JP2005120263A - Method for producing organic polymer compound - Google Patents

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Akira Harada
明 原田
Yoshinori Takashima
義徳 高島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an organic polymer compound capable of reducing adverse effects against natural environment. <P>SOLUTION: A heterocyclic compound and a cyclodextrin are mixed and heated. An empty cyclodextrin may be used. However, the use of a clathrate compound leads to better polymer yields and the like. A further reduction in production cost is possible by collecting and repeatedly using the clathrate compound. Further improvement in polymer yields, the physical properties thereof, and the like can be expected by appropriately selecting guest molecules and the like that are suitable for the type and the cavity size of cyclodextrin depending on the type of a heterocyclic compound to be used as a raw material for the polymer. The organic polymer compound can be produced without using any toxic metal element or the like, so that adverse effects against natural environment can be reduced. In particular, the organic polymer compound can be effectively used for producing a biodegradable polymer such as biodegradable polyester. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、有機高分子化合物の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an organic polymer compound.

有機高分子化合物は、現代社会において各種工業材料等に欠かせない物質である。特に、近年、自然環境への配慮の観点から、生分解性ポリマーが注目されている。この生分解性ポリマーとしては多種多様なものがあるが、例えばポリ乳酸等のポリエステルが挙げられ、さらに、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン等を開環重合して得られるポリエステルも挙げられる。   Organic polymer compounds are indispensable materials for various industrial materials in modern society. In particular, in recent years, biodegradable polymers have attracted attention from the viewpoint of consideration for the natural environment. There are a wide variety of biodegradable polymers, for example, polyesters such as polylactic acid, and polyesters obtained by ring-opening polymerization of γ-butyrolactone, δ-valerolactone, ε-caprolactone, etc. Can be mentioned.

有機高分子化合物の製造には重金属触媒や無機塩機等の含金属物質を用いることが多く、前記生分解性ポリマーの場合も例外ではない。しかし、前記含金属物質に含まれる金属元素は、製造したポリマー中から完全に取り除くことは困難であり、この金属元素が自然環境に悪影響を及ぼす場合がある。ポリマーが生分解性を有していれば廃棄しても自然環境を汚染しないという利点があるが、前記ポリマー中に、その製造工程に由来する金属元素が含まれているために、生分解性ポリマーであることの利点が損なわれている場合があった。特に、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン等の開環重合には含金属物質を重合開始剤等として用いなければ反応が進行しないという問題があった。   In the production of the organic polymer compound, a metal-containing substance such as a heavy metal catalyst or an inorganic salt machine is often used, and the biodegradable polymer is no exception. However, it is difficult to completely remove the metal element contained in the metal-containing substance from the produced polymer, and this metal element may adversely affect the natural environment. If the polymer is biodegradable, there is an advantage that it does not pollute the natural environment even if it is discarded. However, since the polymer contains a metal element derived from its production process, it is biodegradable. In some cases, the advantages of being a polymer have been impaired. In particular, ring-opening polymerization of γ-butyrolactone, δ-valerolactone, ε-caprolactone and the like has a problem that the reaction does not proceed unless a metal-containing substance is used as a polymerization initiator or the like.

前記生分解性ポリマーに限らず、有機高分子化合物全般から製造工程に由来する有毒物質をなくすかまたは減少させれば、それだけ自然環境に及ぼす悪影響を低減することができると考えられる。   It is considered that adverse effects on the natural environment can be reduced by eliminating or reducing toxic substances derived from the manufacturing process from all organic polymer compounds as well as the biodegradable polymer.

したがって、本発明は、自然環境に及ぼす悪影響を低減することができる有機高分子化合物の製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing an organic polymer compound that can reduce adverse effects on the natural environment.

前記課題を解決するために、本発明の製造方法は、有機高分子化合物の製造方法であって、シクロデキストリン、その誘導体、および前記両者のうち少なくとも一方をホストとする包接化合物からなる群から選択される少なくとも一種類の化合物とヘテロ環式化合物とを含む組成物を加熱する工程を含むことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the production method of the present invention is a method for producing an organic polymer compound, comprising cyclodextrin, a derivative thereof, and an inclusion compound having at least one of the both as a host. The method includes a step of heating a composition containing at least one selected compound and a heterocyclic compound.

本発明の製造方法は、有毒な金属元素等を用いなくても有機高分子化合物を製造することができるので、自然環境に対する悪影響を低減させることが可能であり、特に生分解性ポリエステル等の生分解性ポリマーの製造に有効に用いることができる。   Since the production method of the present invention can produce an organic polymer compound without using a toxic metal element or the like, adverse effects on the natural environment can be reduced. It can be used effectively for the production of degradable polymers.

以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。   Hereinafter, although embodiment of this invention is described, this invention is not limited to these embodiment.

本発明の製造方法は、前記の通り、シクロデキストリン、その誘導体、および前記両者のうち少なくとも一方をホストとする包接化合物からなる群から選択される少なくとも一種類の化合物とヘテロ環式化合物とを含む組成物を加熱する工程を含む。本発明では、ゲストを含まない空のシクロデキストリンまたはその誘導体のみを用いても良いし、ゲストを包接した包接化合物のみを用いても良く、包接化合物と空のものとを混合して用いても良い。前記包接化合物のゲストは特に限定されず、どのような物質でも良いが、有毒な重金属等を含まないゲストであることが好ましい。前記組成物の組成も特に限定されないが、例えば、前記ヘテロ環式化合物が前記包接化合物のゲストを兼ね、前記組成物が前記包接化合物のみからなっていても良いし、そのような包接化合物にさらにヘテロ環式化合物を加えた組成物であっても良い。また、前記組成物は、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体、ヘテロ環式化合物および前記ゲスト以外の物質を適宜含んでいても良いし、ゲストは前記の通りあってもなくても良い。   As described above, the production method of the present invention comprises cyclodextrin, a derivative thereof, and at least one compound selected from the group consisting of an inclusion compound having at least one of the two as a host and a heterocyclic compound. Heating the composition comprising. In the present invention, only an empty cyclodextrin or a derivative thereof not containing a guest may be used, or only an inclusion compound including a guest may be used, and an inclusion compound and an empty compound may be mixed. It may be used. The guest of the inclusion compound is not particularly limited and may be any substance, but is preferably a guest that does not contain a toxic heavy metal or the like. The composition of the composition is not particularly limited. For example, the heterocyclic compound may also serve as a guest of the clathrate compound, and the composition may be composed of only the clathrate compound. A composition in which a heterocyclic compound is further added to the compound may be used. Moreover, the said composition may contain suitably substances other than a cyclodextrin, a cyclodextrin derivative, a heterocyclic compound, and the said guest, and a guest may or may not exist as above-mentioned.

前記有機高分子化合物の構造も特に限定されないが、前記ヘテロ環式化合物を開環重合させて得られる構造を含むことが好ましい。この場合、前記ヘテロ環式化合物に由来する構造のみを含んでいても良いが、その他の物質に由来する構造を含んでいても良く、例えば末端に前記シクロデキストリンまたはその誘導体が結合した構造を有していても良い。シクロデキストリンは生分解性で自然環境に害を及ぼさない物質なので、前記有機高分子化合物に結合していても、有毒性等の好ましくない物性を付与しないという利点がある。   The structure of the organic polymer compound is not particularly limited, but preferably includes a structure obtained by ring-opening polymerization of the heterocyclic compound. In this case, it may contain only a structure derived from the heterocyclic compound, but may contain a structure derived from another substance. For example, it has a structure in which the cyclodextrin or a derivative thereof is bonded to the terminal. You may do it. Since cyclodextrin is a biodegradable substance that does not harm the natural environment, it has the advantage of not imparting undesirable physical properties such as toxicity even if it is bound to the organic polymer compound.

前記シクロデキストリンも特に限定されず、目的に応じて適切なサイズのシクロデキストリンを用いれば良いが、例えば、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、およびγ−シクロデキストリンのうち少なくとも一種類を含むことが好ましい。特に、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、およびγ−シクロデキストリンの混合物は非常に安価であり、これを用いて有機高分子化合物を製造すれば、金属触媒等を用いる従来の方法と比べてきわめて低コストな製造が可能である。さらに、前記の通り、シクロデキストリンは金属触媒等と異なり無毒であるという利点もある。   The cyclodextrin is not particularly limited, and a cyclodextrin having an appropriate size may be used according to the purpose. For example, it includes at least one of α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, and γ-cyclodextrin. Is preferred. In particular, a mixture of α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, and γ-cyclodextrin is very inexpensive, and if an organic polymer compound is produced using the mixture, compared with a conventional method using a metal catalyst or the like. Very low cost production is possible. Furthermore, as described above, cyclodextrin has the advantage of being non-toxic unlike metal catalysts.

