JP4452776B2

JP4452776B2 - アルキルヒドロキシアルキルセルロースの調製法

Info

Publication number: JP4452776B2
Application number: JP2002204035A
Authority: JP
Inventors: ボルフガング・ダンホルン; エリク−アンドレアス・クロール; マルテイン・コボリク; ハルトビヒ・シユレジガー; イエルン−ベルント・パネク
Original assignee: ダウグローバルテクノロジーズインコーポレイティド
Priority date: 2001-07-20
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2022-07-12
Also published as: EP1279680A2; KR100908751B1; RU2002119196A; MXPA02007129A; HK1053663A1; RU2309162C2; CA2393920A1; DE50208522D1; BR0202777A; US7402668B2; EP1279680A3; CN1398900A; ES2275783T3; JP2003096102A; KR20030009219A; CN1244596C; US20030065165A1; EP1279680B1; ATE343598T1; DE10135464A1

Description

【０００１】
［発明の技術的分野］
本明細書に記載の発明は、メチル基により規定されたＤＳ（置換度）並びにヒドロキシアルキル基、好ましくはヒドロキシエチル基及びヒドロキシプロピル基、特に好ましくはヒドロキシプロピル基により規定されたＭＳ（モル置換）をもつアルキルヒドロキシアルキルセルロース、好ましくはメチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＨＥＣ）及びメチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰＣ）、特に好ましくは、メチルヒドロキシプロピルセルロース、の調製法に関する。本発明の方法は、広範な構造生成物の特徴物の部分的及び全面的置換及び分子量と一緒に、高い化学薬品の収率及び良好な再現性を可能にする。もたらされた生成物は、置換度に応じて、水溶性または有機溶媒に可溶性であり、例えばコンシステンシー調整剤として並びに鉱物及び分散物に基づいた建設材料系におけるまたは化粧品及び製薬学的調製物の生産における処理補助剤として、様々な適用分野に使用することができる。
【０００２】
［発明の技術的背景］
市販の代表物メチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＨＥＣ）及びメチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰＣ）を含む２成分のアルキルヒドロキシアルキルセルロースの群を含むセルロースエーテルの著しく広範な群は、何十年の間、学術的及び産業的活動の一分野であり、広範に記載されてきた。それらの調製物の化学的基礎及び原理（生産法及び処理段階）の考察及び材料のリスト及び製品の説明及び様々な誘導体の可能な適用は例えば、Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Makromolekulare Stoffe,4^th edition, Volume E 20,p.2042(1987)に与えられている。
【０００３】
アルキルヒドロキシアルキルセルロース、例えば、メチルヒドロキシエチルセルロース及びメチルヒドロキシプロピルセルロースを調製するために説明され、使用された方法は、不均一な反応（複相反応混合物）または均一反応（例えば、単相溶液）のいずれかに基づく。方法自体はバッチ式または連続的のいずれかで実施することができる。不均一反応はさらに、気体相法（液体反応媒質を使用しない）及びスラリー法（液体反応溶媒の存在下で）に準分割される。
【０００４】
記載され、産業的に実施されてきた、アルキルヒドロキシアルキルセルロース、例えば、メチルヒドロキシアルキルセルロースを調製するすべての処理変法は、概括的に以下の化学反応スキームに基づく。前記の準段階において、セルロースの出発材料を、好ましくは、アルカリ金属水酸化物水溶液により活性化する。次いで、形成されたセルロースのアルカリ金属塩を、使用されたあらゆる過剰なアルカリを有利には、化学量論的量を超える塩化メチルにより、大部分中和して、適当なアルキレン酸化物及び塩化メチルと反応させる。次の精製段階において、形成された塩及び他の副産物を好ましくは、熱水で洗浄することにより、分離する。
【０００５】
