JP3973823B2 - Production method of sulfonated polysaccharide - Google Patents

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JP3973823B2 JP2000122666A JP2000122666A JP3973823B2 JP 3973823 B2 JP3973823 B2 JP 3973823B2 JP 2000122666 A JP2000122666 A JP 2000122666A JP 2000122666 A JP2000122666 A JP 2000122666A JP 3973823 B2 JP3973823 B2 JP 3973823B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化粧品、トイレタリー製品、外用医薬品、水溶性塗料、建材等の増粘剤、ゲル化剤、賦形剤、エマルジョン安定剤、凝集剤等として有用な多糖類スルホン化体の効率的な製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】
長鎖アルキルグリセリルエーテル基及び/又は長鎖アルケニルグリセリルエーテル基、並びにスルホン酸を含む置換基で置換して得られる多糖誘導体が、水溶性に優れ、その水溶液が低濃度で高い増粘性を示し、しかも無機金属塩、有機金属塩、pH、温度等の影響を受けにくく安定な増粘性を示し、かつ優れた乳化安定化作用を示し、更に化粧料やトイレタリー製品に使用した場合、良好な使用感を有することが報告されている(特開平09-235301号公報等)。
【0003】
上述の長鎖アルキルグリセリルエーテル基及び/又は長鎖アルケニルグリセリルエーテル基、並びにスルホン酸を置換基として含む多糖誘導体は、多糖又はその誘導体を疎水化(長鎖アルキルグリセリルエーテル化及び/又は長鎖アルケニルグリセリルエーテル化)反応及びスルホン化反応することにより製造することができる。しかしながら、一般に、多糖類は溶媒に対する溶解性が低く、疎水化剤、スルホン化剤について多糖に対する適度な反応性をもつ化合物を選択しなければ、疎水化及びスルホン化の両工程における収率は低くなることから、目的の置換度に対して大過剰の疎水化剤及びスルホン化剤を用いる必要が生じる。また、スルホン化反応において、例えば炭素数1〜5のヒドロキシル基が置換してもよいハロアルカンスルホン酸及びその塩から選ばれるスルホン化剤を用いる場合においては、無機塩が副生することは避けられない。これらは、生産性の低下や、生成物の精製が必要な場合には精製負荷を増大させることにつながり、製造コストを上昇させる一因となるという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は効率的で生産性の向上した上記多糖誘導体の製造方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはスルホン化反応において、炭素数1〜5のエポキシドを有するスルホン酸及びその塩から選ばれるスルホン化剤を用いることにより、そのエポキシドの反応性の高さから多糖への選択的な反応が起こり、スルホン化剤の使用量を低減することができ、また同時にスルホン化反応において副生する無機塩を削減することができることから精製負荷を低減できることを見出した。
【0006】
本発明は、多糖類に、(a)ヒドロキシル基が置換していてもよく、またオキシカルボニル基(−COO−又は−OCO−)又はエーテル結合が挿入されていてもよい炭素数10〜43の直鎖又は分岐鎖のアルキル基又はアルケニル基を有するグリシジルエーテルと、(b)炭素数1〜5のエポキシドを有するスルホン酸又はその塩とを反応させる、多糖類のヒドロキシル基の水素原子の一部又は全てが、下記(A)及び(B)で置換された多糖類スルホン化体の製造法を提供するものである。
(A)ヒドロキシル基が置換していてもよく、またオキシカルボニル基(−COO−又は−OCO−)又はエーテル結合が挿入されていてもよい炭素数10〜43の直鎖又は分岐鎖のアルキル基又はアルケニル基、
(B)ヒドロキシル基が置換していてもよい炭素数1〜5のスルホアルキル基又はその塩。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられる原料多糖類は、セルロース、グアーガム、スターチ、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルグアーガム、ヒドロキシエチルスターチ、メチルセルロース、メチルグアーガム、メチルスターチ、エチルセルロース、エチルグアーガム、エチルスターチ、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルグアーガム、ヒドロキシプロピルスターチ、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルグアーガム、ヒドロキシエチルメチルスターチ、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルグアーガム及びヒドロキシプロピルメチルスターチからなる群より選ばれるものが好ましい。また、これら原料多糖類のメチル基、エチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等の置換基は、単一の置換基で置換されたものでもよいし、複数の置換基で置換されたものでもよく、その構成単糖残基当たりの置換度は0.1〜10が好ましく、0.5〜5がより好ましい。また、これら多糖類はの重量平均分子量は、好ましくは1万〜1000万、より好ましくは10万〜500万の範囲である。
【0008】
疎水化反応(疎水化剤(a)の反応;基(A)による置換)とスルホン化反応(スルホン化剤(b)の反応;基(B)による置換)に分けて説明する。なお、疎水化反応とスルホン化反応はいずれを先に行ってもよく、また同時に行ってもよいが、疎水化させた後、スルホン化するのが好ましい。
【0009】
〈疎水化反応〉
多糖類又はスルホン化多糖類の疎水化反応は、多糖類又はスルホン化多糖類そのを適当な溶媒に溶解又は分散させ疎水化剤(a)と反応させることにより行われる。
【0010】
