JPH06211903A - 硫酸化キトサンの製造方法およびキトサンの硫酸化剤 - Google Patents

硫酸化キトサンの製造方法およびキトサンの硫酸化剤

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JPH06211903A
JPH06211903A JP646593A JP646593A JPH06211903A JP H06211903 A JPH06211903 A JP H06211903A JP 646593 A JP646593 A JP 646593A JP 646593 A JP646593 A JP 646593A JP H06211903 A JPH06211903 A JP H06211903A
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JP
Japan
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chitosan
sulfated
sulfating agent
solvent
trialkylamine
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JP646593A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Umezawa
宏 梅沢
Junji Shimada
順次 島田
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 精製工程が簡略であり、医薬分野あるいは化
粧品分野等において有用な、高純度、高粘度の硫酸化キ
トサンを容易かつ安価に得ることのできる硫酸化キトサ
ンの製造方法を提供する。 【構成】 SO3 −トリアルキルアミン錯体を分解せず
可溶化する極性溶媒中で、キトサンの酸水溶液から中和
して得られた再生キトサンを、SO3 −トリアルキルア
ミン錯体と反応させることにより、キトサンのC3位,
C6位の水酸基を選択的に硫酸化することとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、キトサンのC3/C6
位の水酸基が選択的に硫酸化された硫酸化キトサンの製
造方法およびキトサンの硫酸化剤に関する。
【0002】
【従来の技術】キトサンは、天然未利用資源であるキチ
ンを脱アセチル化して安価かつ大量得ることができる。
そして、キトサンの誘導体中、スルフォン化物(硫酸化
キトサン)は、抗凝血性多糖類としての用途が注目され
ており、さらには、水溶性両性高分子としての特性を活
かした紙力増強剤,凝集剤,分離剤,免疫体保持剤,水
溶性薬物保持剤等多くの用途がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、キトサンを硫酸
化する方法としては、ピリジン中でクロロスルフォン酸
を作用させる方法あるいはジメチルフォルムアルデヒド
中でSO3 (三酸化硫黄)を作用させる方法が知られて
いる。しかし、これらは、いずれも均一系での反応であ
るため、晶出工程が必要である。さらに、硫酸基の中和
の際に、未反応の硫酸化等によって副生する硫酸塩等と
晶出した目的物との分離が極めて困難であり、精製のた
めに長時間の透析を行う必要がある等、操作が煩雑であ
った[H.L.Wolfrom et al.,J.A
m.Chem.Soc.,81,1764(195
9)]。
【0004】これに対し、中和を行わないことにより洗
浄の工程を簡素化した方法が提案されている(特開平4
−117401号)。しかし、この方法では、遊離の酸
により、エステル結合が加水分解され易いという欠点が
あった。さらに、この方法のようなSO3 −ジメチルフ
ォルムアルデヒド系による反応では、硫酸化剤の酸度が
強いために、キトサンの解重合が起こり、高粘度の生成
物を得ることができないという欠点もある。
【0005】また、SO3 −ピリジンの系による硫酸化
の方法もあるが、この方法では、アミノ基だけが選択的
に硫酸化される[J.Org.Chem.,23,11
33(1958)]ので、置換度の調整は、0から1ま
での間までとなってしまい、このため、高置換度の硫酸
化キトサンを製造することができなかった。
【0006】したがって、本発明の目的は、精製工程が
簡略であり、医薬分野あるいは化粧品分野等において有
用な、高純度、高粘度の硫酸化キトサンを容易かつ安価
に得ることのできる硫酸化キトサンの製造方法およびこ
のようなキトサンの製造に使用される硫酸化剤を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
した結果、SO3 −トリアルキルアミン錯体を使用する
と不均一系で反応が進行することを見い出し、本発明に
想到した。
【0008】上記目的達成のため、請求項1の硫酸化キ
トサンの製造方法は、SO3 −トリアルキルアミン錯体
を分解せず可溶化する極性溶媒中で、キトサンの酸水溶
液から中和して得られた再生キトサンを、SO3 −トリ
アルキルアミン錯体と反応させることにより、キトサン
のC3位,C6位の水酸基を選択的に硫酸化することを
特徴とする。
【0009】上記目的達成のため、請求項2の発明は、
請求項1の硫酸化キトサンの製造方法において、極性溶
媒がジメチルフォルムアミド,ジメチルアセトアミド,
