JPH0649725B2 - カチオン性キトサン誘導体の製造方法 - Google Patents

カチオン性キトサン誘導体の製造方法

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JPH0649725B2
JPH0649725B2 JP59180460A JP18046084A JPH0649725B2 JP H0649725 B2 JPH0649725 B2 JP H0649725B2 JP 59180460 A JP59180460 A JP 59180460A JP 18046084 A JP18046084 A JP 18046084A JP H0649725 B2 JPH0649725 B2 JP H0649725B2
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cationic
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、未利用天然資源であるキチンを脱アセチル化
することにより安価かつ多量に得られるキトサンを出発
原料とする新規カチオン性キトサン誘導体の製造方法に
関する。
従来の技術 えび、カニ等の甲殻などに含まれるキチンを濃アルカリ
水溶液中で脱アセチル化することによりキトサンが得ら
れる。キトサンは遊離のアミノ基を塩酸、酢酸、乳酸な
どの酸で中和することにより水溶性のキトサン塩とな
り、このキトサン塩は一部工場廃水や都市下水の凝集剤
として使用されている。しかしながら、キトサン塩は中
性あるいはアリカリ側において不溶となって析出してく
るため、その用途はかなり限定されているのが実状であ
る。
水溶性に優れたキトサンを得る方法として、キトサンに
酸化エチレンまたはグリシドールを反応させる方法が提
案されているが(特開昭59−8701)、酸化エチレンまた
はグリシドールの大部分はキトサンの構成成分であるグ
ルコサミンのアミノ基に導入されるため、カチオン活性
が低下してしまうという欠点があった。
発明の目的 本発明は水に溶解するとともに優れたカチオン活性を有
するキトサン誘導体を容易に製造することのできる方法
を提供することを目的とする。
発明の構成 本発明の1はキトサンと、一般式(I)で表わされるア
ルキル基の炭素数1〜3の2,3−エポキシプロピルト
リアルキルアンモニウムハライドであるカチオン化剤と
を反応させることを特徴とするカチオン性キトサン誘導
体の製造方法である。
(R:炭素数1〜3のアルキル基 X:ハロゲン) 本発明の他の1は、キトサンと上記カチオン化剤とを反
応させたのち、得られた反応生成物とヒドロキシアルキ
ル化剤とを反応させることを特徴とするカチオン性キト
サン誘導体の製造方法にある。
キトサンは、一般式(II) で表わされるN−アセチル化−D−グルコサミンがβ−
1,4で結合したキチンの脱アセチル化物である。本発
明ではアセチル化率50〜99%のものが適当である。この
ようなキトサンは、たとえば、キチンを30〜50%のアル
カリ水溶液中で50〜130℃の温度で脱アセチル化するこ
とにより得ることができる。キトサンは微粉末状でカチ
オン化剤と反応させることが好ましい。
本発明でカチオン化剤として用いられるアルキル基の炭
素数が1〜3の2,3−エポキシプロピルトリアルキル
アンモニウムハライドは、分子中に第4級アンモニウム
塩型の窒素と、グルコサミンに対する活性基を有する化
合物である。
このようなカチオン化剤の中でも、特にクロライドが好
ましく、具体例としては2,3−エポキシプロピルトリ
メチルアンモニウムクロライド、2,3−エポキシプロ
ピルトリエチルアンモニウムクロライド、2,3−エポ
キシプロピルトリプロピルアンモニウムクロライドが挙
げられる。これらの中でも、2,3−エポキシプロピル
トリメチルアンモニウムアンモニウムクロライドが好適
である。3−クロル−2−ヒドロキシプロピルトリメチ
ルアンモニウムクロライドをあらかじめ等モル量の5〜
50のアルカリ水溶液と混合することにより、2,3−エ
ポキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライドとす
