重要な重合体である。
【0002】
【従来の技術】
ポリアスパラギン酸やその誘導体の製造方法としては、従来よりアスパラギン酸を加熱しペプチド結合を作る縮重合による方法が知られている(J. Org. Chem. 26巻、1084頁(1961))。一方、より入手しやすい無水マレイン酸もしくはマレイン酸等とアンモニアまたはそれらから容易に得られる誘導体を原料とする方法が知られている。ザ ジャーナル オブ オーガニック ケミストリー( J. Org. Chem.) 24巻、1662頁 (1959年)ではマレアミド酸を加熱してポリこはく酸イミドが得られることを示している。特開昭 61-218634では、りんご酸モノアンモニウム、マレイン酸モノアンモニウムおよびマレアミド酸アンモニウムにマイクロ波を用いて重合し、アンヒドロポリアスパラギン酸(即ち、ポリこはく酸イミド)を得て、これをアルカリで加水分解してポリアスパラギン酸塩にし、酸処理してポリアスパラギン酸を得る方法を例示している。米国特許第5,219,952 (1993)では、無水マレイン酸とアンモニアを高温にすると高収率でポリこはく酸イミドが得られること、それを塩基による加水分解でポリアスパラギン酸に導けること、更には無水マレイン酸とアンモニアの付加物に別途作ったポリこはく酸イミドを加えて高温にすると高分子量のポリこはく酸イミドができることが記載されている。
【0003】
米国特許第5,288,783 (1994)では、マレイン酸とアンモニアを特定のモル比、温度および時間で反応させ、生成したポリこはく酸イミドをアルカリ土類金属もしくはアルカリ金属の水酸化物または水酸化アンモニウムで加水分解してポリアスパラギン酸の塩にすることを開示している。さらに特開平 6-248075、特開平 6-256504および特開平 6-298930では、無水マレイン酸とアンモニア、または無水マレイン酸とアンモニアと水、またはそれらから得られる類縁体をそれぞれ特定の条件下で熱重合してポリこはく酸イミドを製造し、場合によってはこれを加水分解してポリアスパラギン酸またはその塩を製造する方法が開示されている。特開平 6-298930では、その重合反応は、無水マレイン酸とアンモニアからできるマレアミド酸のアミド基がマレイン酸骨格の二重結合へ付加することでポリマーになり、次いで脱水反応によりポリこはく酸イミドが生成するとの見解を述べている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このように、マレイン酸類とアンモニアまたはそれらから導かれる類縁体を熱重合して得られるポリマーは、ポリこはく酸イミドである。前述のように用途上重要なポリアスパラギン酸抗菌性金属塩を所望する場合には、一旦生成したポリこはく酸イミドを加水分解してポリアスパラギン酸アルカリ金属塩またはポリアスパラギン酸にした後、抗菌性金属イオンを有する金属化合物と反応させる必要がある。従って反応は多段階になるうえ、ポリこはく酸イミドの加水分解段階では生成するポリアスパラギン酸の主鎖のペプチド結合をも加水分解されないような条件の選択が必要となる。その上、マレイン酸類とアンモニアまたはそれらから導かれる類縁体を熱重合する際には、塩でもなくアミドにもなっていないカルボン酸基が多量存在するが、これが高温に加熱されると脱炭酸を起こしており、生成したポリマーの元素分析で窒素原子に対する炭素原子の割合が低いことが観測されている。
【0005】
本発明の目的は、マレイン酸類とアンモニアまたはそれらから導かれる類縁体を原料の一部とするが、重合時に脱炭酸を起こさず、しかも一段でポリアスパラギン酸アルカリ金属塩を製造し、ポリアスパラギン酸抗菌性金属塩へ導く簡便で効果的な方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意検討を続けてきた結果、工程Iにおいて、▲1▼マレイン酸もしくはフマル酸のモノアンモニウムモノアルカリ金属塩、マレイン酸もしくはフマル酸のモノアミドモノアルカリ金属塩、またはそれらの混合物、または▲2▼無水マレイン酸、マレイン酸またはフマル酸とアンモニアおよび塩基性アルカリ金属化合物を原料として得られる混合物で、その中のマレイン酸またはフマル酸骨格を有するものとアンモニウムイオンまたはアミド基とアルカリ金属イオンのモル比が1: 