JP2008174477A - 金属−トロポロン錯体を無機層間に担持した防ダニ材料 - Google Patents

Abstract

【課題】生理活性機能の優れた持続性あるいは生理活性物質の徐放性とともに、保水性、環境親和性を有する防ダニ材料、その製造方法及びそれを含む加工製品を提供する。
【解決手段】無機層状化合物を主原料とし、この無機層状化合物の層間に、層間イオンとして、生理活性機能を有する、１種又は２種以上の選択された金属イオン及びトロポロン類化合物を、金属−トロポロン錯体の形で陽イオン交換反応により層間挿入する、生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料の製造方法、それにより得られる新規防ダニ材料、及びこれを用いた加工製品。
【効果】生理活性機能の優れた持続性あるいは生理活性物質の徐放性とともに、保水性、環境親和性を有する防ダニ材料を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料に関するものであり、更に詳しくは、無機層状化合物を主原料とし、その層間に植物生長調節機能、病害虫防除機能、雑草防除機能、抗微生物機能等の生理活性作用を有する金属−トロポロン錯体を層間に挿入、担持した新規な生理活性機能を有する防ダニ材料、その製造方法、及び該防ダニ材料を含有する加工製品に関するものである。

本発明は、生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料を提供するものであり、特に、優れた生理活性機能の持続性や保水性、耐候性及び環境親和性を有し、生活環境や医療福祉環境、植物の組織培養、農業、植林をはじめとする林業全般、植物栽培などに応用可能な新規抗菌防ダニ剤を提供するものである。

ヒノキチオールをはじめとするトロポロン類化合物は、台湾檜油、青森産檜葉油及びウェスタンレッドセダーオイル等に含有する結晶性物質である。この天然由来の化合物は、現在では、合成品としても入手可能であり、抗菌防カビ剤や養毛育毛剤、アロマテラピー用芳香剤、歯磨や食品添加物等の様々な分野で広く利用されている。
しかし、このトロポロン類化合物は、融点が５２−５３℃と低いことと、昇華性や光分解性が高いために、上記効果を長期間持続させることが困難であった。そのため、こうした生理活性物質あるいは薬剤が徐々に供給されるように、それらを徐放性にした内服又は外用の製剤が、徐放薬、徐放錠、徐放製剤、持効性製剤などと称されて、盛んに用いられている。

これまでに、薬剤を無機層状物質と組み合わせて、徐放性、耐熱性あるいは分散性を改善する製薬に関する幾つかの手段が報告されている。トロポロン類化合物であるヒノキチオールを含む製品として、先行技術文献には、例えば、ヒノキチオール−粘土複合体を含む成形品、ヒノキチオールを含む粘土複合物、ヒノキチオールを含む殺菌剤組成物、ヒノキチオールを混合した品質保存剤（特許文献１〜４参照）や、セラミックス中の金属イオンにヒノキチオールを配位させることにより得られるセラミックス系組成物（特許文献５〜６参照）等が報告されている。

そこで、これらの手段について詳しくみてみると、例えば、層状粘土成分の層間空隙中に、ヒノキチオールをゲストとして導入させる手段（特許文献１参照）、が提案されている。しかし、これは、熱可塑性樹脂に配合して成形することが困難であったヒノキチオールを粘土と複合し、成形品としたものに過ぎない。

また、例えば、ヒノキチオールを油陽性抗菌防黴剤として含む粘土複合物（特許文献２参照）、ヒノキチオールを含む殺菌剤組成物（特許文献３参照）、ヒノキチオールとニンニク成分や唐辛子成分を含む品質保存剤（特許文献４参照）、が提案されている。しかし、これらは、上記生理活性物質を混合するのみであり、徐放性について考慮されておらず、これらの成分を無機層状化合物の層間に導入するものではない。

また、セラミックス中に含まれるカルシウムイオン又はマグネシウムイオンにヒノキチオールを配位させて得られるセラミックス系組成物（特許文献５参照）、が提案されている。しかし、得られたヒノキチオール包接セラミックスは、セラミックスであるトバモライト、ゾノトライト等の層間にヒノキチオールを取り込んだという相互関係が明らかとされておらず、また、組成物のヒノキチオール含有率が数％程度と極めて低い。

更に、セラミックス中のカルシウムイオン又はマグネシウムイオンを他の金属イオンと交換し、導入された金属イオンにヒノキチオールを配位させて得られるヒノキチオール包接セラミックス（特許文献６参照）、が提案されている。しかし、これも、同様に、セラミックスである粘土鉱物の層間にヒノキチオールが挿入されたことを示す明確な実証はなされておらず、導入されたとされる金属イオン及びヒノキチオールの含有率も数％程度であり、積極的に粘土鉱物層間に生理活性物質を挿入するものではない。

また、金属イオンと粘土鉱物を複合化させることにより得られる抗菌性消臭剤（特許文献７参照）、が提案されているが、これは、金属イオン溶液を粘土鉱物に噴霧して添着させるのみであり、層間担持や徐放性については特に考慮されていない。また、粘土鉱物と有機系塩基性物質の複合体にヒノキチオールやフラボノイド類を担持させて得られる抗菌防カビ剤（特許文献８参照）、が提案されているが、これは、油溶性であるヒノキチオールやフラボノイド類を、塩基性物質で複合化して親油性を賦与した粘土鉱物複合体に混練する手段を採用しており、抗菌防カビ剤の積極的な粘土層間への固定化を行うものではない。

