JP7473068B2 - Crosslinked product of modified polyaspartic acid or its salt, and thickening composition - Google Patents
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Description
本発明は、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体、及び増粘組成物に関する。
本願は、2022年3月18日に、日本に出願された特願2022-044604号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present invention relates to a crosslinked product of a modified polyaspartic acid or a salt thereof, and a thickening composition.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2022-044604, filed on March 18, 2022, the contents of which are incorporated herein by reference.
化粧品用増粘剤にはカルボマーが市場で最も多く使用されている。他の増粘剤にはないカルボマーの特徴として非常に高い増粘性と肌に塗る際のさっぱりとした触感が挙げられる。カルボマーはポリアクリル酸系ポリマーである。
ポリアスパラギン酸は化学構造がポリアクリル酸と類似しており同様の機能を発現でき、且つ生分解性を有することから環境負荷の小さい代替材料として期待される。また、多価アミン化合物によって鎖同士が部分的に架橋されたポリアスパラギン酸(塩)が報告されている(特許文献1)。
Carbomer is the most widely used cosmetic thickener on the market. Carbomer has unique features that other thickeners do not have, including extremely high viscosity and a refreshing feel when applied to the skin. Carbomer is a polyacrylic acid polymer.
Polyaspartic acid has a chemical structure similar to that of polyacrylic acid, and is capable of exerting similar functions and is biodegradable, so it is expected to be an alternative material with low environmental impact. In addition, polyaspartic acid (salt) in which the chains are partially crosslinked by a polyamine compound has been reported (Patent Document 1).
しかしながら、増粘剤としての応用を試みている架橋型ポリアスパラギン酸は水中に配合して増粘溶液を作成した際、経時で粘度が低下する問題があった。 However, when cross-linked polyaspartic acid is mixed with water to create a thickening solution, there is a problem that the viscosity decreases over time.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、アミノ酸などのアミノ基とカルボキシ基を有する化合物を付加した変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体を用いることで、より長い時間一定以上の粘度を保持することができる増粘組成物を提供することを目的とする。また、その増粘組成物に含まれる変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a thickening composition that can maintain a certain level of viscosity for a longer period of time by using a crosslinked product of modified polyaspartic acid or its salt to which a compound having an amino group and a carboxy group, such as an amino acid, has been added. Another aim is to provide a crosslinked product of modified polyaspartic acid or its salt contained in the thickening composition.
本開示の内容は、以下の実施態様[1]~[15]を含む。
[1] 変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体であって、
前記変性ポリアスパラギン酸が、ポリアスパラギン酸に、アミノ基とカルボキシ基を有する化合物を付加したものであることを特徴とする変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体。
[2] 前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物がアミノ酸、アミノ酸のカルボン酸塩、及びアミノ酸エステルからなる群から選択される1種以上である、[1]に記載の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体。
[3] 前記変性ポリアスパラギン酸が、ポリコハク酸イミド(PSI)と前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物との反応物である、[1]又は[2]に記載の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体。
[4] 多官能アミンを架橋剤として用いて、前記変性ポリアスパラギン酸またはその塩を架橋してなる、[3]に記載の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体。
[5] 前記多官能アミンが、脂肪族ジアミン、脂環式ジアミン及びエーテル系ジアミンからなる群から選択される少なくとも1種である、[4]に記載の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体。
[6] 前記変性ポリアスパラギン酸が、
ポリコハク酸イミド(PSI)と、
前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物と、
第1官能基(a1)と第2官能基(a2)とを有する化合物(A:a1-A1-a2)と、
の反応物である、[1]又は[2]に記載の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体。
[7] 前記第1官能基(a1)がアミノ基(NH2-)であり、
前記第2官能基(a2)がアミノ基(NH2-)及びホスホノオキシ基((OH)2P(=O)-O-)からなる群から選択される1種以上であり、
前記第2官能基(a2)がアミノ基(NH2-)である場合、前記第1官能基(a1)より、ポリコハク酸イミド(PSI)と反応性が低い、[6]に記載の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体。
[8] 前記第1官能基(a1)がアミノ基(NH2-)であり、
前記第2官能基(a2)がアミノ基(NH2-)であり、
前記化合物(A)において、前記第2官能基(a2)のアミノ基が、下記式(1)に表す構造中のアミノ基である、[6]又は[7]に記載の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体。
[9] 多官能エポキシ(B)を架橋剤として用いて、前記ポリアスパラギン酸またはその塩を架橋してなる、[6]~[8]の何れかに記載の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体。
[10] 架橋度が、0.5~10モル%である、[1]~[9]の何れかに記載の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体。
[11] 前記変性ポリアスパラギン酸の塩が、有機塩基からなる塩又はアルカリ金属塩である、[1]~[10]の何れかに記載の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体。
[12] [1]~[11]の何れかに記載の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体を含むことを特徴とする増粘組成物。
[13] 水をさらに含む[12]に記載の増粘組成物。
[14] 前記増粘組成物の合計100質量%に対して、前記変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体の含有量が0.05~10質量%である[13]に記載の増粘組成物。
[15] [12]~[14]の何れかに記載の増粘組成物と、
化粧料有効成分と、
を含む化粧料組成物。
The present disclosure includes the following embodiments [1] to [15].
[1] A crosslinked product of a modified polyaspartic acid or a salt thereof,
A crosslinked product of a modified polyaspartic acid or a salt thereof, characterized in that the modified polyaspartic acid is obtained by adding a compound having an amino group and a carboxy group to a polyaspartic acid.
[2] The crosslinked product of the modified polyaspartic acid or a salt thereof according to [1], wherein the compound having an amino group and a carboxy group is at least one selected from the group consisting of an amino acid, a carboxylate of an amino acid, and an amino acid ester.
[3] The crosslinked product of the modified polyaspartic acid or its salt according to [1] or [2], wherein the modified polyaspartic acid is a reaction product of polysuccinimide (PSI) and the compound having an amino group and a carboxy group.
[4] The crosslinked product of the modified polyaspartic acid or its salt according to [3], which is obtained by crosslinking the modified polyaspartic acid or its salt using a polyfunctional amine as a crosslinking agent.
[5] The crosslinked product of the modified polyaspartic acid or a salt thereof according to [4], wherein the polyfunctional amine is at least one selected from the group consisting of an aliphatic diamine, an alicyclic diamine, and an ether-based diamine.
[6] The modified polyaspartic acid is
Polysuccinimide (PSI);
The compound having an amino group and a carboxy group,
A compound (A: a1-A1-a2) having a first functional group (a1) and a second functional group (a2),
The crosslinked product of the modified polyaspartic acid or its salt according to [1] or [2], which is a reaction product of the following:
[7] The first functional group (a1) is an amino group (NH 2 —),
the second functional group (a2) is at least one selected from the group consisting of an amino group (NH 2 —) and a phosphonooxy group ((OH) 2 P(═O)—O—);
The crosslinked product of the modified polyaspartic acid or its salt according to [6], wherein when the second functional group (a2) is an amino group (NH 2 -), it has lower reactivity with polysuccinimide (PSI) than the first functional group (a1).
[8] The first functional group (a1) is an amino group (NH 2 —),
the second functional group (a2) is an amino group (NH 2 —);
The crosslinked product of the modified polyaspartic acid or its salt according to [6] or [7], wherein in the compound (A), the amino group of the second functional group (a2) is an amino group in a structure represented by the following formula (1):
[9] A crosslinked product of the modified polyaspartic acid or its salt according to any one of [6] to [8], which is obtained by crosslinking the polyaspartic acid or its salt using a multifunctional epoxy (B) as a crosslinking agent.
[10] The crosslinked product of the modified polyaspartic acid or a salt thereof according to any one of [1] to [9], having a degree of crosslinking of 0.5 to 10 mol %.
[11] The crosslinked product of the modified polyaspartic acid or its salt according to any one of [1] to [10], wherein the salt of the modified polyaspartic acid is a salt of an organic base or an alkali metal salt.
[12] A thickening composition comprising a crosslinked product of the modified polyaspartic acid or a salt thereof according to any one of [1] to [11].
[13] The thickening composition according to [12], further comprising water.
[14] The thickening composition according to [13], wherein the content of the crosslinked product of the modified polyaspartic acid or a salt thereof is 0.05 to 10% by mass relative to 100% by mass of the total of the thickening composition.
[15] A thickening composition according to any one of [12] to [14],
A cosmetic active ingredient,
A cosmetic composition comprising:
本発明によれば、より長い時間一定以上の粘度を保持することができる増粘組成物、及びその増粘組成物に含まれる変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体を提供することができる。 The present invention provides a thickening composition that can maintain a certain level of viscosity for a longer period of time, and a crosslinked product of modified polyaspartic acid or its salt contained in the thickening composition.
以下、本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態のみに限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below. Note that the present invention is not limited to the embodiments shown below.
「~」は「~」という記載の前の値以上、「~」という記載の後の値以下を意味する。 "~" means greater than or equal to the value before "~" and less than or equal to the value after "~".
(変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体)
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体(「本実施形態の架橋体」と言うことがある。)において、前記変性ポリアスパラギン酸が、ポリアスパラギン酸に、アミノ基とカルボキシ基を有する化合物を付加したものである。本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸は、ポリコハク酸イミド(PSI)と前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物との反応物であることが好ましい。付加する化合物がカルボキシ基を有することで、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体を増粘組成物としたときの増粘性が向上する。
(Crosslinked product of modified polyaspartic acid or its salt)
First Embodiment
In the crosslinked product of modified polyaspartic acid or a salt thereof according to the first embodiment of the present invention (sometimes referred to as the "crosslinked product of this embodiment"), the modified polyaspartic acid is obtained by adding a compound having an amino group and a carboxy group to polyaspartic acid. The modified polyaspartic acid according to this embodiment is preferably a reaction product of polysuccinimide (PSI) and the compound having an amino group and a carboxy group. By adding a carboxy group to the compound, the thickening property is improved when the crosslinked product of modified polyaspartic acid or a salt thereof is used as a thickening composition.
<変性ポリアスパラギン酸またはその塩>
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸は、アミノ基とカルボキシ基を有する化合物を用いて、ポリコハク酸イミド(PSI)を開環して得られるものであることが好ましい。
<Modified polyaspartic acid or its salt>
The modified polyaspartic acid according to the present embodiment is preferably obtained by ring-opening polysuccinimide (PSI) using a compound having an amino group and a carboxy group.
〔ポリコハク酸イミド(PSI)〕
本実施形態に係るポリコハク酸イミド(PSI)は、以下式(2)に表すポリマーである。
[Polysuccinimide (PSI)]
The polysuccinimide (PSI) according to this embodiment is a polymer represented by the following formula (2).
ポリコハク酸イミド(PSI)の製造方法については特に限定されないが、例えば、アスパラギン酸をリン酸の存在下で真空中170~190℃で加熱、脱水縮合することにより製造される。更に高分子量のポリコハク酸イミド(PSI)を得る場合には、上記のようにして得られたポリコハク酸イミド(PSI)をジシクロヘキシルカルボジイミド等の縮合剤で処理すればよい。ポリコハク酸イミド(PSI)の分子量は、特に限定されない。例えば、重量平均分子量で2万以上であることが好ましく、5万以上であることがより好ましく、7万以上であることがさらに好ましい。ポリコハク酸イミド(PSI)の分子量は、50万以下であることが好ましく、20万以下であることがより好ましい。この場合の重量平均分子量は、GPC法によるポリスチレンを標準物質とした換算値である。 There is no particular limitation on the method for producing polysuccinimide (PSI), but for example, aspartic acid is heated in a vacuum at 170 to 190°C in the presence of phosphoric acid and dehydrated and condensed. To obtain a polysuccinimide (PSI) with a higher molecular weight, the polysuccinimide (PSI) obtained as described above may be treated with a condensing agent such as dicyclohexylcarbodiimide. There is no particular limitation on the molecular weight of polysuccinimide (PSI). For example, the weight average molecular weight is preferably 20,000 or more, more preferably 50,000 or more, and even more preferably 70,000 or more. The molecular weight of polysuccinimide (PSI) is preferably 500,000 or less, and more preferably 200,000 or less. The weight average molecular weight in this case is a conversion value using polystyrene as a standard substance by the GPC method.
〔アミノ基とカルボキシ基を有する化合物〕
本実施形態に係るアミノ基とカルボキシ基を有する化合物は、アミノ酸、アミノ酸のカルボン酸塩、及びアミノ酸エステルからなる群から選択される1種以上であることが好ましい。
また、アミノ基とカルボキシ基を有する化合物、その酸性塩を原料として用いてもよい。前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物の酸性塩としては、リシン塩酸塩、オルニチン塩酸塩、アルギニン塩酸塩等の塩酸塩や同様の硫酸塩が挙げられる。
[Compounds having an amino group and a carboxy group]
The compound having an amino group and a carboxy group according to this embodiment is preferably at least one selected from the group consisting of amino acids, carboxylates of amino acids, and amino acid esters.
Alternatively, a compound having an amino group and a carboxy group or an acid salt thereof may be used as a raw material. Examples of the acid salt of the compound having an amino group and a carboxy group include hydrochlorides such as lysine hydrochloride, ornithine hydrochloride, and arginine hydrochloride, and similar sulfates.
上記アミノ酸の具体例としては、例えば、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン等の脂肪族アミノ酸;セリン、スレオニン等のオキシアミノ酸;メチオニン、システイン、シスチン等の含硫アミノ酸;アスパラギン酸、グルタミン酸等の酸性アミノ酸;リジン、オルニチン、アルギニン等の塩基性アミノ酸:フェニルアラニン、チロシン等の芳香族アミノ酸;トリプトファン、ヒスチジン、プロリン、オキシプロリン等の複素環アミノ酸;アスパラギン、グルタミン等のアミド基を有するアミノ酸等が挙げられる。これらはL体、D体、DL体にかかわらず使用することができる。 Specific examples of the above amino acids include aliphatic amino acids such as glycine, alanine, valine, leucine, and isoleucine; oxyamino acids such as serine and threonine; sulfur-containing amino acids such as methionine, cysteine, and cystine; acidic amino acids such as aspartic acid and glutamic acid; basic amino acids such as lysine, ornithine, and arginine; aromatic amino acids such as phenylalanine and tyrosine; heterocyclic amino acids such as tryptophan, histidine, proline, and oxyproline; and amino acids having an amide group such as asparagine and glutamine. These can be used regardless of whether they are L-, D-, or DL-form.
上記アミノ酸は、下記式(3)で表す化合物であることが好ましい。 The amino acid is preferably a compound represented by the following formula (3):
(上記式中、Rが水素原子、炭素原子数が1~5のアルキル基、炭素原子数が1~5のアルコキシ基を表す。前記炭素原子数が1~5のアルキル基及び炭素原子数が1~5のアルコキシ基は、更に他の有機基で置換してもよい。この有機基としては例えば、アミノ基、カルボキシ基などが挙げられる。nが1~3の整数であることが好ましい。Rが水素原子、メチル基、エチル基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。) (In the above formula, R represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms. The alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and the alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms may be further substituted with another organic group. Examples of such organic groups include an amino group and a carboxy group. It is preferable that n is an integer of 1 to 3. It is preferable that R is a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group, and it is more preferable that R is a hydrogen atom.)
上記アミノ酸のカルボン酸塩としては、例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等が挙げられる。上記アミノ酸のカルボン酸塩が、ナトリウム塩、カリウム塩、又はカルシム塩等であることが好ましい。 Examples of the carboxylate salt of the amino acid include alkali metal salts and alkaline earth metal salts. It is preferable that the carboxylate salt of the amino acid is a sodium salt, a potassium salt, a calcium salt, or the like.
上記アミノ酸エステルとしては、上記アミノ酸のアルキルエステル、シクロアルキルエステル、ベンジルエステル等が挙げられる。 The above amino acid esters include alkyl esters, cycloalkyl esters, and benzyl esters of the above amino acids.
