JPH09508429A

JPH09508429A - ５０％を上回るβ形と５０％を下回るα形とから成るポリアスパラギン酸

Info

Publication number: JPH09508429A
Application number: JP7520172A
Authority: JP
Inventors: コスカン，ラリー・ピー; ロウ，キム・シー; ミー，アブダル・リーマン・ワイ; アテンシオ，アン・エム
Original assignee: ドンラー・コーポレイシヨン
Priority date: 1994-01-26
Filing date: 1995-01-26
Publication date: 1997-08-26
Also published as: EP0741755A1; US5373086A; MXPA96003025A; AU1692095A; EP0741755A4; WO1995020617A1; CA2181889A1

Abstract

(57)【要約】無水ポリアスパラギン酸の加水分解によって生成される１，０００〜５，０００の重量平均分子量を有するβ−ポリアスパラギン酸は炭酸カルシウム及びリン酸カルシウムに対して高度な阻害を示す。

Description

【発明の詳細な説明】５０％を上回るβ形と５０％を下回るα形とから成るポリアスパラギン酸発明の分野本発明は、炭酸カルシウム及び／またはリン酸カルシウムの沈殿を阻止するためにポリアスパラギン酸を使用する方法に関する。発明の背景ポリアスパラギン酸は生分解性を有しており、環境許容性及び廃棄物処理の見地から特に重要な物質となっている。ポリアスパラギン酸は使用された後、環境的に許容される最終生成物に生分解される。無水ポリアスパラギン酸（即ち、ポリスクシンイミド）は、ポリアスパラギン酸の無水物形態である。アスパラギン酸の熱縮合によるポリアスパラギン酸の製造は、Ｋｏｋｕｆｕｔａら、「熱重縮合によって製造された無水ポリアスパラギン酸の分子量及び純度に対する温度の影響」，ＢｕｌｌｅｔｉｎｏｆｔｈｅＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙＯｆＪａｐａｎ，Ｖｏｌ．５１（５），１５５５−１５５６（１９７６）に教示されている。Ｋｏｋｕｆｕｔａらは、この方法によって製造されるポリアスパラギン酸の分子量が反応温度の上昇に伴って増加することを教示している。更に、アスパラギン酸から無水ポリアスパラギン酸への最大転化率は、３２５°Ｆ〜４２５°Ｆの範囲の油浴温度を用いたときに６８％以下であると示唆されている。より最近のＬｉｔｔｌｅらの論文、「熱ポリアスパラギン酸塩による腐食阻害」、ＳｕｒｆａｃｅＲａｃｔｉｖｅＰｅｐｔｉｄｅｓａｎｄＰｏｌｙｍｅｒｓ，ｐｐ．２６３−２７９，ＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｓｔｒｙＳｏｃｉｅｔｙＳｙｍｐｏｓｉｕｍＳｅｒｉｅｓ４４４（１９９０）は、Ｋｕｋｕｆｕｔａらの文献を引用している。Ｌｉｔｔｌｅらは、粉末状アスパラギン酸から無水ポリアスパラギン酸を製造するために、３７４°Ｆの油浴温度を２４〜９６時間使用した。しかしながら、Ｋｏｋｕｆｕｔａらによって報告された結果よりもよい結果は得られなかった。沈殿及びスケール形成を防止するために多くの用途でリン酸カルシウム及び炭酸カルシウムの阻害剤が使用されている。これらの用途としては、冷却水処理、沸騰水処理、淡水化処理、逆浸透、フラッシュ蒸発器、油田回収処理、歯垢及び歯石の抑制がある。ポリアスパラギン酸が炭酸カルシウム阻害剤として使用されることは公知である。Ｓｉｋｅｓらの米国特許第４，５３４，８８１号の１４欄、表４には、炭酸カルシウム活性試験の遅延相が０．０５μｇ／リットルのポリアスパラギン酸塩濃度では２０℃で１２０分間であると教示している。ポリアスパラギン酸がリン酸カルシウムの結晶化を阻害することは公知である。