KR101817379B1 - 유사 폴리로탁산의 제조 방법 - Google Patents

유사 폴리로탁산의 제조 방법 Download PDF

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스미또모 세이까 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 높은 포접률을 갖는 분말상 유사 폴리로탁산을 공업적으로 유리한 방법으로 제조할 수 있는 유사 폴리로탁산의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 폴리에틸렌글리콜과 시클로덱스트린을 수성 매체 중에서 혼합하고, 시클로덱스트린 분자의 개구부에 상기 폴리에틸렌글리콜이 꼬치상으로 포접된 유사 폴리로탁산 입자를 함유하는 수성 분산체를 얻는 포접 공정과, 상기 포접 공정에서 얻은 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 건조시켜 유사 폴리로탁산을 얻는 건조 공정을 갖는 유사 폴리로탁산의 제조 방법으로서, 상기 건조 공정에 있어서, 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 분무하고, 가열한 기류 중에서 건조시키는 것을 특징으로 하는 유사 폴리로탁산의 제조 방법이다.

Description

유사 폴리로탁산의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING PSEUDOPOLYROTAXANE}
본 발명은 유사 폴리로탁산의 제조 방법에 관한 것이다.
가교 폴리로탁산은 유사 폴리로탁산의 양말단에 봉쇄기를 도입한 폴리로탁산을 복수 가교함으로써 얻어진다. 예를 들어, 유사 폴리로탁산이 폴리에틸렌글리콜 (이하, 「PEG」 라고도 한다) 과 그 PEG 를 포접하는 시클로덱스트린으로 이루어지는 경우, 얻어지는 가교 폴리로탁산은, PEG 의 직사슬 분자 상에 꼬치상으로 관통되어 있는 시클로덱스트린이 당해 직사슬 분자를 따라 이동 가능 (도르래 효과) 하기 때문에, 장력이 가해져도 도르래 효과에 의해 그 장력을 균일하게 분산시킬 수 있다. 그 때문에, 가교 폴리로탁산은 크랙이나 흠집이 잘 생기지 않는 등, 종래의 가교 폴리머에 없는 우수한 특성을 갖는다.
가교 폴리로탁산의 제조에 사용되는 유사 폴리로탁산은 통상적으로 PEG 와 시클로덱스트린을 수성 매체 중에서 혼합함으로써 생성되기 때문에, 수성 분산체로서 얻어진다. 효율적으로, 게다가 화학적으로 안정된 결합에 의해 유사 폴리로탁산의 양말단에 봉쇄기를 도입하여 폴리로탁산을 얻으려면, PEG 의 양말단을 -COOH 기로 하고, 봉쇄기를 그 -COOH 기와 반응하는 기, 예를 들어, -NH2 기, -OH 기 등으로 하여 반응시키는 것이 유효하다.
그러나, 이와 같은 유사 폴리로탁산의 양말단에 봉쇄기를 도입하는 반응에 있어서는 계 내의 수분이 반응을 실활시키기 때문에, 반응을 효율적으로 진행시키려면, 반응계 중에 물이 존재하지 않거나 또는 수분량을 매우 미량으로 제어할 필요가 있어, 유사 폴리로탁산의 수성 분산체를 원심 분리, 여과 등에 의해 고액 분리한 후, 또는 수성 분산체를 그대로 건조시켜, 충분히 물을 제거할 필요가 있었다.
특허문헌 1 에는, PEG/α-시클로덱스트린 포접 화합물 (유사 폴리로탁산) 의 침전을 수중에 현탁하고, 70 ℃ 이상의 온도로 가열하면, 포접력이 약해져 시클로덱스트린이 유리되는 것이 개시되어 있다. 그 때문에, 유사 폴리로탁산의 수분산체를 70 ℃ 이상의 온도에서 건조시키는 것은 포접률의 저하를 초래할 가능성이 있었다. 포접률이 저하되면, 가교 폴리로탁산의 도르래 효과가 저해되어 원하는 특성이 얻어지지 않게 되기 때문에, 종래 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 건조에는, 주로 동결 건조법이나 70 ℃ 이하에서의 감압 건조가 실시되어 왔다.
예를 들어, 특허문헌 2 에는, 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 아세톤 중에서 침전시키고, 여과 분리한 후, 실온에서 진공 건조시키는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 아세톤에 의한 매체 치환과 여과 분리로는 유사 폴리로탁산 중의 물을 충분히 제거할 수 없기 때문에, 실온하에서의 건조로는 수분이 잔류하여, 유사 폴리로탁산의 양말단에 봉쇄기를 도입하는 반응을 저해한다는 문제가 있었다. 또한, 동결 건조법이나 70 ℃ 이하에서의 감압 건조와 같은 종래 공지된 건조 방법에서는, 얻어진 유사 폴리로탁산이 괴상이 되기 때문에, 양말단에 봉쇄기를 도입하는 반응 전에, 분쇄, 분급 등에 의해 분말상으로 할 필요가 있어, 공정이 번잡해진다는 문제가 있었다.