ドイツ特許第２４０２７４０号、米国特許第２、９４９，４５２号及び欧州特許第１３４４６５号明細書は、エーテル化反応中に液体または濃厚化溶媒が存在しない、ＭＨＰＣの調製のための気体相法につき記載している。これらの方法において、置換（ＤＳ及びＭＳ）は、有利には、広範な範囲にわたって変動することができる。しかし、液体の熱移動媒質の不在の結果として、化学反応の発熱性を満足に調節することができない。さらに、使用されたアルカリ及び反応物の分配が問題である。これが、置換に関して、軽度のみの再現性及び、分子量の、制御されないそして極めて実質的な減少、そして、従って、もたらされる生成物の変動する特性のプロファイルをもたらす。さらに、分子量の実質的な低下のために、気体相法によっては、高粘度の生成物を得ることができない。
【０００６】
気体相法の場合に言及された問題は、液体反応媒質の存在下では、あるとしても、ずっと少ない程度に発生する。スラリー法においては、不活性有機溶媒、過剰な反応物の塩化メチルまたはそれらの適当な混合物は通常、分散媒質及び熱移動媒質として機能する。活性化及び反応相期間中に存在する反応媒質は第１に、セルロースの、より均一なアルカリ化及び、セルロースのアルカリ金属塩中への反応物のよりよい運搬、より高い再現性及び化学薬品の収率を伴う、より均一な置換を達成する。第２に、有効な熱除去が、その方法を全体的により容易に制御可能にさせ、局所的過熱を回避することにより、分子量の低下を有意に抑制し、それにより、高粘度の生成物ですら、得ることができる。これらの方法及び生成物の利点のために、工業的生産法は主としてスラリー法の使用を伴う。
【０００７】
反応物のアルキレン酸化物及び塩化メチルの総量がエーテル化相期間中共存する標準スラリー法の欠点は、ＭＳを調節する制約された能力である。例えば、メチルヒドロキシプロピルセルロースの場合には、反応物の形式上平行な反応が、高いＤＳ（メチル）及び低いＭＳ（ヒドロキシプロピル）をもつ生成物をもたらす。反対の生成物の変種、すなわち高いＭＳ（ヒドロキシプロピル）及び中程度から低いＤＳ（メチル）は、反応の動力学のために、使用された酸化プロピレンの量を増加しても、この種の方法では得ることができない。しかし、これらの高度にプロポキシル化されたＭＳ誘導体は、一連の、物質に特異的な特性のために特に興味深い。
【０００８】
米国特許第４，０９６，３２５号明細書に従うと、著しくプロポキシル化されたＭＣ誘導体は、ヒドロキシプロピル化及びメチル化が別々に実施される時に、製造することができる。このような変法として、例えば、欧州特許第５６７８６９号明細書は、最初に酸化プロピレンとの、そして次に塩化メチルを含む溶媒中での、セルロースのアルカリ金属塩の段階的反応につき記載している。このようにして、ＤＳ値及びＭＳ値は、広範囲の目標の値に変動させることができる。
【０００９】
段階的反応を伴う前記の方法の変法においては、概括的にヒドロキシプロピル化は高温で実施される。それに比し、それ自体強度に発熱的であるメチル化は比較的低温で冷却を伴って実施される。長い処理時間及び向流エネルギー流のために、これらの方法は、経済的理由により、産業的有用性は少ない。さらに、反応段階の分離増加は、気体相法と同様に、置換の不均一性及び再現性、温度管理及び分子量の低下（粘度の生成）を伴う問題をもたらす。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
今日までに開発され、記載されてきた方法の変法の前記の欠点のために、広範囲にわたるＭＳ及びＤＳの達成性及び割合に関して、気体相法の柔軟性を伴うスラリー法の処理工学及び製品の利点及びさらに経済的利点を合わせ持つ方法の必要がいまだに継続している。
【００１１】
従って、高い再現性及び化学薬品の収率を与え、できるだけ広範囲のＭＳ及びＤＳ及び生成物の粘度を可能にする、メチルヒドロキシエチルセルロース及びメチルヒドロキシプロピルセルロースのようなアルキルヒドロキシアルキルセルロースの製法を提供することが本発明の目的である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
驚くべきことには、今日まで、機械工学的及び経済的意味において、困難を伴ってのみ得ることができた、または全く得ることができなかった生成物が、反応系の比較的わずかな化学量論的補正を伴い、特にヒドロキシアルキル化段階において、比較的高い反応温度で、スラリー法により得るとができることが発見された。
【００１３】
本発明は、アルカリ金属水酸化物水溶液及び１種以上の懸濁溶媒の存在下でセルロース及びアルキル化剤からアルキルヒドロキシアルキルセルロースを調製し、そしてさらに、好ましくは、熱水または有機溶媒で洗浄することにより、反応生成物を分離、精製するための改良法（先行技術に比して）に関する。
【００１４】
本発明に従うと、アルカリ金属水酸化物の存在下で、アルキル化剤及びヒドロキシアルキル化剤とのセルロースの反応による、アルキルヒドロキシアルキルセルロースの調製法が提供され、その方法は、