Ｓｉｋｅｓら、「アスパラギン酸及びホスホセリンを富化したペプチドによる炭酸カルシウム及びリン酸カルシウムの結晶化の阻害」、ＡＣＳＳｙｍｐｏｓｉｕｍＳｅｒｉｅｓ４４４（１９９１）参照。発明の概要本発明者らは、水性系中の炭酸カルシウムまたはリン酸カルシウムを阻害する改良方法を知見した。より特定的には本発明者らは、水性系中のβ優性−ポリアスパラギン酸が０．０５μｇ／ｍｌの濃度で存在するとき、炭酸カルシウム活性試験の遅延相(lag phase)が通常は１９０分を上回ることを知見した。より好ましくは、遅延相が２１０分を上回り、極めて好ましくは、遅延相が２７０分を上回る。Ｓｉｋｅｓら、「アスパラギン酸及びホスホセリンを富化したペプチドによる炭酸カルシウム及びリン酸カルシウムの結晶化の阻害」、ＡＣＳＳｙｍｐｏｓｉｕｍＳｅｒｉｅｓ４４４（１９９１）によって教示されているポリアスパラギン酸は、α−ポリアスパラギン酸である。本発明者らは、β−ポリアスパラギン酸が、冷却水処理、沸騰水処理、淡水化処理、逆浸透、フラッシュ蒸発器、油田回収処理、歯垢及び歯石の抑制において同じ目的で使用されるポリアクリル酸と同様のリン酸カルシウム阻害特性を有することを知見した。１，０００〜５，０００の範囲の平均分子量（Ｍｗ）を有するβ−ポリアスパラギン酸（即ち、＞５０％のβ形と＜５０％のα形とから成るポリアスパラギン酸）が有効に作用するであろう。好ましくは、ポリアスパラギン酸が６５％〜８０％のβと２０％〜３５％のαとから成り、１，０００〜５，０００の範囲の分子量を有している。より好ましくは、ポリアスパラギン酸が約７０％〜８０％の βと２０％〜３０％のαとから成り、３，０００〜５，０００の範囲の分子量を有している。極めて好ましくは、ポリアスパラギン酸が約７０％〜７５％のβと２５％〜３０％のαとから成り、３，０００〜５，０００の範囲の分子量を有している。縮合反応を開始させるために粉末状Ｌ−アスパラギン酸を３７０°Ｆ以上に加熱し、次いで反応混合物の温度を少なくとも４２０°Ｆに上げ、ポリスクシンイミドへの転化率が８０％以上になるまで４２０°Ｆ以上の温度に維持し、ポリスクシンイミドを加水分解する段階によってポリアスパラギン酸を製造し得る。図面の簡単な説明図１は、温度対時間の反応曲線を示す。シリーズ（series）２は油温度を示す。シリーズ１は反応混合物温度を示す。図２は、温度対時間の反応曲線を示す。シリーズ２は油温度を示す。シリーズ１は反応混合物温度を示す。図３は、温度対時間の反応曲線を示す。シリーズ２は油温度を示す。シリーズ１は反応混合物温度を示す。図４は、温度対時間の反応曲線を示す。シリーズ２は油温度を示す。シリーズ１は反応物温度を示す。図５は、温度対時間の反応曲線を示す。シリーズ２は油温度を示す。シリーズ１は反応物温度を示す。図６は、温度対時間の反応曲線を示す。シリーズ２は油温度を示す。シリーズ１は反応混合物温度を示す。図７は、温度対時間の反応曲線を示す。シリーズ２は油温度を示す。シリーズ１は反応混合物温度を示す。好適実施態様の説明固相Ｌ−アスパラギン酸を熱重合させるために一連の実験を行った。各場合に、粉末状Ｌ−アスパラギン酸を反応容器に添加して加熱した。重合反応期間全体にわたってサンプルを採取した。これらのサンプルの生成物転化率（％）、即ちポリスクシンイミドへの転化率（％）を分析し、サンプルの色及び温度を観察した。次に、ポリスクシンイミドを加水分解してポリアスパラギン酸を生成させ、ポリアスパラギン酸に対して活性試験を実施した。転化率、色、ポリアスパラギン酸生成及び活性に関する試験の各々に関して以下に記載する。Ｌ−アスパラギン酸の生成物、即ち、ポリスクシンイミドへの転化率を測定するために以下の手順を使用した。規定量の反応混合物または生成物をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）のアリコートに溶解させた。ＤＭＦに溶解したポリスクシンイミドが未反応のＬ−アスパラギン酸を完全に遊離するまで溶解を４〜５時間進行させ、遊離した未反応のＬ−アスパラギン酸を濾別した。