Observation of macroradicals of carboxymethyl cellulose in aqueous solution

水溶液中におけるカルボキシメチルセルロースマクロラジカルの観察

佐伯 誠一; 室屋 裕佐*; 長澤 尚胤; 玉田 正男; 工藤 久明*; 勝村 庸介*

Saiki, Seiichi; Muroya, Yusa*; Nagasawa, Naotsugu; Tamada, Masao; Kudo, Hisaaki*; Katsumura, Yosuke*

水溶性多糖類誘導体の一種であるカルボキシメチルセルロース(CMC)は、医薬,食品や工業分野などに応用されている。多糖類やその誘導体は一般に放射線照射によって分解するが、カルボキシメチルセルロースは濃厚水溶液で放射線照射を行うと、橋かけ反応を起こしゲル化する。本研究の目的は、放射線照射によるCMC濃厚水溶液のゲル化メカニズムを理解するために、橋かけ反応にかかわるCMCマクロラジカルの水溶液中における挙動を解明することである。吸光及び電子スピン共鳴(ESR)測定の2つの実験から水の放射線分解生成物であるOHラジカルによって生成したCMCマクロラジカルの減衰挙動について検討した。吸光測定においては、照射後の寿命が15分という非常に遅い時間減衰を示すスペクトルを確認した。これは、OHラジカルとの反応によりCMC分子鎖中の長寿命マクロラジカルが生成していると考えられる。ESR測定においては、OHラジカルとの反応により生成するカルボキシメチルセルロースマクロラジカルのESRシグナルを観測でき、その構造が6位の炭素(C6)にあるカルボキシメチル基の第二級炭素から水素が引き抜かれたラジカルであると推定した。

One kind of polysaccharide derivatives, carboxymethyl cellulose, has a character of good water-solubility and is used in pharmaceutical, food and other industries. In the case of high concentrated carboxymethyl cellulose aqueous solution, cross-linking reactions occur and gels are formed by irradiation, though polysaccharides and their derivatives are generally degraded by irradiation. The purpose of this study is to comprehend the character of macroradicals related to cross-linking reactions. It will help comprehensions of the gelation mechanism of high concentrated carboxymethyl cellulose aqueous solutions by irradiation. Especially, we focused on macroradicals formed by reactions with OH and have tried two measurements, absorbance measurements and ESR. In absorbance measurements, absorbance spectrum decays of carboxymethyl cellulose aqueous solutions were confirmed after irradiation and the decay was very slow. It seemed to show existences of long-lived macroradicals formed by OH. In ESR measurements, we have taken the signal of macroradicals formed by OH, and presumed the structure of macroradicals of carboxymethyl cellulose formed by reactions with OH.