JPH02150402A - グルコマンナントリアセテートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はグルコマンナンをアセチル化してグルコマンナ
ントリアセテートを製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

グルコマンナントリアセテートは、クロロホルム、アセ
トン等に可溶で、水に不溶のエステルである。この性質
を利用して平膜状、球状、繊維状等にゲル化させること
ができるため１種々の用途に利用できる。特に、グルコ
マンナントリアセテートから調製した多孔質球状ゲルは
、優れたゲルクロマトグラフィー用充填剤として利用さ
れている。

従来、グルコマンナントリアセテートの製造方法として
は、触媒としてピリジンを用い、グルコマンナンをホル
ムアミドまたはジメチルホルムアミド等の有機溶媒中で
アセチル化剤と反応させる方法が知られている（例えば
特開昭６２−２３６８３９号）。

しかし、この方法では、次のような問題点がある。

１）多量の有機溶媒、触媒およびアセチル化剤を必要と
する。

２）　グルコマンナントリアセテートを回収する際に多
量の廃液が生じる。

３）反応時間が長い。

４）　グルコマンナントリアセテートに着色（茶色）が
ある。

５）　グルコマンナントリアセテートの分子量があまり
低下しないため、このグルコマンナントリアセテートか
ら排除限界分子量の大きいゲルクロマドグラフィー用の
多孔質球状ゲルを製造するには多量の多孔化剤を必要と
する。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、上記のような問題点を解決するため、
次のようなグルコマンナントリアセテートの製造方法を
提案することである。

１）使用する薬剤の量が少ない。

２）発生する廃液の量が少ない。

３）　反意時間が短い。

４）　グルコマンナントリアセテートの着色が少ない。

５）種々の分子量のグルコマンナントリアセテートが容
易に得られる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、グルコマンナンを溶解し、再沈させた後膨潤
剤を用いて膨潤させ、次に膨潤剤を分離した後、アセチ
ル化触媒の存在下に無水酢酸の蒸気と接触させてアセチ
ル化することを特徴とするグルコマンナントリアセテー
トの製造方法である。

本発明においてグルコマンナントリアセテートとは、グ
ルコマンナンを構成するマンノース、グルコースなどの
単糖類の３個の水酸基がアセチル化したエステルである
が、分子中すべての水酸基が完全にアセチル化している
必要はなく、９５％以上アセチル化していればよい。こ
のようなグルコマンナントリアセテートはクロロホルム
およびアセトンの両溶媒に可溶である。

本発明で使用するグルコマンナンは、起源については特
に限定されないが、Ａｍｏｒｐｈｏｐｈａｌｌｕｓｋｏ
ｎｊａｃ由来のコンニャクマンナンが好ましく、市販の
ものを使用することができる。

本発明のグルコマンナントリアセテートの製造方法は、
グルコマンナンをアセチル化する方法であり、通常、再
沈、膨潤、アセチル化、洗浄、精製の工程が行われる。

以下に各工程について詳しく説明する。

（再沈工程） グルコマンナンを水に溶解し、アルコールなどのグルコ
マンナンを溶解しない有機溶媒を用いて再沈させ、析出
物を回収して乾燥、粉末化し、グルコマンナンの精製物
を得る。

以上の処理に関して特に条件は限定されないが、次のよ
うに行うのが好ましい。

グルコマンナンの水への溶解濃度は７〜１０ｇ／ρが適
当である。溶解を速くするために加熱溶解してもよい。

使用する溶媒としては、エタノール、メタール等のアル
コールをあげることができる。使用量としては、グルコ
マンナン水溶液と同容量程度用いるのが好ましい。グル
コマンナンを析出させる際には、グルコマンナン水溶液
をアルコール等に加えてもよいし、アルコール等をグル
コマンナン水溶液に加えてもよい。析出物は適当に細分
化し、風乾後真空乾燥してミル等で粉末化する。

