JP3408347B2 - 光学活性ブロック共重合ポリエステル及びその製造方法 - Google Patents

光学活性ブロック共重合ポリエステル及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学活性ブロック共重
合ポリエステル及びその製造方法に関する。本発明によ
るポリマーは、生分解性、加水分解性を有する熱可塑性
樹脂であり、土壌または水中に存在する微生物により分
解されるので環境を汚染しないクリーンプラスチックと
して釣糸、魚網、農業用シート、包装用フィルム、紙パ
ックの表面フィルム、積層体材料、医療用材料、生分解
性ポリエステルの可塑剤、相容化剤等に広く利用できる
機能性ポリマーである。さらに、本発明によるポリマー
は、生体適合性があり、体内で加水分解されて吸収され
るため、抜糸の必要がない手術用縫合糸やクリップ等の
医療材料にも利用できる。
【0002】
【従来の技術】近年、放置された難分解性のフィルムや
釣り糸などによる環境汚染問題が深刻になっていること
から、自然界に存在する微生物によって容易に分解され
るプラスチック材料が求められている。また、生体適合
性を持ち、なおかつ生体内で分解吸収されるプラスチッ
ク材料は、組織が再生する間だけ強度を保ち、組織の再
生後は速やかになくなるものが望まれている。
【0003】脂肪族ポリエステル類は、生分解性、生体
適合性が認められており、その中でも微生物が菌体内に
蓄積するポリ(R)−3−ヒドロキシ酪酸(以下、P
[(R)-3HB]と略記する。)は高い融点(約180℃)の
熱可塑性樹脂であることから注目されている(生分解性
高分子材料、21頁、土肥義治著、工業調査会1990
年発行参照)。更に、種々のポリ(R)−3−ヒドロキ
シアルカン酸(以下、P[(R)-3HA]と略記する。)を菌体
内に蓄積する微生物は数多く存在することが知られてい
る(生分解性高分子材料、26頁、土肥義治編著、工業
調査会1990年発行参照)。P[(R)-3HB]の物性を改良
した、(R)−3−ヒドロキシ酪酸と(R)−3−ヒド
ロキシ吉草酸の共重合体(以下、P[(R)-3HB-co-(R)-3H
V] と略記する。)がP.A. Holmes (Phys. Technol., 1
985, (16), P. 32 )によって、また(R)−3−ヒド
ロキシ酪酸と4−ヒドロキシ酪酸の共重合体(以下、P
[(R)-3HB-co-4HB] と略記する。)が土肥ら(Polym. Co
mmun. 29, 174 (1988) )によって、それぞれ報告され
ている。これらの共重合体はランダム共重合体である
(Macromolecules 1986, (19), 2860; Macromolecules
1988, (21), 2722) 。
【0004】最近、化学的に(R)−3−ヒドロキシ酪
酸ユニットを持つ高分子量の種々の生分解性ランダム共
重合体ポリエステルがジスタノキサン触媒存在下、
(R)−β−ブチロラクトン(以下、(R)-BLと略記す
る。)と種々のラクトン類との開環共重合により合成さ
れた(Macromolecules, 1993, (26), 4388) 。
【0005】以上のように、ランダム共重合体を合成す
ることによりポリエステルの結晶化度を低下させ、脆い
物性を改善することが出来る。しかしながら、一般的に
ランダム共重合体は融点を低下させる原因となり、生分
解性のある脂肪族ポリエステルで融点が100℃以上の
ものを合成するためには、高分子中に結晶化度の高くな
る光学活性な3−ヒドロキシ酪酸ユニット、光学活性な
L−乳酸ユニットあるいはグリコール酸ユニットなどを
大部分含まなければならない。このことは製造コストを
高くするという工業的に大きな問題を持っている。更
に、高い融点と強度を保持しながら、柔らかいフィルム
やゴムを得るためにはランダム共重合体では比較的困難
である。
【0006】この問題を解決するための手段として、ブ
ロック共重合ポリエステルを合成することが考えられ
る。M.S. Reeveらは微生物産生P[(R)-3HB]を過メタノー
ル分解してオリゴマーを得た後、オリゴマーの末端水酸
基をトリエチルアルミニウムと反応させて、これを重合
開始剤とし、ε−カプロラクトン(以下、CLと略記す
る。)、L−ラクチド(以下、L-LAと略記する。)また
はDL−ラクチド(以下、DL-LA と略記する。)と反応
させて、P[(R)-3HB]とポリε−カプロラクトンのブロッ
ク共重合ポリエステル(以下、P[(R)-3HB]-PCLと略記す
る。)、P[(R)-3HB]とポリL−ラクチドのブロック共重
合ポリエステル(以下、P[(R)-3HB]-P(L-LA)と略記す
る。)及びP[(R)-3HB]とポリDL−ラクチドのブロック
共重合ポリエステル(以下、P[(R)-3HB]-P(DL-LA) と略
記する。)を得ている(Macromolecules, 1993, (26),
888)。
【0007】また、微生物産生P[(R)-3HB]とCLをメタン
スルホン酸等の触媒存在下で反応させたP[(R)-3HB]-PCL
が特開平4-153215号公報に開示されている。さらに、ジ
エチル亜鉛/ 水触媒によるラセミ体のβ−ブチロラクト
ン(以下、BLと略記する。)とCLのブロック共重合ポリ
エステル(以下、P(3HB)-PCLと略記する。)及びBLとβ
−プロピオラクトン(以下、PLと略記する。)のブロッ
ク共重合ポリエステル(以下、P(3HB)-P(3HP) と略記す
る。)が特開平5-320323号公報に開示されている。さら
にまた、アルミニウムポルフィリン触媒、クラウンエー
テルとカリウム金属触媒によるBLとPLのブロック共重合
ポリエステルP(3HB)-P(3HP) が報告されている(Macrom
olecules, 1984, (17), 2217. Makromol. Chem., 1987,
(188),1575) 。
【0008】薬物徐放性材料としてL-LAまたはDL-LA と
CLのブロック共重合ポリエステル(以下、P(L-LA)-PCL
またはP(DL-LA)-PCLと略記する。)が報告されている
(J. Polym. Sci.: Polym. Lett. Ed., 1983, (21), 59
3. Macromolecules, 1991, (24), 3027. Polym. Bul