ａ）０．９〜２．９当量のアルカリ金属水酸化物Ｉ／前記セルロース１ＡＧＵ、によりセルロースをアルカリ化すること、ここで、アルカリ金属水酸化物Ｉは、少なくとも０．２当量のアルキル化剤Ｉ／前記のセルロース１ＡＧＵ、を含む懸濁溶媒の存在下でアルカリ金属水酸化物水溶液として存在する、
ｂ）６５℃を超える温度で、段階ａ）のアルカリ化セルロースを、前記アルキル化剤Ｉ及びヒドロキシアルキル化剤と反応させること、
ｃ）アルカリ金属水酸化物水溶液の形態の更なるアルカリ金属水酸化物IIを添加すること、
ｄ）（ｉ）アルキル化剤Ｉの当量数／すでに添加された前記セルロース１ＡＧＵ、及び（ii）アルカリ金属水酸化物当量の総数／添加された前記セルロース１ＡＧＵ、の間の差の少なくとも絶対値（すなわち、正の数）の量の、更なるアルキル化剤IIを添加すること、
ただし、（ｉ）アルキル化剤Ｉの当量数／すでに添加された前記セルロース１ＡＧＵ、が（ii）アルカリ金属水酸化物の当量の総数（すなわちアルカリ金属水酸化物Ｉの当量＋アルカリ金属水酸化物IIの当量）／すでに添加された前記セルロース１ＡＧＵ、を超える場合は、更なるアルキル化剤IIは添加されない、
ｅ）反応混合物からアルキルヒドロキシアルキルセルロースを単離すること、並びに
ｆ）場合によっては、単離したアルキルヒドロキシアルキルセルロースを精製すること、ここで、アルキル化剤Ｉ及びIIはそれぞれ、同一または異なることができ、そしてアルカリ金属水酸化物Ｉ及びIIはそれぞれ、同一または異なることができる、
を含んで成る。
【００１５】
本発明に従うと、１．６〜２．２のＤＳ（Ｍ）及び０．０２〜１．２のＭＳ（ＨＥ）をもつメチルヒドロキシエチルセルロースの調製法がさらに提供され、その方法は、
（ａ）ジメチルエーテル及び塩化メチルの混合物中にセルロースのスラリーを調製すること、ここで、ジメチルエーテルはセルロース１重量部に対して０．８〜３重量部の量で存在し、塩化メチルの量は２．１〜７．２当量／前記セルロース１ＡＧＵ、の量で存在し、
（ｂ）段階（ａ）のスラリーに１．３〜２．７当量のアルカリ金属水酸化物Ｉを添加することによりセルロースをアルカリ化すること、ここで、アルカリ金属水酸化物Ｉはアルカリ金属水酸化物水溶液の形態にある、
（ｃ）段階（ｂ）の混合物を、０．０２〜１．５当量の酸化エチレン／前記セルロース１ＡＧＵ、を同時に添加しながら、６５〜９０℃の温度に加熱すること、
（ｄ）段階（ｃ）の混合物に、アルカリ金属水酸化物水溶液の形態のアルカリ金属水酸化物IIの０．８〜２．９当量を添加すること、
（ｅ）段階（ｄ）の混合物から、１．６〜２．２のＤＳ（Ｍ）及び０．０２〜１．２のＭＳ（ＨＥ）をもつメチルヒドロキシエチルセルロースを単離すること、並びに
（ｆ）場合によっては、単離したメチルヒドロキシエチルセルロースを精製すること、
を含んで成る。
【００１６】
本発明に従うと、更にまた、１．６〜２．２のＤＳ（Ｍ）及び０．０７〜１．８のＭＳ（ＨＰ）をもつメチルヒドロキシプロピルセルロースの調製法が提供され、その方法は、
（ａ）ジメチルエーテル及び塩化メチルＩの混合物中にセルロースのスラリーを調製すること、ここで、ジメチルエーテルはセルロース１重量部に対して０．８〜３重量部の量で存在し、塩化メチルＩは１．０〜３．０当量／前記セルロース１ＡＧＵ、の量で存在する、
（ｂ）段階（ａ）のスラリーに１．３〜２．７当量のアルカリ金属水酸化物Ｉを添加することによりセルロースをアルカリ化すること、ここで、アルカリ金属水酸化物Ｉはアルカリ金属水酸化物水溶液の形態にある、
（ｃ）段階（ｂ）の混合物を、０．１〜２．５当量の酸化プロピレン／前記セルロース１ＡＧＵ、を同時に添加しながら６５℃〜９０℃の温度に加熱すること、
（ｄ）段階（ｃ）の混合物に、１．１〜４．２当量の塩化メチルII／前記セルロース１ＡＧＵ、及びアルカリ金属水酸化物水溶液の形態のアルカリ金属水酸化物IIの０．８〜２．９当量を添加すること、
（ｅ）段階（ｄ）の混合物から、１．６〜２．２のＤＳ（Ｍ）及び０．０７〜１．８のＭＳ（ＨＰ）をもつメチルヒドロキシプロピルセルロースを単離すること、並びに
（ｆ）場合によっては、単離したメチルヒドロキシプロピルセルロースを精製すること、
を含んで成る。
【００１８】
改善された、新規の調製法の重要な部分として、セルロースは最初に、一定量及び比率のアルキル化剤及び懸濁溶媒の存在下で、アルカリ化（活性化）され、第１相において、一定量のヒドロキシアルキル化剤の目標をもった添加により一部エーテル化され、そして第２相において、更なる一定量のアルカリ金属水酸化物及び必要な場合はアルキル化剤の添加により、さらにエーテル化される。
【００１９】
適した出発材料は木材パルプまたは綿くずの形態のセルロースである。さらにまた、グア、デンプン、等のような他の多糖類を使用することもできる。エーテル化生成物の溶液粘度は多糖類の適当な選択により、広範に変動させることができる。好ましい出発材料は、摩砕木材パルプ及び摩砕くずセルロースまたはこれらの混合物である。
【００２０】