일본 공개특허공보 평3-237103호 일본 공개특허공보 2005-272664호
종래 공지된 건조 방법에서는 분산매인 물의 비점 이하에서의 건조가 되기 때문에, 매우 긴 건조 시간을 필요로 할 뿐만 아니라, 동결 건조 방식에 있어서는 큰 설비 비용, 런닝 코스트가 소요된다.
또, 70 ℃ 이하의 건조 온도이더라도 함수 상태로 장시간 가열하면 시클로덱스트린이 유리된다는 문제가 있었다.
또한, 건조 후에 분쇄, 분급 등의 번잡한 공정을 필요로 하지 않고, 분말상의 유사 폴리로탁산이 얻어지는 건조 방법이 요망되고 있었다.
본 발명의 목적은 상기 과제를 해결하고, 높은 포접률을 갖는 분말상 유사 폴리로탁산을 공업적으로 유리한 방법으로 제조할 수 있는 유사 폴리로탁산의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 PEG 와 시클로덱스트린을 수성 매체 중에서 혼합하고, 시클로덱스트린 분자의 개구부에 상기 PEG 가 꼬치상으로 포접된 유사 폴리로탁산 입자를 함유하는 수성 분산체를 얻는 포접 공정과, 상기 포접 공정에서 얻은 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 건조시켜 유사 폴리로탁산을 얻는 건조 공정을 갖는 유사 폴리로탁산의 제조 방법으로서, 상기 건조 공정에 있어서, 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 분무하고, 가열한 기류 중에서 건조시키는 유사 폴리로탁산의 제조 방법이다.
이하에 본 발명을 상세히 서술한다.
본 발명자들은, 건조 공정에 있어서, 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 분무하고, 가열한 기류 중에서 건조시키는 방법을 이용하면, 높은 포접률을 갖는 분말상 유사 폴리로탁산을 공업적으로 유리한 방법으로 제조할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
본 발명의 유사 폴리로탁산의 제조 방법은 PEG 와 시클로덱스트린을 수성 매체 중에서 혼합하고, 시클로덱스트린 분자의 개구부에 상기 PEG 가 꼬치상으로 포접된 유사 폴리로탁산 입자를 함유하는 수성 분산체를 얻는 포접 공정을 갖는다.
상기 PEG 의 중량 평균 분자량은 1000 ∼ 50 만인 것이 바람직하고, 1 만 ∼ 30 만인 것이 보다 바람직하며, 1 만 ∼ 10 만인 것이 더욱 바람직하다. 상기 PEG 의 중량 평균 분자량이 1000 미만이면, 얻어지는 가교 폴리로탁산이 특성이 낮은 것이 되는 경우가 있다. 상기 PEG 의 중량 평균 분자량이 50 만을 초과하면, 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 유동성이 낮아, 건조 공정에 있어서 분무할 수 없는 경우가 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 상기 중량 평균 분자량은 겔 퍼미에이션 크로마토그래피 (GPC) 로 측정을 실시하여, 폴리에틸렌글리콜 환산에 의해 구해지는 값이다. GPC 에 의해 폴리에틸렌글리콜 환산에 의한 중량 평균 분자량을 측정할 때의 칼럼으로는, 예를 들어, TSKgel SuperAWM-H (토소사 제조) 등을 들 수 있다.
상기 PEG 는 바람직하게는 양말단에 반응성기를 갖는다. 상기 PEG 의 양말단은 종래 공지된 방법에 의해 반응성기를 도입할 수 있다.
상기 PEG 의 양말단에 갖는 반응성기는 채용하는 봉쇄기의 종류에 따라 적절히 변경할 수 있고, 특별히 한정되지는 않지만, 수산기, 아미노기, 카르복실기, 티올기 등을 들 수 있고, 특히 카르복실기가 바람직하다. 상기 PEG 의 양말단에 카르복실기를 도입하는 방법으로는, 예를 들어, TEMPO (2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥시 라디칼) 와 차아염소산나트륨을 사용하여 PEG 의 양말단을 산화시키는 방법 등을 들 수 있다.
상기 포접 공정에 있어서, PEG 와 시클로덱스트린의 중량비는 1：2 ∼ 1：5 인 것이 바람직하고, 1：2.5 ∼ 1：4.5 인 것이 보다 바람직하며, 1：3 ∼ 1：4 인 것이 더욱 바람직하다. 시클로덱스트린의 중량이 PEG 중량의 2 배 미만이면, PEG 를 포접하는 시클로덱스트린의 개수 (포접량) 가 저하되는 경우가 있다. 시클로덱스트린의 중량이 PEG 중량의 5 배를 초과해도, 포접량은 증가하지 않아 경제적이지 않다.
상기 시클로덱스트린으로는, 예를 들어, α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린, γ-시클로덱스트린, 및 이들의 유도체 등을 들 수 있다. 특히, 포접성의 관점에서 α-시클로덱스트린이 바람직하다. 이들 시클로덱스트린은 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
상기 수성 매체로는, 예를 들어, 물, 물과 DMF, DMSO 등의 수성 유기 용매와의 수성 혼합물 등을 들 수 있고, 특히 물이 바람직하게 사용된다.
