JPH10506665A - 含硫脱水剤の存在下でのポリスクシンイミドおよびその誘導体の製造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 種々の分子量のポリスクシンイミドが、種々の反応混合物および反応条件を使用して含硫脱水剤の存在下でアスパラギン酸を熱重合することによって調製された。三酸化硫黄および熱分解性三酸化硫黄前駆体脱水剤がこの目的で好ましい。反応混合物内に酸掃去剤を存在させることが望ましく、比較的高い分子量のポリスクシンイミドに導き、他方、酸掃去剤の不存在の場合、比較的低分子量のポリスクシンイミドとなる。

Description

【発明の詳細な説明】 含硫脱水剤の存在下でのポリスクシンイミド およびその誘導体の製造 発明の分野 本発明は、ポリスクシンイミドおよびその誘導体の製造に関する。さらに詳し くは、本発明は、熱重合によるポリスクシンイミドまたはその誘導体の製造に関 する。発明の背景 （ポリスクシンイミドとして知られている）ポリアンヒドロアスパラギン酸は 、重要性が増大している生分解性水溶性ポリマーであるポリアスパラギン酸の重 要な商業的前駆体である。アスパラギン酸の熱縮重合によるポリスクシンイミド の製造の化学および製法の基礎は特許および定期発行文献でよく確立されている 。かかる方法の説明は、Ｋｏｓｋａｎに対する米国特許第５，０５７，５９７号 およびＫｏｓｋａｎらに対する米国特許第５，３１５，０１０号および第５，２ ２１，７３３号に記載されているものである。これらの方法によるアスパラギン 酸の熱縮合によって得られた重量平均分子量は通常約５０００である。 高重量平均分子量ポリスクシンイミドを得るために、アスパラギン酸モノマー への添加剤も使用されてきた。２つの最も通常に使用されている添加剤は、Ｎｅ ｒｉら、Ｊ．Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１６，８９３−８９７ （１９７３）およびそれに引用された文献に報告されている濃リン酸およびＫｎ ｅｂｅｌらの米国特許第５，１４２，０６２号によって報告されている無水リン 酸である。これらのリン酸をベースとした添加剤が作用するメカニズムに関する 詳細な記載は文献で広くは公表されていない。いくつかの文献はそれらの酸性能 力を注記し、他の文献はそれらの脱水能力を注記している。 少なくとも２つの理由で、高重量平均分子量ポリスクシンイミドを調製するた めにリン酸をベースとした添加剤を使用する商業的プロセスはない。まず、反応 体、リン酸およびその無水物のコストが比較的高い。第２に、リン酸塩を含有す る廃棄流は、リンが湖および河川で藻類の異常発生を促進し、それは海洋生物の 生命を維持するのに必要な酸素レベルを枯渇させるゆえに環境に対してダメージ を与える。 本発明は、これらの不利を克服する、高重量平均分子量ポリスクシンイミドを 調製するためのエコロジー上許容される無リ ン酸かつ経済的な方法を提供する。発明の概要 リン酸をベースとする化学薬品よりも安価で且つ環境上許容される添加剤を用 いて比較的広範囲の重量平均分子量を有するポリスクシンイミドを生成するため に、含硫脱水剤の存在下でアスパラギン酸を熱重合することによるポリスクシン イミドの製造方法が提供される。好ましくは、三酸化硫黄をベースとする系を使 用して、比較的広い範囲の重量平均分子量にわたるポリスクシンイミドを得る。 驚くべきことに、三酸化硫黄（ＳＯ₃）、三酸化硫黄を生じ得る熱分解性三酸 化硫黄前駆体、およびスルホン酸、並びにそれらの混合物のごとき含硫脱水剤が アスパラギン酸と相互作用してポリスクシンイミドを生じることが判明した。 さらに詳しくは、アスパラギン酸は、約１４０℃ないし約３００℃の範囲のプ ロセス温度にて、含硫脱水剤との高温反応体混合物中で薄層方法によって熱的に 重合される。得られたポリスクシンイミドの重量平均分子量および色は、反応混 合物中における反応体の選択された相互モル比、反応体ゾーンの温度および反応 時間によって変化し得る。 本発明目的で有用な含硫脱水剤は、三酸化硫黄；硫酸、発煙硫酸、スルファミ ン酸およびポリ硫酸ならびにその有機および無機塩のような熱的に分解可能な三 酸化硫黄前駆体；三酸化硫黄と脂肪族もしくは複素環第三級アミンのようなアミ ンの配位錯体（coordination complex）；三酸化硫黄と非プロトン性溶媒の配位 錯体；およびメタンスルホン酸、トルエンスルホン酸等のようなスルホン酸等、 およびその塩を含む。 反応混合物は、もし比較的高分子量の生成物を望むならば、無機もしくは有機 塩基のような酸掃去性添加剤（又は、酸捕捉性添加剤：acid scavenging additi ve）を含ませる。反応体に応じて、酸掃去性添加剤を含ませると、有利には、中 和された副産物が生成し、これは次いで反応で使用した出発物質である含硫脱水 剤を再生し得る。 熱重合は大気圧以下の圧力で連続的、半連続的またはバッチ式の薄膜プロセス として行うことができる。生成したポリスクシンイミドは、所望ならば、さらに 加水分解してポリアスパラギン酸とすることができる。 かくして、本発明の方法は、ポリスクシンイミドを製造する前記先行技術リン 酸法に伴う問題点を克服する。有利には、本 発明の方法は、比較的広範囲の分子量を有するポリスクシンイミドを得るための 経済的かつエコロジー的に許容されるプロセスを提供する。発明の詳細な記載 本発明の熱重合プロセスは、約２００ないし約２０，０００の比較的広範囲の 重量平均分子量（Ｍｗ）を有するポリスクシンイミドを比較的高収率で生成する 。薄層重合は本明細書で記載する好ましい重合技術である。 かくして、本発明の方法の実施において、生成するポリスクシンイミドのＭｗ は反応混合物中における反応体の相互モル比、反応温度および反応時間によって 制御できる。さらに、生成するポリスクシンイミドの色も同時に制御して、実質 的に無色であるか、あるいは色の程度が変わる反応生成物を得ることができる。 現在実施し且つ好ましくは、反応混合物はアスパラギン酸および含硫脱水剤を 約１０：１ないし約１：２、好ましくは約４：１ないし約１：１の範囲のモル比 で含有する。脱水剤は三酸化硫黄、熱分解性三酸化硫黄前駆体、三酸化硫黄と脂 肪族第三級アミンの配位錯体、三酸化硫黄と複素環第三級アミンの配位錯 体、三酸化硫黄と非プロトン性溶媒の配位錯体、またはスルホン酸もしくはその 塩であり得る。塩基である酸掃去性添加剤、あるいは酸掃去性基（又は酸捕捉性 基：acid scavenging group）を有する酸掃去性添加剤を反応混合物に含めて酸 性副産物を中和し、また、ある場合には元の含硫脱水剤を再生する。 いずれか１つの理論に拘束される意図のものではないが、該プロセスは以下の 反応機構のうちの１以上に従って進行すると考えられる。 例えば、１つの公知の熱分解性三酸化硫黄前駆体添加剤は硫酸水素ナトリウム であり、これは、以下の反応式（１）に従って、加熱に際して分解して三酸化硫 黄となる。