JP2647701B2

JP2647701B2 - エピクロルヒドリンと二酸化炭素との共重合体

Info

Publication number: JP2647701B2
Application number: JP24990188A
Authority: JP
Inventors: 祥平井上; 卓三相田; 和弘島崎
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1988-07-27
Filing date: 1988-10-05
Publication date: 1997-08-27
Anticipated expiration: 2012-08-27
Also published as: JPH02132123A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、分子量分布の狭い新規なエピクロルヒドリ
ンと二酸化炭素との共重合体に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）二酸化炭素を補捉し、エポキシドとの共重合反応を行
うことのできる触媒としては、ZnEt₂−H₂O系に代表され
る有機亜鉛−塩基系触媒、あるいは、テトラフェニルポ
ルフィリンアルミニウム錯体−四級塩混合系触媒などが
有効であることが知られている。いずれの触媒系によっ
ても二酸化炭素とエポキシドの完全交互共重合体が得ら
れることがわかっている。

しかしながら、工業的に有用なモノマーであるエピク
ロルヒドリンと二酸化炭素の共重合反応においては、上
記のいずれの触媒も有効でなく、特に後者の系において
は、環状カーボネートの生成がみられるのみでポリマー
を得ることはできない。

エピクロルヒドリンと二酸化炭素の共重合に関して
は、特公昭48−12077号公報にトリイソブチルアルミニ
ウム−イオウ系混合触媒を用いることが記載されてい
る。しかし、本触媒により得られるポリマーの分子量分
布は広く、又その触媒効率は低い。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、すでに特定のポルフィリンアルミニウ
ム錯体と活性水素化合物の混合系でエポキシドの重合を
行なうと、分子量分布の揃ったポリマーを触媒効率良く
合成出来ることを見出した（特開昭61−197631号）。

本発明者らは、この特定のポルフィリンアルミニウム
錯体を触媒として使用することにより、エピクロルヒド
リンと二酸化炭素の共重合体を分子量分布の揃った形で
触媒効率良く合成出来ることを見出し、本発明を完成さ
せるに到った。

即ち、本発明は、数平均分子量（ｎ）と重量平均分
子量（ｗ）とが 500≦ｎ≦50,000 および w/ｎ≦1.5 の関係にあるエピクロルヒドリンと二酸化炭素との共重
合体である。

本発明のエピクロルヒドリンと二酸化炭素との共重合
体は、エピクロルヒドリンと二酸化炭素との反応比率に
応じて、両者が１モル対１モルの割合で反応する場合次
の（１）式で示される繰返し単位よりなるポリエピクロルヒドリン
カーボネートとなり、エピクロルヒドリンの反応比率が
大きい場合には、上記式（１）で示されるエピクロルヒ
ドリンと二酸化炭素の交互共重合により構成される繰り
返し単位と、次式（２）で示されるエピクロルヒドリンの単独重合に基づく繰り
返し単位とからなる共重合体が得られる（本明細書にお
いては、上記いずれの態様のエピクロルヒドリンと二酸
化炭素との共重合体も、単にポリエピクロルヒドリンカ
ーボネート或いはPEHCと呼ぶ）。この場合、上記式
（１）で示される繰り返し単位と、上記式（２）で示さ
れる繰り返し単位の配列はランダムである。このこと
は、後述する実施例１で得られた本発明のポリエピクロ
ルヒドリンカーボネートの示差走査熱分析（以下、単に
DSCと呼ぶ。）のチャート（第５図）に於いて、ガラス
転移点が１点しか存在しないことから理解される。ま
た、エピクロルヒドリンと二酸化炭素の反応比率が等し
い場合には、上記式（１）で示されるようにエピクロル
ヒドリンと二酸化炭素との完全な交互共重合体が得られ
る。

