(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１級アミノ基を有する多糖化合物（Ａ成分）と、電子吸引性基のα位に炭素−炭素原子間の不飽和基を有する化合物（Ｂ成分）とを反応させる、糖骨格を有する化合物の製法であって、
Ｂ成分が、アクリル酸又はその塩、マレイン酸又はその塩、イタコン酸又はその塩、アクリル酸メチル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、ポリオキシエチレンアクリレート、エチレングリコールモノアクリレート、アクリル酸Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリルアミド、２−アクリルアミド−２−メチルプロピルスルホン酸から選ばれるものであり、
得られた糖骨格を有する化合物が、Ａ成分のアミノ基から１原子の水素原子が脱離した後の窒素原子と、Ｂ成分のβ位の炭素原子が結合してなる飽和基を有しているものである、糖骨格を有する化合物の製法。
【請求項２】
Ａ成分が、キトサンである請求項１記載の糖骨格を有する化合物の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化粧料等に有用な糖骨格を有する化合物の製法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
キチンは、エビ、カニ、昆虫等の節足動物や菌類の骨格構造を形成する多糖であり、生物により莫大な量が生産され、人類最後のバイオマスと言われている。このため、キチンを脱アセチル化して得られるキトサンも豊富に得ることが可能であり、酵素固定化担体、徐放性農医薬担体、タンパク質排水の凝集処理・回収剤、タンニン吸収剤等に利用されているほか、生体適合材料として手術用の吸収性縫合糸や人工皮膚が実用化されている。ところが、キトサン等の１級アミノ基を有する多糖化合物は酸によってアミノ基が塩を形成すると水に可溶となるが、中性、アルカリ性の水溶液には溶解せず、有機溶媒には実質的不溶である。このため、キトサン等の１級アミノ基を有する多糖化合物の用途は限られたものであった。
【０００３】
上記のキトサンの溶解性を改善する手段としては、カルボキシメチル基を導入する方法（特開昭６３−１１０２１号公報）、アルキレンオキサイドを付加してポリオキシアルキレン基を導入する方法（特開昭６３−１４７１４号公報、特開平５−１３９９３９号公報）、還元的アミノ化によりキトサンの遊離アミノ基にアルデヒドを持つ化合物を導入する方法（米国特許４４２４３４６号公報、特開平２−１３３４０１号公報）等が開示されている。
【０００４】
しかし、上記の方法は、操作が煩雑である、選択性が低い、応用範囲が制限される等の問題点があった。
【０００５】
本発明の課題は、応用範囲が広く、化粧料等にも利用できる、キトサン等の１級アミノ基を有する多糖化合物の誘導体を、簡便な操作で確実に製造する方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１級アミノ基を有する多糖化合物（Ａ成分）と、電子吸引性基のα位に炭素−炭素原子間の不飽和基を有する化合物（Ｂ成分）とを反応させる、糖骨格を有する化合物の製法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
［１級アミノ基を有する多糖化合物（Ａ成分）］
Ａ成分の１級アミノ基を有する多糖化合物として、キチンの脱アセチル化物であるキトサン、及びその一部がアルキル化されたキトサン、例えば、Ｎ−メチルキトサン、Ｎ−エチルキトサン、Ｎ−プロピルキトサン、Ｎ−ブチルキトサン、Ｎ−ヘキシルキトサン等が挙げられる。またヒアルロン酸やコンドロイチンの脱アセチル化物及びその分解物も好ましい。これらの中では、キトサンが、特に好ましい。
【０００８】