例えば、Ｒｅｍｙ，Ｈ． Ｔｅａｔｉｓｅ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉ ｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ，１， １９９，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｐｕｂｌｉｓｈｉ ｎｇ Ｃｏｍｐｏａｎｙ（１９５６）参照。 三酸化硫黄はその脱水作用でよく知られている。三酸化硫黄は１つのアスパラギ ン酸分子上の２つのカルボン酸基のうちの１つと別のもう１つのアスパラギン酸 分子のアミン基との間の脱水反応を促進して、反応式（２）に従ってアミド結合 を形成す ると考えられる。 （２）ＳＯ₃＋Ｒ¹-ＣＯＯＨ＋Ｈ₂Ｎ-Ｒ² →Ｒ¹−Ｃ(Ｏ)Ｎ(Ｈ)-Ｒ²＋Ｈ₂ＳＯ₄ ここに、Ｒ¹＝−ＣＨ（ＮＨ₂）ＣＨ₂ＣＯＯＨ：および Ｒ²＝−ＣＨ（ＣＯＯＨ）ＣＨ₂ＣＯＯＨである。 また、三酸化硫黄は、反応（２）で新しく形成されたアミド窒素が存在する別 のカルボン酸基と閉環するのを促進すると考えられ、脱水反応は反応式（３）に 従う。 （３） ここに、Ｒ²は反応式（２）の定義に同じであって； Ｒ³＝−ＮＨ₂である。 この発見の驚くべき態様は、記載したごとく、使用する三酸化硫黄前駆体添加 剤の種類、三酸化硫黄前駆体添加剤のモル濃度、反応温度および反応時間による ごとく種々の方法で生成するポリスクシンイミドのＭｗおよびＭｎを制御する能 力である。 ＭｗおよびＭｎを制御する１つのさらなる因子は、酸掃去性 添加剤を反応系に含ませることである。該酸掃去性添加剤はインシトゥで形成で きるか、あるいは別途添加できる。三酸化硫黄が脱水工程を促進する場合、それ は次いで反応式（４）に従って硫酸に変換される。 （４）ＳＯ₃＋Ｈ₂Ｏ→Ｈ₂ＳＯ₄ 硫酸は、ポリマーの新しく形成されたアミド結合を破壊することによって、ポ リスクシンイミドの分子量を低下させることができる強酸である（事実、反応式 （２）の逆反応）。アミド結合の分解は、塩基（Ｂ）のような酸掃去性添加剤を 含ませて、反応式（５）に従って形成された硫酸を中和することによって妨げら れる。 （５）Ｂ＋Ｈ₂ＳＯ₄→（ＢＨ）⁺（ＨＳＯ₄）^- 反応式（１）における硫酸水素ナトリウムの場合には、例えば、反応式（２） 、（３）および（４）で生成した硫酸を中和できる酸掃去性添加剤は硫酸ナトリ ウムであって、インシトゥで形成される。硫酸ナトリウムは、次いで、反応式（ ６）に従って進行して硫酸水素ナトリウムを再生すると考えられる。 （６）Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｎａ₂ＳＯ₄→２ＮａＨＳＯ₄ 先行技術においては、リン酸ベースの添加剤の役割は、恐ら くはリン酸無水物形成を介する脱水剤の役割であると考えられる。リン酸は硫酸 よりもかなり弱く、かくして、有意なアミド結合分解には至らないので、リン酸 をベースとした系においては酸掃去性添加剤は必要でない。本発明三酸化硫黄系 においては、比較的高分子量のポリマーを得るための酸掃去性添加剤の使用は不 利とは考えられない、何故ならば、それはインシトゥで形成でき、元のＳＯ₃前 駆体添加剤を再生できるからである。例えば、反応式（６）に示したごとく、得 られた中和された生成物は硫酸水素ナトリウムであって、これは反応式（１）の 出発物質である。かくして、それは製造プロセスで再使用のために回収できる。 特に含硫脱水剤がスルホン酸である場合、別の機構は、アスパラギン酸モノマ ーとスルホン酸との間のいくらか高反応性の中間体化合物の形成を含み得、該中 間体は、形成されると低温での重合に導く。かかる中間体の１つは、 ＲＳＯ₂−ＮＨ−ＣＨ（ＣＯＯＨ）ＣＨ₂（ＣＯＯＨ） のごときアスパラギン酸のスルホンアミドであり得る。 もう１つのかかる中間体は、 Ｈ₂ＮＣＨ（ＣＯＯＨ）ＣＨ₂Ｃ（Ｏ）ＯＳＯ₂Ｒ のごときスルホン酸−アスパラギン酸の混合無水物であり得る。 三酸化硫黄は、好ましくは、その安定化された無水物の形態で使用するが、ガ ス状三酸化硫黄単独または不活性ガスと混合したガス状三酸化硫黄も同様に使用 できる。安定化無水物形態は、Ａｌｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｄｙ ｅ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＧｅｎｅｒａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ 手可能である。 本発明に有用な三酸化硫黄前駆体は、硫酸、発煙硫酸、ポリ硫酸［ＯＨ（ＳＯ₂ Ｏ）_xＨ］、スルファミン酸、およびそれらの塩（該塩は、アルカリ金属、アル カリ土類金属、または遷移金属であり得る１以上の対イオンを有する）のような 熱分解性含硫黄含酸素酸（sulfur oxygen acid）を含む。アンモニア由来のアン モニウム塩、または有機塩基、例えばアミン由来の塩もこの目的で使用できる。 塩は無水物または水和物であってよく、好ましくは、硫酸塩または硫酸水素塩 である。かかる塩の例は、限定されるものではないが、硫酸アンモニウム、硫酸 水素アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸 水素カリ ウム、硫酸銅類、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ミョウバン類（硫酸アンモニウムア ルミニウム、硫酸カリウムアルミニウム、硫酸アルミニウム）、スルファミン酸 アンモニウム、硫酸尿素、硫酸ピリジニウム、硫酸水素ピリジニウム等を含む。 本発明に有用なさらなる三酸化硫黄前駆体添加剤は、三酸化硫黄と配位子供与 基（donating ligand group）を有する化合物との配位錯体を含み、好ましくは 脂肪族第三級アミンおよび複素環第三級アミンとの錯体である。配位錯体の例は 、限定されるものではないが、三酸化硫黄トリメチルアミン錯体、三酸化硫黄ピ リジン錯体、三酸化硫黄ポリ（４−ビニルピリジン）錯体、および三酸化硫黄ト リメチルホスフィン錯体を含む。 本発明に有用な、なおさらなる三酸化硫黄前駆体添加剤は、三酸化硫黄と非プ ロトン性溶媒の配位錯体を含む。例示的溶媒錯体は、限定されるものではないが 、三酸化硫黄ジメチルホルムアミド、三酸化硫黄ジオキサン、三酸化硫黄テトラ ヒドロフラン等を含む。 さらに他の適当な含硫脱水剤は、メタンスルホン酸、トルエンスルホン酸等の ごときアルキル−およびアリールスルホン酸等、ならびにその塩である。 任意ではあるが、反応混合物と接触させて酸掃去性添加剤を含ませると望まし いことが判明し、一般に、酸掃去性添加剤の存在により酸掃去性添加剤の不存在 下で生成されるものよりも高分子量のポリスクシンイミドの生成に至る。