多糖類のアルカリ化（活性化）は、水溶液中の無機塩基、好ましくは、アルカリ金属水酸化物（例えば、アルカリ金属水酸化物Ｉ及び／またはII）、例えば、水酸化ナトリウム及び／または水酸化カリウム、好ましくは、３５〜６０％濃度の水酸化ナトリウム溶液、特に好ましくは、、４８〜５２％濃度の水酸化ナトリウム溶液、を使用して実施される。
【００２１】
懸濁溶媒としては、ジメチルエーテエル（ＤＭＥ）、シクロヘキサンまたはペンタンのようなＣ₅−Ｃ₁₀−アルカン、ベンゼンまたはトルエンのような芳香族、ｉ−イソプロパノールまたはｔ−ブタノールのようなアルコール、ブタノンまたはペンタノンのようなケトン、ジメトキシエタンまたは１，４−ジオキサンのような開鎖もしくは環状エーテル、並びにさらに様々な比率の前記の懸濁溶媒の混合物、を使用することができる。特に好ましい不活性懸濁溶媒はジメチルエーテル（ＤＭＥ）である。
【００２２】
アルキル化剤（例えば、アルキル化剤Ｉ及び／またはII）としては、所望の場合は混合物中で、直鎖もしくは分枝Ｃ₁−Ｃ₆−アルキルハロゲン化物、とりわけ、塩化メチル（ＭＣＬ）、塩化エチル、臭化エチル及び、ヨウ化プロピルのようなハロゲン化プロピルを使用することができる。好ましいものは、塩化メチル及び塩化エチル、特に好ましいものは、塩化メチルである。イオンの機能をもつアルキル化試薬、例えば、モノクロロ酢酸、Ｎ−（２−クロロエチル）ジエチルアミン及びビニルスルホン酸を使用することも同様に可能である。
【００２３】
ヒドロキシアルキル基を導入するために好ましいヒドロキシアルキル化剤は、酸化エチレン（ＥＯ）、酸化プロピレン（ＰＯ）、酸化ブチレエン（ＢＯ）及びアクリロニトリルである。特に好ましいものは酸化エチレンである。２価の試薬、例えば、好ましくは、ジクロロエタンまたはエピクロロヒドリン、もまた、それらの調製過程中に、セルロースエーテルの様々な架橋を緩徐に達成するために使用することができる。
【００２４】
本発明の方法は２成分、３成分及び４成分のアルキルヒドロキシアルキルセルロース（ＡＨＡＣ）を調製するために、好ましくは２成分の誘導体、メチルヒドロキシエチルセルロース（ＭＨＥＣ）及びメチルヒドロキシプロピルセルロース（ＭＨＰＣ）を調製するため、特に好ましくは、メチルヒドロキシエチルセルロースを調製するために使用される。
【００２５】
セルロースエーテル化学において、アルキル置換は概括的にＤＳ値に関して説明される。ＤＳ値は、アンヒドログルコース単位当たりの置換ＯＨ基の平均数である。メチル置換は例えば、ＤＳ（メチル）またはＤＳ（Ｍ）として報告される。
【００２６】
ヒドロキシアルキル置換は通常、ＭＳ値に関して説明される。ＭＳ値はセルロースのアンヒドログルコース単位（ＡＧＵ）１モル当たりのエーテル形態で結合されたエーテル化試薬の平均モル数である。エーテル化試薬の酸化エチレンによるエーテル化は例えば、ＭＳ（ヒドロキシエチル）またはＭＳ（ＨＥ）として報告される。それに対応して、エーテル化試薬の酸化プロピレンによるエーテル化はＭＳ（ヒドロキシプロピル）またはＭＳ（ＨＰ）として報告される。
【００２７】
側鎖基の決定は、ザイゼル（Zeisel）法（G.Bartelmus and R.Ketterer,Z.Anal.Chem.286(1977)161-190を参照）により実施される。
【００２８】
方法を実際に実施する時には、一般に、摩砕または脱繊維セルロースを不活性条件下で反応容器中に入れる。次に、セルロースの基材を例えば、ＤＭＥ／ＭＣＬＩの混合物中に懸濁させ、そこで、ＤＭＥ／セルロースの重量比は４／１〜０．４／１、好ましくは、３／1〜０．７／１そして特に好ましくは、２／１〜０．８／１である。第１工程段階におけるＭＣＬＩの量は、少なくとも０．２ｅｑであり、ここで、単位「ｅｑ」は使用されたセルロース中のアンヒドログルコース単位（ＡＧＵ）に対するそれぞれの出発材料のモル比を表す。好ましいものは、ＭＣＬＩの最小ｅｑ＝１ＡＧＵ当たりＮａＯＨのｅｑマイナス１．４そして、ＭＣＬＩの最大ｅｑ＝１ＡＧＵ当たりＮａＯＨのｅｑプラス６．５である。第１工程段階におけるＭＣＬＩの特に好ましい量は、ＭＣＬＩの最小ｅｑ＝１ＡＧＵ当たりＮａＯＨのｅｑマイナス１．０そして、ＭＣＬＩの最大ｅｑ＝１ＡＧＵ当たりＮａＯＨのｅｑプラス４．５である。第１工程段階におけるＭＣＬＩの最も好ましい量は、ＭＣＬＩの最小ｅｑ＝１ＡＧＵ当たりＮａＯＨのｅｑマイナス０．５そして、ＭＣＬＩの最大ｅｑ＝１ＡＧＵ当たりＮａＯＨのｅｑプラス３．５である。使用されたセルロースのアルカリ化は、１ＡＧＵ当たり０．９〜２．９ｅｑのＮａＯＨ、好ましくは、１ＡＧＵ当たり１．３〜２．７ｅｑのＮａＯＨ、特に好ましくは、１ＡＧＵ当たり１．７〜２．５ｅｑのＮａＯＨを使用して実施される。アルカリ化は概括的に、１５〜５０℃、好ましくは、約４０℃の温度で、２０〜８０分間、特に好ましくは、３０〜６０分間実施される。ＮａＯＨは好ましくは、３５〜６０重量パーセント濃度水溶液の形態で、特に好ましくは、４８〜５２％濃度の水酸化ナトリウム溶液として使用される。
