WO2022168221A1 - セルロースアシレート - Google Patents

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WO2022168221A1
WO2022168221A1 PCT/JP2021/004056 JP2021004056W WO2022168221A1 WO 2022168221 A1 WO2022168221 A1 WO 2022168221A1 JP 2021004056 W JP2021004056 W JP 2021004056W WO 2022168221 A1 WO2022168221 A1 WO 2022168221A1
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WO
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cellulose acylate
substitution
cellulose
degree
group
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Application number
PCT/JP2021/004056
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English (en)
French (fr)
Inventor
周 島本
Original Assignee
株式会社ダイセル
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B3/00—Preparation of cellulose esters of organic acids
    • C08B3/08—Preparation of cellulose esters of organic acids of monobasic organic acids with three or more carbon atoms, e.g. propionate or butyrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B3/00—Preparation of cellulose esters of organic acids
    • C08B3/16—Preparation of mixed organic cellulose esters, e.g. cellulose aceto-formate or cellulose aceto-propionate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B3/00—Preparation of cellulose esters of organic acids
    • C08B3/16—Preparation of mixed organic cellulose esters, e.g. cellulose aceto-formate or cellulose aceto-propionate
    • C08B3/18—Aceto-butyrates

Definitions

  • the present invention relates to cellulose acylate. Specifically, the present invention relates to a cellulose acylate in which the position and degree of substitution of substituents on the glucose ring are adjusted.
  • Cellulose acylate (especially cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate) is used in various applications such as paints and thermoplastic resins due to its heat-meltability and lipophilicity.
  • conventional short-chain cellulose esters (cellulose acetate, cellulose acetate propionate, etc.) into which short-chain acyl groups such as acetyl and propionyl groups have been introduced have poor thermoplasticity at low degrees of substitution, and are of no practical value. It has been largely neglected due to its low
  • cellulose acylate In particular, in the production method of cellulose acylate, it is necessary to acylate with acetic anhydride in order to destroy the crystal structure of cellulose. Therefore, most of conventional cellulose acylates are cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate, etc. containing an acetyl group. Even in the case of cellulose acylate into which a carboxylic acid ester having 3 or more carbon atoms is introduced, the cellulose acylate must contain an acetyl group in the acylation step in order to destroy the crystal structure of cellulose. It was a cellulose mixed fatty acid ester containing.
  • Patent Documents 1 and 2 describe cellulose derivatives having a butyryl substitution degree of 0.3 or more and 2.6 or less and a total substitution degree of 0.5 or more and 2.8 or less. It is also disclosed that this cellulose butyrate (cellulose butyrate) induces regulatory T cells or type 1 helper T cells.
  • Patent Documents 1 and 2 do not mention the position and degree of substitution of substituents in the glucose ring of cellulose butyrate. However, it is believed that Patent Documents 1 and 2 disclose cellulose butyrates in which the degree of substitution at the 6-position (degree of substitution with an acyl group) in the glucose ring is higher than at the 2- and 3-positions. This is clear from FIG. 3 of Patent Documents 1 and 2 that the signal intensity of the butyryl group at the 6-position is higher than the signal intensity of the 2- and 3-positions.
  • Patent Document 3 when cellulose acetate is aged in the presence of an acetyl group donor and a catalyst, the amount of water or alcohol present is adjusted to 0.1 to 10 mol % of the acetyl donor. It is described that a cellulose triacetate having a high degree of substitution at the 6-position in the glucose ring can thereby be obtained.
  • Patent Document 4 cellulose triacetate having a total degree of acetyl substitution of 2.6 or more is mixed with 0.56 to 8.44 parts by weight of an acetylation catalyst with respect to 100 parts by weight of cellulose triacetate in acetic acid. It describes a method of hydrolyzing at a temperature of 40 to 90° C. in the presence of 22 mol % or more and less than 50 mol % of water to obtain cellulose diacetate with a high degree of 6-acetyl substitution.
  • Patent Documents 3 and 4 do not describe or suggest adjusting the degree of substitution within the glucose ring for cellulose acylate containing an acyl group other than an acetyl group, particularly a butyryl group.
  • the production methods of Patent Documents 3 and 4 cannot be applied to the production of cellulose acylate into which a carboxylic acid ester having 3 or more carbon atoms is introduced using different acylating agents and acylating solvents.
  • Patent Document 5 discloses a regioselectively substituted cellulose ester. More specifically, novel regioselectively substituted cellulose prepared by treating cellulose with trifluoroacetic anhydride in trifluoroacetic acid and then adding an acyl donor or acyl donor precursor Esters are mentioned. It also has a combined degree of substitution for C2 and C3 (“(C2+C3)DS)” ranging from about 0 to about 2.0 and a degree of substitution for C6 (“C6DS”) ranging from about 0 to about 0.6. Regioselectively substituted cellulose esters are disclosed.
  • Example 4 discloses a cellulose butyrate with a total degree of substitution of 2.0 and a degree of substitution at the 6-position of 0.02.
  • cellulose is treated with trifluoroacetic anhydride in trifluoroacetic acid in order to produce a cellulose acylate in which the position and degree of substitution of the substituent in the glucose ring are adjusted, and then acyl Special treatment is required, such as adding a donor or acyl donor precursor.
  • acyl Special treatment such as adding a donor or acyl donor precursor.
  • cellulose acylate into which a carboxylic acid ester having 3 or more carbon atoms is introduced, the acyl group substituted at the 6-position is easily hydrolyzed during heat melting. Therefore, a cellulose acylate with a low degree of substitution at the 6-position is required in order to suppress thermal decomposition during melt-molding.
  • xinase-degrading enzyme acts. Cellulose acylate having a bulky acyl group bonded to the 6-position is difficult to be degraded by a xenase-degrading enzyme. Therefore, cellulose acylate having a relatively low degree of substitution at the 6-position is effective for improving biodegradability.
  • the cellulose acylate according to the present disclosure has a total degree of substitution with acyl groups of 0.3 or more and 1.8 or less, a substitution rate with acyl groups other than acetyl groups of 95% or more, and a 6-position substitution rate of 40%. It is below.
  • the 6-position substitution rate of the cellulose acylate of the present disclosure may be 30% or less. This 6-position substitution rate may be 3% or more and 20% or less.
  • the degree of substitution of the cellulose acylate of the present disclosure with an acyl group other than an acetyl group may be 0.3 or more and 1.8 or less.
  • the degree of substitution with acetyl groups in the cellulose acylate of the present disclosure may be 0.10 or less.
  • acyl groups other than acetyl groups may be propionyl groups and/or butyryl groups.
  • the acyl group other than this acetyl group may be a butyryl group.
  • the substitution rate with this butyryl group may be 95% or more.
  • the 6-position substitution rate with this butyryl group may be 40% or less.
  • the cellulose acylate of the present disclosure may be cellulose butyrate or cellulose acetate butyrate.
  • the method for producing the cellulose acylate of the present disclosure described above comprises: (1) A step of adding a starting cellulose acylate to a solvent containing an alcohol to obtain a dispersion or dissolution (2) A step of adding an acid catalyst to the dispersion or solution to hydrolyze the starting cellulose acylate (3) ) a step of neutralizing the acid catalyst after hydrolysis, and (4) a step of precipitating the cellulose acylate obtained by the hydrolysis by mixing it with a poor solvent for the hydrolyzed cellulose acylate.
  • the starting cellulose acylate is cellulose butyrate or cellulose acetate butyrate having a total degree of substitution exceeding 1.8.
  • the distribution of the degree of substitution within the glucose ring can be easily controlled.
  • the cellulose acylate of the present disclosure in which the 6-position substitution degree is controlled is excellent in heat resistance and biodegradability during thermoforming.
  • the cellulose acylate of the present disclosure has a total degree of substitution with acyl groups of 0.3 or more and 1.8 or less, a substitution rate of acyl groups other than acetyl groups of 95% or more, and a substitution rate of 6-position of 40% or less. is. In other words, the cellulose acylate of the present disclosure does not include so-called cellulose acetate.
  • the acyl group is a functional group represented by the general formula RCO-, and R means a hydrocarbon group which may have a substituent.
  • R means a hydrocarbon group which may have a substituent.
  • Specific examples of acyl groups include acetyl, propionyl, butyryl, carboxyl, carboxymethyl, 2-hydroxyethyl, 2-hydroxypropyl and methyl groups.
  • Preferred acyl groups are butyryl group and propionyl group, and more preferred acyl group is butyryl group, from the viewpoint of delivery of short-chain fatty acids having excellent effects in the gastrointestinal tract such as the large intestine.
  • acetic acid and propionic acid are absorbed through the mucous membrane of the large intestine and therefore do not serve as an energy source for the mucosal epithelium of the large intestine.
  • butyric acid is useful because most of it directly serves as an energy source for the mucosal epithelium of the large intestine. Therefore, butyryl groups are particularly preferred.
  • the cellulose acylate of the present disclosure may be a cellulose acylate (cellulose mixed fatty acid ester) substituted with two or more acyl groups including a butyryl group.
  • cellulose acylate is produced by hydrolyzing cellulose acetate in the presence of an acylating agent having 3 or more carbon atoms to cause transesterification.
  • the acetyl groups may not be fully hydrolyzed. Therefore, the cellulose acylate substituted with an acyl group containing a butyryl group may have an acetyl group introduced together with the butyryl group.
  • acetyl groups are introduced in the production of cellulose mixed fatty acid esters, and cellulose acylate substituted only with butyryl groups can be obtained by passing all acetyl groups through hydrolyzed cellulose.
  • the cellulose acylate when the cellulose acylate is substituted only with butyryl groups, the cellulose acylate is called cellulose butyrate (cellulose butyrate).
  • the cellulose acylate when the cellulose acylate is substituted with butyryl groups and acetyl groups, the cellulose acylate is called cellulose acetate butyrate (cellulose acetate butyrate or cellulose acetate butyrate).
  • the cellulose acylate of the present disclosure has a total degree of substitution with acyl groups of 0.3 or more and 1.8 or less, preferably 0.3 or more and 1.5 or less, and 0.3 or more and 1.4 or less. more preferably 0.5 or more and 1.3 or less.
  • the total degree of substitution means the total degree of substitution by all acyl groups contained as substituents in the cellulose acylate of the present disclosure. If the total degree of substitution is less than 0.3, the amount of short-chain fatty acids liberated in the digestive tract generally decreases, although it depends on the dose, and it is difficult to obtain the desired increasing effect.
