JP2007246598A - Star polymer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a star polymer comprising carbon allotrope as a nucleus and polymer chains as an arm, and to provide a method for producing the star polymer. <P>SOLUTION: The invention relates to the star polymer comprising the center nucleus and at least two arm parts composed of polymer chains extending from the central nucleus, wherein the arm parts contains structural unit of polyhydroxycarboxylic acid and the center nucleus is the carbon allotrope. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、炭素同素体を中心核とした、星型ポリマー及びその製造方法に関する。特に、従来報告のない、新規な構造を有する星型ポリマー及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a star polymer having a carbon allotrope as a central core and a method for producing the same. In particular, the present invention relates to a star polymer having a novel structure that has not been reported so far and a method for producing the same.

フラーレンは、例えば、太陽エネルギー変換及び貯蔵、燃料電池、高分子材料、生物医学及び生化学の分野における有望な応用の可能性のために、フラーレンに関する研究が展開されている(例えば、非特許文献1及び2)。特に、1990年に炭素数60のフラーレンの大量合成法が確立されて以来、フラーレン に関する研究が精力的に展開されている。しかしながら、フラーレンが毒性を有していること、黒鉛、カーボンブラック、ダイヤモンド、炭素繊維、カーボンナノチューブ等の他の炭素材料と同様、疎水性が高く、そのため、各種極性溶媒への溶解度が低く、特に水にはほとんど溶解しないという特性を有し、応用に限界があった。   Fullerenes are being researched for fullerenes, for example because of their potential applications in the fields of solar energy conversion and storage, fuel cells, polymeric materials, biomedicine and biochemistry (eg, non-patent literature). 1 and 2). In particular, since the establishment of a large-scale synthesis method of fullerene having 60 carbon atoms in 1990, research on fullerene has been vigorously developed. However, fullerenes are toxic and, like other carbon materials such as graphite, carbon black, diamond, carbon fiber, carbon nanotubes, etc., are highly hydrophobic, so they have low solubility in various polar solvents, especially It has the property that it hardly dissolves in water, and its application is limited.

そこで、フラーレンの誘導体として、毒性の少ない、フラレノールが提案されており、フラレノールはフラーレンの優れた特性を維持していることが知られている(非特許文献3)。例えば、太陽エネルギー変換に用いられ(非特許文献1)、プロトン導電率に優れいる(非特許文献2)ことが知られている。
また、フラレノールは、遊離基捕捉剤、ヒト免疫不全ウィルスプロテアーゼの阻害剤として有用であることも報告されている(例えば、特許文献4)。
Therefore, fullerene derivatives with low toxicity have been proposed as fullerene derivatives, and it is known that fullerenes maintain the excellent characteristics of fullerenes (Non-patent Document 3). For example, it is used for solar energy conversion (Non-Patent Document 1) and is known to be excellent in proton conductivity (Non-Patent Document 2).
In addition, it has been reported that fullerenol is useful as a free radical scavenger and an inhibitor of human immunodeficiency virus protease (for example, Patent Document 4).

一方、グラファイトに代表される炭素同素体は優れた特性を有しており、例えば、電池の負極活物質等として用いられてきた。このようなグラファイトも、フラーレンと同様、各種の極性溶媒への溶解度が低いものであった。   On the other hand, carbon allotropes represented by graphite have excellent characteristics, and have been used as, for example, negative electrode active materials for batteries. Similar to fullerene, such graphite also had low solubility in various polar solvents.

上述したように、フラーレン、その誘導体及びグラファイトに代表される炭素同素体は優れた特性を有するため、その特性が維持でき、かつ種々の分野において応用可能な誘導体を得るため、種々の開発がなされ、ポリマーを含有するフラーレン組成物を製造することが行われてきた(非特許文献5)。例えば、ポリマーを含有するフラーレンは、ポリマー太陽電池、光学リミッター、エレクトロルミネセンス装置等に用いらている(例えば、非特許文献5)。上記非特許文献に用いられているポリマーは、ポリ(スチレン)、ポリ(メチルメタクリレート)であり、グラフト重合によって製造されるものであった。   As described above, fullerenes, derivatives thereof and carbon allotropies represented by graphite have excellent characteristics, so that the characteristics can be maintained and various developments have been made in order to obtain derivatives applicable in various fields, Production of fullerene compositions containing a polymer has been carried out (Non-patent Document 5). For example, fullerenes containing a polymer are used in polymer solar cells, optical limiters, electroluminescent devices and the like (for example, Non-Patent Document 5). The polymers used in the above non-patent documents are poly (styrene) and poly (methyl methacrylate), which are produced by graft polymerization.

一方、近年においては、医療用材料に対する関心が高まりつつあり、生分解性高分子に対する研究が盛んに進められている。このようなものとしては、例えば、医用高分子材料や高機能性生分解性高分子材料等が知られており、このような材料としては、例えば、天然の生分解性高分子と、合成された生分解性高分子とが報告されている。また、このような生分解性高分子は、化粧品や医薬品等の分野、包装用、農業用、食品用等の分野においても重要なものであると考えられている。
従って、上述した炭素同素体は優れた特性を有していることから、これらをポリマーと結合させた化合物は、化粧品や医薬品等の分野において有用なものであると考えられる。
On the other hand, in recent years, interest in medical materials is increasing, and research on biodegradable polymers has been actively promoted. As such materials, for example, medical polymer materials and highly functional biodegradable polymer materials are known, and as such materials, for example, synthesized with natural biodegradable polymers. Biodegradable polymers have been reported. Such biodegradable polymers are also considered important in the fields of cosmetics and pharmaceuticals, packaging, agriculture, food and the like.
Therefore, since the above-mentioned carbon allotrope has excellent characteristics, a compound in which these are combined with a polymer is considered to be useful in the fields of cosmetics and pharmaceuticals.

一方で、高分子化合物の物性を改良しようとする試みもなされており、このような方法としては、例えば、モノマーの種類、モル比等を調整する方法や、ランダム、ブロック等のモノマー配列を変える方法等があり、従来から種々の方法が試みられている。高分子化合物の物性を改良する試みの一つとして、いわゆる星型ポリマーを製造する方法が知られている。   On the other hand, attempts have been made to improve the physical properties of polymer compounds. Examples of such methods include a method of adjusting the type of monomer, molar ratio, etc., and changing the monomer sequence such as random or block. Various methods have been tried in the past. As one of attempts to improve the physical properties of a polymer compound, a method for producing a so-called star polymer is known.

例えば、特許文献1には、第1の成分がポリマー鎖を含み、第2の成分が、中心部分から伸びている少なくとも3つの腕を有する中心部分を有する分子を含み、それぞれの腕が反応基を有する骨格を含む低誘電率材料が開示されている。該特許文献においては、中心部分としてはかご型化合物が用いられ、ポリマー成分として、ポリ(アレーン)が用いられることが開示されている。   For example, in Patent Document 1, the first component includes a polymer chain, the second component includes a molecule having a central portion having at least three arms extending from the central portion, and each arm is a reactive group. A low dielectric constant material is disclosed that includes a skeleton having In this patent document, it is disclosed that a cage compound is used as the central portion and poly (arene) is used as the polymer component.

特許文献2には、フラレノールが導入されたポリウレタンエラストマーにより構成されている、圧電素子が開示されている。
上記特許文献1によれば、理論限界値のより近くまで絶縁材料の誘電率を下げることができることが記載されており、また、上記特許文献2によれば、ポリウレタンエラストマーが用いられていても、効果的に圧電効果を発揮することができることが記載されている。
Patent Document 2 discloses a piezoelectric element made of a polyurethane elastomer into which fullerenol is introduced.
According to Patent Document 1, it is described that the dielectric constant of the insulating material can be lowered to a value closer to the theoretical limit value. According to Patent Document 2, even if a polyurethane elastomer is used, It is described that the piezoelectric effect can be effectively exhibited.

しかしながら、上記特許文献に開示された発明は、ポリ(アレーン)やポリウレタンエラストマーを用いたものであり、生分解高分子であるポリマーを導入したものでなかった。また、生分解性ポリエステルを用いた報告として、特許文献3に、カーボン系ナノ物質を含有する生分解性ポリエステルが開示されている。特許文献3には、カーボン系ナノ物質としてフラーレンが、生分解性ポリエステルとしてポリ乳酸が用いられているが、該特許文献3においては、フラーレンポリ乳酸とを結合させたものではなく、単に分散させた組成物である。   However, the invention disclosed in the above patent document uses poly (arene) or polyurethane elastomer, and does not introduce a polymer which is a biodegradable polymer. As a report using biodegradable polyester, Patent Document 3 discloses a biodegradable polyester containing a carbon-based nanomaterial. In Patent Document 3, fullerene is used as the carbon-based nanomaterial, and polylactic acid is used as the biodegradable polyester. However, in Patent Document 3, the fullerene polylactic acid is not bonded but simply dispersed. Composition.

特表2004−504424号公報JP-T-2004-504424 特開2003−282983号公報JP 2003-282893 A 特開2005−290288号公報JP 2005-290288 A Rincon M. E. et al., J. Phys.Chem. B 2003, 107, 4111Rincon M. E. et al., J. Phys. Chem. B 2003, 107, 4111 Hinokuma K., Ata M., Chem. Phys. Lett. 2001, 341, 442Hinokuma K., Ata M., Chem. Phys. Lett. 2001, 341, 442 Anderson R., Barron A.R., J.Am.Chem.Soc. 2005, 127, 10458Anderson R., Barron A.R., J.Am.Chem.Soc. 2005, 127, 10458 Chiang L.Y., et al., Chem.Commun. 1994, 1283Chiang L.Y., et al., Chem. Commun. 1994, 1283 Innocenzi P., Brusatin G. Chem. Mater. 2001, 13, 3126Innocenzi P., Brusatin G. Chem. Mater. 2001, 13, 3126

上述したように、フラーレンやグラファイト等の炭素同素体は、優れた特性を有しており、これらの炭素同素体を化粧品や医薬品の分野において利用するためには、その特性を損なわずに機能を発揮し得る誘導体とすることが重要であり、炭素同素体とポリマーとを結合させた化合物を製造することが重要であると考えられる。しかし、このような化合物は未だ報告されていない。従って、本発明の目的は、炭素同素体を核とし、ポリマー鎖を腕とする星型ポリマー、及び該星型ポリマーの製造方法を提供することにある。   As described above, carbon allotropes such as fullerene and graphite have excellent characteristics, and in order to use these carbon allotropes in the fields of cosmetics and pharmaceuticals, they function without losing their characteristics. It is important to produce a derivative, and it is considered important to produce a compound in which a carbon allotrope and a polymer are bonded. However, such a compound has not been reported yet. Accordingly, an object of the present invention is to provide a star polymer having a carbon allotrope as a nucleus and a polymer chain as an arm, and a method for producing the star polymer.

