聚α-1,3-葡聚糖酯和由其所得膜的制备_3

文档序号:9291003阅读:来源:国知局
或包含小于约0. 05、0. 1、 0· 2、0· 3、0· 4、0· 5、0· 6、0· 7、0· 8、0· 9、1· 0、1· 1、1· 2、1· 3、1· 4、1· 5、1· 6、1· 7、1· 8、1· 9、或 2. 0 重量%的水。可通过使用基本上无水的反应组分,获得基本上无水的条件。基本上无水的 反应组分可用于配制反应,但是量仅使得最终反应制剂基本上无水。
[0094] 可用于本发明所公开的酯化反应中的酶促产生的聚α-1,3_葡聚糖制剂通常包 含水。该聚α -1,3-葡聚糖可进行酸交换以除去水,从而使得葡聚糖基本上无水。在某些实 施例中,聚α -1,3-葡聚糖可在接触步骤(a)之前,与有机酸(例如乙酸、丙酸或丁酸)进行 酸交换,以从聚α-1,3_葡聚糖中除去水。本文的酸交换处理可包括使聚α-1,3_葡聚糖 的水溶液沸腾,经由任何物理途径除去大部分水(例如过滤、滗析、和/或干燥),将葡聚糖 放置于有机酸中,然后通过过滤和/或滗析除去有机酸。用有机酸处理可包括在酸中搅拌 葡聚糖,并且可进行一次、两次或更多次。每次处理中所用的有机酸的量可为例如聚α-1, 3-葡聚糖量的至少约2至20倍,或2至10倍。
[0095] 在本发明所公开的反应中,使聚α-1,3_葡聚糖与至少一种酸催化剂接触。在某 些实施例中,酸催化剂可为无机酸。可包含于本文反应中的无机酸催化剂的示例为硫酸 和高氯酸。无机酸催化剂的其它示例包括盐酸、磷酸、硝酸、硼酸、氢氟酸、氢溴酸、磺酸、 任何无机酸、以及它们的任何组合。本文的酸催化剂可通常以浓缩(例如> 95%、96%、 97%、98%、或99%纯)和/或基本上无水的形式商购获得。例如,用于本文反应中的硫 酸可为至少约95-98%纯。作为另外一种选择,酸催化剂可在有机酸诸如乙酸的溶液中提 供。此类溶液的示例为高氯酸(0.1 N)的乙酸溶液。反应中酸催化剂的量可为例如至少约 0· 005、0· 0075、0· 01、0· 025、0· 05、0· 075、0· 1、0· 25、0· 5、0· 75、1· 0、1· 25、1· 5、1· 75、或 2. 0 重量%。
[0096] 在本发明所公开的反应中,使聚α-1,3_葡聚糖与至少一种酸酐接触。可包含于 本文反应中的酸酐的示例包括乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、戊酸酐、己酸酐、庚酸酐、辛酸酐、和 邻苯二甲酸酐。这些的任何组合可用于本文反应中(例如乙酸酐和丙酸酐、乙酸酐和丁酸 酐、丙酸酐和丁酸酐)。本文的酸酐可通常以浓缩(例如> 95%、96%、97%、98%、或99% 纯)和/或基本上无水的形式商购获得。例如,用于本文反应中的乙酸酐、丙酸酐和/或丁 酸酐可为至少约97 %、98 %、或99 %纯。反应中酸酐的量可为例如至少约10、15、20、25、30、 35、40、45、50、55、60、65、或70重量%(或介于10和70重量%之间的任何整数值)。在某 些实施例中,反应中乙酸酐的量可为至少约20-45重量%。在其它实施例中,丙酸酐或丁酸 酐的量可为至少约40-50重量%。