  • the cellulose acylate of the present disclosure has a substitution rate of acyl groups other than acetyl groups of 95% or more.
  • the degree of substitution means the ratio (%) of the degree of substitution with acyl groups other than acetyl groups to the total degree of substitution with the acyl groups.
  • the substitution rate with acyl groups other than acetyl groups is preferably 96% or more, more preferably 98% or more, still more preferably 99% or more, and ideally 100%. .
  • the degree of substitution with an acyl group other than an acetyl group is preferably 0.3 or more and 1.8 or less, more preferably 0.3 or more and 1.5 or less, and 0.3 It is more preferably 0.5 or more and 1.4 or less, and particularly preferably 0.5 or more and 1.3 or less. If the degree of substitution with an acyl group other than an acetyl group exceeds 1.8, the hydrophobicity increases and the biodegradability decreases.
  • the degree of substitution with acyl groups other than acetyl groups preferably matches the total degree of substitution with acyl groups described above.
  • acetic acid is used as a medium for the hydrolysis reaction, resulting in the resulting cellulose acylate.
  • An acetyl group may remain or be introduced.
  • the cellulose acylate of the present disclosure when the cellulose acylate of the present disclosure is obtained using cellulose as a raw material, acetic acid is used as a cellulose activating agent or an acylation reaction medium, and as a result, an acetyl group is introduced into the resulting cellulose acylate.
  • the cellulose acylate of the present disclosure preferably has a degree of substitution with an acetyl group of 0.10 or less, more preferably 0.08 or less, and 0.05. More preferably:
  • the degree of substitution is the sum of the number of substituents that substitute the hydrogen atoms of the hydroxyl groups at the 2-, 3- and 6-positions per cellulose repeating unit (glucopyranose unit), and the 6-position substitution rate is , means the ratio (%) of the degree of substitution at the 6-position to the sum of the degrees of substitution at the 2-, 3- and 6-positions.
  • the cellulose acylate of the present disclosure has a substitution rate at the 6-position of 40% or less, preferably 30% or less, more preferably 20% or less.
  • the metabolic degradation of cellulose acylate by intestinal bacteria begins with the hydrolysis of acyl groups such as butyryl groups attached to cellulose, and the acyl group attached to the 6-position has the highest resistance to this metabolic degradation. be.
  • the cellulose acylate of the present disclosure preferably has a 6-position substitution rate of 3% or more.
  • 6-position substitution rate preferably has a 6-position substitution rate of 3% or more.
  • special treatments such as treating the starting cellulose with trifluoroacetic anhydride in trifluoroacetic acid and then adding an acyl donor or acyl donor precursor are required. necessary.
  • Trifluoroacetic acid is a substance that is listed in the International Chemical Safety Card (ICSC) as “Avoid all contact” with respect to exposure to the human body. to avoid its use.
  • the cellulose acylate of the present disclosure may have a 6-position substitution rate of 3% or more and 40% or less, 3% or more and 30% or less, or 3% or more and 20% or less.
  • the cellulose acylate of the present disclosure preferably has a 6-position substitution rate with an acyl group other than an acetyl group of 40% or less, preferably 30% or less. It is more preferably 20% or less, further preferably 3% or more and 20% or less.
  • the 6-position substitution rate with an acyl group other than an acetyl group refers to the total degree of substitution at the 2-, 3-, and 6-positions with an acyl group other than an acetyl group, with respect to the substitution at the 6-position with an acyl group other than an acetyl group. degree ratio (%).
  • the ratio of the degree of butyryl substitution at the 6-position to the total degree of butyryl substitution at the 2-, 3-, and 6-positions with butyryl groups is preferably 40% or less, preferably 30% or less, more preferably 20% or less, and even more preferably 3% or more and 20% or less.
  • the degree of substitution of cellulose acylate can be measured by the following method. For example, it can be measured by the NMR method according to the method of Tezuka (Carbonydr. Res. 273, 83 (1995)). That is, free hydroxyl groups of cellulose acylate are acylated with carboxylic acid anhydride in pyridine.
  • the type of carboxylic acid anhydride used here should be selected according to the purpose of analysis. For example, when analyzing the butyryl substitution degree of cellulose butyrate, acetic anhydride is preferred.
  • the carbon signal of the acetyl group is in the region from 169 ppm to 171 ppm in the order of 2-, 3-, and 6-positions from the high magnetic field
  • the carbon signal of the butyryl group is , 171 ppm to 173 ppm in the order of 2nd, 3rd and 6th positions from the high magnetic field side.
  • the signal of the carbonyl carbon of the propionyl group is They appear in the same order in the region from 172 ppm to 174 ppm.
  • substituents containing acyl groups that can be analyzed by this method are only substituents that do not correspond to the carboxylic anhydride used for the treatment for analytical purposes. In addition to 13 C-NMR, it can also be analyzed by 1 H-NMR.
  • the total degree of substitution at the 2-, 3- and 6-positions of the glucose ring of the cellulose acylate sample is 3.0, and all the substituents are limited substituents such as acetyl and butyryl groups.
  • the NMR spectrum can be measured by directly dissolving the sample in deuterated chloroform, omitting the propionylation step.
  • the substituents are all acetyl and butyryl groups, the carbon signals of the acetyl groups are in the region from 169 ppm to 171 ppm in the order 2, 3, 6 from the high field, as in the case involving the step of propionylation.
  • the butyryl group carbon signals appear in the same order in the region from 171 ppm to 173 ppm, so from the abundance ratio of the acetyl group and butyryl group at the corresponding positions (in other words, the area ratio of each signal),
  • the degrees of acetyl substitution and butyryl substitution at the 2-, 3-, and 6-positions of the glucose ring can be determined.
  • the method for producing the cellulose acylate of the present disclosure may be obtained, for example, by the following production method.
  • the cellulose acylate of the present disclosure is obtained by adding a raw material cellulose acylate having a total degree of substitution of more than 1.8 (hereinafter referred to as raw material cellulose acylate) to a solvent containing an alcohol to obtain a dispersion or dissolution; adding an acid catalyst to the resulting dispersion or solution to hydrolyze the starting cellulose acylate; after hydrolyzing the starting cellulose acylate, neutralizing the acid catalyst;
  • the rate can be produced by a production method including a step of precipitating by mixing with a poor solvent for the cellulose acylate after hydrolysis.
  • This production method includes, as optional steps, a step of washing the precipitated cellulose acylate with the poor solvent described above, and purification of the precipitated cellulose acylate by precipitation fractionation (fractional precipitation) and/or dissolution fractionation (fractionation dissolution). drying the precipitated cellulose acylate by air drying, reduced pressure drying, vacuum drying, or the like; and pulverizing the dried cellulose acylate.
  • raw material cellulose acylate When obtaining a cellulose acylate containing a butyryl group as a main acyl group, cellulose butyrate or cellulose acetate butyrate having a total substitution degree of more than 1.8 is exemplified as the raw material cellulose acylate to be used. Commercially available cellulose butyrate or cellulose acetate butyrate may be used as the raw material cellulose acylate.
  • cellulose acetate butyrate having a total degree of substitution exceeding 1.8 is used as the raw material cellulose acylate
  • cellulose acetate butyrate produced by a conventionally known production method may be used. For example, it is produced through a series of steps including a step of crushing pulp, which is a cellulose material, a pretreatment step, an acylation step, a hydrolysis step, a precipitation step, and a step of adding a stabilizer. be able to.
  • Step of dispersing or dissolving raw cellulose acylate As a solvent for dispersing or dissolving the raw material cellulose acylate, a solvent containing alcohol is preferably used. Alcohols having 3 or less carbon atoms are preferable from the viewpoint of easiness in dissolving or dispersing the raw material cellulose acylate.
  • dissolving or dispersing means that part or all of the raw material cellulose acylate is molecularly dispersed in the solvent, and a clear change or disappearance of the solid raw material cellulose acylate is visually observed. This is confirmed by
  • alcohols having 3 or less carbon atoms include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and the like. Among these, methanol and ethanol are preferred, and methanol is more preferred.
  • the alcohol content in the solvent is preferably 70% by weight or more, more preferably 80% by weight or more. Moreover, it may be 100% by weight or less.
  • the solvent may contain optional components other than alcohol as long as the cellulose acylate of the present disclosure can be obtained.
  • the amount of the alcohol-containing solvent used is, for example, 0.5 to 50 parts by weight, preferably 1 to 20 parts by weight, more preferably 3 to 10 parts by weight, relative to 1 part by weight of the starting cellulose acylate.
  • Acid catalysts include, for example, inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid and phosphoric acid; and organic acids such as formic acid. These acid catalysts may be used alone or in combination of two or more. The acid catalyst may be mixed in advance with the aforementioned alcohol-containing solvent and used for hydrolysis of the raw material cellulose acylate.
  • a preferred acid catalyst is sulfuric acid.
  • sulfuric acid an aqueous sulfuric acid solution having a sulfuric acid concentration of 98% by weight can be used as concentrated sulfuric acid.
  • the solvent contains methanol and sulfuric acid is used as the acid catalyst, elimination of the acetyl group proceeds more rapidly than elimination of the butyryl group, which is convenient for producing the cellulose acylate of the present disclosure.
  • the hydrolysis conditions in the production method of the present disclosure are not particularly limited.
  • a cellulose acylate having a total substitution degree of acyl groups of 0.3 or more and 1.8 or less, a substitution rate of acyl groups other than acetyl groups of 95% or more, and a 6-position substitution rate of 40% or less is obtained.
  • the amount of the acid catalyst used is preferably 0.005 to 1 part by weight, more preferably 0.01 to 0.5 part by weight, more preferably 0.02 to 0.5 part by weight, based on 1 part by weight of the starting cellulose acylate. .3 parts by weight is more preferred.
  • the amount of the acid catalyst is too small, the hydrolysis time becomes too long, which is economically unfavorable although it has the advantage of facilitating the control of the end point of the reaction.
  • the amount of the acid catalyst is too large, the degree of change in the depolymerization rate with respect to the hydrolysis temperature increases, making it difficult to control the end point of the reaction, making it difficult to obtain a cellulose acylate having the total degree of substitution of the present disclosure. Become.
  • non-uniform cellulose acylate with a varying degree of substitution may be produced.
  • the content of water in the hydrolysis reaction system is preferably as small as possible, preferably 2 parts by weight or less, more preferably 1 part by weight or less, and 0.5 parts by weight or less relative to 1 part by weight of the starting cellulose acylate. is more preferred. From the viewpoint of starting and advancing the hydrolysis of the starting cellulose acylate, the content of water may be 0.01 parts by weight or more per 1 part by weight of the starting cellulose acylate.