l., 1993, (31), 9. Macromolecules, 1991, (24), 30
27)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ラクトンとラ
クトンとをブロック共重合させるには、リビング重合法
によらなければならない。つまり、用いる触媒存在下最
初のラクトンを開環重合させた後、そのポリマー末端が
触媒と結合した活性状態であり、次の異なるラクトンを
仕込んだときにそのポリマー末端と触媒の間に逐次挿入
反応を起こしながらポリマー鎖がのびなければブロック
重合ポリエステルは合成できない。
【0010】この結果、上記に列挙した報告に用いられ
ている触媒では広範な範囲のラクトン同士の高分子量の
ブロック共重合ポリエステルは出来なかった。例えば、
M.S.Reeveら(Macromolecules, 1993, (26), 888)の報
告では、得られたブロックポリエステルは融点は135 〜
151 ℃と高いものの数平均分子量は10000 以下であり、
単独では高強度の材料とはなり得ない。
【0011】また、特開平4-153215号公報に開示されて
いるP[(R)-3HB]-PCLはブロック共重合ポリエステルと表
記されてはいるが、これはブロック共重合ポリエステル
ではなくむしろP[(R)-3HB]とPCL との単なるブレンド体
だと考えられる(後述する実施例の中の比較例1参
照)。このことは、同公報に開示されたポリエステルの
重量平均分子量が71000 以下であり非常に脆い材料にし
かならないことからも、共重合体ではなくむしろブレン
ド体であることが示唆される。
【0012】さらに、特開平5-320323号公報に開示され
ているP(3HB)-PCLは数平均分子量は205000程度と比較的
高い値であるが、原料の1つであるBLがラセミ体である
ので得られるP(3HB)-PCLの融点は100 ℃に達しない。従
って、一般に使用できるポリエステルの融点としては不
十分である。更に、BLがラセミ体であるので得られるP
(3HB)-PCLの形状はゴム状であり、結晶性のかたい材料
はできない。
【0013】従って、本発明の目的は、生分解性、加水
分解性に優れ実用的に耐え得る高分子量、高融点を有
し、高強度の材料になりう得る新規の光学活性ブロック
共重合ポリエステル、及びその工業的に有利な製造方法
を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意研究を行なった結果、高活性なリビング
触媒であるスズ錯体の存在下、(R)または(S)体の
光学活性β−ブチロラクトンと、該光学活性β−ブチロ
ラクトン以外のラクトン類を逐次投入することにより、
これらラクトン類が容易に開環重合して、対応する光学
活性ブロック共重合ポリエステルを与えることを見いだ
し、本発明を完成するに至った。また、本発明により融
点が130 ℃以上の高分子量光学活性ブロック共重合ポリ
エステルが得られるようになり、用途面からも熱湯また
は電子レンジの温度に耐え得る生分解性、加水分解性の
フィルム、紙コップの表面フィルム、積層体材料、医療
用材料、生分解性ポリエステルの可塑剤、相容化剤等の
材料が供給可能となった。
【0015】即ち、本発明は、下記の一般式(I)及び
(II)
【化3】 (式中、*は不斉炭素原子を表し、Rは-(CH2)x-、-CH
2CH(CH3)-、-CH2CH(C2H5)-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2C
H2-、-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-、-CH2CH2CH(CH3)
-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-、-CH(CH3)OCOCH(CH3)-、-CH2OCOCH
2-、-CH2CH(CH3)OCH2CH2-、-(CH2)7CH=CH(CH2)6-、-(CH2)
10O(CH2)4-、-(CH2)9O(CH2)5-及び-(CH2)8O(CH2)6-から
なる群から選ばれる基を表し、xは2から15までの、
m及びnは、それぞれ、300から5000までの自然
数を表す。)で示される構造単位からなる光学活性ブロ
ック共重合ポリエステルを提供する。
【0016】本発明のブロック型共重合ポリエステルの
構造単位(I)および(II)式中の繰り返し単位を示す
m、nの数は、300から10000までであるが、7
員環以下の比較的分子量の低いラクトンを用いる場合に
は好ましくは、400から6000までの自然数であ
る。また、本発明の光学活性ブロック共重合ポリエステ
ルは、好ましくは、構造単位(I):構造単位(II)の
モル比が10〜90:90〜10で、重量平均分子量
(以下Mwということがある)が60000 〜2000000 の範
囲内である。さらに好ましくは、Mwが75000〜1200000
の範囲内である。
【0017】また、本発明は、光学活性βーブチロラク
トンと、該光学活性βーブチロラクトン以外のラクトン
類を触媒の存在下に逐次開環共重合させることを特徴と
する前記光学活性ブロック共重合ポリエステルの製造方
法を提供する。
【0018】本発明の光学活性ブロック共重合ポリエス
テルを製造するに際して用いられる触媒は、好ましくは
スズ系触媒から選ばれる。さらに好ましくは、該スズ系
触媒は、下記の一般式(III)
【化4】 (式中、Rは炭素数1〜12のアルキル基またはフェ
ニル基を表し、XはCl、Br及びNCSからなる群か
ら選ばれ、YはCl、Br、NCS、OH、炭素数1〜
4のアルコキシ基及びフェノキシ基からなる群から選ば
れる。)で示されるジスタノキサン触媒である。
【0019】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
光学活性ブロック共重合ポリエステルの原料である光学
活性な(R)-β−ブチロラクトンと(S)-β−ブチロラクト
ンは、例えば、本出願人が特願平4-210683号及び特願平
5-345867号にて開示している方法、すなわちジケテンを
ルテニウム−光学活性ホスフィン錯体を触媒として不斉
水素化を行なうことにより容易に得ることができる。
【0020】本発明のブロック共重合ポリエステルの原
料であり、構造単位(II)を構成するラクトン類につい
