KR20140000679A - 신규 셀룰로스 에테르 및 이들의 용도 - Google Patents

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Abstract

캡슐에 또는 용량형을 위한 코팅에 유용한 셀룰로스 에테르가 본 명세서에 기술되어 있다. 이들 셀룰로스 에테르에서, 에테르 치환체는 메틸 그룹, 하이드록시알킬 그룹, 및 임의로 메틸과 상이한 알킬 그룹이고, 셀룰로스 에테르는 MS(하이드록시알킬)이 0.05 내지 1.00이며, 무수글루코스 단위의 하이드록시 그룹은 [s23/s26 - 0.2*MS(하이드록시알킬)]이 0.35 이하가 되도록 메틸 그룹으로 치환되고, 여기서 s23은 무수글루코스 단위의 2- 및 3-위치의 단지 2개의 하이드록시 그룹만이 메틸 그룹으로 치환된 무수글루코스 단위의 몰 분획이며, s26은 무수글루코스 단위의 2- 및 6-위치의 단지 2개의 하이드록시 그룹만이 메틸 그룹으로 치환된 무수글루코스 단위의 몰 분획이다.

Description

신규 셀룰로스 에테르 및 이들의 용도{NOVEL CELLULOSE ETHERS AND THEIR USE}
본 발명은, 신규 셀룰로스 에테르, 및 캡슐에 있어서의 또는 용량형을 위한 코팅에 있어서의 이들의 용도에 관한 것이다.
캡슐은 통상 하나 이상의 특정 물질로 충전된 쉘(shell)로 이루어진 잘 알려진 용량형이다. 쉘은 필름-형성 중합체(들)(예: 젤라틴, 변성 전분 또는 변성 셀룰로스)를 포함하는 연질 또는 경질의 안정한 쉘일 수 있다. 경질 캡슐은 일반적으로 침지 성형법을 사용함으로써 제조된다. 이 공정에서, 핀 몰드를 필름 형성 조성물에 침지시킨다. 핀 상에서 필름 형성 중합체를 겔화시킴으로써, 필름이 형성되며, 이는 이어서 핀 상에서 건조시켜 캡슐 쉘을 수득한다. 이어서, 쉘을 핀으로부터 박리하여 원하는 길이로 절단한다. 따라서, 충전된 캡슐이 수득되도록 이후에 물질로 충전되어 끼워질 수 있는 캡슐 캡 및 캡슐 바디가 수득된다. 이러한 형태의 침지 성형법을 사용하는 경우, 일단 핀을 침지욕으로부터 회수하면 침지 조성물이 핀 표면에 부착되어 신속히 겔화된다는 것이 보장될 필요가 있다. 이는 캡슐을 제조하기 위하여 원하는 쉘 또는 필름 두께를 달성하도록 조성물이 핀 표면에서 유동되는 것을 피한다. 필름 형성 중합체로서 젤라틴을 사용하는 경우, 침지 조성물은 냉각과 함께 겔화된다. 동일한 겔화 거동이 메틸 셀룰로스 및 겔화제의 혼합물에 의해 제시된다. 이들 유형의 필름 형성 중합체는 모두 경질 젤라틴 캡슐을 제조하기 위한 통상적인 장치에서 가공할 수 있다. 메틸셀룰로스 및 하이드록시프로필 메틸셀룰로스는 "열가역적 겔화 특성(thermoreversible gelation property)"을 갖는다. 구체적으로 설명하면, 메틸 셀룰로스 또는 하이드록시프로필 메틸셀룰로스의 수용액을 가열하는 경우, 분자에 편재된 소수성 메톡실 그룹의 탈수화가 일어나고, 이것은 수화 겔로 변한다. 한편, 생성된 겔이 냉각되는 경우, 소수성 메톡실 그룹은 재수화됨으로써, 겔이 본래 수용액으로 회복된다.
미국 특허 제2,526,683호는 침지 코팅법에 의한 메틸 셀룰로스 의약용 캡슐의 제조 방법을 기술하고 있다. 상기 방법은 40℃ 내지 85℃로 예열된 캡슐 형성 핀을 겔화가 시작되는 온도 미만의 온도로 유지된 메틸 셀룰로스 조성물에 침지시키는 단계, 핀을 회수하는 단계, 및 핀을 겔화 온도보다 높은 온도의 오븐에 넣어 필름을 건조시키는 단계로 이루어진다. 뜨거운 핀을 조성물에 침지시키는 경우, 조성물이 핀의 표면에서 겔화되며, 핀을 회수함에 따라 소정 두께의 겔화 액체 필름이 핀 상에 형성된다. 핀은 통상 오븐에 넣어 건조시킨다. 이 기술은 통상적으로 "열 겔화(thermogelation)"라고 불리운다. 이어서, 건조된 캡슐을 박리하여 크기에 맞춰 절단하고, 바디와 캡을 서로 맞춘다.
메틸셀룰로스 및 하이드록시프로필 메틸셀룰로스의 열가역적 겔화 특성으로 인하여, 이들 셀룰로스 에테르는 용량형(예: 정제, 과립, 펠렛(pellet), 캐플렛(caplet), 로젠지(lozenge), 좌제, 페서리(pessary) 또는 이식 가능한 용량형) 상에 필름-형성 코팅으로서도 제안되어 왔다. 그러나, 메틸 셀룰로스는 상당히 소수성이고; 이의 소수성 특성은 일부 통상적인 캡슐 성분이나 충전제와 비혼화성이다. 또한, 일부 적용에 대해, 메틸 셀룰로스로 이루어진 캡슐은 물에 충분히 빠르게 용해되지 않는다.
미국 특허 제3,493,407호는 수성 용매 중 일부 하이드록시알킬 메틸 셀룰로스의 비-열 겔화 침지-성형 조성물의 사용을 기술하고 있다. 핀은 규칙적인 형태를 갖는 캡슐을 수득하기 위하여 30분을 초과하는 동안 회전이 유지되어야 한다.
미국 특허 제4,001,211호는 메틸 셀룰로스(MC) 및 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스(HPMC)의 혼합물에 기초한 개선된 열겔화 조성물을 기술하고 있다.
그러나, 보다 최근의 특허 공보 제WO 2008/050209 A1호는 상기 기술된 조성물 및 방법이 속도, 용해 특성의 면에서 및 전반적인 품질의 면에서 모두 경질 캡슐의 고성능 제조를 수득할 수 있도록 하지 않는다고 기술하고 있다. HPMC와 겔화제의 배합물에 의해 제조된 캡슐은 이들이 양이온 및 pH에 민감하므로 매우 불량한 가시적 품질 및 용해 특성을 갖는다는 것도 추가로 논의되고 있다.
선행 기술분야의 단점을 극복하기 위하여, WO 2008/050209호는 수성 용매에, 메톡시 함량이 27.0 내지 30.0%(w/w)이고, 하이드록시프로폭시 함량이 4.0 내지 7.5%(w/w)이며, 20℃에서 물 중 2중량% 용액으로서 점도가 3.5 내지 6.0cP인 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스를, 수성 조성물의 전체 중량을 기준으로 하여 15 내지 25중량% 포함하는 경질 캡슐의 제조를 위한 수성 조성물의 사용을 제안하고 있다. 이러한 유형의 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스의 사용은 다른 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스에 비하여, 캡슐의 제조시 이점을 제공하며; 기술된 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스의 수용액은 메톡시 함량이 28.0 내지 30.0%(w/w)이고, 하이드록시프로폭시 함량이 7.0 내지 12%(w/w)이며, 상응하는 점도를 갖는 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스보다 낮은 겔화 온도를 갖는다. 캡슐의 제조를 위한 침지 코팅법에서, 통상 핀을 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스의 수용액에 침지시키기 전에 단지 이의 겔화 온도보다 몇 ℃ 미만인 온도로 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스의 수용액을 가열하여 실행한다. 따라서, 높은 겔화 온도는 바람직하지 않고, 이는 이것이 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스의 수용액을 가열하는데 지나치게 많은 양의 시간 및 에너지를 필요로 하기 때문이다. 불행히도, WO 2008/050209호에 기술된 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스의 겔화 온도도 많은 캡슐 제조업자가 바라는 것보다 훨씬 더 높다. 또한, 하이드록시알킬 메틸셀룰로스는 메틸 셀룰로스에 비하여 낮은 저장 탄성률을 갖는 것으로 공지되어 있다. 낮은 저장 탄성률을 나타내는 하이드록시알킬 메틸셀룰로스는 강한 겔을 형성하지 않는다. 고농도가 보다 약한 겔을 형성하는데 필요하다(Haque, A; Richardson, R.K.; Morris, E.R., Gidley, M.J and Caswell, D.C in Carbohydrate Polymers 22(1993) p. 175; 및 Haque, A and Morris, E.R. in Carbohydrate Polymers 22(1993) p. 161). 예를 들면, 승온에서 2중량%의 동일한 농도에서, METHOCEL™ K4M HPMC의 최대 저장 탄성률은 통상 약 100Pa 미만이고, 한편, METHOCEL™ A4M 메틸셀룰로스의 최대 저장 탄성률은 통상 약 1000Pa보다 크다. 하이드록시알킬 치환체가 분자간 결합을 억제한다고 결론지어진다.
따라서, 본 발명의 한 목적은 캡슐의 제조에 또는 용량형을 위한 코팅의 제조에 유용한 신규 셀룰로스 에테르를 제공하는 것이다.
본 발명의 바람직한 목적은, 수용액 상태에서 동일한 점도 및 농도를 갖는 공지된 하이드록시알킬 메틸셀룰로스보다 수용액 상태에서 겔화 온도가 더 낮은 신규 셀룰로스 에테르를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 목적은 공지된 하이드록시알킬 메틸셀룰로스보다 저장 탄성률이 더 높은 신규 셀룰로스 에테르를 제공하는 것이다.
