JPH069701A - セルロース誘導体の低分子化方法および低分子量セルロース誘導体のエーテル化方法 - Google Patents

セルロース誘導体の低分子化方法および低分子量セルロース誘導体のエーテル化方法

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JPH069701A
JPH069701A JP18619292A JP18619292A JPH069701A JP H069701 A JPH069701 A JP H069701A JP 18619292 A JP18619292 A JP 18619292A JP 18619292 A JP18619292 A JP 18619292A JP H069701 A JPH069701 A JP H069701A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 セルロース誘導体をエーテル化するにあた
り、反応濃度が高くエーテル化剤の使用量を低減できる
生産性の高い製法を提供する。 【構成】 親水性の高いセルロース誘導体を、水溶性酸
化剤と少量の水で低分子量化させる方法、並びに、この
低分子量化セルロース誘導体をエーテル化剤と反応させ
てエーテル化する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セルロース誘導体の低
分子化方法および低分子量セルロース誘導体のエーテル
化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、セルロース誘導体の低分子量化お
よびエーテル化方法としては、たとえば、カルボキシメ
チルセルロースを苛性アルカリ水溶液でマーセル化する
際、同時に過酸化水素等を添加して低分子量化した後、
エーテル化剤と反応させる方法が知られている。(たと
えば特開昭55-110102号公報)
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法では、高濃度の苛性アルカリ水溶液すなわち強ア
ルカリ水溶液を用いてマーセル化しているため、セルロ
ース誘導体の膨潤率あるいは吸水率が低く、水溶性解重
合触媒を効率よく作用させるために余分な水分を必要と
し、このため、エーテル化反応において、反応濃度が上
げられない、エーテル化剤の反応効率が低いという問題
を有している。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、反応濃度
が高く、エーテル化剤の反応効率が高い、セルロース誘
導体のエーテル化方法について鋭意検討した結果、本発
明に到達した。
【0005】すなわち本発明は、下記セルロース誘導体
の少なくとも一種(A)を水溶性酸化剤(B)および水
の存在下、有機溶剤(C)中で、10〜90℃の温度で加熱
処理することを特徴とするセルロース誘導体の低分子量
化方法。セルロース誘導体(A):カルボキシメチルセ
ルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒド
ロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロー
ス、低置換度ベンジルセルロースから選ばれ、且つ80%
RH、20℃における24時間後の平衡吸湿量が10%以上、
5%水溶液粘度が5000cps以上であるセルロース誘導体。
並びに、上記方法で得られる低分子量化セルロース誘導
体(D)とエーテル化剤(E)とを苛性アルカリ(F)
および水の存在下、有機溶剤(C)中で反応させること
を特徴とする低分子量セルロース誘導体のエーテル化方
法である。
【0006】本発明におけるセルロース誘導体(A)の
内で特に好ましいものは、カルボキシメチルセルロース
である。このような親水性の高いセルロース誘導体を使
用することにより、少量の水溶性酸化剤(B)と少量の
水の存在下で、効率のよい低分子量化が可能となる。
【0007】本発明における水溶性酸化剤(B)として
は、過ハロゲン酸塩、亜ハロゲン酸塩、次亜ハロゲン酸
塩、過酸化水素等が挙げられる。これらのうち、着色及
び製品中への金属あるいは塩の残存をもたらさない利点
