JP2014095067A - 高分子化合物、包接化合物、シート、および、水分散体 - Google Patents

Abstract

【課題】 原材料を高温で長時間加熱することにより、糖類にポリマー鎖を結合させた場合、解重合反応により生じた多量のモノマーが、生成物としての高分子化合物中に残存する。残存したモノマーは、加水分解触媒として機能するので、高分子化合物の物性を低下させるという課題が生じる。
【解決手段】 本発明の糖類と結合したポリマー鎖を有する高分子化合物における残存モノマー量は、１０００ｐｐｍ以下であり、原材料を高温で長時間加熱する方法により得られた従来のものと比較して少ない。これにより、残存モノマーに基づく物性の低下を抑制できるという効果を奏する。
【選択図】図３

Description

本発明は、糖類と結合したポリマー鎖を有する高分子化合物および包接化合物に関する。

従来、シクロデキストリン等の糖類は、分子構造によって形成される空洞や凝集構造体の内部に他の物質を取り込むことにより、包接化合物を形成することが知られ、医薬品などの分野において用いられている。例えば、薬剤を取り込んだ糖類は、体内で薬剤を徐々に放出することができるので、薬剤の効力を持続させるために用いられている。

また、糖類にポリマー鎖を結合させて高分子化合物とすることにより、糖類の親和性を改良することが知られている。例えば、ポリ乳酸などのポリマー鎖を結合させた糖類に薬剤を取り込むことにより、ポリマー鎖と親和性のある体内の所定の部位に、薬剤を選択的に移送することが可能となる。

糖類にポリマー鎖を結合させる場合、従来は、金属触媒を用いた重合方法が用いられていた。例えば、金属触媒としてのオクタン酸錫の存在下、シクロデキストリンをラクチドと反応させることにより、シクロデキストリンにポリ乳酸鎖を結合させる方法が開示されている（特許文献１参照）。ところが、この方法を用いた場合、オクタン酸錫が生成物中に残存するため、金属を嫌う用途での生成物の利用が制限されるという問題があった。また、有機溶媒を用いて生成物からオクタン酸スズを除去する処理を行った場合には、有機溶媒が生成物に残存するだけでなく、この処理を行っても生成物からオクタン酸錫を完全に取り除くことは困難であった。

金属触媒を用いずに糖類にポリマー鎖を結合させる場合、原材料を高温で長時間加熱して重合する方法が用いられていた。例えば、γ−シクロデキストリンに対しＤ，Ｌ−ラクチドを加え、１００℃で２４時間乃至１２０時間加熱することにより、８％乃至１４％の収率で目的の化合物が得られることが開示されている（特許文献２参照）。

しかしながら、原材料を高温で長時間加熱することにより、糖類にポリマー鎖を結合させた場合、解重合反応により生じた多量のモノマーが、生成物としての高分子化合物中に残存する。残存したモノマーは、加水分解触媒として機能するので、高分子化合物の物性を低下させるという課題が生じる。

請求項１に係る発明は、糖類と結合したポリマー鎖を有する高分子化合物であって、実質的に有機溶媒及び金属原子を含まず、残存モノマー量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする高分子化合物である。

以上説明したように、本発明の糖類と結合したポリマー鎖を有する高分子化合物における残存モノマー量は、１０００ｐｐｍ以下であり、原材料を高温で長時間加熱する方法により得られた従来のものと比較して少ない。これにより、残存モノマーに基づく物性の低下を抑制できるという効果を奏する。

温度と圧力に対する物質の状態を示す相図である。 本実施形態において圧縮性流体の範囲を定義するための相図である。 連続式の重合工程の一例を示す系統図である。 バッチ式の重合工程の一例を示す系統図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態の高分子化合物は、糖類と結合したポリマー鎖を有する高分子化合物であって、圧縮性流体、金属原子を含まない有機触媒、及び、開始剤を用いて開環重合性モノマーを開環重合して得られる。

＜＜原材料＞＞
まず、上記の高分子化合物の生成に用いられる開環重合性モノマーなどの原材料について説明する。本実施形態において、原材料とは、高分子化合物を製造するもとになる材料であって、高分子化合物の構成成分となる材料であり、少なくとも開環重合性モノマーと開始剤とを含み、更に必要に応じて適宜選択し添加剤などの任意成分を含む。

＜開環重合性モノマー＞
本実施形態で用いられる開環重合性モノマーは、使用する圧縮性流体との組み合わせにもよるが、エステル結合などのカルボニル結合を環内に有するものが好ましい。カルボニル結合は、電気陰性度の高い酸素が炭素とπ結合して成り、π結合電子がひきつけられることにより酸素が負に分極し、炭素が正に分極しているため、反応性が高くなる。また、圧縮性流体が二酸化炭素の場合、カルボニル結合が二酸化炭素の構造と似ていることから、二酸化炭素と生成したポリマーとの親和性は高くなると推測される。これらの作用により、圧縮性流体による生成したポリマーの可塑化の効果は高くなる。このような、開環重合性モノマーとしては、例えば、環状エステル、環状カーボネートなどが挙げられる。上記の開環重合性モノマーを用いることにより、例えば、エステル結合やカーボネート結合などのカルボニル結合を有し、ポリエステルあるいはポリカーボネートなどのポリマー鎖を有する高分子化合物が得られる。

環状エステルとしては、特に限定されないが、次の一般式（１）で表される化合物のＬ体又はＤ体の少なくとも一つを脱水縮合して得られる環状二量体が好適に用いられる。

Ｒ−Ｃ＊−Ｈ（−ＯＨ）（−ＣＯＯＨ） 一般式（１）
（一般式（１）において、Ｒは炭素数１〜１０のアルキル基を表す。また、一般式（１）において、「Ｃ＊」は、不斉炭素を表す。）
一般式（１）で表される化合物の具体例としては、乳酸の鏡像異性体、２−ヒドロキシブタン酸の鏡像異性体、２−ヒドロキシペンタン酸の鏡像異性体、２−ヒドロキシヘキサン酸の鏡像異性体、２−ヒドロキシヘプタン酸の鏡像異性体、２−ヒドロキシオクタン酸の鏡像異性体、２−ヒドロキシノナン酸の鏡像異性体、２−ヒドロキシデカン酸の鏡像異性体、２−ヒドロキシウンデカン酸の鏡像異性体、２−ヒドロキシドデカン酸の鏡像異性体などが挙げられる。これらの中でも、乳酸の鏡像異性体は、反応性、又は入手容易性の点から特に好ましい。これら環状二量体は単独で、あるいは数種を混合して使用することも可能である。

一般式（１）以外の環状エステルとしては、例えば、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、γ−ヘキサノラクトン、γ−オクタノラクトン、δ−バレロラクトン、δ−ヘキサラノラクトン、δ−オクタノラクトン、ε−カプロラクトン、δ−ドデカノラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、グリコリド、ラクタイドなどの脂肪族のラクトンを挙げることができる。特にε−カプロラクトンが反応性・入手性の観点から好ましい。

また、環状カーボネートとしてはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの開環重合性モノマーは、一種単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。

＜開始剤＞
本実施形態において、開環重合開始剤（開始剤）としては糖類が用いられる。本実施形態において、糖類とは、単糖を構成成分として含むものを意味し、糖またはその誘導体等が挙げられる。糖としては、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、デオキシリボース等の単糖、トレハロース、イソトレハロース、マルトース等の二糖、フルクトオリゴ糖等のオリゴ糖、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン等の環状オリゴ糖、デンプン、セルロース、デキストリン等の多糖が挙げられる。糖の誘導体としては、グルクロン酸等のウロン酸、グルコサミン等のアミノ糖、ソルビトール、キシリトール等の糖アルコール等が挙げられる。これらは単独で用いても、２種以上を併用しても良い。