발명의 요약
놀랍게도, 공지된 하이드록시알킬 메틸셀룰로스보다 수용액 상태에서 겔화 온도가 더 낮은 신규 셀룰로스 에테르가 발견되었다. 따라서, 본 발명의 신규 셀룰로스 에테르는 특히 열겔화 공정에 의해 캡슐을 제조하는데 또는 용량형의 코팅을 제조하는데 매우 유용하다.
본 발명의 한 양상은 셀룰로스 에테르이고, 여기서 에테르 치환체는 메틸 그룹, 하이드록시알킬 그룹, 및 임의로 메틸과 상이한 알킬 그룹이고, 상기 셀룰로스 에테르는 MS(하이드록시알킬)이 0.05 내지 1.00이며, 무수글루코스 단위의 하이드록시 그룹은 [s23/s26 - 0.2*MS(하이드록시알킬)]이 0.35 이하가 되도록 메틸 그룹으로 치환되고, 여기서 s23은 무수글루코스 단위의 2- 및 3-위치의 단지 2개의 하이드록시 그룹만이 메틸 그룹으로 치환된 무수글루코스 단위의 몰 분획이며, s26은 무수글루코스 단위의 2- 및 6-위치의 단지 2개의 하이드록시 그룹만이 메틸 그룹으로 치환된 무수글루코스 단위의 몰 분획이다.
본 발명의 다른 양상은 캡슐을 또는 용량형의 코팅을 제조하기 위한 수성 조성물로서, 상기 수성 조성물의 전체 중량을 기준으로 하여 상기 언급한 셀룰로스 에테르를 7 내지 40중량%로 포함하는 수성 조성물이다.
본 발명의 또 다른 양상은 상기 언급한 셀룰로스 에테르를 포함하는 수성 조성물과 용량형을 접촉시키는 단계를 포함하는, 용량형의 코팅 방법이다.
본 발명의 또 다른 양상은 상기 언급한 셀룰로스 에테르를 포함하는 수성 조성물과 침지 핀(dipping pin)을 접촉시키는 단계를 포함하는 캡슐의 제조 방법이다.
본 발명의 또 다른 양상은 상기 언급한 셀룰로스 에테르를 포함하는 캡슐 쉘이다.
본 발명의 또 다른 양상은 상기 언급한 캡슐 쉘을 포함하는 캡슐이다.
본 발명의 또 다른 양상은 상기 언급한 셀룰로스 에테르를 포함하는 조성물로 코팅된 용량형이다.
도 1은 본 발명의 셀룰로스 에테르의 침전 온도 및 겔화 온도를 측정하는 방법을 도해한다.
본 발명의 셀룰로스 에테르에서, 에테르 치환체는 메틸 그룹, 하이드록시알킬 그룹, 및 임의로 메틸과 상이한 알킬 그룹이다. 하이드록시알킬 그룹은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직하게는, 셀룰로스 에테르는 1종 또는 2종의 하이드록시알킬 그룹, 보다 바람직하게는 1종 이상의 하이드록시-C1 -3-알킬 그룹(예: 하이드록시프로필 및/또는 하이드록시에틸)을 포함한다. 유용한 임의의 알킬 그룹은, 예를 들면, 에틸 또는 프로필이고, 에틸인 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 3원 셀룰로스 에테르는 에틸 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스, 에틸 하이드록시에틸 메틸 셀룰로스, 또는 하이드록시에틸 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스이다. 바람직한 셀룰로스 에테르는 하이드록시알킬 메틸 셀룰로스, 특히 하이드록시-C1 -3-알킬 메틸 셀룰로스(예: 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 또는 하이드록시에틸 메틸셀룰로스)이다.
신규 셀룰로스 에테르의 필수 특성은, [s23/s26 - 0.2*MS(하이드록시알킬)]이 0.35 이하, 바람직하게는 0.32 이하, 보다 바람직하게는 0.30 이하, 가장 바람직하게는 0.27 이하, 특히 0.25 이하 및 특히 0.23 이하가 되도록, 무수글루코스 단위 상의 메틸 그룹의 고유한 분포이다. 통상, [s23/s26 - 0.2*MS(하이드록시알킬)]이 0.07 이상, 보다 통상적으로는 0.10 이상, 가장 통상적으로는 0.13 이상이다. 보다 구체적으로는 하이드록시에틸 메틸셀룰로스의 경우, [s23/s26 - 0.2*MS(하이드록시알킬)]에 대한 상한은 0.35이고; 바람직하게는 0.32, 보다 바람직하게는 0.30이며, 가장 바람직하게는 0.27이다. 하이드록시프로필 메틸셀룰로스의 경우, [s23/s26 - 0.2*MS(하이드록시알킬)]에 대한 바람직한 상한은 일반적으로 0.30, 바람직하게는 0.27이며; 보다 바람직하게는 0.25, 가장 바람직하게는 0.23이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 부호 "*"은 곱셈 연산자를 나타낸다.
비 s23/s26에서, s23은 무수글루코스 단위의 2- 및 3-위치의 단지 2개의 하이드록시 그룹만이 메틸 그룹으로 치환된 무수글루코스 단위의 몰 분획이고, s26은 무수글루코스 단위의 2- 및 6-위치의 단지 2개의 하이드록시 그룹만이 메틸 그룹으로 치환된 무수글루코스 단위의 몰 분획이다. s23을 측정하는 경우, 용어 "무수글루코스 단위의 2- 및 3-위치의 단지 2개의 하이드록시 그룹만이 메틸 그룹으로 치환된 무수글루코스 단위의 몰 분획"은 6-위치가 메틸로 치환되지 않음을 의미하고; 예를 들면, 이들은 미치환된 하이드록시 그룹일 수 있거나, 이들은 하이드록시알킬 그룹, 메틸화 하이드록시알킬 그룹, 메틸과 상이한 알킬 그룹 또는 알킬화 하이드록시알킬 그룹으로 치환될 수 있다. s26을 측정하는 경우, 용어 "무수글루코스 단위의 2- 및 6-위치의 단지 2개의 하이드록시 그룹만이 메틸 그룹으로 치환된 무수글루코스 단위의 몰 분획"은 3-위치가 메틸로 치환되지 않음을 의미하고; 예를 들면, 이들은 미치환된 하이드록시 그룹일 수 있거나, 그들은 하이드록시알킬 그룹, 메틸화 하이드록시알킬 그룹, 메틸과 상이한 알킬 그룹 또는 알킬화 하이드록시알킬 그룹으로 치환될 수 있다.
하기 화학식 I은 무수글루코스 단위에서 하이드록시 그룹의 번호매김을 도해한 것이다. 화학식 I은 단지 예시적 목적으로 사용되고, 본 발명의 셀룰로스 에테르를 나타내지 않으며; 하이드록시알킬 그룹으로의 치환은 화학식 I에 제시되어 있지 않다.
[화학식 I]
Figure pct00001
셀룰로스 에테르는 DS(메틸)이 바람직하게는 1.2 내지 2.2, 보다 바람직하게는 1.25 내지 2.10이며, 가장 바람직하게는 1.40 내지 2.00이다. 셀룰로스 에테르의 메틸 치환도, DS(메틸)는 무수글루코스 단위당 메틸 그룹으로 치환된 OH 그룹의 평균수이다. DS(메틸)를 측정하는 경우, 용어 "메틸 그룹으로 치환된 OH 그룹"은 중합체 골격에 메틸화 OH 그룹, 즉 직접적으로 무수글루코스 단위의 일부뿐만 아니라, 하이드록시알킬화 후 형성된 메틸화 OH 그룹을 포함한다.
셀룰로스 에테르는 MS(하이드록시알킬)이 0.05 내지 1.00, 바람직하게는 0.07 내지 0.80이며, 보다 바람직하게는 0.08 내지 0.70, 가장 바람직하게는 0.10 내지 0.60이고, 특히 0.10 내지 0.50이다. 하이드록시알킬 치환도는 MS(molar substitution; 몰 치환)로 기술한다. MS(하이드록시알킬)은 무수글루코스 단위 mole당 에테르 결합에 의해 결합된 하이드록시알킬 그룹의 평균수이다. 하이드록시알킬화 동안, 다중 치환이 측쇄에 일어날 수 있다.
하이드록시프로필 메틸셀룰로스에서 % 메톡실 및 % 하이드록시프로폭실의 측정은 미국 약전(the United States Pharmacopeia)(USP 32)에 따라 수행한다. 수득된 값은 % 메톡실 및 % 하이드록시프로폭실이다. 이들은 이어서 메틸 치환체에 대한 치환도(DS) 및 하이드록시프로필 치환체에 대한 몰 치환(MS)으로 변환시킨다. 변환시 염의 잔류량이 고려되었다. 하이드록시에틸 메틸셀룰로스에서의 DS(메틸) 및 MS(하이드록시메틸)은 요오드화 수소에 의한 Zeisel 절단에 이어서, 기체 크로마토그래피에 의해 수행한다(G. Bartelmus and R. Ketterer, Z. Anal. Chem. 286 (1977) 161-190).
본 발명의 한 양상에서, 20℃ 및 2.55s-1의 전단 속도에서 원뿔 및 평판 기하학 구조(CP-60/2°)를 갖는 Haake RS600 레오미터에서 20℃에서 1.5중량% 수용액에서 측정된 셀룰로스 에테르의 점도는 150mPa·s 초과, 바람직하게는 500 내지 200,000mPa·s, 보다 바람직하게는 500 내지 100,000mPa·s, 가장 바람직하게는 1000 내지 80,000mPa·s, 특히 1000 내지 60,000mPa·s이다. 상기 점도를 갖는 셀룰로스 에테르는 다양한 적용에, 예를 들면, 캡슐의 또는 용량형을 위한 코팅의 제조시 사용되는 저분자량의 셀룰로스 에테르를 제조하기 위한 공급원료 물질로서 유용하다.