前記シクロデキストリン誘導体は、例えば、シクロデキストリンの水酸基のうち少なくとも一つの水素原子が置換基で置換された誘導体であり、前記置換基が、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、ジヒドロキシアルキル基、ヒドロキシアリール基、カルボキシアルキル基、カルボキシアリール基、アシル基、グリコシル基、マルトシル基、スルホ基(-SO3H)、ホスホノ基(-PO3H2)、イミダゾール環を含む基、およびヒドロキシアミノ基からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。前記イミダゾール環を含む基としては、例えば、イミダゾール、メチルイミダゾール、ヒスタミン等から誘導される基が挙げられる。前記置換基は、より好ましくは、炭素数1〜18の直鎖または分枝アルキル基、炭素数1〜18の直鎖または分枝ヒドロキシアルキル基、炭素数1〜18の直鎖または分枝ジヒドロキシアルキル基、炭素数6〜18のヒドロキシアリール基、炭素数2〜18の直鎖または分枝カルボキシアルキル基、炭素数7〜18のカルボキシアリール基、炭素数1〜18のアシル基(ただし、直鎖状でも分枝状でも環状構造を含んでいても良く、飽和でも不飽和でも良い)、グリコシル基、マルトシル基、スルホ基(-SO3H)、ホスホノ基(-PO3H2)、および1−イミダゾリル基、2−イミダゾリル基、4−イミダゾリル基、(1−イミダゾリル)メチル基、(2−イミダゾリル)メチル基、(4−イミダゾリル)メチル基、[2−(4−イミダゾリル)エチル]アミノ基、およびヒドロキシアミノ基からなる群から選択される少なくとも一つである。なお、本発明では、アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基等が挙げられ、ヒドロキシアルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、2−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、4−ヒドロキシブチル基、2−ヒドロキシペンチル基、3−ヒドロキシペンチル基、4−ヒドロキシペンチル基、5−ヒドロキシペンチル基、2−ヒドロキシヘキシル基、3−ヒドロキシヘキシル基、4−ヒドロキシヘキシル基、5−ヒドロキシヘキシル基、6−ヒドロキシヘキシル基等が挙げられ、ジヒドロキシアルキル基としては、例えば、2,3−ジヒドロキシプロピル基、2,3−ジヒドロキシブチル基、3,4−ジヒドロキシブチル基、2,4−ジヒドロキシブチル基、2,3−ジヒドロキシペンチル基、3,4−ジヒドロキシペンチル基、4,5−ジヒドロキシペンチル基、3,5−ジヒドロキシペンチル基、2,5−ジヒドロキシペンチル基、2,3−ジヒドロキシヘキシル基、2,4−ジヒドロキシヘキシル基、2,5−ジヒドロキシヘキシル基、3,4−ジヒドロキシヘキシル基、3,5−ジヒドロキシヘキシル基、4,5−ジヒドロキシヘキシル基、3,6−ジヒドロキシヘキシル基、5,6−ジヒドロキシヘキシル基等が挙げられ、ヒドロキシアリール基としては、例えばヒドロキシフェニル基等が挙げられ、カルボキシアルキル基としては、例えば、カルボキシメチル基、カルボキシエチル基、カルボキシプロピル基、カルボキシブチル基、カルボキシペンチル基、カルボキシヘキシル基等が挙げられ、カルボキシアリール基としては、例えばカルボキシフェニル基等が挙げられ、アシル基としては、例えば、アセチル基、エタノイル基、プロパノイル基、ブタノイル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基、ベンゾイル基等が挙げられる。 The cyclodextrin derivative is, for example, a derivative in which at least one hydrogen atom of a hydroxyl group of cyclodextrin is substituted with a substituent, and the substituent is an alkyl group, a hydroxyalkyl group, a dihydroxyalkyl group, a hydroxyaryl group, From the group consisting of a carboxyalkyl group, a carboxyaryl group, an acyl group, a glycosyl group, a maltosyl group, a sulfo group (—SO 3 H), a phosphono group (—PO 3 H 2 ), a group containing an imidazole ring, and a hydroxyamino group It is preferable that at least one selected. Examples of the group containing an imidazole ring include groups derived from imidazole, methylimidazole, histamine and the like. The substituent is more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, a linear or branched hydroxyalkyl group having 1 to 18 carbon atoms, or a linear or branched dihydroxy group having 1 to 18 carbon atoms. An alkyl group, a hydroxyaryl group having 6 to 18 carbon atoms, a linear or branched carboxyalkyl group having 2 to 18 carbon atoms, a carboxyaryl group having 7 to 18 carbon atoms, and an acyl group having 1 to 18 carbon atoms (however, Chain, branched or cyclic structure, which may be saturated or unsaturated), glycosyl groups, maltosyl groups, sulfo groups (—SO 3 H), phosphono groups (—PO 3 H 2 ), and 1-imidazolyl group, 2-imidazolyl group, 4-imidazolyl group, (1-imidazolyl) methyl group, (2-imidazolyl) methyl group, (4-imidazolyl) methyl group, [2- (4-imidazolyl) Chill] amino group, and at least one selected from the group consisting of hydroxy amino group. In the present invention, examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, and the like, and a hydroxyalkyl group As, for example, hydroxymethyl group, 2-hydroxyethyl group, 2-hydroxypropyl group, 3-hydroxypropyl group, 2-hydroxybutyl group, 3-hydroxybutyl group, 4-hydroxybutyl group, 2-hydroxypentyl group 3-hydroxypentyl group, 4-hydroxypentyl group, 5-hydroxypentyl group, 2-hydroxyhexyl group, 3-hydroxyhexyl group, 4-hydroxyhexyl group, 5-hydroxyhexyl group, 6-hydroxyhexyl group, etc. Examples of the dihydroxyalkyl group include 2,3-dihydro Cypropyl group, 2,3-dihydroxybutyl group, 3,4-dihydroxybutyl group, 2,4-dihydroxybutyl group, 2,3-dihydroxypentyl group, 3,4-dihydroxypentyl group, 4,5-dihydroxypentyl group 3,5-dihydroxypentyl group, 2,5-dihydroxypentyl group, 2,3-dihydroxyhexyl group, 2,4-dihydroxyhexyl group, 2,5-dihydroxyhexyl group, 3,4-dihydroxyhexyl group, 3 , 5-dihydroxyhexyl group, 4,5-dihydroxyhexyl group, 3,6-dihydroxyhexyl group, 5,6-dihydroxyhexyl group and the like, and examples of the hydroxyaryl group include hydroxyphenyl group and the like, Examples of the carboxyalkyl group include a carboxymethyl group and a carboalkyl group. Examples include a xyethyl group, a carboxypropyl group, a carboxybutyl group, a carboxypentyl group, and a carboxyhexyl group. Examples of the carboxyaryl group include a carboxyphenyl group. Examples of the acyl group include an acetyl group and an ethanoyl group. , Propanoyl group, butanoyl group, pentanoyl group, hexanoyl group, benzoyl group and the like.

前記ヘテロ環式化合物は、例えば、ラクトン、α−ヒドロキシ酸脱水物、ラクタム、環状炭酸エステル、環状酸無水物、N−カルボキシ−α−アミノ酸無水物(NCA)、N置換NCA、オキシラン、チイラン、環状シロキサン、環状ジシラン、環状カーボネート、オキサゾールおよびその誘導体、オキサゾリンおよびその誘導体、チオラクトン、環状エーテル、ならびに環状チオエーテルからなる群から選択される少なくとも一種類を含むことが好ましい。例えば、ラクチドを用いればポリ乳酸を製造することもできるし、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン等を用いれば、各種生分解性ポリエステルを製造することもできる。なお、「ラクチド」とは、α−ヒドロキシ酸二分子脱水物を総称する場合と、乳酸の二分子脱水物を指す場合とがあるが、本発明では後者である。また、前記ヘテロ環式化合物は単独で使用しても良いが、例えば、二種類以上のヘテロ環式化合物を併用し、製造される有機高分子化合物がそれらの共重合体であっても良い。   Examples of the heterocyclic compound include lactone, α-hydroxy acid dehydrate, lactam, cyclic carbonate, cyclic acid anhydride, N-carboxy-α-amino acid anhydride (NCA), N-substituted NCA, oxirane, thiirane, It is preferable to include at least one selected from the group consisting of cyclic siloxane, cyclic disilane, cyclic carbonate, oxazole and derivatives thereof, oxazoline and derivatives thereof, thiolactone, cyclic ether, and cyclic thioether. For example, polylactic acid can be produced by using lactide, and various biodegradable polyesters can be produced by using β-propiolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, δ-valerolactone, and the like. . “Lactide” may be a generic term for α-hydroxy acid bimolecular dehydrated product or a lactic acid bimolecular dehydrated product, which is the latter in the present invention. Moreover, although the said heterocyclic compound may be used independently, for example, the organic polymer compound manufactured by using together 2 or more types of heterocyclic compounds may be those copolymers.

前記ヘテロ環式化合物は、下記式のいずれかで表される化合物のうち少なくとも一種類を含むことがより好ましい。   More preferably, the heterocyclic compound includes at least one of the compounds represented by any of the following formulas.

Figure 2005120263
式中、Rは、水素原子または炭素数1〜18の直鎖もしくは分枝アルキル基であり、複数の場合は互いに同一でも異なっていても良い。また、前記ヘテロ環式化合物は、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、β−プロピオラクタム、γ−ブチロラクタム、δ−バレロラクタム、ε−カプロラクタム、L−ラクチド、D,L−ラクチド、N−カルボキシサルコシン無水物、オキサゾール、オキサゾリン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ネオペンチレンカーボネート、5−メチル−1,3−ジオキサン−2−オン、ピバロラクトン、およびγ−ノナノイック−ラクトンからなる群から選択される少なくとも一種類を含むことが特に好ましい。
Figure 2005120263
In the formula, R is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and when there are a plurality of R groups, they may be the same or different. The heterocyclic compound includes β-propiolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, δ-valerolactone, ε-caprolactone, β-propiolactam, γ-butyrolactam, δ-valerolactam, and ε-caprolactam. , L-lactide, D, L-lactide, N-carboxysarcosine anhydride, oxazole, oxazoline, ethylene carbonate, propylene carbonate, neopentylene carbonate, 5-methyl-1,3-dioxan-2-one, pivalolactone, and It is particularly preferable to include at least one selected from the group consisting of γ-nonanoic-lactone.

前記包接化合物のゲストは、前記の通り特に限定されずどのような物質でも良いが、例えば、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、オキサゾール、オキサゾリン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ネオペンチレンカーボネート、5−メチル−1,3−ジオキサン−2−オン、ピバロラクトン、およびγ−ノナノイック−ラクトンからなる群から選択される少なくとも一種類を含むことが好ましい。このようなゲストを含む包接化合物を用いることで、空のシクロデキストリンを用いる場合よりもさらに反応速度や収率を向上させることも可能である。例えば、前記包接化合物が、β−シクロデキストリンとε−カプロラクトンとから形成された包接化合物を含むと、各種ラクトンを用いた開環重合の反応速度および収率が向上し特に好ましい。   The guest of the clathrate compound is not particularly limited as described above and may be any substance. For example, γ-butyrolactone, δ-valerolactone, ε-caprolactone, oxazole, oxazoline, ethylene carbonate, propylene carbonate, neopent It is preferable to include at least one selected from the group consisting of lencarbonate, 5-methyl-1,3-dioxane-2-one, pivalolactone, and γ-nonanoic-lactone. By using such an inclusion compound containing a guest, it is possible to further improve the reaction rate and yield as compared with the case of using empty cyclodextrin. For example, when the inclusion compound contains an inclusion compound formed from β-cyclodextrin and ε-caprolactone, the reaction rate and yield of ring-opening polymerization using various lactones are particularly preferable.

本発明の製造方法において、前記加熱温度は特に限定されず、反応速度や有機高分子化合物の収率等を考慮して適宜決定すれば良いが、例えば20〜150℃、好ましくは80〜150℃、より好ましくは100〜120℃である。前記加熱時間は特に限定されず、高分子量の有機高分子化合物を高収率で得るためにはなるべく長時間加熱するのが良いが、製造効率との兼ね合い等の観点から、例えば24〜168時間、好ましくは48〜144時間、より好ましくは48〜72時間である。また、加熱は、収率向上や副反応を抑える観点から、例えばアルゴンまたは窒素等の不活性ガス雰囲気下で行なうことが好ましいが、場合により大気中等で行なっても良い。   In the production method of the present invention, the heating temperature is not particularly limited, and may be appropriately determined in consideration of the reaction rate, the yield of the organic polymer compound, and the like, but for example, 20 to 150 ° C., preferably 80 to 150 ° C. More preferably, it is 100-120 degreeC. The heating time is not particularly limited. In order to obtain a high molecular weight organic polymer compound in a high yield, the heating time is preferably as long as possible. From the viewpoint of balance with production efficiency, for example, 24 to 168 hours. , Preferably 48 to 144 hours, more preferably 48 to 72 hours. The heating is preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as argon or nitrogen from the viewpoint of improving the yield and suppressing side reactions, but may be performed in the atmosphere depending on circumstances.

従来の有機高分子化合物の製造方法、例えば金属触媒を用いた重合では、数百℃以上の高温で反応を行なうことが一般的であったが、本発明ではそれよりはるかに低い温度で反応させることも可能である。低温で反応させた場合、安全性が高い、高温に加熱することに伴うコストを削減できる、有機高分子化合物の高熱による劣化を防止できるため品質が安定化する、等の利点がある。   In a conventional method for producing an organic polymer compound, for example, polymerization using a metal catalyst, it is common to perform the reaction at a high temperature of several hundred degrees C or higher, but in the present invention, the reaction is performed at a temperature much lower than that. It is also possible. When the reaction is performed at a low temperature, there are advantages such as high safety, cost reduction associated with heating to a high temperature, and stabilization of quality because deterioration of the organic polymer compound due to high heat can be prevented.

