JPH0481403A - 新規シクロデキストリン誘導体及びその製造方法 - 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、界面活性能と包接能を合わせ持つ界面活性剤
、及び医薬品、香料、色素等の安定化剤、徐放剤、ある
いはキャリアー等として有用な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ものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕グルコ
ースがα−１，４結合した環状オリゴ糖であるシクロデ
キストリンには、６個のグルコースが結合したα−ンク
ロデキストリン（シクロへキサアミロース）、７個のグ
ルコースが結合したβ−シクロデキストリン（シクロへ
ブタアミロース）、８個のグルコースが結合したＴシク
ロデキストリン（シクロオクタアミロース）が一般に知
られている。

シクロデキストリンは、その疎水性空洞内に脂溶性の物
質（ゲスト化合物）を包接する性質を有しており、この
現象を利用して、揮発性物質の不揮発化及び徐放、不安
定物質の安定化、あるいは難溶性物質の可溶化等の目的
で、食品、化粧品、トイレタリー製品、あるいは医薬品
等に広く利用されている。しかし、シクロデキストリン
、特に最も製造が容易でコスト的に安価なβ−シクロデ
キストリンは、水に対する溶解性が低いこと、又、シク
ロデキストリンの包接物は難溶性で沈澱を生ずる等の問
題が有り、使用濃度が制限される欠点があった。また、
シクロデキストリンを界面活性剤の共存下、例えばシャ
ンプー、洗剤等の洗浄剤組成物中で使用する場合、目的
とするゲスト化合物分子と界面活性剤分子の包接が競争
して起こったり、あるいは界面活性剤分子の包接が優先
的に起こったりして、十分に包接体として機能しないと
いう応用上の極めて重大な制約があった。

上記の溶解性の問題については、シクロデキストリンを
化学修飾することにより解決しようとの試みがなされて
いる。例えば、特開昭５７４９１４号、特開昭６１−２
００１０１号、特開昭６２−５９６０１号及び特開昭６
３−４１５０５号の各公報では部分メチル化が、［ＩＳ
Ｐ第３４５９７３１号明細書ではヒドロキシエチル化及
びヒドロキシプロピル化が、又特開昭６１−１９７６０
２号、特開昭６３−２７４４０号及び特開昭６３−４６
２０１号の各公報では、グルコース、マンノース等のＩ
Ｒ類の付加、分岐化が試みられ、水に対する溶解性が改
善されることが知られている。しかしながら、これらの
シクロデキストリン誘導体では、界面活性剤共存下での
包接能は、原料であるシクロデキストリンと比較して何
等改善されておらず、洗浄剤組成物中で使用する場合の
包接能の低下に関しては何等改善の効果が見られていな
い。

〔課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上述の実情に鑑み、シクロデキストリン
又は糖残基を側鎖として有する分岐型シクロデキストリ
ンの化学修飾による新規な優れた性質の発現について鋭
意検討した結果、シクロデキストリン又は糖残基を側鎖
として有する分岐型シクロデキストリンに長鎖アルキル
基若しくは長鎖アルケニル基、及び親水基を導入して界
面活性を付与した界面活性シクロデキストリン誘導体、
より具体的には、シクロデキストリン又は糖残基を側鎖
として有する分岐型シクロデキストリンの長鎖アルキル
若しくはアルケニルコハク酸ハーフエステル金属塩カ、
水溶性、並びに界面活性剤共存下におけるゲスト化合物
の包接能が極めて優れていることを見出して本発明を完
成した。

即ち、本発明は下記の一般式（Ｉ）で示される新規な界
面活性シクロデキストリン誘導体並びにその製造方法を
提供するものである。

ＣＤ−Ｂ、　　　　　　　　　　　　（Ｉ）〔但し式中 ＣＤニゲルコースが６個以上α−１，４結合した環状オ
リゴ糖であるシクロデキスト リン又は糖残基を側鎖として有する分 岐型シクロデキストリン（以下、シク ロデキストリン類と略記する）の全て の非グリコシド性水酸基の水素原子を 除いたあとに残る環状オリゴ糖残基を 示す。

