JPS604204B2 - アシルオキシアルキルメタクリレート類の重合体の変性法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、下記一般式（１） 〔ただし、式中、ＲＩは（ＣＨ２）ｎ−○（ｎ−２〜１
０）または（ＣＨ２ＣＨ２−０）ｎ（ｎ＝１〜４）を表
わし、Ｒ２は炭素数４〜２１を有し、かつ、カルボニル
基に対するＱ−位に第四級化された炭素原子を有するア
ルキル基である。

〕よりなる構造単位を有するアシルオキシアルキルメタ
クリレート類の重合体または共重合体、特にアニオン重
合開始剤およびフリーラジカル重合開始剤による重合反
応によるポリメタクリレートブロックとポリ（アシルオ
キシアルキルメタクリレート）ブロックとよりなるブロ
ック共重合体の、疎水性アシルオキシアルキルメタクリ
レート単位を部分的にまたは全体を親水性のヒドロキシ
アルキルメタクリレート重合体または共重合体に変性す
る方法に関する。

ポリ（グリコールメタクリレート類）は、たとえば、医
療分野におけるゲル・パーミェーション・クロマトグラ
フィー用材料など極めて広い用途を有する。

グリコールメタクリレートの単量体は、容易こフリーラ
ジカル的方法で重合させられる。しかし、このグリコー
ルメタクリレートをアニオン重合させることは、単量体
のアルコール基の水素原子がその酸性によりアニオン性
開始剤を分解せしめ、また形成された重合開始中心点を
不活性化せしめるため不可能である。従って、現在公知
の方法によっては、立体規則性のポリ（ヒドロキシアル
キルメタクリレート）や、親油性のブロックと親水性ヒ
ドロキシアルキルメタクリレート構造単位を有するブロ
ックとを有するブロック共重合体は製造しえなかったの
である。

本発明の目的は、医療分野等非常に広範囲の用途を有す
るこのような重合体または共重合体を提供することにあ
り、特に特定の重合体または共重合体からの変性によっ
てこのような重合体、殊に各種の立体規則性もしくはア
タクチック重合体または共重合体を提供することにある
。

前記したように、グリコールメタクリレートをアニオン
重合させることは、単量体のアルコール基の水素原子の
存在のために不可能であった。

従って、アシル化して単量体のアルコール基をブロック
する方法が研究されたものであった。本発明者らの以前
の研究によれば、アシル化されたグリコールメタクリレ
ート類の重合は、そのＱ一位にわずか１個または、好ま
しくは全然水素原子を持っていないようなアシル残基を
用いることによって達成され得ると考えられる。すなわ
ち、メチルメタクリレートをｎ−ブチルリチウムのよう
な有機金属系の開始剤で重合させたり、弱塩基性のアル
カリ金属ターシャリーアルコキシド（たとえば、リチウ
ム夕−シヤリーブトキシド）によって重合させたりする
際に、Ｑ−位に水素原子を持つアシル残基、たとえば、
アルキルアセテートの存在する場合には、これら塩基性
化合物とアセテートとの縮合反応により重合反応を妨害
してしまうことが示されたからである。縮合反応、たと
えば、Ｒ−ＣＯ−Ｃ比−ＣＯ−ＲＩの形の生成物は、カ
ルポニル基の強い電子親和性の故に、極めて酸性度の大
きい水素原子を有し、これが、生長するアニオンと終結
反応を起し重合反応を完全に妨げてしまうのである。

したがって、アシルオキシアルキルメタクリレート類の
合成に際しては、アシル残基中Ｑ−位水素原子を持たな
い調製方法が指向されたのである。本発明者らの研究に
よれば、フリーラジカル重合開始剤またはァニオン重合
開始剤を下記一般式（０）で示されるアシルオキシアル
キルメタクリレートまたはこのアシルオキシアルキルメ
タクリレートと他の重合性単量体との混合物中に添加し
、（ここで、ＲＩ及びＲ２は前述したとおりの意味であ
る。

