CN104203984A - 羟基烷基化聚轮烷的制造方法 - Google Patents

羟基烷基化聚轮烷的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供适用于工业的羟基烷基化聚轮烷的制造方法。本发明的羟基烷基化聚轮烷的制造方法包括在水及有机碱的存在下使聚轮烷与通式(1)所示的环状醚发生反应的步骤，其中，所述聚轮烷具有：带羟基的环状分子、被环状分子以穿串状包合的直链状分子、以及配置于直链状分子的两个分子末端以使得环状分子不从直链状分子脱离的封端基团。

Description

羟基烷基化聚轮烷的制造方法
技术领域
本发明涉及一种通过聚轮烷(polyrotaxane)与特定的环状醚的反应来制造羟基烷基化聚轮烷的方法。
背景技术
近年来，作为拓扑凝胶而被知晓的交联聚轮烷的构成成分即聚轮烷为将直链状分子(轴：axis)以穿串状包合于环状分子(转子：rotator)的开口部、并且在直链状分子的两个末端配置封端基团以使环状分子不会脱离的化合物(例如参照专利文献1～5)。
例如，在专利文献1中公开了一种具有环糊精作为环状分子的聚轮烷，并且公开了如下方法：使环氧丙烷在1N氢氧化钠水溶液中发生反应而进行环糊精的羟基丙基化，由此来制造羟基丙基化聚轮烷。此外，在专利文献2中记载了一种交联聚轮烷的合成方法，其使用氰尿酰氯等交联剂使封端化聚轮烷进行交联。
进而，在专利文献3及4中报道了使用羟基丙基化聚轮烷进行二次加工成的材料作为例如医疗用材料、涂料等是有用的。
但是，除了专利文献1及2以外，还在各种文献中记载了使用环氧乙烷类(环氧烷类)使醇性羟基烷基醚化的方法，并且在此还专门使用了碱金属盐等无机碱、金属醇盐(例如参照专利文献5～7及非专利文献1)。
专利文献1：国际公开公报第2005/080469号小册子
专利文献2：国际公开公报第2001/083566号小册子
专利文献3：日本特开平10-306104号公报
专利文献4：日本特开2011-178931号公报
专利文献5：日本特开昭59-104334号公报
专利文献6：日本特开2002-212125号公报
专利文献7：日本特表2011-509998号公报
非专利文献1：Applied Catalysis B：Environmemtal，Vol.104 54-63(2011)
发明内容
发明所要解决的课题
本发明人等尝试了例如想要按照专利文献1中记载的方法使具有环糊精作为环状分子的聚轮烷与环氧丙烷在1N氢氧化钠水溶液中发生反应来得到羟基丙基化聚轮烷，结果确认到在反应中析出不溶物、并且难以高纯度地得到具有所需羟基丙基化修饰率的聚轮烷。此外，该不溶物会混入到所得的羟基丙基化聚轮烷中，因此使得将该聚轮烷用作制造原料的二次加工材料中也会继续包含该不溶物，例如在用于专利文献4记载的涂料用途时，该不溶物会成为形成麻点(例如突出物)的原因。此外，在专利文献1及专利文献4中公开了如下方法作为使聚轮烷与环氧丙烷在氢氧化钠水溶液中反应后的处理方法，即，将所使用的碱中和，并利用透析除去所生成的盐，对透析后的处理液进行冷冻干燥，从而得到作为目标物的羟基丙基化聚轮烷。除去该盐的处理方法烦杂且耗费庞大的处理时间，因此很难说成是适合作为工业上的制造方法的方法。
本发明的课题在于提供适用于工业的羟基烷基化聚轮烷的制造方法。更具体而言，本发明的课题在于提供以简便的操作抑制反应中的不溶物的生成、并且高纯度地制造具有所需羟基烷基化修饰率的聚轮烷的方法。
用于解决课题的手段
本发明人等发现了下述技术方案作为解决上述课题的方法。
本发明1：一种羟基烷基化聚轮烷的制造方法，其包括在水及有机碱的存在下使聚轮烷与通式(1)所示的环状醚发生反应的步骤，其中，所述聚轮烷具有：带羟基的环状分子、被环状分子以穿串状包合的直链状分子、以及配置于直链状分子的两个分子末端以使得环状分子不从直链状分子脱离的封端基团。
【化1】
(式中，R1～R4分别相互独立地为：氢原子；未取代的烷基、环烷基、芳基或芳烷基；或者被氟原子、硝基、氰基、烷氧基或羟基取代的烷基、环烷基、芳基或芳烷基，
R1和R2、或者R3和R4可以与它们所键合的碳原子一起形成3～12元的碳环(例如氧杂螺烷类等)，
R1或R2、和R3或R4可以与它们所键合的碳原子一起形成3～12元的碳环(例如氧杂双环烷烃类等)，
L为单键、未取代的碳原子数1～12的亚烷基、或者被氟原子、硝基、氰基、烷氧基或羟基取代的碳原子数1～12的亚烷基，
其中，通式(1)的碳原子数不超过50。)
本发明2：根据本发明1的制造方法，其中，有机碱为选自脂肪族叔胺类、芳香族叔胺类、脂环式叔胺类、杂环式叔胺类、吡啶类、咪唑类及三唑类中的1种以上。
本发明3：根据本发明2的制造方法，其中，有机碱为选自三烷基胺及吡啶类中的1种以上。
本发明4：根据本发明1～3中任一项所述的制造方法，其中，有机碱的使用量相对于作为制造原料的聚轮烷中的羟基1摩尔为0.10摩尔以上且低于1摩尔。
本发明5：根据本发明1～4中任一项所述的制造方法，其中，通式(1)所示的环状醚为选自环氧乙烷、碳原子数3～24的一取代环氧乙烷类及碳原子数4～24的二取代环氧乙烷类中的1种以上。
本发明6：根据本发明5的制造方法，其中，通式(1)所示的环状醚为选自环氧乙烷、甲基环氧乙烷、乙基环氧乙烷、丙基环氧乙烷、丁基环氧乙烷、苯基环氧乙烷及缩水甘油中的1种以上。
本发明7：根据本发明1～6中任一项所述的制造方法，其中，带羟基的环状分子为α-环糊精。
本发明8：根据本发明1～7中任一项所述的制造方法，其包括在聚轮烷与通式(1)所示的环状醚反应后利用倾析除去至少一部分有机碱的步骤。
发明效果
根据本发明，可以提供适用于工业的羟基烷基化聚轮烷的制造方法。更具体而言，可以提供以简便的操作抑制反应中的不溶物的生成、并且高纯度地制造具有所需羟基烷基化修饰率的聚轮烷的方法。这样得到的羟基烷基化聚轮烷可以无不良地适用于各种用途。
具体实施方式
本发明涉及一种利用聚轮烷与特定的环状醚的反应来制造羟基烷基化聚轮烷的方法。本发明中的聚轮烷具有：带羟基的环状分子、被环状分子以穿串状包合的直链状分子、以及配置于直链状分子的两个分子末端以使得环状分子不从直链状分子脱离的封端基团。特定的环状醚为上述通式(1)所示的化合物。本发明的制造方法包括在水及有机碱的存在下使聚轮烷中的环状分子的羟基与特定的环状醚发生反应的工序。
本发明可以进一步包括在不将含有由上述工序得到的羟基烷基化聚轮烷的溶液中和的情况下除去至少一部分所使用的有机碱的工序。
[聚轮烷]
本发明的聚轮烷具有：带羟基的环状分子、被环状分子以穿串状包合的直链状分子、以及配置于直链状分子的两个分子末端以使得环状分子不从直链状分子脱离的封端基团。这样的聚轮烷可以利用例如上述专利文献1、2或4等记载的方法来制造。
(直线状分子)
本发明的直链状分子只要是能够被环状分子包合且以非共价键结合而一体化的直链状的分子或物质，则没有特别限定，例如可列举以下物质。
聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基二醇、聚五亚甲基二醇、聚六亚甲基二醇等聚亚烷基二醇类(例如重复单元中的亚烷基部分的碳原子数为2～14的聚亚烷基二醇类)；
聚丁内酯、聚己内酯等脂肪族聚酯类(例如重复单元中的亚烷基部分的碳原子数为1～14的脂肪族聚酯类)；
聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等聚烯烃类(例如烯烃单元的碳原子数为2～12的聚烯烃类)；
聚二甲基硅氧烷等聚二烷基硅氧烷类(例如与硅原子键合的烷基部分的碳原子数为1～4的聚二烷基硅氧烷类；
聚丁二烯、聚异戊二烯等聚二烯类(例如二烯单元的碳原子数为4～12的聚二烯类)；
聚碳酸亚乙酯、聚碳酸亚丙酯、聚碳酸亚丁酯、聚碳酸亚戊酯、聚碳酸亚己酯、聚碳酸亚苯酯等聚碳酸酯类(例如重复单元中的烃部分的碳原子数为2～12的聚碳酸酯类)；
羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等纤维素类；
聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸酯(例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯等)、聚(甲基)丙烯酰胺、聚(甲基)丙烯腈、以及使选自(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺及(甲基)丙烯腈中的多种单体共聚而得的共聚物等(甲基)丙烯酸系聚合物类；
聚酰胺类(例如尼龙6、尼龙66等)、聚酰亚胺类、聚磺酸类、聚亚胺类、聚脲类、聚硫醚类、聚磷腈类、聚酮类、聚醚醚酮类、聚亚苯基类(例如聚苯醚类等)、聚四氢呋喃类(例如Glabrescol等)等。
本发明中的直链状分子优选为聚亚烷基二醇类、聚酯类、聚烯烃类、聚二烯类或聚二烷基硅氧烷类；更优选为聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基二醇、聚丁内酯、聚己内酯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚二甲基硅氧烷；特别优选为聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙烯、聚丙烯、聚二甲基硅氧烷。另外，在导入封端基团时，优选使直链状分子的两个分子末端羧基化。
本发明中的直链状分子的数均分子量并无特别限定，优选为200～200,000、更优选为1,000～100,000、进一步优选为3,000～50,000、特别优选为5,000～45,000。另外，直链状分子的数均分子量为例如利用凝胶渗透色谱法(GPC：Gel Permeation Chromatography、标准物质：聚苯乙烯、支链淀粉(pullulan)或聚环氧乙烷)测得的值。
若上述直链状分子的重均分子量为200以上，则存在在使用所得的聚轮烷构成例如交联聚轮烷时使特性变得更好的倾向。另一方面，若上述直链状分子的重均分子量为200,000以下，则存在更容易制备聚轮烷的倾向。
(封端基团)
本发明中的封端基团是被设置于直链状分子的两个分子末端以使得环状分子不从直链状分子脱离的物质，只要是能够产生这样的作用的封端基团，则并无特别限定。
作为这样的封端基团，可列举来自二硝基苯类的基团(例如2，4-二硝基苯基、3，5-二硝基苯基等)、来自环糊精类的基团、来自金刚烷类的基团(例如金刚烷基等)、来自三苯基甲烷类的基团(例如三苯甲基等)、来自荧光素类的基团、来自芘类的基团、来自取代苯类的基团、可被取代的多核芳香族基、来自甾族化合物(steroid)类的基团等。封端基团优选为来自二硝基苯类的基团、来自环糊精类的基团、来自金刚烷类的基团、来自三苯基甲烷类的基团、来自荧光素类的基团或来自芘类的基团，更优选为2，4-二硝基苯基、3，5-二硝基苯基、2，4-二苯基苯基、2，4-二异丙基苯基、2，4-二叔丁基苯基、4-二苯氨基苯基、4-二苯基氧膦基苯基、金刚烷基或三苯甲基，特别优选为2，4-二硝基苯基、3，5-二硝基苯基、金刚烷基或三苯甲基。另外，本发明的聚轮烷的设置于两个分子末端的上述封端基团可以相互相同或相互不同。
在此，作为本发明中使直链状分子的两个分子末端配置封端基团的封端剂，可以使用包含上述封端基团的胺类。另外，包含上述封端基团的胺类可以为例如水合物、无机酸盐(盐酸盐、氢溴酸盐等)或有机酸盐(甲磺酸盐、甲苯磺酸盐等)。
根据本发明中的反应方法，使该胺类与将两个分子末端羧基化后的直链状分子的末端发生反应，可以导入封端基团。在此，作为具体的封端剂，优选使用金刚烷胺或其盐酸盐。
(环状分子)
本发明中的环状分子只要具有能够与通式(1)所示的环状醚反应的羟基(OH基)、具有环状的分子结构、并且将直链状分子包合而发挥滑轮效果，就没有特别限定。环状的分子结构未必需要为闭环的分子形状，也包括例如像“C”字母形状那样一部分开环的实质上为环状的结构。环状分子只要具有1个以上羟基即可，除此以外，也可以具有例如硝基、氰基、烷氧基等不会对羟基烷基化反应产生不良影响的取代基。
作为环状分子，可列举例如环糊精类、冠醚类、苯并冠醚类、二苯并冠醚类及二环己烷并冠醚类，这些环状分子均具有1个以上的羟基。
环状分子优选为环糊精及环糊精衍生物。环糊精及环糊精衍生物中的环糊精的类型并无特别限定，可以为α型、β型、γ型、δ型及ε型中的任意一种。作为环糊精衍生物，可列举例如使环糊精中的部分羟基变换为甲氧基、乙酰氧基、苯甲酰氧基、烷基磺酰氧基、甲苯磺酰氧基等的环糊精衍生物。
作为环糊精及环糊精衍生物，可列举例如：α-环糊精(葡萄糖数＝6个)、β-环糊精(葡萄糖数＝7个)、γ-环糊精(葡萄糖数＝8个)等环糊精；二甲基环糊精、葡糖基环糊精、2-羟基丙基-α-环糊精、2，6-二-O-甲基-α-环糊精、6-O-α-麦芽糖基-α-环糊精、6-O-α-D-葡糖基-α-单环糊精、六(2，3，6-三-O-乙酰基)-α-环糊精、六(2，3，6-三-O-甲基)-α-环糊精、六(6-O-甲苯磺酰基)-α-环糊精、六(6-氨基-6-脱氧)-α-环糊精、六(2，3-乙酰基-6-溴-6-脱氧)-α-环糊精、六(2，3，6-三-O-辛基)-α-环糊精、单(2-O-磷酰基)-α-环糊精、单[2，(3)-O-(羧基甲基)]-α-环糊精、八(6-O-叔丁基二甲基甲硅烷基)-α-环糊精、琥珀酰基-α-环糊精、葡糖醛酸基(Glucuronyl)葡糖基-β-环糊精、七(2，6-二-O-甲基)-β-环糊精、七(2，6-二-O-乙基)-β-环糊精、七(6-O-磺基)-β-环糊精、七(2，3-二-O-乙酰基-6-O-磺基)-β-环糊精、七(2，3-二-O-甲基-6-O-磺基)-β-环糊精、七(2，3，6-三-O-乙酰基)-β-环糊精、七(2，3，6-三-O-苯甲酰