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JP6064766B2 - Zwitterionic ethylenically unsaturated monomer and method for producing the same. - Google Patents
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Zwitterionic ethylenically unsaturated monomer and method for producing the same. Download PDF

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Description

本発明は、ピロリジン-2-カルボン酸骨格由来の両性イオン型エチレン性不飽和単量体とその製造方法、ならびにラジカル重合させる事で該両性イオン型エチレン性不飽和単量体を構成単位に有するピロリジン-2-カルボン酸残基含有重合体に関する。   The present invention includes a zwitterionic ethylenically unsaturated monomer derived from a pyrrolidine-2-carboxylic acid skeleton, a method for producing the same, and radical polymerization of the zwitterionic ethylenically unsaturated monomer as a constituent unit. The present invention relates to a pyrrolidine-2-carboxylic acid residue-containing polymer.

近年、バイオテクノロジーの急速な発展により、医療用デバイスやヘルスケアデバイスと生体成分とが接触する界面において、たんぱく質などの生体分子が吸着、活性化されない、生体適合性を有する高分子材料の開発が活発に検討されている。中でも、両性イオン型の単量体から製造される高分子材料は、電解質にもかかわらず、水の水素結合のネットワークを撹乱しない事から、上記の生体適合性に優れる素材として注目を集めている。
特許文献1では、2−メタクリロリルオキシエチルホスホコリンを重合して得られるホスホベタイン型の高分子材料(MPCポリマー)が開示されている。しかしながら、MPCポリマーを構成している2−メタクリロリルオキシエチルホスホコリンは、合成工程が多い上に複雑であるため、純度を高めることが困難であり、生成した結晶が短時間で潮解するという欠点がある。したがって取り扱いが不便であり、非常に高価である。
特許文献2では、N−メタクリロイルオキシエチル−N,N−ジメチルアンモニウム−α−N−メチルカルボキシベタインを重合して得られるカルボキシベタイン型の高分子材料が開示されている。しかしながら、単量体合成時に原料由来のアミンが残留するため、生態適合性に悪影響を及ぼす恐れがある。また、合成時に食塩を副生するので、脱塩処理が不十分であると、皮膚や粘膜を刺激したり、金属材料を腐食させてしまう。
両性イオン構造を有するアミノ酸分子もMPCポリマーなどと同様に、生体適合性に優れる素材として注目されている。特許文献3ではアミノ酸残基を有する両性イオン型単量体の(メタ)アクリル酸セリンエステルとそれを重合した高分子材料が開示されている。しかしながら、これについても単量体を得るまでの工程が多く、複雑であるため、安価に、高収率で高純度の目的物を得る事は困難であり、原料由来の残留成分が生体適合性に悪影響を及ぼす恐れがある。
In recent years, rapid development of biotechnology has led to the development of biocompatible polymer materials in which biomolecules such as proteins are not adsorbed and activated at the interface between medical devices and healthcare devices and biological components. Actively studied. Above all, polymer materials produced from zwitterionic monomers are attracting attention as materials with excellent biocompatibility because they do not disturb the hydrogen-bonding network of water despite the electrolyte. .
Patent Document 1 discloses a phosphobetaine-type polymer material (MPC polymer) obtained by polymerizing 2-methacrylolyloxyethylphosphocholine. However, 2-methacrylolyloxyethylphosphocholine constituting the MPC polymer has many synthesis steps and is complicated, so it is difficult to increase the purity, and the produced crystals are deliquescent in a short time. There are drawbacks. Therefore, handling is inconvenient and very expensive.
Patent Document 2 discloses a carboxybetaine-type polymer material obtained by polymerizing N-methacryloyloxyethyl-N, N-dimethylammonium-α-N-methylcarboxybetaine. However, the amine derived from the raw material remains during monomer synthesis, which may adversely affect biocompatibility. Moreover, since salt is by-produced at the time of synthesis, if the desalting treatment is insufficient, the skin and mucous membrane are stimulated or the metal material is corroded.
Amino acid molecules having a zwitterionic structure are also attracting attention as materials having excellent biocompatibility, like MPC polymers. Patent Document 3 discloses a zwitterionic monomer (meth) acrylic acid serine ester having an amino acid residue and a polymer material obtained by polymerizing the same. However, since there are many steps to obtain a monomer for this, and it is complicated, it is difficult to obtain a high-purity target with high yield at low cost. Residual components derived from raw materials are biocompatible. May adversely affect

特開平09−3132号公報JP 09-3132 A 特開2007−130194号公報JP 2007-130194 A 特開平06−251209号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-251209

本発明の第1の目的は、ピロリジン-2-カルボン酸骨格由来の新規両性イオン型エチレン性不飽和単量体を提供することにある。本発明の第2の目的は、簡便で高純度、高収率な該両性イオン型エチレン性不飽和単量体の製造方法を提供する事にある。本発明の第3の目的は、該両性イオン型エチレン性不飽和単量体を構成成分として含有する生体適合性に優れた重合体を提供することにある。   The first object of the present invention is to provide a novel zwitterionic ethylenically unsaturated monomer derived from a pyrrolidine-2-carboxylic acid skeleton. The second object of the present invention is to provide a method for producing the zwitterionic ethylenically unsaturated monomer which is simple, high purity and high yield. The third object of the present invention is to provide a polymer excellent in biocompatibility containing the zwitterionic ethylenically unsaturated monomer as a constituent component.

すなわち、第1の発明は、
一般式(1)で示される両性イオン型エチレン性不飽和単量体に関する。

一般式(1)

Xは水素原子またはメチル基を示す。
Yは酸素原子またはNHを示す。
Rはアルキレン基、アルキル基もしくはヒドロキシル基に置換されたアルキレン基、フェニレン基、エステル結合、エーテル結合、ウレタン結合、アミド結合の単独もしくはその組み合わせから構成される非イオン性の2価の官能基である。
That is, the first invention is
The present invention relates to a zwitterionic ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (1).

General formula (1)

X represents a hydrogen atom or a methyl group.
Y represents an oxygen atom or NH.
R is a nonionic divalent functional group composed of an alkylene group, an alkylene group substituted with an alkyl group or a hydroxyl group, a phenylene group, an ester bond, an ether bond, a urethane bond, an amide bond, or a combination thereof. is there.

また、第2の発明は、
一般式(2)からなる1分子中に1つのアクリロイル基と1つのメタクリロイル基を有する2官能のエチレン性不飽和単量体のアクリロイル基にピロリジン-2-カルボン酸を反応させてなる請求項1記載の両性イオン型エチレン性不飽和単量体に関する。

一般式(2)

Yは酸素原子またはNHを示す。
Rはアルキレン基、アルキル基もしくはヒドロキシル基に置換されたアルキレン基、フェニレン基、エステル結合、エーテル結合、ウレタン結合、アミド結合の単独もしくはその組み合わせから構成される非イオン性の2価の官能基である。
In addition, the second invention,
A pyrrolidine-2-carboxylic acid is reacted with an acryloyl group of a bifunctional ethylenically unsaturated monomer having one acryloyl group and one methacryloyl group in one molecule of the general formula (2). It relates to the zwitterionic ethylenically unsaturated monomer described.

General formula (2)

Y represents an oxygen atom or NH.
R is a nonionic divalent functional group composed of an alkylene group, an alkylene group substituted with an alkyl group or a hydroxyl group, a phenylene group, an ester bond, an ether bond, a urethane bond, an amide bond, or a combination thereof. is there.