0.7〜1.3 : 0.7〜1.3 の範囲にあるものを加熱すると、脱炭酸が抑制され一段でポリアスパラギン酸アルカリ金属塩が得られることを見出し、また工程IIにおいて、工程Iにより得られたポリアスパラギン酸アルカリ金属塩またはそれを酸処理して得られるポリアスパラギン酸を、抗菌性金属イオンを有する金属化合物と反応させることにより、ポリアスパラギン酸抗菌性金属塩に導くことができることを見出し、本発明を完成した。
【0007】
即ち、本発明は、▲1▼マレイン酸もしくはフマル酸のモノアンモニウムモノアルカリ金属塩、マレイン酸もしくはフマル酸のモノアミドモノアルカリ金属塩、またはそれらの混合物、または▲2▼無水マレイン酸、マレイン酸またはフマル酸とアンモニアおよび塩基性アルカリ金属化合物を原料として得られる混合物で、その中のマレイン酸またはフマル酸骨格を有するものとアンモニウムイオンまたはアミド基とアルカリ金属イオンのモル比が1: 0.7〜1.3 : 0.7〜1.3 の範囲にあるものを、加熱重合して、ポリアスパラギン酸アルカリ金属塩を製造する工程Iと、工程Iにより得られたポリアスパラギン酸アルカリ金属塩またはそれを酸処理して得られるポリアスパラギン酸を、抗菌性金属イオンを有する金属化合物と反応させて、ポリアスパラギン酸抗菌性金属塩を製造する工程IIにより、ポリアスパラギン酸抗菌性金属塩を製造することを特徴とするポリアスパラギン酸抗菌性金属塩の製造方法である。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の方法の原料である▲1▼マレイン酸もしくはフマル酸のモノアンモニウムモノアルカリ金属塩、マレイン酸もしくはフマル酸のモノアミドモノアルカリ金属塩、またはそれらの混合物、または▲2▼無水マレイン酸、マレイン酸またはフマル酸とアンモニアおよび塩基性アルカリ金属化合物を原料として得られる混合物で、その中のマレイン酸またはフマル酸骨格を有するものとアンモニウムイオンまたはアミド基とアルカリ金属イオンのモル比が1: 0.7〜1.3 : 0.7〜1.3 の範囲にあるものは、無水マレイン酸、マレイン酸またはフマル酸、アンモニアおよび塩基性アルカリ金属化合物から通常の方法で容易に導かれる。後者(▲2▼)は、無水マレイン酸、マレイン酸またはフマル酸とアンモニアをモル比1:0.7〜2.5で混合した後、モル比(無水マレイン酸、マレイン酸またはフマル酸に対して) 0.7〜1.3 の塩基性アルカリ金属化合物を加える方法で、または反対に無水マレイン酸、マレイン酸またはフマル酸と塩基性アルカリ金属化合物をモル比1:0.7〜1.3 で混合した後、モル比(無水マレイン酸、マレイン酸またはフマル酸に対して)0.7〜2.5 のアンモニアを加える方法で得られる混合物に、曝気、加熱または濃縮などの操作をして、マレイン酸またはフマル酸骨格を有するものとアンモニウムイオンまたはアミド基とアルカリ金属イオンのモル比が1: 0.7〜1.3 : 0.7〜1.3 の範囲となるよう調製して得ることができる。
【0009】
このモル比は、好ましくは1:0.9〜1.1 : 0.9〜1.1である。使用するマレイン酸としては無水マレイン酸と水を混合して得られるものも含まれる。アンモニアとしては、場合に応じて、気体や液体のアンモニアおよび/またはアンモニア水溶液が用いられる。
【0010】