ることができ、これを反応に供することができる。
キトサンと、カチオン化剤との反応は、有機溶媒下で20
〜120℃、望ましくは40〜80℃の温度で2〜20時間スラ
リー状態を保ちつつ撹拌することによって行われる。望
ましくは、反応は水の存在下で行われる。反応時の水濃
度は5〜50%望ましくは10〜30%である。有機溶媒とし
ては、メタノール、エタノール、、イソプロピルアルコ
ールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケト
ンなどのケトン類が用いられる。それらの使用量はキト
サンに対して1〜20倍重量である。
反応混合物は、濾過または遠心分離などの固液分離手段
により固形物と溶液とに分離され、固形物として粉末状
のカチオン性キトサンが回収される。また、必要に応じ
て、固形物は50〜100%のケトンまたはアルコール水溶
液で洗浄され、減圧下または常圧下で50〜120℃の温度
で乾燥される。得られるカチオン性キトサンの第4級ア
ンモニウム塩型の窒素含量が0.5〜10%、好ましくは1
〜6%となるようにカチオン化剤の添加量などのパラメ
ータを調整することが好ましい。
また、キトサンとカチオン化剤との反応生成物に、さら
にヒドロキシアルキル化剤を作用させて水溶性を高める
こともできる。
ヒドロキシアルキル化剤としては酸化エチレン、酸化プ
ロピレン、グリシドールなどが用いられる。ヒドロキシ
アルキル化反応は、キトサンとカチオン性キトサンを分
離、回収し、あるいは必要に応じて精製したのち行うこ
ともできるし、反応混合物に直ちにヒドロキシル化剤を
添加することによっても行うことができる。
ヒドロキシアルキル化条件は前記のキトサンのカチオン
化の場合と同様であるが、塩基性触媒の存在下に行うこ
とが好ましい。塩基性触媒としては、トリメチルアミ
ン、トリエチルアミンなどのアルキルアミン、アルカリ
金属またはアルカリ土類金属の水酸化物などが用いられ
る。触媒の使用量はカチオン性キトサンに対して0.5〜2
0wt%、好ましくは2〜10wt%である。
ヒドロキシアルキル化はヒドロキシアルキル基含量が5
〜80%、好ましくは10〜50%となるようにするのが適当
である。
発明の効果 本発明によれば、水溶性でカチオン活性が高いカチオン
性キトサンを容易に得ることができ、キトサン本来がも
つ成膜性が損なわれることもない。よって、化粧品基
材、凝集剤、帯電防止剤などの用途に利用できる。
実施例1 脱アセチル化率87モル%の粉末キトサン(水分7.8%)2
0gをイソプロピルアルコール140gに分散させた。3−
クロル−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウ
ムクロライド水溶液(純分50%)55.8gに等モル量の3
0.4%カセイソーダ水溶液19.52gを室温で加えて混合
し、予め2,3−エポキシプロピルトリメチルアンモニ
ウムクロライドとしたのち、上記分散液に添加した。60
±1℃で5時間反応を行った。ついで、濾過し、80wt%
イソプロピルアルコールによる洗浄をくり返したのち、
濾過残を100±5℃で2時間乾燥して粉末のカチオン性
キトサン38.3g(乾物換算)を得た。このカチオン性キ
トサンは冷水に溶解し、コロイド滴定による分析の結
果、第4級アンモニウム塩型の窒素含量は4.8%であっ
た。
実施例2 脱アセチル化率87モル%の粉末キトサン(水分7.8%)2
0gを80%イソプロピルアルコール水溶性140gに分散さ
せ、2,3−エポキシプロピルトリメチルアンモニウム
クロライド(純分75%)20gを添加し、60±1℃で5時
間反応させた。ついで濾過し、80wt%イソプロピルアル
コールによる洗浄をくり返したのち、濾過残を100±5
℃で2時間乾燥して粉末のカチオン性キトサン30g(乾
物換算)を得た。このカチオン性キトサンは冷水に溶解
し、コロイド滴定による分析の結果、第四級アンモニウ
ム塩型の窒素含量は3.5%であった。
実施例3 脱アセチル化率87モル%の粉末キトサン(水分7.8%)2
0gを80%イソプロピルアルコール水溶性140gに分散さ