포접 공정에 있어서의 PEG 와 시클로덱스트린의 혼합 조건으로는, 양자를 상기 수성 매체 중에 첨가하여 혼합하면 되는데, PEG 와 시클로덱스트린을 수성 매체에 용해시키는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 통상적으로 50 ∼ 100 ℃, 바람직하게는 60 ∼ 90 ℃, 보다 바람직하게는 70 ∼ 80 ℃ 로 가열, 용해함으로써 거의 투명한 혼합 용액을 얻을 수 있다.
PEG 와 시클로덱스트린의 혼합 용액을 냉각시킴으로써 PEG 와 시클로덱스트린으로 이루어지는 유사 폴리로탁산 입자가 석출되고, 대체로 백색상의 유사 폴리로탁산 수성 분산체가 얻어진다.
상기 혼합 용액을 냉각할 때에 혼합 용액을 유동시키면서 연속적으로 또는 단속적으로 냉각하여 유사 폴리로탁산 입자를 석출시킴으로써, 유동성이 좋고, 시간 경과적으로 유동성이 저하되지 않는 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 얻을 수 있기 때문에, 건조 공정에 있어서 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 용이하게 분무할 수 있다.
또한, 상기 혼합 용액을 냉각할 때에 정지하에서 냉각하여 유사 폴리로탁산 입자를 석출시킨 경우에는, 매우 유동성이 낮은 페이스트상이나 크림상, 또는 유동성이 없는 겔상의 유사 폴리로탁산 수성 분산체가 얻어진다. 페이스트상이나 크림상으로 얻어진 유사 폴리로탁산 수성 분산체이더라도 시간 경과적으로 유동성을 상실하기 때문에, 건조 공정에 있어서 분무하기 전에 적당한 조건하에서 교반, 혼합하는 등에 의해 유동성을 부여해 두는 것이 바람직하다.
상기 혼합 용액을 냉각할 때, 냉각 후의 도달 온도는 0 ∼ 30 ℃ 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 20 ℃ 인 것이 보다 바람직하며, 1 ∼ 15 ℃ 인 것이 더욱 바람직하다. 0 ℃ 미만까지 냉각한 경우, 동결 등에 의해 얻어지는 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 유동성이 저하되는 경우가 있다. 30 ℃ 를 초과하는 경우, 유사 폴리로탁산 입자가 충분히 석출되지 않는 경우가 있다.
상기 혼합 용액을 냉각할 때의 냉각 속도는 0.01 ∼ 30 ℃／분인 것이 바람직하고, 0.05 ∼ 20 ℃／분인 것이 보다 바람직하며, 0.05 ∼ 10 ℃／분인 것이 더욱 바람직하다. 상기 혼합 용액을 냉각할 때의 냉각 속도가 0.01 ℃／분 미만이면, 석출되는 유사 폴리로탁산 입자가 지나치게 미세해지기 때문에, 얻어지는 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 유동성이 저하되는 경우가 있다. 상기 혼합 용액을 냉각할 때의 냉각 속도가 30 ℃／분을 초과하면, 유사 폴리로탁산 입자가 커지기 때문에 분산 안정성이 저하되어 침강 분리되는 경우가 있다.
상기 서술한 바와 같이, 유사 폴리로탁산 입자를 보다 완전히 석출시키기 위해서, 단속적으로 냉각하는 것도 가능하고, 또, 냉각 과정에서 냉각 속도나 상기 혼합 용액의 유동 상태를 변화시키는 것도 가능하다.
상기 혼합 용액을 냉각시키고, 원하는 온도에 도달한 후, 얻어진 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 유동 상태를 유지하는 시간은 통상적으로 수 초 ∼ 1 주간, 바람직하게는 수 시간 ∼ 3 일이다.
상기 혼합 용액을 냉각할 때에, 혼합 용액을 유동시키는 방법으로는, 교반 날개에 의한 교반, 초음파 조사 등 종래 공지된 방법을 사용할 수 있다.
혼합 용액을 유동시키는 정도는 특별히 한정되지는 않고, 완만한 교반에 의해 혼합 용액이 약간 유동하는 정도로부터 호모게나이저 등에 의한 강한 교반에 의한 격렬한 유동 상태까지 임의로 선택할 수 있지만, 과소 유동 상태에서는 석출되는 유사 폴리로탁산 입자가 커지기 때문에 분산 안정성이 저하되어 침강 분리되는 경우가 있고, 과대 유동 상태에서는 석출되는 유사 폴리로탁산 입자가 지나치게 미세해지기 때문에 얻어지는 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 유동성이 저하되는 경우가 있다.
한편, 혼합 용액을 유동시키지 않는 상태로 냉각한 경우, 매우 유동성이 낮거나 유동성이 없는 겔상의 유사 폴리로탁산 수성 분산체가 된다.