て説明する。まず、光学活性な(R)-β−バレロラクトン
と(S)-β−バレロラクトンは、例えば、Y. Zhangらの方
法、すなわち光学活性なエチル 3ーヒドロキシバリレ
ートから4工程で得ることができる(Macromolecules,
1990, (23), 3206) 。さらに、光学活性な(R)-7−メチ
ル−1、4−ジオキセパン−5−オンと(S)-7−メチル
−1、4−ジオキセパン−5−オンは、例えば、本出願
人が特開平4-316575号にて開示している方法、すなわち
光学活性なメチル 3−ヒドロキシブチレ−トから3工
程で得ることができる。
【0021】また、α、α−ジメチル−β−プロピオラ
クトンは、例えば、Yamashita,Y.,Ishikawa,Y.and Tsud
a,T. Kogyo Kagaku Zasshi 1964,67,252に開示されてい
る方法によって、α、β−ジメチル−β−プロピオラク
トンは、例えば、Dervan,P.B.and Jones,C.R. J.Org.Ch
em. 1979,44,2116に開示されている方法によって得るこ
とができる。
【0022】その他のラクトン類としては、例えば、β
−ブチロラクトン、β−プロピオラクトン、β−エチル
−β−プロピオラクトン、α−メチルーβープロピオラ
クトン、γ−ブチロラクトン、α−メチル−γ−ブチロ
ラクトン、β−メチル−γ−ブチロラクトン、γ−メチ
ル−γ−ブチロラクトン、グリコリド、L−ラクチド、
DL−ラクチド、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ
−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、15−ペンタ
デカノリド、16−ヘキサデカノリド、9−ヘキサデセ
ン−16−オリド、12−オキサ−16−ヘキサデカノ
リド、11−オキサ−16−ヘキサデカノリド及び10
−オキサ−16−ヘキサデカノリド等が挙げられる。
【0023】前記ラクトン類は、市販品あるいは合成品
を使用できるが、精製したもの、例えば、水素化カルシ
ウムを加えて蒸留する操作を2度繰り返して精製し、使
用前まで不活性ガス中で保存したものを使用することが
好ましい。
【0024】本発明のポリエステルにおいては、前記ラ
クトン類はラセミ体のもの、あるいは光学活性なものを
使用し、必要に応じ2種あるいは2種以上を併用するこ
とができる。
【0025】本発明において、ブロック共重合に付され
るラクトン類の割合は、前述のように前記構造単位
(I):構造単位(II)のモル比が10〜90:90〜
10となるようにすることが好ましい。さらに、前記モ
ル比は20〜80:80〜20が好ましく、30〜7
0:70〜30がより好ましい。
【0026】本発明におけるブロック共重合は、具体的
には、光学活性β−ブチロラクトンを不活性溶媒中また
は無溶媒で、窒素またはアルゴン等の不活性気体中で反
応容器に仕込み、これに以下に説明する触媒を加え、常
圧で60〜180℃の温度で、30分〜5時間反応させ
て第一段階の重合を完了させ、この溶液に不活性溶媒を
少量加えて粘度を下げた後、第一段階で使用した光学活
性β−ブチロラクトンと異なるラクトン類を加えて更に
1時間〜48時間反応させて第二段階の反応を行なうこ
とにより行われ、これによりAB型ブロック共重合体を
得ることができる。
【0027】あるいはまた、第一段階で種々のラクトン
類を重合させた後に、第二段階で光学活性β−ブチロラ
クトンを加えてBA型ブロック共重合体を得る方法によ
り行なわれる。更には、ABA型、ABC型等のブロッ
ク共重合は、第二段階と同様の方法によりAB型ブロッ
ク共重合体に光学活性β−ブチロラクトンまたは他のラ
クトン類を加え反応させてブロック共重合体を得る方法
により行なわれる。
【0028】本重合反応に使用することのできるスズ系
触媒としては、ジブチルスズオキサイド、ジオクチルス
ズオキサイド、ジオクチル酸スズ、ジラウリン酸ジブチ
ルスズ等を挙げることができる。また、好適スズ系触媒
である前記式(III)のジスタノキサン触媒としては、
例えば、1、3−ジクロロテトラブチルジスタノキサ
ン、1、3−ジクロロテトラフェニルジスタノキサン、
1、3−ジクロロテトラオクチルジスタノキサン、1、
3−ジクロロテトラドデシルジスタノキサン、1、3−
ジブロモテトラブチルジスタノキサン、1−ヒドロキシ
−3−クロロテトラブチルジスタノキサン、1−ヒドロ
キシ−3−クロロテトラオクチルジスタノキサン、1−
ヒドロキシ−3−クロロテトラドデシルジスタノキサ
ン、1−ヒドロキシ−3−ブロモテトラブチルジスタノ
キサン、1−メトキシ−3−クロロテトラブチルジスタ
ノキサン、1−メトキシ−3−クロロテトラオクチルジ
スタノキサン、1−エトキシ−3−クロロテトラブチル
ジスタノキサン、1−エトキシ−3−クロロテトラオク
チルジスタノキサン、1−エトキシ−3−クロロテトラ
ドデシルジスタノキサン、1−フェノキシ−3−クロロ
テトラブチルジスタノキサン、1−メトキシ−3−ブロ
モテトラブチルジスタノキサン、1−エトキシ−3−ブ
ロモテトラブチルジスタノキサン、1−フェノキシ−3
−ブロモテトラブチルジスタノキサン、1−ヒドロキシ
−3−(イソチオシアナト)テトラブチルジスタノキサ
ン、1−ヒドロキシ−3−(イソチオシアナト)テトラ
オクチルジスタノキサン、1−ヒドロキシ−3−(イソ
チオシアナト)テトラドデシルジスタノキサン、1−メ
トキシ−3−(イソチオシアナト)テトラブチルジスタ
ノキサン、1−エトキシ−3−(イソチオシアナト)テ
トラブチルジスタノキサン、1−メトキシ−3−(イソ
チオシアナト)テトラオクチルジスタノキサン、1−エ
トキシ−3−(イソチオシアナト)テトラオクチルジス
タノキサン、1−エトキシ−3−(イソチオシアナト)
テトラドデシルジスタノキサン、1−フェノキシ−3−
(イソチオシアナト)テトラブチルジスタノキサン、
1、3−ビス(イソチオシアナト)テトラブチルジスタ
ノキサン、1、3−ビス(イソチオシアナト)テトラメ
チルジスタノキサン、1、3−ビス(イソチオシアナ
ト)テトラオクチルジスタノキサン、1、3−ビス(イ
ソチオシアナト)テトラドデシルジスタノキサン等が挙
げられる。
【0029】これらの触媒は、例えば、1、3−ジクロ
ロテトラフェニルジスタノキサンについては、J. Organ
