JPH05506615A

JPH05506615A - 炭酸カルシウム及びリン酸カルシウムの阻害剤としてのポリアスパラギン酸

Info

Publication number: JPH05506615A
Application number: JP92508827A
Authority: JP
Inventors: コスカン，ラリー・ポール; ロウ，キム・シー; ミア，アブドウル・レーマン・ワイ; アテンシオ，アン・マリー
Original assignee: ドンラー・コーポレイシヨン
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-09-30
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: EP0530358B1; CA2083405A1; DE69211076T2; WO1992016462A1; EP0530358B2; CA2083405C; US5152902A; EP0530358A1; JP3347325B2; EP0530358A4; DE69211076T3; DE69211076D1

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】炭酸カルシウム及びリン酸カルシウムの阻害剤としてのポリアスパラギン酸光」！と光ｌ一本発明は、炭酸カルシウム又はリン酸カルシウムの沈澱を阻止するためにポリアスパラギン酸を使用する方法に関する。凡朋！υＬ【ポリアスパラギン酸は生物分解性を有するため、環境保ポリアスパラギン酸は使用後に生物分解して、環境的に許°容し得る最終生成物となる。無水ポリアスパラギン＊　（ａｎｈｙｄｒｏｐｏｌｙａｓｐａｒｔｉｃ　ａｃｉｄｓ、即ちポリスクシンイミド）は、無水物形態のポリアスパラギン酸である。Ｅｔｓｕｏ　Ｋｏｋｕｆｕｔａらの”Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｍｏ１ｅ−ｃｕｌａｒ　Ｈｅｉｇｈｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｐｕｒｉｔｙ　ｏｆ　Ａｎｈｙｄｒｏｐｌｏｙ−ａｓｐａｒｔｉｅ　Ａｃ１ｄ　Ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　Ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｏｌｙｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ″。Ｂｕｌｌｅｔｉｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｈｅ＋５ｉｃａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｊａｐａｎ、Ｖｏｌ、５１（５）。１５５５−１５５６（１９７８）には、ポリアスパラギン酸を生成するためのアスパラギン酸の熱縮合（ｔｈｅｒｍａｌ　ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ）が開示されている。Ｋｏｋｕｆｕｔａは、この方法で生成したポリアスパラギン酸の分子量が反応温度の増加に伴って増加することを教示している。また、この文献で示唆されているアスパラギン酸から無水ポリアスパラギン酸への最大変換率は、３２５°Ｆ〜４２５°Ｆの油浴温度で６８％以下である。その後発表されたＢｒｅｎｄａ　Ｊ、Ｌｉｔｔｌｅらの“Ｃｏｒｏｓｉｏｎ　Ｉｎｈｉ−ｂｉｔｉｏｎ　Ｂｙ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｐｏ１ｙａｓｐａｒｔａｔｅ” 、　５ｕｒｆａｃｅ　ＲｅａｃｔｉｖｅＰｅ　ｔｉｃｌｅｓ　ａｎｄ　Ｐｏｌ　ｍｅｒｓ、ｐｐ、２６３−２７９０　＾−ｅｒｉｃａｎ　Ｃｈｅｍｉ−ｓｔｒｙ　５ｏｃｉｅｔｙ　Ｓｙｖｐｏｓｉｕｍ　５ｅｒｉｅｓ　４４４（１９９０）にはＫｏｋｕｆｕｔａが引用されている。この先行技術では、粉末状アスパラギン酸から無水ポリアスパラギン酸を生成するために３７４°Ｆの油浴温度を２４時間〜９６時間使用している。結果はにｏｋｕｆｕｔｉの方法を超えるものではなかった。、リン酸カルシウム阻害剤及び炭酸カルシウム阻害剤は、沈澱とスケール形成とを阻止するために多くの用途で使用されている。これらの用途には、冷却水処理、ボイラー水処理、脱塩（ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ）、逆浸透、フラッシュエバポレーター（ｆｌａｓｈ　ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）、油田回復操作、並びに歯垢及び歯石の抑制等がある。周知のように、ポリアスパラギン酸は炭酸カルシウム阻害剤として有用である。米国特許第４．５３４．８８１号のｅｏｌ、１４、表４には、２０℃で０．