聚天冬氨酸或其盐，及其制造方法

专利名称：聚天冬氨酸或其盐，及其制造方法
技术领域：
本发明涉及聚天冬氨酸或其盐，及其制造方法。本发明的聚天冬氨酸或其盐作为螯合剂、防水垢剂、洗涤剂用助洗剂、分散剂、保湿剂、肥料用添加剂、各种涂层剂等是很有用的。
背景技术：
聚天冬氨酸很早以来就被用作螯合剂、防水垢剂、洗涤剂用助洗剂、分散剂、保湿剂、肥料用添加剂等，通常情况下，是通过水解聚琥珀酰亚胺获得的。过去，作为聚琥珀酰亚胺的制造方法，已知有这样几种方法在180℃以上的高温下，使天冬氨酸或马来酰胺酸以固相反应的方法(参照美国专利No.5,057,597号说明书、美国专利No.5,219,986号说明书、美国专利No.5,315,010号说明书、特开平6-206937号公报等)、在120℃以上的温度下，使氨与马来酸酐以固相反应的方法(参照美国专利No.4,839,461号说明书、美国专利No.5,296,578号说明书等)、在聚乙二醇、N-甲基吡咯烷酮或环丁砜等溶剂的存在下，在120℃以上的温度下，使天冬氨酸或马来酰胺酸反应的方法(参照特开平6-145350号公报、特开平6-211982号公报等)等。但是，这些方法中，为了提高转化率即收率，必须使原料在高温条件下长时间反应，而且由这些方法获得的聚天冬氨酸，任一个的钙离子螯合能力都很低。
另外，作为短时间内反应的方法，已知有使天冬氨酸在磷酸或多磷酸催化剂的存在下，在100～250℃下以固相反应的方法(参照特公昭48-20638号公报、美国专利No.5,142,062号说明书等)。但该方法中，为了获得聚琥珀酰亚胺，必须使用大量催化剂，因此就产生了为在后处理工序中除去大量使用的催化剂所必要的繁琐工序的问题，以及要求用于反应的装置耐腐蚀性等问题，除此之外，还产生难以调节所得聚琥珀酰亚胺分子量的问题。再有，这些制造方法中，由于进行固相反应，在制造中由于聚合使聚合物凝结成块状，因此还产生难以工业制造的问题。
发明描述本发明的课题是提供一种可用作为螯合剂、防水垢剂、洗涤剂周助洗剂、分散剂、保湿剂、肥料用添加剂、各种涂层剂等的聚天冬氨酸或其盐，并且提供一种简便且高收率地制造该化合物的方法。
本发明人等鉴于上述课题进行了深入的研究之后发现，使选自马来酸与氨反应获得的反应产物、天冬氨酸以及马来酰胺酸的单体在溶剂和酸催化剂的存在下进行缩聚反应，由此可获得钙离子螯合能力高的聚天冬氨酸，而且，能够获得过去溶剂法得不到的高分子量聚琥珀酰亚胺，由此可以简便地制造具有宽范围分子量的各种聚天冬氨酸，至此完成本发明。
因此，本发明提供一种钙离子螯合能力在4.3(Ca++g/100g聚合物)以上的聚天冬氨酸或其盐(以下称为“第1种聚天冬氨酸或其盐”)，以及提供一种上述聚天冬氨酸或其盐的制造方法(以下称为“第1种聚天冬氨酸或其盐的制造方法”)，该方法包括使选自马来酸与氨反应获得的反应产物、天冬氨酸以及马来酰胺酸的单体，在溶剂和酸催化剂的存在下进行缩聚反应，获得聚琥珀酰亚胺的缩聚工序，以及使上述缩聚工序中获得的聚琥珀酰亚胺水解的水解工序，并且还提供一种为上述聚天冬氨酸或其盐的前体、能够通过水解制造上述聚天冬氨酸或其盐的聚琥珀酰亚胺。
而且，本发明还提供一种聚天冬氨酸或其盐的制造方法(以下称为“第2种聚天冬氨酸或其盐的制造方法”)，该方法包括使选自马来酸与氨反应获得的反应产物、天冬氨酸和马来酰胺酸的单体，在至少含有非质子性极性溶剂的2种或2种以上溶剂构成的混合溶剂和酸催化剂的存在下进行缩聚反应，获得聚琥珀酰亚胺的缩聚工序，以及使上述缩聚工序中获得的聚琥珀酰亚胺水解的水解工序。
以下详细地说明本发明。(1)第1种聚天冬氨酸或其盐、及其制造方法本发明的第1种聚天冬氨酸或其盐，根据使用氯化钙的钙离子电极法测定的钙离子螯合能力在4.3(Ca++g/100g聚合物)以上，优选在4.6(Ca++g/100g聚合物)以上。该聚天冬氨酸或其盐的钙离子螯合能力对分子量的依存性小。已知钙离子螯合能力一般是随分子量的提高而提高，但如果分子量过高，则分散性降低，因此是不利的。由于本发明的第1种聚天冬氨酸或其盐的钙离子螯合能力对分子量的依存性小，即使是较低的分子量也可以具有上述较高的钙离子螯合能力。
