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JP7365279B2 - Method for producing chitosan derivatives - Google Patents

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JP7365279B2
JP7365279B2 JP2020053559A JP2020053559A JP7365279B2 JP 7365279 B2 JP7365279 B2 JP 7365279B2 JP 2020053559 A JP2020053559 A JP 2020053559A JP 2020053559 A JP2020053559 A JP 2020053559A JP 7365279 B2 JP7365279 B2 JP 7365279B2
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Japan
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chitosan
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substituent
chitosan derivative
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洋介 一宮
誠幸 小林
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Dainichiseika Color and Chemicals Mfg Co Ltd
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Dainichiseika Color and Chemicals Mfg Co Ltd
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Description

本発明は、キトサン誘導体の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for producing chitosan derivatives .

化粧料、食品、及び洗剤等の分野で広く使用されている低分子界面活性剤は、界面活性能が高い一方で、脂質分子に近似した構造を有するので、皮膚への浸透による刺激性等が懸念されている。これに対して、石油由来の高分子界面活性剤は人体に取り込まれにくく、相対的に安全性に優れているといえるが、生体適合性に乏しいため、食品用の乳化剤等の分野では利用が制限される傾向にある。そこで、天然物由来の多糖類を原料とする界面活性剤が盛んに開発されている。 Low-molecular-weight surfactants, which are widely used in the fields of cosmetics, foods, and detergents, have high surfactant ability, but because they have a structure similar to lipid molecules, they are less irritating when penetrated into the skin. There are concerns. On the other hand, petroleum-derived polymer surfactants are difficult to take into the human body and can be said to be relatively safe, but they are not biocompatible and cannot be used in fields such as food emulsifiers. tends to be restricted. Therefore, surfactants made from polysaccharides derived from natural products are being actively developed.

例えば、オルガノポリシロキサンを多糖類にグラフトして得られるシロキサン変性多糖類は、毛髪や皮膚に用いられる皮膜形成用化粧料の他、ガス分離膜、感熱転写用のバックコート剤、及び塗料などに配合される成分として有用である。 For example, siloxane-modified polysaccharides obtained by grafting organopolysiloxanes onto polysaccharides can be used in film-forming cosmetics used for hair and skin, gas separation membranes, back coating agents for thermal transfer, and paints. It is useful as a component to be blended.

なお、化粧料の原料として用いられる乳化剤に対しては、皮膚への浸透性が低い高分子量のものが求められる。例えば、キトサンに長鎖脂肪酸をグラフトした、化粧料等に配合されるキトサン誘導体が提案されている(特許文献1)。また、化粧料等のエマルションを調製するための乳化剤として用いられるシロキサン変性キトサンが提案されている(特許文献2)。さらに、キトサンの長鎖脂肪酸グラフト化物を多価脂肪酸でアシル化した、高分子界面活性剤として用いられるキトサン誘導体が提案されている(特許文献3)。 Note that emulsifiers used as raw materials for cosmetics are required to have high molecular weight and low permeability into the skin. For example, a chitosan derivative, which is obtained by grafting a long-chain fatty acid onto chitosan and is blended into cosmetics, has been proposed (Patent Document 1). Furthermore, siloxane-modified chitosan used as an emulsifier for preparing emulsions for cosmetics and the like has been proposed (Patent Document 2). Furthermore, a chitosan derivative for use as a polymeric surfactant, which is obtained by acylating a long-chain fatty acid grafted product of chitosan with a polyvalent fatty acid, has been proposed (Patent Document 3).

特開2000-212203号公報Japanese Patent Application Publication No. 2000-212203 特開2018-35306号公報JP2018-35306A 特開2005-213494号公報Japanese Patent Application Publication No. 2005-213494

特許文献1及び2で提案されたキトサン誘導体等を化粧料用の乳化剤として用いた場合、弱塩基性のアミノ基がキトサンの解離基として機能すると考えられる。このため、中性からアルカリ性のpH域ではキトサン誘導体等が沈殿してしまい、乳化剤としての機能が消失しやすくなる。また、特許文献3で提案されたキトサン誘導体では、キトサンのアミノ基を多価脂肪酸でアシル化することで、キトサンのカチオニックな性質を弱めている。しかし、乳化剤としての機能や調製される乳化組成物の安定性等については、未だ十分であるとはいえなかった。 When the chitosan derivatives proposed in Patent Documents 1 and 2 are used as emulsifiers for cosmetics, it is thought that the weakly basic amino group functions as a dissociative group of chitosan. Therefore, in the neutral to alkaline pH range, chitosan derivatives and the like tend to precipitate and lose their function as emulsifiers. Furthermore, in the chitosan derivative proposed in Patent Document 3, the cationic properties of chitosan are weakened by acylating the amino groups of chitosan with a polyvalent fatty acid. However, the function as an emulsifier and the stability of the prepared emulsified composition were not yet sufficient.

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、各種のオイルを水中に微分散させて乳化組成物を調製することが可能な、中性からアルカリ性域の範囲内における乳化性能に優れたキトサン誘導体を提供することにある。また、本発明の課題とするところは、このキトサン誘導体の製造方法、このキトサン誘導体を用いたO/W型乳化組成物、及び化粧料を提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and its object is to create an emulsion composition that can be prepared by finely dispersing various oils in water. The object of the present invention is to provide a chitosan derivative having excellent emulsifying performance in the neutral to alkaline range. Another object of the present invention is to provide a method for producing this chitosan derivative, an O/W emulsion composition using this chitosan derivative, and a cosmetic.

すなわち、本発明によれば、以下に示すキトサン誘導体が提供される。
[1]アシル化変性剤に由来する第1の置換基及び下記一般式(1)で表されるシロキサン化合物に由来する第2の置換基がキトサンに導入されており、前記第2の置換基の導入率(S)に対する、前記第1の置換基の導入率(A)の比(A/S)の値が、1.0~20.0であるキトサン誘導体。
Z-Y-Si(R{[-O-Si(R)(R)]-R3-a ・・・(1)
(前記一般式(1)中、Zは、前記キトサンの反応性官能基と反応しうる官能基を示し、Yは、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子を有してもよい、炭素数2~8のアルキレン基を示し、R、R、R、及びRは、それぞれ独立に、炭素数1~8の1価の有機基、又は下記一般式(2)で表される基を示し、aは、0~3の整数を示し、bは、1~10の整数を示す)
-O-Si(R)(R)(R) ・・・(2)
(前記一般式(2)中、R、R、及びRは、それぞれ独立に、炭素数1~8の1価の有機基を示す)
[2]前記アシル化変性剤が、脂肪酸、脂肪酸無水物、多価脂肪酸、多価脂肪酸無水物、及び脂肪酸ハロゲン化物からなる群より選択される少なくとも一種である前記[1]に記載のキトサン誘導体。
[3]前記多価脂肪酸無水物が、コハク酸無水物、マレイン酸無水物、及びグルタル酸無水物からなる群より選択される少なくとも一種である前記[2]に記載のキトサン誘導体。
[4]高分子界面活性剤として用いられる前記[1]~[3]のいずれかに記載のキトサン誘導体。
That is, according to the present invention, the following chitosan derivatives are provided.
[1] A first substituent derived from an acylation modifier and a second substituent derived from a siloxane compound represented by the following general formula (1) are introduced into chitosan, and the second substituent A chitosan derivative having a ratio (A/S) of the introduction rate (A) of the first substituent to the introduction rate (S) of 1.0 to 20.0.
Z-Y-Si(R 1 ) a {[-O-Si(R 2 )(R 3 )] b -R 4 } 3-a ...(1)
(In the general formula (1), Z represents a functional group capable of reacting with the reactive functional group of the chitosan, and Y represents a group having 2 carbon atoms, which may have an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom. ~8 alkylene group, R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are each independently a monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms, or a group represented by the following general formula (2). (a represents an integer from 0 to 3, b represents an integer from 1 to 10)
-O-Si(R 5 )(R 6 )(R 7 )...(2)
(In the general formula (2), R 5 , R 6 , and R 7 each independently represent a monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms)
[2] The chitosan derivative according to [1] above, wherein the acylation modifier is at least one selected from the group consisting of fatty acids, fatty acid anhydrides, polyvalent fatty acids, polyvalent fatty acid anhydrides, and fatty acid halides. .
[3] The chitosan derivative according to [2] above, wherein the polyvalent fatty acid anhydride is at least one selected from the group consisting of succinic anhydride, maleic anhydride, and glutaric anhydride.
[4] The chitosan derivative according to any one of [1] to [3] above, which is used as a polymeric surfactant.