上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意検討した結果、特定の構造を有する星型ポリマーが、化粧品や医薬品等の分野へ応用することが可能であるという知見を得た。
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、中心核と、該中心核より伸びるポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部とを有する星型ポリマーであって、上記アーム部は、ポリヒドロキシカルボン酸構造単位を含み、上記中心核が炭素同素体である、星型ポリマーを提供するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have intensively studied, and as a result, have found that a star polymer having a specific structure can be applied to the fields of cosmetics and pharmaceuticals.
The present invention has been made on the basis of the above findings, and is a star polymer having a central core and at least two arm parts composed of polymer chains extending from the central core, wherein the arm part is a polycrystal. The present invention provides a star polymer comprising a hydroxycarboxylic acid structural unit and wherein the central core is a carbon allotrope.

また、本発明は、中心核と、該中心核とエステル結合したポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部とを有し、上記アーム部はポリヒドロキシカルボン酸単位を含み、上記中心核が炭素同素体である、星型ポリマーの製造方法であって、下記工程(a)及び(b)を含む製造方法を提供する。
(a)炭素同素体を水酸化する工程;
(b)工程(a)で得られた化合物と、開環重合することによってポリヒドロキシカルボン酸単位となり得る化合物とを開環重合させる工程。
また、本発明は、中心核と、該中心核より伸びるポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部とを有し、上記アーム部は、一般式(2)で表されるポリマー鎖を含み、上記中心核が炭素同素体である、星型ポリマーの製造方法であって、下記工程(a)及び(c)を含む製造方法を提供する。
(a)炭素同素体を水酸化する工程;
(c)工程(a)で得られた化合物と、一般式(3)又は一般式(4)で表わされる化合物とを開環重合させる工程。
The present invention also includes a central core and at least two arm parts composed of a polymer chain ester-bonded to the central core, the arm part including a polyhydroxycarboxylic acid unit, and the central core is a carbon allotrope. A method for producing a star polymer, comprising the following steps (a) and (b).
(A) a step of hydroxylating the carbon allotrope;
(B) A step of ring-opening polymerization of the compound obtained in step (a) and a compound capable of becoming a polyhydroxycarboxylic acid unit by ring-opening polymerization.
Further, the present invention has a central core and at least two arm parts composed of a polymer chain extending from the central core, the arm part including a polymer chain represented by the general formula (2), Provided is a method for producing a star-shaped polymer whose central core is a carbon allotrope, comprising the following steps (a) and (c).
(A) a step of hydroxylating the carbon allotrope;
(C) A step of ring-opening polymerization of the compound obtained in the step (a) and the compound represented by the general formula (3) or the general formula (4).

Figure 2007246598
Figure 2007246598

(上記式中、Rは水素原子又はアルキル基であり、mは0〜8の整数であり、nは50〜2,000の整数である。) (In the above formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, m is an integer of 0 to 8, and n is an integer of 50 to 2,000.)

Figure 2007246598
Figure 2007246598

(上記式中、Rは水素原子又はアルキル基であり、mは0〜8の整数である。) (In the above formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, and m is an integer of 0 to 8.)

Figure 2007246598
Figure 2007246598

(上記式中、Rは水素原子又はアルキル基であり、mは0〜8の整数である。) (In the above formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, and m is an integer of 0 to 8.)

また、本発明は、中心核と、該中心核より伸びるポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部とを有し、上記アーム部は、一般式(5)で表されるポリマー鎖を含み、上記中心核が炭素同素体である、星型ポリマーの製造方法であって、下記工程(d)、(e)及び(f)を含む製造方法を提供する。
(d)中心核と、該中心核より伸びるポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部とを有する星型ポリマーであって、上記アーム部は、一般式(2)で表されるポリマー鎖を含み、上記中心核が炭素同素体である、星型ポリマーの末端の水酸基をハロゲン化する工程;
(e)工程(d)で得られた化合物をアジド化する工程;
(f)工程(e)で得られた化合物をRで表わされる炭素同素体と反応させる工程。
Further, the present invention has a central core and at least two arm parts composed of a polymer chain extending from the central core, the arm part including a polymer chain represented by the general formula (5), Provided is a method for producing a star polymer in which the central nucleus is a carbon allotrope, which comprises the following steps (d), (e) and (f).
(D) A star-shaped polymer having a central core and at least two arm parts composed of a polymer chain extending from the central core, wherein the arm part includes a polymer chain represented by the general formula (2) The step of halogenating the terminal hydroxyl group of the star polymer, wherein the central core is a carbon allotrope;
(E) a step of azidating the compound obtained in step (d);
(F) A step of reacting the compound obtained in the step (e) with the carbon allotrope represented by R 3 .

Figure 2007246598
Figure 2007246598

(上記式中、Rは水素原子又はアルキル基であり、Rは炭素同素体であり、mは0〜8の整数であり、nは50〜2,000の整数である。) (In the above formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, R 3 is a carbon allotrope, m is an integer of 0-8, and n is an integer of 50-2,000.)

Figure 2007246598
Figure 2007246598

(上記式中、Rは水素原子又はアルキル基であり、mは0〜8の整数であり、nは50〜2,000の整数である。) (In the above formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, m is an integer of 0 to 8, and n is an integer of 50 to 2,000.)

本発明によれば、化粧品や医薬品等の分野において利用することのできる、炭素同素体を核とし、ポリマー鎖を腕とする星型ポリマーが提供される。また、本発明によれば、上記星型ポリマーの製造方法が提供される。   According to the present invention, there is provided a star polymer having a carbon allotrope as a nucleus and a polymer chain as an arm, which can be used in the fields of cosmetics and pharmaceuticals. Moreover, according to this invention, the manufacturing method of the said star-shaped polymer is provided.

以下、先ず本発明の星型ポリマーについて説明する。
本発明の星型ポリマーは、中心核と、該中心核より伸びるポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部とを有する星型ポリマーであって、上記アーム部は、ポリヒドロキシカルボン酸構造単位を含み、上記中心核が炭素同素体である。
Hereinafter, the star polymer of the present invention will be described first.
The star polymer of the present invention is a star polymer having a central core and at least two arm parts composed of polymer chains extending from the central core, wherein the arm part includes a polyhydroxycarboxylic acid structural unit. The central core is a carbon allotrope.

本発明の星型ポリマーにおいて、中心核は炭素同素体であり、該炭素同素体としては、例えば、フラーレン、グラファイト、ダイヤモンド、アモルファス・カーボン、カーボンナノチューブ等が挙げられる。本発明においては、フラーレン及びグラファイトが好ましい。炭素同素体としてフラーレンを用いるのが更に好ましい。ここで、フラーレンとは、炭素原子が球状又はラグビー状に配置して形成される閉殻状の骨格(以下、本明細書において、「フラーレン骨格」という場合がある)を有する炭素クラスターを意味する。その炭素数は、通常、60〜120であり、具体的には、C60、C70、C76、C78、C82、C84、C90、C94、C96及びより高次の炭素クラスターが挙げられる。上記の中でも、製造時における反応原料の入手の容易さから、C60及びC70が好ましく、C60が特に好ましい。 In the star polymer of the present invention, the central core is a carbon allotrope, and examples of the carbon allotrope include fullerene, graphite, diamond, amorphous carbon, and carbon nanotube. In the present invention, fullerene and graphite are preferred. More preferably, fullerene is used as the carbon allotrope. Here, fullerene means a carbon cluster having a closed-shell skeleton formed by arranging carbon atoms in a spherical or rugby shape (hereinafter sometimes referred to as “fullerene skeleton” in this specification). The carbon number is usually 60 to 120, specifically, C 60 , C 70 , C 76 , C 78 , C 82 , C 84 , C 90 , C 94 , C 96 and higher carbons. Cluster. Among these, C 60 and C 70 are preferable, and C 60 is particularly preferable because of easy availability of reaction raw materials at the time of production.

本発明の星型ポリマーを構成するアーム部は、ポリヒドロキシカルボン酸構造単位を含む。ポリヒドロキシカルボン酸構造単位を含むアーム部としては、例えば、下記一般式(1)で表わされるポリマー鎖を含むものが挙げられる。具体的には、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリ(γ−カプロラクトン)、ポリ(δ−カプロラクトン)、ポリ(δ−バレロラクトン)、ポリ(γ−カプロラクトン)、ポリ(γ−ブチロラクトン)、ポリ(ラクチド)等が挙げられる。
すなわち、本発明の星型ポリマーとしては、中心核と、該中心核より伸びるポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部とを有する星型ポリマーであり、上記アーム部は、一般式(1)で表されるポリマー鎖を含み、上記中心核が炭素同素体であるものが挙げられる。
The arm part constituting the star polymer of the present invention contains a polyhydroxycarboxylic acid structural unit. As an arm part containing a polyhydroxycarboxylic acid structural unit, what contains the polymer chain represented by following General formula (1) is mentioned, for example. Specifically, poly (ε-caprolactone), poly (γ-caprolactone), poly (δ-caprolactone), poly (δ-valerolactone), poly (γ-caprolactone), poly (γ-butyrolactone), poly ( Lactide) and the like.
That is, the star polymer of the present invention is a star polymer having a central core and at least two arm parts composed of polymer chains extending from the central core. The arm part is represented by the general formula (1). Examples thereof include those having a polymer chain represented, wherein the central nucleus is a carbon allotrope.