未反応のＬ−アスパラギン酸の量を測定し、以下の式を用いて転化率を算出した。転化率（％）＝｛（Ａ−Ｂ）／Ａ｝×１００％但し、Ａ＝初期サンプルの重量Ｂ＝残渣の重量（未反応のＬ−アスパラギン酸）色生成した各サンプルの色を観察した。Ｌ−アスパラギン酸は白色である。ポリスクシンイミド含有サンプルの色は、反応混合物から採取したサンプルの温度に従って変化する。低温から高温に向かって、色は、明るい淡紅色、淡紅色、暗い淡紅色、淡褐色、淡黄色、黄色の順序で変化する。これらの色は概して、Ｌ−アスパラギン酸の転化率と同じ順序で対応し、明るい淡紅色は最低の転化率を示し、黄色は最高の転化率を示す。淡紅色は７０％未満の転化率を示す。文献には淡紅色以外の色が報告されたことはない。ポリアスパラギン酸以下の加水分解手順を用いてポリスクシンイミドからポリアスパラギン酸を生成させた。測定量のポリスクシンイミドと蒸留水とからスラリーを調製した。ポリスクシンイミドを加水分解してポリアスパラギン酸を生成させるために水酸化ナトリウムを滴下した。ｐＨ９．５で加水分解が終了した。水酸化ナトリウム以外の塩基を使用してもよい。適当な塩基としては、水酸化アンモニウム、水酸化カリウム、並びに、他のアルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物または炭酸塩がある。通常は、ｐＨが９．５まで上昇し且つ透明溶液が形成されるまで、塩基をスラリーに添加する。炭酸カルシウム活性試験ポリスクシンイミドのサンプルからポリアスパラギン酸を生成させた。炭酸カルシウムの沈殿を阻止する阻害剤としてのポリアスパラギン酸の活性を以下の試験手順で測定した。規定量の蒸留水をビーカーにピペットで注入した。塩化カルシウム溶液の添加後、炭酸水素ナトリウム溶液を添加する前に阻害剤を添加した。次いで、炭酸カルシウムの明白な急激な沈殿が溶液の白濁によって証明されるまで溶液に水酸化ナトリウムを添加した。この時点ではｐＨが低下しており、水酸化ナトリウムの添加を停止し、ｐＨを記録した。水酸化ナトリウムの消費量を測定した。１０分後のｐＨ低下を記録した。各試験に一定重量のポリアスパラギン酸が与えられるように阻害剤の使用量を調節した。水酸化ナトリウムの消費量及びｐＨ低下によって阻害剤の活性を判定した。水酸化ナトリウムの所要量が多いほど、阻害剤としての生成物の活性が高い。ｐＨ低下が少ないほど、阻害剤としての生成物の活性が高い。試験したサンプルの結果を以下の表にまとめる。炭酸カルシウム核生成アッセイ炭酸カルシウム核生成アッセイを２０℃で以下の手順で実施した。２００μｌの１Ｍの塩化カルシウム２水和物と１９．４ｍｌの蒸留水とを含む混合物に阻害剤を添加した。次に、４０μｌの０．４Ｍの炭酸水素ナトリウムを添加し、０．１ＮのＮａＯＨでｐＨを８．３０に調整した。溶液のｐＨを毎分観察した。遅延時間（即ち遅延相）が長いほど阻害効果が高い。遅延時間を表Ｂに示す。サンプルＡは、ＳｉｇｍａＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙから得られる分子量約４，９００Ｍｗのポリアスパラギン酸である。サンプルＢは、本明細書の「実験」の項で説明した熱縮合によって生成したポリアスパラギン酸である。蒸留水の代わりに人造海水を使用し上記手順を用いて第２シリーズの試験を実施した。海水は、５００ｍＭのＮａＣｌと１０ｍＭのＫＣｌと１０ｍＭのＣａと１０ｍＭの溶存無機炭素とから成る組成を有していた。結果を表Ｃに示す。生成物１は、ＳｉｇｍａＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから購入したポリアスパラギン酸であり、α−ポリアスパラギン酸であると考えられる。生成物２は、熱調製されたポリアスパラギン酸であり、５０％αと５０％βとから成ると考えられる。生成物３は、実験室試験１−４及びパイロットプラント試験生産１−３に記載の手順で熱調製したβ−ポリアスパラギン酸である。