JP6463229B2 - 末端にアミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体の製造方法、並びにこれに用いる重合開始剤及びその原料となるアルコール化合物 - Google Patents

末端にアミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体の製造方法、並びにこれに用いる重合開始剤及びその原料となるアルコール化合物 Download PDF

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Description

本発明は末端にアミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体の製造方法、並びにこれに用いる重合開始剤及びその原料となるアルコール化合物に関する。
近年、ドラッグデリバリーシステムの分野において、親水性セグメントと疎水性セグメントから形成されるブロック共重合体を用いて、高分子ミセルに薬物を封入する方法が提案されている(例えば、特許文献1〜3を参照)。この方法を用いることにより、高分子ミセルが薬剤のキャリアとして機能し、生体内での薬剤の除放化や病変部位への集中的投与を含む様々な効果が得られる。
親水性セグメントとしては、ポリアルキレングリコール骨格を用いた例が多数提案されている(例えば、特許文献1〜3を参照)。ポリアルキレングリコール骨格を有する化合物は、生体内での毒性が低いうえ、腎臓での排泄を遅延させることが可能である。その結果、ポリアルキレングリコール骨格を有さない化合物と比較して、血中での滞留時間を延ばすことができる。そのため、ポリアルキレングリコール誘導体で薬剤をミセル化して使用する場合、その投与量や投与回数の低減を実現することができる。
ポリアルキレングリコール誘導体のうち、末端にアミノ基を有する化合物は、α−アミノ酸−N−カルボキシ無水物との開環重合反応によりポリアルキレングリコール骨格とアミノ酸骨格から構成されるブロック共重合体へ誘導することが可能である。そして、得られたブロック共重合体を用いて高分子ミセル内に薬剤を封入する例が多数提案されている(例えば、特許文献1〜3を参照)。
このような、末端にアミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体の合成方法も知られている(例えば、特許文献4、5を参照)。これらの方法では、一価アルコールの金属塩を重合開始剤に用いてアルキレンオキシドの重合を行った後、重合末端を水酸基、次いで2−シアノエトキシ基に変換し、シアノ基の水素還元を経て最終的にアミノ基含有置換基(3−アミノ−1−プロポキシ基)へと誘導する。
その他のアミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体の合成方法としては、例えばアミノ基がシリル保護された重合開始剤を用いてエチレンオキシドと重合させた後、脱保護によりアミノ基へと誘導する方法(非特許文献1、特許文献6を参照)があるが、この方法だと末端が2−アミノ−1−エトキシ基に限定されるという問題点がある。また、反応性は低く、分子量を6000まで上げるのに96時間という長時間を有することが課題とされている(非特許文献1を参照)。
特許第2690276号公報 特許第2777530号公報 特開平11−335267号公報 特許第3050228号公報 特許第3562000号公報 特許第4581248号公報
Bioconj. Chem. 1992,3,275−276.
特許文献4に開示されているように、重合開始剤として用いられる1価アルコールの金属塩は、重合溶媒(例えばテトラヒドロフラン(以下THFと略す)などの有機溶媒)中に完全に溶解させることが難しい場合が多く、そのような場合、金属塩を重合溶媒に溶解させるためには金属塩合成時、開始剤原料であるアルコールを過剰量残しておく必要がある(例えば特許文献4では重合開始剤であるナトリウムメトキシド2molに対してメタノール13mol)。ところが、これらのアルコールが反応系中に存在すると、重合速度の低下が避けられず、重合速度を上げるためには高温や高圧などの厳しい反応条件が必要となる。また、重合開始剤が重合溶媒に溶解しないと系内が均一にならないため、溶解した重合開始剤からのみ重合が進行し、得られるポリアルキレングリコール誘導体の分散度が広くなるという問題点がある。
