JP2012180424A - Xylan derivative precursor, xylan derivative, xylan graft copolymer, method of producing these, and polymer molded product - Google Patents
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Abstract
【課題】未利用バイオマスを有効利用でき、プラスチック材料として用いることができるキシラン誘導体及びその製造方法、該キシラン誘導体の前駆体及びその製造方法、キシラングラフトコポリマー及びその製造方法、並びに、ポリマー成形体の提供。
【解決手段】下記構造式(1)で表される構造単位を有するキシランにおける水酸基の水素原子の少なくともいずれかが、ハロゲン含有基又はアジド基を有する置換基に置換されているキシラン誘導体前駆体及びその製造方法、キシラングラフトコポリマー及びその製造方法、並びに、ポリマー成形体。
【選択図】図5A xylan derivative that can effectively utilize unused biomass and can be used as a plastic material, a method for producing the xylan derivative, a precursor of the xylan derivative and a method for producing the xylan derivative, a method for producing the xylan graft copolymer, and a method for producing the polymer Provided.
A xylan derivative precursor in which at least one of the hydrogen atoms of a hydroxyl group in a xylan having a structural unit represented by the following structural formula (1) is substituted with a halogen-containing group or a substituent having an azide group; PRODUCTION METHOD, XYLAN GRAFT COPOLYMER, PRODUCTION METHOD THEREOF, AND POLYMER MOLDED BODY.
[Selection] Figure 5
Description
本発明は、キシラン誘導体前駆体、キシラン誘導体、キシラングラフトコポリマー、及びこれらの製造方法、並びに、ポリマー成形体に関する。 The present invention relates to a xylan derivative precursor, a xylan derivative, a xylan graft copolymer, a production method thereof, and a polymer molded body.
プラスチック材料の大半は、石油をベースとしているが、化石資源は限られていることや、焼却により温室効果を増すこと、石油ベースのプラスチック材料は一般に分解できないことなど、環境保護の観点からその代替材料が望まれている。 The majority of plastic materials are based on oil, but it is an alternative from the viewpoint of environmental protection, such as limited fossil resources, increasing the greenhouse effect through incineration, and the fact that petroleum-based plastic materials cannot generally be decomposed. Material is desired.
セルロースは古くから工業材料として利用されており、エステル化あるいはエーテル化などにより熱可塑性プラスチックへと変換され、フィルムや繊維として利用されている。
一般に木材は、セルロース40質量%、ヘミセルロース30質量%、及びリグニン30質量%で構成されている。したがって、セルロースだけでなく、ヘミセルロースも生物由来の材料として有望な資源である。
Cellulose has long been used as an industrial material, converted into a thermoplastic by esterification or etherification, and used as a film or fiber.
Generally, wood is composed of 40% by mass of cellulose, 30% by mass of hemicellulose, and 30% by mass of lignin. Therefore, not only cellulose but also hemicellulose is a promising resource as a biological material.
針葉樹や広葉樹等の木材、牧草等の草本類などにおけるヘミセルロースに最も多く含まれる成分であるキシランは、天然多糖類である。
しかしながら、キシランを含むヘミセルロースは、分子量が小さいため高分子材料としての利用が困難であること、分岐構造が多く数種類の糖が複雑に結合しており、植物によってもその組成が異なるため、誘導体化や均質な材料化が困難であることなどの理由により、これまでプラスチック等の材料として利用されないまま廃棄されてきた。
ヘミセルロースのアルキル基などによる誘導体化に関する数少ない研究は存在するが(非特許文献1及び2参照)、置換度が低いなど構造制御は不十分であり、プラスチック材料化には至っていない。
Xylan, which is the most abundant component in hemicellulose in wood such as conifers and broad-leaved trees, and herbs such as pasture, is a natural polysaccharide.
However, hemylcellulose containing xylan is difficult to use as a polymer material due to its low molecular weight, and has many branched structures and several sugars that are complexly bound. In the past, it has been discarded without being used as a material such as plastic because it is difficult to make a homogeneous material.
Although there are few studies on derivatization of hemicellulose with alkyl groups (see Non-Patent Documents 1 and 2), structural control is insufficient such as low substitution degree, and plastic materials have not been made.
したがって、その価値が認められてこなかった未利用バイオマスを有効利用でき、プラスチック材料として用いることができるキシラン誘導体の提供が強く望まれているのが現状である。 Accordingly, the present situation is that there is a strong demand for the provision of a xylan derivative that can effectively use unused biomass that has not been recognized for its value and can be used as a plastic material.
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、未利用バイオマスを有効利用でき、プラスチック材料として用いることができるキシラン誘導体及びその製造方法、該キシラン誘導体の前駆体及びその製造方法、キシラングラフトコポリマー及びその製造方法、並びに、ポリマー成形体を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems and achieve the following objects. That is, the present invention relates to a xylan derivative that can effectively use unused biomass and can be used as a plastic material and a method for producing the xylan derivative, a precursor of the xylan derivative and a method for producing the xylan derivative, a method for producing the xylan graft copolymer, and a method for producing the polymer. It aims at providing a molded object.
ヘミセルロースのプラスチック材料としての利用のためには、遊離水酸基を適切に置換基で保護し、汎用有機溶媒に可溶化する、あるいは熱可塑性を付与し、成型加工性を向上させる必要がある。また、未修飾の糖鎖を誘導体化する際、アルキル基等の低分子量置換基の場合は、反応は比較的容易に進行するが、ポリマー等の高分子量置換基の場合は、効率的に反応を進行させることは困難である。 In order to use hemicellulose as a plastic material, it is necessary to appropriately protect a free hydroxyl group with a substituent and solubilize it in a general-purpose organic solvent, or to impart thermoplasticity to improve moldability. In addition, when derivatizing an unmodified sugar chain, the reaction proceeds relatively easily in the case of a low molecular weight substituent such as an alkyl group, but in the case of a high molecular weight substituent such as a polymer, the reaction proceeds efficiently. It is difficult to progress.
そこで、前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、以下のような知見を得た。即ち、下記構造式(1)で表される構造単位を有するキシランにおける水酸基の水素原子の少なくともいずれかが、アジド基を有する置換基に置換されているキシラン誘導体が、未利用バイオマスを有効利用でき、プラスチック材料として用いることができることを見出し、本発明の完成に至った。 Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have earnestly studied and as a result, obtained the following knowledge. That is, a xylan derivative in which at least one of the hydrogen atoms of a hydroxyl group in a xylan having a structural unit represented by the following structural formula (1) is substituted with a substituent having an azide group can effectively utilize unused biomass. The present invention has been completed by finding that it can be used as a plastic material.
本発明は、本発明者らによる前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 下記構造式(1)で表される構造単位を有するキシランにおける水酸基の水素原子の少なくともいずれかが、ハロゲン含有基に置換されていることを特徴とするキシラン誘導体前駆体である。
<2> キシランのモノマー単位における水酸基の水素原子に対する置換度が2である前記<1>に記載のキシラン誘導体前駆体である。
<3> 下記構造式(1)で表される構造単位を有するキシランと、ハロゲン含有化合物と、を反応させてキシラン誘導体前駆体を製造することを特徴とするキシラン誘導体前駆体の製造方法である。
<4> 下記構造式(1)で表される構造単位を有するキシランにおける水酸基の水素原子の少なくともいずれかが、アジド基を有する置換基に置換されていることを特徴とするキシラン誘導体である。
<5> キシランのモノマー単位における水酸基の水素原子に対する置換度が2である前記<4>に記載のキシラン誘導体である。
<6> 前記<1>から<2>のいずれかに記載のキシラン誘導体前駆体と、ハロゲン含有基のハロゲン基をアジド基に置換する化合物と、を反応させてキシラン誘導体を製造することを特徴とするキシラン誘導体の製造方法である。
<7> 末端にアルキンを有する化合物と、前記<4>から<5>のいずれかに記載のキシラン誘導体と、を反応させることを特徴とするキシラングラフトコポリマーの製造方法である。
<8> 末端にアルキンを有する化合物が、プロパルギル基を有するポリマーである前記<7>に記載のキシラングラフトコポリマーの製造方法である。
<9> 前記<7>から<8>のいずれかに記載のキシラングラフトコポリマーの製造方法により得られ、キシラン誘導体を主鎖とし、ポリマーを側鎖として有することを特徴とするキシラングラフトコポリマーである。
<10> 前記<4>から<5>のいずれかに記載のキシラン誘導体、及び前記<9>に記載のキシラングラフトコポリマーの少なくともいずれかを含むことを特徴とするポリマー成形体である。
<11> フィルムである前記<10>に記載のポリマー成形体である。
The present invention is based on the above findings by the present inventors, and means for solving the above problems are as follows. That is,
<1> A xylan derivative precursor in which at least one of hydrogen atoms of a hydroxyl group in a xylan having a structural unit represented by the following structural formula (1) is substituted with a halogen-containing group.
<2> The xylan derivative precursor according to <1>, wherein a substitution degree of a hydroxyl group to a hydrogen atom in a monomer unit of xylan is 2.
<3> A method for producing a xylan derivative precursor, comprising producing a xylan derivative precursor by reacting a xylan having a structural unit represented by the following structural formula (1) with a halogen-containing compound. .
<4> A xylan derivative characterized in that at least one of the hydrogen atoms of a hydroxyl group in a xylan having a structural unit represented by the following structural formula (1) is substituted with a substituent having an azide group.
<5> The xylan derivative according to <4>, wherein the substitution degree of the hydroxyl group to the hydrogen atom in the xylan monomer unit is 2.
<6> A xylan derivative is produced by reacting the xylan derivative precursor according to any one of <1> to <2> above with a compound that substitutes a halogen group of a halogen-containing group with an azide group. And a method for producing a xylan derivative.
<7> A method for producing a xylan graft copolymer, comprising reacting a compound having an alkyne at a terminal with the xylan derivative according to any one of <4> to <5>.
<8> The method for producing a xylan graft copolymer according to <7>, wherein the compound having an alkyne at a terminal is a polymer having a propargyl group.
<9> A xylan graft copolymer obtained by the method for producing a xylan graft copolymer according to any one of <7> to <8>, having a xylan derivative as a main chain and a polymer as a side chain. .
<10> A polymer molded article comprising at least one of the xylan derivative according to any one of <4> to <5> and the xylan graft copolymer according to <9>.
<11> The polymer molded article according to <10>, which is a film.
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、未利用バイオマスを有効利用でき、プラスチック材料として用いることができるキシラン誘導体及びその製造方法、該キシラン誘導体の前駆体及びその製造方法、キシラングラフトコポリマー及びその製造方法、並びに、ポリマー成形体を提供することができる。 According to the present invention, the conventional problems can be solved, the object can be achieved, unused biomass can be used effectively, and a xylan derivative that can be used as a plastic material, a method for producing the xylan derivative, A precursor and a production method thereof, a xylan graft copolymer and a production method thereof, and a polymer molded body can be provided.
(キシラン誘導体前駆体及びその製造方法)
本発明のキシラン誘導体前駆体は、下記構造式(1)で表される構造単位を有するキシランにおける水酸基の水素原子の少なくともいずれかが、ハロゲン含有基に置換された化合物である。
また、本発明のキシラン誘導体前駆体の製造方法は、下記構造式(1)で表される構造単位を有するキシランと、ハロゲン含有化合物と、を反応させて該キシラン誘導体前駆体を製造する方法である。
以下、キシラン誘導体前駆体の説明と併せて、該キシラン誘導体前駆体の製造方法について説明する。
The xylan derivative precursor of the present invention is a compound in which at least one of hydrogen atoms of a hydroxyl group in xylan having a structural unit represented by the following structural formula (1) is substituted with a halogen-containing group.
The method for producing a xylan derivative precursor of the present invention is a method for producing a xylan derivative precursor by reacting a xylan having a structural unit represented by the following structural formula (1) with a halogen-containing compound. is there.
Hereinafter, the manufacturing method of this xylan derivative precursor is demonstrated with description of a xylan derivative precursor.
<キシラン誘導体前駆体>
前記キシラン誘導体前駆体における、前記ハロゲン含有基としては、特に制限はなく、前記キシラン誘導体前駆体の製造方法において、キシランに反応させるハロゲン含有化合物の種類などに応じて適宜選択することができ、例えば、置換基を有していてもよい直鎖又は分岐鎖のアルキル基の末端にハロゲン基を有する置換基などが挙げられる。
前記アルキル基の炭素数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2〜20が好ましく、2〜6がより好ましい。
<Xylan derivative precursor>
The halogen-containing group in the xylan derivative precursor is not particularly limited and may be appropriately selected according to the type of halogen-containing compound to be reacted with xylan in the method for producing the xylan derivative precursor, for example And a substituent having a halogen group at the terminal of a linear or branched alkyl group which may have a substituent.
There is no restriction | limiting in particular as carbon number of the said alkyl group, Although it can select suitably according to the objective, 2-20 are preferable and 2-6 are more preferable.