유사 폴리로탁산 수성 분산체 중의 입자의 체적 평균 입자직경은 냉각 속도, 냉각 후의 도달 온도, 냉각할 때의 혼합 용액의 유동 상태 등에 따라 변화하지만, 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 유동성, 분산 안정성의 관점에서 1 ∼ 200 ㎛ 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 100 ㎛ 인 것이 보다 바람직하며, 1 ∼ 50 ㎛ 인 것이 더욱 바람직하다. 유사 폴리로탁산 수성 분산체 중의 입자의 체적 평균 입자직경이 1 ㎛ 미만이면, 분산체의 유동성이 저하되거나 유동성을 나타내지 않는 경우가 있다. 유사 폴리로탁산 수성 분산체 중의 입자의 체적 평균 입자직경이 200 ㎛ 를 초과하면, 유사 폴리로탁산 수성 분산체 중의 입자가 침강 분리되는 경우가 있다.
또한, 본 명세서에 있어서 상기 유사 폴리로탁산 수성 분산체 중의 입자의 체적 평균 입자직경은 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 분석할 수 있다.
유사 폴리로탁산 수성 분산체에 차지하는 유사 폴리로탁산의 농도 (이하, 고형분 농도라고 한다) 는 5 ∼ 25 wt％ 인 것이 바람직하고, 5 ∼ 20 wt％ 인 것이 보다 바람직하며, 10 ∼ 20 wt％ 인 것이 더욱 바람직하다. 상기 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 고형분 농도가 5 wt％ 미만이면, 경제적이지 않다. 상기 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 고형분 농도가 25 wt％ 를 초과하면, 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 유동성이 저하되기 때문에, 건조 공정에 있어서 분무하는 것이 어려워지는 경우가 있다.
본 발명의 유사 폴리로탁산의 제조 방법은 상기 포접 공정에서 얻은 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 건조시켜 유사 폴리로탁산을 얻는 건조 공정을 갖는다.
본 발명의 유사 폴리로탁산의 제조 방법에 의하면, 당해 건조 공정에 의해 분말상의 유사 폴리로탁산을 얻을 수 있다.
상기 건조 공정에서는, 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 분무하고, 가열한 기류 중에서 건조시킨다.
상기 건조 공정에 있어서, 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 분무하는 방법으로는, 예를 들어, 압력 노즐, 2 유체 노즐, 4 유체 노즐, 초음파 노즐 등을 사용하는 노즐법이나, 회전 디스크법 등을 들 수 있다.
상기 노즐법은 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 유동성이 높은 경우에 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 노즐법에 사용되는 장치로는, 예를 들어, 노즐 아토마이저식 분무 건조 장치 등을 들 수 있다. 상기 노즐 아토마이저식 분무 건조 장치에서는, 열풍의 취출 방향에 대향하여 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 분무하는 병향류식(竝向流式), 열풍의 취출 방향과 동일 방향으로 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 분무하는 병류식(竝流式)으로 대별되고, 병향류식으로는 분무한 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 체류 시간을 길게, 병류식으로는 분무한 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 체류 시간을 짧게 할 수 있다. 노즐 아토마이저식 분무 건조 장치에서는, 노즐 직경을 변화시키는 등에 의해 분무하는 액적 직경을 조정하여, 얻어지는 유사 폴리로탁산의 입자직경을 임의로 조정할 수 있다.
상기 회전 디스크법은 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 유동성이 낮거나, 유사 폴리로탁산 수성 분산체 중의 유사 폴리로탁산 입자가 비교적 크거나 하는 경우에 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 회전 디스크법에 사용되는 장치로는, 예를 들어, 로터리 아토마이저식 분무 건조 장치를 들 수 있다. 상기 로터리 아토마이저식 분무 건조 장치에서는, 디스크의 회전수를 변화시킴으로써 분무하는 액적 직경을 조정하여, 얻어지는 분말상 유사 폴리로탁산의 입자직경을 임의로 조정할 수 있다.
상기 건조 공정에 있어서, 기류에는 공기 또는 질소 등의 가스를 사용할 수 있다.
상기 건조 공정에 있어서의 기류의 온도는 70 ∼ 200 ℃ 인 것이 바람직하고, 70 ∼ 180 ℃ 인 것이 보다 바람직하며, 70 ∼ 170 ℃ 인 것이 더욱 바람직하다. 상기 건조 공정에 있어서의 기류의 온도가 70 ℃ 미만이면, 건조가 불충분해지는 경우가 있다. 상기 건조 공정에 있어서의 기류의 온도가 200 ℃ 를 초과하면, 유사 폴리로탁산이 분해되어, 포접률이 저하될 우려가 있다.
상기 건조 공정에 있어서의 계의 압력은 특별히 한정되지는 않지만, 통상적으로 대기압에 가까운 압력으로 건조를 실시한다. 또, 감압하에서 건조하는 것도 가능하여, 대기압 이하의 압력으로 건조를 실시하는 것이 바람직하다.
분무한 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 체류 시간은 통상적으로 수 초에서 수 분이며, 시클로덱스트린의 유리를 억제하기 위해서 3 분 이하인 것이 바람직하고, 2 분 이하인 것이 보다 바람직하다. 또, 분무한 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 체류 시간이 지나치게 짧으면, 건조가 불충분해진다.
유사 폴리로탁산 수성 분산체를 분무할 때의 액적의 직경은 1 ∼ 2000 ㎛ 인 것이 바람직하고, 5 ∼ 500 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다. 상기 액적의 직경이 1 ㎛ 미만이면, 기류와의 동반에 의해 건조 수율이 저하되는 경우가 있다. 상기 액적의 직경이 2000 ㎛ 를 초과하면, 전체 액적의 총 표면적이 작아져, 건조 속도가 늦어지는 경우가 있다.