[0097] 在本发明所公开的反应中,使聚α-1,3_葡聚糖与至少一种有机酸接触。可包含 于本文反应中的有机酸的示例包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、和邻苯二甲 酸。反应中有机酸的量可为例如至少约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、 或80重量% (或介于5和80重量%之间的任何整数值)。
[0098] 通常,根据所期望的酯化反应类型,选择本文反应中所用的一种或多种酸酐。例 如,如果期望聚α-1,3-葡聚糖与乙酰基基团、丙酰基基团和/或丁酰基基团的酯化反应, 则相应在反应中分别包含乙酸酐、丙酸酐和/或丁酸酐。所选的一种或多种酸酐是本发明 所公开的酯化反应制程中主要的酰基基团来源。尽管如此,用于酯化反应的酰基基团也可 来源于反应中所包含的一种或多种有机酸。例如,乙酰基基团、丙酰基基团、丁酰基基团、戊 酰基基团、己酰基基团、庚酰基基团、和辛酰基基团可分别来源于乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己 酸、庚酸和辛酸。包含特定酸酐的反应通常也包含与所述酸酐相对应的有机酸。
[0099] 在本发明所公开反应的某些实施例中,酸酐为乙酸酐、丙酸酐或丁酸酐中的一种 或多种;并且有机酸为乙酸、丙酸、或丁酸中的一种或多种。例如,可使用(i)乙酸酐和乙酸 的组合制备聚α -1,3-葡聚糖乙酸酯;可使用(ii)丙酸酐和丙酸的组合制备聚α -1,3-葡 聚糖丙酸酯;可使用(iii) 丁酸酐和丁酸的组合制备α-1,3-葡聚糖丁酸酯;可使用(iv) 丙酸酐、丙酸、乙酸酐和任选地乙酸的组合制备聚α_1,3-葡聚糖乙酸酯丙酸酯;可使用 (V)丙酸酐、丙酸和乙酸的组合制备聚α-1,3-葡聚糖乙酸酯丙酸酯;可使用(vi) 丁酸酐、 丁酸、乙酸酐和任选地乙酸的组合制备聚α-1,3-葡聚糖乙酸酯丁酸酯;并且可使用(vii) 丁酸酐,丁酸和乙酸的组合制备聚α_1,3-葡聚糖乙酸酯丁酸酯。在包含乙酸以及丙酸或 丁酸的反应中,乙酸的量可为例如约5-10、5-20、或5-30重量%。
[0100] 生成混合酯(例如聚α-1,3_葡聚糖乙酸酯丙酸酯、聚α-1,3_葡聚糖乙酸酯丁 酸酯)的反应通常包含较多的具有所期望的较高DoS的酰基基团的酸酐,并且包含较少的 所期望的较低DoS的酸酐和/或相应的有机酸。例如,为生成与乙酰基基团相比,具有较 高丙酰基基团的DoS的聚α-1,3-葡聚糖乙酸酯丙酸酯,在反应中包含量高于乙酸酐和/ 或乙酸的丙酸酐。还可通过已经包含酸催化剂的反应中酸酐的加入顺序,调节混合酯中的 DoS。例如,当配制反应以制备聚α-1,3-葡聚糖乙酸酯丙酸酯时,如果丙酸酐在乙酸酐之 前加入(加入到已经包含酸催化剂的制剂中),则可预期较高的丙酰基基团的DoS。
[0101] 用于本文反应的所选酸酐可对应于用于制备经酸交换的聚α-1,3-葡聚糖的有 机酸。例如,如果反应包含丙酸酐,则酸交换制程可用丙酸进行。作为另外一种选择,用于 本文反应的所选酸酐可不同于用于制备经酸交换的聚α-l,3-葡聚糖的有机酸。例如,如 果反应包含丙酸酐,则酸交换制程可用乙酸进行。
[0102] 本文反应可包含除聚α-1,3_葡聚糖、酸催化剂、酸酐和有机酸以外的组分。例 如,反应中可包含一种或多种有机溶剂诸如二氯甲烷。反应中有机溶剂诸如二氯甲烷的含 量可为例如约30-40重量% (例如生成葡聚糖三乙酸酯)。