前記ハロゲン含有基の具体例としては、6−ブロモヘキサノイル基、5−ブロモバレリル基、8−ブロモオクタノイル基、11−ブロモウンデカノイル基、16−ブロモヘキサデカノイル基、5−クロロバレリル基などが挙げられる。 Specific examples of the halogen-containing group include 6-bromohexanoyl group, 5-bromovaleryl group, 8-bromooctanoyl group, 11-bromoundecanoyl group, 16-bromohexadecanoyl group, 5-chlorovaleryl group and the like. Is mentioned.
前記キシランの水酸基の水素原子における前記ハロゲン含有基の置換度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記キシラン誘導体前駆体が、クロロホルムやジメチルホルムアミド等の汎用有機溶媒に可溶な範囲で置換されていることが好ましく、キシランのモノマー単位における水酸基の水素原子に対して、置換度が、1〜2であることがより好ましく、2が特に好ましい。
また、前記キシラン誘導体前駆体は、前記キシランの重合体における少なくとも1つの構造単位の水酸基の水素原子が、ハロゲン含有基に置換していればよいが、2つ以上の構成単位における水酸基の水素原子が、ハロゲン含有基に置換していることが好ましい。
前記置換度を測定する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、元素分析法、プロトン核磁気共鳴法、カーボン核磁気共鳴法、赤外分光法などが挙げられる。
The degree of substitution of the halogen-containing group in the hydrogen atom of the hydroxyl group of the xylan is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. The xylan derivative precursor is a general-purpose organic material such as chloroform or dimethylformamide. It is preferably substituted in a solvent-soluble range, the substitution degree is more preferably 1 to 2 and particularly preferably 2 with respect to the hydrogen atom of the hydroxyl group in the xylan monomer unit.
In the xylan derivative precursor, a hydrogen atom of a hydroxyl group of at least one structural unit in the polymer of xylan may be substituted with a halogen-containing group, but a hydrogen atom of a hydroxyl group in two or more structural units Is preferably substituted with a halogen-containing group.
The method for measuring the degree of substitution is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include elemental analysis, proton nuclear magnetic resonance, carbon nuclear magnetic resonance, and infrared spectroscopy. Can be mentioned.
前記キシラン誘導体前駆体の数平均分子量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ポリスチレン(PS)換算で、5,000〜240,000が好ましく、20,000〜240,000がより好ましい。
前記数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ法(GPC法)、粘度法、末端基定量法、光散乱法などにより測定することができる。
There is no restriction | limiting in particular as a number average molecular weight of the said xylan derivative precursor, Although it can select suitably according to the objective, 5,000-240,000 are preferable at polystyrene (PS) conversion, 20,000- 240,000 is more preferred.
The number average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC method), viscosity method, terminal group quantification method, light scattering method and the like.
前記キシラン誘導体前駆体の具体例としては、ジ−O−(6−ブロモヘキサノイル)−キシラン、ジ−O−(5−ブロモバレリル)キシラン、ジ−O−(8−ブロモオクタノイル)キシラン、ジ−O−(11−ブロモウンデカノイル)キシラン、ジ−O−(16−ブロモヘキサデカノイル)キシラン、ジ−O−(5−クロロバレリル)キシランなどが挙げられる。 Specific examples of the xylan derivative precursor include di-O- (6-bromohexanoyl) -xylan, di-O- (5-bromovaleryl) xylan, di-O- (8-bromooctanoyl) xylan, di- -O- (11-bromoundecanoyl) xylan, di-O- (16-bromohexadecanoyl) xylan, di-O- (5-chlorovaleryl) xylan and the like can be mentioned.
これらの中でも、前記キシラン誘導体前駆体は、キシランにおける水酸基の水素原子が6−ブロモヘキサノイル基に置換された、下記構造式(2)で表される化合物が好ましい。
これらの中でも、前記R1及び前記R2が、全て下記構造式(A)で表される置換基であるジ−O−(6−ブロモヘキサノイル)−キシラン(以下、「XylC6Br」と称することがある。)が特に好ましい。
前記xとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10〜500が好ましく、40〜500がより好ましい。
Among these, R 1 and R 2 are all di-O- (6-bromohexanoyl) -xylan (hereinafter referred to as “XylC6Br”) which is a substituent represented by the following structural formula (A). Is particularly preferred.
There is no restriction | limiting in particular as said x, Although it can select suitably according to the objective, 10-500 are preferable and 40-500 are more preferable.
前記XylC6Brの物理化学的性質としては、以下の通りである。なお、ここでは重合度xが44.0の、XylC6Brの物理化学的性質を一例として示すが、本発明のキシラン誘導体前駆体はこれに限られるものではない。 The physicochemical properties of the XylC6Br are as follows. Here, the physicochemical properties of XylC6Br having a polymerization degree x of 44.0 are shown as an example, but the xylan derivative precursor of the present invention is not limited to this.
−XylC6Brの物理化学的性質−
(1)性状:固体
(2)分子量:数平均分子量(Mn)は21,400、重量平均分子量(Mw)は37,600、Mw/Mnは1.76
(3)重クロロホルム中で500MHz、25℃の条件で測定したプロトン核磁気共鳴スペクトルは図1に示す通りであり、チャートは以下の通りである。
1H−NMR(CDCl3):δ1.44(m,2H,−CH 2−CH2−CH2−Br),1.59(m,2H,−CO−CH2−CH 2−),1.77(m,2H,−CH 2−CH2−Br),2.26(s,2H,−CO−CH2−),3.23(C5−Ha),3.54(t,2H,J=6.5,−CH2−Br),3.76(C4−H),3.89(C5−He),4.43(C1−H),4.69(C2−H),5.00(C3−H).
(4)重クロロホルム中で500MHz、25℃の条件で測定したカーボン核磁気共鳴スペクトルは図2に示す通りであり、チャートは以下の通りである。
13C−NMR(CDCl3):δ24.0(−CO−CH2−CH2−),26.3(−CH2−CH2−CH2−Br),32.1(−CH2−CH2−Br),33.7(−CO−CH2−),44.8(−CH2−Br),62.5(C5),70.7(C2),71.7(C3),74.2(C4),99.9(C1),171.7,172.2(CO of C2 and C3,respectively).
なお、1H−NMR及び13C−NMRにおける、ケミカルシフト(δ)及びカップリングコンスタント(J)は、「ppm」及び「Hz」を示す。
-Physicochemical properties of XylC6Br-
(1) Property: Solid (2) Molecular weight: Number average molecular weight (Mn) is 21,400, weight average molecular weight (Mw) is 37,600, and Mw / Mn is 1.76.
(3) The proton nuclear magnetic resonance spectrum measured under conditions of 500 MHz and 25 ° C. in deuterated chloroform is as shown in FIG. 1, and the chart is as follows.
1 H-NMR (CDCl 3) : δ1.44 (m, 2H, -C H 2 -CH 2 -CH 2 -Br), 1.59 (m, 2H, -CO-CH 2 -C H 2 -) , 1.77 (m, 2H, -C H 2 -CH 2 -Br), 2.26 (s, 2H, -CO-CH 2 -), 3.23 (C5-Ha), 3.54 (t , 2H, J = 6.5, -CH 2 -Br), 3.76 (C4-H), 3.89 (C5-He), 4.43 (C1-H), 4.69 (C2-H ), 5.00 (C3-H).
(4) The carbon nuclear magnetic resonance spectrum measured under conditions of 500 MHz and 25 ° C. in deuterated chloroform is as shown in FIG. 2, and the chart is as follows.
13 C-NMR (CDCl 3) : δ24.0 (-CO-CH 2 - C H 2 -), 26.3 (- C H 2 -CH 2 -CH 2 -Br), 32.1 (- C H 2 -CH 2 -Br), 33.7 ( -CO- C H 2 -), 44.8 (-CH 2 -Br), 62.5 (C5), 70.7 (C2), 71.7 ( C3), 74.2 (C4), 99.9 (C1), 171.7, 172.2 (CO of C2 and C3, representatively).
In 1 H-NMR and 13 C-NMR, chemical shift (δ) and coupling constant (J) indicate “ppm” and “Hz”.
<キシラン誘導体前駆体の製造方法>
本発明のキシラン誘導体前駆体の製造方法は、前記構造式(1)で表されるキシランと、ハロゲン含有化合物と、を反応させる工程を少なくとも含み、必要に応じて、更にその他の工程を含む。
<Method for producing xylan derivative precursor>
The method for producing a xylan derivative precursor of the present invention includes at least a step of reacting the xylan represented by the structural formula (1) with a halogen-containing compound, and further includes other steps as necessary.
<<キシラン>>
前記キシランの重量平均分子量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、8,000以上が好ましく、10,000以上がより好ましく、12,000以上が特に好ましい。前記キシランは、高分子であるほど、これを用いて製造したキシラン誘導体が、プラスチック材料を形成しやすい点で好ましい。
<< xylan >>
There is no restriction | limiting in particular as a weight average molecular weight of the said xylan, Although it can select suitably according to the objective, 8,000 or more are preferable, 10,000 or more are more preferable, and 12,000 or more are especially preferable. As the xylan is a polymer, a xylan derivative produced using the xylan is preferable in that it easily forms a plastic material.
前記キシランの重量平均分子量を確認する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記キシランは、前記構造式(1)で表される多糖構造を有しており、有機溶媒に不溶であるため、直接測定することが困難である。そのため、例えば、前記キシラン誘導体の重量平均分子量を測定し、該キシラン誘導体の重量平均分子量から算出する方法などが挙げられる。 The method for confirming the weight average molecular weight of the xylan is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, the xylan has a polysaccharide structure represented by the structural formula (1). And insoluble in organic solvents, it is difficult to measure directly. Therefore, for example, there is a method of measuring the weight average molecular weight of the xylan derivative and calculating from the weight average molecular weight of the xylan derivative.
前記キシラン誘導体の重量平均分子量の測定方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から適宜選択することができ、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフ法(GPC法)、粘度法、末端基定量法、光散乱法、などが挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular as a measuring method of the weight average molecular weight of the said xylan derivative, It can select suitably from well-known methods, for example, a gel permeation chromatography method (GPC method), a viscosity method, terminal group determination. Method, light scattering method, and the like.
−キシランの抽出方法−
前記キシランの由来原料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、パルプ原料由来のキシランが、未利用バイオマスを有効利用できる点で好ましい。
前記キシランをパルプ原料から得る方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、アルカリ抽出工程を含むことが好ましく、更に必要に応じて、pH調整工程、沈殿工程、洗浄工程、ろ過工程、乾燥工程等のその他の工程を含む。
ヘミセルロースであるキシランは、アルカリ水溶液により抽出可能な点で、セルロースと区別されるが、セルロースと同様に水は汎用の有機溶媒には不溶である。
-Extraction method of xylan-
There is no restriction | limiting in particular as a xylan origin raw material, Although it can select suitably according to the objective, A xylan derived from a pulp raw material is preferable at the point which can utilize an unused biomass effectively.
The method for obtaining the xylan from the pulp raw material is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose, but preferably includes an alkali extraction step, and if necessary, a pH adjustment step, a precipitation step, Other processes such as a washing process, a filtration process, and a drying process are included.
Xylan, which is hemicellulose, is distinguished from cellulose in that it can be extracted with an aqueous alkaline solution. Like water, water is insoluble in general-purpose organic solvents.
−−アルカリ抽出工程−−
前記パルプ原料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、バイオマス原料から抽出されたものを使用することが好ましく、木材、草本類、ワラ、竹等の原料から抽出されたものであることが好ましい。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、木材が、前記キシランを多く含む点で好ましい。前記木材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、広葉樹原料、針葉樹原料などが挙げられる。
--Alkali extraction process--
The pulp raw material is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. However, it is preferable to use a material extracted from a biomass raw material, and extracted from raw materials such as wood, herbs, straw, bamboo, etc. It is preferred that These may be used alone or in combination of two or more. Among these, wood is preferable in that it contains a large amount of the xylan. There is no restriction | limiting in particular as said wood, According to the objective, it can select suitably, For example, a hardwood raw material, a conifer raw material, etc. are mentioned.
前記パルプ原料は、予め裁断されていることが、効率よくキシランを抽出できる点で好ましい。前記パルプ原料を裁断する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウィレーミル、カッターミル、ハンマーミル、ピンミルなどが挙げられる。なお、前記パルプ原料としては、既に裁断されている市販品を用いてもよい。 The pulp raw material is preferably preliminarily cut from the viewpoint that xylan can be efficiently extracted. There is no restriction | limiting in particular as a method of cutting the said pulp raw material, According to the objective, it can select suitably, For example, a Willet mill, a cutter mill, a hammer mill, a pin mill etc. are mentioned. In addition, as the said pulp raw material, you may use the commercial item already cut | judged.
前記アルカリ溶液としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、アンモニア水溶液などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記アルカリ溶液は、水酸化ナトリウム水溶液が好ましい。 There is no restriction | limiting in particular as said alkaline solution, According to the objective, it can select suitably, For example, sodium hydroxide aqueous solution, potassium hydroxide aqueous solution, ammonia aqueous solution etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, the alkaline solution is preferably a sodium hydroxide aqueous solution.