リン酸カルシウム阻害既知量の阻害剤を１Ｍの塩化カルシウム溶液に添加した。得られたスラリーに１ＭのＮａ₂ＨＰＯ₄溶液を混合した。ｐＨの経時的変化を記録した。結果を以下に示す。このデータは、本発明のβ−ポリアスパラギン酸がポリアクリル酸と同等のリン酸カルシウム阻害特性を有することを示す。分子量測定生成したポリアスパラギン酸の分子量を測定するためにゲル透過クロマトグラフィーを使用した。本文中に記載の加水分解手順を用いて加水分解したポリスクシンイミドに基づいて分子量測定を行った。Ｒｏｈｍ＆Ｈａｓｓの２０００Ｍｗのポリアクリル酸とＲｏｈｍ＆Ｈａｓｓの４５００Ｍｗのポリアクリル酸とを標準として使用した。特に注釈がない限り、本発明によって生成したポリアスパラギン酸の分子量はこれらの標準に基づいて、重量平均分子量（Ｍｗ）として報告されている。その理由は、ゲル透過クロマトグラフィーに基づく分子量は、使用される標準に従って変化するからである。生成したポリアスパラギン酸の分子量は転化率にかかわりなく１，０００Ｍｗ〜５，０００Ｍｗの範囲であることが判明した。β組成物生成したポリアスパラギン酸は、２つの形態のＬ−アスパラギン酸誘導体を含有するコポリマーである。α形は２−カルボキシメチルアセトアミド誘導体である。β形は３−カルボキシプロピオンアミド誘導体である。「実験」の項の実験室試験１−４及びパイロットプラント試験生産１−３に記載の手順に従って製造されたポリアスパラギン酸を、β−ポリアスパラギン酸と呼ぶ。その理由は、ＮＭＲ試験によればこのポリアスパラギン酸が５０％を上回る３−カルボキシプロピオンアミド誘導体と５０％を下回る２−カルボキシメチルアセトアミド誘導体とを含有しているからである。異なる２つの生成物のサンプルに対してＮＭＲ分析を実施した。一方のサンプルは７０％のβ形を含有し、他方のサンプルは７５％のβ形を含有していた。加水分解条件を変更することによって、βのパーセンテージを加減し得ると考えられる。従って、本発明を代表するポリアスパラギン酸は、５０％を上回るβ形と５０％を下回るα形とを含有しており、１，０００〜５，０００の範囲の重量平均分子量を有している。好ましくは、本発明方法によって製造されたポリアスパラギン酸が約６５％〜８０％のβと２０％〜３５％のαとを含有しており、１，０００〜５，０００の範囲内の重量平均分子量を有している。より好ましくは、７０％〜８０％のβ、極めて好ましくは７０％〜７５％のβを含有しており、３，０００〜５，０００の範囲内の重量平均分子量を有している。ポリアスパラギン酸生成物本発明者らは、従来技術によって教示または示唆されたよりもはるかに高い転化率のポリアスパラギン酸を生成させる方法を発見した。更に、従来技術の教示に反して、我々の方法によって製造されるポリアスパラギン酸の分子量は反応温度に伴って増加しない。本発明者らは、ポリスクシンイミドを高収率で製造するための粉末状Ｌ−アスパラギン酸の熱縮合が、約３７０°Ｆの初期温度以上で最適に生じること、好ましくは４２０°Ｆ以上、極めて好ましくは４４０°Ｆ以上で生じることを知見した。反応体温度が３７０°Ｆ未満のとき、ポリスクシンイミドの製造に何時間もかかる。理論的な収率は低い。Ｌ−アスパラギン酸からポリスクシンイミドへの転化率は７０％未満であり、多くの日数を要するであろう。反応体の温度が３７０°Ｆよりも高温になると、転化率は９０％を上回る値まで増加し、反応時間は著しく短縮される。本発明の方法に従ってＬ−アスパラギン酸をポリスクシンイミドに熱縮合するとき、特徴的な形状の「温度対時間」の反応曲線が観察される。曲線の特徴は、反応体の温度が最初に急激に上昇し、次いで反応の開始を示す吸熱が存在することである。吸熱の開始直後に蒸発性冷却が生じており、その後に、先ず温度上昇、次いで第２の吸熱、次に蒸発性冷却の平坦域が観察される。次に、温度が平坦域まで上昇する。この平坦域は一定温度である。最終平坦域と該最終平坦域までの温度上昇の開始時点との途中の温度で反応は９５％以上の転化率に達している。