本発明の▲1▼マレイン酸もしくはフマル酸のモノアンモニウムモノアルカリ金属塩、マレイン酸もしくはフマル酸のモノアミドモノアルカリ金属塩、またはそれらの混合物に含まれるアルカリ金属としてはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムから選ばれ、1種類でも2種類以上の組み合わせでも構わない。好ましくは、ナトリウムまたはカリウムである。また▲2▼無水マレイン酸、マレイン酸またはフマル酸とアンモニアおよび塩基性アルカリ金属化合物を原料として得られる混合物で、その中のマレイン酸またはフマル酸骨格を有するものとアンモニウムイオンまたはアミド基とアルカリ金属イオンのモル比が1: 0.7〜1.3 : 0.7〜1.3 の範囲にあるものを得るための、塩基性アルカリ金属化合物としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムの塩基性化合物から選ばれ、1種類でも2種類以上の組み合わせでも構わない。
【0011】
それらの化合物としては、例えば、これらのアルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、例えば蟻酸や酢酸などの弱酸の塩、およびアルコキシドなどが挙げられる。これらのうち、好ましくはアルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、または炭素数1〜3のアルコールのアルコキシドであり、より好ましくはナトリウムもしくはカリウムの水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、または炭素数1〜3のアルコールのアルコキシドである。
【0012】
このように調製した原料を、工程Iにおいて加熱重合させるが、重合反応に際しては原料は固体であっても溶剤に溶解もしくは懸濁させても構わない。用いる場合の溶剤としては重合反応を阻害しなければ如何なる溶剤でも構わないが、それらは水をはじめ、例えばヘプタン、2,2,5-トリメチルヘキサン、ドデカン、シクロヘキサン、p-メンタンまたはデカリンなどの飽和の脂肪族または脂環式炭化水素類であり、例えばベンゼン、トルエン、キシレン、ジエチルベンゼン、クメン、シメン、ビフェニル、ナフタレンまたはテトラリンなどの無置換またはアルキル置換の芳香族炭化水素類であり、例えばヘキサクロロエタン、クロロベンゼン、o-ジクロロベンゼンまたはp-クロロトルエンなどのハロゲン化炭化水素類であり、例えばジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、アニソール、ベンジルエチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールまたはエチレングリコールプロピレングリコールコポリマーなどのエーテル類であり、例えばアセトニトリル、プロピオニトリルまたはベンゾニトリルなどのニトリル類であり、例えばトリエチルアミンまたはN,N-ジメチルアニリンなどの3級アミン類であり、例えばピリジン、ピコリン、ルチジンまたはキノリンなどのピリジン類であり、例えばN,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン、テトラメチル尿素、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンまたはジメチルスルホキシドなどの非プロトン性極性溶媒などが挙げられる。これらの溶剤は単独で用いても、また2種以上を混合して用いても構わない。
【0013】
本発明の方法においては、重合反応をラジカル禁止剤の存在下に行うこともできる。そのようなラジカル禁止剤としては、例えば2,6-ジ-ターシャリーブチル-4-メチルフェノール、2,6-ジ-ターシャリーブチル-4-ヒドロキシメチルフェノール、3-(3,5-ジ-ターシャリーブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸アルキルエステルまたは N-ラウロイル-p-アミノフェノールなどのモノフェノール類であり、2,2'-メチレンビス(4-メチル-6-ターシャリーブチルフェノール)またはN,N'-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-ターシャリーブチル-4-ヒドロキシヒドロ桂皮酸アミド)などのビスフェノール類であり、ハイドロキノン、2,5-ジ-ターシャリーアミルハイドロキノンまたはターシャリーブチルハイドロキノンなどのハイドロキノン類であり、4-ターシャリーブチルカテコールなどのカテコール類であり、N-フェニル-1-ナフチルアミンまたはN,N'-ジフェニル-p-フェニレンジアミンなどの芳香族アミン類などである。