前記アルカリ溶液の濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5質量%以上が好ましく、16質量%以上がより好ましい。前記アルカリ溶液の濃度が、5質量%未満であると、キシランの回収率が悪くなることや、高分子のキシランを得ることができないことがある。一方、前記アルカリ溶液の濃度が16質量%以上であると、前記キシランの回収率が向上し、高分子のキシランを得ることができる点で好ましい。
前記アルカリ溶液の濃度の上限としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
There is no restriction | limiting in particular as a density | concentration of the said alkaline solution, Although it can select suitably according to the objective, 5 mass% or more is preferable and 16 mass% or more is more preferable. When the concentration of the alkaline solution is less than 5% by mass, the recovery rate of xylan may be deteriorated, or high-molecular xylan may not be obtained. On the other hand, when the concentration of the alkaline solution is 16% by mass or more, the recovery rate of the xylan is improved, and a high molecular xylan can be obtained.
There is no restriction | limiting in particular as an upper limit of the density | concentration of the said alkaline solution, According to the objective, it can select suitably.
前記アルカリ抽出を行う時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10時間以上が好ましく、16時間以上が更に好ましい。前記アルカリ抽出の時間が、10時間未満であると、キシランの回収率が悪くなることがある。
前記アルカリ抽出時間の上限としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
There is no restriction | limiting in particular as time to perform the said alkali extraction, Although it can select suitably according to the objective, 10 hours or more are preferable and 16 hours or more are still more preferable. When the alkali extraction time is less than 10 hours, the recovery rate of xylan may deteriorate.
There is no restriction | limiting in particular as an upper limit of the said alkali extraction time, According to the objective, it can select suitably.
前記アルカリ溶液の使用量としては、用いるパルプ原料の量や処理容器の大きさなどにより、適宜選択することができるが、前記パルプ原料100質量部に対して、20質量部〜400質量部が好ましく、100質量部〜320質量部がより好ましい。前記アルカリ溶液の使用量が、20質量部未満であると、前記キシランの回収率が悪くなることがあり、400質量部を超えると、アルカリ濃度が濃すぎてコスト的に不利である。 The amount of the alkali solution used can be appropriately selected depending on the amount of pulp raw material to be used, the size of the processing container, and the like. 100 parts by mass to 320 parts by mass is more preferable. When the amount of the alkaline solution used is less than 20 parts by mass, the recovery rate of the xylan may deteriorate, and when it exceeds 400 parts by mass, the alkali concentration is too high, which is disadvantageous in cost.
−−pH調整工程−−
前記pH調整工程は、前記アルカリ抽出後のキシランを含む反応液のpHを調整する工程である。
前記pHとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5〜8が好ましく、6〜7がより好ましい。前記pHが前記好ましい範囲外であると、後述する沈殿工程において、キシランを含む沈殿を得ることができないことがある。
前記pH調整に用いる試薬としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、塩酸、酢酸、ギ酸等の酸が好ましい。
前記pHを測定する方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から適宜選択することができる。
--PH adjustment process--
The pH adjusting step is a step of adjusting the pH of the reaction solution containing xylan after the alkali extraction.
There is no restriction | limiting in particular as said pH, Although it can select suitably according to the objective, 5-8 are preferable and 6-7 are more preferable. If the pH is out of the preferred range, a precipitate containing xylan may not be obtained in the precipitation step described later.
There is no restriction | limiting in particular as a reagent used for the said pH adjustment, Although it can select suitably according to the objective, Acids, such as hydrochloric acid, acetic acid, formic acid, are preferable.
There is no restriction | limiting in particular as the method of measuring the said pH, It can select suitably from well-known methods.
−−沈殿工程−−
前記沈殿工程は、前記アルカリ抽出後の反応液、更に必要に応じて、前記pH調整工程を経た反応液に含まれるキシランを沈殿させる方法である。前記キシランの製造方法が、前記沈殿工程を含むと、前記キシランの回収率が向上する点で好ましい。
前記沈殿工程としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エタノール、メタノール等の低級アルコールを添加して沈殿させる方法などが挙げられる。
前記低級アルコールの使用量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記アルカリ抽出物に対して、2倍容量〜10倍容量が好ましく、5倍容量〜10倍容量がより好ましい。前記低級アルコールの使用量が、2倍容量未満であると、キシランの沈殿効率が悪くなることがあり、10倍容量を超えると、コスト的に不利である。
前記沈殿させる温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、低温で行われることが好ましく、0℃〜25℃がより好ましい。
前記沈殿させる時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5時間〜24時間が好ましく、0.5時間〜6時間がより好ましい。
-Precipitation process-
The said precipitation process is a method of precipitating the xylan contained in the reaction liquid after the said alkali extraction, and also the reaction liquid which passed through the said pH adjustment process as needed. It is preferable that the xylan production method includes the precipitation step in that the recovery rate of the xylan is improved.
There is no restriction | limiting in particular as said precipitation process, According to the objective, it can select suitably, For example, the method of adding lower alcohols, such as ethanol and methanol, etc. are mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as the usage-amount of the said lower alcohol, Although it can select suitably according to the objective, 2 times volume-10 times volume are preferable with respect to the said alkali extract, 5 times volume-10 times. Capacity is more preferred. If the amount of the lower alcohol used is less than 2 times the volume, the xylan precipitation efficiency may be deteriorated, and if it exceeds 10 times the volume, it is disadvantageous in terms of cost.
There is no restriction | limiting in particular as temperature to make the said precipitation, Although it can select suitably according to the objective, It is preferable to carry out at low temperature and 0 to 25 degreeC is more preferable.
There is no restriction | limiting in particular as time to make the said precipitation, Although it can select suitably according to the objective, 0.5 to 24 hours are preferable and 0.5 to 6 hours are more preferable.
−−洗浄工程−−
前記洗浄工程は、前記アルカリ抽出で得られたキシランを含む反応液、更に必要に応じて、前記pH調整工程、前記沈殿工程を経た前記反応液を洗浄する工程である。
前記洗浄に用いる溶液としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エタノール、メタノールなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記洗浄を行う方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記反応液と前記洗浄用溶媒とを混合し、遠心分離する方法、カラムを用いる方法などが挙げられる。
洗浄回数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
-Cleaning process-
The washing step is a step of washing the reaction solution containing xylan obtained by the alkali extraction and, if necessary, the reaction solution that has undergone the pH adjustment step and the precipitation step.
There is no restriction | limiting in particular as a solution used for the said washing | cleaning, According to the objective, it can select suitably, For example, ethanol, methanol, etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
The washing method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a method of mixing the reaction solution and the washing solvent and centrifuging, a method using a column, and the like. Can be mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as the frequency | count of washing | cleaning, According to the objective, it can select suitably.
−−ろ過工程−−
前記ろ過工程は、前記アルカリ抽出で得られたキシランを含む反応液、更に必要に応じて、前記pH調整工程、前記沈殿工程、前記洗浄工程を経た前記反応液をろ過し、不要物を除去する工程である。また、前記ろ過工程は、前記洗浄工程と同時に行われてもよい。
前記ろ過を行う方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、遠心分離する方法、カラムを用いる方法、フィルターを用いる方法、公知のろ過装置を用いる方法などが挙げられる。これらの処理は、1種単独で行われてもよく、2種以上を組み合わせて行われてもよい。
前記ろ過工程は、前記アルカリ抽出後及び前記沈殿工程後の両方に行われることが、精製度の高いキシランを得ることができる点で好ましい。
-Filtration process-
In the filtration step, the reaction solution containing xylan obtained by the alkali extraction and, if necessary, the reaction solution that has undergone the pH adjustment step, the precipitation step, and the washing step are filtered to remove unnecessary substances. It is a process. Moreover, the said filtration process may be performed simultaneously with the said washing | cleaning process.
The method for performing the filtration is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include a method of centrifugation, a method of using a column, a method of using a filter, and a method of using a known filtration device. Can be mentioned. These treatments may be performed singly or in combination of two or more.
It is preferable that the filtration step is performed both after the alkali extraction and after the precipitation step because xylan having a high degree of purification can be obtained.
−−乾燥工程−−
前記乾燥工程は、前記アルカリ抽出で得られたキシランを含む反応液、更に必要に応じて、前記pH調整工程、前記沈殿工程、前記洗浄工程、前記ろ過工程を経た前記反応液を乾燥する工程である。
前記乾燥する方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から適宜選択することができ、例えば、凍結乾燥法、温風乾燥法、噴霧乾燥法、流動層乾燥法などが挙げられる。
--- Drying process--
The drying step is a step of drying the reaction solution containing xylan obtained by the alkali extraction, and further, if necessary, the reaction solution that has undergone the pH adjustment step, the precipitation step, the washing step, and the filtration step. is there.
There is no restriction | limiting in particular as the method of drying, It can select suitably from well-known methods, For example, a freeze-drying method, a warm air drying method, a spray drying method, a fluidized bed drying method etc. are mentioned.
<<ハロゲン含有化合物>>
前記ハロゲン含有化合物としては、ハロゲン基を有していれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、置換基を有していてもよい直鎖又は分岐鎖のアルキル基の末端にハロゲン基を有する化合物などが挙げられる。
前記アルキル基の炭素数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2〜20が好ましく、2〜6がより好ましい。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記ハロゲン含有化合物は、市販品を用いてもよく、公知の方法で合成したものを用いてもよい。
<< Halogen-containing compound >>
The halogen-containing compound is not particularly limited as long as it has a halogen group, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, a linear or branched alkyl group which may have a substituent Examples thereof include compounds having a halogen group at the end of the group.
There is no restriction | limiting in particular as carbon number of the said alkyl group, Although it can select suitably according to the objective, 2-20 are preferable and 2-6 are more preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
A commercial item may be used for the said halogen-containing compound, and what was synthesize | combined by the well-known method may be used.
前記ハロゲン含有化合物の具体例としては、6−ブロモヘキサノイルクロリド、5−ブロモバレリルクロリド、8−ブロモオクタノイルクロリド、11−ブロモウンデカノイルクロリド、16−ブロモヘキサデカノイルクロリド、5−クロロバレリルクロリドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Specific examples of the halogen-containing compound include 6-bromohexanoyl chloride, 5-bromovaleryl chloride, 8-bromooctanoyl chloride, 11-bromoundecanoyl chloride, 16-bromohexadecanoyl chloride, 5-chloro. Examples include valeryl chloride. These may be used alone or in combination of two or more.
<<キシランとハロゲン含有化合物との反応>>
前記キシランと、前記ハロゲン含有化合物と、を反応させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ここで、「反応」とは、キシランの水酸基の水素原子が、ハロゲン含有基に置換されることをいう。これにより、置換基の末端にハロゲンを有するキシラン誘導体前駆体を得ることができる。
<< Reaction between xylan and halogen-containing compound >>
There is no restriction | limiting in particular as the method of making the said xylan and the said halogen-containing compound react, According to the objective, it can select suitably. Here, “reaction” means that the hydrogen atom of the hydroxyl group of xylan is substituted with a halogen-containing group. Thereby, the xylan derivative precursor which has a halogen at the terminal of a substituent can be obtained.
前記キシランは、前記ハロゲン含有化合物と反応させる前に溶媒に溶解させておくことが好ましい。
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
The xylan is preferably dissolved in a solvent before reacting with the halogen-containing compound.
The solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include dimethylacetamide and dimethylformamide. These may be used alone or in combination of two or more.
前記キシランを前記溶媒に溶解させる溶解温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、25℃〜120℃が好ましく、100℃〜120℃がより好ましい。前記溶解温度が120℃を超えると、溶液の着色などの変質が起こることがある。 There is no restriction | limiting in particular as melt | dissolution temperature which dissolves the said xylan in the said solvent, Although it can select suitably according to the objective, 25 to 120 degreeC is preferable and 100 to 120 degreeC is more preferable. When the melting temperature exceeds 120 ° C., alteration such as coloring of the solution may occur.
前記キシランを前記溶媒に溶解させる溶解時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.5時間〜24時間が好ましく、0.5時間〜2時間がより好ましい。前記溶解時間が0.5時間未満であると、前記キシランが十分に溶解しないことがある。 There is no restriction | limiting in particular as melt | dissolution time which dissolves the said xylan in the said solvent, Although it can select suitably according to the objective, 0.5 to 24 hours are preferable, and 0.5 to 2 hours are more preferable. . If the dissolution time is less than 0.5 hours, the xylan may not be sufficiently dissolved.
前記ハロゲン含有化合物の添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、キシラン(無水)のモノマー単位に対して、2当量〜4当量が好ましく、3当量〜4当量がより好ましい。前記添加量が、2当量未満であると、キシランの水酸基の水素原子が、ハロゲン含有基に置換されないことや、置換度が不十分であることがあり、4質量部を超えても、それ以上反応率は上がらずコスト的に不利である。 There is no restriction | limiting in particular as addition amount of the said halogen-containing compound, Although it can select suitably according to the objective, 2 equivalent-4 equivalent are preferable with respect to the monomer unit of a xylan (anhydrous), and 3 equivalent-4 equivalent The equivalent is more preferable. If the addition amount is less than 2 equivalents, the hydrogen atom of the hydroxyl group of xylan may not be substituted with a halogen-containing group, and the degree of substitution may be insufficient, even if it exceeds 4 parts by mass, it is more The reaction rate does not increase and is disadvantageous in terms of cost.