また、金属成分とヒノキチオール類成分を反応させた抗生物剤で、多孔質物質を処理して得られる材料（特許文献９参照）、が提案されているが、これは、単に多孔質物質の表面に抗生物剤を固着させているのみであり、効果の持続性や徐放性について特に検討されていない。更に、ヒノキチオールの金属錯体を、多孔質表面に含浸処理を行うことで得られる材料（特許文献１０参照）、が提案されているが、これも、物理的な表面処理を行うに留まっており、化学的あるいは電気的な手法を用いた固定化を行うものではない。

特開２００４−１８６６１号公報 特開２００３−１０４７１９号公報 特開平１０−２６５４０８号公報 特開平１０−２１０９５８号公報 特開平１１−２１２０１号公報 特開平１１−７１２１５号公報 特開２００５−１７６６７３号公報 特開２００３−１０４７１９号公報 特開平１１−１８０８０９号公報 特開平１０−２６５５０８号公報

このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、有効成分の長期持続性、徐放性、耐熱性及び耐候性を兼備した機能性材料を開発することを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、層状粘土鉱物の層間に、生理活性機能を有するトロポロン類化合物と、防ダニ機能を有する金属イオンからなる有機金属錯体を層間挿入し、その層間からの有機金属錯体の放出量を制御することで、所期の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、低コストでかつ安全に、目的に応じた機能を賦与させることを可能とする、生理活性機能を有する防ダニ材料の製造方法、当該方法で製造される、生理活性機能の優れた持続性あるいは生理活性物質の徐放性とともに、耐熱性、耐候性、保水性、環境親和性を有する新規防ダニ材料、及びそれを用いた加工製品を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）金属−トロポロン錯体を無機層間に担持してその生理活性機能の徐放性を向上させた防ダニ材料であって、無機層状化合物を主原料とし、この無機層状化合物の層間に生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を挿入して担持させたことを特徴とする、金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料。
（２）生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を形成する金属カチオンが、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ及びＡｌあるいは遷移金属群の中から選ばれた少なくとも一種以上の金属イオンである、前記（１）に記載の金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料。
（３）生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を形成する有機配位子が、ヒノキチオール、β−ドラブリン、α−ツヤプリシン、γ−ツヤプリシン及び４−アセチルトロポロン中から選ばれた少なくとも一種以上の有機配位子である、前記（１）に記載の金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料。
（４）主原料とする無機層状化合物が、天然もしくは合成の層状粘土鉱物、又は天然もしくは合成の膨潤性雲母である、前記（１）に記載の金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料。
（５）層状粘土鉱物が、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スティーブンサイトのスメクタイト族粘土鉱物、バーミキュライト、又は膨潤性雲母である雲母粘土鉱物あるいはフッ化雲母である、前記（１）に記載の金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料。
（６）前記（１）から（５）のいずれかに記載の防ダニ材料を製造する方法であって、無機層状化合物を主原料とし、その無機層状化合物の層間に生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を挿入して、この無機層状化合物の層間に存在する交換性陽イオンと、生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を交換することにより、金属−トロポロン錯体を層間に担持することを特徴とする、金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料。
（７）生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を形成する金属カチオンが、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ及びＡｌあるいは遷移金属群の中から選ばれた少なくとも一種以上の金属イオンである、前記（６）に記載の金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料の製造方法。
（８）生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を形成する有機配位子が、ヒノキチオール、β−ドラブリン、α−ツヤプリシン、γ−ツヤプリシン及び４−アセチルトロポロン中から選ばれた少なくとも一種以上の有機配位子である、前記（６）に記載の金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料の製造方法。
（９）主原料とする無機層状化合物が、天然もしくは合成の層状粘土鉱物、又は天然もしくは合成の膨潤性雲母である、前記（６）に記載の金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料の製造方法。
（１０）前記（１）から（５）のいずれかに記載の金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料を含有し、任意の形態に製剤加工されていることを特徴とする加工製品。

次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明の生理活性機能を有する防ダニ材料は、特に、主原料として、無機層状化合物、例えば、層状粘土鉱物、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スティーブンサイト等のスメクタイト族粘土鉱物、バーミキュライト、又は天然もしくは合成の膨潤性雲母鉱物あるいはフッ化雲母等を用いている。本発明は、この無機層状化合物の層間に、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ及びＡｌ等あるいは遷移金属群の中から選ばれた少なくとも一種以上の金属イオンと、トロポロン類化合物で形成された金属−トロポロン錯体を層間挿入、担持したことを特徴としている。

本発明は、金属−トロポロン錯体を無機層状化合物の層間に挿入、担持することにより、その層間からの金属−トロポロン錯体の放出量を制御することを可能とし、本発明は、無機層状化合物の層間と金属−トロポロン錯体の静電的な相互作用により、防ダニ機能の優れた持続性あるいは防ダニ物質の徐放性とともに、耐熱性、耐候性、保水性、環境親和性を有する新規防ダニ材料及びそれを用いた加工製品を製造し、提供することを可能とするものである。

本発明の主原料の無機層状化合物について詳しく説明する。粘土鉱物は、無機結晶物質であり、組成や構造によって様々な種類が存在するが、その基本構造は、どれも類似している。ここでは、これらの粘土鉱物の構造について説明する。粘土鉱物は一部の例外を除いて全て層状構造を有している。層状構造とは、無機結晶層が多数積み重なった積層構造である。

