JP5589503B2 - 多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物、その製造方法および中間体 - Google Patents
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Description
[1]下記式(1)
OA1、OA2は同一または異なって炭素数2〜4のオキシアルキレン基であり、
n、mは同一または異なって前記オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、nは0〜1000を示し、mは同一または異なって10〜1000を示し、
Xは、アミノ基、メルカプト基、アルデヒド基、カルボキシル基、三重結合またはアジド基と反応して化学結合を形成することが可能な官能基を示し、かつ
L1およびL2は、同一または異なって、単結合、アルキレン基またはエステル結合、ウレタン結合、アミド結合、エーテル結合、カーボネート結合およびアミノから選ばれる少なくとも一つの結合を介するアルキレン基を示す。)で示される多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物、
[2]式(1)において、R1が同一または異なって炭素数1〜10の炭化水素基であり、OA1、OA2が同一または異なって炭素数2〜3のオキシアルキレン基である、[1]記載の多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物、
[3]式(1)において、R1がメチル基であり、OA1、OA2がオキシエチレン基である、[1]記載の多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物、
[4]式(1)において、mが同一または異なって50〜1000である、[1]記載の多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物、
[5]式(1)において、mが同一または異なって100〜800である、[1]記載のポリオキシアルキレン化合物、
[6]式(1)において、nが0である、[1]記載の多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物、
[7]式(1)において、nが1〜1000である、[1]記載の多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物、
[8]式(1)において、nが200〜1000である、[1]記載の多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物、
[9]式(1)において、Xが、活性化エステル、カーボネート、アルデヒド、チオール、置換されていてもよいマレイミド、ジチオピリジン、スルホン、アミン、オキシアミン、ヒドラジド、α-ハロアセチル、カルボン酸、三重結合およびアジドから成る群より選択される官能基である、[1]記載の多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物、
[10]式(1)において、Xが、
[11]下記式(2)
OA1、OA2は同一または異なって炭素数2〜4のオキシアルキレン基であり、
n、mは同一または異なって前記オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、nは0〜1000を示し、mは同一または異なって10〜1000を示し、かつ、
L1は、単結合、アルキレン基またはエステル結合、ウレタン結合、アミド結合、エーテ
ル結合、カーボネート結合およびアミノから選ばれる少なくとも一つの結合を介するアルキレン基を示す。)で表される、多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物、
[12]下記工程(A2)〜(A4):
工程(A2):式(3)
で示される化合物と、アルキレンオキシドを反応させ、式(4)
で示される化合物を得る工程、
工程(A3):式(4)で示される化合物に対し、多分岐鎖ポリオキシアルキレンの末端水酸基をエーテル化し、R2の脱保護後、L1≠単結合の場合は、L1を含む基を導入し、n≧1の場合は、オキシアルキレンを導入することで、式(2)
OA1、OA2は同一または異なって炭素数2〜4のオキシアルキレン基であり、
n、mは同一または異なって前記オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、nは0〜1000を示し、mは同一または異なって10〜1000を示し、かつ、
L1は、単結合、アルキレン基またはエステル結合、ウレタン結合、アミド結合、エーテル結合、カーボネート結合およびアミノから選ばれる少なくとも一つの結合を介するアルキレン基を示す。)で示される化合物を得る工程、および
工程(A4):式(2)で示される化合物の水酸基を−L2−X(ここで、L2は、同一または異なって、単結合、アルキレン基またはエステル結合、ウレタン結合、アミド結合、エーテル結合、カーボネート結合およびアミノから選ばれる少なくとも一つの結合を介するアルキレン基を示し、Xは、アミノ基、メルカプト基、アルデヒド基、カルボキシル基、三重結合またはアジド基と反応して化学結合を形成することが可能な官能基を示す。)に変換する工程
を包含することを特徴とする、[1]記載のポリオキシアルキレン化合物(1)の製造方法、
[13]式(3)
で示される化合物が、
下記工程(B1):
工程(B1):式(6)
で示される化合物を得て、続いて酸加水分解により、式(3)
で示される化合物を得る工程
により得られたものを使用する、[12]記載の製造方法、
[14]式(6)
下記工程(C1)および(C2):
工程(C1):キシリトールをケタール化し、式(6)と式(7)
次いで、該混合物を、式(8)
で示されるケイ素化合物および第三級アミンと反応させることにより、式(9)
で示される化合物と式(7)で表される化合物の混合物を得、次いで式(9)で表される化合物を該混合物から分離する工程、
工程(C2):式(9)で示される化合物脱ケイ素剤と反応させ、式(6)で示される化合物を得る工程
により得られたものを使用する、[13]記載の製造方法、
に関する。
本発明の式(1)のポリオキシアルキレン基におけるR1は、炭素数1〜24の炭化水素基であり、当該炭素数1〜24の炭化水素基としては、炭素数1〜24の直鎖または分岐鎖のアルキル基、炭素数6〜24のアリール基、炭素数7〜24の直鎖または分岐鎖のアリールアルキル基が挙げられる。式(1)の複数のR1で示される炭化水素基は、同一であっても異なっていてもよい。
R1における、具体的な基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、第三ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、オレイル基、ノナデシル基、エイコシル基、ヘンエイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラコシル基、ベンジル基、ブチルフェニル基、ドデシルフェニル基等の炭化水素基が挙げられるが、好ましくは炭素数1〜10の炭化水素基、より好ましくはメチル基、エチル基の場合であり、更に好ましくはメチル基の場合である。
TOF-MS分析ではBruker autoflexIIIを用いる。
測定試料の調製は、以下のように行う。
1,8,9−アントラセントリオールおよびトリフルオロ酢酸ナトリウムから調製したTHF溶液に、試料を溶解させ、測定サンプルを調製する。
mまたはnの平均付加モル数は、後述のアルキレンオキシド重合反応(工程(A2)等)において、アルキレンオキシド分子量をm及び/またはnの変数として表した数式から、アルキレンオキシドの必要量を算出して反応することで制御できる。
「カーボネート」は、式:−O−C(=O)−Lで表される基を示し、Lは上記と同様の脱離基を示す。
「スルホン」は、式:−SO2−Yで表される基を示し、Yは置換されていてもよい炭素数1〜10の炭化水素基を示す。ここで、「炭素数1〜10の炭化水素基」としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、第三ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ベンジル基、ブチルフェニル基である。炭化水素基の置換基としては、ハロゲン原子またはハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜3のアルコキシ基(例、メトキシ、エトキシ、トリフルオロメトキシ等)が挙げられる。
マレイミドの置換基としては、炭素数1〜3の炭化水素基(例、メチル、エチル、プロピル等の炭素数1〜3のアルキル基)が挙げられる。
式中、W1で示されるハロゲン原子としては、Cl、Br、I等が挙げられるが、好ましくはIの場合である。
群(I) 生体関連物質のアミノ基と反応可能な官能基
前記の(a), (b), (c), (d), (e), (f)
群(II) 生体関連物質のメルカプト基と反応可能な官能基
前記の(a), (b), (c), (d), (e), (f), (g), (h), (i), (j)
群(III)生体関連物質のアルデヒド、またはカルボキシル基と反応可能な官能基
前記の(g), (k), (l), (m)
群(IV) 生体関連物質の三重結合と反応可能な官能基
前記の(g), (k), (l), (m), (n)
群(V) 生体関連物質のアジド基と反応可能な官能基
前記の(j)
当該リンカーは、存在しない場合もあり、その場合、L1およびL2は、単結合と定義される。
L1およびL2は、共有結合であれば特に制限は無いが、好ましくはアルキレン基、またはエステル結合(−C(=O)−O−または−O−C(=O)−)、ウレタン結合(−NH−C(=O)−O−または−O−C(=O)−NH−)、アミド結合(−C(=O)−NH−または−NH−C(=O)−)、エーテル結合(−O−)、カーボネート結合(−O−C(=O)−O−)およびアミノ(−NH−)から選ばれる少なくとも一つの結合を介するアルキレン基等が挙げられる。ここで、「結合を介するアルキレン基」とは、アルキレン鎖の任意の炭素−炭素結合の間に当該結合が介在することを意味する。
L1およびL2における「アルキレン基」として、炭素数1〜12のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、テトラメチレン基、ブチレン基、イソブチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基等が挙げられる。
L1およびL2として、好ましくは、下記(z1)の構造式、下記(z2)の構造式、下記(z3)の構造式、下記(z4)の構造式、下記(z5)の構造式および下記の(z6)の構造式で示される基が挙げられる。
式(2)で表される化合物において、R1、OA1、OA2、L1、mおよびnは前述と同じである。
該混合物中に残留する1,2,4,5−ジイソプロピリデンキシリトール(7)を除去して、化合物(9)を分離後、化合物(9)を脱ケイ素剤と反応させて脱保護して、1,2,3,4−ジイソプロピリデンキシリトール(6)を単離する(工程(C2))。
単離された1,2,3,4−ジイソプロピリデンキシリトール(6)の1級水酸基残基をR2(例、ベンジル基、t−Bu基)で保護して、式(5)で示される化合物を得た後、酸性条件にて加水分解して、環状ケタール構造を脱保護して式(3)で示される化合物を得る(工程(B1))。
次いで、新たに生成した4個の水酸基へアルキレンオキシドを10〜1000モル重合させて式(4)で示される化合物を得(工程(A2))、末端をアルキルエーテル化し、次いで、R2の保護基を脱保護し、さらに、L1≠単結合の場合は、L1を含む基を導入し、n≧1の場合は、オキシアルキレンを導入して(工程(A3))、式(2)で示される多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物を得ることができる。
また、L1が単結合であり、n≧1である化合物(2)は次のような方法でも製造することができる。
構造異性体が除去された1,2,3,4−ジイソプロピリデンキシリトール(6)の1級水酸基残基へ、アルキレンオキシドを1〜1000モル重合させ式(12)で示される化合物を得、化合物(12)の末端水酸基をR2(例、ベンジル基、t−Bu基等)で保護して式(13)で示される化合物を得た後、酸性条件にて加水分解して、環状ケタール構造を脱保護して式(14)で示される化合物を得、化合物(14)の新たに生成した4個の水酸基へアルキレンオキシドを10〜1000モル重合させて式(15)で示される化合物を得、化合物(15)の末端水酸基をアルキルエーテル化する。次いで、R2の保護基を脱保護し、式(2)で示される多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物を得ることができる。