前記反応を行う反応温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20℃〜70℃が好ましく、50℃〜70℃がより好ましい。前記反応温度が、20℃未満であると、反応性が悪いことがあり、70℃を超えると、溶液の着色などの変質が起こることがある。 There is no restriction | limiting in particular as reaction temperature which performs the said reaction, Although it can select suitably according to the objective, 20 to 70 degreeC is preferable and 50 to 70 degreeC is more preferable. When the reaction temperature is less than 20 ° C., the reactivity may be poor, and when it exceeds 70 ° C., alteration such as coloring of the solution may occur.
前記反応を行う反応時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、6時間〜48時間が好ましく、18時間〜24時間がより好ましい。前記反応時間が6時間未満であると、反応が十分に進行しないことがあり、48時間を超えると、溶液の着色などの変質が起こることがある。 There is no restriction | limiting in particular as reaction time which performs the said reaction, Although it can select suitably according to the objective, 6 hours-48 hours are preferable, and 18 hours-24 hours are more preferable. If the reaction time is less than 6 hours, the reaction may not proceed sufficiently, and if it exceeds 48 hours, alteration such as coloring of the solution may occur.
(キシラン誘導体及びその製造方法)
本発明のキシラン誘導体は、下記構造式(1)で表される構造単位を有するキシランにおける水酸基の水素原子の少なくともいずれかが、アジド基を有する置換基に置換されている化合物である。
また、本発明のキシラン誘導体の製造方法は、本発明の前記キシラン誘導体前駆体と、該キシラン誘導体前駆体のハロゲン含有基のハロゲン基をアジド基に置換する化合物と、を反応させてキシラン誘導体を製造する方法である。
以下、キシラン誘導体の説明と併せて、該キシラン誘導体の製造方法について説明する。
The xylan derivative of the present invention is a compound in which at least one of the hydroxyl groups in the xylan having a structural unit represented by the following structural formula (1) is substituted with a substituent having an azide group.
Further, the method for producing a xylan derivative of the present invention comprises reacting the xylan derivative precursor of the present invention with a compound that substitutes a halogen group of the halogen-containing group of the xylan derivative precursor with an azide group. It is a manufacturing method.
Hereinafter, the manufacturing method of this xylan derivative is demonstrated with description of a xylan derivative.
<キシラン誘導体>
前記キシラン誘導体における、前記アジド基を有する置換基としては、特に制限はなく、キシラン誘導体前駆体の種類などに応じて適宜選択することができ、例えば、置換基を有していてもよい直鎖のアルキル基の末端にアジド基を有する基などが挙げられる。
前記アルキル基の炭素数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2〜20が好ましく、2〜6がより好ましい。
<Xylan derivatives>
The substituent having the azide group in the xylan derivative is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the type of the xylan derivative precursor. For example, the linear chain optionally having a substituent And a group having an azide group at the terminal of the alkyl group.
There is no restriction | limiting in particular as carbon number of the said alkyl group, Although it can select suitably according to the objective, 2-20 are preferable and 2-6 are more preferable.
前記アジド基を有する置換基の具体例としては、6−アジドヘキサノイル基、5−アジドバレリル基、8−アジドオクタノイル基、11−アジドウンデカノイル基、16−アジドヘキサデカノイル基などが挙げられる。 Specific examples of the substituent having an azido group include a 6-azidohexanoyl group, a 5-azidovaleryl group, an 8-azidooctanoyl group, an 11-azidoundecanoyl group, and a 16-azidohexadecanoyl group. It is done.
前記キシランの水酸基の水素原子における前記アジド基を有する置換基の置換度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記キシラン誘導体が、クロロホルムやジメチルホルムアミド等の汎用有機溶媒に可溶な範囲で置換されていることが好ましく、キシランのモノマー単位における水酸基の水素原子に対して、置換度が、1〜2であることがより好ましく、2が特に好ましい。
また、前記キシラン誘導体は、前記キシランの重合体における少なくとも1つの構造単位の水酸基の水素原子が、アジド基を有する置換基に置換していればよいが、2つ以上の構成単位における水酸基の水素原子が、アジド基を有する置換基に置換していることが好ましい。
前記置換度を測定する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、元素分析法、プロトン核磁気共鳴法、カーボン核磁気共鳴法、赤外分光法などが挙げられる。
The substitution degree of the substituent having the azide group in the hydrogen atom of the hydroxyl group of the xylan is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, the xylan derivative may be a general purpose such as chloroform or dimethylformamide. It is preferably substituted in a range soluble in an organic solvent, the substitution degree is more preferably 1 to 2 and particularly preferably 2 with respect to the hydrogen atom of the hydroxyl group in the monomer unit of xylan.
In the xylan derivative, a hydrogen atom of a hydroxyl group of at least one structural unit in the polymer of xylan may be substituted with a substituent having an azide group, but a hydrogen atom of a hydroxyl group in two or more structural units. The atom is preferably substituted with a substituent having an azide group.
The method for measuring the degree of substitution is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include elemental analysis, proton nuclear magnetic resonance, carbon nuclear magnetic resonance, and infrared spectroscopy. Can be mentioned.
前記キシラン誘導体の数平均分子量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ポリスチレン(PS)換算で、4,000〜200,000が好ましく、20,000〜200,000がより好ましい。
前記数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ法(GPC法)、粘度法、末端基定量法、光散乱法、により測定することができる。
There is no restriction | limiting in particular as a number average molecular weight of the said xylan derivative, Although it can select suitably according to the objective, 4,000-200,000 are preferable at polystyrene (PS) conversion, 20,000-200, 000 is more preferable.
The number average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC method), viscosity method, terminal group quantification method, and light scattering method.
前記キシラン誘導体の熱分解温度(TG)としては、高いほど好ましい。
前記熱分解温度は、熱分析装置(例えば、Thermo Plus TG 8120(株式会社リガク製))により測定することができる。
The thermal decomposition temperature (TG) of the xylan derivative is preferably as high as possible.
The thermal decomposition temperature can be measured with a thermal analyzer (for example, Thermo Plus TG 8120 (manufactured by Rigaku Corporation)).
前記キシラン誘導体の具体例としては、ジ−O−(6−アジドヘキサノイル)−キシラン、ジ−O−(5−アジドバレリル)キシラン、ジ−O−(8−アジドオクタノイル)キシラン、ジ−O−(11−アジドウンデカノイル)キシラン、ジ−O−(16−アジドヘキサデカノイル)キシランなどが挙げられる。 Specific examples of the xylan derivative include di-O- (6-azidohexanoyl) -xylan, di-O- (5-azidovaleryl) xylan, di-O- (8-azidooctanoyl) xylan, di-O. -(11-azidoundecanoyl) xylan, di-O- (16-azidohexadecanoyl) xylan, and the like.
これらの中でも、前記キシラン誘導体は、キシランにおける水酸基の水素原子が、6−アジドヘキサノイル基に置換された、下記構造式(3)で表される化合物が好ましい。
これらの中でも、R3及びR4が、全て下記構造式(B)で表される置換基であるジ−O−(6−アジドヘキサノイル)−キシラン(以下、「XylC6N3」と称することがある。)が特に好ましい。
前記yとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10〜500が好ましく、40〜500がより好ましい。
Among these, R 3 and R 4 are all referred to as di-O- (6-azidohexanoyl) -xylan (hereinafter referred to as “XylC6N 3 ”) which is a substituent represented by the following structural formula (B). Is particularly preferred.
There is no restriction | limiting in particular as said y, Although it can select suitably according to the objective, 10-500 are preferable and 40-500 are more preferable.
前記XylC6N3の物理化学的性質としては、以下の通りである。なお、ここでは重合度yが51.4の、XylC6N3の物理化学的性質を一例として示すが、本発明のキシラン誘導体はこれに限られるものではない。 The physicochemical properties of the XylC6N 3 are as follows. Here, the physicochemical properties of XylC6N 3 having a polymerization degree y of 51.4 are shown as an example, but the xylan derivative of the present invention is not limited to this.
−XylC6N3の物理化学的性質−
(1)性状: 固体
(2)分子量:数平均分子量(Mn)は21,100、重量平均分子量(Mw)は37,000、Mw/Mnは1.75
(3)重クロロホルム中で500MHz、25℃の条件で測定したプロトン核磁気共鳴スペクトルは図3に示す通りであり、チャートは以下の通りである。
1H−NMR(CDCl3):δ1.37(m,2H,−CH 2−CH2−CH2−N3),1.59(m,4H,−CO−CH2−CH 2−,−CH 2−CH2−N3),2.25(s,2H,−CO−CH2−),3.22(C5−Ha),3.28(t,2H,J=6.5,−CH2−N3),3.76(m,C4−H),3.90(C5−He),4.43(C1−H),4.69(C2−H),5.00(C3−H).
(4)重クロロホルム中で500MHz、25℃の条件で測定したカーボン核磁気共鳴スペクトルは図4に示す通りであり、チャートは以下の通りである。
13C−NMR(CDCl3):δ24.2(−CO−CH2−CH2−),26.1(−CH2−CH2−CH2−N3),28.5(−CH2−CH2−N3),33.7(−CO−CH2−),51.2(−CH2−N3),62.5(C5),70.7(C2),71.6(C3),74.1(C4),99.8(C1),171.7,172.1(CO of C2 and C3,respectively).
なお、1H−NMR及び13C−NMRにおける、ケミカルシフト(δ)及びカップリングコンスタント(J)は「ppm」及び「Hz」を示す。
-Physicochemical properties of XylC6N 3-
(1) Property: Solid (2) Molecular weight: Number average molecular weight (Mn) is 21,100, weight average molecular weight (Mw) is 37,000, Mw / Mn is 1.75.
(3) The proton nuclear magnetic resonance spectrum measured under conditions of 500 MHz and 25 ° C. in deuterated chloroform is as shown in FIG. 3, and the chart is as follows.
1H-NMR (CDCl 3): δ1.37 (m, 2H, -C H 2 -CH 2 -CH 2 -N 3), 1.59 (m, 4H, -CO-CH 2 -C H 2 -, -C H 2 -CH 2 -N 3) , 2.25 (s, 2H, -CO-CH 2 -), 3.22 (C5-Ha), 3.28 (t, 2H, J = 6.5 , -CH 2 -N 3), 3.76 (m, C4-H), 3.90 (C5-He), 4.43 (C1-H), 4.69 (C2-H), 5.00 (C3-H).
(4) The carbon nuclear magnetic resonance spectrum measured under conditions of 500 MHz and 25 ° C. in deuterated chloroform is as shown in FIG. 4, and the chart is as follows.
13 C-NMR (CDCl 3) : δ24.2 (-CO-CH 2 - C H 2 -), 26.1 (- C H 2 -CH 2 -CH 2 -N 3), 28.5 (- C H 2 -CH 2 -N 3), 33.7 (-CO- C H 2 -), 51.2 (-CH 2 -N 3), 62.5 (C5), 70.7 (C2), 71 .6 (C3), 74.1 (C4), 99.8 (C1), 171.7, 172.1 (CO of C2 and C3, representatively).
In 1 H-NMR and 13 C-NMR, chemical shift (δ) and coupling constant (J) indicate “ppm” and “Hz”.
<キシラン誘導体の製造方法>
本発明の前記キシラン誘導体の製造方法は、前記キシラン誘導体前駆体と、該キシラン誘導体前駆体のハロゲン含有基のハロゲン基をアジド基に置換する化合物と、を反応させる工程を少なくとも含み、必要に応じて、更にその他の工程を含む。
<Method for producing xylan derivative>
The method for producing the xylan derivative of the present invention includes at least a step of reacting the xylan derivative precursor and a compound that substitutes a halogen group of the halogen-containing group of the xylan derivative precursor with an azide group. In addition, other steps are included.
<<キシラン誘導体前駆体のハロゲン含有基のハロゲン基をアジド基に置換する化合物>>
前記キシラン誘導体前駆体のハロゲン含有基のハロゲン基をアジド基に置換する化合物としては、溶液中でアジ化物イオンを形成できるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、アジ化ナトリウムが好ましい。
前記キシラン誘導体前駆体のハロゲン含有基のハロゲン基をアジド基に置換する化合物は、市販品を用いてもよく、公知の方法で合成したものを用いてもよい。
<< Compound that substitutes halogen group of halogen-containing group of xylan derivative precursor with azide group >>
The compound for substituting the halogen group of the halogen-containing group of the xylan derivative precursor with an azide group is not particularly limited as long as it can form an azide ion in a solution, and may be appropriately selected according to the purpose. Although possible, sodium azide is preferred.
As the compound for substituting the halogen group of the halogen-containing group of the xylan derivative precursor with an azide group, a commercially available product may be used, or a compound synthesized by a known method may be used.