ｎニジクロデキストリン類における非グリコシド性水酸
基の数を示す。

ｎニジクロデキストリン類の全ての非グリコシド性水酸
基の水素原子が結合して いた酸素原子と結合する基であり、水 素原子又は−Ｃ−Ａ−Ｃ−ＯＭ基を示す。

但し、ｎ個のＢ基のうち、少なくとも １個は一〇−へ−Ｃ−０Ｍ基である。ここで門は水素原
子、アルカリ金属、アル カリ土類金属、アンモニウム、炭ｉｂ ２〜３のモノ、ジ若しくはトリアルカ ノールアンモニウム、炭素数１〜１８のアルキル基若し
くはアルケニル基置換 アンモニウム、アルキル基置換ピリジ ニウム、又は塩基性アミノ酸を示し、 八は−ＣＨ−ＣＨ２−基若しくは　−ＣＨ２−ＣＨＲＲ 基、又はこれらの混合物であり、Ｒは 炭素数６〜２０のアルキル又はアルケニル基を示す。〕 上記一般式（Ｉ）で表されるシクロデキストリン誘導体
の中で、環状オリゴ糖残基ＣＤがβシクロデキストリン
残基であり、Ｒが炭素数６〜２０のアルケニル基である
ものが特に好ましく、ＣＤ及びＢで表される基を具体的
に例示すれば次の通りである。

非グリコンド性水酸基由来の酸素原子 グリコンド性水酸基由来の酸素原子 Ｂ：　　０　　　　　　　０ ］１１１ ＣＣＨｚＣＨＣ０Ｎａ ＣＩ（！（ＪＩ＝ＣＨ（Ｃ）Ｉり、ＣＩｈＣＣＨＣｌ１
ｚＣ０Ｎａ Ｃｌ□１Ｊ＝ｃＨ（ＣＨｔ）ｉｃＨ３ 従来シクロデキストリンと環状酸無水物との反応による
ハーフエステルカルボン酸の合成例としてはＵＳＰ第３
４５３２６０号に記載の無水マレイン酸或いは無水フタ
ル酸とシクロデキストリンとの反応による平均置換度７
のシクロデキストリンハーフエステルカルボン酸の合成
等が知うれているが、これらには界面活性能がほとんど
無（、高分子の可塑剤としての用途を目的としたもので
あった。

本発明の前記一般式（Ｉ）で表される界面活性シクロデ
キストリン誘導体は、新規物質であり、かつ優れた包接
能及び界面活性能を有するものであって、前述の界面活
性のないシクロデキストリン誘導体（特開昭６３−４１
５０５号、ｕｓｐ第３４５９７３号、特開昭６３−４６
２０１号、ｕｓｐ第３４５３２６０号など）とは峻別さ
れる。

本発明が提供する前記一般式（Ｉ）で表される界面活性
シクロデキストリン誘導体（以下界面活性シクロデキス
トリン誘導体（Ｉ）と略記する）は、シクロデキストリ
ン類をアルヶニルコハク酸無水物若しくはアルキルコハ
ク酸無水物と反応させ、必要に応じてアルカリ性物質で
中和することにより得られる。

本発明者らは、上記界面活性シクロデキストリン誘導体
（Ｉ）の合成法について鋭意検討した結果、水及びアル
コールを含有しない溶媒中で、シクロデキストリン類と
アルケニルコハク酸無水物若しくはアルキルコハク酸無
水物とを、好ましくはアルカリ性物質の存在下に反応さ
せることによって、対応する界面活性シクロデキストリ
ン誘導体（Ｉ）が収率良く得られることを見出し、本発
明の製造法を完成した。