また、第3の発明は、アルコール溶媒中で、アクリロイル基含有の化合物にピロリジン-2-カルボン酸をマイケル付加反応させてなる両性イオン型エチレン性不飽和単量体の製造方法に関する。
また、第4の発明は、第1又は第2発明の両性イオン型エチレン性不飽和単量体を含む単量体をラジカル重合させてなる、ピロリジン-2-カルボン酸残基含有重合体に関する。
The third invention also relates to a method for producing a zwitterionic ethylenically unsaturated monomer obtained by Michael addition reaction of pyrrolidine-2-carboxylic acid with an acryloyl group-containing compound in an alcohol solvent.
The fourth invention relates to a pyrrolidine-2-carboxylic acid residue-containing polymer obtained by radical polymerization of a monomer containing the zwitterionic ethylenically unsaturated monomer of the first or second invention.

また、第5の発明は、第4発明のピロリジン-2-カルボン酸残基含有重合体を含む生体適合性材料樹脂組成物に関する。   The fifth invention relates to a biocompatible material resin composition comprising the pyrrolidine-2-carboxylic acid residue-containing polymer of the fourth invention.

本発明は、アミノ酸残基を有する新規の両性イオン型エチレン性不飽和単量体であり、ラジカル重合する事で生体適合性に優れる重合体を提供する事ができる。本発明の製造方法は、アルコール中で、アクリロイル基含有の化合物にピロリジン-2-カルボン酸をマイケル付加反応させる事で、該両性イオン型エチレン性不飽和単量体を簡便で高純度、高収率に製造することができる。該両性イオン型エチレン性不飽和単量体を用いた共重合体は、生体成分との特異的な適合性が有り、医療用途やヘルスケア用途など、生体適合性材料としての用途展開が期待される。   The present invention is a novel zwitterionic ethylenically unsaturated monomer having an amino acid residue, and can provide a polymer excellent in biocompatibility by radical polymerization. In the production method of the present invention, a pyrrolidine-2-carboxylic acid is subjected to a Michael addition reaction with an acryloyl group-containing compound in an alcohol, whereby the zwitterionic ethylenically unsaturated monomer is simply and highly purified and has a high yield. Can be manufactured at a rate. The copolymer using the zwitterionic ethylenically unsaturated monomer has specific compatibility with biological components and is expected to be used as a biocompatible material for medical applications and healthcare applications. The

本発明の両性イオン型エチレン性不飽和単量体は、1分子中に1つの(メタ)アクリロイル基を有し、親水基に両性イオン型のピロリジン-2-カルボン酸残基を有している事を特徴とする。本発明の両性イオン型エチレン性不飽和単量体は、アクリロイル基を有する2官能のエチレン性不飽和単量体のアクリロイル基にピロリジン-2-カルボン酸のアミノ基をマイケル付加反応させる事で効率的に得る事ができる。   The zwitterionic ethylenically unsaturated monomer of the present invention has one (meth) acryloyl group in one molecule and a zwitterionic pyrrolidine-2-carboxylic acid residue in a hydrophilic group. It is characterized by things. The zwitterionic ethylenically unsaturated monomer of the present invention is efficiently obtained by Michael addition reaction of the amino group of pyrrolidine-2-carboxylic acid to the acryloyl group of a bifunctional ethylenically unsaturated monomer having an acryloyl group. Can be obtained.

本発明で使用するアクリロイル基を有する二官能のエチレン性不飽和単量体としては、1分子中に2つのアクリルロイル基を有するエチレン性不飽和単量体と、1分子中に1つのアクリロイル基と1つのメタクリロイル基を有するエチレン性不飽和単量体が挙げられる。   The bifunctional ethylenically unsaturated monomer having an acryloyl group used in the present invention includes an ethylenically unsaturated monomer having two acryloyl groups in one molecule and one acryloyl group in one molecule. And an ethylenically unsaturated monomer having one methacryloyl group.

1分子中に2つのアクリロイル基を有する2官能のエチレン性不飽和単量体としては、例えば、エチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート(共栄社製、ライトアクリレート4EG−A、9EG−A、14EG−A)、3−メチル―1,5−ペンタンジオールジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、2−ブチル―2−エチル―1,3−プロパンジオールジアクリレート等が挙げられる。   Examples of the bifunctional ethylenically unsaturated monomer having two acryloyl groups in one molecule include ethylene glycol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, and 1,9-nonane. Diol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate (manufactured by Kyoeisha, Light acrylate 4EG-A, 9EG-A, 14EG-A), 3-methyl-1,5-pentanediol diacrylate, polytetramethylene glycol Examples include diacrylate, dimethylol tricyclodecane diacrylate, and 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol diacrylate.

1分子中に1つのアクリルロイル基と1つのメタクリロイル基を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、メタクリロイルクロリドとヒドロキシル基含有アクリレート(c−1)、もしくはアクリロイルクロリドとヒドロキシル基含有メタクリレート(c−2)のエステル化反応により得られる二官能のエチレン性不飽和単量体、
カルボキシル基含有アクリレート(d−1)とグリシジル基含有メタクリレート(e −1)もしくは、カルボキシル基含有メタクリレート(d−2)とグリシジル基含有アクリレート(e−2)の開環反応により得られる2官能のエチレン性不飽和単量体、
イソシアネート基含有アクリレート(f−1)とヒドロキシル基含有メタクリレート(c−2)もしくは、イソシアネート基含有メタクリレート(f−2)とヒドロキシル基含有アクリレート(c−1)の付加反応により得られる2官能のエチレン性不飽和単量体などが挙げられる。
これらの2官能のエチレン性不飽和単量体は、上記の1官能のエチレン性不飽和単量体の組み合わせで、反応させて合成しても構わないし、市販品を使用しても構わない。
Examples of the ethylenically unsaturated monomer having one acryloyl group and one methacryloyl group in one molecule include methacryloyl chloride and hydroxyl group-containing acrylate (c-1), or acryloyl chloride and hydroxyl group-containing methacrylate ( a bifunctional ethylenically unsaturated monomer obtained by the esterification reaction of c-2),
Bifunctional obtained by ring-opening reaction of carboxyl group-containing acrylate (d-1) and glycidyl group-containing methacrylate (e-1) or carboxyl group-containing methacrylate (d-2) and glycidyl group-containing acrylate (e-2) Ethylenically unsaturated monomers,
Difunctional ethylene obtained by addition reaction of isocyanate group-containing acrylate (f-1) and hydroxyl group-containing methacrylate (c-2) or isocyanate group-containing methacrylate (f-2) and hydroxyl group-containing acrylate (c-1) Unsaturated unsaturated monomers.
These bifunctional ethylenically unsaturated monomers may be synthesized by reacting with a combination of the above monofunctional ethylenically unsaturated monomers, or commercially available products may be used.

ヒドロキシル基含有アクリレート(c−1)としては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、2−アクリロイロキシエチル2−ヒドロキシエチルフタル酸、ポリエチレングリコールモノアクリレート(日油製、ブレンマーAE−90、AE−200、AE−400)ポリプロピレングリコールモノアクリレート(日油製、ブレンマーAP−150、AP−400、AP−550、AP−800)、ポリエチレングリコール―ポリプロピレングリコールモノアクリレート(日油製、ブレンマーAEP)、ヒドロキシルエチルアクリルアミドなどが挙げられる。   Examples of the hydroxyl group-containing acrylate (c-1) include 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 2-acryloyloxyethyl 2-hydroxyethylphthalic acid, polyethylene glycol monoacrylate ( Made by NOF, BLEMMER AE-90, AE-200, AE-400) Polypropylene glycol monoacrylate (NOF, BLEMMER AP-150, AP-400, AP-550, AP-800), polyethylene glycol-polypropylene glycol mono Examples thereof include acrylate (manufactured by NOF Corporation, Blemmer AEP), hydroxylethyl acrylamide and the like.