０５ μｇ／ｌのポリアスパルテート濃度で１２０分という炭酸カルシウム活性試験遅滞期が示されている。周知のように、ポリアスパラギン酸はリン酸カルシウムの結晶化を阻止する。　５ｉｋｅｓら、“Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ　ｂｙ　ＰｅｐｔｉｄｅｓＥｎｒｉｃｈｅｄ　ｉｎ　Ａｓｐａｒｔｉｃ　Ａｃ１ｄ　ａｎｄ　Ｐｈｏｓｐｏｓｅｒｉｎｅ ″、＾ＣＳＳｙｍｐｏＣ５５ｙ　５ｅｒｉｅｓ　４４４（１９９１）参照。光浬し１１１一本発明者らは、水性システム中で炭酸カルシウム又はリン酸カルシウムを阻害するより良い方法を発見した。より特定的には、本発明者らは、水性システム中のトポリアスパラギン酸が、通常１９０分を超える濃度０．０５μｇ／ｍｌでの炭酸カルシウム活性試験遅滞期に貢献し得ることを発見した。遅滞期（ｌａｇ　ｐｈａｓｅ）は２１０分を超えるのがより好ましく、２７０分を超えるのが最も好ましい。５ｉｋｅｓらの′Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ　ｏｒ　Ｃａｌｃｉｕｍ　Ｃａｒｂｏｎａｔｅ　ａｎｄＰｈｏｓｐｈａｔｅ　Ｃｈｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ　ｂｙ　Ｐｅｐｔｉｄｅｓ　Ｅｎｒｉｃｈｅｄ　ｉｎ＾５ｐａｒｔｉｃ　Ａｃ１ｃｌ　ａｎｄ　Ｐｈｏｓｐｏｓｅｒｉｎｅ″″、ΔＣＳ　ＳｙＩＩｐｏｓｉｕｍ　５ｅｒｉｅｓ４４４（１９９１）に開示されているポリアスパラギン酸はα−ポリアスパラギン酸である０本発明者らは、トポリアスパラギンが、冷却水処理、ボイラー水処理、脱塩、逆浸透、フラッ似の阻害特性を示すことを発見した。適当なポリアスパラギン酸は、Ｍ−が１０００〜５０００の６−ポリアスパラギン酸（即ち〉５０％Ｂ、＜５０％αの形態のもの）である、好ましいポリアスパラギン酸は、６５％〜８０％Ｂ、２０％〜２５％αであって１０００〜５０００のＭｔｗを有するものである。より好ましいポリアスパラギン酸は、約７０％〜８０％Ｂ、２０％〜３０％αであって３０００〜５０００の分子量を有するものである。最も好ましいポリアスパラギン酸は、約７０％〜７５％Ｂ、ポリアスパラギン酸は、粉末状Ｌ−アスパラギン酸を３７０゜Ｆ以上に加熱して縮合反応を開始させ、次いで反応混合物の温度を４２０°Ｆ以上に上昇させ、少なくとも８０％がポリスクシンイミドに変換されるまで４２０°Ｆ以上に維持し、このポリスクシンイミドを加水分解するステップによって製造し得る。第１図は温度対時間の反応曲線を示している。シリーズ１は油の温度で゛あり、シリーズ２は反応混合物の温度である。第２図は温度対時間の反応曲線を示している。シリーズ１は油の温度であり、シリーズ２は反応混合物の温度である。第３図は温度対時間の反応曲線を示している。シリーズ１は油の温度であり、シリーズ２は反応混合物の温度である。第４図は温度対時間の反応曲線を示している。シリーズ１は油の温度であり、シリーズ２は反応温度である。第５図は温度対時間の反応曲線を示している。シリーズ１は油の温度であり、シリーズ２は反応温度である。第６図は温度対時間の反応曲線を示している。シリーズ１は油の温度であり、シリーズ２は反応混合物の温度である。第７図は温度対時間の反応曲線を示している。シリーズ１は油の温度であり、シリーズ２は反応混合物の温度である。１支固相し一アスパラギン酸を熱で重合するために一連の実験を行った。いずれの場合も、粉末状Ｌ−アスパラギン酸を反応容器に入れて加熱した０重合反応全体を通して試料を採取した。これらの試料を生成物ポリスクシンイミドへの変換率に関して分析し、試料の色及び温度を調べた１次いでポリスクシンイミドを加水分解してポリアスパラギン酸を生成し、ポリアスパラギン酸の活性試験を行った。ここで、これらの変換率、色、ポリアスパラギン酸の生成及び活性を１つずつ説明する。Ｌ−アスパラギン酸から生成物ポリスクシンイミドへ、の変換率は次の手順で測定した。Ｌ−スパー　ン　か　ポ１ス　シン　ミドへの　の定− 特定量の反応混合物又は生成物をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）のアリコートに溶解した。この溶解は、非反応し一アスパラギン酸を残して総てのポリスクシンイミドがＤＭＦ中に溶解するまで４〜５時間かけて行った。非反応し一アスパラギン酸はＰ通によって除去した。非反応し一アスパラギン酸の量を下記の式で算出した：Ａ−Ｂ変換率＝　−−−−−−−＊　１００％式中、Ａ＝初期試料の重量、Ｂ’＝Ｆ液の重量。色各生成物試料の色を調べた。し−アスパラギン酸は白色である。ポリスクシンイミドを含んでいる試料は、反応混合物から採取した試料の温度に応じて色が異なっていた。これらの色は、低温から高温になるにつれて、薄いピンクからピンク、黄褐色がかったピンク、黄褐色、薄黄色へと変化していた。これらの色は通常Ｌ−アスパラギン酸の変換率に対応し、同じ順序で薄いピンクが最も低い変換率を示し。黄色が最も高い変換率を示していた。ピンク色は７０％以下の変換率に対応していた０文献ではピンク以外の色は報告されていない。