この反応を具体的に例示すれば次の通りである。

（８基は、２１個のＢ基のうち７個が ＣＣＨｚＣＨＣＯＭ　　　基　若しくはＣＨ２ＣＨ＝Ｃ
Ｈ（ＣＨ２）　６ＣＩｈＣ−ＣＨＣＨ２−Ｃ−０Ｍ　　
　基　あるいはそれらのＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨｚ）　
６ＣＨ：１混合物であり、残りの１４個が水素原子であ
る。

尚、門は前記の意味を有する。） 本発明の反応に於いて、先ず溶媒としては水及びアルコ
ールを含有しない有機溶媒、例えばジメチルホルムアミ
ド（ＤＭＦ）　、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、
ヘキサメチルホスホリックトリアミド（ＨＭＰ八）、ジ
オキサン、トルエン、キシレン等を用いることができる
が、原料のシクロデキストリン類が可溶であるＤＭＦ　
、　ＤＭＳＯが望ましい。またアルカリ性物質としては
、ピリジン、トリエチルアミン、カセイカリ、カセイソ
ーダ等を用いることができるが、溶媒への溶解性の点で
ピリジン、トリエチルアミンが好ましい。

また反応はアルカリ性物質の非存在下でも行うことがで
きるが、反応の進行が遅くなるため、反応温度を非常に
高（するか、反応時間を長くしなければならず、その結
果、反応試薬であるアルケニルコハク酸無水物若しくは
アルキルコハク酸無水物の両カルボニル基がエステル化
されたジエステルの生成等の副反応が進行し易くなるた
め、アルカリ性物質を用いた方が良い。

反応試薬であるアルケニルコハク酸無水物若しくはアル
キルコハク酸無水物、あるいはそれらの混合物の添加量
は、目的とする界面活性シクロデキストリン誘導体（Ｉ
）のエステル置換度に応じて任意に選択することができ
る。

反応温度は０〜２５０°Ｃ１好ましくは５０〜１５０°
Ｃである。温度が１５０°Ｃを越えるとジエステルの生
成等の副反応が顕著になるため好ましくない。反応時間
は反応温度、アルカリ性物質の添加量にもよるが、１〜
１００時間で充分である。

アルカリ性物質の添加量は、反応試薬であるアルケニル
コハク酸無水物若しくはアルキルコハク酸無水物あるい
はそれらの混合物に対し、モル比で、０．１〜２．０倍
程度、より好ましくは１．０〜１．５倍添加すれば良い
。

以上、溶媒、アルカリ性物質及びアルキルコハク酸無水
物若しくはアルケニルコハク酸無水物、あるいはそれら
の混合物の使用量、反応時間、反応温度等を任意に設定
することにより、所望のエステル置換度を持つ界面活性
シクロデキストリン誘導体（Ｉ）を生成させることがで
きる。このようにして得られた界面活性シクロデキスト
リン誘導体（Ｉ）は、アルカリ性物質の添加量によって
カルボン酸型若しくはアルカリ中和塩型、あるいはそれ
らの混合物となっており、もし必要ならさらにアルカリ
性物質を追加して完全なアルカリ中和塩とするか、若し
くは酸性物質を添加して完全なカルボン酸型にするか、
更にそのカルボン酸型にアルカリ性物質を添加して別の
アルカリ中和塩として使用できる（中和／対イオン交換
工程）。

中和／対イオン交換工程に用いるアルカリ性物質として
は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム
、水酸化バリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリ
ウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの無機アルカ
リ、あるいはモノエタノールアミン、ジェタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、デシルアミン、ドデシルア
ミン、塩基性アミノ酸等を挙げることができ、これらを
水溶液等として使用することもできる。また酸性物質と
しては、塩酸、硫酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等を用
いることができ、水溶液としても使用することができる
。中和／対イオン交換は上記のアルカリ性物質若しくは
酸性物質あるいはその水溶液と７０°Ｃ以下の温度で約
１時間程度撹拌するだけで充分である。