前記組成物の組成も特に限定されず、反応速度や有機高分子化合物の収率等を考慮して適宜決定すれば良いが、例えば、前記ヘテロ環式化合物の全量が、シクロデキストリンおよびその誘導体の全量に対し、モル数で1〜1000倍の範囲であることが好ましい。前記ヘテロ環式化合物の全量は、シクロデキストリンおよびその誘導体の全量に対し、より好ましくはモル数で5〜100倍、特に好ましくはモル数で5〜10倍である。   The composition of the composition is not particularly limited, and may be appropriately determined in consideration of the reaction rate, the yield of the organic polymer compound, and the like. For example, the total amount of the heterocyclic compound is cyclodextrin and its derivatives. The total number is preferably in the range of 1 to 1000 times in terms of moles. The total amount of the heterocyclic compound is more preferably 5 to 100 times by mole, and particularly preferably 5 to 10 times by mole, relative to the total amount of cyclodextrin and its derivatives.

本発明の製造方法では、前記の通り、シクロデキストリン、シクロデキストリン誘導体、ヘテロ環式化合物およびゲスト以外の物質を用いても良く、例えば、各種有機溶媒等を適宜加えても良い。しかし、本発明の製造方法によれば、例えばシクロデキストリンまたはその誘導体とヘテロ環式化合物以外の物質をまったく用いずに反応を行なうことも可能であり、このようにすれば簡便かつ低コストに有機高分子化合物を製造することができる。毒性のある有機溶媒を使用しなければさらに自然環境への悪影響を低減することができるし、反応に有機溶媒を必要としなければその分コスト削減および製造工程の簡略化につながる。   In the production method of the present invention, as described above, substances other than cyclodextrin, cyclodextrin derivatives, heterocyclic compounds and guests may be used. For example, various organic solvents may be appropriately added. However, according to the production method of the present invention, for example, it is possible to carry out the reaction without using any substance other than cyclodextrin or a derivative thereof and a heterocyclic compound. A polymer compound can be produced. If a toxic organic solvent is not used, adverse effects on the natural environment can be further reduced. If an organic solvent is not required for the reaction, the cost can be reduced and the manufacturing process can be simplified.

本発明の有機高分子化合物は、本発明の製造方法により製造されることで、本発明の製造方法の利点に由来する長所を有する。本発明の製造方法の利点は前記の通り種々あるが、例えば、含金属物質を用いない製造方法によれば、製造された有機高分子化合物は金属元素を含まないため、金属元素による自然環境への悪影響のおそれがない。   The organic polymer compound of the present invention is produced by the production method of the present invention, and thus has advantages derived from the advantages of the production method of the present invention. The advantages of the production method of the present invention are various as described above. For example, according to the production method that does not use a metal-containing substance, the produced organic polymer compound does not contain a metal element, so that the natural environment caused by the metal element can be obtained. There is no risk of adverse effects.

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。ただし、これら実施例は本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲は以下の実施例には限定されない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, these examples are only illustrative of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

(測定条件等)
核磁気共鳴(NMR)スペクトルは、日本電子株式会社(JEOL)製の機器JNM-GSX400(1H測定時400MHz)またはJNM-LA500(1H測定時500MHz)を用いて測定した。なお、JNM-GSX400およびJNM-LA500はいずれも日本電子株式会社の商品名である。ケミカルシフトは百万分率(ppm)で表している。標準ピークとしては、内部標準として重水中の水のピークを使用するか、または外部標準としてアセトニトリルを使用した。結合定数(J)は、ヘルツで示しており、略号s、d、t、q、mおよびbrは、それぞれ、一重線(singlet)、二重線(doublet)、三重線(triplet)、四重線(quartet)、多重線(multiplet)および広幅線(broad)を表す。質量分析(MS)は、島津製作所/KRATOS製AXIMA(商品名)を用いてMALDI-TOF-MS法により行うか、または、Perkin Elmer/Sciex 社製API III plus(商品名)を用いてESI-MS法により行った。ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)は、東ソー株式会社製の機器を用いて行なった。全ての化学物質は、試薬級であり、ナカライテスク株式会社、東京化成株式会社、関東化学株式会社、和光純薬株式会社、またはAldrich社から購入した。
(Measurement conditions, etc.)
The nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum was measured using JNM-GSX400 (400 MHz at 1 H measurement) or JNM-LA500 (500 MHz at 1 H measurement) manufactured by JEOL Ltd. (JEOL). JNM-GSX400 and JNM-LA500 are trade names of JEOL Ltd. Chemical shifts are expressed in parts per million (ppm). As a standard peak, the peak of water in heavy water was used as an internal standard, or acetonitrile was used as an external standard. Coupling constants (J) are in hertz, and the abbreviations s, d, t, q, m, and br are singlet, doublet, triplet, quadruple, respectively. Represents a quartet, a multiplet, and a broad line. Mass spectrometry (MS) is performed by MALDI-TOF-MS method using AXIMA (trade name) manufactured by Shimadzu / KRATOS, or ESI- using API III plus (trade name) manufactured by Perkin Elmer / Sciex. Performed by MS method. Gel permeation chromatography (GPC) was performed using an instrument manufactured by Tosoh Corporation. All chemicals are reagent grade and purchased from Nacalai Tesque, Tokyo Kasei, Kanto Chemical, Wako Pure Chemicals, or Aldrich.

(δ−バレロラクトンとγ−シクロデキストリンとを用いたポリマー合成)
本実施例では、δ−バレロラクトン(δ−VL)およびγ−シクロデキストリン(γ−CD)からなる組成物を用いてポリマー(有機高分子化合物)を合成した。すなわち、まず、約270μmolのγ−シクロデキストリンを準備し、これを簡易シュレンク中に封入し、減圧下、オイルバスで70℃に加熱しながら乾燥した。次に、このシュレンク中に、γ−シクロデキストリンに対し5倍モル量のδ−バレロラクトンを加え、前記γ−シクロデキストリンとよく混合した後、アルゴン置換し、100℃で一定時間加熱した。加熱後、前記シュレンクを室温に冷却し、その中の組成物にDMF10mlを加えてよく攪拌し、完全に溶解させた。そこにTHF100mlを加えて不溶物の沈殿を生じさせ、それを遠心分離により除き、溶媒を減圧下で留去し、析出した固形物を減圧下50℃で乾燥して目的のポリマーを得た。このポリマーの1HNMRおよびMALDI-TOF-MSを測定したところ、ポリ(δ−バレロラクトン)と、ポリ(δ−バレロラクトン)の鎖の末端にγ−シクロデキストリンが共有結合した構造を有するポリマーとの混合物であることが確認された。一方、前記不溶物を減圧下50℃で乾燥し、その重量を測定した。同様の実験を、反応時間を変えて数回行い、それぞれにポリマーの収量および収率と不溶物の回収量とを測定した。下記表1にその結果を示す。
(Polymer synthesis using δ-valerolactone and γ-cyclodextrin)
In this example, a polymer (organic polymer compound) was synthesized using a composition comprising δ-valerolactone (δ-VL) and γ-cyclodextrin (γ-CD). That is, first, about 270 μmol of γ-cyclodextrin was prepared, enclosed in a simple Schlenk, and dried while heating to 70 ° C. in an oil bath under reduced pressure. Next, 5 times molar amount of δ-valerolactone with respect to γ-cyclodextrin was added to the Schlenk, mixed well with the γ-cyclodextrin, purged with argon, and heated at 100 ° C. for a certain time. After heating, the Schlenk was cooled to room temperature, 10 ml of DMF was added to the composition therein, and the mixture was thoroughly stirred to dissolve it completely. Thereto was added 100 ml of THF to cause precipitation of insoluble matter, which was removed by centrifugation, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the precipitated solid was dried at 50 ° C. under reduced pressure to obtain the desired polymer. When 1 HNMR and MALDI-TOF-MS of this polymer were measured, it was found that poly (δ-valerolactone) and a polymer having a structure in which γ-cyclodextrin was covalently bonded to the end of the poly (δ-valerolactone) chain. It was confirmed to be a mixture of On the other hand, the insoluble material was dried at 50 ° C. under reduced pressure, and its weight was measured. The same experiment was performed several times with different reaction times, and the yield and yield of polymer and the recovered amount of insoluble matter were measured for each. The results are shown in Table 1 below.

Figure 2005120263
表1から分かる通り、本実施例ではきわめて優れた収率でポリ(δ−バレロラクトン)が得られた。しかも、反応に有機溶媒や金属触媒等を必要とせず、δ−バレロラクトンとγ−シクロデキストリンとを混合して不活性ガス置換し、100℃という低温で加熱するのみで反応が進行した。なお、表1では、ポリマーの収率を算出するにあたり、末端に結合したシクロデキストリンの分子量は考慮していない。
Figure 2005120263
As can be seen from Table 1, poly (δ-valerolactone) was obtained in a very good yield in this example. In addition, an organic solvent or a metal catalyst was not required for the reaction, and the reaction proceeded only by mixing δ-valerolactone and γ-cyclodextrin, substituting with inert gas, and heating at a low temperature of 100 ° C. In Table 1, the molecular weight of the cyclodextrin bonded to the terminal is not considered in calculating the yield of the polymer.

図1に、表1中における各ポリマーの1HNMRスペクトル図を示す。図1上段が前記各ポリマーの1HNMRスペクトル図であり、左側の数字は反応時間を示す。なお、測定溶媒はDMSO-d6を使用した。また、図1下段はγ−シクロデキストリンの1HNMRスペクトル図である。図示の通り、前記各ポリマーは、ポリ(δ−バレロラクトン)由来のシグナルを示した。そして、末端に結合したγ−シクロデキストリン由来のシグナルも若干表れていた。なお、図中におけるポリ(δ−バレロラクトン)の化学構造式に示す通り、ポリ(δ−バレロラクトン)の主鎖中でカルボニル炭素とエーテル酸素に挟まれた炭素原子を、カルボニル炭素側からエーテル酸素側に向かって順番にa位、b位、c位およびd位とする。1HNMRスペクトル図中の「a」および「d」の記号は、それぞれポリ(δ−バレロラクトン)のa位およびd位に結合したプロトンのシグナルであることを示す。 FIG. 1 shows a 1 HNMR spectrum of each polymer in Table 1. The upper part of FIG. 1 is a 1 HNMR spectrum diagram of each polymer, and the numbers on the left side show the reaction time. Note that DMSO-d 6 was used as a measurement solvent. The lower part of FIG. 1 is a 1 HNMR spectrum of γ-cyclodextrin. As shown in the figure, each polymer showed a signal derived from poly (δ-valerolactone). Further, a signal derived from γ-cyclodextrin bound to the terminal also appeared slightly. As shown in the chemical structural formula of poly (δ-valerolactone) in the figure, a carbon atom sandwiched between carbonyl carbon and ether oxygen in the main chain of poly (δ-valerolactone) is ether from the carbonyl carbon side. The a-position, b-position, c-position and d-position are arranged in order toward the oxygen side. The symbols “a” and “d” in the 1 HNMR spectrum diagram indicate the signals of protons bonded to the a-position and d-position of poly (δ-valerolactone), respectively.