<<キシラン誘導体前駆体と該キシラン誘導体前駆体のハロゲン含有基のハロゲン基をアジド基に置換する化合物との反応>>
前記キシラン誘導体前駆体と、前記キシラン誘導体前駆体のハロゲン含有基のハロゲン基をアジド基に置換する化合物とを反応させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。ここで、「反応」とは、キシラン誘導体前駆体のハロゲン含有基の末端のハロゲン基がアジド基に置換されることをいう。
<< Reaction between Xylan Derivative Precursor and Compound Replacing Halogen Group of Halogen-Containing Group of Xylan Derivative Precursor with Azide Group >>
The method for reacting the xylan derivative precursor with the compound that substitutes the halogen group of the halogen-containing group of the xylan derivative precursor with an azide group is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Here, “reaction” means that the halogen group at the terminal of the halogen-containing group of the xylan derivative precursor is replaced with an azide group.
前記キシラン誘導体前駆体は、前記キシラン誘導体前駆体のハロゲン含有基のハロゲン基をアジド基に置換する化合物と反応させる前に、溶媒に溶解させておくことが好ましい。
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性有機溶媒などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
The xylan derivative precursor is preferably dissolved in a solvent before reacting with a compound that substitutes the halogen group of the halogen-containing group of the xylan derivative precursor with an azide group.
There is no restriction | limiting in particular as said solvent, According to the objective, it can select suitably, For example, aprotic polar organic solvents, such as a dimethylformamide, etc. are mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
前記キシラン誘導体前駆体のハロゲン含有基のハロゲン基をアジド基に置換する化合物の添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、キシラン誘導体前駆体のモノマー単位に対して、2当量〜4当量が好ましく、3当量〜4当量がより好ましい。前記添加量が、2当量未満であると、キシラン誘導体前駆体のハロゲン含有基のハロゲン基がアジド基に置換されないことや、置換度が不十分であることがあり、4質量部を超えても、それ以上反応率は上がらずコスト的に不利である。 The addition amount of the compound that substitutes the halogen group of the halogen-containing group of the xylan derivative precursor with an azide group is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. On the other hand, 2 to 4 equivalents are preferable, and 3 to 4 equivalents are more preferable. When the addition amount is less than 2 equivalents, the halogen group of the halogen-containing group of the xylan derivative precursor may not be substituted with an azide group, or the degree of substitution may be insufficient, and even if it exceeds 4 parts by mass The reaction rate does not increase any more, which is disadvantageous in cost.
前記反応を行う反応温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、25℃〜60℃が好ましく、50℃〜60℃がより好ましい。前記反応温度が25℃未満であると、反応が遅くなることがある。 There is no restriction | limiting in particular as reaction temperature which performs the said reaction, Although it can select suitably according to the objective, 25 to 60 degreeC is preferable and 50 to 60 degreeC is more preferable. When the reaction temperature is less than 25 ° C, the reaction may be slow.
前記反応を行う反応時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、12時間〜48時間が好ましく、12時間〜24時間がより好ましい。前記反応時間が12時間未満であると、反応が十分に進行しないことがある。 There is no restriction | limiting in particular as reaction time which performs the said reaction, Although it can select suitably according to the objective, 12 hours-48 hours are preferable, and 12 hours-24 hours are more preferable. If the reaction time is less than 12 hours, the reaction may not proceed sufficiently.
セルロースは、6位に水酸基を有しているが、キシランは6位に水酸基を有さず、2位及び3位のみにしか水酸基を有さないため、該キシランのモノマー単位の他の水酸基の保護をすることなしにエステル化を行っても、該水酸基の水素原子の最大置換度が2である誘導体を得ることができる点で有利である。 Cellulose has a hydroxyl group at the 6-position, but xylan does not have a hydroxyl group at the 6-position and has hydroxyl groups only at the 2- and 3-positions. Even if esterification is performed without protection, it is advantageous in that a derivative in which the maximum degree of substitution of the hydrogen atom of the hydroxyl group is 2 can be obtained.
(キシラングラフトコポリマー及びその製造方法)
本発明のキシラングラフトコポリマーの製造方法は、末端にアルキンを有する化合物と、本発明の前記キシラン誘導体と、を反応させてキシラングラフトコポリマーを製造する方法である。
また、本発明のキシラングラフトコポリマーは、本発明の前記キシラングラフトコポリマーの製造方法により得られ、キシラン誘導体を主鎖とし、ポリマーを側鎖として有するキシラングラフトコポリマーである。
本発明のキシラングラフトコポリマーの製造方法は、クリックケミストリーと呼ばれる環化反応に基づき、簡便で効率よくキシラングラフトコポリマーを合成できる点で有利である。
以下、キシラングラフトコポリマーの製造方法の説明と併せて、キシラングラフトコポリマーについて説明する。
(Xylan graft copolymer and production method thereof)
The method for producing a xylan graft copolymer of the present invention is a method for producing a xylan graft copolymer by reacting a compound having an alkyne at the terminal with the xylan derivative of the present invention.
The xylan graft copolymer of the present invention is a xylan graft copolymer obtained by the method for producing the xylan graft copolymer of the present invention and having a xylan derivative as a main chain and a polymer as a side chain.
The method for producing a xylan graft copolymer of the present invention is advantageous in that a xylan graft copolymer can be synthesized easily and efficiently based on a cyclization reaction called click chemistry.
Hereinafter, the xylan graft copolymer will be described together with the description of the production method of the xylan graft copolymer.
<キシラングラフトコポリマーの製造方法>
本発明のキシラングラフトコポリマーの製造方法は、末端にアルキンを有する化合物と、本発明の前記キシラン誘導体と、を反応させる工程を少なくとも含み、必要に応じて、更にその他の工程を含む。
<Method for producing xylan graft copolymer>
The method for producing a xylan graft copolymer of the present invention includes at least a step of reacting a compound having an alkyne at a terminal with the xylan derivative of the present invention, and further includes other steps as necessary.
<<アルキンを有する化合物>>
前記末端にアルキンを有する化合物としては、末端にアルキンを有している限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、末端にアルキンを有するポリマーなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、プロパルギル基を有するポリマーが好ましく、末端にプロパルギル基を有し、生分解性を有するポリマーがより好ましい。また、前記ポリマーの種類としては、ポリエステルが好ましい。
前記末端にアルキンを有する化合物は、市販品を用いてもよく、公知の方法で合成したものを用いてもよい。
<< Compound having alkyne >>
The compound having an alkyne at the terminal is not particularly limited as long as it has an alkyne at the terminal, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include a polymer having an alkyne at the terminal. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, a polymer having a propargyl group is preferable, and a polymer having a propargyl group at a terminal and having biodegradability is more preferable. The polymer is preferably a polyester.
As the compound having an alkyne at the terminal, a commercially available product may be used, or a compound synthesized by a known method may be used.
前記生分解性を有するポリマーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリ乳酸(ポリラクチド)、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシアルカン酸、ポリブチレンサクシネートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 The biodegradable polymer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include polylactic acid (polylactide), polycaprolactone, polyhydroxyalkanoic acid, and polybutylene succinate. . These may be used alone or in combination of two or more.
前記末端にアルキンを有する化合物の具体例としては、プロパルギル基を有するポリ乳酸、ポリヒドロキシアルカン酸、ポリε−カプロラクトン、ポリブチレンサクシネートなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Specific examples of the compound having an alkyne at the terminal include polylactic acid having a propargyl group, polyhydroxyalkanoic acid, polyε-caprolactone, polybutylene succinate and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
これらの中でも、前記末端にアルキンを有する化合物としては、下記構造式(4)で表される末端アルキン化ポリL−ラクチドが好ましい。
前記末端にアルキンを有する化合物の合成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記末端にアルキンを有する化合物が前記末端アルキン化ポリL−ラクチドの場合、その合成方法としては、オクチル酸スズ(II)を触媒として含む無水トルエン等の溶媒下で、開始剤としてのプロパルギルアルコールと、L−ラクチドと、を反応させる方法などが挙げられる。ラクチドと、プロパルギルアルコール(開始剤)と、オクチル酸スズ(II)(触媒)との仕込み比を変えることで、種々の重合度の末端アルキン化ポリL−ラクチドを合成することができる。 The method for synthesizing the compound having an alkyne at the terminal is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, when the compound having an alkyne at the terminal is the terminal alkynized poly L-lactide, Examples of the synthesis method include a method of reacting propargyl alcohol as an initiator with L-lactide in a solvent such as anhydrous toluene containing tin (II) octylate as a catalyst. By changing the charging ratio of lactide, propargyl alcohol (initiator), and tin (II) octylate (catalyst), terminal alkynized poly L-lactides having various degrees of polymerization can be synthesized.
前記末端にアルキンを有する化合物の添加量としては、特に制限はなく、末端にアルキンを有する化合物の種類などに応じて適宜選択することができるが、前記キシラン誘導体のモノマー単位に対して、0.1当量〜2当量が好ましく、0.1当量〜0.13当量がより好ましい。前記添加量が、0.1当量未満であると、キシラン誘導体の側鎖に該末端にアルキンを有する化合物の導入率が不十分になることがある。 The amount of the compound having an alkyne at the terminal is not particularly limited and can be appropriately selected according to the type of the compound having an alkyne at the terminal. 1 equivalent to 2 equivalents are preferable, and 0.1 equivalent to 0.13 equivalent are more preferable. When the addition amount is less than 0.1 equivalent, the introduction rate of the compound having an alkyne at the terminal in the side chain of the xylan derivative may be insufficient.
前記反応を行う反応温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10℃〜30℃が好ましく、15℃〜25℃がより好ましい。30℃を超えると、クロロホルムが揮発し、前記キシラン誘導体や前記末端にアルキンを有する化合物溶解性が低下し、反応効率が悪くなることがある。 There is no restriction | limiting in particular as reaction temperature which performs the said reaction, Although it can select suitably according to the objective, 10 to 30 degreeC is preferable and 15 to 25 degreeC is more preferable. If it exceeds 30 ° C., chloroform volatilizes, the solubility of the xylan derivative or the compound having an alkyne at the terminal is lowered, and the reaction efficiency may deteriorate.
前記反応を行う反応時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、12時間〜24時間が好ましく、20時間〜24時間がより好ましい。24時間を超えると反応は完了するため、更なる撹拌はコスト的に不利となることがある。 There is no restriction | limiting in particular as reaction time which performs the said reaction, Although it can select suitably according to the objective, 12 hours-24 hours are preferable, and 20 hours-24 hours are more preferable. Beyond 24 hours, the reaction is complete and further agitation can be costly.
<キシラングラフトコポリマー>
本発明のキシラングラフトコポリマーは、本発明の前記グラフトポリマーの製造方法により好適に得ることができ、前記キシラン誘導体を主鎖とし、ポリマーを側鎖として有する。
<Xylan graft copolymer>
The xylan graft copolymer of the present invention can be suitably obtained by the method for producing a graft polymer of the present invention, and has the xylan derivative as a main chain and the polymer as a side chain.
<<主鎖>>
前記キシラングラフトコポリマーにおける主鎖は、前記キシラン誘導体からなるものであり、その分子鎖長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
<< Main chain >>
The main chain in the xylan graft copolymer is composed of the xylan derivative, and the molecular chain length is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
<<側鎖>>
前記キシラングラフトコポリマーにおける側鎖としては、ポリマーであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、生分解性を有するポリマーが好ましく、ポリエステルがより好ましい。
前記側鎖の導入率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、側鎖が1つでもポリマーを有していればよい。
前記キシラングラフトコポリマーにおける側鎖の数は、ポリスチレン(PS)換算の分子量により、下記式1で算出することができる。
N=(X−Y)/Z ・・・式1
前記式1において、Xは、キシラングラフトコポリマーの数平均分子量を表し、Yは、主鎖の数平均分子量を表し、Zは、側鎖の数平均分子量を表す。
<< Side Chain >>
The side chain in the xylan graft copolymer is not particularly limited as long as it is a polymer, and can be appropriately selected according to the purpose. However, a biodegradable polymer is preferable, and a polyester is more preferable.
There is no restriction | limiting in particular as the introduction rate of the said side chain, According to the objective, it can select suitably, The polymer should just have even one side chain.
The number of side chains in the xylan graft copolymer can be calculated by the following formula 1 based on the molecular weight in terms of polystyrene (PS).
N = (X−Y) / Z Formula 1
In Formula 1, X represents the number average molecular weight of the xylan graft copolymer, Y represents the number average molecular weight of the main chain, and Z represents the number average molecular weight of the side chain.
前記キシラングラフトコポリマーの数平均分子量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ポリスチレン(PS)換算で、20,000以上が好ましく、60,000〜300,000がより好ましい。
前記数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ法(GPC法)、粘度法、末端基定量法、光散乱法などにより測定することができる。
There is no restriction | limiting in particular as a number average molecular weight of the said xylan graft copolymer, Although it can select suitably according to the objective, 20,000 or more are preferable and 60,000-300,000 in polystyrene (PS) conversion. More preferred.
The number average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC method), viscosity method, terminal group quantification method, light scattering method and the like.