ヒドロキシル基含有メタクリレート(c−2)としては、例えば、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−メタクリロイロキシエチル2−ヒドロキシエチルフタル酸、ポリエチレングリコールモノメタクリレート(日油製、PE−90、PE−200、PE−350)ポリエチレングリコールモノメタクリレート(ブレンマーPP−1000、PP−500、PP−800)ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールものメタクリレート(日油製、ブレンマー50PEP−300、70PEP−350B)、ヒドロキシルエチルメタクリルアミドなどが挙げられる。   Examples of the hydroxyl group-containing methacrylate (c-2) include 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-methacryloyloxyethyl 2-hydroxyethylphthalic acid, polyethylene glycol monomethacrylate (manufactured by NOF Corporation, PE- 90, PE-200, PE-350) Polyethylene glycol monomethacrylate (Blenmer PP-1000, PP-500, PP-800) Polyethylene glycol-polypropylene glycol methacrylate (manufactured by NOF, Bremer 50PEP-300, 70PEP-350B), Examples include hydroxylethyl methacrylamide.

カルボキシル基含有アクリレート(d−1)としては、例えば、アクリル酸、2−アクリロイロキシエチルコハク酸、2−アクリロイロキシエチルフタル酸、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸等が挙げられる。
カルボキシル基含有メタクリレート(d−2)としては、例えば、メタクリル酸、2−メタクリロイロキシエチルコハク酸、2−メタクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸等が挙げられる。
Examples of the carboxyl group-containing acrylate (d-1) include acrylic acid, 2-acryloyloxyethyl succinic acid, 2-acryloyloxyethyl phthalic acid, 2-acryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, and the like.
Examples of the carboxyl group-containing methacrylate (d-2) include methacrylic acid, 2-methacryloyloxyethyl succinic acid, 2-methacryloyloxyethyl hexahydrophthalic acid, and the like.

グリシジル基含有メタクリレート(e −1)としては、例えば、グリシジルメタクリレート等が挙げられる。
グリシジル基含有アクリレート(e−2)としては、例えば、グリシジルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル等が挙げられる。
Examples of the glycidyl group-containing methacrylate (e-1) include glycidyl methacrylate.
Examples of the glycidyl group-containing acrylate (e-2) include glycidyl acrylate and 4-hydroxybutyl acrylate glycidyl ether.

イソシアネート基含有アクリレート(f−1)としては、例えば、2-イソシアナトエチルアクリレート等が挙げられる。
イソシアネート基含有メタクリレート(f−2)としては、例えば、2-イソシアナトエチルメタクリレート、昭和電工社製、カレンズMOI−EG等が挙げられる。
Examples of the isocyanate group-containing acrylate (f-1) include 2-isocyanatoethyl acrylate.
Examples of the isocyanate group-containing methacrylate (f-2) include 2-isocyanatoethyl methacrylate, Showa Denko KK, Karenz MOI-EG, and the like.

上記で挙げた2官能のエチレン性不飽和単量体の中でも、1分子中に1つのアクリロイル基と1つのメタクリロイル基を有するエチレン性不飽和単量体である事が好ましい。2つのアクリロイル基を有するエチレン性不飽和単量体では、2つともピロリジン-2-カルボン酸が付加された副生成物も同時に生成する。したがって、一方のアクリロイル基だけにピロリジン-2-カルボン酸が付加された目的物の収率は下がってしまう。一方で、1分子中に1つのアクリロイル基と1つのメタクリロイル基を有するエチレン性不飽和単量体では、ピロリジン-2-カルボン酸がアクリロイル基に対して選択的に付加するため、メタクリロイル基だけが残った目的物をより高収率で得る事ができる。   Among the bifunctional ethylenically unsaturated monomers mentioned above, an ethylenically unsaturated monomer having one acryloyl group and one methacryloyl group in one molecule is preferable. In an ethylenically unsaturated monomer having two acryloyl groups, a by-product to which pyrrolidine-2-carboxylic acid is added is generated at the same time. Therefore, the yield of the target product in which pyrrolidine-2-carboxylic acid is added to only one acryloyl group is lowered. On the other hand, in an ethylenically unsaturated monomer having one acryloyl group and one methacryloyl group in one molecule, pyrrolidine-2-carboxylic acid is selectively added to the acryloyl group, so that only the methacryloyl group is present. The remaining target product can be obtained in a higher yield.

2官能のエチレン性不飽和単量体とピロリジン-2-カルボン酸のマイケル付加反応において、ピロリジン-2-カルボン酸は粉末状であるため、反応させるためには、溶媒に溶解させる事が必要である。アミノ酸は有機溶剤にほとんど溶解しない。水に対しては容易に溶解するが、イオン化してしまうため、マイケル付加反応は進行しない。ピロリジン-2-カルボン酸は、アルコール溶剤に可溶であるアミノ酸である。また、アルコール溶剤はマイケル付加反応を促進する効果もある。従って、ピロリジン-2-カルボン酸のアクリロイル基へのマイケル付加反応を行う上で、反応溶剤にはアルコール溶剤を使用する事が好ましい。さらに、アルコール溶剤の中でも、ピロリジン-2-カルボン酸の溶解性、溶媒の毒性、除去の容易さを考慮すると、エタノールを使用する事がさらに好ましい。   In the Michael addition reaction of a bifunctional ethylenically unsaturated monomer and pyrrolidine-2-carboxylic acid, pyrrolidine-2-carboxylic acid is in the form of a powder, so that it must be dissolved in a solvent in order to react. is there. Amino acids are hardly soluble in organic solvents. Although it dissolves easily in water, it is ionized, so the Michael addition reaction does not proceed. Pyrrolidine-2-carboxylic acid is an amino acid that is soluble in alcohol solvents. Alcohol solvents also have the effect of promoting the Michael addition reaction. Therefore, it is preferable to use an alcohol solvent as the reaction solvent in carrying out the Michael addition reaction of pyrrolidine-2-carboxylic acid to the acryloyl group. Further, among alcohol solvents, it is more preferable to use ethanol in consideration of solubility of pyrrolidine-2-carboxylic acid, solvent toxicity, and ease of removal.

両性イオン型エチレン性不飽和単量体を得る際に、原料もしくは目的物の(メタ)アクリロイル基の不用意な重合を防ぐために、反応時に重合禁止剤を適量併用する事ができる。重合禁止剤としては、メトキシフェノールやハイドロキノンなどが挙げられる。   When obtaining the zwitterionic ethylenically unsaturated monomer, an appropriate amount of a polymerization inhibitor can be used in combination in the reaction in order to prevent inadvertent polymerization of the (meth) acryloyl group of the raw material or the target product. Examples of the polymerization inhibitor include methoxyphenol and hydroquinone.