なお、前記不溶物の1HNMRを測定したところ、γ−シクロデキストリンおよびδ−バレロラクトンの存在を示すシグナルが確認された。表1中、使用したγ−シクロデキストリンの重量よりも不溶物の重量が多くなっている例があるが、これは前記不溶物中にδ−バレロラクトンが混入しているためであることが分かった。おそらくはδ−バレロラクトンがγ−シクロデキストリン中に包接され、錯体(包接化合物)を形成していると思われる。 When 1 HNMR of the insoluble material was measured, signals indicating the presence of γ-cyclodextrin and δ-valerolactone were confirmed. In Table 1, there is an example in which the weight of the insoluble matter is larger than the weight of the used γ-cyclodextrin, but this is because δ-valerolactone is mixed in the insoluble matter. It was. Presumably, δ-valerolactone is included in γ-cyclodextrin to form a complex (inclusion compound).

さらに、表1に示したポリマーの数平均分子量Mn(ポリスチレン換算)をGPCで測定したところ、反応時間の増加とともにMnの数値が大きくなり、144時間以上反応させた後ではMn=6.0×104という大きな値が得られた。これは、本実施例で得られたポリマーが十分に大きな分子量を有し、実用に耐える高い物理的強度や耐熱性を持ち得ることを示す。 Furthermore, when the number average molecular weight Mn (polystyrene conversion) of the polymers shown in Table 1 was measured by GPC, the Mn value increased with an increase in the reaction time, and after reacting for 144 hours or more, Mn = 6.0 × A large value of 10 4 was obtained. This indicates that the polymer obtained in this example has a sufficiently large molecular weight and can have high physical strength and heat resistance that can withstand practical use.

さらに、γ−シクロデキストリンの使用量を前記の2倍、δ−バレロラクトンの使用量を前記の4倍とし、δ−バレロラクトンのモル量がγ−シクロデキストリンの10倍である以外は表1に示した例と同様にして反応を行なった。その結果、ポリマーの収率は表1と比較して低くなるものの、分子量については、Mn=1.3×105というさらに大きな値が得られることが分かった。 Further, Table 1 except that the amount of γ-cyclodextrin used is twice that described above, the amount of δ-valerolactone used is four times that described above, and the molar amount of δ-valerolactone is 10 times that of γ-cyclodextrin. The reaction was carried out in the same manner as the example shown in. As a result, it was found that although the yield of the polymer was lower than that in Table 1, a larger value of Mn = 1.3 × 10 5 was obtained for the molecular weight.

(D,L−ラクチドとγ−シクロデキストリンとを用いたポリマー合成)
本実施例では、D,L−ラクチドおよびγ−シクロデキストリン(γ−CD)からなる組成物を用いてポリマーを合成した。すなわち、まず、γ−シクロデキストリンを約400μmol準備し、これを簡易シュレンク中に封入し、減圧下、オイルバスで70℃に加熱しながら乾燥した。次に、このシュレンク中に、γ−シクロデキストリンに対し約3倍または5倍モル量のD,L−ラクチドを加え、前記γ−シクロデキストリンとよく混合した後、アルゴン置換し、100℃で一定時間加熱した。なお、加熱中、一部のD,L−ラクチドが昇華し、シュレンク下部の反応系中から出てシュレンク上部に付着したので、可能な限り超音波を照射して器壁から落とし、反応系に戻しながら反応させた。加熱後、前記シュレンクを室温に冷却し、その中の組成物にDMF10mlを加えてよく攪拌し、完全に溶解させた。そこにTHF100mlを加えて不溶物の沈殿を生じさせ、それを遠心分離により除き、溶媒を減圧下で留去し、析出した固形物を減圧下50℃で乾燥して目的のポリマーを得た。このポリマーの1HNMRおよびMALDI-TOF-MSを測定したところ、D,L−ラクチドが重合した構造を有するポリ乳酸と、ポリ乳酸の鎖の末端にγ−シクロデキストリンが共有結合した構造を有するポリマーとの混合物であることが確認された。一方、前記不溶物を減圧下50℃で乾燥し、その重量を測定した。同様の実験を、反応時間を変えて数回行い、それぞれにポリマーの収量および収率と不溶物の回収量とを測定した。下記表2にその結果を示す。
(Polymer synthesis using D, L-lactide and γ-cyclodextrin)
In this example, a polymer was synthesized using a composition comprising D, L-lactide and γ-cyclodextrin (γ-CD). That is, first, about 400 μmol of γ-cyclodextrin was prepared, sealed in a simple Schlenk, and dried while heating to 70 ° C. in an oil bath under reduced pressure. Next, about 3 times or 5 times the molar amount of D, L-lactide with respect to γ-cyclodextrin is added to this Schlenk, mixed well with the γ-cyclodextrin, then purged with argon, and constant at 100 ° C. Heated for hours. During heating, a part of D, L-lactide sublimated and came out of the reaction system at the lower part of the Schlenk and adhered to the upper part of the Schlenk. The reaction was allowed to return. After heating, the Schlenk was cooled to room temperature, 10 ml of DMF was added to the composition therein, and the mixture was thoroughly stirred to dissolve it completely. Thereto was added 100 ml of THF to cause precipitation of insoluble matter, which was removed by centrifugation, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the precipitated solid was dried at 50 ° C. under reduced pressure to obtain the desired polymer. As a result of measuring 1 HNMR and MALDI-TOF-MS of this polymer, a polymer having a structure in which D, L-lactide is polymerized and a structure in which γ-cyclodextrin is covalently bonded to the end of the polylactic acid chain It was confirmed that this was a mixture. On the other hand, the insoluble material was dried at 50 ° C. under reduced pressure, and its weight was measured. The same experiment was performed several times with different reaction times, and the yield and yield of polymer and the recovered amount of insoluble matter were measured for each. The results are shown in Table 2 below.

Figure 2005120263
本実施例では、ポリ乳酸がきわめて簡単に得られた。また、実施例1と同様、反応に有機溶媒や金属触媒等を必要とせず、しかも低温で反応が進行した。ポリ乳酸は現在生分解性ポリマーとしてもっとも普遍的なポリマーの一つであり、本発明の製造方法で製造することにより、従来品よりもきわめて毒性が低くしかも低コストなポリ乳酸の製造が可能となる。なお、表2では、ポリマーの収率を算出するにあたり、末端に結合したシクロデキストリンの分子量は考慮していない。
Figure 2005120263
In this example, polylactic acid was obtained very easily. Further, as in Example 1, the reaction did not require an organic solvent or a metal catalyst, and the reaction proceeded at a low temperature. Polylactic acid is currently one of the most universal polymers as a biodegradable polymer, and it is possible to produce polylactic acid that is much less toxic and less costly than conventional products by using the production method of the present invention. Become. In Table 2, the molecular weight of the cyclodextrin bonded to the terminal is not considered in calculating the polymer yield.

図2に、表2中におけるRun2のポリマー、すなわち48時間反応後の1HNMRスペクトル図を示す。なお、測定溶媒はDMSO-d6を使用した。同図下段が前記ポリマーの1HNMRスペクトル図であり、中段は市販のポリ乳酸、すなわちポリ(L−ラクチド)の1HNMRスペクトル図であり、上段はγ−シクロデキストリンの1HNMRスペクトル図である。図示の各スペクトル図を比較すると、本実施例のポリマーはポリ乳酸由来のシグナルを示したことが分かる。また、末端に結合したγ−シクロデキストリン由来のシグナルも若干表れていた。なお、本実施例のポリマーは市販のポリ(L−ラクチド)と比較してピークがブロードであるが、これは、本実施例では前記ポリマーの原料としてD,L−ラクチドを使用したため、構造がポリ(L−ラクチド)と比較して不規則なことに由来すると思われる。D,L−ラクチドに代えてL−ラクチドを原料に用いればポリ(L−ラクチド)が得られると期待できる。さらに、表2中の他のポリマーについても同様に1HNMRを測定したところ、ピーク強度比が異なる以外は図2と同様のスペクトル図が得られた。 FIG. 2 shows the polymer of Run 2 in Table 2, that is, the 1 HNMR spectrum after 48 hours of reaction. Note that DMSO-d 6 was used as a measurement solvent. A 1 HNMR spectrum diagram of FIG lower said polymer, middle commercially available polylactic acid, that is, 1 HNMR spectrum diagram of poly (L- lactide), the upper part is 1 HNMR spectrum of γ- cyclodextrin. Comparing the illustrated spectrum diagrams, it can be seen that the polymer of this example showed a signal derived from polylactic acid. In addition, a signal derived from γ-cyclodextrin bound to the terminal also appeared slightly. The polymer of this example has a broader peak compared to commercially available poly (L-lactide). This is because the structure of D, L-lactide was used as a raw material for the polymer in this example. It seems to be derived from irregularities compared to poly (L-lactide). It can be expected that poly (L-lactide) can be obtained by using L-lactide as a raw material instead of D, L-lactide. Further, when 1 HNMR was measured in the same manner for the other polymers in Table 2, a spectrum diagram similar to FIG. 2 was obtained except that the peak intensity ratio was different.

また、前記不溶物の1HNMRを測定したところ、実施例1と同様にγ−シクロデキストリンおよびD,L−ラクチドの存在を示すシグナルが確認され、D,L−ラクチドとγ−シクロデキストリンとの包接化合物が形成されているらしいことが分かった。 Further, when 1 HNMR of the insoluble matter was measured, a signal indicating the presence of γ-cyclodextrin and D, L-lactide was confirmed in the same manner as in Example 1, and the presence of D, L-lactide and γ-cyclodextrin was confirmed. It was found that an inclusion compound seems to be formed.

なお、D,L−ラクチドは昇華しやすいため、本実施例では、前記の通り、加熱中に一部が昇華し、シュレンク下部の反応系中から出てシュレンク上部に付着していた。シュレンク上部に付着したD,L−ラクチドは、可能な限り超音波を照射して器壁から落とし、反応系に戻しながら反応させたが、反応容器全体を加熱する等の工夫をすれば、反応系中のD,L−ラクチドの実質的な量が増え、さらに収率の向上が見込める。   In addition, since D, L-lactide is easily sublimated, in this example, as described above, a part of the D, L-lactide sublimated during the heating, and it came out of the reaction system at the lower part of Schlenk and adhered to the upper part of Schlenk. D, L-lactide adhering to the upper part of Schlenk was reacted while irradiating the ultrasonic wave as much as possible, dropping it from the vessel wall, and returning it to the reaction system. The substantial amount of D, L-lactide in the system increases, and further improvement in yield can be expected.

