JPS6259601A - エ−テル化サイクロデキストリンの製造方法 - Google Patents

エ−テル化サイクロデキストリンの製造方法

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JPS6259601A
JPS6259601A JP19880085A JP19880085A JPS6259601A JP S6259601 A JPS6259601 A JP S6259601A JP 19880085 A JP19880085 A JP 19880085A JP 19880085 A JP19880085 A JP 19880085A JP S6259601 A JPS6259601 A JP S6259601A
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JP
Japan
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cyclodextrin
etherified
reaction
organic solvent
added
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JP19880085A
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English (en)
Inventor
Kenjiro Hattori
憲治郎 服部
Keiko Takahashi
高橋 圭子
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Japan Maize Products Co Ltd
Nihon Shokuhin Kako Co Ltd
Original Assignee
Japan Maize Products Co Ltd
Nihon Shokuhin Kako Co Ltd
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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、医薬、農薬、香粧品などの品質改良剤、安定
化剤、可溶化剤として有用であり、又化学工業用触媒と
しても重要なエーテル化サイクロデキストリンの新規な
製法に関する。
〔従来の技術〕
エーテル化サイクロデキストリンの調製法に関しては、
従来から多くの報告がなされている。
たとえばアービン(Irvine)らは、水酸化ナトリ
ウム水溶液中でサイクロデキストリンをジメチル硫酸と
反応させ、エーテル化率約40%の生成物を得たことを
報告している[J、[:hem、Soc、、 125.
2190、(1924>)。しかし、この方法は、上記
40%のエーテル化率が反応を20回も繰り返して行っ
た結果得られたものであると述べられていることからも
明らかなように、効率が極めて悪いものであった。
また最近セトリ(Szejtli)らは、ジメチルスル
ホキサイド−ジメチルホルムアミド混合溶媒中、水酸化
バリウムおよび酸化バリウムの混合物存在下、ジメチル
硫酸を用いて60%の収率でヘプタキス2,6−シメチ
ルサイクロデキストリンの合成を行っている〔スターチ
/ステルケ(Starch /StMrke)  32
.165 (1980))。さらに、この改良法として
ジメチルスルホキサイド中に分散させた不均一な水酸化
ナトリウム存在下での合成法が発表されている〔ハンガ
リー特許出願(Hung、Pat、Appl、)  8
38 / 83 ) 、そして、この様な従来の合成法
についての総説が、クロット(Craft)らによりま
とめられ報告されている〔テトラヘト07 (Tetr
ahedron)、39−11417.1983)。
しかしながら、これら従来の方法は非水系で行う必要が
あるため、反応は固液の不均一系とならざるを得す、反
応に長時間を要する(たとえば5tarch /StM
rkeの方法では約4日間反応させている)ばかりでな
く、温度条件も厳しく管理する必要があった。また、こ
れらの反応に使用する薬剤はあらかじめ脱水する必要が
あり、その操作は非常に繁雑であり、しかもこれらの薬
剤は、高価な物が多く、経済的な面においても問題があ
った。
さらに、これらの方法で製造されたエーテル化サイクロ
デキストリンを反応液から分離精製する方法は、非常に
繁雑な工程であり、工業的スケールにて該物質を生産す
る際の大きな障害となっていた。