この再沈工程によりグルコマンナンは精製されるとと゛
もに、次の工程で膨潤しやすくなる。

（膨潤工程） 次に上記のようにして得た精製グルコマンナンを膨潤剤
を用いて膨潤させる。

膨潤の方法は特に限定されないが、次のように行うこと
ができる。

適当な容器に精製グルコマンナン、膨潤剤およびアセチ
ル化触媒を入れ、室温で１２〜２４時間静置するか５０
℃程度に加熱して５〜７時間攪拌することにより、５〜
１０重量倍に膨潤したグルコマンナンを得る。ここで使
用する膨潤剤としては、例えばホルムアミド、ジメチル
スルホキシド等のグルコマンナンを溶解しないで膨潤さ
せる有機溶媒をあげることができる。グルコマンナンを
充分に膨潤できれば、膨潤剤の使用量に特に制限はない
が、通常グルコマンナンに対して４〜５０重量部使用す
るのが好ましい。膨潤剤は少量ずつ何回かに分けて加え
てもよいし、−度に全量を加えてもよい。

ここで同時に添加するアセチル化触媒は、次の工程のア
セチル化のための触媒であるが、均一に分散させるため
、この段階で添加するのが好ましい。アセチル化触媒と
しては、例えばピリジン、４−ジメチルアミノピリジン
、トリエチルアミン等をあげることができる。アセチル
化触媒の使用量は、精製グルコマンナンに対して１ない
し３重景％の範囲にあるのが好ましい。アセチル化触媒
は、必ずしもグルコマンナンの膨潤工程の前に加える必
要はなく、膨潤工程の後に加えて均一に分散させてもよ
い。

膨潤処理終了後、ろ過、デカンテーション等により膨潤
グルコマンナンと膨潤剤とを分離する。

分離した膨潤剤は、再度膨潤工程に利用できる。

膨潤グルコマンナンは次のアセチル化に供する。

このようにして得られた膨潤化グルコマンナンは、ゼリ
ー状で分子鎖がよくほぐれており、アセチル化剤が浸透
しやすく触媒が均一に分散しているためにアセチル化が
起こりやすい。

（アセチル化工程） 次に、上記のようにして得た膨潤グルコマンナンを無水
酢酸蒸気で処理し、グルコマンナン中の水酸基をアセチ
ル化しグルコマンナントリアセテートを生成させる。こ
こで使用する無水酢酸蒸気は無水酢酸の飽和蒸気が好ま
しい。

アセチル化は、例えば次のように行うことができる。

排気口を取付けた２個の反応槽をガラス管等で連結し、
一方の反応槽には膨潤グルコマンナンを。

他方の反応槽には無水酢酸を入れる。減圧等により排気
口から系内の気体を排出するとともに、無水酢酸を入れ
た反応槽を４０〜７０°Ｃに加温して無水酢酸を気化さ
せる。系内を無水酢酸の蒸気で満たした後、排気口を閉
じアセチル化反応を行う。または、上端に排気口を有す
るデシケータ−様の反応器の下部に無水酢酸を入れ、無
水酢酸より上部に膨潤グルコマンナンを入れる。減圧等
により排気口から系内の気体を排出するとともに、反応
器を４０〜７０℃に加温して無水酢酸を気化させる。系
内を無水酢酸の蒸気で満たした後、排気口を閉じアセチ
ル化反応を行う。アセチル化反応は、均一に反応させる
ため攪拌しながら行うのが好ましい。

反応が進行するにつれて、グルコマンナンは粘稠になっ
てくる。

反応温度は４０〜７０℃、好ましくは４０〜６０℃、反
応時間は２〜３日である。反応温度が４０℃未満になる
と一反応が遅くなり、７０℃を超えるとグルコマンナン
トリアセテートの回収率が低下する。

本発明の製造方法によれば、アセチル化反応の温度を調
節することにより生成するグルコマンナントリアセテー
トの分子量を調節することができる。すなわち、より高
温で反応させるほど、より低分子のグルコマンナントリ
アセテートを得ることができる。これは、無水酢酸がグ
ルコマンナンと反応した際に生じる酢酸の作用により、
グルコマンナンの主鎖が切断されて低分子化されるため
と推定される。