【0014】
本発明の方法の重合反応に際しては、原料を高温に加熱するが、加熱する温度は通常350℃以下であり、好ましくは90〜300℃の範囲であり、より好ましくは110〜250℃の範囲である。反応時間は通常24時間以内であり、好ましくは0.05〜15時間、より好ましくは0.2〜8時間である。重合反応は場合により、常圧、加圧および減圧のいずれでも実施し得る。重合反応の雰囲気は空気でも窒素や炭酸ガス等の不活性気体であっても構わない。また反応の形式としては回分式、半回分式または連続式の何れでもよい。
【0015】
本発明の方法によれば、重合反応終了後、生成したポリアスパラギン酸アルカリ金属塩は常用の方法により取り出すことができるが、その方法は重合反応に際して溶剤を用いたか否かによって、また溶剤を用いた場合には、生成したポリアスパラギン酸アルカリ金属塩が溶剤に溶解しているかまたは不溶で懸濁しているかによって異なる。重合反応に際し溶剤を用いなかった場合は、生成したポリアスパラギン酸アルカリ金属塩はそれのみを含む固体として得られ、特別の単離操作を施すことなくポリアスパラギン酸アルカリ金属塩が得られる。生成したポリアスパラギン酸アルカリ金属塩の全部または大部分が、用いた溶剤に不溶もしくは難溶で懸濁している場合には、濾過、遠心分離またはデカンテーションなどの常用の固液分離の方法で取り出すことができる。
【0016】
また生成したポリアスパラギン酸アルカリ金属塩が用いた溶剤に全部または大部分が溶解して溶液となっている場合には、該溶液から溶剤を蒸発させて乾固して取り出すこともできるし、該溶液を濃縮したり溶けにくい溶剤と混合して固体を析出させてから、濾過、遠心分離またはデカンテーションなどの常用の固液分離の方法で取り出すことができる。この様にして取り出されたポリアスパラギン酸アルカリ金属塩は、場合によっては、再沈澱や膜分離などのポリマーの常用の精製法により精製することもできる。
【0017】
工程IIの原料となるポリアスパラギン酸アルカリ金属塩は、工程Iで得られたポリアスパラギン酸アルカリ金属塩を一旦前述の方法で単離した後に用いてもよいし、場合によっては、単離することなく反応終了後の混合物をそのまま用いても構わない。また、必要に応じて、硝酸、硫酸、塩酸またはカルボン酸等の酸を添加してポリアスパラギン酸側鎖のカルボン酸を遊離の形にしてもよい。
【0018】
本発明では、工程Iで得られたポリアスパラギン酸アルカリ金属塩またはそれを酸処理して得られるポリアスパラギン酸は、工程IIにおいて抗菌性金属イオンを有する金属化合物と反応させることにより、ポリアスパラギン酸抗菌性金属塩に変換することができる。
【0019】
ポリアスパラギン酸アルカリ金属塩またはそれを酸処理して得られるポリアスパラギン酸をポリアスパラギン酸抗菌性金属塩に変換する方法としては、特に限定されるものではなく、ポリアスパラギン酸アルカリ金属塩またはそれを酸処理して得られるポリアスパラギン酸を、抗菌性金属イオンを有する金属化合物と有効に接触させる方法であればいかなる方法でも構わない。得られるポリアスパラギン酸抗菌性金属塩は全てのカルボン酸が抗菌性金属塩となっていてもよいが、その一部でもよい。
【0020】
ここでいう抗菌性金属イオンとは、抗菌性、防かび性および防藻性示す金属イオンであり、例えば、銀、銅、亜鉛、錫、鉛、鉄、コバルト、ニッケル、マンガンまたはクロムイオンなどが知られている。特に、銀、銅または亜鉛イオンが好ましい。用いる抗菌性金属イオンを有する金属化合物は、これらの抗菌性金属の硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、燐酸塩、例えば蟻酸、酢酸または乳酸などの有機カルボン酸塩、ハロゲン化物、過塩素酸塩などから選ばれ、1種類でも2種類以上の組み合わせでも構わない。これらのうち、硝酸塩、硫酸塩、有機カルボン酸塩またはハロゲン化物が好ましい。工程Iにより得られたポリアスパラギン酸アルカリ金属塩のアルカリ金属イオンと抗菌性金属イオンの原子比は通常1: 0.01〜5の範囲であり、好ましくは1: 0.1〜3である。