さらに、本発明によれば、以下に示すキトサン誘導体の製造方法が提供される。
[5]前記[1]~[4]のいずれかに記載のキトサン誘導体の製造方法であって、前記アシル化変性剤及び前記シロキサン化合物を前記キトサンに反応させて、前記第1の置換基及び前記第2の置換基を前記キトサンに導入することを含むキトサン誘導体の製造方法。
[6]前記キトサンに前記シロキサン化合物を反応させた後に、前記アシル化変性剤を反応させる前記[5]に記載のキトサン誘導体の製造方法。
Furthermore, according to the present invention, the following method for producing a chitosan derivative is provided.
[5] The method for producing a chitosan derivative according to any one of [1] to [4] above, wherein the acylation modifier and the siloxane compound are reacted with the chitosan, and the first substituent and A method for producing a chitosan derivative, comprising introducing the second substituent into the chitosan.
[6] The method for producing a chitosan derivative according to [5] above, wherein the chitosan is reacted with the siloxane compound and then the acylation modifier is reacted with the chitosan.

また、本発明によれば、以下に示すO/W型乳化組成物及び化粧料が提供される。
[7]水、オイル、及び前記オイルを乳化液滴の状態で前記水中に分散させる乳化剤を含有し、前記乳化剤が、前記[1]~[4]のいずれかに記載のキトサン誘導体であるO/W型乳化組成物。
[8]前記乳化液滴のメジアン径(d50)が、12.0μm以下である前記[7]に記載のO/W型乳化組成物。
[9]前記[1]~[4]のいずれかに記載のキトサン誘導体を含む化粧料。
Moreover, according to the present invention, the O/W type emulsion composition and cosmetics shown below are provided.
[7] O containing water, oil, and an emulsifier that disperses the oil in the form of emulsified droplets in the water, wherein the emulsifier is the chitosan derivative according to any one of [1] to [4] above. /W type emulsion composition.
[8] The O/W emulsion composition according to [7] above, wherein the median diameter (d 50 ) of the emulsified droplets is 12.0 μm or less.
[9] A cosmetic containing the chitosan derivative according to any one of [1] to [4] above.

本発明によれば、各種のオイルを水中に微分散させて乳化組成物を調製することが可能な、中性からアルカリ性域の範囲内における乳化性能に優れたキトサン誘導体を提供することができる。また、本発明によれば、このキトサン誘導体の製造方法、このキトサン誘導体を用いたO/W型乳化組成物、及び化粧料を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a chitosan derivative with excellent emulsifying performance in the neutral to alkaline range, which can be used to prepare emulsified compositions by finely dispersing various oils in water. Further, according to the present invention, it is possible to provide a method for producing this chitosan derivative, an O/W emulsion composition using this chitosan derivative, and a cosmetic.

<キトサン誘導体>
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明のキトサン誘導体は、アシル化変性剤に由来する第1の置換基及び下記一般式(1)で表されるシロキサン化合物に由来する第2の置換基がキトサンに導入されている。そして、第2の置換基の導入率(S)に対する、第1の置換基の導入率(A)の比(A/S)の値が、1.0~20.0である。以下、本発明のキトサン誘導体の詳細について説明する。
<Chitosan derivative>
Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following embodiments. In the chitosan derivative of the present invention, a first substituent derived from an acylation modifier and a second substituent derived from a siloxane compound represented by the following general formula (1) are introduced into chitosan. The ratio (A/S) of the rate of introduction of the first substituent (A) to the rate of introduction of the second substituent (S) is 1.0 to 20.0. Hereinafter, details of the chitosan derivative of the present invention will be explained.

Z-Y-Si(R{[-O-Si(R)(R)]-R3-a ・・・(1)
(前記一般式(1)中、Zは、前記キトサンの反応性官能基と反応しうる官能基を示し、Yは、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子を有してもよい、炭素数2~8のアルキレン基を示し、R、R、R、及びRは、それぞれ独立に、炭素数1~8の1価の有機基、又は下記一般式(2)で表される基を示し、aは、0~3の整数を示し、bは、1~10の整数を示す)
Z-Y-Si(R 1 ) a {[-O-Si(R 2 )(R 3 )] b -R 4 } 3-a ...(1)
(In the general formula (1), Z represents a functional group capable of reacting with the reactive functional group of the chitosan, and Y represents a group having 2 carbon atoms, which may have an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom. ~8 alkylene group, R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are each independently a monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms, or a group represented by the following general formula (2). (a represents an integer from 0 to 3, b represents an integer from 1 to 10)

-O-Si(R)(R)(R) ・・・(2)
(前記一般式(2)中、R、R、及びRは、それぞれ独立に、炭素数1~8の1価の有機基を示す)
-O-Si(R 5 )(R 6 )(R 7 )...(2)
(In the general formula (2), R 5 , R 6 , and R 7 each independently represent a monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms)

キトサンは、反応性基であるアミノ基を有することから、カチオニックな性質を本質的に有する化合物である。本発明のキトサン誘導体は、アシル化変性剤及び反応性の官能基を有する特定のシロキサン化合物(以下、併せて「変性剤」とも記す)をキトサンに反応させ、これらの変性剤にそれぞれ由来する第1の置換基及び第2の置換基をキトサンに導入して形成されたものである。さらに、第2の置換基の導入率(S)に対する、第1の置換基の導入率(A)の比(A/S)の値を特定の範囲に制御したことで、キトサン本来のカチオニックな性質をノニオニック又はアニオニックな性質へと適切に変化させている。このため、本発明のキトサン誘導体は、中性からアルカリ性域の範囲内であっても乳化性能に優れており、中性からアルカリ性域で処方される化粧料等の組成物に配合した場合であっても、優れた乳化性能が発揮される。さらに、第2の置換基の導入率(S)に対する、第1の置換基の導入率(A)の比(A/S)の値を所定の範囲に制御したことで、中性からアルカリ性域の範囲内における乳化性能がより発揮され、水中に微分散させることが比較的困難であったオイル(例えば、シリコーンオイル等)であっても容易に微分散させて、安定した乳化物を調製することができる。 Chitosan is a compound that essentially has cationic properties because it has an amino group that is a reactive group. The chitosan derivative of the present invention is produced by reacting an acylation modifier and a specific siloxane compound having a reactive functional group (hereinafter also referred to as "modifier") with chitosan, and then producing a chitosan derivative derived from each of these modifiers. It is formed by introducing the first substituent and the second substituent into chitosan. Furthermore, by controlling the ratio (A/S) of the rate of introduction of the first substituent (A) to the rate of introduction of the second substituent (S) within a specific range, chitosan's original cationic Appropriately changes the properties to nonionic or anionic properties. Therefore, the chitosan derivative of the present invention has excellent emulsifying performance even in the neutral to alkaline range, and when added to compositions such as cosmetics formulated in the neutral to alkaline range. Excellent emulsifying performance is demonstrated even when Furthermore, by controlling the ratio (A/S) of the rate of introduction of the first substituent (A) to the rate of introduction of the second substituent (S) within a predetermined range, The emulsifying performance within the range of 100 to 100% is better exhibited, and even oils that are relatively difficult to finely disperse in water (such as silicone oil) can be easily finely dispersed to prepare stable emulsions. be able to.