例えば、ベントナイトの主成分であるモンモリロナイトを代表例として説明すると、モンモリロナイトは、層状ケイ酸塩鉱物の１種であるスメクタイト族に分類される粘土鉱物である。ケイ酸塩鉱物の結晶構造は、イオン半径の大きい酸素原子の数と配置により決まる。ケイ酸塩鉱物の基本構造は、１個のケイ酸原子を中心とした四面体の各頂点に酸素原子を有する正四面体である。大部分のケイ酸塩鉱物は、この正四面体の３個の原子を隣接した各々の四面体と共有することにより、１次元的な六角網目状の層を形成している。

この四面体層の他に、Ｏ^２−やＯＨ⁻などの陰イオンが八面体の各頂点に各々１個ずつ位置し、その中心にＡｌ^３＋、Ｍｇ^２＋などの陽イオンが存在し、各頂点の陰イオンが隣接した八面体同士を結びつけ、二次元的な網状をなす八面体層がある。これは、Ｍｇ、Ａｌなどの原子を中心とし、酸素原子が六配位している八面体と、その八面体が稜共有（酸素原子と酸素原子を結んだ辺を共有している）によって二次元的な網目状を形成している八面体層である。

これらの四面体層と八面体層との結びつきは、各層が１枚ずつの二層構造（１：１型）、二枚の四面体層の間に八面体層が挟まった構造（２：１型）、２：１型の層間域に八面体層が位置する構造（２：１：１型）、等があり、四面体層と八面体層の様々な組み合わせ方で、一組の単位層を形成している。

モンモリロナイトの結晶構造は、ケイ酸四面体層−アルミナ八面体層−ケイ酸四面体層の３層が積み重なっており（２：１型）、その単位層は、厚さ約１０Å（１ｎｍ）、広がり０．１〜１μｍという極めて薄い板状になっている。アルミナ八面体層の中心原子であるＡｌ^３＋の１部がＭｇ^２＋に置換されることで陽電荷不足となり、各結晶層自体は負に帯電しているが、結晶層間にＮａ^＋、Ｋ^＋、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋等の陽イオンを挟むことで電荷不足を中和し、モンモリロナイトは、安定状態となる。

そのため、モンモリロナイトは結晶層が何層も重なり合った状態で存在しており、層と層の間には、陽イオンと空隙が存在している。層表面の負電荷及び層間陽イオンが様々な作用を起こすことによって、モンモリロナイトの特異的性質は発揮される。モンモリロナイト単位層表面の負電荷と層間陽イオンとの結合力は弱いため、他のイオンを含む溶液と接触すると、層間陽イオンと液中の陽イオンは瞬間的に交換反応を起こし、陽イオン交換反応が生じる。

水中に放出された陽イオンの量を測定すれば、モンモリロナイトの反応関与電荷量（陽イオン交換容量：ＣＥＣ）を知ることができる。陽イオン交換容量は、溶液のｐＨや濃度によって変わり、モンモリロナイトは、ｐＨ６以上になると陽イオン交換容量が増加することが知られている。モンモリロナイトは層状構造を成しているため、極めて大きな表面積を有している。その表面上において、層表面の酸素原子や水酸基との水素結合、層間において、層間負電荷や層間陽イオンとの静電気的結合などが生じ、吸着能を発揮し、それは、特に極性分子に対して作用しやすい。

本発明において、無機層状化合物とは、層間に交換性陽イオンを有する層状ケイ酸塩鉱物を意味する。層状ケイ酸塩としては、特に限定されないが、例えば、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スティーブンサイト等のスメクタイト族粘土鉱物、バーミキュライト、膨潤性雲母として雲母粘土鉱物あるいはフッ化雲母等が挙げられる。層状ケイ酸塩及び膨潤性雲母は、天然物でも合成物であっても良く、これらの１種又は２種以上を併用して用いることも適宜可能である。

このような層状ケイ酸塩の中でも、スメクタイト族のモンモリロナイト及び膨潤性雲母が好ましい。上記層状ケイ酸塩及び膨潤性雲母は、水と接触すると、水を吸着して膨らむ（膨潤する）作用があり、これは、層間陽イオンと水分子との相互作用によって生じる。上記層状ケイ酸塩及び膨潤性雲母の単位層表面の負電荷と層間陽イオンとの結合力は、層間陽イオンと水分子の相互作用エネルギーより弱いため、層間陽イオンが水分子を引き寄せる力により層間が押し広げられる。この層間陽イオンと水分子の相互作用により層間挿入反応が容易に進行しやすくなる。

三次元結晶層が負電荷を帯びているモンモリロナイトに代表されるスメクタイト族粘土鉱物や膨潤性雲母等は、イオン交換性、膨潤性、有機あるいは無機複合体形成能等の化学的活性が顕著であり、これらの交換反応が自然界の物質循環に果たす役割は大きく、また、粘土鉱物や膨潤性雲母の工業的利用面でもイオン交換能は直接的間接的に用いられている。粘土鉱物や膨潤性雲母と様々な物質との複合体の形成は、極性分子の吸着や、イオン交換能等を含めた粘土層内表面による吸着現象である。代表的な複合体は粘土と各種の有機化合物との複合体であり、スメクタイト族粘土鉱物や膨潤性雲母等の利用をはじめ、自然現象の解釈等にも広く利用されている。すなわち、モンモリロナイト以外の、イオン交換能を有するスメクタイト族粘土鉱物や、イオン交換能を有する膨潤性雲母等を本発明に用いた場合でも、本発明による金属−トロポロン錯体を無機層間に担持した防ダニ材料を、イオン交換反応を用いて形成し得ることは可能であり、それらは同様に実施が可能である。