【００２９】
アルカリ化相の後に、ヒドロキシアルキル化剤、例えば、メチルヒドロキシエチルセルロースの調製の場合には酸化エチレン（ＥＯ）を添加し、反応は加熱により熱的に促進される。ヒドロキシアルキル化剤はまた、加熱相中に添加することもできる。ヒドロキシアルキル化剤（例えば、ＥＯ）及びＭＣＬＩとの反応は、好ましくは、６０〜１１０℃で、好ましくは、６５〜９０℃で、特に好ましくは、７５〜８５℃で実施される。添加されたヒドロキシアルキル化剤の量は、所望の置換度の関数として目標の方法で設定される。様々な用途に現在通常に使用されるＭＨＥＣ製品に対して使用することができるＥＯの量は、１ＡＧＵ当たり０．０２〜１．５ｅｑ、好ましくは、１ＡＧＵ当たり０．０５〜１．０ｅｑ、特に好ましくは、１ＡＧＵ当たり０．１〜０．７ｅｑである。このように、０．０２〜１．２のＭＳ（ＨＥ）、好ましくは、０．０３〜０．８のＭＳ（ＨＥ）、そして特に好ましくは、０．０５〜０．６のＭＳ（ＨＥ）をもつＭＨＥＣを調製する。様々な用途に現在通常に使用されるＭＨＰＣ製品に対して使用することができるＰＯの量は、１ＡＧＵ当たり０．０５〜５ｅｑ、好ましくは、１ＡＧＵ当たり０．１〜２．５ｅｑ、特に好ましくは、１ＡＧＵ当たり０．２〜１．６ｅｑである。このように、０．０５〜３．３のＭＳ（ＨＰ）、好ましくは、０．０７〜１．８のＭＳ（ＨＰ）、そして特に好ましくは、０．１５〜１．２のＭＳ（ＨＰ）をもつＭＨＰＣが調製される。反応系へのヒドロキシアルキル化剤の添加は、単一の添加段階で、または複数の添加段階で分割して実施することができ、好ましくは、単一の段階で、特に好ましくはアルカリ化相の直後の段階における添加である。
【００３０】
第１のエーテル化後に、そして有意な冷却を伴わずに、更なる量のアルカリ金属水酸化物を水溶液の形態で添加する。好ましくは、３５〜６０重量パーセント濃度の水溶液の形態の、特に好ましくは、４８〜５２％濃度の水酸化ナトリウム溶液としてＮａＯＨを使用する。使用された更なるＮａＯＨ（ＮａＯＨ II）の量は１ＡＧＵ当たり少なくとも０．２ｅｑであり、使用されたアルカリ金属水酸化物の総量（ＮａＯＨの総量）は１ＡＧＵ当たり少なくとも１．５ｅｑである。好ましくは、更なる添加物として、１ＡＧＵ当たり０．５〜５．０ｅｑのＮａＯＨ IIを使用し、特に好ましくは更なる添加物として、１ＡＧＵ当たり０．８〜２．９ｅｑのＮａＯＨ IIを使用し、そして最も好ましくは、更なる添加物として１ＡＧＵ当たり１．０〜２．５ｅｑのＮａＯＨ IIを使用する。
【００３１】
段階ａ）において添加されたアルキル化剤Ｉ、例えば、ＭＣＬＩの量が、所望のメチル置換を達成するのに十分でない場合は、第１のエーテル化相の次に、有意な冷却を伴わずに、メチル基による所望の置換に必要なＭＣＬIIの量を添加し、ここで、この量は以下の特徴をもつ、ＭＣＬIIの最小ｅｑ＝ＮａＯＨ総量のｅｑマイナスＭＣＬＩのｅｑ。好ましくは、ＭＣＬIIのｅｑ＝１ＡＧＵ当たりＭＣＬ０〜４．５ｅｑ、特に好ましくは、ＭＣＬIIのｅｑ＝１ＡＧＵ当たりＭＣＬ０〜２．５ｅｑを使用する。ＭＣＬIIの添加は６５℃を超える、好ましくは７５〜９０℃の温度で、またはヒドロキシアルキル化相の終末に優勢な温度で実施される。
【００３２】
ＭＣＬIIの画分はＮａＯＨIIの画分の添加の前、その期間中またはその後に添加することができる。ＭＣＬIIの画分は更なる懸濁溶媒、好ましくはＤＭＥと一緒に希釈状態で導入することができる。
【００３３】
第２エーテル化相の終末時に、適当な場合には、減圧下で、すべての揮発性成分を留去される。生成された生成物の精製、乾燥及び摩砕は、セルロース誘導体工学において使用された当該技術分野で認められた方法により実施される。
【００３４】
以下の実施例は、本発明の範囲を制約することなく本発明を具体的に示し、生成された生成物を説明する。
【００３５】
【実施例】
以下の実施例において、単位「ｅｑ」は使用されたセルロースのアンヒドログルコース単位（ＡＧＵ）に対するそれぞれの出発材料のモル比を表す。
（実施例及び比較例１〜６）（ＭＨＰＣ）
他の場合に匹敵する条件下で、本発明の方法は、同量の原料並びに水酸化ナトリウム、塩化メチル及び酸化プロピレンにおいて、有意に、より高いＤＳ（Ｍ）値及び有意により高いＭＳ（ＨＰ）値（比較例に対して）をもつ生成物を与える。
【００３６】
５ｌのオートクレーブ中に、綿くず２５７ｇ（湿度：５．２％、Cuenバルク：１７２８〜１７５０ｍｌ／ｇ）を真空化及び窒素の導入により不活性条件下に置く。次に、ジメチルエーテル１４５ｇ及びクロロメタンｙｅｑの混合物を、反応容器中に計量する。次に、５０重量％濃度の水酸化ナトリウム水溶液の形態の水酸化ナトリウムｖｅｑを撹拌しながらセルロース上に噴霧する。材料を２５℃で更に６０分間撹拌後、酸化プロピレン０．８ｅｑを反応容器中に計量し、混合物を８５℃に加熱する。材料を８５℃で１２０分間撹拌後、５０重量％濃度の水酸化ナトリウム水溶液の形態の水酸化ナトリウムのｗｅｑをこの温度で計量する。次に混合物を８５℃で更に１２０分間反応させ、次に冷却する。揮発性成分を留去し、反応容器を空ける。
