JPS6176504A - 粒状多孔質キトサンの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）産業上の利用分野 本発明は、クロマトグラフィー用充填材、固定化生体融
媒坦体等に好適な、従来にない優れた性質を有する粒状
多孔質キトサンの製造法に関するものでらる。

（２）従来の技術 粒状多孔質キトサンを製造する方法としては。

特開昭５５−１６７０４８号、特開昭５６−１６５３２
号及び特開昭５８−５７４０１号の方法が知られている
。％開開５５−１６７０４８号の方法は、懸濁剤を含む
分散媒浴中に必要に応じ懸濁剤を含むキチンの脱Ｎ−ア
セチル化物の水系溶液　　゛を添加分散し、粒状化及び
アシル化処理し、必要に応じて更にエピクロルヒドリン
等のエポキシタイプの架橋剤によって架橋化処理して球
状キチン成形体を製造する方法であるが、この方法では
、原料を球状化させるために懸濁剤を使用していること
、及び原料水溶液の粘度が低濃度でも高いため、粘度降
下剤を加える等、所望の粒径、多孔性のものを得るのに
複雑な処理が必要である。又、特開昭５６−１６５３２
号の方法は、可溶性キチン誘導体の水溶液に希釈剤、細
孔調節剤及び界面活性剤を添加して得られた混合′ｒＬ
七アシル化剤で処理し、必要に応じてエピクロルヒドリ
ン等のエポキシタイプの架橋剤によって架橋化処理する
ものでろって、上記方法と同様に低濃度の溶液から多孔
性キチン成形質を得るので各種の添加剤を加える必要が
るる。更に、特開昭５７−５７４０１号の方法は、キト
サンの酸性水溶液に乳化剤を含む疎水性溶剤金加えてエ
マルジョンを形成し、このものをアルカリ水溶液に注入
してキトサンを粉粒状に凝固析出させるものである。こ
れら公知の方法では、いずれも高分子量キトサンを用い
ているため、キトサンの性質から溶媒に溶解するとき溶
液の粘度が極度に高く、ゲル化状態にあるため。

成形物を得る際各種の添加剤を加えて低濃度のキトサン
溶液としているが、添加剤の使用割合等によシ成型物の
多孔性が変化し、一定のものを得るのは困難でるり、ま
た、得られた粒状物質も強度的に脆い欠点があった。

本発明者等は、上記のような従来技術の問題点を解決す
るために、低分子量キトサンを用いることによシ濃度が
高いが低粘度のキトサン溶液とし。

この溶液を塩基性溶液中に落下せしめ、凝固させること
によシ、非常に粒度の揃った。しかも球表面割断面に均
一な微細孔全具備する粒状多孔質キトサンを得る方法を
発明し、特願昭５９−１６１１９２号として提案した。

この粒状多孔質キトサンは、水系においてそのまま使用
する場合は非常に好ましい多孔性を維持するが、一旦凍
結乾燥後に水系に浸漬する場合は、脱気問題が生じ取扱
い上の問題があシ、又、通常の乾燥後に再び水系に浸漬
する場合も多孔性が消失する傾向がらり、実際に使用す
る面での問題が生じた。

一方、粒状多孔質キトサンは、キトサン自体の性質から
酸性水溶液でこれを使用する時には溶解してしまい、多
孔構造が崩壊する欠点から９、この欠点を除くため上記
の公知方法のようにエピクロルヒドリン、ゲルタールア
ルデヒド等の架橋試薬を用いて架橋する方法及び特公昭
５７−５５４６０号で開示されている如く、塩化シアヌ
ールと接触させ、架橋する方法が知られているが、かか
る処理金したものも、凍結乾燥後、又は通常乾燥後に再
び水系に浸漬する場合は脱気、及び多孔性消失の欠点が
るる。