此处，本发明中的钙离子螯合能力，是指根据例如特开平5-59130和油化学第35卷第3号(1986年)等记载，称取试样，在含有氯化钙和氯化钾的水溶液中进行溶解、搅拌之后，使用带有钙离子电极的离子测量仪测定溶液中的钙离子量，由测定结果而求出的值。具体地说，在50ml烧杯中，称取试样10mg，并使其溶解于将氯化钙调整到1.0×10-3M、氯化钾调整到0.08M的水溶液50ml中，在30℃下搅拌10分钟左右之后，用钙离子电极(オリカン社制93-20型)和离子测量仪(オリカン社制Model 720 A)测定溶液中的钙离子，用被试样聚合物100g捕获的钙离子克数来表示钙离子螯合能力(单位Ca++g/100g聚合物)。另外，钙离子螯合能力也可以采用色素法、浊度法等其它测定方法来测定。
作为聚天冬氨酸的盐，可以举出聚天冬氨酸钠盐、聚天冬氨酸钾盐等碱金属盐、聚天冬氨酸钙盐、聚天冬氨酸镁盐等碱土金属盐等。
具有如此高的钙离子螯合能力的本发明第1种聚天冬氨酸或其盐，可以通过这样一种方法来制造，该方法包括使选自马来酸与氨反应获得的反应生成物、天冬氨酸和马来酰胺酸中的单体在溶剂和酸催化剂的存在下进行缩聚反应而获得聚琥珀酰亚胺的缩聚工序，以及使上述缩聚工序中获得的聚琥珀酰亚胺水解的水解工序。
本发明的第1种聚天冬氨酸或其盐的制造方法中所用的单体选自马来酸与氨反应获得的反应产物、天冬氨酸和马来酰胺酸。
此处，所说的使马来酸与氨反应获得的反应产物，是指采用例如德国专利3,626,672号说明书、美国专利No.4,839,461号说明书、美国专利No.5,286,810号说明书等中记载的方法而获得的产物。即，具体地说，可以举出下述“实施发明最佳模式”一栏制造例1中记载的方法。而且，用作为上述反应产物原料的马来酸也可以包括其酸酐、部分酯或全部酯。而且，氨可以作为通常的气体或溶液来使用，在作为溶液使用的场合下，可以采用使其溶解于水形成氢氧化铵水溶液的方法或是将其溶解于甲醇或乙醇等醇类和其它适当的有机溶剂中来使用的方法等。
上述反应产物，具体地说，主要是马来酸单铵盐，除此之外，也可以包括马来酸、马来酸二铵盐、氨、富马酸、天冬氨酸、天冬酰胺、亚氨基二琥珀酸、马来酰胺酸等产物。
天冬氨酸可以是D型、L型或其混合物。而且，马来酰胺酸可以通过例如加热马来酸单铵盐或二铵盐来获得。
这些单体中，优选天冬氨酸。
而且，作为单体，除上述马来酸与氨反应获得的反应产物、天冬氨酸或马来酰胺酸以外，还可以在不超过单体总量50mol％的范围内，使用可共聚的其它单体。作为其例子，可以举出天冬氨酸盐、谷氨酸、丙氨酸、亮氨酸、赖氨酸等氨基酸或其盐；乙醇酸、乳酸、3-羟基丁酸等羟基羧酸；与2-羟基乙醇、马来酸、苯胺等的氨基和/或羧基反应获得的具有一个以上官能团的化合物等。
作为本发明的上述制造方法的缩聚工序中使用的溶剂，如果是通常用于缩聚的有机溶剂则没有特别的限制，优选具有100℃以上沸点的溶剂，最优选具有130℃以上沸点的溶剂。优选的溶剂是选自烃类溶剂、卤化烃类溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂和非质子性极性溶剂。
具体地说，作为烃类溶剂，可以举出二甲苯、二乙基苯(它们可单独地分别为邻位、间位或对位异构体，也可以是2种以上异构体的混合物。)、甲苯、戊苯、异丙苯、、1，2，3，4-四氢化萘等。作为卤化烃类溶剂，可以举出氯甲苯、二氯苯(它们可分别由单独的邻位、间位或对位异构体构成，也可以是2种以上异构体的混合物。)、1，4-二氯丁烷、氯苯等。作为醚类溶剂，可以举出二氯乙醚、丁醚、二异戊醚、苯甲醚等。作为酯类溶剂，可以举出醋酸正戊酯、醋酸异戊酯、醋酸甲基异戊酯、醋酸甲氧基丁酯、醋酸环己酯、醋酸苄酯、丙酸正丁酯、丙酸异戊酯、丁酸异戊酯、丁酸正丁酯等。作为非质子性极性溶剂可以举出N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、四甲基尿酸等酰胺类溶剂；二甲基亚砜、环丁砜等含硫类溶剂；六甲基偶磷基酰胺等含磷类溶剂等。其中，在具有合适沸点的观点上优选二乙基苯、、异丙苯、氯甲苯、1，4-二氯丁烷、二异戊醚、丁酸异戊酯、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮或环丁砜，最优选、异丙苯、氯甲苯、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮或环丁砜。上述溶剂可以单独使用，也可以它们中的2种以上混合使用。