  • the content of water in the hydrolysis reaction system is preferably 20 parts by weight or less, more preferably 10 parts by weight or less, and even more preferably 5 parts by weight or less, relative to 1 part by weight of the solvent.
  • the moisture originally contained in the raw material cellulose acylate may or may not be removed in advance.
  • the water content of the raw material cellulose acylate may be, for example, 5% by weight or less, 4% by weight or less, 3% by weight or less, or 1% by weight or more in the raw material cellulose acylate.
  • the moisture content contained in the raw material cellulose acylate can be measured using, for example, a METTLER TOLEDO HB43. About 2.0 g of a sample in a hydrated state is placed on the aluminum tray of the ket moisture meter and heated at 120°C until the weight stops changing. The moisture content (% by weight) in the sample can be calculated from the weight change before and after heating.
  • the hydrolysis temperature is not particularly limited as long as the raw material cellulose acylate can be sufficiently dispersed or dissolved in the solvent and the hydrolysis reaction can proceed uniformly.
  • the hydrolysis temperature may be adjusted above the boiling point of the alcohol.
  • the temperature is 65° C. or higher when using methanol, 78° C. or higher when using ethanol, 97° C. or higher when using 1-propanol, and 82° C. or higher when using 2-propanol.
  • the hydrolysis temperature is preferably 105°C or lower, more preferably 100°C or lower, and even more preferably 95°C or lower.
  • the gauge pressure in the hydrolysis reaction system is preferably 0.2 MPaG or more and 1 MPaG or less, more preferably 0.2 MPaG or more and 0.7 MPaG or less, and even more preferably 0.2 MPaG or more and 0.5 MPaG or less.
  • the viscosity is 0.2 MPaG or more, the starting cellulose acylate can be sufficiently dispersed or dissolved in the solvent, and the hydrolysis reaction can proceed uniformly. If it exceeds 1 MPaG, the degree of polymerization and the yield decrease during the hydrolysis reaction become significant.
  • the hydrolysis time may be 20 minutes or more and 300 minutes or less, 30 minutes or more and 240 minutes or less, or 60 minutes or more and 200 minutes or less. Within this range, it is easy to adjust the total degree of substitution to 0.3 or more and 1.8 or less.
  • the hydrolysis time refers to the time during which the temperature is maintained, starting from the time when the hydrolysis temperature is reached.
  • the raw material cellulose acylate is dissolved in a mixed solvent of acetic acid and water, and the raw material cellulose acylate is hydrolyzed using a sulfuric acid catalyst.
  • elimination of the acyl group proceeds in substantially the same manner at the 2-, 3-, and 6-positions of the glucose ring of the cellulose acylate.
  • acetic acid is used as the reaction solvent, the reaction proceeds while reacetylating acetic acid during the deacylation process. Therefore, introduction of a certain amount of acetyl groups is inevitable in the obtained cellulose acylate.
  • the method for producing a cellulose acylate of the present disclosure by hydrolyzing the starting cellulose acylate in a solvent containing alcohol, the acyl group at the 6-position is preferentially eliminated.
  • a cellulose acylate having a 6-position substitution rate of 40% or less, which has a lower degree of acyl substitution at the 6-position than that at the 3-position, can be obtained.
  • the introduction of acetyl groups due to reacetylation of acetic acid, which is the reaction solvent is suppressed.
  • Step of neutralizing acid catalyst Hydrolysis of the starting cellulose acylate can be terminated by adding a neutralizing agent.
  • Neutralizing agents include salts of weak acids, for example acetates such as sodium acetate and magnesium acetate, and carbonates such as sodium carbonate and magnesium carbonate. The neutralizing agent may be added together with the aforementioned alcohol-containing solvents.
  • the amount of the neutralizing agent used may be 1.0 to 5.0 equivalents, preferably 1.1 to 3.0 equivalents, more preferably 1.2 to 2.0 equivalents, with respect to 1 equivalent of the acid catalyst. preferable. If the amount of the neutralizing agent is too small, the acid catalyst may remain in the cellulose acylate after hydrolysis, causing decomposition of the cellulose acylate. On the other hand, if the amount of the neutralizing agent is too large, a large amount of solvents will be used for washing the neutralizing agent, which is economically unfavorable.
  • Step of precipitating cellulose acylate after hydrolysis In the production method of the present disclosure, hydrolyzed cellulose acylate is precipitated in a poor solvent for this hydrolyzed cellulose acylate.
  • the poor solvent include solvents containing alcohols; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; esters such as ethyl acetate and methyl acetate; nitrogen-containing compounds such as acetonitrile; ethers such as tetrahydrofuran;
  • One of these precipitating solvents may be used, or a mixed solvent containing two or more solvents may be used.
  • the cellulose acylate of the present disclosure may be obtained by other production methods.
  • This second production method involves dispersing or dissolving natural cellulose as a raw material in pyridine as a solvent, and then adding trityl chloride to tritylate the cellulose, thereby preferentially tritylating the 6-position.
  • a degraded trityl cellulose is obtained.
  • butyryl chloride is added to butyryl the hydroxyl groups of the cellulose, thereby preferentially having a trityl group at the 6-position and a butyryl group preferentially at the 2- and 3-positions.
  • a 2,3-butyryl-6-trityl cellulose having After dispersing or dissolving this 2,3-butyryl-6-trityl cellulose in a solvent containing methanol, an acid catalyst such as sulfuric acid is added for transesterification or hydrolysis to reduce the total degree of substitution. In this last step, elimination of the trityl group proceeds more rapidly than elimination of the butyryl group, which is convenient for producing the cellulose acylate of the present disclosure.
  • wood pulp or cotton linters are generally used as the raw material of natural cellulose.
  • the weight average degree of polymerization of wood pulp is about 1,500 to 3,000, and the weight average degree of polymerization of cotton linters is about 3,000 to 6,000.
  • the weight-average degree of polymerization decreases during the adjustment process, and can be about 50 to 1,500.
  • the weight-average molecular weight of the cellulose acylate of the present disclosure is not particularly limited, but for example, from the viewpoint of the stirring load in various reaction operations when preparing the cellulose acylate and the amount of precipitating agent used in the precipitation operation after the aging step. Therefore, the weight average molecular weight is preferably about 5,000 to 250,000.
  • the cellulose acylate of the present disclosure is degraded by intestinal bacteria, and has the effect of increasing short-chain fatty acids, particularly n-butyric acid, and increasing butyric acid concentration in the intestine. Since ingestion of the cellulose acylate of the present disclosure increases intestinal Bacteroidetes bacteria, it is conceivable that Bacteroidetes bacteria are involved in this increase in butyric acid.
  • a relatively large number of Bacteroidetes bacteria are also known to hydrolyze the acyl groups of polysaccharides having acyl groups such as acetyl groups and 3-phenylpropionyl groups (Dylan Dodd et al., ⁇ Xylan degradation, a metabolic property shared by rumen and human colonic Bacteroidetes”, Mol Microbiol., 2011 January, Vol. 79(2), p. 292-304).
  • an increase in butyric acid in the intestine induces the differentiation of immature T cells into regulatory T cells, increasing the number of intestinal regulatory T cells.
  • the cellulose acylate of the present disclosure can also be applied to the prevention of diseases as described in Patent Documents 1 and 2.
  • the cellulose acylate of the present invention when it is hydrolyzed in the intestine, it can produce a short-chain fatty acid corresponding to its substituent. It can also be used as a carrier covalently attached to a fatty acid by a bond that can be hydrolyzed in to produce the free fatty acid.
  • administering the cellulose acylate of the present disclosure provides butyric acid in the intestine. It is a prebiotic approach that addresses the environmental side of intestinal bacteria, so to speak, by devising cellulose as a dietary fiber.
  • probiotics and prebiotics are not in opposition to each other, but have synergistic effects, or have complementary effects, such as when one does not show its effect, the other works effectively. is expected.
  • the cellulose acylate of the present disclosure can take a prebiotic approach as opposed to the probiotic approach described in JP-A-2016-128408.
  • the cellulose acylate of the present disclosure has features such as easy preservation of the active ingredient and wide options for administration forms.
  • the cellulose acylate of the present disclosure can be stored at room temperature for about one year. It can also be used as an additive to foods baked at temperatures below 200°C, such as bread, cakes and biscuits.
  • Example 1 As a raw material, cellulose acetate butyrate (manufactured by Sigma-Aldrich, product number 419060; hereinafter referred to as “raw material cellulose acetate butyrate”) was dried at 60° C. for 3 hours under reduced pressure. After dispersing 30 g of dried raw cellulose acetate butyrate in 300 ml of methanol, a sulfuric acid solution prepared by diluting 1.5 g of concentrated sulfuric acid with 15 ml of methanol was added. The mixture of the obtained raw material cellulose acetate butyrate, methanol and sulfuric acid was heated to 90° C. over 60 minutes while stirring in a closed container, maintained at 90° C. for 240 minutes, and then kept at 90° C.
  • WSCB-E1 was cellulose butyrate having a degree of acetyl substitution of 0.0, a degree of butyryl substitution of 0.9, and a total degree of substitution of 0.9.
  • the raw material cellulose acetate butyrate had an acetyl substitution degree of 0.1, a butyryl substitution degree of 2.5, and a total substitution degree of 2.6. It was regenerated cellulose without
  • WSCB-C1 As a result of analysis by the measurement method described later, WSCB-C1 was found to be cellulose butyrate having a degree of acetyl substitution of 0.0, a degree of butyryl substitution of 1.3, and a total degree of substitution of 1.3.
  • the degree of acetyl substitution and the degree of butyryl substitution were determined using the following equations.
  • the degrees of acetyl substitution and degrees of butyryl substitution are sums of degrees of substitution at the 2-, 3- and 6-positions of the glucose residue.
  • the sum of the degree of acetyl substitution and the degree of butyryl substitution is defined as the total degree of substitution. The results obtained are shown in Table 1 below.
  • K is the integrated intensity of the proton of the methyl group of the butyryl group observed at 0.6 to 0.95 ppm
  • L is the butyryl group observed at 1.8 to 2.47 ppm. It is the sum of the integrated intensity of the protons of the methylene groups close to the carbonyl group and the integrated intensity of the protons of the methyl group of the acetyl group. is the integrated intensity of protons directly attached to the group.
