JP2020183464A - Method for producing chiral polymer, and chiral polymer - Google Patents

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Abstract

To provide a method for producing a metal compound and a luminous compound having chiral properties.SOLUTION: A method for producing a chiral polymer includes: a silica layer formation step of obtaining a composite body in which a silica layer is formed on the surface of a chiral supramolecular crystal by a hydrolysis condensation reaction of making a hydrolyzable silicon compound act on a chiral supermolecular crystal of an acid-base type complex including a polymer having a straight chain-type polyethyleneimine skeleton and a chiral dicarboxylic acid compound that has two carboxyl groups and 4 or more carbon atoms; an acid treatment step of acid-treating the composite body to obtain an acid-treated composite body; a polymerization step of radical-polymerizing a compound having an ethylenically-unsaturated bond as a monomer in the presence of treated particles derived from the acid-treated composite body, and forming the polymer including the monomer as a repeating unit on the surface of the treated particles to obtain a resin composite body; and a removal step of removing silica forming the silica layer from the resin composite body.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、キラルポリマーの製造方法、及びキラルポリマーに関するものである。 The present invention relates to a method for producing a chiral polymer and a chiral polymer.

近年、分子間相互作用により有機化合物を平衡又は非平衡状態で自己組織化させて得られる、特定の空間形状やナノメートルオーダーの規則的構造等を備えたナノ構造体が盛んに提案されている。これらのナノ構造体は、様々な組成の有機/無機複合ナノ材料を構築するための基盤として用いることができるばかりでなく、各種の材質からなるナノ構造体を形成するための鋳型としても用いることができることから、学際的分野や産業的分野等から関心を寄せられている。 In recent years, nanostructures having a specific spatial shape and a regular structure on the order of nanometers, which are obtained by self-assembling organic compounds in an equilibrium or non-equilibrium state by intermolecular interaction, have been actively proposed. .. These nanostructures can be used not only as a base for constructing organic / inorganic composite nanomaterials having various compositions, but also as a template for forming nanostructures made of various materials. Because of this, it is attracting attention from interdisciplinary fields and industrial fields.

このようなナノ構造物の例として、例えば特許文献1には、特定の化学構造を備えた界面活性剤を溶液中で自己組織化させ、その周囲でシリカ源となる化合物をゾルゲル反応させてメソポーラスシリカ粒子を形成させることが提案されている。また、特許文献2には、互いに相溶しない非水溶性及び水溶性である2種のポリマーからミクロな相分離構造を形成させ、これをもとに平均孔径1〜200nmのシリンダー構造の細孔を備えた多孔質膜を形成させることが提案されている。また、生体高分子であるDNAやタンパク質が自己組織化により独特な立体構造を備えたナノ構造体となることもよく知られている。 As an example of such a nanostructure, for example, in Patent Document 1, a surfactant having a specific chemical structure is self-assembled in a solution, and a compound that becomes a silica source is sol-gel-reacted around the surfactant to make mesoporous. It has been proposed to form silica particles. Further, in Patent Document 2, a microphase-separated structure is formed from two kinds of polymers that are incompatible with each other and are water-insoluble and water-soluble, and based on this, pores having a cylinder structure having an average pore diameter of 1 to 200 nm are formed. It has been proposed to form a porous membrane with. It is also well known that DNA and proteins, which are biopolymers, become nanostructures having a unique three-dimensional structure by self-assembly.

また、キラリティーを備えたナノ構造体を鋳型とし、その周囲にシリカ等の金属酸化物の層を成長させることにより、鋳型の持つキラリティーを金属酸化物に転写させることが提案されている。このような例として、特許文献3には、らせん構造等の光学活性なキラル配向構造を備えた重合体を鋳型とし、当該鋳型に金属ソースを作用させてキラルな有機/無機複合体を得ることが提案されている。このような有機/無機複合体では、金属酸化物にキラリティーが転写されているので、例えば触媒活性を備えた金属酸化物を当該有機/無機複合体の無機成分として選択すれば、キラルな反応場を備えた金属酸化物触媒が得られる可能性があると考えられる。このような金属酸化物触媒となる可能性を備えたものとして、本発明者らにより、キラルな金属酸化物ナノ構造体が組み合わさってなる構造体が提案されている(特許文献4を参照)。 Further, it has been proposed to transfer the chirality of the template to the metal oxide by using a nanostructure having chirality as a template and growing a layer of a metal oxide such as silica around it. As such an example, in Patent Document 3, a polymer having an optically active chiral orientation structure such as a spiral structure is used as a template, and a metal source is allowed to act on the template to obtain a chiral organic / inorganic composite. Has been proposed. In such an organic / inorganic composite, the kirarity is transferred to the metal oxide. Therefore, for example, if a metal oxide having catalytic activity is selected as the inorganic component of the organic / inorganic composite, a chiral reaction can be obtained. It is considered that a metal oxide catalyst having a field may be obtained. The present inventors have proposed a structure in which chiral metal oxide nanostructures are combined as having the possibility of becoming such a metal oxide catalyst (see Patent Document 4). ..

一方、キラリティーを備えた化合物に発光を示す化合物を錯形成等の手段により結合させ、円偏光発光を示す光学機能材料を得ることも提案されている。このような材料の一例として、非特許文献1には、希土類錯体にキラルな化合物を結合させることにより、希土類錯体から発せられる蛍光が非円偏光発光から円偏光発光に変化することが報告されている。また、非特許文献2には、蛍光発光を示す化合物であるチオフェンとキラルな(R)−1−(2−ナフチル)エチルアミンとの超分子固体錯体において、円偏光発光が観察されたことが報告されている。また、特許文献5には、キラルな配位子を備えた7配位型の希土類錯体が円偏光発光を示すことが報告されている。 On the other hand, it has also been proposed to bond a compound exhibiting light emission to a compound having chirality by means such as complex formation to obtain an optical functional material exhibiting circularly polarized light emission. As an example of such a material, Non-Patent Document 1 reports that the fluorescence emitted from a rare earth complex changes from non-circularly polarized light emission to circularly polarized light emission by binding a chiral compound to the rare earth complex. There is. Further, Non-Patent Document 2 reports that circularly polarized light emission was observed in a supramolecular solid complex of thiophene, which is a compound exhibiting fluorescence emission, and chiral (R) -1- (2-naphthyl) ethylamine. Has been done. Further, Patent Document 5 reports that a 7-coordinated rare earth complex having a chiral ligand exhibits circularly polarized light emission.

特開2010−208907号公報JP-A-2010-208907 特開2009−256592号公報JP-A-2009-256592 特開2005−239863号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-239863 特許第6004272号公報Japanese Patent No. 6004272 特開2013−121921号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-121921

Hao Chen et al.,RSC Adv.,2015,5,39946−39951Hao Chen et al. , RSC Adv. , 2015, 5, 39946-39951 Xin−Ling Liu et al.,J.Mater.Chem.B,4,626−634(2016)Xin-Ling Liu et al. , J. Mater. Chem. B, 4,626-634 (2016)

上記のようなキラルな性質を備えた金属化合物や発光性化合物は、キラルな反応場を提供する触媒や円偏光発光材料として有望である。このような背景のもと、本発明は、キラリティーを備えた、新たな材料を提供することを目的とする。 Metal compounds and luminescent compounds having the above-mentioned chiral properties are promising as catalysts and circularly polarized light emitting materials that provide a chiral reaction field. Against this background, it is an object of the present invention to provide a new material having chirality.

本発明者は、以上の課題を解決するために次のような検討を鋭意進めた。まず、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマー及びキラルなジカルボン酸化合物を反応させて得た酸塩基型錯体のキラル超分子結晶を用い、この超分子結晶に加水分解性の珪素化合物を作用させてシリカ層を形成させて複合体を得た。このシリカ層には、超分子結晶のキラリティーが転写されており、得られた複合体にはシリカ層からなるキラル構造が存在する。その後、酸処理によりこの複合体から上記ジカルボン酸化合物を除いて酸処理複合体に変換してから、その酸処理複合体の表面でエチレン性不飽和結合を有する化合物をモノマーとしてラジカル重合させてポリマーを形成させると、そのポリマーの吸収波長域にてキラルなシリカ層に誘起された円二色性が観察されるようになる。そして、驚くべきことに、この円二色性は、上記シリカ層を除去した後も観察されたことから、単にキラルなシリカ層に誘起されて発現したのでなく、ポリマー自身の構造により発現されたものであることを本発明者は知見した。なお、上記のように、酸処理構造体の表面でモノマーを重合させるに際しては、(1)直鎖状ポリエチレンイミン骨格に含まれるイミノ基(窒素原子)と、求核試薬に対して脱離基となる置換基を備えたアルキル基がベンゼン環に結合した構造を有する化合物とを作用させることで、ポリエチレンイミンの窒素原子を修飾しておいたり、(2)酸処理構造体を焼成してキラルシリカとした後、シランカップリング剤を用いてキラルシリカ表面を修飾しておいたりするとより良い結果が得られることも本発明者は併せて知見した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、以下のものを提供する。 The present inventor has diligently proceeded with the following studies in order to solve the above problems. First, a chiral supermolecular crystal of an acid-base complex obtained by reacting a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton and a chiral dicarboxylic acid compound was used, and a hydrolyzable silicon compound was allowed to act on the supermolecular crystal. A silica layer was formed to obtain a composite. The chirality of supramolecular crystals is transferred to this silica layer, and the obtained complex has a chiral structure composed of a silica layer. Then, the dicarboxylic acid compound is removed from the complex by acid treatment and converted into an acid-treated complex, and then a compound having an ethylenically unsaturated bond is radically polymerized as a monomer on the surface of the acid-treated complex to carry out a polymer. When the compound is formed, the circular dichromaticity induced in the chiral silica layer is observed in the absorption wavelength range of the polymer. And, surprisingly, since this circular dichroism was observed even after the silica layer was removed, it was not simply induced and expressed in the chiral silica layer, but was expressed by the structure of the polymer itself. The present inventor has found that it is a thing. As described above, when the monomer is polymerized on the surface of the acid-treated structure, (1) the imino group (nitrogen atom) contained in the linear polyethyleneimine skeleton and the desorbing group for the nucleophilic reagent By interacting with a compound having a structure in which an alkyl group having a substituent is bonded to a benzene ring, the nitrogen atom of polyethyleneimine can be modified, or (2) an acid-treated structure can be calcined to form chiral silica. The present inventor also found that better results can be obtained by modifying the surface of chiral silica with a silane coupling agent. The present invention has been made based on such findings, and provides the following.

(1)本発明は、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーと、2つのカルボキシル基を備え、4以上の炭素原子を備えたキラルなジカルボン酸化合物と、を含んでなる酸塩基型錯体のキラル超分子結晶に加水分解性の珪素化合物を作用させる加水分解縮合反応により、上記キラル超分子結晶の表面にシリカ層を形成させた複合体を得るシリカ層形成工程と、上記複合体を酸処理して酸処理複合体を得る酸処理工程と、上記酸処理複合体を由来とする被処理粒子の存在下、エチレン性不飽和結合を有する化合物をモノマーとしてラジカル重合させて、当該モノマーを繰り返し単位として含むポリマーを前記被処理粒子の表面に形成させて樹脂複合体を得る重合工程と、上記樹脂複合体から上記シリカ層を形成するシリカを除去する除去工程と、を備えたキラルポリマーの製造方法である。 (1) The present invention comprises an acid-base type complex comprising a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton and a chiral dicarboxylic acid compound having two carboxyl groups and four or more carbon atoms. A silica layer forming step of obtaining a composite in which a silica layer is formed on the surface of the chiral supermolecular crystal by a hydrolysis condensation reaction in which a hydrolyzable silicon compound is allowed to act on the chiral supermolecular crystal, and an acid treatment of the composite. In the acid treatment step of obtaining an acid-treated complex and the presence of particles to be treated derived from the acid-treated complex, a compound having an ethylenically unsaturated bond is radically polymerized as a monomer, and the monomer is repeatedly used as a unit. A method for producing a chiral polymer, comprising a polymerization step of forming a polymer contained in the above on the surface of the particles to be treated to obtain a resin composite, and a removal step of removing the silica forming the silica layer from the resin composite. Is.

(2)また本発明は、上記重合工程において、上記被処理粒子に上記モノマーを接触させた後、上記モノマーが非水溶性であれば水溶性溶媒中で、上記モノマーが水溶性であれば非水溶性溶媒中で、上記ラジカル重合を行うことを特徴とする、(1)項記載のキラルポリマーの製造方法である。 (2) Further, in the present invention, after the monomer is brought into contact with the particles to be treated in the polymerization step, if the monomer is water-insoluble, it is in a water-soluble solvent, and if the monomer is water-soluble, it is not. The method for producing a chiral polymer according to item (1), which comprises performing the above radical polymerization in a water-soluble solvent.

(3)また本発明は、上記酸処理複合体に、求核試薬に対して脱離基となる置換基を備えたアルキル基がベンゼン環に結合した構造を有する化合物を作用させることで、上記ポリエチレンイミンの窒素原子が三級化した三級化複合体を得る三級化工程をさらに含み、この工程で得た三級化複合体を上記被処理粒子として重合工程に付すことを特徴とする、(1)項又は(2)項記載のキラルポリマーの製造方法である。 (3) Further, in the present invention, the acid-treated complex is allowed to act on the nucleophile with a compound having a structure in which an alkyl group having a substituent as a leaving group is bonded to a benzene ring. It further includes a tertiaryization step of obtaining a tertiaryized composite in which the nitrogen atom of polyethyleneimine is tertiaryized, and the tertiaryd composite obtained in this step is subjected to a polymerization step as the particles to be treated. , (1) or (2), the method for producing a chiral polymer.

