JPH0436301A - 排除限界分子量の小さい微小架橋セルロース粒子およびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は排除限界分子量の小さい微小架橋セルロース粒
子およびその製造法に関する。

（従来の技術） セルロースあるいはその各種誘導体の粒状物は、近年ク
ロマトグラフィー材料として使用されるようになってい
る。クロマトグラフィー用セルロース担体は分子量の比
較的大きい蛋白質の分離にその有用性が高く評価されて
いる。本来、クロマトグラフィー用充填剤として用いら
れるセルロース担体は粒度範囲、担体内部のポアーサイ
ズ、ポア−量等がその分離目的に応じて設計されねばな
らない。

日本科学会誌１９８４年Ｎｏ、５．７２２−７２７頁に
は多孔性セルロース球状粒子の製造と性質に関する研究
報告がなされている。

また、特開昭５７−３８８０１号公報明細書には、多孔
性セルロース球状粒子の製造法が開示されている。

これらの方法において製造される多孔性セルロース球状
粒子は、セルロース担体内部のポアーサイズが小さくな
るとともにボアー量も少なくなるものであるから、低分
子量の物質を効率良く分離するために使用することが困
難である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、排除限界分子量の小さい微小架橋セル
ロース粒子を提供することにある。

本発明の他の目的は、排除限界分子量が約１０００以下
であり、例えばオリゴ糖を分離するために好適に使用で
きる微小架橋セルロース粒子を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、上記の如き本発明の微小架
橋セルロース粒子を製造するための新規な方法を提供す
ることにある。本発明のさらに他の目的および利点は、
以下の説明から明らかになろう。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明によ
れば、本発明の上記目的および利点は、 （１）（ａ）ＩＩｇセルロース結晶相とセルロース非晶
相から実質的になり、 （ｂ）平均粒子径が５００μｍ以下の球状ないし長球状
の粒子から実質的になり、そして（ｃ）ポリエチレング
リコールによる排除限界分子量が約１．０００〜約１０
．０００の範囲にある微小非架橋セルロース粒子を準備
し、 （２）上記微小非架橋セルロース粒子を、親水性非プロ
トン性有機溶媒中で、塩基性化合物の存在下、架橋反応
に付し、次いで （３）生成した微小架橋セルロース粒子を母液から分離
し次いで水洗して、排除限界分子量が約１０００以下の
微小架橋セルロース粒子を生成する、 ことを特徴とする、排除限界分子量の小さい微小架橋セ
ルロース粒子の製造法によって達成される。

上記本発明方法によれば、第１の工程（工程（１））に
より、微小架橋セルロース粒子を準備し、第２の工程（
工程（２））により架橋反応に付し、第３の工程（工程
（３））で該架橋セルロース粒子を母液から分離し次い
で水洗する。

第１工程で準備される微小非架橋セルロース粒子は、た
とえば次のような方法で得られる。

（１）セルロースザンテートとそれとは異なる他の水溶
性高分子化合物（以下第１の水溶性高分子化合物という
）とを含むアルカリ性高分子水溶液を準備し、 （２）上記アルカリ性高分子水溶液と水溶性アニオン性
高分子化合物（以下第２の水溶性のアニオン性高分子化
合物という）とを混合して該アルカリ性高分子水溶液の
微粒子分散液を生成せしめ、 （３）（ｉ）上記工程（２）で生成した分散液を加熱す
るかあるいは上記分散液をセルロースザンテートの凝固
剤と混合することによって、該分散液中のセルロースザ
ンテートを上記第１の水溶性高分子化合物を含有する形
態の微粒子として凝固させ次いで酸で中和してセルロー
スを再生させてセルロースを含有する微粒子を生成せし
めるか、あるいは （Ｕ）上記工程（２）で生成した分散液を酸で凝固およ
び中和してセルロースを再生させてセルロースを含有す
る微粒子を生成せしめ、（４）上記工程（３）（ｉ）の
凝固及び／又は中和の際、上記工程（３）（ｉｆ）の凝
固および中和の際、あるいはその後各工程において、各
工程において生成した微粒子から上記第１の水溶性高分
子化合物を除去し、 （５）脱硫、酸洗い、水洗、乾燥する ことによって排除限界分子量約１０００〜約１０゜００
０の範囲の非架橋セルロース粒子を得ることができる。