(ε−カプロラクトンとγ−シクロデキストリンとを用いたポリマー合成)
本実施例では、ε−カプロラクトン(ε−CL)およびγ−シクロデキストリン(γ−CD)からなる組成物を用いてポリマーを合成した。すなわち、まず、約400μmolのγ−シクロデキストリンを準備し、これを簡易シュレンク中に封入し、減圧下、オイルバスで70℃に加熱しながら乾燥した。次に、このシュレンク中に、γ−シクロデキストリンに対し約5倍モル量のε−カプロラクトンを加え、前記γ−シクロデキストリンとよく混合した後、アルゴン置換し、100℃で一定時間加熱した。加熱後、前記シュレンクを室温に冷却し、その中の組成物にDMF10mlを加えてよく攪拌し、完全に溶解させた。そこにTHF100mlを加えて不溶物の沈殿を生じさせ、それを遠心分離により除き、溶媒を減圧下で留去し、析出した固形物を減圧下50℃で乾燥して目的のポリマーを得た。このポリマーの1HNMRおよびMALDI-TOF-MSを測定したところ、ポリ(ε−カプロラクトン)と、ポリ(ε−カプロラクトン)の鎖の末端にγ−シクロデキストリンが共有結合した構造を有するポリマーとの混合物であることが確認された。なお、1HNMRの測定溶媒はDMSO-d6を用いた。一方、前記不溶物を減圧下50℃で乾燥し、その重量を測定した。同様の実験を、反応時間を変えて数回行い、それぞれにポリマーの収量および収率と不溶物の回収量とを測定した。下記表3にその結果を示す。
(Polymer synthesis using ε-caprolactone and γ-cyclodextrin)
In this example, a polymer was synthesized using a composition comprising ε-caprolactone (ε-CL) and γ-cyclodextrin (γ-CD). That is, first, about 400 μmol of γ-cyclodextrin was prepared, sealed in a simple Schlenk, and dried while heating to 70 ° C. in an oil bath under reduced pressure. Next, about 5-fold molar amount of ε-caprolactone was added to the schlenk, and mixed well with the γ-cyclodextrin, followed by argon substitution and heating at 100 ° C. for a certain time. After heating, the Schlenk was cooled to room temperature, 10 ml of DMF was added to the composition therein, and the mixture was thoroughly stirred to dissolve it completely. Thereto was added 100 ml of THF to cause precipitation of insoluble matter, which was removed by centrifugation, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the precipitated solid was dried at 50 ° C. under reduced pressure to obtain the desired polymer. As a result of measuring 1 HNMR and MALDI-TOF-MS of this polymer, a mixture of poly (ε-caprolactone) and a polymer having a structure in which γ-cyclodextrin is covalently bonded to a chain end of poly (ε-caprolactone). It was confirmed that. In addition, DMSO-d 6 was used as a measurement solvent for 1 HNMR. On the other hand, the insoluble material was dried at 50 ° C. under reduced pressure, and its weight was measured. The same experiment was performed several times with different reaction times, and the yield and yield of polymer and the recovered amount of insoluble matter were measured for each. The results are shown in Table 3 below.

Figure 2005120263
表3から分かる通り、本実施例では良い収率でポリ(ε−カプロラクトン)が得られた。また、実施例1および2と同様、反応に有機溶媒や金属触媒等を必要とせず、しかも低温で反応が進行した。なお、表3では、ポリマーの収率を算出するにあたり、末端に結合したシクロデキストリンの分子量は考慮していない。
Figure 2005120263
As can be seen from Table 3, poly (ε-caprolactone) was obtained in a good yield in this example. Moreover, like Example 1 and 2, an organic solvent, a metal catalyst, etc. were not required for reaction, and reaction advanced at low temperature. In Table 3, the molecular weight of the cyclodextrin bonded to the terminal is not considered in calculating the polymer yield.

また、前記不溶物の1HNMRを測定したところ、実施例1と同様にγ−シクロデキストリンおよびε−カプロラクトンの存在を示すシグナルが確認され、ε−カプロラクトンとγ−シクロデキストリンとの包接化合物が形成されているらしいことが分かった。 Further, when 1 HNMR of the insoluble matter was measured, signals indicating the presence of γ-cyclodextrin and ε-caprolactone were confirmed as in Example 1, and the inclusion compound of ε-caprolactone and γ-cyclodextrin was found to be I found out that it was formed.

(β−ブチロラクトンとγ−シクロデキストリンとを用いたポリマー合成)
本実施例では、β−ブチロラクトン(β−BL)およびγ−シクロデキストリン(γ−CD)からなる組成物を用いてポリマーを合成した。すなわち、まず、613μmolのγ−シクロデキストリンを準備し、これを簡易シュレンク中に封入し、減圧下、オイルバスで70℃に加熱しながら乾燥した。次に、このシュレンク中に、3070μmol(γ−シクロデキストリンに対し約5倍モル量)のβ−ブチロラクトンを加え、前記γ−シクロデキストリンとよく混合した後、アルゴン置換し、100℃で一定時間加熱した。加熱後、前記シュレンクを室温に冷却し、その中の組成物にDMF8mlを加えてよく攪拌し、完全に溶解させた。そこにTHF20mlを加えて不溶物の沈殿を生じさせ、それを遠心分離により除き、溶媒を減圧下で留去し、析出した固形物を減圧下50℃で乾燥して目的のポリマーを得た。このポリマーの1HNMRおよびMALDI-TOF-MSを測定したところ、ポリ(β−ブチロラクトン)と、ポリ(β−ブチロラクトン)の鎖の末端にγ−シクロデキストリンが共有結合した構造を有するポリマーとの混合物であることが確認された。なお、1HNMRの測定溶媒はDMSO-d6を用いた。一方、前記不溶物を減圧下50℃で乾燥し、その重量を測定した。同様の実験を、反応時間を変えて数回行い、それぞれにポリマーの収量および収率と不溶物の回収量とを測定した。下記表4にその結果を示す。
(Polymer synthesis using β-butyrolactone and γ-cyclodextrin)
In this example, a polymer was synthesized using a composition comprising β-butyrolactone (β-BL) and γ-cyclodextrin (γ-CD). That is, first, 613 μmol of γ-cyclodextrin was prepared, sealed in a simple Schlenk, and dried while heating to 70 ° C. in an oil bath under reduced pressure. Next, 3070 μmol of β-butyrolactone (about 5 times the molar amount of γ-cyclodextrin) is added to this Schlenk, mixed well with the γ-cyclodextrin, purged with argon, and heated at 100 ° C. for a certain time. did. After heating, the Schlenk was cooled to room temperature, 8 ml of DMF was added to the composition therein, and the mixture was thoroughly stirred to dissolve it completely. Thereto was added 20 ml of THF to cause precipitation of insoluble matter, which was removed by centrifugation, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the precipitated solid was dried at 50 ° C. under reduced pressure to obtain the desired polymer. When 1 HNMR and MALDI-TOF-MS of this polymer were measured, a mixture of poly (β-butyrolactone) and a polymer having a structure in which γ-cyclodextrin was covalently bonded to the end of the chain of poly (β-butyrolactone) It was confirmed that. In addition, DMSO-d 6 was used as a measurement solvent for 1 HNMR. On the other hand, the insoluble material was dried at 50 ° C. under reduced pressure, and its weight was measured. The same experiment was performed several times with different reaction times, and the yield and yield of polymer and the recovered amount of insoluble matter were measured for each. The results are shown in Table 4 below.

Figure 2005120263
表4から分かる通り、β−ブチロラクトンを用いても、δ−バレロラクトンやε−カプロラクトンと同様、反応に有機溶媒や金属触媒等を必要とせず、しかも低温で重合させることができた。
Figure 2005120263
As can be seen from Table 4, even when β-butyrolactone was used, the reaction did not require an organic solvent, a metal catalyst, or the like as in the case of δ-valerolactone or ε-caprolactone, and polymerization could be performed at a low temperature.

なお、表4中の収率は、得られたポリマーの重量から末端に結合したγ−シクロデキストリンの重量を差し引いて計算した。このようにしたのは、1HNMR測定結果から、本実施例ではポリマー末端に結合したγ−シクロデキストリンが収率計算に及ぼす影響が無視できない程度の大きさであることが分かったためである。具体的には以下の通りである。 The yields in Table 4 were calculated by subtracting the weight of γ-cyclodextrin bound to the terminal from the weight of the obtained polymer. This is because the results of 1 HNMR measurement show that in this example, the effect of γ-cyclodextrin bonded to the polymer terminal is not negligible on the yield calculation. Specifically, it is as follows.

前記ポリマーはβ−ブチロラクトン残基およびγ−シクロデキストリン残基からなるが、ここで前記ポリマー中のβ−ブチロラクトン残基が占める割合をXβ-BLとすると、Xβ-BLは下記式(1)で表される。式(1)中、Nβ-BLは、前記ポリマーにおいて末端のγ−シクロデキストリン残基に結合したβ−ブチロラクトン残基の数の平均値である。本実施例では、Nβ-BL1HNMRのピーク強度比から計算して求めた。また、式(1)中、86.09とはβ−ブチロラクトンの分子量であり、1297.15とはγ−シクロデキストリンの分子量である。

β-BL=(86.09×Nβ-BL)/(1297.15+(86.09×Nβ-BL)) (1)
The polymer is composed of a β-butyrolactone residue and a γ-cyclodextrin residue. When the proportion of β- butyrolactone residues in the polymer is X β-BL , X β-BL is represented by the following formula (1 ). In formula (1), N β-BL is an average value of the number of β-butyrolactone residues bonded to the terminal γ-cyclodextrin residues in the polymer. In this example, Nβ -BL was calculated from the peak intensity ratio of 1 HNMR. In formula (1), 86.09 is the molecular weight of β-butyrolactone, and 1297.15 is the molecular weight of γ-cyclodextrin.

-BL = (86.09 × Nβ -BL ) / (1297.15+ (86.09 × Nβ -BL )) (1)

こうして算出したXβ-BLの値を下記式(2)に代入して前記ポリマーの収率Y(%)を算出した。式(2)中、wは前記ポリマーの重量であり、wiは反応に用いたβ−ブチロラクトンの重量である。

Y=((w×Xβ-BL)/wi)×100 (2)
The value of X β-BL thus calculated was substituted into the following formula (2) to calculate the yield Y (%) of the polymer. In formula (2), w is the weight of the polymer, and w i is the weight of β-butyrolactone used in the reaction.

Y = ((w × X β-BL ) / w i ) × 100 (2)

なお、表4中の各ポリマーについて前記Nβ-BLの値を算出したところ、反応時間が長くなるとともにNβ-BLの値が大きくなっていた。すなわち、反応時間が長いほど高分子量のポリマーが得られていたことが分かった。 When the N β-BL value was calculated for each polymer in Table 4, the reaction time increased and the N β-BL value increased. That is, it was found that the longer the reaction time, the higher the molecular weight polymer was obtained.

また、前記不溶物の1HNMRを測定したところ、実施例1と同様にγ−シクロデキストリンおよびε−カプロラクトンの存在を示すシグナルが確認され、ε−カプロラクトンとγ−シクロデキストリンとの包接化合物が形成されているらしいことが分かった。 Further, when 1 HNMR of the insoluble matter was measured, signals indicating the presence of γ-cyclodextrin and ε-caprolactone were confirmed as in Example 1, and the inclusion compound of ε-caprolactone and γ-cyclodextrin was found to be I found out that it was formed.

(ε−カプロラクトンとβ−シクロデキストリン/ε−カプロラクトン包接化合物とを用いたポリマー合成)
本実施例では、ε−カプロラクトン(ε−CL)およびβ−シクロデキストリン/ε−カプロラクトン包接化合物(β−CD/ε−CL包接化合物)からなる組成物を用いてポリマーを合成した。
(Polymer synthesis using ε-caprolactone and β-cyclodextrin / ε-caprolactone inclusion compound)
In this example, a polymer was synthesized using a composition composed of ε-caprolactone (ε-CL) and β-cyclodextrin / ε-caprolactone inclusion compound (β-CD / ε-CL inclusion compound).