(発明の目的) したがって、本発明の目的は、従来法で用いられていた
ジメチルスルホキサイドやジメチルホルムアミドなどの
精製を要する溶媒を必要とせず、また危険で取扱いにく
い水酸化バリウムや酸化バリウムを用いることなく、常
温、常圧下で短時間に高収率にてエーテル化サイクロデ
キストリンを安価に製造し得る方法を提供することにあ
る。
(発明の構成) 本発明者らは、出発物質のサイクロデキス) IJンが
水溶性であるのに対し、エーテル化サイクロデキストリ
ンが有機溶媒易溶性であることに着目し、サイクロデキ
ストリンとアルキル化剤との反応を水−有機溶媒二相系
にて行わせて部分エーテル化サイクロデキストリンを得
、次いでこれをさらに有機溶媒中でアルキル化剤と反応
させることにより、短時間に効率良くミしかも経済的有
利にエーテル化サイクロデキストリンを製造し得ること
を見い出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、サイクロデキストリンとアルキル化剤とを反
応せしめてエーテル化サイクロデキストリンを製造する
方法において、 a) サイクロデキストリンとアルキル化剤とをアルカ
リ水溶液−有機溶媒の混合系溶媒中にて反応させること
によりサイクロデキストリンの部分エーテル化を行わし
める第1反応工程と、b) 該サイクロデキストリンの
部分エーテル化生成物を有機溶媒中にてアルカリ剤の存
在下にさらにアルキル化剤と反応させる第2反応工程と
を結合したことを特徴とするエーテル化サイクロデキス
トリンの製造方法である。
本発明に於いて使用されるサイクロデキストリンとは、
澱粉にサイクロデキストリン生成酵素(Cycloma
itodextrin glucanotransfe
rase)を作用させることにより得られる、6〜12
個のグルコース分子がα−1,4−グルコシド結合で環
状に結合した王冠状の非還元性デキストリンであり、工
業的には、グルコース6分子からなるα−サイクロデキ
ストリン、7分子からなるβ−サイクロデキストリン、
8分子からなるT−サイクロデキストリンなどが良く知
られている。本発明におい  :では、これらのいずれ
のサイクロデキストリンを  □も使用することができ
る。
次に本発明に於いて使用されるアルキル化剤としては一
般に用いられているアルキル硫酸、例えばジメチル硫酸
、ジエチル硫酸、ジプロピル硫酸などが好ましく用いら
れる。
本発明においては、まず、上記のサイクロデキストリン
とアルキル化剤とをアルカリ水溶液−有機溶媒の混合系
溶媒中にて反応を行わせる。この第1反応工程に使用さ
れるアルカリ剤としては、一般に安価に人手可能なアル
カリ金属あるいはアルカリ土類金属の水酸化物あるいは
それらの混合物が適当であり、アルカリ水溶液中の濃度
は10〜50重量%が適当である。次に、有機溶媒とし
ては、サイクロデキストリンが不溶で、エーテル化サイ
クロデキストリンが可溶であり、かつ、水と相溶しない
という条件に適合するものであれば、いずれも使用する
ことができる。例えばクロロホルム、塩化メチレン、四
塩化炭素、ジクロルエタンあるいはこれらの混合物が挙
げられる。この有機溶媒の使用量は、サイクロデキス)
 IJン1g当り5〜100m11望ましくは10〜3
0m1の範囲にあることが好ましい。全反応液中のサイ
クロデキストリン濃度は8〜30 W / V%の範囲
が適当であり、アルキル化剤については、サイクロデキ
ストリンに対して1〜10倍当量使用するのが適当であ
る。1倍当量より少ないとエーテル化されていないサイ
クロデキストリンが残ることから不十分であり、また1
0倍当量より多くしてもアルキル化剤の分解量が増える
だけで経済的に不利である。
第1反応工程のエーテル化反応は、温度40℃以下、好
ましくは、20〜30℃で1〜12時間行うのが適当で
ある。
要するに第1反応工程は、有機層にとける程度にエーテ
ル化されたサイクロデキストリンが得られる条件(アル
キル化剤量や反応温度、時間等)下、実施するのが適当
である。
未反応サイクロデキストリンがほぼ認められなくなった
ところで有機層と水層とを分液し、部分エーテル化サイ
クロデキストリン(2,6位の水酸基の一部がエーテル
化されたサイクロデキストリン)を含有する有機溶媒層
を得る。
尚、上記分液はデカンテーション等の常法により実施す
ることができる。
また上記有機溶媒層からは、分液前に未反応のアルキル
化剤を濃アンモニア水などの塩基性試薬で分解しておく
ことによって、常法により部分エーテル化すイクロデキ
ストリシを分離することができる。
本発明においては、次いで第2反応工程において、2.