本発明によれば、次いで第２工程において、微小非架橋
セルロース粒子は親水性非プロトン性有機溶媒中で塩基
性化合物の存在下、架橋反応に付される。

親水性非プロトン性有機溶媒としては、例えばジメチル
スルホキシド、アセトン、メチルエチルケトン等が単独
あるいは混合物として好適に使用される。

塩基性化合物としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム等の水酸化アルカリが好適に使用される。水
酸化アルカリは少量の水に溶解したものとして使用する
のが好ましい。

架橋剤としては、例えばエピクロルヒドリン、ジクロル
ヒドリンの如きハロヒドリン類が有利に用いられる。

第２工程において、微小非架橋セルロース粒子は、親水
性非プロトン性有機溶媒に先ず分散せしめられる。架橋
剤は予め非プロトン性有機溶媒に含有させておくことが
でき、また非架橋セルロース粒子を分散させたのち添加
することもできる。

微小非架橋セルロース粒子１重量部当り好ましくは０．
５〜５０重量部の非プロトン性有機溶媒が用いられ、よ
り好ましくは３〜２０重量部用いられる。

また架橋剤は非プロトン溶媒に対して好ましくは１〜３
０重量％用いられ、より好ましくは５〜２０重量％用い
られる。

非架橋セルロース粒子が非プロトン性有機溶媒の浸透を
受けて十分に膨潤した後、塩基性化合物が好ましくは水
溶液として添加される。

塩基性化合物は、水に対して好ましくは２〜５０重量％
用いられ、より好ましくは５〜３０重量％の水溶液とし
て用いるのが好ましい。

塩基性化合物の水溶液は微小非架橋セルロース粒子１重
量部当り好ましくは０．１〜６重量部用いられ、より好
ましくは０．５〜５重量部用いられる。架橋反応の初期
温度としては１０〜３０℃が好ましく、塩基性化合物の
水溶液が親水性非プロトン性有機溶媒で膨潤した粒子内
部に十分に浸透した後、温度を５０℃迄徐々に上昇させ
る。架橋反応は、好ましくは４〜８時間実施される。

次いで本発明方法によれば、第３工程において、生成し
た微小架橋セルロース粒子は母液から分離され、水洗せ
しめられる。

かくして本発明によれば上記したとおり排除限界分子量
が約１，０００以下の微小架橋セルロース粒子が提供さ
れる。

本発明方法により製造される微小架橋セルロース粒子は
、一般に排除限界分子量が約１，０００以下であり、Ｋ
ａｖ値が比較的大きいという特徴を有する。

本発明方法により製造される微小架橋セルロース粒子の
うち、排除限界分子量が約１．０００以下であり、そし
て分子量較正曲線において排除限界分子量の７０％の分
子量に相当する点のＫａｖ値が少くとも０．１３である
ものは新規であり、本発明の一部を構成する。

かかる本発明の微小架橋セルロース粒子は、低分子量化
合物同志の混合物例えばオリゴ糖の混合物の分離に好適
に使用しうる利点がある。

従来のセルロース微粒子では、排除限界分子量が１．０
００以下の場合、排除限界分子量の７０％の分離に相当
する点のＫａｖ値が０．１２以下と低かったため、分子
量が１．０００以下の物質、たとえばオリゴ糖の分離に
用いるのは困難であったが、本発明の架橋セルロース粒
子によればＫａｖ値が比較的大きいために例えばオリゴ
糖を有利に分離することが可能となったのである。

（発明の効果） 本発明によって得られる排除限界分子量の小さい微小架
橋セルロース粒子は、低分子量の化合物同志の混合物例
えばオリゴ糖混合物を分離するために極めて有用である
。