）ついで、得られた混合物をフリーラジカル重合開始剤
の分解温度ないしそれ以上の温度、あるいはアニオン重
合反応に要求される温度にまで加熱することにより、下
記一般式（１）よりなる構造単位を有し、また種々の立
体規則度を有するアシルオキシアルキルメタクリレート
類の重合体または共重合体（ブロック共重合体を含む）
が製造され、これらは簡単な変性反応を適用することに
よって、前記したような医療分野等各種分野において広
範囲な用途を有する（ヒドロキシアルキルメタクリレー
ト）類や相当する立体規則度を有するそれらのブ。

ツク共重合体に変性できることが見し、出された。すな
わち、本発明は、前記一般式（１）の構造単位を有する
アシルオキシアルキルメタクリレート類の重合体または
共重合体から、そのェステル保護基を、選択的な化学的
反 応、たとえば、０〜１００００の温度における選択的な
加水分解反応や無水メタノール中の５％ナトリウムメト
キシドを用いた選択的な触媒反応的アルコリシス、また
は選択的なアミノリシス、とくに所望ならば、アニオン
重合開始剤と対応するアルコールとより形成されるアル
コキシドをこの選択的な触媒反応的アルコリシスに用い
ることによって、一部または全部を除去してなることを
特徴とする前記一般式１の構造単位を有するアシルオキ
シアルキルメタクリレート類の重合体または共重合体の
、立体規則性またはアタクチツク性重合体または共重合
体調製に利用し得る変性方法である。

以下、本発明方法について詳細に説明するが、まず本発
明方法の先駆物質たるアシルオキシアルキルメタクリレ
ート類の重合体または共重合体の製造方法の詳細につい
て説明する。

メタクリレート系の単量体の単独重合に用いられるアニ
オン開始剤は、立体規則度として示される微視的構造に
おいて実質的に異なる重合体を製造できる有利さがある
。

たとえば、リチウム系開始剤は、炭化水素媒体中ではア
ィソタクチック重合体を形成し、極性媒体、たとえば、
テトラヒドロフラン中ではアタクチツクからシンジオタ
クチツクに至る重合体を形成する。立体規則度の多様性
に関連して、これらの重合体は、たとえば、ガラス転移
点などのようにその機械的性質も異なる。アニオン重合
によって得られる活性重合体（リビングポリマー）の技
術は、最も有利な技術であると同時に、ブロック共重合
体製造を可能にする実質的に唯一の方法である。

重合は、アニオン開始剤により第１の単量体を１００％
まで反応させて重合させ、同時にその重合体連鎖の生長
端の反応性を保ちつつ第２番目として加えられた単量体
をその未端に連結せしめることからなる。ラジカル機構
によるアシルオキシアルキルメタクリレート類の単独重
合は、フリーラジカル重合開始剤により、たとえば、ベ
ンゼン液中やそのままでの状態（塊状重合）でのジベン
ゾィルパーオキシドやイソプロピルパーオキソカーボネ
ートにより行なわれる。

たとえば、グリコールジメタクリレートなどの加橋剤の
存在下に、ァシルオキシアルキルメタクリレート単独重
合体を製造することも可能である。網目構造の重合体も
、アシルオキシアルキルメタクリレートの重合を、たと
えば、グリコールジメタクリレートのような架橋剤の存
在下に行なえば、有機溶媒には不溶性で、グリコールジ
メタクリレートのような架橋剤の量によっては、多少膨
潤するように形成させることもできる。アニオン性機構
によるアシルオキシアルキルメタクリレートの単独重合
は、アルカリ金属夕一シヤリーアルコキシド、たとえば
ナトリウムタ一シャリーブトキシド、リチウム有機金属
化合物、たとえば、ｎーブチルリチウムを開始剤として
用いることにより行なわれる。