塩基性加水分解によってポリスクシンイミドからポリアスパラギン酸が生成される。生成したポリアスパラギン酸は重量平均分子量１，０００〜５，０００を有している。この分子量範囲は転化率に関わりなく均一である。より高い温度を使用することによってＬ−アスパラギン酸からポリスクシンイミドへの転化率を短時間で増加させ得る。Ｌ−アスパラギン酸を加熱するために使用される熱流体が適当な時間内に５００°Ｆになる場合、少なくとも９０％の転化率が４時間以内に得られる。Ｌ−アスパラギン酸を加熱するために使用される熱流体が適当な時間内に５５０°Ｆ以上の維持温度になる場合、少なくとも９０％の転化率が２時間以内に得られる。連続プロセス及びバッチプロセスを使用し得る。プロセスのいくつかの例は、流動床、撹拌反応器及び間接加熱回転乾燥器を用いる。定義本文中で使用されたポリアスパラギン酸なる用語はまた、ポリアスパラギン酸の塩を包含する。ポリアスパラギン酸塩の対イオンの非限定例としては、アルカリ金属及びアルカリ土類金属のカチオンがあり、そのいくつかの例は、Ｎａ⁺、Ｋ⁺、Ｍｇ⁺⁺、Ｌｉ⁺、Ｃａ⁺⁺、Ｚｎ⁺⁺、Ｂａ⁺⁺、Ｃｏ⁺⁺、Ｆｅ⁺⁺、Ｆｅ⁺⁺⁺及びＮＨ₄ ⁺である。ポリスクシンイミドは、ポリアスパラギン酸のイミド形であり、無水ポリアスパラギン酸としても知られている。転化率なる用語は、Ｌ−アスパラギン酸の熱縮合によるポリスクシンイミド形成の程度であると定義される。平衡温度なる用語は、反応が完了したときの生成物の温度であると定義される。実験ポリスクシンイミド及びポリアスパラギン酸の製造例を以下に示す。実験室試験１以下の反応の「時間対温度」プロットを図１に示す。４００ｇの粉末状Ｌ−アスパラギン酸を充填した５００ｍｌの蓋付きステンレススチール製ビーカーを油浴内に配置した。油浴を４２５°Ｆの維持温度まで速やかに加熱した。実験の進行中サンプルを撹拌した。４０分後、第１の吸熱に達すると反応が開始された。反応混合物の第１の吸熱は、油温度が４２５°Ｆの維持温度のとき３９０°Ｆのピークに達した。この第１の吸熱後直ちに蒸発性冷却が開始された。水の減量が蒸気の発生によって証明された。この期間中に反応混合物の温度は３６０°Ｆに低下した。温度低下の後、反応混合物の温度が上昇し始めた。ほぼ２．８時間後に反応混合物は４００°Ｆの平坦域温度に到達した。ほぼ６．９時間後に、４２％の転化率に達した。系から発生する蒸気は、吸熱反応の全期間にわたる水の減量を証明した。蒸発性冷却は継続していた。７時間の実験後に実験を終了した。以下の表１は、この実験中に得られたデータを示す。指定時点でサンプルを採取し、ポリスクシンイミドへの転化率を分析した。生成物ポリスクシンイミドから生成されたポリアスパラギン酸の相対活性を、上述の炭酸カルシウム活性試験によって決定した。活性試験で記載したように、活性をｐＨ低下（δｐＨ）及び水酸化ナトリウムのミリリットル（ｍｌ）によって示す。反応混合物の色を示す。色は生成物の温度に伴って変化することが観察された。本明細書全体に以下の略号を使用する：ＬＰ＝明るい淡紅色；ＬＹ＝淡黄色；Ｐ＝淡紅色；Ｔ＝淡褐色；Ｗ＝白色；Ｙ＝黄色；Ｃｏｎｖ＝転化率；δｐＨ＝活性試験のｐＨ低下；ｈｒ＝時実験室試験２以下の反応の「時間対温度」プロットを図２に示す。４００ｇの粉末状Ｌ−アスパラギン酸を充填した５００ｍｌの蓋付きステンレススチール製ビーカーを油浴内に配置した。油浴を４２５°Ｆの維持温度まで速やかに加熱した。実験の進行中サンプルを撹拌した。３０分後、第１の吸熱に達すると反応が開始された。反応混合物の第１の吸熱は、油温度が４３９°Ｆのとき３９５°Ｆのピークに達した。この第１の吸熱後直ちに蒸発性冷却が開始された。水の減量が蒸気の発生によって証明された。この期間中に反応混合物の温度は３９０°Ｆに低下し、油温度は４５０°Ｆの維持温度に上昇した。温度低下の後、反応混合物の温度が上昇し始めた。ほぼ１．７時間後に第２の吸熱が生じた。この吸熱中に反応混合物の温度は４２０°Ｆであり、油温度は４５０°Ｆであった。