基)-β-环糊精、七(2，3，6-三-O-甲基)-β-环糊精、七(3-O-乙酰基-2，6-二-O-甲基)-β-环糊精、七(2，3-O-乙酰基-6-溴-6-脱氧)-β-环糊精、2-羟基乙基-β-环糊精、羟基丙基-β-环糊精、2-羟基丙基-β-环糊精、(2-羟基-3-N，N，N-三甲基氨基)丙基-β-环糊精、6-O-α-麦芽糖基-β-环糊精、甲基-β-环糊精、六(6-氨基-6-脱氧)-β-环糊精、双(6-叠氮基-6-脱氧)-β-环糊精、单(2-O-磷酰基)-β-环糊精、六[6-脱氧-6-(1-咪唑基)]-β-环糊精、单乙酰基-β-环糊精、三乙酰基-β-环糊精、单氯三嗪基-β-环糊精、6-O-α-D-葡糖基-β-环糊精、6-O-α-D-麦芽糖基-β-环糊精、琥珀酰基-β-环糊精、琥珀酰基-(2-羟基丙基)-β-环糊精、2-羧基甲基-β-环糊精、2-羧基乙基-β-环糊精、丁基-β-环糊精、磺丙基-β-环糊精、6-单脱氧-6-单氨基-β-环糊精、甲硅烷基[(6-O-叔丁基二甲基)2，3-二-O-乙酰基]-β-环糊精、2-羟基乙基-γ-环糊精、2-羟基丙基-γ-环糊精、丁基-γ-环糊精、3A-氨基-3A-脱氧-(2AS，3AS)-γ-环糊精、单-2-O-(对甲苯磺酰基)-γ-环糊精、单-6-O-(对甲苯磺酰基)-γ-环糊精、单-6-O-均三甲苯磺酰基-γ-环糊精、八(2，3，6-三-O-甲基)-γ-环糊精、八(2，6-二-O-苯基)-γ-环糊精、八(6-O-叔丁基二甲基甲硅烷基)-γ-环糊精、八(2，3，6-三-O-乙酰基)-γ-环糊精等。
在本发明中，从包合性的观点出发，环状分子优选为α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精或它们的衍生物(例如羟基的一部分/或全部被取代后的化合物)，更优选为α-环糊精或它们的衍生物(例如羟基的一部分/或全部被取代后的化合物)，特别优选为α-环糊精。
本发明中的聚轮烷可以仅具有1种环状分子，也可以具有多种环状分子。
(聚轮烷的分子量)
本发明中的聚轮烷的数均分子量优选为10,000～500,000、更优选为30,000～400,000、进一步优选为50,000～300,000、特别优选为90,000～200,000、最优选为100,000～160,000。另外，聚轮烷的数均分子量为例如利用凝胶渗透色谱法(GPC：Gel Permeation Chromatography、标准物质：聚苯乙烯、直链淀粉或聚环氧乙烷)测得的值。
(聚轮烷的包合率)
对于本发明的聚轮烷而言，将直链状分子包合的环状分子的导入比例(包合率)并无特别限定，可以根据所需的对溶剂的分散性、修饰基团的种类等进行适当选择。在此，将使环状分子最密地包合于直链状分子的情况(填充率：100％)设为1.0时，将直链状分子包合的环状分子的导入比例即包合率通常为0.05～0.80。例如在直线状分子为聚乙二醇且环状分子为环糊精时的包合率优选为0.05～0.65、更优选为0.10～0.60、进一步优选为0.15～0.55、特别优选为0.20～0.40。若包合率为该范围，则在使用由本发明的制造方法得到的羟基烷基化聚轮烷来制造上述专利文献2所记载的交联聚轮烷时，充分体现来自环状分子的滑轮效果，并且环状分子的可动性也良好。
环状分子的最大包合量可以根据直链状分子的长度和环状分子的厚度来确定。例如在直链状分子为聚乙二醇且环状分子为α-环糊精(α-CD)分子时，最大包合量可以利用例如专利文献4和/或Macromolecules，1993，Vol.26，5698-5703页记载的方法来求得。此外，对于最大包合率而言，例如按照PEG的-CH2-CH2-O-重复单元2单元相当于α-CD的1分子的厚度来估算，将被最密地包合时的α-CD的量(最大包合量)表示为1.0(填充率：100％)。进而，对于包合率而言，在测定溶剂(DMSO-d6)中溶解所得到的聚轮烷，并利用1H-NMR测定装置(AVANCE500型Bruker BioSpin公司制)来进行测定，并且通过化学位移为4～6ppm的来自环糊精的质子的积分值与化学位移为3～4ppm的来自PEG的质子的积分值的比较来进行计算。
[环状醚]
本发明中的环状醚为下述通式(1)所示的、碳原子数不超过50的化合物。
【化2】
(式中，R1～R4分别相互独立地为：氢原子；未取代的烷基、环烷基、芳基或芳烷基；或者被氟原子、硝基、氰基、烷氧基或羟基取代的烷基、环烷基、芳基或芳烷基，
R1和R2、或者R3和R4可以与它们所键合的碳原子一起形成3～12元的碳环(例如氧杂螺烷类等)，
R1或R2、和R3或R4可以与它们所键合的碳原子一起形成3～12元的碳环(例如氧杂双环烷烃类等)，
L为单键、未取代的碳原子数1～12的亚烷基、或者被氟原子、硝基、氰基、烷氧基或羟基取代的碳原子数1～12的亚烷基。
其中，通式(1)的碳原子数不超过50。)
本发明中的通式(1)所示的环状醚优选为选自下述通式(2)所示的环氧乙烷类及下述通式(3)所示的氧杂环丁烷类中的1种以上的环状醚。
【化3】
(式中，R1～R4与上述通式(1)的R1～R4相同，
R5及R6为氢原子、未取代的碳原子数1～4的烷基、或者被氟原子、硝基、氰基、烷氧基或羟基取代的碳原子数1～4的烷基，
其中，通式(2)或通式(3)的碳原子数不超过50。)
在通式(1)～(3)的R1～R6中，
作为烷基，可列举碳原子数1～12的直链状或支链状的烷基，优选为碳原子数1～8的直链状或支链状的烷基，例如为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基等。另外，在这些烷基中，支链状烷基包含位置异构体或光学异构体。其中，通式(3)中，R5及R6的烷基的碳原子数为1～4，例如为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基。
作为环烷基，可列举碳原子数3～12的环烷基，优选为环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环十二烷基等。
作为芳基，可列举碳原子数6～18的芳基，优选为苯基、萘基、联苯基等。
作为芳烷基，可列举碳原子数7～18的芳烷基，优选为苯甲基、苯乙基等。
此外，上述烷基、芳基、环烷基、芳烷基可以未取代，也可以使碳原子上的氢被选自氟原子、硝基、氰基、烷氧基及羟基中的1个以上的取代基取代。另外，作为取代基，优选为氟原子。
在通式(1)中，作为L所示的碳原子数1～12的亚烷基，可列举亚甲基、亚乙基等，这些基团可以未取代，也可使碳原子上的氢被选自氟原子、硝基、氰基、烷氧基及羟基中的1个以上的取代基取代。另外，作为取代基，优选为氟原子。作为L，优选单键或亚甲基。
作为通式(2)所示的环氧乙烷类，可列举：
环氧乙烷(ethyleneoxide)；