ジメチルスルフォキシドから選択される少なくとも1種
よりなることを特徴とする。
【0010】上記目的達成のため、請求項3の発明は、
請求項1または2の硫酸化キトサンの製造方法におい
て、再生されたキトサンが、酸水溶液から中和して得ら
れた後、アルコール類,ケトン類,フラン類から選択さ
れる親水性有機溶剤により洗浄されることを特徴とす
る。
【0011】上記目的達成のため、請求項4のキトサン
の硫酸化剤は、SO3 −トリアルキルアミン錯体からな
ることを特徴とする。
【0012】本発明においては、キトサンを硫酸化する
前に前処理を施しておくことが必要である。すなわち、
キトサンを酸水溶液に溶解させ、次いで、これをアルカ
リ水溶液で再生する。この場合、酸としては、塩酸,硝
酸,硫酸等の無機酸や酢酸,ギ酸,乳酸等の有機酸を挙
げることができる。好ましくは酢酸であり、その濃度
は、0.5〜2重量%である。アルカリの例としては、
NaOH,Na2 CO3,KOH等を挙げることができ
る。好ましくはNaOHであり、その濃度は、5〜20
重量%である。
【0013】上記のように中和処理した後、キトサンを
水洗し、アルコール類,ケトン類,環状エーテル類等の
親水性有機溶剤(以下溶剤Aという)で脱水洗浄する。
有機溶剤とキトサンの比率は、キトサンの乾燥重量に対
し、重量比で10〜100倍が好ましい。使用するアル
コール類としては、メタノール,エタノール,イソプロ
パノール等;ケトン類としては、アセトン,エチルメチ
ルケトン,ジエチルケトン等;環状エーテル類として
は、テトラヒドロフラン,テトラヒドロピラン,1,4
−ジオキサン等が好ましい。
【0014】さらに、SO3 −トリアルキルアミン錯体
を分解せず可溶化する極性溶媒(以下溶剤Bという)
で、洗浄したキトサンを浸漬・圧搾し、上記溶剤Aをこ
の溶剤Bで置換する。
【0015】溶剤Bとしては、ジメチルフォルムアミ
ド,ジメチルアセトアミド,ジメチルスルフォキシドが
好適であり、これらのうちの1種を使用し、あるいは、
2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0016】溶剤Bとキトサンの比率は、キトサンの乾
燥重量に対し、溶剤Aを置換するためには重量比で10
〜100倍が好ましい。また、SO3 −トリアルキルア
ミン錯体との反応時には、10〜50倍が好ましい。
【0017】再生・洗浄して得られたキトサンは、溶剤
B中に分散され、これに硫酸化剤が添加され、硫酸化さ
れる。
【0018】本発明では、硫酸化剤としてSO3 −トリ
アルキルアミン錯体を用いる。この硫酸化剤は、例え
ば、冷却した(少なくとも0℃以下)過剰のトリアルキ
ルアミンにSO3 ガスを吸収溶解させた後、過剰のトリ
アルキルアミンを除去し、錯体を得るといったようにし
て調製される。使用されるトリアルキルアミンは、アル
キル基として炭素数1ないし5のものを有することが好
ましく、例えば、トリメチルアミン,トリエチルアミ
ン,トリブチルアミンを挙げることができる。好ましく
は、トリメチルアミンである。この硫酸化剤は、所望す
る置換度に応じた量、反応系に添加される。本発明で
は、硫酸化剤として使用するこのSO3 −トリアルキル
アミン錯体の酸度が低いために、反応の際にキトサンの
解重合が起こりにくく、その結果高粘度の生成物を得る
ことができる。
【0019】硫酸化工程における反応温度,反応時間等
の条件は、エステル化剤として使用する硫酸化剤の種
類、置換度によって相違し、また、使用する溶剤Bの種
類もしくは量によっても異なる。例えば、硫酸化剤が、
SO3 −トリメチルアミン錯体の場合、50〜110℃
の温度で3〜10時間硫酸化反応を行うことが好まし
い。
【0020】なお、硫酸化キトサンが、均一な水溶液溶
解性を示すために必要な硫酸化度(一グルコサミン残基
あたりの平均置換度)は、0.4以上であり、好ましく
は、0.5以上である。
【0021】本発明にかかる硫酸化キトサンの製造方法
では、不均一系で反応が起こるために、晶出等による生
成物の単離工程を必要とせず、濾過による単離が可能で
ある。すなわち、キトサンが硫酸化されるとともに生成
する水溶性硫酸化キトサンは、溶剤Bに不溶であり、濾
過により容易に単離することができる。。さらに、溶剤
Bによる洗浄で未反応の硫酸化剤を除くことができる。
濾液,洗浄液に含まれる未反応の硫酸化剤および溶剤B
は、再使用することができる。
【0022】このように、本発明において必要とされる
精製工程は、従来の煩雑な方法に比べて、飛躍的に簡略
化することができ、濾過・洗浄によって回収される硫酸
化剤は、再使用可能なことから、製造に要するトータル
コストを低減させるので経済性において優れている。
【0023】洗浄した硫酸化キトサンは、アルカリで中
和して安定な塩として得ることができる。この場合使用
するアルカリは、NaOHあるいはKOHであることが
好適である。
【0024】なお、本発明では、最終工程である上記中
和工程に先立って、硫酸化剤に対する良溶媒である溶剤
Bを用いて生成物を洗浄するので、副生塩類の極めて少
ない高純度の硫酸化キトサンを得ることができる。
【0025】さらに、本発明により得られる硫酸化キト
サンは、キトサンのC3位,C6位の水酸基が選択的に
硫酸化されたものであるので、両イオン性の高分子電解
質となる。
【0026】
【実施例】以下に、本発明の実施例および比較例を挙げ
るが、本発明はこれらの実施例等に限定されるものでは
ない。