系から発生する蒸気は水の減量を証明した。第２の吸熱が終了するまで蒸発性冷却が継続した。水の減量が蒸気の発生によって証明された。この期間が終了すると、反応混合物の温度が上昇し、４３４° Ｆの平衡温度に維持された。以下の表２は、この実験中に得られたデータを示す。指定時点でサンプルを採取し、ポリスクシンイミドへの転化率を分析した。生成物ポリスクシンイミドから生成されたポリアスパラギン酸の相対活性を、上述の炭酸カルシウム活性試験によって決定した。活性試験で記載したように、活性をｐＨ低下（δｐＨ）及び水酸化ナトリウムのミリリットル（ｍｌ）によって示す。反応混合物の色を示す。色は生成物の温度に伴って変化することが観察された。実験室試験３以下の反応の「時間対温度」プロットを図３に示す。４００ｇの粉末状Ｌ−アスパラギン酸を充填した５００ｍｌの蓋付きステンレススチール製ビーカーを油浴内に配置した。油浴を５００°Ｆの維持温度まで速やかに加熱した。実験の進行中反応混合物を撹拌した。３０分後、第１の吸熱に達すると反応が開始された。反応混合物の第１の吸熱は、油温度が４６５°Ｆのとき４０５°Ｆのピークに達した。第１の吸熱後直ちに蒸発性冷却が進行した。水の減量は蒸気の発生によって証明された。この期間中に反応混合物の温度は３９０°Ｆに低下し、油温度は４９０°Ｆに上昇した。１．２５時間後に第２の吸熱が開始された。この第２の吸熱中の反応混合物の温度は４３８°Ｆであり、油温度は４９５°Ｆであった。第２の吸熱が終了するまで蒸発性冷却が継続した。水の減量は蒸気の発生によって証明された。この期間中に反応混合物の温度は４３２°Ｆに低下し、油温度は４９９°Ｆに上昇した。蒸発性冷却の減衰は、ほぼ２．６５時間からほぼ３．２時間までの反応混合物の温度の定常的な上昇によって証明された。ほぼ３．２時間で温度平坦域に達した。この時点以後、転化率の更なる増加は全く観察されなかった。以下の表３は、この実験中に得られたデータを示す。指定時点でサンプルを採取し、ポリスクシンイミドへの転化率を分析した。生成物ポリスクシンイミドから生成されたポリアスパラギン酸の相対活性を、上述の炭酸カルシウム活性試験によって決定した。活性試験で記載したように、活性をｐＨ低下（δｐＨ）及び水酸化ナトリウムのミリリットル（ｍｌ）によって示す。反応混合物の色を示す。色は生成物の温度に伴って変化することが観察された。実験室試験４以下の反応の「時間対温度」プロットを図４に示す。４００ｇの粉末状Ｌ−アスパラギン酸を充填した５００ｍｌの蓋付きステンレススチール製ビーカーを油浴内に配置した。油浴を５５０°Ｆの維持温度まで速やかに加熱した。実験の進行中にサンプルを撹拌した。２４分後、第１の吸熱に達すると反応が開始された。反応混合物の第１の吸熱は、油温度が４７０°Ｆのとき４１０°Ｆのピークに達した。第１の吸熱後直ちに蒸発性冷却が進行した。水の減量が蒸気の発生によって証明された。この期間中に反応混合物の温度は３９５°Ｆに低下した。１時間後、反応混合物の温度４４２°Ｆで第２の吸熱が開始された。第２の吸熱が終了するまで蒸発性冷却が継続した。この期間中に反応混合物の温度は４４０°Ｆに低下した。蒸発性冷却の減衰は、ほぼ１．５時間からほぼ２．１時間までの反応混合物の温度の定常的な上昇によって証明された。ほぼ２．１時間で温度平坦域に到達した。ほぼ２時間の経過以後、転化率の更なる増加は全く観察されなかった。以下の表４は、この実験中に得られたデータを示す。指定時点でサンプルを採取し、ポリスクシンイミドへの転化率を分析した。生成物ポリスクシンイミドから生成されたポリアスパラギン酸の相対活性を、上述の炭酸カルシウム活性試験によって決定した。活性試験で記載したように、活性をｐＨ低下（δｐＨ）及び水酸化ナトリウムのミリリットル（ｍｌ）によって示す。反応混合物の色を示す。色は生成物の温度に伴って変化することが観察された。生産規模の製造試験を以下のごとく実施した。パイロットプラント試験生産＃１以下の反応の「時間対温度」プロットを図５に示す。