ボ１アスバー　ン下記の加水分解方法でポリスクシンイミドからポリアスパラギン酸を生成した。ボ１スクシンイミドからボ１アスパー　ン　＜−ｆ−めの　゛測定量のポリスクシンイミド及び蒸留水からスラリーを形成した。水酸化ナトリウムを滴下してポリスクシンイミドをボリアスン＜ラギン酸に加水分解した。加水分解は１）Ｈ９，５で完了した。水酸化ナトリウム以外の塩基を使用することもできる。適当な塩基としては、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、並びに他のアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属の水酸化物又は炭酸塩が挙げられる。塩基は通常、ｐｌ’ｌが９．５になり且つ透明な溶液が形成されるまでスラリーに加える。ルシ　ムＳポリスクシンイミド試料からポリアスパラギン酸を生成した。炭酸カルシウムの沈澱を阻止する阻害剤としてのポリアスパラギン酸の活性を下記の試験で説明するように調べた。標準量の蒸留水をピペットでビーカー内に導入した。塩化カルシウム溶液を加えた後で、但し重炭酸ナトリウム溶液を加える前に、阻害剤を加えた。次いで、溶液の濁りによって示される明らかな且つ突然の炭酸カルシウム沈澱が生じるまで、前記溶液に水酸化ナトリウムを加えた。その結果ｐＨが低下した時点で水酸化ナトリウムの添加を停止し、ｐＨを記録した。水酸化ナトリウムの消費量を調べた。　１０分後のｐ’［（低下を記録した。いずれの試験でも、阻害剤の使用量はポリアスパラギン酸の重量が一定になるように調製した。阻害剤の活性は、水酸化ナトリウムの消費量とｐＨ低下とによって判断した。水酸化ナトリウムの必要量が多ければ多いほど、生成物の阻害剤としての活性は高い、また、ｐＨ低下が小さいければ小さいほど、生成物の阻害剤としての活性は高い。試料の試験結果を下記の表に示す。表　ＡＮａＯＨ量（ｍｌ）　ｐＨ低下対照　０．９５　１４６ポリアスパラギン酸（ｌｐｐ信）　１．６５　１．００ポリアクリル酸車寧（ｌｐｐ惰）　１．７０　０．８３ポリアスパラギン酸（２，５ｐｐｍ）　１．７５　０．４８ポリアクリル酸傘京（２ｐｐｍ）　１．７０　０．８０ポリアスパラギン酸（１０ｐｐｍ）　２゜４０　０．３０ポリアクリル酸本本（１０ｐｐｍ）　２．２５　０．３１ポリアスパラギン酸（１００ｐｐｍ）　２．６５　０．０２ポリアクリル酸本本（１００ｐｐｍ）　＊　本草　炭酸カルシウムの沈澱が試験開始と同時に発生した。本草　ポリアクリｌし酸はＲｏｈ醜ＡＨａａｓ社の４５００Ｍｍポリアクリル酸である。ルシウム　３ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎア・７セイ下記の手順に従い２０℃で炭酸カルシウ、ムの核形成アッセイを行った。２００μｌのＩＭ塩塩化カルシウム水水和物１９．４＋＊ｌの蒸留水とを含む混合物に阻害剤を加えた０次いで、４００μｍの０．４Ｍ重炭酸ナトリウムを加え、０．１Ｎ　ＮａＯ［１でｐＨを８．３０に調整した、この溶液のｐｉｆを１分毎に調べた。遅滞時間（即ち遅滞期）が長ければ長いほど、阻害効果は高い、遅滞時間を下記の表Ｂに示す。表　ＢＯ０２μＩ／ｍｌ　０．４μＩ／ｍｌ対照　２分　２分試料Ａ　７分　９分試料８　６分　８分試料ＢはＳｉｇｍａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏａ＋ｐａｎｙから入手した分子量約４９００８ｍのポリアスパラギン酸である。試料Ａは本明細書の「実験」の項で説明する熱縮合により生成したポリアスパラギン酸である。前述の方法で第２組の実験を行った。但し、蒸留水の代わりに人工海水を使用した。この海水は次の組成を有する：　５００ｍＭ　ＮａＣ１，１０ｍＭ　ＫＣＩ、１０ｍＭ　Ｃａ及び１１０１ＩＩ溶解無機炭素。結果を表Ｃに示す。表Ｃ濃度　遅滞期１）生成物１　０．Ｏ５ｐｐｍ　１２０分２）生成物２　’　０．０５１）９１　１８０分３）生成物３　０．０５ｐｐ謹　２７１分生成物１：α−ポリアスパラギン酸と思われるＳｉｇｍａｃｏｒｐｏｒａｔ　ｉｏｎから入手したポリアスパラギン酸。生成物２：５０％α、５０％Ｂであると思われる熱的に調製したポリアスパラギン酸。生成物３：実験室実験１〜４及びパイロットプラント試験操作１〜３で説明するように熱的に調製した８−ポリアスパラギン酸。１ン　ルシ　ムの既知量の阻害剤を１Ｍ塩化カルシウム溶液に加えた。形成されたスラリーにＩ　Ｍ　Ｎａ、ＨＰＯ４溶液を加えた。　ｐＨ変化を経時的に記録した。結果を下記の表に示す。表　Ｄ対照　トポリアスパラ　ポリアクリル酸車ギン酸時間（分）　ｐＨ時間（分）　ｐＨ時間（分）　ｐＨ０７，４１０７，４１０７，４０５７，４０５７，４１５７，４０１０７，３８１０フ、４１　１０　７．３９１５　７．３６　１５　７．４０　１５　７．３９２０　７．３３　２０　７．３９　２０　７．３７２５　７．２３　２５　７．３８　２５　７．３５３０　６．７７　３０　７．３５　３０　７．３３３５　６．７１　３５　７．３３　３５　７．１７４０　６．７１　４０　７．