このようにして得られた界面活性シクロデキストリン誘
導体（Ｉ）含有混合物の中に存在する溶媒を、先ず減圧
下に加熱して留去した後（脱溶媒工程）、残存する無機
塩、及び有機塩を電気透析、イオン交換樹脂、吸着剤等
による吸着、あるいは溶剤精製、再結晶等により除去（
脱塩工程）することができるが、用途によっては上記の
中和／対イオン交換工程、脱溶媒工程、脱塩工程を省略
することもできる。

〔発明の効果］ 以上の様にして得られる本発明の界面活性シクロデキス
トリン（Ｉ）は、アルカリ中和塩の形では水溶性が高く
、活性剤の共存下で従来使用されていたシクロデキスト
リン類と比較して極めて高い包接能を有しているので、
洗浄剤組成物中の、香料のマスキング剤又は徐放側とし
て幅広く使用することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本
発明はこれらの実施例によって限定されるものではない
。

実施例１ β−シクロデキストリン４２．５ｇ　（３７，５ｎ＋ｍ
ｏｌ）、無水ｎ−デセニルコハク酸７５．０ｇ　（３１
５ｍｍｏｌ）、及びＤＭＦ　３００−を１１フラスコ中
、１１０°Ｃで１７時間撹拌した。その後６０°Ｃに冷
却し１０％−ＮａＯＨ水溶液（ＮａＯＨ１７，４ｇ　（
４３５ｍｍｏｌ）を含む）　１７４　ｎ＋１を約３０分
で滴下し、その後３０分間６０°Ｃで撹拌してＮａ塩と
した。この反応混合物から水及びＤＭＦをエバポレータ
ーを用い減圧下に加熱して留去した。残留物をメタノー
ル５００ｍ１に溶解させ、不溶の沈澱を濾過により除去
し、濾液をエバポレーター濃縮し１！のアセトンを加え
、生じた白色沈澱を濾取し、乾燥させることによって、
白色粉末３５．９ｇを得た（収率３１．８％）。

得られたβ−シクロデキストリンデセニルコハク酸ハー
フエステルＮａ塩の水酸基価は３６２．０、ケン化価は
９３２、またヨウ素価は５６．３であった。

ＩＲｃｍ−’、　ＫＢｒ ３４０６　（ＯＨ）、　２９２６及び２８５４　（Ｃ−
Ｈ）、　１７３１　（エステルカルボニル）、　１５７
５及び１４０７　（ＣＯｚＮａ）’　Ｈ−ＮＭＲ６１ｍ
）Ｄ２０ ０．８　（ｔ）　　１７．４Ｈ；Ｃ １，２（＋ｍ）　　５６．３Ｈ；Ｃ １，９〜２．８　（ｍ）　４０．４Ｈ；■、■、■、＠
１３．４〜４．０　（ｎ＋）　４２．ＯＨ；■、■、■
、■、■５．０　　（ｄ）　　　７．ＯＨ、Ｃ ５，４（ｍ）　　１０．７Ｈ；■、■ プロトンシグナルの帰属 ■■■　■■　■　■ Ｂ基：　ＣＣＨ−ＣＨｚＣＨ＝ＣＨＣＨｚ（ＣＨｚ）ｓ
ＣＨ：＋■−−−−　ＣＨ２Ｃ０□Ｎａ 若しくは ＣＣＨｚＣＨＣＨ＝ＣＨＣ）ｌｚ（ＣＨｚ）ｓＣＨ：＋
■−−−−−　（Ｉ，ｃｏ、Ｎａ または水素原子 以上の結果からエステル平均置換度は約５であることが
判明した。この結果は水酸基価、ケン化価、ヨウ素価の
値と良く一致した。