ＬｉｔｔｌｅｆｏｒｄＢｒｏｔｈｅｒｓ，Ｉｎｃ．，Ｆｌｏｒｅｎｃｅ，Ｋｅｎｔｕｃｋｙ、によって作製されたＤＶＴ−１３０乾燥器、ミキサーを使用した。ジャケット付き乾燥器は、熱流体（以後の本文中では「油」と呼ぶ）、鋤形羽根付きインペラ、外気に通じる煙突を使用し、１０平方フィートの熱伝達面積を有している。反応装置の油溜めを５５０°Ｆに予熱した。１１０．４ポンドの粉末状Ｌ−アスパラギン酸を反応装置に充填した。高温の油をジャケットに流し始め、インペラ速度を１５５ｒｐｍに設定した。生成物及び油の双方の温度が定常的に上昇した。生成物温度３９０°Ｆで、急激な吸熱反応が生じ、この結果として、生成物温度が低下した（図５参照）。水の減量は蒸気の発生によって証明された。採取サンプルは粉末が白色から淡紅色に変色したことを示した。３％の材料がポリスクシンイミドに転化していた。その後、生成物温度は４２８°Ｆで平坦域に達するまで定常的に上昇し、この平坦域が１時間継続した。この反応全体を通じて、蒸気が発生し、転化率が直線状に増加した。この時間の経過後、生成物温度が４４７°Ｆまで上昇し、この温度に達した時点で反応が第２の吸熱を開始した。この吸熱の直後に、蒸気の発生が停止した。この時点後まもなく、反応は８８％以上完了した。第２の吸熱後、生成物は淡紅色から黄色にゆっくりと変色した。最終転化率は９７％と測定された。以下の表５は、この実験中に得られたデータを示す。指定時点でサンプルを採取し、ポリスクシンイミドへの転化率を分析した。パイロットプラント試験生産＃２以下の反応の「時間対温度」プロットを図６に示す。ＬｉｔｔｌｅｆｏｒｄのＤＶＴ−１３０乾燥器、１０平方フィートの熱伝達面積を有しているミキサーに、１１０．４ポンドの粉末状Ｌ−アスパラギン酸を充填し、油溜めを５２５°Ｆに予熱した。処理を開始するために、高温の油をジャケットに流し始め、インペラ速度を１５５ｒｐｍに設定した。生成物及び油の双方の温度が定常的に上昇した。生成物温度が３９３°Ｆに上昇したとき、急激な吸熱反応が生じ、この結果として、生成物温度が低下し（図６参照）、蒸気が発生し始めた。採取サンプルは粉末が白色から淡紅色に変色したことを示した。４％の材料がポリスクシンイミドに転化していた。その後、生成物温度は４２７°Ｆの平坦域に達するまで定常的に上昇し、この平坦域が１．５時間継続した。この反応全体を通じて、蒸気が発生し、転化率が直線状に増加した。この時間の経過後、生成物温度が４４４°Ｆまで上昇し、この温度に到達した時点で反応が第２の吸熱を開始した。この第２の吸熱の直後に、蒸気の発生が停止した。この時点後まもなく、反応は９４％以上完了した。第２の吸熱後、生成物は淡紅色から黄色にゆっくりと変色した。最終転化率は９８％と測定された。以下の表６は、この実験中に得られたデータを示す。指定時点でサンプルを採取し、ポリスクシンイミドへの転化率を分析した。パイロットプラント試験生産＃３以下の反応の「時間対温度」プロットを図７に示す。Ｊ．Ｈ．Ｄａｙ，Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏによって製造された“Ｂ” ブレンダーに１１０．４ポンドの粉末状Ｌ−アスパラギン酸を充填した。装置は、鋤形羽根付きインペラを備えた熱伝達面積８平方フィートのトラフ形ブレンダーであった。油加熱器が小形なので、反応装置をガラス繊維絶縁材で包囲した。反応装置はまた、外気に通じる頂部開口に大形漏斗を有していた。油溜めを５００°Ｆに予熱した。処理を開始するために、高温の油をジャケットに流し始め、インペラを７４ｒｐｍで回転させ始めた。生成物及び油の双方の温度が定常的に上昇した。生成物温度が３７７°Ｆに上昇したとき、急激な吸熱反応が生じ、この結果として、生成物温度が低下し（図７参照）、蒸気が発生し始めた。採取サンプルは粉末が白色から淡紅色に変色したことを示した。１３％の材料がポリスクシンイミドに転化していた。その後、生成物温度は４１６°Ｆの平坦域に達するまで定常的に上昇し、この平坦域が約３．