一取代环氧乙烷类，其优选为碳原子数3～26的一取代环氧乙烷类，更优选为碳原子数3～24的一取代环氧乙烷类，作为其具体例，有甲基环氧乙烷(环氧丙烷)、乙基环氧乙烷(1，2-环氧丁烷)、丙基环氧乙烷(1，2-环氧戊烷)、丁基环氧乙烷(1，2-环氧己烷)、苯基环氧乙烷、甲氧基甲基环氧乙烷等(碳原子数1～8的烷氧基甲基)环氧乙烷、缩水甘油(2，3-环氧-1-丙醇)等；
二取代环氧乙烷类，其优选为碳原子数4～26的二取代环氧乙烷类，更优选为碳原子数4～24的二取代环氧乙烷类，作为其具体例，有2，3-二甲基环氧乙烷、2，2-二甲基环氧乙烷、2，3-二乙基环氧乙烷、2，2-二乙基环氧乙烷、2，3-二丙基环氧乙烷、2，2-二丙基环氧乙烷、2，3-二丁基环氧乙烷、2，2-二丁基环氧乙烷、2，3-二苯基环氧乙烷、2，2-二苯基环氧乙烷、2，3-双(碳原子数1～8烷氧基甲基)环氧乙烷、2，2-双(甲氧基甲基)环氧乙烷等2，2-双(碳原子数1～8的烷氧基甲基)环氧乙烷等；
三取代环氧乙烷类，其优选为碳原子数5～26的三取代环氧乙烷类，作为其具体例，有2，2，3-三甲基环氧乙烷、2，2，3-三乙基环氧乙烷、2，2，3-三丙基环氧乙烷、2，2，3-三丁基环氧乙烷、2，2，3-三苯基环氧乙烷、2，2，3-三(甲氧基甲基)环氧乙烷等2，2，3-三(碳原子数1～8的烷氧基甲基)环氧乙烷等；
四取代环氧乙烷类，其优选为碳原子数6～26的四取代环氧乙烷类，例如为2，2，3，3-四甲基环氧乙烷、2，2，3，3-四乙基环氧乙烷、2，2，3，3-四丙基环氧乙烷、2，2，3，3-四丁基环氧乙烷、2，2，3，3-四苯基环氧乙烷、2，2，3，3-四(碳原子数1～8的烷氧基甲基)环氧乙烷等。
作为通式(3)所示的氧杂环丁烷类，可列举氧杂环丁烷、3-甲基氧杂环丁烷、3-乙基氧杂环丁烷、3-乙基-3-羟基乙基氧杂环丁烷等。
进而，对于通式(1)所示的环状醚而言，作为具有使R1和R2、或者R3和R4与所键合的碳原子一起形成的3～12元的碳环的氧杂螺烷类，可列举例如1-氧杂螺[2.4]庚烷、1-氧杂螺[2.5]辛烷。此外，作为具有使R1或R2、和R3或R4与它们所键合的碳原子一起形成的3～12元的碳环的氧杂双环烷烃类，例如可列举6-氧杂双环[3.1.0]己烷、7-氧杂双环[4.1.1]庚烷、6-氧杂双环[3.2.0]庚烷、7-氧杂双环[4.2.0]辛烷、7-氧杂双环[2.2.1]庚烷、8-氧杂双环[3.2.1]辛烷等作为具体例。
通式(1)所示的环状醚优选为环氧乙烷、碳原子数3～24的一取代环氧乙烷类或碳原子数4～24的二取代环氧乙烷类；更优选为环氧乙烷(ethyleneoxide)、甲基环氧乙烷(环氧丙烷)、乙基环氧乙烷(1，2-环氧丁烷)、丙基环氧乙烷(1，2-环氧戊烷)、丁基环氧乙烷(1，2-环氧己烷)、苯基环氧乙烷、缩水甘油(2，3-环氧-1-丙醇)等；特别优选为环氧乙烷(ethyleneoxide)、甲基环氧乙烷(环氧丙烷)。另外，在本发明的制造方法中，可以将通式(1)所示的环状醚单独使用或并用多种。
(环状醚的使用量)
本发明中的通式(1)所示的环状醚的使用量可以根据羟基烷基化的程度进行增减，并无特别限定。例如，本发明中的通式(1)所示的环状醚的使用量可以设定成相对于作为制造原料的聚轮烷1g通常为0.01g～100g，优选为0.10g～50g、更优选为0.50g～25g、进一步优选为1g～15g、特别优选为1g～10g、最优选为1g～5g。
此外，利用例如上述的专利文献1记载的方法制备聚轮烷(包含直链状分子：聚乙二醇、环状分子：α-环糊精(α-CD)、封端基团：金刚烷基的聚轮烷)。若平均分子量为3.5万且包合率为0.25，则计算出聚轮烷的理论羟基量为13.6mmol/g。
(羟基数[mmol/g]＝(1/平均分子量)×(35000/88×0.25×18)、平均分子量：35000+(35000/88×0.25×972))
使用该聚轮烷时的环状醚的使用量可以设定成相对于作为制造原料的聚轮烷中的羟基1摩尔为0.015摩尔～150摩尔，优选为0.15摩尔～75摩尔、更优选为0.50摩尔～35摩尔、进一步优选为1.0摩尔～20摩尔、特别优选为1.0摩尔～15摩尔、最优选为1.25摩尔～7.5摩尔。
若采用上述的使用量范围，则可以将后述的本发明的羟基烷基化聚轮烷的修饰率(％)控制在0.01～100％，可以取得修饰率优选为1～80％、更优选为10～80％、特别优选为25～55％的羟基烷基化聚轮烷。
[有机碱]
在本发明中，在有机碱的存在下进行羟基烷基化反应。从反应后的分离精制的方面出发，有机碱优选沸点为200℃以下的有机碱。
作为有机碱，可以使用选自胺类(优选脂肪族叔胺类、芳香族叔胺类、脂环式叔胺类、杂环式叔胺类等叔胺)、吡啶类、咪唑类及三唑类中的1种以上的碱性有机化合物。作为有机碱，可优选列举下述通式(4)所示的、例如脂肪族叔胺类及芳香族叔胺类、以及脂环式叔胺类、杂环式叔胺类等叔胺。
【化4】
(Ra、R6及Rc分别相互独立地为：未取代的烷基、环烷基、芳基、芳烷基或三烷基甲硅烷基；或者被氟原子、硝基、氰基、烷氧基或羟基取代的烷基、环烷基、芳基、芳烷基或三烷基甲硅烷基)
在通式(4)的Ra、R6及Rc中，
作为烷基，可列举碳原子数1～18的直链状或支链状的烷基，优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基等。
作为环烷基，可列举碳原子数3～18的环烷基，优选为环戊基、环己基等。
作为芳基，可列举碳原子数6～18的芳基，优选为苯基、萘基、蒽基等。
作为芳烷基，可列举碳原子数7～18的芳烷基，优选为苯甲基、苯乙基等。
作为三烷基甲硅烷基，优选烷基分别独立地为碳原子数1～18的直链状或支链状的烷基的三烷基甲硅烷基，可列举例如三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、叔丁基二甲基甲硅烷基等。
上述烷基、芳基、环烷基、芳烷基及三烷基甲硅烷基可以为未取代，也可以被选自氟原子、硝基、氰基及烷氧基中的1个以上的取代基取代。作为取代基，优选为氟原子、硝基或烷氧基。
作为通式(4)所示的叔胺，可列举：碳原子数3～24的三烷基胺类，例如为三甲基胺、三乙基胺、三正丙基胺、二异丙基甲基胺、三正丁基胺等；含三烷基甲硅烷基的脂肪族胺类，其优选为碳原子数5～24的含三烷基甲硅烷基的脂肪族胺类，例如为N-三甲基甲硅烷基二甲基胺、N-三乙基甲硅烷基二甲基胺、N-叔丁基二甲基甲硅烷基二甲基胺、N-三甲基甲硅烷基二乙基胺、N-三乙基甲硅烷基二乙基胺、N-叔丁基二甲基甲硅烷基二乙基胺、N-三甲基甲硅烷基二正丙基胺、N-三乙基甲硅烷基二正丙基胺、N-叔丁基二甲基甲硅烷基二正丙基胺、N-三甲基甲硅烷基二异丙基胺、N-三乙基甲硅烷基二异丙基胺、N-叔丁基二甲基甲硅烷基二异丙基胺等。