【００３７】
粗生成物を熱水で２回洗浄し、次に乾燥し、摩砕する。
【００３８】
このようにして得られたヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテルの１％濃度水溶液中のメチル基による置換度（ＤＳ−Ｍ）、ヒドロキシプロピル基による置換度（ＭＳ−ＨＰ）及び粘度（Ｖ１）（Ｄ＝２．５５ｓ^-1、２０℃、回転粘度計）を表１のリストに示す。すべての生成物のＮａＣｌ含量は＜０．１％であった。
【００３９】
【表１】

【００５０】
（実施例及び比較例７〜１２）（ＭＨＰＣ）
他の場合に匹敵する条件下で、本発明の方法は同量の原料及び酸化エチレン及び酸化プロピレンにおいて、有意に、より高いＤＳ（Ｍ）値（比較例１１〜１２に対して）及び有意により高いＭＳ（ＨＰ）値（比較例７に対して）をもつ生成物を与える。
【００５１】
５ｌのオートクレーブ中に、綿くず２５７ｇ（湿度：５．２％、Cuenバルク：１７５０ｍｌ／ｇ）を真空化及び窒素の導入により不活性条件下に置く。次に、ジメチルエーテルｘｇ及びクロロメタンｙｅｑの混合物を、反応容器中に計量添加する。次に、５０重量％濃度の水酸化ナトリウム水溶液の形態の水酸化ナトリウムｖｅｑを撹拌しながらセルロース上に噴霧する。材料を２５℃で更に６０分間撹拌後、酸化プロピレン０．８ｅｑを反応容器中に計量し、混合物を８５℃に加熱する。材料を８５℃で１２０分間撹拌後、５０重量％濃度の水酸化ナトリウム水溶液の形態の水酸化ナトリウムのｗｅｑをこの温度で反応容器中に計量する。次に混合物を８５℃で更に１２０分間反応させ、次に冷却する。揮発性成分を留去し、反応容器を空ける。
【００５２】
粗生成物を熱水で２回洗浄し、次に乾燥し、摩砕する。
【００５３】
このようにして得られたヒドロキシブロピルメチルセルロースエーテルの１％濃度水溶液中のメチル基による置換度（ＤＳ−Ｍ）、ヒドロキシプロピル基による置換度（ＭＳ−ＨＰ）及び粘度（Ｖ１）（Ｄ＝２.５５ｓ^-1、２０℃、回転粘度計）を表２のリストに示す。すべての生成物のＮａＣｌ含量は＜０.１％であった。
【００５４】
【表２】

【００５５】
（実施例及び比較例１３及び１４）（ＨＥＨＰＭＣ）
他の場合に匹敵する条件下で、本発明の方法は同量の原料並びに酸化エチレン及び酸化プロピレンにおいて、有意に、より高いＤＳ（Ｍ）及びＭＳ（ＨＥ）値をもつ生成物を与える。
【００５６】
５ｌのオートクレーブ中に、綿くず２５４〜２５７ｇ（湿度：４．２％、バルク_Cuen：１７５０ｍｌ／ｇ）を真空化及び窒素の導入により不活性条件下に置く。次に、ジメチルエーテル２０１ｇ及びクロロメタンｙｅｑの混合物を、反応容器中に計量添加する。次に、５０重量％濃度の水酸化ナトリウム水溶液の形態の水酸化ナトリウムｖｅｑを撹拌しながらセルロース上に噴霧する。材料を２５℃で更に６０分間撹拌後、酸化プロピレン０．６ｅｑ及び酸化エチレン０．４ｅｑを反応容器中に計量し、混合物を８５℃に加熱する。材料を８５℃で１２０分間撹拌後、５０重量％濃度の水酸化ナトリウム水溶液の形態の水酸化ナトリウムのｗｅｑをこの温度で反応容器中に計量する。次に混合物を８５℃で更に１２０分間反応させ、次に冷却する。揮発性成分を留去し、反応容器を空ける。
【００５７】
粗生成物を熱水で２回洗浄し、次に乾燥し、摩砕する。
【００５８】
このようにして得られたヒドロキシエチルヒドロキシプロピルセルロースエーテルの２％濃度水溶液中のメチル基による置換度（ＤＳＭ）、ヒドロキシエチル基による置換度（ＭＳＨＥ）、ヒドロキシプロピル基による置換度（ＭＳＨＰ）及び粘度（Ｖ１）（Ｄ＝２.５５ｓ^-1、２０℃、回転粘度計）を表３のリストに示す。すべての生成物のＮａＣｌ含量は＜０.１％であった。
【００５９】
【表３】

【００７０】
（実施例及び比較例１５及び１６）（ＭＨＥＣ）
他の場合に匹敵する条件下で、本発明の方法は、有意により低い量の原料及び酸化エチレンにおいて、匹敵する生成物を与える。
【００７１】
４００ｌのオートクレーブ中に、木材パルプ２８．６ｋｇ（湿度：４．８％、Cuenバルク：１２４５ｍｌ／ｇ）及び木材パルプ７．０ｋｇ（湿度：３．１％、Cuenバルク：８２６〜９３７ｍｌ／ｇ）を真空化及び窒素の導入により不活性条件下に置く。次に、ジメチルエーテル６５．８ｋｇ及びクロロメタンｙｅｑの混合物を反応容器中に計量する。次に、５０重量％濃度の水酸化ナトリウム水溶液の形態の水酸化ナトリウムｖｅｑを撹拌しながら約１５分間にわたりセルロース上に噴霧し、温度は３３℃から約４０℃に上昇する。材料を更に３５分間撹拌し、その間に温度は更に４０℃から約５０℃に上昇し、その後酸化エチレンｕｅｑを、混合物を６４℃に加熱しながら約１６分間かけて反応容器中に計量する。材料を６４℃で３０分間撹拌後、８０℃で２５分間加熱する。それを更に１５分間８４℃に加熱する。この温度で、５０重量％濃度の水酸化ナトリウム水溶液の形態の水酸化ナトリウムのｗｅｑを計量する。混合物を約８６℃で更に６５分間反応させる。揮発性成分を留去し、反応容器を空ける。