疎水化反応に用いられるC10〜C40アルキルグリシジルエーテル及びC10〜C40アルケニルグリシジルエーテルのアルキル基及びアルケニル基は、直鎖及び分岐のいずれでもよく、分岐の場合の分岐位置、アルケニル基中の不飽和結合の数及び位置は特に限定されない。また、当該C10〜C40テルキル又はアルケニル基は、ヒドロキシ基が置換してもよく、オキシカルボニル基又はエーテル結合が挿入されていてもよい。アルキル基の具体例としては、直鎖アルキル基として、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ペンタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基、n-イコシル基、n-ヘンイコシル基、n-ドコシル基、n-トリコシル基、n-テトラコシル基、n-ペンタコシル基、n-ヘキサコシル基、n-ヘプタコシル基、n-オクタコシル基、n-ノナコシル基、n-トリアコンチル基、n-ヘントリアコンチル基、n-ドトリアコンチル基、n-トリトリアコンチル基、n-テトラトリアコンチル基、n-ペンタトリアコンチル基、n-ヘキサトリアコンチル基、n-ヘプタトリアコンチル基、n-オクタトリアコンチル基、n-ノナトリアコンチル基及びn-テトラコンチル基が、分岐アルキル基として、メチルウンデシル基、メチルヘプタデシル基、エチルヘキサデシル基、メチルオクタデシル基、プロピルペンタデシル基、2-ヘキシルデシル基、2-オクチルドデシル、2-ヘプチルウンデシル基、2-デシルテトラデシル基、2-ドデシルヘキサデシル基、2-テトラデシルオクタデシル基、2-テトラデシルベヘニル基等が挙げられる。アルケニル基の具体例としては、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基、イコセニル基、ヘンイコセニル基、ドコセニル基、トリコセニル基、テトラコセニル基、ペンタコセニル基、ヘキサコセニル基、ヘプタコセニル基、オクタコセニル基、ノナコセニル基、トリアコンテニル基、オレイル基、リノレイル基、リノレニル基等が挙げられる。これらのうち、炭素数12〜36、特に16〜24のアルキル基及びアルケニル基が好ましく、また、安定性の点から、アルキル基、特に直鎖アルキル基が好ましい。これら疎水化剤(a)は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。疎水化剤(a)の使用量は、多糖類又はその誘導体への疎水性置換基の所望する導入量によって適宜調整することができるが、通常、多糖類又はその誘導体の構成単糖残基当たり、0.0001〜10当量、特に0.0003〜1当量の範囲が好ましい。
【0011】
疎水化反応はアルカリ存在下で行うのが好ましく、かかるアルカリとしては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩等が挙げられ、なかでも水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が好ましい。アルカリの使用量は、用いる疎水化剤(a)に対して0.01〜10モル倍量、特に0.1〜5モル倍量が好ましい。
【0012】
溶媒としては、低級アルコール、例えばイソプロピルアルコール、tert-ブチルアルコール等が挙げられる。多糖類又はスルホン化多糖類を膨潤させて疎水化剤(a)との反応性を高める目的で、低級アルコールに対し、1〜50重量%、更に好ましくは2〜30重量%の水を加えた混合溶媒を用いて反応を行ってもよい。
【0013】
反応温度は0〜200℃で行われるが、30〜100℃の範囲が好ましい。反応終了後は、酸を用いてアルカリを中和する。酸としては、硫酸、塩酸、リン酸等の無機酸、酢酸等の有機酸を用いることができる。また、途中で中和することなく次の反応を行うこともできる。
【0014】
このようにして得られた疎水化多糖類を続いてスルホン化反応に用いる場合には、中和せずそのまま用いることができるほか、必要に応じてろ過などにより分別したり、熱水、含水イソプロピルアルコール、含水アセトン溶媒等で洗浄して未反応の疎水化剤や中和等により副生した塩類を除去して使用することもできる。なお、既に疎水化反応の前にスルホン化反応を行っている場合は、ろ過などによる分別後、必要に応じて洗浄、中和等を行った後、乾燥して多糖類スルホン化体を得ることができる。
【0015】
〈スルホン化反応〉
多糖類又は疎水化多糖類のスルホン化反応は、多糖類又は疎水化多糖類を適当な溶媒に溶解又は分散させて、スルホン化剤(b)と反応させることにより行われる。
【0016】
スルホン化剤(b)である炭素数1〜5のエポキシドを有するスルホン酸としては、1,2-エポキシエタンスルホン酸、2,3-エポキシプロパンスルホン酸、3,4-エポキシブタンスルホン酸、2,3-エポキシ-1-メチルプロパンスルホン酸、4,5-エポキシペンタンスルホン酸、3,4-エポキシ-1-メチルブタンスルホン酸、3,4-エポキシ-2-メチルブタンスルホン酸、2,3-エポキシ-1,1-ジメチルメチルプロパンスルホン酸等が挙げられる。またこれらの塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等のアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩などが挙げられる。これらスルホン化剤(b)は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0017】
また、一般にエポキシドを有するスルホン酸及びその塩は、同炭素数のハロアルカンスルホン酸と比較して水への溶解度が向上することから、取り扱い易いという利点がある。例えば、3-クロロ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウムの水への溶解度は30%であるが、2,3-エポキシプロパンスルホン酸ナトリウムの水への溶解度は50%以上に向上する。
【0018】
スルホン化剤(b)の使用量は、多糖類へのスルホン酸基の導入量によって適宜調整できるが、通常、多糖類又は疎水化多糖類の構成単糖残基当たり、0.01〜5当量が好ましく、より好ましくは0.05〜3当量である。
【0019】
スルホン化反応はアルカリ存在下で行うのが好ましく、かかるアルカリとしては、疎水化反応に用いられるものと同様のもの、すなわち、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩等が挙げられ、なかでも水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が好ましい。アルカリの使用量は、用いるスルホン化剤(b)に対して0.01〜10モル倍量、特に0.1〜5モル倍量が良好な結果を与え、好ましい。
【0020】