【0021】
工程IIにおいては、抗菌性金属イオンを有する金属化合物での処理は通常溶剤の存在下に行われる。このような溶剤としては、例えば、水、飽和脂肪族または脂環式炭化水素類、芳香族炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、エーテル類、ニトリル類、または非プロトン性極性溶媒などが挙げられ、更には例えばメタノール、エタノール、n−ブタノールなどの炭素数1から4のアルコール類などである。溶剤は単独で用いても2種類以上を混合して用いても構わない。
【0022】
本発明の工程IIにおいて、ポリアスパラギン酸アルカリ金属塩またはそれを酸処理して得られるポリアスパラギン酸を、抗菌性金属イオンを有する金属化合物と反応させる際の温度は通常200℃以下であり、好ましくは10〜100℃の範囲である。反応時間は通常24時間以内であり、好ましくは0.05〜15時間、より好ましくは0.2〜8時間である。反応は、場合により、常圧、加圧および減圧のいずれでも実施し得る。反応の雰囲気は空気でも窒素や炭酸ガス等の不活性気体であっても構わない。また反応の形式としては回分式、半回分式または連続式の何れでもよい。
【0023】
本発明の方法によれば、工程IIで生成したポリアスパラギン酸抗菌性金属塩は常用の方法により取り出すことができるが、その方法は、生成したポリアスパラギン酸抗菌性金属塩が溶剤に溶解しているかまたは不溶で懸濁しているかによって異なる。生成したポリアスパラギン酸抗菌性金属塩の全部または大部分が、用いた溶剤に不溶もしくは難溶で懸濁している場合には、濾過、遠心分離またはデカンテーションなどの常用の固液分離の方法で取り出すことができる。また生成したポリアスパラギン酸抗菌性金属塩が用いた溶剤に全部または大部分が溶解して溶液となっている場合には、該溶液から溶剤を蒸発させて乾固して取り出すこともできるし、該溶液を濃縮したり溶けにくい溶剤と混合して固体を析出させてから、濾過、遠心分離またはデカンテーションなどの常用の固液分離の方法で取り出すことができる。
【0024】
このようにして取り出されたポリアスパラギン酸抗菌性金属塩の中に、副生するアルカリ金属塩または過剰の抗菌性金属イオンを有する金属化合物等が残存している場合には、例えば、水洗または溶剤洗浄、透析などの方法により、該アルカリ金属塩および抗菌性金属イオンを有する金属化合物を容易に分離除去することができる。また、場合によっては、再沈澱や膜分離などのポリマーの常用の精製法により精製することもできる。
【0025】
【実施例】
次に実施例により本発明を更に詳しく説明するが、これらは限定的でなく単に説明のためと解されるべきである。
実施例1
200ml三ツ口ナス型フラスコに10重量%水酸化ナトリウム水溶液17.36g(水酸化ナトリウムとして43.4mmol)を仕込み、これに攪拌しながら室温で粉体のマレアミド酸5.00g(43.4mmol)を少量づつ加えた。加えたマレアミド酸はただちに溶解した。無色透明の溶液が得られた。この溶液を60℃の水浴に浸し、40mmHgの減圧下で水を留去し、得られた固体を更に1mmHgで3時間減圧乾燥することにより白色固体を得た。(別途全く同様にして得た白色固体は、元素分析、原子吸光法によるナトリウム分析および1H−NMRを測定した結果、マレアミド酸ナトリウム塩であることが確認された)。
【0026】