２Ｌ　４０　７．０１４５　６．９１４５　６．９６５０　６．８０　５０　Ｂ、８９５５　６．７７　５５　６．８３８０　６．７６　６０　６．８０本Ｒｏｈｍ＆Ｈａａｓ社の４５００８ｍポリアクリル酸。このデータは、本発明の８−ポリアスパラギン酸がポリアクリル酸に比肩し得るリン酸カルシウム阻害特性を有することを示している。九五ｌ二Ｕゲル浸透クロマトグラフィーを用いて、生成したポリアスパラギン酸の分子量を調べた。本明細書に記載の加水分解方法を用いて加水分解したポリスクシンイミドについて、分子量の測定を行った。基準として、Ｒｏｈｍ＆Ｈａａｓ社の２０００８ｍポリアクリル酸及びＲｏｈｍ＆Ｈａａｓ社の４５００８ｍアクリル酸を使用した０本発明の方法で生成したポリアスパラギン酸の分子量は、特に説明がない限り、これらの基準に基づいて重量平均分子量（Ｍｗ）で示したものである。なぜなら、ゲル浸透クロマトグラフィーに基づく分子量は、使用する基準に応じて変化し得るからである。生成したポリアスパラギン酸の分子量は変換率に関係な生成したポリアスパラギン酸は２つの形態のし一アスパラギン酸を含むコポリマーである。α形態は２〜アセトアセタミドである。ト形態は３−カルボキシプロピオンアミドである。「実験ｊの項の実験室実験１〜４及びパイロットプラント試験操作１〜３で説明する方法に従って調製したポリアスパラギン酸は、ＮＭＲ検査により５０％以上の３−カルボキシプロピオンアミドと５０％以下の２−アセトアセタミドとを含むことが判明したため、トポリアスパラギン酸とみなすことができる。２つの異なる生成物試料についてＮＭＲ分析を行った。これらの試料のうち、一方は７０％Ｂ形態を有しており、他方は７５％８形態を有していた。６の％は加水分解条件を変えることによって増減できると考えられる。本発明のポリアスパラギン酸は６が５０％以上、αが５０％以下の形態を有し、重量平均分子量が１（１００〜５０００である。この方法で生成される好ましいポリアスパラギン酸は、Ｂが約６５％〜８０％Ｂ、αが２０％〜３５％、重量平均分子量が１０００〜５０００のものである。より好ましいポリアスパラギン酸は、重量平均分子量が３０００〜５０００．８が７０％〜８０％のもの、最も好ましくは６が７０％〜７５％のものである。ボ１アスパー　ン本発明者らは、先行技術によって教示又は示唆されてきたものより遥かに大きい変換率でポリアスパラギン酸を製造する方法を発見した。また、先行技術の教示に反して、本発明の方法て製造したポリアスパラギンの分子量は反応温度に伴って増加することはない。本発明者らは、ポリスクシンイミドを高収率で製造するための粉末状Ｌ−アスパラギン酸の熱縮合が、約３７０°Ｆの初期温度より高い温度、好ましくは４２０ °Ｆ以上、最も好ましくは約４４０’Ｆ以上で最適に生起することを発見した。３７０°Ｆ以下の反応温度では、ポリスクシンイミドが何時間もの時間をかけて生成し得る。収率計算値は低い、Ｌ−アスパラギン酸からポリスクシンイミドへの変換は７０％以下であり、何日もの期間を必要とする。反応温度が３７０°Ｆを超えると変換率は９０％以上に増加し、反応時開が大幅に短縮される。本発明の方法によるし一アスパラギン酸からポリスクシンイミドへの熱縮合では、特徴的な形状の「温度対時間」反応曲線が得られる。この曲線は、最初の反応物質温度の急上昇と、これに次ぐ反応開始を示す吸熱（ｅｎｄｏｔｈｅｒｍ）とを特徴する。吸熱開始の直後に蒸発冷却（ｅｖａｐｏｒａｔ　１νｅ　ｃｏｏｌｉｎｇ）が生じ、次いでまず温度が上昇し、その後第２の吸熱が発生し、これに蒸発冷却プラトーが続く。次いて温度があるプラトーまで上昇する。このプラトーは一定の温度レベルにある。最終プラトーと、温度がこのプラトーまで上昇する時間との間の温度ては反応が９５％以上の変換率に到達した。ポリアスパラギン酸はベース加水分解によりポリスクシンイミドから生成する。生成されたポリアスパラギン酸は１０００〜５０００の重量平均分子量を有する。この分子量範囲は変換率に関係なく均一である。Ｌ−アスパラギン酸からポリスクシンイミドへの変換率は、使用温度を高くすることによって、より短い時間で増加させることができる。Ｌ−アスパラギン酸の加熱に使用する熱流体（ｔｈｅｒｍａｌｆｌｕｉｄ）を妥当な時間で５００″Ｆに上げると、９０％以上が４時間以内に変換される。Ｌ−アスパラギン酸の加熱に使用する熱流体を妥当な時間で５５０°Ｆに上げると、９０％以上が２時間以内に変換される。連続プロセス及びバッチプロセスを使用し得る。あるプロセス実施例では、流動床、撹拌下の反応器及び間接的に加熱される回転乾燥器を使用する。定コ（本明細書で使用するポリアスパラギン酸という用語にはポリアスパラギン酸の塩も含まれる。ポリアスパラギン酸塩の対イオンの非限定的具体例としては、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の陽イオン、例えばＮａ”、Ｋ゛、Ｍｇ”並びにＬｉ”、Ｃａ”、Ｚｎ＋″、Ｂａ”、Ｃｏ”、Ｆｅ−、Ｆｅ””及びＮＦｆ４” が挙げられる。ポリスクシンイミドはイミド形態のポリアスパラギン酸であり、無水ポリアスパラギン酸としても知られている。