層状ケイ酸塩の層間に存在する交換性陽イオンとは、結晶表面上のナトリウム、カルシウム等のイオンであり、これらのイオンは、カチオン性物質に対してイオン交換性を有するので、カチオン性を有する種々の物質を層状ケイ酸塩の層間に挿入することができる。層状ケイ酸塩の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は、特に限定されないが、ＣＥＣ＝３０〜４００ミリ等量／１００ｇであることが好ましい。

３０ミリ等量／１００ｇ未満であると、陽イオン交換によって結晶層間に挿入できる生理活性物質の量が少なくなるので、生理活性機能の発現と持続性が充分に発揮できない可能性がある。一方、４００ミリ等量／１００ｇを超えると、層状ケイ酸塩の層間の結合力が強固となり、生理活性物質の層間挿入が困難になることがある。

無機層状化合物は、市販されているものを使用することができ、市販されているスメクタイト系層状ケイ酸塩としては、例えば、「クニピアシリーズ」、「スメクトンシリーズ」（クニミネ工業株式会社）や、市販されている膨潤性マイカやスメクタイト系層状ケイ酸塩としては、例えば、「ＴＮシリーズ」、「ＴＳシリーズ」、「ＮＨＴシリーズ」（トピー工業株式会社）、「ルーセンタイトシリーズ」「ミクロマイカシリーズ」「ソマシフシリーズ」（コープケミカル株式会社）等を挙げることができる。いずれの市販品も、結晶構造、陽イオン交換容量や比表面積等その性質に応じて種々のグレードがあるが、本発明では、いずれも用いることができる。

本発明において、生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体については、錯体を形成する有機配位子であるトロポロン系化合物として、例えば、ヒノキチオール、β−ドラブリン、α−ツヤプリシン、γ−ツヤプリシン及び４−アセチルトロポロン等が例示される。錯体を形成する中心金属としては、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ及びＡｌ等あるいは遷移金属の群の中から選ばれた少なくとも一種以上の金属イオンが例示される。

本発明において、生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体は、無機層状化合物の層間に物理的あるいは静電的に保持されている。すなわち、無機層状化合物の層間は、一般には、陽イオンが静電的に保持されているが、本発明においては、層間に生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体が保持されている。

本発明の生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を層間に取り込んだ防ダニ材料を製造するには、例えば、次のような方法によることができる。先ず、無機層状化合物を任意の重量分計量する。これに脱イオン水を適量添加し、充分に撹拌を行い、無機層状化合物の重量濃度が０．１〜１０ｗｔ％程度となる無機層状化合物懸濁液を調製する。次に、使用する無機層状化合物の陽イオン交換容量に対し、０．１〜３倍量分の脱イオン水あるいは有機溶媒の金属塩溶液を調製する。

一方で、この陽イオン交換容量当量に対し、０．３〜９倍量分のトロポロン系化合物を秤量し、脱イオン水あるいは有機溶媒に溶解し、トロポロン系化合物溶液を得る。この時使用する有機溶媒は、金属塩あるいはトロポロン系化合物が溶解すれば良く、例えば、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール及びアセトン等が使用できる。次に、金属塩溶液とトロポロン系化合物溶液を充分に混合撹拌し、金属−トロポロン錯体を得る。必要であれば、加熱により、錯体形成反応を促進しても良い。

合成された金属−トロポロン錯体は、使用する金属溶液や溶媒の種類により、溶液状態あるいは懸濁液状態として得ることができる。この金属−トロポロン錯体をあらかじめ分散させておいた無機層状化合物懸濁液中に投入し、撹拌しながら陽イオン交換反応を行うことで、金属−トロポロン錯体を無機層状化合物の層間に挿入する。交換反応速度は、混合した上記懸濁液を加熱することで、早めることができる。反応は、懸濁液温度が５℃付近からでも進行するが、５〜９０℃付近までの加熱を行い、交換反応を円滑に進行させることが望ましい。反応時間は、設定した温度条件によって変化するが、０．５〜７２時間程度が適当である。

使用する中心金属イオンや有機配位子の種類によって、最適反応温度や反応時間は勿論異なる。加熱反応中には、反応系の水分が蒸発しないように、反応容器上部に水冷の冷却管を装備するのが好ましい。反応終了後、固液を分離洗浄して金属−トロポロン錯体を層間に取り込んだ防ダニ材料を得ることができる。乾燥方法は、特に限定されるものではないが、凍結乾燥、噴霧乾燥あるいは加熱乾燥等が挙げられる。更に、金属−トロポロン錯体を層間に取り込んだ防ダニ材料懸濁液を平面に展開・乾燥し、キャスト膜として得ることもできる。

本発明の生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を層間に担持した防ダニ材料は、そのままでの使用も勿論可能であるが、軟膏剤、クリーム剤、乳剤、ぺレット等の、散布又は塗布に適した形態に製剤加工することができる。これらの加工製品を製造する方法は、特に限定されず、生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を層間に担持した防ダニ材料を油性基剤中に混合溶解する方法や、一般に用いられる方法により適宜製造することができる。