(キトサン)
キトサンは、甲殻類や糸状菌から得られるキチンの脱アセチル化物であり、保湿性や抗コレステロール効果を有し、安全性に優れ、化粧品原料や機能性食品素材として実用化されている。キトサンは工業的に生産されており、種々のグレードのものを入手することができる。
(chitosan)
Chitosan is a deacetylated product of chitin obtained from crustaceans and filamentous fungi, has moisturizing properties, anti-cholesterol effects, excellent safety, and has been put into practical use as a raw material for cosmetics and a functional food material. Chitosan is produced industrially and is available in various grades.

キトサンの重量平均分子量は、2,000~1000,000であることが好ましく、5,000~800,000であることがさらに好ましく、10,000~600,000であることが特に好ましい。キトサンの重量平均分子量が2,000未満であると、得られるキトサン誘導体を高分子界面活性剤(乳化剤)として用いる場合に、得られるエマルションをより安定化させるために配合量を増加させる必要がある。また、キトサンの分子サイズが小さすぎると、化粧料原料として用いた場合に皮膚への浸透性が高まりやすくなることがある。一方、キトサンの重量平均分子量が1000,000超であると、溶液粘度が高くなりすぎてしまい、化粧料に配合する際のハンドリングがやや困難になることがある。 The weight average molecular weight of chitosan is preferably 2,000 to 1,000,000, more preferably 5,000 to 800,000, and particularly preferably 10,000 to 600,000. When the weight average molecular weight of chitosan is less than 2,000, when the obtained chitosan derivative is used as a polymeric surfactant (emulsifier), it is necessary to increase the blending amount in order to further stabilize the obtained emulsion. . Furthermore, if the molecular size of chitosan is too small, its permeability into the skin may tend to increase when used as a raw material for cosmetics. On the other hand, if the weight average molecular weight of chitosan exceeds 1,000,000, the solution viscosity will become too high, which may make it somewhat difficult to handle when blended into cosmetics.

キトサンの脱アセチル化度は、70~100%であることが好ましく、75~99%であることがさらに好ましい。キトサンの脱アセチル化度が70%未満であると、酢酸等の溶媒への溶解性がやや低下することがある。キトサンの脱アセチル化度は、コロイド滴定を行い、その滴定量から算出することができる。具体的には、指示薬にトルイジンブルー溶液を用い、ポリビニル硫酸カリウム水溶液でコロイド滴定することにより、キトサン分子中の遊離アミノ基を定量し、キトサンの脱アセチル化度を求める。脱アセチル化度の測定方法の一例を以下に示す。 The degree of deacetylation of chitosan is preferably 70 to 100%, more preferably 75 to 99%. If the degree of deacetylation of chitosan is less than 70%, the solubility in a solvent such as acetic acid may be slightly reduced. The degree of deacetylation of chitosan can be calculated from the titration amount by colloid titration. Specifically, by using a toluidine blue solution as an indicator and colloid titration with an aqueous solution of potassium polyvinyl sulfate, free amino groups in chitosan molecules are quantified, and the degree of deacetylation of chitosan is determined. An example of a method for measuring the degree of deacetylation is shown below.

(1)滴定試験
0.5質量%酢酸水溶液にキトサン純分濃度が0.5質量%となるようにキトサンを添加し、キトサンを撹拌及び溶解して100gの0.5質量%キトサン/0.5質量%酢酸水溶液を調製する。次に、この溶液10gとイオン交換水90gを撹拌混合して、0.05質量%のキトサン溶液を調製する。さらに、この0.05質量%キトサン溶液10gにイオン交換水50mL、トルイジンブルー溶液約0.2mLを添加して試料溶液を調製し、ポリビニル硫酸カリウム溶液(N/400PVSK)にて滴定する。滴定速度は2~5ml/分とし、試料溶液が青から赤紫色に変色後、30秒間以上保持する点を終点の滴定量とする。なお、キトサン純分とは、原料キトサン試料中のキトサンの質量を意味する。具体的には、原料キトサン試料を105℃で2時間乾燥して求められる固形分質量である。
(1) Titration test Chitosan was added to a 0.5 mass% acetic acid aqueous solution so that the chitosan pure concentration was 0.5 mass%, and the chitosan was stirred and dissolved to obtain 100 g of 0.5 mass% chitosan/0.5 mass%. Prepare a 5% by mass acetic acid aqueous solution. Next, 10 g of this solution and 90 g of ion-exchanged water are stirred and mixed to prepare a 0.05% by mass chitosan solution. Furthermore, a sample solution is prepared by adding 50 mL of ion-exchanged water and about 0.2 mL of toluidine blue solution to 10 g of this 0.05% by mass chitosan solution, and titrated with polyvinyl potassium sulfate solution (N/400 PVSK). The titration rate is 2 to 5 ml/min, and the end point titration is the point at which the sample solution changes color from blue to reddish-purple and is maintained for 30 seconds or more. Note that the pure chitosan content means the mass of chitosan in the raw chitosan sample. Specifically, it is the solid content mass determined by drying a raw material chitosan sample at 105° C. for 2 hours.

(2)空試験
上記の滴定試験に使用した0.5質量%キトサン/0.5質量%酢酸水溶液に代えて、イオン交換水を使用し、同様の滴定試験を行う。
(2) Blank test A similar titration test is performed using ion-exchanged water instead of the 0.5% by mass chitosan/0.5% by mass acetic acid aqueous solution used in the above titration test.

(3)アセチル化度の計算
X=1/400×161×f×(V-B)/1000
=0.4025×f×(V-B)/1000
Y=0.5/100-X
X:キトサン中の遊離アミノ基質量(グルコサミン残基質量に相当)
Y:キトサン中の結合アミノ基質量(N-アセチルグルコサミン残基質量に相当)
f:N/400PVSKの力価
V:試料溶液の滴定量(mL)
B:空試験滴定量(mL)
脱アセチル化度(%)
=(遊離アミノ基)/{(遊離アミノ基)+(結合アミノ基)}×100
=(X/161)/(X/161+Y/203)×100
なお、「161」はグルコサミン残基の分子量、「203」はN-アセチルグルコサミン残基の分子量である。
(3) Calculation of degree of acetylation X = 1/400 x 161 x f x (V-B)/1000
=0.4025×f×(V-B)/1000
Y=0.5/100-X
X: amount of free amino substrate in chitosan (corresponding to the mass of glucosamine residues)
Y: Amount of bound amino substrate in chitosan (corresponding to the mass of N-acetylglucosamine residues)
f: Titer of N/400PVSK V: Titration amount of sample solution (mL)
B: Blank test titer (mL)
Deacetylation degree (%)
= (Free amino group) / {(Free amino group) + (Bound amino group)} x 100
=(X/161)/(X/161+Y/203)×100
Note that "161" is the molecular weight of the glucosamine residue, and "203" is the molecular weight of the N-acetylglucosamine residue.