まず、β−CD/ε−CL包接化合物を調製した。すなわち、まず、β−シクロデキストリン飽和水溶液およびε−カプロラクトン飽和水溶液をそれぞれ調製し、次にそれらを混合した。このとき、ε−カプロラクトンのモル量がβ−シクロデキストリンの2倍となるように混合比を調整した。この混合水溶液を一晩静置すると白色の沈殿が生じた。その沈殿を濾取し、減圧下、50℃で12時間乾燥して、目的のβ−CD/ε−CL包接化合物を収率73%で得た。この包接化合物の1HNMR(溶媒DMSO-d6またはD2O)を測定したところ、β−CD:ε−CL=1:1の包接化合物であることが分かった。 First, a β-CD / ε-CL inclusion compound was prepared. That is, first, a saturated aqueous solution of β-cyclodextrin and a saturated aqueous solution of ε-caprolactone were prepared, and then they were mixed. At this time, the mixing ratio was adjusted so that the molar amount of ε-caprolactone was twice that of β-cyclodextrin. When this mixed aqueous solution was allowed to stand overnight, a white precipitate was formed. The precipitate was collected by filtration and dried at 50 ° C. under reduced pressure for 12 hours to obtain the target β-CD / ε-CL inclusion compound in a yield of 73%. When 1 HNMR (solvent DMSO-d 6 or D 2 O) of this clathrate was measured, it was found that the clathrate was β-CD: ε-CL = 1: 1.

次に、前記β−CD/ε−CL包接化合物229mg(181μmol)を簡易シュレンク中に封入し、減圧下、オイルバスで70℃に加熱しながら乾燥した。そして、このシュレンク中に、β−CD/ε−CL包接化合物に対し5倍モル量のε−カプロラクトンを加え、前記β−CD/ε−CL包接化合物とよく混合した後、アルゴン置換し、100℃で一定時間加熱した。加熱後、前記シュレンクを室温に冷却し、その中の組成物にDMF10mlを加えてよく攪拌し、完全に溶解させた。そこにTHF100mlを加えて不溶物の沈殿を生じさせ、それを遠心分離により除き、溶媒を減圧下で留去し、析出した固形物を減圧下50℃で乾燥して目的のポリマーを得た。このポリマーの1HNMRおよびMALDI-TOF-MSを測定したところ、大部分はポリ(ε−カプロラクトン)であり、ポリ(ε−カプロラクトン)の鎖の末端にγ−シクロデキストリンが共有結合した構造を有するポリマーが若干混合していることが確認された。なお、1HNMRの測定溶媒はDMSO-d6を用いた。一方、前記不溶物を減圧下50℃で乾燥し、その重量を測定した。この不溶物の1HNMR(溶媒D2O)を測定したところ、回収された前記β−CD/ε−CL包接化合物であることが分かった。同様の実験を、反応時間を変えて数回行い、それぞれにポリマーの収量および収率とβ−CD/ε−CL包接化合物回収率とを測定した。下記表5にその結果を示す。 Next, 229 mg (181 μmol) of the β-CD / ε-CL inclusion compound was sealed in a simple Schlenk, and dried while heating to 70 ° C. in an oil bath under reduced pressure. Then, in this Schlenk, 5 times molar amount of ε-caprolactone is added to the β-CD / ε-CL inclusion compound, mixed well with the β-CD / ε-CL inclusion compound, and then purged with argon. And heated at 100 ° C. for a certain time. After heating, the Schlenk was cooled to room temperature, 10 ml of DMF was added to the composition therein, and the mixture was thoroughly stirred to dissolve it completely. Thereto was added 100 ml of THF to cause precipitation of insoluble matter, which was removed by centrifugation, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the precipitated solid was dried at 50 ° C. under reduced pressure to obtain the desired polymer. When 1 HNMR and MALDI-TOF-MS of this polymer were measured, most were poly (ε-caprolactone) and had a structure in which γ-cyclodextrin was covalently bonded to the end of the poly (ε-caprolactone) chain. It was confirmed that the polymer was slightly mixed. In addition, DMSO-d 6 was used as a measurement solvent for 1 HNMR. On the other hand, the insoluble material was dried at 50 ° C. under reduced pressure, and its weight was measured. When 1 HNMR (solvent D 2 O) of this insoluble material was measured, it was found to be the recovered β-CD / ε-CL inclusion compound. The same experiment was performed several times with different reaction times, and the yield and yield of the polymer and the β-CD / ε-CL clathrate recovery rate were measured for each. The results are shown in Table 5 below.

Figure 2005120263
表5から分かる通り、本実施例では良い収率でポリ(ε−カプロラクトン)が得られた。また、実施例1〜4と同様、反応に有機溶媒や金属触媒等を必要とせず、しかも低温で反応が進行した。なお、表5では、ポリマーの収率を算出するにあたり、末端に結合したシクロデキストリンの分子量は考慮していない。
Figure 2005120263
As can be seen from Table 5, poly (ε-caprolactone) was obtained in good yield in this example. Further, as in Examples 1 to 4, the reaction did not require an organic solvent or a metal catalyst, and the reaction proceeded at a low temperature. In Table 5, the molecular weight of the cyclodextrin bonded to the terminal is not considered in calculating the polymer yield.

さらに、表1に示したポリマーの数平均分子量Mn(ポリスチレン換算)をGPCで測定したところ、反応時間の増加とともにMnの数値が大きくなり、120時間以上反応させた後ではMn=2.8×104、144時間以上反応させた後ではMn=3.2×104という大きな値が得られた。これは、本実施例で得られたポリマーが十分に大きな分子量を有し、実用に耐える高い物理的強度や耐熱性を持ち得ることを示す。 Furthermore, when the number average molecular weight Mn (polystyrene conversion) of the polymers shown in Table 1 was measured by GPC, the Mn value increased with an increase in the reaction time. After reacting for 120 hours or more, Mn = 2.8 × After reacting for 10 4 or 144 hours or more, a large value of Mn = 3.2 × 10 4 was obtained. This indicates that the polymer obtained in this example has a sufficiently large molecular weight and can have high physical strength and heat resistance that can withstand practical use.

本実施例ではシクロデキストリン包接化合物とε−カプロラクトンを用いたが、空のシクロデキストリンとε−カプロラクトンを用いた実施例3と比較すると収率がさらに向上していた。そして、表5から分かる通り、本実施例で用いたβ−CD/ε−CL包接化合物の回収率はRun1〜5の全てにおいて90%以上であった。したがって、本実施例の製造方法を工業的に応用すれば、β−CD/ε−CL包接化合物を回収して再利用することにより、きわめて低コストにポリ(ε−カプロラクトン)を製造することも期待できる。   In this example, a cyclodextrin inclusion compound and ε-caprolactone were used, but the yield was further improved as compared with Example 3 using empty cyclodextrin and ε-caprolactone. And as can be seen from Table 5, the recovery rate of the β-CD / ε-CL inclusion compound used in this example was 90% or more in all Runs 1 to 5. Therefore, if the production method of this example is applied industrially, poly (ε-caprolactone) can be produced at a very low cost by recovering and reusing the β-CD / ε-CL inclusion compound. Can also be expected.

なお、β−CD/ε−CL包接化合物とε−カプロラクトンを用いる代わりにβ−CD/ε−CL包接化合物のみを用いて本実施例と同様に100℃で加熱して反応させたところ、ポリマーの生成が確認された。しかし、β−CD/ε−CL包接化合物とε−カプロラクトンを用いる本実施例の方がさらに収率等が良好であった。   In addition, it was when it was made to react by heating at 100 degreeC similarly to a present Example using only a β-CD / ε-CL inclusion compound instead of using a β-CD / ε-CL inclusion compound and ε-caprolactone. The production of polymer was confirmed. However, this example using β-CD / ε-CL inclusion compound and ε-caprolactone had a better yield and the like.

(δ−バレロラクトンとβ−シクロデキストリン/ε−カプロラクトン包接化合物とを用いたポリマー合成)
本実施例では、δ−バレロラクトン(δ−VL)およびβ−シクロデキストリン/ε−カプロラクトン包接化合物(β−CD/ε−CL包接化合物)からなる組成物を用いてポリマーを合成した。すなわち、まず、β−CD/ε−CL包接化合物を実施例5と同様にして調製した。次に、このβ−CD/ε−CL包接化合物229mg(181μmol)を簡易シュレンク中に封入し、減圧下、オイルバスで70℃に加熱しながら乾燥した。そして、このシュレンク中に、β−CD/ε−CL包接化合物に対し5倍モル量のδ−バレロラクトンを加え、前記β−CD/ε−CL包接化合物とよく混合した後、アルゴン置換し、100℃で一定時間加熱した。加熱後、前記シュレンクを室温に冷却し、その中の組成物にDMF10mlを加えてよく攪拌し、完全に溶解させた。そこにTHF100mlを加えて不溶物の沈殿を生じさせ、それを遠心分離により除き、溶媒を減圧下で留去し、析出した固形物を減圧下50℃で乾燥して目的のポリマーを得た。このポリマーの1HNMRおよびMALDI-TOF-MSを測定したところ、大部分はポリ(δ−バレロラクトン)であり、ポリ(δ−バレロラクトン)の鎖の両端にβ−シクロデキストリンおよびε−ヒドロキシカプロン酸が共有結合した構造を有するポリマーが若干混合していることが確認された。なお、1HNMRの測定溶媒はDMSO-d6を用いた。一方、前記不溶物を減圧下50℃で乾燥し、その重量を測定した。この不溶物の1HNMR(溶媒D2O)を測定したところ、回収された前記β−CD/ε−CL包接化合物であることが分かった。同様の実験を、反応時間を変えて数回行い、それぞれにポリマーの収量および収率とβ−CD/ε−CL包接化合物回収率とを測定した。下記表6にその結果を示す。
(Polymer synthesis using δ-valerolactone and β-cyclodextrin / ε-caprolactone inclusion compound)
In this example, a polymer was synthesized using a composition comprising δ-valerolactone (δ-VL) and β-cyclodextrin / ε-caprolactone inclusion compound (β-CD / ε-CL inclusion compound). That is, first, a β-CD / ε-CL inclusion compound was prepared in the same manner as in Example 5. Next, 229 mg (181 μmol) of this β-CD / ε-CL inclusion compound was enclosed in a simple Schlenk, and dried while heating to 70 ° C. in an oil bath under reduced pressure. And in this Schlenk, 5-fold molar amount of δ-valerolactone is added to the β-CD / ε-CL clathrate compound and mixed well with the β-CD / ε-CL clathrate compound. And heated at 100 ° C. for a fixed time. After heating, the Schlenk was cooled to room temperature, 10 ml of DMF was added to the composition therein, and the mixture was thoroughly stirred to dissolve it completely. Thereto was added 100 ml of THF to cause precipitation of insoluble matter, which was removed by centrifugation, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the precipitated solid was dried at 50 ° C. under reduced pressure to obtain the desired polymer. When 1 HNMR and MALDI-TOF-MS of this polymer were measured, most of them were poly (δ-valerolactone), and β-cyclodextrin and ε-hydroxycapron at both ends of the poly (δ-valerolactone) chain. It was confirmed that the polymer having a structure in which an acid is covalently bonded is slightly mixed. In addition, DMSO-d 6 was used as a measurement solvent for 1 HNMR. On the other hand, the insoluble material was dried at 50 ° C. under reduced pressure, and its weight was measured. When 1 HNMR (solvent D 2 O) of this insoluble material was measured, it was found to be the recovered β-CD / ε-CL inclusion compound. The same experiment was performed several times with different reaction times, and the yield and yield of the polymer and the β-CD / ε-CL clathrate recovery rate were measured for each. The results are shown in Table 6 below.