を有する過酸化水素が特に好ましい。
【0008】本発明における有機溶剤(C)としては、
例えば、イソプロピルアルコール、2−ブタノール、3
−ブタノール等のアルコール系溶剤、ジオキサン、テト
ラヒドロフラン等のエーテル系溶剤、アセトン、メチル
エチルケトン等のケトン系溶剤、トルエン、キシレン等
の芳香族炭化水素系溶剤、ペンタン、ヘキサン等の脂肪
族炭化水素系溶剤およびこれらの2種以上の混合物が挙
げられる。低分子量化ならびにエーテル化の何れの方法
においても、セルロース誘導体は含水状態となるため、
このものを高濃度に分散させるためには、極性の高い溶
剤(アルコール系、エーテル系、またはケトン系溶剤)
あるいはこれらと芳香族炭化水素系溶剤の混合物が好ま
しく、2−ブタノールあるいは3−ブタノールとトルエ
ンとの混合物が特に好ましい。(C)の量は特に限定さ
れないが、(A)、(B)及び水の合計重量に対して通
常1.5〜3倍の重量である。
【0009】低分子量化方法における水の量は、(A)
の重量に対し通常0.5〜30重量%好ましくは1〜15重量%
である。マーセル化のような強アルカリ下ではないので
このような少量の水の量で、セルロース誘導体は充分膨
潤し、解重合は均一に進みうる。水の量が0.5重量%未
満では、膨潤が不十分でスムーズに解重合できず、30重
量%を超えると次のエーテル化反応時、エーテル化剤の
副反応(加水分解)が著しく起こる。
【0010】水溶性酸化剤(B)の量は、(A)の重量
に対し通常0.1〜15重量%、好ましくは0.2〜7重量%で
ある。0.1重量%未満では、目的の粘度あるは分子量ま
で十分に解重合できず、また50重量%を超えると、解重
合後残存した(B)が次のエーテル化反応時に反応物を
着色させる等の悪影響を及ぼす。
【0011】低分子量化反応は(A)、(B)及び水の
混合物を(C)中にスラリー状に分散させて、10〜90℃
の温度で1〜10時間程度加熱処理することにより容易に
進行し、低分子量化セルロース誘導体(D)が得られ
る。
【0012】本発明の低分子量化方法は、20℃における
5%水溶液粘度が16〜1500CPS、特に16〜500CPSの低粘度
のセルロース誘導体の製法に適している。
【0013】次に、本発明のエーテル化方法において
は、前記低分子量化反応で得られたスラリー状反応生成
物から(D)を単離せずに、該スラリーをそのまま用い
ることができる。
【0014】本発明におけるエーテル化剤(E)として
は、メチルクロライド、エチルクロライド、モノクロロ
酢酸、エピクロルヒドリン等のハライド類、硫酸ジメチ
ル、硫酸ジエチル等の硫酸エステル類、炭酸ジメチル、
炭酸ジエチル等の炭酸エステル類、エチレンオキサイ
ド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイド等
が挙げられ、これらのうちで好ましいものはハライド類
およびアルキレンオキサイドであり、特に好ましいもの
はエチルハライドである。
【0015】本発明における苛性アルカリ(F)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、水酸化マグネシウム等が挙げら
れ、これらのうち好ましいものは水酸化ナトリウムおよ
び水酸化カリウムである。
【0016】本発明において、(D)に(E)を反応さ
せてエーテル化を行うに際して、(F)および水と共に
必要により相間移動触媒を用いることができる。この触
媒としては、たとえばトリメチルアミン、トリエチルア
ミン、トリプロピルアミン等の三級アミン、テトラメチ
ルアンモニウムクロライド、トリメチルベンジルアンモ
ニウムクロライド等の4級アンモニウム塩等が挙げられ
る。これらのうち好ましいものはアミンであり、特に好
ましいものはトリエチルアミンである。この触媒の使用
量は、エーテル化剤(E)の重量に対し通常0.1〜20重
量%であり、好ましくは0.2〜10重量%である。
【0017】本発明のエーテル化方法においては、少量
の水と予め低分子量化されたセルロース誘導体を用いる
ため、(D)の有機溶剤(C)に対する濃度を高くする
ことができ、さらにエーテル化剤(E)の加水分解を低
く抑えることができるので生産性が高い。
