JP2001040035A - 末端に糖鎖を有するスチレン系重合体及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 末端に糖鎖を有するスチレン系重合体を提供
する。 【解決手段】 下記式で表される末端に糖鎖を有するス
チレン系重合体。 【化１】 （式中、Ｒは炭化水素基、Ｙは糖鎖、Ｘはニトロキシド
フリーラジカルとなり得る基をそれぞれ表す。ｎは１０
以上の整数を表す）このスチレン系重合体は、下記式で
表される化合物を重合開始剤としてスチレンを重合する
ことにより製造できる。 【化２】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は末端に糖鎖を有する
スチレン系重合体、及びその製造法に関するものであ
る。本発明に係るスチレン系重合体は、糖鎖を有してい
るので親水性であり、かつ生体適合性が期待できるの
で、生体適合性を要求される分野の材料として好適であ
ると考えられる。

【０００２】

【従来の技術】近年、分子内に親水性部位と疎水性部位
を併有する高分子化合物に関する研究が盛んに行われて
いる。これらは乳化剤、分散剤、凝集剤、保湿剤、コー
ティング剤、化粧品等に用い得るものと期待されてい
る。これらの両親媒性高分子のなかでも特に注目される
のは、親水性部位として糖鎖を有するものである。糖鎖
は非イオン性であるにもかかわらず親水性が極めて強
く、また天然物であるために生体適合性を有している。
従って糖鎖を有する高分子化合物は、通常の両親媒性高
分子に期待される用途に加えて、生体適合性が要求され
る分野への適用が期待できる。このような糖鎖を有する
高分子として研究されているものに、糖鎖を有するスチ
レン系重合体がある。例えばＪ．Ｐｏｌｙ．Ｓｃｉ．Ｐ
ａｒｔ Ａ；Ｐｏｌｙ．Ｃｈｅｍ．，３６，２９７１
（１９９８）には、ラジカル重合によりラクトース含有
スチレンとスチレンとのランダム共重合体を製造したこ
とが記載されている。Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，
３０，４５３３（１９９７）には、スチレンと糖含有ス
チレンとのランダム共重合体が記載されている。Ｍａｃ
ｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，３０，７０６３（１９９７）
には、糖含有スチレンのラジカル重合が記載されてい
る。Ｊ．Ｐｏｌｙ．Ｓｃｉ．，Ｐａｒｔ Ａ；Ｐｏｌ
ｙ．Ｃｈｅｍ．３５，２５５（１９９７）には、リビン
グ重合により糖含有スチレンとスチレンとのブロック共
重合体を製造することが記載されている。しかしなが
ら、これらの方法はいずれも糖含有スチレンという特殊
なモノマーを原料に用いるので、工業的に実施するのは
困難である。

【０００３】また、ポリスチレン鎖の末端に糖鎖を導入
することも検討されている。例えばＭａｃｒｏｍｏｌｅ
ｃｕｌｅｓ，３１，２０５７（１９９８）には、リビン
グアニオン重合により末端にリチウムを有するポリスチ
レンを生成させ、次いでこれに糖誘導体を反応させるこ
とにより、ポリスチレンに糖鎖を導入することが記載さ
れている。Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，３０，７６
４１（１９９７）には、末端官能化ポリスチレンと糖と
の縮合反応により、糖鎖を導入することが記載されてい
る。しかしこれらの方法は、反応原料が高分子であるた
め、反応が効率よく進行せず、糖鎖の導入効率が低いと
いう問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したようにポリス
チレンに糖鎖を導入する方法は種々報告されているが、
いずれも未だ満足すべきものではない。従って本発明
は、末端に糖鎖を有する新規なスチレン系重合体、及び
これを容易に製造する方法を提供しようとするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る末端に糖鎖
を有するスチレン系重合体は、式（１）で表される。

【０００６】

【化３】

【０００７】（式中、Ｒは炭化水素基を示す。Ｘはニト
ロキシドフリーラジカルとなり得る基を示す。Ｙは水酸
基が保護されていてもよい糖鎖を示し、そのアノマー炭
素で酸素と結合している。ｎは１０以上の整数を示す。
なお、ベンゼン環Ａ及びＢには置換基が存在していても
よい。） この末端に糖鎖を有するスチレン系重合体は、式（２）
で表される化合物を重合開始剤として、環に置換基を有
していてもよいスチレンを重合させることにより、容易
に製造することができる。