また、上記以外にも例えば、L1が−OC(=O)NH(CH2)2−であり、n≧1である化合物(2)は、次のような方法でも製造することができる。
構造異性体が除去された1,2,3,4−ジイソプロピリデンキシリトール(6)の1級水酸基残基をp−ニトロフェニルカーボネート基やN−ヒドロキシスクシンイミジルカーボネート基等で反応性官能基に変換して式(17)で示される化合物を得た後(下記スキームでは、p−ニトロフェニルカーボネート基のみを示す)、片末端水酸基をR2(例、ベンジル基、t−Bu基等)で保護したアミノポリオキシアルキレン化合物と反応させて式(18)で示される化合物を得、化合物(18)を酸性条件にて加水分解して、環状ケタール構造を脱保護して式(19)で示される化合物を得、化合物(19)にアルキレンオキシドを10〜1000モル重合させて式(20)で示される化合物を得、化合物(20)の末端水酸基をアルキルエーテル化する。次いで、R2の保護基を脱保護し、L1が−OC(=O)NH(CH2)2−であり、n≧1である式(2)で示される多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物を得ることができる。
また更には、L1が−OC(=O)NH(CH2)2−であり、n≧1である化合物(2)は、次のような方法でも製造することができる。
構造異性体が除去された1,2,3,4−ジイソプロピリデンキシリトール(6)の1級水酸基残基を(例、ベンジル基、t−Bu基等)で保護して式(5)で示される化合物を得た後、化合物(5)を酸性条件にて加水分解して、環状ケタール構造を脱保護して式(3)で示される化合物を得、化合物(3)にアルキレンオキシドを10〜1000モル重合させて式(4)で示される化合物を得、化合物(4)の末端水酸基をアルキルエーテル化する。次いで、R2の保護基を脱保護して式(11)で示される化合物を得、化合物(11)の水酸基をp−ニトロフェニルカーボネート基やN−ヒドロキシスクシンイミジルカーボネート基等の反応性官能基に変換して式(22)で示される化合物を得た後(下記スキームでは、p−ニトロフェニルカーボネート基のみを示す)、化合物(22)を、片末端水酸基が保護されていないアミノポリオキシアルキレン化合物と反応させるか、もしくは片末端水酸基がR2(例、ベンジル基、t−Bu基等)で保護されたアミノポリオキシアルキレン化合物と反応させて、次いで、R2の保護基を脱保護して、L1が−OC(=O)NH(CH2)2−であり、n≧1である式(2)で示される多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物を得ることができる。
この様に、キシリトールを原料として用い、アルキレンオキシド付加重合反応を用いることで、高収率で、かつカラム精製することなく、工業的に適した方法で、高純度の多分岐型のポリオキシアルキレン化合物(2)を製造することができる。
また、群(I)、群(II)、群(III)、群(IV)および群(V)の各官能基を有する化合物は、生体関連物質と反応させることができるが、場合によってはこれらの化合物を更に他の化合物と反応させて他の化合物を製造し、この他の化合物を生体関連物質と反応させることができる。例えば、群(II)に属する(f)または群(III)に属する(k)の官能基を有する化合物を原料とし、群(I)の(a)、(d)または(i)の中間体を合成することができる。
キシリトールから構造異性体(7)を含まない式(6)で示される化合物を製造する方法は、特に制限されないが、例えば、工程(C1)及び(C2)を行うことにより化合物(6)を得ることができる。
Vc≧Va、かつVc>Vb
Va:式(6)および式(7)で示される化合物のモル数の和
Vb:式(8)で示されるケイ素化合物のモル数
Vc:第三級アミンのモル数
Vf≧Ve
Ve:式(9)で示される化合物のモル数
Vf:脱ケイ素剤のモル数
ケタール化の方法としては、 PROTECTIVE GROUPS IN ORGANIC SYNTHESIS, Fourth Edition By Peter G. M. Wuts, published by John Wiley & Sons, Inc.,等で紹介されている公知の方法を用いても良いが、具体的には、酢酸、塩酸、リン酸、p−トルエンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸一水和物などの酸触媒存在下、キシリトールに2,2−ジメトキシプロパンを反応させることにより、式(6)と式(7)で示される化合物の混合物がモル比約7:3で得られる。
2,2−ジメトキシプロパンの使用使用量は、キシリトールに対して2.4〜3.0当量が好ましく、2.6〜3.0当量がより好ましい。
当該反応は、溶媒中または無溶媒で行うことができる。溶媒を用いる場合は、例えば、ジメチルホルムアミド、塩化メチレンなどを用いることができるが、無溶媒が好ましい。
反応温度は、通常0〜90℃、好ましくは、30〜80℃である。反応時間は、1〜24時間が好ましい。
反応で副生したケタール化されていない不純物は、精製を行うのが好ましい。当該不純物は、次工程以降で水酸基がR2で保護され、アルキレンオキシドとの重合後、R2が脱保護された後、官能基を導入するため、生体関連物質等と反応可能な不純物となり、目的物の純度低下の要因となる。精製は、特に制限はないが、カラムクロマトグラフィー、蒸留、超臨界抽出等を行うことができる。好適には蒸留で行うことができる。
式(6)と式(7)で示される化合物の混合物を式(8)で示されるケイ素化合物と第三級アミンと反応させて、化合物(6)の1級水酸基のみをシリルエーテル化することにより、式(9)と式(7)で示される化合物の混合物を得、次いで、該混合物から式(9)で示される化合物を分離する。
シリルエーテル化の反応は、無溶媒中では高粘度のため攪拌効率が低下し、シリルエーテル化が低下するため、反応溶媒中で行うのが好ましい。溶媒種については、特に制限はないが、テトラヒドロフラン,ジメチルエーテル、塩化メチレン、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、トルエン、ベンゼンなど非プロトン性溶媒が挙げられるが、より好ましくは式(6)で示される1,2,3,4−ジイソプロピリデンキシリトールおよび式(7)で示される1,2,4,5−ジイソプロピリデンキシリトールを容易に溶解させる塩化メチレンである。
当該炭化水素基としては、炭素数1〜10の直鎖または分岐鎖のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖または分岐鎖のアルケニル基、炭素数2〜10の直鎖または分岐鎖のアルキニル基、炭素数6から10のアリール基、炭素数7から10の直鎖または分岐鎖のアリールアルキル基、炭素数8から10の直鎖または分岐鎖のアリールアルケニル基、炭素数8から10の直鎖または分岐鎖のアリールアルキニル基、炭素数7から10の直鎖または分岐鎖のアルキルアリール基等が挙げられる。
ケイ素化合物(8)としては、具体的には、塩化トリメチルシラン、塩化トリエチルシラン、塩化トリイソプルピルシラン、塩化ジメチルイソプロピルシラン、塩化ジメチルエチルシラン、塩化tert−ブチルジメチルシラン、塩化tert−ブチルジフェニルシラン、塩化トリフェニルシラン等の塩化シラン化合物が挙げられるが、より好ましくは、塩化tert−ブチルジメチルシラン、塩化tert−ブチルジフェニルシラン、塩化トリフェニルシラン等であり、更に好ましくは塩化tert−ブチルジフェニルシランである。さらに、前記のケイ素化合物(8)としては、具体的には、トリメチルシリルトリフラート、トリエチルシリルトリフラート、トリイソプルピルシリルトリフラート、ジメチルイソプロピルシリルトリフラート、ジメチルエチルシリルトリフラート、tert−ブチルジメチルシリルトリフラート、tert−ブチルジフェニルシリルトリフラート、トリフェニルシリルトリフラート、トリメチルシリルメシラート、トリエチルシリルメシラート、トリイソプルピルシリルメシラート、ジメチルイソプロピルシリルメシラート、ジメチルエチルシリルメシラート、tert−ブチルジメチルシリルメシラート、tert−ブチルジフェニルシリルメシラート、トリフェニルシリルメシラート等が挙げられるが、より好ましくは、tert−ブチルジメチルシリルトリフラート、tert−ブチルジフェニルシリルトリフラート、トリフェニルシリルトリフラート等であり、更に好ましくはtert−ブチルジフェニルシリルトリフラートである。
反応温度は、通常−20〜80℃、好ましくは、−10〜60℃である。反応時間は、30分〜24時間が好ましい。
蒸留にて精製する場合、80〜160℃、真空度10Torr以下にて式(7)で示される化合物を除去することが好ましい。160℃以上の場合、熱履歴が増してケタール基が脱離した不純物が生じる虞がある。
式(9)で示される化合物より、特に制限されないが、脱シリル剤による工程(C2)の脱シリル化反応により式(6)で示される化合物を得ることができる。
脱ケイ素化剤の使用量Vfについては、好ましくは、上記で規定した範囲に規定される。Vf<Veであると、反応が完全に進行しなくなり、式(9)で示される化合物が残存してしまう。
工程(B1):式(6)で示される化合物の水酸基を保護して式(5)で示される化合物を得て、続いて酸加水分解により、式(3)で示される化合物を得る工程。
工程(B2):工程(B1)で得られた水溶液を、非水溶性有機溶剤で繰り返し洗浄する工程。
保護基としてのR2は、炭素数1〜24の炭化水素基であり、当該炭素数1〜24の炭化水素基としては、炭素数1〜24の直鎖または分岐鎖のアルキル基、炭素数6〜24のアリール基、炭素数7〜24の直鎖または分岐鎖のアリールアルキル基が挙げられる。
上記のR2における具体的な基としてはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、第三ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、オレイル基、ノナデシル基、エイコシル基、ヘンエイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラコシル基、ベンジル基、ブチルフェニル基、ドデシルフェニル基等の炭化水素基が挙げられるが、好ましくは炭素数1〜10の炭化水素基、より好ましくは第三ブチル基、ベンジル基の場合であり、更に好ましくはベンジル基の場合である。
以下に、好適な保護基であるベンジル基で保護する場合を例にとって説明するが、本工程はこれに限定されるものではない。
ベンジル基で保護する場合は、式(6)で示される化合物を、塩化ベンジル、臭化ベンジル等のベンジル化剤とアルカリ触媒と反応させることにより行うことができる。
反応は、無溶媒中では高粘度のため攪拌効率が低下し、ベンジル化効率が低下するため、反応溶媒中で行うのが好ましい。溶媒には、特に制限はないが、テトラヒドロフラン,ジメチルエーテル、塩化メチレン、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、トルエン、ベンゼンなどが挙げられる。
アルカリ触媒には、特に制限はないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウム、水素化ナトリウム、水素化カルシウム、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ヘキサメチルジシラザンナトリウム、ヘキサメチルジシラザンカリウム、tert−ブトキシナトリウム、tert−ブトキシカリウムが挙げられる。好適には、式(6)で示される化合物に対して1.0〜3.0モル当量のアルカリ触媒を添加し、50〜110℃で反応をさせる。このとき、より交換反応がおきやすいように、減圧操作を行っても良い。反応温度が50℃以下では、交換反応の反応率が低下し、ベンジル化されない。また、110℃以上では、環状ケタール構造が分解して水酸基が生成する虞がある。両不純物とも、保護化され、アルキレンオキシドとの付加重合後、脱保護して、目的物よりも分子量の小さい不純物が生成し、生体関連物質と反応させた場合は、所望の物質の純度低下の原因となる。
環状アセタール構造の脱保護は、酢酸、リン酸、硫酸、塩酸等の酸にてpH1〜4に調整した水溶液中で反応させて式(5)で示される化合物を酸加水分解して、式(3)で示される化合物を製造することができる。
当該反応は、水または水溶性溶媒と水の混合溶媒中で行うことができる。水溶性溶媒としては、例えば、メタノール、アセトニトリルなどを用いることができる。
反応温度は、通常20〜100℃、好ましくは、40〜90℃である。反応時間は、0.5〜5時間が好ましい。
脱ケタール化反応後は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、酢酸ナトリウム等のアルカリで中和して、式(3)で示される化合物を含む水溶液を得ることができる。