  • Measurement solvent CDCl 3 (approximately 3 ml used) Measurement temperature: 40°C Sample amount: 160-180mg (sample tube ⁇ 10mm) Observation nuclei: 13C (1H fully decoupled) Number of data points: 32768 Pulse angle and time: 45°, 9 ⁇ sec Data acquisition time: 0.9667 sec Waiting time: 2.0333 sec Accumulated times: 18,000 times
  • DSi DS ⁇ (i-position butyrylcarbonyl carbon signal integrated intensity) / (sum of 2-, 3- and 6-position butyrylcarbonyl carbon signal integrated intensity)
  • DSi is the degree of butyryl substitution at the i-position of the glucose residue
  • i is 2, 3 or 6
  • DS is the total degree of substitution.
  • Comparative Example 1 and Comparative Example 2 are cellulose butyrate having a degree of acetyl substitution of 0.0, this total degree of substitution corresponds to the total degree of butyryl substitution.
  • 6-position substitution rate (%) DS6/DS x 100
  • DS6 is the degree of butyryl substitution at position 6 of the glucose residue
  • DS is the total degree of substitution (total degree of butyryl substitution).
  • Table 1 shows the analysis results of the cellulose acylates of Examples and Comparative Examples. Compared to Comparative Examples 1 and 2, WSCB-E1 obtained in Example 1 is a cellulose butyrate having a specifically low 6-position substitution degree (6-position substitution rate).
  • the cellulose acylate of the present disclosure can suppress hydrolysis during thermoforming due to its low degree of substitution at the 6-position. Furthermore, since the degree of substitution at the 6-position is low, it is easily degraded by a xinase-degrading enzyme and has excellent biodegradability.
  • butylated cellulose follows a metabolic degradation pathway such as hydrolysis of butyryl group (butyric acid group), hydrolysis of cellulose, and degradation of glucose produced by hydrolysis of cellulose by extracellular and intracellular enzymes of bacteria. it is conceivable that. Metabolism of glucose by such bacteria is known to produce acetic acid and propionic acid via phosphoenolpyruvate, lactic acid, succinic acid, or the like. It is known that some of the acetate is converted to butyrate by some bacteria via acetyl-CoA.
  • the cellulose acylate of the present disclosure can be applied to the uses described in Patent Documents 1 and 2. In addition, it can also be suitably used as a butyric acid transfer system described in JP-A-9-505060.

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Abstract

このセルロースアシレートは、アシル基による総置換度が０．３以上１．８以下であり、アセチル基以外のアシル基による置換率が９５％以上であり、６位置換率が４０％以下である。このセルロースアシレートの製造方法は、原料セルロースアシレートを分散又は溶解する工程、このセルロースアシレートに酸触媒を添加して加水分解する工程、加水分解後に酸触媒を中和する工程、及び、加水分解後のセルロースアシレートを貧溶媒と混合して沈殿させる工程を含む。この原料セルロースアシレートは、総置換度１．８超の酪酸セルロース又は酢酸酪酸セルロースである。

Description

セルロースアシレート
　本発明は、セルロースアシレートに関する。詳細には、本発明は、グルコース環における置換基の位置及び置換度が調整されたセルロースアシレートに関する。
　セルロースアシレート（特に、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート）は、熱溶融性、親油性等を有することから、塗料、熱可塑性樹脂等様々な用途に用いられている。しかし、アセチル基やプロピオニル基のような短鎖アシル基を導入した従来の短鎖セルロースエステル（セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート等）は、低置換度では熱可塑性が乏しく、実用的な価値が低下するため、ほとんど検討されていなかった。
　特に、セルロースアシレートの製造方法において、セルロースの結晶構造を崩すためには、無水酢酸を用いてアシル化する必要がある。そのため、従来のセルロースアシレートは、そのほとんどが、アセチル基を含むセルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート等であった。炭素数３以上のカルボン酸エステルを導入するセルロースアシレートの場合も、セルロースの結晶構造を崩すために、アシル化の段階でアセチル基を含むセルロースアシレートとする必要があり、必然的にアセチル基を含むセルロース混合脂肪酸エステルとなっていた。
　近年、制御性Ｔ細胞の増殖または集積を誘導する組成物を目的としてセルロースブチレートが提案されている。例えば特許文献１及び２には、ブチリル置換度が０．３以上２．６以下であり、総置換度が０．５以上２．８以下であるセルロース誘導体が記載されている。そして、この酪酸セルロース（酪酸化セルロース）が制御性Ｔ細胞又は１型ヘルパーＴ細胞を誘導することが開示されている。
　特許文献１及び２は、セルロースブチレートの、グルコース環内の置換基の位置及び置換度について何ら言及していない。しかし、特許文献１及び２は、グルコース環内の６位の置換度（アシル基による置換度）が２、３位よりも高いセルロースブチレートを開示していると考えられる。これは、特許文献１及び２の図３から、６位におけるブチリル基のシグナル強度が、２位及び３位のシグナル強度よりも高いことから明らかである。
　一方、セルロースアセテートについては、従来、グルコース環内の置換度を制御する技術が知られている。例えば、特許文献３には、アセチル基供与体及び触媒の存在下でセルロースアセテートを熟成する際に、水又はアルコールの存在量をアセチル供与体の０．１乃至１０モル％に調整する。ことによりグルコース環内の６位置換度が高いセルローストリアセテートを得られると記載されている。特許文献４には、アセチル総置換度が２．６以上のセルローストリアセテートを、酢酸中、セルローストリアセテート１００重量部に対して０．５６～８．４４重量部のアセチル化触媒と、酢酸に対して２２モル％以上５０モル％未満の水の存在下、４０～９０℃の温度で加水分解して、６位アセチル置換度の高いセルロースジアセテートを得る方法が記載されている。
　特許文献３及び４には、アセチル基以外のアシル基、特にはブチリル基を含むセルロースアシレートについて、グルコース環内の置換度を調整するという記載も示唆もない。そして、アシル化剤及びアシル化溶媒が異なる、炭素数３以上のカルボン酸エステルを導入するセルロースアシレートの製造に、特許文献３及び４の製造方法を適用することはできない。
　特表２０２０－５１８６８１号公報（特許文献５）には、位置選択的に置換されたセルロースエステルが開示されている。より具体的には、セルロースをトリフルオロ酢酸中の無水トリフルオロ酢酸で処理し、次いで、アシル供与体又はアシル供与体前駆体を添加することにより調製された新規な位置選択的に置換されたセルロースエステルが記載されている。また、約０～約２．０の範囲のＣ２及びＣ３の組み合わせ置換度（「（Ｃ２＋Ｃ３）ＤＳ）」及び約０～約０．６の範囲のＣ６の置換度（「Ｃ６ＤＳ」）度を有する位置選択的に置換されたセルロースエステルが開示されている。実施例４には、総置換度２．０、６位置換度０．０２のセルロースブチレートが開示されている。
特開２０１８－１５８８９５号公報 特開２０２０－０６６６０６号公報 特開２００３－２０１３０１号公報 特開２００９－１５５５５５号公報 特表２０２０－５１８６８１号公報
　特許文献５の方法によれば、グルコース環内の置換基の位置及び置換度を調整したセルロースアシレートを製造するために、セルロースをトリフルオロ酢酸中の無水トリフルオロ酢酸で処理し、次いで、アシル供与体又はアシル供与体前駆体を添加するなどの特別な処理が必要となる。ここで、トリフルオロ酢酸は環境負荷が高いため、その使用は避けるべきである。
