JP6725534B2 - 極めて高い分子量及び低い粘度のエステル化セルロースエーテルの生成プロセス - Google Patents
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Description
i)セルロースエーテル、脂肪族モノカルボン酸無水物、ジカルボン酸無水物、及び反応希釈剤を含む反応混合物を調製し、この反応混合物の成分を混合する前、混合中、または混合した後に、反応混合物を60℃〜110℃の温度に加熱して、エステル化反応を行うステージと、
ii)エステル化反応が完了する前に、追加量の反応希釈剤を連続してまたは1回以上に分けて反応混合物に添加し、エステル化反応を更に進行させるステージとを含む。
本発明のプロセスにおいて出発材料として使用されるセルロースエーテルは、本発明の文脈において無水グルコース単位として表される、β−1,4グリコシド結合したD−グルコピラノース繰り返し単位を有するセルロース骨格を有する。セルロースエーテルは、好ましくは、アルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、またはヒドロキシアルキルアルキルセルロースである。これは、本発明のプロセスにおいて利用されるセルロースエーテルにおいて、無水グルコース単位のヒドロキシル基の少なくとも一部が、アルコキシル基もしくはヒドロキシアルコキシル基、またはアルコキシル基とヒドロキシアルコキシル基との組み合わせにより置換されていることを意味する。ヒドロキシアルコキシル基は、典型的には、ヒドロキシメトキシル基、ヒドロキシエトキシル基、及び/またはヒドロキシプロポキシル基である。ヒドロキシエトキシル基及び/またはヒドロキシプロポキシル基が好ましい。典型的には、ヒドロキシアルコキシル基の1種または2種がセルロースエーテルに存在する。好ましくは、ヒドロキシアルコキシル基の1種、より好ましくはヒドロキシプロポキシルが存在する。アルコキシル基は、典型的には、メトキシル基、エトキシル基、及び/またはプロポキシル基である。メトキシル基が好ましい。
アセトン中のHPMCASの10重量%溶液を、その乾燥重量に基づいて10.0gのHPMCASを、90.0gのアセトンと激しく撹拌しながら室温で混合することにより調製した。混合物を、ローラーミキサー上で約24時間ロールした。溶液を、Heraeus Holding GmbH,Germanyから市販されているMegafuge 1.0遠心分離器を使用して、2000rpmで3分間遠心分離した。DIN51562−1:1999−01(January 1999)に従って、ウベローデ粘度測定を実施した。測定を20℃で行った。
エステル化セルロースエーテルにおけるエーテル基の含有量は、「Hypromellose」,United States Pharmacopeia and National Formulary、USP35、3467−3469頁に記載されているものと同じ手法で決定された。
特に明記しない限り、Mw及びMnは、Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis 56(2011)743に従って測定された。移動相は、アセトニトリル40体積部と、50mMのNaH2PO4及び0.1MのNaNO3を含有する水性緩衝液60体積部との混合物であった。移動相は、pH8.0に調整される。セルロースエーテエステルの溶液を、孔径0.45μmのシリンジフィルターを通してHPLCバイアル中に濾過した。
ポリエチレンオキシド標準物(PEOX 20 K及びPEOX 30 Kと略記される)は、Agilent Technologies,Inc.Palo Alto,CA、カタログ番号PL2083−1005及びPL2083−2005から購入した。
移動相:800mLのアセトニトリルを、上で調製した1.2Lの水性緩衝液に添加し、良好な混合物が得られるまで撹拌し、温度を周囲温度に平衡化した。
10MのNaOHで移動相を8.0にpH調整し、0.2mのナイロン膜フィルターを通して濾過した。流速は0.5mL/分で、インライン脱気した。注入量は100μLであり、分析時間は35分であった。
ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、氷酢酸、及び第1分量の酢酸ナトリウムを、以下の表1に列挙される量で反応槽中に導入した。HPMCの量は乾燥ベースで計算された。HPMCは、以下の表2に列挙されるように、メトキシル置換(DSM)及びヒドロキシプロポキシル置換(MSHP)を有し、ASTM D2363−79(再承認2006)による20℃において2重量%の水溶液として測定して、約3mPa・sの粘度を有していた。HPMCは、The Dow Chemical CompanyからMethocel E3 LVプレミアムセルロースエーテルとして市販されている。酢酸ナトリウム、HPMC、及び酢酸の混合物は、85℃に加熱され、この温度で撹拌下、15分間維持された。その後に無水コハク酸、及び3分後に無水酢酸を、以下の表1に列挙される量で反応槽に添加した。結果として得られた反応混合物は、85℃で30分間維持された。後次に、第2の分量の酢酸ナトリウムを、表1に列挙される量で撹拌下、反応槽中に導入した。第2の分量の酢酸ナトリウムの添加後に、反応混合物を4時間反応させた。この期間は、以下の表1において総反応時間として列挙される。
第2の分量の酢酸ナトリウムの添加の2.5時間後に、追加量の酢酸を、以下の表1に列挙される量で反応混合物に添加したことを除いて、比較例Aの手順を繰り返した。第2の分量の酢酸の添加後に、反応混合物を更に1.5時間反応させた。
第2の分量の酢酸ナトリウムの添加の2時間後に、追加量の酢酸を、以下の表1に列挙される量で反応混合物に添加したことを除いて、比較例Aの手順を繰り返した。第2の分量の酢酸の添加後に、反応混合物を更に2時間反応させた。
第2の分量の酢酸ナトリウムの添加の1.5時間後に、追加量の酢酸を、以下の表1に列挙される量で反応混合物に添加したことを除いて、比較例Aの手順を繰り返した。第2の分量の酢酸の添加後に、反応混合物を更に2.5時間反応させた。
DSM=DS(メトキシル):メトキシル基での置換度、
MSHP=MS(ヒドロキシプロポキシル):ヒドロキシプロポキシル基でのモル置換、
DSAC:アセチル基での置換度、
DSs:スクシノイル基での置換度。
(態様)
(態様1)
エステル化セルロースエーテルの生成プロセスであって、
i)セルロースエーテル、脂肪族モノカルボン酸無水物、ジカルボン酸無水物、及び反応希釈剤を含む反応混合物を調製し、前記反応混合物の前記成分を混合する前、混合中、または混合した後に、前記反応混合物を60℃〜110℃の温度に加熱して、エステル化反応を行うステージと、
ii)前記エステル化反応が完了する前に、追加量の反応希釈剤を連続してまたは1回以上に分けて前記反応混合物に添加し、前記エステル化反応を更に進行させるステージと、を含む、プロセス。
(態様2)
脂肪族カルボン酸が、反応希釈剤として使用される、態様1に記載のプロセス。
(態様3)
ステージi)におけるモル比[脂肪族カルボン酸/セルロースエーテルの無水グルコース単位]が、[4.0/1.0]〜[11.5/1.0]である、態様2に記載のプロセス。
(態様4)
前記脂肪族カルボン酸が、ステージii)において、[0.5/1.0]〜[7.0/1.0]のモル比[脂肪族カルボン酸/セルロースエーテルの無水グルコース単位]で添加される、態様2または3に記載のプロセス。
(態様5)
反応時間全体の20%超が経過したときに、追加量の反応希釈剤が、前記反応混合物に添加される、態様1〜4のいずれか1項に記載のプロセス。
(態様6)
反応時間全体の80%未満が経過したときに、追加量の反応希釈剤が、前記反応混合物に添加される、態様1〜5のいずれか1項に記載のプロセス。
(態様7)
前記プロセスにおける前記反応希釈剤の総重量に基づいて、50〜90パーセントの前記反応希釈剤が、ステージi)において添加され、10〜50パーセントの前記反応希釈剤が、ステージii)において添加される、態様1〜6のいずれか1項に記載のプロセス。
(態様8)
前記プロセスのステージi)が、
iA)セルロースエーテル及び第1の量の反応触媒を、反応希釈剤に溶解または分散させるステップと、
iB)脂肪族モノカルボン酸無水物及びジカルボン酸無水物を、ステップiA)において得られた前記混合物に添加する前、添加中、または添加した後に、前記得られた混合物を、60℃〜110℃の温度に加熱するステップと、
iC)第2の量の反応触媒を添加するステップと、を含む、態様1〜7のいずれか1項に記載のプロセス。
(態様9)
前記プロセスのステージi)において添加される反応触媒の総量に基づいて、ステップiA)において添加される反応触媒の前記第1の量が、15〜35パーセントであり、ステップiC)において添加される反応触媒の前記第2の量が、65〜85パーセントである、態様8に記載のプロセス。