(アシル化変性剤)
アシル化変性剤は、キトサンの変性剤として用いられる、キトサンの反応性官能基と反応する化合物である。キトサンの反応性官能基は、主としてアミノ基(-NH)であり、反応条件等によっては水酸基(-OH)が反応性基として機能することもある。アシル化変性剤としては、脂肪酸、脂肪酸無水物、多価脂肪酸、多価脂肪酸無水物、脂肪酸ハロゲン化物等を挙げることができる。これらのアシル化変性剤は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。アシル化変性剤の炭素数は、2~12であることが好ましく、2~8であることがさらに好ましい。多価脂肪酸及び多価脂肪酸無水物は、2価又は3価のものが好ましく、2価のものがさらに好ましい。アシル化変性剤としては、反応性の観点から、脂肪酸無水物、多価脂肪酸無水物が好ましい。
(acylation modifier)
Acylation modifiers are compounds that are used as modifiers for chitosan and react with reactive functional groups of chitosan. The reactive functional group of chitosan is mainly an amino group (-NH 2 ), and depending on the reaction conditions, a hydroxyl group (-OH) may function as a reactive group. Examples of the acylation modifier include fatty acids, fatty acid anhydrides, polyvalent fatty acids, polyvalent fatty acid anhydrides, fatty acid halides, and the like. These acylation modifiers can be used alone or in combination of two or more. The acylation modifier preferably has 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 8 carbon atoms. The polyvalent fatty acids and polyvalent fatty acid anhydrides are preferably divalent or trivalent, and more preferably divalent. As the acylation modifier, fatty acid anhydrides and polyvalent fatty acid anhydrides are preferred from the viewpoint of reactivity.

脂肪酸無水物としては、無水酢酸、プロピオン酸無水物、酪酸無水物、吉草酸無水物、イソ吉草酸無水物、ヘキサン酸無水物等を挙げることができる。多価脂肪酸無水物としては、マロン酸無水物、コハク酸無水物、マレイン酸無水物、グルタル酸無水物、アジピン酸無水物等を挙げることができる。アシル化変性剤としては、電荷調節の観点から、コハク酸無水物、マレイン酸無水物、及びグルタル酸無水物の少なくともいずれかの多価脂肪酸無水物が好ましい。さらに、コハク酸無水物、マレイン酸無水物、及びグルタル酸無水物の少なくともいずれかの多価脂肪酸無水物をアシル化変性剤として用いることで、中性からアルカリ性域での溶解性により優れたキトサン誘導体とすることができる。 Examples of fatty acid anhydrides include acetic anhydride, propionic anhydride, butyric anhydride, valeric anhydride, isovaleric anhydride, hexanoic anhydride, and the like. Examples of polyvalent fatty acid anhydrides include malonic anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, and the like. As the acylation modifier, from the viewpoint of charge control, polyvalent fatty acid anhydrides such as at least one of succinic anhydride, maleic anhydride, and glutaric anhydride are preferred. Furthermore, by using at least one of polyvalent fatty acid anhydrides such as succinic anhydride, maleic anhydride, and glutaric anhydride as an acylation modifier, chitosan has better solubility in the neutral to alkaline range. It can be a derivative.

(シロキサン化合物)
キトサンの変性剤として用いるシロキサン化合物は、下記一般式(1)で表される化合物である。
Z-Y-Si(R{[-O-Si(R)(R)]-R3-a ・・・(1)
(siloxane compound)
The siloxane compound used as a modifier for chitosan is a compound represented by the following general formula (1).
Z-Y-Si(R 1 ) a {[-O-Si(R 2 )(R 3 )] b -R 4 } 3-a ...(1)

一般式(1)中、Zは、キトサンの反応性官能基(主としてアミノ基(-NH))と反応しうる官能基を示す。キトサンの反応性官能基と反応しうる官能基の具体例としては、エポキシ基、無水マレイル基、アミノ基、メルカプト基、ビニル基、カルビノール基、カルボキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、イソシアネート基、ヒドロシリル基、クロロ基、フルオロ基等を挙げることができる。なかでも、キトサンの反応性官能基との反応性の観点から、エポキシ基、無水マレイル基、アミノ基、クロロ基が好ましい。 In the general formula (1), Z represents a functional group that can react with a reactive functional group (mainly an amino group (-NH 2 )) of chitosan. Specific examples of functional groups that can react with the reactive functional groups of chitosan include epoxy groups, maleyl anhydride groups, amino groups, mercapto groups, vinyl groups, carbinol groups, carboxy groups, acryloyl groups, methacryloyl groups, isocyanate groups, Examples include hydrosilyl group, chloro group, and fluoro group. Among these, from the viewpoint of reactivity with the reactive functional group of chitosan, epoxy groups, maleyl anhydride groups, amino groups, and chloro groups are preferred.

一般式(1)中、Yは、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子を有してもよい、炭素数2~8のアルキレン基を示す。なかでも、反応効率の良さなどから、下記式(1a)~(1c)で表される2価の基であることが好ましい。なお、下記式(1a)~(1c)中の「*」は、一般式(1)中の「Z」及び「Si」との結合位置を示す。 In the general formula (1), Y represents an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms and which may have an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom. Among these, divalent groups represented by the following formulas (1a) to (1c) are preferred from the viewpoint of good reaction efficiency. Note that "*" in the following formulas (1a) to (1c) indicates the bonding position with "Z" and "Si" in general formula (1).

Figure 0007365279000001
Figure 0007365279000001

一般式(1)中、R、R、R、及びRは、それぞれ独立に、炭素数1~8の1価の有機基、又は下記一般式(2)で表される基を示す。
-O-Si(R)(R)(R) ・・・(2)
(前記一般式(2)中、R、R、及びRは、それぞれ独立に、炭素数1~8の1価の有機基を示す)
In general formula (1), R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 each independently represent a monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms or a group represented by the following general formula (2). show.
-O-Si(R 5 )(R 6 )(R 7 )...(2)
(In the general formula (2), R 5 , R 6 , and R 7 each independently represent a monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms)

、R、R、及びRで表される炭素数1~8の1価の有機基としては、アルキル基等を挙げることができる。アルキル基は、直鎖状、分岐状、及び環状のいずれであってもよい。アルキル基の具体例としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、n-ヘキシル、n-ヘプチル、n-オクチル等の直鎖状及び分岐鎖のアルキル基;シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル等のシクロアルキル基等を挙げることができる。なお、複数のRが存在する場合、複数のRは同一の基であってもよく、異なる基であってもよい。 Examples of the monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 include an alkyl group. The alkyl group may be linear, branched, or cyclic. Specific examples of alkyl groups include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, n-pentyl, n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, etc. Chain and branched alkyl groups; cycloalkyl groups such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, and cyclooctyl; and the like. In addition, when a plurality of R 1s exist, the plurality of R 1s may be the same group or different groups.

一般式(2)中、R、R、及びRで表される炭素数1~8の1価の有機基としては、上述のR、R、R、及びRで表される炭素数1~8の1価の有機基と同様の基を挙げることができる。 In general formula (2), the monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 5 , R 6 , and R 7 is represented by R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 described above. The same groups as the monovalent organic group having 1 to 8 carbon atoms can be mentioned.

一般式(1)中、aは、0~3の整数を示す。なかでも、キトサンの反応性官能基との反応性の観点から、aは1~3の整数であることが好ましく、2又は3であることが好ましい。また、一般式(1)中、bは、1~10の整数を示す。なかでも、bは2~8の整数であることが好ましく、2~5の整数であることがさらに好ましい。 In general formula (1), a represents an integer of 0 to 3. Among these, a is preferably an integer of 1 to 3, and preferably 2 or 3, from the viewpoint of reactivity with the reactive functional group of chitosan. Furthermore, in the general formula (1), b represents an integer of 1 to 10. Among these, b is preferably an integer of 2 to 8, more preferably an integer of 2 to 5.