　炭素数３以上のカルボン酸エステルが導入されたセルロースアシレートでは、６位に置換されたアシル基が熱溶融時に加水分解され易い。そのため、溶融成型時の熱分解抑制のためには、６位置換度が低いセルロースアシレートが求められる。一方、微生物等による分解では、キシナーゼ分解酵素が作用する。６位にかさ高いアシル基が結合したセルロースアシレートは、キシナーゼ分解酵素で分解され難い。従って、生分解性向上のためにも、６位置換度がある程度低いセルロースアシレートが有効である。
　本発明の目的は、グルコース環内の置換基の置換度の分布が制御されたセルロースアシレートの提供にある。本発明の他の目的は、環境負荷が高い物質を用いず、簡便な方法で、グルコース環内の置換度の分布が制御されたセルロースアシレート（炭素数３以上のカルボン酸エステルが導入されたセルロースアシレート）を製造する方法を提供することである。本発明のさらに他の目的は、腸内細菌が代謝することで、より効率的に酪酸を産生することができるセルロースアシレート及びその製造方法の提供にある。
　本開示に係るセルロースアシレートは、アシル基による総置換度が０．３以上１．８以下であり、アセチル基以外のアシル基による置換率が９５％以上であり、６位置換率が４０％以下である。
　本開示のセルロースアシレートの６位置換率は３０％以下であってよい。この６位置換率は３％以上２０％以下であってよい。
　本開示のセルロースアシレートのアセチル基以外のアシル基による置換度は、０．３以上１．８以下であってよい。本開示のセルロースアシレートのアセチル基による置換度は、０．１０以下であってよい。
　本開示のセルロースアシレートにおいて、アセチル基以外のアシル基はプロピオニル基及び／又はブチリル基であってよい。このアセチル基以外のアシル基はブチリル基であってよい。このブチリル基による置換率は、９５％以上であってよい。このブチリル基による６位置換率は、４０％以下であってよい。
　本開示のセルロースアシレートは、酪酸セルロース又は酢酸酪酸セルロースであってよい。
　前述した本開示のセルロースアシレートの製造方法は、
（１）原料セルロースアシレートを、アルコールを含む溶媒に添加して、分散液又は溶解を得る工程
（２）分散液又は溶液に酸触媒を加えて、原料セルロースアシレートを加水分解する工程
（３）加水分解後に酸触媒を中和する工程
及び
（４）加水分解して得たセルロースアシレートを、この加水分解後のセルロースアシレートに対する貧溶媒と混合して沈殿させる工程
を含む。原料セルロースアシレートは、総置換度が１．８を超える酪酸セルロース又は酢酸酪酸セルロースである。
　本開示のセルロースアシレートの製造方法によれば、グルコース環内の置換度の分布を容易に制御することができる。特に、６位置換度が制御された本開示のセルロースアシレートは、熱成形時の耐熱性及び生分解性に優れる。
　以下、好ましい実施形態の一例を具体的に説明する。各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は、一例であって、本開示の主旨から逸脱しない範囲内で、適宜、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。本開示は、実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。また、本明細書に開示された各々の態様は、本明細書に開示された他のいかなる特徴とも組み合わせることができる。
　［セルロースアシレート］
　本開示のセルロースアシレートは、アシル基による総置換度が０．３以上１．８以下であり、アセチル基以外のアシル基による置換率が９５％以上であり、６位置換率が４０％以下である。換言すれば、本開示のセルロースアシレートに、所謂セルロースアセテートは含まれない。
　ここで、アシル基とは、一般式ＲＣＯ－で示される官能基であり、Ｒは置換基を有してもよい炭化水素基を意味する。アシル基の具体例としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、カルボキシル基、カルボキシメチル基、２－ヒドロキシエチル基、２－ヒドロキシプロピル基、メチル基等が挙げられる。大腸等消化管において優れた効果を有する短鎖脂肪酸を送達するとの観点から、好ましいアシル基は、ブチリル基及びプロピオニル基であり、より好ましいアシル基は、ブチリル基である。腸内の短鎖脂肪酸のなかで、酢酸及びプロピオン酸のほとんどは大腸の粘膜から吸収されるため、大腸の粘膜上皮のエネルギー源にならない。一方、酪酸はその多くが直接、大腸の粘膜上皮のエネルギー源になるため有用である。従って、ブチリル基が特に好ましい。
　本開示のセルロースアシレートは、ブチリル基を含む２種以上のアシル基で置換されたセルロースアシレート（セルロース混合脂肪酸エステル）であってよい。例えば、本開示の実施様態の一つでは、セルロースアセテートを炭素数３以上のアシル化剤の存在下で加水分解することにより、エステル交換反応させてセルロースアシレートが製造される。この実施態様では、アセチル基が完全には加水分解されない場合もあり得る。このため、ブチリル基を含むアシル基で置換されたセルロースアシレートは、ブチリル基とともにアセチル基が導入されたものであってよい。また、セルロース混合脂肪酸エステルの製造ではアセチル基が導入されるが、アセチル基が全て加水分解されたセルロースを経由することで、セルロースアシレートがブチリル基のみで置換されたものを得ることができる。
　ここで、セルロースアシレートがブチリル基のみで置換されている場合、そのセルロースアシレートは酪酸セルロース（酪酸化セルロース）と称される。また、セルロースアシレートがブチリル基及びアセチル基で置換されている場合、そのセルロースアシレートは酢酸酪酸セルロース（酢酸酪酸化セルロース又は酢酸化酪酸化セルロース）と称される。
　［総置換度］
　本開示のセルロースアシレートは、アシル基による総置換度が０．３以上１．８以下であるところ、０．３以上１．５以下であることが好ましく、０．３以上１．４以下であることがより好ましく、０．５以上１．３以下であることが更に好ましい。本願明細書において、この総置換度は、本開示のセルロースアシレートに置換基として含まれる全アシル基による置換度の合計を意味する。総置換度が０．３未満であると、用量にもよるが一般に消化管内で遊離する短鎖脂肪酸が少なくなり、所望の増加効果が得られ難い。また、総置換度が１．８を超えると、おそらく疎水性が高すぎることを理由として、微生物、特に腸内細菌等による分解が抑制されるため、所望の生分解性や酪酸増加効果が得られにくい傾向にある。
　［アセチル基以外のアシル基による置換率及び置換度］
　本開示のセルロースアシレートは、アセチル基以外のアシル基による置換率が、９５％以上である。この置換率とは、前記アシル基による総置換度に対する、アセチル基以外のアシル基による置換度の割合（％）を意味する。腸内での酪酸の供給という観点から、アセチル基以外のアシル基による置換率は、９６％以上が好ましく、９８％以上がより好ましく、９９％以上がさらに好ましく、理想的には１００％である。
　本開示のセルロースアシレートは、アセチル基以外のアシル基による置換度が０．３以上１．８以下であることが好ましく、０．３以上１．５以下であることがより好ましく、０．３以上１．４以下であることがさらに好ましく、０．５以上１．３以下であることが特に好ましい。アセチル基以外のアシル基による置換度が１．８を超えると疎水性が高くなり、生分解性が低下する。
　［アセチル基による置換度］
　腸内での短鎖脂肪酸の増加効果が大きいとの観点から、アセチル基以外のアシル基による置換度が、前述したアシル基による総置換度と一致することが好ましいが、例えば、市販の酢酸酪酸セルロースを原料として用い、そのブチリル基及びアセチル基の一部を加水分解して、本開示のセルロースアシレートを得る場合には、加水分解反応の媒体として酢酸が用いられる結果、得られるセルロースアシレートにアセチル基が残存又は導入される場合がある。また、セルロースを原料として本開示のセルロースアシレートを得る場合には、セルロースの活性化処理剤やアシル化反応の媒体として酢酸が用いられる結果、得られるセルロースアシレートにアセチル基が導入される場合がある。腸内での酪酸の増加効果の観点から、本開示のセルロースアシレートは、アセチル基による置換度が０．１０以下であることが好ましく、０．０８以下であることがより好ましく、０．０５以下であることがさらに好ましい。
　例えば、本開示のセルロースアシレートが前述した酢酸酪酸セルロース又は酪酸セルロースである場合、ブチリル置換度とアセチル置換度との和である総置換度は０．３以上１．８以下であり、総置換度に対するブチリル置換度の割合（即ち、ブチリル置換率）は９５％以上である。酢酸酪酸セルロース又は酪酸セルロースにおいて、ブチリル置換度は０．３以上１．８以下であってよく、アセチル置換度は０．１以下であってよい。製造方法によって、酪酸セルロースが、痕跡成分としてアセチル基を有していてもよい。
　［６位置換率］
　ここで、置換度とは、セルロースの繰り返し単位（グルコピラノース単位）あたりの２位、３位及び６位の水酸基の水素原子を置換する置換基の数の和であり、６位置換率とは、２位、３位及び６位における置換度の合計に対する、６位における置換度の割合（％）を意味する。
　本開示のセルロースアシレートは、６位置換率が４０％以下であるところ、３０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましい。セルロースアシレートの腸内細菌による代謝分解は、まずセルロースに結合したブチリル基等のアシル基の加水分解から始まるところ、６位に結合したアシル基は当該代謝分解への抵抗性が最も高いためである。
　また、本開示のセルロースアシレートは、６位置換率が３％以上であることが好ましい。６位置換率を３％未満とするためには、原料セルロースをトリフルオロ酢酸中の無水トリフルオロ酢酸で処理し、次いで、アシル供与体又はアシル供与体前駆体を添加する等の特別な処理が必要となる。トリフルオロ酢酸は、国際化学物質安全性カード（ＩＣＳＣ）で、ヒトの身体への暴露について「あらゆる接触を避ける」と記載されている物質であり、また水中生物への有害性が高いため環境負荷が高く、その使用を避けるためである。
　本開示のセルロースアシレートは、６位置換率が３％以上４０％以下であってよく、３％以上３０％以下であってよく、３％以上２０％以下であってよい。
　耐熱性及び生分解性向上の観点から、本開示のセルロースアシレートは、アセチル基以外のアシル基による６位置換率が、４０％以下であることが好ましく、３０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましく、３％以上２０％以下であることがさらに好ましい。ここで、アセチル基以外のアシル基による６位置換率とは、アセチル基以外のアシル基による２位、３位及び６位における置換度の合計に対する、アセチル基以外のアシル基による６位における置換度の割合（％）である。
　また、本開示のセルロースアシレートが前述した酪酸セルロース又は酢酸酪酸セルロースである場合、ブチリル基による２位、３位及び６位におけるブチリル置換度の合計に対して、６位におけるブチリル置換度の割合（％）が４０％以下であることが好ましく、３０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましく、３％以上２０％以下であることがさらに好ましい。