また、糖類としては、それ自身が、あるいはポリマー鎖と結合することによって、他の物質を包接するものであることが好ましい。本実施形態において、包接とは、例えば、シクロデキストリン誘導体等により形成された包接能を有する構造中に分子レベルで取り込むことを意味する。この場合、目的とするたとえば薬剤の徐放や輸送を満足できるのであれば、包接の態様は、特に限定されない。包接の態様の一例として、糖類の凝集構造体のの空間の中に他の物質を取り込むものや、糖類と結合したポリマー鎖の凝集や高次構造化部位に他の物質を取り込むものが挙げられる。糖類は、他の物質を包接することにより包接化合物を形成する。他の物質を包接する糖類としては、特に限定されないが、例えば、環状オリゴ糖が挙げられ、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン等のシクロデキストリンが好適に用いられる。

また、親水性を制御する等の目的で、糖類として、糖の誘導体を用いても良い。糖の誘導体としては、特に限定されないが、シクロデキストリン誘導体が挙げられる。シクロデキストリン誘導体としては、例えば、ＣＡＶＡＳＯＬ（登録商標）シリーズとしてシクロケム社から販売されているヒドロキシプロピル化βシクロデキストリン、アセチル化βシクロデキストリン、トリアセチル化βシクロデキストリン、メチル化βシクロデキストリン、モノクロロトリアジノ化βシクロデキストリン；東京化成工業社から入手可能なモノアミノ化シクロデキストリン、モノトシル化シクロデキストリン；あるいは、純正化学株式会社から入手可能な２−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン等の化学修飾体が挙げられる。さらに、上記化学修飾体から誘導化したものも適用できる。また、修飾基を多官能性連結基で結合させた２量体以上の多量体化シクロデキストリンも適用できる。

また、本実施形態において、上記の糖類とともに糖類以外の開始剤を併用することもできる。糖類以外の開始剤としては、公知のものが使用でき、アルコール系であれば例えば脂肪族アルコールのモノ、ジ、又は多価アルコールのいずれでもよく、また飽和、不飽和のいずれであっても構わない。開始剤としては、具体的にはメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、ノナノール、デカノール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール等のモノアルコール；エチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、ヘキサンジオール、ノナンジオール、テトラメチレングリコール、ポリエチレングリコール等のジアルコール；グリセロール、リビトール、エリスリトール、トリエタノールアミン等の多価アルコール；及び乳酸メチル、乳酸エチル等が挙げられる。

また、ポリカプロラクトンジオールやポリテトラメチレングリコールのような末端にアルコール残基を有するポリマーを開始剤に使用することもできる。これにより、ジブロック共重合体や、トリブロック共重合体等が合成される。

開始剤の使用量は、目標とする分子量に応じて適宜調整すればよく、例えば、開環重合性モノマーに対して、０．０５モル％以上５モル％以下、好ましくは０．２モル％以上２モル％以下である。なお、不均一に重合が開始されるのを防ぐために、モノマーが触媒に触れる前にあらかじめモノマーと開始剤とをよく混合しておくことが望ましい。

＜有機触媒＞
本実施形態において、開環重合性モノマーに際しては、有機触媒が好適に用いられる。本実施形態で用いられる有機触媒は、目的に応じて適宜選択することができるが、生成物の安全性及び安定性を確保するために金属原子を含まない。本実施形態において、有機触媒は、開環重合性モノマーの開環重合反応に寄与し、開環重合性モノマーとの活性中間体を形成した後、アルコールとの反応で脱離、再生するものであればよい。

有機触媒としては、例えばエステル結合を有する開環重合性モノマーを重合する場合、塩基性化合物が好ましく、窒素原子を含有する化合物がより好ましく、窒素原子を含有する環状化合物が更に好ましい。上記のような化合物としては、特に限定されないが、環状モノアミン、環状ジアミン（アミジン骨格を有する環状ジアミン化合物）、グアニジン骨格を有する環状トリアミン化合物、窒素原子を含有する複素環式芳香族有機化合物、Ｎ−ヘテロサイクリックカルベンなどが挙げられる。なお、上記の開環重合反応において、カチオン系の有機触媒を用いることもできる。

環状モノアミンの例としては、キヌクリジンが挙げられる。環状ジアミンの例としては、１，４−ジアザビシクロ−［２．２．２］オクタン（ＤＡＢＣＯ）、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）−５−ノネンが挙げられる。アミジン骨格を有する環状ジアミン化合物の例としては、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ）、ジアザビシクロノネンが挙げられる。グアニジン骨格を有する環状トリアミン化合物の例としては、１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン（ＴＢＤ）、ジフェニルグアニジン（ＤＰＧ）が挙げられる。

窒素原子を含有する複素環式芳香族有機化合物の例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン（ＤＭＡＰ）、４−ピロリジノピリジン（ＰＰＹ）、ピロコリン、イミダゾール、ピリミジン、プリンが挙げられる。Ｎ−ヘテロサイクリックカルベンの例としては、１，３−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルイミダゾール−２−イリデン（ＩＴＢＵ）などが挙げられる。これらの中でも、立体障害による影響が少なく求核性が高い、或いは、減圧除去可能な沸点を有するという理由により、ＤＡＢＣＯ、ＤＢＵ、ＤＰＧ、ＴＢＤ、ＤＭＡＰ、ＰＰＹ、ＩＴＢＵが好ましい。

これらの有機触媒のうち、例えば、ＤＢＵは、室温で液状であって沸点を有する。このような有機触媒を選択した場合、得られたポリマーを減圧処理することで、ポリマー中から有機触媒をほぼ定量的に取り除くことができる。なお、有機触媒の種類や除去処理の有無は、生成物の使用目的等に応じて決定される。

また、有機触媒としては、上記のアミン類が好適であるが、本反応系で触媒活性が発現できるのであれば酸類との塩も使用可能である。酸類との塩としては、有機カルボン酸塩、有機スルホン酸塩、有機燐酸塩、塩酸塩、炭酸塩、硫酸塩、リン酸塩、プロトン解離によってアミノ基と塩形成可能なアルコール類などである。

有機触媒の種類及び使用量は、後述の圧縮性流体と開環重合性モノマーの組み合わせによって変わるので一概に特定できないが、開環重合性モノマー１００モルに対して、０．０１モル以上１５モル以下が好ましく、０．１モル以上１モル以下がより好ましく、０．３モル以上０．５モル以下が更に好ましい。使用量が０．０１モル未満では、重合反応が完了する前に有機触媒が失活して、目標とする分子量のポリマーが得られない場合がある。一方、使用量が１５モルを超えると、重合反応の制御が難しくなる場合がある。

＜添加剤＞
開環重合に際しては、必要に応じて添加剤を添加してもよい。添加剤の例としては、界面活性剤、酸化防止剤、安定剤、紫外線吸収剤、顔料、着色剤、無機粒子、各種フィラー、離型剤、可塑剤、その他類似のものがあげられる。また、反応停止の制御、または反応終了後の処理のためなど必要に応じ重合停止剤を用いることも出来る。

界面活性剤としては、後述の圧縮性流体に溶解し、かつ圧縮性流体と開環重合性モノマーの双方に親和性を有するものが好適に用いられる。このような界面活性剤を使用することで、重合反応を均一に進めることができ、生成物の分子量分布が狭くなり、粒子状のポリマーを得やすくなる等の効果が期待できる。界面活性剤を重合系に共存させる場合、圧縮性流体に加えても、開環重合性モノマーに加えても良い。

＜＜圧縮性流体＞＞
次に、図１及び図２を用いて本実施形態においてポリマーの製造に用いられる圧縮性流体について説明する。図１は、温度と圧力に対する物質の状態を示す相図である。図２は、本実施形態において圧縮性流体の範囲を定義するための相図である。本実施形態における「圧縮性流体」とは、物質が、図１で表される相図の中で、図２に示す（１）、（２）、（３）の何れかの領域に存在するときの状態を意味する。

このような領域においては、物質はその密度が非常に高い状態となり、常温常圧時とは異なる挙動を示すことが知られている。なお、物質が（１）の領域に存在する場合には超臨界流体となる。超臨界流体とは、気体と液体とが共存できる限界（臨界点）を超えた温度・圧力領域において非凝縮性高密度流体として存在し、圧縮しても凝縮しない流体のことである。また、物質が（２）の領域に存在する場合には液体となるが、本実施形態においては、常温（２５℃）、常圧（１気圧）において気体状態である物質を圧縮して得られた液化ガスを表す。また、物質が（３）の領域に存在する場合には気体状態であるが、本実施形態においては、圧力が臨界圧力（Ｐｃ）の１／２（１／２Ｐｃ）以上の高圧ガスを表す。