omet. Chem. 3、 p70、 (1965)に記載されている如く、ま
た1−ヒドロキシ−3−(イソチオシアナト)テトラブ
チルジスタノキサンについては、J. Org. Chem. 56、 p5
307、 (1991)に記載されている如く、ジブチルスズオキ
サイドとジブチルスズジイソチオシアナートをエタノー
ル中で反応させることにより容易に合成することができ
る。
【0030】本発明においてはこれらの触媒は少なくと
も1種を使用し、必要に応じ数種を併用することができ
る。
【0031】触媒の添加量としては、原料モノマーに対
して1/500〜1/40000倍モルの量で使用さ
れ、好ましくは、1/1000〜1/20000倍モル
の量で使用される。
【0032】次に、溶媒としては、通常の開環重合に使
用される溶媒であれば特に限定されないが、具体的に
は、ジイソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、
1、4−ジオキサン等の直鎖状または環状エーテル類、
臭化メチレン、ジクロロエタン等の有機ハロゲン化物、
トルエン、ベンゼン、キシレン等の芳香族化合物類及び
これらの混合溶媒を挙げることができる。
【0033】これらの溶媒は、市販品を精製したもの、
例えば、金属ナトリウムとベンゾフェノンを加えて不活
性気体存在下蒸留して精製し、使用前まで不活性ガス中
で保存したものを使用することができる。
【0034】
【実施例】以下、実施例及び試験例等により本発明をさ
らに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例及び試験
例等に限定されるものではない。
【0035】本実施例及び試験例等で使用した分析機器
及び生分解試験で使用した機器は下記のとおりである。 1)核磁気共鳴スペクトル(NMR):AMー400型
装置(400MHz)(ブルカー社製) 2)分子量:Dー2520GPC Integrator(日立製作所
(株)製) 3)示差走査熱量計(DSC):DSC50(島津製作
所(株)製) 4)熱重量測定装置(TGA):TGA50(島津製作
所(株)製) 5)比旋光度:DIP−360型デジタル旋光計(日本
分光工業(株)製) 6)生分解性試験:活性汚泥(平成6年1月20日に財
団法人 化学品検査協会から購入)
【0036】これら機器を用い「新規化学物質に係る試
験の方法について」(環保業第5号、薬発第615号、
49基局第392号、昭和49年7月13日)に規定す
る(微生物等による化学物質の分解度試験)並びにY. D
oi, A. Segawa, and M. Kunioka, Int. J. Biol. Macro
mol., 1990, Vol. 12, April, 106.記載の内容に準拠し
て各種測定試験行なった。
【0037】以下の実施例及び比較例中、ブロック共重
合ポリエステルの合成に関する、モノマーの仕込み比
(比較例1を配合量(g)比とした以外はすべてモル
比)、ブロック共重合ポリエステル中のモノマーの含有
比、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、
ガラス転移点(Tg)、融点(Tm)、分解温度(T
d)及び比旋光度([α]25 D)のデータは下記の表1
にまとめて示した。
【0038】実施例1:(R)−β−ブチロラクトン
(以下、(R)-BLと略記する。)とε−カプロラクトン
(以下、CLと略記する。)とからの逐次開環共重合によ
るAB型ブロックポリエステル(以下、P[(R)-3HB]-PCL
と略記する。)の合成 20mlの反応容器に、(R)-BL 1.72g ( 20mmol)、 トルエ
ン 2.0ml、 1−エトキシ−3−クロロテトラブチルジ
スタノキサン 5.6mg (0.005mmol) を仕込み、アルゴン
(以下、Arと略記する。)下、100 ℃、5.5 時間攪拌
した。この反応溶液に、トルエン 2.0ml を加え、すぐ
にCL 2.28g (20mmol) を加え1.5 時間反応した。生成物
をクロロホルムに溶解し、ジエチルエーテル:ヘキサン
=1:3の混合溶液に投入し、再沈殿することにより、
標題のブロックポリマー3.74g (收率 93.5%)を得
た。
【0039】実施例2:(R)-BLとCLとからの逐次開環共
重合によるP[(R)-3HB]-PCLの合成 30mlの反応容器に、(R)-BL 3.44g ( 40mmol)、 1−エ
トキシ−3−クロロテトラブチルジスタノキサン 12.0
mg (0.01mmol) を仕込み、Ar下、100 ℃、3時間攪拌
した。この反応溶液に、トルエン 0.5ml を加え、すぐ
にCL 4.57g (40mmol) を加え1 時間反応した。生成物を
クロロホルムに溶解し、ジエチルエーテル:ヘキサン=
1:3の混合溶液に投入し、再沈殿することにより、標
題のブロックポリマー4.57g ( 收率 55.2%)を得た。
【0040】実施例3:(R)-BLとCLとからの逐次開環共
重合によるP[(R)-3HB]-PCLの合成 30mlの反応容器に、(R)-BL 3.57g ( 41.5mmol)、 1−
チオイソシアナト−3−ヒドロキシテトラブチルジスタ
ノキサン 0.0214g (0.021mmol) を仕込み、Ar下、10
0 ℃、1.5時間攪拌した。この反応溶液に、トルエン
0.5ml を加え0.5時間反応し、さらに、CL 4.78g (41.9m
mol) を加え1 時間反応した。生成物をクロロホルムに
溶解し、ジエチルエーテル:ヘキサン=1:3の混合溶
液に投入し、再沈殿することにより、標題のブロックポ
リマー7.22g ( 收率 86.5%)を得た。
【0041】実施例4:(R)-BLとCLとからの逐次開環共
重合によるP[(R)-3HB]-PCLの合成 30mlの反応容器に、(R)-BL 3.54g ( 41.1mmol)、 1−
クロロ−3−ヒドロキシテトラブチルジスタノキサン
22.4mg (0.021mmol) を仕込み、Ar下、100℃、1.5 時
間攪拌した。この反応溶液に、トルエン 0.5mlを加え
0.5時間反応し、さらに、CL 4.67g (40.9mmol) を加え1
.5時間反応した。生成物をクロロホルムに溶解し、ジ
エチルエーテル:ヘキサン=1:3の混合溶液に投入
し、再沈殿することにより、標題のブロックポリマー5.