此外，作为通式(4)所示的叔胺，可列举：碳原子数8～24的芳香族叔胺类，例如为二甲基苯基胺、乙基甲基苯基胺、二乙基苯基胺、二丙基苯基胺、二苯基甲基胺、二苯基乙基胺、正丙基二苯基胺、异丙基二苯基胺、三苯基胺等；碳原子数15～24的含有三烷基甲硅烷基的芳香族胺类，例如为N-三甲基甲硅烷基二苯基胺、N-三乙基甲硅烷基二苯基胺、N-叔丁基二甲基甲硅烷基二苯基胺等。
作为叔胺，也可以使用环状叔胺类，可列举：二氮杂双环十一碳烯(DBU)、二氮杂双环壬烯(DBN)、1，4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)、奎宁环、N-取代吡咯烷类、N-取代哌啶类、N，N’-二取代哌嗪类等脂环式叔胺类；N-取代吗啉类等杂环式叔胺类。
作为N-取代哌啶类，优选为碳原子数6～24的N-烷基取代哌啶类，可列举N-甲基哌啶、N-乙基哌啶。
作为N-取代吗啉类，优选碳原子数5～24的N-烷基取代吗啉类，可列举N-甲基吗啉。
作为N，N’-二取代哌嗪类，优选碳原子数6～24的N，N’-二烷基取代哌嗪类，可列举N，N’-二甲基哌嗪。
进而，作为本发明的有机碱，也可以使用以下所示的吡啶类、咪唑类、三唑类等。
作为吡啶类(吡啶及吡啶衍生物)，优选碳原子数5～24的吡啶类，可列举例如吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶、三甲基吡啶(collidine)、二甲基氨基吡啶、4-吡咯烷基吡啶等。
作为咪唑类(咪唑及咪唑衍生物)，可列举咪唑、碳原子数4～24的N-取代咪唑类。N-取代咪唑类可以为N-烷基取代咪唑、N-芳基取代咪唑、N-三烷基甲硅烷基取代咪唑，可列举例如N-苯基咪唑、N-三甲基甲硅烷基咪唑、N-三乙基甲硅烷基咪唑、N-叔丁基二甲基甲硅烷基咪唑。
作为三唑类(三唑及三唑衍生物)，可列举三唑、碳原子数3～24的N-取代三唑类。N-取代三唑类可以为N-烷基取代三唑、N-芳基取代三唑、N-三烷基甲硅烷基取代三唑，例如优选为N-苯基三唑等。
进而，作为有机碱，也可以使用1，8-双(二甲基氨基)萘(质子海绵(proton sponge))、磷腈等。此外，也可以使用碳原子数4～24的四烷基胍等，可列举例如1，1，3，3-四甲基胍。
作为本发明中的有机碱，优选为三烷基胺类、脂环式叔胺类、吡啶类或咪唑类；更优选为三烷基胺类或吡啶类；进一步优选为碳原子数3～12的三烷基胺类、吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶或2，6-二甲基吡啶；特别优选为三乙基胺、三正丙基胺、二异丙基甲基胺、三正丁基胺或吡啶。另外，在本发明中可以将上述有机碱单独使用或并用多种。
(有机碱的使用量)
本发明中的有机碱的使用量可以设定成相对于作为制造原料的聚轮烷中的羟基1摩尔为0.01摩尔～500摩尔，优选为0.05摩尔～50摩尔，更优选为0.10摩尔～10摩尔、进一步优选为0.10摩尔～5摩尔、特别优选为0.10摩尔以上且低于1摩尔。
若采用上述的使用量范围，则可以使反应良好地进行，得到充分的生产率，并且实现所需的羟基烷基化修饰率。进而，从在反应结束后也容易将所使用的有机碱除去、以及工业上的制造的观点出发，也是优选的。
[水]
本发明中，在水的存在下进行羟基烷基化反应。
本发明中的水的使用量可以设定成相对于作为制造原料的聚轮烷1g为0.01g～200g，优选为0.1g～150g、更优选为1.0g～100g、进一步优选为3.0g～50g、特别优选为4.0g～30g、最优选为4.0g～20g。
例如，在作为制造原料的聚轮烷为例如利用上述的专利文献1记载的方法制作出的聚轮烷(包含直链状分子：平均分子量3.5万的聚乙二醇、环状分子：α-环糊精(α-CD)、封端基团：金刚烷基的聚轮烷；包合率为0.25)时，聚轮烷的理论羟基量为13.6mmol/g。
使用该聚轮烷时的水的使用量可以设定成相对于作为制造原料的聚轮烷中的羟基1摩尔为0.05摩尔～800摩尔。若采用该范围的水的使用量，则可以使羟基烷基化反应良好地进行，得到充分的生产率，并且实现所需的羟基烷基化修饰率。进而，从在反应结束后也容易将所使用的有机碱除去、以及工业上的制造的观点出发，也是优选的。
[反应条件]
本发明的制造方法包括在水及有机碱的存在下使聚轮烷中的环状分子的羟基与通式(1)所示的环状醚发生反应的工序。反应可以通过在水及有机碱的存在下将聚轮烷和通式(1)所示的环状醚混合并搅拌、振荡等来进行。具体而言，优选的是：在水及有机碱中加入聚轮烷，接着边搅拌边加入通式(1)所示的环状醚，使其进行反应。
(反应温度)
在本发明的制造方法中，反应温度可以根据所使用的通式(1)所示的环状醚的物性等来适当确定。即，本发明的制造方法中的反应温度只要为所使用的聚轮烷的玻璃化转变温度以上且通式(1)所示的环状醚的沸点以下，则并无特别限定，可以设定成-20～100℃。若采用该温度范围，则使通式(1)所示的环状醚也容易停留在反应体系中、并且与聚轮烷的环状分子的羟基的反应性也良好，因此可以期待高反应收率。反应温度优选为-10～80℃、更优选为10～60℃、特别优选为25～60℃。反应时间可以进行适当变更，可列举例如1～48小时，优选为3～30小时。
(反应压力)
在本发明的制造方法中，反应压力可以根据所使用的通式(1)所示的环状醚的种类、反应温度等进行适当确定，并无特别限定，但是优选在大气压下进行。例如可以在氮气、氩气等不活泼气体流通下或这些气体的气氛下进行反应，或者也可以在开放体系(大气压下)中进行反应。
(反应溶剂)
在本发明的制造方法中，反应在水及有机碱的存在下进行，因此无需另外使用反应溶剂。但是，在本发明中使用的聚轮烷对水和/或有机碱的溶解度低等时，可以适当使用反应溶剂。反应溶剂只要是对羟基烷基化反应不造成不良影响的反应溶剂，则该溶剂的种类及使用量并无特别限定。
(羟基烷基化聚轮烷的取得操作)
在本发明的聚轮烷与通式(1)所示的环状醚的反应结束后，得到液体状态的反应混合物。对于所得的反应混合物，例如可以在再沉淀操作后利用倾析或过滤等分离、精制操作而取得以固体物质形式存在的目标物即羟基烷基化聚轮烷。即，对于本发明的制造方法而言，可以在不将所使用的有机碱进行中和处理的情况下利用上述的方法将该有机碱容易地除去，因此非常便利，适合作为工业上的制造方法。
作为具体的取得操作，优选的是：将含有羟基烷基化聚轮烷的反应混合物直接进行再沉淀操作或加入后述的添加溶剂(例如再沉淀溶剂)后进行再沉淀操作，接着，对其进行倾析和/或过滤等分离操作，由此取得以固体物质形式存在的羟基烷基化聚轮烷。
(再沉淀操作)
为了在聚轮烷与通式(1)所示的环状醚的反应结束后从所得的反应混合物中高纯度且高收率地取得以固体物质形式存在的目标物即羟基烷基化聚轮烷，可以进行再沉淀操作。在此，再沉淀操作除了包括将以固体物质形式存在的羟基烷基化聚轮烷从反应混合物中进行相分离以外，还包括将包含羟基烷基化聚轮烷的液状物从反应混合物中进行相分离。
为此，作为在再沉淀操作中使用的再沉淀溶剂，只要是对于作为目标物的羟基烷基化聚轮烷而言的不良溶剂，则并无特别限定。