놀랍게도, 상기 정의한 바와 같이 20℃의 1.5중량% 수용액에서 측정된 점도가 150mPa·s 초과인 본 발명의 셀룰로스 에테르의 바람직한 실시형태는 대기압에서 1.5중량% 수용액으로서 검출가능한 침전 온도를 갖지 않거나, 셀룰로스 에테르의 침전 온도보다 3℃ 이하, 바람직하게는 2.5℃ 이하, 보다 바람직하게는 2℃ 이하로 높은 겔화 온도를 갖는다는 것을 발견하였다. 승온에서 침전이 일어나는 경우, 저장 탄성률은 강하된다. 이러한 침전 온도는 두 탄젠트의 교차시 log 저장 탄성률 G' 대 정상(비-log) 온도의 플롯으로부터 분석한다. 제1 탄젠트는 온도가 증가함에 따라 저장 탄성률의 감소로 피팅되고, 제2 탄젠트는 1 내지 3℃의 온도 영역에 걸친 저장 탄성률의 강하로 피팅된다. 겔화 온도는 G'/G" = 1에서의 온도이고, G'은 셀룰로스 에테르의 1.5중량% 수용액의 저장 탄성률이고, G"은 손실 탄성률이다. 도 1은 본 발명의 셀룰로스 에테르의 침전 온도 및 겔화 온도를 측정하는 방법을 도해한다. 본 발명의 소정 실시형태에 있어서, 셀룰로스 에테르는 심지어 대기압에서 1.5중량% 수용액으로서 검출가능한 침전 온도를 갖지 않는다. 이러한 겔화 온도와 침전 온도 사이의 낮은 차이 또는 검출불가능한 침전 온도는 본 발명의 신규 셀룰로스 에테르를 캡슐의 또는 용량형을 위한 코팅의 제조시 사용되는 저분자량 셀룰로스 에테르의 제조를 위한 공급원료 물질로서 매우 유리하게 한다. 20℃ 및 2.55s-1의 전단 속도에서 1.5중량% 수용액에서 측정된 점도가 150mPa·s 초과이고, 상기 언급한 겔화 온도와 침전 온도 사이의 낮은 차이를 나타내는 본 발명의 셀룰로스 에테르는 낮은 겔화 온도를 갖고, 캡슐의 또는 용량형을 위한 코팅의 제조시 이들을 매우 유용하게 하는 저점도의 셀룰로스 에테르로 부분적으로 해중합될 수 있다.
셀룰로스 에테르의 1.5중량% 수용액의 침전 또는 겔화의 온도 의존적 특성을 특성확인하기 위하여, Cup & Bob 셋-업(CC-27) 및 펠티어(peltier) 온도 조절 시스템이 구비된 Anton Paar Physica MCR 501 레오미터(Ostfildern, Germany)를 진동 전단류(oscillation shear folw)에서 사용하였다. 측정의 상세한 설명이 실시예 섹션에 기술되어 있다.
또한, 놀랍게도, 상기 정의한 바와 같이 20℃ 및 2.55s-1의 전단 속도에서 1.5중량% 수용액에서 측정된 점도가 150mPa·s 초과인 본 발명의 셀룰로스 에테르는 놀랍게도 높은 겔 강도를 가짐을 발견하였다. 셀룰로스 에테르의 수용액이 G'/G" ≥ 1로 특성확인되는 경우, 즉 이것이 겔을 형성하는 경우, 겔 강도는 저장 탄성률 G'으로서 측정된다. 20℃ 및 2.55s-1의 전단 속도에서 1.5중량% 수용액에서 측정된 점도가 150mPa·s 초과인 본 발명의 셀룰로스 에테르는 일반적으로 80℃에서 1.5중량% 수용액으로서 측정시 저장 탄성률 G'이 적어도 50Pa, 바람직하게는 적어도 100Pa, 보다 바람직하게는 적어도 150, 가장 바람직하게는 적어도 200Pa이다. 상기 저장 탄성률 G'은 일반적으로 MS(하이드록시알킬)이 > 0.30 및 1.00 이하, 보다 통상적으로 0.80 이하, 가장 통상적으로 0.60 이하의 범위 내에 속하는 경우에도 달성된다. MS(하이드록시알킬)이 0.05 내지 0.30의 범위 내에 속하는 경우, 본 발명의 셀룰로스 에테르는 일반적으로 80℃의 1.5중량% 수용액으로서 측정시 저장 탄성률 G'이 적어도 100Pa, 바람직하게는 적어도 150Pa, 보다 바람직하게는 적어도 200Pa, 가장 바람직하게는 적어도 250Pa이고, 다수의 경우에는 심지어 적어도 300Pa이다. 최적화된 조건하에서, 80℃에서 1.5중량% 수용액으로서 측정시 20,000Pa 이하, 통상적으로 10,000Pa 이하, 보다 통상적으로 5,000Pa 이하의 저장 탄성률이 달성될 수 있다. 상기 정의한 바와 같이 20℃ 및 2.55s-1의 전단 속도에서 1.5중량% 수용액에 의해 측정된 점도가 150mPa·s 초과인 본 발명의 셀룰로스 에테르의 겔 강도는 비교할만한 점도 및 유형과 치환율(%)을 갖는 비교용 셀룰로스 에테르의 겔 강도보다 더 높다. 이는 이것이 양호한 겔 강도 또한 저분자량 셀룰로스 에테르를 유도하기 때문에 이들을 캡슐의 또는 용량형을 위한 코팅의 제조시 사용되는 저분자량 셀룰로스 에테르의 제조를 위한 공급원료 물질로서 매우 유리하게 한다.
본 발명의 다른 양상에 있어서, ASTM D2363-79(Reapproved 2006)에 따라 20℃에서 2중량% 수용액으로서 측정시 셀룰로스 에테르의 점도가 2 내지 200mPa·s, 바람직하게는 2 내지 100mPa·s, 보다 바람직하게는 2.5 내지 50mPa·s, 특히 3 내지 30mPa·s이다. 상기 저점도 셀룰로스 에테르는 특히 캡슐의 제조에 또는 용량형을 위한 코팅의 제조에 유용하다. 이들 셀룰로스 에테르는 수용액 상태에서 동일한 점도 및 농도를 갖는 공지된 하이드록시알킬 메틸 셀룰로스보다 수용액 상태에서 겔화 온도가 더 낮다. 겔화 온도는 MS(하이드록시알킬)에 따라 좌우된다. 놀랍게도, 본 발명의 저점도 셀룰로스 에테르(예: 하이드록시프로필 메틸셀룰로스 또는 하이드록시에틸 메틸셀룰로스)의 20중량% 수용액은 일반적으로 식 [(겔화 온도[℃]/1[℃]) - (150*MS(하이드록시알킬)] < 20, 바람직하게는 < 10, 보다 바람직하게는 < 0, 가장 바람직하게는 < -5에 부합(여기서, 겔화 온도는 G'/G" = 1인 온도(℃)이고, G'은 셀룰로스 에테르의 20중량% 수용액의 저장 탄성률이고, G"은 손실 탄성률이다)함을 발견하였다. 본 발명의 상기 저점도 셀룰로스 에테르의 20중량% 수용액을 수용액의 겔화를 유발하도록 가열하는 경우 침전은 검출되지 않는다.
각각의 셀룰로스 에테르의 20중량% 수용액의 저장 탄성률 G', 손실 탄성률 G" 및 G'/G" = 1인 겔화 온도는 진동 전단류로 펠티어 온도 조절 시스템이 구비된 Anton Paar Physica MCR 501을 사용하여 온도 스윕(temperature sweep) 실험으로 측정한다. 측정 갭이 1㎜인 평행판(PP-50) 기하학적 구조가 사용된다. 기하학적 구조는 기하학적 구조 주위를 금속 링(내경 65㎜, 너비 5㎜ 및 높이 15㎜)으로 덮고, 용액의 외부 표면은 파라핀 오일로 덮는다. 측정은 2㎐의 일정한 주파수 및 5 내지 75℃ 또는 G' 및 G"의 교차가 이미 5℃에 가까운 경우, -2 내지 75℃에서 0.5%의 일정한 변형율(변형 진폭)로 수행한다. 이들 측정은 4포인트/분의 데이터 수집 속도로 1℃/분의 가열 속도에 의해 수행한다. 진동 측정으로부터 수득되는, 저장 탄성률 G'은 용액의 탄성 특성을 나타낸다. 진동 측정으로부터 수득되는, 손실 탄성률 G"은 용액의 점도 특성을 나타낸다. 샘플의 겔화 과정 동안, G'은 G"을 초과한다. G' 및 G"의 교차는 겔화 온도를 나타낸다. 본 발명의 일부 셀룰로스 에테르는 G' 및 G"의 두 교차점을 나타낼 수도 있다. 상기 경우, 겔화 온도는 G'/G" = 1 및 G'/G" = 1보다 1℃ 더 차가운 온도에서 G" > G'인 온도이다.
본 발명의 신규 셀룰로스 에테르의 제조 방법이 실시예에 상세히 기술되어 있다. 신규 셀룰로스 에테르의 제조 방법의 일부 양상이 하기에 보다 일반적인 용어로 기술되어 있다.
일반적으로 말하자면, 셀룰로스 펄프, 또는 하이드록시알킬 메틸 셀룰로스에 대한 셀룰로스 펄프의 반응이 진행됨에 따라, 부분적으로 반응된 셀룰로스 펄프는 하나 이상의 반응기에서 알칼리 금속 하이드록시드, 보다 바람직하게는 수산화나트륨의 알칼리성 수용액과 2개 이상의 단계로, 바람직하게는 2개 또는 3개의 단계로 알칼리화된다. 알칼리성 수용액은 알칼리 금속 하이드록시드 함량이 알칼리성 수용액의 전체 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 30 내지 70%, 보다 바람직하게는 35 내지 60%, 가장 바람직하게는 48 내지 52%이다.