前記キシラングラフトコポリマーの種類としては、反応させるキシラン誘導体やポリマーの種類などによって適宜選択することができるが、下記構造式(5)で表されるキシラン−グラフト−ポリL−ラクチド(以下、「XylC6N3−g−PLLA」と称することがある。)が好ましい。
前記mとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10〜500が好ましく、50〜500がより好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as said m, Although it can select suitably according to the objective, 10-500 are preferable and 50-500 are more preferable.
前記XylC6N3−g−PLLAの物理化学的性質としては、以下の通りである。なお、ここでは重合度mが51.4のXylC6N3−g−PLLAの物理化学的性質を一例として示すが、本発明のキシラングラフトコポリマーはこれに限られるものではない。 The physicochemical properties of the XylC6N 3 -g-PLLA are as follows. Here, the physicochemical properties of XylC6N 3 -g-PLLA having a polymerization degree m of 51.4 are shown as an example, but the xylan graft copolymer of the present invention is not limited thereto.
−XylC6N3−g−PLLAの物理化学的性質−
(1)性状:固体
(2)分子量:数平均分子量(Mn)は67,600、重量平均分子量(Mw)は106000、Mw/Mnは1.56である。
(3)重クロロホルム中で500MHz、25℃の条件で測定したプロトン核磁気共鳴スペクトルは図5に示す通りであり、チャートは以下の通りである。
1H−NMR(CDCl3):δ1.31(−CH 2−CH2−CH2−N3),1.51(CH3(PLLA),−CO−CH2−CH 2−,−CH 2−CH2−N3),2.18(s,2H,−CO−CH2−),3.21(−CH2−N3,C5−Ha(overlapped)),3.65(C4−H),3.83(C5−He),4.28(C*H(end)),4.37(C1−H),4.62(C2−H),4.94(C3−H),5.09(C*H(PLLA))
(4)重クロロホルム中で500MHz、25℃の条件で測定したカーボン核磁気共鳴スペクトルは図6に示す通りであり、チャートは以下の通りである。
13C−NMR(CDCl3):δ16.6(CH3(PLLA)),20.5(CH3(PLLA,end)),24.2(−CO−CH2−CH2−),26.1(−CH2−CH2−CH2−N3),28.5(−CH2−CH2−N3),33.7(−CO−CH2−),51.2(−CH2−N3),62.5(C5),66.7(C*(PLLA,end)),69.0(C*(PLLA)),70.7(C2),71.7(C3),74.1(C4),99.8(C1),123.6(−N−C=C−),142.1(−N−C=C−),169.6(CO(PLLA)),171.6,172.1(CO of C2 and C3,respectively)
なお、1H−NMR及び13C−NMRにおける、ケミカルシフト(δ)及びカップリングコンスタント(J)は、「ppm」及び「Hz」を示す。
Physico-chemical properties of -XylC6N 3 -g-PLLA -
(1) Property: Solid (2) Molecular weight: Number average molecular weight (Mn) is 67,600, weight average molecular weight (Mw) is 106000, and Mw / Mn is 1.56.
(3) The proton nuclear magnetic resonance spectrum measured under conditions of 500 MHz and 25 ° C. in deuterated chloroform is as shown in FIG. 5, and the chart is as follows.
1 H-NMR (CDCl 3) : δ1.31 (-C H 2 -CH 2 -CH 2 -N 3), 1.51 (CH 3 (PLLA), - CO-CH 2 -C H 2 -, - C H 2 -CH 2 -N 3) , 2.18 (s, 2H, -CO-CH 2 -), 3.21 (-CH 2 -N 3, C5-H a (overlapped)), 3.65 (C4-H), 3.83 ( C5-H e), 4.28 (C * H (end)), 4.37 (C1-H), 4.62 (C2-H), 4.94 ( C3-H), 5.09 (C * H (PLLA))
(4) The carbon nuclear magnetic resonance spectrum measured under conditions of 500 MHz and 25 ° C. in deuterated chloroform is as shown in FIG. 6, and the chart is as follows.
13 C-NMR (CDCl 3) : δ16.6 (CH 3 (PLLA)), 20.5 (CH 3 (PLLA, end)), 24.2 (-CO-CH 2 - C H 2 -), 26 .1 (- C H 2 -CH 2 -CH 2 -N 3), 28.5 (- C H 2 -CH 2 -N 3), 33.7 (-CO- C H 2 -), 51.2 (-CH 2 -N 3), 62.5 (C5), 66.7 (C * (PLLA, end)), 69.0 (C * (PLLA)), 70.7 (C2), 71.7 (C3), 74.1 (C4), 99.8 (C1), 123.6 (-N- C = C-), 142.1 (-N-C = C- ), 169.6 (CO ( PLLA)), 171.6, 172.1 (CO of C2 and C3, representatively)
In 1 H-NMR and 13 C-NMR, chemical shift (δ) and coupling constant (J) indicate “ppm” and “Hz”.
(ポリマー成形体)
本発明のポリマー成形体は、少なくとも本発明の前記キシラン誘導体及び本発明の前記キシラングラフトコポリマーの少なくともいずれかを含み、必要に応じて、更にその他の成分を含有する。
(Polymer molded product)
The polymer molding of the present invention contains at least one of the xylan derivative of the present invention and the xylan graft copolymer of the present invention, and further contains other components as necessary.
前記ポリマー成形体における前記キシラン誘導体及び前記キシラングラフトコポリマーの少なくともいずれかの含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、前記ポリマー成形体は、前記キシラン誘導体そのものであってもよく、前記キシラングラフトコポリマーそのものであってもよい。 The content of at least one of the xylan derivative and the xylan graft copolymer in the polymer molded body is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. The polymer molded body may be the xylan derivative itself or the xylan graft copolymer itself.
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知の添加剤などが挙げられる。また、その他の樹脂を混合してもよい。
前記その他の成分の含有量としても、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
There is no restriction | limiting in particular as said other component, According to the objective, it can select suitably, For example, a well-known additive etc. are mentioned. Further, other resins may be mixed.
There is no restriction | limiting in particular also as content of the said other component, According to the objective, it can select suitably.
前記ポリマー成形体の形態としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、フィルム又はファイバーであることが好ましい。 There is no restriction | limiting in particular as a form of the said polymer molded object, Although it can select suitably according to the objective, It is preferable that it is a film or a fiber.
<フィルム>
前記フィルムを製造する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記キシラン誘導体及び前記キシラングラフトコポリマーの少なくともいずれかを所望の溶媒に溶解し、所望の容器に入れた後、乾燥させ成形する方法、前記キシラン誘導体及び前記キシラングラフトコポリマーの少なくともいずれかを融点以上の温度で熱溶融させ成型する方法、前記キシラン誘導体及び前記キシラングラフトコポリマーの少なくともいずれかをガラス転移点以上の温度で変形させて成形する方法などが挙げられる。
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン等の揮発性の高い有機溶媒などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記溶媒は、クロロホルムが好ましい。
<Film>
The method for producing the film is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. For example, at least one of the xylan derivative and the xylan graft copolymer is dissolved in a desired solvent, and a desired container is obtained. And then drying and molding, at least one of the xylan derivative and the xylan graft copolymer at a temperature equal to or higher than the melting point, and molding, or at least one of the xylan derivative and the xylan graft copolymer. Examples include a method of forming by deforming at a temperature higher than the transition point.
The solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include highly volatile organic solvents such as chloroform and dichloromethane. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, the solvent is preferably chloroform.
前記溶媒の使用量としては、前記キシラン誘導体を溶解することができれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記キシラン誘導体が溶解できないと、不均一なフィルムが形成されることがある。 There is no restriction | limiting in particular as the usage-amount of the said solvent, if the said xylan derivative can be melt | dissolved, According to the objective, it can select suitably. If the xylan derivative cannot be dissolved, a non-uniform film may be formed.
前記乾燥させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、凍結乾燥法、温風乾燥法、噴霧乾燥法、流動層乾燥法、風乾する方法などが挙げられる。 The drying method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include freeze drying, hot air drying, spray drying, fluidized bed drying, and air drying. .
前記フィルムの厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。 There is no restriction | limiting in particular as thickness of the said film, According to the objective, it can select suitably.
<用途>
前記ポリマー成形体は、前記キシラン誘導体を含むため石油の代替資源として用いることができ、二酸化炭素を増加させることのない環境に優しい材料として、包装材料、フィルター、不織布などに好適に利用可能である。
<Application>
Since the polymer molded body contains the xylan derivative, it can be used as an alternative resource for petroleum, and can be suitably used for packaging materials, filters, nonwoven fabrics, etc. as an environmentally friendly material that does not increase carbon dioxide. .
以下に本発明の実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.
(調製例1:広葉樹キシランの抽出)
広葉樹(ユーカリクラフトパルプ、日本製紙株式会社製)50gに10質量%水酸化ナトリウム水溶液1Lを添加し、25℃にて2時間攪拌しながらアルカリ抽出を行った。次いで、これをろ紙(No.1、アドバンテック東洋株式会社製)を用いてろ過し、更に水で洗浄した。次いで、抽出物を酢酸でpH7.0に調整し、これにエタノール(純度99%、和光純薬工業株式会社製)1Lを添加し、25℃にて12時間放置した。次いで、10,000rpmにて10分間遠心分離し、沈殿物としてキシランを回収した。該沈殿物に再度エタノールを添加し、同条件で遠心して沈殿物を洗浄した。この洗浄は合計2回行った。該沈殿物に再度蒸留水を添加し、同条件で遠心して沈殿物を洗浄した。この洗浄は合計3回行った。洗浄後の沈殿物を凍結乾燥により一晩乾燥させ、粉体状の広葉樹キシラン2.4gを得た。収率は4.8質量%であった。
(Preparation Example 1: Extraction of hardwood xylan)
1 L of 10 mass% sodium hydroxide aqueous solution was added to 50 g of hardwood (eucalyptus kraft pulp, manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.), and alkali extraction was performed while stirring at 25 ° C. for 2 hours. Next, this was filtered using a filter paper (No. 1, manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd.) and further washed with water. Next, the extract was adjusted to pH 7.0 with acetic acid, 1 L of ethanol (purity 99%, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added thereto, and the mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 12 hours. Next, the mixture was centrifuged at 10,000 rpm for 10 minutes, and xylan was recovered as a precipitate. Ethanol was added again to the precipitate, and the precipitate was washed by centrifugation under the same conditions. This washing was performed twice in total. Distilled water was added again to the precipitate, and the precipitate was washed by centrifugation under the same conditions. This washing was performed three times in total. The washed precipitate was dried overnight by freeze-drying to obtain 2.4 g of powdered hardwood xylan. The yield was 4.8% by mass.
(実施例1:ジ−O−(6−ブロモヘキサノイル)−キシランの合成)
下記スキームで示すように、構造式(2)で表されるジ−O−(6−ブロモヘキサノイル)−キシラン(XylC6Br)を合成した。
調製例1で調製した広葉樹キシラン(数平均分子量:約10,000)1.13gをジメチルアセトアミド(DMAc)20mLに分散させ、120℃で2時間撹拌した。反応液の温度を100℃に下げた後、150℃で一晩乾燥させた塩化リチウム(LiCl)を加えた。温度を室温に戻し、反応液が透明になるまで撹拌した。1.5時間後、ジメチルアミノピリジン(DMAP;無水キシロース単位(AXU;anhydro xylose unit)に対して4当量)3.7gと、6−ブロモヘキサン酸クロリド(6−bromohexanoyl chloride;AXUに対して4当量)6.5mLと、を該反応液に加え、70℃で2日間撹拌した。反応終了後、反応液をメタノール800mL中に滴下し、沈殿物をろ過により回収し、メタノール、水による洗浄を行い、減圧乾燥後、下記構造式(2)で表される目的の化合物ジ−O−(6−ブロモヘキサノイル)−キシラン 3.16gを得た。収率は、76.0質量%であった。
Example 1: Synthesis of di-O- (6-bromohexanoyl) -xylan
As shown in the following scheme, di-O- (6-bromohexanoyl) -xylan (XylC6Br) represented by the structural formula (2) was synthesized.
1.13 g of hardwood xylan (number average molecular weight: about 10,000) prepared in Preparation Example 1 was dispersed in 20 mL of dimethylacetamide (DMAc) and stirred at 120 ° C. for 2 hours. After the temperature of the reaction solution was lowered to 100 ° C., lithium chloride (LiCl) dried overnight at 150 ° C. was added. The temperature was returned to room temperature and stirred until the reaction solution became transparent. After 1.5 hours, 3.7 g of dimethylaminopyridine (DMAP; 4 equivalents to anhydrous xylose unit (AXU)) and 6-bromohexanoyl chloride (4 to AXU) Equivalent) 6.5 mL was added to the reaction and stirred at 70 ° C. for 2 days. After completion of the reaction, the reaction solution was dropped into 800 mL of methanol, and the precipitate was collected by filtration, washed with methanol and water, dried under reduced pressure, and the target compound di-O represented by the following structural formula (2). 3.16 g of-(6-bromohexanoyl) -xylan was obtained. The yield was 76.0% by mass.
