JPS5949201A - ヒドロキシアルキルアルキルセルロ−スの製造方法 - Google Patents
ヒドロキシアルキルアルキルセルロ−スの製造方法Info
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- JPS5949201A JPS5949201A JP16136882A JP16136882A JPS5949201A JP S5949201 A JPS5949201 A JP S5949201A JP 16136882 A JP16136882 A JP 16136882A JP 16136882 A JP16136882 A JP 16136882A JP S5949201 A JPS5949201 A JP S5949201A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
スの改良された製造方法に関するものである。
ヒドロキシアルキルアルキルセルロースとしては,一般
にヒドロキシエチルメチルセルロース(、(FiMC)
、ヒドロキシエチルエチルセルロース(l( li:
r+: C) 、ヒドロキシプロビルメプールセルロー
ス(r.lPMC)、ヒドロキシプロビルエチルセルa
−ス(HPEC)、ヒドロキシエチルヒドロキシプロピ
ルエチルセルロース( It E H P M C )
、ヒドロキシエチルヒドロキシプロピルエチルセルロー
ス( H E )T P g C )などが知られてい
る。 これらのヒドロキシアルキルアルキルセルロースは、通
常、アルカリセルロースと、対応するアルキレンオキサ
イドおよびハロゲン化アルキlしと反応させることによ
り製造される。原料アルカリセルロースは一般にシート
状パルブを水酸化アルカリ水溶液に浸漬後圧搾する方法
、ある圓ま粉末状バルブに水酸化アルカリ水溶液をかく
はん下C二噴霧する方法などにより調製され、このアル
カリセル[1−ヌ中の水酸化アルカリはアルキレンオキ
サイドの反応に対しては触媒として働き、710ゲン化
アルキルとは当量で反応する。 しかして、アルカリセルロースに対するアルキレンオキ
サイドおよびへロゲン化アルキルのエーテル化効率は、
アルカリセルロース中の水酸化アルカリおよび水の量に
よl)影響を受け、水酸化アルカリ/セルロースのモル
比、水/セルロースのモル比が増大するほど低くなるこ
とが知られている。しかしながら、目標とするアルキル
基置換度を得るためには、ハロゲン化アルキルと水酸化
アルカリが当モル反応であるために、アルカリセルロー
スどして水酸化アルカリ/セルロースが相応するモル比
であることが必要である。 この事実を知れば,アルキレンオキサイドおよびハロゲ
ン化アルキルのエーテル化効率を向上させるためには、
水/セルロースのモル比の小さいアルカリセルロースに
アルキレンオキサイドおよびハロゲン化アルキルを反応
させる方法が有利であると推定される。 水の少ないアルカリセルロースの具体的な調製方法とし
ては、■非常に高濃度の水酸化アルカリ水溶液を使用す
る方法、■水酸化アルカリ水溶jfvと、実賃上無水の
固形状水酸化アルカリを併用する方法、(3)調製した
アルカリセルロースを脱水する方法、などが考えられる
。しかしながら、q)および(2)の方法においては、
!lIA製さtするアルカリセル「l−スが不拘aであ
り、その結果エーテル化反応がJ(−1−に311行せ
噌′、得られる製品の物性に重大ノ,「、i,li7,
影呪シを及ぼC。ス「お、(2)の方法においては、ア
ルカリセルロースの不均質を改善するために、tlらか
しめ細かくしたセル「1−スを有機溶媒により予イd1
1膨測させる方法(特開昭5 6−145901)があ
るが、この方法においても不均質性はわ噴゛かに改曾さ
れるのみであり、しかも有機溶媒としてアルコール類を
使用する場合には、ノ10ゲン化アルキルが使用したア
ルコール類との副反応に消費されるために、エーテル化
反応に先たちアルコール類を反応系から除去することが
必要となり、右利な方法ではない。■の方法の場合には
アルカリセルロースの加熱・減圧などの処理が採られる
が、この場合にもアルカリセルロース中の水σ)減少l
二ともない、エーテル化反応は不均一になる。 以上のように、水/セルロースのモル比の小さいアルカ
リセルロース条件下での反応を、得ら第1る製品の物性
を損なうことなく、有利なエーテル化効率で進めること
は困難である。 アルカリセルロースとアルキレンオキサイドおよびハロ
ゲン化アルキルとの反応方法としては、(イ)目標とす
るヒドロキシアルキル基置換度(MS)およびアルキル
基置換度(D8)にそれぞれ対応′1−る、所i1.p
Bのアルキレンオキサイドイドおよび所要量のハロゲ
ン化アルキルの混合物をアルカリセルロ−スと反応させ
る方法、(ロ)大過剰のハロゲン41′、アル4“ルあ
るいはジメチルエーテルなどの非反1,1\、性有1準
プ「Jセス抑制剤の共存下プ゛、所要量のアルキレンオ
キサイド ルを反応さ・1ノーる方法、(ハ)所要量の710ゲン
化アルキルの一部をアルカリセルロースと反応させた後
に、所−要tTJのアルキレンオキサイドお、Lびター
(りのハロゲン化アルキルを反応させる方法が知られて
いるが、本発明者らの検別結果によればアルキレンオキ
サイドのエーテル化効率は、(イ)および(ロ)の17
1合で差はなく、(ハ)の場合ではむしろ低率となるこ
とが判明した。すなわら、これらの反応方法においては
、アルキレンオキサイドのこれ以上のエーテル化効率は
得られない。 本発明者らは、かかる技術的課題にかんがみ鋭意研究の
結果本発明を完成したもので、これはアルカリセルロー
スに、アルキレンオキサイドとハロゲン化アルキルとを
反応させてヒドロキシアルキルアルキルセルロースを製
造する方法において、第1段反応としてアルカリセルロ