変換率は、し−アスパラギン酸が熱縮合によってポリスクシンイミドを形成する度合いであると定義される。平衡温度は、反応完了時の生成物の温度であると定義される。実験ポリスクシンイミド及びポリアスパラギン酸の製造例を以下の反応の“時間／温度”プロットを第１図に示す。４００グラムのし一アルバラギン酸粉末を充填した５００ｎ＋　ｌの被覆ステンレス鋼ビーカーを油浴中に置いた。油浴をすぐに４２５°Ｆの維持温度に加熱した。試料を実験中常に撹拌した。４０分で第１の吸熱状態に達すると、反応が開始した。反応混合物の第１の吸熱状態は４２５°Ｆ（維持温度）の油温において３９０”Ｆでピークに達した。この第１の吸熱状態の直後に蒸発冷却が生じた。蒸気の発生によって水分損失が実証された１反応混合物の温度はこの期間中に３６０°Ｆの低温に低下した。温度低下の後に、反応混合物の温度は上昇し始めた。２．７５時間で反応混合物は４００°Ｆの平坦温度に達した。６．８８時間後に４２％の転化率が得られた。系から発生する蒸気は全吸熱反応中での水分損失を実証した。引き続いて更に蒸発冷却が生じた。７時間の実験の後に実験を完了した。以下の表１はこの実験中に明らかになったデータを示している。指定の時開に試料を取り出して、ポリスクシンイミドへの転化率（％）を分析した。ポリスクシンイミド生成物から生成したポリアスパラギン酸の相対活性度を、前述した炭酸カルシウム活性度試験で測定した。活性度試験で述べたように、活性度をｐＨ低下（δｐＨ）及び水酸化ナトリウムの量（ミリリットル（ｍｌｓ））で表す。反応混合物の色を示す。生成物の温度による変色を観察した。表１重合　活性度試験時開　生成物温度　油温　Ｃｏｎｖ　ＮａＯＨδｐｌ’ｌ　色ｈｒ　’Ｆ　’Ｆ　％　−１０，０２５０２７０００，９５１，４７ＬＰ１．０３８６　４３０　５　ＬＰ１．７　３８５　４２５　１３　１．７５　０．５６　Ｐ３．４　４０１　４２５　２６　１．７５　０．５６　Ｐ５．０　４００　４２４　２７　１．７５　０．５Ｂ　Ｐ６．９　４００　４２５　４２　１．８０　０．５７　Ｐ以下の定義は本明細書全体に適用される。ｒ＝　ｐ−淡ピンク色、ＬＹ−淡黄色；Ｐ−ピンク色：Ｔ−黄褐色、Ｗ−白色、Ｙ＝黄色；　Ｃｏｎｖ−転化率；δｐｉ（−活性度試験のｐＨ低下；ｈｒ＝時間実験２以下の反応の゛時間、／温度”プロットを第２図に示す。４００グラムのし一アルパラギン酸粉末企充填した５００ＩＩｌの被覆ステンレス鋼ビーカーを油浴中に置いた。油浴をすぐに４５０°Ｆの維持温度に加熱した。試料を実験中常に撹拌した。３０分で第１の吸熱状態に達すると、反応が開始した。反応混合物の第１の吸熱状態は４３９°Ｆの油温において３９５°Ｆでピークに達した。この第１の吸熱状態の直後に蒸発冷却が生じた。蒸気の発生によって水分損失が実証された０反応混合物の温度はこの期間中に３９０°Ｆの低温に低下し、油温を４５０°Ｆの維持温度に上昇させた。温度低下の後に、反応混合物の温度は上昇し始めた。１．６７時間で第２の吸熱状態が生じた。この吸熱状態での反応混合物の温度は４２０°Ｆであり、油温は４５０°Ｆであった。系から発生する蒸気は水分損失を実証した。第２の吸熱状態が終わるまで蒸発冷却が生じ続けた。蒸気の発生によって水分損失が実証された。この期間が終わると、反応混合物の温度を上昇させて、４３４ °Ｆの平衡温度に維持した。以下の表２はこの実験中に明らかになったデータを示している。指定の時開に試料を取り出して、ポリスクシンイミドへの転化率（％）を分析した。ポリスクシンイミド生成物から生成したポリアスパラギン酸の相対活性度を、前述した炭酸カルシウム活性度試験で測定した。活性度試験で述べたように、活性度をｐＦＩ低下（δｐＦＩ）及び水酸化ナトリウムの量（ミリリットル（＋１ｓ））で表す。反応混合物の色を示す、生成物の温度による変色を観察した。表２重合　活性度試験時間　生成物温度　油温　Ｃｏｎｖ　Ｎａ０ＦＩ　δｐＦＩ　色ｈｒ　Ｆ　”Ｆ　％　１０．０　３４０　３４５　０　０．９５　１．４７　ＮＯ，５４００４４０２２ −−ＬＰ１．１　３９８　４５１　２３　１．７５　０．５９　１Ｐ１．７　４２２　４５７　３２　１．８０　０．５７　Ｐ４．２　４１６　４５１　５８　１．８１　０．６Ｉ　Ｐ５．５　４２０　４５２　８１　１．８０　０．６３　Ｔ以下の反応の“時間／温度”プロットを第３図に示す。４００グラムのし一アルバラギン酸粉末を充填した５００ｍ　ｌの被覆ステンレス鋼ビーカーを油温中に置いた。油浴をすぐに５００″Ｆの維持温度に加熱した０反応混合物を実験中常に撹拌した。３０分で第１の吸熱状態に達すると、反応が開始した０反応混合物の第１の吸熱状態は４６５°Ｆの油温において４０５’Ｆでピークに達した。第１の吸熱状態の直後に蒸発冷却が生じた。蒸気の発生によって水分損失が実証された０反応混合物の温度はこの期間中に３９０°Ｆの低温に低下し、油温を４９０’Ｆに上昇させた。１．２５時間で第２の吸熱状態が生じた。この第２の吸熱状態での反応混合物の温度は４３８°Ｆであり、油温は４９５°Ｆであった。第２の吸熱状態が終わるまで蒸発冷却が生じ続けた。