另外，作为再沉淀溶剂，优选使用：水；乙腈；丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮类；甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇等醇类；四氢呋喃、四氢吡喃、1，2-二甲氧基乙烷、二噁烷等醚类；以及它们的混合溶剂。更优选使用：水；乙腈；丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮类；甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇等醇类；以及它们的混合溶剂。特别优选使用：水；丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮类；以及它们的混合溶剂。
再沉淀溶剂的使用量只要是能够从所得的反应混合物中分离以固体物质或包含该固体物质的液状物的形式存在的目标物即羟基烷基化聚轮烷、并且能够将以可与固体物质或液状物分离的溶液形式存在的其他杂质进行分离的量，则并无特别限定。再沉淀溶剂的使用量可以设定成相对于反应结束后所得的反应混合物1g为0.1g～1000g，优选为0.5g～100g、更优选为1g～50g、进一步优选为1g～20g、特别优选为1g～10g、最优选为1g～5g。
(倾析)
可以应用在本发明的制造方法中的倾析为如下操作：从分离成固体物质和液体、或者分离成分为两层的2种液体的含有羟基烷基化聚轮烷的反应混合物中除去不含羟基烷基化聚轮烷的液体(例如上清溶液)，利用该操作进行分离和精制而取得以固体物质形式存在的羟基烷基化聚轮烷。在此，分离成固体物质和液体、或者分离成分为两层的2种液体的操作并无特别限定，例如将反应混合物、或者加入上述添加溶剂(例如再沉淀溶剂)进行再沉淀操作后的反应混合物直接进行放置(静置)或者使用离心分离机进行分离后再进行放置(静置)。另外，在倾析中使用的装置并无特别限定，可以根据例如固体物质和液体的分离状态、或者2种液体的分离状态等进行适当确定。
倾析的一例如以下所述。为了在聚轮烷与通式(1)所示的环状醚的反应结束后从所得的反应混合物中沉淀或分离出固体物质或液状物，例如进行直接放置(静置)、或加入添加溶剂(例如再沉淀溶剂)后进行放置(静置)的操作；或者通过利用离心分离器进行离心分离等方法得到将固体物质或液状物与上清液分离后的分离液。另外，此时，放置时间并无特别限定。
另外，在上述倾析中，在进一步添加溶剂时，所使用的添加溶剂为与上述(再沉淀操作)项记载的再沉淀溶剂相同种类的溶剂，此外，这些溶剂可以单独使用或并用多种。进而，添加溶剂的使用量也与上述(再沉淀操作)项的记载相同。
接着，进行使用例如倾斜法和/或采用移液管、玻璃吸管等器具的方法等从所得的分离液中除去上清溶液的操作，得到分离出的固体物质或液状物。进而，对于分离出的固体物质或液状物，也可以根据需要再度添加例如所使用的添加溶剂进行适当搅拌后，进行倾析，再进行精制。另外，上述倾析操作可以重复进行。
此外，在利用倾析得到液状物时，通过除去液状物中所含的溶剂，可以得到以固体物质形式存在的羟基烷基化聚轮烷。
此外，对于利用倾析得到的作为固体物质的羟基烷基化聚轮烷，例如可以进一步进行后述的过滤操作而将所附着的溶剂除去、或者像通常的高分子精制操作中所进行的再沉淀操作那样进行再沉淀操作，再进行精制。
(过滤)
可以应用在本发明的制造方法中的过滤只要是能够从含有羟基烷基化聚轮烷的反应混合物中滤取以固体物质形式存在的羟基烷基化聚轮烷的方法，则并无特别限定。过滤可以使用例如滤纸、滤布、玻璃滤器或膜滤器等滤器来进行。此外，滤器的种类可以根据所使用的有机碱、溶剂的种类等进行适当确定。另外，滤器可以仅使用1种，也可以组合使用多种。含有羟基烷基化聚轮烷的反应混合物的过滤可以在常压下、减压下或加压下的任一条件下进行，此外，也可以在常温下、冷却下或加热下的任一条件下进行过滤。此外，过滤装置并无特别限定，可以根据条件、操作内容进行适当确定。
基于上述情况，对于利用过滤得到的本发明的羟基烷基化聚轮烷，可以进行例如像通常的高分子精制操作中所进行的利用所使用的溶剂(水、有机碱、和/或再沉淀溶剂)的冲洗等那样的操作，再进行精制。
<羟基烷基化聚轮烷>
(分子量)
利用本发明的制造方法得到的羟基烷基化聚轮烷的数均分子量可以设定成30,000～500,000。但是，在考虑羟基烷基化聚轮烷的使用用途时，按照使该数均分子量优选为60,000～400,000、更优选为80,000～300,000、特别优选为100,000～200,000、最优选为130,000～160,000的方式进行制造。另外，羟基烷基化聚轮烷的数均分子量为例如利用凝胶渗透色谱法(GPC：Gel Permeation Chromatography、标准物质：聚苯乙烯、支链淀粉或聚环氧乙烷)测得的值。
(包合率)
由于本发明的制造方法能够抑制对于作为制造原料使用的聚轮烷中的环糊精的包合率造成的影响，因此利用本发明的制造方法得到的羟基烷基化聚轮烷可以维持与制造原料的聚轮烷实质上相同的包合率。
(羟基烷基化修饰率)
利用本发明的制造方法得到的羟基烷基化聚轮烷的基于对环状分子的羟基进行羟基烷基化而得的修饰率(羟基烷基化修饰率)并无特别限定，例如可以根据所需的对溶剂的分散性等羟基烷基化聚轮烷的使用目的而适当调节上述通式(1)所示的环状醚的种类及其使用量、反应溶剂的量、有机碱的量、反应温度、和/或反应时间，由此来控制该修饰率。另外，本说明书中，羟基烷基化聚轮烷的羟基烷基化修饰率为羟基烷基化的环状分子的羟基的个数在制造原料聚轮烷的环状分子的羟基的总个数中所占的比例。根据本发明的制造方法，可以将羟基烷基化聚轮烷的修饰率(％)设定为0.01～100％。若该修饰率为该范围，则可以在使用羟基烷基化聚轮烷形成涂膜时抑制不溶物(源自异物附着等的突出物)的混入。根据本发明的制造方法，可以取得修饰率(％)优选为20～100％、更优选为40～100％、特别优选为60～100％的羟基烷基化聚轮烷。
另外，上述的羟基烷基化聚轮烷的修饰率(％)可以具体按照以下方式来计算。例如设定成理论羟基量为13.6mmol/g的聚轮烷。为此，在对α-CD的一部分赋予例如羟基丙基(-CH2CH(CH3)OH)作为修饰基时，与计算上述包合率的情况同样，在利用1H-NMR(500MHz；DMSO-d6)光谱分析得到的谱图中，以化学位移值为4～6ppm的质子(A：α-CD的羟基的质子及与端基异构(anomer)位的碳键合的质子的总和)的实际测量得到的积分值和化学位移为0.5～1ppm附近的羟丙基的甲基的质子(B)的实际测量得到的积分值作为基准，计算出羟基丙基的修饰率。另外，在修饰率的计算中，在修饰率为100％时所采用的(A)的理论值为24质子、(B)的理论值为54质子。