한 실시형태에서, 유기 용매(예: 디메틸 에테르)를 희석제 및 냉각제로서 반응기에 가한다. 마찬가지로, 반응기의 헤드스페이스는 임의로 불활성 기체(예: 질소)로 퍼징시켜 셀룰로스 에테르 생성물의 산소-촉매화된 해중합을 조절한다.
통상적으로, 셀룰로스에서 무수글루코스 단위 mole당 알칼리 금속 하이드록시드 1.2 내지 2.0몰 당량이 제1 단계에서 부가된다. 펄프에서 균일한 팽윤 및 분포는 임의로 혼합 및 교반에 의해 조절한다. 제1 단계에서, 알칼리 금속 하이드록시드 제제의 부가 속도는 매우 엄격하지 않다. 이는 몇몇의 분획으로, 예를 들면, 2 내지 4개 분획으로, 또는 연속적으로 가할 수 있다. 알칼리 금속 하이드록시드와 셀룰로스 펄프를 접촉시키는 제1 단계의 온도는 통상적으로 약 45℃ 또는 그 미만으로 유지한다. 알칼리화의 제1 단계는 통상적으로 15 내지 60분 동안 지속한다.
또한, 메틸화제(예: 메틸 클로라이드 또는 디메틸 설페이트)가 통상적으로 알칼리 금속 하이드록시드의 부가 후에 셀룰로스 펄프에 부가된다. 메틸화제의 총 양은 일반적으로 무수글루코스 단위 mole당 2 내지 5.3mole이다. 메틸화제는 셀룰로스, 또는 하이드록시알킬 메틸 셀룰로스에 대한 셀룰로스 펄프의 반응이 진행되는 경우, 부분적으로 반응된 셀룰로스 펄프에 단일 단계로 부가될 수 있지만, 바람직하게는 2개 이상의 단계로, 보다 바람직하게는 2개 또는 3개의 단계로, 가장 바람직하게는 2개의 단계로 부가된다.
메틸화제가 단일 단계로 부가되는 경우, 이것은 일반적으로 무수글루코스 단위 mole당 메틸화제 3.5 내지 5.3mole의 양으로 부가되지만, 어떤 경우에는 반응 혼합물을 가열하기 전에, 알칼리 금속 하이드록시드의 부가된 전체 몰 양에 비하여, 적어도 등몰 양으로 부가된다. 메틸화제가 단일 단계로 부가되는 경우, 이것은 바람직하게는 분당 무수글루코스 단위 mole당 메틸화제 0.25 내지 0.5몰 당량의 속도로 부가된다.
메틸화제가 2개의 단계로 부가되는 경우, 제1 단계에서는 일반적으로 반응 혼합물을 가열하기 전에, 무수글루코스 단위 mole당 메틸화제 2 내지 2.5mole의 양으로 부가되지만, 어떤 경우에는 알칼리 금속 하이드록시드 부가의 제1 단계에서 부가된 알칼리 금속 하이드록시드의 몰 양에 비하여, 적어도 등몰 양으로 부가된다. 메틸화제가 2개의 단계로 부가되는 경우, 제1 단계의 메틸화제는 바람직하게는 분당 무수글루코스 단위 mole당 메틸화제 0.25 내지 0.5몰 당량의 속도로 부가된다. 단일 단계 또는 제1 단계의 메틸화제는 현탁제와 예비-혼합할 수 있다. 이 경우, 현탁제 및 메틸화제의 혼합물은 메틸화제 및 현탁제의 전체 중량을 기준으로 하여, 바람직하게는 20 내지 50중량%, 보다 바람직하게는 30 내지 50중량%의 현탁제를 포함한다. 일단 셀룰로스를 알칼리 금속 하이드록시드 및 메틸화제와 접촉시키면, 반응 온도는 통상적으로 30 내지 80분, 보다 통상적으로는 50 내지 70분의 시간에 걸쳐 약 70 내지 85℃, 바람직하게는 약 75 내지 80℃의 온도로 증가되고, 10 내지 30분 동안 이 온도에서 반응된다.
메틸화제가 2개의 단계로 부가되는 경우, 메틸화제의 제2 단계는 일반적으로 반응 혼합물을 10 내지 30분 동안 약 70 내지 85℃의 온도로 가열한 후에 반응 혼합물에 부가한다. 제2 단계의 메틸화제는 일반적으로 무수글루코스 단위 mole당 1.5 내지 3.4mole의 양으로 부가되지만, 어떤 경우에는 반응 혼합물에 존재하는 알칼리 금속 하이드록시드의 몰 양에 비하여, 적어도 등몰 양으로 부가된다. 따라서, 제2 단계의 메틸화제는 존재하는 경우 제2 단계 및 임의로 제3 단계의 알칼리 금속 하이드록시드 부가의 전에 또는 동안에 반응 혼합물에, 알칼리 금속 하이드록시드가 셀룰로스 펄프에 과량으로 접촉되지 않는 방식으로 부가된다. 제2 단계의 메틸화제는 바람직하게는 분당 무수글루코스 단위 mole당 메틸화제 0.25 내지 0.5몰 당량의 속도로 부가된다. 메틸화제가 2개의 단계로 부가되는 경우, 제1 단계의 메틸화제와 제2 단계의 메틸화제 사이의 몰 비는 일반적으로 0.68:1 내지 1.33:1이다.
알칼리 금속 하이드록시드가 2개의 단계로 부가되는 경우, 단일 단계 또는 제1 단계의 메틸화제의 부가 후에 및 존재하는 경우 제2 단계의 메틸화제의 부가와 동시에 또는 그 후에, 무수글루코스 단위 mole당 통상적으로 알칼리 금속 하이드록시드 1.0 내지 2.9몰 당량이 제2 단계에서 부가된다. 제1 단계의 알칼리 금속 하이드록시드와 제2 단계의 알칼리 금속 하이드록시드 사이의 몰 비는 일반적으로 0.6:1 내지 1.2:1이다. 제2 단계에 사용된 알칼리 금속 하이드록시드를 서서히, 즉 분당 무수글루코스 단위 mole당 알칼리 금속 하이드록시드 0.04 미만, 통상적으로 0.03몰 당량 미만의 속도로 가하는 것이 중요하다. 제2 단계의 알칼리 금속 하이드록시드는 일반적으로 55 내지 80℃, 바람직하게는 60 내지 80℃의 온도에서 가한다.
메틸화제 및 알칼리 금속 하이드록시드가 각각 2개의 단계로 부가되는 상기 방법에 대한 대안으로서, 제2 단계의 메틸화제는 제2 단계의 알칼리 금속 하이드록시드 부분이 부가되고, 이어서 알칼리 금속 하이드록시드의 후속적 부가 후; 즉, 메틸화제가 제2 단계에서 부가되고, 이어서 알칼리 금속 하이드록시드의 제3 단계의 부가 후 반응 혼합물에 부가된다. 이러한 실시형태의 공정에서, 제2 및 제3 단계에서 부가된 무수글루코스 mole당 알칼리 금속 하이드록시드의 총량은 일반적으로 무수글루코스 단위 mole당 1.0 내지 2.9mole이고, 이들 중 바람직하게는 40 내지 60%는 제2 단계에서 부가되고, 60 내지 40%는 제3 단계에서 부가된다. 바람직하게는, 제3 단계에 사용된 알칼리 금속 하이드록시드는 서서히, 즉 분당 무수글루코스 단위 mole당 알칼리 금속 하이드록시드 0.04 미만, 통상적으로는 0.03몰 당량 미만의 속도로 가한다. 제3 단계의 메틸화제 및 알칼리 금속 하이드록시드는 일반적으로 55 내지 80℃, 바람직하게는 65 내지 80℃의 온도에서 가한다.
또한, 1개 이상, 바람직하게는 1 또는 2개의 하이드록시알킬화제(예: 에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드)가 제1 단계에서 부가된 알칼리 금속 하이드록시드 전에, 후에 또는 이와 동시에, 셀룰로스 펄프에, 또는 하이드록시알킬 메틸 셀룰로스에 대한 셀룰로스 펄프의 반응이 진행되는 경우, 부분적으로 반응된 셀룰로스 펄프에 부가된다. 바람직하게는, 단지 1개의 하이드록시알킬화제가 사용된다. 하이드록시알킬화제는 일반적으로 무수글루코스 단위 mole당 하이드록시알킬화제 0.2 내지 2.0mole의 양으로 부가된다. 하이드록시알킬화제는 반응 혼합물을 반응 온도로, 즉 30 내지 80℃, 바람직하게는 45 내지 80℃의 온도로 가열하기 전에 유리하게 부가된다.
또한, 메틸화제와 상이한, 부가적 알킬화제가 제1 단계에서 부가된 알칼리 금속 하이드록시드 전에, 후에 또는 이와 동시에, 셀룰로스 펄프에 부가될 수 있다. 유용한 알킬화제는 에틸화제(예: 에틸 클로라이드)이다. 추가의 알킬화제는 일반적으로 무수글루코스 단위 mole당 알킬화제 0.5 내지 6mole의 양으로 부가된다. 알킬화제는 반응 혼합물을 반응 온도로, 즉 30 내지 80℃, 바람직하게는 45 내지 80℃의 온도로 가열하기 전에 유리하게 부가된다.
셀룰로스 에테르는 염 및 다른 반응 부산물을 제거하기 위하여 세척한다. 염이 가용성인 임의의 용매가 사용될 수 있지만, 물이 바람직하다. 셀룰로스 에테르는 반응기에서 세척할 수 있지만, 바람직하게는 반응기의 하류에 위치한 별도의 세척기에서 세척한다. 세척 전 또는 후에, 셀룰로스 에테르는 잔류 유기물 함량을 감소시키기 위하여 스트림에의 노출에 의해 박리될 수 있다.