シロキサン化合物としては、市販の種々のグレードのものを用いることができる。また、公知の方法にしたがって合成したシロキサン化合物を用いることもできる。 As the siloxane compound, various commercially available grades can be used. Furthermore, a siloxane compound synthesized according to a known method can also be used.

(置換基導入率)
アシル化変性剤に由来する第1の置換基の導入率(A)は0.3~1.0であることが好ましく、0.4~0.95であることがさらに好ましく、0.5~0.9であることが特に好ましい。第1の置換基の導入率(A)が0.3未満であると、中性からアルカリ性域の条件下での溶解性が低下しやすくなることがある。一方、第1の置換基の導入率(A)が1.0超であると、得られるキトサン誘導体が着色したり、収率が低下したりすることがあり、製造が困難になる場合がある。
(Substituent introduction rate)
The introduction rate (A) of the first substituent derived from the acylation modifier is preferably from 0.3 to 1.0, more preferably from 0.4 to 0.95, and more preferably from 0.5 to 0.95. Particularly preferred is 0.9. If the introduction rate (A) of the first substituent is less than 0.3, the solubility under conditions in the neutral to alkaline range may tend to decrease. On the other hand, if the introduction rate (A) of the first substituent group is more than 1.0, the obtained chitosan derivative may be colored or the yield may decrease, making production difficult. .

シロキサン化合物に由来する第2の置換基の導入率(S)は0.01~0.4であることが好ましく、0.03~0.38であることがさらに好ましく、0.05~0.35であることが特に好ましい。第2の置換基の導入率(S)が0.01未満であると、乳化剤としての機能がやや低下することがある。一方、第2の置換基の導入率(S)が0.4超であると、第1の置換基の導入率(A)を高めることが困難になることがある。その結果、中性からアルカリ性域の条件下での溶解性が低下しやすくなり、乳化剤としての機能がやや低下することがある。 The introduction rate (S) of the second substituent derived from the siloxane compound is preferably 0.01 to 0.4, more preferably 0.03 to 0.38, and more preferably 0.05 to 0. 35 is particularly preferred. If the introduction rate (S) of the second substituent is less than 0.01, the function as an emulsifier may be slightly reduced. On the other hand, if the second substituent introduction rate (S) is more than 0.4, it may be difficult to increase the first substituent introduction rate (A). As a result, the solubility tends to decrease under conditions in the neutral to alkaline range, and the function as an emulsifier may deteriorate somewhat.

本明細書における「置換基の導入率(置換基導入率)」とは、キトサンを構成するピラノース環1モル当たりの置換基のモル数を意味する。
置換基導入率は、例えば、キトサン誘導体を元素分析し、キトサン由来の窒素原子の割合から算出することができる。また、NMRで構造を解析することで、各置換度を算出してもよい。
The term "substituent introduction rate (substituent introduction rate)" as used herein means the number of moles of substituents per mole of pyranose rings constituting chitosan.
The substituent introduction rate can be calculated, for example, by elemental analysis of a chitosan derivative and from the proportion of nitrogen atoms derived from chitosan. Furthermore, each degree of substitution may be calculated by analyzing the structure by NMR.

第2の置換基の導入率(S)に対する、第1の置換基の導入率(A)の比(A/S)の値は、1.0~20.0であり、好ましくは2.0~18.0、さらに好ましくは3.0~16.0である。A/Sの値を上記の範囲内とした本発明のキトサン誘導体は、中性からアルカリ性域の範囲内における乳化安定性に優れた乳化組成物(エマルション)を調製しうる高分子界面活性剤(乳化剤)として有用である。 The ratio (A/S) of the introduction rate (A) of the first substituent to the introduction rate (S) of the second substituent is 1.0 to 20.0, preferably 2.0. -18.0, more preferably 3.0-16.0. The chitosan derivative of the present invention having an A/S value within the above range is a polymeric surfactant (emulsion) capable of preparing an emulsion composition (emulsion) with excellent emulsion stability in the neutral to alkaline range. It is useful as an emulsifier).

A/Sの値が1.0未満であると、第1の置換基の導入率(A)が相対的に小さすぎるため、中性からアルカリ性域の条件下での溶解性が低下してしまい、乳化剤としての機能が発揮されない。一方、A/Sの値が20.0超であると、第2の置換基の導入率(S)が相対的に小さすぎるため、例えば、シリコーンオイルなどのオイルを微分散させるための乳化剤としての機能が発揮されないことがある。 If the A/S value is less than 1.0, the introduction rate (A) of the first substituent is relatively too small, resulting in a decrease in solubility under conditions in the neutral to alkaline range. , it does not function as an emulsifier. On the other hand, if the A/S value is more than 20.0, the introduction rate (S) of the second substituent is relatively too small, so it can be used as an emulsifier for finely dispersing oil such as silicone oil. may not function properly.

<キトサン誘導体の製造方法>
本発明のキトサン誘導体の製造方法は、上述のキトサン誘導体を製造する方法であり、アシル化変性剤及びシロキサン化合物をキトサンに反応させて、第1の置換基及び第2の置換基をキトサンに導入することを含む。以下、本発明のキトサン誘導体の製造方法の詳細について説明する。
<Production method of chitosan derivative>
The method for producing a chitosan derivative of the present invention is a method for producing the above-mentioned chitosan derivative, in which a first substituent and a second substituent are introduced into chitosan by reacting an acylation modifier and a siloxane compound with chitosan. including doing. Hereinafter, details of the method for producing a chitosan derivative of the present invention will be explained.

(反応工程)
本発明のキトサン誘導体の製造方法は、例えば、第一の反応工程及び第二の反応工程を有する。第一の反応工程は、シロキサン化合物をキトサンに接触させ、キトサンの反応性官能基(主としてアミノ基(-NH))にシロキサン化合物の反応性基(一般式(1)中、Zで表される基)を反応させることで、キトサンに第2の置換基を導入する工程である。また、第二の反応工程は、アシル化変性剤をキトサンに接触させ、キトサンの反応性官能基(主としてアミノ基(-NH))にアシル化変性剤を反応させることで、キトサンに第1の置換基を導入する工程である。
(Reaction process)
The method for producing a chitosan derivative of the present invention includes, for example, a first reaction step and a second reaction step. In the first reaction step, a siloxane compound is brought into contact with chitosan, and a reactive group (represented by Z in general formula (1)) of the siloxane compound is attached to a reactive functional group (mainly an amino group (-NH 2 )) of chitosan. This is a step of introducing a second substituent into chitosan by reacting the substituent group). In addition, in the second reaction step, the acylation modifier is brought into contact with chitosan, and the reactive functional groups (mainly amino groups (-NH 2 )) of chitosan are reacted with the acylation modifier. This is the step of introducing a substituent.

反応工程の順序は特に限定されず、第一の反応工程及び第二の反応工程のいずれを先に実施しても、所望とするキトサン誘導体を得ることができる。
なかでも、先に第一の反応工程を実施し、次いで第二の反応工程を実施すること、すなわち、キトサンにシロキサン化合物を反応させた後に、アシル化変性剤を反応させることが好ましい。このような順序とすることで、キトサン誘導体の収率を向上させることができる。また、第一の反応工程実施後、得られた中間原料を取り出して真空乾燥させてもよいが、取り出さずそのまま第二の反応工程を実施してもよい。
The order of the reaction steps is not particularly limited, and the desired chitosan derivative can be obtained by performing either the first reaction step or the second reaction step first.
Among these, it is preferable to first perform the first reaction step and then perform the second reaction step, that is, to react the chitosan with the siloxane compound and then react with the acylation modifier. By using such an order, the yield of chitosan derivatives can be improved. Furthermore, after performing the first reaction step, the obtained intermediate raw material may be taken out and dried under vacuum, but the second reaction step may be performed without taking it out.