Figure 2005120263
表6から分かる通り、本実施例では非常に優れた収率でポリ(δ−バレロラクトン)が得られた。また、実施例1〜5と同様、反応に有機溶媒や金属触媒等を必要とせず、しかも低温で反応が進行した。なお、表6では、ポリマーの収率を算出するにあたり、末端に結合したシクロデキストリンの分子量は考慮していない。
Figure 2005120263
As can be seen from Table 6, poly (δ-valerolactone) was obtained in a very good yield in this example. Moreover, like Example 1-5, the reaction did not require an organic solvent, a metal catalyst, etc., and reaction advanced at low temperature. In Table 6, the molecular weight of the cyclodextrin bonded to the terminal is not considered in calculating the polymer yield.

さらに、表1に示したポリマーの数平均分子量Mn(ポリスチレン換算)をGPCで測定したところ、反応時間の増加とともにMnの数値が大きくなり、72時間以上反応させた後ではMn=3.0×104という大きな値が得られた。これは、本実施例で得られたポリマーが十分に大きな分子量を有し、実用に耐える高い物理的強度や耐熱性を持ち得ることを示す。 Furthermore, when the number average molecular weight Mn (polystyrene conversion) of the polymers shown in Table 1 was measured by GPC, the numerical value of Mn increased as the reaction time increased, and after reacting for 72 hours or more, Mn = 3.0 × A large value of 10 4 was obtained. This indicates that the polymer obtained in this example has a sufficiently large molecular weight and can have high physical strength and heat resistance that can withstand practical use.

72時間以上反応させたポリマーから、ポリ(δ−バレロラクトン)の鎖の両端にβ−シクロデキストリンおよびε−ヒドロキシカプロン酸が共有結合した構造を有するポリマーをGPCにより分離し、1HNMR(溶媒DMSO-d6)を測定した。図3に、そのスペクトル図を示す。同図下段が前記ポリマーの1HNMRスペクトル図であり、中段はβ−シクロデキストリンの1HNMRスペクトル図であり、上段はδ−バレロラクトンの1HNMRスペクトル図である。下段スペクトル図中には前記ポリマーの化学構造式を示しており、この化学構造式中の半円錐はβ−シクロデキストリン構造を模式的に示す記号である。前記化学構造式中では、前記ポリマー鎖中の炭素原子にα、β、γ、δ、α’、β’、γ’、δ’およびε’の符号を付しており、下段スペクトル図中において同じ符号を付したピークは、それぞれ前記化学構造式中の炭素に結合した水素に対応する。また、上段スペクトル図中にはδ−バレロラクトンの化学構造式を示している。この化学構造式中では、炭素原子にα、β、γおよびδの符号を付しており、上段スペクトル図中において同じ符号を付したピークは、それぞれ前記化学構造式中の炭素に結合した水素に対応する。各スペクトル図中の*印で示したピークは溶媒のピークである。図3のスペクトル図に示す通り、前記ポリマーは、ポリ(δ−バレロラクトン)構造に由来するピークを示し、かつ、末端に結合したβ−シクロデキストリン構造およびε−ヒドロキシカプロン酸構造に由来するピークを若干示した。なお、前記の通り、このような構造のポリマーは本実施例の生成物中のごく一部であり、大部分はポリ(δ−バレロラクトン)であった。 A polymer having a structure in which β-cyclodextrin and ε-hydroxycaproic acid are covalently bonded to both ends of a poly (δ-valerolactone) chain is separated from the polymer reacted for 72 hours or longer by GPC, and 1 HNMR (solvent DMSO -d 6 ) was measured. FIG. 3 shows the spectrum thereof. The lower part of the figure is a 1 HNMR spectrum of the polymer, the middle part is a 1 HNMR spectrum of β-cyclodextrin, and the upper part is a 1 HNMR spectrum of δ-valerolactone. In the lower spectrum diagram, the chemical structural formula of the polymer is shown, and the half cone in the chemical structural formula is a symbol schematically showing the β-cyclodextrin structure. In the chemical structural formula, the carbon atoms in the polymer chain are labeled α, β, γ, δ, α ′, β ′, γ ′, δ ′, and ε ′, and in the lower spectrum diagram, Each peak with the same symbol corresponds to hydrogen bonded to carbon in the chemical structural formula. In the upper spectrum diagram, the chemical structural formula of δ-valerolactone is shown. In this chemical structural formula, α, β, γ, and δ are attached to carbon atoms, and the peaks with the same reference in the upper spectrum diagram are respectively hydrogen bonded to carbon in the chemical structural formula. Corresponding to The peak indicated by * in each spectrum diagram is a solvent peak. As shown in the spectrum diagram of FIG. 3, the polymer shows a peak derived from a poly (δ-valerolactone) structure, and a peak derived from a β-cyclodextrin structure and an ε-hydroxycaproic acid structure bonded to the terminal. It showed a little. As described above, the polymer having such a structure was a small part of the product of this example, and most of the polymer was poly (δ-valerolactone).

本実施例で図3に示した構造のポリマーが生成していたことから、実施例5および本実施例においてポリマー鎖が成長する機構を推測した。図4にそれを示す。同図はβ−CD/ε−CL包接化合物とε−カプロラクトンとを使用した場合(実施例5)を示すが、β−CD/ε−CL包接化合物とδ−バレロラクトンとを使用した場合も同様に考えられる。また、同図中の半円錐は、図3と同様、β−シクロデキストリン構造を模式的に示す記号である。図4に示す通り、まず、β−CD/ε−CL包接化合物中に包接されたε−カプロラクトンがβ−シクロデキストリンの2位の水酸基に結合すると共に開環する。次に、前記包接化合物と同時に加えたε−カプロラクトン(本実施例の場合はδ−バレロラクトン)が、前記開環したε−カプロラクトンとβ−シクロデキストリンとの間に挿入されるとともに開環する。以下同様にして順次ポリマー鎖が成長する。   Since the polymer having the structure shown in FIG. 3 was produced in this example, the mechanism of polymer chain growth in Example 5 and this example was presumed. This is shown in FIG. The figure shows the case where β-CD / ε-CL inclusion compound and ε-caprolactone were used (Example 5), but β-CD / ε-CL inclusion compound and δ-valerolactone were used. The same applies to the case. Moreover, the half cone in the same figure is the symbol which shows a beta-cyclodextrin structure typically like FIG. As shown in FIG. 4, first, ε-caprolactone included in the β-CD / ε-CL inclusion compound binds to the hydroxyl group at the 2-position of β-cyclodextrin and opens the ring. Next, ε-caprolactone (δ-valerolactone in this example) added simultaneously with the inclusion compound is inserted between the opened ε-caprolactone and β-cyclodextrin and opened. To do. In the same manner, polymer chains grow sequentially.

なお、図4は推測される反応機構の一例を模式的に示すに過ぎず、本発明を何ら限定しない。また、実施例5および本実施例のポリマーが、実際に図4の機構により生成しているかどうかは不明である。前記の通り、図3および図4に示す構造を有するポリマーは実施例5および本実施例の生成物のごく一部であることから、例えば、図4の反応機構以外にさらに別の反応機構が絡んでいることも考えられる。   In addition, FIG. 4 only shows an example of the estimated reaction mechanism typically, and does not limit this invention at all. Moreover, it is unclear whether the polymers of Example 5 and this Example are actually produced by the mechanism of FIG. As described above, the polymer having the structure shown in FIGS. 3 and 4 is only a part of the product of Example 5 and this example. For example, there is another reaction mechanism in addition to the reaction mechanism of FIG. It can also be involved.

さらに、表6から分かる通り、本実施例で用いたβ−CD/ε−CL包接化合物の回収率は、実施例5と同様、Run1〜9の全てにおいて90%以上であった。したがって、本実施例の製造方法を工業的に応用すれば、β−CD/ε−CL包接化合物を回収して再利用することにより、きわめて低コストにポリ(δ−バレロラクトン)を製造することも期待できる。   Furthermore, as can be seen from Table 6, the recovery rate of the β-CD / ε-CL inclusion compound used in this example was 90% or more in all of Run 1 to 9 as in Example 5. Therefore, if the production method of this example is applied industrially, poly (δ-valerolactone) is produced at a very low cost by recovering and reusing the β-CD / ε-CL inclusion compound. I can also expect that.

さらに、δ−バレロラクトンの使用量を上記の2倍(β−CD/ε−CL包接化合物の10倍モル量)とする以外は同様にして反応を行なったところ、同様の構造を有するポリマーがきわめて高い収率で得られた。下記表7にその結果を示す。これは、空のシクロデキストリンとδ−バレロラクトンとを用いた実施例1よりも、収率等の観点からさらに良好な結果であった。   Further, when the reaction was carried out in the same manner except that the amount of δ-valerolactone used was doubled as described above (10 times the molar amount of β-CD / ε-CL inclusion compound), a polymer having the same structure Was obtained in a very high yield. The results are shown in Table 7 below. This was a better result from the viewpoint of yield and the like than Example 1 using empty cyclodextrin and δ-valerolactone.

Figure 2005120263
以上の通り、実施例1〜6では、反応に有機溶媒や金属触媒等を必要とせず、ヘテロ環式化合物とシクロデキストリンとを混合して不活性ガス置換し、100℃という低温で加熱するのみで反応が進行した。実施例1〜6では前記不活性ガスとしてアルゴンを使用したが、本発明はこれに限定されず、安価で入手容易な窒素を用いても良いし、場合により不活性ガス置換せずに加熱しても良い。また、シクロデキストリンは空のものを用いても良いが、包接化合物を用いることによりポリマーの収率等がさらに良好になることも分かった。ポリマーの原料となるヘテロ環式化合物の種類に合わせて、シクロデキストリンの種類およびその空孔サイズに合うゲスト分子等を適宜選択することにより、ポリマーの収率および物性等のさらなる向上が見込める。
Figure 2005120263
As mentioned above, in Examples 1-6, an organic solvent, a metal catalyst, etc. are not required for reaction, a heterocyclic compound and cyclodextrin are mixed, inert gas substitution is performed, and it heats only at the low temperature of 100 degreeC. The reaction proceeded. In Examples 1 to 6, argon was used as the inert gas. However, the present invention is not limited to this, and cheap and easily available nitrogen may be used, and in some cases, heating is performed without replacing the inert gas. May be. Moreover, although an empty thing may be used for cyclodextrin, it turned out that the yield of a polymer, etc. become still better by using an inclusion compound. Further improvement in the yield and physical properties of the polymer can be expected by appropriately selecting the type of cyclodextrin and the guest molecule suitable for the pore size according to the type of the heterocyclic compound used as the raw material of the polymer.