上記アミノ酸のカルボン酸塩又は上記アミノ酸エステルは、下記式(4)で表す化合物であることが好ましい。 The amino acid carboxylate or amino acid ester is preferably a compound represented by the following formula (4):
(上記式中、Xが、アルキル基、シクロアルキル基、ベンジル基、アルカリ金属、アルカリ土類金属を表し;R及びnは、前記一般式(3)と同じである。Xは、メチル基、エチル基などのアルキル基;アルカリ金属であることが好ましい。nが1~3の整数であることが好ましい。なお、Xがアルカリ金属、アルカリ土類金属である場合、上記式(4)中の「-CO-O-X」とは、カルボン酸塩の意味である。) (In the above formula, X represents an alkyl group, a cycloalkyl group, a benzyl group, an alkali metal, or an alkaline earth metal; R and n are the same as in the general formula (3). X is preferably an alkyl group such as a methyl group or an ethyl group; or an alkali metal. n is preferably an integer of 1 to 3. When X is an alkali metal or an alkaline earth metal, "-CO-O-X" in the above formula (4) means a carboxylate.)
「アミノ酸エステルの製造方法」
本実施形態に係るアミノ酸エステル類の製造方法は、特に制限されない。本実施形態に係るアミノ酸エステル類は、一般的には、アミノ酸を硫酸、塩酸等の鉱酸触媒の存在下、過剰のアルコール中で加熱して製造される。
"Method of producing amino acid ester"
The method for producing the amino acid ester according to the present embodiment is not particularly limited. The amino acid ester according to the present embodiment is generally produced by heating an amino acid in an excess of alcohol in the presence of a mineral acid catalyst such as sulfuric acid or hydrochloric acid.
〔変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法〕
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法としては、アミノ基とカルボキシ基を有する化合物との反応によるポリコハク酸イミド(PSI)の開環反応方法が挙げられる。ポリコハク酸イミド(PSI)と前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物とを反応させることにより、ポリコハク酸イミド(PSI)のイミド環は開環する。前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物の使用量を、ポリコハク酸イミド(PSI)の単量体単位の当量に対して、1倍当量未満使用して開環反応を行なう場合は、一般的には、未反応イミド環が残存する。
[Method for producing modified polyaspartic acid or its salt]
The method for producing the modified polyaspartic acid or its salt according to the present embodiment includes a ring-opening reaction method of polysuccinimide (PSI) by reacting with a compound having an amino group and a carboxy group. By reacting polysuccinimide (PSI) with the compound having an amino group and a carboxy group, the imide ring of polysuccinimide (PSI) is opened. When the ring-opening reaction is carried out using an amount of the compound having an amino group and a carboxy group less than 1 equivalent to the equivalent of the monomer unit of polysuccinimide (PSI), generally, unreacted imide rings remain.
前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物が、アミノ酸エステルであることが好ましい。前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物としてアミノ酸エステルを用いる場合、本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩は、アミノ酸エステル変性ポリアスパラギン酸またはその塩(「アミノ酸エステル変性物」ということがある)である。本実施形態に係るアミノ酸エステル変性物の製造方法としては、ポリコハク酸イミド(PSI)と前記アミノ酸エステルとを反応させることにより、ポリコハク酸イミド(PSI)のイミド環は開環する。 It is preferable that the compound having an amino group and a carboxy group is an amino acid ester. When an amino acid ester is used as the compound having an amino group and a carboxy group, the modified polyaspartic acid or its salt according to this embodiment is an amino acid ester modified polyaspartic acid or its salt (sometimes referred to as an "amino acid ester modified product"). In the method for producing the amino acid ester modified product according to this embodiment, polysuccinimide (PSI) is reacted with the amino acid ester to open the imide ring of polysuccinimide (PSI).
上記未反応イミド環が残存したままでも良いし、他のアミノ基とカルボキシ基を有する化合物を用いてさらに開環反応を行なっても良い。また、所望により、上記未反応イミド環を、エタノールアミン、システアミン、ジブチルアミン等の置換アミンで開環しても良い。 The unreacted imide ring may remain, or may be further subjected to a ring-opening reaction using another compound having an amino group and a carboxy group. If desired, the unreacted imide ring may be opened with a substituted amine such as ethanolamine, cysteamine, or dibutylamine.
「有機溶剤」
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において、有機溶剤は、ポリコハク酸イミド(PSI)及びアミノ基とカルボキシ基を有する化合物を実質的に溶解するものであれば、及び又は、反応の進行を実質的に阻害しないものであれば、特に制限されない。
"Organic solvent"
In the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to the present embodiment, the organic solvent is not particularly limited as long as it substantially dissolves polysuccinimide (PSI) and the compound having an amino group and a carboxy group and/or does not substantially inhibit the progress of the reaction.
上記有機溶剤の具体例としては、例えば、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチルピロリドン(NMP)、ジメチルイミダゾリジノン(DMI)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン等の非プロトン性極性有機溶剤が挙げられる。これらは単独で又は組み合わせて使用することができる。 Specific examples of the organic solvent include aprotic polar organic solvents such as dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylimidazolidinone (DMI), dimethylsulfoxide (DMSO), and sulfolane. These can be used alone or in combination.
「アミノ基とカルボキシ基を有する化合物の使用量」
本実施形態に係るアミノ基とカルボキシ基を有する化合物の使用量は、有機溶剤に実質的に溶解すれば、及び又は、反応の進行を実質的に阻害しなければ、特に制限されない。前記使用量は、一般的には、ポリコハク酸イミド(PSI)の単量体単位の当量に対して、0.1~10倍当量が用いられ、0.1~1.0倍当量が好ましい。
"Amount of compound having amino and carboxy groups used"
The amount of the compound having an amino group and a carboxy group according to the present embodiment is not particularly limited as long as it is substantially soluble in an organic solvent and/or does not substantially inhibit the progress of the reaction. The amount of the compound is generally 0.1 to 10 times the equivalent of the monomer unit of polysuccinimide (PSI), and preferably 0.1 to 1.0 times the equivalent.
「塩基性触媒」
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において、任意に用いる塩基性触媒は、反応速度を実質的に促進するものであれば、特に制限されない。上記塩基性触媒の具体例としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン(DIEA)、トリエタノールアミン、トリエチレンジアミン(DABCO)等の脂肪族3級アミン;N-メチルモルホリン等の脂環式3級アミン;ジメチルアニリン、ジエチルアニリン等の芳香族3級アミン;及びテトラメチルグアニジン等が挙げられる。これらは単独で又は組み合わせて使用することができる。
"Basic catalyst"
In the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to the present embodiment, the basic catalyst optionally used is not particularly limited as long as it substantially accelerates the reaction rate. Specific examples of the basic catalyst include aliphatic tertiary amines such as trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, diisopropylethylamine (DIEA), triethanolamine, and triethylenediamine (DABCO); alicyclic tertiary amines such as N-methylmorpholine; aromatic tertiary amines such as dimethylaniline and diethylaniline; and tetramethylguanidine. These may be used alone or in combination.
「塩基性触媒の使用量」
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において、塩基性触媒の使用量は、反応速度を実質的に促進すれば、特に制限されない。上記した塩基性触媒の使用量は、一般的には、アミノ基とカルボキシ基を有する化合物の当量に対して、0~2倍当量を用いる。アミノ酸エステルが鉱酸塩の場合には、さらに、中和当量分の塩基を加える。
"Amount of basic catalyst used"
In the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to the present embodiment, the amount of the basic catalyst used is not particularly limited as long as it substantially accelerates the reaction rate. The amount of the basic catalyst used is generally 0 to 2 equivalents relative to the equivalent of the compound having an amino group and a carboxy group. When the amino acid ester is a mineral acid salt, a neutralization equivalent of a base is further added.
「反応温度」
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において、反応温度は、反応の進行を実質的に維持できれば、特に制限されない。上記反応温度は、一般的には、5~150℃の温度範囲から選択され、通常、室温が選択される。上記反応温度は、5~150℃の温度範囲から、使用するアミノ基とカルボキシ基を有する化合物に最適な温度を選択することもできる。
"Reaction temperature"
In the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to the present embodiment, the reaction temperature is not particularly limited as long as the reaction can be substantially maintained. The reaction temperature is generally selected from a temperature range of 5 to 150° C., and room temperature is usually selected. The reaction temperature can also be selected from a temperature range of 5 to 150° C., so as to be optimal for the compound having an amino group and a carboxy group used.
「反応系の濃度」
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において採用する反応系の濃度は、反応の進行を実質的に維持できれば、特に制限されない。上記反応系の濃度は、ポリコハク酸イミド(PSI)の濃度を基準として選択され、一般的には、ポリコハク酸イミド(PSI)濃度は1~50重量%の濃度範囲から選択される。上記反応系の濃度は、ポリコハク酸イミド(PSI)濃度は1~50重量%の範囲から、使用するアミノ基とカルボキシ基を有する化合物に最適な濃度を選択することもできる。
"Concentration of reaction system"
The concentration of the reaction system employed in the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to the present embodiment is not particularly limited as long as the progress of the reaction can be substantially maintained. The concentration of the reaction system is selected based on the concentration of polysuccinimide (PSI), and generally, the polysuccinimide (PSI) concentration is selected from a concentration range of 1 to 50% by weight. The concentration of the reaction system can also be selected from a polysuccinimide (PSI) concentration range of 1 to 50% by weight, so that the optimum concentration for the compound having an amino group and a carboxy group to be used is selected.
<変性ポリアスパラギン酸またはその塩の単離方法>
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において採用される反応終了後に反応液から生成重合体を単離する方法は、実質的に、反応生成物を所望の純度で単離できるものであれば、特に制限されない。上記単離方法は、公知・公用のいずれの方法によってもよい。一般的には、濃縮、再結晶、又は再沈澱等の公知・公用の単離操作が採用される。
<Method for isolating modified polyaspartic acid or its salt>
The method for isolating the polymer produced from the reaction solution after the reaction in the method for producing the modified polyaspartic acid or its salt according to the present embodiment is not particularly limited as long as it can isolate the reaction product with a desired purity. The isolation method may be any known or publicly used method. Generally, known or publicly used isolation procedures such as concentration, recrystallization, or reprecipitation are used.
上記単離方法の具体例としては、例えば、以下の工程A1~工程A3を含む方法等が挙げられる。
工程A1:反応終了後に、適当な温度において、反応生成物が溶解している反応液に、過剰の貧溶媒(例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等)を加え、反応生成物の結晶を析出する。
工程A2:工程1で析出した反応生成物の結晶を、デカンテーション、濾過又は吸引濾過等により単離する。
工程A3:工程2で単離した該結晶を溶解しない貧溶媒で充分に洗浄後、乾燥する。
他の具体例としては、例えば、例えば、以下の工程B1~工程B3を含む方法等が挙げられる。
工程B1:反応終了後に、適当な温度において、反応生成物が溶解している反応液を、前記と同じ過剰の貧溶媒に加え、反応生成物の結晶を析出する。
工程B2:工程1で析出した反応生成物の結晶を、前記工程A2と同様にして単離する。
工程B3:工程2で単離した結晶を、前記工程A3と同様にして洗浄し、乾燥する。
Specific examples of the isolation method include a method including the following steps A1 to A3.
Step A1: After completion of the reaction, an excess of a poor solvent (e.g., methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, etc.) is added to the reaction liquid in which the reaction product is dissolved at an appropriate temperature to precipitate crystals of the reaction product.
Step A2: The crystals of the reaction product precipitated in step A1 are isolated by decantation, filtration, suction filtration, or the like.
Step A3: The crystals isolated in step 2 are thoroughly washed with a poor solvent that does not dissolve the crystals, and then dried.
Other specific examples include a method including the following steps B1 to B3.
Step B1: After the reaction is completed, the reaction liquid in which the reaction product is dissolved is added to an excess of the same poor solvent as above at an appropriate temperature to precipitate crystals of the reaction product.
Step B2: The crystals of the reaction product precipitated in step 1 are isolated in the same manner as in step A2.
Step B3: The crystals isolated in step 2 are washed and dried in the same manner as in step A3.
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において、得らえた変性ポリアスパラギン酸またはその塩を単離せず、反応後の混合液をそのまま用いて、後述の架橋反応に参加してもよい。また、必要に応じて、溶媒以外の一部未反応原料のみを除去し、後述の架橋反応に参加してもよい。また、混合液の溶媒を増減して、濃度を調整してもよい。 In the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to this embodiment, the obtained modified polyaspartic acid or a salt thereof may not be isolated, and the mixed liquid after the reaction may be used as is to participate in the crosslinking reaction described below. Also, if necessary, only a portion of the unreacted raw materials other than the solvent may be removed to participate in the crosslinking reaction described below. Also, the concentration may be adjusted by increasing or decreasing the amount of the solvent in the mixed liquid.
<架橋体の構造>
本実施態様に係る、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体(本実施形態の架橋体ということがある。)、多官能アミンを架橋剤として用いて架橋したポリアスパラギン酸またはその塩である。本実施態様に係る架橋体が、ポリアスパラギン酸骨格を有し、ポリアスパラギン酸鎖同士が多官能により連結された構造を有している。前記架橋体の架橋度が、1.0~5.0モル%であることが好ましい。
<Structure of Crosslinked Body>
The crosslinked product of the modified polyaspartic acid or its salt according to this embodiment (sometimes referred to as the crosslinked product of this embodiment) is polyaspartic acid or its salt crosslinked using a polyfunctional amine as a crosslinking agent. The crosslinked product according to this embodiment has a polyaspartic acid skeleton and a structure in which polyaspartic acid chains are linked together by polyfunctional groups. The degree of crosslinking of the crosslinked product is preferably 1.0 to 5.0 mol %.
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸は、アスパラギン酸のペプチド結合により形成されるポリマーである。ポリアスパラギン酸の主鎖中のアミド結合は、α結合でもβ結合でもかまわない。また、これら結合様式は、構造単位毎に同じでもよく、異なっていてもよい。なお、変性アスパラギン酸のアミノ基と、変性アスパラギン酸のα位のカルボキシ基と結合した場合がα結合であり、アスパラギン酸のβ位のカルボキシ基と結合した場合がβ結合である。変性ポリアスパラギン酸の側鎖は、-CH2-COOH(α結合の場合)又は-COOH(β結合の場合)で表される。本実施態様の架橋体においては、例えば、多官能アミンがジアミンである場合、ある変性ポリアスパラギン酸鎖上の側鎖に存在するカルボキシ基と、別のポリアスパラギン酸鎖上の側鎖に存在するカルボキシ基とが、ジアミンのアミノ基とそれぞれアミド結合を形成することで、ポリアスパラギン酸鎖同士が架橋されている。 The modified polyaspartic acid according to this embodiment is a polymer formed by peptide bonds of aspartic acid. The amide bonds in the main chain of polyaspartic acid may be α bonds or β bonds. These bond modes may be the same or different for each structural unit. The α bond is when the amino group of the modified aspartic acid is bonded to the carboxy group at the α position of the modified aspartic acid, and the β bond is when the amino group is bonded to the carboxy group at the β position of the aspartic acid. The side chain of the modified polyaspartic acid is represented by -CH 2 -COOH (in the case of α bonds) or -COOH (in the case of β bonds). In the crosslinked body of this embodiment, for example, when the polyfunctional amine is a diamine, a carboxy group present in a side chain on a certain modified polyaspartic acid chain and a carboxy group present in a side chain on another polyaspartic acid chain form amide bonds with the amino group of the diamine, thereby crosslinking the polyaspartic acid chains.
