JP4634618B2 - 架橋ポリアリルアミン塩酸塩の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の技術分野
本発明は官能化ポリマーの調製方法に関する。より詳細には、本発明は、架橋ポリアリルアミン塩酸塩の調製方法に関する。
【０００２】
発明の背景
官能化ポリマーは、薬品、イオン交換樹脂、およびキレート化樹脂などの分野で多くの用途が見出されている。官能化ポリマーは様々な種類の官能基を不溶性ポリマーに導入することによって調製される。官能化ポリマーの製造のベースに使用されるポリマーは、多くの異なる種類の化合物と反応させることができる数種類の異なる官能基を含有可能なポリマーであるべきである。好ましくはこのポリマーは、求電子性または求核性の官能基を含む。求電子性官能基を有するポリマーの例はクロロメチル化ポリスチレンである。求核性官能基を有するポリマーの例としては、官能基が−ＣＯＯＨであるポリアクリル酸、官能基が−ＯＨであるポリビニルアルコール、官能基が−ＮＨ−であるポリエチレンイミン、官能基が−ＮＨ_２−であるポリビニルアミンなどが挙げられる。
【０００３】
米国特許第４，６０５，７０１号（第’７０１号特許）には、架橋モノアリルアミンポリマーの調製方法が記載されている。この方法は、モノアリルアミンポリマー溶液を水系溶媒中に分散させ、次にこの水系溶媒とは非混和性である液体媒体に分散させることを含む。この後でホルムアルデヒドあるいは１級アミノ基と反応性の少なくとも２つの官能基を有する化合物と、ポリマー中に存在する一部のアミノ基を架橋反応させる。第’７０１号特許によると、液体媒体は通常はハロゲン化または非ハロゲン化脂肪族または芳香族炭化水素であり、例えば四塩化炭素、トリクロロエチレン、ジクロロメタン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。
【０００４】
第’７０１号特許に記載される架橋モノアリルアミンポリマーの調製方法の問題の１つは、この方法が液体媒体として脂肪族または芳香族炭化水素を使用することである。このような炭化水素は、廃棄の際に有害となり費用がかかる場合がある。第’７０１号特許に記載される方法のもう１つの問題は、この重合方法はゲルが膨潤するためにバッチが大量になり、多数の反応容器を使用する必要があるため工程が困難かつ高価となることである。
【０００５】
したがって、工程で環境に優しい物質が使用され、ポリマーの工業的製造を容易にするために重合が１つの反応容器で行われるポリアリルアミン塩酸塩などの架橋した官能性ポリマーの調製の溶液法が当技術分野において求められている。
【０００６】
本発明は、官能化ポリマーの調製のための溶液方法に関する。特に、本発明は、環境的に好ましい物質を使用する架橋ポリアリルアミン塩酸塩の調製方法を含む。本発明の方法は、廃棄する場合に有害であり費用がかかる脂肪族または芳香族炭化水素を使用しない。本発明の方法では、１つの反応容器で架橋ポリアリルアミンポリマーの膨潤が制御され、そのためポリマーの工業的製造が容易になる。
【０００７】
発明の要約
本発明は、架橋ポリアリルアミンおよびその塩の製造のための溶液法に関する。特に、本発明の方法は、ポリアリルアミン塩酸塩と、水と、水酸化物またはアルコキシドと、水混和性有機溶媒または共溶媒とを反応容器で混合し、続いて架橋剤を加えることを含む。
【０００８】
発明の詳細な説明
本発明の溶液方法は、ポリアリルアミンおよび／またはその塩の形態と水を反応容器に加えて反応混合物を形成することを含む。ポリアリルアミン塩酸塩は分子量が約１０００〜約５００，０００であることが好ましく、より好ましくは約５，０００〜約３０，０００である。ポリアリルアミン塩酸塩は、日東紡績株式会社（東京、日本）、およびサルベリー・ケミカル（Ｓａｌｂｕｒｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ．Ｉｎｃ．）（チャールズシティ（Ｃｈａｒｌｅｓｅ Ｃｉｔｙ）、アイオワ州）より市販されている。また、ポリアリルアミン塩酸塩は米国特許第４，６０５，７０１号（この記載内容を参照により本明細書に組み込む）に記載のようにしてモノアリルアミンと濃塩酸から合成することができる。
【０００９】
