JPS6129970B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、下記一般式（） 〔ただし、式中、R¹は（CH₂）_o−Ｏ（ｎ＝２〜
10）または（CH₂CH₂−Ｏ）_o（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α−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。〕 で示され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共重合体、詳しくはポリメ
タクリレートブロツクとポリ（アシルオキシアル
キルメタクリレート）ブロツクとよりなるブロツ
ク共重合体の製造方法に関するものである。

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・パーミエーシヨ
ン・クロマトグラフイ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、容易に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。

従つて、現在公知の方法によつては、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、親油性のブロツ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ツクとを
有するブロツク共重合体を製造しえなかつたので
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に容易に変性可能な
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つた。従
つて、アシル化して単量体のアルコール基をブロ
ツクする方法が研究されたのであつた。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α−位にわ
ずか１個または、好ましくは全然水素原子を持つ
ていないようなアシル残基を用いることによつて
達成されうると考えられる。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
ーシヤリーアルコキシド（たとえば、リチウムタ
ーシヤリーブトキシド）によつて重合させたりす
る際に、α−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が存在する場合に
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−CH₂−CO−R¹
の形の生成物は、カルボ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。したがつ
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α−位水素原子を持
たない調製方法が指向されたのである。

本発明によれば、重合体鎖にリビングアニオン
性端末を生ぜしめるリビングポリマーの技術を適
用し、まずブチルリチウムをアルキルメタクリレ
ート溶液に約−70℃の温度で添加し、上記アルキ
ルメタクリレートの重合反応を行なわしめ、該重
合反応が完了した後、ついで下記一般式 （ここで、R¹及びR²は前述したとおりの意味であ
る。） で示されるアシルオキシアルキルメタクリレート
を加えてさらに重合反応を行なわしめ完了させる
ことにより、下記一般式 の構造単位を有するアシルオキシアルキルメタク
リレートとアルキルメタクリレートのブロツク共
重合体が製造される。あるいはまた所望であれ
ば、アシルオキシアルキルメタクリレート中に１
〜２％の架橋剤を含有せしめ、この架橋剤濃度に
応じて単量体濃度の生長中心濃度に対する比を
50：１〜200：１の範囲に調節することにより、
可溶性のブロツク共重合体を製造することができ
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イソタクチツク重
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。

アニオン重合によつてえられる活性重合体（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、ブロツ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
その末端に連結せしめることからなる。

本発明によれば、このアニオン性リビングポリ
マーの技術によつて、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ツク共
重合体が製造される。第１の単量体（アルキルメ
タクリレート）の重合は、約−70℃の温度でトル
エン溶液中ｎ−ブチルリチウムによつて開始され
るが、重合鎖の生長する中心点がエステル基とグ
リニヤー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、＋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の単量体アルキル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。えられるブロツク共重合体は
メタノール中で沈殿し、再沈殿処理されて45℃真
空中で恒量になるまで乾燥される。

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、トルエン、クロロホルムなどに可
溶性の重合体をえることができる。この場合、架
橋剤濃度に応じて、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
溶性ブロツク共重合体がえられる。

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、ジエチレングリコールジメタクリレート、グ
リコールジビニルエーテル、ジビニルアジペー
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。

前述したような本発明の方法によつて製造され
たそれぞれ種々の立体規則度を有する重合体（ア
イソタクチツク、シンジオタクチツク及びアタク
チツクな重合体）は、簡単な変性反応を適用する
ことによつて、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相当する立体規
則度を有するヒドロキシアルキルメタクリレート
のブロツク共重合体の製造に供することができ
る。従つて、本発明によつて製造される重合体
は、上記重合体の先駆物質として極めて重要なも
のである。そこで、以下にこれに関連して若干説
明する。現在に至るまで、疎水性のブロツクと親
水性の構造単位のブロツクを有するブロツク共重
合体の製造法は達成されていなかつたが、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、
適当なエ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、ラジカル重合やアニオン重合
ないし共重合反応に加えてブロツク共重合反応が
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： ここでＲはそのα−位に酸性水素を有しない基
（たとえば、ターシヤリーブチル、フエニル、置
換フエニルなど）であり、Ｐは重合度を示し、ｎ
は整数でｎ≧２である。

この反応プロセスの特徴は、１つの構造単位中
の種々のエ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エステル結合の本質的な
安定度と、保護基のエ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
用基としては、（パーキン合成の意味での）カル
ボニル基のα−位に酸性水素原子を持たないアシ
ル基、たとえば、ピバロイル基、ベンゾイル基な
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
リシスなどによつて行なわれるが、この場合、保
護基に対するエステル結合の反応性は高くし、重
合体骨格へのエ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。
適当な方法としては、重合反応に用いられたアル
コキサイドか、添加アルコールとアニオン性触媒
との反応によつてえられるアルコキサイドでアル
コリシスする方法が挙げられる。

この反応は、溶解性のまたは架橋されたブロツ
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性される。

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
極性残基の疎水性相互作用が、例えば相界面にお
いて、ブロツク共重合体、例えばポリ（ヒドロキ
シエチルメタクリレート−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
の極性または非極性分子の透過に際してその役割
を果すような用途に用いることができる。

