JPH0113724B2

JPH0113724B2 -

Info

Publication number: JPH0113724B2
Application number: JP9336482A
Authority: JP
Inventors: Rikio Tsushima; Yoshinao Kono
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1982-06-01
Filing date: 1982-06-01
Publication date: 1989-03-08
Also published as: JPS58210901A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はシクロデキストリン誘導体およびその
製造方法に関し、更に詳しくは、カチオン性第４
級窒素を含有する新規なシクロデキストリン誘導
体およびその製造方法に関する。従来からシクロデキストリンは多くの有機化合
物を包接して包接化合物を形成することが知られ
ており、この性質を利用して有機化合物の分離や
水不溶性有機化合物医薬等の水易溶化の目的に使
われている。しかしながら、シクロデキストリンの包接能お
よび水に対する溶解能は不充分なものでありあま
り実用的ではなかつた。そのため、近年、シクロ
デキストリンをカルボキシメチル化、スルホエチ
ル化、あるいは硫酸エステル化したものや、モノ
アミノアルキル化さらにはポリアミノアルキル化
したものが開発され、包接能および水に対する溶
解能等の改善が試みられているが、これらの試み
によつても包接能、溶解能あるいは製造プロセス
の点等から必ずしも満足のゆくものが得られてい
ない。例えば、特公昭56−37241号が開示するポ
リアミノアルキル化シクロデキストリンは包接能
は満足するものの、溶解性の点で必ずしも満足の
ゆくものではなく、また、製造工程もスルホニル
化合物を経る必要があり煩雑であるなど満足のゆ
くものではない。そこで本発明らは、上記欠点の無い、極めて水
に溶解しやすく、包接能が優れしかもその製造も
簡単なシクロデキストリン誘導体を得べく鋭意研
究をおこなつた結果、次の一般式（）（式中、ｎは、６〜９の数を示し、ｎ個のＡの
うち、少なくとも１個は基

【式】を示し、残りは水素原子を示す）で表わされるシクロデキストリン誘導体は上記要
求を満足するものであることを見出し、本発明を
完成した。したがつて、本発明の目的の一つは新規な式
（）で表わされるカチオン変性シクロデキスト
リンを提供するものである。また、本発明の他の目的は、式（）で表わさ
れるカチオン変性シクロデキストリンの新規な製
造方法を提供するものである。本発明の式（）で表わされるカチオン変性シ
クロデキストリンは、例えば次の如くして製造さ
れる。（式中、Ａ及びｎは前記した意味を有する）式（）で表わされるシクロデキストリンのカ
チオン化は、水と水可溶性有機溶媒とからなる混
合溶媒中、触媒としての水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム等の塩基性物質の存在下、グリシジル
トリメチルアンモニウムクロリド（）又は３−
クロロ−２−ヒドロキシプロピルトリメチルアン
モニウムクロリド（）を作用させることにより
おこなわれる。反応は、水と水可溶性有機溶媒とからなる混合
溶媒中へシクロデキストリンを加え分散せしめ、
そこへカチオン化剤であるグリシジルトリメチル
アンモニウムクロリドあるいは３−クロロ−２−
ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロ
リドを加え、所定の温度に昇温し、そして触媒で
ある水酸化ナトリウムあるいは水酸化カリウムな
どの塩基性化合物を加えるか；または先に触媒で
ある塩基性化合物を加え所定の温度に昇温後、カ
チオン化剤を加えて反応を開始するといういずれ
の方法も利用できる。このように触媒の添加時期
はカチオン化剤添加時期の前でも後でも差しつか
えない。そして、生成物であるカチオン変性シク
ロデキストリン誘導体の水への溶解性が高い為、
反応の進行に伴ない反応系は不均一スラリー状態
から、均一あるいは２層に分離した溶液状態とな
る。所定時間反応後、常法により酸にて中和後、
カチオン変性シクロデキストリン誘導体を再沈な
どの方法により回収し、水性有機溶剤により洗
浄、精製し、乾燥して、一般式（）で示される