Figure 2007246598
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上記一般式(1)において、Rは水素原子又はアルキル基である。上記アルキル基としては、例えば、炭素数が1〜4のアルキル基が挙げられ、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソブチル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基が挙げられる。また、mは0〜8の整数であり、好ましくは0〜6の整数であり、好ましくは0〜5の整数であり、更に好ましくは0〜4の整数である。また、nは50〜2,000の整数であり、好ましくは50〜500の整数である。また、Rは水素原子又は炭素同素体である。Rが炭素同素体の場合、中心核からポリマー鎖が伸び、そのポリマー鎖の末端に更に中心核が結合し、アーム部の両端に炭素同素体が結合した形状となる。
該炭素同素体としては、例えば、フラーレン、グラファイト、ダイヤモンド、アモルファス・カーボン、カーボンナノチューブ等が挙げられる。本発明においては、フラーレン及びグラファイトが好ましい。
In the general formula (1), R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group. As said alkyl group, a C1-C4 alkyl group is mentioned, for example, A methyl group, an ethyl group, n-propyl group, an isobutyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group is mentioned. . Moreover, m is an integer of 0-8, Preferably it is an integer of 0-6, Preferably it is an integer of 0-5, More preferably, it is an integer of 0-4. N is an integer of 50 to 2,000, and preferably an integer of 50 to 500. R 2 is a hydrogen atom or a carbon allotrope. When R 2 is a carbon allotrope, the polymer chain extends from the central nucleus, the central nucleus is further bonded to the end of the polymer chain, and the carbon allotrope is bonded to both ends of the arm portion.
Examples of the carbon allotrope include fullerene, graphite, diamond, amorphous carbon, and carbon nanotube. In the present invention, fullerene and graphite are preferred.

本発明の星型ポリマーの具体例としては、一般式(1)において、Rが水素原子であり、mが2〜4の整数である星型ポリマー、Rがメチル基であり、mが0である星型ポリマーが挙げられる。
が水素原子であり、mが4である場合は、本発明の星型ポリマーのアーム部はポリ(ε−カプロラクトン)となり、Rが水素原子であり、mが3である場合は、本発明の星型ポリマーのアーム部はポリ(δ−バレロラクトン)となり、Rが水素原子であり、mが2である場合は、本発明の星型ポリマーのアーム部はポリ(γ−ブチロラクトン)となり、Rがメチル基であり、mが0である場合は、本発明の星型ポリマーのアーム部はポリラクチドとなる。
As specific examples of the star polymer of the present invention, in general formula (1), R 1 is a hydrogen atom, m is an integer of 2 to 4, R 1 is a methyl group, and m is Examples include star polymers that are zero.
When R 1 is a hydrogen atom and m is 4, the arm portion of the star polymer of the present invention is poly (ε-caprolactone), and when R 1 is a hydrogen atom and m is 3, The arm part of the star polymer of the present invention is poly (δ-valerolactone), and when R 1 is a hydrogen atom and m is 2, the arm part of the star polymer of the present invention is poly (γ-butyrolactone). In the case where R 1 is a methyl group and m is 0, the arm portion of the star polymer of the present invention is polylactide.

本発明の星型ポリマーのアーム部は、その重量平均分子量が好ましくは10,000〜100,000であり、更に好ましくは10,000〜50,000である。アーム部の重量平均分子量が5,000より小さいと、星型ポリマーの溶解度が低下する場合があり、一方、アーム部の重量平均分子量が100,000より大きいと星型ポリマーの性質にフラーレンの望ましい性質が反映されなくなる場合がある。   The arm part of the star polymer of the present invention preferably has a weight average molecular weight of 10,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 50,000. If the weight average molecular weight of the arm portion is less than 5,000, the solubility of the star polymer may be reduced. On the other hand, if the weight average molecular weight of the arm portion is greater than 100,000, fullerene is desirable for the properties of the star polymer. The property may not be reflected.

本発明の星型ポリマーは、アーム部を少なくとも2個有し、好ましくはアーム部を2〜4個、更に好ましくはアーム部を2〜3個有する。アーム部が4個を超えると、得られる星型ポリマーの取り扱い性が低下する場合がある。なお、本発明の星型ポリマーの有するアーム部は全てが同一でなくてもよく、すなわち、一般式(1)における、m及びnは全てが同一でなくてもよく、混合物であってもよい。
なお、本発明の星型ポリマーにおいては、上記中心核と上記アーム部とは、エステル結合している。本発明の星型ポリマーは、後述するように、中心核の炭素同素体を水酸化し、次いで、ここにアーム部を開環重合させて製造される。この開環重合によって形成されるポリヒドロキシカルボン酸単位のカルボキシル基が炭素同素体の水酸基と結合し、エステル結合を形成する。
The star polymer of the present invention has at least two arm portions, preferably 2 to 4 arm portions, more preferably 2 to 3 arm portions. When the number of arm portions exceeds 4, the handleability of the resulting star polymer may be lowered. It should be noted that the arm portions of the star polymer of the present invention may not all be the same, that is, m and n in the general formula (1) may not all be the same or may be a mixture. .
In the star polymer of the present invention, the central core and the arm portion are ester-bonded. As will be described later, the star polymer of the present invention is produced by hydroxylating the carbon allotrope of the central core and then ring-opening polymerizing the arm portion thereof. The carboxyl group of the polyhydroxycarboxylic acid unit formed by this ring-opening polymerization is bonded to the hydroxyl group of the carbon allotrope to form an ester bond.

本発明の星型ポリマーの具体例としては、例えば、アーム部が下記式(6)で表されるポリマーであり、中心核がフラーレンであるものが挙げられる。下記式(6)で表わされる化合物が、一般式(1)において、Rが水素であり、mが4であり、Rが水素である化合物であり、アーム部がポリ(ε−カプロラクトン)となっている化合物である。また、アーム部が式(6)で表わされるポリマーは、全体として、下記式(7)で表わされる構造をとっている。式(7)においては、アーム部が2個のものと3個のものとの混合物として表されている。また、Rがフラーレンの場合のポリマーは、構造式(8)で表わされる。式(8)においては、アーム部が3個のものとして表されている。 Specific examples of the star polymer of the present invention include, for example, a polymer whose arm part is represented by the following formula (6) and whose central core is fullerene. The compound represented by the following formula (6) is a compound in which R 1 is hydrogen, m is 4, R 2 is hydrogen in the general formula (1), and the arm portion is poly (ε-caprolactone). It is the compound which becomes. Moreover, the polymer whose arm part is represented by the formula (6) has a structure represented by the following formula (7) as a whole. In Formula (7), the arm part is represented as a mixture of two and three arm parts. The polymer in the case where R 3 is fullerene is represented by the structural formula (8). In Formula (8), it is represented as a thing with three arm parts.

Figure 2007246598
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Figure 2007246598
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本発明の星型ポリマーは、溶媒に対する溶解性に優れているため、化粧品、医薬用途や、塗膜形成などの分野において幅広く用いることができる。
例えば、塗膜形成に用いられる場合には、本発明の星型ポリマーを溶媒に溶解させ、この溶液を塗膜形成に用いることによって、容易かつ安全に塗膜を形成することが可能となり、また、塗膜の膜厚を精密に制御することもできる。この塗膜を用いることにより、例えば、フラーレンの電子受容体を活用した有機薄膜太陽電池への用途に適用することもでき、また紫外線をカットするための塗膜を形成する用途としても適用することができる。
Since the star polymer of the present invention is excellent in solubility in a solvent, it can be widely used in fields such as cosmetics, pharmaceutical use, and film formation.
For example, when used for coating film formation, it is possible to easily and safely form a coating film by dissolving the star polymer of the present invention in a solvent and using this solution for coating film formation. The film thickness of the coating film can also be precisely controlled. By using this coating film, for example, it can be applied to an organic thin film solar cell utilizing an electron acceptor of fullerene, and it can also be applied as an application for forming a coating film for cutting ultraviolet rays. Can do.

本発明の星型ポリマーを用いて塗膜を形成する方法としては、例えば、星型ポリマーを有機溶媒に溶解させた溶液を用いて、スプレー法やワイヤーバー等によるバーコート法や転写ロール法による塗布、スピンコート法等の方法が挙げられる。
本発明の星型ポリマーは、水を含む溶媒に対する溶解度が上昇しており、医用高分子材料、高機能性生分解性高分子材料を創製するための材料として、また、バイオセンサー、ガス分離膜、生物工学リミッターとして適用することができる。
As a method of forming a coating film using the star polymer of the present invention, for example, using a solution obtained by dissolving a star polymer in an organic solvent, a bar coating method such as a spray method or a wire bar, or a transfer roll method. Examples of the method include coating and spin coating.
The star polymer of the present invention has an increased solubility in water-containing solvents, and is used as a material for creating medical polymer materials and highly functional biodegradable polymer materials, as well as biosensors and gas separation membranes. It can be applied as a biotechnology limiter.

次に、本発明の星型ポリマーの製造方法について説明する。
本発明の星型ポリマーの製造方法は、中心核と、該中心核とエステル結合したポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部とを有し、上記アーム部はポリヒドロキシカルボン酸単位を含み、上記中心核が炭素同素体である、星型ポリマーの製造方法であって、下記工程(a)及び(b)を含む。
(a)炭素同素体を水酸化する工程;
(b)工程(a)で得られた化合物と、開環重合することによってポリヒドロキシカルボン酸単位となり得る化合物とを開環重合させる工程。
Next, the manufacturing method of the star polymer of this invention is demonstrated.
The method for producing a star polymer of the present invention has a central core and at least two arm parts composed of a polymer chain ester-bonded to the central core, the arm part containing a polyhydroxycarboxylic acid unit, A method for producing a star polymer in which a central nucleus is a carbon allotrope, which includes the following steps (a) and (b).
(A) a step of hydroxylating the carbon allotrope;
(B) A step of ring-opening polymerization of the compound obtained in step (a) and a compound capable of becoming a polyhydroxycarboxylic acid unit by ring-opening polymerization.