本発明に係る重合体あるいはその変性重合体
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。

(A) 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つて変わりうる。） (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 (C) 変性前の基材となる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つたような医療へ
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、以下の実施例で用いたピバロイルオキシ
エチルメタクリレートは、下記式（） （CH₃）₃C−COCl （） のピバロイルクロライドと２−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
応によつ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製造
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： 電磁撹拌器つきの250mlのフラスコに、9.11ｇ
（0.07モル）の２−ヒドロキシエチルメタクリレ
ート、0.5ｇのハイドロキノンおよび60mlの無水
ピリジンを添加した。この混合物に、25mlのピリ
ジンにピバロイルクロライド9.3ｇ（0.077モル）
を入れたものをゆつくりと30〜35℃の温度で撹拌
しながら10分間で添加した。混合物は、その後２
時間40℃に加熱した。ついで、反応生成物を600
mlの水に注加し、塩酸で酸性にし、１回分200ml
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25ml
回分で２回振盪し、水25ml回分で３回振盪し、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℃／1.5mmHg沸騰の留分がえら
れた；収率は10.91ｇ（72.74％）であつた。

実施例 １ 不活性ガス（真空管用窒素、アルゴン）でフラ
ツシユされ、あらかじめ真空にされ火炎加熱され
た容器へ、0.5mlのメチルメタクリレートを24ml
のトルエンに加えたものを、不活性ガスと向流に
なるように注射器で導入した。この重合反応混合
物を−78℃に冷却し、1.1mlの0.3Nのｎ−ブチル
リチウムを加えた。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）“リビング”重合体に、−78
℃でピバロイルオキシエチルメタクリレート
（0.5ml）を加えた。24時間後、重合液は、たとえ
ば、クロロホルムで希釈し、メタノール中で沈殿
させた。ブロツク共重合体が0.8ｇ、すなわち、
82％の収率でえられた。これは有機溶媒に不溶で
ただ膨潤しただけであつた（15容量倍以上）。

実施例 ２ 実施例１におけると同様にして重合反応を行な
つた。ただし、２倍量の開始剤、すなわち2.3ml
の0.3Nのｎ−ブチルリチウムを用いた。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、沈殿法により80％の収率で単
離された。

変性例 １ 1.89％のエチレンジメタクリレート（0.12523
ｇ）で架橋されたポリ（２−ビバロイルオキシエ
チルメタクリレート−ｂ−メチルメタクリレー
ト）を2.5mlのトルエンに膨潤させた。4.5時間
後、10ml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0.63779ｇの水溶液を加え
た。混合物は短時間で50℃に加熱し、そのまま室
温下時々振盪しつつ120時間放置した。ついで、
ロータリーエバポレーターで蒸発乾固し、残渣は
可溶性分を水によるデカンテーシヨン２回（２×
50ml）で除き、浸漬焼結ガラスフイルターで別
した。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2.501ml）を加えたあ
と、指示薬混合物（フエノールレツド＋ブロモチ
モールブルー）による0.10482N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。滴定
量（0.292ml）は、ピバロイル基の全除去量に相
当するものであつた。NMRスペクトルで確認し
た結果によると、ピバロイル基が全て加水分解を
受けたこと、変性ブロツク共重合体がアイソタク
チツク構造になることを確認した。

変性例 ２ 可溶性の共重合体ポリ（２−ピバロイルオキシ
エチルメタクリレート−ｂ−メチルメタクリレー
ト）（0.11864ｇ）を2.5mlのトルエン中で膨潤さ
せ、ついで、10mlのメタノールと0.59894ｇ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変性例１と
同様に行ない、10時間後にはピバロイル基の転化
率が83.64％に達した。

実施例 ３ 不活性ガス（真空管用窒素又はアルゴン）でフ
ラツシユされたあらかじめ排気され火炎加熱され
た容器に、24mlのトルエンと1.5ml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
うに仕込んだ。この重合反応混合物を−78℃に冷
却し、23mlの0.3Nブチルリチウムを加えた。重
合反応は１〜５時間後に完結した。えられた“リ
ビング”ポリ（メチルメタクリレート）を−78℃
で0.5ml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。24時間後には重合反応混合物
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ツク共重合体が
含まれていた。

変性例 ３ 上記実施例３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た
５mlのメタノールで処理した。この混合物を沸点
まで加熱し、２時間環流を行なつた。ついで、メ
チルピバレートとメタノールの混合物を蒸留によ
り沸点61.3〜62℃の範囲で除去した。蒸留終了
後、さらに５mlのメタノールを加え、再び混合物
を加熱し蒸留した。えられた重合体をNMR法で
分析したところ、ピバロイル残基のCH₃基が存在
しないことが判つた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重合体鎖にリビングアニオン性端末を生ぜし
   めるリビングポリマーの技術を適用し、まずブチ
   ルリチウムをアルキルメタクリレート溶液に約−
   70℃の温度で添加し、上記アルキルメタクリレー
   トの重合反応を行なわしめ、該重合反応が完了し
   た後、ついで下記一般式 〔ただし、式中、R¹は（CH₂）_o−Ｏ（ｎ＝２〜
   10）または（CH₂CH₂−Ｏ）_o（ｎ＝１〜４）を表
   わし、また、R²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。〕 で示されるアシルオキシアルキルメタクリレート
   を加えてさらに重合反応を行なわしめ完了させる
   こと、あるいはまた所望であれば、アシルオキシ
   アルキルメタクリレート中に１〜２％のエチレン
   グリコールジメタクリレート、エチレングリコー
   ルジアクリレート、ジエチレングリコールジメタ
   クリレート、グリコールジビニルエーテル、ジビ
   ニルアジペート、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
   ンおよびトリアリルシアヌレートよりなる群より
   えらばらた架橋剤を含有せしめ、この架橋剤濃度
   に応じて単量体の濃度と生長中心濃度の比を50：
   １〜200：１の範囲に調節して可溶性のブロツク
   共重合体を製造すること、を特徴とする下記一般
   式の構造単位を有するアシルオキシアルキルメ
   タクリレートとアルキルメタクリレートのブロツ
   ク共重合体の製造方法。 （ただし、式中、R¹およびR²は上記の意味と同じ
   である。）