酸掃去 性添加剤は、好ましくは、有機塩基または無機塩基のような塩基、または塩基に 由来する酸掃去性基を有する化合物である。いくつかの例において、酸掃去剤は インシトゥで形成できる。 適当な無機塩基は、限定されるものではないが、アルカリ金属水酸化物、アル カル土類金属水酸化物、および水酸化アンモニウムを含む。適当な有機塩基は、 限定されるものではないが、第一級アミン、第二級アミン、および第三級アミン を含む。また、高分子量アミン塩基も適当である。特に好ましいのは、脂肪族第 三級アミンおよび複素環第三級アミンである。 生成したポリスクシンイミドのＭｗは、約１４０℃および約３００℃の温度範 囲にて、薄層熱重合プロセスによって、上記した反応混合物および反応条件の範 疇で容易に制御できる。約１６０℃ないし約２００℃の温度範囲が、実質的に無 色のポリスクシンイミドを製造するのに好ましい。しかしながら、ポリスクシン イミドにおける実質的色彩が許容されるまたは耐えら れる場合には、反応体の選択されたモル比で温度を上げることができる。反応混 合物内に酸掃去性添加剤を含ませることは非常に望ましく、より高分子量のポリ スクシンイミドに導くのに対して、酸掃去性添加剤の不存在は一般により低分子 量生成物を生じる。また、Ｍｗはホウ酸の添加によっても制御できる。 また、本発明の方法は、プレート型の反応器を用いることによって、約３０％ ないし約９０％を超える範囲の比較的高収率で、熱重合生成物、すなわちポリス クシンイミドの容易な回収を提供する。 簡単に述べれば、１つの薄層重合法態様において、アスパラギン酸を含有し且 ついずれかの適宜な方法で調製された、本明細書で開示した反応混合物を、好ま しくは厚みが約２インチ（約５センチメーター）を超えない、通常は固体伝熱性 表面と密接に接触させた、プレート土の比較的薄い層としての高温反応ゾーンを 通す。反応混合物は、重合を開始して脆い固体を形成するのに十分な温度、好ま しくは約１４０℃ないし約３００℃の範囲、より好ましくは約１７０℃ないし約 １８０℃にて、約１５分ないし約５時間、好ましくは約３０分ないし約２時間の 間、反応ゾーンに維持する。所望ならば、水を反応混合物に添 加して、実質的に均質な塊にブレンドするのを容易とすることができる。これは 、いずれかの適宜な方法、例えば、噴霧する等の方法によってなされる。 高温反応ゾーンは、反応混合物がプレート型の反応器、例えばトレイまたは連 続移動するコンベアベルト（ステンレス鋼または耐熱性複合材）上の比較的薄い 層として、または任意の他の適宜な方法において導入され、重合が起こるのに十 分に加熱される炉またはオーブンのごとき反応器であり得る。高温反応ゾーンに おけるプロセス圧は大気圧であるか、または大気圧下であり得る。反応体中の雰 囲気は周囲雰囲気または不活性雰囲気、例えば、窒素、二酸化炭素等であり得る 。 別法として、反応器はロータリーキルン乾燥機、スクリュー型押出機、流動床 等であり得る。 重合温度に到達するに際し、反応塊は発泡を開始し、水のごとき重合副産物を 放出する。反応ゾーンで得られた熱重合生成物は脆い塊であり、これは、容易に 回収することができ、且つ、使用するために、または公知の方法でポリアスパラ ギン酸またはその塩までさらに加水分解するために所望のサイズまで粉砕できる 。 本発明の製法は、ポリスクシンイミドへの重合を迅速にかつ比較的安価な装置 で完了するために必要な入熱を提供する。反応混合物は、粉末、スラリーまたは ペーストのいずれかで熱伝導性表面上に比較的薄い層に容易に広げることができ 、次いで加熱して反応体の溶融体を形成できるという事実に十分な利点がある。 水分含量はこの目的で臨界的でない。 反応体のこの薄層は混合することなく必要な熱の伝導のための十分な表面を提 供する。加えて、重合反応が完了すると、反応体の薄層は膨張した脆い多孔性塊 となり、これは熱伝導性表面から容易に取り出され、加水分解反応器に容易に供 給できる自由流動粉末に粉砕される。 反応混合物の温度が上昇するにつれ、反応体は溶融段階を経過し得る。かくし て、反応体を撹拌させる努力は必要でない。何故ならば、熱伝導目的で撹拌する 必要がないからである。十分な熱伝導は、放射熱、伝導、対流または双方によっ て、熱伝導性表面の下方からおよび反応体塊自体の上方から共に加熱することに よって供される。これは、焼成または硬化で使用されるような連続的ガスオーブ ンを用いることによって最も容易かつ経済的に達成できる。 本発明の１つの連続プロセス実施態様において、アスパラギン酸および三酸化 硫黄または熱分解性三酸化硫黄源の反応混合物および所望により酸掃去性添加剤 のを、オーブンへの入口にて、連続ベルト等の土に広げる。次いで、この反応混 合物は反応ゾーンに入り、ガス火または同様の手段によって加熱される。ベルト の速度は、ポリスクシンイミドへの重合反応が、反応体が反応ゾーン中にある間 に完了するように調整される。次いで、得られたポリスクシンイミド生成物は冷 却ゾーンに入り、そこで、空気または水噴霧を用いて生成物温度を低下させ、コ ンベアベルトからの生成物のリリースを助けることができる。 生成されたポリスクシンイミドはコンベアベルトから取り出し、粉砕機のよう なデバイスで所望の粒径まで粉砕される。もしポリアスパラギン酸またはポリア スパラギン酸の塩への変換が望まれる場合、水酸化ナトリウムのような塩基を用 いる加水分解機ユニットにて、粉砕したポリスクシンイミドをさらに加水分解す る。 前記連続プロセス実施態様に加え、本発明の製法は、反応混合物を連続チェー ン上のトレイに供給し、それにより次いでトレイを高温オーブンを通って移動さ せることによっても実施で きる。生成したポリスクシンイミドの冷却は、反応オーブンもしくは炉の下流端 部でトレイに水または空気をスプレイすることによって達成できる。トレイは、 それらがオーブンを出た後ひっくり返り、チェーンの下側を通ってオーブンの土 流部分に尻ることができる。 加えて、本発明の方法は、反応混合物をトレイ上に前記したごとく所望の厚み に広げることによってバッチ式オーブンで実施することもできる。次いで、これ らのトレイはラックに載せ、高温オーブンに運ばれる。生成物は重合が完了する とオーブンから取り出し、得られたポリマーを冷却し、トレイから取り出し、所 望の粒径に粉砕する。 もう１つの実施態様において、アスパラギン酸−脱水剤混合物は、生じる溶融 体様中間体を吸収または保持できる粒状担体物質と合し、得られた反応塊は次い で流動床反応器中、反応温度で流動化される。 本発明に従って生成したポリスクシンイミドはそれ自体使用できるか、あるい は水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム等のような塩基水溶 液と合して塩基加水分解してポリアスパラギン酸の塩を生成することができる。 塩基加水 分解はかなり多様な条件下で行うことがでるが、好ましくは、少なくとも８以上 のｐＨ値にて、約８０℃未満の温度で行われる。