次いで、このマレアミド酸ナトリウム塩を、フラスコ内を窒素で置換した後、170℃のオイルバスに浸して5時間加熱して、マレアミド酸ナトリウム塩の重合反応を行った。反応開始時点においては白色であった固体が反応の進行とともにしだいに褐色に着色していった。反応終了後黄褐色固体が5.87g得られた。この固体の元素分析の結果は、ポリアスパラギン酸ナトリウム塩の計算値と極めてよく一致し、さらに1H−NMRおよび13C−NMRを測定したところ、アスパラギン酸の縮重合により得られたポリこはく酸イミドを水酸化ナトリウム水溶液で加水分解して得られたポリアスパラギン酸ナトリウム塩の標準品のスペクトルと一致し、この固体はポリアスパラギン酸ナトリウム塩であることが解った。ポリアスパラギン酸ナトリウム塩のモル収率は98.6%(マレアミド酸基準)であった。またゲル濾過クロマトグラフィーで分子量を測定した結果、プルラン基準で重量平均分子量が4400であった。また元素分析の結果から、この方法で得られたポリアスパラギン酸ナトリウム塩は炭素原子と窒素原子の原子比がC/N=4.03であることが解った。この値は理論値であるC/N=4と一致し、マレアミド酸ナトリウム塩を原料に用いてポリアスパラギン酸ナトリウム塩を合成した場合には脱炭酸を伴わずに重合反応が進行していることが明らかとなった。
【0027】
このようにして得られたポリアスパラギン酸ナトリウム塩1.00gを100ml三ツ口フラスコにとり、水20mlを加えて溶解した。硝酸銀1.86g(11.0mmol)を水10mlに溶解した硝酸銀水溶液を室温で加えた後、60℃で2時間攪拌した。室温まで冷却した後、析出していた結晶を濾別し、水およびエタノールで洗浄した。減圧乾燥後、ポリアスパラギン酸銀塩1.18gを得た。この生成物中の銀イオン含量は、45.2%であり、理論値である48.6%に近い。
【0028】
実施例2
200ml三ツ口ナス型フラスコに10重量%水酸化ナトリウム水溶液69.51g(水酸化ナトリウムとして173.8mmol)を仕込み、これに攪拌しながら室温で粉体のマレアミド酸20.00g(173.8mmol)を少量づつ加えた。加えたマレアミド酸はただちに溶解した。無色透明のマレアミド酸ナトリウム塩の水溶液が得られた。この溶液を60℃の水浴に浸し、40mmHgの減圧下で水溶液の重量が32.0gになるまで濃縮した。この水溶液には23.8gのマレアミド酸ナトリウム塩が含まれている。このようにしてマレアミド酸ナトリウム塩の水溶液を用意した。
【0029】
次いで、このマレアミド酸ナトリウム塩水溶液を70mlオートクレーブに仕込み、反応器内を窒素で置換した後、200℃で5時間加熱して、マレアミド酸ナトリウム塩の重合反応を行った。反応終了後オートクレーブを開放すると、反応混合物は粘度の高い褐色の液体となっていた。
【0030】
この褐色液体2.00gを100ml三ツ口フラスコにとり、水10mlを加えて希釈した。1N硝酸銀水溶液15.0mlを室温で加えた後、60℃で2時間攪拌した。室温まで冷却した後、析出していた結晶を濾別し、水およびエタノールで洗浄した。減圧乾燥後、ポリアスパラギン酸銀塩1.55gを得た。この生成物中の銀イオン含量は、44.8%であった。
【0031】
実施例3
200ml三ツ口ナス型フラスコに炭酸水素カリウム4.35g(43.4mmol)、水20gを仕込んで炭酸水素カリウム水溶液とした後、これに攪拌しながら室温で粉体のマレアミド酸5.00g(43.4mmol)を少量づつ加えた。加えたマレアミド酸はただちに溶解し、また炭酸ガスの発生が見られた。無色透明の溶液が得られた。この溶液を60℃の水浴に浸し、40mmHgの減圧下で水を留去し、得られた固体を更に1mmHgで3時間減圧乾燥することにより白色固体を得た。別途全く同様にして得た白色固体は、元素分析、原子吸光法によるカリウム分析および1H−NMRを測定した結果、マレアミド酸カリウム塩であることが確認された。
【0032】
次いで、このマレアミド酸カリウム塩にラジカル禁止剤としてターシャリーブチルカテコール7mg(0.042mmol)を加え、フラスコ内を窒素で置換した後、180℃のオイルバスに浸し3.5時間加熱して、マレアミド酸カリウム塩の重合反応を行った。反応開始時点においては白色であった固体が反応の進行とともにしだいに褐色に着色していった。反応終了後褐色固体が6.52g得られた。この固体の元素分析を測定したところポリアスパラギン酸カリウム塩の計算値とよく一致し、さらに1H−NMRおよび13C−NMRを測定したところ、アスパラギン酸の縮重合により得られるポリこはく酸イミドを水酸化カリウム水溶液で加水分解して得られたポリアスパラギン酸カリウム塩の標準品のスペクトルと一致し、この固体はポリアスパラギン酸カリウム塩であることが確認された。ポリアスパラギン酸カリウム塩のモル収率は98.0%であり、重量平均分子量は3500であった。またC/N比は3.98であった。