ースに、反応に消費される全ハロゲン化アルキルf8の
50%pJ下に相当する情のハロゲン化アルキルとアル
キレンオキサイドとを反応させ、ついで第2段反応と1
7てハロゲン化アルキルを反応させることを特徴とする
ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの製造方法に関
するものである。 この本発明の方法によれば従封tのアルキレンオキサイ
ドとハロゲン化アルキルとを全階同時にアルカリセルロ
ースに反応させるという同時1段ニーデル化反応と比べ
て、主原料であるアルカリセルロースについての水酸化
アルカリ/セルロースのモル比および水/セルロースの
モル比を変えることなく、アルキレンオキサイドのエー
テル化効率を大幅に向上させることができるという効果
が与えられる。 また、本発明の方法によれば生成ヒドロキシアルキルア
ルキルセルロースを水溶zflとした場合のセルラーゼ
等に対する粘度安定性が大幅に向]−することが#紹さ
れた。 以下本発明の詳細な説明する。 本発明で4Ili用されるアルカリセルロースは、バル
ブを水酸化アルカリ水溶nセに浸漬後圧搾したもの、あ
るいは粉末状バルブに水酸()7アルカリ水溶液を混合
したもののい−j!i1でもよい。また水/セルロース
のモル比を小さい状態に調製されたアルカリセルロース
も使用でき、る。アルカリセルロース中の水酸化アルカ
リ/セルロースのモル比は任意の範囲のものが使用でき
るが、目的とするアルキル基置換度に応じて調製される
必要がある。 1段目のエーテル化反応に際して、アルキレンオキサイ
ド/セルロースのモル比は任意の範囲で使用できる。ま
たこの1段目の反応は温度30℃〜70℃、時間05〜
5時間で行うことが好ましい。30℃り下の温度ではア
ルキレンオキサイドの反応球IIがきわめて遅く、反応
終了に長時間を必要とするので合理的でない。また70
℃以上の温度ではアルキレンオキサイドの反応速度がき
わめて大きく、このため反応を均一に進行させることが
困難となり、また反応熱の除去が困緒となる。 反応時間が、使用されるアルキレンオキサイドの11に
よるが、05時間以下ではアルキレンオキサイドの反応
が終了しない場合があC)、また5時間用、LではT孕
的に合理的でない。 1段目のアルキレンオキサイドの反応に際して、反応熱
の除去のためにあるいはアルキレンオキサイドの爆発範
囲を避けるために、非反応性有機プロセスJ1+制剤を
共存させることは可能である。非反応性有機プロセス抑
制剤は対セルロース重量で20倍釣下で使用することが
好ましい。それ句上に使用するとアルキレンオキサイド
の反応速度が低下し反応終了に長時間を要することにな
るし、また工業的には生産性の低下を招くことになるの
で、過度に使用することは有利ではない。非反応性有機
プロセス抑制h11を使用した場合の反応況度t、を使
用しlrい場合と比較してより高温で反応させることか
でS Z’+、なお、非反応性有機プロセス抑(1;1
桁1]とl、てはジメヂルJ、−チルあるいは低級脂1
f/i族7゛ル:1−ルなどが好適である。低級脂11
17族アルコーノ?/を使IL1シた場合には2段1;
のハロゲン化アルキルの反L+:;、に先だち、反応系
より除去さfJ「ければ/「らない。l、rぜ/「らイ
[(級脂肪j〃アルコールはハ
にヒドロキシエチルメチルセルロース(、(FiMC)
、ヒドロキシエチルエチルセルロース(l( li:
r+: C) 、ヒドロキシプロビルメプールセルロー
ス(r.lPMC)、ヒドロキシプロビルエチルセルa
−ス(HPEC)、ヒドロキシエチルヒドロキシプロピ
ルエチルセルロース( It E H P M C )
、ヒドロキシエチルヒドロキシプロピルエチルセルロー
ス( H E )T P g C )などが知られてい
る。 これらのヒドロキシアルキルアルキルセルロースは、通
常、アルカリセルロースと、対応するアルキレンオキサ
イドおよびハロゲン化アルキlしと反応させることによ
り製造される。原料アルカリセルロースは一般にシート
状パルブを水酸化アルカリ水溶液に浸漬後圧搾する方法
、ある圓ま粉末状バルブに水酸化アルカリ水溶液をかく
はん下C二噴霧する方法などにより調製され、このアル
カリセル[1−ヌ中の水酸化アルカリはアルキレンオキ
サイドの反応に対しては触媒として働き、710ゲン化
アルキルとは当量で反応する。 しかして、アルカリセルロースに対するアルキレンオキ
サイドおよびへロゲン化アルキルのエーテル化効率は、
アルカリセルロース中の水酸化アルカリおよび水の量に
よl)影響を受け、水酸化アルカリ/セルロースのモル
比、水/セルロースのモル比が増大するほど低くなるこ
とが知られている。しかしながら、目標とするアルキル
基置換度を得るためには、ハロゲン化アルキルと水酸化
アルカリが当モル反応であるために、アルカリセルロー
スどして水酸化アルカリ/セルロースが相応するモル比
であることが必要である。 この事実を知れば,アルキレンオキサイドおよびハロゲ
ン化アルキルのエーテル化効率を向上させるためには、
水/セルロースのモル比の小さいアルカリセルロースに
アルキレンオキサイドおよびハロゲン化アルキルを反応
させる方法が有利であると推定される。 水の少ないアルカリセルロースの具体的な調製方法とし
ては、■非常に高濃度の水酸化アルカリ水溶液を使用す
る方法、■水酸化アルカリ水溶jfvと、実賃上無水の
固形状水酸化アルカリを併用する方法、(3)調製した
アルカリセルロースを脱水する方法、などが考えられる
。しかしながら、q)および(2)の方法においては、
!lIA製さtするアルカリセル「l−スが不拘aであ
り、その結果エーテル化反応がJ(−1−に311行せ
噌′、得られる製品の物性に重大ノ,「、i,li7,
影呪シを及ぼC。ス「お、(2)の方法においては、ア
ルカリセルロースの不均質を改善するために、tlらか