本发明的制造方法中，对于单体100重量份来说，可使用的溶剂比例通常为100～5000重量份，优选200～2000重量份。
作为缩聚工序中使用的酸催化剂，可以举出硫酸、硫酸酐、磷酸、多磷酸、偏磷酸、缩合磷酸等无机酸催化剂；对甲苯磺酸、三氯醋酸、三氟醋酸、三氟甲磺酸等有机酸催化剂。其中，优选弱酸磷酸。酸催化剂的用量，对于单体1mol来说，通常为0.0002～2.0mol，优选0.01～1.0mol，更优选0.01～0.5mol，最优选0.03～0.3mol。这样，该制造方法中，可以用比过去的方法少的酸催化剂充分地进行缩聚。因此，可防止由聚合而产生的聚合物凝结成块，由此对工业极为有利。
本发明的制造方法中缩聚反应的反应温度，通常为100～280℃，优选130～250℃，更优选150～200℃。缩聚温度低于100℃，则反应不容易进行，而超过280℃，则生成分解产物。反应时的压力没有特别的限制，常压、减压或加压都可以，通常为10Pa～1MPa。反应时间为1分钟～100小时，优选10分钟～50小时，最优选15分钟～20小时。而且，反应实质上的终点为反应中副产物的水不发生共沸的那一点。
缩聚反应结束后，为了回收由缩聚反应获得的聚琥珀酰亚胺而进行后处理。后处理可以根据聚琥珀酰亚胺的用途来适宜选择。根据这样一些常规方法来进行后处理，可获得聚琥珀酰亚胺，例如，通过将缩聚反应产物过滤或离心分离等而除去溶剂的方法，或是除去溶剂后再用水或甲醇、丙酮等低沸点溶剂洗涤的方法等。
此处获得的聚琥珀酰亚胺为本发明第1种聚天冬氨酸或其盐的前体，通过水解可制造上述聚天冬氨酸或其盐。而且除此之外，该聚琥珀酰亚胺本身也可以作为聚氨酯的润滑剂、各种涂层剂等用途来使用。
本发明的第1种聚天冬氨酸或其盐，是通过将上述缩合工序中获得的聚琥珀酰亚胺接着进行水解而获得的。聚琥珀酰亚胺的水解工序，可根据常规方法进行，作为其代表例可以举出J.Am.Chem.Soc.80，3361(1958)、J.Org.Chem.26，1084(1961)、美国专利No.5,221,733号说明书、美国专利No.5,288,783号说明书、特开昭60-203636号说明书等中记载的方法。具体地说，该方法是用氢氧化钠等金属氢氧化物进行水解的方法。由此可制造具有优良的钙离子螯合能力的聚天冬氨酸或其盐。
这样获得的本发明的第1种聚天冬氨酸或其盐，对于分子量没有特别的限制，换算成聚乙二醇的重均分子量优选为500～200,000，更具体地为4000～100,000左右。
如上所述，本发明的第1种聚天冬氨酸或其盐，钙离子螯合能力对分子量的依存性小，即使较低的分子量也可以具有高的钙离子螯合能力，从分散性的观点来说，以聚乙二醇为基的重均分子量优选500～30,000，更优选为1000～20,000的聚天冬氨酸或其盐较有用。
本发明的第1种聚天冬氨酸或其盐，可用于各种用途，具体地说，适用于螯合剂、防水垢剂、洗涤剂用助洗剂、分散剂、保湿剂、肥料用添加剂、各种涂层剂等。
(2)第2种聚天冬氨酸或其盐的制造方法本发明还提供一种第2种聚天冬氨酸或其盐的制造方法，该方法包括，使选自马来酸与氨反应获得的反应产物、天冬氨酸和马来酰胺酸的单体在至少含有一种非质子性极性溶剂的2种以上溶剂构成的混合溶剂和酸催化剂的存在下进行缩聚反应而获得聚琥珀酰亚胺的缩聚工序，以及使上述缩聚工序中获得的聚琥珀酰亚胺水解的水解工序。
过去不易简便地制造高分子量的聚琥珀酰亚胺，但根据本发明的方法，可以获得高分子量聚琥珀酰亚胺，例如基于聚苯乙烯计算的重均分子量在25,000左右以上的聚琥珀酰亚胺，通过将其水解，可获得具有优良的钙离子螯合能力等的高分子量聚天冬氨酸或其盐。
此处使用的单体与用于制造本发明第1种聚天冬氨酸或其盐的单体相同，在第2种聚天冬氨酸或其盐的制造方法中，作为溶剂使用至少含有一种非质子性极性溶剂的2种以上溶剂构成的混合溶剂。更优选地，使用选自烃类溶剂、卤化烃类溶剂、醚类溶剂和酯类溶剂的溶剂与非质子性极性溶剂的混合溶剂。而且，混合溶剂中使用的溶剂的沸点，优选任一个都在100℃以上，更优选在130℃以上。非质子性极性溶剂对该混合溶剂总体的比例，通常为1～99重量％，优选5～99重量％，更优选10～95重量％，而且，作为各溶剂的具体例子，可以举出第1种聚天冬氨酸或其盐的制造方法中举出的那些溶剂。