多官能アミンがジアミンである場合、前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物との反応で得られた本実施態様の変性ポリアスパラギン酸において、前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物由来のカルボキシ基(「付加由来カルボキシ基」という。)も、鎖上の側鎖に存在する。本実施態様の架橋体においては、前記付加由来カルボキシ基と、別のポリアスパラギン酸鎖上の側鎖に存在するカルボキシ基とが、ジアミンのアミノ基とそれぞれアミド結合を形成することで、ポリアスパラギン酸鎖同士が架橋されてもよい。また、前記付加由来カルボキシ基と、別のポリアスパラギン酸鎖上の側鎖に存在する付加由来カルボキシ基とが、ジアミンのアミノ基とそれぞれアミド結合を形成することで、ポリアスパラギン酸鎖同士が架橋されてもよい。 When the polyfunctional amine is a diamine, in the modified polyaspartic acid of this embodiment obtained by the reaction of the amino group with a compound having a carboxy group, the carboxy group (referred to as an "addition-derived carboxy group") derived from the compound having an amino group and a carboxy group is also present in a side chain on the chain. In the crosslinked product of this embodiment, the addition-derived carboxy group and a carboxy group present in a side chain on another polyaspartic acid chain may form an amide bond with the amino group of the diamine, thereby crosslinking the polyaspartic acid chains. In addition, the addition-derived carboxy group and an addition-derived carboxy group present in a side chain on another polyaspartic acid chain may form an amide bond with the amino group of the diamine, thereby crosslinking the polyaspartic acid chains.
本実施態様の架橋体においては、変性ポリアスパラギン酸の側鎖上のカルボキシ基の一部がこのような架橋を形成している。ポリアスパラギン酸の側鎖上のカルボキシ基の別の一部(残部全体であってもよい)は、遊離のカルボン酸であっても、塩を形成していてもよい。その塩が特に限定されなく、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、トリエチルアミン、N-メチルモルホリン、トリエタノールアミン、ジイソプロピルエチルアミン等の有機塩基からなる塩などが挙げられる。その中に、ポリアスパラギン酸の塩の具体例として、例えば、ポリアスパラギン酸のナトリウム塩が挙げられる。 In the crosslinked product of this embodiment, some of the carboxy groups on the side chains of the modified polyaspartic acid form such crosslinks. Another part (which may be the entire remainder) of the carboxy groups on the side chains of the polyaspartic acid may be a free carboxylic acid or may form a salt. The salt is not particularly limited, and examples thereof include alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts, and salts of organic bases such as triethylamine, N-methylmorpholine, triethanolamine, and diisopropylethylamine. A specific example of a salt of polyaspartic acid is, for example, the sodium salt of polyaspartic acid.
変性されていないポリアスパラギン酸側鎖のカルボキシ基は、主鎖のアミド結合中の-NH-と結合してイミド環を形成することができる。このため、主鎖の一部には、イミド環が存在していてもよい。つまり、本実施態様の架橋体中の一部の構成単位中における主鎖部分は、上記のようにして形成されたイミド環の一部を形成していてもよい。なお、本実施態様において「部分的に架橋された」とは、ポリアスパラギン酸の側鎖上のカルボキシ基の一部が架橋を形成していることを指す。 The carboxyl group of the unmodified polyaspartic acid side chain can bond with -NH- in the amide bond of the main chain to form an imide ring. Therefore, an imide ring may be present in part of the main chain. In other words, the main chain portion in some of the structural units in the crosslinked body of this embodiment may form part of the imide ring formed as described above. In this embodiment, "partially crosslinked" refers to a part of the carboxyl group on the side chain of the polyaspartic acid forming a crosslink.
また、本実施態様の架橋体における架橋により互いに連結された個々の変性ポリアスパラギン酸鎖の重量平均分子量は、4万以上であることが好ましく、8万以上であることがより好ましく、10万以上であることがさらに好ましい。変性ポリアスパラギン酸鎖の重量平均分子量が大きいほど、増粘効果が大きくなる。これらの重量平均分子量は、例えば、変性ポリアスパラギン酸を作製するための原料として後述のようにポリコハク酸イミド(PSI)を使用する場合、原料として使用するポリコハク酸イミド(PSI)を加水分解して得られたポリアスパラギン酸の塩をGPCで測定することにより、標準物質であるプルラン換算値として求めることができる。 In addition, the weight average molecular weight of each modified polyaspartic acid chain linked to each other by crosslinking in the crosslinked product of this embodiment is preferably 40,000 or more, more preferably 80,000 or more, and even more preferably 100,000 or more. The higher the weight average molecular weight of the modified polyaspartic acid chain, the greater the thickening effect. For example, when polysuccinimide (PSI) is used as a raw material for producing modified polyaspartic acid as described below, these weight average molecular weights can be determined as values converted into pullulan, a standard substance, by measuring the salt of polyaspartic acid obtained by hydrolyzing the polysuccinimide (PSI) used as the raw material by GPC.
<架橋体の製造方法>
本実施態様に係る、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体の製造方法(本実施形態の架橋体の製造方法ということがある。)は特に限定されないが、例えば、本実施形態の変性ポリアスパラギン酸またはその塩と多官能アミン化合物とを反応した後、水溶液中でpHを調整しながら反応生成物の加水分解反応を行うことで得ることができる。あるいは、水溶液中で本実施形態の変性ポリアスパラギン酸またはその塩と多官能アミンとを反応させつつ加水分解することで得ることができる。この際に一部の構成単位においてはイミド環が残っていてもよい。
<Method of producing crosslinked body>
The method for producing the crosslinked product of the modified polyaspartic acid or its salt according to this embodiment (sometimes referred to as the method for producing the crosslinked product of this embodiment) is not particularly limited, but for example, the crosslinked product can be obtained by reacting the modified polyaspartic acid or its salt with a polyfunctional amine compound, and then hydrolyzing the reaction product while adjusting the pH in an aqueous solution. Alternatively, the crosslinked product can be obtained by reacting the modified polyaspartic acid or its salt with a polyfunctional amine in an aqueous solution while hydrolyzing the reaction product. In this case, imide rings may remain in some of the constituent units.
〔多官能アミン〕
本実施態様に係る多官能アミンとしては、好ましくは1級及び/又は2級アミノ基を少なくとも2個有するアミンである。
ジアミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン;キシレンジアミン等の芳香環を含む脂肪族ジアミン;ノルボルネンジアミン等の脂環式ジアミン;1,2-ビス(2-アミノエトキシ)エタン、ジエチレングリコールビス(3-アミノプロピル)エーテル、ポリオキシエチレンジアミン、ポリオキシプロピレンジアミン等のエーテル系ジアミン;リジン、オルニチンに代表されるような側鎖にアミノ基を持つアミノ酸類及びその誘導体;シスチン、シスタミン等に代表されるような、モノアミノ化合物がジスルフィド結合によりつながったもの及びその誘導体;等があげられる。これらのうち好ましいものは、ポリマー分解物の安全性が高いリジン、オルニチン、シスチン、シスタミン及びその誘導体である。誘導体としてはリジン、オルニチンの環状二量体であるジケトピペラジン類、リジン、オルニチン、シスチンのエステル類があげられる。
[Polyfunctional amine]
The polyfunctional amine according to this embodiment is preferably an amine having at least two primary and/or secondary amino groups.
Examples of diamine compounds include aliphatic diamines such as ethylenediamine and hexamethylenediamine; aliphatic diamines containing an aromatic ring such as xylylenediamine; alicyclic diamines such as norbornenediamine; ether-based diamines such as 1,2-bis(2-aminoethoxy)ethane, diethylene glycol bis(3-aminopropyl)ether, polyoxyethylenediamine, and polyoxypropylenediamine; amino acids and derivatives thereof having an amino group in the side chain such as lysine and ornithine; monoamino compounds linked by disulfide bonds such as cystine and cystamine; and derivatives thereof. Among these, preferred are lysine, ornithine, cystine, cystamine, and derivatives thereof, which are polymer decomposition products with high safety. Derivatives include diketopiperazines, which are cyclic dimers of lysine and ornithine, and esters of lysine, ornithine, and cystine.
ジアミン以外の多官能アミン化合物としては、例えば、トリス(2-アミノエチル)アミンやトリス(3-アミノプロピル)アミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン等があげられる。 Examples of polyfunctional amine compounds other than diamines include tris(2-aminoethyl)amine, tris(3-aminopropyl)amine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, etc.
本実施形態の変性ポリアスパラギン酸またはその塩と多官能アミンを反応させる方法としては、例えば、有機溶剤中で行う方法がある。本実施形態に係る多官能アミンがジアミンである場合の例を用いて、説明する。
有機溶剤中で本実施形態の変性ポリアスパラギン酸またはその塩とジアミンを反応させる方法では、本実施形態の変性ポリアスパラギン酸またはその塩を非プロトン性極性有機溶剤中に溶解した後、ジアミン、又は、ジアミンの該有機溶剤溶液を滴下する。前記非プロトン性極性有機溶剤としては、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチルピロリドン(NMP)、ジメチルイミダゾリジノン(DMI)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン等が挙げられる。この時、本実施形態の変性ポリアスパラギン酸またはその塩を溶解するのに用いられる有機溶剤の量は特に限定されないが、通常、ポリマー濃度が1~50質量%にして使用する。
The method of reacting the modified polyaspartic acid or its salt with the polyfunctional amine of the present embodiment may be, for example, a method of reacting in an organic solvent. The following will explain the reaction using an example in which the polyfunctional amine according to the present embodiment is a diamine.
In the method of reacting the modified polyaspartic acid or its salt with the diamine in an organic solvent, the modified polyaspartic acid or its salt is dissolved in an aprotic polar organic solvent, and then the diamine or a solution of the diamine in the organic solvent is dropped. Examples of the aprotic polar organic solvent include dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylimidazolidinone (DMI), dimethylsulfoxide (DMSO), and sulfolane. The amount of the organic solvent used to dissolve the modified polyaspartic acid or its salt is not particularly limited, but the organic solvent is usually used so that the polymer concentration is 1 to 50 mass%.
本実施形態の変性ポリアスパラギン酸またはその塩とジアミンを反応させる温度は、特に限定されないが、例えば、室温~80℃である。 The temperature at which the modified polyaspartic acid or its salt in this embodiment is reacted with the diamine is not particularly limited, but is, for example, room temperature to 80°C.
上記反応の条件(反応温度、反応時間、反応濃度、ジアミンの使用量等)は特に限定されないが、撹拌が困難となる程度まで反応がゲル化した後も本実施形態の変性ポリアスパラギン酸またはその塩とジアミンの反応を進行させるため、反応温度を維持した方が良い。 The reaction conditions (reaction temperature, reaction time, reaction concentration, amount of diamine used, etc.) are not particularly limited, but it is better to maintain the reaction temperature in order to allow the reaction of the modified polyaspartic acid or its salt of this embodiment with the diamine to proceed even after the reaction has gelled to the point where stirring becomes difficult.
反応で生成した本実施形態の架橋体の前駆体の単離には、公知の通常の単離操作、例えば、再結晶、再沈、濾過、濃縮等の操作を用いることができる。 To isolate the precursor of the crosslinked body of this embodiment produced by the reaction, known isolation procedures such as recrystallization, reprecipitation, filtration, and concentration can be used.
生成した本実施形態の架橋体の前駆体を単離した後、単離架橋体の前駆体のイミド環の加水分解反応を行なう。また、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において、使用するアミノ基とカルボキシ基を有する化合物は、好ましくアミノ酸エステルである。その場合、得られた変性ポリアスパラギン酸またはその塩において、前記アミノ酸エステル由来のエステル部を有する。生成した本実施形態の架橋体の前駆体を単離した後、前記加水分解反応において、前記アミノ酸エステル由来のエステル部も加水分解反応を行う。
加水分解は、以下のことが実現できれば、その反応条件(反応系、pH、温度、ポリマー濃度、アルカリの種類、アルカリの濃度等)は特に限定されない。
After isolating the generated precursor of the crosslinked body of this embodiment, the imide ring of the isolated precursor of the crosslinked body is subjected to hydrolysis reaction. In addition, in the method for producing modified polyaspartic acid or a salt thereof, the compound having an amino group and a carboxy group used is preferably an amino acid ester. In this case, the obtained modified polyaspartic acid or a salt thereof has an ester portion derived from the amino acid ester. After isolating the generated precursor of the crosslinked body of this embodiment, the ester portion derived from the amino acid ester is also subjected to hydrolysis reaction in the hydrolysis reaction.
The hydrolysis reaction conditions (reaction system, pH, temperature, polymer concentration, type of alkali, alkali concentration, etc.) are not particularly limited as long as the following can be achieved.
本実施形態の架橋体の前駆体の加水分解の反応系は、通常、水溶液中に本実施形態の架橋体の前駆体を懸濁させる方法で行うが、水と混和する各種有機溶剤を含有してもよい。水と混和する各種有機溶剤の具体例としては、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、アセトン、テトラヒドロフランが挙げられる。架橋ポリコハク酸イミド(PSI)の加水分解時のpHは、通常、8.0~11.5が好ましく、9.0~11.0がより好ましい。この数値を、高くするほどイミド環の加水分解の効率が大きくなり、低くするほど望ましくない主鎖のアミド結合の加水分解の程度が小さくなる。架橋ポリコハク酸イミド(PSI)の加水分解時のポリマー濃度は、一般に、水が多いほど反応が速くなるが、生産性を考慮する場合は、ポリマー濃度で0.5~10質量%で行うのが好ましい。 The reaction system for hydrolysis of the precursor of the crosslinked body of this embodiment is usually carried out by suspending the precursor of the crosslinked body of this embodiment in an aqueous solution, but various organic solvents miscible with water may be contained. Specific examples of various organic solvents miscible with water include alcohols such as methyl alcohol and ethyl alcohol, acetone, and tetrahydrofuran. The pH during hydrolysis of the crosslinked polysuccinimide (PSI) is usually preferably 8.0 to 11.5, more preferably 9.0 to 11.0. The higher this value, the greater the efficiency of hydrolysis of the imide ring, and the lower this value, the smaller the degree of undesirable hydrolysis of the amide bond in the main chain. In general, the more water there is in the polymer concentration during hydrolysis of the crosslinked polysuccinimide (PSI), the faster the reaction will be, but when considering productivity, it is preferable to carry out the hydrolysis at a polymer concentration of 0.5 to 10% by mass.
本実施形態の架橋体の前駆体の加水分解に用いることができるアルカリの具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物;トリエチルアミン、N-メチルモルホリン、トリエタノールアミン、ジイソプロピルエチルアミン等の有機塩基があげられる。 Specific examples of alkalis that can be used for hydrolysis of the crosslinked precursor of this embodiment include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; and organic bases such as triethylamine, N-methylmorpholine, triethanolamine, and diisopropylethylamine.
本実施形態の架橋体の前駆体の加水分解に用いるアルカリは、通常、その水溶液として用いる。その濃度は、以下の濃度であれば特に限定されないが、5~48%が好ましく、10~30%がより好ましい。
・実質的に、イミド環の加水分解の効率が充分で、主鎖のアミド結合の加水分解の程度が小さく、pHの管理が可能であることが実現できる濃度。
この数値を、高くするほどイミド環の加水分解の効率が大きくなり、低くするほど望ましくない主鎖のアミド結合の加水分解の程度が小さくなる。
The alkali used for hydrolysis of the crosslinked precursor of the present embodiment is usually used in the form of an aqueous solution. The concentration of the alkali is not particularly limited as long as it is within the following range, but is preferably 5 to 48%, and more preferably 10 to 30%.
A concentration at which the efficiency of hydrolysis of imide rings is substantially sufficient, the degree of hydrolysis of amide bonds in the main chain is small, and the pH can be controlled.
The higher this value, the greater the efficiency of hydrolysis of the imide ring, and the lower this value, the smaller the degree of undesirable hydrolysis of the amide bond in the main chain.
本実施形態の架橋体の前駆体の加水分解反応で生成した、本実施態様の架橋体の単離には、公知の通常の単離操作、例えば、再結晶、再沈、濾過、濃縮等の操作を用いることができる。 To isolate the crosslinked body of this embodiment produced by the hydrolysis reaction of the precursor of the crosslinked body of this embodiment, a known normal isolation procedure such as recrystallization, reprecipitation, filtration, concentration, etc. can be used.