<数平均分子量及び重量平均分子量の測定>
XylC6Brの数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)を、ゲルパーミエーションクロマトグラフ法(GPC法)により以下に示す測定条件で測定した。なお、Mn及びMwはポリスチレン(PS)換算とした。
その結果、XylC6Brにおける重合度xは44.0であり、数平均分子量(Mn)は21,400、重量平均分子量(Mw)は37,600、Mw/Mnは1.76であった。
[測定条件]
装置 :Shimadzu 10A(株式会社島津製作所製)
カラム :Shodex K−806M/K−802連結カラム(Shodex社製)
カラム温度:40℃
移動層 :クロロホルム
流速 :0.8mL/分間
アプライ :50μL
<Measurement of number average molecular weight and weight average molecular weight>
The number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mw) of XylC6Br were measured by gel permeation chromatography (GPC method) under the following measurement conditions. Mn and Mw were converted to polystyrene (PS).
As a result, the degree of polymerization x in XylC6Br was 44.0, the number average molecular weight (Mn) was 21,400, the weight average molecular weight (Mw) was 37,600, and Mw / Mn was 1.76.
[Measurement condition]
Apparatus: Shimadzu 10A (manufactured by Shimadzu Corporation)
Column: Shodex K-806M / K-802 connection column (manufactured by Shodex)
Column temperature: 40 ° C
Moving layer: Chloroform Flow rate: 0.8 mL / min Apply: 50 μL
<プロトン核磁気共鳴スペクトル及びカーボン核磁気共鳴スペクトルの測定>
XylC6Brのプロトン核磁気共鳴スペクトル及びカーボン核磁気共鳴スペクトルは、JEOL JNM−A500 FT−NMRにより、重クロロホルム中で500MHz、25℃の条件で測定した。内部標準物質としては、テトラメチルシラン(TMS)を用いた。
プロトン核磁気共鳴スペクトルを図1に、チャートを以下に示す。また、カーボン核磁気共鳴スペクトルを図2に、チャートを以下に示す。この結果、Brの置換度は2であった。なお、ケミカルシフト(δ)及びカップリングコンスタント(J)は「ppm」及び「Hz」を示す。
<Measurement of proton nuclear magnetic resonance spectrum and carbon nuclear magnetic resonance spectrum>
The proton nuclear magnetic resonance spectrum and carbon nuclear magnetic resonance spectrum of XylC6Br were measured by JEOL JNM-A500 FT-NMR in deuterated chloroform at 500 MHz and 25 ° C. Tetramethylsilane (TMS) was used as an internal standard substance.
A proton nuclear magnetic resonance spectrum is shown in FIG. 1, and a chart is shown below. The carbon nuclear magnetic resonance spectrum is shown in FIG. 2 and the chart is shown below. As a result, the substitution degree of Br was 2. The chemical shift (δ) and the coupling constant (J) indicate “ppm” and “Hz”.
1H−NMR(CDCl3):δ1.44(m,2H,−CH 2−CH2−CH2−Br),1.59(m,2H,−CO−CH2−CH 2−),1.77(m,2H,−CH 2−CH2−Br),2.26(s,2H,−CO−CH2−),3.23(C5−Ha),3.54(t,2H,J=6.5,−CH2−Br),3.76(C4−H),3.89(C5−He),4.43(C1−H),4.69(C2−H),5.00(C3−H). 1 H-NMR (CDCl 3) : δ1.44 (m, 2H, -C H 2 -CH 2 -CH 2 -Br), 1.59 (m, 2H, -CO-CH 2 -C H 2 -) , 1.77 (m, 2H, -C H 2 -CH 2 -Br), 2.26 (s, 2H, -CO-CH 2 -), 3.23 (C5-Ha), 3.54 (t , 2H, J = 6.5, -CH 2 -Br), 3.76 (C4-H), 3.89 (C5-He), 4.43 (C1-H), 4.69 (C2-H ), 5.00 (C3-H).
13C−NMR(CDCl3):δ24.0(−CO−CH2−CH2−),26.3(−CH2−CH2−CH2−Br),32.1(−CH2−CH2−Br),33.7(−CO−CH2−),44.8(−CH2−Br),62.5(C5),70.7(C2),71.7(C3),74.2(C4),99.9(C1),171.7,172.2(CO of C2 and C3,respectively). 13 C-NMR (CDCl 3) : δ24.0 (-CO-CH 2 - C H 2 -), 26.3 (- C H 2 -CH 2 -CH 2 -Br), 32.1 (- C H 2 -CH 2 -Br), 33.7 ( -CO- C H 2 -), 44.8 (-CH 2 -Br), 62.5 (C5), 70.7 (C2), 71.7 ( C3), 74.2 (C4), 99.9 (C1), 171.7, 172.2 (CO of C2 and C3, representatively).
(実施例2:ジ−O−(6−アジドヘキサノイル)−キシランの合成)
下記スキームで示すように、構造式(3)で表されるジ−O−(6−アジドヘキサノイル)−キシラン(XylC6N3)を合成した。
実施例1で合成したXylC6Brを3.16g含むジメチルホルムアミド溶液(DMF)20mLにアジ化ナトリウム(NaN3;AXUに対して4当量)1.69gを加え、60℃で7日間撹拌した。反応液を室温に戻した後、クロロホルム及び水で抽出を行い、クロロホルム層を濃縮して、下記構造式(3)で表される目的の化合物ジ−O−(6−アジドヘキサノイル)−キシラン 1.44gを固体で得た。収率は、54.1質量%であった。
(Example 2: Synthesis of di-O- (6-azidohexanoyl) -xylan)
As shown in the following scheme, di-O- (6-azidohexanoyl) -xylan (XylC6N 3 ) represented by the structural formula ( 3 ) was synthesized.
1.69 g of sodium azide (NaN 3 ; 4 equivalents to AXU) was added to 20 mL of dimethylformamide solution (DMF) containing 3.16 g of XylC6Br synthesized in Example 1, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 7 days. The reaction solution is returned to room temperature, extracted with chloroform and water, the chloroform layer is concentrated, and the target compound di-O- (6-azidohexanoyl) -xylan represented by the following structural formula (3) is obtained. 1.44 g was obtained as a solid. The yield was 54.1% by mass.
実施例1と同様の方法で、数平均分子量及び重量平均分子量を測定した結果、XylC6N3における重合度yは51.4であり、数平均分子量(Mn)は21,100、重量平均分子量(Mw)は37,000、Mw/Mnは1.75であった。
また、実施例1と同様の方法で、プロトン核磁気共鳴スペクトル及びカーボン核磁気共鳴スペクトルの測定を行った。
プロトン核磁気共鳴スペクトルを図3に、チャートを以下に示す。また、カーボン核磁気共鳴スペクトルを図4に、チャートを以下に示す。この結果、N3の置換度は2であった。なお、ケミカルシフト(δ)及びカップリングコンスタント(J)は「ppm」及び「Hz」を示す。
As a result of measuring the number average molecular weight and the weight average molecular weight in the same manner as in Example 1, the degree of polymerization y in XylC6N 3 was 51.4, the number average molecular weight (Mn) was 21,100, and the weight average molecular weight (Mw ) Was 37,000, and Mw / Mn was 1.75.
Moreover, the proton nuclear magnetic resonance spectrum and the carbon nuclear magnetic resonance spectrum were measured by the same method as in Example 1.
A proton nuclear magnetic resonance spectrum is shown in FIG. 3, and a chart is shown below. The carbon nuclear magnetic resonance spectrum is shown in FIG. 4 and the chart is shown below. As a result, the degree of substitution of N 3 was 2. The chemical shift (δ) and the coupling constant (J) indicate “ppm” and “Hz”.
1H−NMR(CDCl3):δ1.37(m,2H,−CH 2−CH2−CH2−N3),1.59(m,4H,−CO−CH2−CH 2−,−CH 2−CH2−N3),2.25(s,2H,−CO−CH2−),3.22(C5−Ha),3.28(t,2H,J=6.5,−CH2−N3),3.76(m,C4−H),3.90(C5−He),4.43(C1−H),4.69(C2−H),5.00(C3−H). 1H-NMR (CDCl 3): δ1.37 (m, 2H, -C H 2 -CH 2 -CH 2 -N 3), 1.59 (m, 4H, -CO-CH 2 -C H 2 -, -C H 2 -CH 2 -N 3) , 2.25 (s, 2H, -CO-CH 2 -), 3.22 (C5-Ha), 3.28 (t, 2H, J = 6.5 , -CH 2 -N 3), 3.76 (m, C4-H), 3.90 (C5-He), 4.43 (C1-H), 4.69 (C2-H), 5.00 (C3-H).
13C−NMR(CDCl3):δ24.2(−CO−CH2−CH2−),26.1(−CH2−CH2−CH2−N3),28.5(−CH2−CH2−N3),33.7(−CO−CH2−),51.2(−CH2−N3),62.5(C5),70.7(C2),71.6(C3),74.1(C4),99.8(C1),171.7,172.1(CO of C2 and C3,respectively). 13C-NMR (CDCl 3): δ24.2 (-CO-CH 2 - C H 2 -), 26.1 (- C H 2 -CH 2 -CH 2 -N 3), 28.5 (- C H 2 -CH 2 -N 3), 33.7 (-CO- C H 2 -), 51.2 (-CH 2 -N 3), 62.5 (C5), 70.7 (C2), 71. 6 (C3), 74.1 (C4), 99.8 (C1), 171.7, 172.1 (CO of C2 and C3, representatively).
実施例1及び実施例2の結果をまとめて下記表1に示す。 The results of Example 1 and Example 2 are summarized in Table 1 below.
(合成例1:末端プロパルギル化ポリL−ラクチドの合成)
下記スキームで示すように、以下の方法で、下記構造式(4)で表される末端アルキン化ポリL−ラクチド(末端プロパルギル化ポリL−ラクチド)を合成した。
51.8μLのプロパルギルアルコール(1当量)と、3mLのオクチル酸スズ(II)(Sn(Oct)2;1当量)とを含む無水トルエン(4mL)溶液を90℃で撹拌したところへ、開始剤(プロパルギルアルコール)に対しL−ラクチド(2.0g,15当量、株式会社武蔵野化学研究所製)の無水トルエン(6mL)溶液を滴下し、24時間撹拌した。反応液をメタノール500mLへ再沈殿した後、10,000rpmにて4分間遠心分離して沈殿を回収した。この沈殿に再度メタノールを添加し、同条件で遠心して沈殿物を洗浄した。この洗浄は合計2回行った。これにより、下記構造式(4)で表される目的の末端プロパルギル化ポリL−ラクチド(以下、「プロパルギル−PLLA4」と称することがある。)1.43gを得た。収率は71.7質量%であった。
(Synthesis Example 1: Synthesis of terminal propargylated poly L-lactide)
As shown in the following scheme, terminal alkyneed poly L-lactide (terminal propargylated poly L-lactide) represented by the following structural formula (4) was synthesized by the following method.
To a stirring solution of anhydrous toluene (4 mL) containing 51.8 μL of propargyl alcohol (1 equivalent) and 3 mL of tin (II) octylate (Sn (Oct) 2 ; 1 equivalent) at 90 ° C. An anhydrous toluene (6 mL) solution of L-lactide (2.0 g, 15 equivalents, manufactured by Musashino Chemical Laboratory Co., Ltd.) was added dropwise to (propargyl alcohol) and stirred for 24 hours. The reaction solution was reprecipitated into 500 mL of methanol, and then centrifuged at 10,000 rpm for 4 minutes to collect the precipitate. Methanol was again added to the precipitate, and the precipitate was washed by centrifugation under the same conditions. This washing was performed twice in total. As a result, 1.43 g of a target terminal propargylated poly L-lactide (hereinafter sometimes referred to as “propargyl-PLLA4”) represented by the following structural formula (4) was obtained. The yield was 71.7% by mass.
前記プロパルギル−PLLA4の合成において、ラクチドと開始剤(プロパルギルアルコール)の仕込み比を下記表2に示す値に変えたこと以外は、前記プロパルギル−PLLA4と同様の方法で、プロパルギル−PLLA1〜3及びプロパルギル−PLLA5〜6を作製した。 In the synthesis of propargyl-PLLA4, propargyl-PLLA1 to 3 and propargyl were the same as propargyl-PLLA4 except that the charging ratio of lactide and initiator (propargyl alcohol) was changed to the values shown in Table 2 below. -PLLA5-6 were prepared.
実施例1と同様の方法で、数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)を測定した。結果を下記表2に示す。 In the same manner as in Example 1, the number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw) were measured. The results are shown in Table 2 below.
実施例1と同様の方法で、プロパルギル−PLLA4のプロトン核磁気共鳴スペクトル及びカーボン核磁気共鳴スペクトルの測定を行った。
プロトン核磁気共鳴スペクトルを図7に、チャートを以下に示す。また、カーボン核磁気共鳴スペクトルを図8に、チャートを以下に示す。なお、ケミカルシフト(δ)及びカップリングコンスタント(J)は「ppm」及び「Hz」を示す。
The proton nuclear magnetic resonance spectrum and carbon nuclear magnetic resonance spectrum of propargyl-PLLA4 were measured in the same manner as in Example 1.