얻어지는 분말상 유사 폴리로탁산이나 가교 폴리로탁산의 용도, 사용 목적에 따라 다르지만, 본 발명에 의하면, 당해 분말상 유사 폴리로탁산의 포접률을 6 ∼ 60 ％ 로 할 수 있다. 상기 포접률이 6 ％ 미만이면, 도르래 효과가 발현되지 않는 경우가 있다. 상기 포접률이 60 ％ 를 초과하면, 고리형 분자인 시클로덱스트린이 지나치게 빽빽하게 배치되어 시클로덱스트린의 가동성이 저하되는 경우가 있다. 시클로덱스트린이 적당한 가동성을 갖고, 보다 높은 포접률로 하기 위해서는, 포접률은 15 ∼ 40 ％ 가 바람직하고, 20 ∼ 30 ％ 가 보다 바람직하다.
또한, 본 명세서에 있어서 상기 포접률이란, PEG 에 대한 시클로덱스트린의 최대 포접량에 대한 PEG 를 포접하고 있는 시클로덱스트린의 포접량의 비율이며, PEG 와 시클로덱스트린의 혼합비, 수성 매체의 종류 등을 변화시킴으로써, 임의로 조정할 수 있다. 또, 상기 최대 포접량이란, PEG 사슬의 반복 단위 2 개에 대해, 시클로덱스트린이 1 개 포접된 최밀 포접 상태로 한 경우의 시클로덱스트린의 개수를 말한다.
상기 포접률은 1H-NMR 에 의해 측정할 수 있지만, 얻어진 분말상 유사 폴리로탁산을 용해시켜 분석한 경우, 시클로덱스트린이 유리되어 정확한 포접률을 얻을 수 없기 때문에, 통상적으로 시클로덱스트린이 유리되지 않도록 당해 유사 폴리로탁산의 양말단에 봉쇄기를 도입한 폴리로탁산으로 변성시킨 후, 분석되어 얻어진 포접률은 제조한 분말상 유사 폴리로탁산의 포접률로 간주할 수 있다. 구체적으로는, 포접률은 DMSO-d6 에 유사 폴리로탁산의 양말단에 봉쇄기를 도입한 폴리로탁산을 용해시키고, NMR 측정 장치 (VARIAN Mercury-400BB) 에 의해 측정하여, 4 ∼ 6 ppm 의 시클로덱스트린 유래의 적분값과 3 ∼ 4 ppm 의 시클로덱스트린 및 PEG 의 적분값의 비교로 산출할 수 있다.
본 발명의 유사 폴리로탁산의 제조 방법에 의해 얻어지는 분말상 유사 폴리로탁산의 체적 평균 입자직경은 1 ∼ 300 ㎛ 인 것이 바람직하고, 5 ∼ 70 ㎛ 인 것이 보다 바람직하며, 5 ∼ 50 ㎛ 인 것이 더욱 바람직하다. 얻어지는 분말상 유사 폴리로탁산의 체적 평균 입자직경이 1 ㎛ 미만이면, 기류와의 동반에 의해 건조 수율이 저하되는 경우가 있다. 얻어지는 분말상 유사 폴리로탁산의 체적 평균 입자직경이 300 ㎛ 를 초과하면, 건조 장치 내에 부착이 생길 우려가 있다.
본 발명의 유사 폴리로탁산의 제조 방법에 의해 얻어지는 분말상 유사 폴리로탁산의 함수율은 10 wt％ 이하인 것이 바람직하고, 7 wt％ 이하인 것이 보다 바람직하며, 5 wt％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 얻어지는 분말상 유사 폴리로탁산의 함수율이 10 wt％ 를 초과하면, 시클로덱스트린이 유리되지 않도록 유사 폴리로탁산의 양말단에 봉쇄기를 도입하는 반응에 있어서, 반응계 중의 수분이 많아지기 때문에, 반응이 진행되지 않거나 또는 봉쇄기의 도입률이 저하되는 경우가 있다.
본 발명에 의하면, 높은 포접률을 갖는 분말상 유사 폴리로탁산을 공업적으로 유리한 방법으로 제조할 수 있는 유사 폴리로탁산의 제조 방법을 제공할 수 있다.
이하에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되지 않는다. 이하, PEG 를 산화하여 양말단에 카르복실기를 갖는 PEG 의 제조 방법에 대해, 국제 공개 제05/052026호 팜플렛에 기재된 방법을 참고로 하여 실시했다.
(제조예 1)
1 ℓ 용적의 플라스크 내에서, PEG (중량 평균 분자량 35000) 100 g, TEMPO (2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥시 라디칼) 1 g, 브롬화나트륨 10 g 을 물 1 ℓ 에 용해시켰다. 이어서, 차아염소산나트륨 수용액 (유효 염소 농도 5 ％) 50 ㎖ 를 첨가하고, 실온에서 30 분간 교반했다. 남은 차아염소산나트륨을 분해시키기 위해서, 에탄올을 50 ㎖ 첨가하여 반응을 종료시켰다.