【００７２】
粗生成物を熱水で２回洗浄し、次に乾燥し、摩砕する。
【００７３】
このようにして得られたヒドロキシエチルメチルセルロースエーテルの２％濃度水溶液中のメチル基による置換度（ＤＳ−Ｍ）、ヒドロキシエチル基による置換度（ＭＳＨＥ）及び粘度（Ｖ２）（Ｄ＝２.５５ｓ^-1、２０℃、回転粘度計）を表４のリストに示す。すべての生成物に対するＮａＣｌ含量は１.４〜２.７％であった。
【００７４】
【表４】

【００７５】
本発明は、具体的に示す目的で以上に詳細に説明されたが、これらの詳細は、その目的のためだけの物であり、請求項により制約することができることを除いて、本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、当業者によりそれに変更を加えることができることを理解しなければならない。
【００７６】
本発明の特徴及び態様を以下に示す。
【００７７】
１．アルカリ金属水酸化物の存在下における、アルキル化剤及びヒドロキシアルキル化剤とのセルロースの反応によりアルキルヒドロキシアルキルセルロースを調製する方法であって、
ａ）０．９〜２．９当量のアルカリ金属水酸化物Ｉ／前記セルロース１ＡＧＵ、により、セルロースをアルカリ化すること、ここで、アルカリ金属水酸化物Ｉは少なくとも０．２当量のアルキル化剤Ｉ／前記セルロース１ＡＧＵ、を含む懸濁溶媒の存在下で、アルカリ金属水酸化物水溶液として存在する、
ｂ）６５℃を超える温度で、段階ａ）のアルカリ化セルロースを、前記アルキル化剤Ｉ及びヒドロキシアルキル化剤と反応させること、
ｃ）アルカリ金属水酸化物水溶液の形態の更なるアルカリ金属水酸化物IIを添加すること、
ｄ）（ｉ）アルキル化剤Ｉの当量数／すでに添加された前記セルロース１ＡＧＵ、及び（ii）アルカリ金属水酸化物当量の総数／添加された前記セルロース１ＡＧＵ、の間の差の少なくとも絶対値の量の、更なるアルキル化剤IIを添加すること、
ただし、（ｉ）アルキル化剤Ｉの当量数／すでに添加された前記セルロース１ＡＧＵ、がii）アルカリ金属水酸化物の当量の総数／すでに添加された前記セルロース１ＡＧＵ、を超える場合は、更なるアルキル化剤IIは添加されない、
ｅ）反応混合物からアルキルヒドロキシアルキルセルロースを単離すること、並びに
ｆ）場合によっては、単離したアルキルヒドロキシアルキルセルロースを精製すること、ここで、アルキル化剤Ｉ及びIIはそれぞれ、同一または異なることができ、そしてアルカリ金属水酸化物Ｉ及びIIはそれぞれ、同一または異なることができる、
を含んで成る方法。
【００７８】
２．懸濁溶媒がジメチルエーテルである、第１項の方法。
【００７９】
３．アルキル化剤Ｉ及びIIがそれぞれ独立に、クロロメタン、塩化エチル、臭化エチル、ヨウ化プロピル及びそれらの混合物からなる群から選択されたアルキルハロゲン化物である、第１項の方法。
【００８０】
４．前記ヒドロキシアルキル化剤が酸化エチレン、酸化プロピレン及び酸化ブチレンの少なくとも１種から選択される、第１項の方法。
【００８１】
５．アルカリ化セルロースが、６５〜１１０℃の範囲内の温度で、段階ｂ）、ｃ）及びｄ）において反応され、そこで、前記ヒドロキシアルキル化剤が少なくとも１種のアルキレン酸化物から選択され、前記アルキル化剤Ｉ及びIIがそれぞれ独立に、アルキルハロゲン化物から選択され、段階ｃ）におけるアルカリ金属水酸化物IIの添加及び段階ｄ）におけるアルキル化剤IIの添加がそれぞれ独立に、６５〜１１０℃の温度範囲内で起こる、第１項の方法。
【００８２】
６．段階ｄ）が段階ｃ）の前に実施される、第１項の方法。
【００８３】
７．段階ｃ）及びｄ）が同時に実施される、第１項の方法。
【００８４】
８．調製されたアルキルヒドロキシアルキルセルロースがメチルヒドロキシプロピルセルロース及びメチルヒドロキシエチルセルロースの一方である、第１項の方法。
【００８５】
９．前記アルキル化剤Ｉがアルキルハロゲン化物から選択され、段階ａ）に存在するアルキルハロゲン化物の量が以下の式：（前記セルロース１ＡＧＵ当たりのアルカリ金属水酸化物Ｉの当量マイナス０．５）から（前記セルロース１ＡＧＵ当たりのアルカリ金属水酸化物Ｉの当量プラス０．２）、に従って計算される、第１項の方法。
【００８６】
１０．前記アルキル化剤Ｉがアルキルハロゲン化物から選択され、段階ａ）に存在するアルキルハロゲン化物の量が以下の式：（前記セルロース１ＡＧＵ当たりのアルカリ金属水酸化物の当量総数）から（前記セルロース１ＡＧＵ当たりのアルカリ金属水酸化物の当量の総数プラス４．５）、に従って計算される、第１項の方法。
【００８７】
１１．１．６〜２．２のＤＳ（Ｍ）及び０．０２〜１．２のＭＳ（ＨＥ）をもつメチルヒドロキシエチルセルロースの調製法であって、