また、1価アルコールは微量の水分を含む場合が多い。水分を含んだ状態で重合開始剤を調製してアルキレンオキシドとの重合を行うと両末端が水酸基の高分子化合物(以下、ジオールポリマーと略記)が副生する。1価アルコールの沸点が水より十分に高い場合は、減圧下で脱水することにより水分量を減らすことができるが、例えば末端がメチル基の場合に用いるメタノールは沸点が水よりも低いため、減圧下で脱水して水分を除去することは出来ない。そのため、メタノールを用いて金属塩を調製してアルキレンオキシドの重合を行うと、ジオールポリマーの生成が避けられない。ジオールポリマーは、構造や分子量などの諸物性が目的物と似ているため、分離精製することは極めて難しい。ジオールポリマーを不純物として含んだまま先の反応を進めた場合、適切な反応条件を選択しないと両末端にアミノ基を含むポリマーが生成する。このような不純物を含むポリマーをそのまま使用すると、ポリマーミセル化剤の設計上、目的の性能が得られなくなる可能性が生じるため、重合反応を行う際には水分を極力低く抑えなければならない。
特許文献4や特許文献5に記載の合成法では、ラネーニッケル触媒を用いた水素還元によりシアノ基をアミノメチル基へ変換している。この方法は、ポリアルキレングリコール誘導体の用途によっては、最終生成物中に微量の金属が混入する可能性が懸念される場合がある。さらに、この反応は一般に高温が必要とされ、それに伴いアクリロニトリルのβ脱離が進行し、目的物が収率よく得られないということや、ニトリル還元の中間体であるイミンへのアミン付加反応により生じる2級、3級アミンの生成、及びポリアクリロニトリルの副生などのリスクがあるといった問題も残っていた。
重金属を使用せずに末端にアミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体を合成する方法としては、アミノ基を保護したアルコキシドを重合開始剤に用いてアルキレンオキシドと重合させる方法が考えられる。例えばアミノ基の保護基としてシリル基を用いる場合、ケイ素−窒素結合はケイ素−酸素結合よりも弱いため、アミノ基だけがシリル化されたアルコールを選択的に合成することは非常に難しく、その合成例は報告されていない。
本発明では、上記従来技術における諸問題を解決し、狭分散かつ高純度な末端にアミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体を製造する方法、並びに該方法に使用する重合開始剤を提供することを目的とする。
本発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、アミノ基が保護基で保護された重合溶媒への十分な溶解性を有する化合物を重合開始剤として用いることにより、温和な条件下でのアルキレンオキシドの重合とジオールポリマー生成の抑制、さらにはジオールポリマーが生成した場合の除去も可能にするとともに、重金属の混入や副生成物の生成を防止することを実現し、最終的に末端にアミノ基を有する高純度かつ狭分散のポリアルキレングリコールへ誘導できることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、下記一般式(I)で表される化合物を重合開始剤として使用し、前記重合開始剤とアルキレンオキシドとを反応させる工程を少なくとも含む、末端にアミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体の製造方法に関する。
Figure 0006463229
(一般式(I)中、R 1a及びR 1bは互いに独立にアミノ基の保護基を示すか、一方が水素原子を示し、他方がアミノ基の保護基を示すか、又はR 1a及びR 1bは互いに結合してアミノ基の窒素原子と共に環を形成する環状保護基を示し、R は炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、R は単結合、或いはヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20の直鎖状、又は炭素数3〜20の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、ここでR 及びR の炭素数の総数は4以上であり、又は、R がヘテロ原子を含む場合はR 及びR の炭素原子及びヘテロ原子の総数が4以上であり、Mはアルカリ金属を表す)
本発明は、別の態様によれば、工程a)〜工程c)を含む、末端にアミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体の製造方法に関する。
Figure 0006463229
(一般式(I)〜(III)中、