溶媒としては、低級アルコール、例えばイソプロピルアルコール、tert-ブチルアルコール等が挙げられる。また、多糖類又は疎水化多糖類とスルホン化剤(b)との反応性を高める目的で、低級アルコールに対し、0.1〜100重量%、更に好ましくは1〜50重量%の水を加えた混合溶媒を用いて反応を行ってもよい。
【0021】
反応温度は0〜150℃、特に30〜100℃の範囲が好ましい。反応終了後は、酸を用いてアルカリを中和する。酸としては、硫酸、塩酸、リン酸等の無機酸、酢酸等の有機酸を用いることができる。途中で中和することなく次の反応を行うこともできる。
【0022】
このようにして得られたスルホン化多糖類を続いて疎水化反応に用いる場合には、中和せずそのまま用いることができるほか、必要に応じてろ過などにより分別したり、熱水、含水イソプロピルアルコール、含水アセトン溶媒等で洗浄して未反応のアルキル化剤や中和等により副生した塩類を除去して使用することもできる。なお、既にスルホン化反応の前に疎水化反応を行っている場合は、ろ過などによる分別後、必要に応じて洗浄、中和等を行った後、乾燥して多糖類スルホン化体を得ることができる。
【0023】
【実施例】
以下の実施例において、多糖誘導体の置換基(A)の置換度は重量既知の多糖誘導体を過剰のヨウ化水素酸により分解し、生じたヨウ化ステアリルを定量することにより置換度を算出した。また、置換基(B)の置換度はコロイド滴定法により求めた。なお、以下の実施例において「置換度」とは、構成単糖残基当たりの置換基の平均数を示す。
【0024】
比較例1
フラスコへ、ヒドロキシエチルセルロース(ユニオンカーバイト社製 QP15000H LOT.W8077P)20g、ステアリルグリシジルエーテル0.69g(2.60mol%対HEC)及びイソプロピルアルコール128gとイオン交換水32gからなる水溶液を加え、スラリー液を調製した。窒素雰囲気下、48%水酸化ナトリウム水溶液1.33g(20mol%)を加えて室温で30分攪拌した。その後、80℃まで昇温し、80℃で8時間疎水化反応を行った。疎水化反応終了後、50℃まで冷却し、攪拌しながら、3-クロロ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液(濃度30%)10.5g(20mol%対HEC)、及び48%水酸化ナトリウム水溶液1.33gを加え、50℃で5時間スルホン化反応を行なった。その後、室温まで冷却し、濃塩酸1.6gを用いて中和してから生成物をろ別した。生成物を70%イソプロピルアルコール340gで3回、次いでイソプロピルアルコール120gで2回洗浄後、減圧下70℃で1昼夜乾燥することによって黄白色粉体のヒドロキシエチルセルロース誘導体17.8gを得た。
得られたヒドロキシエチルセルロース誘導体の3-ステアリルオキシ-2-ヒドロキシプロピル基の置換度は0.0031、3-スルホ-2-ヒドロキシプロピル基の置換度は0.098であった。
【0025】
実施例1
フラスコへ、ヒドロキシエチルセルロース(ユニオンカーバイト社製 QP15000H LOT.W8077P)20g、ステアリルグリシジルエーテル0.69g(2.60mol%対HEC)及びイソプロピルアルコール128gとイオン交換水32gからなる水溶液を加え、スラリー液を調整した。窒素雰囲気下、48%水酸化ナトリウム水溶液1.33g(20mol%)を加えて室温で30分攪拌した。その後、80℃まで昇温し、80℃で8時間疎水化反応を行った。疎水化反応終了後、50℃まで冷却し、攪拌しながら、2,3-エポキシプロパンスルホン酸ナトリウム水溶液(濃度30%)8.53g(20mol%対HEC)を加え、50℃で5時間スルホン化反応を行なった。その後、室温まで冷却し、濃塩酸1.6gを用いて中和してから生成物をろ別した。生成物を70%イソプロピルアルコール340gで3回、次いでイソプロピルアルコール120gで2回洗浄後、減圧下70℃で1昼夜乾燥することによって黄白色粉体のヒドロキシエチルセルロース誘導体18.5gを得た。
得られたヒドロキシエチルセルロース誘導体の3-ステアリルオキシ-2-ヒドロキシプロピル基の置換度は0.0031、3-スルホ-2-ヒドロキシプロピル基の置換度は0.114であった。
【0026】
実施例2〜5
疎水化剤、スルホン化剤を変更した以外は実施例1と同様の方法で行なった。
比較例及び実施例1〜5の結果を表1に示す。
【0027】
【表1】

Figure 0003973823
【0028】
表1から明らかなように、実施例1〜5では比較例よりもスルホン基の置換度の向上が見られる。これは、エポキシドの反応性の高さから多糖への選択的な反応が起こるためであると考えられる。更に反応終了時に副生塩が生成しない事等から精製工程における負荷の低減も可能であることから、炭素数1〜5のエポキシドを有するスルホン酸又はこれらの塩を用いてスルホン化反応を行なうことは、工業的にも好ましいといえる。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、水溶液としたとき透明性に優れ、しかも低濃度で優れた増粘性を示し、金属塩の共存や温度の変化が少なく、更に乳化安定性が極めて良好な多糖類スルホン化体を工業的に有利に提供することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides an efficient polysaccharide sulfonated product useful as a thickener, gelling agent, excipient, emulsion stabilizer, flocculant, etc. for cosmetics, toiletry products, external medicines, water-soluble paints, building materials, etc. It relates to the manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