【０００８】

【化４】

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明では、式（２）で表される
化合物を重合開始剤としてスチレン又はその核置換体を
重合することにより、末端に糖鎖のあるスチレン系重合
体を製造することができる。

【００１０】

【化５】

【００１１】式（２）において、Ｒは炭化水素基、特に
メチル基、エチル基、プロピル基のようなアルキル基で
あるが、フェニル基やナフチル基等であってもよく、更
にこれらの基にアルキル基が置換していてもよい。Ｘは
ニトロキシドフリーラジカルとなり得る基であり、重合
に際してはＸとベンジル位の炭素との間の結合が熱で切
断されて安定なニトロキシドフリーラジカルが生じ、そ
の間にスチレンが挿入されることにより重合が進行す
る。従ってＸとしては安定なニトロキシドフリーラジカ
ルとなり得るものであればよく、例えば２，２，６，６
−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシ基、４−ヒド
ロキシ−２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジ
ニルオキシ基などのピペリジン環を有するもの、２，
２，５，５−テトラメチル−１−ピロリジニルオキシ
基、３−カルボキシ−２，２，５，５−テトラメチルピ
ロリジニルオキシ基のようなピロリジン環を有するも
の、更にはジ−ｔ−ブチルアミノオキシ基などのような
鎖状構造のものなどが用いられる。なかでもピペリジン
環を有するものが好ましい。

【００１２】Ｙは糖鎖であり、そのアノマー炭素で酸素
を結合している。糖鎖の長さは任意であるが、糖鎖が長
くなると式（２）の化合物の合成が困難となる。糖鎖の
長さは通常は１０以下であり、６以下であるのが好まし
い。糖としては入手の容易な５炭糖及び６炭糖のいずれ
をも用いることができ、またその種類も例えば６炭糖で
あれば、最も一般的なグルコース、フラクトースを始
め、ガラクトース、マンノースなど任意のものを用いる
ことができる。糖の水酸基はアシル基などで保護されて
いるのが好ましい。糖鎖は酸素を介してベンゼン環のＰ
−位に結合しているのが好ましいが、他の部位に結合し
ていてもよい。またベンゼン環には他の置換基が存在し
ていてもよい。但し大きな置換基は反応の障害となる恐
れがあるので、置換基はメチル基やメトキシ基、ハロゲ
ン原子など、小型で反応を阻害しないものであるのが好
ましい。最も好ましいのは置換し得る部位が全て水素で
あるものである。

【００１３】（２）式の化合物は式（２）に対応する式
（３）で表されるフェノールと糖とを、ルイス酸の存在
下で縮合させて式（４）の化合物を生成させ、次いでそ
のベンジル位にラジカル反応でニトロキシドフリーラジ
カルとなり得る基を導入することにより合成することが
できる。それぞれの反応は化学的類似反応である。

【００１４】

【化６】

【００１５】本発明では、式（２）の化合物を重合開始
剤としてスチレンを重合する。所望ならば核置換基とし
てアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子などを有す
る置換スチレンを重合することもできる。重合反応は、
重合開始剤として式（２）の化合物を用いる以外は、公
知の方法で行うことができる。重合開始剤とモノマーと
のモル比は通常は１００〜１０００であるが、この範囲
外であってもよい。反応温度は９０〜１５０℃が好まし
い。重合時間は通常は数時間ないし十数時間であり、生
成する重合体の分子量はモノマーの反応率にほぼ比例し
て増加する。なお、式（２）の重合開始剤と共に有機過
酸化物のようなラジカル開始剤を少量併用することもで
きる。

【００１６】本発明によれば、数平均分子量に対する重
量平均分子量の比が１．３以下という、分子量分布が極
めて狭いスチレン系重合体を容易に得ることができる。
なお、本発明においては糖鎖の水酸基がアシル基等で保
護された重合開始剤を用いた場合には、生成する重合体
の末端の糖鎖の水酸基も同じく保護された形態である
が、この保護基はアルカリで処理することにより容易に
除去することができる。

【００１７】本発明方法によれば、ポリスチレンの末端
に確実に糖鎖を導入することができる。従来からベンジ
ル位にニトロキシドフリーラジカルとなり得る基を有す
る化合物、例えばエチルベンゼンに２，２，６，６−テ
トラメチル−１−ピペリジニルオキシラジカルを反応さ
せて得た化合物が重合触媒として作用することは知られ
ていたが、この化合物に予じめ糖鎖を導入しておくこと
により末端に糖鎖を有するスチレン重合体を容易に製造
し得ることは、驚くべきことである。