通过使用由本发明的制造方法得到的羟基烷基化聚轮烷，从而可以制造例如使该羟基烷基化聚轮烷与二异氰酸酯化合物反应、并进一步使羟基烷基化聚轮烷中的羟基交联而成的所谓交联聚轮烷。该交联聚轮烷作为柔软性和耐久性优异的拓扑凝胶材料是有用的。
此外，根据本发明，通过在水及有机碱的存在下进行羟基烷基化反应来抑制不溶物的生成，由此可以高纯度地得到具有所需羟基烷基化修饰率的聚轮烷。这样得到的羟基烷基化聚轮烷可以无不良地适用于各种用途。例如在使用以羟基烷基化聚轮烷作为制造原料的交联聚轮烷形成涂膜时，可以抑制目前构成问题的来自不溶物的突出物和来自异物附着等的突出物(麻点)。由此可以期待不良品产生率的降低，因此羟基烷基化聚轮烷是在经济方面以及工业方面均易于使用的材料。
实施例
下面，利用实施例对本发明进行详细地说明，但是本发明不受实施例的限定。此外，作为本发明的制造原料的聚轮烷为例如利用与专利文献1、专利文献4等中记载的方法同样的方法制造出的具有以下特征的化合物。
<制造原料：聚轮烷>
直链状分子：聚乙二醇(数均分子量(GPC*1：Mn)：35,000)
环状分子：α-环糊精
封端基团：金刚烷基(两个分子末端为酰胺键)
包合率：0.25
理论羟基量：13.6mmol/g
聚轮烷的数均分子量(GPC*1：Mn)：130,000*1
*1：使用的是GPC分析中的峰顶的数均分子量值。
(实施例1：羟基丙基化聚轮烷的制造：有机碱；三乙基胺、环状醚；环氧丙烷)
在氮气气氛下，向具备搅拌装置、加热装置、滴加装置及温度计的内容积200ml的玻璃制烧瓶中加入聚轮烷20.0g(聚轮烷中的羟基量：0.272摩尔)、三乙基胺5.7g(0.056摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用0.21摩尔)及水100.0g，边搅拌边使液温达到40℃。接着，用40分钟向该混合物中滴加环氧丙烷43.4g(0.75摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用2.75摩尔)。滴加后，继续搅拌6小时后，反应混合物中的环氧丙烷的残存率低于10％，因此结束了反应。此时，确认到所得的反应混合物澄清，而未确认到不溶物的生成。
反应结束后，在液温40℃下边搅拌边向所得的反应混合物中依次加入水30.0g、丙酮710.0g，并搅拌了片刻。之后，停止搅拌，并将该溶液静置而分离成两层，由此除去作为上清液的上层。接着，在所得的下层中加入水140.0g、丙酮710.0g，再次进行除去上清液的操作。最后，对所得的下层使用蒸发器进行浓缩干燥，取得作为白色固体物质的目标物即羟基丙基化聚轮烷20.7g。
另外，所得的羟基丙基化聚轮烷中的三乙基胺残存率为0.47％。
(实施例2：羟基丙基化聚轮烷的制造：有机碱；三乙基胺、环状醚；环氧丙烷)
将环氧丙烷的使用量设定成40.0g(0.69摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用2.53摩尔)，除此以外，利用与实施例1同样的方法进行了反应。反应结束后，确认到所得的反应混合物澄清，而未确认到不溶物的生成。
(实施例3：羟基丙基化聚轮烷的制造：有机碱；三乙基胺、环状醚；环氧丙烷)
将环氧丙烷的使用量设定成32.2g(0.55摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用2.04摩尔)，除此以外，利用与实施例1同样的方法进行了反应。反应结束后，确认到所得的反应混合物澄清，而未确认到不溶物的生成。
(实施例4：羟基丙基化聚轮烷的制造：有机碱；三乙基胺、环状醚；环氧丙烷)
将三乙基胺的使用量设定成6.4g(0.063摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用0.23摩尔)，并且将环氧丙烷的使用量设定成37.0g(0.64摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用2.34摩尔)，除此以外，利用与实施例1同样的方法进行了反应。反应结束后，确认到所得的反应混合物澄清，而未确认到不溶物的生成。
(实施例5：羟基丙基化聚轮烷的制造：有机碱；三乙基胺、环状醚；环氧丙烷)
将三乙基胺的使用量设定成7.0g(0.068摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用0.25摩尔)，并且将环氧丙烷的使用量设定成37.0g(0.63摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用2.34摩尔)，除此以外，利用与实施例1同样的方法进行了反应。反应结束后，确认到所得的反应混合物澄清，而未确认到不溶物的生成。
(实施例6：羟基丙基化聚轮烷的制造：有机碱；三乙基胺、环状醚；环氧丙烷)
将三乙基胺的使用量设定成8.4g(0.083摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用0.31摩尔)，并且将环氧丙烷的使用量设定成40.0g(0.69摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用2.53摩尔)，除此以外，利用与实施例1同样的方法进行了反应。反应结束后，确认到所得的反应混合物澄清，而未确认到不溶物的生成。
(实施例7：羟基丙基化聚轮烷的制造：反应温度：30℃、反应时间：24小时)
将反应温度从40℃变成30℃，并且将反应时间设定成24小时，除此以外，利用与实施例1同样的方法进行了反应。反应结束后，确认到所得的反应混合物澄清，而未确认到不溶物的生成。
(实施例8：羟基丁基化聚轮烷的制造：有机碱；三乙基胺、环状醚；环氧丁烷)
将三乙基胺的使用量设定成8.4g(0.083摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用0.31摩尔)，并且代替环氧丙烷而使用环氧丁烷40.0g(0.55摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用2.04摩尔)，除此以外，利用与实施例1同样的方法进行了反应。反应结束后，确认到所得的反应混合物澄清，而未确认到不溶物的生成。
(实施例9：羟基丙基化聚轮烷的制造：有机碱；吡啶、环状醚；环氧丙烷)
将有机碱从三乙基胺变成吡啶4.4g(0.056摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用0.20摩尔)，除此以外，利用与实施例1同样的方法进行了反应。反应结束后，确认到所得的反应混合物澄清，而未确认到不溶物的生成。
(比较例1：羟基丙基化聚轮烷的制造：使用氢氧化钠、环状醚；环氧丙烷)