このような特性を利用して低分子化すれば、ゲルクロマ
トグラフィー用の充填剤である多孔質球状ゲルを製造す
る場合、短時間でかつ夕景の多孔化剤で製造することが
できる。すなわち、従来の方法のように液相でアセチル
化した場合、グルコマンナントリアセテートの主鎖がそ
れほど切断されないため、生成したグルコマンナントリ
アセテートの分子量があまり低下しない。このため大き
な排除限界分子量の多孔質球状ゲルを製造するには、多
量の多孔化剤と長い時間を必要とする。しかし、本発明
の製造方法において、アセチル化反応の温度を高温側に
設定して、低分子化したグルコマンナントリアセテート
を製造し、この低分子化したグルコマンナントリアセテ
ートから多孔質球状ゲルを製造することにより、多孔質
球状ゲル製造に使用する多孔剤の量と時間を少なくする
ことができる。

（洗浄工程） 次に、上記のようにして得たグルコマンナントリアセテ
ートを細分化して水洗することにより、生成したグルコ
マンナントリアセテートから膨潤剤、アセチル化剤など
の不純物を水相に除去する。

洗浄はグルコマンナントリアセテートに同容量程度の水
を加え１〜８時間攪拌すればよい。本発明においては、
膨潤工程で使用した膨潤剤の大部分はアセチル化の前に
分離しており、しかもアセチル化剤として無水酢酸の蒸
気を用いてグルコマンナンを処理するので、洗浄に必要
な水の量を少なくでき、したがって洗浄に伴って発生す
る廃液量は極めて少なくなる。洗浄後はろ過等によりグ
ルコマンナントリアセテートと洗浄液を分離し、得られ
たグルコマンナントリアセテートを次の精製工程に使用
する。

（精製工程） 次に、上記により得られたグルコマンナントリアセテー
トを、必要によりアセトン等の溶媒に溶解し、不溶解部
分を除いた後、水で析出させて精製グルコマンナントリ
アセテートを得る。

ここで使用するアセトン等の溶媒の景は、グルコマンナ
ントリアセテートの全景を溶解できれば特に制限はない
が、通常グルコマンナントリアセテートに対して１００
〜５００重量倍使用すればよい。

析出はグルコマンナントリアセテートを溶解したアセト
ン溶液を、撹拌しながら１〜５倍容量の水に注ぎ、グル
コマンナントリアセテートを析出させる。析出物をろ過
等により回収し、乾燥して精製グルコマンナントリアセ
テートを得る６上記のようにして得られた精製グルコマ
ンナントリアセテートは、ゲルクロマトグラフィー用の
充填剤等として利用できる。ゲルクロマトグラフィー用
の充填剤等として用いる場合には、例えば前記特開昭６
２−２３６８３９号に開示されているような方法で球状
ゲルが形成され、場合によってはさらにイオン交換基を
導入してイオンクロマトグラフィーに利用される。

グルコマンナントリアセテートから球状ゲルを形成する
には、例えばグルコマンナントリアセテートを単独もし
くは希釈剤とともに、水性媒質より沸点が低く、水性媒
質に溶解しないかまたは僅かしか溶解しない溶媒中に溶
解し、このグルコマンナントリアセテートの溶液を水性
媒質中に懸濁させて液滴を形成させ、次いで液滴中の溶
媒を蒸発し、得られたグルコマンナントリアセテートの
球状粒子をけん化し、架橋剤と反応させて架橋を行わせ
ることにより製造することができる。

次に、上記の製造方法について具体的に説明する。

まず、グルコマンナントリアセテートを溶媒に溶解する
が、溶媒としては、後記の水性媒質より沸点が低く、か
つ水性媒質に全く溶解しないか、または僅かしか溶解し
ないものであることが好ましい。このような溶媒として
具体的には、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭
素およびトリクロロエチレン等の塩素化炭化水素が使用
され、これらを単独または混合して用いる。

グルコマンナントリアセテートの溶解濃度としては前記
溶媒が蒸発除去された後１粒子が球状を保ち、充填剤と
しての強度を持っておればよいのであって、通常０．１
〜２０重量％、好ましくは２〜１０重量％である。