【0033】
このようにして得られたポリアスパラギン酸カリウム塩1.00gを100ml三ツ口フラスコにとり、水10mlを加えて溶解した。1N硝酸銀水溶液10.0mlを室温で加えた後、60℃で2時間攪拌した。室温まで冷却した後、析出していた結晶を濾別し、水およびエタノールで洗浄した。減圧乾燥後、ポリアスパラギン酸銀塩1.00gを得た。この生成物中の銀イオン含量は、44.9%であった。
【0034】
実施例4
200ml三ツ口フラスコに無水マレイン酸5.00g(51.0mmol)と水5gを仕込み、60℃で30分加熱した後室温にまで冷却した。この溶液に室温で20%水酸化ナトリウム水溶液10.20g(水酸化ナトリウムとして51.0mmol)を10分間かけて滴下し、次いで30%アンモニア水3.18g(アンモニアとして56.0mmol)を5分間かけて滴下した。仕込んだ無水マレイン酸とアンモニアと水酸化ナトリウムのモル比は 1:1.1:1である。アンモニア水滴下終了後、無色透明の溶液が得られた。この溶液を60℃の水浴に浸し、40mmHgの減圧下で水を留去し、得られた固体を更に1mmHgで3時間減圧乾燥することにより白色固体を得た。この白色固体の一部を極少量取り、元素分析および原子吸光法によるナトリウム分析を行った結果、この白色固体はマレイン酸骨格を有するものとアンモニウムイオンとナトリウムイオンのモル比が 1:0.93:1.0である混合物であることが解った。
【0035】
次いで、この混合物を含むフラスコに溶剤としてo-ジクロロベンゼン100g、ラジカル禁止剤としてハイドロキノン6mg(0.054mmol)を加え、フラスコ内を窒素で置換した後、100〜110℃で30分、次いで170℃で5時間加熱して重合反応を行った。ポリアスパラギン酸ナトリウム塩が淡褐色固体として生成した。反応終了後、反応混合物を室温にまで冷却しこの固体を濾過、少量のメタノールで洗浄後減圧乾燥することにより、ポリアスパラギン酸ナトリウム塩が6.28g得られた。ポリアスパラギン酸ナトリウム塩のモル収率は90.0%であり、重量平均分子量は3700で、C/N比は3.97であった。
【0036】
このようにして得られたポリアスパラギン酸ナトリウム塩1.00gを100ml三ツ口フラスコにとり、水10mlを加えて溶解した。35重量%硝酸1.32gを徐々に添加した後、1N硝酸銀水溶液20.0mlを室温で滴下した後、2時間攪拌した。反応液を200mlのメタノールに排出して、再沈澱を行った。得られた沈澱を濾別し、洗浄、減圧乾燥して、ポリアスパラギン酸銀塩0.60gを得た。この生成物中の銀イオン含量は、33.3%であった。
【0037】
実施例5
実施例1と同様にして得られたポリアスパラギン酸ナトリウム塩1.00gを100ml三ツ口フラスコにとり、水10mlを加えて溶解した。1N硫酸7.3mlを徐々に添加した後、1N硫酸銅水溶液2.0mlを室温で滴下した後、2時間攪拌した。反応液を200mlのメタノールに排出して、再沈澱を行った。得られた沈澱を濾別し、洗浄、減圧乾燥して、ポリアスパラギン酸銅塩0.60gを得た。この生成物中の銅イオン含量は、18.1%であった。
【0038】
実施例6
実施例1と同様にして得られたポリアスパラギン酸ナトリウム塩1.00gを100ml三ツ口フラスコにとり、水10mlを加えて溶解した。1N塩化亜鉛水溶液5.0mlを室温で滴下した後、2時間攪拌した。得られた沈澱を濾別し、洗浄、減圧乾燥して、ポリアスパラギン酸亜鉛塩0.70gを得た。この生成物中の亜鉛イオン含量は、21.5%であった。
【0039】
【発明の効果】