本发明的第2种聚天冬氨酸或其盐的制造方法中，通过使用这种混合溶剂，在缩聚工序中可制造较高分子量的聚琥珀酰亚胺。而且，由于不需要使用大量的酸催化剂，可防止由聚合作用造成的聚合物凝结成块，因此该方法是对工业有用的制造方法，而且，酸催化剂的用量与上述第1种聚天冬氨酸或其盐的制造方法中的相同，对于单体1mol，通常为0.0002～2.0mol，优选0.01～1.0mol，更优选0.01～0.5mol，最优选0.03～0.3mol。
本发明的第2种聚天冬氨酸或其盐的制造方法中，关于缩聚反应温度、压力、反应时间、后处理工序等条件，与上述第1种聚天冬氨酸或其盐的制造方法中的相同。
该第2种聚天冬氨酸或其盐的缩聚工序中，缩聚可在伯胺或仲胺以及上述溶剂和酸催化剂的存在下进行。通过添加胺，可控制聚琥珀酰亚胺的分子量，获得合乎各种用途的希望分子量的聚琥珀酰亚胺，而且，由此可制造希望分子量的聚天冬氨酸或其盐。
作为此处使用的伯胺或仲胺没有特别的限制，优选在水溶液中的酸离解常数(pKa)在7以下，更优选在6以下的胺。而且，用于此处的pKa指胺的共轭酸的值，该值可从“化学便览—基础编”(日本化学会编)的水溶液中有机化合物的离解常数或“Critical Stability Constants Vol.1，2，3，5”(A.E.Martell，R.M.Smith，Plenum Press)中查到。具体有吗啉、己胺、邻-、间-、对氨基吡啶、丁胺、苯胺、三亚乙基四胺、1-萘胺、2-萘胺等，为二官能团的可举出邻氨基苯酚、4-氨基丁酸等。其中，作为pKa≤6的胺有苯胺、三亚乙基四胺、1-萘胺、2-萘胺等，二官能团的可举出邻氨基苯酚、4-氨基丁酸等。这些胺可以单独使用，也可以2种以上混合使用。
向缩聚工序中添加伯胺或仲胺的方法没有特别的限制，可以在缩聚反应开始时全部加入，也可以在缩聚反应中随着时间而加入。而且，其添加量可根据所使用的胺的重量和将要获得的聚琥珀酰亚胺的分子量的变化而变化，如果要想获得较低分子量的聚琥珀酰亚胺，优选使用较多量的胺。具体地说，对于单体，通常为100mol％以下，优选80mol％以下，更优选60mol％以下。而且，还要考虑到这些胺作为聚合物末端封闭剂的作用。就是说，要考虑到通过与聚合物末端的羧基反应而阻碍与单体的聚合物活性末端的反应，从而控制分子量。
该缩聚工序中获得的聚琥珀酰亚胺是本发明的第2种聚天冬氨酸或其盐的前体，可通过水解制造上述聚天冬氨酸或其盐。而且除此之外，聚琥珀酰亚胺本身还可作为聚氨酯的润滑剂、生物降解性聚合物原料等用途来使用。
本发明的第2种聚天冬氨酸或其盐，使上述缩聚工序中获得的聚琥珀酰亚胺接着通过用与上述第1种聚天冬氨酸或其盐的场合的相同方法进行水解而获得。
本发明的第2种聚天冬氨酸或其盐，在各种用途，具体地说，在凝聚剂、生物降解性聚合物原料等方面很有用。
实施发明的最佳形态下面，通过实施例进一步详细说明本发明，但本发明不受这些实施例的限制。
另外，由天冬氨酸转化到聚琥珀酰亚胺的转化率(％)是使10g反应混合物或产物在200g N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中搅拌溶解4小时，滤除不溶解于该溶剂的天冬氨酸(DMF不溶成分)并求出其重量，由下式算出的。 所制造的聚琥珀酰亚胺的分子量是采用GPC色谱仪(示差折光计)获得的以聚苯乙烯为基准计算的值，该GPC色谱仪中使用東ソ—株式会社制「TSKgel」“GMHHR-M”柱子以及「TSKgel」“G2000HHR”柱子，作为洗提液使用10mM溴化锂的二甲基甲酰胺溶液；聚天冬氨酸或其盐的分子量是采用GPC色谱仪(示差折光计)获得的以聚乙二醇为基准计算的值，在聚琥珀酰亚胺的重均分子量高于30000的场合下，使用東ソ—株式会社制「TSKgel」“G6000PWXL”柱子以及東ソ—株式会社制「TSKgel」“G3000PWXL”柱子，在聚琥珀酰亚胺的重均分子量低于30000的场合下，使用两根東ソ—株式会社制「TSKgel」“G3000PWXL”柱子，作为洗提液使用0.4M硝酸钠水溶液。