本発明の生理活性機能を有する防ダニ材料は、無機層間に生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体がイオン化して存在している。そのため、生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体の系外への徐放速度を制御できるため、防ダニ効果の持続性が極めて高い。目的や使用環境に応じて、生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を層間に担持した防ダニ材料と、他の有機あるいは無機材料と混合して成形体を形成して使用することも可能である。

本発明の生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を層間に担持した防ダニ材料は、無機層間に金属−トロポロン錯体が、静電的に固定化されて存在している。そのため、本発明の防ダニ材料の合成に使用する無機層状化合物を、陽イオン交換容量や結晶構造、比表面積等から適宜選択して、層の荷電量と電荷分布割合を考慮することにより、層間内における生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体の保有量や、層間内における生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体の保持力を制御することができる。

すなわち、上記因子を選択、制御することで、生理活性作用を有する金属−トロポロン錯体が徐々に放たれて行く徐放速度を制御することが可能であるから、生理活性効果の程度及び持続性を制御することができ、また、持続性を極めて長くすることもできる。目的や使用環境に応じて、生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料と、他の有機あるいは無機材料と混合して成形体を形成して使用することも可能である。

従来、層間支柱を有する層状粘土成分と、その層間空隙中にゲストとしてヒノキチオールを導入したヒノキチオール−粘土複合体や、塩基交換能を有する膨潤性粘土に抗菌防黴剤及び塩基性物質を含有させた粘土複合物、ヒノキチオール等の殺菌剤と水膨潤性粘土鉱物との複合体、セラミックス中に含まれるカルシウムイオン又はマグネシウムイオンにヒノキチオールを配位、包接させたセラミックス系組成物等が提案されている。しかし、それらは、ヒノキチオール単体を粘土ないしセラミックスに混合又は配位させたものであり、その徐放効果は限られたものであり、高い徐放性を付与することは困難であった。

これに対して、本発明は、主原料として、層間に交換性陽イオンを有し、所定の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）を有する無機層状化合物を用いること、無機層状化合物の層間に生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を挿入して、そのカチオン交換性を利用してこの無機層状化合物の層間に存在する交換性陽イオンと、生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を交換すること、それにより、トロポロン類化合物を金属−トロポロン錯体の形で層間に担持させること、が重要であり、それにより、金属−トロポロン錯体を無機層状化合物の層間に安定に担持させて、著しく徐放性を向上させた有機無機複合材料を合成することを実現可能としたものである。

本発明は、天然由来成分のトロポロン化合物と抗菌性金属イオン錯体化し、静電的に粘土層間に固定化する技術と、高効率の生理活性効果確認技術を確立した点において新規である。これまでのトロポロン化合物に関する既報特許のほとんどは、当該化合物の無機多孔質担体表面への物理的な吸着あるいは単純な混練手段を採用するに留まり、化学的手法による層間担持や徐放性制御について考慮されていない。生理活性物質は、この陽イオン交換反応を利用することで粘土層間に固定化されるため、生理活性機能の制御された持続性（生理活性物質の徐放性）と共に、耐熱・耐候・環境親和性の向上や、他構造部材との複合化による加工製品への展開等が達成される。

この粘土鉱物の層間内に金属−トロポロン錯体を担持した試剤は、トロポロン化合物の生理活性機能のみならず、金属イオン由来の生理活性機能をも同時に発現させることができるため、トロポロン化合物と結合させる金属イオンを適宜選択することで、抗菌能力や防カビ能力を自在に制御することが可能となる。更に、粘土鉱物層間内に陽イオン交換反応により担持できる金属錯体含有量を変化させることが可能であるため、使用目的に応じた試剤の材料設計が可能となる。すなわち、使用環境中において問題視されていた生理活性成分の残効性、徐放性を改善し、必要とされる活性成分の施用量を制御し、かつ天候や利用形態等の外因性の環境変化に対して安定な活性を実現可能となるため、生活、環境、農業及び医療福祉等の広範囲の分野での応用が期待される。

本発明により、次のような効果が奏される。
（１）本発明により、生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を層間担持した新規防ダニ材料、及びそれを用いた加工製品を提供することができる。
（２）本発明の防ダニ材料は、優れた生理活性機能、例えば、病害虫防除機能、雑草防除機能、抗微生物機能等の持続性や保水性、耐候性及び環境親和性を有し、生活環境や医療福祉環境、植物の組織培養、農業、植林をはじめとする林業全般、植物栽培などに応用可能である。
（３）本発明の防ダニ材料の層間では、生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体が、ナノメートルオーダーで均一に分散しているため、防ダニ材料を培地表面あるいは田畑などに使用する場合でも、均一に散布又は塗布し、培地あるいは土などと均一に混合できるので、植物生長調節機能、病害虫防除機能、雑草防除機能、抗微生物機能等の生理活性作用を有効に及ぼすことができる。
（４）本発明の生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料は、そのままでの使用も勿論可能であるが、活性機能を有する有機物や金属イオン、有機金属錯体の徐放速度を制御できるため、防ダニ効果の持続性が極めて高く、例えば、任意の形態に製剤加工した加工製品とすることもできる。
（５）低コストでかつ安全に、目的に応じた機能を賦与させた加工製品とすることができる。
（６）加工製品を製造する方法は、特に限定されず、生理活性機能を有する防ダニ材料を油性基剤中に混合溶解する方法や、一般に用いられている方法により製造することができる。
（７）加工製品は、使用環境に応じた合目的な設計が可能であるため、広範な産業分野での利用が可能となる。