当該工程により、水溶液から脂溶性不純物を除去することができる。
洗浄が不十分では、脱シリル化での不純物や、保護工程での不純物が残存し、次工程以降で目的物と同様にアルキレンオキシドと反応して官能基導入したポリオキシアルキレン化合物の不純物となり、生体関連物質と結合させた場合、生体関連物質の不純物となり純度が低下する原因となるため、洗浄時間10分〜2時間で繰り返し洗浄を行うのが好ましい。
洗浄温度は、特に制限はないが、5〜50℃行うのが好ましい。5℃以下では溶液の粘性が高くなり、除去効率が悪くなる。また、50℃以上では目的物が有機溶剤にも溶解するため、工程終了後に得られる収量が低下し、工業的な生産性が低下する。
イオン交換樹脂には、強酸性イオン交換樹脂として、スルホン酸基、カルボン酸基を含むイオン交換樹脂、また強塩基性イオン交換樹脂として、水酸基を含むアンモニウムイオン交換樹脂が挙げられる。強酸性イオン交換樹脂および強塩基性イオン交換樹脂は、特に制限はなく、個別に処理あるいは混合させて処理しても良い。イオン交換樹脂の使用量は、好適には式(3)で示される化合物に対して0.5〜20倍、さらには0.5〜10倍が好ましい。0.5未満であると、精製が不十分であり、イオン成分が残存すると、次工程のアルキレンオキシド付加重合の際に、末端のビニルエーテル化等の副反応が起き、目的物の品質が低下する傾向がある。
得られた水層を、濃縮、トルエン等の有機溶媒による共沸脱水による脱水乾燥等を行うことにより、式(3)で示される化合物を得ることができる。
環状アセタール構造の脱保護により新たに生成した4個の水酸基を有する下記式(3)で示される化合物へのアルキレンオキシド付加重合は、特に制限されないが、好ましくは、以下の工程(A1)、次いで工程(A2)および(A3)を経ることで製造することができる。
工程(A1):式(3)で示される化合物に対し、アルカリ触媒を好ましくは50モル%〜150モル%含む水溶液に溶解後、有機溶剤を加えて好ましくは50〜130℃で共沸脱水を行う工程
工程(A2):式(3)で示される化合物に対し、アルキレンオキシドを好ましくは50〜130℃で反応させ、式(4)で示される化合物を得る工程
工程(A3):式(4)で示される化合物に対し、ポリオキシアルキレンの末端水酸基をエーテル化し、R2の脱保護後、L1≠単結合の場合は、L1を含む基を導入し、n≧1の場合は、末端水酸基にポリオキシアルキレンを導入することで、式(2)で示される化合物を得る工程
工程(A4):式(2)で示される化合物の水酸基を−L2−Xに変換する工程
工程(A1)におけるアルカリ触媒としては、特に制限はないが、金属ナトリウム、金属カリウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド等が挙げられる。アルカリ触媒の濃度については、50モル%〜150モル%が好ましい。50モル%未満だとアルキレンオキシドの重合反応速度が遅くなり、熱履歴が増して末端ビニルエーテル体等の不純物が生じるため、50モル%以上とすることが高品質の高分子量体を製造する上で有利である。触媒が150モル%を超えると、アルコラート化反応の際に反応液の粘性が高まり、あるいは固化してしまい、攪拌効率が低下し、アルコラート化が促進されない傾向がある。
工程(A2)は、無溶媒または溶媒中で行われる、反応溶媒としては、トルエン、ベンゼン、キシレン、アセトニトリル、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、クロロホルム、塩化メチレン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の非プロトン性溶媒であれば特に制限はないが、トルエンあるいは無溶媒が好ましい。反応時間については、1〜24時間が好ましい。1時間より短いと触媒が完全に溶解しない恐れがある。24時間より長いと、前述の分解反応が起きる恐れがある。
アルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、トリメチレンオキシド、1−エチルエチレンオキシド、1,2−ジメチルエチレンオキシド、テトラメチレンオキシドなどが挙げられ、好ましくはエチレンオキシド、プロピレンオキシドであり、より好ましくはエチレンオキシドである。
反応温度については、50〜130℃が好ましい。50℃より低いと、重合反応の速度が遅く、熱履歴が増すことで、式(4)で示される化合物の品質が低下する傾向がある。また、130℃より高いと、重合中に末端のビニルエーテル化等の副反応が起き、目的物の品質が低下する傾向がある。重合中、分子量が大きくなるにつれ、反応液の粘度が上がるため、適宜非プロトン性溶剤、好適にはトルエンを加えても良い。
工程(A2)は、工程(A3)に供する前に複数回繰り返し行っても良い。その場合は、反応容器に残った反応混合物にアルキレンオキシドを加えて上記条件と同様に行うことができる。繰返し回数を調整することにより、平均付加モル数mを調整することができる。
(エーテル化)
式(4)で示される化合物のポリオキシアルキレンの末端水酸基のアルキルエーテル化は、すでに公知の方法を用いても良いが、具体的には下記(A3−1)、(A3−2)が挙げられる。
(A3−1)ポリオキシアルキレン末端水酸基をアルコラート化させ、ハロゲン化アルキルと反応させる方法
(A3−2)ポリオキシアルキレンの末端水酸基をメタンスルホン酸クロリドやp−トルエンスルホン酸クロリド、2,2,2−トリフルオロエタンスルホン酸クロリド等で活性化させ、アルキルアルコールのアルコラートと反応させる方法
(A3−2)の製造方法は下記工程(A3−2−1)、工程(A3−2−2)、および工程(A3−2−3)よりなる。
工程(A3−2−1):式(4)で示される化合物に対し、第三級アミン、式(23)で示される化合物を加え、好ましくは20〜60℃において反応させ、式(24)で示される化合物を得る工程。このとき、各々の仕込みモル比は下記関係を満足する。
Vi≧5Vg
Vh>Vi
Vg:式(4)で示される化合物のモル数
Vh:第三級アミンのモル数
Vi:式(23)で示される化合物のモル数
より好ましくは、
25Vg≧Vi≧5Vg
6Vi>Vh>Vi
なる関係を満足する場合である。
上記のR6として、1〜3個のフッ素原子、または1〜7個のフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜3個のアルコキシで置換されていてもよい炭素数1〜10の炭化水素基であり、当該炭化水素基としては、炭素数1〜10の直鎖または分岐鎖のアルキル基、炭素数2〜10の直鎖または分岐鎖のアルケニル基、炭素数2〜10の直鎖または分岐鎖のアルキニル基、炭素数6から10のアリール基、炭素数7から10の直鎖または分岐鎖のアリールアルキル基、炭素数8から24の直鎖または分岐鎖のアリールアルケニル基、炭素数8から24の直鎖または分岐鎖のアリールアルキニル基、炭素数7から10の直鎖または分岐鎖のアルキルアリールが挙げられる。具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、第三ブチル基、ヘキシル基、ノニル基、ビニル基、フェニル基、ベンジル基、4−メチルフェニル基、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、4−(トリフルオロメトキシ)フェニル基等が挙げられるが、好ましくはメチル基、ビニル基、4−メチルフェニル基、2,2,2−トリフルオロエチル基の場合である。
Vk>Vj
Vk:式(25)で示される化合物のモル数
Vj:式(24)で示される化合物のモル数
より好ましくは、
20Vj>Vk>Vj
なる関係を満足する場合である。
工程(A3−3)
R2がベンジルエーテルの水素化還元触媒としては、パラジウムが好ましい。担体については特に制限されないが、好ましくはアルミナ、カーボンであり、更に好適にはカーボンである。触媒量としては、式(10)で示される化合物に対して1〜20重量%が好ましい。1重量%より少ないと、脱保護反応率が低くなり、次工程での官能基化率が低くなる恐れがある。また、20重量%より多いと、ポリオキシアルキレン鎖の分解反応が起き、前述の反応性低分子量体が副生する恐れがある。
反応溶媒については、特に制限されないが、好ましくはメタノール、エタノール、2−プロパノール等が挙げられ、更に好ましくはメタノールである。
水素供与体については、特に制限されないが、水素ガス、シクロヘキセン、2−プロパノール等が挙げられる。
反応温度については、70℃以下が好ましく、70℃より高いとポリオキシアルキレン化合物の分解反応が起こり、反応性低分子量体が生成する恐れがある。
反応時間については、特に制限はなく、触媒量が多いと短時間で反応が終了し、触媒量が少ないと長時間要するが、1〜5時間が好ましい。1時間より短いと反応率が低い恐れがある。5時間より長いと、ポリオキシアルキレン化合物の分解反応が起こる恐れがある。
工程(A3−4−1)
脱保護により得られた式(11)で示される化合物を、工程(A2)の方法にてアルキレンオキシドと反応させることで得る方法
工程(A3−4−2)
脱保護により得られた式(11)で示される化合物の末端水酸基を反応性官能基に変換し、次いで、片末端水酸基が保護されていないアミノポリオキシアルキレンと反応させるか、もしくは片末端水酸基がR2で保護されたアミノポリオキシアルキレンと反応させた後、工程(A3−3)の方法でR2の保護基を脱保護する方法
以下工程(A3−4−2)について説明する。
反応性官能基は、特に制限はないが、具体的にはp−ニトロフェニルカーボネート基やN−ヒドロキシスクシンイミジルカーボネート基が挙げられるが、p−ニトロフェニルカーボネート基が好ましい。
以下、p−ニトロフェニルカーボネート基に変換する場合を説明するが、本工程はこれに限定されない。
反応は、トルエン、ベンゼン、キシレン、アセトニトリル、酢酸エチル、ジエチルエーテル、t−ブチルーメチルエーテル、テトラヒドロフラン、クロロホルム、塩化メチレン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の非プロトン性溶媒、もしくは無溶媒中、トリエチルアミン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン等の有機塩基、もしくは炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、酢酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム等の無機塩基と下記一般式(b1)で示される化合物のいずれかと、式(11)で示される化合物を反応させることで、変換することができる。また、上記有機塩基、無機塩基は用いなくとも良い。有機塩基、無機塩基の使用割合は、特に制限はないが、脱保護により得られた式(11)で示される化合物に対して等モル以上が好ましい。また、有機塩基を溶媒として用いてもよい。式(b1)におけるW1はハロゲン原子(例、Cl、Br、I)であり、好ましくはClである。一般式(b1)で示される化合物の使用割合は、特に制限はないが、脱保護により得られた式(11)で示される化合物に対して等モル以上が好ましく、更に好ましくは等モル〜50モルの範囲で反応させるのが好ましい。反応温度としては、0〜300℃が好ましく、更に好ましくは、20〜150℃である。反応時間は10分〜48時間が好ましく、更に好ましくは30分〜24時間である。生成した化合物は、抽出、再結晶、吸着処理、再沈殿、カラムクロマトグラフィー、超臨界抽出等の精製手段にて精製してもよい。
N−ヒドロキシスクシンイミジルカーボネート基に変換する方法は、上記一般式(b1)で示される化合物に代えて、N,N’−ジスクシンイミジルカーボネートを用いること以外は、上記と同様の方法で行うことができる。
(D−1)
式(6)で示される化合物を用いて、工程(A3−4−1)、工程(B1)、工程(B2)、工程(A1)、工程(A2)、工程(A3)を順に行うことで化合物(2)を得ることができる方法
(D−2)
式(6)で示される化合物を用いて、工程(A3−4−2−1)、工程(B1)、工程(B2)、工程(A1)、工程(A2)、工程(A3)を順に行うことで化合物(2)を得ることができる方法
化合物(2)の水酸基を−L2−Xに変換する工程について説明する。