18g(收率 63.1%)を得た。
【0042】実施例5:(R)-BLとCLとからの逐次開環共
重合によるP[(R)-3HB]-PCLの合成 20mlの反応容器に、(R)-BL 1.72g ( 20mmol)、 トルエ
ン 2.0ml、 1−エトキシ−3−クロロテトラブチルジ
スタノキサン 7.9mg (0.005mmol) を仕込み、Ar下、
100 ℃、3 時間攪拌した。この反応溶液に、トルエン
4.0ml を加え、すぐにCL 4.57g (40mmol) を加え1 時間
反応した。生成物をクロロホルムに溶解し、ジエチルエ
ーテル:ヘキサン=1:3の混合溶液に投入し、再沈殿
することにより、標題のブロックポリマー5.95g ( 收率
94.6%)を得た。
【0043】実施例6:(R)-BLとCLとからの逐次開環共
重合によるP[(R)-3HB]-PCLの合成 20mlの反応容器に、(R)-BL 2.58g (30mmol)、 トルエン
3.0ml、 1−エトキシ−3−クロロテトラブチルジス
タノキサン 8.4mg (0.0075mmol)を仕込み、Ar下、10
0 ℃、3 時間攪拌した。この反応溶液に、トルエン 1.
5mlを加え、すぐにCL 1.71g (15mmol) を加え1時間反応
した。生成物をクロロホルムに溶解し、ジエチルエーテ
ル:ヘキサン=1:3の混合溶液に投入し、再沈殿する
ことにより、標題のブロックポリマー3.55g ( 收率 8
2.7%)を得た。
【0044】実施例7:(R)-BLとCLとからの逐次開環共
重合によるP[(R)-3HB]-PCLの合成 20mlの反応容器に、(R)-BL 1.72g(20mmol)、 トルエン
2.0ml、 1−エトキシ−3−クロロテトラオクチル
ジスタノキサン 5.6mg (0.005mmol)を仕込み、Ar
下、100 ℃、 3 時間攪拌した。この反応溶液に、トルエ
ン 2.0mlを加え、すぐにCL 2.29g (20mmol) を加え1
時間反応した。生成物をクロロホルムに溶解し、ジエチ
ルエーテル:ヘキサン=1:3の混合溶液に投入し、再
沈殿することにより、標題のブロックポリマー3.86g
(收率 96.3%)を得た。
【0045】実施例8:(R)-BLとCLとからの逐次開環共
重合によるP[(R)-3HB]-PCLの合成 80mlの反応容器に、(R)-BL 3.44g(40mmol)、トルエン
4.0ml、 1−エトキシ−3−クロロテトラオクチルジ
スタノキサン 11.2mg (0.01mmol)を仕込み、Ar下、1
00 ℃、 3 時間攪拌した。この反応溶液に、CL 18.26g
(160mmol)を加え1時間反応した。生成物をクロロホル
ムに溶解し、ジエチルエーテル:ヘキサン=1:3の混
合溶液に投入し、再沈殿することにより、標題のブロッ
クポリマー21.02g(收率 96.9%)を得た。
【0046】実施例9:(R)-BLとδ−バレロラクトン
(以下、VLと略記する。)とからの逐次開環共重合によ
るAB型ブロックポリエステル(以下、P[(R)-3HB]-PVL
と略記する。)の合成 20mlの反応容器に、(R)-BL 1.72g ( 20mmol)、 トルエ
ン 2.0ml、 1−エトキシ−3−クロロテトラブチルジ
スタノキサン 5.6mg (0.005mmol) を仕込み、Ar下、
100 ℃、3 時間攪拌した。この反応溶液に、トルエン
2.0mlを加え、すぐにVL 2.00g (20mmol)を加え3 時間反
応した。生成物をクロロホルムに溶解し、ジエチルエー
テル:ヘキサン=1:3の混合溶液に投入し、再沈殿す
ることにより、標題のブロックポリマー3.27g ( 收率
87.9%)を得た。
【0047】実施例10:(R)-BLとβ−メチル−δ−バ
レロラクトン(以下、MVL と略記する。)とからの逐次
開環共重合によるAB型ブロックポリエステル(以下、
P[(R)-3HB]-PMVL と略記する。)の合成 20mlの反応容器に、(R)-BL 1.72g ( 20mmol)、 トルエ
ン 2.0ml、 1−エトキシ−3−クロロテトラブチルジ
スタノキサン 5.6mg (0.005mmol) を仕込み、Ar下、
100 ℃、3 時間攪拌した。この反応溶液に、トルエン
2.0ml を加え、すぐにMVL 2.28g (20mmol)を加え5 時間
反応した。生成物をクロロホルムに溶解し、ジエチルエ
ーテル:ヘキサン=1:3の混合溶液に投入し、再沈殿
することにより、標題のブロックポリマー2.66g ( 收率
66.5%)を得た。
【0048】実施例11:(R)-BLとL−ラクチド(以
下、L-LAと略記する。)とからの逐次開環共重合による
AB型ブロックポリエステル(以下、P[(R)-3HB]-P(L-L
A)と略記する。)の合成 20mlの反応容器に、(R)-BL 1.72g ( 20mmol)、 トルエ
ン 2.0ml、 1−エトキシ−3−クロロテトラブチルジ
スタノキサン 5.6mg (0.005mmol) を仕込み、Ar下、
100 ℃、3 時間攪拌した。この反応溶液に、L-LA 2.53g
(17.6mmol) のトルエン3.0ml 溶液を加え20時間反応し
た。生成物をクロロホルムに溶解し、ジエチルエーテ
ル:ヘキサン=1:3の混合溶液に投入し、再沈殿する
ことにより、標題のブロックポリマー3.22g ( 收率 6
8.7%)を得た。
【0049】実施例12:(R)-BLと(R)-7−メチル−
1、4−ジオキセパン−5−オン(以下、(R)-MDO と略
記する。)とからの逐次開環共重合によるAB型ブロッ
クポリエステル(以下、P[(R)-3HB]-P[(R)-MDO] と略記
する。)の合成 20mlの反応容器に、(R)-BL 1.72g ( 20mmol)、 トルエ
ン 2.0ml、 1−エトキシ−3−クロロテトラブチルジ
スタノキサン 11.2mg (0.01mmol) を仕込み、Ar下、
100 ℃、2 時間攪拌した。この反応溶液に、(R)-MDO 2.