1a及びR 1bは互いに独立にアミノ基の保護基を示すか、一方が水素原子を示し、他方がアミノ基の保護基を示すか、又はR 1a及びR 1bは互いに結合してアミノ基の窒素原子と共に環を形成する環状保護基を示し、R は炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、R は単結合、或いはヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20の直鎖状、又は炭素数3〜20の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、ここでR 及びR の炭素数の総数は4以上であり、又は、R がヘテロ原子を含む場合はR 及びR の炭素原子及びヘテロ原子の総数が4以上であり、R は水素原子、或いは置換されていてもよい直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜12の炭化水素基であり、かつ該炭化水素基はヘテロ原子を含んでいてもよく、R は炭素数2〜8のアルキレン基であり、Mはアルカリ金属を表し、nは1〜450の整数である)
工程a)前記一般式(I)で表される重合開始剤とアルキレンオキシドとを重合溶媒中で反応させることにより、下記一般式(I−1)で表される化合物を得る工程
Figure 0006463229
(一般式(I−1)中、R 1a、R 1b、R 、R 、及びR は前記一般式(II)及び(III)について定義したとおりであって、前記一般式(II)及び(III)のR 1a、R 1b、R 、R 、及びR と同一であり、Mはアルカリ金属を表し、前記一般式(I)のMと同一であり、rは1〜445の整数を表す);
工程b)前記一般式(I−1)で表される化合物と下記一般式(I−2)で表される化合物とを反応させることにより、前記一般式(II)で表される化合物を得る工程
Figure 0006463229
(一般式(I−2)中、R 及びR は前記一般式(II)及び(III)について定義したとおりであって、前記一般式(II)及び(III)のR 及びR と同一であり、kは0〜5の整数を表し、Lは脱離基を表す);及び
工程c)前記一般式(II)で表される化合物を脱保護し、前記一般式(III)で表される化合物を得る工程。
本発明は、また別の態様によれば、下記一般式(i)で表される、保護アミノ基含有アルコール化合物に関する。
Figure 0006463229
(一般式(i)中、R 1a及びR 1bは互いに独立にアミノ基の保護基を示すか、一方が水素原子を示し、他方がアミノ基の保護基を示すか、又はR 1a及びR 1bは互いに結合してアミノ基の窒素原子と共に環を形成する環状保護基を示し、R は炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、R は単結合、或いはヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20の直鎖状、又は炭素数3〜20の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、ここでR 及びR の炭素数の総数は4以上であり、又は、R がヘテロ原子を含む場合はR 及びR の炭素原子及びヘテロ原子の総数が4以上である)
本発明は、さらに別の態様によれば、下記一般式(I)で表される、保護アミノ基含有アルコール化合物の金属塩に関する。
Figure 0006463229
(一般式(I)中、R 1a及びR 1bは互いに独立にアミノ基の保護基を示すか、一方が水素原子を示し、他方がアミノ基の保護基を示すか、又はR 1a及びR 1bは互いに結合してアミノ基の窒素原子と共に環を形成する環状保護基を示し、R は炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、R は単結合、或いはヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20の直鎖状、又は炭素数3〜20の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、ここでR 及びR の炭素数の総数は4以上であり、又は、R がヘテロ原子を含む場合はR 及びR の炭素原子及びヘテロ原子の総数が4以上であり、Mはアルカリ金属を表す)
本発明による、末端にアミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体の製造方法を用いることにより、重合速度を低下させる原因である重合開始剤原料アルコールの実質的な存在なしに重合が可能となり、従来よりも温和な条件でアルキレンオキシドの重合を行うことができる。また、微量の水分に起因するジオールポリマー等の不純物の生成を抑制して、また仮に水分が混入してポリマー不純物が生成したとしても分離精製により除去することができ、狭分散かつ高純度のポリアルキレングリコール誘導体を製造することができる。また、この方法が精製工程も含む場合は、ポリアルキレングリコール誘導体の精製及び取り出しの際に凍結乾燥が不要のため、工業的な規模でポリアルキレングリコール誘導体を製造することができ、設備や工程の簡略化を実現することができるといったさらなる利点を有する。また、アミノ基が保護された重合開始剤を用いることにより、重金属を用いた還元法を使わなくてすみ、それに伴う副生成物の混入を防ぐことができるため、医薬品において避けるべき重金属不純物と副生成物の混入というリスクを低減することが可能となる。さらに、本発明に係る製造方法により製造されたポリアルキレングリコール誘導体は、重合開始剤が系内に均一に溶解しているため狭分散性であり、ドラッグデリバリーシステムの分野において有用な親水性セグメントと疎水性セグメントから形成されるブロック共重合体へと誘導する際に、非常に有利に用いることができる。さらにまた、本発明によるアミノ基が保護されたアルコール化合物及びそのアルカリ金属塩は、ポリアルキレングリコール誘導体の製造方法において、従来に替わる、より有用な重合開始剤及びその前駆体として用いることができるため非常に有用である。