次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

（１）銅−ヒノキチオール錯体を無機層状化合物のモンモリロナイトの層間に担持した防ダニ材料の製造
モンモリロナイト粉末（（株）クニミネ工業製、クニピアＦ）を丸底フラスコ中に所定量秤量し、脱イオン水を適量添加した後、充分に撹拌して、１〜２ｗｔ％のモンモリロナイトゾルを調製した。一方、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）当量の塩化銅２水和物水溶液と、ＣＥＣに対して２倍量のヒノキチオール（Ｃ_１０Ｈ_１２Ｏ_２）エタノール溶液を混合攪拌して、黄緑色の銅−ヒノキチオール錯体を得た。

この錯体を、あらかじめ調製しておいたモンモリロナイトゾルに添加し、４０℃で撹拌しながら４８時間保持して交換反応を行った。反応終了後、得られた生成物を脱イオン水により洗浄した後、４０℃電気乾燥機中で乾燥させ、粉末状の銅−ヒノキチオール錯体をモンモリロナイトの層間に担持した生理活性機能を有する防ダニ材料を得た。

（２）銅−ヒノキチオール錯体をモンモリロナイトの層間に担持した防ダニ材料の確認試験
得られた銅−ヒノキチオール／粘土複合体は、原料モンモリロナイトよりも疎水性が高く、有機金属錯体の層間挿入が行われたことが示唆された。図１に、得られた銅−ヒノキチオール錯体を層間担持した防ダニ材料の粉末Ｘ線回折の結果を示す。この防ダニ材料の粉末Ｘ線回折の結果より、低角度側に２．２８ｎｍの（００１）回折線が確認された。この時の層間内間隔は１．３２ｎｍ程度であり、この層間距離は、銅−ヒノキチオール錯体が、銅を中心としてその周囲を包囲する配位子である２分子のヒノキチオールの七員環が、層平面に対して縦に直立している距離にほぼ相当する。

更にまた、低角度側に１．３１ｎｍの回折線が確認されるが、これは、銅−ヒノキチオール錯体が層間内で平行に配列している距離にほぼ等しい。この系においては、銅−ヒノキチオール錯体は、２種類の立体配置でモンモリロナイトの層間に存在していることが判る。また、この防菌防カビ材料の炭素含有率を測定した結果、銅−ヒノキチオール錯体は、陽イオン交換容量に対して８０％以上の含有率で層間内に存在していることが明らかとなった。これらのことより、銅−ヒノキチオール錯体は、モンモリロナイトの層間に確実に担持されたことが判明した。

比較のために、対照試料として図１に示した、無機層間にＮａ^＋のみを担持した原料モンモリロナイトの粉末Ｘ線回折の結果より、モンモリロナイトの回折図形からは、粘土鉱物特有の回折ピークが多数確認された。基底面間隔とそれに起因する（００ｌ）の回折線と（０ｋｌ）回折線が確認され、（００１）回折線から計算された基底面間隔値は水一分子層を含む１．２４ｎｍであった。層間内の水分子のサイズを考慮すると、粘土層一層の厚さは０．９６ｎｍ程度となることが判った。

（アルミニウム−ヒノキチオール錯体をモンモリロナイトの層間に担持した防ダニ材料の製造）
モンモリロナイト粉末（（株）クニミネ工業製、クニピアＦ）を丸底フラスコ中に所定量秤量し、脱イオン水を適量添加した後、充分に撹拌して、１〜２ｗｔ％のモンモリロナイトゾルを調製した。一方、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）当量の塩化アルミニウム６水和物水溶液と、ＣＥＣに対して３倍量のヒノキチオール（Ｃ_１０Ｈ_１２Ｏ_２）エタノール溶液を混合攪拌して、白色のアルミニウム−ヒノキチオール錯体を得た。

この錯体を、あらかじめ調製しておいたモンモリロナイトゾルに添加し、４０℃で撹拌しながら４８時間保持して交換反応を行った。反応終了後、得られた生成物を脱イオン水により洗浄した後、４０℃電気乾燥機中で乾燥させ、粉末状のアルミニウム−ヒノキチオール錯体をモンモリロナイトの層間に担持した生理活性機能を有する防ダニ材料を得た。

（亜鉛−ヒノキチオール錯体をモンモリロナイトの層間に担持した防ダニ材料の製造）
モンモリロナイト粉末（（株）クニミネ工業製、クニピアＦ）を丸底フラスコ中に所定量秤量し、脱イオン水を適量添加した後、充分に撹拌して、１〜２ｗｔ％のモンモリロナイトゾルを調製した。一方、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）当量の硝酸亜鉛６水和物水溶液と、ＣＥＣに対して２倍量のヒノキチオール（Ｃ_１０Ｈ_１２Ｏ_２）エタノール溶液を混合攪拌して、亜鉛−ヒノキチオール錯体を得た。

この錯体を、あらかじめ調製しておいたモンモリロナイトゾルに添加し、４０℃で撹拌しながら４８時間保持して交換反応を行った。反応終了後、得られた生成物を脱イオン水により洗浄した後、４０℃電気乾燥機中で乾燥させ、粉末状の亜鉛−ヒノキチオール錯体をモンモリロナイトの層間に担持した生理活性機能を有する防ダニ材料を得た。