単純な反応ではないが、加水分 解は一般にアレニウスプロフィールに従い、ここに、加水分解の最適温度は約７ ０℃である。生成物イミドの酸加水分解も可能である。 以下の実施例は本発明をさらに説明する。比較的大規模の実施例１−３および ６３の各々において、特に断りのない限り、以下の一般的手順を使用し、かく生 成するポリスクシンイミド反応生成物の形成は赤外分光学（ＩＲ）によって確認 し、収集し、秤量し、収率を計算した。 一般的手順：実施例１−３および６３では、Ｋｅｎｍｏｒｅ対流オーブンを該 オーブンの底部の加熱コイルと共に利用した。約１１２０平方センチ（ｃｍ²） の面積を有するステンレス鋼パンに以下の実施例に記載した反応混合物を充填し た。反応混合物を含有するパンの内底部表面の温度は、特定表面熱電対プローブ （Ｏｍｅｇａ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ， モデルＣＯ１，タイプＫ）を用いて測 定した。パンをオーブン内のラックにのせた。加熱コイルの土方のラックの高さ は約１３ｃｍであった。オーブンの温度は、各パン中の内容物の表面上方（約３ ｃｍ） に位置させた熱電対プローブ（タイプＫ）で測定した。該パンを所定の反応時間 の間オーブン中に維持した。この時間に到達した後、該パンをオーブンから取り 出し、周囲の室温まで冷却し、粗反応生成物を微細な粉末に粉砕し、秤量した。 いくつかの場合、粗反応生成物をサイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）によ って分子量を分析し、他の場合には、粗反応生成物を熱水洗浄によって精製し、 得られた水不溶性部分を赤外分光学によってポリスクシンイミドであることを特 徴付けた。 また、かく精製したポリスクシンイミドをＳＥＣによって分子量につき分析し た。好ましい実施において、生成物（約０．５ｇ）を水酸化ナトリウム溶液（１ Ｍ；約５．２ｍｌ）と合し、撹拌して溶液を得た。この溶液の一部（０．５グラ ム）をリン酸カリウム二塩基性溶液（０．１Ｍ、約５．５ｇ）と合した。得られ た混合物を０．４５μｍフィルター（ナイロン）を通して濾過し、機器分析に付 した。 機器構成は、（１）ＨＰＬＣポンプ（ＳｈｉｍａｄｚｕモデルＬＣ−１０ＡＤ ）、（２）１分当たり約０．４ｍｌの速度で分析検体（約２０μＬ）を担う移動 相（０．０５Ｍ ＫＨ₂ＰＯ₄溶液）、（３）２つのサイズ排除クロマトグラフィ ーカ ラム（ＳｙｎＣｈｒｏｐａｋ ＧＰＣ１００、ＧＰＣ５００）、および（４）紫 外線（２２０ｎｍ）検出器よりなるものであった。該機器は、狭い分子量分布の ポリアクリル酸ナトリウム標準（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅ， Ｉｎｃ．）を用い て標準化した。ＳＥＣ機器の較正で使用したポリアクリル酸ナトリウムの重量平 均分子量（Ｍｗ）、数平均（Ｍｎ）分子量およびピーク分子量（Ｍｐ）はＰｏｌ ｙｓｃｉｅｎｃｅ，Ｉｎｃ．によってよく特徴付けられている。テストした試料 のＭｗおよびＭｎはデータハンドリングシステム（Ｈｉｔａｃｈｉ Ｄ−２５２ ０ＧＰＣインテグレーター）におけるアルゴリズムを用いて得られた。実施例１ 三酸化硫黄ピリジン錯体を伴うアスパラギン酸の薄層重合によるポリスクシンイ ミドの合成 Ｌ−アスパラギン酸（Ｍｏｎｓａｎｔｏ，３０６．５ｇ，２．３モル）を乳鉢 中で三酸化硫黄ピリジン錯体（Ａｌｄｒｉｃｈ，１０７．４５ｇ，０．６７５モ ル）と混合し、得られた自由流動粉末を大きな（約１１２０ｃｍ²）ステンレス 鋼製パン中、比較的薄い層に広げた。熱電対プローブを粉末とパンの底 部との間に置いて、反応混合物の温度を測定した。 次いで、パンを１７０℃まで予備加熱したオーブンに入れた。パンをオーブン 中に３時間の全反応時間維持した。この間に、パン内部の反応混合物の温度は１ ５分で２３℃の最初の周囲室温から１６０℃まで上昇した。次いで、残りの２． ７５時間の反応時間の間に、反応温度をゆっくりと１７０℃まで上昇させた。こ の反応時間の後、パンをオーブンから取り出し、反応生成物を周囲室温まで冷却 させた。 褐色の脆い発泡体が生成された。該生成物は乳鉢中で容易に粉末に粉砕された 。粉末生成物を約６リットル（Ｌ）の水と合し、次いで、濾過した。濾過した固 体単離物を沸騰水（約２Ｌ）中で約０．３時間熟成させ（digested）、次いで、 濾過した。次に、濾過漏斗上の固体単離物を約１Ｌの最終水すすぎで洗浄し、減 大気圧（約−７０ＫＰａの減圧）下、約１２０℃で約３時間乾燥した。 淡褐色粉末が得られ、これは、赤外分光学に基づいてポリスクシンイミドと確 認された（２１０．７ｇ、２．１７モル、９４％収率）。次いで、生成されたポ リスクシンイミドの一部（０．５ｇ）を水酸化ナトリウム水溶液（１Ｍ、５．２ ｍｌ） でポリアスパラギン酸ナトリウムに加水分解して黄色溶液を得た。この溶液をリ ン酸ナトリウム一塩基性溶液（０．１Ｍ、ｐＨ７に調整、５．５ｇ）で固形物濃 度約１％まで希釈した。 生成されたポリアスパラギン酸ナトリウムを前記したごとくにサイズ排除クロ マトグラフィー（ＳＥＣ）によって分析し、１２，１２７のＭｗおよび２，６３ ９のＭｎを有するものであった。実施例２ 硫酸水素アンモニウムを伴うアスパラギン酸の薄層重合によるポリスクシンイミ ドの合成 Ｌ−アスパラギン酸（Ｐｆｉｚｅｒ，３００ｇ，２．２５モル）を乳鉢中で硫 酸水素アンモニウム（Ａｌｄｒｉｃｈ，８６．３９ｇ，０．７５モル）と混合し 、得られた混合物を大きな（約１１２０ｃｍ²）ステンレス鋼製パン中、比較的 薄い層として広げた。熱電対プローブを混合物とパンの底部との間に置いて、反 応物の温度を測定した。 次いで、パンを約２３℃の周囲室温のオーブンに入れた。次いで、オーブン中 の温度を半時間にわたって周囲室温から１７０℃まで徐々に上昇させた。この間 に、パン内部の反応混 合物の温度はほぼ室温から１４５℃まで上昇した。オーブン内部の温度をさらに ３時間１７０℃に維持し、パン中の反応混合物の温度はオーブンと同一温度まで ゆっくりと上昇した。この反応時間の後、パンをオーブンから取り出し、周囲室 温まで冷却させた。 非常に明るい褐色の脆い発泡体が生成された。該生成物は乳鉢中で容易に粉末 に粉砕された。粉末生成物を秤量した（３０９．４ｇ）。次に、粉末生成物を水 （約６００ｍｌ）と合し、加熱して約半時間沸騰させ、約４０℃まで冷却し、得 られた懸濁液をデカントした。得られた固体を２回のさらなる熱水洗浄に付し、 次いで、減大気圧下（約−７０ＫＰａの減圧）、１２０℃で１．５時間乾燥した 。 オフホワイトの粉末が得られ、これは、赤外分光学に基づいてポリスクシンイ ミドと確認された（１４４ｇ、１．４８モル、約６６％収率）。生成物の一部（ ０．５ｇ）を水酸化ナトリウム水溶液（１Ｍ、５．２ｍｌ）でポリアスパラギン 酸ナトリウムに加水分解して淡黄色溶液を得た。この溶液の一部（０．５ｇ）を リン酸ナトリウム一塩基性溶液（０．