圧縮性流体の状態で用いることができる物質としては、例えば、一酸化炭素、二酸化炭素、一酸化二窒素、窒素、メタン、エタン、プロパン、２，３−ジメチルブタン、エチレンなどが挙げられる。これらの中でも二酸化炭素は、臨界圧力が約７．４ＭＰａ、臨界温度が約３１℃であって、容易に超臨界状態を作り出せること、不燃性で取扱いが容易であることなどの点で好ましい。これらの圧縮性流体は、一種を単独で使用しても、二種以上を併用してもよい。

従来、超臨界二酸化炭素を溶媒とする場合、二酸化炭素は、塩基性を有する物質と反応するとされていることから、リビングアニオン重合には適用できないとされていた（非特許文献１参照）。しかし、本発明者らは、従来の知見を覆し、超臨界二酸化炭素中でも、安定的に塩基性を有する有機触媒が開環性モノマーに配位し、開環させることで、定量的に重合反応が進行し、結果的に重合反応がリビング的に進行することを見出した。ここでいうリビング的とは、移動反応や停止反応などの副反応を伴わず、定量的に反応が進行し、得られたポリマーの分子量分布が狭く単分散であることを意味する。

＜＜重合反応装置＞＞
続いて、図３および図４を用いて、本実施形態において高分子化合物の製造に用いられる重合反応装置について説明する。図３および図４は、重合工程の一例を示す系統図である。まず、図３を用いて重合反応装置１００について説明する。重合反応装置１００は、開環重合性モノマーなどの原材料および圧縮性流体を供給する供給ユニット１００ａと、供給ユニット１００ａによって供給された開環重合性モノマーを重合させる連続重合装置の一例としての重合反応装置本体１００ｂとを有する。供給ユニット１００ａは、タンク（１，３，５，７，１１）と、計量フィーダー（２，４）と、計量ポンプ（６，８，１２）と、を有する。重合反応装置本体１００ｂは、重合反応装置本体１００ｂの一端部に設けられた混合装置９と、送液ポンプ１０と、反応容器１３と、計量ポンプ１４と、重合反応装置本体１００ｂの他端部に設けられた押出口金１５と、を有する。なお、本実施形態において、圧縮性流体と原材料あるいはポリマーを混合して、原材料等を溶解または溶融させる装置を「混合装置」と呼ぶこととする。本実施形態において、「溶融」とは、原材料あるいは生成したポリマーが圧縮性流体と接触することで、膨潤しつつ可塑化、液状化した状態を意味する。また、「溶解」とは、原材料が圧縮性流体中に溶けることを意味する。

供給ユニット１００ａのタンク１は、開環重合性モノマーを貯蔵する。貯蔵される開環重合性モノマーは粉末であっても液体の状態であっても良い。タンク３は、開始剤としての糖類および添加剤のうち固体（粉末又は粒状）のものを貯蔵する。タンク５は、開始剤としての糖類および添加剤のうち液体のものを貯蔵する。タンク７は、圧縮性流体を貯蔵する。なお、タンク７は、混合装置９に供給される過程で、あるいは、混合装置９内で加熱または加圧されて圧縮性流体となる気体（ガス）、または、固体を貯蔵しても良い。この場合、タンク７に貯蔵される気体または固体は、加熱または加圧されることにより、混合装置９内で図２の相図における（１）、（２）、または（３）の状態となる。

計量フィーダー２は、タンク１に貯蔵された開環重合性モノマーを計量して混合装置９に連続的に供給する。計量フィーダー４は、タンク３に貯蔵された固体を計量して混合装置９に連続的に供給する。計量ポンプ６は、タンク５に貯蔵された液体を計量して混合装置９に連続的に供給する。計量ポンプ８は、タンク７に貯蔵された圧縮性流体を一定の圧力および流量で混合装置９に連続的に供給する。なお、本実施形態において連続的に供給するとは、バッチ毎に供給する方法に対する概念であって、開環重合させたポリマーが連続的に得られるよう供給することを意味する。即ち、開環重合させたポリマーが連続的に得られる限り、各材料は、断続的、或いは、間欠的に供給されても良い。また、開始剤および添加剤がいずれも固体の場合には、重合反応装置１００は、タンク５および計量ポンプ６を有していなくても良い。同様に、開始剤および添加剤がいずれも液体の場合には、重合反応装置１００は、タンク３および計量フィーダー４を有していなくても良い。

本実施形態において、重合反応装置本体１００ｂの各装置は、原材料、圧縮性流体、あるいは生成したポリマーを輸送する耐圧性の配管３０によって、図３に示されたように接続されている。また、重合反応装置の混合装置９、送液ポンプ１０、および反応容器１３の各装置は、上記の原材料等を通過させる管状の部材を有している。

重合反応装置本体１００ｂの混合装置９は、各タンク（１，３，５）から供給された開環重合性モノマー、開始剤、添加剤などの原材料と、タンク７から供給された圧縮性流体とを連続的に接触させ、原材料を溶解または溶融させるための耐圧性の容器を有した装置である。混合装置９では、原材料と圧縮性流体と接触することにより、原材料が溶解または溶融する。開環重合性モノマーを溶解した場合には流体相、溶融した場合には溶融相が形成されるが、均一に反応を進めるために、混合装置９では、溶融相または流体相のいずれか一層が形成されていることが好ましい。また、圧縮性流体に対して原材料の比率が高い状態で反応を進行させるために、混合装置９では、開環重合性モノマーを溶融させることが好ましい。なお、本実施形態では、原材料および圧縮性流体を連続的に供給することにより、混合装置９において、開環重合性モノマーなどの原材料と圧縮性流体とを一定の濃度の比率で連続的に接触させることができる。これにより、原材料を効率的に溶解又は溶融させることができる。

混合装置９の容器の形は、タンク型でも筒型でもよいが、一端から原材料を供給し、他端から混合物を取り出す筒型が好ましい。混合装置９の容器には、計量ポンプ８によってタンク７から供給された圧縮性流体を導入する導入口９ａと、計量フィーダー２によってタンク１から供給された開環重合性モノマーを導入する導入口９ｂと、計量フィーダー４によってタンク３から供給された粉末を導入する導入口９ｃと、計量ポンプ６によってタンク５から供給された液体を導入する導入口９ｄとが設けられている。本実施形態において各導入口（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）は、混合装置９の容器と、各原材料または圧縮性流体を輸送する各配管とを接続する継手によって構成される。この継手としては、特に制限されず、レデューサー、カップリング、Ｙ、Ｔ、アウトレットなどの公知のものが用いられる。また、混合装置９は、供給された各原材料および圧縮性流体を加熱するためのヒータ９ｅを有している。更に、混合装置９は、原材料、圧縮性流体などを攪拌する攪拌装置を有していても良い。混合装置９が攪拌装置を有する場合、攪拌装置としては、一軸のスクリュウ、互いに噛み合う二軸のスクリュウ、互いに噛み合う又は重なり合う多数の攪拌素子をもつ二軸の混合機、互いに噛み合うらせん形の攪拌素子を有するニーダー、スタティックミキサーなどが好ましく用いられる。特に、互いに噛み合う二軸又は多軸攪拌装置は、攪拌装置や容器への反応物の付着が少なく、セルフクリーニング作用があるので好ましい。

混合装置９が攪拌装置を有していない場合、混合装置９としては、耐圧配管が好適に用いられる。この場合、耐圧配管をらせん状としたり折り曲げたりして配置することで、重合反応装置１００の設置スペースを削減したり、レイアウトの自由度を向上させたりすることができる。なお、混合装置９が攪拌装置を有していない場合、混合装置９内での各材料を確実に混合するため、混合装置９に供給される開環重合性モノマーは予め液化されていることが好ましい。

送液ポンプ１０は、混合装置９で溶解又は溶融させた各原材料を反応容器１３に送液する。タンク１１は、有機触媒を貯蔵する。計量ポンプ１２は、タンク１１に貯蔵された有機触媒を計量して反応容器１３に供給する。