本発明の方法で使用されるポリアリルアミンは、固体または水溶液形態など当技術分野で公知の任意の形態であってよい。固体形態のポリアリルアミンは水を加えて再構成することができる。種々の塩の形態のポリアリルアミンも同様に使用することができ、特に塩酸塩の形態が本発明の実例となりうる。好ましくは、ポリアリルアミン塩酸塩は水溶液の形態で反応容器に加えられる。ポリアリルアミン塩酸塩の水溶液が使用される場合、これは約２５％〜約７５％水溶液であり、好ましくは約５０％水溶液である。
【００１０】
反応容器に加えられる水は蒸留水が好ましい。水（ｋｇ）とポリアリルアミン塩酸塩（ｋｇ、乾燥重量）の重量比は、約１．５：１．０〜約１０．０：１．０であり、好ましくは約１．５：１：０〜約５．０：１．０である。
【００１１】
ポリアリルアミン塩酸塩と水を反応容器に加えてから、得られた反応混合物を約１５分間〜約９０分間混合する。混合した後、水酸化物またはアルコキシドを反応混合物に加える。本発明で使用可能な水酸化物の例は、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムなどである。本発明の方法で使用可能なアルコキシドの例は、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウムｔｅｒｔ−ブトキシドなどである。水酸化物またはアルコキシド（ｋｇ）とポリアリルアミン塩酸塩（ｋｇ、乾燥重量）の重量比は、約０．１：１．０〜約１０．０：１．０であり、好ましくは約０．３：１．０〜約５．０：１．０である。
【００１２】
反応混合物に水酸化物またはアルコキシドを加えた後で、反応混合物を約３０分間〜約１２０分間撹拌する。撹拌の後、反応混合物を約１５℃〜約４０℃、好ましくは約２０℃〜約３０℃の温度まで冷却する。
【００１３】
反応混合物を冷却した後で、反応混合物に水混和性有機溶媒を加える。この溶媒は、さらなる工程のためにポリアリルアミン粒子から水を移動させる。水混和性溶媒は非プロトン性溶媒でもプロトン性溶媒でもよい。本発明で使用可能な水混和性の非プロトン性またはプロトン性溶媒は当技術分野で公知であり、限定するものではないが、アルコール類、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリルなどが挙げられる。本発明の方法で使用可能な好ましい水混和性非プロトン性溶媒はアセトニトリルである。本発明の方法で使用可能な好ましい水混和性プロトン性溶媒はアルコールである。本発明に適したアルコールとしてはイソプロパノール、メタノール、エタノール、ブタノールなどが挙げられる。本発明の方法で使用可能なより好ましい水混和性プロトン性溶媒はイソプロパノールである。反応混合物中の水混和性溶媒と水の体積比は約０．５：１．０〜約１０．０：１．０とすることができ、好ましくは約１．５：１．０〜約５．０：１．０である。
【００１４】
１種類の溶媒を使用する代わりに共溶媒を反応混合物に加えることができることは理解できるであろう。例えば、同じ目的を達成するために工程で非プロトン性溶媒とプロトン性溶媒を合わせて使用することができる。さらに、反応混合物に上記反応物質を加える順序は本発明にとって重要ではない。例えば、水酸化物またはアルコキシドを最初に反応容器に加えた後、ポリアリルアミン、水、および溶媒を加えてもよい。しかし、ポリアリルアミン、水、水酸化物またはアルコキシド、および溶媒または共溶媒は架橋剤を加える前に加える必要がある。
【００１５】
上記反応物質を反応混合物に加えた後で、架橋剤を反応混合物に加えて、ポリアリルアミン塩酸塩のアミノ基を架橋させる。架橋剤は、ポリアリルアミン塩酸塩のアミノ基と反応性である少なくとも２つの官能基を含有する任意の化合物であってよい。本明細書で使用される場合、用語「官能基」は分子の反応性の中心を意味する。架橋剤中に含まれる官能基は、ハロゲン基、エポキシ基、カルボキシル基、ヒドロキシ基などであってよい。例えば、架橋剤はエピクロロヒドリンや１，３−ジクロロ−２−プロパノールであってもよい。ポリアリルアミン塩酸塩の架橋のために１種類の架橋剤または複数種の架橋剤を本発明の方法で使用することができる。反応混合物中の架橋剤とポリアリルアミン塩酸塩の重量比は、約０．０１：１．０〜約１０．０：１．０である。架橋剤を加えた後で反応混合物を撹拌することができ、それによって反応混合物にポリアリルアミンの懸濁液が形成し始める。撹拌が終了してから、粒子懸濁液をろ過によって回収することができる。次に残留固形分を取り除くために反応容器をアセトニトリルやイソプロパノールなどの水混和性有機溶媒で洗浄することができる。回収した固形分は次に蒸留水および水混和性有機溶媒で洗浄することができる。アセトニトリルやイソプロパノールなどの任意の水混和性溶媒を使用することができる。続いて、得られた固形分は当技術分野で公知の任意の技術を使用して乾燥させることができる。例えば、固形分は減圧下で乾燥させることができる。乾燥後に架橋ポリアリルアミン塩酸塩が回収される。
