JP5373803B2 - 両親媒性ポリマー材料の無溶媒合成 - Google Patents
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Description
前記方法において、アシル化基を含む幹前駆体を、少なくとも一つの末端に求核基を含む側鎖前駆体と混合して反応混合物を形成し;
前記幹前駆体、側鎖前駆体及び/または反応混合物を加熱し;
前記反応混合物を攪拌し;
及び前記求核基はアシル化基と反応して両親媒性ポリマー材料を形成し、ここで前記側鎖はアシル結合を介して前記幹に結合し、前記反応混合物はトルエンなどの有機溶媒を含まないことを特徴とする前記製造方法を提供する。
好ましくは、側鎖前駆体の求核基はアミンまたはヒドロキシル基である。
好ましくは、ポリマー材料中の側鎖は、式(I):
R1とR2はこれらが結合している炭素原子と一緒になって、式(II):
WはOまたはNR4であり;
Qは式−X1−Y−X2−Pの基であり;
Tは式−N−Y−X2−Pの基であり;
ここでX1はNR4、SまたはOであり;
X2はO、S、(CH2)nまたはNR4であり、ここでnは1〜6であり;
PはHまたは別の幹であり;及び
Yは親水性ポリマー基である。
X2はO、S、(CH2)nまたはNR4から選択され、ここでnは1〜6であり;及び
R4はHまたはC1-6アルキルであり;及び
Yは親水性ポリマー基であり、本方法において、式(V)の化合物の基HX1は一般式(III)または(IV)の単位と反応して、両親媒性ポリマー材料を与え、ここで側鎖は一般式(I):
またはR1とR2はこれらが結合している炭素原子と一緒になって、式(II):
Qは式−X1−Y−X2−Pの基であり;
Tは式−N−Y−X2−Pの基であり;及び
PはHまたは別の幹である。
別の態様では、チューインガムベースは全くビニルポリマーを含まない。
本発明の別の態様では、生物学的活性成分はビタミン、ミネラルまたは他の栄養サプリメントである。
混合完了後、チューインガム組成物を押し出すことができる。
この方法のどの段階の間でも、均質性を改善するために混合物を攪拌することができる。
本発明を、付記図面を参照して以下の実施例で詳述する。
ポリマーサンプルは、Polymer Lab製PL−GPC50プラスGPCシステムを使用して分析した。以下の条件を使用した:
溶離液:250ppm BHTで安定化させたTHF。
溶離液RI:1.408。
流速(ml/分):1。
温度:40℃。
カラムセット名:2カラム30mm PLゲル5um MIXED−D。
検出名:DRI。
検出器較正曲線:ポリスチレン標準(538Da−265000Da)。
この装置を使用してグラフトコポリマー全ての分子量を決定した。サンプル中に存在する遊離MPEG量を測定するために、THF中の既知濃度のMPEG2000の10種類の異なる溶液(0.05〜2mg/mL)を正確に調製し、装置で分析した。次いで基準強度を示すサンプルを使用して、較正曲線を作り、これを使用してサンプル中の遊離MPEG濃度を求めた。
以下に記載する分析を使用して、側鎖前駆体対幹前駆体のグラフト化度を計算する。この分析で、幹前駆体出発材料と生成物のポリマー材料中の無水マレイン酸から誘導された環式単位量を決定する。グラフト化度の計算は、無水マレイン酸から誘導された全ての単位が側鎖前駆体と反応するという想定に基づく。
実験方法
噛む前にガムのそれぞれの予備成形片を秤量し、重量を記録して、各片の薬剤の総量を予測した。
表3のパラメーターは、他に記載しない限り咀嚼で常に使用する。
シンナムアルデヒド詳細:
カラム−Varian Polaris 5u C18−A 250×4.6m。
移動相−アセトニトリル/0.05%オルトリン酸(60/40)。
流速−1mL/分。
検出−UV250nm。
注入容積−5uL。
再現性を確保するために、各サンプルについてHPLCカラムへは二回注入した。