１Ｍ、ｐＨ７に調整、５．５ｇ）で固形物 濃度約１％まで希釈した。 生成されたポリアスパラギン酸ナトリウムを前記したごとくにＳＥＣによって 分析し、４，２２４のＭｗおよび２，６８８のＭｎを有するものであった。実施例３ 硫酸水素ナトリウムを用いるアスパラギン酸の薄層重合によるポリスクシンイミ ドの合成 Ｌ−アスパラギン酸（Ｍｏｎｓａｎｔｏ，３００．５ｇ，２．２６モル）を乳 鉢中で硫酸水素ナトリウム一水和物（Ａｌｄｒｉｃｈ， １１１．４ｇ，０．８ １モル）と混合して自由流動粉末とした。得られた自由流動粉末を水（４３ｍｌ ）と合してペーストとし、次いでそれを大きな（約１１２０ｃｍ²）ステンレス 鋼製パン中、薄い層として広げた。熱電対プローブをペーストとパンの底部との 間に置いて、反応混合物の温度を測定した。 次いで、パンを２３℃の周囲室温のオーブンに入れた。次いで、オーブンを約 ４０分間にわたって２００℃まで加熱した。この間に、パン内部の反応混合物の 温度は周囲温度から１６３℃まで上昇した。次の１．２５時間の間、オーブンの 温度を１９５℃ないし２００℃に維持した。この間に、パン内部 の反応混合物の温度は１９５℃まで上昇した。この反応時間の後、パンをオーブ ンから取り出し、反応生成物を約周囲室温まで冷却させた。 オフホワイトの脆い発泡体が生成された。該生成物は容易に粉末に粉砕され、 秤量した（３２２．８ｇ）。粉末を水（約１５００ｍｌ）と合し、６０℃で０． ５時間熟成させた。得られた懸濁液をまだ熱いうちに濾過した。回収された固体 単離物を２回のさらなる同様の熱水（６０℃）処理および濾過で洗浄し、続いて 約周囲室温の温度の水で３度目の洗浄をし、再度濾過した。次いで、洗浄した固 体単離物を減大気圧下（約−７０ＫＰａの減圧）、約１２０℃で約２時間乾燥し た。 オフホワイトの粉末が得られ、これは、赤外分光学に基づいてポリスクシンイ ミドと確認された（１８９．５ｇ、１．９５モル、約８６％収率）。生成物の一 部（０．５ｇ）を水酸化ナトリウム水溶液（１Ｍ、５．２ｍｌ）でポリアスパラ ギン酸ナトリウムに加水分解して麦藁色（淡黄色）溶液を得た。この溶液の一部 （０．５ｇ）をリン酸ナトリウム一塩基性溶液（０．１Ｍ、ｐＨ７に調整、５． ５ｇ）で固形物濃度約１％まで希釈した。 生成されたポリアスパラギン酸ナトリウムはＳＥＣによって、３，９４５のＭ ｗおよび２，３８２のＭｎを有するものとして分析された。実施例４−６２ 三酸化硫黄ベースの系を用いるアスパラギン酸の薄層重合によるポリスクシンイ ミドの調製 実施例４−６２において、以下の一般的方法を使用した。 選択された脱水性添加剤または酸掃去性添加剤を含むまたは含まないＬ−アス パラギン酸の反応混合物は、便宜には、乳鉢中で反応体を混合することによって 、あるいは出発反応体物質をスパチュラーで一緒に撹拌することによって調製し た。各反応混合物を個々に別々のテスト試験管に入れた。次いで、各テスト試験 管をほぼ周囲室温に設定された油浴に入れた。次いで、後記表１−４に示した、 使用反応混合物のタイプおよび所望の反応温度に応じて、各油浴の温度を予め選 択した設定温度まで上昇させた。各試験管を予め選択した時間の間、設定温度に 維持した。予め選択した時間経過後、各試験管を浴から取り出し、ベンチ頂部で 周囲室温（約２３℃）まで冷却した。 各試験管の内容物を、相変化が加熱の間に起こったという徴 候（すなわち、溶融、発泡、膨張、透明性、不透明性の徴候）につき目視により 調査した。この観察は、表１−４で「柔軟または溶融段階」と表示される。 次に、特に断りのない限り、水（約１４ｍｌ）を、反応生成物を含有する各個 々のテスト試験管に添加した。得られた水性混合物を、次いで、各々沸騰するま でまで加熱し、約０．５時間沸点に維持した。沸騰した混合物を周囲室温まで冷 却した。次に、冷却した混合物を濾過し、固形物（もしあれば）をさらに２回の 水（各々約１４ｍｌ）および濾過処理で洗浄し、次いで、メタノール（約１４ｍ ｌ）で洗浄し、濾過した。最後に、固形物を一晩風乾し、次いで、秤量した。 単離した乾燥生成物の色彩を観察した。首尾よく反応が起こった場合は、単離 生成物は赤外分光学によってポリスクシンイミドと確認された。生成したポリス クシンイミドの分子量は、ポリアスパラギン酸ナトリウムへの変換、続いての実 施例１−３および６３に記載した方法を用いるＳＥＣ分析によって測定した。 いくつかの場合では、前記洗液に含まれる固形物も同様にＳＥＣで分析した。 実施例４−６２における使用した反応条件、反応体の比率および各個々の反応 混合物で得られた結果の詳細は表１−４に掲げる。比較目的で、アスパラギン酸 およびピリジン三酸化硫黄錯体の反応混合物によって生成された粗製の末洗浄反 応生成物（洗浄した生成物ではない）を単離し、実施例１５で評価した。実施例 ３２−３４における単離生成物の重量は取扱ミスにより測定しなかった。実施例 ５５および５６では、分子量データは、前記した分析後処理（workup）の最初の 濾過生成物に含まれる固形物につき得た。実施例５７では、Ｍｗデータは単離固 形物および濾液に含まれる固形物双方につき掲げる。 表１は、Ｌ−アスパラギン酸を脱水性添加剤と共に加熱する対照反応混合物に ついての反応条件および結果を実施例４−６に示す。比較のために、表１には、 脱水性添加剤を含まないが、酸掃去性添加剤ピリジンの存在下でＬ−アスパラギ ン酸を加熱する反応混合物の例を示す（実施例１１および１２）。また、比較の ため、表１には、Ｌ−アスパラギン酸を酸掃去性添加剤ポリ−４−ビニルピリジ ン塩酸塩（ポリビニルＰｙ Ｈ⁺Ｃｌ^-）と共に加熱する反応混合物についての例 を示す（実施例３５）。 また、表１は、Ｌ−アスパラギン酸と下記の成分との反応混合物についての反 応条件及び結果を示す： （ａ）脱水性添加剤としての三酸化硫黄（酸掃去性添加剤としてのピリジン（ Ｐｙ）を含むかまたは含まない）（実施例７および１３）； （ｂ）脱水性添加剤としての発煙硫酸（実施例８）；および （ｃ）脱水性添加剤としての以下の熱分解性三酸化硫黄前駆体： （ｉ）硫酸およびスルファミン酸（酸掃去剤（又は酸捕捉剤：acid scaveng er）としてのピリジンを含むかまたは含まない）（実施例９、１０、１６−２３ ）； （ｉｉ）硫酸（酸掃去剤としてのポリ（４−ビニルピリジン）を含み、且つ 、緩衝液としてのホウ酸を含むかまたは含まない）（実施例３２−３４）； （ｉｉｉ）三酸化硫黄および窒素供与配位子ピリジンおよびトリメチルアミ ンの配位錯体（Ｍｅ＝ＣＨ３）（実施例１４、１５、２４、２５）； （ｉｖ）三酸化硫黄および供与配位子としての極性非プロトン性溶媒ジメチ ルホルムアミド（ＤＭＦ）の配位錯体（実施 例２６および２７）；および （ｖ）三酸化硫黄および高分子量窒素多座配位子ポリ−４−ビニルピリジン （ポリビニルＰｙ）の配位錯体（緩衝液としてのホウ酸を含むかまたは含まない ）（実施例２８−３１）。 