（３）発明が解決しようとする問題点 本発明は、低分子量キトサンを用いることによシ濃度の
高いキトサン溶液とし、この溶？＆１塩基性溶液中に落
下せしめ、凝固させることによシ非常に粒度の揃った、
しかも球表面１割Ｆ！３１面に均一な微細孔を有する粒
状多孔質キトサンを得て、これを硬性溶媒中で有機ジイ
ソシアネート化合物と接触架橋させることによシ、酸、
アルカリに対する性質を増強せしめると共に、一度凍結
又は通常の乾燥処理後、再び水系に浸漬した時に、乾燥
処理前の粒状多孔質キトサンが有していた微細孔性を充
分再現させることのできる粒状多孔質キトサンを得るも
のである。

（４）問題点を解決するための手段 本発明は、低分子量キトサンを酢酸、ジクロル酢酸、蟻
酸の単独、若しくは混合物の水溶液に溶解し、該溶解液
を塩基性溶を夜中に落下せしめて粒状多孔質キトサンを
凝固析出して粒状多孔質キトサンを得、更に極性溶媒中
で有機ジイソンアネート化合物と接触架橋せしめるもの
でろる。

本発明においては、平均分子量が１０，０００〜２３０
．０００の低分子量キトサンが用いられ、該低分子量キ
トサンは上記酸の水溶１夜に溶りし使用されるが、溶解
液１４度は２チ〜２０多の範囲にるることが好ましく、
又必要に応じ０〜５％の範囲内で尿素等の粘度調節剤を
酸水溶液に加えることも出来る。

この様に調整されたキトサン酸性水溶液は、例えば孔径
がα１〜０２５％の吐出孔よシ圧力下で次の凝固浴中に
一定量ずつ落下させる。

この場合の吐出口孔径、圧力等の選択は、所望する粒径
により自由に選択出来ることは勿論でらるＱ 凝固浴として塩基性溶液に用いられる塩基性物質として
は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム。

炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、アンモニア、エチレン
ジアミン等のアルカリ性物質が用いられる。

塩基性溶液は水、又はメタノール、エタノール等の極性
を有するアルコール類、又は水とアルコールとの混合物
に前記塩基性物質を加えて使用する。

アルコール類は、凝固浴の表面張力を低下さす役割を果
すので、落下させ几ときの衝撃を弱めることが出来、比
表面積を容易に制御する効果がある。

塩基性溶液の濃度は使用するキトサン酸性水溶１夜の濃
度によって、又、所望する粒状多孔性キトサンの性状に
よ多自由に選択出来る０キトサンは、凝固浴中金粒状体
で沈降しながら脱溶媒反応の進行と共に微細組織を形成
する。沈降した球状凝固物を取９出し、中性になる迄水
洗を行い、しかる後極性溶媒を用いて水洗に用いた水を
確実かつ完全に置換除去させる。この場合球状凝固物を
予め減圧吸引して脱水処理をしておくことも勿論処理を
早める点で好ましいことではある。

次いで水置換にて用いた極性溶媒と同−又は異なる極性
溶媒中に有機ジイン７アネート化合物を溶解した夜中で
キトサンの球状凝固物の架橋処理を行い、充分架橋処理
が行われ比後で未反応の有機ジインシアネート化合物全
反応に用いた極性溶媒によって充分に洗浄除去した後、
更に水で充分洗浄し、架橋処理でした粒状多孔質キトサ
ンを得る。

本発明において使用する極性溶媒としては、メタノール
、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール
類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、ジ・
メチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドｉのアミド
類が使用できる。これら極性溶媒は１種のみを使用して
も、また、２種以上を混合して使用してもよい。

架橋反応全行わしめる有機ジイソシアネート化合物とし
ては、脂肪族、指環族及び芳香族のジイソシアネートの
うち、反応条件下で極性溶媒中で溶解するものすべてが
使用できる。そのような有機ジインシアネートとしては
、例えば、４　、４′−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート、１，４−フェニレンジイソシアネート、２．４−
トリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソンアネー
ト、１．４−シクロヘキサンジイソシアネート、４゜４
′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、キシリ
レンジインシアネート、インフォロンジイソシアネート
、ヘキサメチレンジインシアネート等が挙げられる。