另外，作为钙离子螯合能力是根据例如特开平5-59130和油化学第35卷第3号(1986年)等中的记载，使用钙离子电极并使用离子测量仪测定每100g聚合物对源于氯化钙的钙离子的捕获能力。具体地说，在50ml烧杯中，称取试样10mg，并使其溶解于将氯化钙调整到1.0×10-3M、氯化钾调整到0.08M的水溶液50ml中，在30℃下搅拌10分钟左右之后，用钙离子电极(オリカン社制93-20型)并使用离子测量仪(オリカン社制Model 720 A)测定溶液中的钙离子，用被试样100g捕获的钙离子的克数来表示钙离子的螯合能力。
制造例1(自马来酸与氨获得的反应产物的制造)向装有回流冷凝器、温度计、搅拌器和滴液漏斗的300mL四口烧瓶中，加入马来酸酐98g和水50g，在75℃油浴中加热30分钟。接着移出油浴外，一边用冰冷却烧瓶一边滴入25％氨水68.1g，然后，在85℃油浴中搅拌3小时。反应后，在温度80～85℃、减压下(200～10hPa)下将反应混合物蒸馏除去水，获得白色固体130g。
实施例1向装有冷凝器、温度计、搅拌器和水分离器的200mL四口烧瓶中，加入作为原料的制造例1中获得的马来酸与氨的反应产物25g、作为酸催化剂的85％磷酸2.5g、作为溶剂的80g。接着在常压下、溶剂回流下(162℃)保持4.5小时，进行缩聚反应。反应中生成的水与溶剂一起蒸馏出体系之外。
反应结束后，过滤，用纯水100g分4次洗涤产物，再用甲醇100g洗涤。接着，在减压下80℃下干燥24小时，获得褐色的聚琥珀酰亚胺粉末13.6g。
该聚琥珀酰亚胺的转化率为99％，由GPC测定的以聚苯乙烯为基准计算的分子量，重均分子量为4500，数均分子量为3500。
接着，向装有搅拌子的100cc烧杯中，加入上述获得的聚琥珀酰亚胺3g和水10g，在冰冷却下加入氢氧化钠1.4g溶解于水20g中的水溶液，其后搅拌1小时，由此进行聚琥珀酰亚胺的水解。反应结束后，将反应液倾注到甲醇300ml中，由此析出结晶，获得黄白色的聚天冬氨酸钠3.3g。
由GPC测定的以聚乙二醇为基准计算的分子量，重均分子量为4200，数均分子量为3600，钙离子螯合能力为5.0(Ca++g/100g聚合物)。
实施例2向装有回流冷凝器、温度计、搅拌器、氮气导入管和水分离器的200mL四口烧瓶中，加入作为原料的制造例1中获得的马来酸与氨的反应产物25g、作为酸催化剂的85％磷酸2.5g、作为溶剂的环丁砜80g。接着在常压下、反应温度180℃下保持4.5小时，进行缩聚反应。反应中生成的水与氮气流一起蒸馏出体系之外。
反应结束后，用纯水300g使产物析出结晶，过滤后，用纯水100g分4次洗涤，再用甲醇100g洗涤。接着，在减压下80℃下干燥24小时，获得黄白色的聚琥珀酰亚胺粉末10.1g。该聚琥珀酰亚胺的转化率为99％以上，由GPC测定的以聚苯乙烯为基准计算的分子量，重均分子量为6000，数均分子量为4800。
而且，与实施例1相同地进行聚琥珀酰亚胺的水解，获得黄白色的聚天冬氨酸钠3.1g。该物质由GPC测定的以聚乙二醇为基准计算的分子量，重均分子量为5800，数均分子量为4600，钙离子螯合能力为5.1(Ca++g/100g聚合物)。
实施例3使用作为原料的马来酰胺酸25g、作为酸催化剂的85％磷酸2.5g、作为溶剂的56g以及环丁砜24g，与实施例1相同地进行反应，获得聚琥珀酰亚胺粉末12.9g。
该聚琥珀酰亚胺的转化率为99％，由GPC测定的换算为聚苯乙烯的分子量，重均分子量为7100，数均分子量为4800。
接着，与实施例1相同地进行聚琥珀酰亚胺的水解，获得黄白色的聚天冬氨酸钠3.4g。
由GPC测定的以聚乙二醇为基准计算的分子量，重均分子量为6900，数均分子量为4600，钙离子螯合能力为5.4(Ca++g/100g聚合物)。
实施例4实施例3中的溶剂中，除了将56g改为丁酸正丁酯56g之外，按与实施例3相同地进行反应，获得聚琥珀酰亚胺粉末13.7g。该聚琥珀酰亚胺的转化率为99％以上，由GPC测定的以聚苯乙烯为基准计算的分子量，重均分子量为7200，数均分子量为4800。
而且，按与实施例5相同的操作进行聚琥珀酰亚胺的水解，获得黄白色的聚天冬氨酸钠3.2g。该物质由GPC测定的以聚乙二醇为基准计算的分子量，重均分子量为6800，数均分子量为4600，钙离子螯合能力为4.8(Ca++g/100g聚合物)。