6−位の水酸基を完全にエーテル化するため、以上の第
1反応工程にて得られた部分エーテル化サイクロデキス
トリンを有機溶媒中にて、アルカリ剤の存在下にアルキ
ル化剤と反応せしめることにより目的とする単一な成分
のエーテル化サイクロデキストリン、すなわち2,6−
位の水酸基が完全にエーテル化されたサイクロデキスト
リンを得ることを特徴とするものである。
本発明においては、第1反応工程において分液により帰
られた部分エーテル化サイクロデキストリンを含有する
有機溶媒層を、含有している未反応のアルキル化剤を分
解失活させることなくそのまま、あるいは必要により有
機溶媒を一部留去し、あるいは追加し、あるいはその他
の処理を行った後、上記第2反応に供することが好まし
い。
第2反応工程におけるアルカリ剤は、第1反応工程と異
なり水溶液としてではなく固体として反応系に添加する
。すなわち、部分エーテル化すイクロデキス) IJン
等を含有する有機溶媒に固体のアルカリ剤を加え、次い
でアルキル化剤を滴下して、不均一系でアルキル化(エ
ーテル化)反応せしめる。
第2反応工程において使用できるアルカリ剤、有機溶媒
及びアルキル化剤は、第1反応工程において使用できる
ものとして前記したものと同様のものである。
有機溶媒の使用量は、部分エーテル化サイクロデキスト
リン1g当り5〜100mJ、好ましくは10〜3Qn
+1の範囲であり、アルカリ剤の使用量は部分エーテル
化サイクロデキストリン1g当り1〜50g好ましくは
5〜25gの範囲である。またアルキル化剤は、部分エ
ーテル化サイクロデキストリンに対して1〜10倍当景
とする。
第2反応工程のエーテル化反応は20℃以下の温度で約
1〜4時間行うことが適当である。
本発明によれば、以上の第1反応工程と第2反応工程と
を結合することにより、2,6−位の水酸基が完全にエ
ーテル化された、単一成分からなるエーテル化サイクロ
デキストリンを得ることができる。例えばβ−サイクロ
デキストリン(β−CD)のジメチル硫酸によるメチル
化においては、第1反応工程において、全水酸基の約3
3%以上、約67%未満の範囲でメチルエーテル化が進
行し、7〜13個の水酸基がメチルエーテル化された混
合物が得られ、つづく、第2反応工程において全水酸基
の67%すなわち14個の水酸基がメチルエーテル化さ
れたエーテル化サイクロデキストリン(ヘプタキス−2
,6−ジー○−メチル−β−サイクロデキストリン)が
得られる。
さらに本発明においては、第2反応工程における反応時
間を4時間より長くし、あるいは反応温度を20℃より
高くすること以外はジエーテル化(ジメチル化)の条件
と同様に反応を行うことによってトリエーテル化体を得
ることもできる。
以下実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 β−サイクロデキストリン1gを30%水酸化ナトリウ
ム溶液6mlに溶かしジクロロエタン10m1を加え室
温で激しく攪拌した。系の温度を30℃以下に保ち・な
がらジメチル硫酸10m1をゆっくり滴下し攪拌を続け
た。90分後、水酸化ナトリウム2.6gを固体のまま
反応系に加えた。
約3時間で、β−サイクロデキストリンは部分的にメチ
ル化し、水層より有機層に移行していた。
ここで水層と有機層の分液をたやすく行うため−たん水
5Qn+j!を加えたのち、水層をデカンテーションに
より除去した。