【0018】また、エーテル化において使用する苛性ア
ルカリ(F)及びエーテル化剤(E)の量は従来方法に
比べ少なくてすみ、使用量はそれぞれ、通常、目的とす
るエーテル化度の1〜1.7倍モルで十分ある。
【0019】エーテル化の反応温度、反応時間は、それ
ぞれ通常60〜150℃、6〜12時間である。
【0020】エーテル化物の単離方法は特に限定されな
いが、例えば、エーテル化物が水に不溶の場合、大量の
水を加えた後脱溶剤を行ってエーテル化物を析出させ、
次いで副生無機塩を水洗し、固液分離する方法が挙げら
れる。
【0021】本発明の方法で得られるの低分子量エーテ
ル化セルロース誘導体は、不純物をほとんど含まず均質
で良好な溶剤溶解性を有するので、医薬品等薬剤の徐
放、胃溶、腸溶の調整剤として有用である。
【0022】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。実施例中
の部は重量部である。
【0023】実施例1 オートクレーブにトルエン50部と2-ブタノール50部を入
れ、「セロゲンPL−15」(第一工業製薬(株)製:置
換度がD.S.=0.5で、20℃での5%水溶液粘度が約12000cps
のカルボキシメチルセルロース)60部を分散させた。65
℃に昇温したのち、35%過酸化水素水4.2部を滴下し、同
温度で7時間低分子量化処理を行った。処理後のスラリ
ーは良好な分散状態を示していた。このスラリーの一部
を取り出し単離精製して得られた低分子量カルボキシメ
チルセルロースの5%水溶液粘度は95cps/20℃であった。
上記の低分子量化カルボキシメチルセルロースの分散ス
ラリー172部に、水酸化ナトリウム45部とトリエチルア
ミン2.2部を加え、110℃に昇温したのち、密閉下でエチ
ルクロライド62部を滴下し、10時間エーテル化反応を行
った。この時の低分子量化カルボキシメチルセルロース
の反応系における濃度は23%であった。反応後のスラリ
ーは良好な分散を示していた。ついで反応系内に残存し
ている苛性ソーダおよびカルボキシメチルセルロースの
カルボン酸ソーダの合計量の1.1倍当量の硫酸を添加
し、1000部の水を加えたのち溶剤を留去して、粒子状の
カルボキシメチルエチルセルロースが分散した水スラリ
ーを得た。これを濾過、水洗し、ケーキを乾燥して、粉
末状のカルボキシメチルエチルセルロースを得た。この
ものをメタノール/塩化メチレン(1/1)混合溶液に10
%溶解させた時の20℃での溶液粘度は38cpsであった。
低分子量化処理後のカルボキシメチルセルロースの粘
度、スラリーの状態、エーテル化時の濃度、エーテル化
後のスラリーの状態、エチル化度、エーテル化効率、及
びカルボキシメチルエチルセルロースの溶液粘度を表1
に記す。
【0024】実施例2 実施例1において35%過酸化水素水を8.4部、エチルクロ
ライドを87部を用いた以外は、実施例1と同様にして低
分子量化及びエーテル化を行なった。低分子量化処理後
のカルボキシメチルセルロースの粘度、スラリーの状
態、エーテル化時の濃度、エーテル化後のスラリーの状
態、エチル化度、エーテル化効率、及びカルボキシメチ
ルエチルセルロースの溶液粘度を表1に記す。
【0025】実施例3 実施例1において35%過酸化水素水を2.0部用いた以外
は、実施例と同様にして低分子量化及びエーテル化を行
なった。低分子量化処理後のカルボキシメチルセルロー
スの粘度、スラリーの状態、エーテル化時の濃度、エー
テル化後のスラリーの状態、エチル化度、エーテル化効
率、及びカルボキシメチルエチルセルロースの溶液粘度
を表1に記す。
【0026】比較例 オートクレーブにトルエン54部と2-ブタノール54部、苛
性ソーダ45部及び水26部をを入れ、「セロゲンPL−1
5」60部を分散させた。65℃に昇温したのち、35%過酸
化水素水4.2部を滴下し、同温度で7時間低分子量化処理
を行った。処理後のスラリーの分散状態はほぼ良好であ
った。このスラリーの一部を取り出し単離精製して得ら
れた低分子量カルボキシメチルセルロースの5%水溶液粘
度は2000cps/25℃であった。上記の低分子量化カルボキ
シメチルセルロースの分散スラリー217部に、トリエチ
ルアミン2.2部を加え、110℃に昇温したのち、密閉下で