アルカリ金属夕−シャリーアルコキシドによる重合反応
は常温で行なわれる。ｎ−ブチルリチウムによるアシル
オキシアルキルメタクリレートの重合は、そのままの状
態で（塊状重合）あるいは溶液中−３０〜一７０ｑｏの
低温下で行なわれる。グリコールジメタクリレートの存
在下アシルオキシアルキルメタクリレートのアニオン重
合の可能なことも確認された。網目横造をもつ重合体が
、たとえば、グリコールジメタクリレートのような架橋
剤の存在下の重合により形成され、これは有機溶媒に不
溶で、ただ架橋剤（グリコールジメタクリレート）の量
によっては多少膨潤性を有するものとなった。もしここ
でアシルオキシアルキルメタクリレートに少量、たとえ
ば、１〜２％程度の架橋剤（グリコールジメタクリレー
ト）を加えて、単量体と開始剤の濃度を適当に選ぶと、
有機溶剤、たとえば、ベンゼン、トルェン、クロロホル
ムなどに可溶性の重合体を得ることができる。

この場合、架橋剤濃度に対し「単量体の濃度と生長中心
濃度の比を５０：１〜２００：１の範囲に調節すれば、
可溶性ブロック共重合体がえられる。アニオン性リビン
グポリマーの技術によって、メタクリレート類とアシル
オキシアルキルメタクリレート類とのブロック共重合体
が製造された。

第１の単量体（メタクリレート）の重合は「一７０℃の
温度でトルェン溶液中ｎ−プチルリチウムによって開始
されるが、重合鎖の生長する中心点がェステル基とグリ
ニャ−ル型の反応を副反応として起さないような条件で
ある。この反応は、十２０℃の温度である程度まで行な
われて単量体分子がもはや結合しなくなるように重合鎖
の停止となる。第１の単量体メタクリレートが消費され
たあと、第２の単量体アシルオキシアルキルメタクリレ
ートが添加され、重合反応が遂行され全量反応させられ
る。

えられるブロック共重合体はメタノール中で沈澱し、再
沈澱処理されて４５００真空中で日量になるまで乾燥さ
れる。本発明方法は、ァシルオキシアルキルメタクリレ
ートの立体規則性の単独重合体や、該化合物と他のメタ
クリレート類（メチルメタクリレート、ブチルメタクリ
レートなど）とのブロック共重合体の製造用にも用いら
れる。前述したような方法によって製造されたそれぞれ
種々の立体規則度を有する重合体（アィソタクチツク、
シンジオタクチツク及びアタクチツクな重合体）は、つ
いで本発明に従って、簡単な変性反応を適用することに
よりｔ前記したように医療分野等各種分野において広範
囲な用途を有するポリ（ヒドロキシアルキルメタクリレ
ート）類や相当する立体規則度を有するそれらのブロッ
ク共重合体を製造することができる。

以下、この変性方法について説明する。現在に至るまで
、疎水性のブロックと親水性の構造単位のブロックを有
するブロック共重合体の製造法は達成されていなかった
が「 これは親水性基を有する単量体がアニオン重合触
媒と不可逆的に反応して重合反応を妨げていたからであ
る。

本発明者らの研究によれば、前記したように、適当なェ
ステルの形でその親水性基を保護された単量体を用いる
と、ラジカル重合に加えてアニオン重合ないし共重合反
応あるいはブロック共重合反応が可能であり、さらにえ
られた重合体中の保護基は、以下のような反応プロセス
により、その一部ないし全部が除かれて親水性のヒドロ
キシアルキルメタクリレート構造単位となる：ＣＨ２＝
Ｃ（ＣＨ３）−ＣＯ−○−（Ｃ仏）ｎ−○−ＣＯ−Ｒこ
こでＲはその〇−位に酸性水素を有しない基（たとえば
、ターシャリーブチル、フェニル、贋換フェニルなど）
であり、Ｐは重合度を示し、ｎは整数でｎＺ２である。