【００１８】

【実施例】以下に実施例により本発明を更に具体的に説
明する。 重合開始剤Ａの合成；パーアセチル−Ｄ−グルコース２
０．０ｇとＰ−エチルフェノール９．６３ｇを、乾燥ト
ルエンと少量の乾燥塩化メチレンとの混合溶媒に溶解し
た。この溶液をエバポレーターで加熱して溶媒を留去し
た。残留物に再び乾燥トルエンと少量の乾燥塩化メチレ
ンとの混合溶媒を加えて溶解したのち、再び溶媒を留去
した。得られた無水の残留物に乾燥塩化メチレン６０ｍ
ｌを加えて溶解し、得られた溶液に予じめ乾燥処理を施
したモレキュラーシーブ４Ａを薬匙で一杯加え、窒素気
流下、室温で約２０分間撹拌した。

【００１９】次いで氷−食塩浴で冷却しながら更に２０
分間撹拌したのち、セプタムキャップを通してシリンジ
でトリフルオロボラン・エーテル錯体４１．７ｍｌを５
分間かけて添加し、更に８時間撹拌した。この間、とき
どき浴に氷と食塩とを補給して温度を一定に維持した。
次いで溶液に氷冷下で飽和炭酸水素ナトリウム水溶液３
００ｍｌを徐々に添加した。水相と油相とを分離し、水
相をクロロホルムで２回抽出した。先に分取した油相と
クロロホルム相とを合せ、これに冷３％水酸化ナトリウ
ム水溶液２５０ｍｌを加えて撹拌したのち水相と油相を
分離する操作を２回行った。

【００２０】油相を更に飽和食塩水で２回洗浄したの
ち、無水硫酸マグネシウムを加えて一夜放置した。濾過
して硫酸マグネシウムを除き、次いで溶媒を留去したと
ころ白色固体２１．７ｇが得られた。これを熱メタノー
ルから再結晶して透明な固体２０．１ｇを得た。収率８
７％。この固体２．９ｇと２，２，６，６−テトラメチ
ルピペリジニルオキシラジカル（ＴＥＭＰＯ）０．７１
ｇとを乾燥したベンゼン２２ｍｌに加えて溶解し、窒素
気流下に４０℃で３０分間撹拌した。これにジ−ｔ−ブ
チルパーオギザレート０．６０ｇを一度に加え、更に３
時間撹拌した。この間、溶液の赤色は徐々に薄くなって
いった。これから溶媒を留去して淡赤色の固体６．１ｇ
を得た。シリカゲルを充填剤とするカラムクロマトグラ
フィー（展開溶媒：ヘキサン／アセトン＝５／２）で精
製して、４−〔１−（２，２，６，６−テトラメチルピ
ペリジニルオキシ）エチル〕フェニル−２，３，４，６
−テトラ−Ｏ−アセチル−Ｄ−グルコピラノシドの白色
固体０．８ｇを得た。収率３０％、反応は次の通りであ
る。

【００２１】

【化７】

【００２２】重合開始剤Ｂの合成；マルトースオクタア
セテート１５．０ｇとＰ−エチルフェノール３．９８ｇ
を用い、かつトリフルオロボラン・エーテル錯体の添加
量を２８．２ｍｌとした以外は、重合開始剤Ａの合成と
同様にして糖鎖をＰ−エチルフェノールに導入した。熱
メタノールから再結晶して得られた固体は透明針状晶で
あり、収量は１２．９ｇ（収率７９％）であった。

【００２３】この固体３．１７ｇとＴＥＭＰＯ ０．４
７ｇとを乾燥ベンゼン２５ｍｌに加えて溶解し、窒素ガ
スを１０分間通気した。溶液を窒素気流下に４０℃で３
０分間撹拌したのち、ジ−ｔ−ブチルパーオギザレート
０．４０ｇを一度に加え、更に３時間撹拌した。この
間、溶液の赤色は徐々に薄くなっていった。この溶液を
重合開始剤Ａの場合と同様に処理して、４−〔１−
（２，２，６，６−テトラメチルピペリジニルオキシ）
エチル〕フェニル−２，３，６，２′，３′，４′，
６′−ヘプタ−Ｏ−アセチル−Ｄ−マルトシドの白色固
体０．９５ｇを得た。収率３５％。