しめ細かくしたセル「1−スを有機溶媒により予イd1
1膨測させる方法(特開昭5 6−145901)があ
るが、この方法においても不均質性はわ噴゛かに改曾さ
れるのみであり、しかも有機溶媒としてアルコール類を
使用する場合には、ノ10ゲン化アルキルが使用したア
ルコール類との副反応に消費されるために、エーテル化
反応に先たちアルコール類を反応系から除去することが
必要となり、右利な方法ではない。■の方法の場合には
アルカリセルロースの加熱・減圧などの処理が採られる
が、この場合にもアルカリセルロース中の水σ)減少l
二ともない、エーテル化反応は不均一になる。 以上のように、水/セルロースのモル比の小さいアルカ
リセルロース条件下での反応を、得ら第1る製品の物性
を損なうことなく、有利なエーテル化効率で進めること
は困難である。 アルカリセルロースとアルキレンオキサイドおよびハロ
ゲン化アルキルとの反応方法としては、(イ)目標とす
るヒドロキシアルキル基置換度(MS)およびアルキル
基置換度(D8)にそれぞれ対応′1−る、所i1.p
Bのアルキレンオキサイドイドおよび所要量のハロゲ
ン化アルキルの混合物をアルカリセルロ−スと反応させ
る方法、(ロ)大過剰のハロゲン41′、アル4“ルあ
るいはジメチルエーテルなどの非反1,1\、性有1準
プ「Jセス抑制剤の共存下プ゛、所要量のアルキレンオ
キサイド ルを反応さ・1ノーる方法、(ハ)所要量の710ゲン
化アルキルの一部をアルカリセルロースと反応させた後
に、所−要tTJのアルキレンオキサイドお、Lびター
(りのハロゲン化アルキルを反応させる方法が知られて
いるが、本発明者らの検別結果によればアルキレンオキ
サイドのエーテル化効率は、(イ)および(ロ)の17
1合で差はなく、(ハ)の場合ではむしろ低率となるこ
とが判明した。すなわら、これらの反応方法においては
、アルキレンオキサイドのこれ以上のエーテル化効率は
得られない。 本発明者らは、かかる技術的課題にかんがみ鋭意研究の
結果本発明を完成したもので、これはアルカリセルロー
スに、アルキレンオキサイドとハロゲン化アルキルとを
反応させてヒドロキシアルキルアルキルセルロースを製
造する方法において、第1段反応としてアルカリセルロ
ースに、反応に消費される全ハロゲン化アルキルf8の
50%pJ下に相当する情のハロゲン化アルキルとアル
キレンオキサイドとを反応させ、ついで第2段反応と1
7てハロゲン化アルキルを反応させることを特徴とする
ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの製造方法に関
するものである。 この本発明の方法によれば従封tのアルキレンオキサイ
ドとハロゲン化アルキルとを全階同時にアルカリセルロ
ースに反応させるという同時1段ニーデル化反応と比べ
て、主原料であるアルカリセルロースについての水酸化
アルカリ/セルロースのモル比および水/セルロースの
モル比を変えることなく、アルキレンオキサイドのエー
テル化効率を大幅に向上させることができるという効果
が与えられる。 また、本発明の方法によれば生成ヒドロキシアルキルア
ルキルセルロースを水溶zflとした場合のセルラーゼ
等に対する粘度安定性が大幅に向]−することが#紹さ
れた。 以下本発明の詳細な説明する。 本発明で4Ili用されるアルカリセルロースは、バル
ブを水酸化アルカリ水溶nセに浸漬後圧搾したもの、あ
るいは粉末状バルブに水酸()7アルカリ水溶液を混合
したもののい−j!i1でもよい。また水/セルロース
のモル比を小さい状態に調製されたアルカリセルロース
も使用でき、る。アルカリセルロース中の水酸化アルカ
リ/セルロースのモル比は任意の範囲のものが使用でき
るが、目的とするアルキル基置換度に応じて調製される
必要がある。 1段目のエーテル化反応に際して、アルキレンオキサイ
ド/セルロースのモル比は任意の範囲で使用できる。ま
たこの1段目の反応は温度30℃〜70℃、時間05〜
5時間で行うことが好ましい。30℃り下の温度ではア
ルキレンオキサイドの反応球IIがきわめて遅く、反応
終了に長時間を必要とするので合理的でない。また70
℃以上の温度ではアルキレンオキサイドの反応速度がき
わめて大きく、このため反応を均一に進行させることが
困難となり、また反応熱の除去が困緒となる。 反応時間が、使用されるアルキレンオキサイドの11に
よるが、05時間以下ではアルキレンオキサイドの反応
が終了しない場合があC)、また5時間用、LではT孕
的に合理的でない。 1段目のアルキレンオキサイドの反応に際して、反応熱
の除去のためにあるいはアルキレンオキサイドの爆発範
囲を避けるために、非反応性有機プロセスJ1+制剤を
共存させることは可能である。非反応性有機プロセス抑
制剤は対セルロース重量で20倍釣下で使用することが
好ましい。それ句上に使用するとアルキレンオキサイド
の反応速度が低下し反応終了に長時間を要することにな
るし、また工業的には生産性の低下を招くことになるの
で、過度に使用することは有利ではない。非反応性有機
プロセス抑制h11を使用した場合の反応況度t、を使
用しlrい場合と比較してより高温で反応させることか
でS Z’+、なお、非反応性有機プロセス抑(1;1
桁1]とl、てはジメヂルJ、−チルあるいは低級脂1
f/i族7゛ル:1−ルなどが好適である。低級脂11
17族アルコーノ?/を使IL1シた場合には2段1;
のハロゲン化アルキルの反L+:;、に先だち、反応系
より除去さfJ「ければ/「らない。l、rぜ/「らイ
[(級脂肪j〃アルコールはハ
【1ゲン什、゛rル々ル
と反応[、て副反応物を生成し、ハ[1ゲン住アルキル
のJ、−チル化効率にIλ影臂を及ぼすからである。 仰]二1段目の反応についてハロゲン化アルキルが4(
存し′/:Cい場合を前提として説明したが、この反1