[実施形態1]
本発明は、下記一般式(I)で表される化合物を重合開始剤として使用し、前記重合開始剤とアルキレンオキシドとを反応させる工程を少なくとも含む、末端にアミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体の製造方法である。一実施形態によれば、本発明は、下記に示す工程a)〜c)を順次経ることを特徴とする。(以下、この実施形態を「実施形態1」と称する場合がある。)
工程a)一般式(I)で表される重合開始剤とアルキレンオキシドとを重合溶媒中で反応させ、下記一般式(I−1)で表される化合物を得る工程、
工程b)一般式(I−1)で表される化合物を下記一般式(I−2)で表される化合物と反応させ、下記一般式(II)で表される化合物を得る工程、及び
工程c)一般式(II)で表される化合物を脱保護し、一般式(III)で表される化合物を得る工程。
Figure 0006463229
上記一般式(I)、(I−1)、及び(II)中、R 1a及びR 1bは、互いに独立にアミノ基の保護基を示すか、一方が水素原子を示し、他方がアミノ基の保護基を示すか、又はR 1a及びR 1bは互いに結合してアミノ基の窒素原子と共に環を形成する環状保護基を示す。前記保護基は、好ましくは重金属触媒を使用することなく脱保護できる保護基である。R 1a及び/又はR 1bで表される保護基の種類は、例えば、以下の(ア)〜(エ)に分類して例示することができるが、これらに限定されるものではない。
(ア)Si(Rで表される構造の保護基(トリアルキルシリル基)
上記一般式(I)、(I−1)、及び(II)中のR 1a及びR 1bが互いに独立にアミノ基の保護基を示す場合、及び、一方が水素原子、他方がアミノ基の保護基を示す場合、R 1a及び/又はR 1bは、Si(Rで表される構造の保護基(トリアルキルシリル基)であり得る。
上記のSi(Rで表される構造中、Rは独立して炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の1価の炭化水素基である。或いは、Rは互いに結合してこれらが結合するケイ素原子と共に3〜6員環を形成していてもよい。Rの具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。また、Rが互いに結合してケイ素原子と共に環を形成する場合はこれらの基から水素原子が一つ脱離した基などが挙げられる。
Si(Rで表される構造の保護基の好ましい具体例としては、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基等が挙げられるが、これらに限定はされない。
(イ)R OCOで表される構造の保護基
上記一般式(I)、(I−1)、及び(II)中のR 1a及びR 1bが互いに独立にアミノ基の保護基を示す場合、及び、一方が水素原子、他方がアミノ基の保護基を示す場合、R 1a及び/又はR 1bは、R OCOで表される構造の保護基であり得る。
上記のR OCOで表される構造中、R は炭素数1〜20の1価の炭化水素の残基であり、該残基はハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、イオウ原子、ケイ素原子、リン原子又はホウ素原子を含んでいてもよい。
OCOの構造で示される保護基としては、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、イソブチルオキシカルボニル基、tert−ブチルオキシカルボニル基、tert−アミルオキシカルボニル基、2,2,2 − トリクロロエチルオキシカルボニル基、2−トリメチルシリルエチルオキシカルボニル基、フェニルエチルオキシカルボニル基、1−(1−アダマンチル)−1−メチルエチルオキシカルボニル基、1,1−ジメチル−2−ハロエチルオキシカルボニル基、1,1−ジメチル−2,2−ジブロモエチルオキシカルボニル基、1,1−ジメチル−2,2,2−トリクロロエチルオキシカルボニル基、1−メチル−1−(4−ビフェニルイル)エチルオキシカルボニル基、1−(3,5−ジ−t − ブチルフェニル)−1−メチルエチルオキシカルボニル基、2−(2'−ピリジル)エチルオキシカルボニル基、2−(4'−ピリジル)エチルオキシカルボニル基、2−(N,N−ジシクロヘキシルカルボキシアミド)エチルオキシカルボニル基、1 −アダマンチルオキシカルボニル基、ビニルオキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基、1 − イソプロピルアリルオキシカルボニル基、シンナミルオキシカルボニル基、4 − ニトロシンナミルオキシカルボニル基、8 − キノリルオキシカルボニル基、N − ヒドロキシピペリジニルオキシカルボニル基、アルキルジチオカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基、p − メトキシベンジルオキシカルボニル基、p − ニトロベンジルオキシカルボニル基、p−ブロモベンジルオキシカルボニル基、p−クロロベンジルオキシカルボニル基、2,4−ジクロロベンジルオキシカルボニル基、4−メチルスルフィニルベンジルオキシカルボニル基、9−アントリルメチルオキシカルボニル基、ジフェニルメチルオキシカルボニル基、9−フルオレニルメチルオキシカルボニル基、9−(2,7−ジブロモ)フルオレニルメチルオキシカルボニル基、2,7−ジ−t−ブチル−[9−(10,10−ジオキソ−チオキサンチル)]メチルオキシカルボニル基、4 − メトキシフェナシルオキシカルボニル基、2−メチルチオエチルオキシカルボニル基、2 − メチルスルホニルエチルオキシカルボニル基、2 − (p − トルエンスルホニル)エチルオキシカルボニル基、[2−(1,3−ジチアニル)]メチルオキシカルボニル基、4 − メチルチオフェニルオキシカルボニル基、2,4−ジメチルチオフェニルオキシカルボニル基、2 − ホスホニオエチルオキシカルボニル基、2−トリフェニルホスホニオイソプロピルオキシカルボニル基、1 ,1−ジメチル−2 − シアノエチルオキシカルボニル基、m−クロロ−p−アシロキシベンジルオキシカルボニル基、p−(ジヒドロキシボリル)ベンジルオキシカルボニル基、5−ベンゾイソオキサゾリルメチルオキシカルボニル基、2−(トリフルオロメチル)−6− クロモニルメチルオキシカルボニル基、フェニルオキシカルボニル基、m−ニトロフェニルオキシカルボニル基、3 ,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニル基、o−ニトロベンジルオキシカルボニル基、3 ,4−ジメトキシ−6−ニトロベンジルオキシカルボニル基やフェニル(o−ニトロフェニル)メチルオキシカルボニル基等が例示できるが、これらに限定はされない。中でも、tert−ブチルオキシカルボニル基、2,2,2−トリクロロエチルオキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基、9−フルオレニルメチルオキシカルボニル基が好ましい。
(ウ)環状保護基
1a及びR 1bが互いに結合してアミノ基の窒素原子と共に環を形成する環状保護基である場合、このような環状保護基としては、N−フタロイル基、N−テトラクロロフタロイル基、N−4−ニトロフタロイル基、N−ジチアスクシロイル基、N−2,3−ジフェニルマレオイル基、N−2,5−ジメチルピロリル基、N−2,5−ビス( トリイソプロピルシロキシ)ピロリル基、N−1,1,3, 3−テトラメチル−1,3−ジシライソインドイル基、3,5−ジニトロ−4−ピリドニル基や1,3,5−ジオキサジニル基、2,2,5,5−テトラメチル−2,5−ジシラ−1−アザシクロペンタン等が例示できるが、これらに限定はされない。中でも、N−フタロイル基が好ましい。
(エ)その他の保護基
1a及び/又はR 1bが、上記(ア)〜(ウ)以外の保護基である場合、このような保護基としては、ベンジル基、p−メトキシベンジル基、p−トルエンスルホニル基、2−ニトロベンゼンスルホニル基、(2−トリメチルシリル)エタンスルホニル基、アリル基、ピバロイル基、メトキシメチル基、ジ(4−メトキシフェニル)メチル基、5−ジベンゾスベリル基、トリニルメチル基、(4−メトキシフェニル)ジフェニルメチル基、9−フェニルフルオレニル基、[2−(トリメチルシリル)エトキシ]メチル基やN−3−アセトキシプロピル基等が例示できるが、これらの保護基に限定はされない。好ましくは重金属触媒を使用することなく脱保護可能な保護基を、適宜選択して使用することができる。中でも、ベンジル基、p−トルエンスルホニル基、2−ニトロベンゼンスルホニル基、アリル基が好ましい。
上記一般式(I)、(I−1)、(II)、及び(III)中、R は、炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基である。R の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基のそれぞれから、水素原子が一つ脱離した基などが挙げられる。