本発明の方法によると、マレイン酸、無水マレイン酸またはフマル酸とアンモニアおよび塩基性アルカリ金属化合物から導かれる化合物や混合物を加熱重合させ、重合時に脱炭酸を起こすことなく、しかも一段で収率良くポリアスパラギン酸アルカリ金属塩を製造することができ、製造されたポリアスパラギン酸アルカリ金属塩またはそれを酸処理して得られるポリアスパラギン酸を、抗菌性金属イオンを有する金属化合物と反応させることにより、容易にポリアスパラギン酸抗菌性金属塩を製造することができる。
Claims (13)
- ▲1▼マレイン酸もしくはフマル酸のモノアンモニウムモノアルカリ金属塩、マレイン酸もしくはフマル酸のモノアミドモノアルカリ金属塩、またはそれらの混合物、または▲2▼無水マレイン酸、マレイン酸またはフマル酸とアンモニアおよび塩基性アルカリ金属化合物を原料として得られる混合物で、その中のマレイン酸またはフマル酸骨格を有するものとアンモニウムイオンまたはアミド基とアルカリ金属イオンのモル比が1: 0.7〜1.3 : 0.7〜1.3 の範囲にあるものを、加熱重合して、ポリアスパラギン酸アルカリ金属塩を製造する工程Iと、工程Iにより得られたポリアスパラギン酸アルカリ金属塩またはそれを酸処理して得られるポリアスパラギン酸を、抗菌性金属イオンを有する金属化合物と反応させて、ポリアスパラギン酸抗菌性金属塩を製造する工程IIにより、ポリアスパラギン酸抗菌性金属塩を製造することを特徴とするポリアスパラギン酸抗菌性金属塩の製造方法。
- ポリアスパラギン酸抗菌性金属塩中の金属が、銀、銅または亜鉛である請求項1記載の方法。
- マレイン酸もしくはフマル酸のモノアンモニウムモノアルカリ金属塩、マレイン酸もしくはフマル酸のモノアミドモノアルカリ金属塩、またはそれらの混合物に含まれるアルカリ金属が、ナトリウムまたはカリウムである請求項1または2記載の方法。
- 塩基性アルカリ金属化合物が、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、または炭素数1〜3のアルコールのアルコキシドである請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
- 塩基性アルカリ金属化合物が、ナトリウムもしくはカリウムの水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、または炭素数1〜3のアルコールのアルコキシドである請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
- マレイン酸またはフマル酸骨格を有するものとアンモニウムイオンまたはアミド基とアルカリ金属イオンのモル比が、1: 0.9〜1.1 : 0.9〜1.1 の範囲である請求項1ないし5のいずれかに記載の方法。
- 加熱重合によりポリアスパラギン酸アルカリ金属塩を製造する温度が、110ないし250℃の範囲である請求項1ないし6のいずれかに記載の方法。
- 加熱重合を、溶剤の存在下に行う請求項1ないし7のいずれかに記載の方法。
- 加熱重合を、ラジカル禁止剤の存在下に行う請求項1ないし8のいずれかに記載の方法。
- 抗菌性金属イオンを有する金属化合物が硝酸塩、硫酸塩、有機カルボン酸塩または金属ハロゲン化物である請求項1ないし9のいずれかに記載の方法。
- ポリアスパラギン酸アルカリ金属塩またはそれを酸処理して得られるポリアスパラギン酸の側鎖のカルボキシル基と、抗菌性金属イオンのモル比が1:0.1〜3の範囲である請求項1ないし10のいずれかに記載の方法。
- ポリアスパラギン酸アルカリ金属塩またはそれを酸処理して得られるポリアスパラギン酸を、抗菌性金属イオンを有する金属化合物と反応させる温度が、10ないし100℃の範囲である請求項1ないし11のいずれかに記載の方法。
- ポリアスパラギン酸アルカリ金属塩またはそれを酸処理して得られるポリアスパラギン酸と、抗菌性金属イオンを有する金属化合物との反応を、溶剤の存在下に行う請求項1ないし12のいずれかに記載の方法。
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