心でハロゲン化アルキルゲ共存させてもよい。 l、かしぞの場合のハロゲン化アルキルの用は反応に消
費される全ハロゲン化アルキル暇の50%以下に相当す
る明、すなわちアルカリセルロース中の水酸化アルカリ
/セルロースのモル比の172)以下(特に望ましくは
]/3以下)に相当するハロゲン化アルキル/セルロー
スのモル比での惰とすること11β必要とされる。これ
はハロゲン化アルキルの共存Mが多くなりすぎるとアル
キレンオキサイドのエーテル化効率向上という本発明の
目的が達成されなくなることによるものである。なお、
この1段目のエーテル化反応においてハロゲン化アルキ
ルが共存すると、このハロゲン化アルキルが伝熱pv体
として働くので反応制御がより容易になるという効果が
もたらされる。 2段目のハロゲン化アルキルの反応は、1段月の反応終
了後に10℃〜80℃の内温条件下で、アルキルの反応
に際して、反応熱の除去のために、非反応性有機プロセ
ス抑制剤を共存させることは可能であり、あるいはエー
テル4と剤であるlNoゲン化アルキルを大過剰に使用
することも可能である。非反応性有機プロセス抑制剤あ
るいは過剰のハロゲン化アルキルは対セルロース電値で
20倍以下で4p用することが好ましい。それ以上に使
用するとd才生#v1:の低下を招くことになるので、
過度に使用することは有利でない。 反応に使用されるアルキレンオキサイドニMよびハロゲ
ン化アルキルは、それぞれ1種類に限ら才1ず、2種p
l十をイ〕1用し゛〔もよい。 2段目の反応終了後、公知の方rhで精製することによ
り、目的とするヒドロキリアルキルアルキルセルロース
が得られる。 本発明の方法は以上述べた条件のもとに行われるのであ
るが、この方法によるアルキレンオキサイドのエーテル
化効率の向上は、アルカリセルロース中の水酸化アルカ
リ/セルロースのモル比が大きい場合はどすなわち反応
されるハロゲン化アルキルが多い場合はどN著であり、
さらにまた、アルカリセルロースとの反応性が小さいア
ルキレンオキサイドの場合はど、具体的に言えば、反応
性の大入いエチレンオキサイドの場合より、反応性の小
さいプロピレンオキサイドの場合の方が、その効果は顕
著である。 添付図面に、ヒドロキシプロピルメチルセルロースの場
合におけるアルカリセルロース中の水酸化アルカリ/セ
ルロースのモル比の変化にともなうアルキレンオキサイ
ドのエーテル化効率の推移を、プロピレンオキサイド/
セルロースのモル比が1.40の場合を例にとって、本
発明の2段反応による場合と比較となる公知の同時1段
反応による場合について示した。ただし、この場合のア
ルカリセルロースの調製には50%水酸化ナトリウム水
溶液を使用した。 曲線I、■、およびj・・・・・本発明の方法曲線■、
■ ・・・・・・・・・・公知の同時一段反応図面から
判るように、例えば水酸止ナトリウム/セルロースのモ
ル比が5.0の場合には、公知の同時1段反応の場合で
ヒドロ六ジプロピル基λ4S=0.73、エーブル化効
率16.0%であるのに対し、本発明の方法による場合
でMS=0.33、ニーデル化効率235%となり、ま
たヒドロキシブ【1ビルXMSを023とするためのブ
[1ピレンメギリ・イド/セルロースのモル比け0,8
8でよく、そのときのコーーデル化効率は260%、と
なる。 一般にセル【アース誘導体は生物的分解作用を受け、牙
、(Cに酵素1イルラーゼ(すなわちβ−J、4−グル
カン4−グルカノヒトUr’i−ゼ)により促進され、
非置換無水グルコースQi位間のβ−1,4結合が加水
分解N1裂する。水溶性セルロース誘導体によ−って増
粘されたホ溶油が加水分解開裂を受けると、その粘度は
低下し、増粘剤としての価値が損なわれる。この粘度低
下の速度は、酵素濃度およびセルロース誘導体中に存在
する非置換無水グルコース単位の数および分布に由来す
る。すなわち非置換無水グルコース単位の含量が少ない
ほど粘度安定性は高められるのである。 本発明の方法で製造したヒドロキシアルキルアルキルセ
ルロースは、前記したようにアルキレンオキサイドのエ
ーテル化効率が向上するという利点だけでなく、さらに
驚くべきことには、セルラーゼなどの生物分解に対する
抵抗性すなわち粘度安定性が向上することが判明したの
である。これはアルカリセルロース中の無水グルコース
の活性化された水酸基が多く存在する状態でアルキレン
オキサイドを反応させることにより、ヒドロキシアルキ
ル基の置換が比較的均一に行われ、またヒドロキシアル
キル基の導入によってセルロースの構造がさらにくずさ
れた状態で、ハロゲン化アルキルを反応させZ】ことに
より、アルキル基の導入が」、り均一に行われるために
、結果的に非置換無水グルコース単(1゛fの合計が減
少することによるとりζ−ら創る。 つぎに具体的実施例をあげる。 実施例+ [HPMC!の製造] シート状士ルロースを50%水酸住ナトリウム水溶液に
漬清し、用搾、切断してNa0T1/セルロース(MR
) =5.00 、)+20/−ピルロース (Mll
)=111のアルカリセルロースを得た。このセルロー
ス1fft4.(1’相当のアルカリセルロースを内容
積80!の加圧反応器に仕込み、充分なN2@換の後、
ブロビレンオギ→トイド(P、 O9) 2.00 K
り(p、 o。 /セルロース(MR) = 1.40 )を仕込んで、
反応温度30℃〜60℃にてかく・はんしながら3時間
反応させた。 その後、−世25℃に冷却し、メチルクロライド6.6
0即(C)13C!l/セルロース(MR)=5.2’
9)を仕込み、35℃〜80℃で5時間反応させた。 熱水で洗浄、精製した後、得られたヒドロキシプロピル
メチルセルロースの置換度は、ヒドロキシプロピル基M
S=0.33、メトキシ基r)s=2.o。 であり、エーテル化効率はプロピレンオキサイド235
%、メチルクロライド40.0%であった。 なお、E記においてMT(はモル比を示す。以下同様。 実施例2 基DS=1.99 であり、エーテル化効率はプロピ