A polysaccharide derivative obtained by substitution with a long-chain alkyl glyceryl ether group and / or a long-chain alkenyl glyceryl ether group and a substituent containing sulfonic acid is excellent in water solubility, and its aqueous solution exhibits high viscosity at a low concentration, In addition, it is not easily affected by inorganic metal salts, organic metal salts, pH, temperature, etc., exhibits stable thickening, exhibits excellent emulsification stabilization, and has a good feeling when used in cosmetics and toiletry products. Have been reported (Japanese Patent Laid-Open No. 09-235301, etc.).
[0003]
The above-mentioned polysaccharide derivative containing a long-chain alkyl glyceryl ether group and / or a long-chain alkenyl glyceryl ether group and a sulfonic acid as a substituent is obtained by hydrophobizing a polysaccharide or a derivative thereof (long-chain alkyl glyceryl etherification and / or long-chain alkenyl). (Glyceryl etherification) reaction and sulfonation reaction. However, in general, polysaccharides are poorly soluble in solvents, and the yields in both the hydrophobing and sulfonation steps are low unless a compound with adequate reactivity with polysaccharides is selected for the hydrophobizing and sulfonating agents. Therefore, it becomes necessary to use a large excess of the hydrophobizing agent and sulfonating agent for the desired degree of substitution. In the sulfonation reaction, for example, when using a sulfonating agent selected from haloalkanesulfonic acids and salts thereof, which may be substituted with a hydroxyl group having 1 to 5 carbon atoms, it is possible to avoid the formation of inorganic salts as by-products. Absent. These have the problem of reducing productivity and increasing the purification load when the product needs to be purified, which contributes to an increase in production cost.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method for producing the above polysaccharide derivative which is efficient and has improved productivity.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the sulfonation reaction, the present inventors use a sulfonating agent selected from a sulfonic acid having an epoxide having 1 to 5 carbon atoms and a salt thereof to selectively select a polysaccharide from the high reactivity of the epoxide. It has been found that the reaction takes place, the amount of the sulfonating agent used can be reduced, and at the same time the inorganic salt produced as a by-product in the sulfonation reaction can be reduced, so that the purification load can be reduced.
[0006]
In the present invention, (a) a hydroxyl group may be substituted in the polysaccharide, and an oxycarbonyl group (—COO— or —OCO—) or an ether bond may be inserted. A part of the hydrogen atom of the hydroxyl group of the polysaccharide, in which a glycidyl ether having a linear or branched alkyl group or alkenyl group is reacted with (b) a sulfonic acid having an epoxide having 1 to 5 carbon atoms or a salt thereof. Or all provide the manufacturing method of the polysaccharide sulfonated body substituted by the following (A) and (B).