분액 깔때기를 사용하여 500 ㎖ 의 염화메틸렌을 사용한 추출을 3 회 반복하여 유기층을 분취한 후, 이배퍼레이터로 염화메틸렌을 증류 제거하고, 2 ℓ 의 따뜻한 에탄올에 용해시키고 나서 냉동고 (―4 ℃) 중에서 하룻밤 가만히 정지시키고, 양말단에 카르복실기를 갖는 PEG 만을 석출시켜, 회수하고, 감압 건조시킴으로써 양말단에 카르복실기를 갖는 PEG 100 g 을 얻었다.
(제조예 2)
1 ℓ 용적의 플라스크 내에서, 고분자량 PEG (중량 평균 분자량 10 만) 100 g, TEMPO (2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥시 라디칼) 1 g, 브롬화나트륨 10 g 을 물 1 ℓ 에 용해시켰다. 이어서, 차아염소산나트륨 수용액 (유효 염소 농도 5 ％) 50 ㎖ 를 첨가하고, 실온에서 30 분간 교반했다. 남은 차아염소산나트륨을 분해시키기 위해서, 에탄올을 50 ㎖ 첨가하여 반응을 종료시켰다.
분액 깔때기를 사용하여 500 ㎖ 의 염화메틸렌을 사용한 추출을 3 회 반복하여 유기층을 분취한 후, 이배퍼레이터로 염화메틸렌을 증류 제거하고, 2 ℓ 의 따뜻한 에탄올에 용해시키고 나서 냉동고 (―4 ℃) 중에서 하룻밤 가만히 정지시키고, 양말단에 카르복실기를 갖는 PEG 만을 석출시켜, 회수하고, 감압 건조시킴으로써 양말단에 카르복실기를 갖는 PEG 100 g 을 얻었다.
(실시예 1)
(1) 양말단에 카르복실기를 갖는 PEG 와 α-시클로덱스트린을 사용한 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 조제
교반기가 부착된 1 ℓ 용적의 플라스크 내에 물 650 ㎖ 를 첨가하고, 제조예 1 에서 조제한 양말단에 카르복실기를 갖는 PEG 20 g 및 α-시클로덱스트린 80 g 을 70 ℃ 까지 가열하여, 용해시켰다.
교반 날개를 사용하여 700 rpm 의 회전 속도로 교반하면서, 0.4 ℃／분의 냉각 속도로 5 ℃ 까지 냉각시키고, 또한 동일 온도에서 10 시간 계속 교반함으로써, 유동성이 좋은 유액상의 유사 폴리로탁산 수성 분산체 (고형분 농도 13 wt％) 를 얻었다.
레이저 회절식 입자직경 측정 장치를 사용하여 측정한 결과, 유사 폴리로탁산 수성 분산체 중의 입자의 체적 평균 입자직경은 10 ㎛ 였다.
(2) 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 건조
조제한 유사 폴리로탁산 수성 분산체 750 g 을 노즐 아토마이저식 분무 건조 장치 (오카와라 화공기사 제조, 「L-8」) 를 사용하여, 건조기 기류 입구 온도 160 ℃, 출구 온도 70 ℃ 에서 상압하에서 건조시켜 (체류 시간 1 분), 분말상 유사 폴리로탁산 93 g 을 얻었다. 얻어진 분말상 유사 폴리로탁산의 함수율은 2.2 wt％, 체적 평균 입자직경은 35 ㎛ 였다.
(실시예 2)
유사 폴리로탁산 수성 분산체의 조제에 있어서, 용해시키는 물의 양을 500 ㎖ (유사 폴리로탁산 수성 분산체의 고형분 농도 17 wt％) 로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여 분말상 유사 폴리로탁산을 얻었다. 조제한 유사 폴리로탁산 수성 분산체는 유동성이 있는 유액상이며, 중위 입자직경은 18 ㎛ 였다. 얻어진 분말상 유사 폴리로탁산의 함수율은 1.4 wt％, 체적 평균 입자직경은 46 ㎛ 였다.
(실시예 3)
유사 폴리로탁산 수성 분산체의 건조에 있어서, 건조기 기류 입구 온도를 188 ℃, 출구 온도를 90 ℃, 체류 시간을 20 초로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 분말상 유사 폴리로탁산을 얻었다. 얻어진 분말상 유사 폴리로탁산의 함수율은 0.9 wt％, 체적 평균 입자직경은 28 ㎛ 였다.
(실시예 4)
유사 폴리로탁산 수성 분산체의 건조에 있어서, 건조기 기류 입구 온도를 120 ℃, 출구 온도를 70 ℃, 체류 시간을 1 분으로 한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 분말상 유사 폴리로탁산을 얻었다. 얻어진 분말상 유사 폴리로탁산의 함수율은 4.8 wt％, 체적 평균 입자직경은 32 ㎛ 였다.
(실시예 5)
유사 폴리로탁산 수성 분산체의 조제에 있어서 냉각 속도를 0.05 ℃／분, 유사 폴리로탁산 수성 분산체의 건조에 있어서, 건조기 기류 입구 온도를 170 ℃, 출구 온도를 80 ℃ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 분말상 유사 폴리로탁산을 얻었다. 조제한 유사 폴리로탁산 수성 분산체는 유동성이 있는 유액상이며, 중위 입자직경은 5 ㎛ 였다.