レンオキサイド260%、メチルクロライド39゜8%
であった。 比較例i 実施例1と同様のアルカリセルロースのセルロース重即
4.OK9相当を内容積80!の加圧反応器に仕込み、
充分なト↓2置換の後、プロピレンオキサイド2. (
10*り、メチルクロライド6.6oKりを仕込み、3
0℃〜80℃で7時間反応させた。熱水で洗浄精製した
後得られたヒドロキシプロピルメチルセルロースの置換
度はヒドロキシプロヒル基MS=0.23、メトキシ基
D S = 、1.り 9であり、エーテル化効率はプ
ロピレンオキサイド160%、メチルクロライド398
%であった。 実施例3[HPMOの製造〕 粉末状士ルロース10.0Kyを内容積130Aの内部
かくはん式加圧反応器に仕込み、充分↑42置換の後、
かくはんしながら50%水酸化ナトリウノ\水溶液12
.5バタを滴下し、N a OH/−t〔ルロース(M
IT) =2.00 、 IT、、O/セルロース(
MR) =4.4のアルカリ−ヒルロースを調製した。 次いでプロピレンオキサイド1.50 Kl〔P、0.
/セルロース(MR)=11.4:2) を(1込み
、30℃〜Fi O−Cで3時間反応さ4トだ。 ついで、50℃〜80℃でメチルクロライド6、90
Kj! C0H3Cj]、 /セルロース(M、R3=
2.15 )を4時間かけて連続的に仕込み、メチルク
ロライド仕込み開始より5時間で反応を終了した。熱水
で洗、浄m製した後、得られたヒドロキシプロピルメチ
ルセルロースの置換度はヒドロキシプロピル基M 、S
= 0.20、メトキシ基DS=1.34であり、ニ
ーデル化効率はプロピレンオキサイド483%、メチル
クロライド67.0%であった。 社較例2 実施例3と同様条件でアルカリセルロースを調fAt、
、ついでプロピレンオキサイド150Rり、メチルクロ
ライド690にりを仕込み30℃〜80℃で7時間反応
させた。得られたヒドロキシプロピルメチルセルロース
の置換度はヒドロキシプロピル基MS=O,]8、メト
キシ基DS=1.33であり、エーテル化効率はプロピ
レンオキサイド44.O%、メチルクロライド66.5
%であった。 実施例40IEM(’jの製造〕 実施例1と同様の条件でアルカリ−1くルロースをイ1
込り、ジノ1−ル工−−〒ル8.On*り(J) 1.
4 p 、/セル17−−フ(Vνlt1 =2.4+
01 欠イ(込シ、エチレンオキ→ンーイド1.2Qr
+2〔■(:、(入、/セル「]−ス(λイR)=il
O〕を仕込h、30 ”C〜70℃で3時間反応させた
。 iンノチルエープルは反応熱の除去とともに、エチレン
、4ヤリイドの爆イf6範囲な+17けるために使用さ
Jl #−6 つい′γ’、−71] 40℃に流加12、メチルクロ
ライド8.73 R1’、 CI+ 3’; 1 /
セ)しry Z (M R) −2=7. (10’
Jを仕込7)、50℃〜80℃で5時間反応させた。 得らtまたヒドロキシエチルメチルセルロースの置換度
ぼヒドロキシエチル基MS=(+、46、メトキシ基n
5=2.02であり、J−チル化効率はエチレンオキリ
ーイド42.0%、メチルクロライド404%rあった
。 なお、上記においてWRは重量比を示す。 比較例3 実施例1と同様の条件でアルカリセルロースを仕込み、
メチルクロライド6、60 Kl、エチ1/ンオキサイ
ド+、2OKりを仕込み、30℃〜80℃で6時間反応
させた。得られたヒドロキシエチルメチルセルロースの
置換度はヒドロキシエチル基MS=(+、39、ノドキ
シ基DS=2.OOであり、ニーデル什効率はエチレン
オキ・リーイド350%、メチルクし1リイド4Q、0
%であった。 粘1=
と反応[、て副反応物を生成し、ハ[1ゲン住アルキル
のJ、−チル化効率にIλ影臂を及ぼすからである。 仰]二1段目の反応についてハロゲン化アルキルが4(
存し′/:Cい場合を前提として説明したが、この反1
心でハロゲン化アルキルゲ共存させてもよい。 l、かしぞの場合のハロゲン化アルキルの用は反応に消
費される全ハロゲン化アルキル暇の50%以下に相当す
る明、すなわちアルカリセルロース中の水酸化アルカリ
/セルロースのモル比の172)以下(特に望ましくは
]/3以下)に相当するハロゲン化アルキル/セルロー
スのモル比での惰とすること11β必要とされる。これ
はハロゲン化アルキルの共存Mが多くなりすぎるとアル
キレンオキサイドのエーテル化効率向上という本発明の
目的が達成されなくなることによるものである。なお、
この1段目のエーテル化反応においてハロゲン化アルキ
ルが共存すると、このハロゲン化アルキルが伝熱pv体
として働くので反応制御がより容易になるという効果が
もたらされる。 2段目のハロゲン化アルキルの反応は、1段月の反応終
了後に10℃〜80℃の内温条件下で、アルキルの反応
に際して、反応熱の除去のために、非反応性有機プロセ
ス抑制剤を共存させることは可能であり、あるいはエー
テル4と剤であるlNoゲン化アルキルを大過剰に使用
することも可能である。非反応性有機プロセス抑制剤あ
るいは過剰のハロゲン化アルキルは対セルロース電値で
20倍以下で4p用することが好ましい。それ以上に使
用するとd才生#v1:の低下を招くことになるので、
過度に使用することは有利でない。 反応に使用されるアルキレンオキサイドニMよびハロゲ
ン化アルキルは、それぞれ1種類に限ら才1ず、2種p
l十をイ〕1用し゛〔もよい。 2段目の反応終了後、公知の方rhで精製することによ
り、目的とするヒドロキリアルキルアルキルセルロース
が得られる。 本発明の方法は以上述べた条件のもとに行われるのであ
るが、この方法によるアルキレンオキサイドのエーテル
化効率の向上は、アルカリセルロース中の水酸化アルカ
リ/セルロースのモル比が大きい場合はどすなわち反応