(4)また本発明は、求核試薬に対して脱離基となる置換基を備えたアルキル基がベンゼン環に結合した構造を有する上記化合物が、下記一般式(1)で表す化合物である、(3)項記載のキラルポリマーの製造方法である。

Figure 2020183464
(上記一般式(1)中、Eは、求核試薬に対して脱離基となる置換基であり、Rは、一価の有機基である。) (4) Further, in the present invention, the above-mentioned compound having a structure in which an alkyl group having a substituent as a leaving group is bonded to a benzene ring with respect to a nucleophile is a compound represented by the following general formula (1). , The method for producing a chiral polymer according to item (3).
Figure 2020183464
(In the above general formula (1), E is a substituent serving as a leaving group for the nucleophile, and R is a monovalent organic group.)

(5)また本発明は、求核試薬に対して脱離基となる置換基を備えたアルキル基がベンゼン環に結合した構造を有する上記化合物が、下記一般式(2)で表す化合物である、(3)項又は(4)項のいずれか1項記載のキラルポリマーの製造方法である。

Figure 2020183464
(上記一般式(2)中、Eは、求核試薬に対して脱離基となる置換基である。) (5) Further, in the present invention, the above-mentioned compound having a structure in which an alkyl group having a substituent as a leaving group is bonded to a benzene ring with respect to a nucleophile is a compound represented by the following general formula (2). , The method for producing a chiral polymer according to any one of paragraphs (3) and (4).
Figure 2020183464
(In the above general formula (2), E is a substituent serving as a leaving group for the nucleophile.)

(6)また本発明は、上記モノマーとしてエチレン性不飽和結合を2つ以上有する化合物を用いることを特徴とする、(1)項〜(5)項のいずれか1項記載のキラルポリマーの製造方法である。 (6) The production of the chiral polymer according to any one of (1) to (5), wherein the present invention uses a compound having two or more ethylenically unsaturated bonds as the monomer. The method.

(7)また本発明は、上記酸処理複合体を焼成することでキラルなシリカ粒子を得た後、そのシリカ粒子にシランカップリング剤を作用させて表面処理シリカを得る表面処理工程をさらに含み、この工程で得た表面処理シリカを前記被処理粒子として重合工程に付すことを特徴とする、(1)項又は(2)項記載のキラルポリマーの製造方法である。 (7) Further, the present invention further includes a surface treatment step of obtaining chiral silica particles by firing the acid-treated composite and then reacting the silica particles with a silane coupling agent to obtain surface-treated silica. The method for producing a chiral polymer according to item (1) or (2), wherein the surface-treated silica obtained in this step is subjected to a polymerization step as the particles to be treated.

(8)また本発明は、上記モノマーとしてエチレン性不飽和結合を2つ以上有する化合物を用いることを特徴とする、(7)項記載のキラルポリマーの製造方法である。 (8) The present invention is the method for producing a chiral polymer according to item (7), wherein a compound having two or more ethylenically unsaturated bonds is used as the monomer.

(9)また本発明は、上記シランカップリング剤が、ラジカル重合性残基を有することを特徴とする、(7)項又は(8)項記載のキラルポリマーの製造方法である。 (9) The present invention is the method for producing a chiral polymer according to item (7) or (8), wherein the silane coupling agent has a radically polymerizable residue.

(10)本発明は、エチレン性不飽和結合を有する化合物をモノマーとした繰り返し単位を含み、円二色性スペクトル測定において正又は負のコットン効果が観察されることを特徴とするキラルポリマーでもある。 (10) The present invention is also a chiral polymer containing a repeating unit using a compound having an ethylenically unsaturated bond as a monomer, and a positive or negative Cotton effect is observed in circular dichroism spectrum measurement. ..

(11)また本発明は、上記モノマーが、ジビニルベンゼン、エチレンビスメタクリレート又はN,N’−メチレンビスアクリルアミドである(10)項記載のキラルポリマーである。 (11) Further, the present invention is the chiral polymer according to item (10), wherein the monomer is divinylbenzene, ethylene bismethacrylate or N, N'-methylenebisacrylamide.

本発明によれば、キラリティーを備えた、新たな材料が提供される。 According to the present invention, a new material having chirality is provided.

図1は、複合体(PEI/Tart@SiO)についてのFT−IRスペクトルである。FIG. 1 is an FT-IR spectrum for the complex (PEI / Tart @ SiO 2 ). 図2は、D−/L−複合体(D−及びL−PEI/Tart@SiO)についての円二色性スペクトルである。FIG. 2 is a circular dichroism spectrum for the D- / L-complex (D- and L-PEI / Tart @ SiO 2 ). 図3は、酸処理複合体(PEI@SiO)と複合体(PEI/Tart@SiO)との対比を示すFT−IRスペクトルである。FIG. 3 is an FT-IR spectrum showing a comparison between the acid-treated complex (PEI @ SiO 2 ) and the complex (PEI / Tart @ SiO 2 ). 図4は、D−/L−酸処理複合体(D−及びL−PEI@SiO)の円二色性スペクトルである。FIG. 4 is a circular dichroism spectrum of the D- / L-acid-treated complex (D- and L-PEI @ SiO 2 ). 図5は、実施例1のキラルポリマーの調製過程で得たD−/L−三級化複合体(D−及びL−bp@SiO)の円二色性スペクトルである。FIG. 5 is a circular dichroism spectrum of the D- / L-tertiary complex (D- and L-bp @ SiO 2 ) obtained in the process of preparing the chiral polymer of Example 1. 図6は、実施例1のキラルポリマーの調製過程で得たD−/L−樹脂複合体(D−及びL−bp@SiO@PDVB)の円二色性スペクトルである。FIG. 6 is a circular dichroism spectrum of the D- / L-resin composite (D- and L-bp @ SiO 2 @ PDVB) obtained in the process of preparing the chiral polymer of Example 1. 図7は、実施例1のD−/L−キラルポリマー(D/L−PDVB)の円二色性スペクトルである。FIG. 7 is a circular dichroism spectrum of the D- / L-chiral polymer (D / L-PDVB) of Example 1. 図8は、実施例2のキラルポリマーの調製過程で得たD−/L−三級化複合体(D−及びL−CMS@SiO)の円二色性スペクトルである。FIG. 8 is a circular dichroism spectrum of the D- / L-tertiary complex (D- and L-CMS @ SiO 2 ) obtained in the process of preparing the chiral polymer of Example 2. 図9は、実施例2のキラルポリマーの調製過程で得たD−/L−樹脂複合体(D−及びL−CMS@SiO@PMBA)の円二色性スペクトルである。FIG. 9 is a circular dichroism spectrum of the D- / L-resin composite (D- and L-CMS @ SiO 2 @ PMBA) obtained in the process of preparing the chiral polymer of Example 2. 図10は、実施例2のD−/L−キラルポリマー(D/L−PMBA)の円二色性スペクトルである。FIG. 10 is a circular dichroism spectrum of the D- / L-chiral polymer (D / L-PMBA) of Example 2. 図11は、実施例3のキラルポリマーの調製過程で得たD−/L−表面処理シリカ(D−及びL−SiO@TPM)の円二色性スペクトルである。FIG. 11 is a circular dichroism spectrum of D- / L-surface-treated silica (D- and L-SiO 2 @ TPM) obtained in the process of preparing the chiral polymer of Example 3. 図12は、実施例3のキラルポリマーの調製過程で得たD−/L−樹脂複合体(D−及びL−SiO@TPM@PDVB)の円二色性スペクトルである。FIG. 12 is a circular dichroism spectrum of the D- / L-resin composite (D- and L-SiO 2 @ TPM @ PDVB) obtained in the process of preparing the chiral polymer of Example 3. 図13は、実施例3のD−/L−キラルポリマー(D/L−PDVB)の円二色性スペクトルである。FIG. 13 is a circular dichroism spectrum of the D- / L-chiral polymer (D / L-PDVB) of Example 3.

以下、本発明のキラルポリマーの製造方法の第一実施態様及び第二実施態様、並びにキラルポリマーの一実施形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施態様及び実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において適宜変更を加えて実施することができる。 Hereinafter, the first and second embodiments of the method for producing a chiral polymer of the present invention, and one embodiment of the chiral polymer will be described. The present invention is not limited to the following embodiments and embodiments, and can be carried out with appropriate modifications within the scope of the present invention.

<キラルポリマーの製造方法の第一実施態様>
本発明に係るキラルポリマーの製造方法は、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーと、2つのカルボキシル基を備え、4以上の炭素原子を備えたキラルなジカルボン酸化合物と、を含んでなる酸塩基型錯体のキラル超分子結晶に加水分解性の珪素化合物を作用させる加水分解縮合反応により、上記キラル超分子結晶の表面にシリカ層を形成させた複合体を得るシリカ層形成工程と、上記複合体を酸処理して酸処理複合体を得る酸処理工程と、上記酸処理複合体を由来とする被処理粒子の存在下、エチレン性不飽和結合を有する化合物をモノマーとしてラジカル重合させて、当該モノマーを繰り返し単位として含むポリマーを上記被処理粒子の表面に形成させて樹脂複合体を得る重合工程と、上記樹脂複合体から上記シリカ層を形成するシリカを除去する除去工程と、を備える。本発明に係るキラルポリマーの製造方法が上記の各工程を備えることにより、まず、キラルなジカルボン酸化合物の持つキラリティーの反映された超分子結晶が鋳型となり、その鋳型をもとにして超分子結晶の表面に形成されたシリカ層に当該キラリティーが転写される。その後、酸処理により超分子結晶の粒子から上記ジカルボン酸化合物を除去した後、その粒子の表面でモノマーをラジカル重合させ、最後にシリカ層を除去することにより、シリカ層のキラリティーの転写されたキラルポリマーが生成する。このキラルポリマーは、シリカ層が持っていたキラリティーが転写されており円二色性を示すので、例えば、円二色性を利用したセキュリティー用途等の用途で用いることができる。
<First Embodiment of Method for Producing Chiral Polymer>
The method for producing a chiral polymer according to the present invention is an acid comprising a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton and a chiral dicarboxylic acid compound having two carboxyl groups and four or more carbon atoms. A silica layer forming step of obtaining a composite in which a silica layer is formed on the surface of the chiral supermolecular crystal by a hydrolysis condensation reaction in which a hydrolyzable silicon compound is allowed to act on the chiral supermolecular crystal of the basic complex, and the above-mentioned composite. In the acid treatment step of acid-treating the body to obtain an acid-treated complex, and in the presence of the particles to be treated derived from the acid-treated complex, a compound having an ethylenically unsaturated bond is radically polymerized as a monomer to obtain the said compound. It includes a polymerization step of forming a polymer containing a monomer as a repeating unit on the surface of the particles to be treated to obtain a resin composite, and a removal step of removing silica forming the silica layer from the resin composite. When the method for producing a chiral polymer according to the present invention includes the above-mentioned steps, first, a supramolecular crystal reflecting the chirality of the chiral dicarboxylic acid compound becomes a template, and the supramolecular crystal is based on the template. The chirality is transferred to the silica layer formed on the surface of the crystal. Then, after removing the dicarboxylic acid compound from the particles of the supermolecular crystal by acid treatment, the monomer was radically polymerized on the surface of the particles, and finally the silica layer was removed to transfer the chirality of the silica layer. A chiral polymer is produced. Since this chiral polymer has the chirality of the silica layer transferred and exhibits circular dichroism, it can be used, for example, for security applications utilizing circular dichroism.

なお、本発明の実施態様としては、酸処理複合体としてからラジカル重合を行うまでの間の処理に応じて、第一実施態様と第二実施態様とに分類することが可能である。まずは第一実施態様について、以下各工程を説明する。 In addition, as the embodiment of the present invention, it is possible to classify into the first embodiment and the second embodiment according to the treatment from the acid treatment complex to the radical polymerization. First, each step will be described below with respect to the first embodiment.

[シリカ層形成工程]
シリカ層形成工程では、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーと、2つのカルボキシル基を備え、4以上の炭素原子を備えたキラルなジカルボン酸化合物と、を含んでなる酸塩基型錯体のキラル超分子結晶に加水分解性の珪素化合物を作用させる。この工程により、上記キラル超分子結晶の表面にシリカ層を形成させた複合体が得られる。
[Silica layer forming step]
In the silica layer forming step, a chiral of an acid-base type complex comprising a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton and a chiral dicarboxylic acid compound having two carboxyl groups and four or more carbon atoms. A hydrolyzable silicon compound is allowed to act on the supermolecular crystal. By this step, a composite in which a silica layer is formed on the surface of the chiral supramolecular crystal is obtained.

本発明で用いられる直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーは、下記化学式で表される構造を分子内に備える。下記化学式で表される構造には二級のアミノ基が含まれ、このアミノ基の窒素原子が後述するキラルなジカルボン酸化合物に含まれるカルボキシル基と相互作用して酸塩基型の錯体を形成する。上記キラルなジカルボン酸化合物は、二個のカルボキシル基を備えた二塩基酸であり、二分子のポリマーに含まれるアミノ基のそれぞれと錯体を形成することができるので、ポリマーは、キラルなジカルボン酸化合物によって架橋される。その結果、複数のポリマーと複数のキラルなジカルボン酸化合物とが自己組織化した構造を備えた酸塩基型錯体型の超分子結晶が形成される。この超分子結晶は、上記キラルなジカルボン酸化合物に誘起された、構造的なキラリティーを備える。 The polymer having a linear polyethyleneimine skeleton used in the present invention has a structure represented by the following chemical formula in the molecule. The structure represented by the following chemical formula contains a secondary amino group, and the nitrogen atom of this amino group interacts with the carboxyl group contained in the chiral dicarboxylic acid compound described later to form an acid-base type complex. .. Since the chiral dicarboxylic acid compound is a dibasic acid having two carboxyl groups and can form a complex with each of the amino groups contained in the two molecules of the polymer, the polymer is a chiral dicarboxylic acid. Crosslinked by the compound. As a result, an acid-base complex type supramolecular crystal having a structure in which a plurality of polymers and a plurality of chiral dicarboxylic acid compounds are self-assembled is formed. This supramolecular crystal has structural chirality induced by the chiral dicarboxylic acid compound.