それでは本発明の両性イオン型エチレン性不飽和単量体の製造方法について説明する。還流器および撹拌機を備えた反応容器にアクリロイル基を有する2官能のエチレン性不飽和単量体とピロリジン-2-カルボン酸を当モルになるように仕込む。アクリロイル基を有する2官能のエチレン性不飽和単量体については、上記で示した1官能モノマーの組み合わせにより事前に合成しても構わないし、市販品を使用しても構わない。次に反応溶剤であるエタノールを仕込む。反応時間の短縮とエチレン性不飽和単量体の安定性を考慮すると、原料成分の濃度は30〜70重量%の範囲である事が好ましい。仕込み完了後、反応槽を撹拌しながら昇温する。溶媒へのピロリジン-2-カルボン酸の溶解量とエチレン性不飽和単量体の安定性を考慮すると、反応温度は50〜90℃の範囲でおこなう事が好ましく、反応時間は5時間〜15時間である事が好ましい。ピロリジン-2-カルボン酸の粉末は反応の進行とともに、緩やかに溶解し、供給されながら消費される。2官能のエチレン性不飽和単量体が、1分子中に2つのアクリロイル基を有する場合、2つともピロリジン-2-カルボン酸が付加した副生成物が生成する。副生成物はカラムクロマトグラフィーにより除去できる。一方で、2官能のエチレン性不飽和単量体が1つのアクリロイル基と1つのメタクリロイル基を有する場合には、アクリロイル基にだけ選択的に付加し、前記のような副生成物は生成しない。反応完了後、減圧乾燥により反応溶媒を除去する事で、目的の両性イオン型エチレン性不飽和単量体を得る事ができる。目的物が結晶性を有する場合には、アセトンなどの貧溶媒により再結晶をおこなう。   Then, the manufacturing method of the zwitterionic ethylenically unsaturated monomer of this invention is demonstrated. A bifunctional ethylenically unsaturated monomer having an acryloyl group and pyrrolidine-2-carboxylic acid are charged in an equimolar amount into a reaction vessel equipped with a refluxer and a stirrer. About the bifunctional ethylenically unsaturated monomer which has an acryloyl group, you may synthesize | combine beforehand by the combination of the monofunctional monomer shown above, and you may use a commercial item. Next, ethanol as a reaction solvent is charged. Considering the shortening of the reaction time and the stability of the ethylenically unsaturated monomer, the concentration of the raw material component is preferably in the range of 30 to 70% by weight. After completion of the preparation, the temperature of the reaction vessel is increased while stirring. Considering the amount of pyrrolidine-2-carboxylic acid dissolved in the solvent and the stability of the ethylenically unsaturated monomer, the reaction temperature is preferably 50 to 90 ° C., and the reaction time is 5 to 15 hours. It is preferable that The pyrrolidine-2-carboxylic acid powder dissolves slowly as the reaction proceeds and is consumed while being supplied. When the bifunctional ethylenically unsaturated monomer has two acryloyl groups in one molecule, a by-product in which both pyrrolidine-2-carboxylic acids are added is formed. By-products can be removed by column chromatography. On the other hand, when the bifunctional ethylenically unsaturated monomer has one acryloyl group and one methacryloyl group, it is selectively added only to the acryloyl group, and the above-mentioned by-product is not generated. After completion of the reaction, the target zwitterionic ethylenically unsaturated monomer can be obtained by removing the reaction solvent by drying under reduced pressure. When the target product has crystallinity, recrystallization is performed with a poor solvent such as acetone.

両性イオン型エチレン性不飽和単量体の同定は、H-NMR(核磁気共鳴分光法)、元素分析により行った。 The zwitterionic ethylenically unsaturated monomer was identified by 1 H-NMR (nuclear magnetic resonance spectroscopy) and elemental analysis.

次に本発明の両性イオン型エチレン性不飽和単量体をラジカル重合する事で得られる、ピロリジン-2-カルボン酸残基含有重合体に関して説明する。上記の工程で得られた両性イオン型エチレン性不飽和単量体は、ラジカル重合により、単独で重合する事もできるし、生体適合性に悪影響を及ぼさない範囲で共重合可能なその他のエチレン性不飽和単量体(g)と共重合する事もできる。重合方法としては、溶液重合や乳化重合、分散重合など任意の方法で重合する事ができる。   Next, the pyrrolidine-2-carboxylic acid residue-containing polymer obtained by radical polymerization of the zwitterionic ethylenically unsaturated monomer of the present invention will be described. The zwitterionic ethylenically unsaturated monomer obtained in the above process can be polymerized alone by radical polymerization or other ethylenically copolymerizable within a range that does not adversely affect biocompatibility. It can also be copolymerized with an unsaturated monomer (g). As the polymerization method, polymerization can be performed by any method such as solution polymerization, emulsion polymerization, and dispersion polymerization.

共重合可能なその他のエチレン性不飽和単量体(g)としては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、tーブチルメタクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート等の直鎖または分岐アルキル基含有エチレン性不飽和単量体;
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート等の脂環式アルキル基含有エチレン性不飽和単量体;
スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン、m−メチルスチレン、ビニルナフタレン、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシジエチレングリコールメタクリレート、フェノキシテトラエチレングリコールアクリレート、フェノキシテトラエチレングリコールメタクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコールアクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコールメタクリレート、フェニルアクリレート、フェニルメタクリレート等の芳香族エチレン性不飽和単量体;
トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、ヘプタデカフルオロデシル(メタ)アクリレート等のフッ素化アルキル基含有エチレン性不飽和単量体;
(メタ)アクリルアミド、N−メトキシメチル−(メタ)アクリルアミド、N−エトキシメチル−(メタ)アクリルアミド、N−プロポキシメチル−(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル−(メタ)アクリルアミド、N−ペントキシメチル−(メタ)アクリルアミド、N,N−ジ(メトキシメチル)アクリルアミド、N−エトキシメチル−N−メトキシメチルメタアクリルアミド、N,N−ジ(エトキシメチル)アクリルアミド、N−エトキシメチル−N−プロポキシメチルメタアクリルアミド、N,N−ジ(プロポキシメチル)アクリルアミド、N−ブトキシメチル−N−(プロポキシメチル)メタアクリルアミド、N,N−ジ(ブトキシメチル)アクリルアミド、N−ブトキシメチル−N−(メトキシメチル)メタアクリルアミド、N,N−ジ(ペントキシメチル)アクリルアミド、N−メトキシメチル−N−(ペントキシメチル)メタアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N−ジエチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド等のアミド基含有エチレン性不飽和単量体;
ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート(日本油脂社製、ブレンマーPE−90、200、350、350G、AE−90、200、400等)ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート(日本油脂社製、ブレンマー50PEP−300、70PEP−350等)、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート(日本油脂社製、ブレンマーPME−400、550、1000、4000等)等のポリエチレンオキサイド基含有エチレン性不飽和単量体;
2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシビニルベンゼン、1−エチニル−1−シクロヘキサノール、アリルアルコール等のヒドロキシル基含有エチレン性不飽和単量体;
等が挙げられる。
Examples of other copolymerizable ethylenically unsaturated monomers (g) include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, pentyl (meth) acrylate, and heptyl (meth). Acrylate, hexyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, undecyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) Linear or branched alkyl group-containing ethylenically unsaturated monomers such as acrylate and tetradecyl (meth) acrylate;
Alicyclic alkyl group-containing ethylenically unsaturated monomers such as cyclohexyl (meth) acrylate and isobornyl (meth) acrylate;
Styrene, α-methyl styrene, o-methyl styrene, p-methyl styrene, m-methyl styrene, vinyl naphthalene, benzyl acrylate, benzyl methacrylate, phenoxyethyl acrylate, phenoxyethyl methacrylate, phenoxydiethylene glycol acrylate, phenoxydiethylene glycol methacrylate, phenoxytetraethylene Aromatic ethylenically unsaturated monomers such as glycol acrylate, phenoxytetraethylene glycol methacrylate, phenoxyhexaethylene glycol acrylate, phenoxyhexaethylene glycol methacrylate, phenyl acrylate, phenyl methacrylate;
Fluorinated alkyl group-containing ethylenically unsaturated monomers such as trifluoroethyl (meth) acrylate and heptadecafluorodecyl (meth) acrylate;
(Meth) acrylamide, N-methoxymethyl- (meth) acrylamide, N-ethoxymethyl- (meth) acrylamide, N-propoxymethyl- (meth) acrylamide, N-butoxymethyl- (meth) acrylamide, N-pentoxymethyl -(Meth) acrylamide, N, N-di (methoxymethyl) acrylamide, N-ethoxymethyl-N-methoxymethylmethacrylamide, N, N-di (ethoxymethyl) acrylamide, N-ethoxymethyl-N-propoxymethylmeta Acrylamide, N, N-di (propoxymethyl) acrylamide, N-butoxymethyl-N- (propoxymethyl) methacrylamide, N, N-di (butoxymethyl) acrylamide, N-butoxymethyl-N- (methoxymethyl) meta Acrylic net N, N-di (pentoxymethyl) acrylamide, N-methoxymethyl-N- (pentoxymethyl) methacrylamide, N, N-dimethylaminopropylacrylamide, N, N-diethylaminopropylacrylamide, N, N-dimethyl Amide group-containing ethylenically unsaturated monomers such as acrylamide and N, N-diethylacrylamide;
Polyethylene glycol mono (meth) acrylate (Nippon Yushi Co., Ltd., Bremer PE-90, 200, 350, 350G, AE-90, 200, 400, etc.) Polyethylene glycol / polypropylene glycol mono (meth) acrylate (Nippon Yushi Co., Ltd., Blemmer 50PEP-300, 70PEP-350, etc.), polyethylene oxide group-containing ethylenically unsaturated monomers such as methoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate (manufactured by NOF Corporation, BLEMMER PME-400, 550, 1000, 4000 etc.)
2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, glycerol mono (meth) acrylate, 4-hydroxyvinylbenzene, 1-ethynyl-1-cyclohexanol, allyl Hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated monomers such as alcohol;
Etc.