上記一般式(I)、(I−1)、(II)、及び(III)中、R は、単結合、或いは窒素原子、酸素原子、硫黄原子などのヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20の直鎖状、又は炭素数3〜20の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基である。R の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、フェニル基、0−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、2,3−キシリル基、2,4−キシリル基、2,5−キシリル基、2,6−キシリル基、3,4−キシリル基、3,5−キシリル基、メシチル基などのそれぞれから水素原子が一つ脱離した基などが挙げられる。これらの炭化水素基は、炭素原子の一部が窒素原子、酸素原子、硫黄原子などのヘテロ原子によって置換されていてもよい(ただし、一般式(I)においてはOを構成する酸素原子との結合部を、一般式(I−1)、(II)、及び(III)においては(OR )を構成する酸素原子との結合部を除く)。中でも、R は下記一般式(VII)で表される構造であることが好ましい。工程a)において、上記一般式(I)で表される重合開始剤と重合溶媒との相溶性が向上するためである。
−(OR − (VII)
上記一般式(VII)中、R は、上記一般式(I−1)、(I−2)、(II)、及び(III)中のR と同一であり、その具体例は後述する通りである。pは、1〜10の整数であり、重合開始剤の原料となるアルコール化合物を蒸留により精製する観点からは、好ましくは1〜5の整数、さらに好ましくは1〜2の整数である。
ここで、上記したR の炭素数とR の炭素数との総数は4以上である。なお、R において炭素原子の一部がヘテロ原子によって置換されている場合は、ヘテロ原子の数も炭素原子の数として換算した総数が4以上であればよい。R 及びR の炭素数の総数は、好ましくは4〜15であり、より好ましくは4〜9である。上記一般式(I)で表される重合開始剤において、両末端の窒素原子と酸素原子(Oを構成している酸素原子)とを連結するR 及びR からなる鎖の鎖長を4以上と長くすることによって、重合溶媒への溶解性が向上するとともに、一般式(I)で表される化合物において、窒素上の保護基が酸素上へ転移する可能性がある基質においては転移を防ぐことができる。
上記一般式(I−2)、(II)、及び(III)中、R は、水素原子、或いは置換されていてもよい直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜12の炭化水素基であり、かつ該炭化水素基はヘテロ原子を含んでいてもよい。R の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、フェニル基、0−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、2,3−キシリル基、2,4−キシリル基、2,5−キシリル基、2,6−キシリル基、3,4−キシリル基、3,5−キシリル基、メシチル基、ビニル基、アリル基等が挙げられる。R が置換基を有する場合、その置換基としては、例えば、アセタール化ホルミル基、シアノ基、ホルミル基、カルボキシル基、アミノ基、炭素数1〜6のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜7のアシルアミド基、同一又は異なるトリ(炭素数1〜6のアルキル)シロキシ基、シロキシ基、シリルアミノ基、マレイミド基、チオール基、水酸基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルオキシ基、活性エステル基、及びアジ基が挙げられる。置換基を有するR として具体的には下記構造式で表されるものが例示できるがこれらに限定はされない。なお、下記式は、置換された構造のR の末端部分を示し、式中の点線は、R の炭化水素部分が上記に例示したようなバリエーションをとり得ることを示す。置換基の数は特に限定されないが、1〜3が好ましい。このような置換基は、さらに任意の適切な保護基で保護されていてもよい。
Figure 0006463229
上記一般式(I−1)、(I−2)、(II)、及び(III)中、R は、炭素数2〜8のアルキレン基である。中でも、炭素数2〜3のアルキレン基であることが好ましい。即ち、R はエチレン基又はプロピレン基であることが好ましい。なお、上記一般式(I−1)、(I−2)、(II)、及び(III)中、(OR )単位としては1種のオキシアルキレン基、例えばオキシエチレン基、又はオキシプロピレン基のみで構成されていてもよいし、二種以上のオキシアルキレン基が混在していてもよい。2種以上のオキシアルキレン基が混在している場合、(OR )は2種以上の異なるオキシアルキレン基がランダム重合したものであってもよいし、ブロック重合したものであってもよい。