なお、グルコマンナントリアセテートを前記溶媒に溶解
する際、グルコマンナントリアセテートを単独で溶かし
てもよいが、適当な多孔化剤をさらに加えることができ
る。

多孔化剤は球状粒子を作った後、除去されて球状粒子を
多孔化せしめるために使用されるもので、具体的には、
テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、エチ
ルベンゼン、ジエチルベンゼン、ドデカン酸メチル、ト
ルエン、ヘキシルアルコール、ヘプチルアルコールおよ
びオクチルアルコール等が使用される。

多孔化剤の濃度としては使用するグルコマンナントリア
セテートに対してｌＯ〜５００重景％、好ましくは５０
〜４００重量％である。

次に、上記のようにして得たグルコマンナントリアセテ
ートの溶液を水性媒質中に懸濁させ、グルコマンナント
リアセテートの球状粒子を得る。

水性媒質としては親水性保護コロイド、例えばポリビニ
ルアルコール ス 溶性澱粉ならびにゼラチン等が使用できる。

これらは０．１〜ｌＯ重量％、好ましくは１〜５重量％
水溶液として使用するのがよい。また、水性媒質の使用
量はグルコマンナントリアセテートの溶液の少なくとも
２倍以上、好ましくは１０〜５０倍容量とするのがよい
。

水性媒質中に前記グルコマンナントリアセテートの溶液
を懸濁させる方法としては，水性媒質中にグルコマンナ
ントリアセテートの溶液を全量加え、攪拌して分散、懸
濁する方法や、水性媒質を攪拌状態とし、これにグルコ
マンナントリアセテ−トの溶液を一度にまたは滴下状に
添加する方法等があげられる。

液滴中の有機溶媒を蒸発除去する時の温度としては、水
性媒質の氷点以上で有機溶媒の沸点以下の温度が用いら
れるが、蒸発除去を促進させ、かつ粒子形状を良好に保
つためには有機溶媒の沸点より１〜５℃低い温度が好ま
しい。

次にグルコマンナントリアセテートの球状粒子をけん化
する。この場合、球状粒子の形状をこわさずにその形状
を保ちつつ、けん化するようなげん比重を用いることが
必要である。けん比重の例としては水酸化ナトリウムま
たは水酸化カリウムのメタノール溶液や、水酸化ナトリ
ウムまたは水酸化カリウムを硫酸ナトリウム等の塩類水
溶液に溶解させた溶液があげられる。

次に、けん化されたグルコマンナントリアセテートの粒
子を架橋する。架橋剤としては、例えばエビクロロヒド
リン、ジェポキシブタン、トリレンジイソシアナート、
ヘキサメチレンジイソシアナート等の２官能性化合物を
あげることができる。

これらの架橋剤は有機性媒体液中に溶解させて使用する
。

架橋剤媒体液としては灯油または流動パラフィンまたは
その混合物（例えば容量比７：３）に界面活性剤（非イ
オン界面活性剤例えばソルビタン脂肪酸エステル）を１
〜２重撤％混合したものが用いられる。また別の架橋剤
媒体液としてはアセトンとジメチルスルホキシドからな
る混合液（例えば容量比６；４）が用いられる。架橋剤
の濃度は上記架橋媒体液に対して０．０１〜１５ｍｏｌ
／Ωの範囲である。

架橋剤溶液１００容斌部に対し、グルコマンナントリア
セテートの球状粒子を１〜５重景部加え、室温〜７０℃
で２４〜３６時間撹拌を続けることによりグルコマンナ
ントリアセテートの球状粒子は架橋される。架橋反応粒
子を濾別し、アセトン次いで中性洗剤で洗浄し１次に水
洗することによって架橋されたグルコマンナントリアセ
テートの球状ゲルが得られる。

以上のようにして得たグルコマンナントリアセテートの
球状ゲルは、球状ゲルにイオン交換基を導入すると、イ
オン交換クロマトグラフィーのイオン交換体として利用
できる。この場合導入できるイオン交換基としては、ジ
エチルアミノエチル（ＤＥＡＥ）基、カルボキシメチル
（ＣＭ）基のほか、スルホメチル基、第１〜４級アミノ
エチル基、スルホプロピル基、リン酸基等の公知のイオ
ン交換基をあげることができる６ イオン交換基の導入は、常法により行うことができる。