反応容器１３は、送液ポンプ１０によって送液された各原材料と、計量ポンプ１２によって供給された有機触媒とを混合して、開環重合性モノマーを連続的に開環重合させるための耐圧性の容器である。反応容器１３の形状としては、タンク型でも筒型でもよいが、デッドスペースが少ない筒型が好ましい。反応容器１３には、混合装置９によって混合された各材料を容器内に導入するための導入口１３ａと、計量ポンプ１２によってタンク１１から供給された有機触媒を容器内に導入する導入口１３ｂとが設けられている。本実施形態において各導入口（１３ａ，１３ｂ）は、反応容器１３と、各原材料を輸送する各配管とを接続する継手によって構成される。この継手としては、特に制限されず、レデューサー、カップリング、Ｙ、Ｔ、アウトレットなどの公知のものが用いられる。なお、反応容器１３には、蒸発物を除去するための気体出口が設けられていても良い。また、反応容器１３は、送液された原材料を加熱するためのヒータ１３ｃを有している。更に、反応容器１３は、原材料、圧縮性流体などを攪拌する攪拌装置を有していても良い。反応容器１３が攪拌装置を有する場合、原材料と生成されたポリマーの密度差によって、ポリマーが沈降することを抑制できるので、重合反応をより均一かつ定量的に進められる。反応容器１３の攪拌装置としては、互いに噛み合うスクリュウや、２フライト（長円形）や３フライト（三角形様）などの攪拌素子、円板又は多葉形（クローバー形など）の攪拌翼をもつ二軸又は多軸のものがセルフクリーニングの観点から好ましい。あらかじめ触媒を含む原材料が充分に混合されている場合には、案内装置により流れの分割と複合（合流）を多段的に行う静止混合器も攪拌装置に応用出来る。静止型混合器としては、特公昭４７−１５５２６、同４７−１５５２７、同４７−１５５２８、同４７−１５５３３などで開示されたもの（多層化混合器）、及び特開昭４７−３３１６６に開示されたもの（ケニックス型）、及びそれらに類似する可動部のない混合装置が挙げられる。

反応容器１３が攪拌装置を有していない場合、反応容器１３としては、耐圧配管が好適に用いられる。この場合、耐圧配管をらせん状としたり折り曲げたりして配置することで、重合反応装置１００の設置スペースを削減したり、レイアウトの自由度を向上させたりすることができる。

図３では、反応容器１３が１個の例を示したが、２個以上の反応容器１３を用いることもできる。複数の反応容器１３を用いる場合、反応容器１３毎の反応（重合）条件、すなわち温度、触媒濃度、圧力、平均滞留時間、攪拌速度などは、同一でもよいが、重合の進行にあわせて、それぞれ最適の条件を選ぶことが好ましい。なお、反応時間の増加や装置の煩雑化を招くため、あまり多くの容器を多段的に結合することは得策でなく、段数は１以上４以下、特に１以上３以下が好ましい。

一般的には、反応容器を１個だけで重合した場合、得られるポリマーの重合度や残存モノマー量が不安定で変動し易く、工業生産に適しないとされている。これは、溶融粘度数ポイズから数１０ポイズ程度の原材料と、溶融粘度数１，０００ポイズ程度の重合されたポリマーとが同一容器内に混在するための不安定さに起因するものと思われる。これに対し、本実施形態では、原材料と生成したポリマーとが圧縮性流体に溶解又は溶融することによって系内の粘度差を小さくすることが可能となるため、従来の重合反応装置より段数を減らすことが可能となる。

計量ポンプ１４は、反応容器１３内のポリマー生成物Ｐとしての高分子化合物を、ポリマー排出口の一例としての押出口金１５から、反応容器１３の外に送り出す。なお、反応容器１３の内外の圧力差を利用することにより、計量ポンプ１４を用いずにポリマー生成物Ｐを反応容器１３内から送り出すこともできる。この場合、反応容器１３内の圧力やポリマー生成物Ｐの送り出し量を調整するために、計量ポンプ１４に変えて圧調整バルブを用いることもできる。

続いて、バッチ式の工程で用いられる重合反応装置２００について説明する。図４の系統図において、重合反応装置２００は、タンク２１と、計量ポンプ２２と、添加ポット２５と、反応容器２７と、バルブ（２３，２４，２６，２８，２９）とを有している。上記の各装置は耐圧性の配管３０によって図４に示したように接続されている。また、配管３０には、継手（３０ａ，３０ｂ）が設けられている。

タンク２１は、圧縮性流体を貯蔵する。なお、タンク２１は、反応容器２７に供給される供給経路あるいは反応容器２７内で加熱、加圧されて圧縮性流体となる気体（ガス）または固体を貯蔵しても良い。この場合、タンク２１に貯蔵される気体または固体は、加熱または加圧されることにより、反応容器２７内で図２の相図における（１）、（２）、または（３）の状態となる。

計量ポンプ２２は、タンク２１に貯蔵された圧縮性流体を、一定の圧力および流量で反応容器２７に供給する。添加ポット２５は、反応容器２７内の原材料に添加される有機触媒を貯蔵する。バルブ（２３，２４，２６，２９）は、それぞれを開閉させることにより、タンク２１に貯蔵された圧縮性流体を、添加ポット２５を経由して反応容器２７に供給する経路と、添加ポット２５を経由せずに反応容器２７に供給する経路などとを切り換える。

反応容器２７には、重合を開始する前に予め開環重合性モノマーおよび開始剤としての糖類が収容される。反応容器２７は、予め収容された開環重合性モノマーおよび開始剤と、タンク２１から供給された圧縮性流体と、添加ポット２５から供給された有機触媒とを接触させて、開環重合性モノマーを開環重合させるための耐圧性の容器である。なお、反応容器２７には、蒸発物を除去するための気体出口が設けられていても良い。また、反応容器２７は、原材料および圧縮性流体を加熱するためのヒータを有している。更に、反応容器２７は、原材料、および圧縮性流体を攪拌する攪拌装置を有している。原材料と生成したポリマーとの密度差が生じたときに、攪拌装置の攪拌を加えることで生成したポリマーの沈降を抑制できるので、重合反応をより均一かつ定量的に進められる。バルブ２８は、重合反応終了後に開放されることにより反応容器２７内のポリマー生成物Ｐとしての高分子化合物を排出する。

＜＜重合方法＞＞
続いて、重合反応装置の一例として重合反応装置１００を用いた開環重合性モノマーの重合方法について説明する。まず、各計量フィーダー（２，４）および計量ポンプ６、計量ポンプ８を作動させ、各タンク（１，３，５，７）内の開環重合性モノマーとしてのラクチド、開始剤としての糖類、添加剤、圧縮性流体を、各導入口（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）から、混合装置９の容器内に連続的に導入させる。なお、固体（粉末又は粒状）の原材料は、液体の原材料と比較して計量精度が低い場合がある。この場合、固体の原材料を前もって融点以上に加熱して液体の状態にしてタンク５に貯蔵しておき、計量ポンプ６によって混合装置９の容器内に導入させても良い。各計量フィーダー（２，４）および計量ポンプ６、計量ポンプ８を作動させる順序は、特に限定されないが、初期の原材料が圧縮流体に接触せずに反応容器１３に送られると、温度低下によって固化する恐れがあるため、先に計量ポンプ８を作動させることが好ましい。

各原材料および圧縮性流体は、混合装置９の容器内に連続的に導入されるので、それぞれが連続的に接触する。これにより、混合装置９内で、開環重合性モノマー、開始剤、添加物などの各原材料が溶解又は溶融する。混合装置９が攪拌装置を有する場合には、各原材料および圧縮性流体を攪拌しても良い。導入された圧縮性流体が気体に変わることを避けるため、反応容器１３の容器内の温度および圧力は、少なくとも上記圧縮性流体の三重点以上の温度および圧力に制御される。この制御は、混合装置９のヒータ９ｅの出力あるいは圧縮性流体の供給量を調整することにより行われる。本実施形態において、開環重合性モノマーを溶解又は溶融させるときの温度は、開環重合性モノマーの常圧での融点以下の温度であっても良い。これは、圧縮性流体の存在下、混合装置９内が高圧となり、開環重合性モノマーの融点が常圧での融点よりも低下することによると考えられる。このため、開環重合性モノマーに対する圧縮性流体の量が少ない場合であっても、混合装置９内で開環重合性モノマーは溶解又は溶融する。