第一の反応工程及び第二の反応工程では、例えば、水及び水溶性有機溶媒を含有する反応溶媒中でキトサンと変性剤を反応させる。水溶性有機溶媒としては、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;ジメチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,2-ジオキサン等のエーテル類;N-メチルホルムアミド、N-メチルアセトアミド、N-エチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジエチルホルムアミド、N-エチルアセトアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジエチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン等のアミド類;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類;等を挙げることができる。なかでも、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ジメチルケトン、メチルエチルケトンが好ましい。これらの水溶性有機溶媒は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。 In the first reaction step and the second reaction step, for example, chitosan and a modifier are reacted in a reaction solvent containing water and a water-soluble organic solvent. Examples of water-soluble organic solvents include alcohols such as methanol, ethanol, and isopropyl alcohol; ketones such as dimethyl ketone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone; ethers such as dimethyl ether, diethyl ether, tetrahydrofuran, and 1,2-dioxane; Methylformamide, N-methylacetamide, N-ethylformamide, N,N-dimethylformamide, N,N-diethylformamide, N-ethylacetamide, N,N-dimethylacetamide, N,N-diethylacetamide, N-methylpyrrolidone , amides such as N-ethylpyrrolidone; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; and the like. Among these, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, dimethyl ketone, and methyl ethyl ketone are preferred. These water-soluble organic solvents can be used alone or in combination of two or more.

第一の反応工程の反応温度は、通常、40~90℃、好ましくは50~80℃である。第一の反応工程の反応時間は、反応温度にもよるが、通常、6時間以上、好ましくは10時間以上である。反応温度及び反応時間を適宜設定することで、第2の置換基の導入率を制御することができる。 The reaction temperature in the first reaction step is usually 40 to 90°C, preferably 50 to 80°C. The reaction time of the first reaction step depends on the reaction temperature, but is usually 6 hours or more, preferably 10 hours or more. By appropriately setting the reaction temperature and reaction time, the rate of introduction of the second substituent can be controlled.

第二の反応工程の反応温度は、通常、0~70℃、好ましくは10~50℃である。第二の反応工程の反応時間は、反応温度にもよるが、通常、1~24時間、好ましくは1~8時間である。反応温度及び反応時間を適宜設定することで、第1の置換基の導入率を制御することができる。 The reaction temperature in the second reaction step is usually 0 to 70°C, preferably 10 to 50°C. The reaction time of the second reaction step depends on the reaction temperature, but is usually 1 to 24 hours, preferably 1 to 8 hours. By appropriately setting the reaction temperature and reaction time, the introduction rate of the first substituent can be controlled.

反応工程の後、必要に応じて洗浄、精製、及び乾燥等することで、所望とするキトサン誘導体を得ることができる。 After the reaction step, the desired chitosan derivative can be obtained by washing, purifying, drying, etc. as necessary.

<O/W型乳化組成物>
本発明のO/W型乳化組成物(以下、単に「乳化組成物」とも記す)は、水、オイル、及びオイルを乳化液滴の状態で水中に分散させる乳化剤を含有する。そして、乳化剤が、高分子界面活性剤として機能する前述のキトサン誘導体である。すなわち、本発明の乳化組成物は、乳化性能に優れた前述のキトサン誘導体(乳化剤)で調製されるため、微細な乳化液滴が形成されているとともに、乳化安定性に優れている。したがって、本発明の乳化組成物は、安全性及び優れた乳化安定性を生かし、化粧料等として極めて有用である。
<O/W type emulsion composition>
The O/W type emulsion composition (hereinafter also simply referred to as "emulsion composition") of the present invention contains water, oil, and an emulsifier that disperses the oil in the form of emulsion droplets in water. The emulsifier is the above-mentioned chitosan derivative that functions as a polymeric surfactant. That is, since the emulsion composition of the present invention is prepared using the above-mentioned chitosan derivative (emulsifier) having excellent emulsification performance, fine emulsion droplets are formed and the emulsion stability is excellent. Therefore, the emulsion composition of the present invention is extremely useful as a cosmetic and the like due to its safety and excellent emulsion stability.

具体的には、乳化組成物中の乳化液滴のメジアン径(d50)は、好ましくは12.0μm以下であり、さらに好ましくは10.0μm以下、特に好ましくは8.0μm以下である。乳化液滴のメジアン径(d50)の下限値については特に限定されないが、実質的には0.3μm以上であればよい。なお、本明細書における「メジアン径(d50)」は、例えばレーザー回折粒度分布測定装置等の測定装置を使用して測定される、体積基準の累積50%粒子径を意味する。 Specifically, the median diameter (d 50 ) of emulsified droplets in the emulsified composition is preferably 12.0 μm or less, more preferably 10.0 μm or less, particularly preferably 8.0 μm or less. The lower limit of the median diameter (d 50 ) of the emulsified droplets is not particularly limited, but it may be substantially 0.3 μm or more. In addition, the "median diameter ( d50 )" in this specification means the volume-based cumulative 50% particle diameter measured using a measuring device such as a laser diffraction particle size distribution measuring device.

乳化組成物は、前述のキトサン誘導体を乳化剤として用いること以外は、従来公知の乳化組成物の調製方法に準じて調製することができる。オイルとしては、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン等のストレートシリコーンオイルの他;アミノ変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル等の各種の変性シリコーンオイル;スクワラン;ミリスチン酸イソプロピル;パーフルオロポリエーテル;等を挙げることができる。 The emulsified composition can be prepared according to a conventionally known method for preparing an emulsified composition, except for using the above-mentioned chitosan derivative as an emulsifier. Examples of the oil include straight silicone oils such as dimethylpolysiloxane and methylphenylpolysiloxane; various modified silicone oils such as amino-modified silicone oil and alkyl-modified silicone oil; squalane; isopropyl myristate; perfluoropolyether; can be mentioned.

本発明のキトサン誘導体は、高分子界面活性剤の他、例えば、増粘剤、分散剤、表面改質剤、展着剤、保護コロイド剤、及び保水剤等として使用することができる。このため、本発明のキトサン誘導体を含有させることで、前述のO/W型乳化組成物の他、例えば、化粧料、塗料、製紙、繊維、建材、土木材料、食品、医薬等の広範な物品や材料を提供することが期待される。 The chitosan derivative of the present invention can be used as, for example, a thickener, a dispersant, a surface modifier, a spreading agent, a protective colloid agent, a water retention agent, and the like in addition to a polymeric surfactant. Therefore, by containing the chitosan derivative of the present invention, in addition to the above-mentioned O/W type emulsion composition, a wide range of products such as cosmetics, paints, paper manufacturing, fibers, building materials, civil engineering materials, foods, and medicines can be used. They are expected to provide materials and materials.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」は、特に断らない限り質量基準である。 Hereinafter, the present invention will be specifically explained based on Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Note that "parts" in Examples and Comparative Examples are based on mass unless otherwise specified.

<キトサン誘導体の製造>
(1)中間原料の製造
(合成例1)
キトサン(重量平均分子量400,000、脱アセチル化度91%、16メッシュパス)50部、イソプロピルアルコール(IPA)600部、水200部、及び下記式(1-1)で表される変性剤(シロキサン化合物)15部を反応容器に仕込み、撹拌下、70℃で10時間反応させた。冷却後、反応物を含水IPA及びIPAで順次洗浄し、50℃で真空乾燥して中間原料を得た。
<Production of chitosan derivative>
(1) Production of intermediate raw materials (Synthesis Example 1)
50 parts of chitosan (weight average molecular weight 400,000, degree of deacetylation 91%, 16 mesh pass), 600 parts of isopropyl alcohol (IPA), 200 parts of water, and a modifier represented by the following formula (1-1) ( 15 parts of siloxane compound) were charged into a reaction vessel, and the mixture was reacted at 70°C for 10 hours with stirring. After cooling, the reaction product was sequentially washed with water-containing IPA and IPA, and vacuum dried at 50° C. to obtain an intermediate raw material.