本実施形態の架橋体の製造方法において、まず、前記変性ポリアスパラギン酸またはその塩を製造してから、前記変性ポリアスパラギン酸またはその塩と多官能アミンとを反応させて架橋体を生成してもよい。また、以下のように、例えば、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の生成反応と、架橋反応とを同時に行ってもよい。 In the method for producing a crosslinked body of this embodiment, the modified polyaspartic acid or its salt may be produced first, and then the modified polyaspartic acid or its salt may be reacted with a polyfunctional amine to produce a crosslinked body. In addition, the reaction for producing the modified polyaspartic acid or its salt and the crosslinking reaction may be carried out simultaneously, for example, as follows.
変性ポリアスパラギン酸またはその塩の生成反応と、架橋反応とを同時に行った場合。ポリコハク酸イミド(PSI)と、前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物と、多官能アミンとの反応順(添加順)は、特に限定されなく、例えば、以下の3つの製造方法が挙げられる。
(I)ポリコハク酸イミド(PSI)と、前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物と反応させて、前記ポリアスパラギン酸またはその塩(P1)を得る工程と、上記工程で得た反応物(P1)と多官能アミンとを反応させる工程とを含む製造方法(以後、方法(I))。
(II)ポリコハク酸イミド(PSI)と、前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物とを先に混合して反応させながら、続いて、多官能アミンを一定の速度で添加する製造方法(以後、方法(II))。
(III)ポリコハク酸イミド(PSI)と、前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物と、多官能アミンとを混合してから反応させる製造方法(以後、方法(III))。
方法(I)又は方法(II)が好ましく、方法(I)がより好ましい。
In the case where the reaction for producing modified polyaspartic acid or its salt and the crosslinking reaction are carried out simultaneously, the order of reaction (order of addition) of polysuccinimide (PSI), the compound having an amino group and a carboxy group, and the polyfunctional amine is not particularly limited, and for example, the following three production methods can be mentioned.
(I) A production method comprising the steps of: reacting polysuccinimide (PSI) with a compound having an amino group and a carboxy group to obtain the polyaspartic acid or a salt thereof (P1); and reacting the reaction product (P1) obtained in the above step with a polyfunctional amine (hereinafter, referred to as method (I)).
(II) A production method in which polysuccinimide (PSI) and the compound having an amino group and a carboxy group are first mixed and reacted with each other, and then a polyfunctional amine is added at a constant rate (hereinafter, referred to as method (II)).
(III) A production method in which polysuccinimide (PSI), the compound having an amino group and a carboxy group, and a polyfunctional amine are mixed and then reacted (hereinafter, referred to as method (III)).
Method (I) or method (II) is preferred, and method (I) is more preferred.
また、本実施態様の架橋体の大きさ(平均粒径)は特に限定されないが、好ましくは150μm以下であり、より好ましくは100μm以下であり、さらに好ましくは80μm以下である。平均粒径を150μm以下にすることで、増粘溶液の透明性が優れる、触感が滑らかになる等の利点が得られる。 The size (average particle size) of the crosslinked body in this embodiment is not particularly limited, but is preferably 150 μm or less, more preferably 100 μm or less, and even more preferably 80 μm or less. By making the average particle size 150 μm or less, advantages such as excellent transparency of the thickened solution and smooth texture can be obtained.
〔架橋度〕
本実施態様に係る多官能アミンの使用量は、所望の架橋度に応じて適宜選択すればよい。例えば、前述のジアミンとポリコハク酸イミド(PSI)を用いる製造方法の例の場合、生成した架橋体に高吸水性を付与する観点からは、ジアミンの使用量はポリコハク酸イミド(PSI)の換算モル数100モルに対して、0.5~25モルであり、好ましくは1.0~20モルであり、より好ましくは1.5~15モルであり、さらに好ましく2.0~10モルである。ジアミンの使用量は、ポリコハク酸イミド(PSI)の換算モル数100モルに対して、3モルである場合、単に、「ジアミンの使用量が3モル%」とする。ジアミンの使用量上記の範囲にすると、本実施態様の増粘組成物がより長い時間一定以上の粘度を保持することができる。ここで、ポリコハク酸イミド(PSI)の換算モル数とは、前述のポリコハク酸イミド(PSI)の合成方法の場合、使用する原料であるアスパラギン酸のモル数の意味である。
また、ポリコハク酸イミド(PSI)に対する多官能アミンの使用量(モル%)は、本発明の「架橋度」をいう。架橋度の単位は、「モル%」を用いる。
本実施態様に係る架橋体がジアミンとポリコハク酸イミド(PSI)を用いる製造方法で製造される場合、本実施態様に係る架橋体の架橋度は、加水分解前の架橋ポリコハク酸イミド(PSI)の架橋度から得られる。本実施態様に係る架橋体の架橋度は、0.5~25モル%であり、好ましくは1.0~20モル%であり、より好ましくは1.5~15モル%であり、さらに好ましく2.0~10モル%である。
[Degree of cross-linking]
The amount of the polyfunctional amine used according to this embodiment may be appropriately selected according to the desired degree of crosslinking. For example, in the case of the above-mentioned example of the manufacturing method using diamine and polysuccinimide (PSI), from the viewpoint of imparting high water absorption to the generated crosslinked body, the amount of diamine used is 0.5 to 25 moles, preferably 1.0 to 20 moles, more preferably 1.5 to 15 moles, and even more preferably 2.0 to 10 moles, relative to 100 moles of polysuccinimide (PSI). When the amount of diamine used is 3 moles relative to 100 moles of polysuccinimide (PSI), it is simply referred to as "the amount of diamine used is 3 mole%". When the amount of diamine used is within the above range, the thickening composition of this embodiment can maintain a certain level of viscosity for a longer period of time. Here, the equivalent moles of polysuccinimide (PSI) means the moles of aspartic acid, which is the raw material used, in the case of the above-mentioned synthesis method of polysuccinimide (PSI).
The amount (mol %) of the polyfunctional amine used relative to the polysuccinimide (PSI) refers to the "degree of crosslinking" in the present invention. The unit of the degree of crosslinking is "mol %."
When the crosslinked body according to this embodiment is produced by a production method using a diamine and polysuccinimide (PSI), the degree of crosslinking of the crosslinked body according to this embodiment is obtained from the degree of crosslinking of the crosslinked polysuccinimide (PSI) before hydrolysis. The degree of crosslinking of the crosslinked body according to this embodiment is 0.5 to 25 mol%, preferably 1.0 to 20 mol%, more preferably 1.5 to 15 mol%, and even more preferably 2.0 to 10 mol%.
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体(以後、「本実施形態の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体」、或いは「本実施形態の架橋体」と言う。)において、前記変性ポリアスパラギン酸は、ポリコハク酸イミド(PSI)と、前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物と、第1官能基(a1)と第2官能基(a2)とを有する化合物(A:a1-A1-a2)と、の反応物である。
Second Embodiment
In the crosslinked product of modified polyaspartic acid or a salt thereof according to a second embodiment of the present invention (hereinafter referred to as "the crosslinked product of modified polyaspartic acid or a salt thereof according to this embodiment" or "the crosslinked product according to this embodiment"), the modified polyaspartic acid is a reaction product of polysuccinimide (PSI), the compound having an amino group and a carboxy group, and a compound having a first functional group (a1) and a second functional group (a2) (A: a1-A1-a2).
<変性ポリアスパラギン酸またはその塩>
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩は、アミノ基とカルボキシ基を有する化合物及び化合物(A:a1-A1-a2)を用いて、ポリコハク酸イミド(PSI)を開環して得られるものであることが好ましい。前記化合物(A:a1-A1-a2)が第1官能基(a1)と第2官能基(a2)とを有する。
<Modified polyaspartic acid or its salt>
The modified polyaspartic acid or a salt thereof according to this embodiment is preferably obtained by ring-opening polysuccinimide (PSI) using a compound having an amino group and a carboxy group and a compound (A: a1-A1-a2), which has a first functional group (a1) and a second functional group (a2).
〔ポリコハク酸イミド(PSI)〕
本実施形態に係るポリコハク酸イミド(PSI)は、第1実施形態に説明した「ポリコハク酸イミド(PSI)」と同様なポリコハク酸イミド(PSI)を用いることができる。
[Polysuccinimide (PSI)]
The polysuccinimide (PSI) according to this embodiment may be the same as the "polysuccinimide (PSI)" described in the first embodiment.
〔アミノ基とカルボキシ基を有する化合物〕
本実施形態に係るアミノ基とカルボキシ基を有する化合物は、第1実施形態に説明した「アミノ基とカルボキシ基を有する化合物」と同様なアミノ基とカルボキシ基を有する化合物を用いることができる。この化合物がカルボキシ基を有することで、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体を増粘組成物としたときの増粘性が向上する。
[Compounds having an amino group and a carboxy group]
The compound having an amino group and a carboxy group according to this embodiment may be a compound having an amino group and a carboxy group similar to the "compound having an amino group and a carboxy group" described in the first embodiment. By having this compound have a carboxy group, the thickening property is improved when the crosslinked material of the modified polyaspartic acid or its salt is used as a thickening composition.
〔化合物(A)〕
本実施形態に係る化合物(A)の第1官能基(a1)がアミノ基(NH2-)であることが好ましい。第1官能基(a1)のアミノ基がNH2-CH2-のアミノ基であることがより好ましい。
[Compound (A)]
The first functional group (a1) of the compound (A) according to this embodiment is preferably an amino group (NH 2 —), and more preferably an NH 2 —CH 2 — amino group.
本実施形態に係る化合物(A)の第2官能基(a2)がアミノ基(NH2-)又はホスホノオキシ基((OH)2P(=O)-O-)基であることが好ましく、第2官能基(a2)がアミノ基(NH2-)であることがより好ましい。 The second functional group (a2) of the compound (A) according to this embodiment is preferably an amino group (NH 2 —) or a phosphonooxy group ((OH) 2 P(═O)—O—) group, and the second functional group (a2) is more preferably an amino group (NH 2 —).
本実施形態に係る化合物(A)の第1官能基(a1)がアミノ基(NH2-)であり、かつ、第2官能基(a2)もアミノ基(NH2-)である場合、本実施形態に係る化合物(A)は、前述の第1実施形態に係る多官能アミンであっても良い。また、前述の多官能アミンと同様に、本実施形態に係る化合物(A)が多官能アミンである場合、ジアミン化合物であることが好ましい。また、本実施形態に係るジアミン化合物の具体例も、第1実施形態に記載の具体例と同じであっても良い。 When the first functional group (a1) of the compound (A) according to this embodiment is an amino group (NH 2 -) and the second functional group (a2) is also an amino group (NH 2 -), the compound (A) according to this embodiment may be the multifunctional amine according to the first embodiment described above. Similarly to the multifunctional amine described above, when the compound (A) according to this embodiment is a multifunctional amine, it is preferably a diamine compound. Specific examples of the diamine compound according to this embodiment may also be the same as the specific examples described in the first embodiment.
本実施形態に係る化合物(A)の第1官能基(a1)がアミノ基(NH2-)であり、かつ、第2官能基(a2)もアミノ基(NH2-)である場合、前記第2官能基(a2)のアミノ基が、下記式(1)に表す構造中のアミノ基であることが更に好ましい。 When the first functional group (a1) of the compound (A) according to this embodiment is an amino group (NH 2 -) and the second functional group (a2) is also an amino group (NH2-), it is more preferable that the amino group of the second functional group (a2) is an amino group in the structure represented by the following formula (1).
Gがカルボン酸基の塩の場合、当該塩としては、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;アミン塩等の有機塩基塩、リシン塩、アルギニン塩等の塩基性アミノ酸塩等が挙げられる。中でも好ましい塩はアルカリ金属塩であり、より好ましい塩としてはナトリウム塩、カリウム塩が挙げられる。
When G is a salt of a carboxylic acid group, examples of the salt include alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts, alkaline earth metal salts such as calcium salts and magnesium salts, organic base salts such as amine salts, basic amino acid salts such as lysine salts and arginine salts, etc. Among these, preferred salts are alkali metal salts, and more preferred salts include sodium salts and potassium salts.
本実施形態に係る化合物(A)の第1官能基(a1)がアミノ基(NH2-)であり、本実施形態に係る化合物(A)の第2官能基(a2)もアミノ基(NH2-)である場合、前記化合物(A)の前記第2官能基のアミノ基が、前記第1官能基のアミノ基より、ポリコハク酸イミド(PSI)との反応性が低いことが好ましい。すなわち、このような化合物(A)としては、それぞれのアミノ基を含む端末構造が異なるジアミン等が挙げられる。例えば、非対称のジアミン等が挙げられる。 When the first functional group (a1) of the compound (A) according to this embodiment is an amino group (NH 2 -), and the second functional group (a2) of the compound (A) according to this embodiment is also an amino group (NH 2 -), it is preferable that the amino group of the second functional group of the compound (A) has a lower reactivity with polysuccinimide (PSI) than the amino group of the first functional group. That is, examples of such a compound (A) include diamines having different terminal structures containing the respective amino groups. For example, asymmetric diamines can be mentioned.
本実施形態に係る化合物(A)の第1官能基(a1)がNH2-CH2-のアミノ基であり、第2官能基(a2)のアミノ基が、上記式(1)に表す構造中のアミノ基である例としては、以下の式(5)に表す化合物が挙げられる。 An example of the compound (A) according to this embodiment in which the first functional group (a1) is an amino group of NH 2 —CH 2 — and the second functional group (a2) is an amino group in the structure represented by the above formula (1) is the compound represented by the following formula (5).
(式中、n=1~10、好ましく2~8、より好ましく3~5) (where n = 1 to 10, preferably 2 to 8, more preferably 3 to 5)
本実施形態に係る化合物(A)が上記式(5)に表す化合物のカルボン酸基の塩であってもよい。その場合、当該塩としては、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;アミン塩等の有機塩基塩;リシン塩、アルギニン塩等の塩基性アミノ酸塩等が挙げられる。中でも好ましい塩はアルカリ金属塩であり、より好ましい塩としてはナトリウム塩、カリウム塩が挙げられる。 Compound (A) according to this embodiment may be a salt of the carboxylic acid group of the compound represented by formula (5) above. In this case, examples of the salt include alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts; alkaline earth metal salts such as calcium salts and magnesium salts; organic base salts such as amine salts; and basic amino acid salts such as lysine salts and arginine salts. Among these, alkali metal salts are preferred, and sodium salts and potassium salts are more preferred.
本実施形態に係る化合物(A)の第1官能基(a1)がアミノ基であり、かつ第2官能基(a2)もアミノ基である場合、第1官能基(a1)がNH2-CH2-のアミノ基であり、第2官能基(a2)のアミノ基が、上記式(1)に表す構造中のアミノ基である化合物(A)の例としては、以下の式(6)に表す化合物が挙げられる。 When the first functional group (a1) of the compound (A) according to this embodiment is an amino group and the second functional group (a2) is also an amino group, an example of the compound (A) in which the first functional group (a1) is an amino group of NH 2 —CH 2 — and the amino group of the second functional group (a2) is an amino group in the structure represented by the above formula (1) is the compound represented by the following formula (6).
(式中、Lが2価連結基を表し、-CH2-, C=Oなどの2価連結基の1種以上を表すことが好ましく、-CH2-を表すことがより好ましい。nが1~10、好ましく2~8、より好ましく3~5の整数を表す。) (In the formula, L represents a divalent linking group, preferably one or more divalent linking groups such as -CH 2 - and C=O, and more preferably -CH 2 -. n represents an integer of 1 to 10, preferably 2 to 8, and more preferably 3 to 5.)