(態様10)
ステージi)において、アルカリ金属カルボキシレートを反応触媒として追加で含む、反応混合物が調製される、態様1〜9のいずれか1項に記載のプロセス。
(態様11)
前記セルロースエーテルが、アルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、ま
たはヒドロキシアルキルアルキルセルロースである、態様1〜10のいずれか1項に記載のプロセス。
(態様12)
前記脂肪族モノカルボン酸無水物が、無水酢酸、無水酪酸、または無水プロピオン酸であり、前記ジカルボン酸無水物が、無水コハク酸、無水マレイン酸、または無水フタル酸である、態様1〜11のいずれか1項に記載のプロセス。
(態様13)
ヒドロキシプロピルメチルセルロースが、無水コハク酸及び無水酢酸でエステル化されて、酢酸コハク酸ヒドロキシプロピルメチルセルロースを生成する、態様1〜12のいずれか1項に記載のプロセス。
(態様14)
前記生成されたエステル化セルロースエーテルが、100,000〜500,000ダルトンの重量平均分子量M w を有する、態様1〜13のいずれか1項に記載のプロセス。
(態様15)
前記生成されたエステル化セルロースエーテルが、20℃のアセトン中の前記エステル化セルロースエーテルの10重量%溶液として測定して、最大90mPa・sの粘度を有する、態様1〜14のいずれか1項に記載のプロセス。
Claims (7)
- エステル化セルロースエーテルの生成プロセスであって、
i)セルロースエーテル、脂肪族モノカルボン酸無水物、ジカルボン酸無水物、及び反応希釈剤を含む反応混合物を調製し、前記反応混合物の成分を混合する前、混合中、または混合した後に、前記反応混合物を60℃〜110℃の温度に加熱して、エステル化反応を行うステージと、
ii)前記エステル化反応が完了する前に、追加量の反応希釈剤を連続した添加によりまたは1回以上に分けて前記反応混合物に添加し、前記エステル化反応を更に進行させるステージと、を含み、
脂肪族カルボン酸が、反応希釈剤として使用され、
前記脂肪族カルボン酸が、ステージii)において、[0.5/1.0]〜[7.0/1.0]のモル比[脂肪族カルボン酸/セルロースエーテルの無水グルコース単位]で添加される、プロセス。 - 前記ステージi)およびii)における総反応時間の20%超が経過したときに、追加量の反応希釈剤が、前記反応混合物に添加される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記ステージi)およびii)における総反応時間の80%未満が経過したときに、追加量の反応希釈剤が、前記反応混合物に添加される、請求項1〜2のいずれか1項に記載のプロセス。
- 前記プロセスのステージi)が、
iA)セルロースエーテル及び第1の量の反応触媒を、反応希釈剤に溶解または分散させるステップと、
iB)脂肪族モノカルボン酸無水物及びジカルボン酸無水物を、ステップiA)において得られた前記反応混合物に添加する前、添加中、または添加した後に、得られた前記反応混合物を、60℃〜110℃の温度に加熱するステップと、
iC)第2の量の反応触媒を添加するステップと、を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のプロセス。 - 前記プロセスのステージi)において添加される反応触媒の総量に基づいて、ステップiA)において添加される反応触媒の前記第1の量が、15〜35パーセントであり、ステップiC)において添加される反応触媒の前記第2の量が、65〜85パーセントである、請求項4に記載のプロセス。
- ヒドロキシプロピルメチルセルロースが、無水コハク酸及び無水酢酸でエステル化されて、酢酸コハク酸ヒドロキシプロピルメチルセルロースを生成する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のプロセス。
- 生成されたエステル化セルロースエーテルが、20℃のアセトン中の前記エステル化セルロースエーテルの10重量%溶液として測定して、100,000〜500,000ダルトンの重量平均分子量Mw及び最大90mPa・sの粘度を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のプロセス。
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