表２は、アスパラギン酸および以下の無機酸掃去性基（又は無機酸捕捉性基： inorganic acid scavenging group）を有する熱分解性三酸化硫黄前駆体脱水性 添加剤：硫酸水素アンモニウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸アンモニウムおよび 硫酸ナトリウムの反応混合物（追加の硫酸を含むかまたは含まない）についての 反応条件および結果を示す（実施例３６−５１）。 表３は、アスパラギン酸および以下の添加剤：亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸 ナトリウム、亜硫酸水素アンモニウム、および硫酸マグネシウムの反応混合物に ついての反応条件および結果を示す（実施例５２−５９）。 表４は、酸掃去性添加剤としてのピリジンの有無における、アスパラギン酸お よび含硫脱水剤メタンスルホン酸の反応混合物についての反応条件および結果を 示す（実施例６０−６２）。 結果のうちいくつかは、後記にて簡単に議論する。分子量の議論の便宜および 目的のため、重量平均分子量（Ｍｗ）に言及 する。 対照の実施例４および５につき表１に示すごとく、約１７０℃で約２．５時間 までアスパラギン酸を熱重合させても、ポリスクシンイミドはほとんどまたは全 く形成されない。他方、２４０℃で約１時間アスパラギン酸を熱重合させると（ 実施例６）、約５８００のＭｗの高い分子量を有するポリスクシンイミドが生じ る。この結果は、アスパラギン酸単独の熱縮重合反応についての文献で報告され ている分子量に一致する。 実施例７では、アスパラギン酸および安定化された三酸化硫 果、チャーリング（charring）が起こった。しかしながら、反応混合物にピリジ ンを含ませると（実施例１３）、高い分子量のポリスクシンイミド（１２，００ ０を超えるＭｗ）が生成した。三酸化硫黄を含まない、ピリジンおよびアスパラ ギン酸の反応混合物はポリスクシンイミドをほとんどまたは全く形成させなかっ た（実施例１１および１２）。 驚くべきことに、発煙（約３０％ＳＯ₃）硫酸または濃硫酸中でアスパラギン 酸を加熱すると、各々、（三酸化硫黄に基づき）約７．６：１および約２．７： １のアスパラギン酸に対する 化学量論量以下のモル比量で使用した場合、中程度の分子量（約１，０００を超 え約３，０００Ｍｗ未満）の白色ポリスクシンイミドが生じた（実施例８および ９）。アスパラギン酸および硫酸のモル比を１対１まで増加させると（実施例１ ０）、ポリスクシンイミドは形成されなかった。 また、三酸化硫黄の配位錯体である三酸化硫黄前駆体添加剤は比較的高い分子 量のポリスタシンイミドを生じた。これらは、かかる錯体が通常三酸化硫黄単独 よりも取り扱いが容易であるので有利である。実施例１４および１５は、ピリジ ンのような芳香族アミンが配位結合する配位子である例である。実施例２４およ び２５では、第三級脂肪族アミンであるトリメチルアミンを配位子として使用し た。実施例２６および２７はこの配位結合する配位子における供与基として非プ ロトン性溶媒ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）のアミド基を使用した。 種々のモル比化学量論のアスパラギン酸、ピリジンおよび硫酸の組合せである 反応混合物は、実施例１６−１９から分かるように種々のＭｗのポリスクシンイ ミドを生じた。硫酸に対するピリジンのモル比が約２：１である場合、硫酸ピリ ジニウム塩が形成され（実施例１６および１７）、硫酸に対するピリジ ンのモル比が約１：１である場合、硫酸水素ピリジニウムが形成される（実施例 １８および１９）と考えられる。 また、約１７０℃まで加熱したアスパラギン酸およびスルファミン酸の反応混 合物はポリスクシンイミドを生成した（実施例２０−２３）。スルファミン酸は 室温で共有結合分子である。しかしながら、それは、より高温で形成されると考 えられる、配位錯体Ｈ₃Ｎ・ＳＯ₃と等電子である。興味深いことには、スルファ ミン酸をピリジンと組み合わせた場合（実施例２１）、ポリスクシンイミドのＭ ｗは約３５５８のＭｗ（実施例２０）から約９３３５のＭｗ（実施例２１）まで 増加した。 実施例２８−３５においては、種々の反応条件下で高分子量塩基ポリビニルピ リジンを使用した。実施例２８（約１７０℃の反応温度）および実施例２９（約 ２４０℃の反応温度）で、アスパラギン酸および三酸化硫黄ポリ（４−ビニルピ リジン）錯体の反応混合物は、各々、約５２０２および約５９９３のＭｗを有す るポリスクシンイミドを生じた。実施例２８では、生成したポリスクシンイミド のＭｗは約１７０℃における加熱重合アスパラギン酸のＭｗ（対照実施例４およ び５）よりも実質的に高かった。実施例２９では、生成したポリスクシンイミド のＭｗは約２４０℃で生じた加熱重合アスパラギン酸のＭｗ（対照実施例６）と ほぼ同等であった。 実施例３０および３１は、三酸化硫黄の配位錯体を含有する反応混合物にホウ 酸を含めることによって得られるポリスクシンイミドのＭｗを制御する本発明方 法の能力をさらに説明する。ホウ酸はこの例では緩衝液として作用すると考えら れる。 実施例３２および３３では、硫酸と組合せ、アスパラギン酸と反応させたポリ （４−ビニルピリジン）は中程度Ｍｗのポリスクシンイミドを生成した。かかる 反応混合物にホウ酸を含ませると（実施例３４）、再度、Ｍｗ制御のさらなるレ ベルを説明した。 また、実施例３５における反応混合物、ポリ（４−ビニルピリジン）の塩酸塩 はポリスクシンイミドを生成したが、ＳＥＣによって検出されたモノマーピーク および同様に検出されたポリスクシンイミドのピークを含むその２つのモードを 有する分子量分布によって示されるごとく比較的低い収率であった。計算された Ｍｗは２つのピークの比例重量平均である。２つのモードを有する分布を示す本 実施例では、Ｍｗは相対的に小さい。実施例３５では、該塩酸塩は恐らくは脱水 性添加剤としては作 用せず、また有効な酸掃去剤としても作用しないと考えられる。 ポリ（４−ビニルピリジン）のような高分子量塩基の使用は、該塩基が不溶性 であって容易に回収でき再使用でリサイクルできるので有利である。 表２は、無機酸掃去性基を有する三酸化硫黄前駆体添加剤の例についての結果 を示す。実施例３６および３７は、約１７０℃の反応温度では、硫酸水素アンモ ニウムを使用した場合、比較対照実施例（実施例４および５）で得られたものよ りも有意に高いＭｗを有するポリスクシンイミドが生成したことを示す。しかし ながら、硫酸水素アンモニウムを使用して約２４０℃の反応温度で調製されたポ リスクシンイミドのＭｗと比較対照（実施例６）のＭｗとの間の差異は小さい。 ポリスクシンイミドを調製するのに約１７０℃の反応温度で硫酸アンモニウム を使用すると（実施例３９および４０）、対照実施例４および５のＭｗを超えて ポリスクシンイミドのＭｗを実質的に改良しなかった。しかしながら、実施例４ ０から分かるように、（分子量分布は２つのモードを有したものの）少なくとも ある程度高い分子量のポリスクシンイミドが生成したという徴候がいくらかある 。