CAS No.139948−75−7、平均Mw約25,000及びMA典型グラフトレベル約1.0mol%をもつPIP−g−MA(300g、Kuraray製ポリイソプレン−グラフト−無水マレイン酸、LIR−403グレード)と、平均分子量2000をもつポリ(エチレングリコール)メチルエーテル(PEGME)(212g、Clariantより購入)とを秤量し、オーバーヘッドスターラーを備えた1L容積の反応フラスコに添加した。PIP−g−MAは液体として存在し、PEGMEは固体であった。窒素ガスフローを容器内に通し、次いで油浴を使用して容器を120℃に加熱した。次いで融解混合物の攪拌を開始し、次いで容器を160℃に加熱した。本質的に均質混合物が形成し、幹前駆体は側鎖前駆体に溶解した。
CAS No.139948−75−7、平均Mw約25,000及びMA典型グラフトレベル約1.0mol%をもつPIP−g−MA(738g、Kuraray製ポリイソプレン−グラフト−無水マレイン酸、LIR−403グレード)と、平均分子量2000をもつポリ(エチレングリコール)メチルエーテル(PEGME)(526g、Clariantより購入)とを秤量し、オーバーヘッドスターラーを備えたLodige3L容積のバッチプローシェアミキサー(Batch Ploughshare Mixer)に添加した。窒素ガスフローを容器内に通し、次いで油浴を使用して容器を120℃に加熱した。次いで融解混合物の攪拌を開始し、次いで容器を160℃に加熱した。
CAS No.139948−75−7、平均Mw約25,000及びMA典型グラフトレベル約1.0mol%をもつPIP−g−MA(385g、Kuraray製ポリイソプレン−グラフト−無水マレイン酸、LIR−403グレード)と、平均分子量2000をもつポリ(エチレングリコール)メチルエーテル(PEGME)(293g、Clariantより購入)とを秤量し、オーバーヘッドスターラーを備えたWinkworthZ−ブレードミキサーに添加した。窒素ガスフローを容器内に通し、次いで油浴を使用して容器を120℃に加熱した。次いで融解混合物の攪拌を開始し、次いで容器を160℃に加熱した。
CAS No.139948−75−7、平均Mw約25,000及びMA典型グラフトレベル約1.0mol%をもつPIP−g−MA(5.25Kg、Kuraray製ポリイソプレン−グラフト−無水マレイン酸、LIR−403グレード)と、平均分子量2000をもつポリ(エチレングリコール)メチルエーテル(PEGME)(4.00kg、Clariantより購入)とを秤量し、オーバーヘッドスターラーを備えた20リットル容積の気密ジャケット付き反応器に添加した。トルエン(10.0kg)を反応器に添加して出発物質を溶解し、窒素ガスフローを容器内に通した。
CAS No.139948−75−7、平均Mw約25,000及びMA典型グラフトレベル約1.0mol%をもつPIP−g−MA(150.0g、Kuraray製ポリイソプレン−グラフト−無水マレイン酸、LIR−403グレード)と、平均分子量1000をもつJeffamine M−1000(21.8g、Huntsman製)とを、オーバーヘッドスターラーを備えた250mL容積の反応フラスコに添加した。窒素ガスフローを容器内に通し、次いで油浴を使用して120℃に加熱した。次いで溶融した混合物の攪拌を開始し、容器を160℃に加熱した。
構造はGPC及びFTIRで確認した。
この生成物は、のLIR−403(500g)、Jeffamine M−1000(72.7g)と1L反応フラスコを使用して実施例5と同様の方法を使用して製造した。ポリマー幹と先の実験から測定されたこのグラフトとの間の反応効率により、生成物に水を添加する必要はなかった。この構造はGPC及びFTIRで確認した。
この生成物は、Jeffamine M−1000(43.6g)を使用して実施例5と同様の方法を使用して製造した。
この構造はGPC及びFTIRで確認した。
この材料は、溶媒としてトルエンを使用した以外には、実施例7と同様の方法を使用して製造した。
構造はGPC及びFTIRで確認した。
この生成物は、LIR−403(500g)とJeffamine M−1000(43.6g)と、1L反応フラスコを使用して実施例6と同様の方法を使用して製造した。この構造はGPC及びFTIRで確認した。
この生成物は、LIR−403(62.3g)とJeffamine M−1000(25.3g)と、250mL反応フラスコを使用して実施例6と同様の方法を使用して製造した。この構造はGPC及びFTIRで確認した。