本実施形態に係る化合物(A)が上記式(6)に表す化合物のカルボン酸基の塩であってもよく、その場合、当該塩としては、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;アミン塩等の有機塩基塩;リシン塩、アルギニン塩等の塩基性アミノ酸塩等が挙げられる。中でも好ましい塩はアルカリ金属塩であり、より好ましい塩としてはナトリウム塩、カリウム塩が挙げられる。 Compound (A) according to this embodiment may be a salt of the carboxylic acid group of the compound represented by formula (6) above. In this case, examples of the salt include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt; alkaline earth metal salts such as calcium salt and magnesium salt; organic base salts such as amine salt; basic amino acid salts such as lysine salt and arginine salt; etc. Among these, alkali metal salts are preferred, and sodium salt and potassium salt are more preferred.
本実施形態に係る化合物(A)の第1官能基(a1)がアミノ基であり、かつ第2官能基(a2)がホスホノオキシ基((OH)2P(=O)-O-)基である場合、以下の式(7)に表す化合物が挙げられる。 In the compound (A) according to this embodiment, when the first functional group (a1) is an amino group and the second functional group (a2) is a phosphonooxy group ((OH) 2 P(═O)—O—) group, examples of the compound include the compound represented by the following formula (7).
(式中、Lが2価連結基を表し、-CH2-,-(C=O)-などの2価連結基の1種以上を表すことが好ましく、-CH2-を表すことがより好ましい。nが1~10、好ましく2~8、より好ましく3~5の整数を表す。) (In the formula, L represents a divalent linking group, preferably one or more divalent linking groups such as -CH 2 - and -(C=O)-, and more preferably -CH 2 -. n represents an integer of 1 to 10, preferably 2 to 8, and more preferably 3 to 5.)
本実施形態に係る化合物(A)が上記式(7)に表す化合物のホスホノオキシ基の塩であってもよい。その場合、当該塩としては、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;アミン塩等の有機塩基塩;リシン塩、アルギニン塩等の塩基性アミノ酸塩等が挙げられる。中でも好ましい塩はアルカリ金属塩であり、より好ましい塩としてはナトリウム塩、カリウム塩が挙げられる。 Compound (A) according to this embodiment may be a salt of the phosphonooxy group of the compound represented by formula (7) above. In this case, examples of the salt include alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts; alkaline earth metal salts such as calcium salts and magnesium salts; organic base salts such as amine salts; and basic amino acid salts such as lysine salts and arginine salts. Among these, alkali metal salts are preferred, and sodium salts and potassium salts are more preferred.
本実施形態に係る化合物(A)としては、リシン、オルニチン及びアルギニン等が挙げられる。
また、本実施形態に係る化合物(A)がアミノ基を含む場合、前記化合物(A)の酸性塩を原料として用いてもよい。前記化合物(A)の酸性塩としては、リシン塩酸塩、オルニチン塩酸塩、アルギニン塩酸塩等の塩酸塩や同様の硫酸塩が挙げられる。
Examples of the compound (A) according to this embodiment include lysine, ornithine, and arginine.
In addition, when the compound (A) according to the present embodiment contains an amino group, an acid salt of the compound (A) may be used as a raw material. Examples of the acid salt of the compound (A) include hydrochlorides such as lysine hydrochloride, ornithine hydrochloride, and arginine hydrochloride, and similar sulfates.
また、本実施形態に係る化合物(A)としては、ジペプチドを用いることができる。上記ジペプチドとしては、例えば、グリシン-リシン(イソペプチド結合)、アラニン-リシン(イソペプチド結合)、グリシン-オルニチン(イソペプチド結合)、アラニン-オルニチン(イソペプチド結合)等のC末端に塩基性アミノ酸残基を有するジペプチド;リシン-グリシン、リシン-アラニン、オルニチン-グリシン、オルニチン-アラニン等のN末端に塩基性アミノ酸残基を有するジペプチド等が挙げられる。
中では、例えば、グリシン-リシンが、以下の式(8)で表すジペプチドであり、リシン-グリシンが、以下式(9)で表すジペプチドである。
Furthermore, a dipeptide can be used as the compound (A) according to this embodiment. Examples of the dipeptide include dipeptides having a basic amino acid residue at the C-terminus, such as glycine-lysine (isopeptide bond), alanine-lysine (isopeptide bond), glycine-ornithine (isopeptide bond), and alanine-ornithine (isopeptide bond); dipeptides having a basic amino acid residue at the N-terminus, such as lysine-glycine, lysine-alanine, ornithine-glycine, and ornithine-alanine.
Among them, for example, glycine-lysine is a dipeptide represented by the following formula (8), and lysine-glycine is a dipeptide represented by the following formula (9).
〔変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法〕
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法としては、前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物と前記化合物(A:a1-A1-a2)との反応によるポリコハク酸イミド(PSI)の開環反応方法が挙げられる。ポリコハク酸イミド(PSI)と、前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物及び前記化合物(A)(a1-A1-a2)と、を反応させることにより、ポリコハク酸イミド(PSI)のイミド環は開環する。
[Method for producing modified polyaspartic acid or its salt]
The method for producing the modified polyaspartic acid or a salt thereof according to the present embodiment includes a ring-opening reaction method of polysuccinimide (PSI) by reacting the compound having an amino group and a carboxy group with the compound (A: a1-A1-a2). By reacting polysuccinimide (PSI) with the compound having an amino group and a carboxy group and the compound (A) (a1-A1-a2), the imide ring of polysuccinimide (PSI) is opened.
前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物が、アミノ酸エステルであることが好ましい。前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物としてアミノ酸エステルを用いる場合、本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩は、アミノ酸エステル変性ポリアスパラギン酸またはその塩(「アミノ酸エステル変性物」ということがある)である。本実施形態に係るアミノ酸エステル変性物の製造方法としては、前記アミノ酸エステルと前記化合物(A)(a1-A1-a2)との反応によるポリコハク酸イミド(PSI)の開環反応方法が挙げられる。ポリコハク酸イミド(PSI)と、前記アミノ酸エステル及び前記化合物(A)(a1-A1-a2)と、を反応させることにより、ポリコハク酸イミド(PSI)のイミド環は開環する。 The compound having an amino group and a carboxy group is preferably an amino acid ester. When an amino acid ester is used as the compound having an amino group and a carboxy group, the modified polyaspartic acid or its salt according to this embodiment is an amino acid ester modified polyaspartic acid or its salt (sometimes referred to as an "amino acid ester modified product"). A method for producing the amino acid ester modified product according to this embodiment includes a ring-opening reaction method of polysuccinimide (PSI) by reacting the amino acid ester with the compound (A) (a1-A1-a2). By reacting polysuccinimide (PSI) with the amino acid ester and the compound (A) (a1-A1-a2), the imide ring of polysuccinimide (PSI) is opened.
「有機溶剤」
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において、有機溶剤は、以下の化合物を実質的に溶解するものであれば、また、反応の進行を実質的に阻害しないものであれば、特に制限されない。上記の化合物は、ポリコハク酸イミド(PSI)、アミノ基とカルボキシ基を有する化合物、及び前記化合物(A)を含む。
"Organic solvent"
In the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to the present embodiment, the organic solvent is not particularly limited as long as it substantially dissolves the following compounds and does not substantially inhibit the progress of the reaction. The above compounds include polysuccinimide (PSI), a compound having an amino group and a carboxy group, and the above-mentioned compound (A).
上記有機溶剤の具体例としては、例えば、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチルピロリドン(NMP)、ジメチルイミダゾリジノン(DMI)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、スルホラン等の非プロトン性極性有機溶剤が挙げられ、これらは単独で又は組み合わせて使用することができる。 Specific examples of the organic solvent include aprotic polar organic solvents such as dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylimidazolidinone (DMI), dimethylsulfoxide (DMSO), and sulfolane, which can be used alone or in combination.
「アミノ基とカルボキシ基を有する化合物の使用量」
本実施形態に係るアミノ基とカルボキシ基を有する化合物の使用量は、有機溶剤に実質的に溶解すれば、及び又は、反応の進行を実質的に阻害しなければ、特に制限されない。前記使用量は、一般的には、ポリコハク酸イミド(PSI)の単量体単位の当量に対して、0.1~10倍当量が用いられ、0.1~1.0倍当量が好ましい。
"Amount of compound having amino and carboxy groups used"
The amount of the compound having an amino group and a carboxy group according to the present embodiment is not particularly limited as long as it is substantially soluble in an organic solvent and/or does not substantially inhibit the progress of the reaction. The amount of the compound is generally 0.1 to 10 times the equivalent of the monomer unit of polysuccinimide (PSI), and preferably 0.1 to 1.0 times the equivalent.
「塩基性触媒」
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において、任意に用いる塩基性触媒は、第1実施形態の変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において記載したものと同じであっても良い。
"Basic catalyst"
In the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to this embodiment, the basic catalyst optionally used may be the same as that described in the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to the first embodiment.
「塩基性触媒の使用量」
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において、塩基性触媒の使用量は、第1実施形態の変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において記載したものと同じである。
"Amount of basic catalyst used"
In the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to this embodiment, the amount of the basic catalyst used is the same as that described in the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to the first embodiment.
「反応温度」
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において、反応温度は、第1実施形態の変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において記載したものと同じであっても良い。
"Reaction temperature"
In the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to this embodiment, the reaction temperature may be the same as that described in the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to the first embodiment.
「反応系の濃度」
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において採用する反応系の濃度は、反応の進行を実質的に維持できれば、特に制限されない。上記反応系の濃度は、ポリコハク酸イミド(PSI)の濃度を基準として選択され、一般的には、ポリコハク酸イミド(PSI)濃度は1~50重量%の濃度範囲から選択される。上記反応系の濃度は、ポリコハク酸イミド(PSI)濃度は1~50重量%の範囲から、使用するアミノ基とカルボキシ基を有する化合物に最適な濃度を選択することもできる。使用する前記化合物(A)の濃度は、後述架橋度などによって適宜で選択することができる。
"Concentration of reaction system"
The concentration of the reaction system employed in the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to the present embodiment is not particularly limited as long as the progress of the reaction can be substantially maintained. The concentration of the reaction system is selected based on the concentration of polysuccinimide (PSI), and generally, the polysuccinimide (PSI) concentration is selected from a concentration range of 1 to 50% by weight. The concentration of the reaction system may be selected from a polysuccinimide (PSI) concentration range of 1 to 50% by weight, and an optimum concentration for the compound having an amino group and a carboxy group to be used. The concentration of the compound (A) to be used may be appropriately selected depending on the degree of crosslinking to be described later.
<変性ポリアスパラギン酸またはその塩の単離方法>
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において採用される反応終了後に反応液から生成重合体を単離する方法は、第1実施形態の変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において記載したものと同じであっても良い。
<Method for isolating modified polyaspartic acid or its salt>
The method for isolating the produced polymer from the reaction solution after completion of the reaction, which is employed in the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to this embodiment, may be the same as that described in the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to the first embodiment.
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法において、得らえた変性ポリアスパラギン酸またはその塩を単離せず、反応後の混合液をそのまま用いて、後述の架橋反応に参加してもよい。また、必要に応じて、溶媒以外の一部未反応原料のみを除去し、後述の架橋反応に参加してもよい。また、混合液の溶媒を増減して、濃度を調整してもよい。 In the method for producing a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to this embodiment, the obtained modified polyaspartic acid or a salt thereof may not be isolated, and the mixed liquid after the reaction may be used as is to participate in the crosslinking reaction described below. Also, if necessary, only a portion of the unreacted raw materials other than the solvent may be removed to participate in the crosslinking reaction described below. Also, the concentration may be adjusted by increasing or decreasing the amount of the solvent in the mixed liquid.
<架橋体の構造>
本実施形態の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体(本実施形態の架橋体と言うことがある)は、本実施形態にかかる変性ポリアスパラギン酸またはその塩と、多官能エポキシ(B)と、の反応物である。前記変性ポリアスパラギン酸またはその塩が、前記第1官能基(a1)とポリコハク酸イミド(PSI)とを付加反応して形成したPSI-a1(A)結合を含む。本実施形態の架橋体が、前記第2官能基(a2)と多官能エポキシ(B)と反応して形成したB-a2(A)結合を含む。前記架橋体が、PSI-a1-A1-a2-B-a2-A1-a1-PSIで表す架橋構造(PABAP)を含む。
<Structure of Crosslinked Body>
The crosslinked product of the modified polyaspartic acid or its salt according to the present embodiment (sometimes referred to as the crosslinked product of the present embodiment) is a reaction product of the modified polyaspartic acid or its salt according to the present embodiment and a multifunctional epoxy (B). The modified polyaspartic acid or its salt contains a PSI-a1(A) bond formed by an addition reaction between the first functional group (a1) and polysuccinimide (PSI). The crosslinked product according to the present embodiment contains a B-a2(A) bond formed by a reaction between the second functional group (a2) and a multifunctional epoxy (B). The crosslinked product contains a crosslinked structure (PABAP) represented by PSI-a1-A1-a2-B-a2-A1-a1-PSI.
〔多官能エポキシ(B)〕
本実施形態に係る多価エポキシ化合物としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテルおよびブタンジオールジグリシジルエーテル等の(C2-C6)アルカンポリオール及びポリ(アルキレングリコール)のポリグリシジルエーテル;ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、エリスリトールポリグリシジルエーテル、トリメチロールエタンポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、1,2,3,4-ジエポキシブタン、1,2,4,5-ジエポキシペンタン、1,2,5,6-ジエポキシヘキサン、1,2,7,8-ジエポキシオクタン、1,4-及び1,3-ジビニルベンゼンエポキシド等の(C4-C8)ジエポキシアルカン及びジエポキシアルアルカン;4,4‘-イソプロピリデンジフェノールジグリシジルエーテル(ビスフェノールAジグリシジルエーテル)及びヒドロキノンジグリシジルエーテル等の(C6-C15)ポリフェノールポリグリシジルエーテル等が挙げられる。
また、ナガセケムテックス製の多官能エポキシ化合物EX-810、EX-861、EX-313、EX-614B、EX-512等が挙げられる。
[Multifunctional Epoxy (B)]
Examples of the polyfunctional epoxy compound according to the present embodiment include polyglycidyl ethers of (C2-C6) alkane polyols and poly(alkylene glycols), such as ethylene glycol diglycidyl ether, diethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, glycerin diglycidyl ether, glycerin triglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, and butanediol diglycidyl ether; sorbitol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, erythritol polyglycidyl ether, and the like. Examples of such polyglycidyl ethers include (C4-C8) diepoxyalkanes and diepoxyalalkanes such as tall polyglycidyl ether, trimethylolethane polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, 1,2,3,4-diepoxybutane, 1,2,4,5-diepoxypentane, 1,2,5,6-diepoxyhexane, 1,2,7,8-diepoxyoctane, 1,4- and 1,3-divinylbenzene epoxide; and (C6-C15) polyphenol polyglycidyl ethers such as 4,4'-isopropylidenediphenol diglycidyl ether (bisphenol A diglycidyl ether) and hydroquinone diglycidyl ether.
Further examples include polyfunctional epoxy compounds EX-810, EX-861, EX-313, EX-614B, and EX-512 manufactured by Nagase ChemteX.
(架橋体の製造方法)
本実施形態の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体の製造方法(以後、「本実施形態の架橋体の製造方法」をいうことがある。)は、まず、本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩を加水分解反応し、加水分解後の変性ポリアスパラギン酸またはその塩(「加水分解変性物」ということがある。)を得る工程と、前記加水分解変性物と、多官能エポキシ(B)と、水若しくは含水溶媒において、反応させて架橋体を生成する工程と、を含む。前記変性ポリアスパラギン酸またはその塩、多官能エポキシ(B)は、本実施形態の架橋体において記載したものと同じものであり、これらの好ましい例も同じである。
(Method for producing crosslinked body)
The method for producing a crosslinked product of a modified polyaspartic acid or its salt according to the present embodiment (hereinafter sometimes referred to as the "method for producing a crosslinked product according to the present embodiment") includes the steps of first hydrolyzing the modified polyaspartic acid or its salt according to the present embodiment to obtain the modified polyaspartic acid or its salt after hydrolysis (sometimes referred to as the "hydrolyzed modified product"), and then reacting the hydrolyzed modified product with a multifunctional epoxy (B) in water or a water-containing solvent to produce a crosslinked product. The modified polyaspartic acid or its salt and the multifunctional epoxy (B) are the same as those described for the crosslinked product according to the present embodiment, and preferred examples thereof are also the same.