本発明に使用されるキトサンとは、（１→４）−２−アセトアミド−２−デオキシ−β−Ｄ−グルカン構造を有するキチンの脱アセチル化物であって、（１→４）−２−アミノ−２−デオキシ−β−Ｄ−グルカン構造を有するもので、本発明においては脱アセチル化されたアミノ基の一部、または同一分子内にある水酸基の一部がアシル化反応、エーテル化反応、エステル化反応、その他反応によって化学修飾されたキトサン誘導体も含まれる。一般に、天然に存在するキチンは、アセトアミド基の一部がアセチル化されていないアミノ基となっているため本発明で用いるキトサンとは脱アセチル化度が３０％以上のものをいう。
【０００９】
［電子吸引性基のα位に炭素−炭素原子間の不飽和基を有する化合物（Ｂ成分）］
Ｂ成分の電子吸引性基のα位に炭素−炭素原子間の不飽和基を有する化合物とは、電子吸引性基として、シアノ基（−ＣＮ）、ニトロ基（−ＮＯ2）、カルボニル基（−ＣＯ−）、スルホン酸基（−ＳＯ3Ｈ）等を持つ化合物の、電子吸引性基のα位に炭素−炭素原子間の不飽和基を有する鎖式化合物であり、好ましくは、シアノ基（−ＣＮ）またはカルボニル基（−ＣＯ−）を電子吸引性基として有する化合物である。さらに好ましくは、電子吸引性基のα位にビニル基を有する化合物である。不飽和基は、炭素−炭素原子間の二重結合であることが好ましい。
【００１０】
かかる化合物として、例えば式（Ｉ）
【００１１】
【化２】
0004772203.tif 000002
【００１２】
で表されるアクリル酸骨格を有する化合物群、式(II)
【００１３】
【化３】
0004772203.tif 000003
【００１４】
で表されるアクリロニトリル骨格を有する化合物群、式(III)
【００１５】
【化４】
0004772203.tif 000004
【００１６】
で表されるアクリルアミド骨格を有する化合物群が好ましく挙げられる。具体的には、アクリル酸骨格を有する化合物群としては、アクリル酸又はその塩、マレイン酸又はその塩、イタコン酸又はその塩（塩としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニア、又はモノエタノールアミンやトリエタノールアミン等の有機アミン類等が挙げられるが、ナトリウム、カリウム、カルシウム及びマグネシウムからなる群から選ばれる１つ以上が好ましい）、アクリル酸メチル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、ポリオキシエチレンアクリレート、エチレングリコールモノアクリレート、アクリル酸Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル等を、アクリロニトリル骨格を有する化合物群としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等を、アクリルアミド骨格を有する化合物群としては、アクリルアミド、２−アクリルアミド−２−メチルプロピルスルホン酸等を例示することができる。これらの化合物を１種以上混合して用いることができる。これらの中で、アクリル酸骨格を有する化合物から選ばれる１種以上が好ましい。電子吸引性基を有さない不飽和化合物を用いると、付加反応に高温や触媒等を必要とするので好ましくない。
【００１７】
［製法］
Ａ成分とＢ成分の反応は、それらを混合し、必要に応じて加熱するだけでよい。Ａ成分が、完全に溶解せず膨潤した状態であっても反応は進行するが、反応速度、反応の均一性の面から、均一に溶解した状態で反応するのが好ましい。
【００１８】
反応溶媒としては、水、メタノール、エタノール等の低級アルコール；ジメチルホルムアミド等のアミド類；ジエチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類等から、１種以上を適宜選択して用いることができるが、水が最も好適に用いられる。
【００１９】