化合物(2)とトルエン、ベンゼン、キシレン、アセトニトリル、酢酸エチル、ジエチルエーテル、t−ブチルーメチルエーテル、テトラヒドロフラン、クロロホルム、塩化メチレン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等の非プロトン性溶媒、もしくは無溶媒中、トリエチルアミン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、ヘキサメチルジシラザンナトリウム、ヘキサメチルジシラザンカリウム等の有機塩基、もしくは炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、酢酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、水素化ナトリウム等の無機塩基と下記一般式(b1)、(e1)または(e2)で示される化合物のいずれかと反応させることで、それぞれ(b)、(e)を導入することができる。有機塩基、無機塩基の使用割合は、特に制限はないが、化合物(2)に対して等モル以上が好ましい。また、有機塩基を溶媒として用いてもよい。一般式(b1)、(e1)におけるW4はハロゲン原子(例、Cl、Br、I)であり、好ましくはClである。また、一般式(e1)におけるY3はフッ素原子またはフッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜3個のアルコキシを含んでも良い、炭素数1〜10の炭化水素基であり、好ましくは、メチル基、4−メチルフェニル基、トリフルオロメチル基である。一般式(e2)におけるY4は炭素数1〜10の炭化水素基であり、好ましくは、ビニル基、イソプロペニル基である。一般式(b1)、(e1)または(e2)で示される化合物の使用割合は、特に制限はないが、化合物(2)に対して等モル以上が好ましく、更に好ましくは等モル〜50モルの範囲で反応させるのが好ましい。反応温度としては、0〜300℃が好ましく、更に好ましくは、20〜150℃である。反応時間は10分〜48時間が好ましく、更に好ましくは30分〜24時間である。生成した化合物(1)は、抽出、再結晶、吸着処理、再沈殿、カラムクロマトグラフィー、超臨界抽出等の精製手段にて精製してもよい。
化合物(2)を無水コハク酸や無水グルタル酸等のジカルボン酸無水物と反応させることで、カルボキシル体(f)を導入することができる。
化合物(2)とジカルボン酸無水物との反応は、上述の非プロトン性溶媒、もしくは無溶媒中で行う。ジカルボン酸無水物の使用割合は、特に制限はないが、化合物(2)に対して等モル以上が好ましく、更に好ましくは等モル〜5モルである。反応温度としては、0〜200℃が好ましく、更に好ましくは、20〜150℃である。反応時間は10分〜48時間が好ましく、更に好ましくは30分〜12時間である。反応にはトリエチルアミン、ピリジン、ジメチルアミノピリジン等の有機塩基や炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、酢酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム等の無機塩基を触媒として用いてもよい。触媒の使用割合は化合物(2)に対して0.1〜50重量%が好ましく、さらに好ましくは0.5〜20重量%である。このようにして生成したカルボキシル体(f)を含む化合物(1)は、抽出、再結晶、吸着処理、再沈殿、カラムクロマトグラフィー、超臨界抽出等の精製手段にて精製してもよいし、縮合反応の原料として用いる場合は、そのまま用いても良い。
カルボキシル体(f)を含む化合物(1)を、DCC、EDC等の縮合剤存在下、N−ヒドロキシコハク酸イミドと縮合反応させることで、(a)のコハク酸イミド体を含む化合物(1)を得ることができる。縮合反応も同様に上記非プロトン性溶媒中、もしくは無溶媒中で行う。縮合剤としては、特に制限は無いが、好ましくはDCCである。縮合剤の使用割合はカルボキシル体(f)を化合物(1)に対して等モル以上が好ましく、更に好ましくは等モル〜5モルである。N−ヒドロキシコハク酸イミドの使用割合はカルボキシル体(f)を化合物(1)に対して等モル以上が好ましく、更に好ましくは等モル〜5モルである。反応温度としては、0〜100℃が好ましく、更に好ましくは、20〜80℃である。反応時間は10分〜48時間が好ましく、更に好ましくは30分〜12時間である。生成した化合物は抽出、再結晶、吸着処理、再沈殿、カラムクロマトグラフィー、超臨界抽出等の精製手段にて精製してもよい。
またコハク酸イミド体(a)を含む化合物(1)は、化合物(2)とN,N’−ジスクシンイミドカーボネートとトリエチルアミン、ピリジン、4-ジメチルアミノピリジン、ヘキサメチルジシラザンナトリウム、ヘキサメチルジシラザンカリウム等の有機塩基を反応させることでも得ることができる。反応は、上記の反応と同様に非プロトン性溶媒中、もしくは無溶媒中で行う。N,N’−ジスクシンイミドカーボネートの使用割合は化合物(2)に対して等モル以上が好ましく、更に好ましくは等モル〜20モルである。反応温度としては、0〜100℃が好ましく、更に好ましくは、20〜80℃である。有機塩基の使用割合は、特に制限はないが、化合物(2)に対して等モル以上が好ましい。反応時間は10分〜48時間が好ましく、更に好ましくは30分〜12時間である。生成した化合物は再結晶、吸着処理、再沈殿、カラムクロマトグラフィー、超臨界抽出等の精製手段にて精製してもよい。
化合物(2)を水、アセトニトリル等の溶媒中、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基を触媒とし、アクリロニトリル等を付加させてニトリル体を得たあと、オートクレーブ中でニッケルやパラジウム触媒下でニトリル基の水添反応を行うことで(k)のアミン体を含む化合物(1)を得ることができる。ニトリル体を得る際の無機塩基の使用割合は、特に制限はないが、化合物(2)に対して0.01〜50重量%が好ましい。アクリロニトリル等の使用割合は、特に制限はないが、化合物(2)の重量に対して0.5〜5倍重量が好ましく、更に好ましくは1〜4倍重量の範囲で反応させるのが、より好ましい。また、アクリロニトリルを溶媒として用いても良い。反応温度としては、−50〜100℃が好ましく、更に好ましくは、−20〜60℃である。反応時間は10分〜48時間が好ましく、更に好ましくは30分〜24時間である。続くニトリル体の水添反応における反応溶媒は、反応に関与しない溶媒であれば特に制限は無いが、好ましくはトルエンである。ニッケル、もしくはパラジウム触媒の使用割合は、特に制限は無いが、ニトリル体に対して0.05〜30重量%であり、好ましくは0.5〜20重量%である。反応温度は20〜200℃が好ましく、更に好ましくは、50〜150℃である。反応時間は10分〜48時間が好ましく、更に好ましくは30分〜24時間である。水素圧は2〜10MPaが好ましく、更に好ましくは3〜8MPaである。また、2量化を防ぐために反応系中にアンモニアを加えてもよい。アンモニアを加える場合のアンモニア圧は特に制限はないが、0.1〜10MPaであり、更に好ましくは0.3〜2MPaである。生成した化合物は前述の精製手段にて精製してもよい。
カーボネート体(b)を含む化合物(1)を、トリエチルアミンやピリジン等のアルカリ触媒存在下、化合物(l1)と反応させることで、フタルイミド体(l2)
反応溶媒は、無溶媒もしくは極性溶剤であれば特に制限はないが、好ましくはメタノールである。アルカリ触媒の使用割合は、特に制限はないが、(b)を含む化合物(1)に対して等モル以上が好ましく、更に好ましくは等モル〜20モルの範囲で反応させるのが、より好ましい。化合物(l1)の使用割合は、(b)を含む化合物(1)に対して等モル以上が好ましく、更に好ましくは等モル〜20モルである。反応温度としては、0〜100℃が好ましく、更に好ましくは、20〜80℃である。反応時間は10分〜48時間が好ましく、更に好ましくは30分〜12時間である。生成した化合物は抽出、再結晶、吸着処理、再沈殿、カラムクロマトグラフィー、超臨界抽出等の精製手段にて精製してもよいし、精製せず次の工程に進めても良い。
フタルイミド体(l2)を、ヒドラジンやエチレンジアミン等の多官能アミン存在下で反応させることで、オキシアミン(l)を含む化合物(1)を得ることができる。
前述の手法により得られたアミン(k)を含む化合物(1)を、前述の非プロトン性溶媒、もしくは無溶媒中、無水マレイン酸と反応させてマレアミド体を得たあと、無水酢酸及び酢酸ナトリウムを触媒として、閉環反応させることでマレイミド体(d)を含む化合物(1)を得ることができる。マレアミド化反応における無水マレイン酸の使用割合は、特に制限はないが、(k)を含む化合物(1)に対して等モル以上が好ましく、更に好ましくは等モル〜5モルである。反応温度としては、0〜200℃が好ましく、更に好ましくは、20〜120℃である。反応時間は10分〜48時間が好ましく、更に好ましくは30分〜12時間である。生成したマレアミド体は、前述の精製手段にて精製してもよいし、そのまま次の閉環反応に用いても良い。
化合物(e)を式(c1)で示されるアセタール化合物と反応させてアセタール体を得た後、酸性条件にて加水分解を行うことで、アルデヒド体(c)を含む化合物(1)を得ることができる。(c)を含む化合物(1)の製造は以下の通りである。アセタール化反応は前述の非プロトン性溶媒中、もしくは無溶媒中、化合物(2)と等モル以上、好ましくは等モル〜50モルの化合物(c1)を反応させることで行うことができる。化合物(c1)は相当するアルコールから、金属ナトリウム、金属カリウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、ナトリウムメトキシド、カリウム−t−ブトキシド等を用いて調製することができる。反応温度としては、0〜300℃が好ましく、更に好ましくは、20〜150℃である。反応時間は10分〜48時間が好ましく、更に好ましくは30分〜24時間である。
反応温度としては、−20〜100℃が好ましく、更に好ましくは、0〜80℃である。
反応時間は10分〜24時間が好ましく、更に好ましくは30分〜10時間である。反応は遮光して行っても良い。生成した化合物は前述の精製手段にて精製してもよい。
メルカプト体(g)を含む化合物(1)は、(e)を含む化合物(1)とチオウレア等のチア化剤と反応させることで得ることができる。(e)を含む化合物(1)の製造は前述の通りである。チア化反応は水、アルコール、アセトニトリル等の溶媒中もしくは無溶媒中で行う。チア化剤の使用割合は、(e)を含む化合物(1)に対して等モル以上が好ましく、更に好ましくは等モルから50モルの範囲である。反応温度としては、0〜300℃が好ましく、更に好ましくは、20〜150℃である。反応時間は10分〜48時間が好ましく、更に好ましくは30分〜24時間である。反応後、生成したチアゾリウム塩をアルカリ加水分解し、メルカプト体を含む化合物(1)を得ることができる。生成した化合物は前述の精製手段にて精製してもよい。
(h)を含む化合物(1)は、(g)を含む化合物(1)を2,2−ジピリジルジスルフィドと反応させることで得ることができる。反応では、溶媒は特に制限されないが、好ましくはアルコール中で行う。(g)を含む化合物(1)に対する2,2−ジピリジルジスルフィドの仕込み割合は、(g)を含む化合物(1)に対して等モル以上が好ましく、更に好ましくは等モル〜50モルである。反応温度としては、−30〜100℃が好ましく、更に好ましくは、0〜60℃である。反応時間は10分〜48時間が好ましく、更に好ましくは30分〜24時間である。このようにして得られた(h)を含む化合物(1)は前述の精製手段にて精製しても良い。
前述の通りの手法で得られたアミン(k)を含む化合物(1)を、前述の非プロトン性溶媒、もしくは無溶媒中、ヨード酢酸無水物と反応させることで(i)を含む化合物(1)を得ることができる。ヨード酢酸無水物の使用割合は、特に制限はないが、(k)を含む化合物(1)に対して等モル以上が好ましく、更に好ましくは等モル〜5モルである。反応温度としては、0〜200℃が好ましく、更に好ましくは、20〜120℃である。反応時間は10分〜48時間が好ましく、更に好ましくは30分〜12時間である。生成した(i)を含む化合物(1)は、抽出、再結晶、吸着処理、再沈殿、カラムクロマトグラフィー、超臨界抽出等の精製手段にて精製しても良い。
前述の通りの手法で得られた(a)を含む化合物(1)を、前述の非プロトン性溶媒、もしくは無溶媒中、トリエチルアミン、ジメチルアミノピリジン等の塩基触媒存在下、カルバジン酸tert−ブチルと反応後、脱保護反応を行うことで(m)を含む化合物(1)を得ることができる。カルバジン酸 tert−ブチルの使用割合は、特に制限はないが、(a)を含む化合物(1)に対して等モル以上が好まししく、更に好ましくは等モル〜5モルである。塩基触媒の使用割合は、特に制限はないが、(a)を含む化合物(1)に対して等モル以上が好まししく、更に好ましくは等モル〜7モルである。特に制限はないが反応温度としては、0〜100℃が好ましく、更に好ましくは30分〜12時間であり、このようにして得られたtert−ブチルヒドラジド体は、前述の精製手段にて精製してもよいし、精製を行わずにそのまま次の脱保護反応に用いてもよい。脱保護反応は、tert−ブチルヒドラジド体を0.1〜50%の水溶液とし、酢酸、リン酸、硫酸、塩酸等の酸にてpH1〜4に調製した水溶液中で加水分解させ、製造することができる。反応温度としては、−20〜100℃が好ましく、更に好ましくは30分〜10時間である。生成した化合物は、前述の精製手段にて精製してもよい。