蒸気の発生によって水分損失が実証された０反応混合物の温度はこの期間中に４３２°Ｆの低温に低下し、油温を５９９°Ｆに上昇させた。反応混合物の温度が約２．６５時間〜３．１７時間定常上昇したことによって蒸発冷却の低減が実証された。　３．１７時間で平坦温度に達した。この点を超えると転化率がそれ以上高くならないことが認められた。以下の表３はこの実験中に明らかになったデータを示している。指定の時間に試料を取り出して、ポリスクシンイミドへの転化率（％）を分析した。ポリスクシンイミド生成物から生成したポリアスパラギン酸の相対活性度を、前述した炭酸カルシウム活性度試験で測定した。活性度試験で述べたように、活性度をｐＦｌ低下（δｐＨ）及び水酸化ナトリウムの量（ミリリットル（ｍｌｓ））で表す。反応混合物の色と示す、生成物の温度による変色を観察した。表３重合　活性度試験時間　生成物温度　油温　Ｃｏｎｖ　ＮａＯＨδｐＨ色ｈｒ　Ｆ　Ｆ　％　１０．０　２５６　３１６　０　０．９５　１．４７　ＷＯ，５４０６４６４７− −’ＬＰ１．３　４３７　４９６　４３　１．８０　０．５６　Ｐ２．３　４３８　４９７　８１　１．８０　０．５６　Ｐ３．１　４７０　４９９　９０　１．８０　０．６７　ＴＰ３．８　４７６　５００　９５　１．８０　０．６３　ＴＰ６．０　４７６　５０２　９８　１．８０　０．６３　ＬＹ実験４以下の反応の“時間／温度”プロットを第４図に示す。４００グラムのし一アルパラギン酸粉末を充填した５００ｍ　ｌの被覆ステンレス鋼ビーカーを油浴中に置いた。油浴をすぐに５５０°Ｆの維持温度に加熱した。試料を実験中常に撹拌した。２４分で第１の吸熱状態に達すると、反応が開始した６反応混合物の第１の吸熱状態は４７０°Ｆの油温において４１０°Ｆでピークに達した。第１の吸熱状態の直後に蒸発冷却が生じた。蒸気の発生によって水分損失が実証された０反応混合物の温度はこの期間中に３９５°Ｆの低温に低下した。１時間後、４４２°Ｆの反応混合物温度で第２の吸熱状態が土弟２の吸熱状態が終わるまで蒸発冷却が生じ続けた０反応混合物の温度はこの期間中に４４０°Ｆの低温に低下した。反応混合物の温度が約１．５時間〜２．０６時間定常上昇したことによって蒸発冷却の低減が実証された。　２．０６時間で平坦温度に達した。１．９５時間を超えると転化率（％）がそれ以上高くならないことが認められた。以下の表４はこの実験中に明らかになったデータを示している。指定の時間に試料を取り出して、ポリスクシンイミドへの転化率（％）を分析した。ポリスクシンイミド生成物から生成したポリアスパラギン酸の相対活性度を、前述した炭酸カルシウム活性度試験で測定した。活性度試験で述べたように、活性度をｐｔｌ低下（δｐＨ）及び水酸化ナトリウムの量（ミリリットル（ｍｌｓ））で表す。反応混合物の色を示す、生成物の温度による変色を観察した。表４重合　活性度試験時間　生成物温度　油温　Ｃｏｎｖ　Ｎａ０Ｆ［δｐＨ色ｈｒ　Ｆ　’Ｆ　％　鵬ｌＯ，０３３０３４８００，９５１，４７ＭＯ，５４０５４７０１１−−ＬＰｌ、０　４３６　５２０　３６　１．８０　０．６０　ＬＰｌ、４　４３９　５３６　６６　１．８０　０．６７　Ｐｌ、８　４６２　５４０　９２　１．８０　０．５８　ＴＰ２．０　４９５　５４４　９４　１．７５　０．６４　ＴＰ２．４　５１０　５４７　９６　１．７５　０．５８　ＬＹ３．４　５１２　５４８　９８　１．８０　０．６３　Ｙ生産規模の生成物処理を以下のごとく行なった：パイロットプラント試験処理＃１以下の反応の「時間対温度」プロットを図５に示す。Ｌｉｔｔｌｅｆｏｒｄ　Ｂｒｏｔｈｅｒｓ、　Ｉｎｃ、、Ｆｌｏｒｅｎｃｅ＋Ｋｅｎｔｕｅｋｙ製のＤＶＴ−１３０ドライヤー、ミキサーを使用した。ジャケット付きのドライヤーは、熱流体（以後「油」と呼ぶ）、攪拌用羽根付きインペラ、外気に通じた煙突を使用しており、１０ｆｆ”の熱伝達面積を有する。反応装置の油溜め分５５０°Ｆに予熱した。反応装置に１１０．４　Ｔｏの粉末状Ｌ−アスパラギン酸を充填した。高温の油をジャケットに流動させ始め、インペラ速度を１５５ｒｐｍに設定した。生成物及び油の双方の温度が着実に上昇した。生成物の温度が３９０°Ｆに達したときに、急激な吸熱反応が生じ、生成物の温度が下がった（図５参照）、水分減少は蒸気の発生によって示された。採取したサンプルは、粉末が白色から淡紅色に変色したことを示した。３％の材料がポリスクシンイミドに変換された。その後、生成物の温度が着実な上昇を開始し、４２８°Ｆで恒温域（プラトー）に到達し、この温度が１時間維持された。この反応全体を通じて蒸気が発生し、変換率は直線状に増加した。この時間後に、生成物の温度は４４７°Ｆまで上昇し、このときに反応は第２の吸熱と生じた。この吸熱の直後に、蒸気の発生が止まった。この時点後まもなく、反応が８８％以上完了した。第２の吸熱後に生成物は淡紅色から黄色にゆっくりと変色した！終変換率は９７％であった。表５は、この実験中に変化したデータを示す。指定した時点でサンプルを採取しポリスクシンイミドへの変換率を分析した。民５重合時間　生成物　油　変換率２．０　４３０　５００　４１５．