（実施例） 以下、実施例により本発明を詳述する。

なお、その前に本明細書における種々の特性値の測定法
を記述する。

く粒子径測定法〉 試料を約０．１ｇ採取し、純水２５ｍ１ｌ中に投入して
撹拌分散せしめ、光透過式粒度分布測定器にて測定する
。平均粒子径は体積基準にて算出した。

〈分子量分画特性〉 微小セルロース粒子を各々ｌ　Ｏｔｒｒｍｌ　Ｘ　１５
ｃ＋ｎの樹脂カラムに水を充填液として流速４．０ｍＱ
／ｗｉｎで６０分間かけて充填した。次いで各々の充填
カラムを分離用のカラムとして下記分析条件により分子
量既知の標準ポリエチレングリフールを用い、溶出時間
と分子量との関係をプロットし、曲線の折れ曲がり点の
ポリエチレングリコールの分子量として、排除限界分子
量を求めた。

又Ｋａｖ値は下記式により定義される。

Ｖｔ−Ｖ。

ここで Ｖｅ：ポリエチレングリコールの溶出容量（ｍ（１）、
ｖｏニブル−デキストラン（分子量２００万）の溶出容
量（ｍｏ）、 Ｖｔ：カラム内容量（ｍＱ）、 分析条件は次のとおりである。

１、ポンプ　　Ｗａｔｅｒｓ社６０００Ａ型２、溶離液
　　純水、 ３、流量　１　、０　ｍＱ　／ｌｌ１ｉｎ、４、温　度
　　室温、 ５、検出器　　Ｒ１検出器、 実施例　１ （１）、針葉樹からなるパルプ５００ｇを２０℃、１８
重量％の苛性ソーダ溶液２０Ｑに１時間浸漬し、２．８
倍に圧搾した。２５℃から５０℃まで昇温しながら１時
間粉砕し、老成し、次いでセルロースに対して３５重量
％の二硫化炭素（１７５９）を添加して、２５℃で１時
間硫化しセルロースザンテートとした。該ザンテートを
苛性ソーダ水溶液で溶解して、ビスコースを得た。該ビ
スコースはセルロース濃度９．３重量％、苛性ソーダ濃
度５．９重量％、粘度６２００センチポイズであった〇 （２）、５１２のポリ容器に１０．８％のポリアクリル
酸ソーダ水溶液（分子量ｌＯ万）３３００ｇ、炭酸カル
シウム１３２ｇおよび水酸化カルシウム４１Ｎ＋を入れ
ホモミキサーで撹拌した。分散後、液温２５℃のもとで
、上記ビスコース液８６８９入れ、ラボスターラーにて
５００　ｒｐｍの撹拌を１０分間行った。ビスコースの
微粒子を生成せしめた後、引き続き撹拌しなから液温を
２５℃から７５℃まで２５分間で昇温し、７５℃で１５
分間維持してビスコース微粒子を凝固せしめた。凝固ビ
スコース粒子を０４型ガラスフイルターによって母液か
ら分離した後、５重量％塩酸で中和しセルロース粒子と
して、大過剰の水で洗浄した後１０５℃の通風乾燥機に
て２時間乾燥した。得られたセルロース粒子は、ポリエ
チレングリコールによる排除限界分子量が８２００であ
った。

（３）、次いで、該セルロース粒子１００ｇ、ジメチル
スルホキシド１０００ｇおよびエピクロルヒドリン２０
０ｇを２１２のフラスコに入れ撹拌下で十分にセルロー
ス粒子を膨潤させた後、苛性ソーダ１５９を溶解した苛
性ソーダ水溶液３１５を少量ずつ徐々に添加した。苛性
ソーダ水溶液の添加は、液温を２０℃に調節しながら１
時間かけて実施した。

ついで液温を１時間で５０℃迄昇温し以後５０℃に調節
しながら架橋反応を完結させた。生成した微小架橋セル
ロース粒子は、ガラスフィルターによって母液から分離
し、次いで１重量％の塩酸で中和し、大過剰の水で洗浄
した。