얻어진 분말상 유사 폴리로탁산의 함수율은 1.7 wt％, 체적 평균 입자직경은 40 ㎛ 였다.
(실시예 6)
유사 폴리로탁산 수성 분산체의 조제에 있어서, 교반 날개의 교반 속도를 600 rpm, 냉각 속도를 10 ℃／분으로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 분말상 유사 폴리로탁산을 얻었다. 조제한 유사 폴리로탁산 수성 분산체는 약간 유동성이 있는 유액상이며, 중위 입자직경은 38 ㎛ 였다. 얻어진 분말상 유사 폴리로탁산의 함수율은 2.1 wt％, 체적 평균 입자직경은 35 ㎛ 였다.
(실시예 7)
유사 폴리로탁산 수성 분산체의 조제에 있어서, 교반 날개의 교반 속도를 75 rpm, 냉각 속도를 0.1 ℃／분으로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 분말상 유사 폴리로탁산을 얻었다. 조제한 유사 폴리로탁산 수성 분산체는 유동성이 좋은 유액상이며, 중위 입자직경은 50 ㎛ 였다. 얻어진 분말상 유사 폴리로탁산의 함수율은 1.9 wt％, 체적 평균 입자직경은 33 ㎛ 였다.
(실시예 8)
유사 폴리로탁산 수성 분산체의 조제에 있어서, 교반 날개의 교반 속도를 7000 rpm, 냉각 속도를 20 ℃／분으로 한 것 이외에는, 실시예 2 와 동일하게 하여 분말상 유사 폴리로탁산을 얻었다. 조제한 유사 폴리로탁산 수성 분산체는 약간 유동성이 있는 유액상이며, 중위 입자직경은 2 ㎛ 였다. 얻어진 분말상 유사 폴리로탁산의 함수율은 1.3 wt％, 체적 평균 입자직경은 9 ㎛ 였다.
(실시예 9)
유사 폴리로탁산 수성 분산체의 조제에 있어서, 교반하지 않고 정지하에서 냉각시킨 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 얻었다. 조제한 유사 폴리로탁산 수성 분산체는 약간의 유동성밖에 없고, 페이스트상이었기 때문에, 물 150 g 으로 희석 후 (유사 폴리로탁산 수성 분산체의 고형분 농도 11 wt％), 스패출러로 교반하여 유동성이 있는 상태로 한 후, 실시예 1 과 동일하게 하여 건조시켜, 분말상 유사 폴리로탁산을 얻었다. 얻어진 분말상 유사 폴리로탁산의 함수율은 3.6 wt％, 체적 평균 입자직경은 11 ㎛ 였다.
(실시예 10)
제조예 2 에서 조제한 양말단에 카르복실기를 갖는 PEG 를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 분말상 유사 폴리로탁산을 얻었다. 조제한 유사 폴리로탁산 수성 분산체는 약간 유동성이 있는 유액상의 분산체이며, 중위 입자직경은 15 ㎛ 였다. 얻어진 분말상 유사 폴리로탁산의 함수율은 1.6 wt％, 체적 평균 입자직경은 33 ㎛ 였다.
(실시예 11)
유사 폴리로탁산 수성 분산체의 조제에 있어서, 교반하지 않고 정지하에서 냉각시킨 것 이외에는, 실시예 10 과 동일하게 하여 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 얻었다. 조제한 유사 폴리로탁산 수성 분산체는 전혀 유동성을 나타내지 않았기 때문에, 물 250 g 으로 희석 후 (유사 폴리로탁산 수성 분산체의 고형분 농도 10 wt％), 스패출러로 교반하여 약간 유동성이 있는 상태로 한 후, 실시예 1 과 동일하게 하여 건조시켜, 분말상 유사 폴리로탁산을 얻었다. 얻어진 분말상 유사 폴리로탁산의 함수율은 3.5 wt％, 체적 평균 입자직경은 14 ㎛ 였다.
(비교예 1)
유사 폴리로탁산 수성 분산체를 동결 건조시킨 (―10 ∼ 20 ℃ 에서 48 시간 건조) 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유사 폴리로탁산을 얻었다. 얻어진 유사 폴리로탁산은 다공질의 괴상물이며, 함수율은 1.2 wt％ 였다.
(비교예 2)
유사 폴리로탁산 수성 분산체를 20 ℃ 에서 96 시간 감압 건조시킨 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 유사 폴리로탁산을 얻었다. 얻어진 유사 폴리로탁산은 단단한 괴상물이며, 함수율은 4.0 wt％ 였다.
＜평가＞
실시예 및 비교예에서 얻어진 유사 폴리로탁산에 대해, 이하의 방법에 의해 포접률을 측정했다. 결과를 표 1 에 나타냈다.