本発明で用いられる有機ジイソシアネート化合物の濃度
は特に限定はされないが、キトサンのグリコサミン残基
１モルに対し、有機ジインシアネート化合物のモル比が
著しく低いと製造された粒状多孔質キトサンが酸に不溶
とはなるもののその濃度等の条件に充分に耐え難く、ま
たモル比が高すぎると耐酸性、多孔性を充分に保持でき
るが残存有機ジイソシアネート化合物の水洗処理にがな
りの煩雑さを生じ好ましくない。このような点を考慮す
ると有機ジイソシアネート化合物の濃度は、キトサンの
グリコサミン残基１モルに対し０２〜２．０モルの範囲
が好ましい。また、キトサンに有機ジイソシアネート化
合物を接触架橋させる極性溶媒は、キトサン１容量に対
し、有機ジインシアネート化合物全灯ましくは上記のよ
うなモル範囲で含む極性溶媒２容量と′ｆ：混合使用す
ることが望ましい。接触架橋化を行う反応条件は、使用
する有機ジイソシアネート化合物によって適宜選択され
るが、用いた極性溶媒の沸点以下の温度で３０分から２
４時間攪拌反応することによって達成烙れる。

（５）実施例 以下、本発明全実施例にょシ更に詳細に説明するが、本
、碩発明は実施例記載の数値に限定されるものではない
。

キトサンの分子量は粘度から算出し、キトサンの酸性水
溶液の粘度も粘度計で測定した。

粒状多孔質キトサンの比表面積は、試料ヲ液体窒素中で
急冷凍結し１０トール（ＴＯＩＲＲ）　、　−４０℃、
８時間真空乾燥し、１４０℃、４０分間脱ガス後比表面
自動測定装置（島津マイクロメリテイツクス２２００形
）にてＢＥＴ法で測定した。

ベッド容積回復率は未乾燥のベッド容積を１とし、これ
ｔｓｏ℃で乾燥後水系で１２時間放置し多孔全再現させ
た時の容積金求め百分率で次式で求めた。

実施例１ 脱アセチル化度８０チ、平均分子量４６，０００のキト
サン７０１を１亀３５２を含む水９３０？に溶解し、粘
度２，５００Ｃｐの溶液を得、これをα２５％φのノズ
ルから１０チ苛眺ソーダ、５０チメタノール、４０ヂ水
からなる塩基性溶液中に球状になる如く落下せしめて、
凝固析出させた後、水で中性になる迄十分洗浄して２０
〜３０メツシユ、比表面積８　！ｌ　４　ｔｒ？／ｆ　
の粒状多孔質キトサン２得た。

この含水粒状多孔質キトサン５０ｍ１！（沈降時容積、
乾燥時重量ａ１８ｙ）を減圧吸引して含まれる水分を除
去した後、１００　ｒｎｌの極性溶媒であるアセトン中
に入れ、攪拌しながら水分置換操作金繰シ返して行い、
水分をアセトンと完全に置換除去した。この様にして水
分を完全に除去した粒状多孔質キトサンを、ｌＱＱｍｌ
のアセトン中に用いたキトサンのグルコサミン残基１モ
ル尚シα２゜α３．α５．ＬＯ，Ｌ５，２．０モルのへ
キサメチレンジイノシアネートｌ含む溶媒中にそれぞれ
入れて十分攪拌しながら、３０℃でＬ５時間反応させた
。同様の操作をキシリレンジインシアネート及ヒ４．４
’−ジフェニルメタンジイソシアネートを用いても行っ
た。夫々反応終了後、未反応の有機ジインシアネート化
合物をアセトンで十分に洗浄除去した後、更に十分に水
を用いて洗浄して粒状多孔質キトサンを得た。

得られた粒状多孔質キトサンを５０℃で乾燥し、再びこ
れを水系に浸漬した場合と、有機ジイソシアネート化合
物との反応前の粒状多孔質キトサンを５０℃で乾燥し、
再び水に浸した時の比表面積とベッド容積回復率と有機
ジイソシアネート反応量とを測定し第１表に示した。尚
、以下に記載の第１〜７表中の比表面積■〜■は下記の
処理を行った場合の比表面積（ｍ’／Ｐ）を表す。

比表面積■・・・有機ジイソシアネート化合物との反応
前の湿潤状態の粒状多孔質キトサ ン０ 比表面積■・・・有機ジインシアネート化合物との反応
前の粒状多孔質キトサンを乾燥後 水系に浸漬した場合の値。