77g (21.3mmol)のトルエン2.0ml 溶液を加え3 時間反応
した。生成物をクロロホルムに溶解し、ジエチルエーテ
ル:ヘキサン=1:3の混合溶液に投入し、再沈殿する
ことにより、標題のブロックポリマー4.04g ( 收率 9
0.0%)を得た。
【0050】実施例13:(R)-BLと(S)-7−メチル−
1、4−ジオキセパン−5−オン(以下、(S)-MDO と略
記する。)とからの逐次開環共重合によるAB型ブロッ
クポリエステル(以下、P[(R)-3HB]-P[(S)-MDO] と略記
する。)の合成 20mlの反応容器に、(R)-BL 1.72g ( 20mmol)、 トルエ
ン 2.0ml、 1−エトキシ−3−クロロテトラブチルジ
スタノキサン 11.2mg (0.01mmol) を仕込み、Ar下、
100 ℃、1.5 時間攪拌した。この反応溶液に、(S)-MDO
2.58g (19.8mmol)のトルエン2.0ml 溶液を加え1 時間反
応した。生成物をクロロホルムに溶解し、ジエチルエー
テル:ヘキサン=1:3の混合溶液に投入し、再沈殿す
ることにより、標題のブロックポリマー3.98g ( 收率
92.6%)を得た。
【0051】実施例14:(R)-BLとα、α−ジメチル−
β−プロピオラクトン(以下、aaDMPLと略記する。)と
からの逐次開環共重合によるAB型ブロックポリエステ
ル(以下、P[(R)-3HB]-P(aaDMPL)と略記する。)の合成 20mlの反応容器に、(R)-BL 1.72g ( 20mmol)、 トルエ
ン 2.0ml、 1−エトキシ−3−クロロテトラブチルジ
スタノキサン 11.2mg (0.01mmol) を仕込み、Ar下、
100 ℃、2 時間攪拌した。この反応溶液に、トルエン
2.0ml を加え、すぐにaaDMPL 2.00g (20mmol)を加え20
時間反応した。生成物をクロロホルムに溶解し、ジエチ
ルエーテル:ヘキサン=1:3の混合溶液に投入し、再
沈殿することにより、標題のブロックポリマー1.92g (
收率 51.6%)を得た。
【0052】実施例15:(R)-BLとβ−ブチロラクトン
(ラセミ体)(以下、BLと略記する。)とからの逐次開
環共重合によるAB型ブロックポリエステル(以下、P
[(R)-3HB]-PHBと略記する。)の合成 20mlの反応容器に、(R)-BL 1.72g ( 20mmol)、 トルエ
ン 2.0ml、 1−エトキシ−3−クロロテトラブチルジ
スタノキサン 11.2mg (0.01mmol) を仕込み、Ar下、
100 ℃、3.5 時間攪拌した。この反応溶液に、BL 1.72g
(20mmol) を加え3 時間反応した。生成物をクロロホル
ムに溶解し、ジエチルエーテル:ヘキサン=1:3の混
合溶液に投入し、再沈殿することにより、標題のブロッ
クポリマー2.61g ( 收率 75.9%)を得た。
【0053】実施例16:(R)-BLと(S)−β−ブチロ
ラクトン(以下、(S)-BLと略記する。)とからの逐次開
環共重合によるAB型ブロックポリエステル(以下、P
[(R)-3HB]-P[(S)-HB]と略記する。)の合成 20mlの反応容器に、(R)-BL 1.72g ( 20mmol)、 トルエ
ン 2.0ml、 1−エトキシ−3−クロロテトラブチルジ
スタノキサン 11.2mg (0.01mmol) を仕込み、Ar下、
100 ℃、2.5 時間攪拌した。この反応溶液に、(S)-BL
1.72g (20mmol)を加え4 時間反応した。生成物をクロロ
ホルムに溶解し、ジエチルエーテル:ヘキサン=1:3
の混合溶液に投入し、再沈殿することにより、標題のブ
ロックポリマー2.71g ( 收率 78.8%)を得た。
【0054】実施例17:(R)-BLとグリコリド(以下、
GLと略記する。)とからの逐次開環共重合によるAB型
ブロックポリエステル(以下、P[(R)-3HB]-PGLと略記す
る。)の合成 20mlの反応容器に、(R)-BL 1.72g ( 20mmol)、 トルエ
ン 2.0ml、 1−エトキシ−3−クロロテトラブチルジ
スタノキサン 11.2mg (0.01mmol) を仕込み、Ar下、
100 ℃、3.5 時間攪拌した。この反応溶液に、GL 2.23g
(19.2mmol) のジクロロエタン5.0ml 溶液を加え1 時間
反応した。生成物の固体を減圧乾燥し、標題のブロック
ポリマー3.94g ( 收率99.7%)を得た。
【0055】実施例18:(R)-BLとCLとからの逐次開環
共重合によるABA型ブロックポリエステル(以下、P
[(R)-3HB]-PCL-P[(R)-3HB] と略記する。)の合成 30mlの反応容器に、(R)-BL 1.72g ( 20.0mmol)、 トルエ
ン 0.5ml、 1−エトキシ−3−クロロテトラブチルジス
タノキサン 22.5g (0.02mmol)を仕込み、Ar下、100
℃、1 時間攪拌した。この反応溶液に、トルエン0.5ml
、CL 2.28g (20.0mmol) を加え6 分間反応し、さらに
トルエン1.0ml 、(R)-BL 1.72g (20.0mmol) を加え3 時
間反応した。生成物をクロロホルムに溶解し、ジエチル
エーテル:ヘキサン=1:3 の混合溶液に投入し、再沈殿
することにより、標題のブロックポリマー4.97g ( 收率
87.0%)を得た。
【0056】実施例19:(R)-BLと(R)-MDO とからの逐
次開環共重合によるABA型ブロックポリエステル(以
下、P[(R)-3HB]-P[(R)-MDO]-P[(R)-3HB]と略記する。)
の合成 30mlの反応容器に、(R)-BL 1.57g ( 18.2mmol)、 トルエ
ン 0.5ml、 1−エトキシ−3−クロロテトラブチルジス
タノキサン 22.5mg (0.02mmol) を仕込み、Ar下、10