(a)、(b)、(c)、もしくは(e)を含む化合物(1)を式(j1)で示されるアセチレン化合物と反応させることで、アセチレン(j)を含む化合物(1)を得ることができる。(a)、(b)、(c)、もしくは(e)を含む化合物(1)の製造は前述の通りである。アセチレン化反応はプロトン性溶媒中、もしくは無溶媒中、(a)、(b)、(c)、もしくは(e)を含む化合物(1)に対して等モル以上、好ましくは等モル〜50モルの化合物(j1)を反応させることで得ることができる。反応温度としては、0〜300℃が好ましく、更に好ましくは、20〜150℃である。反応時間は10分〜48時間が好ましく、更に好ましくは30分〜24時間である。生成した化合物は前述の精製手段にて精製してもよい。
(e)を含む化合物(1)をアジド化ナトリウムで反応させることで、アジド(n)を含む化合物(1)を得ることができる。アジド化反応はプロトン性溶媒中、もしくは無溶媒中、(e)を含む化合物(1)と等モル以上、好ましくは等モル〜50モルのアジド化ナトリウムを反応させることで得ることができる。反応温度としては、0〜300℃が好ましく、更に好ましくは、20〜150℃である。反応時間は10分〜48時間が好ましく、更に好ましくは30分〜24時間である。生成した化合物は前述の精製手段にて精製してもよい。
ポリオキシアルキレン化合物の分子量は、TOF−MS分析にて決定した。
下記実施例化合物の構造式中にmおよび/またはnが存在する場合、mおよび/またはnの数値は、各実施例化合物または原料化合物の分子量をmおよび/またはnを変数として表した数式を左辺、TOF−MS分析にて決定した分子量を右辺とする方程式により算出した。
<1H-NMRの分析方法>
1H−NMR分析では、日本電子データム(株)製JNM−ECP400およびJNM−ECA600を用いた。NMR測定値における積分値は理論値である。
<GPC分析の分析方法>
GPC分析では、GPCシステムとしてはSHIMADZU LC−10Avpを用い下記条件にて測定を行った。
島津LC−10Avp
展開溶媒:ジメチルホルムアミド 流速:0.7ml/min カラム:PL gel MIXED−D×2(ポリマーラボラトリー)、カラム温度:65℃、検出器:RI サンプル量:1mg/g、100μl
GPC測定値には、Mnは数平均分子量、Mwは重量平均分子量、Mpはピークトップ分子量を示す。
<TOF-MS分析の分析方法>
TOF-MS分析ではBruker autoflexIIIを用いた。
測定試料の調製は、以下のように行った。
1,8,9−アントラセントリオールおよびトリフルオロ酢酸ナトリウムから調製したTHF溶液に、試料を溶解させ、測定サンプルを調製した。
化合物(p)の合成(R1=メチル基、OA1、OA2=オキシエチレン基、n=0、分子量約40000の場合)
(実施例1−1)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機を付した5L丸底フラスコへキシリトール1000g、2,2−ジメトキシプロパン1916g、およびp−トルエンスルホン酸・1水和物37.5mgを入れ、窒素を吹き込みながら65℃で反応を行った。反応液の溶媒を留去し、蒸留精製(b.p.108℃/0.15mmHg)し、1,2,3,4−ジイソプロピリデンキシリトールと1,2,4,5−ジイソプロピリデンキシリトールの異性体混合物を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm): 1.37、1.39、1.44(12H,s,-CH 3 ) 、3.59-3.65(1H,m,-CH-O-)、3.81-3.90(2H,m,-CH 2 -O-)、3.98-4.01(1H,m,-CH-O-)、4.04-4.10(2H,m,-CH 2 -O-) 4.11-4.23(1H, m, -CH-O-)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機を付した2L丸底フラスコに、1−1で精製したジイソプロピリデンキシリトール(異性体混合物)250g、ジクロロメタン1000g、4−ジメチルアミノピリジン26g、およびトリエチルアミン109gを入れ、窒素を吹き込みながら室温で溶解させ、10℃以下に冷却後、t−ブチルクロロジフェニルシラン297gを滴下した。滴下後室温に戻して2時間反応後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加えて洗浄し、硫酸マグネシウムで脱水後、溶媒を留去し、135℃、減圧下(0.15mmHg)で1,2,4,5−ジイソプロピリデンキシリトールを除去し、1,2,3,4−ジイソプロピリデン−5−(t−ブチルジフェニルシリル)キシリトールを得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm): 1.06(9H,m, -Si-C-(CH 3 )3) 1.37、 1.42、1.43(12H,s, -O-C-CH 3 ) 3.72-3.82(1H,m,-CH-O-、-CH 2 -O-) 3.95(1H,dd, -CH-O-) 3.99-4.06(2H,m,-CH 2 -O-) 4.11-4.15(1H,m,-CH-O-) 7.36-7.54(6H,m,Ph-Si(-Ph)-O-) 7.66-7.70(4H,m,Ph-Si(-Ph)-O-)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機を付した2L丸底フラスコに、1−2で得られた1,2,3,4−ジイソプロピリデン−5−(t−ブチルジフェニルシリル)キシリトール500gと脱水テトラヒドロフラン440gを入れ、窒素を吹き込みながら室温で均一化させ、20℃以下に冷却後、テトラブチルアンモニウムフルオリド(1mol/Lテトラヒドロフラン溶液)1270mlを滴下した。滴下後室温に戻して2時間反応後、減圧下で溶媒を留去した。酢酸エチル2000gで溶解後、精製水で酢酸エチル層を水洗し、硫酸マグネシウムで脱水後、溶媒を留去し、1,2,3,4−ジイソプロピリデンキシリトールを得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm): 1.39、1.44(12H,s,-CH 3 ) 、3.62(1H,dd,-CH-O-)、3.08-3.89(2H,m,-CH 2 -O-)、3.98-4.08(1H,m,-CH-O-,2H,m,-CH 2 O-)、4.18-4.23(1H,m,-CH-O-)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、Dean−stark管、及び冷却管を付した2L丸底フラスコに、1−3で得られた1,2,3,4−ジイソプロピリデンキシリトール246g、トルエン9848g、およびt−ブトキシカリウム1665gを入れ、窒素を吹き込みながら還流温度で脱水後、80℃以下に冷却し、塩化ベンジル2013gを滴下した。滴下後、80℃で2時間反応し、15%食塩水984gで有機層を4回洗浄し、溶媒を留去し、1,2,3,4−ジイソプロピリデン−5−ベンジルキシリトールを得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm): 1.37、 1.40、1.42、1.44(12H,s, -O-C-CH 3 ) 、3.08 (1H,dd,-CH-O-)、3.59(2H,d, -CH 2 -O-)、3.91 (1H,dd, -CH-O-)、3.99(1H,m,-CH-O-)、4.09 (2H,m, -CH 2 -O-)、4.56(2H,m,-O-CH 2 -Ph)、7.22-7.39(5H,m,-O-CH2-Ph)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、Dean−stark管、及び冷却管を付した5L丸底フラスコに1−4で得られた1,2,3,4−ジイソプロピリデン−5−ベンジルキシリトール全量と水を入れ、リン酸を適量入れて水溶液をpH1.95に調整した。調整後、窒素を吹き込みながら70℃で2時間反応し、室温にて水酸化ナトリウム水溶液で中和し、クロロホルム686gで水層を2回洗浄した。三菱化学社製ダイヤイオンSMN−1(480g)を詰めたカラムに、水層をチャージし、イオン交換水にて溶出させ、水層を濃縮して、1−ベンジルキシリトールを得た。
1H−NMR(D2O, 内部標準TMS) δ(ppm):3.45-3.63(6H,m, -CH-CH 2 -O-)、3.67-3.81(1H,m,-CH-O-)、4.47(2H,d,-O-CH 2 -Ph)、7.25-7.34(5H,m,-O-CH2-Ph)
メタノール23.7g、水6.8g入れた100mlのビーカーに、水酸化カリウム3.4gを投入し室温で溶解した。溶解後、5Lオートクレーブに調製した水酸化カリウム溶液と上記1−5で得られた化合物18.0g(0.07mol)を加え、室温で15分攪拌後、180gのトルエンを入れ、窒素を吹き込みながら105〜110℃で処理して水、メタノールおよびトルエンを180g回収した後、50℃以下に冷却し、180gの脱水トルエンを入れ、窒素を吹き込みながら105〜110℃で処理し、水、メタノールおよびトルエンを120g回収した。5Lオートクレーブ系内を窒素置換し、100℃に昇温し、80〜150℃、1MPa以下の圧力でエチレンオキシド122g(2.7mol)を加えた後、更に1時間反応を続けた。減圧にて5Lオートクレーブ内のトルエンを除去し、100℃に昇温し、80〜150℃、1MPa以下の圧力でエチレンオキシド2662g(60.5mol)を加えた後、更に1時間反応を続けた。減圧にて未反応のエチレンオキシドガスを除去後、60℃に冷却して85%リン酸水溶液にてpHを7.5に調整し、下記化合物(p1)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm):3.40-3.80(3623H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mH, CHO(CH 2 CH 2 O)mH,CH 2 OCH2Ph)、4.48-4.57(2H, m, -CH 2 Ph)、7.27-7.38(5H, m, -CH2 Ph)
GPC分析;数平均分子量(Mn):37839 重量平均分子量(Mw):39503 多分散度(Mw/Mn):1.044 ピークトップ分子量(Mp):39669
TOF−MS分析:43440
上記1−6で得られた化合物(p1)100g(2.5mmol)、およびトルエン320gを仕込み、加熱還流させ、水分を共沸除去した。室温へ冷却後、トリエチルアミン1.6g(16mmol)、およびメタンスルホン酸クロリド1.5g(13mmol)を加え、40℃にて6時間反応させた。反応液をろ過後、ろ液を温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、及び冷却管を付した500ml丸底フラスコへ移し、ナトリウムメトキシド28%メタノール溶液19.3g(100mmol)を加え、40℃で6時間反応させた。続いて反応液へ吸着剤「キョーワード700」(協和化学工業株式会社製)27gを加え、更に70℃で1時間攪拌し、過剰のナトリウムメトキシドを吸着処理させた。反応液をろ過後、濾液を1Lビーカーへ仕込み、酢酸エチル300g、ヘキサン350gを加えて晶析を行った。析出した結晶を1Lビーカーへ濾取し、酢酸エチル400gを加えて40℃にて加温溶解後、ヘキサン300gを加えて再度晶析を行い、析出した結晶を濾取、乾燥し、下記化合物(p2)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm):3.37(12H, s, -OCH 3 )、3.30-3.90 (3623H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mCH3, CHO(CH 2 CH 2 O)mCH3 ,CH 2 OCH2Ph)、4.48-4.57(2H, m, -CH 2 Ph)、7.27-7.38(5H, m, -CH2 Ph)
GPC分析;数平均分子量(Mn):37215 重量平均分子量(Mw):38037 多分散度(Mw/Mn):1.03 ピークトップ分子量(Mp):38912
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、及び冷却管を付した500ml丸底フラスコへ上記1−7で得られた化合物(p2)15g、および5%パラジウムカーボン(50%含水品)15gを仕込み、窒素置換後、メタノール300ml、およびシクロヘキセン150mlを加えて昇温し、52〜55℃で緩やかに還流させ、5時間反応させた。反応液を室温まで冷却後、パラジウムカーボンを濾別し、濾液を濃縮した。濃縮液に酢酸エチル50ml、ヘキサン50mlを加えて晶析させた。得られた結晶を濾取、乾燥し、下記化合物(p3)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm):3.38(12H,s, CH 3 -O-)、3.45-3.63(6H,m,-CH 2 -O-、-CH-O-)、3.52-3.77(2H,m, -O-CH 2 -)