셀룰로스 에테르는 셀룰로스 에테르 및 휘발성 물질의 중량 합을 기준으로 하여, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 10.0중량%의 물 및 보다 바람직하게는 약 0.8 내지 약 5.0중량%의 물과 휘발성 물질의 감소된 수분 및 휘발성 물질 함량으로 건조시킨다. 감소된 수분 및 휘발성 물질 함량은 셀룰로스 에테르를 미립자 형태로 분쇄되게 할 수 있다. 셀룰로스 에테르는 원하는 크기의 미립자로 분쇄한다. 경우에 따라, 건조 및 분쇄를 동시에 수행할 수 있다.
상기 언급한 방법에 따르면, 일반적으로 2.55s-1의 전단 속도로 Haake RS600에서 20℃의 1.5중량% 수용액에서 측정된 점도가 150mPa·s 초과, 바람직하게는 500 내지 200,000mPa·s, 보다 바람직하게는 500 내지 100,000mPa·s, 가장 바람직하게는 1,000 내지 80,000mPa·s, 특히 1,000 내지 60,000mPa·s인 셀룰로스 에테르가 수득된다. 캡슐의 제조에 또는 용량형의 코팅의 제조에 특히 적합한 셀룰로스 에테르를 제조하는 경우, 상기 셀룰로스 에테르는 일반적으로 부분 해중합 공정에 적용시킨다. 부분 해중합 공정은 당해 분야에 잘 공지되어 있으며, 예를 들면, 유럽 특허출원 EP 1,141,029; EP 210,917; EP 1,423,433; 및 미국 특허 제4,316,982호에 기술되어 있다. 대안으로, 부분 해중합은, 예를 들면, 산소 또는 산화제의 존재에 의해 셀룰로스 에테르의 제조 동안 달성될 수 있다. 상기 부분 해중합 공정에서, ASTM D2363-79(Reapproved 2006)에 따라 20℃의 2중량% 수용액에서 측정된 점도가 2 내지 200mPa·s, 바람직하게는 2 내지 100mPa·s, 보다 바람직하게는 2.5 내지 50mPa·s, 특히 3 내지 30mPa·s인 셀룰로스 에테르가 수득될 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 수성 조성물의 전체 중량을 기준으로 하여, 7 내지 40중량%, 바람직하게는 10 내지 30중량%의 본 발명의 셀룰로스 에테르를 포함하는 캡슐 제조용 또는 용량형의 코팅 제조용 수성 조성물이다. 본 발명의 셀룰로스 에테르는 바람직하게는 ASTM D2363-79(Reapproved 2006)에 따라 20℃의 2중량% 수용액에서 측정된 점도가 2 내지 200mPa·s, 바람직하게는 2 내지 100mPa·s, 보다 바람직하게는 2.5 내지 50mPa·s, 특히 3 내지 30mPa·s이다. 수용액은 임의의 첨가제, 예를 들면, 착색제, 풍미 개선제, 항산화제, 가소제 및 계면활성제를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 캡슐를 제조하는 경우, 수용성 식용 염료(예: 레드 옥사이드 또는 천연 염료)가 착색제로서 사용될 수 있고; TiO2은 차단제(masking agent)로서 사용될 수 있으며; 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 소르비톨 또는 글리세린이 캡슐 필름의 가요성을 개선하기 위한 가소제로서 또는 계면활성제로서 사용될 수 있다. 고체 형태의 코팅에의 특히 유용한 첨가제는 단층 필름 가소제, 고체-부하 증진제, 제2 셀룰로스 에테르, 계면활성제, 윤활제, 연마제, 안료, 접착방지제, 활택제, 유백제, 착색제 및 이들의 임의의 배합물이다.
본 발명의 한 양상에서, 수성 조성물은 용량형(예: 정제, 과립, 펠렛, 캐플렛, 로젠지, 좌제, 페서리 또는 이식가능한 용량형)을 코팅하기 위해 코팅될 조성물을 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 바람직한 용량형은 약제학적 용량형, 영양 보조제 또는 농업용 용량형이다. 본 발명의 다른 양상에 있어서, 수성 조성물은 캡슐의 제조에 사용될 수 있다.
캡슐의 제조를 위한 한 방법은 "핫-핀 방법(hot-pin method)"이다. 이 방법은 바람직하게는 (a) 상기 언급한 셀룰로스 에테르 및 임의의 첨가제를 포함하는 수성 조성물을 제공하는 단계, (b) 침지 핀을 수성 조성물에 침지시키는 경우 수성 조성물의 겔화 온도보다 높은 온도에 존재하도록 이들을 예열시키는 단계, (c) 예열된 침지 핀을 이의 겔화 온도 미만의 온도로 유지된 수성 조성물에 침지시키는 단계, (d) 수성 조성물로부터 침지 핀을 회수하여 침지 핀 상에 필름을 수득하는 단계, 및 (e) 수성 조성물의 겔화 온도보다 높은 온도에서 침지 핀 상의 필름을 건조시켜 핀 상에 성형된 캡슐 쉘을 수득하는 단계를 포함한다. 이러한 핫-핀 방법에서, 침지 핀은 바람직하게는 이들이 수성 조성물로 침지되는 경우 55 내지 95℃, 바람직하게는 60 내지 90℃의 온도로 존재하도록 예열한다. 예열된 침지 핀은 바람직하게는 그의 겔화 온도보다 10 내지 1℃ 미만, 보다 바람직하게는 4 내지 1℃ 미만의 온도로 유지되는 수성 조성물에 침지시킨다. 셀룰로스 에테르의 수성 조성물로부터 캡슐을 제조하는데 사용되는 핫-핀 방법이 국제 특허 공보 제WO 2008/050209호에 상세히 기술되어 있다.
캡슐의 제조를 위한 다른 방법은 "콜드-핀 방법(cold-pin method)"이다. 이 방법에서, 수성 조성물은 상기 언급한 셀룰로스 에테르 및 추가로 겔화제(예: 카라기난, 펙틴, 젤란 검) 또는 다른 봉쇄제(sequestering agent)나 겔화 보조제(예: 칼륨, 마그네슘, 암모늄 또는 칼슘 이온)를 포함한다. 콜드-핀 방법에서, 핀은 일반적으로 실온으로 유지하며, 수성 조성물의 겔화 온도보다 높은 온도, 바람직하게는 45 내지 60℃의 온도로 유지된 수성 조성물에 침지시키고, 침지 핀을 수성 조성물로부터 회수하고, 침지 핀 상에 필름이 수득되고, 침지 핀 상에서 필름을 건조시켜 핀 상에 성형된 캡슐 쉘을 수득한다. 셀룰로스 에테르의 수성 조성물로부터 캡슐을 제조하는데 사용되는 콜드-핀 방법이 유럽 특허 출원 제EP 0 714 656호 및 미국 특허 제6,410,050호에 상세히 기술되어 있다. 비교할만한 공지된 하이드록시알킬 메틸셀룰로스보다 수성 조성물에서 겔화 온도가 더 낮은 본 발명의 셀룰로스 에테르의 사용은 또한 "콜드-핀 방법"에서의 이점을 제공한다. 본 발명의 셀룰로스 에테르를 수성 조성물로 혼입시키는 경우, 본 발명의 셀룰로스 에테르가 동일한 치환 종류 및 수준의 공지된 하이드록시알킬 메틸셀룰로스보다 겔화 온도와 핀 온도(예: 실온) 사이에 더 작은 차이를 나타내므로 본 발명의 셀룰로스 에테르는 공지된 하이드록시알킬 메틸셀룰로스보다 더 용이하게 겔화되는 경향이 있다. 따라서, 저온을 갖는 본 발명의 셀룰로스 에테르를 사용하여 캡슐를 제조하는데 더 적은 양의 겔화제가 필요하거나 심지어 겔화제가 필요하지 않다. 이는 제조 공정을 단순화하고, 캡슐 외관(투영도 및 광택)을 개선하며, 특히 겔화제로서 젤란을 함유하거나 겔화제를 함유하지 않는 캡슐에 비하여 캡슐의 붕해 시간을 잠재적으로 감소시킬 것이다(참조: Cole E. T., Scott, R.A., Cade, D., Connor, A.L. and Wilding, I.R., Pharm. Res., 2004, 21, 793-798).
실시예
실시예 1 내지 실시예 15 및 비교 실시예 A 내지 비교 실시예 D(고점도 셀룰로스 에테르)
하기 실시예는 단지 예시를 목적으로 하며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 모든 비율(%)은 달리 명시되지 않는 한 중량 기준이다.
균질한 용액을 달성하기 위하여, 셀룰로스 에테르 분말(셀룰로스 에테르의 함수량을 고려하여) 3g을 700rpm으로 오버헤드 실험실용 교반기를 사용하여 10분 동안 70℃의 물 197g에 현탁시킨다. 이어서, 이들 용액을 5시간 동안 2℃의 온도로 냉각시켜 용해 공정을 완료한다. 이들 5시간 동안, 용액을 500 내지 1000rpm으로 교반하고, 증발로 인해 손실된 물을 대체한다. 이어서, 이들 용액을 냉장고에 밤새 저장한다. 분석 전에, 찬 용액을 100rpm으로 15분 동안 교반한다.
하이드록시프로필 메틸셀룰로스의 점도는 20℃ 및 2.55s-1의 전단 속도에서 원뿔 및 평판 기하학적 구조(CP-60/2°)를 갖는 Haake RS600 레오미터에서 20℃의 1.5중량% 수용액에서 측정한다.
하이드록시프로필 메틸셀룰로스에서 % 메톡실 및 %하이드록시프로폭실의 측정은 미국 약전(USP 32)에 따라 수행한다. 수득된 값이 %메톡실 및 %하이드록시프로폭실이다. 이어서, 이들은 메틸 치환체에 대한 치환도(DS) 및 하이드록시프로필 치환체에 대한 몰 치환(MS)으로 전환시킨다. 전환시 염의 잔류량이 고려되었다.