重合開始剤としては、ラジカル重合を開始する能力を有するものであれば特に制限はなく、公知の油溶性重合開始剤や水溶性重合開始剤を使用することができる。   The polymerization initiator is not particularly limited as long as it has the ability to initiate radical polymerization, and known oil-soluble polymerization initiators and water-soluble polymerization initiators can be used.

油溶性重合開始剤としては特に限定されず、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシベンゾエート、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシ(2−エチルヘキサノエート)、tert−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、ジ−tert−ブチルパーオキサイドなどの有機過酸化物;
2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、1,1’−アゾビス−シクロヘキサン−1−カルボニトリルなどのアゾビス化合物を挙げることができる。これらは1種類または2種類以上を混合して使用することができる。
The oil-soluble polymerization initiator is not particularly limited, and examples thereof include benzoyl peroxide, tert-butyl peroxybenzoate, tert-butyl hydroperoxide, tert-butyl peroxy (2-ethylhexanoate), and tert-butyl peroxide. Organic peroxides such as oxy-3,5,5-trimethylhexanoate, di-tert-butyl peroxide;
2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis-2,4-dimethylvaleronitrile, 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 1,1 Mention may be made of azobis compounds such as' -azobis-cyclohexane-1-carbonitrile. These can be used alone or in combination of two or more.

水溶性重合開始剤としては特に限定されず、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過酸化水素、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジハイドロクロライドなど、従来既知のものを好適に使用することができる。   The water-soluble polymerization initiator is not particularly limited, and for example, conventionally known ones such as ammonium persulfate, potassium persulfate, hydrogen peroxide, 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride are preferably used. Can be used.

重合時に使用する溶媒としては、両性イオン型エチレン性不飽和単量体を溶解するものであれば、任意のものを使用する事ができるが、重合後の除去を考慮すると、水、アルコール溶剤を使用する事が好ましい。また、両性イオン型エチレン性不飽和単量体を得る際に使用したアルコール溶剤は、そのまま重合工程に進む場合には、反応系から除去せずに重合時の溶剤としても使用する事も可能である。   As the solvent used in the polymerization, any solvent can be used as long as it can dissolve the zwitterionic ethylenically unsaturated monomer. It is preferable to use it. In addition, the alcohol solvent used to obtain the zwitterionic ethylenically unsaturated monomer can be used as a solvent during polymerization without removing it from the reaction system when proceeding to the polymerization process as it is. is there.

ピロリジン-2-カルボン酸残基含有重合体の製造方法として、n-ブチルアクリレートと両性イオン型エチレン性不飽和単量体の共重合物を例に挙げて説明する。窒素ガス導入管、コンデンサー、および撹拌機を備えた反応容器に、n-ブチルアクリレート、両性イオン型エチレン性不飽和単量体、エタノールを仕込み、窒素置換しながら70℃に昇温した。
モノマー成分の濃度は、反応時間の短縮と重合時の発熱を考慮して20〜50重量%の範囲で行なう事が好ましい。窒素置換後、開始剤のアゾビスイソブチルニトリルを添加し、還流条件下で反応させた。反応時間は、残留モノマー成分の低減を考慮して5〜24時間の範囲である事が好ましい。反応の終了や残留モノマーの確認は、ガスクロマトグラフィーなどの一般的な分析方法で確認する事ができる。反応終了後、冷却して目的のピロリジン-2-カルボン酸残基含有重合体を得た。
As a method for producing a pyrrolidine-2-carboxylic acid residue-containing polymer, a copolymer of n-butyl acrylate and a zwitterionic ethylenically unsaturated monomer will be described as an example. A reaction vessel equipped with a nitrogen gas inlet tube, a condenser, and a stirrer was charged with n-butyl acrylate, a zwitterionic ethylenically unsaturated monomer, and ethanol, and the temperature was raised to 70 ° C. while purging with nitrogen.
The concentration of the monomer component is preferably in the range of 20 to 50% by weight in consideration of shortening of the reaction time and heat generation during polymerization. After nitrogen substitution, initiator azobisisobutylnitrile was added and reacted under reflux conditions. The reaction time is preferably in the range of 5 to 24 hours in consideration of reduction of residual monomer components. Completion of the reaction and confirmation of the residual monomer can be confirmed by a general analytical method such as gas chromatography. After completion of the reaction, the reaction product was cooled to obtain the target pyrrolidine-2-carboxylic acid residue-containing polymer.

得られたピロリジン-2-カルボン酸残基含有重合体について、重量平均分子量を測定した。ここで言う重量平均分子量とは、ポリエチレングリコールを標準サンプルとしてゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)により測定した重量平均分子量の値である。   The obtained pyrrolidine-2-carboxylic acid residue-containing polymer was measured for weight average molecular weight. Here, the weight average molecular weight is a value of a weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC) using polyethylene glycol as a standard sample.

本発明の生体適合性材料用樹脂組成物は、前記ピロリジン-2-カルボン酸残基含有重合体を含有するものであり、生態適合性に悪影響を及ぼさない範囲で、他の樹脂、添加剤、溶剤などが含まれていても構わない。   The resin composition for biocompatible materials of the present invention contains the pyrrolidine-2-carboxylic acid residue-containing polymer, and other resins, additives, and the like, as long as the biocompatibility is not adversely affected. A solvent or the like may be contained.

本発明のピロリジン-2-カルボン酸残基含有重合体を用いた、生体適合性材料用樹脂組成物からなる被膜を形成する方法は、特に限定されず、例えば、医療用被膜形成樹脂組成物を基材に、塗布、スプレー、蒸着をした後に、熱乾燥させて被膜を形成する方法、重合前のモノマー組成物と重合開始剤とを混合した液体を基材に塗布した後、熱や光でモノマー組成物を重合させ、被膜を形成する方法などが挙げられる。   The method of forming a film comprising the resin composition for biocompatible materials using the pyrrolidine-2-carboxylic acid residue-containing polymer of the present invention is not particularly limited. For example, a medical film-forming resin composition is used. After applying, spraying, and vapor-depositing on a substrate, a method of forming a film by heat drying, applying a liquid mixed with a monomer composition before polymerization and a polymerization initiator to the substrate, then applying heat or light Examples thereof include a method of polymerizing the monomer composition to form a film.