GPC分析;数平均分子量(Mn):36716 重量平均分子量(Mw):38876 多分散度(Mw/Mn):1.03 ピークトップ分子量(Mp):38876
分子量約20000の場合
メタノール47.4g、イオン交換水13.5g入れた100mlのビーカーに、水酸化カリウム6.8gを投入し室温で溶解した。溶解後、5Lオートクレーブに調製した水酸化カリウム溶液と上記1−5で得られた化合物36.0g(0.14mol)を加え、室温で15分攪拌後、360gのトルエンを入れ、105〜110℃で窒素を吹き込みながら、水、メタノールおよびトルエンを210g回収した後、50℃以下に冷却し、360gの脱水グレードのトルエンを入れ、105〜110℃で窒素を吹き込みながら、水、メタノールおよびトルエンを220g回収した。5Lオートクレーブ系内を窒素置換後、80〜150℃、1MPa以下の圧力でエチレンオキシド258g(5.9mol)を加えた後、更に1時間反応を続けた。減圧にて5Lオートクレーブ内のトルエンを除去し、80〜150℃、1MPa以下の圧力でエチレンオキシド1174g(26.7mol)を加えた後、更に1時間反応を続けた。得られた反応物を800g抜き取り、80〜150℃、1MPa以下の圧力でエチレンオキシド675g(15.3mol)を加えた後、更に1時間反応を続けた。釜内から800g抜き取り85%リン酸水溶液にてpHを7.5に調整し、下記化合物(p4)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm):3.40-3.80(1803H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mH, CHO(CH 2 CH 2 O)mH,CH 2 OCH2Ph)、4.48-4.57(2H, m, -CH 2 Ph)、7.27-7.38(5H, m, -CH2 Ph)
GPC分析;数平均分子量(Mn):15882 重量平均分子量(Mw):16523 多分散度(Mw/Mn):1.04 ピークトップ分子量(Mp):16945
TOF−MS分析:18859
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、Dean−Stark管、及び冷却管を取り付けた1000Lのフラスコに、上記1−9で得られた化合物(p4)200g(10mmol)、およびトルエン700gを仕込み、加熱還流させ、水分を共沸除去した。室温へ冷却後、トリエチルアミン7.01g(69mmol)、およびメタンスルホン酸クロリド6.45g(56mmol)を加え、40℃にて3時間反応させた。そこに、ナトリウムメトキシド28%メタノール溶液25.1g(130mmol)を加え、40℃で3時間反応させた。反応後、40℃、減圧下でメタノールを留去させ、トルエン2000gで希釈後ろ過した。ろ液に1000gの25%食塩水加え、50℃にて攪拌して水洗を2回行った。トルエンに硫酸マグネシウムを適量入れ脱水ろ過後、結晶が析出するまでヘキサンを加え晶析し、析出した結晶を濾取後、再度、酢酸エチルを加えて40℃にて加温溶解後、結晶が析出するまでヘキサンを加えて再度晶析を行い、析出した結晶を濾取、乾燥し、下記化合物(p5)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm):3.40-3.80(1799H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mH, CHO(CH 2 CH 2 O)mH,CH 2 OCH2Ph)、4.48-4.57(2H, m, -CH 2 Ph)、7.27-7.38(5H, m, -CH2 Ph)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、及び冷却管を付した500ml丸底フラスコへ上記1−10で得られた化合物(p5)170g、および5%パラジウムカーボン(50%含水品)85gを仕込み、窒素置換後、メタノール1700ml、およびシクロヘキセン284mlを加えて昇温し、52〜55℃で緩やかに還流させ、3時間反応させた。反応液を室温まで冷却後、パラジウムカーボンを濾別し、濾液を濃縮した。濃縮液に酢酸エチル、ヘキサンを加えて晶析させた。得られた結晶を濾取、乾燥し、下記化合物(p6)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm):3.38(12H,s, CH 3 -O-)、3.40-3.80(1800H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mH, CHO(CH 2 CH 2 O)mH,CH 2 OCH2Ph)
GPC分析;数平均分子量(Mn):15184 重量平均分子量(Mw):15762 多分散度(Mw/Mn):1.038 ピークトップ分子量(Mp):16112
TOF−MS分析:18859
分子量60000の場合
実施例1−9にて反応釜に残存した反応液約550gに、トルエン1700gを加えた。110℃400gのトルエンを留去後、80〜150℃、1MPa以下の圧力でエチレンオキシド526g(12.0mol)を加えた後、更に1時間反応を続けた。得られた反応物を800g抜き取り、更に80〜150℃、1MPa以下の圧力でエチレンオキシド215g(4.9mol)を加えた後、更に1時間反応を続けた。釜内から700g抜き取り、85%リン酸水溶液にてpHを7.5に調整し、トルエンを留去して、下記化合物(p7)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm):3.40-3.80(3623H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mH, CHO(CH 2 CH 2 O)mH,CH 2 OCH2Ph)、4.48-4.57(2H, m, -CH 2 Ph)、7.27-7.38(5H, m, -CH2 Ph)
GPC分析;数平均分子量(Mn):51374 重量平均分子量(Mw):52903 多分散度(Mw/Mn):1.03 ピークトップ分子量(Mp):53220
TOF−MS分析:58852
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、Dean−Stark管、及び冷却管を取り付けた2000Lのフラスコに、上記1−12で得られた化合物(p7)104g(1.7mmol)、およびトルエン364gを仕込み、加熱還流させ、水分を共沸除去した。室温へ冷却後、トリエチルアミン1.30g(13mmol)、およびメタンスルホン酸クロリド1.19g(10mmol)を加え、40℃にて3時間反応させた。そこに、ナトリウムメトキシド28%メタノール溶液4.65g(24mmol)を加え、40℃で12時間反応させた。反応後、トルエン728gで希釈後、メタノールを留去し、ろ過を行った。ろ液に520gの25%食塩水加え、50℃にて攪拌して水洗を2回行った。トルエンに硫酸マグネシウムを適量入れ脱水ろ過後、結晶が析出するまでヘキサンを加え晶析し、析出した結晶を濾取後、再度、酢酸エチルを加えて40℃にて加温溶解後、結晶が析出するまでヘキサンを加えて再度晶析を行い、析出した結晶を濾取、乾燥し、下記化合物(p8)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm):3.37(12H, s, -OCH 3 )、3.30-3.90 (5447H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mCH3, CHO(CH 2 CH 2 O)mCH3 ,CH 2 OCH2Ph)、4.48-4.57(2H, m, -CH 2 Ph)、7.27-7.38(5H, m, -CH2 Ph)
分子量80000の場合
実施例1−12にて反応釜に残存した反応液約800gに、80〜150℃、1MPa以下の圧力でエチレンオキシド165g(3.75mol)を加えた後、更に1時間反応を続けた。85%リン酸水溶液にてpHを7.5に調整し、トルエンを留去して、下記化合物(p9)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm):3.40-3.80(7255H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mH, CHO(CH 2 CH 2 O)mH,CH 2 OCH2Ph)、4.48-4.57(2H, m, -CH 2 Ph)、7.27-7.38(5H, m, -CH2 Ph)
GPC分析;数平均分子量(Mn):67291 重量平均分子量(Mw):68988 多分散度(Mw/Mn):1.03 ピークトップ分子量(Mp):70163
TOF−MS分析:78138
活性化エステル体(p10)の合成(R1=メチル基、OA1、OA2=オキシエチレン基、n=0、分子量約40000の場合)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、及び冷却管を付した100ml丸底フラスコへ上記実施例1−8で得られた化合物(p3)2gとトルエン18gを加え、40℃に加温して溶解した。溶解後、110℃に加温して脱水し、40℃に冷却後、N,N’−ジスクシンイミジルカーボネート0.12gとピリジン0.055gを加え、80℃4時間反応させた。4時間後、反応液をろ過し、ろ液にヘキサンを結晶が析出するまで加えた。結晶を濾取し、酢酸エチルに加温溶解後、ヘキサンを結晶が析出するまで加え、結晶を濾取し、乾燥させ、目的化合物(p10)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm): 2.84(4H, Br, −C(O)CH 2 CH2C(O)-)、3.38(12H, s, -CH 3 )、3.40-4.00 (3621H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mCH3, CHO(CH 2 CH 2 O)mCH3, CH 2 OCH2CH 2 CN)、4.55-4.58(1H, m, -OC(O)OCH 2 CH-)、4.58-4.64(1H, m, -OC(O)OCH 2 CH-)
GPC分析;数平均分子量(Mn): 35662 重量平均分子量(Mw):36816 多分散度(Mw/Mn):1.03 ピークトップ分子量(Mp):37789
活性化エステル体(p11)の合成(R1=メチル基、OA1、OA2=オキシエチレン基、n=0、分子量約20000の場合)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、及び冷却管を付した100ml丸底フラスコへ上記実施例1−11で得られた化合物(p6)10gとトルエン110gを加え、40℃に加温して溶解した。溶解後、110℃に加温して脱水し、40℃に冷却後、N,N’−ジスクシンイミジルカーボネート1.35gとピリジン0.624gを加え、80℃4時間反応させた。4時間後、反応液をろ過し、ろ液にヘキサンを結晶が析出するまで加えた。結晶を濾取し、酢酸エチルに加温溶解後、ヘキサンを結晶が析出するまで加え、結晶を濾取し、乾燥させ、目的化合物(p11)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm): 2.84(4H, Br, −C(O)CH 2 CH2C(O)-)、3.38(12H, s, -CH 3 )、3.40-4.00 (1797H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mCH3, CHO(CH 2 CH 2 O)mCH3, CH 2 OCH2CH 2 CN)、4.55-4.58(1H、m、-OC(O)OCH 2 CH-)、4.58-4.64(1H, m, -OC(O)OCH 2 CH-)
GPC分析;数平均分子量(Mn): 15153 重量平均分子量(Mw):15704 多分散度(Mw/Mn):1.04 ピークトップ分子量(Mp):16101