Figure 2020183464
(上記化学式中、nは1以上の整数である。)
Figure 2020183464
(In the above chemical formula, n is an integer of 1 or more.)

直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーは、分子内に上記化学式で示す直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えていれば足り、その他の部分の構造は特に問わないので、線状構造はもちろん、星状、櫛状の構造であってもよく、上記化学式からなるホモポリマーであってもよいし、他の繰り返し単位も備えた共重合体であってもよい。直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーが共重合体である場合、当該ポリマー中の直鎖状ポリエチレンイミン骨格部分のモル比が20%以上であれば安定な結晶を形成できるとの観点から好ましく、直鎖状ポリエチレンイミン骨格の繰り返し単位数が10以上となるブロック共重合体であることがより好ましい。直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーは、上記化学式からなるホモポリマーであることが最も好ましい。 A polymer having a linear polyethyleneimine skeleton need only have the linear polyethyleneimine skeleton represented by the above chemical formula in the molecule, and the structure of other parts is not particularly limited. Therefore, not only the linear structure but also the star It may have a shape or comb-like structure, a homopolymer having the above chemical formula, or a copolymer having other repeating units. When the polymer having a linear polyethyleneimine skeleton is a copolymer, it is preferable from the viewpoint that stable crystals can be formed if the molar ratio of the linear polyethyleneimine skeleton portion in the polymer is 20% or more. , It is more preferable that the block copolymer has a linear polyethyleneimine skeleton having 10 or more repeating units. The polymer having a linear polyethyleneimine skeleton is most preferably a homopolymer having the above chemical formula.

また、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーとしては、後述するキラルなジカルボン酸化合物との間で結晶性の会合体を形成させる能力が高いほど好ましい。したがって、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーは、ホモポリマーであっても共重合体であっても、上記化学式で示される直鎖状ポリエチレンイミン骨格部分に相当する部分の分子量が500〜1,000,000程度の範囲であることが好ましい。これら直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーは、市販品を用いてもよいし、本発明者らが特開2009−30017号公報等に開示した合成法によって得ることもできる。 Further, as the polymer having a linear polyethyleneimine skeleton, it is preferable that the polymer has a higher ability to form a crystalline aggregate with a chiral dicarboxylic acid compound described later. Therefore, the polymer having the linear polyethyleneimine skeleton, whether it is a homopolymer or a copolymer, has a molecular weight of 500 to 1 in a portion corresponding to the linear polyethyleneimine skeleton portion represented by the above chemical formula. It is preferably in the range of about 1,000,000. As the polymer having the linear polyethyleneimine skeleton, a commercially available product may be used, or it can be obtained by a synthetic method disclosed by the present inventors in JP-A-2009-30017.

本発明で用いられるキラルなジカルボン酸化合物は、4以上の炭素原子を備える。既に述べたように、このジカルボン酸化合物の備える2個のカルボキシル基が上記のポリマーを架橋して超分子結晶を形成させるとともに、このジカルボン酸に由来する構造的なキラリティーが、形成される超分子結晶に誘起される。ジカルボン酸化合物はD−体であってもL−体であってもよい。なお、ジカルボン酸化合物の光学純度は、必ずしも100%eeである必要はなく、90%ee以上であることが好ましく、95%ee以上であることがより好ましく、98%ee以上であることがさらに好ましい。 The chiral dicarboxylic acid compound used in the present invention comprises 4 or more carbon atoms. As already described, the two carboxyl groups contained in this dicarboxylic acid compound crosslink the above polymer to form a supramolecular crystal, and the structural kirarity derived from this dicarboxylic acid is formed. Induced in molecular crystals. The dicarboxylic acid compound may be in the D-form or the L-form. The optical purity of the dicarboxylic acid compound does not necessarily have to be 100% ee, but is preferably 90% ee or more, more preferably 95% ee or more, and further preferably 98% ee or more. preferable.

ジカルボン酸化合物としては、4以上の炭素原子と2個のカルボキシル基と不斉炭素とを備えるものであればよく、直鎖状であるか分枝状であるかを問わない。このようなジカルボン酸化合物としては、酒石酸、アルトラル酸、グルカル酸、マンナル酸、グルロン酸、イダル酸、ガラクタル酸、タルロン酸等が例示され、酒石酸が好ましく例示される。 The dicarboxylic acid compound may have four or more carbon atoms, two carboxyl groups and an asymmetric carbon, and may be linear or branched. Examples of such a dicarboxylic acid compound include tartaric acid, altralic acid, glucaric acid, mannal acid, glulonic acid, idalic acid, galactalic acid, taluronic acid and the like, and tartaric acid is preferably exemplified.

本発明で用いられる加水分解性の珪素化合物は、水と反応することにより加水分解され縮合反応を生じさせるものであればよい。このような化合物としては、テトラメトキシシラン、トリメトキシシラン、ジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、トリエトキシシラン、ジエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、トリプロポキシシラン、ジプロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、トリイソプロポキシシラン、ジイソプロポキシシラン等のアルコキシシラン、ジクロロシラン、テトラクロロシラン等のハロゲン化シラン、オルトケイ酸テトラエチル等を挙げることができる。これらの中でも、アルコキシシランが好ましく挙げられ、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等が特に好ましく挙げられる。これらの珪素化合物は、一種を単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。 The hydrolyzable silicon compound used in the present invention may be any compound as long as it is hydrolyzed by reacting with water to cause a condensation reaction. Examples of such compounds include tetramethoxysilane, trimethoxysilane, dimethoxysilane, tetraethoxysilane, triethoxysilane, diethoxysilane, tetrapropoxysilane, tripropoxysilane, dipropoxysilane, tetraisopropoxysilane, and triisopropoxy. Examples thereof include alkoxysilanes such as silane and diisopropoxysilane, halogenated silanes such as dichlorosilane and tetrachlorosilane, and tetraethyl orthosilicate. Among these, alkoxysilane is preferably mentioned, and tetramethoxysilane, tetraethoxysilane and the like are particularly preferable. One of these silicon compounds may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.

本工程では、まず、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーとキラルなジカルボン酸とを水中で作用させて、これらと水分子とからなる超分子結晶を形成させる。次に、このような超分子結晶を形成させるための一態様について説明する。この態様では、ポリマー水溶液調製小工程と、ジカルボン酸水溶液調製小工程と、混合小工程と、析出小工程と、を順次行う。以下、これらの工程について説明する。 In this step, first, a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton and a chiral dicarboxylic acid are allowed to act in water to form supramolecular crystals composed of these and water molecules. Next, one aspect for forming such a supramolecular crystal will be described. In this embodiment, the polymer aqueous solution preparation small step, the dicarboxylic acid aqueous solution preparation small step, the mixing small step, and the precipitation small step are sequentially performed. Hereinafter, these steps will be described.

ポリマー水溶液調製小工程では、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーの水溶液が調製される。このとき、水溶液を調製するのに用いる水は、加温されることにより、80℃以上の熱水となっていることが好ましい。また、このとき用いられる直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーについては、既に述べた通りである。 In the polymer aqueous solution preparation substep, an aqueous polymer solution having a linear polyethyleneimine skeleton is prepared. At this time, the water used to prepare the aqueous solution is preferably hot water having a temperature of 80 ° C. or higher by being heated. Further, the polymer having a linear polyethyleneimine skeleton used at this time is as described above.

ポリマーの水溶液を調製する手順の一例としては、ポリマーの粉末を蒸留水に加え、それを80℃以上まで加熱することによってポリマーを溶解させることを挙げることができる。このとき、水溶液におけるポリマーの濃度は、0.5〜8質量%の範囲であることが好ましい。 As an example of the procedure for preparing an aqueous solution of a polymer, the polymer can be dissolved by adding the polymer powder to distilled water and heating it to 80 ° C. or higher. At this time, the concentration of the polymer in the aqueous solution is preferably in the range of 0.5 to 8% by mass.

調製されたポリマーの水溶液は、加温された状態のままで、後述の混合小工程に付される。 The prepared aqueous solution of the polymer is subjected to a small mixing step described later in a warmed state.

ジカルボン酸水溶液調製小工程は、特に限定されないが、上記のポリマー水溶液調製小工程と並行して行われることが好ましい。この小工程では、上述のジカルボン酸化合物の水溶液を調製する。ここで用いられるジカルボン酸化合物はキラル(光学活性体)である。なお、水溶液を調製するのに用いる水は、加温されることにより、80℃以上の熱水となっていることが好ましい。 The dicarboxylic acid aqueous solution preparation sub-step is not particularly limited, but is preferably performed in parallel with the polymer aqueous solution preparation sub-step. In this small step, an aqueous solution of the above-mentioned dicarboxylic acid compound is prepared. The dicarboxylic acid compound used here is a chiral (optically active substance). The water used to prepare the aqueous solution is preferably hot water having a temperature of 80 ° C. or higher by being heated.

ジカルボン酸化合物の水溶液を調製する手順の一例としては、当該ジカルボン酸化合物の粉末を蒸留水に加え、それを80℃以上まで加熱することによってジカルボン酸化合物を溶解させることを挙げることができる。このとき、水溶液におけるジカルボン酸化合物の濃度は、0.5〜15質量%の範囲であることが好ましい。 As an example of the procedure for preparing an aqueous solution of a dicarboxylic acid compound, the powder of the dicarboxylic acid compound is added to distilled water and heated to 80 ° C. or higher to dissolve the dicarboxylic acid compound. At this time, the concentration of the dicarboxylic acid compound in the aqueous solution is preferably in the range of 0.5 to 15% by mass.

調製されたジカルボン酸化合物の水溶液は、加温された状態のままで、後述の混合小工程に付される。 The prepared aqueous solution of the dicarboxylic acid compound is subjected to a small mixing step described later in a heated state.

混合小工程では、上記のポリマーの水溶液とジカルボン酸化合物の水溶液とを混合させて混合水溶液を得る。このとき、混合される2つの水溶液は、いずれも80℃以上程度の温度に加温されていることが好ましい。 In the small mixing step, the aqueous solution of the polymer and the aqueous solution of the dicarboxylic acid compound are mixed to obtain a mixed aqueous solution. At this time, it is preferable that the two aqueous solutions to be mixed are both heated to a temperature of about 80 ° C. or higher.

ポリマーの水溶液とジカルボン酸化合物の水溶液とを混合させる際、ポリマーの直鎖状ポリエチレンイミン骨格に含まれる二級アミノ基1当量に対して、ジカルボン酸化合物に含まれるカルボキシル基が、0.5〜1.5当量であることが好ましく、0.9〜1.1当量であることがより好ましく、1当量であることがさらに好ましい When the aqueous solution of the polymer and the aqueous solution of the dicarboxylic acid compound are mixed, the carboxyl group contained in the dicarboxylic acid compound is 0.5 to 1 equivalent with respect to 1 equivalent of the secondary amino group contained in the linear polyethyleneimine skeleton of the polymer. It is preferably 1.5 equivalents, more preferably 0.9 to 1.1 equivalents, and even more preferably 1 equivalent.

この小工程で調製された混合水溶液は、析出小工程に付される。 The mixed aqueous solution prepared in this small step is subjected to the precipitation small step.

析出小工程では、混合小工程で得られた混合水溶液中にポリマーとジカルボン酸化合物との酸塩基型錯体を析出させる。この酸塩基型錯体は、既に述べたように、キラルな超分子結晶(キラル超分子結晶)である。なお、以下の記載では、キラル超分子結晶のことを単に超分子結晶とも呼ぶ。 In the small precipitation step, an acid-base complex of the polymer and the dicarboxylic acid compound is precipitated in the mixed aqueous solution obtained in the small mixing step. As already mentioned, this acid-base complex is a chiral supramolecular crystal (chiral supramolecular crystal). In the following description, the chiral supramolecular crystal is also simply referred to as a supramolecular crystal.

この小工程を行うにあたり、加温された状態である混合水溶液を冷却する。このときの冷却方法については、特に限定されるものでないが、一例として空気雰囲気下で自然冷却して室温まで水温を下げる方法を挙げることができる。この過程で水溶液中に白い固体が析出するが、この粉末は、ナノサイズである酸塩基型錯体の結晶(超分子結晶)が凝集してできた多孔質の複合体である。なお、上記のように自然冷却を行うに際して、混合された水溶液を静置したまま放置してもよいし、当該水溶液に撹拌や振動を与えることによって固体の析出を促進してもよい。得られた白色の析出物は、濾別等の手段により単離される。単離された後の析出物を蒸留水やエタノール、アセトン等の有機溶媒で適宜洗浄し、乾燥させてもよい。 In performing this small step, the mixed aqueous solution in a heated state is cooled. The cooling method at this time is not particularly limited, but as an example, a method of naturally cooling in an air atmosphere to lower the water temperature to room temperature can be mentioned. In this process, a white solid precipitates in the aqueous solution, and this powder is a porous complex formed by agglomeration of nano-sized acid-base complex crystals (supramolecular crystals). When the natural cooling is performed as described above, the mixed aqueous solution may be left to stand, or the aqueous solution may be stirred or vibrated to promote the precipitation of solids. The obtained white precipitate is isolated by means such as filtration. The precipitate after isolation may be appropriately washed with distilled water or an organic solvent such as ethanol or acetone and dried.

上記のようにして得られた超分子結晶は、上述の加水分解性の珪素化合物との反応に付される。この反応は、水中に分散させたキラル超分子結晶に、加水分解性の珪素化合物、又は加水分解性の珪素化合物と水との混合物を加えて撹拌することにより行われる。この過程で加水分解性の珪素化合物は、加水分解縮合反応を生じ、キラル超分子結晶の表面にシリカ層を形成させる。この層には、珪素原子(Si)と酸素原子(O)とからなるポリマー[(−Si−O−)]や、珪素の水酸化物等が含まれるが、本発明ではこれらもシリカとして扱う。 The supramolecular crystal obtained as described above is subjected to the reaction with the hydrolyzable silicon compound described above. This reaction is carried out by adding a hydrolyzable silicon compound or a mixture of a hydrolyzable silicon compound and water to a chiral supramolecular crystal dispersed in water and stirring the mixture. In this process, the hydrolyzable silicon compound causes a hydrolysis condensation reaction to form a silica layer on the surface of the chiral supramolecular crystal. This layer contains a polymer [(-Si-O-) n ] composed of a silicon atom (Si) and an oxygen atom (O), a hydroxide of silicon, and the like, but these are also used as silica in the present invention. deal with.