まず、工程(a)について説明する。
工程(a)においては、まず、炭素同素体を水酸化する。ここで、炭素同素体とは、上述した、本発明の星型ポリマーにおいて説明したのと同様である。炭素同素体としては、例えば、フラーレン、グラファイト等が挙げられる。炭素同素体を水酸化する方法としては特に制限はなく、従来公知の方法で実施することができる。例えば、炭素同素体に、ポリシクロ硫酸基、シクロ硫酸エステル基、硫酸水素エステル基等を付加した後、加水分解することにより、ポリシクロ硫酸基、シクロ硫酸エステル基、硫酸水素エステル基を除去して、炭素同素体を水酸化することができる。炭素同素体としてフラーレンを用いる場合、水酸化され、水酸基が導入されたフラーレンを、ポリ水酸化フラーレン又はフラレノールという。
First, the step (a) will be described.
In the step (a), first, the carbon allotrope is hydroxylated. Here, the carbon allotrope is the same as described in the above-described star polymer of the present invention. Examples of the carbon allotrope include fullerene and graphite. There is no restriction | limiting in particular as a method of hydroxylating a carbon allotrope, It can implement by a conventionally well-known method. For example, after adding a polycyclosulfate group, a cyclosulfate group, a hydrogensulfate group, etc. to a carbon allotrope, the polycyclosulfate group, the cyclosulfate group, and the hydrogensulfate group are removed by hydrolysis to remove carbon. Allotropes can be hydroxylated. When fullerene is used as the carbon allotrope, the fullerene that has been hydroxylated and introduced with a hydroxyl group is referred to as polyhydroxylated fullerene or fullerenol.

例えば、炭素同素体としてフラーレンを用いて、フラレノールを製造する場合、まず、フラレノールを発煙硫酸を用いてポリシクロ硫酸化フラーレンとする。この場合の反応は窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。反応は50〜70℃の温度で、1〜4日程度行なうことが好ましい。
次いで、上述のようにして得られた、ポリシクロ硫酸化フラーレンを水酸化ナトリウム等のアルカリで処理することにより、ポリシクロ硫酸基を除去し、水酸基とし、フラレノールを得る。この反応は、70〜100℃の温度で、1〜100時間程度行なうことが好ましく、また、反応は窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。このようにして得られたフラレノールは、通常、分子あたり10〜12個の水酸基を有する。
For example, when producing fullerenol using fullerene as a carbon allotrope, first, fullerenol is converted into polycyclosulfated fullerene using fuming sulfuric acid. The reaction in this case is preferably carried out in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas. The reaction is preferably carried out at a temperature of 50 to 70 ° C. for about 1 to 4 days.
Next, the polycyclosulfated fullerene obtained as described above is treated with an alkali such as sodium hydroxide to remove the polycyclosulfate group to form a hydroxyl group to obtain fullerenol. This reaction is preferably performed at a temperature of 70 to 100 ° C. for about 1 to 100 hours, and the reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas. The fullerenol thus obtained usually has 10 to 12 hydroxyl groups per molecule.

次に、工程(b)について説明する。
工程(b)においては、工程(a)で得られた化合物と、開環重合することによってポリヒドロキシカルボン酸単位となり得る化合物とを開環重合させる。
工程(b)における開環重合においては、工程(a)で得られた水酸化された化合物(例えば、フラレノール)が重合開始剤として作用する。工程(b)においては、開環重合の際に、開環付加重合触媒が用いられる。用いられる触媒としては、無機塩基、無機酸、有機アルカリ金属触媒、スズ化合物、チタン化合物、アルミニウム化合物、亜鉛化合物、モリブデン化合物およびジルコニウム化合物などが例示できる。中でも、取り扱い易さ、低毒性、反応性、無着色性、安定性などのバランスからスズ化合物およびチタン化合物が好ましく用いられる。
Next, step (b) will be described.
In the step (b), the compound obtained in the step (a) and the compound capable of becoming a polyhydroxycarboxylic acid unit by ring-opening polymerization are subjected to ring-opening polymerization.
In the ring-opening polymerization in the step (b), the hydroxylated compound (for example, fullerenol) obtained in the step (a) acts as a polymerization initiator. In the step (b), a ring-opening addition polymerization catalyst is used in the ring-opening polymerization. Examples of the catalyst used include inorganic bases, inorganic acids, organic alkali metal catalysts, tin compounds, titanium compounds, aluminum compounds, zinc compounds, molybdenum compounds and zirconium compounds. Among these, tin compounds and titanium compounds are preferably used from the balance of ease of handling, low toxicity, reactivity, non-colorability, and stability.

上記スズ化合物としては、例えば、スズ2−エチルヘキサノエート、オクチル酸第一スズ、モノブチルスズオキシド、モノブチルスズトリス(2−エチルヘキサノエート)、ジブチルスズオキシド、ジイソブチルスズオキシド、ジブチルスズジアセテート、ジ−n−ブチルスズジラウレート等のスズ化合物が挙げられ、チタン化合物としては、例えば、テトラメチルチタネート、テトラエチルチタネート、テトラn―プロピルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート等が挙げられる。これらの化合物は、単独で用いてもよく、又は2種以上を混合して用いてもよい。   Examples of the tin compound include tin 2-ethylhexanoate, stannous octylate, monobutyltin oxide, monobutyltin tris (2-ethylhexanoate), dibutyltin oxide, diisobutyltin oxide, dibutyltin diacetate, Examples include tin compounds such as -n-butyltin dilaurate. Examples of titanium compounds include tetramethyl titanate, tetraethyl titanate, tetra n-propyl titanate, tetraisopropyl titanate, and tetrabutyl titanate. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

開環重合を実施する際の重合温度は、好ましくは50〜250℃であり、更に好ましくは90〜220℃、最も好ましくは100〜200℃の範囲である。重合温度が50℃より低いと重合速度が小さくなりすぎ、一方、重合温度が250℃を超えると、得られる生成物の熱分解反応が発生し、生成物が着色したり、分解物が生成する場合がある。重合反応を行う場合、反応装置内で行ってもよく、その場合の反応装置としては、公知の反応装置を用いることができる。このような反応装置としては、例えば、攪拌羽根式バッチ型反応装置、半連続および連続式反応装置、ニーダー型混練機、押出機などのスクリュウ型混練機、スタティクミキサー型反応装置およびこれらを連続的に連結した反応装置などが挙げられる。   The polymerization temperature for carrying out the ring-opening polymerization is preferably 50 to 250 ° C, more preferably 90 to 220 ° C, and most preferably 100 to 200 ° C. When the polymerization temperature is lower than 50 ° C., the polymerization rate becomes too low. On the other hand, when the polymerization temperature exceeds 250 ° C., a thermal decomposition reaction of the resulting product occurs, and the product is colored or a decomposition product is generated. There is a case. When performing a polymerization reaction, you may carry out within a reactor, and a well-known reactor can be used as a reactor in that case. Examples of such a reaction apparatus include a stirring blade type batch-type reaction apparatus, a semi-continuous and continuous reaction apparatus, a kneader-type kneader, a screw-type kneader such as an extruder, a static mixer-type reaction apparatus, and these. For example, a reaction apparatus connected to each other.

なお、反応は溶媒中で行うことが好ましく、用いられる溶媒としては、反応に関与する各成分に対して好ましくない作用を有していたり、目的とする反応を阻害するものでない限り、その種類に制限はない。好ましくは、反応に関与する各成分を良好に溶解するものが好ましい。このような溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,4−ジオキサン等のエーテル類;ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン系炭化水素;トルエン、キシレン類、トリメチルベンゼン類、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等の芳香族系化合物類;N−メチルピロリドン(NMP)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、ピリジン等の含窒素化合物類等が挙げられる。上記溶媒は単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   The reaction is preferably carried out in a solvent, and the solvent used is of the type as long as it does not have an undesirable effect on each component involved in the reaction or inhibits the intended reaction. There is no limit. Preferably, those that dissolve well each component involved in the reaction are preferable. Examples of such solvents include ethers such as tetrahydrofuran, diethyl ether, diisopropyl ether, and 1,4-dioxane; halogenated hydrocarbons such as dichloromethane and chloroform; toluene, xylenes, trimethylbenzenes, chlorobenzene, and dichlorobenzene. Aromatic compounds such as N-methylpyrrolidone (NMP), N, N-dimethylformamide (DMF), and nitrogen-containing compounds such as pyridine. The said solvent may be used independently and may mix and use 2 or more types.

溶媒の使用量は、反応に関与する成分が十分に溶解することができれば特に制限はないが、通常は、工程(a)においては、炭素同素体の濃度が1〜5質量%程度になる量でよい。工程(b)においては、開環重合することによってポリヒドロキシカルボン酸単位となり得る化合物を上記溶媒に溶解したものを工程(a)で得られた化合物の溶液中に加えるが、このときに、水酸化された炭素同素体の濃度が0.1〜1質量%程度になるように実施することが好ましい。   The amount of the solvent used is not particularly limited as long as the components involved in the reaction can be sufficiently dissolved. Usually, in step (a), the concentration of the carbon allotrope is about 1 to 5% by mass. Good. In step (b), a compound in which the compound capable of becoming a polyhydroxycarboxylic acid unit by ring-opening polymerization is dissolved in the solvent is added to the solution of the compound obtained in step (a). It is preferable to carry out so that the concentration of the oxidized carbon allotrope is about 0.1 to 1% by mass.

本発明の星型ポリマーの製造方法においては、開環重合することによってポリヒドロキシカルボン酸単位となり得る化合物の使用量は、炭素同素体の水酸化物1モルに対し、好ましくは10〜200モルである。
本発明の星型ポリマーの製造方法において得られる星型ポリマーは、アーム部を少なくとも有しており、好ましくはアーム部を2〜4個、更に好ましくはアーム部を2〜3個有している。
In the method for producing a star polymer of the present invention, the amount of the compound that can be converted into a polyhydroxycarboxylic acid unit by ring-opening polymerization is preferably 10 to 200 mol with respect to 1 mol of the hydroxide of the carbon allotrope. .
The star polymer obtained in the method for producing a star polymer of the present invention has at least an arm part, preferably 2 to 4 arm parts, more preferably 2 to 3 arm parts. .