0 ℃、1.5 時間攪拌した。この反応溶液に、トルエン
1.0ml、 (R)-MDO3.30g (25.8mmol)を加え20分間反応し、
さらに(R)-BL 1.25g (14.5mmol) を加え2.5 時間反応し
た。生成物をクロロホルムに溶解し、ジエチルエーテ
ル: ヘキサン=1:3 の混合溶液に投入し、再沈殿する
ことにより、標題のブロックポリマー4.75g ( 收率 7
7.6%)を得た。
【0057】実施例20:(R)-BLと15-ペンタデカノリ
ド(以下、15-PDと略記する。)とからの逐次開環共重
合によるAB型ブロックポリエステル(以下、P[(R)-3H
B]-P(15PD)と略記する。)の合成 80mlの反応容器に、(R)-BL 3.44g (40mmol)、1−エトキ
シ−3−クロロテトラブチルジスタノキサン 22.5mg
(0.02mmol)を仕込み、Ar下、100 ℃、50分間攪拌し
た。この反応溶液に、トルエン 4.0mlを加え2.5時間攪
拌した。15-PD7.27g(30.2mmol)、トルエン 4.0mlの溶
液を加え8時間反応した。生成物をクロロホルムに溶解
し、ジエチルエーテル:ヘキサン=1:3の混合溶液に
投入し、再沈殿することにより、標題のブロックポリマ
ー7.38g(收率 68.9%)を得た。
【0058】実施例21:(R)-BLと11-オキサ-16-ヘキ
サデカノリド(以下、11-O-16-HDと略記する。)とから
の逐次開環共重合によるAB型ブロックポリエステル
(以下、P[(R)-3HB]-P(11-O-16-HD)と略記する。)の合
80mlの反応容器に、(R)-BL 3.44g ( 40mmol)、1−エト
キシ−3−クロロテトラブチルジスタノキサン 22.5mg
(0.02mmol) を仕込み、Ar下、100 ℃、50分間攪拌
した。この反応溶液に、トルエン 4.0mlを加え1.5時間
攪拌した。11-O-16HD 5.07g(19.8mmol)、トルエン 2.0
mlの溶液を加え19時間反応した。生成物をクロロホル
ムに溶解し、メタノールに投入し、再沈殿することによ
り、標題のブロックポリマー5.77g( 收率 67.8%)
を得た。
【0059】比較例1:微生物産生P[(R)-3HB]とCLとか
らのP[(R)-3HB]-PCLの合成 200ml の反応容器に、微生物産生P[(R)-3HB] 6.0g 、CL
8.0g (70.1mmol)、メタンスルホン酸 0.1g (1.04mmo
l)、1、2−ジクロロエタン 70ml を仕込み、Ar下、
6.5 時間還流攪拌した。反応混合物を300ml のメタノー
ル中に投入し、再沈殿することにより、標題の共重合物
を11.2g ( 收率 80.1%)を得た。
【0060】ここで、比較例1で得られた共重合物のD
SC(熱分析)データ(図2)と、ただ単に合成P[(R)-
3HB]とPCLをブレンドしたものの同データ(図3)と、
実施例1で得られたP[(R)-3HB]-PCLブロックポリエステ
ルの同データ(図4)とを夫々比較したところ、図2と
図3のデータは酷似しているが、図2と図4ではかなり
異なっていることが明らかとなった。このことから、例
えば、特開平4-153215号公報に開示されている如き製法
ではP[(R)-3HB]-のブロック共重合ポリエステルが得ら
れるのではなく、むしろP[(R)-3HB]とPCLとの単なるブ
レンド体が得られると考えられる。
【0061】比較例2:BLとCLとからの逐次開環共重合
によるP(3HB)-PCLの合成 30mlの反応容器に、BL 3.53g ( 41mmol)、 1−エトキ
シ−3−クロロテトラブチルジスタノキサン 12.0mg
(0.01mmol) を仕込み、Ar下、100 ℃、1.5 時間攪拌
し。この反応溶液に、トルエン 0.5ml を加え、すぐに
CL 5.30g (46mmol) を加え1 時間反応した。生成物をク
ロロホルムに溶解し、ジエチルエーテル:ヘキサン=
1:3の混合溶液に投入し、再沈殿することにより、標
題のブロックポリマー7.61g ( 收率 86.2%)を得た。
【0062】
【表1】 *Tg(℃)の欄における「−」は、測定ピークが認められ
ないことを意味する。
【0063】試験例1:実施例1のポリマーの生分解性
試験 活性汚泥を500ppm (600ml)、pH 6.0〜7.0 、25℃の条件
で用い、実施例1で得られたポリマーの1cm ×1cm 、厚
さ0.05〜0.1mm の薄膜(ポリマーをクロロホルムに溶か
し、シャーレ等に流し込み、溶媒を蒸発させることによ
ってフィルム化したもの)について17〜25mgを50mlのフ
ラスコに入れ、タイテック(株)社製、振とう恒温水槽
を用いて試験を行なった。
【0064】1週間経過後、2週間経過後、3週間経過
後及び4週間経過後におけるポリマーの重量減少を求め
た。その結果を図1に示す。この結果から、実施例1で
得られたポリマーフィルムは4週間後に1.29mgの重量減
少があった。
【0065】試験例2:実施例5のポリマーの生分解性
試験 実施例5で得られたポリマーにつき、試験例1と同様に
して生分解性試験を行なった。その結果は図1に示すと
おりであり、4週間後に1.34mgの重量減少があった。
【0066】試験例3:実施例6のポリマーの生分解性
試験 実施例6で得られたポリマーにつき、試験例1と同様に
して生分解性試験を行なった。その結果は図1に示すと
おりであり、4週間後に4.28mgの重量減少があった。
【0067】試験例4:実施例9のポリマーの生分解性
試験 実施例9で得られたポリマーにつき、試験例1と同様に
して生分解性試験を行なった。その結果は図1に示すと
おりであり、4週間後に9.74mgの重量減少があった。
【0068】試験例5:実施例10のポリマーの生分解
性試験 実施例10で得られたポリマーにつき、試験例1と同様