キラル超分子結晶と加水分解性の珪素化合物との混合比は、特に限定されず、キラル超分子結晶のほぼ全体にシリカ層が形成されるように適宜調節すればよい。このような混合比の一例として、加水分解性の珪素化合物としてテトラメトキシシランを用いた場合には、1.2g程度のキラル超分子結晶に対して、80mLの水と12mLのテトラメトキシシランとを加えることを挙げられるが、特に限定されない。また、この反応を行うにあたり、室温で2時間程度撹拌することを反応条件として挙げることができるが、特に限定されない。 The mixing ratio of the chiral supramolecular crystal and the hydrolyzable silicon compound is not particularly limited, and may be appropriately adjusted so that a silica layer is formed on almost the entire chiral supramolecular crystal. As an example of such a mixing ratio, when tetramethoxysilane is used as the hydrolyzable silicon compound, 80 mL of water and 12 mL of tetramethoxysilane are added to about 1.2 g of chiral supramolecular crystals. Addition can be mentioned, but is not particularly limited. Further, in carrying out this reaction, stirring at room temperature for about 2 hours can be mentioned as a reaction condition, but the reaction is not particularly limited.

シリカ層形成工程を経て、キラル超分子結晶の表面にシリカ層が形成された複合体は、酸処理工程に付される。 The composite in which the silica layer is formed on the surface of the chiral supramolecular crystal through the silica layer forming step is subjected to the acid treatment step.

[酸処理工程]
酸処理工程では、シリカ層形成工程で得られた複合体を酸処理する。これにより、複合体に含まれる超分子結晶からジカルボン酸化合物が除去され、上記複合体は酸処理複合体となる。その結果、複合体には、超分子結晶を構成していた直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーと、シリカ層とが残される。キラル源となるジカルボン酸化合物が複合体から除去されるが、ジカルボン酸化合物のキラリティーはシリカ層へ転写されており、この工程を経た複合体は、依然として構造的なキラリティーを有している。また、直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーとジカルボン酸化合物の超分子結晶からジカルボン酸化合物が除去されることにより、塩基触媒を必要とする後述の重合工程にて、ポリエチレンイミン骨格に含まれる二級アミノ基が塩基触媒として機能することになる。
[Acid treatment process]
In the acid treatment step, the complex obtained in the silica layer forming step is acid-treated. As a result, the dicarboxylic acid compound is removed from the supramolecular crystals contained in the complex, and the complex becomes an acid-treated complex. As a result, the polymer having the linear polyethyleneimine skeleton constituting the supramolecular crystal and the silica layer are left in the composite. The dicarboxylic acid compound that is the source of the chiral is removed from the complex, but the chirality of the dicarboxylic acid compound has been transferred to the silica layer, and the complex that has undergone this step still has structural chirality. .. Further, by removing the dicarboxylic acid compound from the supermolecular crystal of the polymer having the linear polyethyleneimine skeleton and the dicarboxylic acid compound, the dicarboxylic acid compound is contained in the polyethyleneimine skeleton in the later polymerization step requiring a base catalyst. The secondary amino group will function as a base catalyst.

酸処理のために用いる酸としては、塩酸、硫酸、硝酸等の酸を例示できる。酸として例えば塩酸を用いる場合、2.5mol/L程度の塩酸水溶液に上記複合体を加え、室温で1時間程度撹拌すればよい。塩酸水溶液の量としては、複合体1gに対して50mL程度を例示できるが、特に限定されず、複合体の分散の程度を観察しながら適宜増減すればよい。 Examples of the acid used for the acid treatment include acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and nitric acid. When hydrochloric acid is used as the acid, for example, the complex may be added to a hydrochloric acid aqueous solution of about 2.5 mol / L and stirred at room temperature for about 1 hour. The amount of the aqueous hydrochloric acid solution can be exemplified by about 50 mL per 1 g of the complex, but is not particularly limited, and may be appropriately increased or decreased while observing the degree of dispersion of the complex.

上記酸処理の後、複合体の分散された酸水溶液から遠心分離等の手段により複合体を分取し、希アンモニア水、次いで蒸留水で洗浄する。洗浄後に複合体を分離し、これを乾燥させることにより酸処理複合体が得られる。 After the above acid treatment, the complex is separated from the dispersed acid aqueous solution of the complex by means such as centrifugation, and washed with dilute ammonia water and then distilled water. The acid-treated complex is obtained by separating the complex after washing and drying it.

酸処理工程で調製された酸処理複合体は、三級化工程に付される。 The acid-treated complex prepared in the acid-treating step is subjected to a tertiaryization step.

[三級化工程]
三級化工程は、後述する重合工程にて用いられる被処理粒子を調製する工程である。本工程では、酸処理工程を経た酸処理複合体に、求核試薬に対して脱離基となる置換基を備えたアルキル基がベンゼン環に結合した構造を有する化合物を作用させることで、上記ポリエチレンイミンの窒素原子が三級化した三級化複合体を得る。酸処理複合体には、上記キラル超分子結晶に由来するポリエチレンイミンが含まれており、本工程では、このポリエチレンイミンのイミノ基(二級アミノ基)の求核性を備えた窒素原子と、求核試薬に対して脱離基となる置換基を備えたアルキル基がベンゼン環に結合した構造を有する化合物とを反応させる。これにより、酸処理複合体のポリエチレンイミンの窒素原子が三級化し、アルキルベンゼン骨格が酸処理複合体に導入される。この処理を受けた酸処理複合体を三級化複合体と呼ぶ。
[3rd grade process]
The tertiary step is a step of preparing the particles to be treated used in the polymerization step described later. In this step, the acid-treated complex that has undergone the acid-treating step is allowed to act on the nucleophile with a compound having a structure in which an alkyl group having a substituent as a leaving group is bonded to a benzene ring. A tertiary complex in which the nitrogen atom of polyethyleneimine is tertiary is obtained. The acid-treated complex contains polyethyleneimine derived from the above-mentioned chiral supermolecular crystal, and in this step, the nucleophilic nitrogen atom of the imino group (secondary amino group) of the polyethyleneimine is used. The nucleophile is reacted with a compound having a structure in which an alkyl group having a substituent as a leaving group is bonded to a benzene ring. As a result, the nitrogen atom of polyethyleneimine in the acid-treated complex is triturated and the alkylbenzene skeleton is introduced into the acid-treated complex. The acid-treated complex that has undergone this treatment is called a tertiary complex.

後述する重合工程に備えてこのような三級化複合体を形成しておくと、次のような2つの利点がある。1つ目は、三級化複合体表面にモノマーを導入しやすくするための表面改質が行われる点である。後述する重合工程にてシリカ層のキラリティーの転写されたポリマーを得るためには三級化複合体の表面でモノマーの重合を行うことが必要になるが、このような表面改質がなされることにより、より多くのモノマーが物理吸着により三級化複合体の表面に集合する。2つ目は、得られるポリマーのキラリティーをより高める点である。三級化複合体に含まれるポリエチレンイミンは、キラルなシリカ層に固定されることで構造的なキラリティーを有しているが、このポリエチレンイミンの主鎖に沿って嵩高いベンゼン環が導入されることで、そのベンゼン環が例えば螺旋構造等といったキラリティーを有する状態で配列する。その結果、三級化複合体の表面に集合したモノマーが上記のベンゼン環の配列に応じて配置されることになり、これらを重合することでシリカ層のキラリティーがより強く転写されたポリマーとなることが期待される。すなわち、本工程は、酸処理複合体に含まれるシリカ層のキラリティーをポリマーへより強く転写させるための下準備となるものである。 Forming such a tertiary complex in preparation for the polymerization step described later has the following two advantages. The first is that surface modification is performed to facilitate the introduction of monomers onto the surface of the tertiary composite. In order to obtain a polymer to which the chirality of the silica layer is transferred in the polymerization step described later, it is necessary to polymerize the monomer on the surface of the tertiary composite, and such surface modification is performed. As a result, more monomers are assembled on the surface of the tertiary composite by physsisorption. The second is to further enhance the chirality of the obtained polymer. Polyethyleneimine contained in the tertiary complex has structural chirality by being fixed to a chiral silica layer, and a bulky benzene ring is introduced along the main chain of this polyethyleneimine. By doing so, the benzene rings are arranged in a state of having chirality such as a spiral structure. As a result, the monomers assembled on the surface of the tertiary complex are arranged according to the arrangement of the benzene rings described above, and by polymerizing these, the chirality of the silica layer is more strongly transferred to the polymer. It is expected to become. That is, this step is a preparation for more strongly transferring the chirality of the silica layer contained in the acid-treated composite to the polymer.

求核試薬に対して脱離基となる置換基を備えたアルキル基がベンゼン環に結合した構造を有する化合物としては、下記一般式(1)で表すものを好ましく挙げることができる。 As a compound having a structure in which an alkyl group having a substituent as a leaving group is bonded to a benzene ring with respect to the nucleophile, a compound represented by the following general formula (1) can be preferably mentioned.

Figure 2020183464
Figure 2020183464

上記一般式(1)中、Eは、求核試薬に対して脱離基となる置換基である。そのような置換基としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、トシル基、メシル基等が挙げられる。これらの中でも、塩素原子が好ましく例示される。 In the above general formula (1), E is a substituent serving as a leaving group for the nucleophile. Examples of such a substituent include a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, a tosyl group, a mesyl group and the like. Among these, a chlorine atom is preferably exemplified.

上記一般式(1)中、Rは、一価の有機基である。このような有機基としては、置換基を有してもよいアリール基、炭素数1〜8のアルキル基、ビニル基等が例示される。これらの中でも、置換基を有してもよいアリール基、及びビニル基が好ましく例示され、さらには置換基を有してもよいアリール基がより好ましく例示され、さらには求核試薬に対して脱離基となる置換基を備えたアルキル基を有するアリール基が特に好ましく例示される。Rが置換基を有してもよいアリール基や、求核試薬に対して脱離基となる置換基を備えたアルキル基を有するアリール基であることにより、ポリエチレンイミンの主鎖に沿って側鎖として導入される置換基がより嵩高となり、シリカ層のキラリティーがさらに強くポリマーへ転写される。これらの中でも、上記化合物として下記一般式(2)で表すものが好ましく挙げられる。 In the above general formula (1), R is a monovalent organic group. Examples of such an organic group include an aryl group which may have a substituent, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a vinyl group and the like. Among these, an aryl group which may have a substituent and a vinyl group are preferably exemplified, and an aryl group which may have a substituent is more preferably exemplified, and further desorbed from the nucleophilic reagent. An aryl group having an alkyl group having a substituent as a leaving group is particularly preferably exemplified. Since R is an aryl group which may have a substituent or an alkyl group having an alkyl group which is a substituent for the nucleophilic reagent, the side along the main chain of polyethyleneimine Substituents introduced as chains become more bulky and the glitter of the silica layer is more strongly transferred to the polymer. Among these, those represented by the following general formula (2) are preferably mentioned as the above-mentioned compounds.

Figure 2020183464
Figure 2020183464

上記一般式(2)中、Eは、求核試薬に対して脱離基となる置換基である。そのような置換基としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、トシル基、メシル基等が挙げられる。これらの中でも、塩素原子が好ましく例示される。 In the above general formula (2), E is a substituent serving as a leaving group for the nucleophile. Examples of such a substituent include a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, a tosyl group, a mesyl group and the like. Among these, a chlorine atom is preferably exemplified.

上記化合物が一般式(2)で表すものであることにより、ポリエチレンイミンに含まれる複数のイミノ基のうちの2つの窒素原子同士がビフェニル構造を有する化合物により架橋されることになるので、シリカ層のキラリティーがさらに強くポリマーへ転写されることが期待される。 Since the above compound is represented by the general formula (2), two nitrogen atoms of the plurality of imino groups contained in polyethyleneimine are crosslinked with each other by the compound having a biphenyl structure, so that the silica layer It is expected that the glitter of the substance will be transferred to the polymer more strongly.

酸処理複合体を上記化合物により処理する方法としては、酸処理複合体を適切な溶媒に分散させ、上記化合物とアルカリ塩とを混合して50〜100℃程度で1日程度撹拌することを挙げられる。溶媒としては、アルコール類、特にはメタノールやエタノールを好ましく挙げることができる。また、酸処理複合体と上記化合物の混合比としては、酸処理複合体中のイミノ基に対して上記化合物を1当量以上とすることを挙げられる。このような一例として、酸処理複合体1gに対して上記化合物を0.3g程度であることを挙げられるが、特に限定されない。反応後、酸処理複合体を濾別して適当な溶媒で洗浄することにより、三級化複合体が得られる。 As a method for treating the acid-treated complex with the above compound, the acid-treated complex is dispersed in an appropriate solvent, the above compound and an alkaline salt are mixed, and the mixture is stirred at about 50 to 100 ° C. for about one day. Be done. As the solvent, alcohols, particularly methanol and ethanol can be preferably mentioned. Further, as a mixing ratio of the acid-treated complex and the above-mentioned compound, one equivalent or more of the above-mentioned compound with respect to the imino group in the acid-treated complex can be mentioned. As an example of such a case, the amount of the above compound is about 0.3 g per 1 g of the acid-treated complex, but the amount is not particularly limited. After the reaction, the acid-treated complex is filtered off and washed with an appropriate solvent to obtain a tertiary complex.

三級化工程を経た三級化複合体は、重合工程に付される。 The tertiary compound that has undergone the tertiaryization step is subjected to the polymerization step.