实施例5使用作为原料的天冬氨酸25g、作为酸催化剂的85％磷酸2.5g、作为溶剂的对氯甲苯80g，在反应温度164℃下与实施例1相同地进行反应，获得黄白色的聚琥珀酰亚胺的粉末17.4g。该聚琥珀酰亚胺的转化率为99％以上，由GPC测定的换算为聚苯乙烯的分子量，重均分子量为19000，数均分子量为11000。
而且，按与实施例1相同的操作进行聚琥珀酰亚胺的水解，获得黄白色的聚天冬氨酸钠3.8g。该物质由GPC测定的以聚乙二醇为基准计算的分子量，重均分子量为19000，数均分子量为12000，钙离子螯合能力为4.63(Ca++g/100g聚合物)。
实施例6使用作为原料的天冬氨酸25g、作为酸催化剂的85％磷酸2.5g、作为溶剂的环丁砜80g，在反应温度180℃下与实施例1相同地进行反应。反应结束后，用纯水300g使产物析出结晶，过滤后，用纯水100g分4次洗涤，再用甲醇100g洗涤。接着在减压、80℃下干燥24小时，获得黄白色的聚琥珀酰亚胺粉末17.1g。该聚琥珀酰亚胺的转化率为99％以上，由GPC测定的以聚苯乙烯为基准计算的分子量，重均分子量为14000，数均分子量为9000。
而且，按与实施例1相同的操作进行上述聚琥珀酰亚胺的水解，获得黄白色的聚天冬氨酸钠3.6g。该物质由GPC测定的换算为聚乙二醇的分子量，重均分子量为15000，数均分子量为9800，钙离子螯合能力为5.0(Ca++g/100g聚合物)。
实施例7使用作为原料的天冬氨酸25g、作为酸催化剂的85％磷酸2.5g、作为溶剂的56g和环丁砜24g，与实施例1相同地进行反应，获得黄白色的聚琥珀酰亚胺粉末17.9g，对理论量的收率为98％。所得聚琥珀酰亚胺由GPC测定求出的以聚苯乙烯为基准计算的分子量，重均分子量为66000，数均分子量为25000。
而且，按与实施例1相同的操作进行上述聚琥珀酰亚胺的水解，获得黄白色的聚天冬氨酸钠4.0g。该物质由GPC测定的换算为聚乙二醇的分子量，重均分子量为72000，数均分子量为28000，钙离子螯合能力为5.0(Ca++g/100g聚合物)。
实施例8使用作为原料的天冬氨酸25g、作为酸催化剂的85％磷酸2.5g、作为溶剂的对氯甲苯40g和环丁砜40g，与实施例1相同地进行反应，获得黄白色的聚琥珀酰亚胺粉末16.9g，对理论量的收率为93％。所得聚琥珀酰亚胺由GPC测定求出的以聚苯乙烯为基准计算的分子量，重均分子量为59000，数均分子量为27000。
而且，按与实施例1相同的操作进行上述聚琥珀酰亚胺的水解，获得黄白色的聚天冬氨酸钠4.0g。该物质由GPC测定的以聚乙二醇为基准计算的分子量，重均分子量为64000，数均分子量为25000，钙离子螯合能力为5.1(Ca++g/100g聚合物)。
实施例9作为溶剂，将环丁砜24g改为1，3-二甲基-2-咪唑啉酮24g，除此之外，与实施例7相同地进行反应，获得黄白色的聚琥珀酰亚胺粉末17.3g，对理论量的收率为95％。所得聚琥珀酰亚胺由GPC测定求出的以聚苯乙烯为基准计算的分子量，重均分子量为42000，数均分子量为23000。
而且，按与实施例1相同的操作进行上述聚琥珀酰亚胺的水解，获得黄白色的聚天冬氨酸钠3.7g。该物质由GPC测定的以聚乙二醇为基准计算的分子量，重均分子量为46000，数均分子量为18000，钙离子螯合能力为5.0(Ca++g/100g聚合物)。
实施例10作为酸催化剂，将85％磷酸2.5g改为对甲苯磺酸3.6g，除此之外，与实施例8相同地进行反应，获得黄白色的聚琥珀酰亚胺的粉末17.3g，对理论量的收率为95％。所得聚琥珀酰亚胺由GPC测定求出的以聚苯乙烯为基准计算的分子量，重均分子量为41000，数均分子量为23000。
而且，按与实施例1相同的操作进行上述聚琥珀酰亚胺的水解，获得黄白色的聚天冬氨酸钠3.7g。该物质由GPC测定的以聚乙二醇为基准计算的分子量，重均分子量为42000，数均分子量为17000，钙离子螯合能力为4.9(Ca++g/100g聚合物)。
实施例11作为溶剂，将56g改为二异戊醚56g，除此之外，与实施例7相同地进行反应，获得黄白色的聚琥珀酰亚胺粉末17.8g，对理论量的收率为98％。所得聚琥珀酰亚胺由GPC测定求出的以聚苯乙烯为基准计算的分子量，重均分子量为35000，数均分子量为20000。