新規なカチオン変性シクロデキストリン誘導体を
得る。本発明の方法の原料であるシクロデキストリン
（）としてはグルコース基の数が６個であるα
−体〔（）式中、ｎ＝６〕、７個であるβ−体
〔（）式中、ｎ＝７〕、８個であるγ−体〔（）
式中、ｎ＝８〕及び９個であるｓ−体〔（）式
中、ｎ＝９〕等が挙げられ、このうち、β―シク
ロデキストリンが好ましい。本発明方法に使用する混合分散媒中の水は、触
媒である塩基性化合物を系中に均一に溶解せしめ
るのに必須であると共に、原料シクロデキストリ
ンを適度に膨潤せしめ、反応性を向上させる為に
必要である。但し、その量が多くなりすぎると、
副反応であるカチオン化剤の加水分解が促進され
好ましくない。従つて、混合分散媒中の好ましい
水の重量含量は２〜50％、更に好ましくは10〜25
％である。本発明の方法に使用する水可溶性有機溶媒とし
ては、例えばエタノール、イソプロパノール、
sec―ブタノール、アセトニトリル、アセトン等
を挙げる事が出来、その量は原料シクロデキスト
リンの１〜50倍重量好ましくは３〜15倍重量であ
り、より好ましくは５〜10倍重量である。本発明の方法に使用するカチオン化剤としては
グリシジルトリメチルアンモニウムクロリド
（）あるいは３−クロロ−２−ヒドロキシプロ
ピルトリメチルアンモニウムクロリド（）を挙
げる事が出来る。その添加量は目的とするカチオ
ン変性シクロデキストリン誘導体の第４級窒素置
換度により異なるが、通常シクロデキストリン１
モルに対して１〜９倍モルである。本発明方法に使用する、触媒の塩基性物質とし
ては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸
化リチウム、水酸化カルシウム及び酢酸ナトリウ
ム等を挙げる事が出来、その添加量は、添加する
カチオン化剤に対して0.02〜1.5倍モル、好まし
くは0.05〜0.5倍モルである。この理由は、塩基
性物質の添加量が0.02倍モル以下であるとカチオ
ン化反応が充分に進行せず、また1.5倍モルを越
えると却つてカチオン化反応が阻害されるのみな
らず、中和時の副生塩が多くなり、精製がそれだ
け困難となるからである。本発明方法に於ける反応温度としては100℃以
下の任意の温度が選べるが、好ましくは５〜70
℃、より好ましくは35〜55℃である。また、反応
時間は要求するカチオン化度により異なるが少な
くとも３時間以上とすることが望ましい。更に反
応終了時に中和に用いる酸としては、塩酸、硫
酸、硝酸、酢酸等が挙げられる。上述の如き方法によつて得られる化合物は、前
述の一般式（）で示される新規なカチオン変性
シクロデキストリン誘導体であり、このものはシ
クロデキストリンそのものに比して、水への溶解
性が非常に良好である。また、この誘導体は水に
殆んど不溶な有機物質をよく包接して該有機物質
の水への溶解性を向上させ、また、熱、光あるい
は酸化などに対する安定性を付与することができ
るものである。なお、本発明化合物の水に対する
溶解性及び他物質の包接能力は、該化合物のシク
ロデキストリン骨格に導入した第４級窒素含有カ
チオン性基の数に比例して増大する。斯くして得られた本発明のカチオン変性シクロ
デキストリン（）はその優れた溶解性と高度の
包接能により、有機物質の分離、精製等の化学工
業の分野において広く優れた効果を発揮するとと
もに、水不溶性の医薬、農薬等の水可溶化及び易
溶化においても効異的に利用できる優れたもので
ある。次に実施例を挙げ本発明を説明するが、本発明
はこれら実施例に限定されるものではない。実施例１撹拌機とコンデンサーとを備えた500mlの四ツ
口フラスコに、イソプロパノール210ｇと水45ｇ
とを入れ、そこへβ―シクロデキストリン36ｇ
（0.0317モル）を加えてスラリー化した後、グリ
シジルトリメチルアンモニウムクロリド16.8ｇ
（0.111モル）を加えた。50℃に昇温し、水酸化ナ
トリウム0.8ｇを加え、６時間撹拌を続けた。反
応の進行と共に系中のスラリーが溶解し、最終的
には、カチオン変性シクロデキストリンが溶解し
ている下部水層と、上部アルコール層とに分離し
た。36％塩酸約２ｇで中和した後、上部アルコー
ル層をデカンテーシヨンで除き、下部水層を約
500ｇのアセトン中に投入し、生成カチオン変性
シクロデキストリンを沈殿として、析出させた。
その沈殿を過し、残をアセトンにて２回洗浄
後、50℃の真空乾燥器中にて恒量になる迄乾燥