されるハロゲン化アルキルが多い場合はどN著であり、
さらにまた、アルカリセルロースとの反応性が小さいア
ルキレンオキサイドの場合はど、具体的に言えば、反応
性の大入いエチレンオキサイドの場合より、反応性の小
さいプロピレンオキサイドの場合の方が、その効果は顕
著である。 添付図面に、ヒドロキシプロピルメチルセルロースの場
合におけるアルカリセルロース中の水酸化アルカリ/セ
ルロースのモル比の変化にともなうアルキレンオキサイ
ドのエーテル化効率の推移を、プロピレンオキサイド/
セルロースのモル比が1.40の場合を例にとって、本
発明の2段反応による場合と比較となる公知の同時1段
反応による場合について示した。ただし、この場合のア
ルカリセルロースの調製には50%水酸化ナトリウム水
溶液を使用した。 曲線I、■、およびj・・・・・本発明の方法曲線■、
■ ・・・・・・・・・・公知の同時一段反応図面から
判るように、例えば水酸止ナトリウム/セルロースのモ
ル比が5.0の場合には、公知の同時1段反応の場合で
ヒドロ六ジプロピル基λ4S=0.73、エーブル化効
率16.0%であるのに対し、本発明の方法による場合
でMS=0.33、ニーデル化効率235%となり、ま
たヒドロキシブ【1ビルXMSを023とするためのブ
[1ピレンメギリ・イド/セルロースのモル比け0,8
8でよく、そのときのコーーデル化効率は260%、と
なる。 一般にセル【アース誘導体は生物的分解作用を受け、牙
、(Cに酵素1イルラーゼ(すなわちβ−J、4−グル
カン4−グルカノヒトUr’i−ゼ)により促進され、
非置換無水グルコースQi位間のβ−1,4結合が加水
分解N1裂する。水溶性セルロース誘導体によ−って増
粘されたホ溶油が加水分解開裂を受けると、その粘度は
低下し、増粘剤としての価値が損なわれる。この粘度低
下の速度は、酵素濃度およびセルロース誘導体中に存在
する非置換無水グルコース単位の数および分布に由来す
る。すなわち非置換無水グルコース単位の含量が少ない
ほど粘度安定性は高められるのである。 本発明の方法で製造したヒドロキシアルキルアルキルセ
ルロースは、前記したようにアルキレンオキサイドのエ
ーテル化効率が向上するという利点だけでなく、さらに
驚くべきことには、セルラーゼなどの生物分解に対する
抵抗性すなわち粘度安定性が向上することが判明したの
である。これはアルカリセルロース中の無水グルコース
の活性化された水酸基が多く存在する状態でアルキレン
オキサイドを反応させることにより、ヒドロキシアルキ
ル基の置換が比較的均一に行われ、またヒドロキシアル
キル基の導入によってセルロースの構造がさらにくずさ
れた状態で、ハロゲン化アルキルを反応させZ】ことに
より、アルキル基の導入が」、り均一に行われるために
、結果的に非置換無水グルコース単(1゛fの合計が減
少することによるとりζ−ら創る。 つぎに具体的実施例をあげる。 実施例+ [HPMC!の製造] シート状士ルロースを50%水酸住ナトリウム水溶液に
漬清し、用搾、切断してNa0T1/セルロース(MR
) =5.00 、)+20/−ピルロース (Mll
)=111のアルカリセルロースを得た。このセルロー
ス1fft4.(1’相当のアルカリセルロースを内容
積80!の加圧反応器に仕込み、充分なN2@換の後、
ブロビレンオギ→トイド(P、 O9) 2.00 K
り(p、 o。 /セルロース(MR) = 1.40 )を仕込んで、
反応温度30℃〜60℃にてかく・はんしながら3時間
反応させた。 その後、−世25℃に冷却し、メチルクロライド6.6
0即(C)13C!l/セルロース(MR)=5.2’
9)を仕込み、35℃〜80℃で5時間反応させた。 熱水で洗浄、精製した後、得られたヒドロキシプロピル
メチルセルロースの置換度は、ヒドロキシプロピル基M
S=0.33、メトキシ基r)s=2.o。 であり、エーテル化効率はプロピレンオキサイド235
%、メチルクロライド40.0%であった。 なお、E記においてMT(はモル比を示す。以下同様。 実施例2 基DS=1.99 であり、エーテル化効率はプロピ
レンオキサイド260%、メチルクロライド39゜8%
であった。 比較例i 実施例1と同様のアルカリセルロースのセルロース重即
4.OK9相当を内容積80!の加圧反応器に仕込み、
充分なト↓2置換の後、プロピレンオキサイド2. (
10*り、メチルクロライド6.6oKりを仕込み、3
0℃〜80℃で7時間反応させた。熱水で洗浄精製した
後得られたヒドロキシプロピルメチルセルロースの置換
度はヒドロキシプロヒル基MS=0.23、メトキシ基
D S = 、1.り 9であり、エーテル化効率はプ
ロピレンオキサイド160%、メチルクロライド398
%であった。 実施例3[HPMOの製造〕 粉末状士ルロース10.0Kyを内容積130Aの内部
かくはん式加圧反応器に仕込み、充分↑42置換の後、
かくはんしながら50%水酸化ナトリウノ\水溶液12
.5バタを滴下し、N a OH/−t〔ルロース(M
IT) =2.00 、 IT、、O/セルロース(
MR) =4.4のアルカリ−ヒルロースを調製した。 次いでプロピレンオキサイド1.50 Kl〔P、0.
/セルロース(MR)=11.4:2) を(1込み
、30℃〜Fi O−Cで3時間反応さ4トだ。 ついで、50℃〜80℃でメチルクロライド6、90
Kj! C0H3Cj]、 /セルロース(M、R3=
2.15 )を4時間かけて連続的に仕込み、メチルク
ロライド仕込み開始より5時間で反応を終了した。熱水
で洗、浄m製した後、得られたヒドロキシプロピルメチ
ルセルロースの置換度はヒドロキシプロピル基M 、S
= 0.20、メトキシ基DS=1.34であり、ニ
ーデル化効率はプロピレンオキサイド483%、メチル
クロライド67.0%であった。 社較例2 実施例3と同様条件でアルカリセルロースを調fAt、