[重合工程]
重合工程は、酸処理複合体を由来とする被処理粒子の存在下、エチレン性不飽和結合を有する化合物をモノマーとしてラジカル重合させて、当該モノマーを繰り返し単位として含むポリマーを上記被処理粒子の表面に形成させて樹脂複合体を得る工程である。なお、本実施態様において、酸処理複合体を由来とする被処理粒子とは上記三級化複合体を意味する。
[Polymerization process]
In the polymerization step, in the presence of particles to be treated derived from an acid-treated complex, a compound having an ethylenically unsaturated bond is radically polymerized as a monomer, and a polymer containing the monomer as a repeating unit is contained on the surface of the particles to be treated. This is a step of obtaining a resin composite by forming a resin composite. In this embodiment, the particles to be treated derived from the acid-treated complex mean the above-mentioned tertiary complex.

重合工程に際しては、重合により形成されるポリマーに三級化複合体のキラリティーを転写させるため、モノマーを三級化複合体の表面付近に存在させるための工夫を施すことが望ましい。このような工夫の一例として、三級化複合体(すなわち被処理粒子)にモノマーを接触させた後、モノマーが非水溶性であれば水溶性溶媒中で、モノマーが水溶性であれば非水溶性溶媒中で、ラジカル重合を行うことを挙げることができる。このようにすると、例えばモノマーがジビニルベンゼンのように非水溶性である場合、液体であるジビニルベンゼン中に三級化複合体を浸漬させて三級化複合体の表面にジビニルベンゼンを吸着させた後、三級化複合体の固体を濾別し、これを水中に投入する。すると、非水溶性のジビニルベンゼンは水中へ拡散することなく三級化複合体の表面に留まるので、この水中でラジカル重合開始剤を用いてラジカル重合を行えば、三級化複合体の表面で重合反応を行うことができる。このようにして得られたポリマーには、三級化複合体に含まれるシリカ層のキラリティーが転写されることになる。上記とは逆に、例えばN,N’−メチレンビスアクリルアミドのような水溶性のモノマーを用いる場合には、非水溶性溶媒中でラジカル重合を行えばよい。 In the polymerization step, in order to transfer the chirality of the tertiary complex to the polymer formed by the polymerization, it is desirable to devise a way to allow the monomer to be present near the surface of the tertiary complex. As an example of such a device, after contacting the monomer with the tertiary complex (that is, the particles to be treated), if the monomer is water-insoluble, it is in a water-soluble solvent, and if the monomer is water-soluble, it is water-insoluble. It can be mentioned that radical polymerization is carried out in a sex solvent. In this way, for example, when the monomer is water-insoluble such as divinylbenzene, the tertiary complex was immersed in the liquid divinylbenzene to adsorb divinylbenzene on the surface of the tertiary complex. After that, the solid of the tertiary complex is filtered off, and this is put into water. Then, the water-insoluble divinylbenzene stays on the surface of the tertiary complex without diffusing into water. Therefore, if radical polymerization is carried out in this water using a radical polymerization initiator, the surface of the tertiary complex is formed. A polymerization reaction can be carried out. The chirality of the silica layer contained in the tertiary complex will be transferred to the polymer thus obtained. Contrary to the above, when a water-soluble monomer such as N, N'-methylenebisacrylamide is used, radical polymerization may be carried out in a water-insoluble solvent.

水系溶媒としては水と混合可能な極性溶媒が挙げられ、このような極性溶媒としては、水、メタノール、エタノール等が挙げられ、これらの中でも水が好ましく挙げられる。また、非水溶性溶媒としては、トルエン、キシレン等の炭化水素類が挙げられ、これらの中でもトルエンが好ましく挙げられる。 Examples of the aqueous solvent include a polar solvent that can be mixed with water, and examples of such a polar solvent include water, methanol, ethanol, and the like, and among these, water is preferably mentioned. Further, examples of the water-insoluble solvent include hydrocarbons such as toluene and xylene, and among these, toluene is preferably mentioned.

モノマーとしては、エチレン性不飽和結合を有する化合物を特に限定されずに挙げることができるが、常温又は加熱により液体となるものであれば、上記のように三級化複合体の表面にモノマーを吸着させることができるので好ましい。このようなモノマーとしては、スチレン、ジビニルベンゼン、メチル(メタ)アクリレート,t−ブチル(メタ)アクリレート,フェニル(メタ)アクリレート,ベンジル(メタ)アクリレート,トリフェニルメチル(メタ)アクリレート,N,N’−ジメチルアミノ(メタ)アクリレート,ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート,グリシジル(メタ)アクリレート,エチレンビス(メタ)アクリレート,3−(トリメトキシシリル)プロピル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート類、アクリル酸、メタクリル酸、N,N’−メチレンビスアクリルアミド等が挙げられる。これらのモノマーの中でも、エチレン性不飽和結合を2つ以上有するものが好ましく、そのような観点からはジビニルベンゼン、エチレンビス(メタ)アクリレート、N,N’−メチレンビスアクリルアミド等が好ましく挙げられる。これらのモノマーは、単独で、又は複数を組み合わせて用いることができる。なお、「(メタ)アクリレート」とは、メタクリレート及び/又はアクリレートを意味する。 As the monomer, a compound having an ethylenically unsaturated bond can be mentioned without particular limitation, but if it becomes a liquid at room temperature or by heating, the monomer is placed on the surface of the tertiary complex as described above. It is preferable because it can be adsorbed. Examples of such monomers include styrene, divinylbenzene, methyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, triphenylmethyl (meth) acrylate, N, N'. -(Meta) acrylates such as dimethylamino (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, ethylenebis (meth) acrylate, 3- (trimethoxysilyl) propyl (meth) acrylate, acrylic acid , Methacrylate, N, N'-methylenebisacrylamide and the like. Among these monomers, those having two or more ethylenically unsaturated bonds are preferable, and from such a viewpoint, divinylbenzene, ethylene bis (meth) acrylate, N, N'-methylenebisacrylamide and the like are preferably mentioned. These monomers can be used alone or in combination of two or more. In addition, "(meth) acrylate" means methacrylate and / or acrylate.

ラジカル重合開始剤としては、有機過酸化物、アゾ化合物等の公知のものが挙げられる。このようなラジカル重合開始剤としては、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジハイドロクロライド、過酸化ベンゾイル等が挙げられる。 Examples of the radical polymerization initiator include known ones such as organic peroxides and azo compounds. Examples of such a radical polymerization initiator include 2,2'-azobis (isobutyronitrile), 2,2'-azobis (2-methylpropion amidine) dihydrochloride, benzoyl peroxide and the like.

ラジカル重合は、例えば室温〜100℃程度の温度で1〜24時間程度行えばよい。ラジカル重合完了後、遠心分離やろ過等の手段で固体を回収し、適切な溶媒で洗浄してから乾燥させることにより、三級化複合体(すなわち被処理粒子)の表面にポリマーが形成された樹脂複合体が得られる。 The radical polymerization may be carried out at a temperature of, for example, room temperature to 100 ° C. for about 1 to 24 hours. After the completion of radical polymerization, the solid was recovered by means such as centrifugation and filtration, washed with an appropriate solvent, and then dried to form a polymer on the surface of the tertiary complex (that is, particles to be treated). A resin composite is obtained.

得られた樹脂複合体は、除去工程に付される。 The obtained resin composite is subjected to a removal step.

[除去工程]
除去工程は、上記樹脂複合体からシリカ層を形成するシリカを除去する工程である。
[Removal process]
The removing step is a step of removing the silica forming the silica layer from the resin composite.

樹脂複合体からシリカ層を除去するには、シリカを溶解することのできるアルカリ溶液やフッ化水素酸溶液に樹脂複合体を浸漬すればよい。浸漬してから数時間程度撹拌した後、遠心分離やろ過等の手段で固体を回収し、水や適切な溶媒で洗浄してから乾燥させることにより、キラルポリマーが得られる。アルカリ溶液としては、5質量%程度の水酸化ナトリウム水溶液が好ましく例示される。 To remove the silica layer from the resin composite, the resin composite may be immersed in an alkaline solution or a hydrofluoric acid solution capable of dissolving silica. A chiral polymer can be obtained by stirring for several hours after immersion, recovering the solid by means such as centrifugation or filtration, washing with water or an appropriate solvent, and then drying. As the alkaline solution, a sodium hydroxide aqueous solution of about 5% by mass is preferably exemplified.

<キラルポリマーの製造方法の第二実施態様>
次に、本発明に係るキラルポリマーの製造方法の第二実施態様について説明する。第二実施態様では、上記第一実施態様で説明したシリカ層形成工程及び酸処理工程を経ることで得た酸処理複合体を焼成する焼成工程、焼成工程で得たキラルなシリカ粒子にシランカップリング剤を作用させて表面処理シリカを得る表面処理工程を備え、この表面処理シリカを被処理粒子として重合工程及び除去工程に付すことを特徴とする。シリカ層形成工程及び酸処理工程、並びに重合工程及び除去工程については、既に説明した第一実施態様におけるものと同様であるので、ここでの説明を省略する。
<Second Embodiment of Method for Producing Chiral Polymer>
Next, a second embodiment of the method for producing a chiral polymer according to the present invention will be described. In the second embodiment, a firing step of calcining the acid-treated composite obtained through the silica layer forming step and the acid treatment step described in the first embodiment, and a silane cup on the chiral silica particles obtained in the firing step. A surface treatment step of reacting a ring agent to obtain surface-treated silica is provided, and the surface-treated silica is subjected to a polymerization step and a removal step as particles to be treated. The silica layer forming step, the acid treatment step, the polymerization step, and the removing step are the same as those in the first embodiment already described, and thus the description thereof will be omitted here.

[焼成工程]
焼成工程は、酸処理工程で得た酸処理複合体を焼成することでキラルなシリカ粒子を得る工程である。酸処理複合体には、キラル超分子結晶からキラリティーの転写されたシリカ層とキラル超分子結晶に由来するポリエチレンイミンとが含まれ、これらのうち有機物であるポリエチレンイミンを焼成により取り除き、酸処理複合体に含まれていたキラルなシリカ層をシリカ粒子として得るのが本工程である。
[Baking process]
The firing step is a step of obtaining chiral silica particles by firing the acid-treated composite obtained in the acid treatment step. The acid-treated complex contains a silica layer to which chirality is transferred from chiral supramolecular crystals and polyethyleneimine derived from chiral supramolecular crystals, of which polyethyleneimine, which is an organic substance, is removed by firing and acid-treated. In this step, the chiral silica layer contained in the composite is obtained as silica particles.

焼成の条件としては300〜800℃程度にて空気雰囲気で加熱することを挙げることができるが、特に限定されない。焼成後のシリカ粒子は、円二色性スペクトル測定によりコットン効果が観察され、キラル超分子結晶から転写されたキラリティーを維持していることが確認できる。 The firing conditions include heating at about 300 to 800 ° C. in an air atmosphere, but the firing conditions are not particularly limited. The Cotton effect of the calcined silica particles was observed by circular dichroism spectrum measurement, and it can be confirmed that the chirality transferred from the chiral supramolecular crystals is maintained.

焼成工程を経たキラルなシリカ粒子は、表面処理工程に付される。 The chiral silica particles that have undergone the firing step are subjected to the surface treatment step.

[表面処理工程]
表面処理工程は、焼成工程にて得たシリカ粒子にシランカップリング剤を作用させて表面処理シリカを得る工程である。この工程で得た表面処理シリカは、被処理粒子として重合工程に付されることになる。
[Surface treatment process]
The surface treatment step is a step of reacting the silica particles obtained in the firing step with a silane coupling agent to obtain surface-treated silica. The surface-treated silica obtained in this step is subjected to the polymerization step as particles to be treated.

重合工程の前に、シリカ粒子にシランカップリング剤による処理を行っておくことにより、上記三級化工程と同様の効果が期待できる。すなわち、表面処理シリカ(被処理粒子)の表面にモノマーを導入しやすくなることと、キラリティーを備えたシリカ粒子の表面に嵩高い置換基を導入することによりシリカ粒子のキラリティーをポリマーへより強く転写させることの2つの効果である。 By treating the silica particles with a silane coupling agent before the polymerization step, the same effect as the above-mentioned tertiary step can be expected. That is, by facilitating the introduction of the monomer on the surface of the surface-treated silica (particles to be treated) and introducing a bulky substituent on the surface of the silica particles having chirality, the chirality of the silica particles is further transferred to the polymer. There are two effects of strong transcription.

以上の観点からは、嵩高い置換基を備えたシランカップリング剤を用いて表面処理を行うことが好ましい。このようなシランカップリング剤としては、トリメトキシフェニルシラン、(p−クロロメチル)フェニルトリメトキシシラン、3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート等が好ましく挙げられる。シランカップリング剤は、ラジカル重合性残基(すわなちエチレン性不飽和結合)を有することが好ましく、このような観点からは、3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート等がより好ましく挙げられる。 From the above viewpoint, it is preferable to perform the surface treatment using a silane coupling agent having a bulky substituent. Preferred examples of such a silane coupling agent include trimethoxyphenylsilane, (p-chloromethyl) phenyltrimethoxysilane, and 3- (trimethoxysilyl) propylmethacrylate. The silane coupling agent preferably has a radically polymerizable residue (that is, an ethylenically unsaturated bond), and from such a viewpoint, 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate and the like are more preferable.