以上説明した通り、本発明の製造方法は、有毒な金属元素等を用いなくても有機高分子化合物を製造することができるので、自然環境に対する悪影響を低減させることが可能であり、特に生分解性ポリエステル等の生分解性ポリマーの製造に有効に用いることができる。本発明によれば、反応に有機溶媒や金属触媒等を用いずヘテロ環式化合物とシクロデキストリンとを混合して低温で加熱するのみでポリマーを製造することもできるので、きわめて簡便で低コストな製造が可能である。また、シクロデキストリンは空のものを用いても良いが、包接化合物を用いることによりポリマーの収率等がさらに良好になる。そして、前記包接化合物を回収して繰り返し使用すれば、製造コストのさらなる低減も可能である。さらに、ポリマーの原料となるヘテロ環式化合物の種類に合わせて、シクロデキストリンの種類およびその空孔サイズに合うゲスト分子等を適宜選択することにより、ポリマーの収率および物性等のさらなる向上が見込める。   As described above, the production method of the present invention can produce an organic polymer compound without using a toxic metal element or the like, and thus can reduce adverse effects on the natural environment, particularly biodegradation. It can be effectively used for the production of biodegradable polymers such as reactive polyesters. According to the present invention, it is possible to produce a polymer simply by mixing a heterocyclic compound and cyclodextrin without using an organic solvent or a metal catalyst for the reaction and heating at a low temperature. Manufacturing is possible. Moreover, although an empty thing may be used for cyclodextrin, the yield of a polymer, etc. become still better by using an inclusion compound. And if the said inclusion compound is collect | recovered and used repeatedly, the further reduction of manufacturing cost is also possible. Furthermore, the yield and physical properties of the polymer can be further improved by appropriately selecting the type of cyclodextrin and the guest molecule suitable for the pore size according to the type of heterocyclic compound used as the raw material of the polymer. .

実施例1の生成物の1HNMRスペクトル図である。1 is a 1 HNMR spectrum diagram of the product of Example 1. FIG. 実施例2の生成物の1HNMRスペクトル図である。2 is a 1 HNMR spectrum diagram of the product of Example 2. FIG. 実施例6の生成物の一部の1HNMRスペクトル図である。2 is a 1 HNMR spectrum diagram of a part of the product of Example 6. FIG. 本発明において推測される反応機構の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the reaction mechanism estimated in this invention.

Claims (16)

有機高分子化合物の製造方法であって、シクロデキストリン、その誘導体、および前記両者のうち少なくとも一方をホストとする包接化合物からなる群から選択される少なくとも一種類の化合物とヘテロ環式化合物とを含む組成物を加熱する工程を含むことを特徴とする製造方法。 A method for producing an organic polymer compound, comprising at least one compound selected from the group consisting of cyclodextrin, a derivative thereof, and an inclusion compound having at least one of the two as a host, and a heterocyclic compound The manufacturing method characterized by including the process of heating the composition containing. 前記有機高分子化合物が、前記ヘテロ環式化合物を開環重合させて得られる構造を含む請求項1に記載の製造方法。 The production method according to claim 1, wherein the organic polymer compound includes a structure obtained by ring-opening polymerization of the heterocyclic compound. 前記シクロデキストリンが、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、およびγ−シクロデキストリンのうち少なくとも一種類を含む請求項1または2に記載の製造方法。 The production method according to claim 1 or 2, wherein the cyclodextrin contains at least one of α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, and γ-cyclodextrin. 前記シクロデキストリン誘導体が、シクロデキストリンの水酸基のうち少なくとも一つの水素原子が置換基で置換された誘導体であり、前記置換基が、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、ジヒドロキシアルキル基、ヒドロキシアリール基、カルボキシアルキル基、カルボキシアリール基、アシル基、グリコシル基、マルトシル基、スルホ基(-SO3H)、ホスホノ基(-PO3H2)、イミダゾール環を含む基、およびヒドロキシアミノ基からなる群から選択される少なくとも一つである請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。 The cyclodextrin derivative is a derivative in which at least one hydrogen atom of a hydroxyl group of cyclodextrin is substituted with a substituent, and the substituent is an alkyl group, a hydroxyalkyl group, a dihydroxyalkyl group, a hydroxyaryl group, a carboxyalkyl group. Selected from the group consisting of a group, a carboxyaryl group, an acyl group, a glycosyl group, a maltosyl group, a sulfo group (—SO 3 H), a phosphono group (—PO 3 H 2 ), a group containing an imidazole ring, and a hydroxyamino group The production method according to claim 1, wherein the production method is at least one. 前記シクロデキストリン誘導体が、シクロデキストリンの水酸基のうち少なくとも一つの水素原子が置換基で置換された誘導体であり、前記置換基が、炭素数1〜18の直鎖または分枝アルキル基、炭素数1〜18の直鎖または分枝ヒドロキシアルキル基、炭素数1〜18の直鎖または分枝ジヒドロキシアルキル基、炭素数6〜18のヒドロキシアリール基、炭素数2〜18の直鎖または分枝カルボキシアルキル基、炭素数7〜18のカルボキシアリール基、炭素数1〜18のアシル基(ただし、直鎖状でも分枝状でも環状構造を含んでいても良く、飽和でも不飽和でも良い)、グリコシル基、マルトシル基、スルホ基(-SO3H)、ホスホノ基(-PO3H2)、1−イミダゾリル基、2−イミダゾリル基、4−イミダゾリル基、(1−イミダゾリル)メチル基、(2−イミダゾリル)メチル基、(4−イミダゾリル)メチル基、[2−(4−イミダゾリル)エチル]アミノ基、およびヒドロキシアミノ基からなる群から選択される少なくとも一つである請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。 The cyclodextrin derivative is a derivative in which at least one hydrogen atom of a hydroxyl group of cyclodextrin is substituted with a substituent, and the substituent is a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, 1 carbon atom -18 linear or branched hydroxyalkyl group, straight chain or branched dihydroxyalkyl group having 1 to 18 carbon atoms, hydroxyaryl group having 6 to 18 carbon atoms, straight chain or branched carboxyalkyl having 2 to 18 carbon atoms Group, a carboxyaryl group having 7 to 18 carbon atoms, an acyl group having 1 to 18 carbon atoms (however, it may contain a linear, branched or cyclic structure and may be saturated or unsaturated), a glycosyl group , maltosyl group, a sulfo group (-SO 3 H), a phosphono group (-PO 3 H 2), 1-imidazolyl group, 2-imidazolyl group, 4-imidazolyl group, (1-imidazol And at least one selected from the group consisting of a methyl group, a (2-imidazolyl) methyl group, a (4-imidazolyl) methyl group, a [2- (4-imidazolyl) ethyl] amino group, and a hydroxyamino group. Item 4. The production method according to any one of Items 1 to 3. 前記ヘテロ環式化合物が、ラクトン、α−ヒドロキシ酸脱水物、ラクタム、環状炭酸エステル、環状酸無水物、N−カルボキシ−α−アミノ酸無水物(NCA)、N置換NCA、オキシラン、チイラン、環状シロキサン、環状ジシラン、環状カーボネート、オキサゾールおよびその誘導体、オキサゾリンおよびその誘導体、チオラクトン、環状エーテル、ならびに環状チオエーテルからなる群から選択される少なくとも一種類を含む請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。 The heterocyclic compound is lactone, α-hydroxy acid dehydrate, lactam, cyclic ester carbonate, cyclic acid anhydride, N-carboxy-α-amino acid anhydride (NCA), N-substituted NCA, oxirane, thiirane, cyclic siloxane. The manufacturing method in any one of Claims 1-5 containing at least 1 sort (s) selected from the group which consists of a cyclic disilane, cyclic carbonate, oxazole and its derivative (s), oxazoline and its derivative (s), thiolactone, cyclic ether, and cyclic thioether. . 前記ヘテロ環式化合物が、下記式のいずれかで表される化合物のうち少なくとも一種類を含む請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
Figure 2005120263
式中、Rは、水素原子または炭素数1〜18の直鎖もしくは分枝アルキル基であり、複数の場合は互いに同一でも異なっていても良い。
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 5, wherein the heterocyclic compound contains at least one kind of compounds represented by any of the following formulas.
Figure 2005120263
In the formula, R is a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, and when there are a plurality of R groups, they may be the same or different.
前記ヘテロ環式化合物が、β−プロピオラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、β−プロピオラクタム、γ−ブチロラクタム、δ−バレロラクタム、ε−カプロラクタム、L−ラクチド、D,L−ラクチド、N−カルボキシサルコシン無水物、オキサゾール、オキサゾリン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ネオペンチレンカーボネート、5−メチル−1,3−ジオキサン−2−オン、ピバロラクトン、およびγ−ノナノイック−ラクトンからなる群から選択される少なくとも一種類を含む請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。 The heterocyclic compound is β-propiolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, δ-valerolactone, ε-caprolactone, β-propiolactam, γ-butyrolactam, δ-valerolactam, ε-caprolactam, L -Lactide, D, L-lactide, N-carboxysarcosine anhydride, oxazole, oxazoline, ethylene carbonate, propylene carbonate, neopentylene carbonate, 5-methyl-1,3-dioxane-2-one, pivalolactone, and γ- The production method according to claim 1, comprising at least one selected from the group consisting of nonanoic lactones. 前記包接化合物のゲストが、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、オキサゾール、オキサゾリン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ネオペンチレンカーボネート、5−メチル−1,3−ジオキサン−2−オン、ピバロラクトン、およびγ−ノナノイック−ラクトンからなる群から選択される少なくとも一種類を含む請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。 The inclusion compound guest is γ-butyrolactone, δ-valerolactone, ε-caprolactone, oxazole, oxazoline, ethylene carbonate, propylene carbonate, neopentylene carbonate, 5-methyl-1,3-dioxane-2-one, The production method according to any one of claims 1 to 8, comprising at least one selected from the group consisting of pivalolactone and γ-nonanoic-lactone. 前記包接化合物が、β−シクロデキストリンとε−カプロラクトンとから形成された包接化合物を含む請求項1〜9のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method in any one of Claims 1-9 in which the said inclusion compound contains the inclusion compound formed from (beta) -cyclodextrin and (epsilon) -caprolactone. 前記加熱温度が20〜150℃の範囲である請求項1〜10のいずれかに記載の製造方法。 The said heating temperature is the range of 20-150 degreeC, The manufacturing method in any one of Claims 1-10. 前記加熱時間が24〜168時間の範囲である請求項1〜11のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the heating time is in the range of 24 to 168 hours. 前記組成物において、前記ヘテロ環式化合物の全量が、シクロデキストリンおよびその誘導体の全量に対し、モル数で1〜1000倍の範囲である請求項1〜12のいずれかに記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 12, wherein the total amount of the heterocyclic compound in the composition is in a range of 1 to 1000 times in terms of moles with respect to the total amount of cyclodextrin and a derivative thereof. 前記ヘテロ環式化合物を二種類以上併用し、前記有機高分子化合物が前記二種類以上のヘテロ環式化合物の共重合体である請求項1〜13のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to claim 1, wherein two or more kinds of the heterocyclic compounds are used in combination, and the organic polymer compound is a copolymer of the two or more kinds of heterocyclic compounds. 請求項1〜14のいずれかに記載の製造方法により製造される有機高分子化合物。 The organic polymer compound manufactured by the manufacturing method in any one of Claims 1-14. 末端に前記シクロデキストリンまたはその誘導体が結合した構造を有する請求項15に記載の有機高分子化合物。
The organic polymer compound according to claim 15, which has a structure in which the cyclodextrin or a derivative thereof is bonded to a terminal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006115211A1 (en) * 2005-04-25 2006-11-02 Kaneka Corporation Cyclodextrin-containing polyester polymer and process for producing the same

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