【００２４】重合開始剤Ｃの合成；ノナデカアセチルマ
ルトヘキサオーストリクロロイミデート６．３ｇを乾燥
トルエンに加えて溶解し、エバポレーターで溶液を留去
した。残留物を再び乾燥トルエンに溶解し、再び溶媒を
留去した。残留物にＰ−エチルフェノール０．８ｇを加
え、さらに乾燥トルエンを加えて溶解したのち、溶媒を
留去した。残留物に乾燥塩化メチレン５０ｍｌを加えて
溶解し、更に予じめ乾燥処理を施したモレキュラーシー
ブ４Ａを１．５ｇ加え、窒素気流下に室温で約１時間撹
拌した。氷−食塩浴で冷却しながら更に２０分間撹拌し
たのち、セプタムキャップを通してシリンジでトリフル
オロボラン・エーテル錯体の０．４６ｍｌを一度に加
え、更に３０分間撹拌した。この間、浴にときどき氷と
食塩とを補給して温度を一定に保った。反応液にピリジ
ン１ｍｌを加え、次いで液が中性になるまで２Ｎ−ＨＣ
ｌを加えた。油相と水相とを分離し、水相をクロロホル
ムで２回抽出した。得られたクロロホルム相を先に分取
した油相と合せ、これに冷３％水酸化ナトリウム水溶液
５０ｍｌを加えて撹拌する洗浄操作を２回行った。更に
飽和食塩水で３回洗浄したのち、無水硫酸ナトリウムを
加えて一夜放置した。濾過して硫酸ナトリウムを除去
し、溶媒を留去して白色固体６．０ｇを得た。この固体
をシリカゲルを充填剤とするカラムクロマトグラフィー
（展開溶媒：トルエン／アセトン＝３／１）で精製し
て、白色固体５．２ｇを得た。収率８４％。

【００２５】この固体１．６６ｇとＴＥＭＰＯ ０．１
３８ｇとを乾燥ベンゼン２５ｍｌに加えて溶解し、窒素
ガスを３０分間通気した。溶液を窒素気流下、３５℃で
３０分間撹拌したのち、ジ−ｔ−ブチルパーオギザレー
ト０．０３ｇを一度に加え、更に２時間撹拌した。この
間、溶液の赤色は徐々に薄くなっていった。これから溶
媒を留去して淡赤色の固体を得た。これをシリカゲルを
充填剤とするカラムクロマトグラフィー（展開溶媒：ヘ
キサン／アセトン＝５／４）で精製して、４−〔１−
（２，２，６，６−テトラメチルピペリジニルオキシ）
エチル〕フェニルノナデカ−Ｏ−アセチル−Ｄ−マルト
ヘキサオキシドの白色固体０．３１６ｇを得た。収率３
６％。

【００２６】実施例１〜７ 枝付き重合アンプルに精製スチレン３０ミリモルと重合
開始剤０．０５ミリモルを入れ、スターラーチップを加
えた。これを凍結脱気したのち窒素ガスで置換し、内圧
を約１５０ｍｍＨｇとした。アンプルを１２０℃に設定
したオイルバスに浸漬して、撹拌下に重合させた。オイ
ルバスからアンプルを取出して室温まで冷却したのち、
アンプルにクロロホルムを加えて希釈し、強く撹拌しな
がらメタノール３００ｍｌ中に滴下した。生成した沈殿
を濾取し、メタノールでよく洗浄した。これを再びクロ
ロホルムに溶解し、メタノール３００ｍｌ中に滴下し
た。生成した沈殿を濾取し、メタノールで洗浄したのち
１２時間減圧乾燥した。結果を表−１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】なお、分子量はゲルパーミエイションクロ
マトグラフィーにより測定した。装置としては２本のポ
リスチレンゲルカラム（東ソー社製品、ＴＳＫｇｅｌ
ＧＭＨＨＲ−Ｍ）を備えた日本分光社製のＧＰＣ−９０
０型恒温ＧＰＣ測定装置を用いた。溶離液としてはクロ
ロホルムを用い、ポリスチレン標準で測定した。また、
実施例１〜７で得られたスチレン系重合体をナトリウム
メトキシドで処理して糖鎖からアセチル基を除去して水
酸基を遊離化したものにつき、その絶対分子量を大塚電
子社製の静的光散乱測定装置を用いて測定した。測定は
試料の２，４，６及び１０ｍｇ／ｍｌの各ベンゼン溶液
について行った。測定角は３０，４０，５０，６０，９
０，１２０及び１５０度の７角度である。得られたデー
タをＺｉｍｍプロットし、絶対分子量を求めた。また、
このＺｉｍｍプロットに必要な差屈折率増分（ｄｎ／ｄ
ｃ）も、それぞれの試料について示差屈折率計を用いて
測定した。結果を表−２に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】表−２は、水酸基が保護されていない糖鎖
を有する重合体は、会合してミセルを形成することを示
している。