工程(b)で用いられる、開環重合することによってポリヒドロキシカルボン酸単位となり得る化合物としては、例えば、一般式(3)又は一般式(4)で表わされる化合物が挙げられる。工程(b)において、一般式(3)又は一般式(4)で表わされる化合物を用いた場合、得られる星型ポリマーのアーム部は、一般式(2)で表わされるポリマー鎖を含むものとなる。   Examples of the compound that can be used in the step (b) to be a polyhydroxycarboxylic acid unit by ring-opening polymerization include compounds represented by general formula (3) or general formula (4). In the step (b), when the compound represented by the general formula (3) or the general formula (4) is used, the arm portion of the obtained star polymer includes a polymer chain represented by the general formula (2). Become.

Figure 2007246598
Figure 2007246598

上記一般式(2)において、R、m及びnは一般式(1)において説明したのと同様である。 In the general formula (2), R 1 , m, and n are the same as those described in the general formula (1).

Figure 2007246598
Figure 2007246598

上記一般式(3)において、R、m及びnは一般式(1)において説明したのと同様である。 In the general formula (3), R 1 , m and n are the same as described in the general formula (1).

Figure 2007246598
Figure 2007246598

上記一般式(4)において、R及びmは一般式(1)において説明したのと同様である。 In the general formula (4), R 1 and m are the same as those described in the general formula (1).

すなわち、本発明は、中心核と、該中心核より伸びるポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部とを有し、上記アーム部は、一般式(2)で表されるポリマー鎖を含み、上記中心核が炭素同素体である、星型ポリマーの製造方法であって、下記工程(a)及び(c)を含む製造方法をも提供する。
(a)炭素同素体を水酸化する工程;
(c)工程(a)で得られた化合物と、一般式(3)又は一般式(4)で表わされる化合物とを開環重合させる工程。
That is, the present invention has a central core and at least two arm parts composed of a polymer chain extending from the central core, the arm part including a polymer chain represented by the general formula (2), There is also provided a method for producing a star-shaped polymer having a central nucleus of carbon allotrope and comprising the following steps (a) and (c).
(A) a step of hydroxylating the carbon allotrope;
(C) A step of ring-opening polymerization of the compound obtained in the step (a) and the compound represented by the general formula (3) or the general formula (4).

本発明の星型ポリマーの製造方法において、一般式(3)で表わされる化合物として、Rがメチル基であり、mが0である化合物、すなわちラクチドを用いた場合、得られる星型ポリマーは、アーム部としてポリラクチドを有するものとなる。
また、本発明の星型ポリマーの製造方法において、一般式(4)で表わされる化合物として、Rが水素原子であり、mが4である化合物を用いた場合、すなわち、ε−カプロラクトンを用いた場合、得られる星型ポリマーは、アーム部としてポリ(ε−カプロラクトン)を有するものとなる。
また、本発明の星型ポリマーの製造方法において、一般式(4)で表わされる化合物として、Rが水素原子であり、mが3である化合物を用いた場合、すなわち、δ−バレロラクトンを用いた場合、得られる星型ポリマーは、アーム部としてポリ(δ−バレロラクトン)を有するものとなる。
また、本発明の星型ポリマーの製造方法において、一般式(4)で表わされる化合物として、Rが水素原子であり、mが2である化合物を用いた場合、すなわち、γ−ブチロラクトンを用いた場合、得られる星型ポリマーは、アーム部としてポリ(γ−ブチロラクトン)を有するものとなる。
In the method for producing a star polymer of the present invention, when the compound represented by the general formula (3) is a compound in which R 1 is a methyl group and m is 0, that is, lactide, the obtained star polymer is The arm portion has polylactide.
In the method for producing a star polymer of the present invention, when a compound represented by the general formula (4) is used wherein R 1 is a hydrogen atom and m is 4, that is, ε-caprolactone is used. If so, the resulting star polymer has poly (ε-caprolactone) as the arm portion.
In the method for producing a star polymer of the present invention, when a compound represented by the general formula (4) is used wherein R 1 is a hydrogen atom and m is 3, that is, δ-valerolactone is used. When used, the resulting star polymer has poly (δ-valerolactone) as the arm portion.
In the method for producing a star polymer of the present invention, when a compound represented by the general formula (4) is used wherein R 1 is a hydrogen atom and m is 2, that is, γ-butyrolactone is used. The resulting star polymer will have poly (γ-butyrolactone) as the arm.

次に、本発明の第2の実施の形態にかかる、星型ポリマーの製造方法について説明する。本発明の第2の実施の形態にかかる、星型ポリマーの製造方法は、中心核と、該中心核より伸びるポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部とを有し、上記アーム部は、一般式(5)で表されるポリマー鎖を含み、上記中心核が炭素同素体である、星型ポリマーの製造方法であって、下記工程(d)、(e)及び(f)を含む。
(d)中心核と、該中心核より伸びるポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部を有する星型ポリマーであって、上記アーム部は、一般式(2)で表されるポリマー鎖を含み、上記中心核が炭素同素体である、星型ポリマーの末端の水酸基をハロゲン化する工程;
(e)工程(d)で得られた化合物をアジド化する工程;
(f)工程(e)で得られた化合物をRで表わされる炭素同素体と反応させる工程。
Next, a method for producing a star polymer according to the second embodiment of the present invention will be described. The method for producing a star-shaped polymer according to the second embodiment of the present invention has a central core and at least two arm portions composed of polymer chains extending from the central core, and the arm portions are generally A method for producing a star polymer comprising a polymer chain represented by formula (5), wherein the central core is a carbon allotrope, comprising the following steps (d), (e) and (f).
(D) A star-shaped polymer having a central core and at least two arm parts composed of a polymer chain extending from the central core, wherein the arm part includes a polymer chain represented by the general formula (2), Halogenating the hydroxyl group at the end of the star polymer, wherein the central nucleus is a carbon allotrope;
(E) a step of azidating the compound obtained in step (d);
(F) A step of reacting the compound obtained in the step (e) with the carbon allotrope represented by R 3 .

Figure 2007246598
上記一般式(5)において、Rは炭素同素体であり、R、m及びnは、一般式(1)において説明したのと同様である。
Figure 2007246598
In the general formula (5), R 3 is a carbon allotrope, and R 1 , m, and n are the same as described in the general formula (1).

まず、工程(d)について説明する。工程(d)は、中心核と、該中心核より伸びるポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部を有する星型ポリマーであって、上記アーム部は、一般式(2)で表されるポリマー鎖を含み、上記中心核が炭素同素体である、星型ポリマーの末端の水酸基をハロゲン化する工程である。星型ポリマーの末端の水酸基をハロゲン化する工程としては、ポリマーの末端の水酸基をハロゲン化することのできる方法であれば特に制限なく用いることができ、従来公知の方法が用いられる。例えば、ハロゲン化剤を用いる方法が挙げられる。ハロゲン化剤としては、例えば、塩化チオニルが挙げられる。ハロゲン化剤の使用量は、原料である星型ポリマー1モルに対し、好ましくは2〜3モルである。工程(d)は、20〜120℃程度の温度で 1〜50時間程度行なうことが好ましい。工程(d)は、例えば、トルエン、ジクロロメタン等の溶媒中で行われる。   First, the step (d) will be described. The step (d) is a star polymer having a central core and at least two arm parts composed of a polymer chain extending from the central core, wherein the arm part is a polymer chain represented by the general formula (2) In which the central nucleus is a carbon allotrope and the terminal hydroxyl group of the star polymer is halogenated. The step of halogenating the hydroxyl group at the end of the star polymer can be used without particular limitation as long as it is a method capable of halogenating the hydroxyl group at the end of the polymer, and a conventionally known method is used. An example is a method using a halogenating agent. Examples of the halogenating agent include thionyl chloride. The amount of the halogenating agent used is preferably 2 to 3 mol with respect to 1 mol of the star polymer as a raw material. The step (d) is preferably performed at a temperature of about 20 to 120 ° C. for about 1 to 50 hours. Step (d) is performed in a solvent such as toluene or dichloromethane, for example.

次に、工程(e)について説明する。工程(e)は、工程(d)で得られた化合物をアジド化する工程である。アジド化は、例えば、アジ化ナトリウム、アンモニウムアジド、アジ化水素等を用いて行われる。上記の中でもアジ化ナトリウムが好ましい。工程(e)は、50〜90℃程度の温度で5〜50時間程度行なうことが好ましい。工程(d)は、例えば、ジオメチルホルムアミド等の溶媒中で行われる。   Next, step (e) will be described. Step (e) is a step of azidating the compound obtained in step (d). The azidation is performed using, for example, sodium azide, ammonium azide, hydrogen azide and the like. Of these, sodium azide is preferred. The step (e) is preferably performed at a temperature of about 50 to 90 ° C. for about 5 to 50 hours. Step (d) is performed in a solvent such as dimethylformamide, for example.

次に、工程(f)について説明する。工程(f)は、工程(e)で得られた化合物をRで表わされる炭素同素体と反応させる工程である。工程(f)は、工程(e)で得られた化合物と、Rで表わされる炭素同素体とを、環化付加反応して実施される。工程(e)で得られた化合物と炭素同素体との環化付加反応としては、どのような付加反応であってもよいが、例えば、アジド環化付加反応等が挙げられる。工程(f)は、100〜150℃程度の温度で5〜50時間程度行なうことが好ましい。工程(d)は、例えば、クロロベンゼン等の溶媒中で行われる。
本発明の第2の実施の形態にかかる星型ポリマーの製造方法において得られる星型ポリマーは、アーム部を少なくとも有しており、好ましくはアーム部を2〜4個、更に好ましくはアーム部を2〜3個有している。
Next, process (f) is demonstrated. Step (f) is a step of reacting the compound obtained in step (e) with the carbon allotrope represented by R 3 . Step (f) is carried out by subjecting the compound obtained in step (e) and the carbon allotrope represented by R 3 to a cycloaddition reaction. The cycloaddition reaction between the compound obtained in step (e) and the carbon allotrope may be any addition reaction, and examples thereof include an azide cycloaddition reaction. The step (f) is preferably performed at a temperature of about 100 to 150 ° C. for about 5 to 50 hours. Step (d) is performed in a solvent such as chlorobenzene.
The star polymer obtained in the method for producing a star polymer according to the second embodiment of the present invention has at least arm portions, preferably 2 to 4 arm portions, more preferably arm portions. 2-3.