(1) 아다만탄아민과 BOP 시약 반응계를 사용한 유사 폴리로탁산의 봉쇄
1 ℓ 용적의 플라스크 내에서, 실온에서 디메틸포름아미드 (DMF) 170 ㎖ 에 아다만탄아민 0.5 g 을 용해시키고, 얻어진 유사 폴리로탁산 50 g 에 첨가한 후, 신속하게 잘 흔들어 섞었다.
계속해서, BOP 시약 (벤조트리아졸-1-일-옥시-트리스(디메틸아미노)포스포늄·헥사플루오로포스페이트) 1.3 g 을 DMF 80 ㎖ 에 용해시킨 것을 첨가하여, 신속하게 잘 흔들어 섞었다.
추가로 디이소프로필에틸아민 0.50 ㎖ 를 DMF 80 ㎖ 에 용해시킨 것을 첨가하여, 신속하게 잘 흔들어 섞었다. 얻어진 혼합물을 냉장고 중에서 하룻밤 가만히 정지시켰다.
(2) 폴리로탁산의 정제와 포접률의 측정
그 후, DMF 300 ㎖ 를 첨가하여 잘 섞고, 원심 분리하여 상청액을 버리는 세정 조작을 실시했다. 이 DMF 에 의한 세정 조작을 합계 2 회 반복한 후, 얻어진 침전을 2000 ㎖ 의 열수 (70 ℃) 에 분산시키고, 잘 교반하여 여과하는 세정 조작을 실시했다.
이 열수에 의한 세정 조작을 합계 4 회 반복하고, 회수한 침전을 동결 건조시켜 최종적으로 정제 폴리로탁산을 얻었다.
얻어진 폴리로탁산의 포접률은 1H-NMR 로 동정했다. 얻어진 포접률은 유사 폴리로탁산의 포접률로 간주할 수 있다.
포접률
실시예 1 0.27
실시예 2 0.27
실시예 3 0.28
실시예 4 0.29
실시예 5 0.27
실시예 6 0.25
실시예 7 0.28
실시예 8 0.24
실시예 9 0.25
실시예 10 0.22
실시예 11 0.21
비교예 1 0.19
비교예 2 0.18
산업상 이용가능성
본 발명에 의하면, 높은 포접률을 갖는 분말상 유사 폴리로탁산을 공업적으로 유리한 방법으로 제조할 수 있는 유사 폴리로탁산의 제조 방법을 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 폴리에틸렌글리콜과 시클로덱스트린을 수성 매체 중에서 혼합하고, 시클로덱스트린 분자의 개구부에 상기 폴리에틸렌글리콜이 꼬치상으로 포접된 유사 폴리로탁산 입자를 함유하는 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 얻는 포접 공정과, 상기 포접 공정에서 얻은 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 건조시켜 유사 폴리로탁산을 얻는 건조 공정을 갖는 유사 폴리로탁산의 제조 방법으로서,
    상기 폴리에틸렌글리콜은, 양말단에, 아미노기, 카르복실기 및 티올기로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 반응성기를 갖고,
    상기 폴리에틸렌글리콜과 상기 시클로덱스트린의 중량비가 1 : 2 ~ 1 : 5 이고,
    상기 건조 공정에 있어서, 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 분무하고, 가열한 기류 중에서 건조시키는
    것을 특징으로 하는 유사 폴리로탁산의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    폴리에틸렌글리콜의 중량 평균 분자량이 1000 ∼ 50 만인 유사 폴리로탁산의 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    포접 공정에 있어서, 폴리에틸렌글리콜과 시클로덱스트린을 수성 매체 중에 용해하여 혼합 용액을 조제한 후, 상기 혼합 용액을 유동시키면서 연속적으로 또는 단속적으로 냉각하여 유사 폴리로탁산 입자를 석출시킴으로써, 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 얻는 유사 폴리로탁산의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    냉각 속도가 0.01 ∼ 30 ℃／분인 유사 폴리로탁산의 제조 방법.
  6. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유사 폴리로탁산 수성 분산체 중의 유사 폴리로탁산의 고형분 농도가 5 ∼ 25 wt％ 인 유사 폴리로탁산의 제조 방법.
  7. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    유사 폴리로탁산 수성 분산체 중의 유사 폴리로탁산 입자의 체적 평균 입자직경이 1 ∼ 200 ㎛ 인 유사 폴리로탁산의 제조 방법.
  8. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    건조 공정에 있어서의 기류의 온도가 70 ∼ 200 ℃ 인 유사 폴리로탁산의 제조 방법.
  9. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    건조 공정에 있어서의 계의 압력이 대기압 이하인 유사 폴리로탁산의 제조 방법.
  10. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    건조 공정에 있어서, 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 노즐법에 의해 분무하고, 가열한 기류 중에서 건조시키는 것을 특징으로 하는 유사 폴리로탁산의 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    포접 공정에 있어서, 폴리에틸렌글리콜과 시클로덱스트린을, 수성 매체 중에 용해하여 혼합 용액을 조제한 후, 상기 혼합 용액을 교반 속도 75 ~ 7000 rpm 으로 유동시키면서 연속적으로 또는 단속적으로 냉각하여 유사 폴리로탁산 입자를 석출시킴으로써, 유사 폴리로탁산 수성 분산체를 얻는 유사 폴리로탁산의 제조 방법.
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