各原材料が効率的に溶解又は溶融するように、混合装置９で各原材料および圧縮性流体に熱や攪拌を加えるタイミングを調整しても良い。この場合、各原材料と圧縮性流体とを接触させた後、熱や攪拌を加えても、各原材料と圧縮性流体とを接触させながら、熱や攪拌を加えても良い。また、より確実に溶解又は溶融させるため、例えば、あらかじめ開環重合性モノマーに融点以上の熱をかけてから、開環重合性モノマーと圧縮性流体とを接触させても良い。上記の各態様は、例えば混合装置９が二軸の混合装置である場合には、スクリュウの配列、各導入口（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）の配置、混合装置９のヒータ９ｅの温度を適宜設定することにより実現される。

なお、本実施形態では、開環重合性モノマーとは別に添加物を混合装置９に供給しているが、開環重合性モノマーと共に添加物を供給しても良い。また、重合反応後に添加物を供給しても良い。この場合、反応容器１３から得られたポリマー生成物Ｐを取り出した後に添加物を混錬しながら添加することもできる。

混合装置９で溶解又は溶融させた各原材料は送液ポンプ１０によって送液され、導入口１３ａから反応容器１３に供給される。一方、タンク１１内の有機触媒は、計量ポンプ１２によって計量され、導入口１３ｂから反応容器１３へ所定量供給される。有機触媒は室温でも作用しうるため、本実施形態では、有機触媒を混合装置９に供給することを避け、原材料を溶解又は溶融させた後、有機触媒を添加している。従来、圧縮性流体を用いて開環重合性モノマーを開環重合する方法において、触媒を加えるタイミングについては検討されていなかった。本実施形態では、開環重合に際しては、有機触媒は、その活性の高さから、圧縮性流体によって開環重合性モノマーや開始剤等の原材料の混合物が十分溶解又は溶融した状態の反応容器１３中の重合系に添加される。混合物が十分溶解又は溶融していない状態で、有機触媒を加えると、反応が不均一に進み反応系において粘度差が生じることから、生成物のポリマーを高分子量化することが困難となる場合がある。

送液ポンプ１０によって送液された各原材料および計量ポンプ１２によって供給された有機触媒は、必要に応じて反応容器１３の攪拌装置によって充分に攪拌され、ヒータ１３ｃにより所定温度に加熱される。これにより、反応容器１３内で、有機触媒の存在下、開環重合性モノマーを開環重合する（重合工程）。この場合、開始剤としての糖類の存在下、開環重合性モノマーが開環重合することで、糖類と結合したポリマー鎖を有する高分子化合物がポリマー生成物Ｐとして得られる。

開環重合性モノマーを開環重合させる際の温度（重合反応温度）の下限は、特に限定されないが、４０℃、好ましくは５０℃、より好ましくは６０℃である。重合反応温度が４０℃未満であると、開環重合性モノマー種によっては、圧縮性流体による溶解または溶融に長い時間がかかったり、溶解または溶融が不十分であったり、有機触媒の活性が低くなったりする。これにより、重合時には反応速度が低下しやすくなり、定量的に重合反応を進めることができなくなる場合がある。

重合反応温度の上限は、特に限定されないが、１００℃、又は、開環重合性モノマーの融点より３０℃高い温度のうちいずれか高い温度である。重合反応温度の上限は、好ましくは、９０℃、又は、開環重合性モノマーの融点のうちいずれか高い温度である。重合反応温度の上限は、より好ましくは、８０℃、又は、開環重合性モノマーの融点より２０℃低い温度のうちいずれか高い温度である。重合反応温度が、開環重合性モノマーの融点より３０℃高い温度を超えると、開環重合の逆反応である解重合反応も平衡して起こりやすく、定量的に重合反応が進みにくくなる。室温で液状である開環重合性モノマーなどの融点が低い開環重合性モノマーを使用する場合においては、有機触媒の活性を高めるため、重合反応温度を融点より３０℃以上高い温度としても良い。この場合でも、重合反応温度を１００℃以下とすることが好ましい。なお、重合反応温度は、反応容器１３に設けられたヒータ１３ｃあるいは反応容器１３の外部からの加熱等により制御される。

本実施形態において、重合反応時間（反応容器１３内の平均滞留時間）は、特に限定されず、目標とする分子量に応じて設定される。

重合時の圧力、すなわち圧縮性流体の圧力は、タンク７から供給された圧縮性流体が液化ガス（図２の相図の（２））、または高圧ガス（図２の相図の（３））となる圧力でも良いが、超臨界流体（図２の相図の（１））となる圧力が好ましい。圧縮性流体を超臨界流体の状態とすることで、開環重合性モノマーの溶解又は溶融が促進され、均一かつ定量的に重合反応を進めることができる。なお、二酸化炭素を圧縮性流体として用いる場合、反応の効率化やポリマー転化率等を考慮すると、その圧力は、３．７ＭＰａ以上、好ましくは５ＭＰａ以上、より好ましくは臨界圧力の７．４ＰＭａ以上である。また、二酸化炭素を圧縮性流体として用いる場合、同様の理由により、その温度は２５℃以上であることが好ましい。本実施形態において、圧縮性流体の濃度は、圧縮性流体に開環重合性モノマーおよび開環重合性モノマーから生成されるポリマーを溶解又は溶融させることが可能な濃度である限り、特に限定されない。

反応容器１３内の水分量は、開環重合性モノマー１００モル％に対して、４モル％以下、より好ましくは１モル％以下、更に好ましくは０．５モル％以下である。水分量が４モル％を超えると、水分自体も開始剤として寄与するため、分子量の制御が困難となる場合がある。重合反応系内の水分量を制御するために、必要に応じて、前処理として、開環重合性モノマー、その他原材料に含まれる水分を除去する操作を加えてもよい。

反応容器１３内で開環重合反応を終えたポリマー生成物Ｐは、計量ポンプ１４によって反応容器１３の外へ送り出される。計量ポンプ１４がポリマー生成物Ｐを送り出す速度は、圧縮性流体で満たされた重合系内の圧力を一定にして、運転させ均一な重合品を得るために、一定とすることが好ましい。そのため、計量ポンプ１４の背圧が一定となるように、反応容器１３の内部の送液機構及び送液ポンプ１０の送液量は制御される。同様に、送液ポンプ１０の背圧が一定となるように、混合装置９内部の送液機構及び計量フィーダー（２，４）、及び計量ポンプ（６，８）の供給速度は制御される。制御方式は、ＯＮ−ＯＦＦ型つまり間欠フィード型でもよいが、ポンプ等の回転速度を徐々に増減する連続又はステップ方式の方がより好ましいことが多い。いずれにせよこのような制御によって、均一なポリマー生成物を安定に得ることが出来る。

本実施形態により得られるポリマー生成物としての高分子化合物に残存する有機触媒は、必要に応じて除去される。これにより、ポリマー生成物中の有機触媒の残存量を２質量％未満とすることができる。有機触媒の除去方法としては、特に限定するものではないが、例えば、沸点を有する化合物であれば減圧留去や、有機触媒を溶解させる物質をエントレーナーとして用いて有機触媒を抽出してこれを除去する方法や、カラムにより有機触媒を吸着して除去する方法などが挙げられる。この場合、有機触媒を除去する方式としては、ポリマー生成物を反応容器から取り出した後に除去するバッチ方式でも、取り出さずそのまま連続処理する方式でもかまわない。減圧留去する場合、減圧条件は有機触媒の沸点に基づいて設定される。例えば、減圧の際の温度は、１００℃以上１２０℃以下であり、ポリマーが解重合する温度より低い温度で有機触媒を除去することが可能である。この抽出操作において有機溶媒を用いると、有機触媒を抽出後に有機溶媒を除去する工程が必要となる場合がある。このため、抽出操作においても溶媒として圧縮流体を用いることが好ましい。このような抽出操作としては、香料の抽出などの公知の技術が転用できる。