하이드록시에틸 메틸셀룰로스에서 DS(메틸) 및 MS(하이드록시에틸)은 요오드화수소에 의한 Zeisel 절단에 이어, 기체 크로마토그래피로 수행한다(G. Bartelmus and R. Ketterer, Z. Anal. Chem. 286 (1977) 161-190).
s23 / s26 의 측정
셀룰로스 에테르에서 에테르 치환체의 측정은 일반적으로 공지되어 있으며, 예를 들면, 문헌(Carbohydrate Research, 176 (1988) 137-144, Elsevier Science Publishers B.V., Amsterdam, DISTRIBUTION OF SUBSTITUENTS IN O-ETHYL-O-(2-HYDROXYETHYL)CELLULOSE by Bengt Lindberg, Ulf Lindquist, and Olle Stenberg)에 기술되어 있다.
특히, s23/s26의 측정은 다음과 같이 수행한다:
셀룰로스 에테르 10 내지 12㎎을 교반하에 약 90℃에서 무수 분석 등급 디메틸 설폭시드(DMSO)(Merck, Darmstadt, Germany, 0.3㎚ 분자체 비드 상에 저장) 4.0mL에 용해시키고, 이어서 다시 실온으로 냉각시킨다. 용액을 실온에서 밤새 교반하에 두어 완전한 가용화를 보장한다. 셀룰로스 에테르의 가용화를 포함한 전체 반응은 4mL 스크류 캡 바이알에서 무수 질소 대기를 사용하여 수행한다. 가용화 후, 용해된 셀룰로스 에테르를 22mL 스크류 캡 바이알로 옮긴다. 무수글루코스 단위의 하이드록실 그룹당 시약 수산화나트륨 및 요오드화에틸 30배 몰 과량으로 분말 수산화나트륨(새로 분쇄함, 분석 등급, Merck, Darmstadt, Germany) 및 요오드화에틸(합성용, 은으로 안정화됨, Merck-Schuchardt, Hohenbrunn, Germany)을 가하고, 용액을 주위 온도에서 3일 동안 어두운 곳에서 질소하에 강력히 교반한다. 퍼에틸화(perethylation)는 제1 시약 부가에 비하여 3배량의 시약 수산화나트륨 및 요오드화에틸을 부가하고, 추가의 2일 동안 실온에서 추가로 교반함을 반복한다. 임의로, 반응 혼합물을 1.5mL 이하의 DMSO로 희석시켜 반응 과정 동안 양호한 혼합을 보장할 수 있다. 5% 티오황산나트륨 수용액 5mL를 반응 혼합물로 부은 다음, 수득된 용액을 디클로로메탄 4mL로 3회 추출한다. 합한 추출물을 물 2mL로 3회 세척한다. 유기 상을 무수 황산나트륨(ca. 1g)으로 건조시킨다. 여과 후, 용매를 약한 질소 스트림에서 제거하고, 샘플은 추가의 샘플 제조까지 4℃에서 저장한다.
퍼에틸화 샘플 약 5㎎의 가수분해는 100℃에서 1시간 동안 교반하에 90% 수성 포름산 1mL를 사용하여 2mL 스크류 캡 바이알에서 질소하에 수행한다. 산은 35 내지 40℃의 질소 스트림에서 제거하고, 가수분해는 교반하에 불활성 질소 대기하에서 120℃에서 3시간 동안 2M 수성 트리플루오로아세트산 1mL를 사용하여 반복한다. 종료 후, 산은 공-증류를 위해 톨루엔 약 1mL를 사용하여 주위 온도에서 질소 스트림에서 건고 제거한다.
가수분해 잔사는 교반하에 실온에서 3시간 동안 2N 암모니아 수용액(새로 제조됨) 중 0.5M 나트륨 붕소중수소화물 0.5mL에 의해 환원시킨다. 과량의 시약은 진한 아세트산 약 200μL의 적가에 의해 파괴시킨다. 생성된 용액은 약 35 내지 40℃에서 질소 스트림에서 증발 건고시키고, 이어서 실온에서 15분 동안 진공하에 건조시킨다. 점성 잔사를 메탄올 중 15% 아세트산 0.5mL에 용해시키고, 실온에서 증발 건고시킨다. 이를 5회 수행하고, 순수 메탄올로 4회 반복한다. 최종 증발 후, 샘플을 실온에서 밤새 진공하에 건조시킨다.
환원의 잔사는 90℃에서 3시간 동안 아세트산 무수물 600μL 및 피리딘 150μL에 의해 아세틸화시킨다. 냉각 후, 샘플 바이알을 톨루엔으로 충전시키고, 실온에서 질소 스트림으로 증발 건고시킨다. 잔사를 디클로로메탄 4mL에 용해시키고, 물 2mL에 부어, 디클로로메탄 2mL로 추출한다. 추출은 3회 반복한다. 합한 추출물을 물 4mL로 3회 세척하고, 무수 황산나트륨으로 건조시킨다. 이어서, 건조된 디클로로메탄 추출물을 GC 분석한다. GC 시스템의 민감도에 따라, 추출물의 추가 희석이 필요할 수 있다.
기체-액체(GLC) 크로마토그래피 분석은 1.5bar 헬륨 운반 기체로 작동되는 J&W 모세관 컬럼 DB5, 30m, 0.25㎜ ID, 0.25㎛ 상 층 두께가 장착된 기체 크로마토그래피 Hewlett Packard 5890A 및 5890A-시리즈 II형에 의해 수행한다. 기체 크로마토그래피는 60℃에서 1분 동안 일정하게 유지되고, 20℃/분의 속도로 200℃로 가열되며, 4℃/분의 속도로 250℃로 추가로 가열되고, 20℃/분의 속도로 310℃로 추가로 가열되며, 여기서 이것은 다시 10분 동안 일정하게 유지되는 온도 프로필에 의해 프로그래밍된다. 주입기 온도는 280℃로 설정하고, 불꽃 이온화 검출기(FID)의 온도는 300℃로 설정한다. 샘플 1μL를 밸브 시간 0.5분으로 무분할 방식으로 주입시킨다. 데이터가 수득되며, Labsystems Atlas work station으로 처리한다.
정량적 단량체 조성물 데이터가 FID 검출과 함께 GLC에 의해 측정된 피크 면적으로부터 수득된다. 단량체의 몰 반응은 유효 탄소수(ECN) 개념을 갖는 라인으로 계산하지만, 하기 표에 기술된 바와 같이 변형시킨다. 유효 탄소수(ECN) 개념은 Ackman(참조: R.G. Ackman, J. Gas Chromatogr., 2 (1964) 173-179 및 R.F. Addison, R.G. Ackman, J. Gas Chromatogr., 6 (1968) 135-138)에 의해 기술되어 있고, Sweet 등(참조: D.P. Sweet, R.H. Shapiro, P. Albersheim, Carbohyd. Res., 40 (1975) 217-225)에 의해 부분 알킬화 알디톨 아세테이트의 정량적 분석에 적용되어 왔다.
ECN 계산에 사용되는 ECN 증분 ( increment ):
Figure pct00002
단량체의 상이한 몰 반응에 대해 보정하기 위하여, 피크 면적에 몰 반응 인자 MRF단량체를 곱하고, 이는 2,3,6-Me 단량체에 대한 반응으로서 정의된다. 2,3,6-Me 단량체는 기준으로서 선택되는데, 이는 2,3,5-Me 단량체가 s23/s26의 측정시 분석된 모든 샘플에 존재하기 때문이다.
MRF단량체 = ECN2,3,6-Me/ECN단량체
단량체의 몰 분획은 하기 식에 따라 보정된 피크 면적을 보정된 전체 피크 면적으로 나누어 계산한다:
s23 = [(23-Me + 23-Me-6-HAMe + 23-Me-6-HA + 23-Me-6-HAHAMe + 23-Me-6-HAHA]; 및
s26 = [(26-Me + 26-Me-3-HAMe + 26-Me-3-HA + 26-Me-3-HAHAMe + 26-Me-3-HAHA],
여기서, s23은 하기 조건에 부합되는 무수글루코스 단위의 몰 분획의 합이다:
a) 무수글루코스 단위의 2- 및 3-위치의 2개의 하이드록시 그룹이 메틸 그룹으로 치환되고, 6-위치는 치환되지 않으며(= 23-Me);
b) 무수글루코스 단위의 2- 및 3-위치의 2개의 하이드록시 그룹이 메틸 그룹으로 치환되고, 6-위치는 메틸화 하이드록시알킬에 의해(= 23-Me-6-HAMe) 또는 2개의 하이드록시알킬 그룹을 포함하는 메틸화 측쇄에 의해(= 23-Me-6-HAHAMe) 치환되며;
c) 무수글루코스 단위의 2- 및 3-위치의 2개의 하이드록시 그룹이 메틸 그룹으로 치환되고, 6-위치는 하이드록시알킬에 의해(= 23-Me-6-HA) 또는 2개의 하이드록시알킬 그룹을 포함하는 측쇄에 의해(= 23-Me-6-HAHA) 치환된다.
s26은 하기 조건에 부합되는 무수글루코스 단위의 몰 분획의 합이다:
a) 무수글루코스 단위의 2- 및 6-위치의 2개의 하이드록시 그룹이 메틸 그룹으로 치환되고, 3-위치는 치환되지 않으며(= 26-Me);
b) 무수글루코스 단위의 2- 및 6-위치의 2개의 하이드록시 그룹이 메틸 그룹으로 치환되고, 3-위치는 메틸화 하이드록시알킬에 의해(= 26-Me-3-HAMe) 또는 2개의 하이드록시알킬 그룹을 포함하는 메틸화 측쇄에 의해(= 26-Me-3-HAHAMe) 치환되며;
c) 무수글루코스 단위의 2- 및 6-위치의 2개의 하이드록시 그룹이 메틸 그룹으로 치환되고, 3-위치는 하이드록시알킬에 의해(= 26-Me-3-HA) 또는 2개의 하이드록시알킬 그룹을 포함하는 측쇄에 의해(= 26-Me-3-HAHA) 치환된다.