【0027】実施例1 (キトサンの前処理)市販キトサン10gを2%酢酸水
溶液1000gに溶解した後、10%NaOH水溶液を
攪拌下に添加して中和析出させた。さらに、この再生キ
トサンを水,メタノール,DMF(ジメチルフォルムア
ルデヒド)で順次洗浄した後、DMF150gに浸漬し
て前処理したキトサンを得た。
【0028】(硫酸化キトサンの合成)SO3 −トリメ
チルアミン錯体(Aldrich社製)34gをDMF
150gに溶解させた後、前記前処理したDMF中のキ
トサンに加え、75℃で5時間攪拌した。沈澱物を濾別
した後、300gのDMFで5回洗浄し、水に溶解して
10%NaOH水溶液を33g加えて中和した。その溶
液をメタノールに投入して晶出させ、沈澱物を濾別して
乾燥し、硫酸化キトサン13.8gを得た。元素分析よ
り求めた硫酸化度は0.81であった。イオン交換クロ
マトグラフィーにより測定した硫酸ナトリウム含量は
0.1%であった。0.5%水溶液の粘度は35000
センチポイズ(BH型粘度計20回転、20℃)であっ
た。
【0029】この硫酸化キトサンのIRを図1に示す。
図1において1220cm-1に−S=0伸縮、800c
-1にC−O−S伸縮振動の吸収がみられ、硫酸化され
たことを示している。
【0030】実施例2 硫酸化キトサンの合成条件を105℃とした以外はすべ
て実施例1と同じ条件で操作を行った。得られた生成物
の硫酸化度は1.10であり、硫酸ナトリウム含量は
0.3%であった。生成物の13C NMRスペクトルを
図2に示す。C6のシグナルがほぼ完全に低磁場へシフ
トし、C3のシグナルが部分的に低磁場シフトしている
のがみられ、C6とC3位の水酸基が硫酸化されたこと
を示している。しかし、C2のシグナルは変化せずC2
位のアミノ基は硫酸化されていないことを示している。
【0031】実施例3 硫酸化キトサンの合成条件をSO3 −トリメチルアミン
を137g用いた以外は実施例1と同じ条件で操作し
た。得られた生成物の硫酸化度は1.39で、硫酸ナト
リウム含量は0.2%であった。以上より明らかなよう
に硫酸化度は反応条件により自由に調節することができ
る。
【0032】比較例 硫酸化剤としてSO3 −DMF錯体を38g用い、合成
条件を室温とした以外はすべて実施例1と同じ条件で操
作した。得られた生成物の硫酸化度は0.79で硫酸ナ
トリウム含量は1.2%であった。1%水溶液の粘度は
2センチポイズ(BL型粘度計30回転、20℃)であ
った。したがって、本発明により得られた生成物に比
べ、満足する粘性は得られなかった。
【0033】
【発明の効果】上記したところから明かなように、本発
明によれば、精製工程が簡略であり、医薬分野あるいは
化粧品分野等において有用な、高純度、高粘度の硫酸化
キトサンを容易かつ安価に得ることのできる硫酸化キト
サンの製造方法およびかかる製造方法に使用されるキト
サンの硫酸化剤が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1による硫酸化キトサンのIRスペクト
ルを示すグラフである。
【図2】実施例2による硫酸化キトサンの13CNMRス
ペクトルを示すグラフである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SO3 −トリアルキルアミン錯体を分解
    せず可溶化する極性溶媒中で、キトサンの酸水溶液から
    中和して得られた再生キトサンを、SO3 −トリアルキ
    ルアミン錯体と反応させることにより、キトサンのC3
    位,C6位の水酸基を選択的に硫酸化することを特徴と
    する硫酸化キトサンの製造方法。
  2. 【請求項2】 極性溶媒がジメチルフォルムアミド,ジ
    メチルアセトアミド,ジメチルスルフォキシドから選択
    される少なくとも1種よりなることを特徴とする請求項
    1の硫酸化キトサンの製造方法。
  3. 【請求項3】 再生されたキトサンが、酸水溶液から中
    和して得られた後、アルコール類,ケトン類,フラン類
    から選択される親水性有機溶剤により洗浄されることを
    特徴とする請求項1または2の硫酸化キトサンの製造方
    法。
  4. 【請求項4】 SO3 −トリアルキルアミン錯体からな
    ることを特徴とするキトサンの硫酸化剤。
JP646593A 1993-01-19 1993-01-19 硫酸化キトサンの製造方法およびキトサンの硫酸化剤 Pending JPH06211903A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001048022A1 (fr) * 1999-12-27 2001-07-05 Maruho Co., Ltd Derives de chitosan et compositions medicinales les contenant
KR100441270B1 (ko) * 2001-09-25 2004-07-22 나재운 수용성 유리 아민 키토산의 제조방법
EP1546216A2 (en) * 2002-08-20 2005-06-29 Chitogenics, Inc. Methods of drug delivery using sulphated chitinous polymers

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