、ついでプロピレンオキサイド150Rり、メチルクロ
ライド690にりを仕込み30℃〜80℃で7時間反応
させた。得られたヒドロキシプロピルメチルセルロース
の置換度はヒドロキシプロピル基MS=O,]8、メト
キシ基DS=1.33であり、エーテル化効率はプロピ
レンオキサイド44.O%、メチルクロライド66.5
%であった。 実施例40IEM(’jの製造〕 実施例1と同様の条件でアルカリ−1くルロースをイ1
込り、ジノ1−ル工−−〒ル8.On*り(J) 1.
4 p 、/セル17−−フ(Vνlt1 =2.4+
01 欠イ(込シ、エチレンオキ→ンーイド1.2Qr
+2〔■(:、(入、/セル「]−ス(λイR)=il
O〕を仕込h、30 ”C〜70℃で3時間反応させた
。 iンノチルエープルは反応熱の除去とともに、エチレン
、4ヤリイドの爆イf6範囲な+17けるために使用さ
Jl #−6 つい′γ’、−71] 40℃に流加12、メチルクロ
ライド8.73 R1’、 CI+ 3’; 1 /
セ)しry Z (M R) −2=7. (10’
Jを仕込7)、50℃〜80℃で5時間反応させた。 得らtまたヒドロキシエチルメチルセルロースの置換度
ぼヒドロキシエチル基MS=(+、46、メトキシ基n
5=2.02であり、J−チル化効率はエチレンオキリ
ーイド42.0%、メチルクロライド404%rあった
。 なお、上記においてWRは重量比を示す。 比較例3 実施例1と同様の条件でアルカリセルロースを仕込み、
メチルクロライド6、60 Kl、エチ1/ンオキサイ
ド+、2OKりを仕込み、30℃〜80℃で6時間反応
させた。得られたヒドロキシエチルメチルセルロースの
置換度はヒドロキシエチル基MS=(+、39、ノドキ
シ基DS=2.OOであり、ニーデル什効率はエチレン
オキ・リーイド350%、メチルクし1リイド4Q、0
%であった。 粘1=
【安定性
実施(lT、l ] 、実施例2および仕較例1で得た
それぞれのヒドロキシプロピルメチルセルロ−ス(HP
\4C)につい′C1下記の粘度安定性試験を行ったと
ころ、結果は第1表に示すとおりであった。 粘度安定性試験: サンプル(HPMO)の2%水溶液
に、溶液のpIT9.5、温度20℃の状態でセルラー
ゼ1A3−J (大野製薬製)を対溶液20ppm添
加して 20分後の粘度を測定しく分解後粘度 】、これをセルラーゼ「A9」添加前 の粘1(4(分解前粘度)ど仕較した。ただし、粘度は
いずA1.の場合もB型精度n1により測定した。
それぞれのヒドロキシプロピルメチルセルロ−ス(HP
\4C)につい′C1下記の粘度安定性試験を行ったと
ころ、結果は第1表に示すとおりであった。 粘度安定性試験: サンプル(HPMO)の2%水溶液
に、溶液のpIT9.5、温度20℃の状態でセルラー
ゼ1A3−J (大野製薬製)を対溶液20ppm添
加して 20分後の粘度を測定しく分解後粘度 】、これをセルラーゼ「A9」添加前 の粘1(4(分解前粘度)ど仕較した。ただし、粘度は
いずA1.の場合もB型精度n1により測定した。
図面は、ヒドロキシプロピルメチルセルロースのJ具合
におけるアルカリセルロース中の水酸化アルカリ/セル
ロースのモル比の変41′にともなうアル虎しンオキサ
イドのエーテル化効率の推移を、本発明の2段エーテル
化反応による場合と比較となる公知の同時1段エーテル
化反応による場合について示したものである。 刊 代 八 V ン ト NaOH/eルロース(MR) H20/でルロース(MR)
におけるアルカリセルロース中の水酸化アルカリ/セル
ロースのモル比の変41′にともなうアル虎しンオキサ
イドのエーテル化効率の推移を、本発明の2段エーテル
化反応による場合と比較となる公知の同時1段エーテル
化反応による場合について示したものである。 刊 代 八 V ン ト NaOH/eルロース(MR) H20/でルロース(MR)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 アルカリセルロ−スに、アルキレンオキ・リーイド
と八「1ゲン化アルキルとを反応させてヒト1ゴキシア
ル虎ルアルキルセルロースを製造する方z/、C二ニド
τいc 、 rt< 1 sir・反応としてアルカリ
セルロ−ス ル17の5(1%Jンl下にtIj当才るIのハロゲン
化アルキルど゛1′ルキレンメギサイドとを反応させ、
−)いでf(l Hz没反’+l“メとしてハ【7ゲン
イ1′アルキルタ反応さ・を丸ビ)ことを特徴とするヒ
ドロキシアルキルアルキル−ヒルτ1−スのipu 造
h i4E2、 アルカリセルロースに、アルキレンオ
キサイドとハロゲン化アルキルとを反応させてヒドロキ
シアルキルアルキルセルロースを製造する方法において
、第1段反応としてアルカリセルロースに、ハロゲン化
アルキルが共存しない条件下で、アルキレンオキサイド
を反応させ、ついで第2段反応としてハロゲン化アルキ
ルを反応させることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のヒドロキシアルキルアルキルセルロースの製j告
方法 3 アルキレンオキサイドとしてプロピレンオキ
ーサイドおよび/またはエチレンオキサイドを使用
することを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2
項記戦の製造方法 4 ハ【Jゲン化rルキルとし′Cクロロメチルお上び
/またはクロロエチルを使用することを特徴とする特許
請求の範囲第1項または第2項記載の製造方法