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。なお、本発明の範囲は、かかる実施例に限定されないことはいうまでもない。
実施例1
フロンティアカーボン(株)から購入したフラーレン(ロット番号:4A0248-A)、ナカライテスク(株)から購入した発煙硫酸、関東化学(株)から購入したε−カプロラクトンを原料として用いた。また、スズ2−エチルヘキサノエートは、関東化学(株)から購入した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. Needless to say, the scope of the present invention is not limited to such examples.
Example 1
Fullerenes (lot number: 4A0248-A) purchased from Frontier Carbon Co., Ltd., fuming sulfuric acid purchased from Nacalai Tesque Co., and ε-caprolactone purchased from Kanto Chemical Co., Ltd. were used as raw materials. Tin 2-ethylhexanoate was purchased from Kanto Chemical Co., Inc.

フラーレン(10g)を、発煙硫酸(200ml)と、窒素雰囲気下で、65℃の温度で、ガスをパージしながら、3日間反応させた。3日反応させた後、ポリシクロ硫酸化されたフラーレン誘導体をオレンジがかった褐色の固体として得た。乾燥させた後、得られた化合物を、1モル/L濃度のNaOH水溶液中に投入し、窒素ガスをパージしながら、80℃の温度で10時間加水分解を行い、褐色固体のフラレノールを得た(収量:9g、収率:90%)。   Fullerene (10 g) was reacted with fuming sulfuric acid (200 ml) under a nitrogen atmosphere at a temperature of 65 ° C. for 3 days while purging the gas. After reacting for 3 days, a polycyclosulfated fullerene derivative was obtained as an orange-brown solid. After drying, the obtained compound was put into a 1 mol / L NaOH aqueous solution and hydrolyzed at a temperature of 80 ° C. for 10 hours while purging with nitrogen gas to obtain a brown solid fullerenol. (Yield: 9 g, yield: 90%).

上述のようにして得られたフラレノール(0.2g)を、ε−カプロラクトン(20mL)中に懸濁し、30分間超音波処理を行った。次いで、懸濁液を、予め150℃の真空オーブンで乾燥させた3口フラスコ(100mL容量)に注ぎ、スズ2−エチルヘキサノエート(0.2g)を窒素ガスを流しながら加えた。フラスコ内の溶液を激しく撹拌しながら、140℃まで温度を上昇させ、3時間開環重合反応を行い、灰色の溶液を得た。得られた生成物を、10,000rpmで遠心分離を行い、ろ過し、クロロホルム/エタノール(100/100)で3回沈殿させ、灰色の固体の星型ポリマーを得た(収量:5g、収率:25%)。   Fullerenol (0.2 g) obtained as described above was suspended in ε-caprolactone (20 mL) and sonicated for 30 minutes. The suspension was then poured into a three-necked flask (100 mL capacity) previously dried in a vacuum oven at 150 ° C., and tin 2-ethylhexanoate (0.2 g) was added while flowing nitrogen gas. While the solution in the flask was vigorously stirred, the temperature was raised to 140 ° C. and a ring-opening polymerization reaction was performed for 3 hours to obtain a gray solution. The obtained product was centrifuged at 10,000 rpm, filtered, and precipitated three times with chloroform / ethanol (100/100) to obtain a gray solid star polymer (yield: 5 g, yield). : 25%).

実施例2
ε−カプロラクトンに代え、ε−カプロラクトン/トルエン(10/100、110mL)を用い、ろ過後の沈殿用溶媒として、トルエン/ジエチルエーテル(10/1000mL)を用いた以外は、実施例1と同様に操作を行い、星型ポリマーを得た(収量:6g、収率:60%)。
Example 2
As in Example 1, except that ε-caprolactone / toluene (10/100, 110 mL) was used instead of ε-caprolactone and toluene / diethyl ether (10/1000 mL) was used as the solvent for precipitation after filtration. Operation was performed to obtain a star polymer (yield: 6 g, yield: 60%).

上述のようにして得られた星型ポリマーについて、以下の特徴づけを行った。
(1)フーリエ変換赤外(FT−IR)スペクトル
パーキンエルマースペクトル2000シングルビームIR分光光度計を用い、4cm-1の解像度で、室温で測定を行った。試料は、KBrに分散させ、圧縮してディスク状としたものを用いた。
(2)UV/可視スペクトル
JASCO V−550 UV/VIS分光光度計を用いて室温で測定を行った。
(3)1H NMRスペクトル
1H NMRスペクトルは、CDCL3溶液中、室温で、JELO GXS-270分光計を用い、45°パルス、5s−パルス保持時間、2500Hzスペクトル幅、32Kデータポイント及び64FID蓄積で測定した。
The star polymer obtained as described above was characterized as follows.
(1) Fourier transform infrared (FT-IR) spectrum A Perkin Elmer spectrum 2000 single beam IR spectrophotometer was used and measured at room temperature with a resolution of 4 cm -1 . The sample was dispersed in KBr and compressed into a disk shape.
(2) UV / visible spectrum Measurement was performed at room temperature using a JASCO V-550 UV / VIS spectrophotometer.
(3) 1 H NMR spectrum
1 H NMR spectra were measured in a CDCL 3 solution at room temperature using a JELO GXS-270 spectrometer with 45 ° pulse, 5 s-pulse retention time, 2500 Hz spectral width, 32K data points and 64 FID accumulation.

(4)CP/MAS 13C NMR
JASCO V−550 UV/VIS分光光度計を用いて、Hについて270.1MHzで、13Cについて60.8MHzで測定した。
(5)分子量
東ソー(株)製のHLC-8020ゲルパーミーションクロマトグラフィー(GPC)システムを用い、40℃の温度で、TSKゲルG2000HXLカラムを用い、SC-8010コントローラー及び屈折計を用いて測定した。クロロホルムを溶出溶媒として用いて、流量は1mL/分とし、試料の濃度を1mg/mlとした。低多分散性のポリスチレンをポリエチレン標準として用いた。
(4) CP / MAS 13 C NMR
Measurements were taken at 270.1 MHz for 1 H and 60.8 MHz for 13 C using a JASCO V-550 UV / VIS spectrophotometer.
(5) Molecular weight Using a HSK-8020 gel permeation chromatography (GPC) system manufactured by Tosoh Corporation, a TSK gel G2000HXL column at a temperature of 40 ° C. was measured using an SC-8010 controller and a refractometer. . Chloroform was used as an elution solvent, the flow rate was 1 mL / min, and the sample concentration was 1 mg / ml. Low polydispersity polystyrene was used as the polyethylene standard.

実施例1及び実施例2で得られた星型ポリマーについて上述の特徴付けを行った結果について以下に説明する。
FT−IRスペクトルは、図面に示さないが、ポリ(ε−カプロラクトン)に典型的な吸収バンドを示した。
図1は、実施例1で得られた星型ポリマー、フラーレン及びフラレノールのUV/可視スペクトルの測定結果を示す図である。図1において、横軸は波長を示し、縦軸は吸光度を示す。図1において、実施例1で得られた星型ポリマーについては、SPCLF−1として示した。図1に示すように、実施例1で得られた星型ポリマーは、300〜800nmにおいて安定した減少カーブを示し、これはフラーレン及びフラレノールと同様であった。このことは、ポリマーとなったことにより、成膜しやすくなり、紫外線を吸収する特性を有しているので、実施例1で得られた星型ポリマーが、紫外線を除去するためのコーティング剤として用い得ることを示す。なお、図示していないが、実施例2で得られた星型ポリマーについても同様の結果が得られた。
The results of the above characterization of the star polymers obtained in Example 1 and Example 2 are described below.
The FT-IR spectrum showed an absorption band typical for poly (ε-caprolactone), not shown in the figure.
FIG. 1 is a diagram showing the measurement results of UV / visible spectra of the star polymer, fullerene and fullerenol obtained in Example 1. In FIG. 1, the horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the absorbance. In FIG. 1, the star polymer obtained in Example 1 is shown as SPCLF-1. As shown in FIG. 1, the star polymer obtained in Example 1 showed a stable decrease curve at 300 to 800 nm, which was similar to fullerene and fullerenol. Since this is a polymer, it becomes easier to form a film and absorbs ultraviolet rays, so that the star polymer obtained in Example 1 is used as a coating agent for removing ultraviolet rays. Indicates that it can be used. Although not shown, similar results were obtained for the star polymer obtained in Example 2.

図2は、実施例1で得られた星型ポリマーのNMRスペクトルを示す図である。図2(A)は実施例1で得られた星型ポリマーの1H NMRスペクトルであり、図2(B)は、実施例1で得られた星型ポリマーの13C NMRスペクトルである。なお、図2の上部に構造式を示し、対応するスペクトルの部位に記号を付した。図2(A)に示すように、1H NMRスペクトルは、ポリ(ε−カプロラクトン)に特徴的なピークを示した。また、13C NMRスペクトルについても、ポリ(ε−カプロラクトン)に特徴的なピークを示した。また、約150ppm(図2(B)の矢印部分)にピークが出現し、これはフラーレンの存在を示す。図2(Aの)1H NMRスペクトルにおいては、メテン基(t、2H、−CH2-OOC-)及び(t、2H,-CH2-OH)に対応する、4.0ppm及び3.6ppmにピークが認められた。実施例2で得られた星型ポリマーについては図示しないが、実施例1で得られた星型ポリマーと同様であった。 FIG. 2 is a diagram showing an NMR spectrum of the star polymer obtained in Example 1. 2A is a 1 H NMR spectrum of the star polymer obtained in Example 1, and FIG. 2B is a 13 C NMR spectrum of the star polymer obtained in Example 1. Note that the structural formula is shown in the upper part of FIG. As shown in FIG. 2 (A), the 1 H NMR spectrum showed a characteristic peak for poly (ε-caprolactone). The 13 C NMR spectrum also showed a characteristic peak for poly (ε-caprolactone). In addition, a peak appears at about 150 ppm (arrow portion in FIG. 2B), which indicates the presence of fullerene. In the 1 H NMR spectrum of FIG. 2 (A), peaks are observed at 4.0 ppm and 3.6 ppm corresponding to methene groups (t, 2H, —CH 2 —OOC—) and (t, 2 H, —CH 2 —OH). Was recognized. The star polymer obtained in Example 2 was not shown, but was the same as the star polymer obtained in Example 1.