８　４６６　５０６　９７パイロツトプラント試験処理＃２以下の反応のｒ時間対温度」プロットを図６に示す。Ｌｏｆｔ２の熱伝達面積を有するＬｉｔｔｌｅｆｏｒｄのＤＶＴ−１３０ドライヤー、ミキサーに、１１０．４　ｌｂの粉末状Ｌ−アスパラギン酸を充填した。油溜めを５２５°Ｆに予熱した。処理開始のために、高温の油をジャゲットに流動させ始め、インペラ速度を１５５ｒｐｍに設定した。生成物及び油の双方の温度が着実に上昇した。生成物の温度が３９３°Ｆに達したときに、急激な吸熱反応が生じ、生成物の温度が下がりく図６参照）、蒸気の発生が始まった。採取したサンプルは、粉末が白色から淡紅色に変色したことを示した。４％の材料がポリスクシンイミドに変換された。その後、生成物の温度が着実な上昇を開始し、４２７°Ｆで恒温域（プラトー）に到達し、この温度が１．５時間維持された。この反応全体を通じて蒸気が発生し、変換率は直線状に増加した。この時間後に、生成物の温度は４４４°Ｆまで上昇し、このときに反応は第２の吸熱を生じた。この第２の吸熱の直後に、蒸気の発生が止まった。この時点後まもなく、反応が９４％以上完了した。第２の吸熱後に生成物は淡紅色から黄色にゆっくりと変色した。最終変換率は９８％であった。表６は、この実験中に変化したデータを示す、指定した時点でサンプルを採取しポリスクシンイミドへの変換率を分析した。宍６重合時間　生成物　油　変換率（時）　″Ｆ　″Ｆ　％０．０　７０　４００　０１．０　３９３　４８８　５１．３　４００　４７６　１８２．０　４２８　４７５　２０３．９　４４１　４８０　６６４．４　４５０　４７７　８５５．１　４５６　４７６　９４６．１　４５７　４８４　９８パイロツトプラント試験処理＃３以下の反応の「時間対温度」プロットを図７に示す。Ｊ、Ｈ，Ｄａｙ、Ｃ１ｎｃｉｎｎａｔｉ、０ｈｉｏ製の「Ｂ」ブレンダーに１１０．４　ｌｂの粉末状Ｌ−アスパラギン酸を充填した。装置は攪拌羽根付きインペラを備えたトラフ型ブレンダーであり、熱伝達面積的８　ｆｔ２を有していた。油加熱器が小さすぎたので反応装置をガラス繊維断熱材で包装した。反応装置は更に、外気に通じる頂部開口に大きい漏斗を備えていた。油溜めを５００°Ｆに予熱した。処理開始のために、高温の油をジャケットに流動させ始め、インペラを７４ｒｐｍで回転させ始めた。生成物及び油の双方の温度が着実に上昇した。生成物の温度が３７７°Ｆに達したときに、急激な吸熱反応が生じ、生成物の温度が下がり（図７参照）、蒸気の発生が始まった。採取したサンプルは、粉末が白色から淡紅色に変色したことを示した。１３％の材料がポリスクシンイミドに変換された。その後、生成物の温度が着実な上昇を開始し、４１６°Ｆで恒温域（プラトー）に到達し、この温度が３．７５時間維持された。この反応全体を通じて蒸気が発生し、変換率は直線状に増加した。加熱器が小さすぎたので生成物の温度上昇に長時間を要した。この時間後に、生成物の温度は４３５°Ｆまで上昇した１反応が８８％以上完了した０時間の制約があったので、生成物の温度が恒温域に到達したときに反応を停止させた。このとき測定した最終変換率は９０％であった。表７は、この実験中に変化したデータを示す。指定した時点でサンプルを採取しポリスクシンイミドへの変換率を分析した。［重合時間　生成物　油　変換率（時）　″Ｆ　″Ｆ　％０．０　５５　３９０　０１．０　３７０　４２０　０２．３　３７７　４４８　１３３．０　４０３　４５５　２１３．５　４１６　４６０　２６４．０　４１７　４６９　３２４．５　４１６　４７１　３８５．０　４１６　４７２　４５５．５　４１５　４６０　５２６．８　４１３　４４６　６４７．３　４１４　４４８　７０７．８　４１８　４５１　７４８．３　４２２　４５５　８１９．３　４３３　４６０　８８９．８　４３５　４６０　９０実験は、Ｌ−アスパラギン酸の変換度及び変換所要時間が反応混合物の温度に関係することを示している。反応混合物の加熱に使用する熱流体の温度が高いほど、重合度が高く、変換速度も速くなる。通常の熱損失が存在するので、熱流体の温度は常に反応混合物の温度よりも高い。熱流体の温度を上げると反応の推進力が増すことは知られている。熱流体の温度が妥当な短時間でその維持温度まで上昇すると想定すると、一般に以下のごとく定義できることが知見された。油の維持温度が４２５　”Ｆの場合、５日後でも変換率が６０％にすぎなかった０反応混合物の平衡温度は４００°Ｆと考えられた。油の維持温度が４５０°Ｆの場合、７時間以内に９０％の変換率が得られた０反応混合物の平衡温度はわからない。油の維持温度が５００°Ｆの場合、４時間以内に９０％の変換率が得られた０反応混合物の平衡温度は４７７°Ｆであった。油の維持温度が５５０°Ｆの場合、２時間以内に９０％の変換率が得られた６反応混合物の平衡温度はう１０°Ｆであった。維持温度と反応温度との差が推進力になる１種々の熱エネルギー供給手段を用いると種々の推進力が得られる。従って、ここで推定された関係は１的に有効であるが、種々の系で量的にはある程度の違いが生じるであろう０種々の熱抵抗の結果として温度及び／または時間に関する要件も変わるであろう。