本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩を製造する際に、前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物としてアミノ酸エステルを用いる場合、本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩は、アミノ酸エステル変性ポリアスパラギン酸またはその塩(「アミノ酸エステル変性物」ということがある)である。本実施形態の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体の製造方法は、前記アミノ酸エステル変性物を用いることが好ましい。本実施形態の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体の製造方法は、前記アミノ酸エステル変性物を用いる場合、本実施形態の架橋体の製造方法は、まず、前記アミノ酸エステル変性物を加水分解反応し、アミノ酸変性物を得る工程と、前記アミノ酸変性物と、多官能エポキシ(B)と、水若しくは含水溶媒において、反応させて架橋体を生成する工程と、を含む。 When an amino acid ester is used as the compound having an amino group and a carboxy group in producing the modified polyaspartic acid or its salt according to this embodiment, the modified polyaspartic acid or its salt according to this embodiment is an amino acid ester modified polyaspartic acid or its salt (sometimes referred to as an "amino acid ester modified product"). In the method for producing a crosslinked product of the modified polyaspartic acid or its salt according to this embodiment, it is preferable to use the amino acid ester modified product. In the method for producing a crosslinked product of the modified polyaspartic acid or its salt according to this embodiment, when the amino acid ester modified product is used, the method for producing the crosslinked product according to this embodiment includes a step of first hydrolyzing the amino acid ester modified product to obtain an amino acid modified product, and a step of reacting the amino acid modified product with a multifunctional epoxy (B) in water or a water-containing solvent to produce a crosslinked product.
本実施形態の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体の製造方法(以後、本実施形態の架橋体の製造方法をいうことがある。)は、本実施形態に係る変性ポリアスパラギン酸またはその塩と、多官能エポキシ(B)と、水若しくは含水溶媒において、反応させて架橋体を生成する工程と、を含んでも良い。 The method for producing a crosslinked product of the modified polyaspartic acid or its salt according to the present embodiment (hereinafter sometimes referred to as the method for producing the crosslinked product according to the present embodiment) may include a step of reacting the modified polyaspartic acid or its salt according to the present embodiment with a multifunctional epoxy (B) in water or a water-containing solvent to produce a crosslinked product.
本実施形態の架橋体の製造方法において、まず、前記変性ポリアスパラギン酸またはその塩を製造してから、前記変性ポリアスパラギン酸またはその塩と多官能エポキシ(B)とを反応させて架橋体を生成してもよい。また、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の生成反応と、架橋反応とを同時に行ってもよい。例えば、以下の方法(i)~(iii)が挙げられる。 In the method for producing the crosslinked body of this embodiment, the modified polyaspartic acid or its salt may be produced first, and then the modified polyaspartic acid or its salt may be reacted with the multifunctional epoxy (B) to produce the crosslinked body. The reaction for producing the modified polyaspartic acid or its salt and the crosslinking reaction may be carried out simultaneously. For example, the following methods (i) to (iii) may be mentioned.
(i)ポリコハク酸イミド(PSI)と、前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物と、化合物(A)と反応させて、前記変性ポリアスパラギン酸またはその塩(P1)を得る工程と、上記工程で得た反応物(P1)と多官能エポキシ化合物とを反応させる工程とを含む製造方法(以後、方法(i))。
(ii)ポリコハク酸イミド(PSI)と、前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物と、化合物(A)とを先に混合して反応させながら、続いて、多官能エポキシ化合物を一定の速度で添加する製造方法(以後、方法(ii))。
(iii)ポリコハク酸イミド(PSI)と、前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物と、化合物(A)と、多官能エポキシ化合物とを混合してから反応させる製造方法(以後、方法(iii))。
得られた変性ポリアスパラギン酸架橋体の構造を制御することが容易である観点から、方法(i)又は方法(ii)が好ましく、方法(i)がより好ましい。
(i) A production method comprising the steps of reacting polysuccinimide (PSI), the compound having an amino group and a carboxy group, and a compound (A) to obtain the modified polyaspartic acid or a salt thereof (P1), and reacting the reaction product (P1) obtained in the above step with a polyfunctional epoxy compound (hereinafter, referred to as method (i)).
(ii) A production method in which polysuccinimide (PSI), the compound having an amino group and a carboxy group, and compound (A) are first mixed and reacted with each other, and then a polyfunctional epoxy compound is added at a constant rate (hereinafter, method (ii)).
(iii) A production method in which polysuccinimide (PSI), the compound having an amino group and a carboxy group, compound (A), and a polyfunctional epoxy compound are mixed and then reacted (hereinafter, referred to as method (iii)).
From the viewpoint of ease of controlling the structure of the resulting modified crosslinked polyaspartic acid, method (i) or method (ii) is preferred, and method (i) is more preferred.
上記方法(i)を例として、本実施形態の製造方法を詳細に説明する。
方法(i)において、反応物(P1)を得る工程では、前述の本実施形態の変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法で得られた変性ポリアスパラギン酸またはその塩を加水分解して、加水分解後の変性ポリアスパラギン酸またはその塩を得る工程を含むことが好ましい。加水分解後の変性ポリアスパラギン酸またはその塩は、反応物(P1)として、後の工程において、多官能エポキシ化合物とさせることができる。
また、前述の本実施形態の変性ポリアスパラギン酸またはその塩の製造方法で得られた変性ポリアスパラギン酸またはその塩が、前記アミノ酸エステル変性物である場合、反応物(P1)を得る工程では、前記アミノ酸エステル変性物を加水分解して、前記アミノ酸変性物を得る工程を含むことが好ましい。前記アミノ酸変性物は、反応物(P1)として、後の工程において、多官能エポキシ化合物とさせることが好ましい。
The manufacturing method of this embodiment will be described in detail below by taking the above method (i) as an example.
In the method (i), the step of obtaining the reactant (P1) preferably includes a step of hydrolyzing the modified polyaspartic acid or its salt obtained by the above-mentioned method for producing a modified polyaspartic acid or its salt of the present embodiment to obtain a modified polyaspartic acid or its salt after hydrolysis. The modified polyaspartic acid or its salt after hydrolysis can be converted into a polyfunctional epoxy compound as the reactant (P1) in a subsequent step.
In addition, when the modified polyaspartic acid or its salt obtained by the above-mentioned method for producing a modified polyaspartic acid or its salt of the present embodiment is the amino acid ester modified product, the step of obtaining the reactant (P1) preferably includes a step of hydrolyzing the amino acid ester modified product to obtain the amino acid modified product. The amino acid modified product is preferably converted into a polyfunctional epoxy compound as the reactant (P1) in a subsequent step.
方法(i)において、反応物(P1)を得る工程では、以下の方法であってもよい。 前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物と化合物(A)を先に水に溶解することが好ましい。例えば、1質量部の化合物(A)に対して、0.2~2.0質量部の前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物が好ましく、0.5~1.5質量部の前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物がより好ましい。1質量部の化合物(A)に対して、5~50質量部の水が好ましく、7~15質量部の水がより好ましい。その水溶液にポリコハク酸イミド(PSI)を混合する。配合比は、10質量部のポリコハク酸イミド(PSI)に対して、化合物(A)の質量部が0.5~20質量部であることが好ましく、1~15質量部であることがより好ましく、1.5~10質量部であることが更に好ましい。10質量部のポリコハク酸イミド(PSI)に対して、前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物の質量部が0.5~20質量部であることが好ましく、1~15質量部であることがより好ましく、1.5~10質量部であることが更に好ましい。 In the method (i), the step of obtaining the reactant (P1) may be the following method. It is preferable to dissolve the compound having an amino group and a carboxy group and the compound (A) in water first. For example, 0.2 to 2.0 parts by mass of the compound having an amino group and a carboxy group are preferable for 1 part by mass of the compound (A), and 0.5 to 1.5 parts by mass of the compound having an amino group and a carboxy group are more preferable. For 1 part by mass of the compound (A), 5 to 50 parts by mass of water are preferable, and 7 to 15 parts by mass of water are more preferable. Polysuccinimide (PSI) is mixed into the aqueous solution. The compounding ratio is preferably 0.5 to 20 parts by mass of the compound (A) for 10 parts by mass of polysuccinimide (PSI), more preferably 1 to 15 parts by mass, and even more preferably 1.5 to 10 parts by mass. For 10 parts by mass of polysuccinimide (PSI), the mass parts of the compound having an amino group and a carboxy group are preferably 0.5 to 20 parts by mass, more preferably 1 to 15 parts by mass, and even more preferably 1.5 to 10 parts by mass.
配合後の混合物において、NaOH、アミンなどの有機・無機塩基化合物を添加して、水溶液のpHを8~13に調整することが好ましく、水溶液のpHを9~12に調整することがより好ましい。
得られた生成物において、化合物(A)が付加されたユニットの割合は全ユニットに対して2~50%であることが好ましく、5~35%であることがより好ましく、8~25%であることが更に好ましい。化合物(A)が付加されたユニットの割合は、プロトンNMRにおける、ポリアスパラギン酸主鎖骨格中の-CH2-のプロトン由来のピークの積分値Iaと、化合物(A)中の-CH2-のプロトン由来のピークの積分値Ibと前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物中の-CH2-のプロトン由来のピークの積分値Icの比(Ib/(Ia+Ib+Ic))から求められる。
得られた生成物において、前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物が付加されたユニットの割合は全ユニットに対して50~99であることが好ましく、60~95であることがより好ましく、70~90であることが更に好ましい。前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物が付加されたユニットの割合は、プロトンNMRにおける、ポリアスパラギン酸主鎖骨格中の-CH2-のプロトン由来のピークの積分値Iaと、化合物(A)中の-CH2-のプロトン由来のピークの積分値Ibと前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物中の-CH2-のプロトン由来のピークの積分値Icの比Ic/(Ia+Ib+Ic)から求められる。
In the mixture after blending, an organic or inorganic base compound such as NaOH or an amine is added to adjust the pH of the aqueous solution to preferably 8 to 13, more preferably 9 to 12.
In the obtained product, the ratio of units to which compound (A) is added is preferably 2 to 50%, more preferably 5 to 35%, and even more preferably 8 to 25% of all units. The ratio of units to which compound (A) is added is determined from the ratio (Ib/(Ia+Ib+Ic)) of the integral value Ia of the peak derived from the protons of -CH 2 - in the polyaspartic acid main chain skeleton, the integral value Ib of the peak derived from the protons of -CH 2 - in compound (A), and the integral value Ic of the peak derived from the protons of -CH 2 - in the compound having an amino group and a carboxy group, in proton NMR.
In the obtained product, the ratio of the units to which the compound having an amino group and a carboxy group is added to the total units is preferably 50 to 99, more preferably 60 to 95, and even more preferably 70 to 90. The ratio of the units to which the compound having an amino group and a carboxy group is added is determined from the ratio Ic/(Ia+Ib+Ic) of the integral value Ia of the peak derived from the protons of -CH 2 - in the polyaspartic acid main chain skeleton, the integral value Ib of the peak derived from the protons of -CH 2 - in compound (A), and the integral value Ic of the peak derived from the protons of -CH 2 - in the compound having an amino group and a carboxy group, in proton NMR.
方法(i)において、反応物(P1)と多官能エポキシ化合物とを反応する工程では、反応物(P1)100質量部に対して、多官能エポキシ化合物の配合量が0.5~10質量部であることが好ましく、1.0~5.0質量部であることがより好ましい。
反応物(P1)としては、反応物(P1)の生成工程において得た反応液から、反応物(P1)を単離してなる固体状の反応物(P1)を用いることができる。その場合、多官能エポキシ化合物を配合する前に、反応物(P1)の水溶液を先に調製することが好ましい。
反応物(P1)としては、反応物(P1)生成工程において得た反応液から、反応物(P1)を単離せず、そのまま溶液状態で、多官能エポキシ化合物を配合することができる。
In the method (i), in the step of reacting the reactant (P1) with a polyfunctional epoxy compound, the amount of the polyfunctional epoxy compound is preferably 0.5 to 10 parts by mass, and more preferably 1.0 to 5.0 parts by mass, per 100 parts by mass of the reactant (P1).
As the reactant (P1), a solid reactant (P1) obtained by isolating the reactant (P1) from the reaction liquid obtained in the step of producing the reactant (P1) can be used. In this case, it is preferable to prepare an aqueous solution of the reactant (P1) before mixing with the polyfunctional epoxy compound.
As the reactant (P1), a polyfunctional epoxy compound can be blended as it is in a solution state from the reaction liquid obtained in the reactant (P1) production step without isolating the reactant (P1).
反応物(P1)と多官能エポキシ化合物との反応温度は、30℃~100℃であることができる。40~80℃であることが好ましく、50~70℃であることがより好ましい。反応時間は、例えば、60℃である場合、10分~600分であることができる。20~300分であることがより好ましい。 The reaction temperature between the reactant (P1) and the polyfunctional epoxy compound can be 30°C to 100°C. It is preferably 40°C to 80°C, and more preferably 50°C to 70°C. The reaction time, for example, when it is 60°C, can be 10 minutes to 600 minutes. It is more preferably 20 minutes to 300 minutes.
反応で生成した、本実施形態の変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体の単離には、公知の通常の単離操作、例えば、再結晶、再沈、濾過、濃縮等の操作を用いることができる。 To isolate the crosslinked product of the modified polyaspartic acid or its salt of this embodiment produced by the reaction, known isolation procedures such as recrystallization, reprecipitation, filtration, and concentration can be used.
また、本実施態様の架橋体の大きさ(平均粒径)は特に限定されないが、例えば、増粘組成物の用途では、好ましくは150μm以下であり、より好ましくは100μm以下であり、さらに好ましくは80μm以下である。平均粒径を150μm以下にすることで、増粘溶液の透明性が優れる、触感が滑らかになる等の利点が得られる。 The size (average particle size) of the crosslinked body in this embodiment is not particularly limited, but for example, in applications as thickening compositions, it is preferably 150 μm or less, more preferably 100 μm or less, and even more preferably 80 μm or less. By setting the average particle size to 150 μm or less, advantages such as excellent transparency of the thickening solution and smooth feel can be obtained.
〔架橋度〕
本実施態様に係るポリコハク酸イミド(PSI)に対して、前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物、化合物(A)、多官能エポキシ(B)の使用量は、所望の架橋度に応じて適宜選択すればよい。例えば、前述の方法(i)を用いる製造方法の例の場合、ポリコハク酸イミド(PSI)と前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物と化合物(A)と配合比及びを上述の範囲で調整し、さらに、多官能エポキシ(B)を調整することで、架橋度を制御することができる。最終で生成したポリアスパラギン酸架橋体の用途によるが、例えば、高い吸水性と保水性が必要な用途では、ポリコハク酸イミド(PSI)において、化合物(A)が付加されたユニットの割合(付加率)は全ユニットに対して1~30%であることが好ましく、2~25%であることがより好ましく、3~20%であることが更に好ましい。前記付加率は、NMRより測定することができる。
[Degree of cross-linking]
The amount of the compound having an amino group and a carboxy group, the compound (A), and the polyfunctional epoxy (B) used with respect to the polysuccinimide (PSI) according to this embodiment may be appropriately selected according to the desired degree of crosslinking. For example, in the case of an example of the manufacturing method using the above-mentioned method (i), the compounding ratio of the polysuccinimide (PSI), the compound having an amino group and a carboxy group, and the compound (A) is adjusted within the above-mentioned range, and further, the polyfunctional epoxy (B) is adjusted to control the degree of crosslinking. Depending on the application of the polyaspartic acid crosslinked body produced in the end, for example, in applications requiring high water absorption and water retention, the ratio of the unit to which the compound (A) is added in the polysuccinimide (PSI) (addition rate) is preferably 1 to 30% relative to the total units, more preferably 2 to 25%, and even more preferably 3 to 20%. The addition rate can be measured by NMR.