この生成物は、LIR−403(500g)とJeffamine M−2070(72.7g)と、1L反応フラスコを使用して実施例6と同様の方法を使用して製造した。この構造はGPC及びFTIRで確認した。
この生成物は、LIR−403(500g)とJeffamine M−2070(145.0g)と、1L反応フラスコを使用して実施例6と同様の方法を使用して製造した。この構造はGPC及びFTIRで確認した。
この生成物は、LIR−403(500g)とJeffamine M−2070(290.0g)と、1L反応フラスコを使用して実施例6と同様の方法を使用して製造した。この構造はGPC及びFTIRで確認した。
この生成物は、LIR−403(61.8g)とJeffamine M−2070(50.18g)と、250mL反応フラスコを使用して実施例6と同様の方法を使用して製造した。この構造はGPC及びFTIRで確認した。
この生成物は、LIR−410(60g)とJeffamine M−1000(24.5g)と、250mL反応フラスコを使用して実施例6と同様の方法を使用して製造した。この構造はGPC及びFTIRで確認した。
この生成物は、LIR−410(60g)とJeffamine M−2070(50.0g)と、250mL反応フラスコを使用して実施例6と同様の方法を使用して製造した。この構造はGPC及びFTIRで確認した。
ポリイソプレン(Isolene 40S、Royal Elastomers製、72g)、無水マレイン酸(1.0g)及び1,2−ジクロロベンゼンを三ツ口丸底フラスコに秤量した。この反応フラスコにはオーバーヘッドスターラーとコンデンサとが備えられており、窒素ガスで徹底的にパージした。次いで反応混合物の攪拌を開始し、いまだ窒素雰囲気下で迅速に加熱した。反応混合物は5時間環流した(180℃)。この後、反応混合物からの溶媒を留去(真空下)し、残余の材料は室温に放冷した。次いでこれをアセトン(3×100mL)で洗浄して、未反応MAを全て除去した。この生成物を真空下、100℃で乾燥した。
この生成物は、MAGPI(60g)とJeffamine M−1000(27.9g)と250mL反応フラスコを使用して実施例6と同様の方法を使用して製造した。この構造はGPC及びFTIRで確認した。
この生成物は、MAGPI(60g)とJeffamine M−2070(55.8g)と250mL反応フラスコを使用して実施例6と同様の方法を使用して製造した。この構造はGPC及びFTIRで確認した。
薬品
炭酸カルシウム(CaCO3)、エステルガム、水素化植物油(hydrogenated vegetable oil:HVO)、ポリイソブチレン(PIB)、ポリ(酢酸ビニル)(PVAc)、グリセロモノステアレート(GMS)、マイクロワックス、ソルビトール液、ソルビトール固体、及びペパーミントオイルは全てGum Base Companyから入手した食品等級材料である。シンナムアルデヒド(98+%)は、Fischer−Scientific UKより入手した。
チューインガムとチューインガムベースとの混合:
チューインガムベースは、以下の表に示す組成であった。
チューインガムは、以下の表に従って混合した。
トルエン並びにテトラヒドロフラン(THF)、及びシクロヘキサンに関する分析は、Headspace Sampler(Turbomatrix 40(LIMS 1780))のついたMass Selective Detector(LIMS 1066)付きのHP 6890/5973 MSDガスクロマトグラフで実施した。実施例3で記載した方法を使用して合成したポリマーの4つの異なるバッチを試験した。
GCMS条件:
カラム:30m×0.32mm ID DB−624、df 1.8μm。
オーブン温度:40℃、20分。
キャリヤガス:ヘリウム、2.1mL/分(定圧)。
注入モード:スプリット(スプリット比5:1)。
インジェクター温度:140℃。
検出器:MSD ACQモード。
(群1:THF SIM42及び72イオン;シクロヘキサンSIM 56及び84イオン)。
(群2:(6.5分)、トルエンSIM65及び91イオン)。
溶媒遅延:3分。
移送ライン温度:250℃。
MS Source温度:230℃。
MS Quad温度:150℃。
ヘッドスペース条件:
サンプルオーブン温度:105℃。