HAMC에서 치환체 측정 결과가 하기 표 4에 열거되어 있다. HPMC의 경우, 하이드록시알킬(HA)은 하이드록시프로필(HP)이고, 메틸화 하이드록시알킬(HAMe)은 메틸화 하이드록시프로필(HPMe)이다.
저장 탄성률 G' , 손실 탄성률 G", 겔화 온도 t 및 겔 강도의 측정
1.5중량% 셀룰로스 에테르 수용액의 침전 또는 겔화의 온도 의존성 특성을 특성확인하기 위하여, Cup & Bob 셋-업(CC-27) 및 펠티어(peltier) 온도 조절 시스템이 구비된 Anton Paar Physica MCR 501 레오미터(Ostfildern, Germany)가 진동 전단류에 사용된다. 이들 용액은 점도 측정에 대해 기술된 것과 동일한 용해 방법에 따라 제조된다. 측정은 4포인트/분의 데이터 수집 속도로 1℃/분의 가열 속도에 의해 2Hz의 일정한 주파수 및 10 내지 85℃의 0.5%의 일정한 변형율(변형 진폭)로 수행한다. 진동 측정으로부터 수득되는, 저장 탄성률 G'은 용액의 탄성 특성을 나타낸다. 진동 측정으로부터 수득되는, 손실 탄성률 G"은 용액의 점도 특성을 나타낸다. 저온에서, 손실 탄성률 값 G"은 저장 탄성률 G'보다 높으며, 두 값은 온도가 증가함에 따라 다소 감소된다. 승온에서 침전이 일어나면, 저장 탄성률은 강하된다. 이 침전 온도는 두 탄젠트의 교차시 log 저장 탄성률 G' 대 온도의 플롯으로부터 분석된다. 제1 탄젠트는 온도가 증가함에 따라 저장 탄성률의 강하로 피팅되고, 제2 탄젠트는 1 내지 3℃의 온도 영역에 대한 저장 탄성률의 강하로 피팅된다. 온도가 다시 증가됨에 따라, 저장 탄성률 값은 증가되고, 저장 탄성률과 손실 탄성률 사이의 교차가 수득된다. G' 및 G"의 교차는 겔화 온도로 측정된다. 본 발명의 일부 셀룰로스 에테르는 G' 및 G"의 두 교차점을 나타낼 수도 있다. 상기 경우, 겔화 온도는 G'/G" = 1 및 G'/G" = 1보다 1℃ 더 차가운 온도에서 G" > G'인 온도이다. 도 1은 본 발명의 셀룰로스 에테르의 침전 온도 및 겔화 온도를 측정하는 방법을 도해하고, 실시예 2에 대한 결과가 도 1에 도해된다.
실시예 1
하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC)는 하기 방법에 따라 제조한다. 미분된 나무 셀룰로스 펄프를 재킷, 교반 반응기로 부하한다. 반응기를 배기시키고, 질소로 퍼징시켜 산소를 제거한 다음, 다시 배기시킨다. 반응은 2단계로 수행한다. 제1 단계에서, 50중량% 수산화나트륨 수용액을 셀룰로스에서 무수글루코스 단위 mole당 수산화나트륨 2.0mole의 양으로 셀룰로스 상에 분무하고, 온도는 40℃로 조정한다. 수산화나트륨 수용액과 셀룰로스의 혼합물을 40℃에서 약 20분 동안 교반한 후에, 무수글루코스 단위 mole당 디메틸 에테르 1.5mole, 메틸 클로라이드 2.5mole 및 프로필렌 옥사이드 0.6mole을 반응기에 가한다. 그 다음에, 반응기의 내용물을 60분 이내에 80℃로 가열한다. 80℃에 이른 후, 제1 단계 반응을 30분 동안 처리한다.
반응의 제2 단계는 무수글루코스 단위 mole당 메틸 클로라이드 2.8몰 당량의 양으로 메틸 클로라이드를 가하여 개시한다. 메틸 클로라이드에 대한 부가 시간은 10분이다. 그 다음에, 무수글루코스 단위 mole당 수산화나트륨 2.3mole의 양으로 50중량% 수산화나트륨 수용액을 90분의 시간에 걸쳐 가한다. 부가 속도는 분당 무수글루코스 단위 mole당 수산화나트륨 0.026mole이다. 제2 단계 부가를 마친 후, 그 반응기의 내용물은 120분 동안 80℃의 온도에서 유지한다.
반응 후, 반응기를 통기시키고, 약 50℃로 냉각시킨다. 반응기의 내용물을 제거하고, 뜨거운 물을 함유하는 탱크에 옮긴다. 그 다음에, 조질의 HPMC를 포름산으로 중화시키고, 뜨거운 물이 없는 클로라이드로 세척(AgNO3 응결 시험으로 평가)하며, 실온으로 냉각시켜, 에어-스웹(air-swept) 건조기에서 55℃에서 건조시킨다. 그 다음에, 물질은 0.5㎜ 스크린을 사용하는 Alpine UPZ 밀을 사용하여 분쇄한다.
실시예 2
실시예 1을 반복하되, 단 반응 혼합물에 부가된 프로필렌 옥사이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 프로필렌 옥사이드 0.8mole이다.
실시예 3
실시예 1을 반복하되, 단 반응 혼합물에 부가된 프로필렌 옥사이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 프로필렌 옥사이드 0.2mole이다.
실시예 4
실시예 1을 반복하되, 단 반응 혼합물에 부가된 프로필렌 옥사이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 프로필렌 옥사이드 0.4mole이다.
실시예 5
실시예 1을 반복하되, 단 반응 혼합물에 부가된 프로필렌 옥사이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 프로필렌 옥사이드 1.15mole이다.
실시예 6
실시예 1을 반복하되, 단 반응 혼합물에 부가된 프로필렌 옥사이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 프로필렌 옥사이드 1.4mole이다.
실시예 7
실시예 1을 반복하되, 단 제1 단계에서의 수산화나트륨의 양은 무수글루코스 단위 mole당 1.2mole이고, 제1 단계에서의 메틸 클로라이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 2.0mole이고, 제2 단계에서의 수산화나트륨의 양은 무수글루코스 단위 mole당 1.0mole이며, 제2 단계에서의 메틸 클로라이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 1.5mole이고, 반응 혼합물에 부가된 프로필렌 옥사이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 프로필렌 옥사이드 0.2mole이다.
실시예 8
실시예 1을 반복하되, 단 제1 단계에서 수산화나트륨의 양은 무수글루코스 단위 mole당 1.2mole이며, 제1 단계에서 메틸 클로라이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 2.0mole이고, 제2 단계에서 수산화나트륨의 양은 무수글루코스 단위 mole당 1.0mole이며, 제2 단계에서 메틸 클로라이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 1.5mole이고, 반응 혼합물에 부가된 프로필렌 옥사이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 프로필렌 옥사이드 0.4mole이다.
실시예 9
실시예 1을 반복하되, 단 제1 단계에서 수산화나트륨의 양은 무수글루코스 단위 mole당 1.2mole이며, 제1 단계에서 메틸 클로라이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 3.5mole이고, 제2 단계에서 수산화나트륨의 양은 무수글루코스 단위 mole당 1.0mole이며, 제2 단계에서 메틸 클로라이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 0(zero)이고, 반응 혼합물에 부가된 프로필렌 옥사이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 프로필렌 옥사이드 1.0mole이다.
실시예 10
실시예 1을 반복하되, 단 제1 단계에서 수산화나트륨의 양은 무수글루코스 단위 mole당 1.2mole이며, 제1 단계에서 메틸 클로라이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 3.5mole이고, 제2 단계에서 수산화나트륨의 양은 무수글루코스 단위 mole당 1.0mole이며, 제2 단계에서 메틸 클로라이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 0이고, 반응 혼합물에 부가된 프로필렌 옥사이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 프로필렌 옥사이드 1.35mole이다.
실시예 11
하이드록시프로필 메틸셀룰로스는 하기 방법에 따라 제조한다. 미분된 나무 셀룰로스 펄프를 재킷, 교반 반응기로 부하한다. 반응기를 배기시키고, 질소로 퍼징시켜 산소를 제거한 다음, 다시 배기시킨다. 반응은 3개의 단계로 수행한다. 제1 단계에서, 50중량% 수산화나트륨 수용액을 셀룰로스에서 무수글루코스 단위 mole당 수산화나트륨 1.8mole의 양으로 셀룰로스 상에 분무하고, 온도는 40℃로 조정한다. 수산화나트륨 수용액과 셀룰로스의 혼합물을 40℃에서 약 10 내지 20분 동안 교반한 후에, 무수글루코스 단위 mole당 디메틸 에테르 1.5mole, 메틸 클로라이드 2.3mole 및 프로필렌 옥사이드 0.4mole을 반응기에 가한다. 그 다음에, 반응기의 내용물을 60분 이내에 80℃로 가열한다. 80℃에 이른 후, 제1 단계 반응을 5분 동안 처리한다. 이어서, 반응기의 내용물은 25분 이내에 65℃로 냉각시킨다.
제2 단계 반응은 45분의 시간에 걸쳐 무수글루코스 단위 mole당 수산화나트륨 1.45mole의 양으로 50중량% 수산화나트륨 수용액을 가하여 개시한다. 부가 속도는 분당 무수글루코스 단위 mole당 수산화나트륨 0.032mole이고, 이어서 무수글루코스 단위 mole당 메틸 클로라이드 3.4mole의 양으로 메틸 클로라이드를 부가한다. 메틸 클로라이드에 대한 부가 시간은 10분이다.
그 다음에, 제3 단계로서, 다시 무수글루코스 단위 mole당 수산화나트륨 1.45mole의 양으로 50중량% 수산화나트륨 수용액을 45분의 시간에 걸쳐 가한다. 수산화나트륨 부가의 제3 단계가 종료된 후, 반응기의 내용물을 15 내지 30분 이내에 80℃ 이하로 가열하고, 90분 동안 이 온도에서 유지한다.