【００３１】実施例８〜１３ 上記の実施例において、スチレンと重合開始剤とのモル
比を変更した以外は、上記の実施例と同様にして１２０
℃で６時間スチレンの重合を行った。結果を表−３に示
す。

【００３２】

【表３】

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 式（１）の構造を有する末端に糖類を有
   するスチレン系重合体。 【化１】 （式中、Ｒは炭化水素基を示す。Ｘはニトロキシドフリ
   ーラジカルとなり得る基を示す。Ｙは水酸基が保護され
   ていてもよい糖鎖を示し、そのアノマー炭素で酸素と結
   合している。ｎは１０以上の整数を示す。なおベンゼン
   環Ａ及びＢには置換基が存在していてもよい。）
2. 【請求項２】 Ｒがアルキル基であることを特徴とする
   請求項１記載の末端に糖鎖を有するスチレン系重合体。
3. 【請求項３】 Ｙが酸素を介してベンゼン環のＰ−位に
   結合していることを特徴とする請求項１又は２記載の末
   端に糖鎖を有するスチレン系重合体。
4. 【請求項４】 糖が６炭糖であり、かつ糖鎖の長さが１
   〜６であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   かに記載の末端に糖鎖を有するスチレン系重合体。
5. 【請求項５】 糖の水酸基がエステル化されていること
   を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の末端
   に糖類を有するスチレン系重合体。
6. 【請求項６】 Ｘが２，２，６，６−テトラメチル−１
   −ピペリジニルオキシ基であることを特徴とする請求項
   １ないし５のいずれかに記載の末端に糖鎖を有するスチ
   レン系重合体。
7. 【請求項７】 数平均分子量が１０⁴ 以上であることを
   特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の末端に
   糖鎖を有するスチレン系重合体。
8. 【請求項８】 数平均分子量に対する重量平均分子量の
   比が１．３以下であることを特徴とする請求項１ないし
   ７のいずれかに記載の末端に糖鎖を有するスチレン系重
   合体。
9. 【請求項９】 Ｒがメチル基であり、かつベンゼン環Ａ
   及びＢが共に置換基を有していないことを特徴とする請
   求項１ないし８のいずれかに記載の末端に糖鎖を有する
   スチレン系重合体。
10. 【請求項１０】 式（２）で表される化合物を重合開始
    剤として、環に置換基を有していてもよいスチレンを重
    合することを特徴とする末端に糖類を有するスチレン系
    重合体の製造方法。 【化２】 （式中、Ｒは炭化水素基を表し、Ｘはニトロキシドフリ
    ーラジカルとなり得る基を表し、Ｙは水酸基が保護され
    ていてもよい糖鎖を表し、そのアノマー炭素で酸素と結
    合している。なお、ベンゼン環には置換基が存在してい
    てもよい。）
11. 【請求項１１】 Ｒがアルキル基であることを特徴とす
    る請求項１０記載の末端に糖鎖を有するスチレン系重合
    体の製造方法。
12. 【請求項１２】 Ｙが６炭糖であり、かつ糖鎖の長さが
    １〜６であることを特徴とする請求項１０又は１１に記
    載の末端に糖鎖を有するスチレン系重合体の製造方法。
13. 【請求項１３】 Ｘが２，２，６，６−テトラメチル−
    １−ピペリジニルオキシ基であることを特徴とする請求
    項１０ないし１２のいずれかに記載の末端に糖鎖を有す
    るスチレン系重合体の製造方法。
14. 【請求項１４】 糖鎖の水酸基がエステル化されている
    ことを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれかに記
    載の末端に糖鎖を有するスチレン系重合体の製造方法。