Ａ成分が、キトサンのように水、有機溶媒に溶解しない場合には、塩酸、硫酸、リン酸等の無機酸、ギ酸、酢酸、乳酸、クエン酸、酒石酸、コハク酸、リンゴ酸、シュウ酸、グルコール酸、ジクロル酢酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸等の酸水溶液を用い、溶解もしくは膨潤させて反応することが好ましい。酸の添加量は、キトサンの単糖ユニット当たりに換算して、０．５〜１０倍モルの範囲が望ましい。Ｂ成分が、アクリル酸等のように酸である場合には、溶解するための酸と兼ねることができる。
【００２０】
反応温度は、高温で反応すると生成物が着色しやすいことから、低温での反応が好ましいが、加熱する場合には、好ましくは１００℃以下、更に好ましくは８０℃以下、好ましくは２０℃以上、さらに好ましくは３０℃以上で反応させるのがよい。
【００２１】
Ａ成分の１級アミノ基ヘの、Ｂ成分の付加反応率は、配合時のモル比を変えることによりコントロールすることができる。Ａ成分の１級アミノ基に対するＢ成分の付加モル比は、０．３〜２．０モル比が好ましく、０．５〜２．０モル比がさらに好ましく、０．６〜１．０モル比が特に好ましい。
【００２２】
反応後、必要に応じて、水酸化ナトリウム等のアルカリで中和した後、有機溶媒等で沈澱精製するか、ゲル濾過、透析等によって精製することができる。
【００２３】
【実施例】
実施例１
キトサン（甲陽ケミカル（株）製 ＳＫ−１０）５ｇに、水１８２．８９g、８０％アクリル酸（東亜合成（株）製）２．１１gを加え、室温で攪拌し、キトサンを溶解した。不溶物をステンレス製金網（１００メッシュ）で濾別した後の溶液１８０gを、７５℃で２４時間反応した。反応後の溶液に１０重量％水酸化ナトリウム水溶液２５ｇを加え、溶液のｐＨを１３．２とした後、透析膜（(株)日本メディカルサイエンス製ヴィスキングチューブ）を用いて精製した。この溶液を吸引濾過し、不溶物を取り除いた後、凍結乾燥を行うことによってキトサン誘導体５．４ｇを得た。ＩＲ、1Ｈ−ＮＭＲより、生成物は式（１）で示されるキトサンのアクリル酸付加体であり、付加モル比（グルコサミン残基当たりのアクリル酸の付加モル数）は０．７であった。
【００２４】
【化５】
0004772203.tif 000005
【００２５】
実施例２
キトサン（甲陽ケミカル（株）製 ＳＫ−５０）３ｇに、水２９５．７３g、８０％アクリル酸（東亜合成（株）製）１．２７gを加え、室温で攪拌してキトサンを溶解した後、７５℃で２４時間反応した。反応後の溶液に１０重量％水酸化ナトリウム水溶液１５ｇを加え、溶液のｐＨを１３．１とした後、透析膜（(株)日本メディカルサイエンス製ヴィスキングチューブ）を用いて精製した。溶液中の不溶物をステンレス製金網（２００メッシュ）で濾別した後、凍結乾燥を行うことによってキトサン誘導体２．８５ｇを得た。ＩＲ、1Ｈ−ＮＭＲより、生成物は式（１）で示されるキトサンのアクリル酸付加体であり、付加モル比は０．６３であった。
【００２６】
実施例３
キトサン（甲陽ケミカル（株）製 ＳＫ−１０）２．５ｇに、水４６．８g、酢酸（和光純薬(株)製）０．７０gを加え、室温で攪拌し、キトサンを溶解した。不溶物をステンレス製金網（１００メッシュ）で濾別した後の溶液４５ｇに、２−ヒドロキシエチルアクリレート（和光純薬(株)製）１．２３ｇ、水４８．７７ｇを加え、７５℃で２４時間反応した。反応後の溶液に１０重量％水酸化ナトリウム水溶液１２．０ｇを加え、溶液のｐＨを１３．０とした後、透析膜（(株)日本メディカルサイエンス製ヴィスキングチューブ）を用いて精製した。この溶液を吸引濾過し、不溶物を取り除いた後、凍結乾燥を行うことによってキトサン誘導体２．８２ｇを得た。ＩＲ、1Ｈ−ＮＭＲより、生成物は式（２）で示されるキトサンの２−ヒドロキシエチルアクリレート付加体であり、付加モル比は０．７８であった。
【００２７】
【化６】