すなわち、グルコマンナントリアセテートの球状ゲルを
アルカリ液にあらかじめ浸漬させた後、ハロゲン末端基
を有し導入したいイオン交換基となり得る試薬を反応さ
せればよい。これらの試薬としては、たとえば２−クロ
ロトリエチルアミン塩酸塩、クロロ酢酸、クロロメタン
スルホン酸塩、塩化ホスホリル等、アルカリ液としては
。

水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等がそれぞれ例示で
きる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、グルコマンナンを再沈させた後、膨潤
剤を用いて膨潤させ、次に膨潤剤を分離した後、無水酢
酸の蒸気で処理するようにしたので、グルコマンナント
リアセテートを製造するにあたり１次に掲げる効果を得
ることができる。

１）使用する膨潤剤、アセチル化剤、アセチル化触媒の
址を少なくできる。

２）発生する廃液の量を少なくできる。

３）反応時間を短縮できる。

４）　グルコマンナントリアセテートの着色が軽減でき
る。

５）種々の分子量のグルコマンナントリアセテートを容
易に得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１ （再沈工程） 市販のグルコマンナン粉末を水に溶がし７ｇ＃！の濃度
とした。この水溶液を同容量のエタノール中に攪拌しな
がら注ぎ、グルコマンナンの析出物を得た。これを回収
、乾燥後、ミルで破砕し、精製グルコマンナンを得た。

（膨潤工程） 精製グルコマンナン３．０ｇを２００ｍＱのビーカーに
取り、ホルムアミドとピリジンの１対１（容量比）混合
溶液１００ｍ（ｌを膨潤剤として加え、室温で２４時間
静置した。２４時間後、吸収されなかった膨潤剤は、デ
カンテーションして取除き、消費された量を算出した。

その結果、膨潤のために消費された量は約２０＋ｎＱで
あった。また、膨潤グルコマンナンの重量は２６．６ｇ
であった。

（アセチル化工程） 排気口のある容景６１２の真空デシケータ−の底に無水
酢酸１０＋＋＋Ｑを入れ、膨潤させたグルコマンナンを
ビーカーのまま支持板上に置き、アスピレータ−で５分
間排気した後排気口を閉じた。デシケータ−を６０℃の
恒温槽に入れ、６０℃で３日間反応させた。

（洗浄工程） 反応生成物に水２０ｍＱを加えた後、ピンセット、ハサ
ミ等で細分化し、３時間攪拌しながら洗浄した。洗浄後
、廃液量を測定したところ約４０ｍＱであった。

（精製工程） 洗浄後の反応生成物を回収し、５００ｎ＋Ｑのアセトン
に溶解した。不溶解分をＮα５Ａのろ紙でろ別した後、
アセトン溶液を約２Ｑの水に攪拌しながら注いだ。析出
物を回収し乾燥したところ、はぼ白色のグルコマンナン
トリアセテート４．０ｇが得られた。

グルコマンナン（（ＣＧＨ□。０Ｓ）ｎ）の全量がグル
コマンナントリアセテート（（Ｃ１□Ｈ工ＧＯ，）ｎ）
になった場合を収率１００重量％として収率を算出した
ところ、収率は７５重量％であった。

比較例１〜４ 実施例１の再沈および膨潤工程を行わなかった場合（比
較例１）、実施例１の再沈工程を行わなかった場合（比
較例２）、実施例１の膨潤剤の代りにピリジンｌｏＯｍ
ｆｌを用いた場合（比較例３）、実施例１の膨潤剤の代
りに酢酸とピリジンの１対１（容量比）混合溶液１００
ｍＱを用いた場合（比較例４）には、いずれの場合もグ
ルコマンナンが充分膨潤しなかったためアセチル化は進
行せず、グルコマンナントリアセテートは得られなかっ
た。

以上の結果をまとめて表１に示す。

実施例２〜５ 実施例１で得た精製グルコマンナン３ｇにホルムアミド
／ピリジン１対１（容量比）混合溶液１００ｍＱを加え
、５０℃で７時間攪拌して膨潤化した。吸収されなかっ
た混合溶液はデカンテーションで取除いた。これを表２
に示す温度で３日間アセチル化した。生成物の０．３重
量％クロロホルム溶液（３０℃）の粘度をＢ型粘度計で
測定した。その他の操作は実施例１と同様に行った。