＜＜高分子化合物＞＞
本実施形態のポリマー生成物としての高分子化合物は、圧縮性流体、金属原子を含まない有機触媒、及び、開始剤としての糖類を用いて開環重合性モノマーを開環重合して得られ、糖類と結合したポリマー鎖を有する。この場合、圧縮性流体を用いることで、上述の通り、低い温度での重合反応が可能となるため、従来の溶融重合と比して、大幅に解重合反応を抑制できる。これにより、ポリマー生成物に含まれる残存開環重合性モノマー量を、０．１質量％以下（１０００ｐｐｍ）以下、好ましくは３００ｐｐｍ以下、より好ましくは１００ｐｐｍ以下とすることができる。なお、本実施形態において残存開環重合性モノマー量は、質量分率〔残存開環重合性モノマーの質量／開環重合性モノマーの総量（＝残存開環重合性モノマーを含むポリマー生成物の質量）〕で表すことができる。また、残存開環重合性モノマー量は、「ポリオレフィン等合成樹脂製食品容器包装等に関する自主基準，第３版改訂版，２００４年６月追補，第３部，衛生試験法」に基づいて測定することができる。

残存開環重合性モノマー量が１０００ｐｐｍを超える場合、熱特性の低下により耐熱安定性が悪くなるのに加えて、残存開環重合性モノマーが開環した際に生ずるカルボン酸に加水分解を促進する触媒機能を有するため、ポリマーの分解が進行しやすくなる。本実施形態により得られるポリマー生成物は、残存開環重合性モノマー量が低減されるので、安定性が大幅に向上されたものとなる。なお、本実施形態によると、上記の各重合反応条件を適宜選択することにより、除去処理を別途行わずとも、残存開環重合性モノマー量が１０００ｐｐｍ以下のポリマー生成物が得られる。

本実施形態の高分子化合物の数平均分子量は、用途に応じて適宜調整可能であるが、２０００以上であり、好ましくは５０００以上であり、より好ましくは７０００以上である。また、本実施形態の高分子化合物の数平均分子量は、特に限定されないが２０００００以下であり、好ましくは１０００００以下である。例えば、ＤＤＳ用途であれば、数平均分子量を５０００乃至５００００、構造体用途であれば５００００乃至２０００００程度とすることができるが、この限りではない。なお、本実施形態において数平均分子量は、ＧＰＣ（Gel Permeation Chromatography）測定に基づいて算出される。数平均分子量が２０００より小さい場合、ポリマーが脆くなるため、応用面での使用が制限される場合がある。本実施形態の高分子化合物の重量平均分子量Ｍｗを数平均分子量Ｍｎで除した値は、好ましくは１．２以上２．５以下であり、より好ましくは１．２以上２．０以下であり、特に好ましくは１．２以上１．５以下である。この値が２．５より大きい場合、低分子量成分が多くなり、分解性が高くなり過ぎる場合がある。

本実施形態の高分子化合物は、金属触媒及び有機溶媒を使用しない製法で製造されるため、実質的に金属原子及び有機溶媒が含まれず、残存モノマー量も０．１質量％（１０００ｐｐｍ）以下と極めて少ないことから、安全性、安定性に優れている。従って、本実施形態の粒子は、日用品、医薬品、化粧品、電子写真用トナー等の用途として幅広く適用される。なお、本実施形態において、金属触媒とは、開環重合に用いられる触媒であって金属を含むものである。また、実質的に金属原子を含まないとは、金属触媒由来の金属原子を含まないことを意味する。具体的には、ＩＣＰ発光分析法、原子吸光分析法あるいは比色法などの公知の分析手法で、ポリマー生成物における金属触媒由来の金属原子の検出を試みた場合に、検出限界以下であるときに金属触媒由来の金属原子を含まないと言える。この金属触媒としては、特に限定されないが、オクチル酸スズ、ジブチル酸スズ、ジ（２−エチルヘキサン酸）スズなどのスズ系化合物、アルミニウムアセチルアセトナート、酢酸アルミなどのアルミ系化合物、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などのチタン系化合物、ジルコニウムイソプロオイキシドなどのジルコニウム系化合物、三酸化アンチモンなどのアンチモン系化合物などの公知のものが挙げられる。金属触媒由来の金属原子としては、スズ、アルミ、チタン、ジルコニウム、アンチモンなどが挙げられる。また、本実施形態において、有機溶媒とは、有機物の溶媒であり、開環重合反応で得られるポリマー生成物を溶解せしめるものである。開環重合反応で得られるポリマー生成物がポリ乳酸鎖を含む場合には、有機溶媒としては、例えば、クロロホルム、塩化メチレンなどのハロゲン溶媒やテトラヒドロフランなどが挙げられる。実質的に有機溶媒を含有しないとは、以下の測定方法により測定されるポリマー生成物中の有機溶媒の含有量が検出限界以下であることを言う。

（残留有機溶媒の測定方法）
測定対象となるポリマー生成物１質量部に２−プロパノール２質量部を加え、超音波で３０分間分散させた後、冷蔵庫（５℃）にて１日以上保存し、ポリマー生成物中の有機溶媒を抽出する。上澄み液をガスクロマトグラフィ（ＧＣ−１４Ａ，ＳＨＩＭＡＤＺＵ）で分析し、ポリマー生成物中の有機溶媒および残留モノマーを定量することにより有機溶媒濃度を測定する。かかる分析時の測定条件は、以下の通りである。
装置 ：島津ＧＣ−１４Ａ
カラム ：ＣＢＰ２０−Ｍ ５０−０．２５
検出器 ：ＦＩＤ
注入量 ：１〜５μｌ
キャリアガス ：Ｈｅ ２．５ｋｇ／ｃｍ^２
水素流量 ：０．６ｋｇ／ｃｍ^２
空気流量 ：０．５ｋｇ／ｃｍ^２
チャートスピード：５ｍｍ／ｍｉｎ
感度 ：Ｒａｎｇｅ１０１×Ａｔｔｅｎ２０
カラム温度 ：４０℃
Injection Temp ：１５０℃
上記の製造方法により製造された高分子化合物は、残存開環重合性モノマー量が少なく、反応温度が極めて低いことに起因して、主に黄変などの変色が抑えられ、白色となる。なお、黄変の程度については、厚さ２ｍｍ樹脂ペレットを作成してＪＩＳ−Ｋ７１０３に従い、ＳＭカラーコンピューター（スガ試験機社製）を用いて測定したＹＩ値で評価することができる。本実施形態において、高分子化合物が白色であるとは、ＹＩ値が５以下であることを意味する。

＜＜包接化合物＞＞
本実施形態の高分子化合物に含まれる糖類が、他の物質（被包接化合物）を包接することにより、本実施形態の包接化合物は形成される。糖類に包接される物質としては特に限定されないが、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリメチルビニルエーテルなどのオリゴマーまたは高分子、蛍光染料、染料、香料、薬剤、または消臭・消毒・防カビ剤などの機能性化合物、ヨウ素などの分子が挙げられる。これらの被包接化合物は用途によって変更されるものであるが、例えばＤＤＳ（Drug Delivery System）に適したミセル形成用では、どちらかと言えば疎水性高分子が糖類に結合されているので、親水性高分子で生体毒性のないポリエチレングリコール類が好ましい。

包接化合物を製造する方法としては、本実施形態の高分子化合物を用いた方法であれば特に限定されないが、本実施形態の高分子化合物を用い、包接させたい機能性化合物（被包接化合物）と分散または溶解状態で混合する方法が挙げられる。また、開始剤としての糖類に予め機能性化合物を包接させておいてから高分子鎖を結合させるという方法もとり得る。尚、本実施形態の高分子化合物の凝集や高次構造化によって機能性化合物を取り込ませることもできる。

本実施形態の包接化合物は、特に限定されないが、飲料・食料品、化粧品、消臭・消毒・防かび薬剤などの衛生日用品、骨・生体の再生医療材、遺伝子やがん治療などのＤＤＳ薬剤などの分野において好適に用いられる。