　［置換度の測定方法］
　セルロースアシレートの置換度は、以下の方法により測定することができる。例えば、手塚（Ｔｅｚｕｋａ，　Ｃａｒｂｏｎｙｄｒ．　Ｒｅｓ.　２７３,　８３（１９９５））の方法に従いＮＭＲ法で測定できる。即ち、セルロースアシレートの遊離水酸基をピリジン中でカルボン酸無水物によりアシル化する。ここで使用するカルボン酸無水物の種類は分析目的に応じて選択すべきであり、例えば酪酸セルロースのブチリル置換度を分析する場合は、無水酢酸がよい。その他、例えば酢酸酪酸セルロースのブチリル置換度を分析する場合は無水酢酸が良く、アセチル置換度を分析する場合は無水酪酸がよい。得られた試料を重クロロホルムに溶解し、１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルを測定する。置換基がアセチル基またはブチリル基である場合を例に挙げれば、アセチル基の炭素シグナルは１６９ｐｐｍから１７１ｐｐｍの領域に高磁場から２位、３位、６位の順序で、ブチリル基の炭素シグナルは、１７１ｐｐｍから１７３ｐｐｍの領域に同様に高磁場側から２位、３位、６位の順序で現れる。他の例を挙げれば、プロピオニル基を有するセルロースアシレート、又は、プロピオニル基を有しないセルロースアシレートを無水プロピオン酸で処理してプロピオニル置換度を分析する場合、プロピオニル基のカルボニル炭素のシグナルは、１７２ｐｐｍから１７４ｐｐｍの領域に同じ順序で現れる。手塚の方法やそれに準じる方法により無水カルボン酸で処理したセルロースアシレートの総置換度は３．０なので、セルロースアシレートがもともと有するアシル基のカルボニル炭素シグナルと、無水カルボン酸処理で導入したアシル基のカルボニルシグナルの面積の総和を３．０と規格化し、それぞれ対応する位置でのアセチル基、ブチリル基及びプロピオニル基の存在比（言い換えれば、各シグナルの面積比）を求めれば、これをセルロースアシレートにおけるグルコース環の２位、３位、６位の各アセチル、ブチリル又はプロピオニル置換度とできる。なお、言うまでもなく、この方法で分析できるアシル基を含む置換基は、分析目的の処理に用いる無水カルボン酸に対応しない置換基のみである。また、１３Ｃ－ＮＭＲのほか、１Ｈ－ＮＭＲで分析することもできる。
　ただし、試料であるセルロースアシレートのグルコース環の２位、３位及び６位の総置換度が３．０であり、かつその置換基が全てアセチル基、ブチリル基等の限定的な置換基であることが予め把握される場合には、プロピオニル化の工程を除き、試料を直接重クロロホルムに溶解してＮＭＲスペクトルを測定することもできる。置換基が全てアセチル基及びブチリル基であれば、プロピオニル化の工程を含む場合と同様に、アセチル基の炭素シグナルは１６９ｐｐｍから１７１ｐｐｍの領域に高磁場から２位、３位、６位の順序で、ブチリル基の炭素シグナルは、１７１ｐｐｍから１７３ｐｐｍの領域に同じ順序で現れるので、それぞれ対応する位置でのアセチル基及びブチリル基の存在比（言い換えれば、各シグナルの面積比）から、セルロースアシレートにおけるグルコース環の２位、３位、６位の各アセチル置換度及びブチリル置換度を求めることができる。
　[セルロースアシレートの製造方法]
　本開示のセルロースアシレートの製造方法は、例えば、以下の製造方法によって得られてもよい。本開示のセルロースアシレートは、原料である総置換度が１．８を超えるセルロースアシレート（以下、原料セルロースアシレート）を、アルコールを含む溶媒に添加して、分散液又は溶解を得る工程、得られた分散液又は溶液に、酸触媒を加えて、原料セルロースアシレートを加水分解する工程、原料セルロースアシレートの加水分解後に、酸触媒を中和する工程、及び、加水分解後のセルロースアシレートを、この加水分解後のセルロースアシレートに対する貧溶媒と混合して沈殿させる工程、を含む製造方法で製造することができる。この製造方法が、任意の工程として、沈殿したセルロースアシレートを、前述の貧溶媒で洗浄する工程、沈殿したセルロースアシレートを、沈殿分別（分別沈殿）及び／又は溶解分別（分別溶解）により精製する工程、沈殿したセルロースアシレートを、送風乾燥、減圧乾燥、真空乾燥等により乾燥する工程、乾燥後のセルロースアシレートを粉砕する工程等をさらに含んでもよい。
　以下、主たるアシル基としてブチリル基を含むセルロースアシレートの製造方法として、その詳細を説明する。
　（原料セルロースアシレート）
　主たるアシル基としてブチリル基を含むセルロースアシレートを得る場合、用いられる原料セルロースアシレートとしては、総置換度が１．８を超える酪酸セルロース又は酢酸酪酸セルロースが例示される。市販の酪酸セルロース又は酢酸酪酸セルロースを、原料セルロースアシレートとして用いてもよい。
　総置換度が１．８を超える酢酸酪酸セルロースを原料セルロースアシレートとして使用する場合、従来公知の製造方法により製造された酢酸酪酸セルロースを用いてもよい。例えば、セルロース材料であるパルプを解砕する工程、前処理する工程、アシル化する工程、加水分解する工程、沈殿する工程、及び安定剤を添加する工程を有する一連の工程を経ることにより製造することができる。
　（原料セルロースアシレートを分散又は溶解する工程）
　原料セルロースアシレートを分散又は溶解するための溶媒としては、アルコールを含む溶媒が好適に用いられる。原料セルロースアシレートを溶解又は分散しやすいとの観点から、炭素数３以下のアルコールが好ましい。ここで、「溶解又は分散」とは、原料セルロースアシレートの一部又は全部が溶媒中で分子分散することを意味し、目視で固体である原料セルロースアシレートの明確な変化や消失を観察することにより確認される。
　炭素数３以下のアルコールとしては、メタノール、エタノール、１－プロパノール、２－プロパノール等が挙げられる。これらの中でも、メタノール及びエタノールが好ましく、メタノールがより好ましい。溶媒中のアルコールの含有量としては、７０重量％以上が好ましく、８０重量％以上がより好ましい。また、１００重量％以下であってよい。本開示のセルロースアシレートが得られる限り、溶媒が、アルコール以外の任意成分を含んでもよい。
　アルコールを含む溶媒の使用量は、原料セルロースアシレート１重量部に対して、例えば、０．５～５０重量部、好ましくは１～２０重量部、さらに好ましくは３～１０重量部である。
　（酸触媒を用いて原料セルロースアシレートを加水分解する工程）
　酸触媒としては、例えば、硫酸、塩酸及びリン酸等の無機酸；並びにギ酸等の有機酸が挙げられる。これらの酸触媒は単独又は２種以上を併用してよい。酸触媒は、予め前述のアルコールを含む溶媒と混合しておき、原料セルロースアシレートの加水分解に用いてよい。
　好ましい酸触媒は、硫酸である。硫酸は、濃硫酸として、硫酸濃度が９８重量％の硫酸水溶液を用いることができる。溶媒がメタノールを含み、硫酸を酸触媒とする場合、ブチリル基の脱離に比べてアセチル基の脱離が速やかに進むため、本開示のセルロースアシレートを製造する上で便利である。
　本開示の製造方法における加水分解条件は、特に限定されない。アシル基による総置換度が０．３以上１．８以下であり、アセチル基以外のアシル基による置換率が９５％以上であり、６位置換率が４０％以下であるセルロースアシレートが得られるように、適宜選択される。例えば、酸触媒の使用量は、原料セルロースアシレート１重量部に対して、例えば、０．００５～１重量部が好ましく、０．０１～０．５重量部がより好ましく、０．０２～０．３重量部がさらに好ましい。酸触媒の量が少なすぎると、加水分解時間が長くなりすぎ、反応の終点の制御が容易になる長所はあるものの経済的には好ましくない。一方、酸触媒の量が多すぎると、加水分解温度に対する解重合速度の変化の度合いが大きくなり、反応の終点の制御が難しくなり、本開示の総置換度を有するセルロースアシレートが得られにくくなる。また、置換度がばらついた不均一なセルロースアシレートが生じる場合がある。
　加水分解反応系内における水の含有量は、より少ない方がよく、原料セルロースアシレート１重量部に対して、２重量部以下が好ましく、１重量部以下がより好ましく、０．５重量部以下がさらに好ましい。原料セルロースアシレートの加水分解を開始及び進行させる観点から、水の含有量は、原料セルロースアシレート１重量部に対して、０．０１重量部以上であってよい。また、加水分解反応系内における水の含有量は、溶媒１重量部に対して、２０重量部以下が好ましく、１０重量部以下がより好ましく、５重量部以下がさらに好ましい。
　原料セルロースアシレートに元来含まれる水分は予め除去しても良いし除去しなくても良い。その原料セルロースアシレートの含水率としては、例えば、原料セルロースアシレート中、５重量％以下、４重量％以下又は３重量％以下であってよく、１重量％以上であってよい。原料セルロースアシレートに含まれる含水率は、例えば、ケット水分計（ＭＥＴＴＬＥＲ　ＴＯＬＥＤＯ　ＨＢ４３）を用いて測定することができる。ケット水分計のアルミ受け皿に含水状態の試料約２．０ｇを乗せ、重量が変化しなくなるまで１２０℃で加熱することで加熱前後の重量変化から試料中の含水率（重量％）が算出できる。
　加水分解温度は、原料セルロースアシレートを溶媒に十分に分散又は溶解させ、加水分解反応を均一に進行することができる温度であれば、特に限定されない。加水分解温度を、アルコールの沸点以上に調整してもよい。例えば、メタノールを用いる場合は６５℃以上、エタノールを用いる場合は７８℃以上、１－プロパノールを用いる場合は９７℃以上、２－プロパノールを用いる場合は８２℃以上である。加水分解反応に伴う重合度低下又は収量低下を抑制する観点から、加水分解温度は、１０５℃以下が好ましく、１００℃以下がより好ましく、９５℃以下がさらに好ましい。
　加水分解反応系内のゲージ圧は、０．２ＭＰａＧ以上１ＭＰａＧ以下が好ましく、０．２ＭＰａＧ以上０．７ＭＰａＧ以下がより好ましく、０．２ＭＰａＧ以上０．５ＭＰａＧ以下がさらに好ましい。０．２ＭＰａＧ以上とすることにより、原料セルロースアシレートを溶媒に十分に分散又は溶解させることができ、加水分解反応を均一に進行することができる。１ＭＰａＧを超えると、加水分解反応中の重合度低下や収量低下が顕著となる。
　加水分解時間は、２０分間以上３００分間以下であってよく、３０分間以上２４０分間以下であってよく、６０分間以上２００分間以下であってよい。当該範囲にあることにより総置換度０．３以上１．８以下への調整が容易である。ここで、加水分解時間とは、前記加水分解温度に到達した時点を起点として、当該温度を保持する時間をいう。
　従来の原料セルロースアシレートの脱アシル化では、原料セルロースアシレートを酢酸及び水混合溶媒に溶解し、硫酸触媒を用いて、原料セルロースアシレートを加水分解する。このとき、アシル基の脱離は、セルロースアシレートのグルコース環の２位、３位、６位で概ね同様に進行する。また、反応溶媒として酢酸が使われていることから、脱アシル化過程で酢酸が再アセチル化しながら反応が進行する。そのため、得られるセルロースアシレートには、一定量のアセチル基の導入が避けられない。