結果を表２にまとめて示す。表２から分かるように、ア
セチル化率は５０℃が最も高く、６０℃、７０℃と温度
が高いほど低かった。また、アセチル化時の温度が高い
程、生成物の粘度が低かった。７０℃で収率が低いのは
、グルコマンナントリアセテートの低分子化が進み、回
収率が低下したためと考えられる。

実施例２〜５より、本発明の方法によれば、アセチル化
時の温度を変えることにより異なる分子量のグルコマン
ナントリアセテートを得ることができることがわかる。

比較例５〜７（従来法） 実施例１で得たアルコール処理グルコマンナン３ｇにホ
ルムアミドｌＯＯｍＱを加え、５０℃で２日間攪拌しな
から膨潤化した。これにピリジン３０ｍＱ、無水酢酸３
０＋ｎｕを加え、５０℃で３日間攪拌しながらアセチル
化した。反応終了後１反応混合物を８００ｒａｎの水に
攪拌しながら加え、析出物を回収した。

精製は実施例１と同様に行った。その結果、収率２０重
量％でグルコマンナントリアセテートが得られた（比較
例５）。

アセチル化条件を５０℃で５日間（比較例６）、または
６０°Ｃで５日間（比較例７）とした以外は。

比較例５と同様に行った。また、実施例２と同様にして
粘度を測定した。その結果、比較例６の収率は７０重量
％、粘度は９．５　ｃＰであった。また、比較例７の収
率は７２重量％、粘度は９．１　ｃＰであった。

比較例５〜７のいずれの場合も、得られたグルコマンナ
ントリアセテートは薄く着色（茶色）していた。また、
いずれの場合もグルコマンナントリアセテート回収時に
約９５０ｍΩの廃液が生じた。

従来法では、３ｇのグルコマンナンから収率７０重量％
でグルコマンナントリアセテートを得るのに、ホルムア
ミド１００ｍＱ、ピリジン３０ｍｆ１．無水酢Ｗ１３０
ｍＡ、反応時間５日が必要であった。

実施例６〜７および比較例８ 実施例４および比較例６で得られたグルコマンナントリ
アセテートを用いて、多孔質球状ゲルを以下のようにし
て調製した。

グルコマンナントリアセテート３ｇを９表３に示した量
のデカヒドロナフタレン（多孔化剤）とともにクロロホ
ルム２３０ｍＱに溶かした。これを５７℃のポリビニル
アルコールの１％水溶液３Ｑ中に攪拌しながら滴下し、
２４時間攪拌した。生成した球状粒子を濾別、水洗した
後、メタノール２７０＋＋＋Ｑに入れ、ｌ０Ｎ−水酸化
ナトリウム溶液３０ｍＱを徐々に滴下した。２４時間攪
拌してけん化とデカヒドロナフタレンの除去を行った。

けん化された球状粒子を濾別し、アセトンとジメチルス
ルホキシド４：６の混合溶媒１５０ｍＱ中にエピクロル
ヒドリン（架橋剤）　２０ｍ（ｌを加えた架橋浴中で−
６０℃で２４時間処理して架橋した。得られた球状粒子
の排除限界分子量を、ポリエチレングリコールを用いて
測定した。

結果を表３に示す。表３から分かるように、実施例４で
得た比較的低粘度のグルコマンナントリアセテートを用
いた場合は、少ない社のデカヒドロナフタレンで大きな
排除限界分子量を持つゲルが調製できる（実施例６，７
）。これに対し、比較例６で得た粘度の高いグルコマン
ナントリアセテートを用いた場合は、大きな排除限界分
子量を持つゲルを調製するには、より多量のデカヒドロ
ナフタレンが必要である。

表３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）グルコマンナンを溶解し、再沈させた後、膨潤剤
   を用いて膨潤させ、次に膨潤剤を分離した後、アセチル
   化触媒の存在下に無水酢酸の蒸気と接触させてアセチル
   化することを特徴とするグルコマンナントリアセテート
   の製造方法。