ニードル温度:140℃。
移送温度:140℃。
GCサイクルタイム:25分。
サーモスタットタイム:30分。
プレッシャータイム:0.5分。
圧力:25psi。
インジェクトタイム:0.05分。
ウィズドローワルタイム:0.5分。
モード:一定。
テトラヒドロフラン(THF)、シクロヘキサン及びトルエン標準を使用して、混合標準溶液を製造した。
各サンプル〜0.5000gを正確に、それぞれ2つのヘッドスペースバイアルに秤量した。オクタン−1−オール5mLをそれぞれのバイアルに添加した。
各サンプル〜0.5000gを正確に、それぞれ2つのヘッドスペースバイアルに秤量した。オクタン−1−オール2.5mLと混合標準溶液2.5mLをそれぞれのバイアルに添加した。
全てのサンプル分析は二重に実施し、スパイク実験(spiking experiment)は、THF、シクロヘキサン及びトルエン1、5及び10mg/kgのレベルで比較のために一種類のサンプルのみで実施した。サンプルブランクはそれぞれの被験物質のピーク高さの半分よりもかなり小さく、必要ではないとみなし、スパイク(spiking)回収は計算しなかった。溶媒として使用した1−オクタノールは、シクロヘキサンと同一保持時間で溶離する少量の不純物を含んでいた。しかしながらどのサンプル溶液でもこのシグナルに対して追加のものは全く観察されなかった。約1、5及び10mg/kgの標準添加は既に検出済みであった。
溶媒を使用して製造したサンプル(実施例4)の分析は、実施例21におけるものとはやや異なった方法論で実施した。
これらの結果において、「グラフト」及び「側鎖前駆体」なる用語は交換可能に使用する。幾つかの異なるスケール及び装置構成を使用して無溶媒プロセスから得られたサンプルの特性は、互いに比較し、また並びにPCT国際特許出願国際公開第WO2006/016179号に既に概説したプロセスを使用してトルエン中で合成したサンプルと比較した。ポリマーサンプルは、ゲル透過クロマトグラフィーを使用して分析した(表6)。
Claims (27)
- 直鎖または分岐鎖炭素−炭素幹と、前記幹に結合した複数の側鎖とを含む両親媒性ポリマー材料を含む組成物の製造方法であって、
前記方法において、アシル化基を含む幹前駆体を、少なくとも一つの末端に求核基を含む側鎖前駆体と混合して、反応混合物を形成し;
前記幹前駆体、側鎖前駆体及び/または反応混合物を加熱し;
前記反応混合物を攪拌し;
及び前記求核基は前記アシル化基と反応して、両親媒性ポリマー材料を形成し、ここで前記側鎖はアシル結合を介して前記幹に結合し、前記反応混合物は有機溶媒を含まないことを特徴とする前記製造方法。 - 前記幹前駆体が、溶融した側鎖前駆体中に幹前駆体を溶解することによって側鎖前駆体と混合される、請求項1に記載の方法。
- 前記反応混合物を100〜220℃の範囲の温度に加熱する、請求項1または2に記載の方法。
- 前記反応混合物を不活性ガスの存在下で加熱する、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 前記求核基をアシル化基と反応させた後、幹上に残存する全てのアシル化基を加水分解してカルボン酸基を与える、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 前記幹前駆体および前記側鎖前駆体を、オーバーヘッドミキサー、マグネチックスターラー、押出機、z−ブレードミキサー、バッチミキサー、Uトラフミキサー、RTミキサー、配合機、内部ミキサー、二本ロールミル、ワイドブレードミキサー若しくは水中翼ブレードミキサー、水平(デルタ若しくはヘリカル)ブレードミキサー、ニーダー−反応器、二重z−ブレードミキサーまたは二軸押出機を使用して混合する、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 前記幹前駆体のアシル化基は無水物基である、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- 前記無水物基は無水マレイン酸から誘導される、請求項7に記載の方法。
- 前記無水物基は幹前駆体上にグラフトされる、請求項7または8に記載の方法。