(増粘組成物)
本発明の一実施形態(以後、本実施形態)の増粘組成物は、前記第1実施形態の架橋体及び前記第2実施形態の架橋体からなる群から選択される1種以上(本実施形態に係る架橋体ということがある。)を含むことが好ましい。
(Thickening composition)
The thickening composition of one embodiment of the present invention (hereinafter, this embodiment) preferably contains one or more types selected from the group consisting of the crosslinked body of the first embodiment and the crosslinked body of the second embodiment (sometimes referred to as the crosslinked body of this embodiment).
<水>
本実施形態の増粘組成物は、水を含まなくてもよい。例えば、後述の方法で得られた本実施形態増粘組成物に対して、さらに、乾燥処理などを行い、粉末状の増粘組成物を得ることができる。本実施形態の増粘組成物は、本実施形態に係る架橋体のみからなってもよい。すなわち、本実施形態に係る架橋体の以外に、他の成分を実質的に含まなくてもよい。「他の成分を実質的に含まない」意味は、例えば、その増粘組成物において、架橋体の含有量が95.0~100質量%であり、98.0~100質量%であることが好ましく、99.0~100質量%であることがより好ましく、100%であることがさらに好ましい。
<Water>
The thickening composition of the present embodiment may not contain water. For example, the thickening composition of the present embodiment obtained by the method described below may be further subjected to a drying treatment or the like to obtain a powdery thickening composition. The thickening composition of the present embodiment may consist only of the crosslinked body according to the present embodiment. That is, it may not substantially contain other components other than the crosslinked body according to the present embodiment. The meaning of "substantially not containing other components" is, for example, that the content of the crosslinked body in the thickening composition is 95.0 to 100% by mass, preferably 98.0 to 100% by mass, more preferably 99.0 to 100% by mass, and even more preferably 100%.
本実施形態の増粘組成物は、水を含んでもよい。例えば、前述の方法で得られた本実施形態増粘組成物を、脱水処理を行ず、そのまま、使用してもよい。本実施形態の水としては、例えば、イオン交換水などが挙げられる。
また、増粘組成物が水を含む場合、「水を含む増粘組成物」を「増粘溶液」と言うこともある。
水を含む増粘組成物(増粘溶液)の合計100質量%に対して、前記架橋体の含有量が0.05~10質量%であることが好ましく、0.1~7.0質量%であることがより好ましく、0.3~5.0質量%であることがさらに好ましく、0.5~3.0質量%であることが特に好ましい。
The thickening composition of the present embodiment may contain water. For example, the thickening composition of the present embodiment obtained by the above-mentioned method may be used as it is without dehydration treatment. Examples of the water of the present embodiment include ion-exchanged water.
Furthermore, when the thickening composition contains water, the "thickening composition containing water" is sometimes referred to as a "thickening solution."
The content of the crosslinked body is preferably 0.05 to 10 mass%, more preferably 0.1 to 7.0 mass%, further preferably 0.3 to 5.0 mass%, and particularly preferably 0.5 to 3.0 mass%, relative to 100 mass% of the total thickening composition (thickening solution) containing water.
増粘組成物が水を含む場合には、そのpH値が4.5~10.0の範囲であることが好ましく、5.0~9.0の範囲であることがより好ましい。
pH値の調製方法としては、特に限定がなく、酸性物質や塩基性物質を用いて調製する方法が挙げられる。酸の具体例としては、クエン酸などの有機酸が挙げられる。塩基の具体例としては、アンモニアなどの有機塩基性化合物や水酸化ナトリウムなどの無機塩基性化合物が挙げられる。
When the thickening composition contains water, the pH value is preferably in the range of 4.5 to 10.0, and more preferably in the range of 5.0 to 9.0.
The method for adjusting the pH value is not particularly limited, and may be a method using an acidic or basic substance. Specific examples of acids include organic acids such as citric acid. Specific examples of bases include organic basic compounds such as ammonia and inorganic basic compounds such as sodium hydroxide.
<その他の成分>
本実施形態の増粘組成物は、さらに、その他の成分を含んでもよい。例えば、化粧品有効成分などが挙げられる。また、化粧品によく使用される添加剤、例えば、界面化成剤、安定剤、保湿剤などが挙げられる。
<Other ingredients>
The thickening composition of the present embodiment may further contain other ingredients, such as cosmetic active ingredients, and additives commonly used in cosmetics, such as surfactants, stabilizers, and moisturizers.
<増粘組成物の調製方法>
本実施形態の増粘組成物を調製する方法としては、例えば、前述の本実施形態に係る架橋体を所定の量で秤量し、必要があれば、水、又はその他の成分を所定の量を添加し、攪拌して調製する方法が挙げられる。
本実施形態の増粘組成物が水を含む場合、先に、本実施形態に係る架橋体の水分散液を調製し、必要があれば、他の成分と混合してもよい。
本実施形態の増粘組成物が水を含まない場合、固体状の架橋体を所定の量で秤量し、必要があれば、他の固形成分と混合してもよい。あるいは、先に架橋体と水とを含む分散液を調製し、必要があれば、他の成分と混合して混合液を作成し、乾燥処理を行ってから調製してもよい。
<Method of preparing thickening composition>
An example of a method for preparing the thickening composition of the present embodiment is to weigh out a predetermined amount of the crosslinked body according to the present embodiment described above, and, if necessary, add a predetermined amount of water or other components, and stir to prepare the thickening composition.
When the thickening composition of the present embodiment contains water, an aqueous dispersion of the crosslinked body of the present embodiment may be prepared first, and then mixed with other components, if necessary.
When the thickening composition of the present embodiment does not contain water, a predetermined amount of the solid crosslinked body may be weighed out and mixed with other solid components if necessary. Alternatively, a dispersion containing the crosslinked body and water may be prepared first, and if necessary, the mixture may be mixed with other components to prepare a mixed liquid, which may then be dried before preparation.
(化粧料組成物)
本実施形態に係る化粧料組成物は、前述増粘組成物と化粧料有効成分とを含む。化粧料有効成分としては、例えば、高級アルコール、低級アルコール、多価アルコール、pH調整剤、界面活性剤、金属イオン封鎖剤、酸化防止剤、物理的及び化学的日焼け止め剤、ビタミン類、皮膚保護剤、油脂、炭化水素油剤、保湿剤、制汗剤、洗浄剤、香料、化粧料用着色剤、抗菌剤、殺菌剤、感触向上剤及び泡安定化剤、他の増粘剤などが挙げられる。本実施形態に係る化粧料組成物は、さらに水を含んでもよい。
本実施形態に係る化粧料組成物が水を含む場合、化粧料組成物の合計100質量%に対して、本実施形態に係る架橋体の含有量が0.05~10質量%であることが好ましく、0.1~7.0質量%であることがより好ましく、0.3~5.0質量%であることがさらに好ましく、0.5~3.0質量%であることが特に好ましい。
(Cosmetic composition)
The cosmetic composition according to this embodiment contains the thickening composition and a cosmetic active ingredient. Examples of the cosmetic active ingredient include higher alcohols, lower alcohols, polyhydric alcohols, pH adjusters, surfactants, sequestering agents, antioxidants, physical and chemical sunscreens, vitamins, skin protectants, oils and fats, hydrocarbon oils, moisturizers, antiperspirants, detergents, fragrances, cosmetic colorants, antibacterial agents, germicides, texture improvers and foam stabilizers, other thickeners, etc. The cosmetic composition according to this embodiment may further contain water.
When the cosmetic composition according to this embodiment contains water, the content of the crosslinked material according to this embodiment is preferably 0.05 to 10 mass%, more preferably 0.1 to 7.0 mass%, even more preferably 0.3 to 5.0 mass%, and particularly preferably 0.5 to 3.0 mass%, relative to 100 mass% of the total cosmetic composition.
(変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体のその他の用途)
前記第1実施形態の架橋体及び前記第2実施形態の架橋体からなる群から選択される1種以上(本実施形態に係る架橋体ということがある。)は、オムツ・衛生用品などの吸収性物品の吸収体を構成する吸水性組成物として使用することができる。本実施形態に係る架橋体は、上記吸水性組成物として使用される場合、大きさ(平均粒径)が好ましくは1~5000μmであり、より好ましくは10~1000μmであり、さらに好ましくは100~800μmである。
また、本実施形態に係る架橋体は、増粘組成物として使用することができる。本実施形態に係る架橋体は、上記吸水性組成物として使用される場合、大きさ(平均粒径)が好ましくは150μm以下であり、より好ましくは100μm以下であり、さらに好ましくは80μm以下である。
(Other uses of crosslinked bodies of modified polyaspartic acid or its salts)
One or more types selected from the group consisting of the crosslinked body of the first embodiment and the crosslinked body of the second embodiment (sometimes referred to as the crosslinked body of this embodiment) can be used as a water-absorbent composition constituting an absorbent body of an absorbent article such as a diaper, sanitary goods, etc. When used as the water-absorbent composition, the crosslinked body of this embodiment has a size (average particle size) of preferably 1 to 5000 μm, more preferably 10 to 1000 μm, and even more preferably 100 to 800 μm.
The crosslinked material according to the present embodiment can be used as a thickening composition. When used as the water-absorbing composition, the crosslinked material according to the present embodiment has a size (average particle size) of preferably 150 μm or less, more preferably 100 μm or less, and even more preferably 80 μm or less.
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
(原料)
アスパラギン酸:YIXING QIANCHENG BIO-ENGINEERING社製、99.97%純度
リン酸:関東化学社製、85%純度
ジメチルホルムアミド:関東化学社製、99.5%純度
ヘキサメチレンジアミン(HDA):関東化学社製、98%純度
エタノール:関東化学社製、99.5%純度
イソプロパノール:関東化学社製、99.7%純度
メタノール:関東化学社製、99.8%純度
水酸化ナトリウム:関東化学社製、48%純度
β-アラニンエチル塩酸塩:東京化成工業製、98%純度
L-リジンメチルエステル二塩酸塩:東京化成工業製、98%純度
トリエチルアミン:関東化学社製、99%純度
多官能エポキシ化合物:ナガセケムテックス製、EX-810
The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
(material)
Aspartic acid: YIXING QIANCHENG BIO-ENGINEERING, purity 99.97% Phosphoric acid: Kanto Chemical, purity 85% Dimethylformamide: Kanto Chemical, purity 99.5% Hexamethylenediamine (HDA): Kanto Chemical, purity 98% Ethanol: Kanto Chemical, purity 99.5% Isopropanol: Kanto Chemical, purity 99.7% Methanol: Kanto Chemical, purity 99.8% Sodium hydroxide: Kanto Chemical, purity 48% β-Alanine ethyl hydrochloride: Tokyo Chemical Industry, purity 98% L-Lysine methyl ester dihydrochloride: Tokyo Chemical Industry, purity 98% Triethylamine: Kanto Chemical, purity 99% Multifunctional epoxy compound: Nagase ChemteX, EX-810
(合成例1)
<ポリコハク酸イミド(PSI)の合成>
アスパラギン酸160部と85%リン酸83部を乳鉢で混合し、トレイに移し替えて、190℃、1.3kPa、6時間反応させた。反応混合物を粉砕した後、蒸留水を用いて、ろ液が中性になるまで洗浄し、80℃にて真空乾燥することにより、重量平均分子量7万のポリコハク酸イミド(PSI)115部を得た。
(Synthesis Example 1)
<Synthesis of polysuccinimide (PSI)>
160 parts of aspartic acid and 83 parts of 85% phosphoric acid were mixed in a mortar, transferred to a tray, and reacted for 6 hours at 190° C. and 1.3 kPa. The reaction mixture was pulverized, washed with distilled water until the filtrate became neutral, and vacuum dried at 80° C. to obtain 115 parts of polysuccinimide (PSI) having a weight average molecular weight of 70,000.
<ポリコハク酸イミド(PSI)の重量平均分子量の測定>
ポリコハク酸イミド(PSI)の重量平均分子量は、GPC法(示差屈折計)によるポリスチレン換算値を求めた。測定には、G1000HHRカラム、G4000HHRカラム、及びGMHHR-Hカラム(TSKgel(登録商標)、東ソー株式会社)を使用した。溶離液には、10mM臭化リチウムを含むジメチルホルムアミドを使用した。
<Measurement of weight average molecular weight of polysuccinimide (PSI)>
The weight average molecular weight of polysuccinimide (PSI) was determined as a polystyrene equivalent value by the GPC method (differential refractometer). For the measurement, a G1000HHR column, a G4000HHR column, and a GMHHR-H column (TSKgel (registered trademark), Tosoh Corporation) were used. Dimethylformamide containing 10 mM lithium bromide was used as the eluent.
(合成例2)
<β-アラニンエチルエステル/L-リジンメチルエステル変性体の合成>
合成例1で得られたポリコハク酸イミド(PSI)10部をジメチルホルムアミド40部に混合し、60℃で5時間撹拌して溶解した。溶液を40℃に加温しながら、β-アラニンエチルエステル塩酸塩12.7部とトリエチルアミン10部を添加し、40℃に保ったまま8時間反応した。L-リジンメチルエステル二塩酸塩14.4部とトリエチルアミン13.1部を添加し、40℃に保ったまま8時間反応した。反応溶液中のトリエチルアミン塩酸塩を濾別した後、イソプロパノール1300部に投入し、沈殿物を回収した。沈殿物をイソプロパノール600部で1時間洗浄し、濾別回収した沈殿物を60℃にて真空乾燥することにより、β-アラニンエチルエステル/L-リジンメチルエステル変性体14.1部を得た。
(Synthesis Example 2)
<Synthesis of β-alanine ethyl ester/L-lysine methyl ester modified compound>
10 parts of polysuccinimide (PSI) obtained in Synthesis Example 1 was mixed with 40 parts of dimethylformamide and dissolved by stirring at 60 ° C. for 5 hours. While heating the solution to 40 ° C., 12.7 parts of β-alanine ethyl ester hydrochloride and 10 parts of triethylamine were added, and the mixture was reacted for 8 hours while maintaining the temperature at 40 ° C. 14.4 parts of L-lysine methyl ester dihydrochloride and 13.1 parts of triethylamine were added, and the mixture was reacted for 8 hours while maintaining the temperature at 40 ° C. After filtering out the triethylamine hydrochloride in the reaction solution, the mixture was poured into 1300 parts of isopropanol, and the precipitate was collected. The precipitate was washed with 600 parts of isopropanol for 1 hour, and the precipitate collected by filtering was vacuum dried at 60 ° C. to obtain 14.1 parts of β-alanine ethyl ester/L-lysine methyl ester modified product.
(合成例3)
(β-アラニンナトリウム/L-リジンナトリウム変性体の合成)
β-アラニンエチルエステル/L-リジンメチルエステル変性体10部をイオン交換水15部に分散させた。20%水酸化ナトリウム9.3部を2時間で滴下した後、15時間反応させた。イソプロパノール600部に投入し、沈殿物を濾別回収した後、さらにイソプロパノール350部で洗浄した。濾別回収した沈殿物を60℃にて真空乾燥することにより、β-アラニンナトリウム/リジンナトリウム変性体10.8部を得た。
(Synthesis Example 3)
(Synthesis of β-alanine sodium/L-lysine sodium modified product)
10 parts of the β-alanine ethyl ester/L-lysine methyl ester modified product were dispersed in 15 parts of ion-exchanged water. 9.3 parts of 20% sodium hydroxide were added dropwise over 2 hours, and the mixture was allowed to react for 15 hours. The mixture was then poured into 600 parts of isopropanol, and the precipitate was collected by filtration, and then washed with 350 parts of isopropanol. The precipitate collected by filtration was vacuum-dried at 60° C. to obtain 10.8 parts of the β-alanine sodium/lysine sodium modified product.