この反応プロセスの特徴は、１つの構造単位中の種々の
ェステル結合の各々異なつた解離率を利用することにあ
る。

例えば、上記の場合、ポリメタクリル骨格体に対するェ
ステル結合の本質的な安定度と、保護基のェステル結合
からの比較的容易な解離性を利用することである。アニ
オン性の重合乃至共重合反応条件に関しては、適当な保
護基としては、（パーキン合成の意味での）カルボニル
基のＱ−位に酸性水素原子を持たないアシル基、たとえ
ば、ピバロィル基、ベンゾィル基などがある。保護基の
一部または全部の除去は、多くの方法、たとえば、加水
分解、アルコリシス、アミノリシスなどによって行なわ
れるが、この場合、保護基に対するェステル結合の反応
性は高くし、重合体骨格へのェステル結合の反応性は実
質的に低くなるように反応性の差を維持する必要がある
。

適当な方方法としては、重合反応に用いられたァルコキ
サィドか、添加アルコールとアニオン性触媒との反応に
よってえられるアルコキサィドでアルコリシスする方法
が挙げられる。この反応は、熔解性のまたは架橋された
（共）重合体、単独重合体およびブロック共重合体を用
いて行なわれる。

架橋された共重合体は、膜状にも、塊状にもまた懸濁（
粒状）した製品の形としても変形される。１つ以上のビ
ニル基をもつ単量体が、架橋剤としては有利に用いられ
る。

すなわち、エチレングリコールジメタクリレートないし
ジアクリレート、ジエチレソグリコールジメタクリレー
ト、グリコールジビニルヱーテル、ジビニルアジベート
、ジビニルトルエン、トリビニルベンゼン、ジビニルベ
ンゼン、ジビニルナフタレン、トリアリルシアヌレート
などである。かくして得られる変性された重合体は、高
分子．の親水性部分の極性分子（例えば、水、生化学的
液体など）に対する親和性の差異及び高分子の非犠牲残
基の疎水性相互作用が、例えば相界面において、ブロッ
ク共重合体、例えばポリ（ヒドロキシエチルメタクリレ
ートーｂ−メチルメタクリレート）などにより形成され
る膜や半透膜を通しての樋性または非極‘性分子の透過
に際してその役割りを果すような用途に用いることがで
きる。

本発明に係る変性重合体は、例えば以下のような用途に
有利に用いることができる。風 衛生的特性を備えた合
成皮革（この特性は加水分解後の変性度によって変わり
うる。

）【Ｂ｝ 保護基を加水分解しない形態あるいは一部な
いし全部を加水分解した形態でのクロマトグラフ用材料
に｝ 変性前の基材となる（共）重合体の強度を利用し
、表面に適当な変性反応（例えば加水分解）をして親水
性膜を形成させるといったような医療への利用以下に実
施例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明するが
、本発明が下記実施例により何ら限定されるものでない
ことはもとよりである。

なお、以下の合成例で用いたピバロィルオキシェチルメ
タクリレートは、下記式（ｍ）（ＣＨ３）３Ｃ−ＣＯＣ
１（ｍ） のピバロイルクロライドと２ーヒドロキシエチルメタク
リレートとのピリジン媒体中での以下の反応によって得
られたものである。

ピバロイルオキシエチルメタクリレートの１・方法につ
いて説明すると、例えば以下のようにして製造した：電
磁蝿梓器つきの２５０泌のフラスコに、９．１１夕（０
．０７モル）の２ーヒドロキシエチルメタクリレート、
０．５夕のハイドロキノンおよび６０の乙の無水ピリジ
ンを添加した。

この混合物に２５叫のピリジンにピバロイルクロライド
９．３夕（０．７７モル）を入れたものをゆっくりと３
０〜３５℃の温度で鷹拝しながら１■ご間で添加した。
混合物は、その後２時間４０午０に加熱した。ついで反
応生成物を６００の‘の水に注加し、塩酸で酸性にし、
１回分２００の‘のエーテルで５回抽出を繰り返した。
エーテル抽出分は、ついで、５％炭酸ナトリウム水溶液
２軌【回分で２回振盤し、水２５叫回分で３回振浸し、
硫酸マグネシウム上で乾燥し、そしてエーテル分を留去
した。７９〜８０℃／１．５側Ｈｇ沸騰の蟹分がえられ
た：収率は１０．９１夕（７２．７４％）であった。