[0103] 本文反应的组分可以任何顺序加在一起。例如,可首先将聚α -1,3-葡聚糖、酸催 化剂和有机酸混合在一起,之后可将酸酐加入到混合物中。又如,可首先将酸酐和有机酸混 合在一起,之后可将聚α-1,3_葡聚糖和酸催化剂加入到混合物中。又如,可首先将酸催化 剂和有机酸混合在一起,之后可将聚α-1,3_葡聚糖和酸酐加入到混合物中。在某些实施 例中,将聚α-1,3_葡聚糖和另一种组分(例如酸催化剂或酸酐)依序加入到包含其它反 应组分的混合物中。
[0104] 在配制本文反应的各个阶段期间,可施加冷却。本文术语"冷却"和"冷冻"互换 使用,并且是指将反应或混合物的温度降至较低的温度。冷却可经由本领域已知的任何途 径进行,诸如用冰浴或工业冷却系统。配制反应的步骤(a)可包括在反应配制后(即包含 所有的聚α-1,3_葡聚糖、酸催化剂、酸酐和有机酸)将其冷却诸如至约10、11、12、13、14、 15、16、17、18、19、或20°(:,或约12-18°(:。作为另外一种选择,步骤(3)可包括冷却(例如 冷却至任何前述温度)包含聚α-1,3_葡聚糖、酸催化剂和有机酸的混合物,然后将酸酐加 入到冷却的混合物中。作为另外一种选择,步骤(a)还可包括冷却(例如冷却至任何前述 温度)包含酸酐和有机酸的混合物,然后将聚α_1,3-葡聚糖和酸催化剂加入到冷却的混 合物中。作为另外一种选择,步骤(a)还可包括冷却(例如至任何前述温度)包含酸催化 剂和有机酸的混合物,然后将聚α_1,3-葡聚糖和酸酐加入到冷却的混合物中。反应可任 选在其初始配制后,在任何前述冷却温度点下保持约1-10分钟。
[0105] 然后可将反应(i)置于环境温度条件下,不直接施加热,和/或(ii)采用本领域 已知的任何途径(例如水浴、工业或电加热器)直接加热。可将环境温度条件保持例如至 多约30、60、120、240、360、或480分钟(或介于30和480分钟之间的任何整数值)。作为 另外一种选择,可将环境温度条件保持至多约24、48、或72小时。如本文所用,术语"环境 温度"是指介于约15_30°C或20-25Γ之间的温度(或介于15和30°C之间的任何整数)。 反应加热可为例如至多约30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、或80°(:(或介于30和80°(:之 间的任何整数值),约30-60°C,或约30-50°C。如果需要,此类加热可分阶段进行。例如,可 首先将反应加热至约35°C,然后加热至约39-50°C。在某些实施例中,可施加最大反应温度 (例如约36-43Γ)以避免聚α-1,3_葡聚糖酯分子量过度降解,诸如在生成聚α-1,3_葡 聚糖丙酸酯、聚α_1,3-葡聚糖乙酸酯丙酸酯、或聚α-1,3_葡聚糖乙酸酯丁酸酯时。可将 加热至任何上述温度后的温度保持例如约20-30、20-40、20-60分钟、或至多约40、60、80、 100、120、或140分钟。当分阶段进行加热时,可将一个或多个第一温度点保持例如约20-40 分钟。在其中反应置于环境温度条件下而不直接施加热的实施例中,如果需要,可随后将反 应加热至任何上述温度,并且加热持续任何上述时间段。任何上述温度处理(环境温度和 /或加热)后,反应通常不包含任何固体物质,但是可能是粘稠的。
[0106] 可任选在任何上述温度处理(环境温度和/或加热)后,将反应冷却。例如,可将 反应冷却至约18、19、20、21、22、23、24、或25°(:,约 20-30°(:,或约 20-40°(:。加热至60-801€ 的反应可通常冷却至约35-45Γ。可将冷却后的反应的温度保持例如约5-10分钟。