し、48ｇのカチオン変性シクロデキストリン（収
率98.1％）を得た。得られたカチオン変性シクロ
デキストリンの窒素含有率は2.44％であり、シク
ロデキストリン１モル当たり、グリシジルトリメ
チルアンモニウムクロリド2.7モルが付加したこ
とを示す。当該生成物の赤外吸収スペクトル
（KBr錠剤法）を測定した結果を第２図に示す。実施例２グリシジルトリメチルアンモニウムクロリドを
24.0ｇ（0.158モル）とする以外は実施例１と全
く同様の操作により53ｇのカチオン変性シクロデ
キストリン（収率98.6％）を得た。このものの窒
素含有率は3.12％であり、シクロデキストリン１
モル当たりグリシジルトリメチルアンモニウムク
ロリド3.7モルが付加した事を示す。実施例３グリシジルトリメチルアンモニウムクロリドを
10ｇ（0.066モル）とする以外は、実施例１と全
く同様の操作を行ない42ｇのカチオン変性シクロ
デキストリン（収率99.5％）を得た。このものの
窒素含有率は1.41％であり、シクロデキストリン
１モル当たりグリシジルトリメチルアンモニウム
クロリド1.3モルが付加した事を示す。試験例１実施例１〜３で得られたカチオン変性シクロデ
キストリンの水（温度25℃）への溶解性を調べ
た。β−シクロデキストリンそのものの水への溶
解度が２％以下であるのに比し、第４級窒素置換
度1.3の実施例３のカチオン変性シクロデキスト
リンの溶解度が10％、そして、実施例１及び２の
第４級窒素置換度がそれぞれ2.7及び3.7のカチオ
ン変性シクロデキストリンの水への溶解度は50％
以上であつた。試験例２実施例１で得られた第４級窒素置換度2.7のカ
チオン変性シクロデキストリン100mg、水１mlお
よびナフタリン40mgを栓付試験管に入れ20℃で４
時間振とうした。振とう後不溶物を過により除
き、液をメタノール−水（体積比20：80）で25
〜100倍に稀釈後、紫外吸収スペクトルを測定し、
270nmに於ける吸収強度より液中に含まれるナ
フタリンの濃度を決定した。その結果、希釈前の
過液水中に溶解しているナフタリンの濃度は
0.023モル／であつた。比較試験例１カチオン変性シクロデキストリンの代りにβ−
シクロデキストリンを用いる以外には、試験例２
と同様の操作を行なつた。その結果、過水中に
溶解しているナフタリンの濃度は0.0003モル／
であつた。試験例３実施例２で得られた第４級窒素置換度3.7のカ
チオン変性シクロデキストリンおよびβ−シクロ
デキストリンのそれぞれの化合物の包接化合物形
成能力をｐ―ニトロフエノラートをゲスト化合物
として選び、Benesi−Hildebrandの方法〔J.
Am.Chem.Soc.，71，2703（1949）〕により解離定
数（Kd）を求める事により調べた。なお、解離
定数は下式の如く定義され、この値が小さい程、
包接化合物形成能が大きい事を示す。 Kd＝〔ホスト〕・〔ゲスト〕／〔ホスト−ゲスト錯
体〕この結果、カチオン変性シクロデキストリンお
よびβ−シクロデキストリンの解離定数は、それ
ぞれ1.6×10^-3モル／、1.5×10^-2モル／（25
℃、PH11.0の緩衝液中）であつた。以上の試験例から明らかな如く、本発明のカチ
オン変性シクロデキストリンは、β−シクロデキ
ストリンそのものに比して、水への溶解性が大巾
に向上し、又、水不溶性の有機化合物をよく可溶
化し、さらに、包接化合物形成能が増大している
ことがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図はβ−シクロデキストリンの赤外線吸収
スペクトルを、また第２図は実施例１で得られた
第４級窒素置換度2.7のカチオン変性シクロデキ
ストリンの赤外線吸収スペクトルを示す図面であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１次の一般式（）（式中、ｎは、６〜９の数を示し、ｎ個のＡの
うち、少なくとも１個は基
【式】を示し、残りは水素原子を示す）で表わされるシクロデキストリン誘導体。２次の一般式（）（式中、ｎは６〜９の数を示す）で表わされるシクロデキストリンに次の式（）
又は（）で表わされるカチオン化剤を反応させることを特
徴とする次の一般式（）（式中、ｎは前記した意味を有し、ｎ個のＡの
うち少なくとも１個の基
【式】を示し、残りは水素原子を示す）で表わされるシクロデキストリン誘導体の製造方
法。