前記基材を構成する素材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリウレタン、ポリウレア、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)アクリル酸誘導体、ポリアクリロニトリル、ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリ(メタ)アクリルアミド誘導体、ポリスルホン、ポリカーボネート、セルロース、セルロース誘導体、ポリシリコーン、ガラス、セラミック、金属などが挙げられる。これらの素材は、それぞれ単独でまたは2種以上を組合せて用いることができる。   Examples of the material constituting the substrate include polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, nylon, polyurethane, polyurea, polylactic acid, polyglycolic acid, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, poly (meth) acrylic acid, poly (Meth) acrylic acid derivative, polyacrylonitrile, poly (meth) acrylamide, poly (meth) acrylamide derivative, polysulfone, polycarbonate, cellulose, cellulose derivative, polysilicone, glass, ceramic, metal and the like. These materials can be used alone or in combination of two or more.

以下に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、以下の実施例は本発明の権利範囲を何ら制限するものではない。なお、実施例における「部」は「重量部」、「%」は「重量%」を表す。   EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the following examples do not limit the scope of rights of the present invention. In the examples, “part” represents “part by weight” and “%” represents “% by weight”.

<両性イオン型エチレン性不飽和単量体の製造>
[実施例1]
還流器および撹拌機を備えた反応容器に、2−ヒドロキシ−3− アクリロイルオキシプロピルメタクリレート93.0重量部、ピロリジン-2-カルボン酸50.0重量部、エタノール178.8重量部を仕込んだ。撹拌しながら昇温した後、70℃で8時間反応させた。反応終了後、減圧乾燥によりエタノールを除去し、目的物を得た。収率は93%であった。得られた生成物について、1H−NMRおよび元素分析をおこなった。
[1H−NMR]
NMRスペクトルは、日本電子製ECX−400P(400MHz)を使用して測定した。測定時の重溶媒には、重クロロホルム(CDCl3)を用いた。
[元素分析]
元素分析は、パーキンエルマー社製、2400CHNを使用して測定した。
[1H−NMRスペクトル]
(δ値)1.90−1.98(5H)、2.21(1H)、2.33(1H)、2.94(3H)、3.2−3.6(4H)、3.70(1H)、4.15−4.40(5H)、5.61(1H)、6.14(1H)
[元素分析]
C15H23N1として
理論値(%):H=10.67 C=82.89 N= 6.44
実測値(%):H=10.43 C=82.93 N= 6.64
上記の結果から、生成物が次式で表される両性イオン型エチレン性不飽和単量体であると同定した。
<Production of zwitterionic ethylenically unsaturated monomer>
[Example 1]
In a reaction vessel equipped with a reflux and a stirrer, 93.0 parts by weight of 2-hydroxy-3-acryloyloxypropyl methacrylate, 50.0 parts by weight of pyrrolidine-2-carboxylic acid, and 178.8 parts by weight of ethanol were charged. After raising the temperature with stirring, the mixture was reacted at 70 ° C. for 8 hours. After completion of the reaction, ethanol was removed by drying under reduced pressure to obtain the desired product. The yield was 93%. The obtained product was subjected to 1 H-NMR and elemental analysis.
[ 1 H-NMR]
The NMR spectrum was measured using ECX-400P (400 MHz) manufactured by JEOL. Deuterated chloroform (CDCl 3 ) was used as a heavy solvent for the measurement.
[Elemental analysis]
Elemental analysis was performed using 2400CHN manufactured by PerkinElmer.
[ 1 H-NMR spectrum]
(Δ value) 1.90-1.98 (5H), 2.21 (1H), 2.33 (1H), 2.94 (3H), 3.2-3.6 (4H), 3.70 (1H), 4.15-4.40 (5H), 5.61 (1H), 6.14 (1H)
[Elemental analysis]
Theoretical value (%) as C15H23N1: H = 10.67 C = 82.89 N = 6.44
Actual value (%): H = 10.43 C = 82.93 N = 6.64
From the above results, the product was identified as a zwitterionic ethylenically unsaturated monomer represented by the following formula.

[実施例2]
還流器および撹拌機を備えた反応容器に、4−ヒドロキシブチルアクリレート138.0重量部、ピリジン76.0重量部を仕込んだ。氷冷しながら、メタクリル酸クロリド100.0重量部を1時間かけて滴下した。4時間反応させた後、ピリジン塩酸塩をろ過で取り除き、原料になる4-(アクリロイルオキシ)ブチルメタクリレートを130.0重量部得た。
還流器および撹拌機を備えた反応容器に前記で得た4-(アクリロイルオキシ)ブチルメタクリレート100.0重量部、ピロリジン-2-カルボン酸51.5重量部、エタノール151.5重量部を仕込んだ。撹拌しながら昇温した後、70℃で5時間反応させた。反応終了後、減圧乾燥によりエタノールを除去し、アセトンで再結晶をおこない目的物を得た。収率は85%であった。得られた生成物について、1H−NMRおよび元素分析をおこなった。
[1H−NMRスペクトル]
(δ値)1.60(4H)、1.90−1.98(5H)、2.31(2H)、2.89(3H)、3.29(1H)、3.52(3H)、3.73(1H)、3.81(1H)、4.12(4H)、5.61(1H)、6.14(1H)
[元素分析]
C16H25N1として
理論値(%):H=10.89 C=83.06 N= 6.05
実測値(%):H=10.75 C=83.28 N= 5.97
上記の結果から、生成物が次式で表される両性イオン型エチレン性不飽和単量体であると同定した。
[Example 2]
A reaction vessel equipped with a refluxing apparatus and a stirrer was charged with 138.0 parts by weight of 4-hydroxybutyl acrylate and 76.0 parts by weight of pyridine. While cooling with ice, 100.0 parts by weight of methacrylic acid chloride was added dropwise over 1 hour. After reacting for 4 hours, pyridine hydrochloride was removed by filtration to obtain 130.0 parts by weight of 4- (acryloyloxy) butyl methacrylate as a raw material.
A reaction vessel equipped with a reflux and a stirrer was charged with 100.0 parts by weight of 4- (acryloyloxy) butyl methacrylate obtained above, 51.5 parts by weight of pyrrolidine-2-carboxylic acid, and 151.5 parts by weight of ethanol. . After raising the temperature with stirring, the reaction was carried out at 70 ° C. for 5 hours. After completion of the reaction, ethanol was removed by drying under reduced pressure, and recrystallization was performed with acetone to obtain the desired product. The yield was 85%. The obtained product was subjected to 1 H-NMR and elemental analysis.
[ 1 H-NMR spectrum]
(Δ value) 1.60 (4H), 1.90-1.98 (5H), 2.31 (2H), 2.89 (3H), 3.29 (1H), 3.52 (3H), 3.73 (1H), 3.81 (1H), 4.12 (4H), 5.61 (1H), 6.14 (1H)
[Elemental analysis]
Theoretical value (%) as C16H25N1: H = 10.89 C = 83.06 N = 6.05
Actual value (%): H = 10.75 C = 83.28 N = 5.97
From the above results, the product was identified as a zwitterionic ethylenically unsaturated monomer represented by the following formula.