上記一般式(I)及び(I−1)中、Mは、アルカリ金属を表す。Mの具体例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、ナトリウム−カリウム合金等を挙げることができる。
上記一般式(I−1)中、rは、例えば1〜445の整数を表し、好ましくは10〜395の整数、さらに好ましくは20〜345の整数である。
上記一般式(I−2)中、kは、例えば0〜5の整数である。kが0である場合の一般式(I−2)で表される化合物は低沸点で取り扱いが難しい場合や、毒性の高い場合があるため、kは1〜5の整数であることが好ましく、さらに1〜3の整数であることがより好ましい。
上記一般式(I−2)中、Lは脱離基を表す。Lの具体例としては、Cl、Br、I、トリフルオロメタンスルホナート(以下TfOと記す)、p−トルエンスルホナート(以下TsOと記す)、メタンスルホナート(以下MsOと記す)などが挙げられるが、これらに限定はされない。
上記一般式(II)及び(III)中、nは、1〜450の整数を表し、好ましくは10〜400の整数、さらに好ましくは20〜350の整数である。nは、上記したrとkの和でも表される。
本実施形態1の製造方法の各工程において用いる一般式(I)、(I−1)、(I−2)、及び(II)で表される各化合物の選択においては、所望の最終生成物である一般式(III)で表される化合物を得ることができるように、一般式(I)、(I−1)、(I−2)、及び(II)中において、所望のR 1a、R 1b、R 、R 、R 、R 、M、r、k、L、及びnを選択することができる。
また、本実施形態1は、工程a)〜c)の前に、任意選択的な工程として、重合開始剤として用いられる一般式(I)で表される化合物を合成するための前工程を有していてもよい。この前工程は、重合開始剤の前駆体として用いられる下記一般式(i)で表される化合物を合成する工程(前工程1)、及び、一般式(i)で表される化合物を用いて重合開始剤として用いられる一般式(I)で表される化合物を合成する工程(前工程2)を含む。なお、本実施形態には、前工程として、前工程1に引き続き前工程2を行う態様も、前工程1を経ずに前工程2のみを行う態様も含まれるものとする。前工程2のスキームを以下に示す。
Figure 0006463229
(上記一般式(i)中、R 1a、R 1b、R 、R 、及びMは、上記一般式(I)中のR 1a、R 1b、R 、R 、及びMと同一である。)
また、本実施形態1は、工程a)〜c)の後に、任意選択的な工程として、工程c)で得られた一般式(III)で表される化合物を精製する後処理工程を有していてもよい。
以下の実施形態の説明においては、時系列に沿って、前工程1〜2、工程a)〜c)、及び後処理工程の順に説明する。
[前工程1]
前工程1は、重合開始剤の前駆体として用いられる上記一般式(i)で表されるアルコール化合物の合成を行う工程であり、その製造は例えば下記工程(i−1)にて行うことができるが、これに限定されるものではない。
Figure 0006463229
(上記一般式(ia)及び(ib)中、R 1a、R 1b、R 、及びR は上記一般式(i)中のR 1a、R 1b、R 、及びR と同一である。すなわち、上記一般式(I)中のR 1a、R 1b、R 、及びR と同一である。Lは脱離基を表す。)
上記一般式(ia)及び(ib)中、Lの脱離基の具体例としては、Cl、Br、I、TfO、TsO、MsOなどが挙げられるが、これらに限定はされない。
上記工程(i−1)を実施して上記一般式(i)で表される化合物を合成する際には、例えば、無溶媒で一般式(ia)で表される化合物に塩基性化合物を加え、続いて一般式(ib)で表される化合物を滴下し、混合することで反応させてもよいし、適切な溶媒に、一般式(ia)で表される化合物を溶解させた後に塩基性化合物を加え、その後一般式(ib)で表される化合物を滴下し、混合することで反応させてもよい。一般式(ib)で表される化合物の使用量は、一般式(ia)で表される化合物のモル数に対して、例えば1〜5倍量、好ましくは1.5〜3倍量であり、選択的にアミノ基だけに保護基を反応させる観点からは、1.5〜2倍量がより好ましい。
上記工程(i−1)において溶媒を使用する場合、溶媒の具体例としては、THFや1,4−ジオキサン等のエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、塩化メチレンなどのハロゲン類、N,N−ジメチルホルムアミドやN−メチル−2−ピロリドン、アセトニトリル、アセトン等が挙げられるがこれらに限定はされない。溶媒の使用量は、特に限定はされないが、一般式(ia)で表される化合物の質量に対して、例えば1〜20倍量、好ましくは2〜10倍量、さらに好ましくは2〜5倍量である。