本発明のPEHCは、一般には、上記式（１）で示される
繰り返し単位を50モル％以上と、上記式（２）で示され
る繰り返し単位を50モル％以下含んでなる。また、上記
式（１）で示される繰り返し単位を60モル％以上、さら
には70モル％以上とし、上記式（２）で示される繰り返
し単位を40モル％以下、さらには30モル％以下含むPEHC
とすることもできる。上記式（１）で示される繰り返し
単位の割合が多いほど分解しやすくなるため、後述する
ドラッグ・デリバリーシステムの医薬品担体として好適
である。

従って、本発明は、数平均分子量（ｎ）と重量平均
分子量（ｗ）とが、 500≦ｎ≦50,000 及び w/ｎ≦1.5 の関係にあるエピクロルヒドリンと二酸化炭素との共重
合体であり、またエピクロルヒドリン単位と二酸化炭素
単位とが、１対１乃至２対１の割合で存在する共重合対
をも包含する。

本発明のPEHCを後述するドラッグ・デリバリー・シス
テムに於ける医薬品の担体として用いる場合には、成形
加工性がよいことや分子量依存性を明確にする必要があ
るなどの点から次式 1,000≦ｎ≦20,000 w/ｎ≦1.35 を共に満足することが好ましい。

本発明のPEHCは、一般に高分子の場合は白色粉体とし
て又低分子の場合は無色透明の粘稠な流動体として存在
し、クロロホルム、塩化メチレン、テトラヒドロフラン
等の一般的有機溶媒に溶解するが、メタノール、水等に
は不溶である。

本発明のPEHCの構造は、赤外吸収スペクトル（以下、
単にIRと呼ぶ。）、¹³C−核磁気共鳴スペクトル（以
下、単に¹³C−NMRと呼ぶ。）及び元素分析によって確認
することができる。また、数平均分子量（ｎ）及び重
量平均分子量（ｗ）は、ゲルパーミエーション・クロ
マトグラフィー（以下、単にGPCと呼ぶ。）により求め
ることができる。

本発明のPEHCは、どのような方法で製造されても良い
が、一般には下記の方法が好適に採用される。

下記式（３）に示すポルフィリンアルミニウム錯体を
触媒とし、これと活性水素化合物の存在下にエピクロル
ヒドリンと二酸化炭素を重合させることにより製造する
ことができる。

上記式（３）で示されるポルフィリンアルミニウム錯
体は、下記式（４）で示されるポルフィリン化合物と有
機アルミニウム化合物を反応させることにより、得られ
る。

〔但し、R₁〜R₂₀は、上記式（３）と同様である。〕上記式（４）で示されるポルフィリン化合物としては
テトラベンズポルフィリン、テトラナフトポルフィリ
ン、テトラフェニルテトラベンズポルフィリン、テトラ
フェニルテトラナフトポルフィリンなどが具体的に例示
される。

上記式（３）で示されるポルフィリンアルミニウム錯
体の原料である有機アルミニウム化合物としては、ジエ
チルアルミニウムクロライド、ジエチルアルミニウムブ
ロマイドのような炭素数４以下のアルキル基を有するジ
アルキルアルミニウムハライド類；トリメチルアルミニ
ウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミニ
ウム、トリイソブチルアルミニウムなどのような炭素数
４以下のアルキル基を有するトリアルキルアルミニウム
類；ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチル
アルミニウムハイドライドなどのような炭素数４以下の
アルキル基と水素原子を有するアルキルアルミニウムハ
イドライド類が有効に使用される。就中、ジアルキルア
ルミニウムハイドライド類が好ましい。

上記ポリフィリン化合物と有機アルミニウム化合物と
の反応条件は用いる原料や溶媒の種類によって異なるの
で、予め好適な条件を選定して実施すればよい。一般に
は、窒素、アルゴン等の不活性気体雰囲気下、溶媒の存
在下で０〜50℃の温度で数十分〜十時間、ポルフィリン
化合物にほぼ等モルの有機アルミニウム化合物を加えて
反応が行なわれる。