シリカ粒子に表面処理を行うに際しては、炭化水素系の溶媒にシランカップリング剤を溶解させ、この溶液中にシリカ粒子を投入して30〜50℃程度で24時間程度撹拌することを挙げることができる。炭化水素系の溶媒としては、トルエンが好ましく挙げられる。シランカップリング剤と炭化水素系の溶媒との混合比率としては、特に限定されないが、シランカップリング剤:炭化水素系溶媒の体積比で1:4程度が例示できる。シランカップリング剤と炭化水素系溶媒の混合溶液とシリカ粒子との混合例としては、シリカ粒子0.3gに対して混合溶液10mL程度を挙げることができるが特に限定されない。表面処理を終えた後、遠心分離やろ過等の手段により固体を取り出し、その固体を適当な溶媒で洗浄して乾燥させることにより表面処理シリカが得られる。 When surface-treating silica particles, it is possible to dissolve a silane coupling agent in a hydrocarbon solvent, add the silica particles into this solution, and stir at about 30 to 50 ° C. for about 24 hours. it can. Toluene is preferably used as the hydrocarbon solvent. The mixing ratio of the silane coupling agent and the hydrocarbon solvent is not particularly limited, and an example is such that the volume ratio of the silane coupling agent: the hydrocarbon solvent is about 1: 4. Examples of mixing the mixed solution of the silane coupling agent and the hydrocarbon solvent and the silica particles include, but are not particularly limited, about 10 mL of the mixed solution with respect to 0.3 g of the silica particles. After the surface treatment is completed, the solid is taken out by means such as centrifugation or filtration, and the solid is washed with an appropriate solvent and dried to obtain surface-treated silica.

得られた表面処理シリカは、被処理粒子として重合工程及び除去工程に付される。これらの工程を経ることによりキラルポリマーが得られる。なお、既に説明した通り、重合工程におけるモノマーとしてジビニルベンゼンが好ましく用いられる。 The obtained surface-treated silica is subjected to a polymerization step and a removal step as particles to be treated. A chiral polymer can be obtained through these steps. As already described, divinylbenzene is preferably used as the monomer in the polymerization step.

<キラルポリマー>
上記のキラルポリマーの製造方法で得られるキラルポリマーもまた本発明の一つである。このキラルポリマーは、エチレン性不飽和結合を有する化合物をモノマーとした繰り返し単位を含み、円二色性スペクトル測定において正又は負のコットン効果が観察されることを特徴とする。このキラルポリマーは、粒子状であり、キラルシリカを由来とするキラリティーを維持している。このため、円二色性スペクトル測定においてコットン効果を示す。なお、既に説明した通り、上記モノマーとしてはジビニルベンゼン又はN,N’−メチレンビスアクリルアミドが好ましく挙げられる。
<Chiral polymer>
The chiral polymer obtained by the above method for producing a chiral polymer is also one of the present inventions. This chiral polymer contains a repeating unit using a compound having an ethylenically unsaturated bond as a monomer, and is characterized in that a positive or negative Cotton effect is observed in a circular dichroism spectrum measurement. This chiral polymer is in the form of particles and maintains the chirality derived from chiral silica. Therefore, the Cotton effect is exhibited in the circular dichroism spectrum measurement. As described above, divinylbenzene or N, N'-methylenebisacrylamide is preferably used as the above-mentioned monomer.

以下、実施例を示すことにより本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by showing examples, but the present invention is not limited to the following examples.

[直鎖状ポリエチレンイミン(LPEI)の合成]
市販のポリエチルオキサゾリン(質量平均分子量50,000、平均重合度約500、Aldrich社製)30gを5mol/Lの塩酸水溶液(150mL)に溶解させた。その溶液をオイルバスにて90℃に加温し、その温度で10時間撹拌した。反応溶液にアセトン(500mL)を加えてポリマーを完全に沈殿させ、それを濾別し、メタノールで3回洗浄して白色のポリエチレンイミンの粉末を得た。得られた粉末をH−NMR(重水)にて分析したところ、ポリエチルオキサゾリンの側鎖のエチル基に由来した1.2ppmのピーク(CH)と2.3ppmのピーク(CH)とが完全に消失していることが確認された。したがって、得られたポリマーでは、ポリエチルオキサゾリンが完全に加水分解され、ポリエチレンイミンに変換されたことが示された。
[Synthesis of linear polyethyleneimine (LPEI)]
30 g of commercially available polyethyloxazoline (mass average molecular weight 50,000, average degree of polymerization about 500, manufactured by Aldrich) was dissolved in a 5 mol / L hydrochloric acid aqueous solution (150 mL). The solution was heated to 90 ° C. in an oil bath and stirred at that temperature for 10 hours. Acetone (500 mL) was added to the reaction solution to completely precipitate the polymer, which was filtered off and washed 3 times with methanol to give a white polyethyleneimine powder. When the obtained powder was analyzed by 1 H-NMR (heavy water), a peak of 1.2 ppm (CH 3 ) and a peak of 2.3 ppm (CH 2 ) derived from the ethyl group of the side chain of polyethyloxazoline were observed. Was confirmed to have completely disappeared. Therefore, it was shown that in the obtained polymer, polyethyloxazoline was completely hydrolyzed and converted to polyethyleneimine.

[D−及びL−複合体(D−及びL−PEI/Tart@SiO)の調製]
200mLビーカーにD−酒石酸0.60g(4.0mmol)及び蒸留水200mLを加え、100℃で加熱溶解させて酒石酸溶液とした。500mLビーカーにLPEI0.63g(繰り返し単位換算で8.0mmol)及び蒸留水200mLを加えて100℃で加熱溶解させ、上記酒石酸溶液の全量を加えて100℃で3分間撹拌した。反応溶液を水浴中で室温まで急冷した後、アンモニア水を加えてpH4.0に調整した。得られた溶液を冷蔵庫内で20時間静置後、得られた懸濁液から白色固体を遠心分離で回収し、蒸留水で2回洗浄してキラル超分子結晶を得た。テトラメトキシシラン(TMOS)12mL及び蒸留水80mLの混合溶液に、上記手順で得たキラル超分子結晶を加え、室温で2時間撹拌した。遠心分離で固体を回収し、蒸留水で1回、アセトンで2回洗浄した後、室温で減圧乾燥し、白色固体のD−複合体(D−PEI/Tart@SiOとも呼ぶ。)を得た。D−複合体は、D−酒石酸を含むキラル超分子結晶の表面に加水分解縮合反応によりシリカ層を形成させたものである。また、D−酒石酸に代えてL−酒石酸を用いたこと以外は同様の手順にて、L−複合体(L−PEI/Tart@SiOとも呼ぶ。)を得た。
[Preparation of D- and L-complexes (D- and L-PEI / Tart @ SiO 2 )]
0.60 g (4.0 mmol) of D-tartaric acid and 200 mL of distilled water were added to a 200 mL beaker and dissolved by heating at 100 ° C. to prepare a tartaric acid solution. 0.63 g of LPEI (8.0 mmol in terms of repeating unit) and 200 mL of distilled water were added to a 500 mL beaker and dissolved by heating at 100 ° C., and the entire amount of the above tartaric acid solution was added and stirred at 100 ° C. for 3 minutes. The reaction solution was rapidly cooled to room temperature in a water bath, and then ammonia water was added to adjust the pH to 4.0. The obtained solution was allowed to stand in a refrigerator for 20 hours, and then the white solid was collected by centrifugation from the obtained suspension and washed twice with distilled water to obtain chiral supermolecular crystals. The chiral supramolecular crystals obtained in the above procedure were added to a mixed solution of 12 mL of tetramethoxysilane (TMS) and 80 mL of distilled water, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. The solid is recovered by centrifugation, washed once with distilled water and twice with acetone, and then dried under reduced pressure at room temperature to obtain a D-complex (also referred to as D-PEI / Start @ SiO 2 ) of a white solid. It was. The D-complex is obtained by forming a silica layer on the surface of a chiral supramolecular crystal containing D-tartaric acid by a hydrolysis condensation reaction. Further, an L-complex (also referred to as L-PEI / Tart @ SiO 2 ) was obtained by the same procedure except that L-tartaric acid was used instead of D-tartaric acid.

得られた複合体(PEI/Tart@SiO)について、固体状態でKBr法によりFT−IRを測定した。その結果を図1に示す。図1は、得られた複合体(PEI/Tart@SiO)についてのFT−IRスペクトルである。図1に示すように、3322cm−1にN−H結合、1597cm−1にC=O基の振動がそれぞれ観察され、LPEIと酒石酸との超分子錯体の存在が確認された。また、1071cm−1にO−Si−O結合の伸縮振動が観察されたことから、シリカ層の析出した複合体(すなわちPEI/Tart@SiO)の存在が確認された。 For the obtained complex (PEI / Tart @ SiO 2 ), FT-IR was measured by the KBr method in a solid state. The result is shown in FIG. FIG. 1 is an FT-IR spectrum of the obtained complex (PEI / Tart @ SiO 2 ). As shown in FIG. 1, N-H bonds in 3322Cm -1, vibration of C = O groups to 1597cm -1 were observed respectively, the presence of supramolecular complexes of LPEI and tartaric acid was confirmed. Further, since the expansion and contraction vibration of the O—Si—O bond was observed at 1071 cm- 1 , the presence of the complex in which the silica layer was precipitated (that is, PEI / Tart @ SiO 2 ) was confirmed.

得られたD−/L−複合体のそれぞれについて、円二色性(CD)測定を行った。その結果を図2に示す。図2は、得られたD−/L−複合体(D−及びL−PEI/Tart@SiO)についての円二色性スペクトルである。図2に示すように、L−PEI/Tart@SiOは、210nmに正のコットン効果を示し、D−PEI/Tart@SiOは、これとは逆に、負のコットン効果を示した。これらは、酒石酸自体のコットン効果とは逆の符号のコットン効果となるため、酒石酸のキラリティーが複合体へ転写されているものと考えられる。 Circular dichroism (CD) measurements were performed on each of the obtained D- / L-complexes. The result is shown in FIG. FIG. 2 is a circular dichroism spectrum for the obtained D- / L-complex (D- and L-PEI / Tart @ SiO 2 ). As shown in FIG. 2, L-PEI / Tart @ SiO 2 showed a positive Cotton effect at 210 nm, and D-PEI / Tart @ SiO 2 showed a negative Cotton effect, on the contrary. Since these have a cotton effect having a sign opposite to that of tartaric acid itself, it is considered that the chirality of tartaric acid is transferred to the complex.

[D及びL−酸処理複合体(D及びL−PEI@SiO)の調製]
スクリュー管にD−複合体(D−PEI/Tart@SiO)を1.0g入れ、2.5M塩酸水溶液を50mL加え室温で1時間撹拌し、遠心分離で白色固体を回収した。この操作を5回繰り返した後、蒸留水で1回、アセトンで1回洗浄し、室温で乾燥させた白色粉末0.5mgと0.1wt%アンモニア水0.1mLをスクリュー管に加え、室温で30分間撹拌した。遠心分離により固体を回収し、蒸留水で1回、アセトンで2回洗浄した後、減圧乾燥させてD−酸処理複合体(D−PEI@SiOとも呼ぶ。)を得た。また、D−複合体に代えてL−複合体(L−PEI/Tart@SiO)を用いたこと以外は同様の手順で、L−酸処理複合体(L−PEI@SiOとも呼ぶ。)を得た。
[Preparation of D and L-acid-treated complex (D and L-PEI @ SiO 2 )]
1.0 g of D-complex (D-PEI / Tart @ SiO 2 ) was placed in a screw tube, 50 mL of a 2.5 M hydrochloric acid aqueous solution was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, and a white solid was recovered by centrifugation. After repeating this operation 5 times, wash once with distilled water and once with acetone, add 0.5 mg of white powder dried at room temperature and 0.1 mL of 0.1 wt% aqueous ammonia to the screw tube, and at room temperature. The mixture was stirred for 30 minutes. The solid was recovered by centrifugation, washed once with distilled water and twice with acetone, and then dried under reduced pressure to obtain a D-acid-treated composite (also referred to as D-PEI @ SiO 2 ). Further, it is also referred to as an L-acid-treated complex (L-PEI @ SiO 2 ) in the same procedure except that the L-complex (L-PEI / Tart @ SiO 2 ) is used instead of the D-complex. ) Was obtained.

得られた酸処理複合体(PEI@SiO)について、固体状態でKBr法によりFT−IRを測定した。その結果を図3に示す。図3は、得られた酸処理複合体(PEI@SiO)と複合体(PEI/Tart@SiO)との対比を示すFT−IRスペクトルである。図3に示すように、1071cm−1にシリカのO−Si−O結合の伸縮振動が観察され、シリカの存在が確認された。一方で、酒石酸に由来するC=O基の伸縮振動が減少していることから、塩酸水溶液により酒石酸が除去されたことがわかる。 For the obtained acid-treated composite (PEI @ SiO 2 ), FT-IR was measured by the KBr method in a solid state. The result is shown in FIG. FIG. 3 is an FT-IR spectrum showing a comparison between the obtained acid-treated complex (PEI @ SiO 2 ) and the complex (PEI / Tart @ SiO 2 ). As shown in FIG. 3, expansion and contraction vibration of the O—Si—O bond of silica was observed at 1071 cm -1, and the presence of silica was confirmed. On the other hand, since the expansion and contraction vibration of the C = O group derived from tartaric acid is reduced, it can be seen that tartaric acid was removed by the aqueous hydrochloric acid solution.

得られたD−/L−酸処理複合体のそれぞれについて、円二色性測定を行った。その結果を図4に示す。図4は、得られたD−/L−酸処理複合体(D−及びL−PEI@SiO)の円二色性スペクトルである。図4に示すように、図2に比較して円二色性スペクトルでは210nmの酒石酸のコットン効果が減少し、吸収スペクトルにおいても200nm付近の吸収が減少していることがわかる。これらのことから、酸処理複合体では酒石酸が取り除かれていることがわかる。 Circular dichroism measurements were performed on each of the obtained D- / L-acid-treated complexes. The result is shown in FIG. FIG. 4 is a circular dichroism spectrum of the obtained D- / L-acid-treated complex (D- and L-PEI @ SiO 2 ). As shown in FIG. 4, it can be seen that the Cotton effect of tartaric acid at 210 nm is reduced in the circular dichroism spectrum and the absorption near 200 nm is also reduced in the absorption spectrum as compared with FIG. From these facts, it can be seen that tartaric acid is removed in the acid-treated complex.