【００１６】
本発明の架橋ポリアリルアミン塩酸塩は、リン酸塩、遷移金属、イオン錯体などと選択的に結合させるために使用することができる。例えば、医薬上許容される架橋ポリアリルアミンを、腎不全患者の内腔のリン酸塩を除去するために使用することができる。
【００１７】
実施例１：架橋ポリアリルアミン塩酸塩の調製
３０ガロンのガラスライニングした反応器に、１４．８ｋｇのポリアリルアミン塩酸塩溶液（５０％水溶液）と２２．２ｋｇの蒸留水を加えた。これらの内容物を約１５分間混合した。この溶液に２．２６ｋｇの水酸化ナトリウムを加え、水酸化ナトリウムが溶解するまで混合物を約３０分間撹拌した。溶液を２０℃〜３０℃まで冷却してから、３６．８ｋｇのアセトニトリルを加え、さらに６９６ｇのエピクロロヒドリンを加えた。次に反応混合物を室温で２１時間以上撹拌した。粒子の懸濁液は約２時間で生成した。次に、得られたスラリーをろ過し、反応器を１０ｋｇのアセトニトリルで洗浄して残留固形分を取り除いた。回収した固形分を１０９．８ｋｇの蒸留水と２４９ｋｇの７０％イソプロパノール水溶液で洗浄すると、最終伝導率は０．０９ｍＳ／ｃｍとなった。次に減圧下５５℃で水分を含む空気を取り除きながら生成物を乾燥させ、５．９ｋｇの最終生成物を得た。

Claims (13)

1. 架橋ポリアリルアミンまたはその塩の製造のための方法であって、前記方法が、
   ａ）反応容器へポリアリルアミン及び／又はその塩、並びに水を加え、ポリアリルアミン−水混合物を生成する工程と、
   ｂ）水酸化物又はアルコキシドをポリアリルアミン−水混合物と混合して、ポリアリルアミン−水酸化物／アルコキシド混合物を生成する工程と、
   ｃ）アセトニトリル、テトラヒドロフラン及びイソプロパノールから選択される水混和性有機溶媒をポリアリルアミン−水酸化物／アルコキシド混合物と混合する工程と、
   ｄ）工程ｃ）の混合物に架橋剤を加えて、架橋ポリアリルアミン又は架橋ポリアリルアミン塩を生成する工程と、
   を含む方法。
2. 反応混合物中の水とポリアリルアミンの重量比が１．５：１．０〜１０．０：１．０である請求項１に記載の方法。
3. 前記水酸化物が、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化カリウム、および水酸化リチウムからなる群より選択される請求項１に記載の方法。
4. 前記アルコキシドが、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムｔｅｒｔ−ブトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、およびカリウムｔｅｒｔ−ブトキシドからなる群より選択される請求項１に記載の方法。
5. 反応混合物中の水酸化物またはアルコキシドとポリアリルアミンとの重量比が０．１：１．０〜１０．０：１．０である請求項１に記載の方法。
6. 前記架橋ポリアリルアミンがろ過によって回収される請求項１に記載の方法。
7. 反応混合物中のアセトニトリル、テトラヒドロフラン又はイソプロパノールと水の体積比が０．５：１．０〜１０．０：１．０である請求項１に記載の方法。
8. 前記架橋剤が、前記ポリアリルアミンのアミノ基と反応性である少なくとも２つの官能基を有する化合物である請求項１に記載の方法。
9. 前記官能基が、ハロゲン基、エポキシ基、カルボキシル基、またはヒドロキシル基から選択される請求項８に記載の方法。
10. 前記架橋剤が、エピクロロヒドリンおよび１，３−ジクロロ−２−プロパノールからなる群より選択される請求項８に記載の方法。
11. 反応混合物中の架橋剤とポリアリルアミンの重量比が０．０１：１．０〜１０．０：１．０である請求項１に記載の方法。
12. 前記ポリアリルアミンが塩酸塩の形態である請求項１に記載の方法。
13. ポリアリルアミン−水酸化物／アルコキシド混合物をアセトニトリル、イソプロパノール又はテトラヒドロフランと混合する前に、ポリアリルアミン−水酸化物混合物の温度を１５℃から４０℃に調整する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。