又、反応圧力は、一般には常圧で充分反応が進行する
が、必要に応じて加圧あるいは減圧にすればよい。

反応溶媒は、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化
水素類や塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン
等のハロゲン化炭化水素類が使用される。

このようにして得られたポルフィリンアルミニウム錯
体の前記式（３）に於けるＸが水素原子又はアルキル基
である場合は、水酸基を含有する有機化合物や水と反応
させてＸをアルコキシド基、フェノキシ基、水酸基に変
換した化合物をうることができ、このような化合物も触
媒として使用できる。本発明で好適に使用し得るポルフ
ィリンアルミニウム錯体としては、テトラベンズポルフ
ィリンアルミニウムクロリド錯体、テトラナフトポルフ
ィリンアルミニウムクロリド錯体、テトラフェニルテト
ラベンズポルフィリンアルミニウムクロリド錯体、テト
ラフェニルテトラナフトポルフィリンアルミニウムクロ
リド錯体等が挙げられる。

本発明のポルフィリンアルミニウム錯体と組み合わせ
て用いる活性水素化合物としては、例えば、水酸基又は
カルボン酸基を１分子中に１又は２個以上含むアルコー
ル類、フェノール類、カルボン酸類が有効に使用され
る。アルコール類としては、メタノール、エタノール、
プロパノール、ブタノールなどの脂肪族アルコール類；
アリルアルコール、２−ヒドロキシエチルメタクリレー
トなどの不飽和アルコール類；エチレングリコール、ト
リエチレングリコール、トリプロピレングリコール、グ
リセリンなどの脂肪族多価アルコールが挙げられる。フ
ェノール類としてはフェノール、ビスフェノール、アリ
ルフェノールなどのフェノール類；レゾルシン、Ｐ−ジ
ヒドロキシベンゼン、2,4−トルエンジオールなどの多
価フェノールが挙げられる。カルボン酸類としては、酢
酸、アクリル酸、メタクリル酸などのカルボン酸類、ア
ジピン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、テレフ
タル酸などの多価カルボン酸が挙げられる。

活性水素化合物としては、上記の具体的に示されたも
のに限定されるものではなく、各種アルコール類、フェ
ノール類、カルボン酸類が有効に使用される。

本発明における重合条件は、実質的に反応モノマーガ
ス以外の活性気体の不存在雰囲気下、溶媒中で重合を行
なう。該溶媒としては、モノマー或いはポルフィリンア
ルミニウム錯体と反応しない非水溶媒なら特に限定され
ない。例えば、塩化メチレン、ベンゼンなどが使用され
る。

ポルフィリンアルミニウム錯体の使用量は、エピクロ
ルヒドリン１モルに対し、0.001〜１モルの範囲で、特
に0.001〜0.1モルの範囲で使用するのが好ましい。又、
活性水素化合物の使用量は、ポルフィリンアルミニウム
錯体に対して１〜50倍モル、好ましくは１〜25倍モルの
範囲である。

重合反応温度や圧力は、二酸化炭素の圧力が１〜50気
圧、好ましくは、25〜50気圧の範囲で、−20〜100℃の
温度下に重合を行なう。重合温度を高くすると環状カー
ボネートが副生しやすくなるので50℃以下が好ましい。

（効果）本発明のPEHCは、重量平均分子量（ｗ）と数平均分
子量（ｎ）との比が小さく、分子量分布がせまい。そ
のため、効果の発現に分子量依存性がある医薬用高分子
等の用途に極めて効果的に使用し得る。また、分子中に
反応性のクロルメチル基を有するためこの活性部位を化
学修飾することにより従来のポリプロピレンカーボネー
トにない機能を発現させることができる。

従って、本発明のPEHCは、クロルメチル基に薬剤活性
を有する物質、あるいは患部指向性物質を反応させるこ
とによって固定化し、生体内の患部までこれらの物質を
選択的に運搬し、そこでこれらの物質を徐放するという
ドラッグ・デリバリー・システムに於ける医薬品の担体
として使用することができる。