クロロホルム/メタノール=9=1の展開溶媒にて薄層
クロマトグラフィーにより生成物を検討すると、Rf値
0644.0.60.0.73の3点が認められ、有機
溶媒中にはメチル化の度合の異なる生成物が混在してい
た。
ついで以下の処理を行った。分液により得られた有機溶
媒層に新たに2.6gの水酸化ナトリウムを固体のまま
加え、はげしく攪拌しながらジメチル硫酸をゆっくり滴
下した。90分後さらに2.6gの水酸化ナトリウムを
加え、3時間後水5Qmj2を加え水浴で反応系を10
℃以下に保ちながら濃アンモニア水9Qmj2を添加し
過剰のジメチル硫酸を分解した。デカンテーションによ
り水層を除去したのち有機層を希塩酸と水で繰りかえし
洗浄し、芒硝乾燥後、ロータリーエバポレーターでジク
ロロエタンを留去した。収量0.81goTLCの結果
では、Rf値0.74に単一スポットが認められた。’
H−NMRスペクトルおよび”C−NMRスペクトルの
結果より、C−2位およびC−6位へのメチル基の導入
が確認され、元素分析によるとメチル基が14個導入さ
れた場合の理論値(C:49.76%、H: 7.27
%)と非常によい一致をみた。測定値(C:49.63
%、H:6.94%)。
実施例2 β−サイクロデキストリン1gを実施例1の反応工程に
従い処理し、部分的にエーテル化されたサイクロデキス
トリンを混合物で得た。TLCの結果では、Rf値0.
45.0.61.0.73の3点が認められた。水層の
除去を行ったのち、2.6gの水酸化ナトリウムを加え
、ジメチル硫酸IQmlを一度に加えた。1時間後、2
.6gの水酸化ナトリウムを再び加え数時間攪拌した。
さらに2時間還流を行ったのち、過剰のジメチル硫酸を
濃アンモニア液で分解し、希塩酸と水でジクロロエタン
層を洗浄し、芒硝乾燥後、ロータリーエバポレーターで
ジクロロエタンを留去した。TLCの結果では、Rf値
0.79とやや高い位置にスポットが現れた。’H−N
MRスペクトルによると、δ値3、47ppm  (C
−6位メチル体の化学シフト)ト、3.70ppm  
(C−2位メチル体の化学シフト)に加えて3.56p
pm にはっきりとした化学シフトが観察され、C−3
位メチル化の進行が認められた。
実施例3 13gの水酸化ナトリウムを3Qmlの水に溶解した液
に3 g(Dr−サイクロデキストリンを溶解しジクロ
ロエタン3Q+niを加えた。これにジメチル硫酸33
m1を加えて水冷下30℃以下で攪拌した。途中、2.
5gずつの水酸化ナトリウムを5回に分けて加え、2.
5時間後反応を終了させた。水層をデカンテーションに
より一除去したのち、ジクロロエタン層にNaOH6,
5gを加え、ジメチル硫酸33mj2をゆっくり1時間
かけて滴下した。
1時間後、1.5時間後、2時間後、2.5時間後、3
時間後、2.5gの水酸化ナトリウムを加え、4時間後
に過剰のジメチル硫酸を濃アンモニアで分解した。この
有機層を水洗し、芒硝乾燥後、ロータリーエバポレータ
ーで乾固し、生成物を得た( 2.9 g、97%)。
この生成物のTLCはクロロホルム:メタノール=9:
1の展開溶媒を用いて、Rf値0.68なる、−成分よ
りなる事を確認した。
実施例4 13gの粒状水酸化ナトリウムを30m1の水に溶解し
た液に3gのα−サイクロデキストリンを溶解し、ジク
ロロエタン30m1を加えた。これにジメチル硫酸33
m1を加えて水冷下30℃以下で攪拌した。途中、2.