Figure 0007365279000002
Figure 0007365279000002

(合成例2~10)
表1に示す配合及び反応条件としたこと以外は、前述の合成例1と同様にして中間原料を得た。表1中、「リカレジンL-200」は、新日本理化社製のアルキルグリシジルエーテルの商品名である。また、変性剤として用いたシロキサン化合物の構造を以下に示す。
(Synthesis examples 2 to 10)
An intermediate raw material was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 above, except that the formulation and reaction conditions shown in Table 1 were used. In Table 1, "Recaresin L-200" is the trade name of an alkyl glycidyl ether manufactured by Shin Nihon Rika Co., Ltd. Moreover, the structure of the siloxane compound used as a modifier is shown below.

Figure 0007365279000003
Figure 0007365279000003

Figure 0007365279000004
Figure 0007365279000004

(2)キトサン誘導体の製造
(実施例1)
合成例1で得た中間原料50部、IPA400部、水400部、及びコハク酸無水物(純正化学社製)89部を反応容器に仕込み、撹拌下、20℃で1時間反応させた。冷却後、反応物を含水IPA及びIPAで順次洗浄し、50℃で真空乾燥してキトサン誘導体を得た。
(2) Production of chitosan derivative (Example 1)
50 parts of the intermediate raw material obtained in Synthesis Example 1, 400 parts of IPA, 400 parts of water, and 89 parts of succinic anhydride (manufactured by Junsei Kagaku Co., Ltd.) were charged into a reaction vessel, and reacted at 20° C. for 1 hour with stirring. After cooling, the reaction product was washed successively with water-containing IPA and IPA, and vacuum dried at 50°C to obtain a chitosan derivative.

(実施例2~6)
表2に示す配合及び反応条件としたこと以外は、前述の実施例1と同様にしてキトサン誘導体を得た。
(Examples 2 to 6)
A chitosan derivative was obtained in the same manner as in Example 1 above, except that the formulation and reaction conditions shown in Table 2 were used.

Figure 0007365279000005
Figure 0007365279000005

(実施例7)
合成例2で得た中間原料50部、IPA400部、水400部、及びマレイン酸無水物(東京化成工業社製)87部を反応容器に仕込んだ。撹拌下、アシル化変性剤(マレイン酸無水物)による第1の置換基の導入率を元素分析により確認しながら、導入率が上昇しなくなるまで反応を続けた。その後、反応物を含水IPA及びIPAで順次洗浄し、50℃で真空乾燥してキトサン誘導体を得た。
(Example 7)
50 parts of the intermediate raw material obtained in Synthesis Example 2, 400 parts of IPA, 400 parts of water, and 87 parts of maleic anhydride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were charged into a reaction vessel. While stirring, the reaction was continued until the introduction rate stopped increasing, while confirming the introduction rate of the first substituent by the acylation modifier (maleic anhydride) by elemental analysis. Thereafter, the reaction product was sequentially washed with water-containing IPA and IPA, and vacuum dried at 50°C to obtain a chitosan derivative.

(実施例8~16)
表3に示す配合としたこと以外は、前述の実施例7と同様にしてキトサン誘導体を得た。
(Examples 8 to 16)
A chitosan derivative was obtained in the same manner as in Example 7 above, except that the formulations shown in Table 3 were used.

Figure 0007365279000006
Figure 0007365279000006

(比較例1)
合成例5で得た中間原料50部、IPA400部、水400部、及びコハク酸無水物(純正化学社製)89部を反応容器に仕込み、撹拌下、30℃で3時間反応させた。冷却後、反応物を含水IPA及びIPAで順次洗浄し、50℃で真空乾燥してキトサン誘導体を得た。
(Comparative example 1)
50 parts of the intermediate raw material obtained in Synthesis Example 5, 400 parts of IPA, 400 parts of water, and 89 parts of succinic anhydride (manufactured by Junsei Kagaku Co., Ltd.) were charged into a reaction vessel, and reacted at 30° C. for 3 hours with stirring. After cooling, the reaction product was washed successively with water-containing IPA and IPA, and vacuum dried at 50°C to obtain a chitosan derivative.

(比較例2~7)
表4に示す配合及び反応条件としたこと以外は、前述の比較例1と同様にしてキトサン誘導体を得た。なお、比較例6で用いたキトサンは、合成例1~10で用いたキトサン(重量平均分子量400,000、脱アセチル化度91%、16メッシュパス)と同じものである。
(Comparative Examples 2 to 7)
A chitosan derivative was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 above, except that the formulation and reaction conditions shown in Table 4 were used. The chitosan used in Comparative Example 6 is the same as the chitosan used in Synthesis Examples 1 to 10 (weight average molecular weight 400,000, degree of deacetylation 91%, 16 mesh pass).

Figure 0007365279000007
Figure 0007365279000007

<評価>
(置換基導入率の測定及び算出)
キトサン誘導体を元素分析し、キトサン由来の窒素原子の割合から、置換基導入率(キトサンを構成するピラノース環1モル当たりの置換基のモル数)を算出した。結果を表5に示す。
<Evaluation>
(Measurement and calculation of substituent introduction rate)
The chitosan derivative was subjected to elemental analysis, and the substituent introduction rate (the number of moles of substituents per mole of pyranose rings constituting chitosan) was calculated from the proportion of nitrogen atoms derived from chitosan. The results are shown in Table 5.

(赤外吸収スペクトルの測定)
キトサン誘導体の赤外吸収スペクトルを測定し、1,050cm-1付近の吸収(シロキサン結合(Si-O-Si)に由来)の有無、及び1,250cm-1付近の吸収(Si-CH結合に由来)の有無を確認した。結果を表5に示す。
(Measurement of infrared absorption spectrum)
The infrared absorption spectrum of the chitosan derivative was measured, and the presence or absence of absorption near 1,050 cm -1 (derived from siloxane bonds (Si-O-Si)) and absorption near 1,250 cm -1 (derived from Si-CH 3 bonds) were determined. The presence or absence of (derived from) was confirmed. The results are shown in Table 5.

(炭酸ナトリウム水溶液への溶解性)
キトサン誘導体の1%水分散液を調製した。調製した水分散液に、キトサン誘導体と等量の炭酸ナトリウムを添加して混合し、以下に示す評価基準にしたがってキトサン誘導体の炭酸ナトリウム水溶液への溶解性を評価した。結果を表5に示す。
◎:透明に溶解した。
○:ほぼ透明に溶解した。
△:大部分は溶解したが一部溶け残った。
×:濁りを生じ、溶解しなかった。
(Solubility in sodium carbonate aqueous solution)
A 1% aqueous dispersion of a chitosan derivative was prepared. An equivalent amount of sodium carbonate to the chitosan derivative was added to the prepared aqueous dispersion and mixed, and the solubility of the chitosan derivative in the sodium carbonate aqueous solution was evaluated according to the evaluation criteria shown below. The results are shown in Table 5.
◎: Dissolved transparently.
○: Dissolved almost transparently.
Δ: Most of the solution was dissolved, but some remained undissolved.
x: Turbidity occurred and no dissolution occurred.