p−ニトロフェニルカーボネート体(b)の合成(R1=メチル基、OA1、OA2=オキシエチレン基、n=0、分子量約40000の場合)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、Dean−stark管、及び冷却管を付した200ml丸底フラスコへ上記1−8で得られた化合物(p3)20g(0.5mmol)、およびトルエン100mlを仕込み、加熱還流させ、水分を共沸除去した。反応液を80℃に降温し、トリエチルアミン0.48g(4.7mmol)、p−ニトロフェニルクロロホルメート0.76g(3.7mmol)を加え、80℃で5時間反応させた。反応終了後、反応液をろ過し、ろ液へ酢酸エチル100mlを加えた後、ヘキサン200mlを加えて結晶を析出させた。析出した結晶をろ取し、結晶に酢酸エチル100mlを加えて加温溶解後、ヘキサン100mlを加えて再度結晶化させた。この晶析操作を合計5回繰り返した。ろ取した結晶を乾燥し、下記p−ニトロフェニルカーボネート体(p12)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm): 3.38(6H, s, -CH 3 )、3.40-3.80(3616H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mCH3, CHO(CH 2 CH 2 O)mCH3 )、4.30-4.50(2H, m, -CH 2 OCOOPhNO2)、7.39(2H, d, -PhNO2)、8.28 (2H, d, -PhNO2)
GPC分析;数平均分子量(Mn):36423 重量平均分子量(Mw):37507 多分散度(Mw/Mn):1.030 ピークトップ分子量(Mp):38533
p−ニトロフェニルカーボネート体(b)の合成(R1=メチル基、OA1、OA2=オキシエチレン基、n=0、分子量約20000の場合)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、Dean−stark管、及び冷却管を付した500ml丸底フラスコへ上記1−11で得られた化合物(p6)50g(2.5mmol)、およびトルエン250gを仕込み、加熱還流させ、水分を共沸除去した。反応液を80℃に降温し、トリエチルアミン2.66g(26.3mmol)、p−ニトロフェニルクロロホルメート4.24g(21.0mmol)を加え、80℃で5時間反応させた。反応終了後、反応液をろ過し、ろ液へ酢酸エチルを加えた後、結晶が析出するまでヘキサンを加えた。析出した結晶をろ取し、結晶に酢酸エチルを加えて加温溶解後、ヘキサンを加えて再度結晶化させた。この晶析操作を合計5回繰り返した。ろ取した結晶を乾燥し、下記p−ニトロフェニルカーボネート体(p13)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm): 3.38(12H, s, -CH 3 )、3.40-3.90(1797H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mCH3, CHO(CH 2 CH 2 O)mCH3 )、4.35-4.60(2H, m, -CH 2 OCOOPhNO2)、7.43(2H, d, -PhNO2)、8.38 (2H, d, -PhNO2)
GPC分析;数平均分子量(Mn):15297 重量平均分子量(Mw):15839 多分散度(Mw/Mn):1.035 ピークトップ分子量(Mp):16226
TOF−MS:19140
ニトリル体(p14)の合成(R1=メチル基、OA1、OA2=オキシエチレン基、n=0、分子量約40000の場合)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、及び冷却管を付した500ml丸底フラスコへ上記実施例1−8で得られた化合物(p3)70gとイオン交換水70gを加え、40℃に加温して溶解した。溶解後、10℃以下に冷却し、50%水酸化カリウム水溶液4.38gを加えた。続いて5〜10℃を保ちながらアクリロニトリル210gを2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に2時間反応させ、8.5%リン酸水溶液26.25gを滴下し、中和した。
反応液にイオン交換水140gを加えて分液漏斗に移し替え、酢酸エチル210mlを加えて攪拌後、静置し、上層の酢酸エチル層を廃棄した。この酢酸エチル抽出を、6回繰り返した。抽出終了後、クロロホルム280mlを用いて抽出した。得られたクロロホルム層を硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過後、濃縮した。濃縮液に酢酸エチル700mlを加えて溶解し、ヘキサンを結晶が析出するまで加えた。結晶をろ取し、再度酢酸エチル700mlに加温溶解し、室温に冷却後、結晶が析出するまでヘキサンを加えた。結晶をろ取、乾燥し、下記ニトリル体(p14)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm): 2.59-2.66(2H, m, −CH 2 CH2CN)
、3.38(12H, s, -CH 3 )、3.40-3.80 (3625H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mCH3, CHO(CH 2 CH 2 O)mCH3, CH 2 OCH2CH 2 CN)
GPC分析;数平均分子量(Mn): 36372 重量平均分子量(Mw):37433 多分散度(Mw/Mn):1.029 ピークトップ分子量(Mp):38503
ニトリル体(p15)の合成(R1=メチル基、OA1、OA2=オキシエチレン基、n=0、分子量約20000の場合)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、及び冷却管を付した500ml丸底フラスコへ上記実施例1−11で得られた化合物(p6)40gとイオン交換水40gを加え、40℃に加温して溶解した。溶解後、10℃以下に冷却し、50%水酸化カリウム水溶液2.5gを加えた。続いて5〜10℃を保ちながらアクリロニトリル111gを2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に2時間反応させ、8.5%リン酸水溶液15gを滴下し、中和した。
反応液にイオン交換水80gを加えて分液漏斗に移し変え、酢酸エチルを加えて攪拌後、静置し、上層の酢酸エチル層を廃棄した。この酢酸エチル抽出を、6回繰り返した。抽出終了後、クロロホルムを用いて抽出した。得られたクロロホルム層を濃縮後、酢酸エチルに溶解させ、硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過後、ヘキサンを結晶が析出するまで加えた。結晶をろ取し、再度酢酸エチルに加温溶解し、室温に冷却後、結晶が析出するまでヘキサンを加えた。結晶をろ取、乾燥し、下記ニトリル体(p15)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm): 2.59-2.66(2H, m, −CH 2 CH2CN)
、3.38(12H, s, -CH 3 )、3.40-3.80 (1801H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mCH3, CHO(CH 2 CH 2 O)mCH3, CH 2 OCH2CH 2 CN)
GPC分析;数平均分子量(Mn): 15268 重量平均分子量(Mw):15799 多分散度(Mw/Mn):1.03 ピークトップ分子量(Mp):16203
TOF−MS:18968
アミノ体の合成(R1=メチル基、OA1、OA2=オキシエチレン基、n=0、分子量約40000の場合)
1Lオートクレーブに上記実施例4−1で得られた化合物(p14)のニトリル体50g、トルエン500g、およびニッケル(エヌ・イー・エムキャット社製5136p)4.5gを加え、60℃まで昇温した。アンモニアで内圧0.7MPaになるまで加圧し、その後、水素を内圧4.5MPaとなるまで加圧し、130℃で3時間反応させた。反応後、反応液を70℃に冷却し、アンモニア臭が消えるまで窒素パージを繰り返した。反応液を全量抜き取り、ろ過し、ろ液を室温まで冷却後、ヘキサンを結晶が析出するまで加えた。結晶をろ取、乾燥し、下記アミン体(p16)を得た。
1H−NMR(DSS , 内部標準TMS) δ(ppm): 1.82-1.90(2H, m, −CH2CH 2 CH2NH2)、2.90-2.97(2H, m, −CH2CH2CH 2 NH2)、3.38(6H, s, -CH 3 )、3.40-3.80 (4047H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mCH3, CHO(CH 2 CH 2 O)mCH3, CH 2 OCH 2 CH2CH2NH2)
GPC分析;数平均分子量(Mn): 35978 重量平均分子量(Mw):36959 多分散度(Mw/Mn):1.027 ピークトップ分子量(Mp):37639
アミノ体の合成(R1=メチル基、OA1、OA2=オキシエチレン基、n=0、分子量約20000の場合)
1Lオートクレーブに実施例4−2で得られた式(p15)のニトリル体20g、トルエン500g、およびニッケル(エヌ・イー・エムキャット社製5136p)1.2gを加え、60℃まで昇温した。アンモニアで内圧0.7MPaになるまで加圧し、その後、水素を内圧4.5MPaとなるまで加圧し、130℃で3時間反応させた。反応後、反応液を70℃に冷却し、アンモニア臭が消えるまで窒素パージを繰り返した。反応液を全量抜き取り、ろ過し、ろ液を室温まで冷却後、ヘキサンを結晶が析出するまで加えた。結晶をろ取、乾燥し、下記アミン体(p17)を得た。
1H−NMR(D2O , 内部標準DSS) δ(ppm): 1.82(2H, m, −CH2CH 2 CH2NH2)、2.90-2.97(2H, m, −CH2CH2CH 2 NH2)、3.38(6H, s, -CH 3 )、3.40-3.80 (1801H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mCH3, CHO(CH 2 CH 2 O)mCH3, CH 2 OCH 2 CH2CH2NH2)
GPC分析;数平均分子量(Mn): 35978 重量平均分子量(Mw):36959 多分散度(Mw/Mn):1.027 ピークトップ分子量(Mp):37639
末端アセタール体(p18)の合成(R1=メチル基、OA1、OA2=オキシエチレン基、n=0、分子量約20000の場合)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、及び冷却管を付した100ml丸底フラスコへ上記実施例3−2で得られた化合物(p13)20gとトルエン80gを加え、40℃で加温溶解させた。溶解後、1−アミノ−3,3−ジエトキシプロパン0.47gを加え、50℃で2時間反応させた。反応後、トルエン80gで希釈した溶液に、キョーワード#2000およびキョーワード#700(協和化学工業株式会社製)を加え、60℃で30分攪拌後、ろ過した。ろ液にヘキサンを結晶が析出するまで添加した。析出した結晶をろ取し、結晶に酢酸エチル200gを加えて加温溶解後、ヘキサン120gを加えて再度結晶化させた。ろ取した結晶を乾燥し、下記3,3−ジエトキシプロピルカルバメート体(p18)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm): 1.26(6H, t, −CH(OCH2CH 3 )2)、1.34(2H, dt, -NHCH2CH 2 CH(OCH2CH3)2)、3.30(2H, dt, -NHCH 2 CH2CH(OCH2CH3)2)、3.38(12H, s, -CH 3 )、3.40-3.99 (1803H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mCH3, CHO(CH 2 CH 2 O)mCH3, CH 2 OCH2CH 2 )、4.13-4.32(2H, m, -CH 2 OCONHCH2-)、4.55(1H, t, -NHCH2CH2CH(OCH 2 CH3)2)、5.32(1H, m, -NHCH2CH2CH(OCH2CH3)2)
TOF−MS分析:19170
アルデヒド体(p19)の合成(R1=メチル基、OA1、OA2=オキシエチレン基、n=0、分子量約20000の場合)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、及び冷却管を付した1000ml丸底フラスコへ上記実施例6で得られた化合物(p18)16gに精製水800gを加え、リン酸水溶液でpH2に調整し、室温で反応を行った。3時間後、食塩を加え、水酸化ナトリウムでpH7に調整し、クロロホルムで抽出し、濃縮後、酢酸エチルに溶解させ、乾燥剤で脱水し、ろ過後、ろ液にヘキサンを結晶が析出するまで加え、下記アルデヒド体(p19)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm): 2.72 (2H, t, -NHCH2CH 2 CHO)