5gの水酸化ナトリウムを5回分けて加え、3時間後、
反応を終了させた。水層をデカンテーションにより除去
したのちジクロロエタン層に水酸化ナトリウムを粒のま
ま6.5g加え、ジメチル硫酸33m1をゆっくり1時
間かけて滴下した。水酸化ナトリウムを30分ごとに2
.5gずつ加え、4時間で反応を終了させた。過剰のジ
メチル硫酸を濃アンモニア処理で分解させたのち、有機
層を水洗し芒硝乾燥後、ロータリーエバポレーターで乾
固し、生成物を得た(2.7g、90%)。この生成物
のTLCはクロロホルム:メタノール−9=1の展開溶
媒を用いて、Rf値0.54にスポットをもつ一成分な
る事を確認した。
実施例5 β−サイクロデキストリン1gを実施例1の第1反応工
程に従い処理し、部分的にエーテル化されたサイクロデ
キストリンの混合物(TLCの結果では、Rf値0.4
5.0.61.0.73の3点)を、水層の除去を行っ
たのち、2.6gの・水酸化ナトリウムを粒のまま加え
、ジメチル硫酸lQmj2を一度に加えた。20°〜3
0℃にて1時間攪拌したのち2.6gの水酸化す) I
Jウムを再び加え、5時間後、温度を70℃とし、3時
間還流を行うと、2位、3位及び6位が完全にメチル化
されたサイクロデキス) +Jンが得られた。(収量1
.1 g )また、温度をあげることなく約20時間の
反応(とよってもC−3位へのメチル基の導入が確認さ
れた。
〔発明の効果〕
本発明によれば、サイクロデキストリンを出発原料とし
て、水−有機溶媒二相混合溶媒系の第1反応工程及び固
体(アルカリ剤)−有機溶媒系の第2反応工程の結合に
より、特に第2反応工程を水を用いない系とすることに
よって、簡便かつ迅速に2位及び6位の水酸基が完全に
エーテル化されたサイクロデキストリンを収率よく製造
し、分離精製することができる。
また、第2反応工程の反応時間及び温度を適当にコント
ロールすることによって、2位及び6位のみならずさら
に3位の水酸基がエーテル化されたサイクロデキストリ
ンを製造分離することもできる。
尚、本発明者らは、先に、第2反応工程を水−有機溶媒
二相混合溶媒系とし、かつ相間移動触媒を用いたエーテ
ル化サイクロデキストリンの製造方法に関して出願した
〔特願昭59〜233854号〕。
しかるに該方法に比べ本願発明の方法は、2位及び6位
の水酸基の部分エーテル化から完全エーテル化までに要
する時間がより短時間であり、第1及び第2反応工程の
いずれにおけるアルキル化剤の使用量も少なくて済むよ
うに改良された方法である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 サイクロデキストリンとアルキル化剤とを反応せしめて
    エーテル化サイクロデキストリンを製造する方法におい
    て、 a)サイクロデキストリンとアルキル化剤とをアルカリ
    水溶液−有機溶媒の混合系溶媒中にて反応させることに
    よりサイクロデキストリンの部分エーテル化を行わしめ
    る第1反応工程と b)該サイクロデキストリンの部分エーテル化生成物を
    有機溶媒中にてアルカリ剤の存在下にさらにアルキル化
    剤と反応させる第2反応工程とを結合したことを特徴と
    するエーテル化サイクロデキストリンの製造方法。
JP19880085A 1985-09-09 1985-09-09 エ−テル化サイクロデキストリンの製造方法 Pending JPS6259601A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0427088A3 (en) * 1989-11-08 1991-12-04 Basf Corporation Improved method for the preparation of methyl ethers of polyether polyols employing dimethylsulfate as a methylating agent
FR2693728A1 (fr) * 1992-07-17 1994-01-21 Orsan Procédé de fabrication de cyclodextrines partiellement méthylées et composés obtenus.
WO1997022630A1 (en) * 1995-12-19 1997-06-26 Josef Pitha Selective alkylations of cyclodextrins at the levels of minimal effective basicity

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