[0107] 可任选将本文反应保持在惰性气体(例如氮气)下。如本文所用,术语"惰性气体" 是指在一组给定条件下不发生化学反应的气体,诸如所公开的用于配制本文反应的那些。
[0108] 可任选在任何上述温度处理(环境温度和/或加热)和冷却处理后,将反应淬 灭。反应淬灭可通过向反应中加入酸、碱、或某些盐来实现。可用于淬灭反应的各种酸、碱 和盐包括但不限于乙酸(例如~50-70重量% )、任何其它无机或有机酸(例如~50-70重 量% )、乙酸镁(例如~20-25重量% )、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸氢钠、碳酸钠、 以及它们的组合。在生成聚α-1,3_葡聚糖乙酸酯的某些实施例中,用乙酸(例如~50或 70重量% )或乙酸镁(例如~20-25重量% )淬灭反应。
[0109] 可任选将淬灭的反应在约40°C至150°C下加热至多48小时。例如,可将淬灭的反 应在约100°C下加热至多约20-40分钟(例如25-30分钟),诸如用于生成聚α -1,3-葡聚 糖乙酸酯的制程中。可任选将水加入到反应中(经淬灭的或未淬灭的),然后将在约40°C 至150°C (例如~100°C )下加热至多约20-40分钟(例如25-30分钟),以通过水解降低 酰基基团的DoS。此类加热/水处理步骤可用于降低生成聚α-1,3-葡聚糖乙酸酯的制程 中的DoS。
[0110] 由本文反应制得的聚α-1,3-葡聚糖酯化合物可使用非聚α-1,3-葡聚糖酯化 合物溶剂的试剂沉淀。例如,可将足量的去离子水和/或甲醇加入到反应溶液中以沉淀聚 α -1,3-葡聚糖酯化合物。本文的沉淀还可包括经由本领域已知的任何途径诸如用气动共 混机混合反应溶液和非溶剂。
[0111] 可任选通过用水将沉淀出的聚α-1,3-葡聚糖酯化合物洗涤两次或更多次,然后 在碳酸氢盐(例如碳酸氢钠)溶液(例如~5重量% )中洗涤,将所述化合物中和。然后 可用水将酯化合物洗涤一次、两次或更多次,直至达到中性pH。作为另外一种选择,可用水 和碱(例如稀释的碱性氢氧化物诸如氢氧化钠、氢氧化钙、或氢氧化钾)洗涤沉淀出的聚 α-1,3-葡聚糖酯化合物以达到中性pH,任选随后用水洗涤。如本文所用,术语"中性pH" 是指既不显著酸性也不显著碱性的pH(例如约6-8、或约6. 0、6. 2、6. 4、6. 6、6. 8、7. 0、7. 2、 7·4、7·6、7·8、或 8.0 的 pH)。
[0112] 可分离所公开反应中制得的聚α -1,3-葡聚糖酯。上述沉淀处理可为分离处理的 一个步骤。可在中和和/或洗涤步骤之前或之后,使用漏斗、离心机、压滤器、或本领域已知 的能够将液体从固体中除去的任何其它方法和/或设备,进行沉淀出的产物的分离。可采 用本领域已知的任何方法,诸如真空干燥、风干(例如~16-35Γ )、或冷冻干燥,干燥分离 出的聚α-1,3-葡聚糖酯产物。
[0113] 可使用聚α -1,3-葡聚糖酯产物作为原料重复任何上述酯化反应以进一步改性。 该方法可适于提高酰基基团的DoS,和/或将一种或多种不同的酰基基团加入到酯产物中。
[0114] 可采用本领域已知的各种物理化学分析,诸如NMR光谱和尺寸排阻色谱(SEC),确 证聚α -1,
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