＜＜シートおよび水分散体＞＞
従来、ポリ乳酸等の疎水性の高分子化合物によって形成されるシートを水に安定して分散させるためには、界面活性剤などの分散剤の添加が必要であった。ところが、分散剤を用いると、生体適合材料への活用が制限される等、シートの用途が限定される場合があった。また、傷修復にシートを用いる場合に、シートの水分散体に分散剤が含まれていると、傷修復の作用が低下する懸念があった。ポリ乳酸等の高分子化合物の水分散性を高めるために、親水性ポリマーあるいはオリゴマーを末端に導入、又は共重合させた場合には、シートとしての特性や生体適合性の点で満足なものが得られない場合があった。

本実施形態のシートは、上記実施形態の高分子化合物を含有することを特徴とする。また、本実施形態の水分散体は、上記実施形態の高分子化合物を含有するシートと、水と、を有し、シートが水に分散されていることを特徴とする。

本実施形態のシート（例えば、ナノシート）を構成する高分子化合物は、ポリ乳酸等のポリマー鎖にシクロデキストリン等の糖類が導入されているので、糖類の親水性により、水に対する分散性が高い。そのため界面活性剤などの分散剤を用いなくても水への分散が可能となるので、生体適合性が高い。

本実施形態のシートおよび水分散体の製造方法としては、特に限定されないが、高分子化合物として、上記実施形態の高分子化合物を使用する点を除いて、従来公知のシートあるいは水分散体の製造方法と同様の方法が用いられる。シートの製造方法の一例としては、ポリ乳酸等の高分子化合物及びシクロデキストリン等の糖類が結合した高分子化合物を塩化メチレン等の溶媒に溶解し、ポリビニルアルコール等の樹脂膜上に塗布する方法が挙げられる。水分散体の製造方法としては、上記のように作製した高分子化合物のシートを、樹脂膜ごと水中に浸漬させ、シートを剥離させる方法が挙げられる。シートの厚みとしては、特に限定されないが、例えば、０．０１μｍ以上、１００μｍ以下、より好ましくは、０．０２μｍ以上、５０μｍ以下とすることができる。

本実施形態のシートおよび水分散体は、特に限定されないが、生体適合性の傷修復材やスキンケア材などの分野において好適に用いられる。また、本実施形態のシートを、細胞培養用の足場シートとして用いることもできる。

＜＜実施形態の効果＞＞
本実施形態の高分子化合物は、圧縮性流体、金属原子を含まない有機触媒、及び、開始剤としての糖類を用いて開環重合性モノマーを開環重合して得られ、糖類と結合したポリマー鎖を有する。ポリマー生成物は、実質的に有機溶媒および金属原子を含まず、残存開環重合性モノマー量が０．１質量％（１０００ｐｐｍ）以下である。この高分子化合物は、有機溶媒を用いずに製造可能であり、残留開環重合性モノマー量も小さいため、これらの成分による高分子化合物の安全性や安定性の低下を抑制できるという効果を奏する。

以下、実施例及び比較例を示して本実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。実施例及び比較例で得られたポリマー生成物としての高分子化合物の各物性は次のようにして求めた。

＜分子量＞
ＧＰＣ（Gel Permeation Chromatography）により以下の条件で測定した。

・装置：ＧＰＣ−８０２０（東ソー社製）
・カラム：ＴＳＫ Ｇ２０００ＨＸＬ及びＧ４０００ＨＸＬ（東ソー社製）
・温度：４０℃
・溶媒：クロロホルム
・流速：１．０ｍＬ／分
濃度０．５重量％の試料を１ｍＬ注入し、上記の条件で測定した高分子化合物の分子量分布から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して高分子化合物の数平均分子量（Ｍｎ）、重量平均分子量（Ｍｗ）を算出した。分子量分布はＭｗをＭｎで除した値である。

＜残存開環重合性モノマー量＞
高分子化合物の残存開環重合性モノマー量は、「ポリオレフィン等合成樹脂製食品容器包装等に関する自主基準，第３版改訂版，２００４年６月追補，第３部，衛生試験法，Ｐ１３」記載のラクチド量の測定方法に従って求めることができる。具体的には、ポリ乳酸鎖を含む高分子化合物をジクロロメタンに均一に溶解し、アセトン／シクロヘキサン混合溶液を加えて高分子化合物を再沈させた上澄み液を、水素炎検出器（ＦＩＤ）付ガスクロマトグラフ（ＧＣ）に供し、残存開環重合性モノマー（ラクチド）を分離、内部標準法により定量することにより高分子化合物中の残存開環重合性モノマー量を測定することができる。尚、ＧＣの測定は以下の条件で行うことができる。なお、各表中の「ｐｐｍ」は質量分率を示す。

（ＧＣ測定条件）
カラム ：キャピラリーカラム
〈例〉Ｊ＆Ｗ製ＤＢ−１７ＭＳ（長さ３０ｍ×内径０．２５ｍｍ膜厚０．２５μｍ）
内部標準 ：２，６−ジメチル−γピロン
カラム流量：１．８ｍｌ／分
カラム温度：５０℃１分保持。２５℃／分で定速昇温して３２０℃５分保持。
検出器 ：水素炎イオン化法（ＦＩＤ）
＜残触媒量＞
上記のＧＰＣ測定の結果、及び上記のＧＣ測定の結果に基づいて、以下の式により残触媒量を算出した。

残触媒量＝（上記ＧＰＣ測定結果から求めた、分子量１０００以下のピーク面積（質量％）） − （上記ＧＣ測定結果から求めた残存開環重合性モノマー量（質量％））
＜残金属量＞
また、高分子化合物の製造に金属（金属触媒）を用いた場合には、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）法により高分子化合物の残金属量（質量％）を求めた。この場合、実施例及び比較例で得られた高分子化合物を計量し、硫酸及び過酸化水素で湿式分解を行った後にＩＣＰ−ＡＥＳ装置（ＪＯＢＩＮ ＹＶＯＮ社製 ＪＹ‐１３８Ｕ型）でＩＣＰ金属分析を行い、触媒に由来する金属元素の有無を調べた。

＜重合反応装置＞
実施例１〜１０、及び比較例１では、図４の重合反応装置２００を使用した。重合反応装置２００のタンク２１としてはＣＯ_２ボンベを使用した。重合反応装置２００の反応容器２７としては１００ｍｌのバッチ式圧力容器を使用した。比較例２では、ＣＯ_２ボンベの変わりに窒素ボンベを接続した以外は、実施例１と同様の装置を用いた。

〔実施例１〕
モノマーとしてＬ−乳酸のラクチドを用い、開始剤のα-シクロデキストリンをモノマー１００モルに対し０．３モルとして、系全体の質量を５０ｇになるよう計量し、１００ｍＬの反応容器２７に加えた。それらを１１０℃で加熱した後に、計量ポンプ２２にて超臨界二酸化炭素（６０℃、１２ＭＰａ）を充填し、１０分間攪拌しながら原材料を溶融させた。系内の温度を６０℃に調整した後に、圧縮性流体の経路を添加ポット２５経由に切り換えた。これにより、あらかじめ添加ポット２５に仕込んだ有機触媒（１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ）、０．５ｍｏｌ％）を、反応容器２７内の圧力より１ＭＰａ高い設定圧力で、添加ポット２５から反応容器２７へ押し出して加えた。その後、２時間反応させた。反応終了後、バルブ２８よりポリマー生成物を減圧させながら排出させた。これにより、二酸化炭素が気化して、ポリマー生成物としての高分子化合物（糖類と結合したポリ乳酸）が得られた。得られた高分子化合物について、物性値を上記の方法で求めた。結果を表１に示す。

なお、表１及び表２中の略名は、次の化合物を示す。
Ｌ−Ｌａｃ：Ｌ−乳酸のラクチド
Ｄ−Ｌａｃ：Ｄ−乳酸のラクチド
γ−ＢＬＣ：γ−ブチロラクトン
δ−ＶＬＣ：δ−バレロクトン
ε−ＣＰＬ：ε−カプロラクトン
α−ＣＤ：α−シクロデキストリン
β−ＣＤ：β−シクロデキストリン
γ−ＣＤ：γ−シクロデキストリン
ＤＢＵ：１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン
ＤＭＡＰ：Ｎ，Ｎ−ジメチル−４−アミノピリジン
ＳｎＯｃＡ：ジ（２−エチルヘキサン酸）スズ
〔実施例２〜１０〕
モノマー種、開始剤種、触媒種、触媒量を、表１又は表２の各欄に示すように変えた点以外は、実施例１と同様の操作を行い、高分子化合物を得た。得られた高分子化合物について、物性値を上記の方法で求めた。結果を表１又は表２に示す。