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16136882A JPS5949201A (ja) | 1982-09-16 | 1982-09-16 | ヒドロキシアルキルアルキルセルロ−スの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16136882A JPS5949201A (ja) | 1982-09-16 | 1982-09-16 | ヒドロキシアルキルアルキルセルロ−スの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5949201A true JPS5949201A (ja) | 1984-03-21 |
JPS6344761B2 JPS6344761B2 (ja) | 1988-09-06 |
Family
ID=15733754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16136882A Granted JPS5949201A (ja) | 1982-09-16 | 1982-09-16 | ヒドロキシアルキルアルキルセルロ−スの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5949201A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59207901A (ja) * | 1983-05-03 | 1984-11-26 | ヘキスト・アクチエンゲゼルシヤフト | 混合セルロ−スエ−テルの製法 |
JPS60255801A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-12-17 | ヘキスト・アクチエンゲゼルシヤフト | 混合セルロースエーテルの製法 |
US4609729A (en) * | 1985-04-03 | 1986-09-02 | The Dow Chemical Company | Organosoluble C3 -C4 hydroxyalkyl ethyl cellulose ethers |
US4661589A (en) * | 1985-07-02 | 1987-04-28 | The Dow Chemical Company | Process for preparing hydroxyalkylcellulose ethers |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2831852A (en) * | 1954-05-27 | 1958-04-22 | Dow Chemical Co | Water-soluble thermoplastic cellulose ethers |
JPS5038782A (ja) * | 1973-08-10 | 1975-04-10 | ||
US4096325A (en) * | 1976-02-20 | 1978-06-20 | Anheuser-Busch, Incorporated | Methyl hydroxypropyl cellulose ethers |
JPS55110103A (en) * | 1979-02-12 | 1980-08-25 | Hercules Inc | Denatured waterrsoluble cellulose ether |
-
1982
- 1982-09-16 JP JP16136882A patent/JPS5949201A/ja active Granted
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2831852A (en) * | 1954-05-27 | 1958-04-22 | Dow Chemical Co | Water-soluble thermoplastic cellulose ethers |
JPS5038782A (ja) * | 1973-08-10 | 1975-04-10 | ||
US4096325A (en) * | 1976-02-20 | 1978-06-20 | Anheuser-Busch, Incorporated | Methyl hydroxypropyl cellulose ethers |
JPS55110103A (en) * | 1979-02-12 | 1980-08-25 | Hercules Inc | Denatured waterrsoluble cellulose ether |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59207901A (ja) * | 1983-05-03 | 1984-11-26 | ヘキスト・アクチエンゲゼルシヤフト | 混合セルロ−スエ−テルの製法 |
JPS60255801A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-12-17 | ヘキスト・アクチエンゲゼルシヤフト | 混合セルロースエーテルの製法 |
US4609729A (en) * | 1985-04-03 | 1986-09-02 | The Dow Chemical Company | Organosoluble C3 -C4 hydroxyalkyl ethyl cellulose ethers |
US4661589A (en) * | 1985-07-02 | 1987-04-28 | The Dow Chemical Company | Process for preparing hydroxyalkylcellulose ethers |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6344761B2 (ja) | 1988-09-06 |
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