アスパラギン酸および硫酸アンモ ニウムの反応混合物において反応温度を約２４０℃まで上昇させると（実施例４ １、４２および４３）、比較対照（実施例６）のＭｗを超えるＭｗの非常に小さ い増加が生じた。 興味深いことには、アスパラギン酸および硫酸アンモニウムの反応混合物に硫 酸を含ませると（実施例４４）、実施例４および５における約１７０℃の反応温 度での比較対照のＭｗを超える実質的に改良されたＭｗを有するポリスクシンイ ミドが生成された。しかしながら、約２４０℃の反応温度では（実施例４５）、 生成したポリスクシンイミドのＭｗは実施例６の比較対照のＭｗと実質的に同一 であった。 アスパラギン酸および硫酸水素ナトリウムの反応混合物を実施例４６で約１７ ０℃まで加熱した場合、比較的高いＭｗ（約３９２０）のポリスクシンイミドが 生成し、実施例４７においては、約２４０℃のより高い温度では約９３４８の高 い分子量のポリスクシンイミドが生成した。 実施例４８における約１７０℃の反応温度でのアスパラギン酸および硫酸ナト リウムの反応混合物は、実施例３９におけるアスパラギン酸および硫酸アンモニ ウムの反応混合物で得られたものよりも高いＭｗのポリスクシンイミドを生じた が、わず かに高いＭｎに過ぎなかった。しかしながら、より高い反応温度では、生成した ポリスクシンイミドのＭｗに基づいて、硫酸ナトリウムおよび硫酸アンモニウム の使用の間には観察される差異はなかった。他方、アスパラギン酸、硫酸ナトリ ウムおよび硫酸の反応混合物から得られたポリスクシンイミドのＭｗでは実質的 な改良があった。実施例５１から分かるように、約１１，９７１と高いＭｗのポ リスクシンイミドが約２４０℃での反応温度で生成した。 表３は、アスパラギン酸と、脱水剤として使用した、アルカリ金属である、あ るいはアンモニアに由来する対イオンを有する亜硫酸塩、亜硫酸水素塩である熱 分解性二酸化硫黄前駆体添加剤との種々の反応混合物についての反応条件および 結果を示す。また、表３は、乾燥剤硫酸マグネシウム（２５０℃を超える温度で ＳＯ₃に分解することが知られている化合物）の効果を示す。約１７０℃の反応 温度で亜硫酸塩、亜硫酸水素塩または硫酸マグネシウムを使用する実施例５２、 ５４、５６および５８で生成したポリスクシンイミドの分子量は、一般に、前記 した硫酸水素塩で得られたものよりもかなり低かった。 該亜硫酸塩および亜硫酸水素塩脱水性添加剤は、加熱に際し て、ＳＯ₂を放出すると予測される。ＳＯ₂はＳＯ₃よりも弱い脱水剤である。こ れは、恐らく、放出されたＳＯ₂は、Ｏ₂または他の酸化剤を加熱の間に系に導入 することによってＳＯ₃に変換される必要があることを示唆する。 実施例５８で乾燥剤硫酸マグネシウムを使用して得られた低い分子量は、脱水 反応は単なる乾燥を超えるものであり、かくして、本発明の製法において、ＳＯ₃ の役割をさらに重要にする。 実施例５３、５５、５７および５９で示した約２４０℃の反応温度における結 果は、比較対照実施例６のＭｗとほぼ同等であるかまたはそれよりも低いＭｗの ポリスクシンイミドを生成した。 表４は、酸掃去性添加剤としてのピリジンの有無における、アスパラギン酸お よび含硫脱水剤としてのメタンスルホン酸の反応混合物から調製したポリスクシ ンイミドの反応条件および結果を示す。 表４で分かるように、メタンスルホン酸は、約１７５℃の反応温度でアスパラ ギン酸のポリスクシンイミドへの重合を促進し（実施例６０および６１）、他方 、この一般的温度範囲にお ける比較対照は（実施例４および５）、ポリスクシンイミドを実質的にほとんど または全く生成しなかった。 この効果についてのメカニズムは明らかではない。メタンスルホン酸は熱分解 によってＳＯ₃の形成を介して重合を促進し得ると考えられる。または、メタン スルホン酸は、アスパラギン酸の末端アミン基の活性化（例えば、スルホンアミ ドの形成による）または末端カルボン酸基の活性化（例えば、スルホン酸塩混合 無水物の形成による）が可能な何らかの中間体を介して重合を促進するのであろ う。 実施例６１におけるピリジンのような塩基の、アスパラギン酸およびメタンス ルホン酸の反応混合物への添加は、実施例６０におけるピリジン無しの反応混合 物よりも高いＭｗのポリスクシンイミドを生成した。これは、酸掃去性添加剤と しての塩基を含ませたまたは含ませない、硫酸脱水性添加剤を使用する反応混合 物のこれまでの実施例と合致する。 約１：１．２のメタンスルホン酸に対するアスパラギン酸のモル比での反応混 合物は、ポリスクシンイミドが生成された（実施例６０）の約３：１のモル比と は異なり、ポリスクシンイミドが生成しなかった（実施例６２）。また、これら は結果は、 実質的に同様のモル比を使用する硫酸を用いる反応混合物の結果（実施例９およ び１０）に合致する。実施例６３ ポリスクシンイミドの調製 本実施例は、硫酸脱水性添加剤での比較的大規模のポリスクシンイミドの製造 を説明する。 手で撹拌するボールミル中でＬ−アスパラギン酸（Ｍｏｎｓａｎｔｏ，３００ ．４ｇ，２．２６モル）を硫酸（Ｆｉｓｈｅｒ，９５−９８％，８１．５２ｇ） と混合し、得られた粉末を大きな（約１１２０ｃｍ²）のステンレス鋼製パン中 、比較的薄い層に広げた。水（４４ｇ）を粉末の表面に均一に噴霧してペースト を得た。 ペーストとパンの底部との間に熱電対プローブを置いて、反応混合物の温度を 測定した。パンを２３℃の周囲室温のオーブンに入れた。次いで、０．４時間に わたってオーブンを約１８５℃まで加熱した。この間に、パン内部の反応混合物 の温度は周囲室温から１４５℃まで上昇。 オーブンの温度を１８５および１９０℃に次の１．７５時間維持した。この間 に、パン内部の反応混合物の反応温度は １９３℃まで上昇した。この時点の後、パンをオーブンから取り出し、約周囲室 温まで冷却した。 黄色の脆い発泡体生成物が得られた。該生成物は容易に粉末に粉砕され、秤量 した（３１２．６ｇ）。該粉砕を水（２Ｌ）と合し、約８０℃で約０．５時間撹 拌して懸濁液が形成された。次いで、該懸濁液をほぼ周囲室温まで冷却し、濾過 した（Ｗｈａｔｍａｎ＃２）。固体単離物を回収し、水（１．２Ｌ）と合して再 度懸濁液が得られた。炭酸ナトリウム（１４ｇ、０．１３２モル）を該懸濁液に ゆっくりと添加して、約５．２のｐＨを有する無色懸濁液を得た。 次いで、該無色懸濁液を約８０℃にて撹拌しつつ約０．５時間加熱し、次いで 、得られた加熱懸濁液を周囲室温まで冷却した。冷却した懸濁液を濾過し（Ｗｈ ａｔｍａｎ＃２）、固体単離物を減大気圧下（約−７０ＫＰａの減圧）、１２０ ℃で乾燥した。 オフホワイトの粉末が生成し、これは赤外分光学に基づきポリスクシンイミド と確認された（７３．２４ｇ、０．７５４モル、３３％収率）。該生成物の一部 （０．５ｇ）を水酸化ナトリウム水溶液（１Ｍ、５．２ｍｌ）でポリアスパラギ ン酸ナト リウムに加水分解して麦藁色（淡黄色）溶液を得た。