NMRスペクトルから、生成物が、フラーレンを中心核とし、アーム部がポリ(ε−カプロラクトン)であることが確認され、実施例1で得られた星型ポリマー、及び実施例2で得られた星型ポリマーのアーム部の分子量は、それぞれ、11,000及び13,000であることがわかった。 From the NMR spectrum, it was confirmed that the product had fullerene as the central nucleus and the arm part was poly (ε-caprolactone), and the star polymer obtained in Example 1 and the star obtained in Example 2 The molecular weight of the arm part of the mold polymer was found to be 11,000 and 13,000, respectively.

図3は、実施例1及び実施例2で得られた星型ポリマーのGPCカーブを示す図である。図3において、横軸は溶出容積であり、縦軸は任意の単位である。図3において、s−PCLFと記載されたものは実施例1で得られた星型ポリマーであり、Ds−PCLFと記載されたものは実施例3で得られた星型ポリマーである(本明細書において、以下、同様である)。図3(A)に示すように、実施例2で得られた星型ポリマーのRIにより検出されるGPCカーブは1つの連続的なピークを示すが、実施例1で得られた星型ポリマーは、低溶出容積側に肩を有する非常に鋭いピークを示す。実施例1で得られた星型ポリマーの2つの保持容積の存在は、実施例1で得られた星型ポリマーが、アームの数の異なる2種類の星型ポリマーからなることを示す。実施例1で得られた星型ポリマーのGPC DPカーブは2つのピークを示すが、実施例2で得られた星型ポリマーは1つのピークを示し、SPCLF−1が異なるアームの数を有する2種類の星型ポリマーからなり、実施例2で得られた星型ポリマーは、単一のアーム数を有する星型ポリマーからなることが確認された。   FIG. 3 is a graph showing GPC curves of the star polymers obtained in Example 1 and Example 2. In FIG. 3, the horizontal axis is the elution volume, and the vertical axis is an arbitrary unit. In FIG. 3, what is described as s-PCLF is the star polymer obtained in Example 1, and what is described as Ds-PCLF is the star polymer obtained in Example 3 (this specification) The same applies hereinafter). As shown in FIG. 3A, the GPC curve detected by RI of the star polymer obtained in Example 2 shows one continuous peak, but the star polymer obtained in Example 1 is It shows a very sharp peak with a shoulder on the low elution volume side. The presence of the two retention volumes of the star polymer obtained in Example 1 indicates that the star polymer obtained in Example 1 consists of two types of star polymers with different numbers of arms. The GPC DP curve of the star polymer obtained in Example 1 shows two peaks, whereas the star polymer obtained in Example 2 shows one peak, and SPCLF-1 has a different number of arms. It was confirmed that the star polymer obtained in Example 2 was composed of a star polymer having a single arm number.

単分散ポリスチレン標準を用いて、実施例1で得られた星型ポリマーについては、多分散PDIs-1=1.19を有し、数平均分子量は23,500であった。実施例2で得られた星型ポリマーについては、多分散PDIs-1=1.38を有し、数平均分子量は35,000であった。すなわち、NMRの結果に基づき、実施例1で得られた星型ポリマー及び実施例2で得られた星型ポリマー、各アーム部は11,000及び13,000の分子量を有している。これより計算すると、フラーレンコア上のアームの平均数は、実施例1で得られた星型ポリマー及び実施例2で得られた星型ポリマーについて、それぞれ、約2.2及び2.7であった。   Using the monodisperse polystyrene standard, the star polymer obtained in Example 1 had polydisperse PDIs-1 = 1.19 and a number average molecular weight of 23,500. The star polymer obtained in Example 2 had a polydisperse PDIs-1 = 1.38 and a number average molecular weight of 35,000. That is, based on the NMR results, the star polymer obtained in Example 1 and the star polymer obtained in Example 2, each arm part has a molecular weight of 11,000 and 13,000. From this calculation, the average number of arms on the fullerene core was about 2.2 and 2.7 for the star polymer obtained in Example 1 and the star polymer obtained in Example 2, respectively. It was.

実施例1で得られた星型ポリマーについてのアーム数を更に詳細に検討するため、実施例1で得られた星型ポリマーのGPC RIカーブを、カーブフィッティングから分子量(Mn)及びその分散について、2つの画分、Mn1=33000,PDI1=1.24及びMn2=20000,PDI2=1.17について計算を行った。画分1及び画分2の各フラーレンコア上には、3個及び2個のアーム部があることがわかった。それぞれの画分のピーク面積から、それぞれの割合を求めたところ、アーム部を2個有するものと3個有するのとは、ほとんど等量存在した。   In order to examine the number of arms of the star polymer obtained in Example 1 in more detail, the GPC RI curve of the star polymer obtained in Example 1 was analyzed from the curve fitting to the molecular weight (Mn) and its dispersion. Calculations were performed for two fractions, Mn1 = 33000, PDI1 = 1.24 and Mn2 = 20000, PDI2 = 1.17. It was found that there were three and two arm portions on each fullerene core of fraction 1 and fraction 2. When the ratio was determined from the peak areas of the respective fractions, there were almost equal amounts of two arm portions and three arm portions.

実施例3
実施例1で得られた星型ポリマー(5g)及び塩化チオニル(2g)を、トルエン中で、110℃の温度で6時間反応を行い、星型ポリマーの末端の水酸基に塩素を導入した。次いで、反応容器にアジ化ナトリウム(2g)を加え、65℃の温度で24時間反応を行い、アジド化された化合物を得た。得られた、アジド化された化合物にフラーレン(4g)を加え、環化重合反応を行い、実施例1で得られた星型ポリマーの末端にフラーレンが結合した、星型ポリマーを得た。
Example 3
The star polymer (5 g) and thionyl chloride (2 g) obtained in Example 1 were reacted in toluene at a temperature of 110 ° C. for 6 hours to introduce chlorine into the terminal hydroxyl group of the star polymer. Next, sodium azide (2 g) was added to the reaction vessel, and the reaction was performed at a temperature of 65 ° C. for 24 hours to obtain an azide compound. Fullerene (4 g) was added to the obtained azide compound, and a cyclopolymerization reaction was performed to obtain a star polymer in which fullerene was bonded to the terminal of the star polymer obtained in Example 1.

得られた星型ポリマー、及び中間で得られたアジド化された星型ポリマーのFTIRスペクトルを図4に示す。図4において、横軸は波長であり、縦軸は任意の値である。図4において、s−PCLFNと記載されたものは中間体のものであり、Ds−PCLFと記載されたものは実施例3で得られた星型ポリマーである。図4から、約2400cm-1のピークが消失していることより、実施例1で得られた化合物は、ほとんど100%フラーレンが付加されたことが明らかである。 FIG. 4 shows FTIR spectra of the obtained star polymer and the azide star polymer obtained in the middle. In FIG. 4, the horizontal axis is the wavelength, and the vertical axis is an arbitrary value. In FIG. 4, what is described as s-PCLFN 3 is an intermediate, and what is described as Ds-PCLF is the star polymer obtained in Example 3. From FIG. 4, it is clear that almost 100% fullerene was added to the compound obtained in Example 1 from the disappearance of the peak at about 2400 cm −1 .

実施例3で得られた星型ポリマーのUV/可視スペクトルをヘキサン溶媒中で測定し、その結果を図5に示す。図5において、横軸は波長であり、縦軸は任意の値である。また、フラーレンの測定値も同時に示した。
図5において明らかなように、実施例1で得られたものは、329nm及び377nmにピークを示さないが、実施例3で得られたものは、329nm及び377nmにピークを示した。
The UV / visible spectrum of the star polymer obtained in Example 3 was measured in a hexane solvent, and the results are shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis is the wavelength, and the vertical axis is an arbitrary value. Moreover, the measured value of fullerene was also shown simultaneously.
As is clear from FIG. 5, the product obtained in Example 1 did not show peaks at 329 nm and 377 nm, whereas the product obtained in Example 3 showed peaks at 329 nm and 377 nm.

図6に、実施例1で得られた星型ポリマー及び実施例3で得られた星型ポリマーのGPCカーブを示す。図6において、横軸は溶出容量(ml)であり、縦軸は任意の値である。図6に示すように、実施例3で得られた星型ポリマーは、低溶出時間側にピークが移動していた。分子のサイズよりも、むしろ疎水性相互作用又は吸収のためであると考えられる。   FIG. 6 shows the GPC curves of the star polymer obtained in Example 1 and the star polymer obtained in Example 3. In FIG. 6, the horizontal axis is the elution volume (ml), and the vertical axis is an arbitrary value. As shown in FIG. 6, the peak of the star polymer obtained in Example 3 moved to the low elution time side. It is thought to be due to hydrophobic interactions or absorption rather than the size of the molecule.

実施例3で得られた星型ポリマーに導入されたフラーレンの量を計算するため、TGカーブを測定した。結果を図7に示す。図7において、横軸は温度であり、縦軸は純粋なフラーレンは600℃以下で安定であるが、ポリ(ε−カプロラクトン)は465℃以上で完全に分解する。図7に示すように、500℃まで加熱した後に、約8%が残存していた。フラーレンに結合したポリ(ε−カプロラクトン)の末端に存在する水酸基の85%にフラーレンが結合したと推定される。   In order to calculate the amount of fullerene introduced into the star polymer obtained in Example 3, a TG curve was measured. The results are shown in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents temperature, and the vertical axis represents pure fullerene that is stable at 600 ° C. or lower, but poly (ε-caprolactone) is completely decomposed at 465 ° C. or higher. As shown in FIG. 7, about 8% remained after heating to 500 ° C. It is estimated that fullerene was bonded to 85% of the hydroxyl groups present at the ends of poly (ε-caprolactone) bonded to fullerene.