在氮气气氛下，向具备搅拌装置、加热装置及温度计的内容积200ml的玻璃制烧瓶中加入聚轮烷20.0g(聚轮烷中的羟基量：0.272摩尔)及氢氧化钠6.2g(0.155摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用0.56摩尔)、水100.0g，边搅拌边升温至40℃。接着，用40分钟向该混合物中滴加环氧丙烷40.0g(0.69摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用2.53摩尔)。滴加后，继续搅拌6小时后，反应混合物中的环氧丙烷的残存率低于10％，因此结束了反应。此时，对所得的反应混合物进行了确认，结果确认到白色不溶物的生成。
反应结束后，向所得的反应混合物中加入20％盐酸26.7g进行中和，接着，加入丙酮710.0g，并搅拌了片刻。之后，停止搅拌，并将该溶液静置而分离成两层，由此除去作为上清液的上层。接着，在所得的下层中加入水140.0g、丙酮710.0g，再次进行除去上清液的操作。最后，对所得的下层使用蒸发器进行浓缩干燥，取得作为白色固体物质的目标物即羟基丙基化聚轮烷20.7g。
另外，所得的羟基丙基化聚轮烷中的氯化钠残存率为0.04％。
(比较例2：羟基丙基化聚轮烷的制造：使用氢氧化钠、环状醚；环氧丙烷)
将氢氧化钠使用量设定成3.3g(0.083摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用0.30摩尔)，并且将环氧丙烷的使用量设定成29.0g(0.50摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用1.84摩尔)，除此以外，利用与比较例1同样的方法进行了反应。反应结束后，对所得的反应混合物进行了确认，结果确认到白色不溶物的生成。
(比较例3：羟基丙基化聚轮烷的制造：使用氢氧化钠、环状醚；环氧丙烷)
将氢氧化钠使用量设定成3.3g(0.083摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用0.30摩尔)，并且将环氧丙烷的使用量设定成25.8g(0.44摩尔、相对于聚轮烷中的羟基1摩尔，使用1.63摩尔)，除此以外，利用与比较例1同样的方法进行了反应。反应结束后，对所得的反应混合物进行了确认，结果确认到白色不溶物的生成。
下面，将上述实施例及比较例的结果归纳示于以下的表1中。
【表1】
*1：相对于所使用的聚轮烷的羟基1摩尔而言的有机碱的使用量(摩尔)
*2：相对于所使用的聚轮烷的羟基1摩尔而言的环氧烷的使用量(摩尔)
*3：羟基烷基化聚轮烷的羟基烷基化修饰率(％)
产业上的可利用性
根据本发明，可以提供适用于工业的羟基烷基化聚轮烷的制造方法。更具体而言，可以以简便的操作抑制反应中的不溶物的生成、并且可以高纯度地得到具有所需羟基烷基化修饰率的聚轮烷。本发明的制造方法为使用了有机碱的方法，可以避免像使用氢氧化钠等的情况那样从目标物的分解、装置的腐蚀及安全性的方面等产生的问题，并且还可以省略使用酸等的中和处理和中和后的盐的透析处理。
对于本发明的制造方法而言，通过与过滤和/或倾析组合，不仅可以除去所使用的有机碱，而且还可以除去其他杂质(环状醚彼此的反应物等)、以及处于所需羟基烷基化修饰率的范围之外的羟基烷基化聚轮烷，可以高收率且高纯度地取得具有一定羟基烷基化修饰率的羟基烷基化聚轮烷，并且可以无不良地适用于各种用途。使羟基烷基化聚轮烷交联，可以制成交联聚轮烷，该交联聚轮烷显示出作为拓扑凝胶所特有的性质即优异的柔软性、耐久性等，因此作为例如如下材料而有用，即，包装材料、缓冲材料、汽车或各种装置的缓冲材料、装置的摩擦部分的涂布材料、粘接剂、粘合剂、密封材料、软性角膜接触镜用材料、轮胎用材料、电泳用凝胶、生物体适应性材料、湿布材料、涂布材料或创伤覆盖材料等用于体外的医疗用材料、药物传递系统、照片用感光材料、各种涂料和包含上述涂布材料的涂布材料的构成成分等、分离功能膜、水溶胀橡胶、止水胶带、吸湿凝胶化剂、建筑物用耐火覆盖材料、散热材料、废泥凝胶化剂、色谱载体用材料、生物反应器载体用材料、燃料电池或电解质等各种电池材料等。
日本专利申请2012-082226号公开的全部内容被援引于本说明书中。
本说明书中记载的全部文献、专利申请、以及技术标准，与具体且分别记载了各个文献、专利申请和技术标准的情况，同程度地作为参照援引于本说明书中。

Claims (8)

1.一种羟基烷基化聚轮烷的制造方法，其包括在水及有机碱的存在下使聚轮烷与通式(1)所示的环状醚发生反应的步骤，其中，所述聚轮烷具有：带羟基的环状分子、被环状分子以穿串状包合的直链状分子、以及配置于直链状分子的两个分子末端以使得环状分子不从直链状分子脱离的封端基团，
式(1)中，R1～R4分别相互独立地为：氢原子；未取代的烷基、环烷基、芳基或芳烷基；或者被氟原子、硝基、氰基、烷氧基或羟基取代的烷基、环烷基、芳基或芳烷基，
R1和R2、或者R3和R4可以与它们所键合的碳原子一起形成3～12元的碳环，
R1或R2、和R3或R4可以与它们所键合的碳原子一起形成3～12元的碳环，
L为单键、未取代的碳原子数1～12的亚烷基、或者被氟原子、硝基、氰基、烷氧基或羟基取代的碳原子数1～12的亚烷基，
其中，通式(1)的碳原子数不超过50。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，有机碱为选自脂肪族叔胺类、芳香族叔胺类、脂环式叔胺类、杂环式叔胺类、吡啶类、咪唑类及三唑类中的1种以上。
3.根据权利要求2所述的制造方法，其中，有机碱为选自三烷基胺及吡啶类中的1种以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的制造方法，其中，有机碱的使用量相对于作为制造原料的聚轮烷中的羟基1摩尔为0.10摩尔以上且低于1摩尔。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其中，通式(1)所示的环状醚为选自环氧乙烷、碳原子数3～24的一取代环氧乙烷类及碳原子数4～24的二取代环氧乙烷类中的1种以上。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其中，通式(1)所示的环状醚为选自环氧乙烷、甲基环氧乙烷、乙基环氧乙烷、丙基环氧乙烷、丁基环氧乙烷、苯基环氧乙烷及缩水甘油中的1种以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的制造方法，其中，带羟基的环状分子为α-环糊精。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的制造方法，其包括在聚轮烷与通式(1)所示的环状醚反应后利用倾析除去至少一部分有机碱的步骤。
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