該溶液の一部（０．５ｇ） をリン酸ナトリウム一塩基性溶液（０．１Ｍ、約ｐＨ７に調整、約５．５ｇ）で 約１％の固体物濃度まで希釈した。ポリアスパラギン酸ナトリウムは、ＳＥＣに よって２，３９５のＭｗおよび１，９５３のＭｎを有するものとして分析された 。 ＳＥＣ機器の較正に使用した標準は、Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅ， Ｉｎｃ．か ら入手した公知のＭｗ、ＭｐおよびＭｎ値のよく特徴付けされたポリアクリル酸 ナトリウムである。 また、この物質の後処理からの水洗液の分析に基づき、低い分子量の反応生成 物が得られた。前記粗反応生成物の第１洗浄から得られた濾液の一部（２ｇ）を リン酸ナトリウム一塩基性水溶液（０．１Ｍ、ｐＨ７に調整、６ｇ）および数滴 の水酸化ナトリウム水溶液（約５Ｍ）と合して、ｐＨ５を有する溶液を得た。該 溶液をＳＥＣによって分析して、約４０２のＭｗおよび約２９２のＭｎを有する 不確定構造の低い分子量のオリゴマーを含有することが判明した。 この物質が水溶性ポリスクシンイミドオリゴマーまたはポリアスパラギン酸オ リゴマーであるか現在分からない。これらの オリゴマーは、例えば、腐食阻害で有用であり得、水を蒸発させることによって 容易に単離される。あるいは、これらのオリゴマーは、例えば連続プロセスのリ サイクルループにおいて重合条件にさらに付すことができよう。 さらに、本実施例は、本発明の方法を実施することによって、大規模な製造の 間に分子量を制御する能力を説明する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 メアー，アブダル・レーマン・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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ポリスクシンイミドの製造方法であって、 （ａ）アスパラギン酸を含硫脱水剤と合して反応混合物を生成し； （ｂ）重合が開始するのに十分な温度まで加熱するこによって該反応混合物を 重合させ；次いで （ｃ）該重合温度を、該アスパラギンのポリスクシンイミドへの重合を達成す るのに十分な時間維持する； 工程を含む製法。 ２．さらに、ポリスクシンイミドを周囲室温まで冷却する工程を含む請求項１記 載の製法。 ３．さらに、ポリスクシンイミドをポリアスパラギン酸またはその塩に加水分解 する工程を含む請求項２記載の製法。 ４．該脱水剤が三酸化硫黄である請求項１記載の製法。 ５．該含硫脱水剤が熱分解性三酸化硫黄前駆体である請求項１記載の製法。 ６．該三酸化硫黄前駆体が、硫酸、発煙硫酸、スルファミン酸、ポリ硫酸、およ びそれらの塩よりなる群から選択される含硫黄 含酸素酸である請求項５記載の製法。 ７．該含硫脱水剤がスルホン酸またはその塩である請求項１記載の製法。 ８．該スルホン酸がメタンスルホン酸である請求項７記載の製法。 ９．該スルホン酸がトルエンスルホン酸である請求項７記載の製法。 １０．該含硫脱水剤が硫酸水素塩および硫酸塩よりなる群から選択される塩であ る請求項１記載の製法。 １１．該塩がアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、およびアンモニウム よりなる群から選択される対イオンを有する請求項１０記載の製法。 １２．該塩が有機塩基に由来する請求項１０記載の製法。 １３．工程（ｂ）および（ｃ）における反応温度が約１４０℃ないし約３００℃ の範囲である請求項１記載の製法。 １４．工程（ｂ）および（ｃ）における反応温度が約１６０℃ないし約２００℃ の範囲である請求項１記載の製法。 １５．工程（ｂ）および（ｃ）における反応温度が約１６０℃ないし約２００℃ の範囲である請求項１記載の製法。 １６．該反応混合物がさらに酸掃去性添加剤を含む請求項１記載の製法。 １７．該酸掃去性添加剤が塩基である請求項１６記載の製法。 １８．該塩基がアルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物および水酸化 アンモニウムよりなる群から選択される無機塩基である請求項１７記載の製法。 １９．該塩基が第一級アミン、第二級アミンおよび第三級アミンよりなる群から 選択される有機塩基である請求項１７記載の製法。 ２０．該塩基が脂肪族第三級アミンである請求項１７記載の製法。 ２１．該塩基が複素環第三級アミンである請求項１７記載の製法。 ２２．該塩基が高分子量アミン塩基である請求項１７記載の製法。 ２３．ポリスクシンイミドの製造プロセスであって、 アスパラギン酸および含硫脱水剤を含む反応混合物をプレート型反応器上にデポ ジットし、デポジットした反応混合物を、重合が開始するのに十分な温度の高温 反応ゾーンに、熱重合ポリ スクシンイミドを含む脆い固体が形成されるのに十分な時間通し、しかる後、該 反応器から該熱重合ポリスクシンイミドを回収することを含むプロセス。 ２４．該反応ゾーンが約１４０℃ないし約３００℃の範囲の反応温度であり、該 反応混合物が約２インチの厚みを越えない層としてデポジットされ、該反応混合 物のデポジット層を約１５分間ないし約５時間の範囲の時間、高温反応ゾーンに 存在させる請求項２３記載のプロセス ２５．該反応温度が約１６０℃ないし約２００℃の範囲である請求項２３記載の プロセス ２６．該脱水剤が三酸化硫黄である請求項２３記載のプロセス。 ２７．該脱水剤が熱分解性三酸化硫黄前駆体である請求項２３記載のプロセス ２８．該三酸化硫黄前駆体が硫酸、発煙硫酸、スルファミン酸、ポリ硫酸および それらの塩よりなる群から選択される含硫黄含酸素酸である請求項２７記載のプ ロセス。 ２９．該熱分解性三酸化硫黄前駆体が三酸化硫黄およびアミンの錯体である請求 項２７記載のプロセス。 ３０．該含硫脱水剤がスルホン酸またはその塩である請求項 ２３記載のプロセス。 ３１．該スルホン酸がメタンスルホン酸である請求項３０記載のプロセス。 ３２．該スルホン酸がトルエンスルホン酸である請求項３０記載のプロセス。 ３３．該熱分解性三酸化硫黄前駆体が三酸化硫黄および非プロトン性溶媒の錯体 である請求項２７記載のプロセス。 ３４．該反応混合物がさらに酸掃去性添加剤を含む請求項２４記載のプロセス。 ３５．該反応混合物がさらにホウ酸を含む請求項２３記載のプロセス。 ３６．水を該反応混合物に添加する請求項２３記載のプロセス。 ３７．該水添加を、水を反応混合物に噴霧することによって行う請求項３６記載 のプロセス。 ３８．生成したポリスクシンイミドをポリアスパラギン酸に加水分解する請求項 ２３記載のプロセス。 ３９．請求項１記載の製法によって生成し、約２００ないし約２０，０００の重 量平均分子量を有することを特徴とするポリスクシンイミド。 ４０．請求項２３記載のプロセスによって生成し、約２００ないし約２０，００ ０の重量平均分子量を有することを特徴とするポリスクシンイミド。