[実施例1]
上記手順で得た酸処理複合体をもとに、4,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニル(bp)の処理による三級化工程、ジビニルベンゼン(DVB)をモノマーとした重合工程、及び水酸化ナトリウム水溶液を用いた除去工程を経て実施例1のキラルポリマーを得た。その手順は、次の通りである。
[Example 1]
Based on the acid-treated composite obtained in the above procedure, a tertiaryization step by treatment with 4,4'-bis (chloromethyl) biphenyl (bp), a polymerization step using divinylbenzene (DVB) as a monomer, and water. The chiral polymer of Example 1 was obtained through a removal step using an aqueous sodium oxide solution. The procedure is as follows.

・三級化工程
100mLの反応容器に、D−又はL−酸処理複合体(PEI@SiO)0.4g、メタノール80mL、炭酸カリウム0.27g及び4,4’−ビス(クロロメチル)ビフェニル(bp)0.12gを加え、70℃で24時間撹拌した。吸引濾過により固体を回収し、脱イオン水、メタノール、及びアセトンによりそれぞれ洗浄した後、減圧乾燥させ三級化複合体(bp処理物)の白色固体を得た。得られたD−/L−三級化複合体のそれぞれについて、円二色性測定を行った。その結果を図5に示す。図5は、得られたD−/L−三級化複合体(D−及びL−bp@SiO)の円二色性スペクトルである。図5に示すように、220〜310nmに正と負のコットン効果がそれぞれ観察された。また、TGAによる質量分析を行ったところ、酸処理複合体よりも有機物が増加していることが確認され、三級化によりbpが導入されていることが示唆された。
Triadization step 0.4 g of D- or L-acid-treated complex (PEI @ SiO 2 ), 80 mL of methanol, 0.27 g of potassium carbonate and 4,4'-bis (chloromethyl) biphenyl in a 100 mL reaction vessel. 0.12 g of (bp) was added, and the mixture was stirred at 70 ° C. for 24 hours. The solid was collected by suction filtration, washed with deionized water, methanol, and acetone, and then dried under reduced pressure to obtain a white solid of a tertiary complex (bp-treated product). Circular dichroism measurements were performed on each of the obtained D- / L-terticycled complexes. The result is shown in FIG. FIG. 5 is a circular dichroism spectrum of the obtained D- / L-tertiary complex (D- and L-bp @ SiO 2 ). As shown in FIG. 5, positive and negative Cotton effects were observed at 220 to 310 nm, respectively. In addition, mass spectrometry by TGA confirmed that the amount of organic matter increased more than that of the acid-treated complex, suggesting that bp was introduced by the tertiary formation.

・重合工程
5mLのスクリュー管に、D−又はL−三級化複合体(bp処理物)0.3g及びジビニルベンゼン(DVB)3mLを加え、室温で2時間撹拌した。吸引濾過で固体を回収し、白色固体を得た。次いで、10mLの反応容器に、この白色固体0.3g、脱イオン水5mL及び2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジハイドロクロライド(AAPH、ラジカル重合開始剤)0.03gを加え、容器内部を窒素置換してから80℃で20時間撹拌した。遠心分離で固体を回収し、テトラヒドロフラン(THF)、メタノール、アセトンによりそれぞれ洗浄した後、減圧乾燥させ樹脂複合体を得た。得られたD−/L−樹脂複合体のそれぞれについて、円二色性測定を行った。その結果を図6に示す。図6は、得られたD−/L−樹脂複合体(D−及びL−bp@SiO@PDVB)の円二色性スペクトルである。図6に示すように、300〜340nmに正と負のコットン効果がそれぞれ観察された。また、得られた樹脂複合体では、IRスペクトルにて2927cm−1のC−H伸縮振動が観察され、TGAによる質量分析にて三級化複合体よりも有機物が増加していることが確認されたことから、DVBのラジカル重合によりポリマーの形成が確認された。
-Polymerization step To a 5 mL screw tube, 0.3 g of D- or L-tertiary compound (bp-treated product) and 3 mL of divinylbenzene (DVB) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. The solid was collected by suction filtration to obtain a white solid. Next, 0.3 g of this white solid, 5 mL of deionized water and 0.03 g of 2,2'-azobis (2-methylpropion amidine) dihydrochloride (AAPH, radical polymerization initiator) were added to a 10 mL reaction vessel. After replacing the inside of the container with nitrogen, the mixture was stirred at 80 ° C. for 20 hours. The solid was recovered by centrifugation, washed with tetrahydrofuran (THF), methanol, and acetone, and then dried under reduced pressure to obtain a resin composite. Circular dichroism was measured for each of the obtained D- / L-resin composites. The result is shown in FIG. FIG. 6 is a circular dichroism spectrum of the obtained D- / L-resin composite (D- and L-bp @ SiO 2 @ PDVB). As shown in FIG. 6, positive and negative Cotton effects were observed at 300 to 340 nm, respectively. Further, in the obtained resin composite, CH expansion and contraction vibration of 2927 cm -1 was observed in the IR spectrum, and it was confirmed by mass spectrometry by TGA that the amount of organic matter was increased as compared with the tertiary composite. Therefore, the formation of a polymer was confirmed by radical polymerization of DVB.

・除去工程
5mLのスクリュー管に、樹脂複合体0.1g及び5wt%NaOH水溶液(15mL)を加え、室温で4時間撹拌した。遠心分離により固体を回収し、脱イオン水、及びアセトンによりそれぞれ洗浄した後、減圧乾燥させて実施例1のキラルポリマーを得た。得られたD−/L−キラルポリマーのそれぞれについて、円二色性測定を行った。その結果を図7に示す。図7は、実施例1のD−/L−キラルポリマー(D/L−PDVB)の円二色性スペクトルである。図7に示すように、270〜320nmに正と負のコットン効果がそれぞれ確認された。また、得られたキラルポリマーでは、IRスペクトルにて1085cm−1におけるO−Si−Oの吸収の減少が観察され、TGAによる質量分析によりシリカ含有量が2.60%となったことが確認された。これらの結果から、実施例1のキラルポリマーには、上記D−/L−複合体におけるシリカ層のキラリティーが転写され、そのキラリティーが当該シリカの除去後も維持されていることがわかる。
-Removal step 0.1 g of the resin composite and a 5 wt% NaOH aqueous solution (15 mL) were added to a 5 mL screw tube, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. The solid was recovered by centrifugation, washed with deionized water and acetone, and then dried under reduced pressure to obtain the chiral polymer of Example 1. Circular dichroism measurements were performed on each of the obtained D- / L-chiral polymers. The result is shown in FIG. FIG. 7 is a circular dichroism spectrum of the D- / L-chiral polymer (D / L-PDVB) of Example 1. As shown in FIG. 7, positive and negative Cotton effects were confirmed at 270 to 320 nm, respectively. In the obtained chiral polymer, a decrease in O-Si-O absorption at 1085 cm- 1 was observed in the IR spectrum, and it was confirmed by mass spectrometry by TGA that the silica content was 2.60%. It was. From these results, it can be seen that the chirality of the silica layer in the D- / L-complex is transferred to the chiral polymer of Example 1, and the chirality is maintained even after the removal of the silica.

[実施例2]
上記手順で得た酸処理複合体をもとに、クロロメチルスチレン(CMS)の処理による三級化工程、N,N’−メチレンビスアクリルアミドをモノマーとした重合工程、及び水酸化ナトリウム水溶液を用いた除去工程を経て実施例2のキラルポリマーを得た。その手順は、次の通りである。
[Example 2]
Based on the acid-treated complex obtained in the above procedure, a tertiary step by treatment with chloromethylstyrene (CMS), a polymerization step using N, N'-methylenebisacrylamide as a monomer, and an aqueous sodium hydroxide solution are used. The chiral polymer of Example 2 was obtained through the removal step. The procedure is as follows.

・三級化工程
50mLの反応容器に、D−又はL−酸処理複合体(PEI@SiO)1g及び炭酸カリウム0.3gを加え、さらに脱水メタノール40mLに分散させたクロロメチルスチレン0.3gを加えて、70℃で24時間撹拌した。遠心分離により固体を回収し、THF、脱イオン水、及びアセトンによりそれぞれ洗浄した後、減圧乾燥させ三級化複合体(CMS処理物)の白色固体を得た。得られたD−/L−三級化複合体のそれぞれについて、円二色性測定を行った。その結果を図8に示す。図8は、得られたD−/L−三級化複合体(D−及びL−CMS@SiO)の円二色性スペクトルである。図8に示すように、250〜300nmに正と負のコットン効果がそれぞれ観察された。このCD活性は、キラルシリカによって誘起されたビニル残基の有機CDと考えられる。また、TGAによる質量分析を行ったところ、酸処理複合体よりも有機物が増加していることが確認されたことから、三級化によりCMSが導入されていることが示唆された。
-Triadization step 0.3 g of chloromethylstyrene obtained by adding 1 g of D- or L-acid-treated complex (PEI @ SiO 2 ) and 0.3 g of potassium carbonate to a 50 mL reaction vessel and further dispersing in 40 mL of dehydrated methanol. Was added, and the mixture was stirred at 70 ° C. for 24 hours. The solid was recovered by centrifugation, washed with THF, deionized water, and acetone, and then dried under reduced pressure to obtain a white solid of a tertiary complex (CMS-treated product). Circular dichroism measurements were performed on each of the obtained D- / L-terticycled complexes. The result is shown in FIG. FIG. 8 is a circular dichroism spectrum of the obtained D- / L-tertiary complex (D- and L-CMS @ SiO 2 ). As shown in FIG. 8, positive and negative Cotton effects were observed at 250 to 300 nm, respectively. This CD activity is considered to be an organic CD of vinyl residues induced by chiral silica. Moreover, when mass spectrometry by TGA was performed, it was confirmed that the amount of organic matter was increased as compared with the acid-treated complex, suggesting that CMS was introduced by the tertiary formation.

・重合工程
5mLのスクリュー管に、D−又はL−三級化複合体(CMS処理物)0.3g、N,N’−メチレンビスアクリルアミド(MBA)0.5g及びメタノール2mLを加え、室温で2時間撹拌した。吸引濾過で固体を回収し、白色固体を得た。次いで、10mLの反応容器に、この白色固体0.3g、トルエン5mL及び2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN、ラジカル重合開始剤)0.03gを加え、容器内部を窒素置換してから80℃で20時間撹拌した。遠心分離で固体を回収し、脱イオン水、メタノール、アセトンによりそれぞれ洗浄した後、減圧乾燥させ樹脂複合体を得た。得られたD−/L−樹脂複合体のそれぞれについて、円二色性測定を行った。その結果を図9に示す。図9は、得られたD−/L−樹脂複合体(D−及びL−CMS@SiO@PMBA)の円二色性スペクトルである。図9に示すように、240〜300nmに正と負のコットン効果がそれぞれ観察された。また、得られた樹脂複合体では、IRスペクトルにて1700cm−1にC=Cに起因する吸収の増加が観察され、TGAによる質量分析にて三級化複合体よりも有機物が増加していることが確認されたことから、MBAのラジカル重合によりポリマーの形成が確認された。
-Polymerization step To a 5 mL screw tube, add 0.3 g of D- or L-tertiary complex (CMS-treated product), 0.5 g of N, N'-methylenebisacrylamide (MBA) and 2 mL of methanol at room temperature. The mixture was stirred for 2 hours. The solid was collected by suction filtration to obtain a white solid. Next, 0.3 g of this white solid, 5 mL of toluene and 0.03 g of 2,2'-azobis (isobutyronitrile) (AIBN, radical polymerization initiator) were added to a 10 mL reaction vessel, and the inside of the vessel was replaced with nitrogen. Then, the mixture was stirred at 80 ° C. for 20 hours. The solid was recovered by centrifugation, washed with deionized water, methanol, and acetone, and then dried under reduced pressure to obtain a resin composite. Circular dichroism was measured for each of the obtained D- / L-resin composites. The result is shown in FIG. FIG. 9 is a circular dichroism spectrum of the obtained D- / L-resin composite (D- and L-CMS @ SiO 2 @ PMBA). As shown in FIG. 9, positive and negative Cotton effects were observed at 240 to 300 nm, respectively. Further, in the obtained resin composite, an increase in absorption due to C = C was observed at 1700 cm -1 in the IR spectrum, and an increase in organic substances was observed in the mass spectrometry by TGA as compared with the tertiary composite. Since it was confirmed that, the formation of a polymer was confirmed by radical polymerization of MBA.

・除去工程
5mLのスクリュー管に、樹脂複合体0.1g及び5wt%NaOH水溶液(15mL)を加え、室温で4時間撹拌した。遠心分離により固体を回収し、脱イオン水、及びアセトンによりそれぞれ洗浄した後、減圧乾燥させて実施例2のキラルポリマーを得た。得られたD−/L−キラルポリマーのそれぞれについて、円二色性測定を行った。その結果を図10に示す。図10は、実施例2のD−/L−キラルポリマー(D/L−PMBA)の円二色性スペクトルである。図10に示すように、260〜310nmに正と負のコットン効果がそれぞれ確認された。また、得られたキラルポリマーでは、IRスペクトルにて1085cm−1におけるO−Si−Oの吸収の減少が観察され、TGAによる質量分析によりシリカ含有量が2.80%となったことが確認された。これらの結果から、実施例2のキラルポリマーには、上記D−/L−複合体におけるシリカ層のキラリティーが転写され、そのキラリティーが当該シリカの除去後も維持されていることがわかる。
-Removal step 0.1 g of the resin composite and a 5 wt% NaOH aqueous solution (15 mL) were added to a 5 mL screw tube, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. The solid was recovered by centrifugation, washed with deionized water and acetone, and then dried under reduced pressure to obtain the chiral polymer of Example 2. Circular dichroism measurements were performed on each of the obtained D- / L-chiral polymers. The result is shown in FIG. FIG. 10 is a circular dichroism spectrum of the D- / L-chiral polymer (D / L-PMBA) of Example 2. As shown in FIG. 10, positive and negative Cotton effects were confirmed at 260 to 310 nm, respectively. In addition, in the obtained chiral polymer, a decrease in the absorption of O-Si-O at 1085 cm- 1 was observed in the IR spectrum, and it was confirmed by mass spectrometry by TGA that the silica content was 2.80%. It was. From these results, it can be seen that the chirality of the silica layer in the D- / L-complex is transferred to the chiral polymer of Example 2, and the chirality is maintained even after the removal of the silica.