せ、2,3−エポキシプロピルトリメチルアンモニウム
クロライド水溶液(純分75%)20gを添加し60±1℃で
5時間反応させた。次に室温まで冷却し、15%カセイソ
ーダ水溶性8.0gを加えたのち、酸化エチレン15gを加
え、60±1℃で5時間反応を行った。反応後、酢酸2.3
gを加えて遊離のカセイソーダを中和し、濾過し、80%
イソプロピルアルコール水溶液による洗浄をくり返し
た。濾過残を100±5℃で2時間乾燥して粉末のヒドロ
キシアルキル化カチオン性キトサン40.5g(乾物換算)
を得た。このカチオン性キトサンは冷水に溶解し、コロ
イド滴定による分析の結果、第4級アンモニウム塩型の
窒素含量は2.5%であり、また、モルガン法による分析
の結果、ヒドロキシエチル基含量は25.9%であった。
実施例4 脱アセチル化率87モル%の粉末キトサン(水分7.8%)2
0gを90%イソプロピルアルコール水溶液140gに分散さ
せ、3−クロル−2−ヒドロキンプロピルトリメチルア
ンモニウムクロライド水溶液(純分50%)20gに等モル
量の30.3%カセイソーダ水溶液7.0を室温で加え混合
し、予め2,3−エポキシプロピルトリメチルアンモニ
ウムクロライドとしたのち、上記分散液に添加した。60
±1℃で5時間反応を行った。次に室温まで冷却した
後、15%カセイソーダ水溶液8gを加えた。グリシドー
ル30gを加え、60±1℃で得5時間反応を行った。反応
後、酢酸2.3gを加え遊離のカセイソーダを中和し、濾
過したのち、80%イソプロピルアルコール水溶液による
洗浄をくり返した。濾過残を100±5℃で2時間乾燥し
てヒドロキシアルキル化カチオン性キトサン39.9g(乾
物換算)を得た。このカチオン性キトサンは冷水に溶解
し、コロイド滴定による分析の結果、第4級アンモニウ
ム塩型の窒素含量は1.5%で収量増加量よりグリセリル
基含量37.6%であった。
実施例5 脱アセチル化率87モル%のキトサン(水分7.8%)20g
を80%イソプロピルアルコール水溶液140gに分散さ
せ、2,3−エポキシプロピルトリメチルアンモニウム
クロライド水溶性(純分75%)20gを加え、60±1℃で
5時間反応させた。次に室温まで冷却し、15%カセイソ
ーダ水溶液13gを加えた。酸化プロピレン15gを加え60
±1℃で8時間反応を行った。反応後、酢酸3gを加え
て遊離のカセイソーダを中和し、濾過残を100±5℃で
2時間乾燥して粉末のヒドロキシアルキル化カチオン性
キトサン35.3g(乾物換算)を得た。このカチオン性キ
トサンは冷水に溶解し、コロイド滴定法による分析の結
果、第4級アンモニウム塩型の窒素含量は2.6%であ
り、また、モルガン法による分析の結果、ヒドロキシプ
ロピル基含量は17.8%であった。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】キトサンと、一般式(I) (R:炭素数1〜3のアルキル基 X:ハロゲン) で表わされるアルキル基の炭素数が1〜3の2,3−エ
    ポキシプロピルトリアルキルアンモニウムハライドであ
    るカチオン化剤とを反応させることを特徴とするカチオ
    ン性キトサン誘導体の製造方法。
  2. 【請求項2】キトサンと、一般式(I) (R:炭素数1〜3のアルキル基 X:ハロゲン) で表わされるアルキル基の炭素数が1〜3の2,3−エ
    ポキシプロピルトリアルキルアンモニウムハライドであ
    るカチオン化剤とを反応させたのち、得られた反応生成
    物とヒドロキシアルキル化剤とを反応させることを特徴
    とするカチオン性キトサン誘導体の製造方法。
  3. 【請求項3】ヒドロキシアルキル化剤が酸化エチレンで
    ある特許請求の範囲第2項に記載の製造方法。
  4. 【請求項4】ヒドロキシアルキル化剤が酸化プロピレン
    である特許請求の範囲第2項に記載の製造方法。
  5. 【請求項5】ヒドロキシアルキル化剤がグリシドールで
    ある特許請求の範囲第2項に記載の製造方法。
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