ここで試験した系は高い熱抵抗を有する傾向がある。より低い熱抵抗を有する系の場合、より低いソース温度が十分に等価の結果を与えるであろう。データは、連続処理及びバッチ処理のいずれの処理も使用できることを示している。上記に検討した関係は、双方の処理に等しく有効である。ここに提示したデータに基づいて、異なる多数の反応装置を使用し得る０反応装置の非限定例として、加熱された回転ドライヤー、攪拌された反応装置、流動床、などを挙げることができる６反応を大気圧または減圧下に生起させてもよい。反応を空気中または不活性もしくはその他の種々の雰囲気中で生起させてもよい。また別の例として、例えばＤＶ７１３０と同じ滞留時間を有する間接加熱された回転ドライヤーは同じ処理条件下に同様の結果を与えるであろう。ＦＩＧ、　１時間（ｈｒ）ＦＩＧ、３時間Ｃｈｒ）０．００　２．００　４．００　６．００　Ｂ、００時間（ｈｒ）ＦＩＧ、５時間（ｈｒ）ＦＩＧ、７要約無水ポリアスパラギン酸の加水分解によって製造された１０００〜５０００の範囲内の重量平均分子量を有し且つ高度の炭酸カルシウム及びリン酸カルシウム阻害を示すβ−ポリアスパラギン酸。国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．炭酸カルシウム阻害量のポリアスパラギン酸（＞５０％β、＜５０％ａ）によって水性系を処理する段階から成り、該ポリアスパラギン酸が、１０００〜５０００の範囲の重量平均分子量を有し且つ０．０５ｐｐｍの阻害剤試験濃度に基づいて少なくとも１５０分間の炭酸カルシウム活性試験潜伏期を有することを特徴とする水性系中の炭酸カルシウムの沈殿阻害方法。
２．ポリアスパラギン酸を製造するために、（ａ）粉末状Ｌ−アスパラギン酸を３７０°Ｆ以上に加熱して縮合反応を開始させ、次いで、（ｂ）反応混合物の温度を４２０°Ｆ以上に上昇させ、（ｃ）ポリスクシンイミドヘの８０％以上の変換が生じるまで少なくとも４２０°Ｆの温度を維持し、（ｄ）ポリスクシンイミドを加水分解することを特徴とする請求項１に記載の方法。
３．ポリアスパラギン酸が６５％〜８０％のβ及び２０％〜３５％のａから成り、１０００〜５０００の範囲内の重量平均分子量を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。３．ポリアスパラギン酸が７０％〜８０％のβ及び２０％〜３０％のａから成り、３０００〜５０００の範囲内の重量平均分子量を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
４．ポリアスパラギン酸が７０％〜７５％のβ及び２５％〜３０％のａから成り、３０００〜５０００の範囲内の重量平均分子量を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
５．＞５０％のβと＜５０％のａとから成り、１０００〜５０００の範囲内の重量平均分子量を有することを特徴とするポリアスパラギン酸組成物。
６．ポリアスパラギン酸が６５％〜８０％のβと２０％〜３５％のａとから成ることを特徴とする請求項５に記載のポリアスパラギン酸。
７．ポリアスパラギン酸が７０％〜８０％のβと２０％〜３０％のａとから成り、３０００〜５０００の範囲内の重量平均分子量を有することを特徴とする請求項５に記載のポリアスパラギン酸。
８．ポリアスパラギン酸が７０％〜７５％のβと２５％〜３０％のａとから成り、３０００〜５０００の範囲内の重量平均分子量を有することを特徴とする請求項５に記載のポリアスパラギン酸。
９．リン酸カルシウム阻害量のポリアスパラギン酸（＞５０％β、＜５０％ａ）によって水性系を処理する段階から成り、該ポリアスパラギン酸が、１０００〜５０００の範囲内の重量平均分子量を有し且つアパタイト形成まで少なくとも７０分間のリン酸カルシウム阻害試験時間を示すことを特徴とする水性系中のリン酸カルシウムの沈殿阻害方法。
１０．β−ポリアスパラギン酸を製造するために、（ａ）粉末状Ｌ−アスパラギン酸を３７０°Ｆ以上に加熱して縮合反応を開始させ、次いで、（ｂ）反応混合物の温度を４２０°Ｆ以上に上昇させ、（ｃ）ポリスクシンイミドヘの８０％以上の変換が生じるまで少なくとも４２０°Ｆの温度を維持し、（ｄ）ポリスクシンイミドを加水分解することを特徴とする請求項９に記載の方法。
１１．ポリアスパラギン酸が６５％〜８０％のβ及び２０％〜３５％のａから成り、１０００〜５０００の範囲内の重量平均分子量を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
１２．ポリアスパラギン酸が７０％〜８０％のβ及び２０％〜３０％のａから成り、３０００〜５０００の範囲内の重量平均分子量を有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
１３．ポリアスパラギン酸が７０％〜７５％のβ及び２５％〜３０％のａから成り、３０００〜５０００の範囲内の重量平均分子量を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。