にして生分解性試験を行なった。その結果は図1に示す
とおりであり、4週間後に4.03mgの重量減少があった。
【0069】試験例6:実施例11のポリマーの生分解
性試験 実施例11で得られたポリマーにつき、試験例1と同様
にして生分解性試験を行なった。その結果は図1に示す
とおりであり、4週間後に0.92mgの重量減少があった。
【0070】試験例7:実施例13のポリマーの生分解
性試験 実施例13で得られたポリマーにつき、試験例1と同様
にして生分解性試験を行なった。その結果は図1に示す
とおりであり、4週間後に4.95mgの重量減少があった。
【0071】試験例8:実施例15のポリマーの生分解
性試験 実施例15で得られたポリマーにつき、試験例1と同様
にして生分解性試験を行なった。その結果は図1に示す
とおりであり、4週間後に6.13mgの重量減少があった。
【0072】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の光学
活性ブロック共重合ポリエステルにおいては、高活性な
触媒の存在下で光学活性β−ブチロラクトンと、該光学
活性β−ブチロラクトン以外のラクトン類とを開環重合
させて製造される結果、高分子量、高融点を有し実用に
耐え得る高強度の生分解性、加水分解性材料となる。特
に、本発明においては融点が130℃以上の生分解性、
加水分解性ポリエステルが容易に得られるため、用途面
からもこれまで知られていた釣糸、農業用シート、包装
用フィルム、医療材料等の用途の他に、熱湯または電子
レンジの温度に耐え得るフィルム、紙コップの表面フィ
ルム、積層体材料、生分解性ポリエステルの可塑剤、相
容化剤等の材料として新たな用途が開かれることになっ
た。さらに特に、上記一般式(III)で表されるジスタノ
キサン触媒の中で、炭素数が8乃至12のアルキル基の
ものを用いて得られるブロック共重合ポリエステルは、
安全性が高く、医療用材料として特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】各試験例におけるポリマーの生分解性試験結果
を示す、日数とポリマーの重量減少量との関係を表すグ
ラフである。
【図2】比較例1で得られたポリマーのDSC(熱分
析)データを表すグラフである。
【図3】ただ単に合成P[(R)-3HB]とPCLをブレンドした
もののDSC(熱分析)データを表すグラフである。
【図4】実施例1で得られたP[(R)-3HB]-PCLブロックポ
リエステルのDSC(熱分析)データを表すグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 明夫 神奈川県平塚市西八幡1−4−11 高砂 香料工業株式会社総合研究所内 (72)発明者 高橋 陽子 神奈川県平塚市西八幡1−4−11 高砂 香料工業株式会社総合研究所内 (72)発明者 今井 隆 神奈川県平塚市西八幡1−4−11 高砂 香料工業株式会社総合研究所内 (72)発明者 萩原 利光 神奈川県平塚市西八幡1−4−11 高砂 香料工業株式会社総合研究所内 (56)参考文献 特開 平4−153215(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08G 63/00 - 63/91 CA(STN) REGISTRY(STN) WPI/L(QUESTEL)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の一般式(I)及び(II) 【化1】 (式中、*は不斉炭素原子を表し、R1は-(CH2)x-、-CH
    2CH(CH3)-、 -CH2CH(C2H5)-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH
    (CH3)CH2CH2-、 -CH2CH(CH3)CH2-、-CH2CH2CH(CH3)-、−CH2CH(CH3)CH2C
    H2-、-CH(CH3)OCOCH(CH3)-、-CH2OCOCH2-、-CH2CH(CH3)
    OCH2CH2-、-(CH2)7CH=CH(CH2)6-、-(CH2)10O(CH2)4-、 -(CH2)9O(CH2)5-及び-(CH2)8O(CH2)6-からなる群から選
    ばれる基を表し、xは2から15までの、m及びnは、
    それぞれ、300から10000までの自然数を表
    す。)で示される構造単位からなる光学活性ブロック共
    重合ポリエステル。
  2. 【請求項2】 構造単位(I):構造単位(II)のモ
    ル比が10〜90:90〜10で、分子量が75000
    〜1200000である請求項1記載の光学活性ブロッ
    ク共重合ポリエステル。
  3. 【請求項3】 光学活性β−ブチロラクトンと、該光学
    活性β−ブチロラクトン以外のラクトン類を触媒の存在
    下に逐次開環共重合させることを特徴とする請求項1記
    載の光学活性ブロック共重合ポリエステルの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記触媒が、スズ系触媒から選ばれる請
    求項3記載の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記触媒が、下記の一般式(III) 【化2】 (式中、R2は炭素数1〜12のアルキル基またはフェ
    ニル基を表し、XはCl、Br及びNCSからなる群か
    ら選ばれ、YはCl、Br、NCS、OH、炭素数1〜
    4のアルコキシ基及びフェノキシ基からなる群から選ば
    れる。)で示されるジスタノキサン触媒である請求項4
    記載の製造方法。
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