合成例 １アルゴンまたは真空管用の窒素であらかじめ
フラッシュされた容器に、８．８の‘のトルェン、０．
００７夕のフリーラジカル開始剤であるィソプロピルパ
ーオキソカーボネートおよび１地のピバロイルオキシェ
チルメタクリレートを仕込んだ。

開始剤が溶解した後、重合反応混合物の温度を徐々に３
０００から７０００に５時間かけて昇温した。重合体は
ほぼ１００％の収率でえられた。合成例 ２合成例１に
示された重合反応を溶媒なしで行なつた。

合成例 ３ 不活性ガス（真空管用窒素、アルゴン）でフラッシュさ
れ、あらかじめ真空にされ火炎加熱された容器へ、２．
３叫のピバロイルオキシエチルメタクリレート（あらか
じめＣａＨ２で乾燥した）および０．０３９夕のナトリ
ウムタ一シヤリーブトキシドを２肌のトルェンに加えた
ものを不活性ガスと向流になるように注射器で導入した
。

２０ｑｏでの２４時間の重合反応で４５％の収率で重合
体がえられた。

合成例 ４合成例３におけると同様にして重合反応を行
なったが、固体状の夕−シャリーブトキシドを開始剤と
して用い、低温下で溶媒ごせて行なった。

合成例 ５合成例３と同様にして重合反応を行なった。

ただし、７．６叫のトルエンを１．８羽のピバロイルオ
キシェチルメタクリレートに加え、混合物を−７８℃に
冷却し、０．４４のとの０．州のｎ−ブチルリチゥム溶
液を添加使用した。２岬時間後８５％の収率で重合体が
えられた。

合成例 ６ 合成例５と同様に重合反応を行なった。

ただし、ピバロイルオキシェチルメタクリレートの代り
にペンゾイルオキシェチルメタクリレートを用いた。２
細時間後の重合体収率は３５％であった。

合成例 ７合成例５におけると同様にして重合反応を行
なった。ただし、ピバロイルオキシェチルメタクリレー
トの代りにピバロイルオキシェチルオキシェチルメタク
リレートを用いた。合成例 ８ 合成例３におけると同様につぎのようにして重合反応を
行なった。

０．５のとのメチルメタクリレートを２４の上のトルェ
ンに加え、重合反応混合物を−７８ｏｏに冷却し、１．
１の‘の０．洲のｎ−ブチルリチゥムを加えた。

１〜５時間でメチルメタクリレートの重合は終了した。

かくしてえたポリ（メチルメタクリレート）いりビング
″重合体に、一７８ｑｏでピバロイルオキシエチルメタ
クリレート（０．５の‘）を加えた。２独特間後重合液
は、たとえば、クロロホルムで希釈し「 メタノール中
で沈澱させた。

フロツク共重合体が０．８夕、すなわち、８２％の収率
でえられた。これは有機溶媒でただ膨潤しただけであっ
た（１９容量倍以上）。合成例 ９ 合成例８におけると同様にして重合反応を行なった。

ただし、２倍量の開始剤、すなわち２．３の‘の０．州
のｎ−ブチルリチゥムを用いた。重合体は有機溶媒、た
とえば、クロロホルム、ベンゼンなどに可溶であり、沈
澱法により８０％の収率で単離された。実施例 １ １．８９％のエチレンジメタクリレート（０．１２５２
３夕）で架橋されたポリ（２ーピバロィルオキシェチル
メタクリレート−ｂ−メチルメタクリレ−ト）を２．８
の‘のトルェンに膨潤させた。