(A) A linear or branched alkyl group having 10 to 43 carbon atoms, which may be substituted with a hydroxyl group, and into which an oxycarbonyl group (—COO— or —OCO—) or an ether bond may be inserted Or an alkenyl group,
(B) A sulfoalkyl group having 1 to 5 carbon atoms which may be substituted by a hydroxyl group or a salt thereof.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The raw material polysaccharide used in the present invention is cellulose, guar gum, starch, hydroxyethyl cellulose, hydroxyethyl guar gum, hydroxyethyl starch, methyl cellulose, methyl guar gum, methyl starch, ethyl cellulose, ethyl guar gum, ethyl starch, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl guar gum Preferred are those selected from the group consisting of hydroxypropyl starch, hydroxyethyl methylcellulose, hydroxyethyl methyl guar gum, hydroxyethyl methyl starch, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxypropyl methyl guar gum and hydroxypropyl methyl starch. Further, the substituents such as methyl group, ethyl group, hydroxyethyl group, hydroxypropyl group and the like of these raw material polysaccharides may be substituted with a single substituent, or may be substituted with a plurality of substituents. Well, the substitution degree per constituent monosaccharide residue is preferably 0.1 to 10, more preferably 0.5 to 5. These polysaccharides preferably have a weight average molecular weight in the range of 10,000 to 10,000,000, more preferably 100,000 to 5,000,000.
[0008]
The description will be divided into the hydrophobization reaction (reaction of hydrophobizing agent (a); substitution by group (A)) and the sulfonation reaction (reaction of sulfonating agent (b); substitution by group (B)). Either the hydrophobization reaction or the sulfonation reaction may be performed first or simultaneously, but it is preferable that the hydrophobization is followed by sulfonation.
[0009]
<Hydrophobic reaction>
The hydrophobization reaction of the polysaccharide or sulfonated polysaccharide is carried out by dissolving or dispersing the polysaccharide or sulfonated polysaccharide in an appropriate solvent and reacting with the hydrophobizing agent (a).
[0010]
The alkyl group and alkenyl group of the C10-C40 alkyl glycidyl ether and C10-C40 alkenyl glycidyl ether used in the hydrophobization reaction may be either linear or branched. The branch position in the case of branching, the unsaturated bond in the alkenyl group The number and position of are not particularly limited. Further, the C10 to C40 teralkyl or alkenyl group may be substituted with a hydroxy group, or an oxycarbonyl group or an ether bond may be inserted. Specific examples of the alkyl group include a linear alkyl group such as n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-pentadecyl group, n-hexadecyl group, n -Heptadecyl group, n-octadecyl group, n-nonadecyl group, n-icosyl group, n-henicosyl group, n-docosyl group, n-tricosyl group, n-tetracosyl group, n-pentacosyl group, n-hexacosyl group, n -Heptacosyl group, n-octacosyl group, n-nonacosyl group, n-triacontyl group, n-hentriacontyl group, n-dotriacontyl group, n-tritriacontyl group, n-tetratriacontyl group, n-pentatria Contyl group, n-hexatriacontyl group, n-heptatriacontyl group, n-octatriacontyl group, n-nonatriacontyl group and n-tetracontyl group are methylundecyl groups as branched alkyl groups. Group, methylheptadecyl group, ethylhexadecyl group, methyloctadecyl group, propylpentadecyl group, 2-hexyldecyl group, 2-octyldodecyl, 2-heptylundecyl group, 2-decyltetradecyl group, 2-dodecylhexa A decyl group, 2-tetradecyl octadecyl group, 2-tetradecyl behenyl group and the like can be mentioned. Specific examples of the alkenyl group include a decenyl group, an undecenyl group, a dodecenyl group, a tridecenyl group, a tetradecenyl group, a pentadecenyl group, a hexadecenyl group, a heptadecenyl group, an octadecenyl group, a nonadecenyl group, an icosenyl group, a heicocosenyl group, a dococenyl group, a tricosenyl group, A tetracocenyl group, a pentacocenyl group, a hexacocenyl group, a heptacocenyl group, an octacocenyl group, a nonacocenyl group, a triacontenyl group, an oleyl group, a linoleyl group, a linolenyl group, and the like can be given. Among these, an alkyl group and an alkenyl group having 12 to 36 carbon atoms, particularly 16 to 24 carbon atoms are preferable, and an alkyl group, particularly a linear alkyl group is preferable from the viewpoint of stability. These hydrophobizing agents (a) can be used alone or in combination of two or more. The amount of the hydrophobizing agent (a) used can be appropriately adjusted depending on the desired amount of the hydrophobic substituent introduced into the polysaccharide or derivative thereof, but is usually per constituent monosaccharide residue of the polysaccharide or derivative thereof. , 0.0001 to 10 equivalents, particularly preferably 0.0003 to 1 equivalents.