、3.38(12H, s, -CH 3 )、3.46(2H, dt, -NHCH 2 CH2CHO)、3.40-4.00 (1797H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mCH3, CHO(CH 2 CH 2 O)mCH3, CH 2 OCH2CH 2 CN)、4.13-4.31(2H, m, -CH 2 OCONHCH2-)、5.44(1H, m, -NHCH2CH2CH(OCH2CH3)2)、9.80(1H, s, -CHO)
TOF−MS分析:19103
マレイミド体(p20)の合成(R1=メチル基、OA1、OA2=オキシエチレン基、n=0、分子量約20000の場合)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、及び冷却管を付した200ml丸底フラスコへ上記実施例5−2で得られた化合物(p17)15g(0.75mmol)にトルエン78g、アセトニトリル12gを加え、溶解後、室温にてN−メチルモルホリン0.38(3.65mmol)を加え、3−マレイミドプロピオン酸N−スクシンイミジルエステル0.299g(1.12mmol)を加え、室温で反応を行った。4時間後、ろ過後、酢酸エチルで希釈し、結晶が析出するまでヘキサンを加えた。ろ過後、結晶を回収し、酢酸エチルに溶解させ、結晶が析出するまでヘキサンを加えた。ろ過後、結晶を乾燥させ、下記マレイミド体(p20)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm): 1.71−1.76 (2H, m, -OCH 2 CH 2 CH2NH-)、2.47-2.50(2H, t, -NHCOCH 2 CH2N)、3.38(12H, s, -CH 3 )、3.40-4.00 (1808H, m, -CH 2 O (CH 2 CH 2 O)mCH3, CHO(CH 2 CH 2 O)mCH3, CH 2 OCH2CH 2 )、6.59(1H, Br, -CH 2 NHCOCH 2 CH2N-)、6.71(2H, s, -CH=CH-)
GPC分析;数平均分子量(Mn): 15348 重量平均分子量(Mw):16006 多分散度(Mw/Mn):1.043 ピークトップ分子量(Mp):16091
TOF−MS分析:19015
アセチレン体(p21)の合成(R1=メチル基、OA1=オキシエチレン基、n=0、分子量約40000の場合)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、及び冷却管を付した1000ml丸底フラスコへ上記実施例3−1で得られた化合物(p12)2gにトルエン16gを加え50℃で溶解後、プロパルギルアミンを加え、50℃で反応を行った。4時間後、トルエンで希釈し、キョーワード#2000、キョーワード#700を加え、50℃30分攪拌後、キョーワードをろ別し、再度同様の操作を行った。ろ液に、結晶が析出するまでヘキサンを加え、ろ過後、結晶を酢酸エチルに溶解し、結晶が析出するまでヘキサンを加え、ろ別後、結晶を乾燥し、下記アセチレン体(p21)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm): 1.99 (1H, s, -NHCH 2 CCH)、3.38(12H, s, -CH 3 )、3.40-4.00 (3623H, m, -CHCH 2 O-, (CH 2 CH 2 O), CHO(CH 2 CH 2 O)mCH3, CH 2 )、4.14-4.36(2H, m, -CH 2 OCONHCH2CCH)、5.63(1H, br, -OCONHCH)
GPC分析;数平均分子量(Mn):35954 重量平均分子量(Mw):37895 多分散度(Mw/Mn):1.054 ピークトップ分子量(Mp):37132
(p22)の合成(R1=メチル基、OA1、OA2=オキシエチレン基、n≧1、、分子量約50000の場合)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、及び冷却管を付した1000ml丸底フラスコへ上記実施例3−1で得られた化合物(p12)2gにトルエン8gを加え、α−アミノプロピル−ω−ヒドロキシポリオキシエチレン(分子量約10000)を加え、50℃で反応を行った。2時間後、トルエンで希釈し、キョーワード#2000、キョーワード#700を加え、50℃、30分攪拌後、キョーワードをろ別し、再度同様の操作を行った。ろ液に、ヘキサンを結晶が析出するまで加え、下記アルコール体(p22)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm): 1.75 (2H, m, -NHCH2CH 2 CH2O-)、3.38(12H, s, -CH 3 )、3.40-4.00 (4532H, m, -(CH 2 CH 2 O)m, -C(O)H, -OCH 2 -, NHCH 2 CH2CH 2 )、5.20(1H, br, -CH2OCONHCH2CH2CH2O-)
GPC分析;数平均分子量(Mn):42473 重量平均分子量(Mw):43608 多分散度(Mw/Mn):1.03 ピークトップ分子量(Mp):43530
TOF−MS分析:53473
p−ニトロフェニルカーボネート体(p23)の合成(R1=メチル基、OA1、OA2=オキシエチレン基、n≧1、分子量約50000の場合)
温度計、窒素吹き込み管、攪拌機、Dean−stark管、及び冷却管を付した500ml丸底フラスコへ上記実施例10で得られた化合物(p22)1g(2.5mmol)、および脱水トルエン10gを仕込み、40〜80℃、加温溶解後、トリエチルアミン、p−ニトロフェニルクロロホルメートを加え、80℃で5時間反応させた。反応終了後、反応液をろ過し、ろ液へ酢酸エチル400gを加えた後、ヘキサン200gを加えて結晶を析出させた。析出した結晶をろ取し、結晶に酢酸エチル500gを加えて加温溶解後、ヘキサン200gを加えて再度結晶化させた。ろ取した結晶を乾燥し、下記p−ニトロフェニルカーボネート体(p24)を得た。
1H−NMR(CDCl3 , 内部標準TMS) δ(ppm): 1.76-1.80 (2H, m, -NHCH2CH 2 CH2O-)、3.38(12H, s, -CH 3 )、3.40-4.00 (4529H, m, -(CH 2 CH 2 O)m, -C(O)H, -OCH 2 -, NHCH 2 CH2CH 2 )、4.43-4.53(2H, m, -OCH2CH 2 OCOCPh)、5.24(1H, br, -CONHCH2)、7.40(2H, d, OCOPhNO2)、8.29(2H, d, OCOPhNO2)
GPC分析;数平均分子量(Mn):41653 重量平均分子量(Mw):43322 多分散度(Mw/Mn):1.04 ピークトップ分子量(Mp):42425
イオン交換水を用いて、ポリオキシアルキレン化合物の10%水溶液を調製し、粘度を測定した。
粘度計:東機産業(株)製 E型粘度計RE105L
条件:温度 40℃
Claims (14)
- 下記式(1)
(式中、R1は同一または異なって炭素数1〜24の炭化水素基であり、
OA1、OA2は同一または異なって炭素数2〜4のオキシアルキレン基であり、
n、mは同一または異なって前記オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、nは0〜1000を示し、mは同一または異なって10〜1000を示し、
Xは、アミノ基、メルカプト基、アルデヒド基、カルボキシル基、三重結合またはアジド基と反応して化学結合を形成することが可能な官能基を示し、かつ
L1およびL2は、同一または異なって、単結合、アルキレン基またはエステル結合、ウレタン結合、アミド結合、エーテル結合、カーボネート結合およびアミノから選ばれる少なくとも一つの結合を介するアルキレン基を示す。)で示される多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物。 - 式(1)において、R1が同一または異なって炭素数1〜10の炭化水素基であり、OA1、OA2が同一または異なって炭素数2〜3のオキシアルキレン基である、請求項1記載の多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物。
- 式(1)において、R1がメチル基であり、OA1、OA2がオキシエチレン基である、請求項1記載の多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物。
- 式(1)において、mが同一または異なって50〜1000である、請求項1記載の多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物。
- 式(1)において、mが同一または異なって100〜800である、請求項1記載のポリオキシアルキレン化合物。
- 式(1)において、nが0である、請求項1記載の多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物。
- 式(1)において、nが1〜1000である、請求項1記載の多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物。
- 式(1)において、nが200〜1000である、請求項1記載の多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物。
- 式(1)において、Xが、活性化エステル、カーボネート、アルデヒド、チオール、置換されていてもよいマレイミド、ジチオピリジン、スルホン、アミン、オキシアミン、ヒドラジド、α-ハロアセチル、カルボン酸、三重結合およびアジドから成る群より選択される官能基である、請求項1記載の多分岐鎖ポリオキシアルキレン化合物。
- 下記工程(A2)〜(A4):
工程(A2):式(3)
(式中、R2は炭素数1〜24の炭化水素基である。)
で示される化合物と、アルキレンオキシドを反応させ、式(4)
(式中、R2は炭素数1〜24の炭化水素基であり、OA2は同一または異なって炭素数2〜4のオキシアルキレン基であり、mは同一または異なって前記オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、mは同一または異なって10〜1000を示す。)
で示される化合物を得る工程、
工程(A3):式(4)で示される化合物に対し、多分岐鎖ポリオキシアルキレンの末端水酸基をエーテル化し、R2の脱保護後、L1≠単結合の場合は、L1を含む基を導入し、n≧1の場合は、オキシアルキレンを導入することで、式(2)
(式中、R1は同一または異なって炭素数1〜24の炭化水素基であり、
OA1、OA2は同一または異なって炭素数2〜4のオキシアルキレン基であり、
n、mは同一または異なって前記オキシアルキレン基の平均付加モル数であり、nは0〜1000を示し、mは同一または異なって10〜1000を示し、かつ、
L1は、単結合、アルキレン基またはエステル結合、ウレタン結合、アミド結合、エーテル結合、カーボネート結合およびアミノから選ばれる少なくとも一つの結合を介するアルキレン基を示す。)で示される化合物を得る工程、および
工程(A4):式(2)で示される化合物の水酸基を−L2−X(ここで、L2は、同一または異なって、単結合、アルキレン基またはエステル結合、ウレタン結合、アミド結合、エーテル結合、カーボネート結合およびアミノから選ばれる少なくとも一つの結合を介するアルキレン基を示し、Xは、アミノ基、メルカプト基、アルデヒド基、カルボキシル基、三重結合またはアジド基と反応して化学結合を形成することが可能な官能基を示す。)に変換する工程
を包含することを特徴とする、請求項1記載のポリオキシアルキレン化合物(1)の製造方法。 - 式(6)
で示される化合物が、
下記工程(C1)および(C2):
工程(C1):キシリトールをケタール化し、式(6)と式(7)
で示される化合物の混合物を得て、
次いで、該混合物を、式(8)
(式中、W2はハロゲン原子、または1〜3個のハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜3のアルキルスルホネートであり、R3、R4およびR5は炭素数1〜10の炭化水素基であり、同一分子中で互いに同一または異なっている。)
で示されるケイ素化合物および第三級アミンと反応させることにより、式(9)
(式中、R3、R4およびR5は上記と同様の基を示す。)
で示される化合物と式(7)で表される化合物の混合物を得、次いで式(9)で表される化合物を該混合物から分離する工程、
工程(C2):式(9)で示される化合物を脱ケイ素剤と反応させ、式(6)で示される化合物を得る工程
により得られたものを使用する、請求項13記載の製造方法。
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