0004772203.tif 000006
【００２８】
実施例４
キトサン（甲陽ケミカル（株）製 ＳＫ−１０）２．５ｇに、水４６．８g、酢酸（和光純薬(株)製）０．７０gを加え、室温で攪拌し、キトサンを溶解した。不溶物をステンレス製金網（１００メッシュ）で濾別した後の溶液４５ｇに、ポリエチレングリコールモノアクリレート（日本油脂(株)製、ブレンマーＡＥ−４００）５．４１ｇ、水４４．５９ｇを加え、７５℃で２４時間反応した。反応後の溶液に１０重量％水酸化ナトリウム水溶液１１．４ｇを加え、溶液のｐＨを１３．０とした後、透析膜（(株)日本メディカルサイエンス製ヴィスキングチューブ）を用いて精製した。この溶液を吸引濾過し、不溶物を取り除いた後、凍結乾燥を行うことによってキトサン誘導体２．８５ｇを得た。ＩＲ、1Ｈ−ＮＭＲより、生成物は式（３）で示されるキトサンのポリエチレングリコールモノアクリレート付加体であり、付加モル比は０．８３であった。
【００２９】
【化７】
0004772203.tif 000007
【００３０】
〔式中、ｐは約９〕
実施例５
キトサン（甲陽ケミカル（株）製 ＳＫ−１０）２．５ｇに、水４６．８g、酢酸（和光純薬(株)製）０．７０gを加え、室温で攪拌し、キトサンを溶解した。不溶物をステンレス製金網（１００メッシュ）で濾別した後の溶液４５ｇに、酢酸（和光純薬(株)製）０．７４g、ジメチルアミノエチルアクリレート（和光純薬(株)製）１．５１ｇ、水４７．７５ｇを加え、７５℃で２４時間反応した。反応後の溶液に１０重量％水酸化ナトリウム水溶液２０．４７ｇを加え、溶液のｐＨを１３．２とした後、透析膜（(株)日本メディカルサイエンス製ヴィスキングチューブ）を用いて精製した。この溶液を吸引濾過し、不溶物を取り除いた後、凍結乾燥を行うことによってキトサン誘導体２．８４ｇを得た。ＩＲ、1Ｈ−ＮＭＲより、生成物は式（４）で示されるキトサンのジメチルアミノエチルアクリレート付加体であり、付加モル比は０．５８であった。
【００３１】
【化８】
0004772203.tif 000008
【００３２】
比較例１
キトサン（甲陽ケミカル（株）製 ＳＫ−１０）２．５ｇに、水４６．８g、酢酸（和光純薬(株)製）０．７０gを加え、室温で攪拌し、キトサンを溶解した。不溶物をステンレス製金網（１００メッシュ）で濾別した後の溶液４５ｇに水５０ｇを加え、７５℃で２４時間反応した。反応後の溶液に１０重量％水酸化ナトリウム水溶液１２ｇを加えたところ、系がゲル化し、水溶性のキトサン誘導体は得られなかった。
【００３３】
比較例２
キトサン（甲陽ケミカル（株）製 ＳＫ−１０）２．５ｇに、水４６．１g、酢酸（和光純薬(株)製）１．４０gを加え、室温で攪拌し、キトサンを溶解した。不溶物をステンレス製金網（１００メッシュ）で濾別した後の溶液４５ｇに、ポリエチレングリコール４００（和光純薬（株）製）５．４１ｇ、水４４．５９ｇを加え、７５℃で２４時間反応した。反応後の溶液に１０重量％水酸化ナトリウム水溶液１２ｇを加えたところ、系がゲル化し、水溶性のキトサン誘導体は得られなかった。
【００３４】
比較例３
キトサン（甲陽ケミカル（株）製 ＳＫ−１０）２．５ｇに、水４６．８g、酢酸（和光純薬(株)製）０．７gを加え、室温で攪拌し、キトサンを溶解した。不溶物をステンレス製金網（１００メッシュ）で濾別した後の溶液４５ｇに、Ｎ−ビニルピロリドン１．１８ｇ、水４８．８２ｇを加え、７５℃で２４時間反応した。反応後の溶液に１０重量％水酸化ナトリウム水溶液１２ｇを加えたところ、系がゲル化し、水溶性のキトサン誘導体は得られなかった。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、キトサン等の１級アミノ基を有する多糖化合物の溶解性、イオン性を任意に調整できるとともに、水溶液とした場合に増粘、ゲル化する特性を有し、化粧料等に好適に用いることが可能な、糖骨格を有する化合物を製造することができる。