[0011]
The hydrophobization reaction is preferably carried out in the presence of an alkali. Examples of such an alkali include alkali metal or alkaline earth metal hydroxides, carbonates, bicarbonates, etc., among which sodium hydroxide and potassium hydroxide. , Calcium hydroxide, magnesium hydroxide and the like are preferable. The amount of alkali used is preferably 0.01 to 10 mol times, particularly 0.1 to 5 mol times the amount of the hydrophobizing agent (a) to be used.
[0012]
Examples of the solvent include lower alcohols such as isopropyl alcohol and tert-butyl alcohol. In order to increase the reactivity with the hydrophobizing agent (a) by swelling the polysaccharide or the sulfonated polysaccharide, 1 to 50% by weight, more preferably 2 to 30% by weight of water is added to the lower alcohol. The reaction may be performed using a mixed solvent.
[0013]
The reaction temperature is 0 to 200 ° C, preferably 30 to 100 ° C. After completion of the reaction, the alkali is neutralized using an acid. As the acid, inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid and phosphoric acid, and organic acids such as acetic acid can be used. Moreover, the next reaction can also be performed without neutralizing on the way.
[0014]
When the thus obtained hydrophobized polysaccharide is subsequently used in the sulfonation reaction, it can be used as it is without being neutralized, and it can be separated by filtration or the like if necessary. It can also be used after washing with alcohol, hydrous acetone solvent or the like to remove unreacted hydrophobizing agents or salts by-produced by neutralization. In addition, when the sulfonation reaction has already been performed before the hydrophobization reaction, after separation by filtration, etc., after washing, neutralization, etc. as necessary, drying is performed to obtain a polysaccharide sulfonated product. Can do.
[0015]
<Sulfonation reaction>
The sulfonation reaction of the polysaccharide or hydrophobized polysaccharide is performed by dissolving or dispersing the polysaccharide or hydrophobized polysaccharide in an appropriate solvent and reacting with the sulfonating agent (b).
[0016]
Examples of the sulfonic acid having an epoxide having 1 to 5 carbon atoms as the sulfonating agent (b) include 1,2-epoxyethanesulfonic acid, 2,3-epoxypropanesulfonic acid, 3,4-epoxybutanesulfonic acid, 2 , 3-epoxy-1-methylpropanesulfonic acid, 4,5-epoxypentanesulfonic acid, 3,4-epoxy-1-methylbutanesulfonic acid, 3,4-epoxy-2-methylbutanesulfonic acid, 2,3 -Epoxy-1,1-dimethylmethylpropanesulfonic acid and the like. Examples of these salts include alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts, alkaline earth metal salts such as calcium salts and magnesium salts, and ammonium salts. These sulfonating agents (b) can be used alone or in combination of two or more.
[0017]
In general, a sulfonic acid having an epoxide and a salt thereof have an advantage that the solubility in water is improved as compared with a haloalkanesulfonic acid having the same carbon number, so that it is easy to handle. For example, the solubility of sodium 3-chloro-2-hydroxypropanesulfonate in water is 30%, but the solubility of sodium 2,3-epoxypropanesulfonate in water is improved to 50% or more.
[0018]
The amount of the sulfonating agent (b) can be adjusted as appropriate depending on the amount of sulfonic acid groups introduced into the polysaccharide, but is usually preferably 0.01 to 5 equivalents per constituent monosaccharide residue of the polysaccharide or hydrophobized polysaccharide. More preferably 0.05 to 3 equivalents.
[0019]
The sulfonation reaction is preferably carried out in the presence of an alkali, and the alkali is the same as that used in the hydrophobization reaction, that is, an alkali metal or alkaline earth metal hydroxide, carbonate, bicarbonate. Among them, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide and the like are preferable. The alkali is preferably used in an amount of 0.01 to 10 mole times, particularly 0.1 to 5 mole times the sulfonating agent (b) to be used.
[0020]
Examples of the solvent include lower alcohols such as isopropyl alcohol and tert-butyl alcohol. In addition, for the purpose of increasing the reactivity between the polysaccharide or the hydrophobic polysaccharide and the sulfonating agent (b), 0.1 to 100% by weight, more preferably 1 to 50% by weight of water is added to the lower alcohol. The reaction may be performed using a solvent.
[0021]
The reaction temperature is preferably in the range of 0 to 150 ° C, particularly 30 to 100 ° C. After completion of the reaction, the alkali is neutralized using an acid. As the acid, inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid and phosphoric acid, and organic acids such as acetic acid can be used. The next reaction can also be carried out without neutralization.