- 前記求核基がアミンまたはヒドロキシル基である、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
- 前記幹前駆体が、エチレン性不飽和炭化水素モノマーのホモポリマーまたは二種以上のエチレン性不飽和重合性炭化水素モノマーのコポリマーを含み、且つ前記側鎖は親水性である、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
- 前記幹前駆体は、4または5個の炭素原子を含むエチレン性不飽和重合性炭化水素モノマーのホモポリマーを含む、請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
- 前記幹前駆体はイソブチレン、ブタジエンまたはイソプレンのホモポリマーを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記側鎖前駆体は、ポリ(エチレンオキシド)、ポリグリシン、ポリ(ビニルアルコール)、ポリ(スチレンスルホネート)またはポリ(アクリル酸)から誘導される、請求項1〜13のいずれかに記載の方法。
- 請求項1〜14のいずれかに記載の方法であって、前記幹前駆体は、一般式(III):
X2はO、S、(CH2)nまたはNR4から選択され、ここでnは1〜6であり;
R4はHまたはC1-6アルキルであり;及び
Yは親水性ポリマー基であり、
前記方法において、式(V)の化合物の基HX1は、一般式(III)または(IV)の単位と反応して、一般式(I)の側鎖:
またはR1とR2はこれらが結合している炭素原子と一緒になって、式(II):
- 請求項1〜15のいずれかに記載の方法に従って両親媒性ポリマー材料を含む組成物を製造し、この組成物を食料品に添加することを含む、食料品の製造方法。
- 前記食料品がチューインガムベースまたはチューインガム組成物である、請求項16に記載の方法。
- チューインガム組成物を製造するための請求項17に記載の方法であって、両親媒性ポリマー材料を含む前記組成物をチューインガムベースの形成で使用し、前記チューインガムベースを一種以上の甘味剤または香味剤と混合してチューインガム組成物を形成することを含む、前記方法。
- 両親媒性ポリマー材料を含む組成物をさらに前記甘味剤または香味剤と添加してチューインガム組成物を形成する、請求項18に記載の方法。
- 両親媒性ポリマー材料を含む組成物をチューインガムベースまたは一種以上の甘味剤または香味剤と混合してチューインガム組成物を形成することを含む、チューインガム組成物を製造するための請求項17に記載の方法。
- チューインガム組成物が両親媒性ポリマー材料を1〜90重量%含むように、両親媒性ポリマー材料を含む組成物をチューインガムベースまたはチューインガム組成物に添加する、請求項18〜20のいずれかに記載の方法。
- 直鎖または分岐鎖炭素−炭素幹と、前記幹に結合した複数の側鎖と、を含む両親媒性ポリマー材料を含む組成物であって、前記組成物は有機溶媒を含まないことを特徴とする、請求項1〜15のいずれかに記載の方法により得られる組成物。
- 直鎖または分岐鎖炭素−炭素幹と、前記幹に結合した複数の側鎖とを含む両親媒性ポリマー材料;
アシル化基を含む幹前駆体;
求核基を含む側鎖前駆体;
を含む組成物であって、前記組成物は有機溶媒を含まないことを特徴とする、請求項1〜15のいずれかに記載の方法により得られる組成物。 - 直鎖または分岐鎖炭素−炭素幹と、前記幹に結合した複数の側鎖と、を含む両親媒性ポリマー材料(a)と;求核基を含む側鎖前駆体(b)と、を含む組成物であって、(a):(b)の重量比は1:0〜1:1であり、前記組成物は有機溶媒を含まないことを特徴とする前記組成物。
- 直鎖または分岐鎖炭素−炭素幹と、前記幹に結合した複数の側鎖と、を含む両親媒性ポリマー材料(a)と;求核基を含む側鎖前駆体(b)と、を含む組成物であって、ここで、幹前駆体はアシル化基を含み、(a):(b)の重量比は1:0〜1:1であり、前記組成物は有機溶媒を含まないことを特徴とする前記組成物。
- 請求項17に記載の方法により得られるチューインガムベース。
- 請求項17〜21のいずれかに記載の方法により得られるチューインガム組成物。
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