４．５時間後、１０の‘のメタノールと０．５１８６７
ミリ当量の水酸化ナトリウムを含む０．６３７７９夕の
水溶液を加えた。

混合物は短時間で５０ｑｏに加熱し、そのまま室温下時
々振濠しつつ１２畑時間放置した。ついで、ロータリー
ヱバポレーターで蒸発乾固し、残燈は可溶性分を水によ
るデカンテーション２回（２×５０の【）で除き、浸債
焼結ガラスフィルターで炉別した。炉液は回転蒸発器中
での蒸発により濃縮し、塩酸（０．１０１０７Ｎ塩酸の
２．５０１松【）を加えたあと、指示薬混合物（フェノ
ールレッド＋ブロモチモールフル‐）による０．１０４
８州の水酸化ナトリウムによる逆滴定で塩基度減少を測
定した。滝定量（０．２９２の【）は、ピバロィル基の
全除去量に相当するものであった。ＮＭＲスペクトルで
確認した結果によると、ピバロィル基が全て加水分解を
受けたこと、変性ブロック共重合体がアィソタクチツク
構造になることを確認した。実施例 ２ 可溶性の共重合体ポリ（２−ピバロィルオキシヱチルメ
タクリレート−ｂ−メチルメタクリレート）（０．１１
８６４夕）を２．５のとのトルェン中で膨潤させ、つい
で、１０肌のメタノールと０．５９８９４夕の水酸化ナ
トリウム水溶液（０．４８７０８ミリ当量ＮａＯＨ含有
）を加えた。

その後の操作を前記実施例と同様に行ない、１別時間後
にはピバロィル基の転化率が８３．６４％に達した。合
成例 １０ 不活性ガス（真空管用窒素又はアルゴン）でフラッシュ
されたあらかじめ排気され熱競された容器に、２４の‘
のトルエンと１．５の‘のメチルメタクリレートを注射
器で不活性ガスと向流になるよう仕込んだ。

この重合用混合物は−７８００に冷却され、２３私の０
．３Ｎプチルリチウムが加えられた。重合反応は１〜５
時間後に完結した。えられた困りビング″ ポリ（メチ
ルメタクリレート）を一７８００で０．５の‘の２−ピ
バロイルオキシエチルメタクリレートと混合した。２独
時間後には重合混合物には、メチルメタクリレートと２
−ピバロイルオキシエチルメタクリレートのブロック共
重合体が含まれていた。

実施例 ３ 上記合成例１０で得られた共重合体を、あらかじめ酸化
バリウムおよびナトリウム金属で乾燥し５Ｍのメタノー
ルで処理し、この混合物を、沸点まで加熱し、２時間環
流を行なった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記一般式I ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔ただし、式中、Ｒ＾１は、（ＣＨ＿２）ｎ−Ｏ（ｎ＝
   ２〜１０）または（ＣＨ＿２ＣＨ＿２−Ｏ）ｎ（ｎ＝１
   〜４）を表わし、また、Ｒ＿２は、炭素数４〜２１のア
   ルキル基であり、かつ、カルボニル基に対するα−位に
   おいて四級化された炭素原子を有するものである。 〕の構造単位を有するアシルオキシアルキルメタクリレ
   ート類の重合体または共重合体から、そのエステル保護
   基▲数式、化学式、表等があります▼を、選択的な化 学的反応、たとえば、０〜１００℃の温度における選択
   的な加水分解反応や無水メタノール中の５％ナトリウム
   メトキシドを用いた選択的な触媒反応的アルコリシス、
   または選択的なアミノリシス、とくに所望ならば、アニ
   オン重合開始剤と対応するアルコールとより形成される
   アルコキシドをこの選択的な触媒反応的アルコリシスに
   用いることによって、一部または全部を除去してなるこ
   とを特徴とする前記一般式Iの構造単位を有するアシル
   オキシアルキルメタクリレート類の重合体または共重合
   体の、立体規則性またはアタクチツク性重合体または共
   重合体調製に利用しうる変性方法。