而且，按与实施例1相同的操作进行上述聚琥珀酰亚胺的水解，获得黄白色的聚天冬氨酸钠3.6g。该物质由GPC测定的以聚乙二醇为基准计算的分子量，重均分子量为36000，数均分子量为15000，钙离子螯合能力为4.9(Ca++g/100g聚合物)。
实施例12将苯胺0.18g与其他原料等一起加入，除此之外，与实施例7相同地进行反应。其结果，获得黄白色的聚琥珀酰亚胺粉末17.8g。对理论量的收率为98％。所得聚琥珀酰亚胺的重均分子量为61000，数均分子量为23000。按与实施例1相同的操作对该聚琥珀酰亚胺进行水解，获得聚天冬氨酸钠。
实施例13将苯胺0.87g与其他原料等一起加入，除此之外，与实施例7相同地进行反应。其结果，获得黄白色的聚琥珀酰亚胺粉末18.0g。对理论量的收率为99％。所得聚琥珀酰亚胺的重均分子量为29000，数均分子量为10000。而且，对该聚琥珀酰亚胺测定1H-NMR，其结果，确认由苯胺引起的吸收峰，从而确认苯胺进入聚琥珀酰亚胺分子中。按与实施例1相同的操作对该聚琥珀酰亚胺进行水解，获得聚天冬氨酸钠。
实施例14将吗啉0.17g与其他原料等一起加入，除此之外，与实施例7相同地进行反应。其结果，获得黄白色的聚琥珀酰亚胺粉末17.7g。对理论量的收率为97％。所得聚琥珀酰亚胺的重均分子量为63000，数均分子量为24000。按与实施例1相同的操作对该聚琥珀酰亚胺进行水解，获得聚天冬氨酸钠。
实施例15将吗啉0.82g与其他原料等一起加入，除此之外，与实施例7相同地进行反应。其结果，获得黄白色的聚琥珀酰亚胺粉末17.6g。对理论量的收率为97％。所得聚琥珀酰亚胺的重均分子量为32000，数均分子量为13000。按与实施例1相同的操作对该聚琥珀酰亚胺进行水解，获得聚天冬氨酸钠。
实施例16将环己胺0.92g与其他原料等一起加入，除此之外，与实施例7相同地进行反应。其结果，获得黄白色的聚琥珀酰亚胺粉末17.3g。对理论量的收率为95％。所得聚琥珀酰亚胺的重均分子量为40000，数均分子量为17000。按与实施例1相同的操作对该聚琥珀酰亚胺进行水解，获得聚天冬氨酸钠。
比较例1向装有回流冷凝器、温度计、搅拌器和滴液漏斗的300mL四口烧瓶中，加入马来酸酐98g和水50g，在75℃油浴中加热30分钟。接着移出油浴外，一边用冰冷却烧瓶，一边滴入25％氨水68.1g，然后，在85℃油浴中搅拌3小时。将反应混合物转移至500ml茄型烧瓶中，用旋转蒸发器在温度80～85℃、减压下(200～10hPa)蒸馏除去水。然后，于常压氮气流下，在温度120℃下进行缩聚反应1小时，再在减压(20～10hPa)下、温度135℃下进行缩聚反应4小时，获得白色固体106g。
该聚琥珀酰亚胺的转化率为87％，由GPC测定的以聚苯乙烯为基准计算的分子量，重均分子量为2900，数均分子量为2400。
而且，与实施例1相同地对所得聚琥珀酰亚胺进行水解，获得黄白色的聚天冬氨酸钠1.3g。该物质由GPC测定的以聚乙二醇为基准计算的分子量，重均分子量为2500，数均分子量为2400，钙离子螯合能力为2.4(Ca++g/100g聚合物)。
比较例2向200mL茄型烧瓶中加入制造例1中获得的马来酸与氨的反应混合物10g，用旋转蒸发器在氮气流下，在220℃油浴中加热4小时，进行缩聚反应，获得褐色的聚琥珀酰亚胺粉末6.9g。该聚琥珀酰亚胺的转化率为99％以上，由GPC测定的以聚苯乙烯为基准计算的分子量，重均分子量为6500，数均分子量为4400。
而且，与实施例1相同地对该聚琥珀酰亚胺进行水解，获得黄白色的聚天冬氨酸钠3.5g。该物质由GPC测定的换算为聚乙二醇的分子量，重均分子量为6500，数均分子量为3500，钙离子螯合能力为3.4(Ca++g/100g聚合物)。
比较例3向装有回流冷凝器、温度计、搅拌器和水分离器的500mL四口烧瓶中，加入天冬氨酸200g。接着，在氮气流下，一边用维持在260℃的油浴加热，一边进行缩聚反应6小时。反应结束后，获得茶褐色的聚琥珀酰亚胺粉末140.0g。对理论量的收率为97％。所得聚琥珀酰亚胺由GPC测定求出的以聚苯乙烯为基准计算的分子量，重均分子量为15000，数均分子量为8800。而且，与实施例1相同地对该聚琥珀酰亚胺进行水解，获得黄白色的聚天冬氨酸钠3.6g。该物质由GPC测定的以聚乙二醇为基准计算的分子量，重均分子量为16000，数均分子量为8900，钙离子螯合能力为4.2(Ca++g/100g聚合物)。