[0022]
When the sulfonated polysaccharide thus obtained is subsequently used in a hydrophobization reaction, it can be used as it is without being neutralized, and it can be separated by filtration or the like as necessary, or with hot water or hydrous isopropyl. It can also be used by removing unreacted alkylating agent or by-produced salts by neutralization, etc. by washing with alcohol, hydrous acetone solvent or the like. If the hydrophobization reaction has already been carried out prior to the sulfonation reaction, after separation by filtration, etc., washing, neutralization, etc. are performed as necessary, followed by drying to obtain a polysaccharide sulfonated product. Can do.
[0023]
【Example】
In the following Examples, the degree of substitution of the substituent (A) of the polysaccharide derivative was calculated by decomposing a polysaccharide derivative of known weight with excess hydroiodic acid and quantifying the resulting stearyl iodide. The degree of substitution of the substituent (B) was determined by colloid titration method. In the examples below, “degree of substitution” indicates the average number of substituents per constituent monosaccharide residue.
[0024]
Comparative Example 1
An aqueous solution consisting of 20 g of hydroxyethyl cellulose (QP15000H LOT.W8077P manufactured by Union Carbide), 0.69 g of stearyl glycidyl ether (2.60 mol% to HEC) and 128 g of isopropyl alcohol and 32 g of ion-exchanged water was added to the flask to prepare a slurry liquid. . Under a nitrogen atmosphere, 1.33 g (20 mol%) of a 48% aqueous sodium hydroxide solution was added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. Thereafter, the temperature was raised to 80 ° C., and a hydrophobization reaction was performed at 80 ° C. for 8 hours. After completion of the hydrophobization reaction, the solution was cooled to 50 ° C. and stirred with stirring. 10.5 g of sodium 3-chloro-2-hydroxypropanesulfonate (concentration 30%) (20 mol% vs. HEC) and 48% sodium hydroxide aqueous solution 1.33 g was added, and the sulfonation reaction was carried out at 50 ° C. for 5 hours. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature, neutralized with 1.6 g of concentrated hydrochloric acid, and the product was filtered off. The product was washed 3 times with 340 g of 70% isopropyl alcohol and then twice with 120 g of isopropyl alcohol, and then dried at 70 ° C. for 1 day under reduced pressure to obtain 17.8 g of a hydroxyethyl cellulose derivative as a pale yellow powder.
The degree of substitution of the 3-stearyloxy-2-hydroxypropyl group of the obtained hydroxyethyl cellulose derivative was 0.0031, and the degree of substitution of the 3-sulfo-2-hydroxypropyl group was 0.098.
[0025]
Example 1
To the flask was added 20 g of hydroxyethyl cellulose (Union Carbide QP15000H LOT.W8077P), 0.69 g of stearyl glycidyl ether (2.60 mol% to HEC) and 128 g of isopropyl alcohol and 32 g of ion-exchanged water to prepare a slurry solution. . Under a nitrogen atmosphere, 1.33 g (20 mol%) of a 48% aqueous sodium hydroxide solution was added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. Thereafter, the temperature was raised to 80 ° C., and a hydrophobization reaction was performed at 80 ° C. for 8 hours. After completion of the hydrophobization reaction, cooling to 50 ° C, adding 8.53 g (20 mol% vs. HEC) of sodium 2,3-epoxypropanesulfonate aqueous solution (concentration 30%) with stirring, sulfonation reaction at 50 ° C for 5 hours Was done. Thereafter, the mixture was cooled to room temperature, neutralized with 1.6 g of concentrated hydrochloric acid, and the product was filtered off. The product was washed 3 times with 340 g of 70% isopropyl alcohol and then twice with 120 g of isopropyl alcohol, and then dried at 70 ° C. for 1 day under reduced pressure to obtain 18.5 g of a hydroxyethyl cellulose derivative as a pale yellow powder.
In the obtained hydroxyethyl cellulose derivative, the degree of substitution of 3-stearyloxy-2-hydroxypropyl group was 0.0031, and the degree of substitution of 3-sulfo-2-hydroxypropyl group was 0.114.
[0026]
Examples 2-5
The same procedure as in Example 1 was performed except that the hydrophobizing agent and sulfonating agent were changed.
The results of Comparative Examples and Examples 1 to 5 are shown in Table 1.
[0027]
[Table 1]
Figure 0003973823
[0028]
As is clear from Table 1, in Examples 1 to 5, the degree of substitution of the sulfone group is improved as compared with the comparative example. This is thought to be due to the selective reaction to polysaccharides due to the high reactivity of epoxides. Furthermore, since a by-product salt is not generated at the end of the reaction, it is possible to reduce the load in the purification process. Therefore, a sulfonation reaction using a sulfonic acid having 1 to 5 carbon atoms or an epoxide thereof or a salt thereof is performed. Can be said to be industrially preferable.