比表面積■・・・有機ジインシアネート化合物と反応さ
せた後の湿潤状態の粒状多孔質キ トサン。

比表面積■・・・有機ジイソシアネート化合物と反応後
の粒状多孔質キトサンを乾燥後水 系に浸漬した場合の値。

第１表 実施例２ 実施例１と同様にして塩基性溶液中にて得て、水で中性
とした粒状多孔質キトサン５０　ｍｌ−＠減圧吸引して
含まれる水分を除去した後、１００ｍ１の甑性溶媒であ
るアセトン中で実施例１の如く水分を完全に極性溶媒と
置換除去した後１粒状多孔質キトサンをジメチルホルム
アミドとアセトン全容量比２：１とした１　０　Ｑｍｌ
！の混合極性溶媒中に用いたグルコサミン残基１モル当
シα３．α５゜ＬＯ，Ｌ５モルのヘキサメチレンジイン
ンアネートを含む溶液中に夫々入れて十分攪拌しながら
３０℃でＬ５時間反応させた。

夫々反応終了後、未反応の有機ジインシアネート化合物
をジメチルホルムアミドとアセトン容量比２：１の混合
極性溶媒で十分に洗浄除去した後十分な水で洗浄し、実
施例１同様に比表面積とベッド容積回復率を求めた結果
を第２表に示した。

第　　２　表 実施例３ 脱アセチル化度ＳＯＳ、平均分子量１１，０００のキト
サン１２ｃｌ’に酢酸６０２を含む水８８０？に溶解し
、粘度７，０ＯＯｃｐのキトサン溶液？得て、実施例１
と同組成の塩基性溶液中にα２５％孔径のノズルよシ落
下し、凝固析出させて２０〜３２メソンユの比表面積９
’１７ｔｙ１２／？の粒状多孔質キトサンを得た。

更に、これを極性溶媒としてジメチルホルムアミドを用
い、有機ジイソシアネート化合物としてヘキサメチレン
ジインシアネート、キシリレンジインシアネー１４用い
て夫々グルコサミン残基１モル当シα３．α５，１０モ
ルの３水準で実施例１と同様の処置を行った結果を第３
表に示した。

第　　　３　　　表 実施例４ 脱アセチル化度８０チ、平均分子ｉ６６．０００のキト
サン４０ｔｋ酢酸２Ｏｆ’ｊｅ含む水９６０ｆに溶解し
、粘度２，８００ｃｐのキトサン溶′ｒｉ、’を得た。

これを実施例１と同組成の塩基性溶液中にα２５Ｘ孔径
のノズルによシ落下させ、凝固析出せしめた後十分水洗
し、２０〜３２メツシユ、比表面積Ｅ１３ｍ”／ｆの粒
状多孔質キトサンを得た。有機ジインシアネート化合物
としてヘキサメチレンジインシアネート、極性溶媒とし
てアセトン２用いて実施例１と同様の操作をした結果を
第４表に示す。

第４表 実施例５ 脱アセチル化度８０チ、平均分子量４７，０００のキト
サン６０２を酢酸３０？”ｋ含む水９１０？に溶解させ
粘度１０．００００１）のキトサン溶液を得た。これを
α２５％孔径ノズルより１０係苛性ソーダ、３０多メタ
ノール、６０係水からなる塩基性溶液中に落下せしめ、
凝固析出式せた後、水で中性になる迄十分洗浄して３２
〜４２メツシュ比表面積８　ａ　２　ｒｒ？／９の粒状
多孔質キトサンを得た。

この粒状多孔質キードサン５０ｍ１（沈降時容積。乾燥
時重量２．７８９）ｆ減圧吸引して含まれる水分を除去
した後１００ｒＩＬｌのジメチルホルムアミドの極性溶
媒中に入れ攪拌しながら水置換操作を操返し行い十分に
水分を極性溶媒と置換した。