[実施例3]
上記手順で得た酸処理複合体をもとに、焼成により有機物を分解してシリカ粒子とする焼成工程、3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート(TPM)の処理による表面処理工程、ジビニルベンゼン(DVB)をモノマーとした重合工程、及び水酸化ナトリウム水溶液を用いた除去工程を経て実施例3のキラルポリマーを得た。その手順は、次の通りである。
[Example 3]
Based on the acid-treated composite obtained in the above procedure, a firing step of decomposing an organic substance into silica particles by firing, a surface treatment step of treating 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate (TPM), and divinylbenzene (divinylbenzene). The chiral polymer of Example 3 was obtained through a polymerization step using DVB) as a monomer and a removal step using an aqueous sodium hydroxide solution. The procedure is as follows.

・焼成工程及び表面処理工程
D−又はL−酸処理複合体を600℃で3時間焼成し、シリカ粒子とした。10mLの反応容器にこのシリカ粒子0.3gを入れた後、窒素下で脱水トルエン8mL及び3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート(TPM)2mLを加え、40℃で24時間撹拌した。吸引濾過により固体を回収し、メタノールで洗浄した後、減圧乾燥させ表面処理シリカ(TPM処理物)の白色固体を得た。得られたD−/L−表面処理シリカのそれぞれについて、円二色性測定を行った。その結果を図11に示す。図11は、得られたD−/L−表面処理シリカ(D−及びL−SiO@TPM)の円二色性スペクトルである。図11に示すように、210〜300nmに正と負のコットン効果がそれぞれ観察された。また、得られた表面処理シリカでは、IRスペクトルにて1700cm−1にC=Cに起因する吸収が観察され、TGAによる質量分析にて有機物の存在が確認された。
-Baking step and surface treatment step The D- or L-acid-treated composite was fired at 600 ° C. for 3 hours to obtain silica particles. After 0.3 g of the silica particles were placed in a 10 mL reaction vessel, 8 mL of dehydrated toluene and 2 mL of 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate (TPM) were added under nitrogen, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 24 hours. The solid was collected by suction filtration, washed with methanol, and dried under reduced pressure to obtain a white solid of surface-treated silica (TPM-treated product). Circular dichroism measurements were performed on each of the obtained D- / L-surface-treated silicas. The result is shown in FIG. FIG. 11 is a circular dichroism spectrum of the obtained D- / L-surface-treated silica (D- and L-SiO 2 @ TPM). As shown in FIG. 11, positive and negative Cotton effects were observed at 210-300 nm, respectively. Further, in the obtained surface-treated silica, absorption due to C = C was observed at 1700 cm -1 in the IR spectrum, and the presence of organic substances was confirmed by mass spectrometry by TGA.

・重合工程
5mLのスクリュー管に、D−又はL−表面処理シリカ(TPM処理物)0.3g及びジビニルベンゼン(DVB)3mLを加え、室温で2時間撹拌した。吸引濾過で固体を回収し、白色固体を得た。次いで、10mLの反応容器に、この白色固体0.3g、脱イオン水5mL及び2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジハイドロクロライド(AAPH、ラジカル重合開始剤)0.03gを加え、容器内部を窒素置換してから80℃で20時間撹拌した。遠心分離で固体を回収し、THF、メタノール、アセトンによりそれぞれ洗浄した後、減圧乾燥させ樹脂複合体を得た。得られたD−/L−樹脂複合体のそれぞれについて、円二色性測定を行った。その結果を図12に示す。図12は、得られたD−/L−樹脂複合体(D−及びL−SiO@TPM@PDVB)の円二色性スペクトルである。図12に示すように、250〜320nmに正と負のコットン効果がそれぞれ観察された。また、得られた樹脂複合体のTGAによる質量分析にて表面処理シリカよりも有機物が増加していることが確認されたことから、DVBのラジカル重合によりポリマーの形成が確認された。
-Polymerization step To a 5 mL screw tube, 0.3 g of D- or L-surface-treated silica (TPM-treated product) and 3 mL of divinylbenzene (DVB) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. The solid was collected by suction filtration to obtain a white solid. Next, 0.3 g of this white solid, 5 mL of deionized water and 0.03 g of 2,2'-azobis (2-methylpropion amidine) dihydrochloride (AAPH, radical polymerization initiator) were added to a 10 mL reaction vessel. After replacing the inside of the container with nitrogen, the mixture was stirred at 80 ° C. for 20 hours. The solid was recovered by centrifugation, washed with THF, methanol, and acetone, and then dried under reduced pressure to obtain a resin composite. Circular dichroism was measured for each of the obtained D- / L-resin composites. The result is shown in FIG. FIG. 12 is a circular dichroism spectrum of the obtained D- / L-resin composite (D- and L-SiO 2 @ TPM @ PDVB). As shown in FIG. 12, positive and negative Cotton effects were observed at 250 to 320 nm, respectively. Further, since it was confirmed by mass spectrometry of the obtained resin composite by TGA that the amount of organic substances increased as compared with the surface-treated silica, the formation of a polymer was confirmed by radical polymerization of DVB.

・除去工程
5mLのスクリュー管に、樹脂複合体0.1g及び5wt%NaOH水溶液(15mL)を加え、室温で4時間撹拌した。遠心分離により固体を回収し、脱イオン水、及びアセトンによりそれぞれ洗浄した後、減圧乾燥させて実施例3のキラルポリマーを得た。得られたD−/L−キラルポリマーのそれぞれについて、円二色性測定を行った。その結果を図13に示す。図13は、実施例3のD−/L−キラルポリマー(D/L−PDVB)の円二色性スペクトルである。図13に示すように、250〜320nmに正と負のコットン効果がそれぞれ確認された。また、得られたキラルポリマーでは、IRスペクトルにて1085cm−1におけるO−Si−Oの吸収の減少が観察され、TGAによる質量分析によりシリカ含有量が4.90%となったことが確認された。これらの結果から、実施例3のキラルポリマーには、上記D−/L−複合体におけるシリカ層のキラリティーが転写され、そのキラリティーが当該シリカの除去後も維持されていることがわかる。
-Removal step 0.1 g of the resin composite and a 5 wt% NaOH aqueous solution (15 mL) were added to a 5 mL screw tube, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. The solid was recovered by centrifugation, washed with deionized water and acetone, and then dried under reduced pressure to obtain the chiral polymer of Example 3. Circular dichroism measurements were performed on each of the obtained D- / L-chiral polymers. The result is shown in FIG. FIG. 13 is a circular dichroism spectrum of the D- / L-chiral polymer (D / L-PDVB) of Example 3. As shown in FIG. 13, positive and negative Cotton effects were confirmed at 250 to 320 nm, respectively. In the obtained chiral polymer, a decrease in O-Si-O absorption at 1085 cm- 1 was observed in the IR spectrum, and it was confirmed by mass spectrometry by TGA that the silica content was 4.90%. It was. From these results, it can be seen that the chirality of the silica layer in the D- / L-complex is transferred to the chiral polymer of Example 3, and the chirality is maintained even after the removal of the silica.

Claims (11)

直鎖状ポリエチレンイミン骨格を備えたポリマーと、2つのカルボキシル基を備え、4以上の炭素原子を備えたキラルなジカルボン酸化合物と、を含んでなる酸塩基型錯体のキラル超分子結晶に加水分解性の珪素化合物を作用させる加水分解縮合反応により、前記キラル超分子結晶の表面にシリカ層を形成させた複合体を得るシリカ層形成工程と、
前記複合体を酸処理して酸処理複合体を得る酸処理工程と、
前記酸処理複合体を由来とする被処理粒子の存在下、エチレン性不飽和結合を有する化合物をモノマーとしてラジカル重合させて、当該モノマーを繰り返し単位として含むポリマーを前記被処理粒子の表面に形成させて樹脂複合体を得る重合工程と、
前記樹脂複合体から前記シリカ層を形成するシリカを除去する除去工程と、を備えたキラルポリマーの製造方法。
Hydrolyzed into chiral supermolecular crystals of acid-base complex comprising a polymer having a linear polyethyleneimine skeleton and a chiral dicarboxylic acid compound having two carboxyl groups and four or more carbon atoms. A silica layer forming step of obtaining a complex in which a silica layer is formed on the surface of the chiral supermolecular crystal by a hydrolysis condensation reaction in which a carboxylic silicon compound acts.
An acid treatment step of acid-treating the complex to obtain an acid-treated complex, and
In the presence of particles to be treated derived from the acid-treated complex, a compound having an ethylenically unsaturated bond is radically polymerized as a monomer to form a polymer containing the monomer as a repeating unit on the surface of the particles to be treated. Polymerization process to obtain a resin composite
A method for producing a chiral polymer, comprising a removing step of removing silica forming the silica layer from the resin composite.
前記重合工程において、前記被処理粒子に前記モノマーを接触させた後、前記モノマーが非水溶性であれば水溶性溶媒中で、前記モノマーが水溶性であれば非水溶性溶媒中で、前記ラジカル重合を行うことを特徴とする、請求項1記載のキラルポリマーの製造方法。 In the polymerization step, after the monomer is brought into contact with the particles to be treated, the radical is in a water-soluble solvent if the monomer is water-insoluble, or in a water-insoluble solvent if the monomer is water-soluble. The method for producing a chiral polymer according to claim 1, wherein polymerization is carried out. 前記酸処理複合体に、求核試薬に対して脱離基となる置換基を備えたアルキル基がベンゼン環に結合した構造を有する化合物を作用させることで、前記ポリエチレンイミンの窒素原子が三級化した三級化複合体を得る三級化工程をさらに含み、この工程で得た三級化複合体を前記被処理粒子として重合工程に付すことを特徴とする、請求項1又は2記載のキラルポリマーの製造方法。 By allowing a compound having a structure in which an alkyl group having a substituent as a desorbing group is bonded to a benzene ring, the acid-treated complex is allowed to act on the nucleophilic reagent, the nitrogen atom of the polyethyleneimine is tertiary. The third aspect of claim 1 or 2, further comprising a tertiaryization step of obtaining a modified tertiary compound, and subjecting the tertiary compound obtained in this step to a polymerization step as the particles to be treated. A method for producing a chiral polymer. 求核試薬に対して脱離基となる置換基を備えたアルキル基がベンゼン環に結合した構造を有する前記化合物が、下記一般式(1)で表す化合物である、請求項3記載のキラルポリマーの製造方法。
Figure 2020183464
(上記一般式(1)中、Eは、求核試薬に対して脱離基となる置換基であり、Rは、一価の有機基である。)
The chiral polymer according to claim 3, wherein the compound having a structure in which an alkyl group having a substituent as a leaving group for a nucleophile is bonded to a benzene ring is a compound represented by the following general formula (1). Manufacturing method.
Figure 2020183464
(In the above general formula (1), E is a substituent serving as a leaving group for the nucleophile, and R is a monovalent organic group.)
求核試薬に対して脱離基となる置換基を備えたアルキル基がベンゼン環に結合した構造を有する前記化合物が、下記一般式(2)で表す化合物である、請求項3又は4のいずれか1項記載のキラルポリマーの製造方法。
Figure 2020183464
(上記一般式(2)中、Eは、求核試薬に対して脱離基となる置換基である。)
Any of claims 3 or 4, wherein the compound having a structure in which an alkyl group having a substituent as a leaving group is bonded to a benzene ring with respect to the nucleophile is a compound represented by the following general formula (2). The method for producing a chiral polymer according to item 1.
Figure 2020183464
(In the above general formula (2), E is a substituent serving as a leaving group for the nucleophile.)
前記モノマーとしてエチレン性不飽和結合を2つ以上有する化合物を用いることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項記載のキラルポリマーの製造方法。 The method for producing a chiral polymer according to any one of claims 1 to 5, wherein a compound having two or more ethylenically unsaturated bonds is used as the monomer. 前記酸処理複合体を焼成することでキラルなシリカ粒子を得た後、そのシリカ粒子にシランカップリング剤を作用させて表面処理シリカを得る表面処理工程をさらに含み、この工程で得た表面処理シリカを前記被処理粒子として重合工程に付すことを特徴とする、請求項1又は2記載のキラルポリマーの製造方法。 After obtaining chiral silica particles by firing the acid-treated composite, a surface treatment step of reacting the silica particles with a silane coupling agent to obtain surface-treated silica is further included, and the surface treatment obtained in this step is further included. The method for producing a chiral polymer according to claim 1 or 2, wherein silica is subjected to a polymerization step as the particles to be treated. 前記モノマーとしてエチレン性不飽和結合を2つ以上有する化合物を用いることを特徴とする、請求項7記載のキラルポリマーの製造方法。 The method for producing a chiral polymer according to claim 7, wherein a compound having two or more ethylenically unsaturated bonds is used as the monomer. 前記シランカップリング剤が、ラジカル重合性残基を有することを特徴とする、請求項7又は8記載のキラルポリマーの製造方法。 The method for producing a chiral polymer according to claim 7 or 8, wherein the silane coupling agent has a radically polymerizable residue. エチレン性不飽和結合を有する化合物をモノマーとした繰り返し単位を含み、円二色性スペクトル測定において正又は負のコットン効果が観察されることを特徴とするキラルポリマー。 A chiral polymer containing a repeating unit containing a compound having an ethylenically unsaturated bond as a monomer, wherein a positive or negative Cotton effect is observed in circular dichroism spectrum measurement. 前記モノマーが、ジビニルベンゼン、エチレンビスメタクリレート又はN,N’−メチレンビスアクリルアミドである請求項10記載のキラルポリマー。 The chiral polymer according to claim 10, wherein the monomer is divinylbenzene, ethylene bismethacrylate or N, N'-methylenebisacrylamide.
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