A proton nuclear magnetic resonance spectrum is shown in FIG. 7 and a chart is shown below. The carbon nuclear magnetic resonance spectrum is shown in FIG. 8, and the chart is shown below. The chemical shift (δ) and the coupling constant (J) indicate “ppm” and “Hz”.
1H−NMR(CDCl3):δ1.48,1.49(d,3H,CH3(end)),1.58,1.59(CH3),2.51(t,1H,C≡C−H),4.36(q,1H,C*H(end)),4.73(dd,2H,−CH 2−C≡CH),5.17(C*H). 1 H-NMR (CDCl 3 ): δ 1.48, 1.49 (d, 3H, CH 3 (end)), 1.58, 1.59 (CH 3 ), 2.51 (t, 1H, C≡ C-H), 4.36 (q , 1H, C * H (end)), 4.73 (dd, 2H, -C H 2 -C≡CH), 5.17 (C * H).
13C−NMR(CDCl3):δ16.6(CH3),20.5(CH3(end)),52.9(−CH2−C≡CH),66.7(C*(end)),69.0(C*),75.6(−C≡CH),77.0(overlapped,−C≡CH),169.6(CO). 13 C-NMR (CDCl 3) : δ16.6 (CH 3), 20.5 (CH 3 (end)), 52.9 (- C H 2 -C≡CH), 66.7 (C * (end )), 69.0 (C *) , 75.6 (-C≡CH), 77.0 (overlapped, -C≡ C H), 169.6 (CO).
プロトンNMRスペクトル中のアルキン末端のプロトンC≡CHとPLLA鎖のC*Hのプロトンのピーク面積比から算出した重合度と数平均重合度がほぼ一致したことから、PLLA末端にプロパルギル基が開始点として定量的に結合しており、末端にアルキンを有さないポリマーがほぼ混在しないことがわかった。 In the proton NMR spectrum, the degree of polymerization calculated from the peak area ratio of the proton C≡CH at the alkyne terminal and the C * H proton at the PLLA chain almost coincided with the number average degree of polymerization, so that the propargyl group is the starting point at the PLLA terminal. As a result, it was found that a polymer having no alkyne at the terminal is hardly mixed.
(実施例3:ジ−O−(6−アジドヘキサノイル)−キシラン−グラフト−ポリL−ラクチドの合成)
下記スキームで示すように、下記構造式(3)で表されるXylC6N3と、下記構造式(4)で表されるプロパルギル−PLLAと、を以下の方法でクリックケミストリーと呼ばれる環化反応に供し、PLLA鎖をキシラン誘導体の主鎖にグラフトさせた下記構造式(5)で表されるジ−O−(6−アジドヘキサノイル)−キシラン−グラフト−ポリL−ラクチドを合成した。
実施例2で合成したXylC6N3を20.0mgと、合成例1で合成したプロパルギル−PLLA4を32.3mg(AXUに対して約0.125当量)と、N,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン(PMDETA)を10.6mg(PLAに対して10当量)と、を含むクロロホルム/ジメチルホルムアミド(1/1(v/v))2.4mLの溶液を凍結脱気後、Cu(I)Br(PLAのモノマーに対して2当量)8.7mgを加え、減圧下で24時間撹拌し、減圧濃縮後、DMF溶液中の化合物をエタノール100mlに再沈殿させろ過した後、下記構造式(5)で表される目的の化合物ジ−O−(6−アジドヘキサノイル)−キシラン−グラフト−ポリL−ラクチド(以下、「XylC6N3−g−PLLA4」と称することがある。)42.0mgを得た。収率は80.3質量%であった。
Example 3: Synthesis of di-O- (6-azidohexanoyl) -xylan-graft-poly L-lactide
As shown in the following scheme, XylC6N 3 represented by the following structural formula (3) and propargyl-PLLA represented by the following structural formula (4) were subjected to a cyclization reaction called click chemistry by the following method. Then, di-O- (6-azidohexanoyl) -xylan-graft-poly L-lactide represented by the following structural formula (5) in which the PLLA chain was grafted to the main chain of the xylan derivative was synthesized.
20.0 mg of XylC6N 3 synthesized in Example 2, 32.3 mg of propargyl-PLLA4 synthesized in Synthesis Example 1 (about 0.125 equivalent to AXU), N, N, N ′, N ″ , N ″ -pentamethyldiethylenetriamine (PMDETA) 10.6 mg (10 equivalents to PLA), and a 2.4 mL solution of chloroform / dimethylformamide (1/1 (v / v)) was frozen and degassed Thereafter, 8.7 mg of Cu (I) Br (2 equivalents to the monomer of PLA) was added, and the mixture was stirred for 24 hours under reduced pressure. After concentration under reduced pressure, the compound in the DMF solution was reprecipitated in 100 ml of ethanol and filtered. the following structural formula the compounds of interest represented by formula (5) di -O- (6- azido-hexanoyl) - xylan - graft - poly L- lactide (hereinafter, "XylC6N 3 -g-PLLA4" Referred it is.) Was obtained 42.0 mg. The yield was 80.3 mass%.
実施例1と同様の方法で、プロトン核磁気共鳴スペクトル及びカーボン核磁気共鳴スペクトルの測定を行った結果。
プロトン核磁気共鳴スペクトルを図5に、チャートを以下に示す。また、カーボン核磁気共鳴スペクトルを図6A、図6B、及び図6Cに、チャートを以下に示す。この結果、N3の置換度は2であった。なお、ケミカルシフト(δ)及びカップリングコンスタント(J)は「ppm」及び「Hz」を示す。
また、実施例1及び合成例1においてGPC法で測定した分子量の値から算出したXylC6N3−g−PLLAにおける重合度mは51.4であり、重合度pは74.7であった。
The result of having measured the proton nuclear magnetic resonance spectrum and the carbon nuclear magnetic resonance spectrum by the same method as Example 1. FIG.
The proton nuclear magnetic resonance spectrum is shown in FIG. Further, carbon nuclear magnetic resonance spectra are shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C, and charts are shown below. As a result, the degree of substitution of N 3 was 2. The chemical shift (δ) and the coupling constant (J) indicate “ppm” and “Hz”.
The degree of polymerization m in XylC6N 3 -g-PLLA calculated from the molecular weight value measured by GPC method in Example 1 and Synthesis Example 1 was 51.4, and the degree of polymerization p was 74.7.
1H−NMR(CDCl3):δ1.31(−CH 2−CH2−CH2−N3),1.51(CH3(PLLA),−CO−CH2−CH 2−,−CH 2−CH2−N3),2.18(s,2H,−CO−CH2−),3.21(−CH2−N3,C5−Ha(overlapped)),3.65(C4−H),3.83(C5−He),4.28(C*H(end)),4.37(C1−H),4.62(C2−H),4.94(C3−H),5.09(C*H(PLLA),). 1 H-NMR (CDCl 3) : δ1.31 (-C H 2 -CH 2 -CH 2 -N 3), 1.51 (CH 3 (PLLA), - CO-CH 2 -C H 2 -, - C H 2 -CH 2 -N 3) , 2.18 (s, 2H, -CO-CH 2 -), 3.21 (-CH 2 -N 3, C5-Ha (overlapped)), 3.65 ( C4-H), 3.83 (C5-He), 4.28 (C * H (end)), 4.37 (C1-H), 4.62 (C2-H), 4.94 (C3- H), 5.09 (C * H (PLLA),).
13C−NMR(CDCl3):δ16.6(CH3(PLLA)),20.5(CH3(PLLA,end)),24.2(−CO−CH2−CH2−),26.1(−CH2−CH2−CH2−N3),28.5(−CH2−CH2−N3),33.7(−CO−CH2−),51.2(−CH2−N3),62.5(C5),66.7(C*(PLLA,end)),69.0(C*(PLLA)),70.7(C2),71.7(C3),74.1(C4),99.8(C1),123.6(−N−C=C−),142.1(−N−C=C−),169.6(CO(PLLA)),171.6,172.1(CO of C2 and C3,respectively). 13 C-NMR (CDCl 3) : δ16.6 (CH 3 (PLLA)), 20.5 (CH 3 (PLLA, end)), 24.2 (-CO-CH 2 - C H 2 -), 26 .1 (- C H 2 -CH 2 -CH 2 -N 3), 28.5 (- C H 2 -CH 2 -N 3), 33.7 (-CO- C H 2 -), 51.2 (-CH 2 -N 3), 62.5 (C5), 66.7 (C * (PLLA, end)), 69.0 (C * (PLLA)), 70.7 (C2), 71.7 (C3), 74.1 (C4), 99.8 (C1), 123.6 (-N- C = C-), 142.1 (-N-C = C- ), 169.6 (CO ( PLLA)), 171.6, 172.1 (CO of C2 and C3, representatively).
NMRの結果、キシランとPLLA鎖に由来するピークが観察された。特にカーボン核磁気共鳴スペクトルでは1,2,3−トリアゾール環に由来するピークが123.6(−N−C=C−),142.1(−N−C=C−)に見られ、クリックケミストリーによる環化反応が起こったことを示していた。 As a result of NMR, peaks derived from xylan and PLLA chains were observed. In particular, in the carbon nuclear magnetic resonance spectrum, peaks derived from the 1,2,3-triazole ring are observed at 123.6 (-N- C = C-), 142.1 (-N-C = C- ), and click It indicated that a cyclization reaction by chemistry occurred.
XylC6N3−g−PLLA4のGPC測定の結果を表3に示す。XylC6N3−g−PLLA4は単一の溶出ピークを示し、原料のXylC6N3やPLLAのピークは観察されなかったことから、PLLA鎖がキシラン主鎖に定量的にグラフトしたことが示唆された。 Table 3 shows the results of GPC measurement of XylC6N 3 -g-PLLA4. XylC6N 3 -g-PLLA4 showed a single elution peak, and the peaks of the raw materials XylC6N 3 and PLLA were not observed, suggesting that the PLLA chain was quantitatively grafted to the xylan main chain.
PS換算の分子量からは、キシラン主鎖(XylC6N3)1本に対するプロパルギル−PLLA4側鎖の数Nは、下記式1で算出され、8.8であった。
N=(X−Y)/Z ・・・式1
前記式1において、Xは、XylC6N3−g−PLLA4の数平均分子量を表し、Yは、XylC6N3の数平均分子量を表し、Zは、PLLA鎖の数平均分子量を表す。
From the molecular weight in terms of PS, the number N of propargyl-PLLA4 side chains for one xylan main chain (XylC6N 3 ) was calculated by the following formula 1 and was 8.8.
N = (X−Y) / Z Formula 1
In Formula 1, X represents the number average molecular weight of XylC6N 3 -g-PLLA4, Y represents the number average molecular weight of XylC6N 3 , and Z represents the number average molecular weight of the PLLA chain.
また、XylC6N3−g−PLLA4の1分子中のPLLA鎖の重量比(%)は下記式2で算出され、68.8であった。
PLLAの重量比(%)=(X−Y)/X
前記式2において、Xは、XylC6N3−g−PLLA4の数平均分子量を表し、Yは、XylC6N3の数平均分子量を表す。
The weight ratio (%) of PLLA chain in one molecule of XylC6N 3 -g-PLLA4 was calculated by the following formula 2 and was 68.8.
PLLA weight ratio (%) = (XY) / X
In the above formula 2, X represents the number average molecular weight of XylC6N 3 -g-PLLA4, and Y represents the number average molecular weight of XylC6N 3 .
(実施例4:フィルムの製造)
実施例3で合成したXylC6N3−g−PLLAを20mg用い、クロロホルム 10mLに溶解し、シャーレ(直径5cm)に流し込み、ドラフト内(25℃)にて24時間乾燥させた。
乾燥後の写真を図9に示す。これにより、キシラングラフトコポリマーからフィルムを製造することができることがわかった。
(Example 4: Production of film)
20 mg of XylC6N 3 -g-PLLA synthesized in Example 3 was used, dissolved in 10 mL of chloroform, poured into a petri dish (diameter 5 cm), and dried in a fume hood (25 ° C.) for 24 hours.
The photograph after drying is shown in FIG. Thus, it was found that a film can be produced from the xylan graft copolymer.
本発明のキシラン誘導体及びその製造方法、該キシラン誘導体の前駆体及びその製造方法、キシラングラフトコポリマー及びその製造方法、並びに、ポリマー成形体によれば、未利用バイオマスを有効利用でき、例えば、包装材料、フィルター、不織布等に応用できるプラスチック材料、結晶核剤、架橋剤などを提供することができる。 According to the xylan derivative of the present invention and a method for producing the same, a precursor of the xylan derivative and a method for producing the xylan derivative, a method for producing the xylan graft copolymer and a method for producing the polymer, and a polymer molded body, Further, it is possible to provide plastic materials, crystal nucleating agents, crosslinking agents, and the like that can be applied to filters, nonwoven fabrics, and the like.
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