（ａ）ジメチルエーテル及び塩化メチルの混合物中にセルロースのスラリーを調製すること、ここで、ジメチルエーテルがセルロース１重量部に対して０．８〜３重量部の量で存在し、そして塩化メチルの量が２．１〜７．２当量／前記セルロース１ＡＧＵ、の量で存在する、
（ｂ）段階（ａ）のスラリーに１．３〜２．７当量のアルカリ金属水酸化物Ｉを添加することによりセルロースをアルカリ化すること、ここで、アルカリ金属水酸化物Ｉはアルカリ金属水酸化物水溶液の形態である、
（ｃ）０．０２〜１．５当量の酸化エチレン／前記セルロース１ＡＧＵ、を同時に添加しながら、段階（ｂ）の混合物を６５〜９０℃の温度に加熱すること、
（ｄ）段階（ｃ）の混合物に、アルカリ金属水酸化物水溶液の形態のアルカリ金属水酸化物II０．８〜２．９当量を添加すること、
（ｅ）段階（ｄ）の混合物から、１．６〜２．２のＤＳ（Ｍ）及び０．０２〜１．２のＭＳ（ＨＥ）をもつメチルヒドロキシエチルセルロースを単離すること、並びに
（ｆ）場合によっては、単離したメチルヒドロキシエチルセルロースを精製すること、
を含んで成る方法。
【００８８】
１２．１．６〜２．２のＤＳ（Ｍ）及び０．０７〜１．８のＭＳ（ＨＰ）をもつメチルヒドロキシプロピルセルロースの調製法であって、
（ａ）ジメチルエーテル及び塩化メチルＩの混合物中にセルロースのスラリーを調製すること、ここで、ジメチルエーテルがセルロース１重量部に対して０．８〜３重量部の量で存在し、そして塩化メチルＩが１．０〜３．０当量／前記セルロース１ＡＧＵ、の量で存在する、
（ｂ）段階（ａ）のスラリーに１．３〜２．７当量のアルカリ金属水酸化物Ｉを添加することによりセルロースをアルカリ化すること、ここで、アルカリ金属水酸化物Ｉがアルカリ金属水酸化物水溶液の形態である、
（ｃ）０．１〜２．５当量の酸化プロピレン／前記セルロース１ＡＧＵ、を同時に添加しながら、段階（ｂ）の混合物を６５℃〜９０℃の温度に加熱すること、
（ｄ）段階（ｃ）の混合物に、１．１〜４．２当量の塩化メチルII／前記セルロース１ＡＧＵ、及び、アルカリ金属水酸化物水溶液の形態のアルカリ金属水酸化物II０．８〜２．９当量を添加すること、
（ｅ）段階（ｄ）の混合物から、１．６〜２．２のＤＳ（Ｍ）及び０．０７〜１．８のＭＳ（ＨＰ）をもつメチルヒドロキシプロピルセルロースを単離すること、並びに
（ｆ）場合によっては、単離したメチルヒドロキシプロピルセルロースを精製すること、
を含んで成る方法。
【００８９】
１３．アルカリ金属水酸化物Ｉ及びIIがそれぞれ、水酸化ナトリウムを５０重量パーセント含む水溶液である、第１２項の方法。

Claims

アルカリ金属水酸化物の存在下における、アルキル化剤及びヒドロキシアルキル化剤とのセルロースの反応によりアルキルヒドロキシアルキルセルロースを調製する方法であって、
ａ）０.９〜２.９当量のアルカリ金属水酸化物／前記セルロースのＡＧＵによりセルロースをアルカリ化すること、ここで、アルカリ金属水酸化物は、２.１〜７.２当量／前記セルロースのＡＧＵなる量のアルキルハロゲン化物を含む懸濁溶媒の存在下で、アルカリ金属水酸化物水溶液として存在する、
ｂ）ヒドロキシアルキル化剤を、０.０２〜１.５当量のヒドロキシアルキル化剤／前記セルロースのＡＧＵなる量で、アルカリ化セルロースと混合すること、
ｃ）６５℃〜９０℃の温度で、段階ａ）のアルカリ化セルロースを、前記アルキル化剤及びヒドロキシアルキル化剤と反応させること、
ｄ）アルカリ金属水酸化物水溶液の形態の更なるアルカリ金属水酸化物を、０.５〜５.０当量のアルカリ金属水酸化物／ＡＧＵなる量で、添加すること、
ｅ）反応混合物からアルキルヒドロキシアルキルセルロースを単離すること、並びに
ｆ）場合によっては、単離したアルキルヒドロキシアルキルセルロースを精製すること、を含んで成る方法。
１.６〜２.２のＤＳ（Ｍ）及び０.０２〜１.２のＭＳ（ＨＥ）をもつメチルヒドロキシエチルセルロースの調製法であって、
（ａ）ジメチルエーテル及び塩化メチルの混合物中にセルロースのスラリーを調製すること、ここで、ジメチルエーテルがセルロース１重量部に対して０.８〜３重量部の量で存在し、そして塩化メチルの量が２.１〜７.２当量／前記セルロースのＡＧＵ、の量で存在する、
（ｂ）段階（ａ）のスラリーに１.３〜２.７当量のアルカリ金属水酸化物を添加することによりセルロースをアルカリ化すること、ここで、アルカリ金属水酸化物はアルカリ金属水酸化物水溶液の形態である、
（ｃ）０.０２〜１.５当量の酸化エチレン／前記セルロースのＡＧＵ、を同時に添加しながら、段階（ｂ）の混合物を６５〜９０℃の温度に加熱すること、
（ｄ）段階（ｃ）の混合物に、アルカリ金属水酸化物水溶液の形態のアルカリ金属水酸化物０.８〜２.９当量を添加すること、
（ｅ）段階（ｄ）の混合物から、１.６〜２.２のＤＳ（Ｍ）及び０.０２〜１.２のＭＳ（ＨＥ）をもつメチルヒドロキシエチルセルロースを単離すること、並びに
（ｆ）場合によっては、単離したメチルヒドロキシエチルセルロースを精製すること、を含んで成る方法。