これｔｌＯＱｍ／のジメチルホルムアミド中にグルコサ
ミン残基１モル当り２モルのへキサメチレンジインシア
ネートを入れた溶媒中で６０℃１５時間及び２モルのキ
シリレンジインシアネートを入れた溶媒中で６０℃で４
時間反応式せ、夫々未反応の有機ジインシアネート化合
物をジメチルホルムアミドで十分洗浄後頁に水で十分洗
浄して粒状多孔質キトサン全得た。この結果を第５表に
示す０ 第　　　５　　　表 実施例６ 脱アセチル化度８０チ、平均分子量４６，０００のキト
サンＧｌ’をｊ＠酢酸０？を含む水９４０２に溶解し、
粘度２，８００ｃｐの溶液を得、これをα２５％φのノ
ズルから、１０係苛性ソーダ、３０φメタノール、６０
％水からなる塩基性溶液中に球状になる如く落下せしめ
て凝固析出させた後、水で中性になる迄十分洗浄して２
０〜３２メツシユの比表面積７１０　ｔｒ？／　？の粒
状多孔質キトサンを得た。さらにこの含水粒状多孔質キ
トサン５Ｑ＋、ａ？（沈降時容積。乾燥時重量２−７３
ｆ）ｋ減圧吸引して含まれる水分を除去した後、極性溶
媒としてアセトンを用い、アセトン１００ｉｌ中に入れ
攪拌しながら水分置換操作を繰り返して行い、水分全ア
セトンと完全に置換除去した。水分を完全に除去した粒
状多孔質キトサンを、１００ＩＩＩＪのアセトン中に用
いたキトサンのグルコサミン残基１モル轟シＬ５モルの
へキサメチレンジイソシアネート又はＬ５モルのキシリ
レンジインシアネートをそれぞれ含む様に調製した溶液
に入れ、十分攪拌しながら３０℃でＬ５時間反応させた
。反応終了後・未反応の有機ジイソシアネート化合物全
アセトンで除去し念後、水で洗浄して粒状多孔質キトサ
ンを得た。

得られた粒状多孔質キトサンを乾燥して実施例１に記載
のようにして測定した結果を第６表に示す０ 実施例７ 脱アセチル化度８０裂、平均分子量８１，０００のキト
サン４０？をジクロル酢酸２０？を含む水９６０ｆに溶
解し、粘度２，８００ｃｐの溶１夜を得、これをα２５
％φのノズルからエチレンジアミン１％、メタノール９
９チからなる塩基性溶液中に落下せしめて凝固析出させ
た後、水で中性になるまで子分に洗浄して３２〜４２メ
ツシユ、比表面積８　＆　６　ｒｒ？／ｆの粒状多孔質
キトサンを得た。この粒状多孔質キトサン５Ｑｍｌ（沈
降時容積、乾燥時重量１９８Ｆ）’ｉ実施例６に記載と
同様の処理によシ有機ジインシアネート化合物と反応さ
せて得られたものについての測定結果を第７表に示す。

但し、有機ジイソシアネート化合物の使用量は各々１０
モルでろった。

第　　　７　　　表 （６）発明の効果 本発明の製造法によシ有機ジインシアネート化金物によ
シ架橋処理金行った粒状多孔質キトサンは、上記の実施
例における比表面積及びベッド容積回復率の測定値から
明らかなように、通常の乾燥、又は凍結乾燥を行った後
に、再度水系に浸漬した場合に、乾燥剤の含水状態にお
ける容積及び多孔性をほぼ再現することができるので貯
蔵、運搬等に便利である。

また１本発明によシ架橋処理を行うことによって、粒状
多孔質キトサンは酸、アルカリに対しても溶解、膨潤、
変色等の変化がなく、強度も増すので、クロマトグラフ
ィー用充填剤、固定ｆヒ生体触媒坦体等の使用に適して
お９．カラム等に充填した場合も本発明の粒状多孔質キ
トサンは変形せず、通夜抵抗が増加することもない。ま
た、架橋化を行うことによって陰イオンに対するイオン
交換能を向上せしめることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 低分子量キトサンを酸性水溶液に溶解し、該溶解液を塩
   基性溶液中に落下せしめて得た粒状多孔質キトサンを、
   極性溶媒中で有機ジイソシアネート化合物と接触させ、
   架橋することを特徴とする粒状多孔質キトサンの製造法
   。