実施例２ β−シクロデキストリン４２．５ｇ　（３７，５ｍｍｏ
ｌ）、無水ｎ−デセニルコハク酸７５．０ｇ　（３１５
ｍｍｏｌ）、ピリジン２４．９ｇ　（３１５ｍ＋ｍｏｌ
）及びＤＭＦ　３００−を１！フラコス中、９０°Ｃで
２４時間撹拌した。その後、６０°Ｃに冷却し、１０％
−ＮａＯＨ水溶液１４７　ｔｄ　（ＮａＯＨ１４，７ｇ
　（３６８ｍｍｏｌ）を含む）を約３０分で滴下し、そ
の後６０″Ｃで３０分間撹拌してＮａ塩とした。この反
応混合物を実施例１と同様に脱溶媒、溶剤精製、及び乾
燥してβ−シクロデキストリン　デセニルコハク酸ハー
フエステルナトリウム塩（白色粉末）　８９．３ｇを得
た（収率８０．６％）。

得られたものの水酸基価は２５２．２　、ケン化価は１
３５．６　、またヨウ素価は５４．７であった。

’　Ｈ−ＮＭＲδ、ｌＩＤ２０ ０．８　（ｔ）　　２４．９Ｈｉ■ １．２　（ｍ）　　７７．８Ｈ；Ｃ １，９〜２．８　（ｍ）　４６．７Ｈ；■、■、■、■
３．４〜４．０　（ｓ＋）　４２．ＯＨ；■、■、■、
■、■５．０　　（ｄ）　　　７．ＯＨ；Ｃ ５，４（ｍ）　　１０．７Ｈ；　ＣＤ、０以上の結果か
らエステル平均置換度は約７であることがわかった。

実施例３ 実施例２で得られたβ−シクロデキストリンデセニルコ
ハク酸ハーフエステルナトリウム塩（平均置換度　約７
）のカルボン酸型ハーフエステル、即ち、β−シクロデ
キストリン　デセニルコハク酸ハーフエステルを以下の
ようにして合成した。

ナトリウム塩型ハーフエステル１０．０ｇを水１０〇−
に溶解させ、ＩＮ塩酸を滴下してｐｌ＋を４に調整した
。生成した白色沈澱を濾取し、大量の水で濾液のｐＨが
中性となるまで洗浄した後、減圧下、６０°Ｃにて１２
時間乾燥し、白色粉末９．１ｇを得た。

得られたものの平均分子量をｖＰＯ法により測定したと
ころ２９７０であり、平均エステル置換度は７．７であ
ることがわかった。また、元素分析の結果も以下に示す
ように良く一致した。

Ｃ１Ｏ 分析値（％）　　５８．２２　８．２２　３２．３６計
算値（％）　　６０．５９　８．０７　３１．３４実施
例４ マルトシルα−シクロデキストリン１０　ｇ　（７，７
ＲＩＲＩＯＩ）、無水ｎ−デセニルコハク酸１４．７　
ｇ　（６１，７＋＋ｕ＋＋ｏｌ）　、ピリジン４．９　
ｇ　（６１，７ｍｍｏｌ）及びＤＭＦｌｏｏ　ｗＩＪを
３００１フラスコ中、９０°Ｃで１０時間攪拌した。そ
の後、室温まで冷却し、１０％水酸化ナトリウム水溶液
２４．７ｄ　（水酸化ナトリウム６１．７ｍｓ＋ｏｌを
含む）を加え、以後、実施例１と同様に脱溶媒、溶剤精
製、さらに乾燥してマルトシルα−シクロデキストリン
　デセニルコハク酸ハーフエステルナトリウム塩（白色
粉末）１８．７ｇを得た（収率７７．９％）。

得られたものの水酸基価は２６２．１　、ケン化価は１
１８．６であった。

以上のようにして得られたナトリウム塩を実施例３と同
様にして中和し、カルボン酸型とした。平均分子量−は
２９５１　（ＶＰＯ法による）であり、エステル平均置
換度は約７であった。また元素分析の結果も以下に示す
ように良く一致した。