제조된 셀룰로스 에테르는 실시예 1에 기술된 바와 같이 추가로 처리한다.
실시예 12
실시예 1을 반복하되, 단 프로필렌 옥사이드 대신에 에틸렌 옥사이드를 반응 혼합물에 부가한다. 부가된 에틸렌 옥사이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 에틸렌 옥사이드 0.2mole이다.
실시예 13
실시예 1을 반복하되, 단 프로필렌 옥사이드 대신에 에틸렌 옥사이드를 반응 혼합물에 부가한다. 부가된 에틸렌 옥사이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 에틸렌 옥사이드 0.4mole이다.
실시예 14
실시예 1을 반복하되, 단 프로필렌 옥사이드 대신에 에틸렌 옥사이드를 반응 혼합물에 부가한다. 부가된 에틸렌 옥사이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 에틸렌 옥사이드 0.6mole이다.
실시예 15
실시예 1을 반복하되, 단 프로필렌 옥사이드 대신에 에틸렌 옥사이드를 반응 혼합물에 부가한다. 부가된 에틸렌 옥사이드의 양은 무수글루코스 단위 mole당 에틸렌 옥사이드 0.8mole이다.
실시예 1 내지 실시예 15 및 비교 실시예 A 내지 비교 실시예 D의 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스(HPMC) 및 하이드록시에틸 메틸 셀룰로스(HEMC)의 특성이 하기 표 1에 열거된다. 비교 실시예 A 내지 비교 실시예 D의 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스 및 하이드록시에틸 메틸 셀룰로스는 The Dow Chemical Company에서 시판중이다.
Figure pct00003
Figure pct00004
실시예 16 내지 실시예 21 및 비교 실시예 E 내지 비교 실시예 F(저점도 셀룰로스 에테르)
하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC)의 20중량% 수용액은 60 내지 65℃에서 HPMC를 분산시키고, 분산액을 1 내지 5℃로 냉각시켜, 이것을 1 내지 5℃에서 적어도 2시간 동안 약 500rpm으로 교반하고, 이것을 1 내지 5℃의 냉장고에서 밤새 유지시켜 제조한다. 용액은 저장 탄성률 G', 손실 탄성률 G" 및 G'/G" = 1인 겔화 온도를 측정하기 전에 100rpm으로 5분 동안 교반한다.
각각의 하이드록시프로필 메틸셀룰로스(HPMC)의 20중량% 수용액의 저장 탄성률 G', 손실 탄성률 G" 및 G'/G" = 1인 겔화 온도는 진동 전단류로 펠티어 온도 조절 시스템이 구비된 Anton Paar Physica MCR 501을 사용하여 온도 스윕 실험으로 측정한다. 측정 갭이 1㎜인 평행판(PP-50) 기하학적 구조가 사용된다. 기하학적 구조는 기하학적 구조 주위에 금속 링(내경 65㎜, 너비 5㎜, 및 높이 15㎜)으로 덮고, 용액의 외부 표면은 파라핀 오일로 덮는다. 측정은 2㎐의 일정한 주파수 및 5 내지 75℃ 또는 G' 및 G"의 교차가 이미 5℃에 가까운 경우, -2 내지 75℃에서 0.5%의 일정한 변형율(변형 진폭)로 수행한다. 이들 측정은 4포인트/분의 데이터 수집 속도로 1℃/분의 가열 속도로 수행한다.
진동 측정으로부터 수득되는, 저장 탄성률 G'은 용액의 탄성 특성을 나타낸다. 진동 측정으로부터 수득되는, 손실 탄성률 G"은 용액의 점도 특성을 나타낸다. 샘플의 겔화 과정 동안, G'은 G"을 초과한다. G' 및 G"의 교차는 겔화 온도를 나타낸다.
샘플의 점도는 ASTM D2363-79(Reapproved 2006)에 따라 20℃인 2중량% 수용액으로서 측정한다.
실시예 16 내지 실시예 21
실시예 1 내지 실시예 6의 하이드록시프로필 메틸셀룰로스는 하기 표 2에 열거된 시간 및 온도에서 기체 염화수소와 함께 분말 샘플을 가열하여 부분적으로 해중합시킨다. 부분 해중합된 하이드록시프로필 메틸셀룰로스는 중탄산나트륨으로 중화시킨다.
Figure pct00005
비교 실시예 E
이 비교 실시예는 DS(메틸)이 1.90이고, MS(하이드록시프로필)은 0.14이며, 20℃에서 2중량% 수용액으로서의 점도가 5.5mPa·s인 하이드록시프로필 메틸셀룰로스이다. 1.90의 DS(메틸) 및 0.14의 MS(하이드록시프로필)은 29.9%(w/w)의 메톡시 함량 및 5.3%(w/w)의 하이드록시프로폭시 함량에 상응한다. 이 하이드록시프로필 메틸셀룰로스는 경질 캡슐의 제조에 대한 WO 2008/050209에 기술된 것에 상응한다. 이것은 The Dow Chemical Company에서 시판중이고, 실시예 12 내지 실시예 17에 대해 기술된 바와 같이 비교 실시예 A의 부분 해중합 후 수득된다.
비교 실시예 F
이 비교 실시예는 DS(메틸)이 1.84이고, MS(하이드록시프로필)은 0.24이며, 20℃에서 2중량% 수용액으로서의 점도가 6.3mPa·s인 하이드록시프로필 메틸셀룰로스이다. 1.84의 DS(메틸) 및 0.25의 MS(하이드록시프로필)은 28.3%(w/w)의 메톡시 함량 및 8.9%(w/w)의 하이드록시프로폭시 함량에 상응한다.
이것은 The Dow Chemical Company에서 시판중이고, 실시예 12 내지 실시예 17에 대해 기술된 바와 같이 비교 실시예 B의 부분 해중합 후 수득된다.
겔화 온도는 하기 표 3에 열거되어 있다.
Figure pct00006
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009

Claims (15)

  1. 셀룰로스 에테르로서,
    상기 에테르 치환체가 메틸 그룹, 하이드록시알킬 그룹, 및 임의로 메틸과 상이한 알킬 그룹이고,
    상기 셀룰로스 에테르는 MS(하이드록시알킬)이 0.05 내지 1.00이고,
    무수글루코스 단위의 하이드록시 그룹은 [s23/s26 - 0.2*MS(하이드록시알킬)]이 0.35 이하가 되도록 메틸 그룹으로 치환되고,
    여기서, 상기 s23은 무수글루코스 단위의 2- 및 3-위치의 단지 2개의 하이드록시 그룹만이 메틸 그룹으로 치환된 무수글루코스 단위의 몰 분획이고,
    여기서, 상기 s26은 무수글루코스 단위의 2- 및 6-위치의 단지 2개의 하이드록시 그룹만이 메틸 그룹으로 치환된 무수글루코스 단위의 몰 분획인,
    셀룰로스 에테르.
  2. 제1항에 있어서, 하이드록시알킬 메틸 셀룰로스인, 셀룰로스 에테르.
  3. 제2항에 있어서, 하이드록시프로필 메틸셀룰로스이고, [s23/s26 - 0.2*MS(하이드록시알킬)]이 0.27 이하인, 셀룰로스 에테르.
  4. 제2항에 있어서, 하이드록시에틸 메틸셀룰로스이고, [s23/s26 - 0.2*MS(하이드록시알킬)]이 0.32 이하인, 셀룰로스 에테르.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, DS(메틸)이 1.2 내지 2.2인, 셀룰로스 에테르.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 20℃ 및 2.55s-1의 전단 속도에서 물 중의 1.5중량% 용액으로서 측정시 점도가 150mPa·s 초과인, 셀룰로스 에테르.
  7. 제6항에 있어서, 상기 셀룰로스 에테르의 1.5중량% 수용액이 대기압에서 검출가능한 침전 온도를 갖지 않거나, 상기 셀룰로스 에테르의 1.5중량% 수용액이 상기 셀룰로스 에테르의 침전 온도보다 3℃ 이하로 높은 겔화 온도를 갖는, 셀룰로스 에테르.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 20℃에서 물 중의 2중량% 용액으로서 측정시, ASTM D2363-79(Reapproved 2006)에 따른 점도가 2 내지 200mPa·s인, 셀룰로스 에테르.
  9. 제8항에 있어서, 상기 셀룰로스 에테르의 20중량% 수용액이 식 [(겔화 온도[℃]/1[℃]) - (150*MS(하이드록시알킬)] < 20 (여기서, 상기 겔화 온도는 G'/G" = 1에서의 온도이고, 상기 G'은 상기 셀룰로스 에테르의 20중량% 수용액의 저장 탄성률이고, G"은 상기 셀룰로스 에테르의 20중량% 수용액의 손실 탄성률이다)에 부합하는, 셀룰로스 에테르.
  10. 캡슐을 또는 용량형의 코팅을 제조하기 위한 수성 조성물로서, 상기 수성 조성물의 전체 중량을 기준으로 하여, 제8항의 셀룰로스 에테르를 7 내지 40중량%로 포함하는 수성 조성물.
  11. 제8항의 셀룰로스 에테르를 포함하는 수성 조성물과 침지 핀(dipping pin)을 접촉시키는 단계를 포함하는, 캡슐의 제조 방법.
  12. 제8항의 셀룰로스 에테르를 포함하는 수성 조성물과 용량형을 접촉시키는 단계를 포함하는, 용량형의 코팅 방법.
  13. 제8항의 셀룰로스 에테르를 포함하는, 캡슐 쉘(capsule shell).
  14. 제13항의 캡슐 쉘을 포함하는, 캡슐.
  15. 제8항의 셀룰로스 에테르를 포함하는 조성물로 코팅된 용량형.
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