（実施例）以下、実施例をもって本発明を説明するが、本発明
は、これらの実施例によって限定されるものではない。

実施例１フタイミドカリウム21g、マロン酸14.7g、酢酸亜鉛２
水和物18.9gの混合物を窒素気流下、360〜370℃で２時
間反応して得られたテトラベンズポルフィリンの亜鉛錯
体を硫酸で脱金属化してテトラベンズポルフィリンを得
た。

このテトラベンズポルフィリン0.05mmolとジエチルア
ルミニウムクロリド0.10mmolを1mlの塩化メチレン中、
窒素下で５時間反応させた後、過剰のジエチルアルミニ
ウムクロライドを留去するために50℃で３時間真空乾燥
して青緑色の粉体を得た。このテトラベンズポルフィリ
ンアルミニウムクロリド錯体（以下、（TBP）AlClと呼
ぶ。）（0.05mmol）の入ったナスフラスコに９倍モルの
メタノールと0.8mlの塩化メチレンを窒素雰囲気下で入
れ、次いでエピクロルヒドリン27.75mmolを入れて均一
にした混合物を、あらかじめCO₂置換した内容積120ccの
SUS製オートクレーブに窒素気流下で移し、CO₂50kg/cm²
を加圧充填し、室温で115.5時間重合させた。

得られたポリマーのIRスペクトルは、カーボネート結
合に由来する1740cm^-1と1230cm^-1の吸収が見られる（第
１図）。又ゲルパーミエーションクロマトグラフィー
（GPC）により求めた数平均分子量（ｎ）は5800で、
重合平均分子量（ｗ）との比w/ｎは1.31であった
（第２図）。

得られたポリマーのDSC（第５図）によれば、ガラス
転移点は−0.9℃に１ヵ所認められた。

¹³C−NMRスペクトル（プロトン完全デカップリングモ
ード）の測定（C₆D₆溶媒）では、ホモポリマーのクロル
メチル炭素に帰属されるピーク（35ppm付近）は認めら
れず、154.5ppmにポリカーボネートのカルボニル炭素に
帰属されるピークが認められた（第３図）。又、¹³C−N
MRスペクトル（オフレゾナンスプロトンデカップリング
モード）では、第４図に示すように下記式（１）のｂの
ピークが２本に、ｃ、ａのピークが３本に各々分裂し、
ｄのピークには分裂がみられなかった。このことよりそ
れぞれ３級、２級及び４級の炭素であるとこがわかっ
た。同時に¹³C−NMRによる定量測定をしたところ、ｂピ
ーク回り、ｃピーク回り、ａピーク回りの積分強度比が
1:1:1であり、他のｄのピークはそれらに対し0.07の強
度比であった。

以上の３種の¹³C−NMRスペクトル測定により、得られ
たポリマーの二酸化炭素に基づく繰り返し単位が43モル
％であった。このことから、上記のポリマーは、下記構
造（１）で示されるエピクロルヒドリンと二酸化炭素の
交互共重合に基づく繰り返し単位86モル％と、下記構造
（２）で示されるエピクロルヒドリンの単独重合に基づ
く繰り返し単位14モル％とがランダムに配列したポリエ
ピクロルヒドリンカーボネートであることが確認でき
た。

尚、該ポリマーの元素分析値は、C36.2％ H4.2％ O
31.6％ Cl28.0％であり、上記¹³C−NMRから推定された
組成のポリエピクロルヒドリンカーボネートのC35.8％
H4.0％ O32.1％ Cl28.2％とほぼ一致する。

又、ポルフィリンアルミニウム錯体１個あたり生成し
たポリマーの本数は9.5本であり、また、生成ポリマー
の総分子数は、添加したメタノール及びポルフィリンア
ルミニウム錯体の分子数の総和にほぼ等しかった。又、
エピクロルヒドリン換算の収率は79％であった。