（１）ニッケル−ヒノキチオール錯体をモンモリロナイトの層間に担持した防ダニ材料の製造
モンモリロナイト粉末（（株）クニミネ工業製、クニピアＦ）を丸底フラスコ中に所定量秤量し、脱イオン水を適量添加した後、充分に撹拌して、１〜２ｗｔ％のモンモリロナイトゾルを調製した。一方、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）当量の硝酸ニッケル６水和物水溶液と、ＣＥＣに対して３倍量のヒノキチオール（Ｃ_１０Ｈ_１２Ｏ_２）エタノール溶液を混合攪拌して、黄色のニッケル−ヒノキチオール錯体を得た。

この錯体を、あらかじめ調製しておいたモンモリロナイトゾルに添加し、４０℃で撹拌しながら４８時間保持して交換反応を行った。反応終了後、得られた生成物を脱イオン水により洗浄した後、４０℃電気乾燥機中で乾燥させ、粉末状のニッケル−ヒノキチオール錯体をモンモリロナイトの層間に担持した生理活性機能を有する防ダニ材料を得た。

（２）実施例２、３及び４のアルミニウム、亜鉛及びニッケル−ヒノキチオール錯体をモンモリロナイトの層間に担持した防ダニ材料の確認試験
上記実施例２、３及び４のアルミニウム、亜鉛及びニッケル−ヒノキチオール錯体を層間担持した抗菌防ダニ材料の粉末Ｘ線回折を行った。図２に、その結果を示す。粉末Ｘ線回折の結果より、モンモリロナイトの基底面間隔値は、層間のナトリウムイオンに水分子が配位した水分子１層分にほぼ相当する１．２４ｎｍであり、（００ｌ）と（ｈｋ０）回折線が確認された。

上記金属−ヒノキチオール錯体をモンモリロナイト懸濁液に投入すると、凝集塩効果による相分離が観察されたことにより、層間挿入反応が生じたことが示唆された。アルミニウム−ヒノキチオール錯体を挿入した試料は、層間距離が１．５９ｎｍにまで拡大した。この時の層間内距離は０．６３ｎｍであり、ヒノキチオールの７員環が層内に対して平行に２層配列した距離にほぼ等しい。また、長周期構造に起因する（００３）回折線と原料モンモリロナイトの（ｈｋ０）回折線も確認された。

亜鉛−ヒノキチオール錯体を挿入した試料についても、同様の挙動が確認され、基底面間隔値は１．５２ｎｍであった。ニッケル−ヒノキチオール錯体を反応させた系では、基底面間隔値が１．５１ｎｍとなり、層構造に起因する（００３）と（００５）回折線も確認された。

合成された複合体の基底面間隔値は、いずれも１．５ｎｍ程度であり、使用した遷移金属イオンの水和半径は、およそ水２分子に相当することを考えると、配位子が層間に対して（屈曲しながら）平行に配列した距離とほぼ等しい。この基底面間隔値は、金属錯体との反応前のモンモリロナイトの基底面間隔値である０．９６ｎｍと比較して、明らかに拡大しているため、これらの金属錯体が、モンモリロナイトの層間に挿入されたことが判明した。

（銅−ヒノキチオール錯体を無機層状化合物のモンモリロナイトの層間に担持した防ダニ材料の食餌法による防ダニ試験）
防ダニ試験のための供試ダニとして、コナヒョウダニ（Ｄｅｒｍａｔｏｐｈａｇｏｉｄｅｓ ｆａｒｉｎａｅ）を用いた。培地にはＭＦ粉末に乾燥酵母エビオスを５：１の割合に混合したものを使用し、恒温恒湿機で２５℃、相対湿度７０〜７５％で培養した。食餌のための供試試料は、防ダニ材料を、エタノールを用いて１００００μｇ／ｇに調製し、更にエタノールを用いて希釈し、１００、１０μｇ／ｍｌに調製した。

次に、乳鉢に培地２ｇずつ量り取り、各濃度の供試試料２００μｌを加えて混練し、培地中の防ダニ材料を１０００、１００、１０μｇ／ｇとした。コントロールには培地のみと培地なしの２種類を作成した。それぞれの濃度の防ダニ材料を含有した培地をガラスシャーレ中に量り取り、各シャーレにダニを１０匹程度ずつ入れ、通気性のある絆創膏で封をした後、温度２５℃、湿度７５％で５日間培養した。判定は、各防ダニ材料濃度における生存数及び死亡数を、実体顕微鏡で確認した。それぞれの結果を表１に示した。

表１から明らかなように、銅−ヒノキチオール錯体をモンモリロナイトの層間に担持した防ダニ材料は、コナヒョウダニに対して食餌法で明確な防ダニ効果を示すことが明らかとなった。

（銅−ヒノキチオール錯体を無機層状化合物のモンモリロナイトの層間に担持した防ダニ材料の食餌法とネット法による防ダニ試験）
防ダニ試験のための供試ダニとして、コナヒョウダニを用いた。培地にはＭＦ粉末に乾燥酵母エビオスを５：１の割合に混合したものを使用し、恒温恒湿機で２５℃、相対湿度７０〜７５％で培養した。食餌のための供試試料は、防ダニ材料を、エタノールを用いて１００００μｇ／ｇに調製し、更に、エタノールを用いて希釈し、１００、１０μｇ／ｍｌに調製した。