エチルクロライド84部を滴下し、10時間エーテル化反応
を行った。この時の低分子量化カルボキシメチルセルロ
ースの反応系における濃度は14%であった。低分子量化
カルボキシメチルセルロースの粘度が高いため、反応中
にスラリーはブロッキングをおこし、攪拌が困難な状態
になった。ついで反応系内に残存している苛性ソーダお
よびカルボキシメチルセルロースのカルボン酸ソーダの
合計量の1.1倍当量の硫酸を添加し、1000部の水を加え
たのち、溶剤を留去して、粒子状のカルボキシメチルエ
チルセルロースが分散した水スラリーを得た。これを濾
過、水洗し、ケーキを乾燥して、粉末状のカルボキシメ
チルエチルセルロースを得た。このものをメタノール/
塩化メチレン(1/1)混合溶液に10%溶解させた時の20
℃での溶液粘度は120cpsであった。低分子量化処理後の
カルボキシメチルセルロースの粘度、スラリーの状態、
エーテル化時の濃度、エーテル化後の反応スラリーの状
態、エチル化度、エーテル化効率、及びカルボキシメチ
ルエチルセルロースの溶液粘度を表1に記す。
【0027】
【表1】 *1:BL型粘度計で測定(25℃)。 *2:◎:良好、○:ほとんどブロッキングなし、×:ブ
ロッキングし攪拌困難 *3:エチル化度はNMR(核磁気共鳴スペクトル)分析
法にて求めた。 *4:エチル化度から求めた有効に反応したエーテル化剤
のモル数を仕込んだエーテル化剤のモル数で除し、百分
率で表した。 *5:BL型粘度計で測定。20℃での10%メタノール/塩
化メチレン(1/1)混合溶液粘度。
【0028】
【発明の効果】本発明の製造法は、以下の効果を奏す
る。 1.エーテル化反応時の基質濃度を従来より増加でき、生
産性が高い。 2.エーテル化剤の使用量が少なく、製造コストが低い。 3.良好な分散状態で反応が行えるので、均一な分布でエ
ーテル化反応が進行し、溶剤溶解性等の優れた高品質の
エーテル化セルロース誘導体が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08B 11/08 7329−4C 11/193 7329−4C 11/20 7329−4C 13/00 7329−4C (72)発明者 吉本 修一 京都市東山区一橋野本町11番地の1 三洋 化成工業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記セルロース誘導体の少なくとも一種
    (A)を水溶性酸化剤(B)および水の存在下、有機溶
    剤(C)中で、10〜90℃の温度で加熱処理することを特
    徴とするセルロース誘導体の低分子量化方法。セルロー
    ス誘導体(A):カルボキシメチルセルロース、メチル
    セルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセル
    ロース、ヒドロキシプロピルセルロース、低置換度ベン
    ジルセルロースから選ばれ、且つ80%RH、20℃におけ
    る24時間後の平衡吸湿量が10%以上、5%水溶液粘度が50
    00cps以上であるセルロース誘導体。
  2. 【請求項2】 水の量が(A)の重量に対し0.5〜30重
    量%であり、水溶性酸化剤(B)の量が(A)の重量に
    対し0.1〜15重量%である請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 低分子量化されたセルロース誘導体の20
    ℃における5%水溶液粘度が、16〜1500cpsである請求項
    1または2記載の方法。
  4. 【請求項4】 (A)がカルボキシメチルセルロースで
    ある請求項1〜3のいずれか記載の方法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか記載の方法で得
    られる低分子量化セルロース誘導体(D)とエーテル化
    剤(E)とを、苛性アルカリ(F)および水の存在下、
    有機溶剤(C)中で反応させることを特徴とする低分子
    量セルロース誘導体のエーテル化方法。
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