実施例２実施例１で得られた（TBP）AlCl0.021mmolの入ったナ
スフラスコに該錯体に対し15倍モルのメタノールをN₂雰
囲気下に入れ、次いでエピクロルヒドリン21mmolを入れ
て均一にした混合物を、あらかじめCO₂置換した内容積5
0mlのSUS製オートクレーブに窒素気流下で移し、CO₂50k
g/cm²を加圧充填し、室温で40時間重合させた。

得られたポリマーのIRスペクトルでは、カーボネート
結合に由来する1740cm^-1と1230cm^-1の吸収が見られた。

又、GPCより求めた数平均分子量（ｎ）は1030で、
重合平均分子量（ｗ）との比w/ｎは1.21であっ
た。

DSCによるガラス転移点は、実施例１と同様に１ヵ所
のみであった。

¹³C−NMRスペクトルの測定では、実施例１で観察され
た結果と同様のスペクトルがみられた。又、この測定よ
り求めた二酸化炭素に基づく繰り返し単位は35モル％で
あり、実施例１の構造（１）で示される繰り返し単位70
モル％と、構造（２）で示される繰り返し単位30モル％
とがランダムに配列した重合体であることが確認でき
た。又、ポリマーの元素分析値は、C36.3％、H4.2％、O
26.8％、Cl32.7％で、¹³C−NMRより推定された組成の重
合体のC36.0％ H4.1％ O31.1％ Cl28.8％とほぼ一致
する。

さらにポルフィリンアルミニウム錯体１個あたり生成
したポリマーの本数は16.9本で、また、生成ポリマーの
総分子数は、添加したメタノール及びポリフィリン錯体
の分子数の総和にほぼ等しかった。

又、エピクロルヒドリン換算の収率は15％であった。

実施例３〜７実施例１で得られた（TBP）AlClを触媒として用い
て、添加する活性水素化合物の種類及び添加量を第１表
に示したように変えることの他は、実施例１に記載した
のと同様の方法で、エピクロルヒドリンとCO₂の共重合
反応を所定時間行なった。その結果を第１表に記す。

尚、いずれの重合体もDSCによるガラス転移点は実施
例１と同様に１ヵ所のみであった。

比較例１ 50mlオートクレーブ内に0.4mmolの硫黄、10mlのジオ
キサンを加え、アルゴンで系を20気圧程度に加圧、放出
を数回くり返し、系内の空気をアルゴンで置換した。

次にアルゴン気流下に2mmolのトリイソブチルアルミ
ニウムを加え、約10分間反応させた。

次に40mmolのエピクロルヒドリンを加え、炭酸ガスで
系を50気圧に加圧し、かきまぜながら40時間重合を行な
った。

反応終了後、少量のメタノール−塩酸を反応系に加
え、反応を停止させた。

得られたポリマーの全収量は1.3gでメタノール不溶性
重合体は43％、二酸化炭素に基づく繰り返し単位は20モ
ル％であり、分子量分布を示すw/ｎは2.5であっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図及び第５図は、実施例
１で得られたポリエピクロルヒドリンカーボネートの赤
外吸収スペクトル、分子量分布、¹³C−核磁気共鳴スペ
クトル（プロトン完全デカップリングモード）、¹³C−
核磁気共鳴スペクトル（オフレゾナンスプロトンデカッ
プリングモード）及び示差走査熱分析のチャートを夫々
示す。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】数平均分子量（ｎ）と重量平均分子量
（ｗ）とが 500≦ｎ≦50,000 及び w/ｎ≦1.5 の関係にあるエピクロルヒドリンと二酸化炭素との共重
合体。
【請求項２】エピクロルヒドリン単位と二酸化炭素単位
とが１対１乃至２対１の割合で存在する請求項１記載の
共重合体。