(乳化液滴径(メジアン径(d50))の測定)
キトサン誘導体1部、炭酸水素ナトリウム0.5部、水98.5部、及びジメチルシリコーンオイル(25℃における動粘度:6mm/s)100部を混合し、ディゾルバーを使用して、2,000rpm、3分間撹拌して乳化組成物(乳化液)を調製した。レーザー回折粒度分布測定装置を使用して調製した乳化液中のジメチルシリコーンオイルの液滴径(メジアン径d50)を測定し、以下に示す評価基準にしたがってキトサン誘導体の乳化性能を評価した。結果を表5に示す。
◎:乳化液滴のメジアン径が8.0μm以下であった。
○:乳化液滴のメジアン径が8.0μmを超えて12.0μm以下であった。
×:乳化液滴のメジアン径が12.0μmを超えていた。
××:乳化せず、乳化液滴径を測定することができなかった。
(Measurement of emulsion droplet diameter (median diameter (d 50 )))
1 part of chitosan derivative, 0.5 part of sodium hydrogen carbonate, 98.5 parts of water, and 100 parts of dimethyl silicone oil (kinematic viscosity at 25°C: 6 mm 2 /s) were mixed, and the mixture was heated at 2,000 rpm using a dissolver. , and stirred for 3 minutes to prepare an emulsion composition (emulsion). The droplet diameter (median diameter d 50 ) of dimethyl silicone oil in the prepared emulsion was measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer, and the emulsification performance of the chitosan derivative was evaluated according to the evaluation criteria shown below. The results are shown in Table 5.
◎: The median diameter of the emulsified droplets was 8.0 μm or less.
Good: The median diameter of the emulsified droplets exceeded 8.0 μm and was 12.0 μm or less.
×: The median diameter of the emulsified droplets exceeded 12.0 μm.
XX: Emulsification did not occur and the diameter of emulsified droplets could not be measured.

Figure 0007365279000008
Figure 0007365279000008

(実施例17)
実施例2で得たキトサン誘導体1部、炭酸ナトリウム1.0部、水99.0部、及びミリスチン酸イソプロピル(東京化成工業社製)100部を混合し、ディゾルバーを使用して、2,000rpm、3分間撹拌してO/W型乳化組成物(乳化液)を調製した。レーザー回折粒度分布測定装置を使用して測定した乳化液滴のメジアン径(d50)は、8.5μmであった。
(Example 17)
1 part of the chitosan derivative obtained in Example 2, 1.0 part of sodium carbonate, 99.0 parts of water, and 100 parts of isopropyl myristate (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) were mixed, and the mixture was heated at 2,000 rpm using a dissolver. , and stirred for 3 minutes to prepare an O/W emulsion composition (emulsion). The median diameter (d 50 ) of the emulsified droplets measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer was 8.5 μm.

本発明のキトサン誘導体は、化粧料などの乳化組成物を調製するための乳化剤として有用である。 The chitosan derivative of the present invention is useful as an emulsifier for preparing emulsified compositions such as cosmetics.

Claims (4)

アシル化変性剤に由来する第1の置換基及び下記一般式(1)で表されるシロキサン化合物に由来する第2の置換基がキトサンに導入されており、
前記アシル化変性剤が、脂肪酸、脂肪酸無水物、多価脂肪酸、多価脂肪酸無水物、及び脂肪酸ハロゲン化物からなる群より選択される一種単独であり、
前記第2の置換基の導入率(S)に対する、前記第1の置換基の導入率(A)の比(A/S)の値が、2.0~18.0であるキトサン誘導体の製造方法であって、
前記アシル化変性剤及び前記シロキサン化合物を、水及びイソプロピルアルコールを含有する反応溶媒中でそれぞれ前記キトサンに反応させて、前記第1の置換基及び前記第2の置換基を前記キトサンに導入することを含み、
前記キトサンに前記シロキサン化合物を反応させた後に、前記アシル化変性剤を反応させるキトサン誘導体の製造方法。
Z-Y-Si(R {[-O-Si(R )(R )] -R 3-a ・・・(1)
(前記一般式(1)中、Zは、エポキシ基、無水マレイル基、アミノ基、メルカプト基、ビニル基、カルビノール基、カルボキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基、イソシアネート基、ヒドロシリル基、クロロ基、又はフルオロ基を示し、Yは、下記式(1a)~(1c)のいずれかで表される2価の基を示し、R 、R 、R 、及びR は、それぞれ独立に、炭素数1~8のアルキル基、又は下記一般式(2)で表される基を示し、aは、0~3の整数を示し、bは、1~10の整数を示す)
Figure 0007365279000009
(前記式(1a)~(1c)中の「*」は、一般式(1)中の「Z」及び「Si」との結合位置を示す)
-O-Si(R )(R )(R ) ・・・(2)
(前記一般式(2)中、R 、R 、及びR は、それぞれ独立に、炭素数1~8のアルキル基を示す)
A first substituent derived from an acylation modifier and a second substituent derived from a siloxane compound represented by the following general formula (1) are introduced into chitosan,
the acylation modifier is one selected from the group consisting of fatty acids, fatty acid anhydrides, polyvalent fatty acids, polyvalent fatty acid anhydrides, and fatty acid halides;
Production of a chitosan derivative in which the ratio (A/S) of the introduction rate (A) of the first substituent to the introduction rate (S) of the second substituent is 2.0 to 18.0. A method,
Reacting the acylation modifier and the siloxane compound with the chitosan in a reaction solvent containing water and isopropyl alcohol, respectively , to introduce the first substituent and the second substituent into the chitosan. including;
A method for producing a chitosan derivative , which comprises reacting the chitosan with the siloxane compound and then reacting the acylation modifier .
Z-Y-Si(R 1 ) a {[-O-Si(R 2 )(R 3 )] b -R 4 } 3-a ...(1)
(In the general formula (1), Z is an epoxy group, a maleyl anhydride group, an amino group, a mercapto group, a vinyl group, a carbinol group, a carboxy group, an acryloyl group, a methacryloyl group, an isocyanate group, a hydrosilyl group, a chloro group, or represents a fluoro group, Y represents a divalent group represented by any of the following formulas (1a) to (1c), and R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 are each independently, represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or a group represented by the following general formula (2), a represents an integer of 0 to 3, and b represents an integer of 1 to 10)
Figure 0007365279000009
("*" in the above formulas (1a) to (1c) indicates the bonding position with "Z" and "Si" in general formula (1))
-O-Si(R 5 )(R 6 )(R 7 )...(2)
(In the general formula (2), R 5 , R 6 , and R 7 each independently represent an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms)
前記第1の置換基の導入率(A)が、前記キトサンを構成するピラノース環1モル当たり、0.6~0.9モルである請求項1に記載のキトサン誘導体の製造方法。 The method for producing a chitosan derivative according to claim 1, wherein the introduction rate (A) of the first substituent is 0.6 to 0.9 mol per 1 mol of pyranose rings constituting the chitosan. 前記多価脂肪酸無水物が、コハク酸無水物、マレイン酸無水物、又はグルタル酸無水物である請求項1又は2に記載のキトサン誘導体の製造方法。 The method for producing a chitosan derivative according to claim 1 or 2, wherein the polyvalent fatty acid anhydride is succinic anhydride, maleic anhydride, or glutaric anhydride . 前記キトサン誘導体が、高分子界面活性剤として用いられる請求項1~3のいずれか一項に記載のキトサン誘導体の製造方法。 The method for producing a chitosan derivative according to any one of claims 1 to 3, wherein the chitosan derivative is used as a polymeric surfactant.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005213494A (en) 2004-01-31 2005-08-11 Japan Science & Technology Agency Chitosan derivatives and chitosan polymer surfactants
JP2014518289A (en) 2011-06-13 2014-07-28 ライバル,ソシエテ エン コマンダイト N, N, N-trialkyl polymer, process for its preparation and use thereof
JP2014193946A (en) 2013-03-28 2014-10-09 Ryukoku Univ Method for producing highly deacetylated chitosan
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