ＣＨ０ 分析値（％）　　５８．２９　７．９２　３３．１７計
算値（％）　　５９．１５　７．９０　３２．９５試験
例 実施例２で合成したβ−シクロデキストリンデセニルコ
ハク酸ハーフエステルＮａ塩（平均エステル置換度約７
）のＮ−フェニル−１−ナフチルアミン（ＰＮＡ　　；
ゲスト化合物）の包接能を水溶液中のケイ光分析により
測定した。

比較のため従来、包接化合物として使用されているβ−
シクロデキストリンの包接能も同時に測定した。

遺淀膚訓ヨー 励起波長　３６５ｎｍ ｐＨ６，０５２５°Ｃ ０，０５Ｍ　−ＭＥＳハンファー ＰＮ＾（ゲスト化合物）濃度　２　Ｘ　１０−’ｍｏｌ
／　１β−シクロデキストリンデセニルコハク酸ハーフ
エステルＮａ塩又はβ−シクロデキストリン（ホスト化
合物）４度　Ｉ　Ｘ　１０−２＋＊ｏｌ／　４２図１に
それらのケイ光スペクトルを示す。ＰＮＡケイ光強度が
高くなればなる程、ゲスト化合物の包接能が高いことを
示す。

その結果、実施例２で合成したβ−シクロデキストリン
誘導体をホスト化合物として用いた場合、ホスト化合物
としてβ−シクロデキストリンを用いた場合と比較して
ケイ光強度が増加しており、ゲスト化合物であるＰＮＡ
の包接能が高くなっていることがわかる。

【図面の簡単な説明】

図１はβ−シクロデキストリンデセニルコハク酸ハーフ
エステルＮａ塩（平均エステル置換度約７）及びβ−シ
クロデキストリンのＮ−フェニル−１−ナフチルアミン
（ＰＮＡ　）の包接能を水溶液中のケイ光分析により測
定した結果を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、式（ I ）で示される界面活性シクロデキストリン
   誘導体。 ＣＤ−Ｂ＿ｎ（ I ） 〔但し式中 ＣＤ：グルコースが６個以上α−１，４結合した環状オ
   リゴ糖であるシクロデキ ストリン又は糖残基を側鎖として有 する分岐型シクロデキストリン（以 下、シクロデキストリン類と略記す る）の全ての非グリコシド性水酸基 の水素原子を除いたあとに残る環状 オリゴ糖残基を示す。 ｎ：シクロデキストリン類における非グ リコシド性水酸基の数を示す。 Ｂ：シクロデキストリン類の全ての非グ リコシド性水酸基の水素原子が結合 していた酸素原子と結合する基であ り、水素原子又は▲数式、化学式、表等があります▼基 を示す。但し、ｎ個のＢ基のうち少 なくとも１個は▲数式、化学式、表等があります▼基で ある。ここでＭは水素原子、アルカ リ金属、アルカリ土類金属、アンモ ニウム、炭素数２〜３のモノ、ジ若 しくはトリアルカノールアンモニウ ム、炭素数１〜１８のアルキル基若し くはアルケニル基置換アンモニウム、 アルキル基置換ピリジニウム、又は 塩基性アミノ酸を示し、Ａは ▲数式、化学式、表等があります▼基若しくは▲数式、
   化学式、表等があります▼ 基、又はこれらの混合物であり、Ｒ は炭素数６〜２０のアルキル又はアル ケニル基を示す。〕 ２、一般式（ I ）に於いて、環状オリゴ糖残基ＣＤが
   β−シクロデキストリン残基であり、Ｒが炭素数６〜２
   ０のアルケニル基である請求項１記載のシクロデキスト
   リン誘導体。 ３、水及びアルコールを含有しない溶媒中にて、シクロ
   デキストリン類をアルケニルコハク酸無水物若しくはア
   ルキルコハク酸無水物と反応させることを特徴とする請
   求項１記載の一般式（ I ）で示されるシクロデキスト
   リン誘導体の製造方法。