　一方、本開示のセルロースアシレートの製造方法では、アルコールを含む溶媒中で原料セルロースアシレートを加水分解することにより、６位のアシル基が優先的に脱離するため、グルコース環の２位及び３位のアシル置換度に対し６位のアシル置換度が低い、６位置換率が４０％以下のセルロースアシレートを得ることができる。また、反応溶媒である酢酸の再アセチル化に起因するアセチル基の導入が抑制される。特に、メタノールを溶媒とする場合には、アシル基の脱離に比べてアセチル基の脱離が速やかにすすむため、アセチル基以外のアシル基による置換率が９５％以上のセルロースアシレートを得ることが容易になる。
　（酸触媒を中和する工程）
　原料セルロースアシレートの加水分解は、中和剤の添加により終了することができる。中和剤としては、弱酸の塩、例えば、酢酸ナトリウム及び酢酸マグネシウム等の酢酸塩、並びに炭酸ナトリウム及び炭酸マグネシウム等の炭酸塩が挙げられる。中和剤は、前述のアルコールを含む溶媒とともに添加してもよい。
　中和剤の使用量は、酸触媒１当量に対して、１．０～５．０当量であってよく、１．１～３．０当量が好ましく、１．２～２．０当量がより好ましい。中和剤の量が少なすぎると、加水分解後のセルロースアシレートに酸触媒が残存して、セルロースアシレートの分解が生じることがある。一方、中和剤の量が多すぎると、中和剤の洗浄のために多量に溶媒類を用いることになり経済的に好ましくない。
　（加水分解後のセルロースアシレートを沈殿させる工程）
　本開示の製造方法では、加水分解後のセルロースアシレートを、この加水分解後のセルロースアシレートに対する貧溶媒中で沈殿させる。この貧溶媒としては、前記アルコールを含む溶媒；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン；酢酸エチル及び酢酸メチル等のエステル；アセトニトリル等の含窒素化合物；テトラヒドロフラン等のエーテル；並びにこれらの混合溶媒等が挙げられる。これらの沈殿溶媒は１種で用いてよく、２種以上の溶媒を含む混合溶媒を用いても良い。
　本開示のセルロースアシレートが、他の製造方法により得られてもよい。この第二の製造方法とは、原料である天然セルロースを、溶媒であるピリジンに分散又は溶解した後、塩化トリチルを添加してセルロースのトリチル化をおこなうことにより、６位が優先的にトリチル化されたトリチルセルロースが得られる。このトリチルセルロースを、ピリジンに分散又は溶解した後、塩化ブチリルを添加してセルロースの水酸基をブチリル化すると、６位に優先的にトリチル基を有し、２位及び３位に優先的にブチリル基を有する２，３－ブチリル－６－トリチルセルロースが得られる。この２，３－ブチリル－６－トリチルセルロースを、メタノールを含む溶媒に分散又は溶解した後、硫酸等の酸触媒を添加して、エステル交換又は加水分解することにより、総置換度を低減させる。この最後の工程では、ブチリル基の脱離に比べてトリチル基の脱離が速やかに進むので、本開示のセルロースアシレートを製造する上で便利である。
　第二の製造方法において、原料となる天然セルロースとしては、一般的には木材パルプ又はコットンリンターが挙げられる。木材パルプの重量平均重合度は、１，５００～３，０００程度であり、コットンリンターの重量平均重合度は３，０００～６，０００程度である。天然セルロースを原料として、本開示のセルロースアシレートを調製する場合、その調整過程で重量平均重合度は低下し、５０～１，５００程度となり得る。本開示のセルロースアシレートの重量平均分子量は特に制限されないが、例えば、セルロースアシレートを調製する際の各種反応操作における攪拌負荷や、熟成工程の後の沈殿化操作における沈殿化剤使用量の観点から、重量平均分子量は５，０００～２５０，０００程度が好ましい。
　［セルロースアシレートの物性及び用途］
　本開示のセルロースアシレートは腸内細菌によって分解され、腸内で短鎖脂肪酸、特に、ｎ－酪酸を増加し酪酸濃度を高める効果を有する。本開示のセルロースアシレートを摂取することにより腸内のバクテロイデス門（Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｔｅｓ）細菌が増加することから、この酪酸の増加にはバクテロイデス門細菌の関与が考えられる。バクテロイデス門細菌には、アセチル基や３－フェニルプロピオニル基などのアシル基を有する多糖のアシル基を加水分解するものも比較的多く知られている（Dylan Dodd et al, ”Xylan degradation, a metabolic property shared by rumen and human colonic Bacteroidetes”, Mol Microbiol., 2011 January, Vol. 79(2), p. 292-304）。そして、非特許文献２によれば、腸内での酪酸の増加により、未熟なＴ細胞の制御性Ｔ細胞への分化が誘導され、腸内の制御性Ｔ細胞が増加する。
　特には、本開示のセルロースアシレートを、特許文献１及び２に記載されているような疾病の予防等に適用することもできる。また、本発明のセルロースアシレートが腸内で加水分解した場合、その置換基に相当する短鎖脂肪酸を生成できるので、特表Ｈ０９－５０５０６０号公報に記載されているような腸内（結腸）において加水分解して遊離の脂肪酸を生成することのできる結合によって脂肪酸に共有結合したキャリヤーとしてもちいることもできる。
　特開２０１６－１２８４０８号公報に記載されるような、特定の細菌を直接投与するようなプロバイオティクス的アプローチに対し、本開示のセルロースアシレートを投与することは、腸内で酪酸を与えるように食物繊維としてのセルロースに対して創意工夫をおこなうものであり、腸内細菌に対する環境側にアドレスする、いわばプレバイオティクス的アプローチである。
　ここで、プロバイオティクスとプレバイオティクスとは対立するものではなく、相乗的に効果を発揮することや、一方が効果を示さない状況で他方が有効に作用するなど相補的に効果を発揮することが期待されるものである。
　上記のとおり、特開 ２０１６－１２８４０８号公報に記載されるようなプロバイオティクス的アプローチに対して、本開示のセルロースアシレートは、プレバイオティクス的アプローチをとることができる。そして、本開示のセルロースアシレートは、有効成分の保存が容易である、投与形態の選択肢が広い等の特徴がある。例えば、本開示のセルロースアシレートは、室温で１年程度保存することができる。また、パン、ケーキ、ビスケット等の２００℃を下回る温度で焼いた食品への添加剤として使うことができる。
　以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によりその技術的範囲が限定されるものではない。
　［実施例１］
　原料として、酢酸酪酸セルロース（Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ製、製品番号４１９０６０；以下、「原料酢酸酪酸セルロース」と称する）を、減圧下、６０℃で３時間乾燥させた。乾燥後の原料酢酸酪酸セルロース３０ｇを、３００ｍｌのメタノールに分散させた後、濃硫酸１．５ｇを１５ｍｌのメタノールで希釈した硫酸溶液を添加した。得られた原料酢酸酪酸セルロース、メタノール及び硫酸の混合物を、密閉容器中で攪拌しながら、６０分を要して９０℃に昇温し、９０℃で２４０分保持した後、６０分を要して約２５℃に冷却した。冷却後の混合物に、６．２ｇの酢酸ナトリウム三水和物を含む２０ｍｌのメタノールを加えて、中和した。中和における酢酸ナトリウムは、硫酸の１．５当量であった。中和後の混合物を、２Ｌのメチル－tert－ブチルエーテル中に攪拌下で添加して、沈殿物を得た。この沈殿物をろ別して、１Ｌのメチル－tert－ブチルエーテルで洗浄する操作を３回おこなって、減圧下６０℃で恒量になるまで乾燥し、１８ｇの生成物を得た。この生成物を、ＷＳＣＢ－Ｅ１と称する。後述する測定方法で分析した結果、ＷＳＣＢ－Ｅ１は、アセチル置換度０．０、ブチリル置換度０．９、総置換度０．９の酪酸セルロースであった。
　［比較例１］
　（再生セルロースの調製（酢酸酪酸セルロースの塩基触媒脱エステル化））
　１．５ｋｇの水酸化ナトリウムを、２９．０Ｌの脱イオン水に添加して溶解した。この容器内の気相部を窒素雰囲気とした後、２．０ｋｇの原料酢酸酪酸セルロース（前述のＳｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ製、製品番号４１９０６０）を加え、続いて７．０Ｌのメタノールをゆっくり添加した。得られた混合物を、攪拌しながら３０℃で７２時間保持した後、酢酸を添加してｐＨを６．２～７に調整した。得られた固形物をろ別して、７５Ｌの脱イオン水を使って洗浄した後、８０℃で減圧乾燥することにより、８８０．０ｇの白色粉末を得た。この白色粉末をＣｅｌｌ－ＷＳＣＢと称する。後述する測定方法で分析した結果、原料酢酸酪酸セルロースのアセチル置換度は０．１、ブチリル置換度は２．５、総置換度は２．６であり、Ｃｅｌｌ－ＷＳＣＢは、アセチル基及びブチリル基を有さない再生セルロースであった。
　（Ｃｅｌｌ－ＷＳＣＢ（再生セルロース）の溶解）
　８５０．０ｇのＣｅｌｌ－ＷＳＣＢ（再生セルロース）を脱イオン水／メタノール混合物（３．４Ｌ／１．７Ｌ）に懸濁し、３０分静置した後、液相をろ別した。得られた湿潤した再生セルロースを、５．７Ｌのジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）に懸濁し、３０分静置した後、液相をろ別するという操作を４回繰り返して、再生セルロースの湿潤物から水分を除いた。得られた再生セルロース湿潤物に、１．２ｋｇの塩化リチウムと１５．０ＬのＤＭＡｃとを添加して、窒素雰囲気下で１００℃に昇温し、１時間保持した。この混合物を室温付近まで冷却し、さらにドライアイスを使って－２０℃まで冷却し１時間保持し、その後室温付近まで昇温させることにより、透明な再生セルロース溶液を得た。
　（酪酸セルロース（ＷＳＣＢ）の調製）
　得られた再生セルロース溶液に、窒素雰囲気下、１．１Ｌのピリジンを加え、さらに１．２２１Ｌの無水酪酸をゆっくり添加した後、９０℃に昇温して、５時間保持した。その後、５０℃に降温し、１．０Ｌのエタノールをゆっくり添加して反応混合物を得た。このとき、無水酪酸の分解に基づく昇温により混合物の温度が上昇したが、温度が常に７５℃以下となるように、エタノールの添加速度を調整した。得られた反応混合物を、１１０Ｌのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）と脱イオン水との混合物（容積比１／１）にゆっくり添加して、沈殿物を形成させた。得られた沈殿物を、３０Ｌの脱イオン水と３０Ｌのエタノールとで順次洗浄した後、８０℃で減圧乾燥することにより、９２５．０ｇの生成物を得た。この生成物をＷＳＣＢ－Ｃ１と称する。後述する測定方法で分析した結果、ＷＳＣＢ－Ｃ１は、アセチル置換度０．０、ブチリル置換度１．３、総置換度１．３の酪酸セルロースであった。
　［比較例２］
　比較例１の酪酸セルロース（ＷＳＣＢ）の調製において、無水酢酸の量を１．２２１Ｌから０．７６７Ｌに変更した以外は比較例１と同じ方法で、８２２．０ｇの生成物を得た。この生成物をＷＳＣＢ－Ｃ２と称する。後述する測定方法で分析した結果、ＷＳＣＢ－Ｃ２は、アセチル置換度０．０、ブチリル置換度０．９、総置換度０．９の酪酸セルロースであった。
　［置換度の測定］
　アセチル置換度及びブチリル置換度を次の方法で求めた。