次に、乳鉢に培地２ｇずつ量り取り、各濃度の供試試料２００μｌを加えて混練し、培地中の防ダニ材料を１０００、１００、１０、１μｇ／ｇとした。コントロールには防ダニ試料の代わりにエタノールを加えたものと、培地のみの２種類を作成し、それぞれガラスシャーレ中に入れた。それらを嫌気ジャーへ入れ、吸引ポンプを用いて２時間吸引してエタノールを除去した後に使用した。

次に、テトロンネットを用いて、２０×３０ｍｍの袋を作成し、このネット袋の中に少量の綿を入れ、ダニを移す際の緩衝材とした。木綿針を用いて、ダニ１０匹をネットの中に移してから、ネット開口部を封印した。ガラスシャーレ中に各濃度の防ダニ材料を含有した培地と、ダニを封入したネットを入れ、温度２５℃、湿度７５％で４日間培養した。判定は、各防ダニ材料濃度における生存数及び死亡数を、実体顕微鏡で確認した。それぞれの結果を表２に示した。

表２から明らかなように、食餌法とネット法を併用して防ダニ試験を行った結果、銅−ヒノキチオール錯体をモンモリロナイトの層間に担持した防ダニ材料は、コナヒョウダニに対して明確な防ダニ効果を示すことが明らかとなった。

以上詳述したように、本発明は生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料に係るものであり、本発明により、優れた生理活性機能、例えば、病害虫防除機能、雑草防除機能、抗微生物機能等の持続性や保水性、環境親和性を有し、生活環境や医療福祉環境、植物の組織培養、農業、植林をはじめとする林業全般、植物栽培などに応用可能な防ダニ材料を提供することができる。本発明の防ダニ材料は、無機層状化合物の層間では、生理活性機能を有する有機金属錯体がナノメートルオーダーで均一に分散しているため、培地表面や田畑へ使用された場合でも分散性に優れている。また、生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料は、そのままでの使用も勿論可能であるが、活性機能を有する金属−トロポロン錯体の系外への徐放速度を制御できるため、生理活性効果の持続性が極めて高く、任意の形態に製剤加工した加工製品とすることができる。加工製品を製造する方法は、特に限定されず、生理活性機能を有する防ダニ材料を油性基剤中に混合溶解する方法や、一般に用いられる方法により製造することができる。こうした加工製品は、使用環境に応じた合目的な設計が可能であるため、広範な産業分野での利用が可能となる。

本発明の実施例１に係る、生理活性機能を有する銅−ヒノキチオール錯体をモンモリロナイトの層間に担持した防ダニ材料と、対照試料である原料モンモリロナイトの粉末Ｘ線回折図形である。 本発明の実施例２、３及び４に係る、生理活性機能を有するアルミニウム、亜鉛及びニッケル−ヒノキチオール錯体をモンモリロナイトの層間に担持した防ダニ材料と、対照試料である原料モンモリロナイトの粉末Ｘ線回折図形である。

Claims (10)

1. 金属−トロポロン錯体を無機層間に担持してその生理活性機能の徐放性を向上させた防ダニ材料であって、無機層状化合物を主原料とし、この無機層状化合物の層間に生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を挿入して担持させたことを特徴とする、金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料。
2. 生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を形成する金属カチオンが、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ及びＡｌあるいは遷移金属群の中から選ばれた少なくとも一種以上の金属イオンである、請求項１に記載の金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料。
3. 生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を形成する有機配位子が、ヒノキチオール、β−ドラブリン、α−ツヤプリシン、γ−ツヤプリシン及び４−アセチルトロポロン中から選ばれた少なくとも一種以上の有機配位子である、請求項１に記載の金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料。
4. 主原料とする無機層状化合物が、天然もしくは合成の層状粘土鉱物、又は天然もしくは合成の膨潤性雲母である、請求項１に記載の金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料。
5. 層状粘土鉱物が、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スティーブンサイトのスメクタイト族粘土鉱物、バーミキュライト、又は膨潤性雲母である雲母粘土鉱物あるいはフッ化雲母である、請求項１に記載の金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の防ダニ材料を製造する方法であって、無機層状化合物を主原料とし、その無機層状化合物の層間に生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を挿入して、この無機層状化合物の層間に存在する交換性陽イオンと、生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を交換することにより、金属−トロポロン錯体を層間に担持することを特徴とする、金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料。
7. 生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を形成する金属カチオンが、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ及びＡｌあるいは遷移金属群の中から選ばれた少なくとも一種以上の金属イオンである、請求項６に記載の金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料の製造方法。
8. 生理活性機能を有する金属−トロポロン錯体を形成する有機配位子が、ヒノキチオール、β−ドラブリン、α−ツヤプリシン、γ−ツヤプリシン及び４−アセチルトロポロン中から選ばれた少なくとも一種以上の有機配位子である、請求項６に記載の金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料の製造方法。
9. 主原料とする無機層状化合物が、天然もしくは合成の層状粘土鉱物、又は天然もしくは合成の膨潤性雲母である、請求項６に記載の金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料の製造方法。
10. 請求項１から５のいずれかに記載の金属−トロポロン錯体を層間担持した防ダニ材料を含有し、任意の形態に製剤加工されていることを特徴とする加工製品。

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