８時間継続した。この反応全体を通じて、蒸気が発生し、転化率が直線状に増加した。加熱器が小形なので、生成物温度の上昇に長時間を要した。この時間の経過後、生成物温度が４３５°Ｆに上昇した。反応は８８％以上完了した。時間的な制約のため、生成物温度が平坦域に達したときに反応を停止させた。この時点で最終転化率は９０％と測定された。以下の表７は、この実験中に得られたデータを示す。指定時点でサンプルを採取し、ポリスクシンイミドへの転化率を分析した。実験は、Ｌ−アスパラギン酸の転化度及び転化所要時間が反応混合物の温度に関連していることを示す。反応混合物を加熱するために使用した熱流体の温度が高いほど、重合度が高く、転化速度が速い。標準的な熱損失があるので、熱流体の温度は常に反応混合物の温度よりも高温であろう。熱流体の温度が上昇すると、反応を駆動する力が増加することは知られている。熱流体の温度が適度な短時間内で維持温度まで上昇すると想定すると、ほぼ以下のように結論することができよう。油維持温度が４２５°Ｆの場合、５日後の転化率は６０％にすぎなかった。反応混合物の平衡温度は４００°Ｆであった。油維持温度が４５０°Ｆの場合、７時間以内に９０％の転化率が達成された。反応混合物の平衡温度は判らない。油維持温度が５００°Ｆの場合、４時間以内に９０％の転化率が達成された。反応混合物の平衡温度は４７７°Ｆであった。油維持温度が５５０°Ｆの場合、２時間以内に９０％の転化率が達成された。反応混合物の平衡温度は５１０°Ｆであった。維持温度と反応温度との差が駆動力を与える。熱エネルギーを与える手段の違いによって異なる駆動力が与えられる。従って、ここで引き出された関係は定性的には常に正しいが、種々の系においてはある程度の定量的な違いが観察されるであろう。熱抵抗の違いは温度要件及び／または時間要件の違いを生じさせる。試験した系は高い熱抵抗を有する傾向がある。熱抵抗の低い系の場合には、より低いソース温度で同等の結果が得られるであろう。データは、連続プロセス及びバッチプロセスの双方の使用が可能であることを示す。上述した関係は双方のプロセスで正しい。本文に提示したデータに基づいて、多くの異なる反応装置を使用し得る。これらの反応装置の非限定例としては、加熱回転乾燥器、撹拌反応器、流動床、などがある。周囲圧力または減圧下で反応を生じさせ得る。反応は空気中または不活性もしくはその他の種々の雰囲気中で生じ得る。別の例として、例えばＤＶＴ１３０と同じ滞留時間を有する間接加熱回転乾燥器は同じ処理条件下で同様の結果を与えるであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者ロウ，キム・シーアメリカ合衆国、イリノイ・60658、アルシツプ、ウエスト・ワンハンドレツド・トウエンテイ・セカンド・ストリート・ 4646、アパートメント・303 (72)発明者ミー，アブダル・リーマン・ワイアメリカ合衆国、イリノイ・60458、ジヤステイス、サウス・エイテイ・シツクスス・アベニユー・8350、アパートメント・ 21−203 (72)発明者アテンシオ，アン・エムアメリカ合衆国、イリノイ・60627、リバーデイル、エドブロツク・アベニユー・ 13938

Claims

【特許請求の範囲】１．５０％を上回るβ形と５０％を下回るα形とから成り、１，０００〜５，０００の範囲の重量平均分子量を有するポリアスパラギン酸。２．ポリアスパラギン酸が６５％〜８０％のβ形と２０％〜３５％のα形とから成ることを特徴とする請求項１に記載のポリアスパラギン酸。３．ポリアスパラギン酸が７０％〜８０％のβ形と２０％〜３０％のα形とから成り、３，０００〜５，０００の範囲の重量平均分子量を有することを特徴とする請求項１に記載のポリアスパラギン酸。４．ポリアスパラギン酸が７０％〜７５％のβ形と２５％〜３０％のα形とから成り、３，０００〜５，０００の範囲の重量平均分子量を有することを特徴とする請求項１に記載のポリアスパラギン酸。