なお、実施例１〜１０の高分子化合物は、有機溶媒を用いない製造方法により製造されるので、実質的に有機溶媒を含有しない。また、実施例１〜１０の高分子化合物は、金属触媒を用いない製造方法により製造されるので、実質的に金属を含有しない。

〔比較例１〕
表２の比較例１に示されるように、触媒にジ（２−エチルヘキサン酸）スズを用いた以外は実施例１と同様の操作を行い、高分子化合物を得た。得られた高分子化合物について、物性値を上記の方法で求めた。結果を表２に示す。

〔比較例２〕
表２の比較例２に示されるように、触媒にジ（２−エチルヘキサン酸）スズを用い、常圧（０．１ＭＰａ窒素ガス下）、反応温度を１９０℃に変更した以外は実施例１と同様の操作を行い、高分子化合物を得た。得られた高分子化合物について、物性値を上記の方法で求めた。結果を表２に示す。

〔実施例１１〜１５〕
ＤＦＭ（ジメチルホルムアミド）中、室温で実施例（１，３，７，８）の高分子化合物と、被包接化合物を、表３に示した組み合わせ及び混合比で攪拌混合して、包接化合物を得た。得られた包接化合物について、ＧＰＣにより上記の方法で分子量を測定し、以下の基準で包接の可否を評価した。結果を表３に示す。
○：包接可（化合物の分子量が、高分子化合物の分子量と比較して増大している）
×：包接否（化合物の分子量が、高分子化合物の分子量と比較して増大していない）
なお、表３中略号は、次の化合物を示す。
ＰＥＧ１０００：分子量１０００のポリエチレングリコール
ＤＭＰＥＧ２０００：分子量２０００のポリエチレングリコールジメチルエーテル
ＰＰＧ−ＰＥＧ：分子量４４００のポリエチレングリコールポリプロピレングリコールブロック重合体（ＢＡＳＦ プルロニックＬ１２１）
ＲＥＳＯＭＥＲ Ｒ ２０３Ｓ：分子量１８０００−２８０００のポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド）（シグマアルドリッチ 製品番号７１９９３５）
〔比較例３〕
高分子化合物、および、被包接化合物を表３に示されるように変更した以外は実施例１１１と同様にして、化合物を得た。実施例１１と同様に評価した、包接の可否を表３に示す。

〔ポリマー製造例１〕
モノマーとしてＬ−乳酸のラクチドを用い、開始剤のα-シクロデキストリンをモノマー２８．８質量部に対し３．８９１質量部として、系全体の質量を５０ｇになるよう計量し、１００ｍＬの反応容器２７に加えた。それらを１１０℃で加熱した後に、計量ポンプ２２にて超臨界二酸化炭素（６０℃、１２ＭＰａ）を充填し、１０分間攪拌しながら原材料を溶融させた。系内の温度を６０℃に調整した後に、圧縮性流体の経路を添加ポット２５経由に切り換えた。これにより、あらかじめ添加ポット２５に仕込んだ有機触媒（１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデカ−７−エン（ＤＢＵ）、０．５ｍｏｌ％）を、反応容器２７内の圧力より１ＭＰａ高い設定圧力で、添加ポット２５から反応容器２７へ押し出して加えた。その後、２時間反応させた。反応終了後、バルブ２８よりポリマー生成物を減圧させながら排出させた。これにより、二酸化炭素が気化して、ポリマー生成物Ｐ−１が得られた。得られた高分子化合物Ｐ−１について、重量平均分子量Ｍｗを上記の方法で測定した。結果を表４に示す。なお、表４中の略名および式量を表５に示す。

〔ポリマー製造例２〜１０〕
モノマーの種類あるいは添加量を表４に記載のとおり変更した以外は、ポリマー製造例１と同様にして、ポリマー生成物Ｐ−２乃至Ｐ−１０を作成した。得られた高分子化合物Ｐ−２乃至Ｐ−１０について、重量平均分子量Ｍｗを上記の方法で測定した。結果を表４に示す。

〔実施例２−１〕
予め１０ｃｍ角ガラス基板上にポリビニルアルコール（クラレポバール ＰＶＡ２１７（クラレ製））をスピンコート法で塗布することによりポリビニルアルコール膜を作製した。６０質量部のポリマー生成物Ｐ−１及び４０質量部のポリマー生成物Ｐ−１０を塩化メチレンに対して５質量％となるよう溶解し、ポリビニルアルコール膜上に塗布した。この膜に切込みを入れて１ｃｍ角に細分した後、水に浸漬して、ポリマー生成物によって構成されるシートを剥離させて取り出した。ホモミクサーＭｒａｋ ＩＩ ２．５型（プライミクス株式会社）を用いて、回転数１０,０００ｒｐｍで６０秒かけて、シートをイオン交換水２００ｍｌに分散した。アパーチャー径１０００μｍの粒度分布測定装置マルチサイザー４（ベックマン・コールター株式会社）を用いて、得られた各分散体のシートの断片サイズ（Ｄｖ）を測定した。各分散体の分散条件と得られたＰＬＡ水分散体（２０ｍｌ）の評価結果を表２にまとめた。なお、表６中の「ＳＤＳ」は、ドデシル硫酸ナトリウムである。

〔実施例２−２〜１０，比較例１，２〕
原材料および添加剤の種類および量を表６に記載のとおり変更した以外は、実施例２−１と同様にして、シートの水分散体を作成した。各分散体の分散条件と得られたＰＬＡ水分散体（２０ｍｌ）の評価結果を表２にまとめた。

１ タンク
２ 計量フィーダー
３ タンク
４ 計量フィーダー
５ タンク
６ 計量ポンプ
７ タンク
８ 計量ポンプ
９ 混合装置
１０ 送液ポンプ
１１ タンク
１２ 計量ポンプ
１３ 反応容器
１４ 計量ポンプ
１５ 押出口金
２１ タンク
２２ 計量ポンプ
２３ バルブ
２４ バルブ
２５ 添加ポット
２６ バルブ
２７ 圧力容器
２８ バルブ
３０ 配管
１００ 重合反応装置
２００ 重合反応装置

特公平８−１９２２６号公報 特開２００５−１２０２６３号公報

「超臨界流体の最新応用技術」、第１７３頁、２００４年３月１５日、株式会社エヌ・ティー・エス発行

Claims (12)

1. 糖類と結合したポリマー鎖を有する高分子化合物であって、
   実質的に有機溶媒及び金属原子を含まず、残存モノマー量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする高分子化合物。
2. 他の物質を包接することを特徴とする請求項１に記載の高分子化合物。
3. 前記糖類は、環状オリゴ糖であることを特徴とする請求項１又は２に記載の高分子化合物。
4. 前記環状オリゴ糖は、シクロデキストリン又はシクロデキストリン誘導体であることを特徴とする請求項３に記載の高分子化合物。
5. 数平均分子量が２０００以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の高分子化合物。
6. 前記ポリマー鎖は、カルボニル結合を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の高分子化合物。
7. 前記ポリマー鎖は、エステル結合又はカーボネート結合を有することを特徴とする請求項６に記載の高分子化合物。
8. 前記ポリマー鎖は、ポリエステル又はポリカーボネートであることを特徴とする請求項７に記載の高分子化合物。
9. 圧縮性流体、金属原子を含まない有機触媒、及び、開始剤としての前記糖類を用いて開環重合性モノマーを開環重合して得られたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の高分子化合物。
10. 請求項２に記載の高分子化合物が、前記他の物質を包接することにより形成されたことを特徴とする包接化合物。
11. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の高分子化合物を含有することを特徴とするシート。
12. 請求項１１に記載のシートと、
    水と、を有し、
    前記シートが前記水に分散されていることを特徴とする水分散体。

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