実施例4
フラーレンを0.2g用い、ε−カプロラクトンに代え、5gのラクチドを用いた以外は実施例1と同様に操作を行い、星型ポリマーを得た(収量:3g、収率:60%)。
GPCカーブによりアーム部の分子量を求めたところ(図示せず)、アーム部の分子量は17,000であった。
次いで、1H NMRスペクトルの測定を行ったところ、得られた星型ポリマーは、5.1ppm及び4.0ppmにピークが見られ、これらは、それぞれメチン基(-CH-OOC-)及び(-CH-OH)に対応するピークであり、これから計算したところ、アーム部の分子量は9,000であった。上述した、GPCカーブによるアーム部の分子量の結果とあわせ、1分子あたりのアーム部は約1.9個である。
Example 4
A star polymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.2 g of fullerene was used and 5 g of lactide was used in place of ε-caprolactone (yield: 3 g, yield: 60%).
When the molecular weight of the arm part was obtained from a GPC curve (not shown), the molecular weight of the arm part was 17,000.
Subsequently, when the 1H NMR spectrum was measured, the obtained star polymer had peaks at 5.1 ppm and 4.0 ppm, which were respectively represented by methine groups (—CH—OOC—) and (—CH -OH), the molecular weight of the arm portion was 9,000 calculated from the peak. Together with the molecular weight result of the arm part by the GPC curve described above, there are about 1.9 arm parts per molecule.

星型ポリマー、フラーレン及びフラレノールのUV/可視スペクトルの測定結果を示す図であるIt is a figure which shows the measurement result of UV / visible spectrum of star-shaped polymer, fullerene, and fullerenol. 星型ポリマーのNMRスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the NMR spectrum of a star polymer. 星型ポリマーのGPCカーブを示す図である。It is a figure which shows the GPC curve of a star-shaped polymer. 星型ポリマーのFTIRスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the FTIR spectrum of a star-shaped polymer. 星型ポリマーのUV/可視スペクトル示す図である。It is a figure which shows UV / visible spectrum of a star-shaped polymer. 星型ポリマーのGPCカーブを示す図である。It is a figure which shows the GPC curve of a star-shaped polymer. 星型ポリマーのTGカーブを示す図である。It is a figure which shows the TG curve of a star-shaped polymer.

Claims (17)

中心核と、該中心核より伸びるポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部とを有する星型ポリマーであって、
上記アーム部は、ポリヒドロキシカルボン酸構造単位を含み、
上記中心核が炭素同素体である、星型ポリマー。
A star polymer having a central core and at least two arm parts composed of polymer chains extending from the central core,
The arm portion includes a polyhydroxycarboxylic acid structural unit,
A star polymer in which the central core is a carbon allotrope.
上記アーム部が、一般式(1)で表されるポリマー鎖を含む、請求項1に記載の星型ポリマー。
Figure 2007246598
(上記式中、Rは水素原子又はアルキル基であり、Rは水素原子又は炭素同素体であり、mは0〜8の整数であり、nは50〜2,000の整数である。)
The star polymer according to claim 1, wherein the arm portion includes a polymer chain represented by the general formula (1).
Figure 2007246598
(In the above formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, R 2 is a hydrogen atom or a carbon allotrope, m is an integer of 0 to 8, and n is an integer of 50 to 2,000.)
上記アーム部が、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリ(δ−バレロラクトン)、ポリ(γ−ブチロラクトン)、又はポリラクチドである、請求項2に記載の星型ポリマー。 The star polymer according to claim 2, wherein the arm part is poly (ε-caprolactone), poly (δ-valerolactone), poly (γ-butyrolactone), or polylactide. 上記中心核が、フラーレン又はグラファイトである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の星型ポリマー。 The star polymer according to any one of claims 1 to 3, wherein the central core is fullerene or graphite. が水素原子である、請求項2〜4のいずれか1項に記載の星型ポリマー。 The star polymer according to any one of claims 2 to 4, wherein R 2 is a hydrogen atom. が炭素同素体である、請求項2〜4のいずれか1項に記載の星型ポリマー。 The star polymer according to any one of claims 2 to 4, wherein R 2 is a carbon allotrope. がフラーレン又はグラファイトである、請求項6に記載の星型ポリマー。 The star polymer according to claim 6, wherein R 2 is fullerene or graphite. 上記中心核と上記アーム部とが、エステル結合してなる、請求項1〜7のいずれか1項に記載の星型ポリマー。 The star polymer according to any one of claims 1 to 7, wherein the central core and the arm portion are ester-bonded. 上記アーム部の重量平均分子量が5,000〜2000,000である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の星型ポリマー。 The star polymer according to any one of claims 1 to 8, wherein the arm part has a weight average molecular weight of 5,000 to 2,000,000. 中心核と、該中心核とエステル結合したポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部とを有し、上記アーム部はポリヒドロキシカルボン酸単位を含み、上記中心核が炭素同素体である、星型ポリマーの製造方法であって、下記工程(a)及び(b)を含む製造方法。
(a)炭素同素体を水酸化する工程;
(b)工程(a)で得られた化合物と、開環重合することによってポリヒドロキシカルボン酸単位となり得る化合物とを開環重合させる工程。
A star polymer having a central core and at least two arm parts composed of a polymer chain ester-bonded to the central core, wherein the arm part includes a polyhydroxycarboxylic acid unit, and the central core is a carbon allotrope. A manufacturing method comprising the following steps (a) and (b):
(A) a step of hydroxylating the carbon allotrope;
(B) A step of ring-opening polymerization of the compound obtained in step (a) and a compound capable of becoming a polyhydroxycarboxylic acid unit by ring-opening polymerization.
中心核と、該中心核より伸びるポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部とを有し、上記アーム部は、一般式(2)で表されるポリマー鎖を含み、上記中心核が炭素同素体である、星型ポリマーの製造方法であって、下記工程(a)及び(c)を含む製造方法。
(a)炭素同素体を水酸化する工程;
(c)工程(a)で得られた化合物と、一般式(3)又は一般式(4)で表わされる化合物とを開環重合させる工程。
Figure 2007246598
(上記式中、Rは水素原子又はアルキル基であり、mは0〜8の整数であり、nは50〜2,000の整数である。)
Figure 2007246598
(上記式中、Rは水素原子又はアルキル基であり、mは0〜8の整数である。)
Figure 2007246598
(上記式中、Rは水素原子又はアルキル基であり、mは0〜8の整数である。)
A central core and at least two arm portions composed of a polymer chain extending from the central core, the arm portion including a polymer chain represented by the general formula (2), wherein the central core is a carbon allotrope. A method for producing a star-shaped polymer, comprising the following steps (a) and (c).
(A) a step of hydroxylating the carbon allotrope;
(C) A step of ring-opening polymerization of the compound obtained in the step (a) and the compound represented by the general formula (3) or the general formula (4).
Figure 2007246598
(In the above formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, m is an integer of 0 to 8, and n is an integer of 50 to 2,000.)
Figure 2007246598
(In the above formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, and m is an integer of 0 to 8.)
Figure 2007246598
(In the above formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, and m is an integer of 0 to 8.)
上記アーム部が、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリ(δ−バレロラクトン)又はポリ(γ−ブチロラクトン)である、請求項11に記載の星型ポリマーの製造方法。 The method for producing a star polymer according to claim 11, wherein the arm part is poly (ε-caprolactone), poly (δ-valerolactone) or poly (γ-butyrolactone). 上記炭素同素体が、フラーレン又はグラファイトである、請求項10〜12のいずれか1項に記載の星型ポリマーの製造方法。 The method for producing a star polymer according to any one of claims 10 to 12, wherein the carbon allotrope is fullerene or graphite. 中心核と、該中心核より伸びるポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部とを有し、上記アーム部は、一般式(5)で表されるポリマー鎖を含み、上記中心核が炭素同素体である、星型ポリマーの製造方法であって、下記工程(d)、(e)及び(f)を含む製造方法。
(d)中心核と、該中心核より伸びるポリマー鎖からなる少なくとも2個のアーム部とを有する星型ポリマーであって、上記アーム部は、一般式(2)で表されるポリマー鎖を含み、上記中心核が炭素同素体である、星型ポリマーの末端の水酸基をハロゲン化する工程;
(e)工程(d)で得られた化合物をアジド化する工程;
(f)工程(e)で得られた化合物をRで表わされる炭素同素体と反応させる工程。
Figure 2007246598
(上記式中、Rは水素原子又はアルキル基であり、Rは炭素同素体であり、mは0〜8の整数であり、nは50〜2,000の整数である。)
Figure 2007246598
(上記式中、Rは水素原子又はアルキル基であり、mは0〜8の整数であり、nは50〜2,000の整数である。)
A central core and at least two arm portions composed of a polymer chain extending from the central core, the arm portion including a polymer chain represented by the general formula (5), wherein the central core is a carbon allotrope. A method for producing a star-shaped polymer, comprising the following steps (d), (e) and (f).
(D) A star-shaped polymer having a central core and at least two arm parts composed of a polymer chain extending from the central core, wherein the arm part includes a polymer chain represented by the general formula (2) The step of halogenating the terminal hydroxyl group of the star polymer, wherein the central core is a carbon allotrope;
(E) a step of azidating the compound obtained in step (d);
(F) A step of reacting the compound obtained in the step (e) with the carbon allotrope represented by R 3 .
Figure 2007246598
(In the above formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, R 3 is a carbon allotrope, m is an integer of 0-8, and n is an integer of 50-2,000.)
Figure 2007246598
(In the above formula, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group, m is an integer of 0 to 8, and n is an integer of 50 to 2,000.)
上記アーム部が、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリ(δ−バレロラクトン)、ポリ(γ−ブチロラクトン)、又はポリラクチドである、請求項14に記載の星型ポリマーの製造方法。 The method for producing a star polymer according to claim 14, wherein the arm part is poly (ε-caprolactone), poly (δ-valerolactone), poly (γ-butyrolactone), or polylactide. 上記炭素同素体が、フラーレン又はグラファイトである、請求項14又は15に記載の星型ポリマーの製造方法。 The method for producing a star polymer according to claim 14 or 15, wherein the carbon allotrope is fullerene or graphite. が、フラーレン又はグラファイトである、請求項14〜16のいずれか1項に記載の星型ポリマーの製造方法。

The method for producing a star polymer according to any one of claims 14 to 16, wherein R 3 is fullerene or graphite.

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