比较例4使用作为其他原料的天冬氨酸25g，作为溶剂的80g，不使用酸催化剂，与实施例1相同地进行反应，反应中不生成水，转化率几乎为0％。
比较例5向1L的茄型烧瓶中加入天冬氨酸50g和85％磷酸3.0g。接着，将上述烧瓶安装到旋转蒸发器上，用维持在180℃的油浴加热4小时，使其进行缩聚反应。反应结束后将其冷却，将生成的玻璃状的团块溶解于N，N-二甲基甲酰胺中，加水而形成沉淀，将其过滤并收集沉淀物。将获得的沉淀物用水洗涤至中性以除去磷酸。将洗净物在85℃下干燥24小时，获得黄白色的聚琥珀酰亚胺粉末17.1g。对理论量的收率为47％。所得聚琥珀酰亚胺的重均分子量为22000，数均分子量为9000。
产业上的利用可能性本发明的第1种聚天冬氨酸或其盐，具有优良的钙离子螯合能力，作为螯合剂、防水垢剂、洗涤剂用助洗剂、分散剂、保湿剂、肥料用添加剂、各种涂层剂等极为有用。根据本发明的上述聚天冬氨酸或其盐的制造方法，可以简便地制造这种聚天冬氨酸或其盐，而且比过去方法的收率高得多。
另外，根据本发明的第2种聚天冬氨酸或其盐的制造方法，可以制造高分子量的聚琥珀酰亚胺，由此可获得具有优良的钙离子螯合能力的高分子量聚天冬氨酸，更可以根据用途在宽范围内控制分子量。
权利要求
1.一种聚天冬氨酸或其盐，根据使用氯化钙的钙离子电极法测定的钙离子螯合能力在4.3(Ca++g/100g聚合物)以上。
2.权利要求1中所述的聚天冬氨酸或其盐，根据使用氯化钙的钙离子电极法测定的钙离子螯合能力在4.6(Ca++g/100g聚合物)以上。
3.权利要求1中所述的聚天冬氨酸或其盐的制造方法，该方法包括使选自马来酸与氨反应获得的反应产物、天冬氨酸以及马来酰胺酸的单体，在溶剂和酸催化剂的存在下进行缩聚反应，获得聚琥珀酰亚胺的缩聚工序，以及使上述缩聚工序中获得的聚琥珀酰亚胺水解的水解工序。
4.权利要求3中所述的制造方法，其中，上述单体为天冬氨酸。
5.权利要求3中所述的制造方法，其中，上述溶剂选自烃类溶剂、卤化烃类溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂和非质子性极性溶剂。
6.权利要求3中所述的制造方法，其中，上述溶剂的沸点在100℃以上。
7.权利要求3中所述的制造方法，其中，上述溶剂的沸点在130℃以上。
8.权利要求3中所述的制造方法，其中，上述酸催化剂的用量，对于单体1mol来说，为0.0002～2mol。
9.一种聚琥珀酰亚胺，它是权利要求1中所述的聚天冬氨酸或其盐的前体，通过水解可制造上述聚天冬氨酸或其盐。
10.权利要求9中所述的聚琥珀酰亚胺，是使选自马来酸与氨反应获得的反应生成物、天冬氨酸和马来酰胺酸中的单体，在溶剂和酸催化剂的存在下进行缩聚反应而获得的。
11.一种聚天冬氨酸或其盐的制造方法，该方法包括使选自马来酸与氨反应获得的反应产物、天冬氨酸以及马来酰胺酸的单体，在含至少一种非质子性极性溶剂的2种以上溶剂构成的混合溶剂和酸催化剂的存在下进行缩聚反应，获得聚琥珀酰亚胺的缩聚工序，以及使上述缩聚工序中获得的聚琥珀酰亚胺水解的水解工序。
12.权利要求11中所述的制造方法，其中，上述单体为天冬氨酸。
13.权利要求11中所述的制造方法，其中，上述2种以上溶剂的任一个的沸点皆在100℃以上。
14.权利要求11中所述的制造方法，其中，上述2种以上溶剂的任一个的沸点皆在130℃以上。
15.权利要求11中所述的制造方法，其中，上述混合溶剂为选自烃类溶剂、卤化烃类溶剂、醚类溶剂、酯类溶剂的溶剂与非质子性极性溶剂的混合溶剂。
16.权利要求11中所述的制造方法，其中，上述酸催化剂的用量，对于单体1mol来说，为0.0002～2mol。
17.权利要求11中所述的制造方法，其中，上述缩聚工序中，使单体在溶剂、酸催化剂和伯胺或仲胺的存在下进行缩聚反应。
18.权利要求17中所述的聚天冬氨酸或其盐的制造方法，其中，上述伯胺或仲胺在水溶液中的酸离解常数(pKa)在7以下。
全文摘要
本发明涉及一种钙离子螯合能力在4.3(Ca
文档编号C08G69/00GK1146210SQ9519264
公开日1997年3月26日 申请日期1995年12月21日 优先权日1994年12月21日
发明者中藤毅, 藏持真弓, 富田雅之 申请人:三菱化学株式会社