　１５ｍｇの試料を０．７５ｍｌのＤＭＳＯ－ｄ６に溶解した。この溶液に、パスツールピペットで３滴（約２０ｍｇ）のトリフルオロ酢酸を加え、よく混合した。得られた混合物を、直径５ｍｍのＮＭＲ測定用チューブに移して１Ｈ－ＮＭＲを測定した。トリフルオロ酢酸の添加後、３０分以内に１Ｈ－ＮＭＲを測定した。１Ｈ－ＮＭＲの測定条件は次の通りである。
　　装置：ＪＥＯＬ　ＥＣＡ５００
　　測定プローブ：ＴＨ５
　　測定温度：室温
　　パルス：ｚｇ４５（９０°パルス幅１１．７μs）
　　積算回数：３２回
　　データ取り込み時間：１．６４ｓｅｃ
　　待ち時間：５．３６ｓｅｃ
　得られた１Ｈ－ＮＭＲスペクトルに基づき、下記式を用いてアセチル置換度及びブチリル置換度を求めた。なお、このアセチル置換度及びブチリル置換度は、グルコース残基での２位、３位及び６位にける各置換度の総和である。実施例及び比較例のセルロースアシレートにおいて、このアセチル置換度とブチリル置換度との和が、総置換度とされる。得られた結果が下表１に示されている。
　　アセチル置換度＝（Ｌ－２×Ｋ÷３）÷３÷（Ｎ÷７）
　　ブチリル置換度＝（Ｋ÷３）÷（Ｎ÷７）
　上記式において、Ｋは、０．６～０．９５ｐｐｍに観測される、ブチリル基のメチル基のプロトンの積分強度であり、Ｌは、１．８～２．４７ｐｐｍに観測される、ブチリル基のメチレン基のうちカルボニル基に近いもののプロトンの積分強度とアセチル基のメチル基のプロトンの積分強度の和であり、Ｎは、２．７～５．４ｐｐｍに観測される、セルロースを構成するグルコース残基に直接結合したプロトンの積分強度である。
　［２、３、６位のブチリル置換度の割合］
　実施例１、比較例１及び比較例２の酪酸セルロース（ＷＳＣＢ）のブチリル基の、セルロースを構成するグルコース残基２、３、６位への分配を、次の方法で分析した。
　Ｔｅｚｕｋａらの文献（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２７３，８３－９１（１９９５））に準じて、試料をピリジン溶媒中、無水酢酸でアセチル化した後、重クロロホルムに溶解して１３Ｃ－ＮＭＲ測定をおこなった。１３Ｃ－ＮＭＲの測定条件は次の通りである。
　　測定溶媒：ＣＤＣｌ３（約３ｍｌ使用）
　　測定温度：４０℃
　　サンプル量：１６０～１８０ｍｇ（サンプル管φ１０ｍｍ）
　　観測核：１３Ｃ（１Ｈ完全デカップリング）
　　データポイント数：３２７６８
　　パルス角と時間：４５°，９μｓｅｃ
　　データ取り込み時間：０．９６６７ｓｅｃ
　　待ち時間：２．０３３３ｓｅｃ
　　積算回数：１８，０００回
　得られた１３Ｃ－ＮＭＲスペクトルにおいて、１６９．１～１７０．２ｐｐｍ付近に現れるアセチルカルボニル炭素の３シグナルの強度と、１７１．７～１７２．８ｐｐｍ付近に現れるブチリルカルボニル炭素の３シグナルの強度とを積分した。
　１７１．７～１７２．８ｐｐｍ付近に現れるブチリルカルボニル炭素の３シグナルは、高磁場側からそれぞれ２、３、６位に帰属される。各シグナルの極大に対して±０．２ｐｐｍの範囲の強度を積分し、これを各位置におけるブチリルカルボニル炭素シグナルの積分強度と定義し、次式により各位置におけるブチリル置換度を求めた。
　　ＤＳｉ＝ＤＳ×（ｉ位ブチリルカルボニル炭素シグナル積分強度）／（２、３及び６位ブチリルカルボニル炭素シグナル積分強度の和）
　上記式において、ＤＳｉは、グルコース残基のｉ位におけるブチリル置換度であり、ｉは２、３又は６であり、ＤＳは、総置換度である。なお、実施例１、比較例１及び比較例２は、アセチル置換度０．０の酪酸セルロースであることから、この総置換度は、ブチリル総置換度に相当する。
　続いて、次式により、ブチリル総置換度に対する６位のブチリル置換度の割合（６位置換率；％）を求めた。
　　６位置換率（％）＝ＤＳ６／ＤＳ×１００
　上記式において、ＤＳ６は、グルコース残基の６位におけるブチリル置換度であり、ＤＳは総置換度（ブチリル総置換度）である。
　［数平均分子量Ｍｎ及び重量平均分子量Ｍｗ］
　Ｔｅｚｕｋａらの文献（Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２７３，８３－９１（１９９５））に準じて、試料をピリジン溶媒中、無水酢酸でアセチル化した後、ポリスチレン換算分子量（数平均分子量Ｍｎ及び重量平均分子量Ｍｗ）をＧＰＣ（ＳＥＣ）で測定した。ＧＰＣの測定条件は、以下の通りである。
　　溶媒：テトラヒドロフラン
　　試料濃度：０．２％（ｗｔ／ｖｏｌ）
　　カラム：Ｓｈｏｄｅｘ　ＫＦ－８０３及びＫＦ－８０４
　　温度：３０℃
　　流速：１ｍｌ／ｍｉｎ
　　試料注入量：５０μｌ
　　検出：示差屈折率検出器
　　標準ポリスチレン：Ｓｈｏｄｅｘ　ＳＭ－１０５（分子量２，７００，０００、１，３９０，０００、６６１，０００、３２３，０００、１２４，０００、４７，２００、１８，３００、６，９４０、２，９８０、および、１，２２０）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に、実施例及び比較例のセルロースアシレートの分析結果が示されている。比較例１及び２と対比して、実施例１で得られたＷＳＣＢ－Ｅ１は、特異的に６位置換度（６位置置換率）が低い酪酸セルロースであることが分かる。
　本開示のセルロースアシレートは、６位置換度が低いことにより、熱成形時の加水分解を抑制することができる。さらに、６位置換度が低いのでキシナーゼ分解酵素により分解されやすく生分解性に優れる。また、酪酸化セルロースは、細菌の菌体外及び菌体内酵素によって、ブチリル基（酪酸基）の加水分解、セルロースの加水分解、セルロースが加水分解して生じるグルコースの分解等の代謝分解経路をたどると考えられる。このような細菌によるグルコースの代謝では、ホスホエノールピルビン酸、乳酸又はコハク酸等を経由して、酢酸及びプロピオン酸を生じることが知られている。酢酸の一部はアセチルＣｏＡを経由して、一部の細菌によって酪酸に変換されることが知られている。
　本開示のセルロースアシレートは、特許文献１及び２に記載された用途に適用することができる。また、特表Ｈ０９－５０５０６０に記載された酪酸伝達システムとしての用途にも好適に用いることができる。

Claims (11)

  1. 　アシル基による総置換度が０．３以上１．８以下であり、
    　アセチル基以外のアシル基による置換率が９５％以上であり、
    　６位置換率が４０％以下である、セルロースアシレート
  2. 　前記６位置換率が３０％以下である、請求項１に記載のセルロースアシレート。
  3. 　前記６位置換率が３％以上２０％以下である、請求項１又は２に記載のセルロースアシレート。
  4. 　前記アセチル基以外のアシル基による置換度が０．３以上１．８以下である、請求項１から３のいずれかに記載のセルロースアシレート。
  5. 　アセチル基による置換度が０．１０以下である、請求項１から４のいずれかに記載のセルロースアシレート。
  6. 　前記アセチル基以外のアシル基がプロピオニル基及び／又はブチリル基である、請求項１から５のいずれかに記載のセルロースアシレート。
  7. 　前記アセチル基以外のアシル基がブチリル基である、請求項１から６のいずれかに記載のセルロースアシレート。
  8. 　前記ブチリル基による置換率が９５％以上である、請求項６又は７に記載のセルロースアシレート。
  9. 　前記ブチリル基による６位置換率が４０％以下である、請求項６から８のいずれかに記載のセルロースアシレート。
  10. 　酪酸セルロース又は酢酸酪酸セルロースである、請求項１から９のいずれかに記載のセルロースアシレート。
  11. 　原料セルロースアシレートを、アルコールを含む溶媒に添加して、分散液又は溶解を得る工程、
    　前記分散液又は溶液に酸触媒を加えて、前記原料セルロースアシレートを加水分解する工程、
    　前記加水分解後に、前記酸触媒を中和する工程
    及び
    　前記加水分解されたセルロースアシレートを、このセルロースアシレートに対する貧溶媒と混合して沈殿させる工程
    を含み、
    　前記原料セルロースアシレートが、総置換度が１．８を超える酪酸セルロース及び／又は酢酸酪酸セルロースである、請求項１に記載のセルロースアシレートの製造方法。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007084718A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Daicel Chem Ind Ltd 主として未反応セルロースからなる微小異物の少ないセルロースエステル、その製造方法および当該セルロースエステルからなる成形体
JP2008248030A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Fujifilm Corp セルロース体組成物、セルロース体フィルム、位相差フィルム、光学補償シート、偏光板および画像表示装置
JP2013185096A (ja) * 2012-03-08 2013-09-19 Konica Minolta Inc セルロースナノファイバーフィルム
WO2018174141A1 (ja) * 2017-03-22 2018-09-27 株式会社ダイセル 制御性ｔ細胞増加剤、食品、及び医薬
WO2020085407A1 (ja) * 2018-10-25 2020-04-30 株式会社ダイセル １型ヘルパーｔ細胞増加剤、食品、及び医薬
JP2020515689A (ja) * 2017-03-29 2020-05-28 イーストマン ケミカル カンパニー 位置選択的に置換されたセルロースエステル

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007084718A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Daicel Chem Ind Ltd 主として未反応セルロースからなる微小異物の少ないセルロースエステル、その製造方法および当該セルロースエステルからなる成形体
JP2008248030A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Fujifilm Corp セルロース体組成物、セルロース体フィルム、位相差フィルム、光学補償シート、偏光板および画像表示装置
JP2013185096A (ja) * 2012-03-08 2013-09-19 Konica Minolta Inc セルロースナノファイバーフィルム
WO2018174141A1 (ja) * 2017-03-22 2018-09-27 株式会社ダイセル 制御性ｔ細胞増加剤、食品、及び医薬
JP2020515689A (ja) * 2017-03-29 2020-05-28 イーストマン ケミカル カンパニー 位置選択的に置換されたセルロースエステル
WO2020085407A1 (ja) * 2018-10-25 2020-04-30 株式会社ダイセル １型ヘルパーｔ細胞増加剤、食品、及び医薬

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