[0029]
【The invention's effect】
According to the present invention, a polysaccharide sulfonated product which is excellent in transparency when made into an aqueous solution, exhibits excellent thickening at a low concentration, has little coexistence of metal salts and changes in temperature, and has very good emulsification stability. Can be advantageously provided industrially.

Claims (5)

多糖類に、(a)ヒドロキシル基が置換していてもよく、またオキシカルボニル基(−COO−又は−OCO−)又はエーテル結合が挿入されていてもよい炭素数10〜43の直鎖又は分岐鎖のアルキル基又はアルケニル基を有するグリシジルエーテルと、(b)炭素数1〜5のエポキシドを有するスルホン酸又はその塩とを反応させる、多糖類のヒドロキシル基の水素原子の一部又は全てが、下記(A)及び(B)で置換された多糖類スルホン化体の製造法。
(A)ヒドロキシル基が置換していてもよく、またオキシカルボニル基(−COO−又は−OCO−)又はエーテル結合が挿入されていてもよい炭素数10〜43の直鎖又は分岐鎖のアルキル基又はアルケニル基、
(B)ヒドロキシル基が置換していてもよい炭素数1〜5のスルホアルキル基又はその塩。
The polysaccharide may be substituted with (a) a hydroxyl group, and an oxycarbonyl group (—COO— or —OCO—) or an ether bond may be inserted. A part or all of the hydrogen atoms of the hydroxyl group of the polysaccharide, in which the glycidyl ether having a chain alkyl group or alkenyl group is reacted with (b) a sulfonic acid having a epoxide having 1 to 5 carbon atoms or a salt thereof, The manufacturing method of the polysaccharide sulfonated body substituted by the following (A) and (B).
(A) A linear or branched alkyl group having 10 to 43 carbon atoms, which may be substituted with a hydroxyl group, and into which an oxycarbonyl group (—COO— or —OCO—) or an ether bond may be inserted Or an alkenyl group,
(B) A sulfoalkyl group having 1 to 5 carbon atoms which may be substituted by a hydroxyl group or a salt thereof.
スルホン化剤が、1,2-エポキシエタンスルホン酸、2,3-エポキシプロパンスルホン酸、3,4-エポキシブタンスルホン酸、2,3-エポキシ-1-メチルプロパンスルホン酸、4,5-エポキシペンタンスルホン酸、3,4-エポキシ-1-メチルブタンスルホン酸、3,4-エポキシ-2-メチルブタンスルホン酸、2,3-エポキシ-1,1-ジメチルメチルプロパンスルホン酸又はこれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩もしくはアンモニウム塩である請求項1記載の製造法。Sulfonating agents are 1,2-epoxyethanesulfonic acid, 2,3-epoxypropanesulfonic acid, 3,4-epoxybutanesulfonic acid, 2,3-epoxy-1-methylpropanesulfonic acid, 4,5-epoxy Pentanesulfonic acid, 3,4-epoxy-1-methylbutanesulfonic acid, 3,4-epoxy-2-methylbutanesulfonic acid, 2,3-epoxy-1,1-dimethylmethylpropanesulfonic acid or their alkali metals The process according to claim 1, wherein the salt is an alkaline earth metal salt or an ammonium salt. 原料の多糖類のメチル基、エチル基、ヒドロキシエチル基及びヒドロキシプロピル基による構成単糖残基当たりの置換度が、0.1〜10.0である請求項1又は2記載の製造法。The production method according to claim 1 or 2, wherein the substitution degree per constituent monosaccharide residue by methyl group, ethyl group, hydroxyethyl group and hydroxypropyl group of the raw material polysaccharide is 0.1 to 10.0. 原料の多糖類の重量平均分子量が、1万〜1000万である請求項1〜3の何れか1項記載の製造方法。The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein the raw material polysaccharide has a weight average molecular weight of 10,000 to 10,000,000. 原料の多糖類が、セルロース、グアーガム、スターチ、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルグアーガム、ヒドロキシエチルスターチ、メチルセルロース、メチルグアーガム、メチルスターチ、エチルセルロース、エチルグアーガム、エチルスターチ、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルグアーガム、ヒドロキシプロピルスターチ、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルグアーガム、ヒドロキシエチルメチルスターチ、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルグアーガム及びヒドロキシプロピルメチルスターチからなる群より選ばれるものである請求項1〜4の何れか1項記載の製造法。The raw material polysaccharide is cellulose, guar gum, starch, hydroxyethyl cellulose, hydroxyethyl guar gum, hydroxyethyl starch, methyl cellulose, methyl guar gum, methyl starch, ethyl cellulose, ethyl guar gum, ethyl starch, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl guar gum, hydroxypropyl starch 5. The production according to claim 1, which is selected from the group consisting of hydroxyethyl methylcellulose, hydroxyethyl methyl guar gum, hydroxyethyl methyl starch, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxypropyl methyl guar gum and hydroxypropyl methyl starch. Law.
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