[実施例3]
還流器および撹拌機を備えた反応容器に、2−ヒドロキシエチルアクリレート37.4重量部を仕込み、撹拌しながら80℃に昇温した。そこに滴下槽から2−イソシアナトエチルメタクリレート50.0重量部を1時間かけて滴下し、さらに10時間反応させた。冷却後、反応槽にピロリジン-2-カルボン酸37.1重量部、エタノール155.7重量部をさらに添加した。撹拌しながら再度昇温した後、70℃で10時間反応させた。反応終了後、減圧乾燥によりエタノールを除去し、アセトンで再結晶をおこない目的物を得た。収率は94.7%であった。得られた生成物について、1H−NMRおよびIR分析、元素分析をおこなった。
[1H−NMRスペクトル]
(δ値)1.90−1.98(5H)、2.31(2H)、2.89(3H)、3.29(1H)、3.52(3H)、3.73(1H)、3.81(1H)、4.14−4.36(6H)
5.61(1H)、6.14(1H)
[元素分析]
C17H26N2として
理論値(%):H=10.14 C=79.02 N= 10.84
実測値(%):H=10.20 C=79.25 N=10.55
上記の結果から、生成物が次式で表される両性イオン型エチレン性不飽和単量体であると同定した。
[Example 3]
In a reaction vessel equipped with a refluxer and a stirrer, 37.4 parts by weight of 2-hydroxyethyl acrylate was charged and heated to 80 ° C. while stirring. Thereto, 50.0 parts by weight of 2-isocyanatoethyl methacrylate was added dropwise from a dropping tank over 1 hour, and further reacted for 10 hours. After cooling, 37.1 parts by weight of pyrrolidine-2-carboxylic acid and 155.7 parts by weight of ethanol were further added to the reaction vessel. After heating again with stirring, the reaction was carried out at 70 ° C. for 10 hours. After completion of the reaction, ethanol was removed by drying under reduced pressure, and recrystallization was performed with acetone to obtain the desired product. The yield was 94.7%. The obtained product was subjected to 1 H-NMR, IR analysis, and elemental analysis.
[ 1 H-NMR spectrum]
(Δ value) 1.90-1.98 (5H), 2.31 (2H), 2.89 (3H), 3.29 (1H), 3.52 (3H), 3.73 (1H), 3.81 (1H), 4.14-4.36 (6H)
5.61 (1H), 6.14 (1H)
[Elemental analysis]
Theoretical value (%) as C17H26N2: H = 10.104 C = 79.02 N = 10.84
Actual value (%): H = 10.20 C = 79.25 N = 10.55
From the above results, the product was identified as a zwitterionic ethylenically unsaturated monomer represented by the following formula.

[実施例4]
還流器および撹拌機を備えた反応容器に、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート87.4重量部、ピロリジン-2-カルボン酸44.5重量部、エタノール164.9重量部を仕込んだ。撹拌しながら昇温した後、70℃で12時間反応させた。反応終了後、シリカゲルカラムクロマトグラフィ−(溶媒:クロロホルム・メタノール・水混合溶剤)により、1分子中に2つのピロリジン-2-カルボン酸が付加された副生成物を除去し、1分子中に1つのピロリジン-2-カルボン酸だけ付加された目的物を分取した。減圧乾燥により混合溶媒を除去し、目的物を得た。収率は67%であった。
得られた生成物について、1H−NMRならびに元素分析をおこなった。
[1H−NMRスペクトル]
(δ値)1.24(4H)、1.61(4H)、1.90−1.98(5H)、2.31(2H)、2.89(3H)、3.29(1H)、3.52(3H)、3.73(1H)、3.81(1H)、4.14(4H)、5.92(1H)、6.16(1H)、6.45(1H)
[元素分析]
C17H27N1として
理論値(%):H=11.09 C=83.20 N= 5.71
実測値(%):H=11.18 C=83.18 N= 5.57
上記の結果から、生成物が次式で表される両性イオン型エチレン性不飽和単量体であると同定した。
[Example 4]
A reaction vessel equipped with a refluxing apparatus and a stirrer was charged with 87.4 parts by weight of 1,6-hexanediol diacrylate, 44.5 parts by weight of pyrrolidine-2-carboxylic acid, and 164.9 parts by weight of ethanol. After raising the temperature with stirring, the mixture was reacted at 70 ° C. for 12 hours. After completion of the reaction, by-product in which two pyrrolidine-2-carboxylic acids were added in one molecule was removed by silica gel column chromatography (solvent: chloroform / methanol / water mixed solvent), and one by one in one molecule. The target product to which only pyrrolidine-2-carboxylic acid was added was collected. The mixed solvent was removed by drying under reduced pressure to obtain the desired product. The yield was 67%.
1 H-NMR and elemental analysis were performed on the obtained product.
[ 1 H-NMR spectrum]
(Δ value) 1.24 (4H), 1.61 (4H), 1.90-1.98 (5H), 2.31 (2H), 2.89 (3H), 3.29 (1H), 3.52 (3H), 3.73 (1H), 3.81 (1H), 4.14 (4H), 5.92 (1H), 6.16 (1H), 6.45 (1H)
[Elemental analysis]
Theoretical value (%) as C17H27N1: H = 11.09 C = 83.20 N = 5.71
Found (%): H = 11.18 C = 83.18 N = 5.57
From the above results, the product was identified as a zwitterionic ethylenically unsaturated monomer represented by the following formula.

[ピロリジン-2-カルボン酸残基含有重合体の製造]
[実施例5]
還流器および撹拌機を備えた反応容器に実施例1で得た両性イオン型エチレン性不飽和単量体30.0重量部、ブチルメタクリレート70.0重量部、エタノール150.0重量部を仕込んだ。撹拌しながら70℃に昇温し、窒素置換後、開始剤のアゾビスイソブチルニトリルを5重量部添加し、還流条件下で10時間反応させた。冷却後、目的のピロリジン-2-カルボン酸残基含有重合体を得た。重量平均分子量は235000であった。得られた重合体をジエチルエーテルで再沈し、30℃で30時間、真空乾燥して溶剤を除去し、重合体の粉末を得た。
[Production of pyrrolidine-2-carboxylic acid residue-containing polymer]
[Example 5]
A reaction vessel equipped with a reflux and a stirrer was charged with 30.0 parts by weight of the zwitterionic ethylenically unsaturated monomer obtained in Example 1, 70.0 parts by weight of butyl methacrylate, and 150.0 parts by weight of ethanol. . While stirring, the temperature was raised to 70 ° C., and after substitution with nitrogen, 5 parts by weight of azobisisobutylnitrile as an initiator was added and reacted for 10 hours under reflux conditions. After cooling, the desired pyrrolidine-2-carboxylic acid residue-containing polymer was obtained. The weight average molecular weight was 235,000. The obtained polymer was reprecipitated with diethyl ether and vacuum-dried at 30 ° C. for 30 hours to remove the solvent to obtain a polymer powder.

[重量平均分子量]
重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定によるポリエチレングリコール換算の値。
装置;GPC SYSTEM24H(昭和電工社製)
カラム;SB−803HQ+SB−804HQ(昭和電工社製)
溶出溶媒;20mMリン酸緩衝液
標準物質;ポリエチレングリコール(アジレント・テクノロジー社製)
流速;0.5mL/分、試料溶液使用量;10μL、カラム温度;40℃。
[Weight average molecular weight]
The weight average molecular weight is a value in terms of polyethylene glycol as measured by GPC (gel permeation chromatography).
Equipment: GPC SYSTEM24H (Showa Denko)
Column; SB-803HQ + SB-804HQ (Showa Denko)
Elution solvent; 20 mM phosphate buffer standard; polyethylene glycol (manufactured by Agilent Technologies)
Flow rate: 0.5 mL / min, sample solution usage: 10 μL, column temperature: 40 ° C.