(実施例1)
<β-アラニンエチルエステル変性ジアミン架橋体の合成>
合成例1で得られたポリコハク酸イミド(PSI)5.0部をジメチルホルムアミド20部に混合し、60℃で5時間撹拌して溶解した。溶液を40℃に加温しながら、β-アラニンエチルエステル塩酸塩7.1部とトリエチルアミン5.6部を添加し、40℃に保ったまま8時間反応した。反応溶液中のトリエチルアミン塩酸塩を濾別した後、再度40℃に加温した。ヘキサメチレンジアミン0.78部とジメチルホルムアミド0.78部を混合した溶液を滴下し、40℃に保ったまま6時間反応した。得られたゲルを細かく粉砕した後、酢酸エチル350部に加えて1時間洗浄した。濾別した後、さらに酢酸エチル350部で1時間洗浄し、60℃にて真空乾燥することにより、β-アラニンエチルエステル変性ジアミン架橋体8.6部を得た。
Example 1
<Synthesis of β-alanine ethyl ester modified diamine crosslinked product>
5.0 parts of polysuccinimide (PSI) obtained in Synthesis Example 1 was mixed with 20 parts of dimethylformamide and dissolved by stirring at 60 ° C for 5 hours. While heating the solution to 40 ° C, 7.1 parts of β-alanine ethyl ester hydrochloride and 5.6 parts of triethylamine were added, and the mixture was reacted for 8 hours while maintaining the temperature at 40 ° C. After filtering out the triethylamine hydrochloride in the reaction solution, the mixture was heated to 40 ° C again. A solution of 0.78 parts of hexamethylenediamine and 0.78 parts of dimethylformamide was dropped, and the mixture was reacted for 6 hours while maintaining the temperature at 40 ° C. The obtained gel was finely crushed, added to 350 parts of ethyl acetate, and washed for 1 hour. After filtering, the mixture was further washed with 350 parts of ethyl acetate for 1 hour, and vacuum dried at 60 ° C. to obtain 8.6 parts of β-alanine ethyl ester modified diamine crosslinked body.
<β-アラニン変性ジアミン架橋体の合成>
上記得られた、β-アラニンエチルエステル変性架橋体4.5部をエタノール21部、イオン交換水10部に分散させた。48%水酸化ナトリウム1.2部を添加した後、15時間反応させた。pHを測定しながら10%メタンスルホン酸水溶液をpH5.0になるまで滴下した。エタノール650部に投入し、沈殿物を濾別回収した後、さらにエタノール350部で洗浄した。濾別回収した沈殿物を60℃にて真空乾燥することにより、β-アラニンナトリウム変性架橋体3.7部を得た。乾燥した生成物を乳鉢で粉砕し、ステンレスふるい(JIS Z-8801)を用いて20~40μmとなるようにメッシュ・パスして本発明のβ-アラニン変性ジアミン架橋体を得た。
<Synthesis of β-alanine-modified diamine crosslinked product>
4.5 parts of the β-alanine ethyl ester modified crosslinked product obtained above were dispersed in 21 parts of ethanol and 10 parts of ion-exchanged water. After adding 1.2 parts of 48% sodium hydroxide, the mixture was allowed to react for 15 hours. While measuring the pH, 10% methanesulfonic acid aqueous solution was added dropwise until the pH reached 5.0. The mixture was poured into 650 parts of ethanol, and the precipitate was collected by filtration, and then washed with 350 parts of ethanol. The precipitate collected by filtration was vacuum-dried at 60°C to obtain 3.7 parts of β-alanine sodium modified crosslinked product. The dried product was pulverized in a mortar and passed through a stainless steel sieve (JIS Z-8801) to a mesh size of 20 to 40 μm to obtain the β-alanine modified diamine crosslinked product of the present invention.
<増粘溶液の作製と粘度評価>
得えられた架橋体1.5部とイオン交換水98.5部を混合した後、水酸化ナトリウムを添加してpHを5.0に調整した。本実施例の水を含む増粘組成物(増粘溶液L1)を得た。
回転式レオメーター MCR102でせん断粘度を測定した後、増粘溶液L1を40℃の恒温機内で保存した。7日間保存した後に測定した粘度が初期粘度の60%以上を保持している場合を○、60%未満になっているものを×と評価した。
<Preparation of thickening solution and viscosity evaluation>
1.5 parts of the obtained crosslinked product and 98.5 parts of ion-exchanged water were mixed, and then sodium hydroxide was added to adjust the pH to 5.0, thereby obtaining a thickening composition containing water (thickening solution L1) of this example.
After measuring the shear viscosity with a rotational rheometer MCR102, the thickened solution L1 was stored in a thermostatic chamber at 40° C. If the viscosity measured after storage for 7 days retained 60% or more of the initial viscosity, it was evaluated as ◯, and if it was less than 60%, it was evaluated as ×.
(実施例2)
<β-アラニン/L-リジン変性エポキシ架橋体の合成>
合成例3で得られたβ-アラニンナトリウム/L-リジンナトリウム変性体2.0部をイオン交換水3.0部に溶解した。多官能エポキシ化合物EX-810(ナガセケムテックス製)の20%水溶液0.16部を混合し、60℃で2時間反応した。得られたゲル組成物を60℃にて真空乾燥した。さらにエタノール50部、イオン交換水20部の混合液に投入し、20%メタンスルホン酸水溶液をpH5.0になるまで滴下した。エタノール350部に投入し、沈殿物を濾別回収した後、さらにエタノール200部で洗浄した。60℃にて真空乾燥することにより、β-アラニン/L-リジン変性エポキシ架橋体2.0部を得た。乾燥した生成物を乳鉢で粉砕し、ステンレスふるい(JIS Z-8801)を用いて20~40μmとなるようにメッシュ・パスして本発明のポリマーを得た。
Example 2
<Synthesis of β-alanine/L-lysine modified epoxy crosslinked material>
2.0 parts of the β-alanine sodium/L-lysine sodium modified product obtained in Synthesis Example 3 was dissolved in 3.0 parts of ion-exchanged water. 0.16 parts of a 20% aqueous solution of a multifunctional epoxy compound EX-810 (manufactured by Nagase Chemtex) was mixed and reacted at 60°C for 2 hours. The obtained gel composition was vacuum-dried at 60°C. It was then poured into a mixture of 50 parts of ethanol and 20 parts of ion-exchanged water, and a 20% aqueous solution of methanesulfonic acid was added dropwise until the pH reached 5.0. It was poured into 350 parts of ethanol, and the precipitate was collected by filtration, and then washed with 200 parts of ethanol. 2.0 parts of the β-alanine/L-lysine modified epoxy crosslinked product was obtained by vacuum drying at 60°C. The dried product was pulverized in a mortar and passed through a stainless steel sieve (JIS Z-8801) to a mesh size of 20 to 40 μm to obtain a polymer of the present invention.
<増粘溶液の作製と粘度評価>
得えられた架橋体1.5部とイオン交換水98.5部を混合した後、水酸化ナトリウムを添加してpHを5.0に調整した。本実施例の水を含む増粘組成物(増粘溶液L2)を得た。
回転式レオメーター MCR102でせん断粘度を測定した後、増粘溶液L2を40℃の恒温機内で保存した。7日間保存した後に測定した粘度が初期粘度の60%以上を保持している場合を○、60%未満になっているものを×と評価した。
<Preparation of thickening solution and viscosity evaluation>
1.5 parts of the obtained crosslinked product and 98.5 parts of ion-exchanged water were mixed, and then sodium hydroxide was added to adjust the pH to 5.0, thereby obtaining a thickening composition containing water (thickening solution L2) of this example.
After measuring the shear viscosity with a rotational rheometer MCR102, the thickened solution L2 was stored in a thermostatic chamber at 40° C. If the viscosity measured after storage for 7 days retained 60% or more of the initial viscosity, it was evaluated as ◯, and if it was less than 60%, it was evaluated as ×.
(比較例1)
<ポリアスパラギン酸ジアミン架橋体の合成>
ポリコハク酸イミド(PSI)10部をジメチルホルムアミド40部に混合し、60℃で5時間撹拌して溶解した。溶液を40℃に加温しながら、ヘキサメチレンジアミン0.36部とジメチルホルムアミド3.23部を混合した溶液を滴下し、40℃に保ったまま8時間反応した。得られたゲルをイオン交換水500部に加え、ミキサーで粉砕した。濾別した後、メタノール150部で1時間洗浄し、60℃にて真空乾燥することにより、架橋ポリコハク酸イミド(PSI)10.1部を得た。得られた架橋ポリコハク酸イミド(PSI)3.0部をメタノール67部、イオン交換水33部に分散させた。48%水酸化ナトリウム8.0部とメタノール8.0部を混合した溶液を10分割し30分ごとに添加した後、15時間反応させた。反応液をメタノール1300部に投入し、沈殿物を濾別回収した後、さらにメタノール350部で洗浄した。60℃にて真空乾燥した。乾燥した生成物を乳鉢で粉砕し、ステンレスふるい(JIS Z-8801)を用いて20~40μmとなるようにメッシュ・パスして、ポリアスパラギン酸ジアミン架橋体12部を得た。
(Comparative Example 1)
<Synthesis of crosslinked polyaspartic acid diamine>
10 parts of polysuccinimide (PSI) was mixed with 40 parts of dimethylformamide and stirred at 60°C for 5 hours to dissolve. While heating the solution to 40°C, a solution of 0.36 parts of hexamethylenediamine and 3.23 parts of dimethylformamide was dropped, and the mixture was reacted for 8 hours while maintaining the temperature at 40°C. The obtained gel was added to 500 parts of ion-exchanged water and crushed with a mixer. After filtering, the mixture was washed with 150 parts of methanol for 1 hour and vacuum dried at 60°C to obtain 10.1 parts of crosslinked polysuccinimide (PSI). 3.0 parts of the obtained crosslinked polysuccinimide (PSI) was dispersed in 67 parts of methanol and 33 parts of ion-exchanged water. A solution of 8.0 parts of 48% sodium hydroxide and 8.0 parts of methanol was divided into 10 portions and added every 30 minutes, and then reacted for 15 hours. The reaction solution was added to 1300 parts of methanol, and the precipitate was collected by filtering and washed with 350 parts of methanol. The mixture was dried in a vacuum at 60° C. The dried product was pulverized in a mortar and passed through a stainless steel sieve (JIS Z-8801) to a mesh size of 20 to 40 μm, to obtain 12 parts of a crosslinked polyaspartic acid diamine product.
<増粘溶液の作製と粘度評価>
得えられた架橋体1.5部とイオン交換水98.5部を混合した後、水酸化ナトリウムを添加してpHを5.0に調整した。本比較例の水を含む増粘組成物(増粘溶液cL1)を得た。
回転式レオメーター MCR102でせん断粘度を測定した後、増粘溶液cL1を40℃の恒温機内で保存した。7日間保存した後に測定した粘度が初期粘度の60%以上を保持している場合を○、60%未満になっているものを×と評価した。
<Preparation of thickening solution and viscosity evaluation>
1.5 parts of the obtained crosslinked product and 98.5 parts of ion-exchanged water were mixed, and then sodium hydroxide was added to adjust the pH to 5.0, to obtain a thickening composition containing water (thickening solution cL1) of this comparative example.
After measuring the shear viscosity with a rotational rheometer MCR102, the thickened solution cL1 was stored in a thermostatic chamber at 40° C. If the viscosity measured after storage for 7 days was 60% or more of the initial viscosity, it was evaluated as ◯, and if it was less than 60%, it was evaluated as ×.
(考察)
表1に示すように、アミノ基とカルボキシ基を有する化合物で変性した変性ポリアスパラギン酸の架橋体は、変性していないポリアスパラギン酸の架橋体と比較して優れた粘度安定性が観測された。ポリアスパラギン酸は側鎖のカルボキシ基が主鎖のアミド結合に対し求核反応を起こすことで主鎖の切断が起こると言われている。その結果、粘度が経時で低下する。変性ポリアスパラギン酸の架橋体は側鎖のカルボキシ基を主鎖のアミド結合から遠ざけることによって、主鎖の切断を抑制でき粘度安定性が向上したと推定される。
(Discussion)
As shown in Table 1, crosslinked polyaspartic acid modified with a compound having an amino group and a carboxy group was observed to have superior viscosity stability compared to crosslinked polyaspartic acid that was not modified. It is said that the main chain of polyaspartic acid is cleaved when the carboxy group in the side chain undergoes a nucleophilic reaction with the amide bond in the main chain. As a result, the viscosity decreases over time. It is presumed that the crosslinked polyaspartic acid modified with a compound having an amino group and a carboxy group has improved viscosity stability by preventing the cleavage of the main chain by moving the carboxy group in the side chain away from the amide bond in the main chain.
Claims (14)
前記変性ポリアスパラギン酸が、ポリアスパラギン酸のカルボキシ基に、アミノ基とカルボキシ基を有する化合物を付加したものであり、
前記変性ポリアスパラギン酸の側鎖に前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物由来のカルボキシ基を有し、
前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物はアミノ基を分子内に1つのみ有する化合物であり、
多官能アミンを架橋剤として用いて、前記変性ポリアスパラギン酸またはその塩を架橋してなる変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体。 A crosslinked product of a modified polyaspartic acid or a salt thereof,
the modified polyaspartic acid is obtained by adding a compound having an amino group and a carboxy group to a carboxy group of a polyaspartic acid;
the modified polyaspartic acid has a carboxy group derived from the compound having an amino group and a carboxy group in a side chain thereof,
The compound having an amino group and a carboxy group is a compound having only one amino group in the molecule,
A crosslinked product of the modified polyaspartic acid or its salt obtained by crosslinking the modified polyaspartic acid or its salt with a polyfunctional amine as a crosslinking agent.
ポリコハク酸イミド(PSI)と、
前記アミノ基とカルボキシ基を有する化合物と、
第1官能基(a1)と第2官能基(a2)とを有する化合物(A:a1-A1-a2)と、
の反応物である、請求項1に記載の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体。 The modified polyaspartic acid is
Polysuccinimide (PSI);
The compound having an amino group and a carboxy group,
A compound (A: a1-A1-a2) having a first functional group (a1) and a second functional group (a2),
2. The crosslinked product of the modified polyaspartic acid or its salt according to claim 1, which is a reaction product of:
前記第2官能基(a2)がアミノ基(NH2-)及びホスホノオキシ基((OH)2P(=O)-O-)からなる群から選択される1種以上であり、
前記第2官能基(a2)がアミノ基(NH2-)である場合、前記第1官能基(a1)より、ポリコハク酸イミド(PSI)と反応性が低い、請求項5に記載の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体。 the first functional group (a1) is an amino group (NH 2 —);
the second functional group (a2) is at least one selected from the group consisting of an amino group (NH 2 —) and a phosphonooxy group ((OH) 2 P(═O)—O—);
6. The crosslinked product of a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to claim 5, wherein when the second functional group (a2) is an amino group (NH 2 --), it has lower reactivity with polysuccinimide (PSI) than the first functional group (a1).
前記第2官能基(a2)がアミノ基(NH2-)であり、
前記化合物(A)において、前記第2官能基(a2)のアミノ基が、下記式(1)に表す構造中のアミノ基である、請求項5に記載の、変性ポリアスパラギン酸またはその塩の架橋体。
the second functional group (a2) is an amino group (NH 2 —);
6. The crosslinked product of a modified polyaspartic acid or a salt thereof according to claim 5, wherein in the compound (A), the amino group of the second functional group (a2) is an amino group in a structure represented by the following formula (1):
化粧料有効成分と、
を含む化粧料組成物。 A thickening composition according to claim 11;
A cosmetic active ingredient,
A cosmetic composition comprising:
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