得られた架橋セルロース粒子は平均粒子径１７μｍでポ
リエチレングリコールによる排除限界分子量が１０００
、排除限界分子量の７０％の分子量に相当する点でのＫ
ａｖ値は０，２０であっｊユ。

この粒子を内径８ｍｍＸ２５ｃｍカラム（２本）に充填
してマルトオリゴ糖を分離したところ、分離時間６０分
以内で良好な分離ピークが得られた。

実施例　２ （１）、５１２のポリ容器に１２−．０％のポリアクリ
ル酸ソーダ水溶液（分子量５万）２４００ｇ、炭酸カル
シウム２８ｇ、を入れホモミキサーで撹拌した。

分散後、液温２５℃のもとで、実施例１で用いたものと
同じビスコース液を１６００ｇを入れ、ラボスターラー
にて１５０　ｒｐｍの撹拌を１０分間行った。ビスコー
スの微粒子を生成せしめた後、引き続き撹拌しなから液
温を２５℃から７５℃まで２５分間で昇温し、７５℃で
３０分間維持してビスコース微粒子を凝固せしめた。凝
固ビスコース粒子をＧｌ型ガラスフィルターによって母
液から分離した後、５重量％塩酸で中和しセルロース粒
子とし、大過剰の水で洗浄した後１０５℃の通風乾燥機
にて５時間乾燥した。

得られたセルロース粒子は、ポリエチレングリコールに
よる排除限界分子量が３５００であった。

（２）、次いで該セルロース粒子１００ｇ、ジメチルス
ルホキシド３００ｇおよびエピクロルヒドリン６０９を
ＩＱのフラスコに入れ、撹拌下で十分にセルロース粒子
を膨潤させた後、苛性ソーダ２３９を溶解した苛性ソー
ダ水溶液１７３９を少量ずつ徐々に添加した。苛性ソー
ダ水溶液の添加は、液温を２０℃に調節しながら１時間
かけて実施した。

次いで液温度を１時間で５０℃迄昇温し、以後５０℃に
調節しながら架橋反応を完結させた。生成した微小架橋
セルロース粒子はガラスフィルターによって母液から分
離し、次いで１重量％の塩酸で中和し、大過剰の水で洗
浄した。得られた架橋セルロース粒子は、平均粒子径１
２３μｍでポリエチレングリコールによる排除限界分子
量が４ＩＯであった。

実施例　３ 実施例２において架橋時に添加した苛性ソーダ量と苛性
ソーダ水溶液の量を下記衣１に記載したとおりに変更し
た以外は、すべて実施例２と同様に操作した。得られた
架橋セルロース粒子の平均粒子径とポリエチレングリク
ールによる排除限界分子量を表１に示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（１）（ａ）II型セルロース結晶相とセルロース非
   晶相から実質的になり、 （ｂ）平均粒子径が５００μｍ以下の球状ないし長球状
   の粒子から実質的になり、そして（ｃ）ポリエチレング
   リコールによる排除限界分子量が約１，０００〜約１０
   ，０００の範囲にある微小非架橋セルロース粒子を準備
   し、 （２）上記微小非架橋セルロース粒子を、親水性非プロ
   トン性有機溶媒中で塩基性化合物の存在下、架橋反応に
   付し、次いで （３）生成した微小架橋セルロース粒子を母液から分離
   し次いで水洗して、排除限界分子量が約１０００以下の
   微小架橋セルロース粒子を生成することを特徴とする、
   排除限界分子量の小さい微小架橋セルロース粒子の製造
   法。 ２、（１）上記請求項１に記載した方法によって製造さ
   れたポリエチレングリコールによる排除限界分子量が１
   ０００以下であり、そして （２）分子量較正曲線において排除限界分子量の７０％
   の分子量に相当する点のＫａｕ値が少くとも０．１３で
   ある ことを特徴とする微小架橋セルロース粒子。