[実施例6から11および比較例1から5]
実施例5と同様に表1に示す配合組成で重合体を調製した。得られた重合体の溶液を40℃で24時間、真空乾燥して溶剤を除去した。
尚、比較例1〜4の樹脂の重量平均分子量は、カラムを下記の条件に変更して重量平均分子量を算出した。
カラム;LF−604×2本(昭和電工社製)
溶出溶媒;THF
標準物質;ポリスチレン(昭和電工社製)
流速;0.5mL/分、試料溶液使用量;10μL、カラム温度;40℃。
[Examples 6 to 11 and Comparative Examples 1 to 5]
A polymer was prepared in the same manner as in Example 5 with the composition shown in Table 1. The obtained polymer solution was vacuum-dried at 40 ° C. for 24 hours to remove the solvent.
The weight average molecular weights of the resins of Comparative Examples 1 to 4 were calculated by changing the column to the following conditions.
Column: LF-604 x 2 (Showa Denko)
Elution solvent: THF
Standard material: Polystyrene (made by Showa Denko)
Flow rate: 0.5 mL / min, sample solution usage: 10 μL, column temperature: 40 ° C.

<生体適合性の評価>
重合体コーティング膜のタンパク質吸着抑制試験
実施例5〜11、ならびに比較例1〜5で得た重合体1.0gをエタノール100.0gに溶解し、コーティング溶液を調製した。ポリスチレン製の試験管(12×75mm)にコーティング液を満たし30分間静置後、コーティング液を捨て、50℃で3時間乾燥した。ウシ血清アルブミン0.5重量%のリン酸緩衝液4.0mLを樹脂でコーティングされた試験管に入れ、24時間インキュベートした後、ウシ血清アルブミン0.5重量%のリン酸緩衝液で再度洗浄した。その後、ラウリル硫酸ナトリウムを添加して試験管内壁に吸着したタンパク質を溶出させ、このPBS中のタンパク質の濃度をMicro BCA Protein Assay Kit(タカラバイオ社製)により測定した。その結果を表2に示す。
<Evaluation of biocompatibility>
Protein adsorption suppression test of polymer coating film Examples 5 to 11 and Comparative Examples 1 to 5 were prepared by dissolving 1.0 g of the polymer in 100.0 g of ethanol to prepare a coating solution. A test tube (12 × 75 mm) made of polystyrene was filled with the coating solution, allowed to stand for 30 minutes, then discarded, and dried at 50 ° C. for 3 hours. Bovine serum albumin (0.5% by weight) phosphate buffer (4.0 mL) was placed in a resin-coated tube, incubated for 24 hours, and then washed again with bovine serum albumin (0.5% by weight) phosphate buffer. . Thereafter, sodium lauryl sulfate was added to elute the protein adsorbed on the inner wall of the test tube, and the concentration of the protein in this PBS was measured with Micro BCA Protein Assay Kit (manufactured by Takara Bio Inc.). The results are shown in Table 2.

表2の結果から、実施例1から4の両性イオン型エチレン性不飽和単量体を用いて重合した実施例5〜11の重合体は、両性イオン基を有さない比較例1〜3の重合体よりもたんぱく質の吸着量が少なく、生体適合性に優れる事がわかった。また、2−メタクリロリルオキシエチルホスホコリン(MPC)を構成単位として有する比較例4の重合体、N−メタクリロイルオキシエチル−N,N−ジメチルアンモニウム−α−N−メチルカルボキシベタイン(CMB)を構成単位として有する比較例5の重合体と比較しても生体適合性に優れている事がわかった。

From the results of Table 2, the polymers of Examples 5 to 11 polymerized using the zwitterionic ethylenically unsaturated monomers of Examples 1 to 4 are those of Comparative Examples 1 to 3 having no zwitterionic group. It was found that the amount of protein adsorbed was smaller than that of the polymer, and the biocompatibility was excellent. Further, a polymer of Comparative Example 4 having 2-methacrylolyloxyethylphosphocholine (MPC) as a structural unit, N-methacryloyloxyethyl-N, N-dimethylammonium-α-N-methylcarboxybetaine (CMB) It was found that the biocompatibility was excellent even when compared with the polymer of Comparative Example 5 as a structural unit.

Claims (5)

一般式(1)で示される両性イオン型エチレン性不飽和単量体。
一般式(1):

Xは水素原子またはメチル基を示す。
Yは酸素原子またはNHを示す。
Rはアルキレン基、アルキル基もしくはヒドロキシル基に置換されたアルキレン基、フェニレン基、エステル結合、エーテル結合、ウレタン結合、アミド結合の単独もしくはその組み合わせから構成される非イオン性の2価の官能基である。
A zwitterionic ethylenically unsaturated monomer represented by the general formula (1).
General formula (1):

X represents a hydrogen atom or a methyl group.
Y represents an oxygen atom or NH.
R is a nonionic divalent functional group composed of an alkylene group, an alkylene group substituted with an alkyl group or a hydroxyl group, a phenylene group, an ester bond, an ether bond, a urethane bond, an amide bond, or a combination thereof. is there.
一般式(2)からなる1分子中に1つのアクリロイル基と1つのメタクリロイル基を有する2官能のエチレン性不飽和単量体のアクリロイル基にピロリジン-2-カルボン酸をマイケル付加反応させてなる請求項1記載の両性イオン型エチレン性不飽和単量体。

一般式(2):

Yは酸素原子またはNHを示す。
Rはアルキレン基、アルキル基もしくはヒドロキシル基に置換されたアルキレン基、フェニレン基、エステル結合、エーテル結合、ウレタン結合、アミド結合の単独もしくはその組み合わせから構成される非イオン性の2価の官能基である。
Claim formed by Michael addition reaction of pyrrolidine-2-carboxylic acid to the acryloyl group of a bifunctional ethylenically unsaturated monomer having one acryloyl group and one methacryloyl group in one molecule of the general formula (2) Item 12. The zwitterionic ethylenically unsaturated monomer according to Item 1.

General formula (2):

Y represents an oxygen atom or NH.
R is a nonionic divalent functional group composed of an alkylene group, an alkylene group substituted with an alkyl group or a hydroxyl group, a phenylene group, an ester bond, an ether bond, a urethane bond, an amide bond, or a combination thereof. is there.
アルコール溶媒中で、少なくとも1つのアクリロイル基を有する二官能エチレン性不飽和単量体のアクリロイル基にピロリジン-2-カルボン酸のアミノ基をマイケル付加反応させてなる、両性イオン型エチレン性不飽和単量体の製造方法。 A zwitterionic ethylenically unsaturated monomer obtained by Michael addition reaction of an amino group of pyrrolidine-2-carboxylic acid with an acryloyl group of a bifunctional ethylenically unsaturated monomer having at least one acryloyl group in an alcohol solvent. A method for producing a polymer. 請求項1または2記載の両性イオン型エチレン性不飽和単量体を含む単量体をラジカル重合させてなる、ピロリジン-2-カルボン酸残基含有重合体。   A pyrrolidine-2-carboxylic acid residue-containing polymer obtained by radical polymerization of a monomer containing the zwitterionic ethylenically unsaturated monomer according to claim 1 or 2. 請求項4記載のピロリジン-2-カルボン酸残基含有重合体を含有する生体適合性材料樹脂組成物。
A biocompatible material resin composition comprising the pyrrolidine-2-carboxylic acid residue-containing polymer according to claim 4.
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