上記工程(i−1)において使用する塩基性化合物の具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどの水酸化物類、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウムなどの炭酸塩類、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムt−ブトキシドなどの金属アルコキシド類、水素化ナトリウム、水素化カリウムなどの金属水素化物類、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、アンモニア水等が挙げられるが、これらには限定されない。塩基性化合物の使用量は、上記一般式(ia)で表される化合物のモル数に対し、例えば1〜5倍量、好ましくは1.5〜3倍量、より好ましくは1.5〜2倍量である。
上記工程(i−1)における反応温度は、使用する溶媒の融点から沸点の範囲内で行うことができるが、例えば−60℃〜150℃、好ましくは0℃〜80℃である。上記工程(i−1)の反応の終了はガスクロマトグラフィーにより一般式(ia)で表される化合物が消失したとき、または一般式(i)が主生成物として得られる時点とすることができる。
1aとR 1bとを別の保護基にしたい場合や、保護基の立体障害が高く、アミノ基のみならずヒドロキシ基にも同時に保護基がかかってしまう場合には、最初にアミノ基を1つ目の保護基で保護した後に、脱保護可能な別の保護基によりヒドロキシ基を保護し、続いてアミノ基を2つ目の保護基で保護し、最後にヒドロキシ基の脱保護をして合成することができる。また、反応条件によって、アミノ基とヒドロキシ基との選択性が得られず、ヒドロキシ基に保護がかかることや、アミノ基に1つしか保護基が導入されない等が起こり得るが、その場合は、精密蒸留により一般式(i)で表される化合物とその他の副生成物を分けることができる。また、一般式(i)で表される化合物は副生成物が生成しない場合でも蒸留により精製し、水分を除去することが好ましい。その場合の一般式(i)で表される化合物の含水率は例えば50ppm以下、好ましくは10ppm以下、さらに好ましくは5ppm以下である。
上記一般式(i)で表される化合物がR にヘテロ原子を含む場合には、上記一般式(i)で表される化合物製造の別法として、例えばR のヘテロ原子の隣に水素原子を有する一般式(if)で表される化合物を使用する下記工程(i−2)〜(i−3)のような方法が挙げられるが、これに限定されるものではない。
Figure 0006463229
(上記一般式(ic)、(id)、(ie)、及び(if)中、R 1a、R 1b、R 、R 、及びLは上記一般式(ia)及び(ib)中のR 1a、R 1b、R 、R 、及びLと同一である。Lは脱離基を表す。)
上記一般式(ic)及び(ie)中、Lの脱離基の具体例としてはCl、Br、I、TfO、TsO、MsOなどが挙げられるが、これらに限定はされない。
上記工程(i−2)を実施する際には、例えば、無溶媒で一般式(ic)で表される化合物に塩基性化合物を加え、続いて一般式(id)で表される化合物を滴下し、混合することで反応させてもよいし、適切な溶媒に、一般式(ic)で表される化合物を溶解させた後に塩基性化合物を加え、その後一般式(id)で表される化合物を滴下し、混合することで反応させてもよい。一般式(id)で表される化合物の使用量は、一般式(ic)で表される化合物のモル数に対して例えば2〜10倍量、好ましくは2〜5倍量であり、さらに好ましくは2〜3倍量である。
上記工程(i−2)において溶媒を使用する場合、溶媒の具体例は、上記工程(i−1)で記載した溶媒の具体例と同様である。溶媒の使用量は、特に限定はされないが、一般式(ic)で表される化合物の質量に対して例えば1〜20倍量、好ましくは2〜10倍量、さらに好ましくは2〜5倍量である。
上記工程(i−2)において使用する塩基性化合物の具体例は、上記工程(i−1)で記載した塩基性化合物の具体例と同様である。塩基性化合物の使用量は、上記一般式(ic)で表される化合物のモル数に対し、例えば2〜10倍量、好ましくは2〜5倍量、より好ましくは2〜3倍量である。
上記工程(i−2)における反応温度は、使用する溶媒の融点から沸点の範囲内で行うことができるが、例えば−60℃〜150℃、好ましくは0℃〜80℃である。反応の終了はガスクロマトグラフィーにより一般式(ic)で表される化合物が消失したとき、または一般式(ie)で表される化合物が主生成物として得られる時点とすることができる。
次いで、上記工程(i−3)を実施して上記一般式(i)で表される化合物を合成する際には、工程(i−2)終了後の反応液中に、一般式(if)で表される化合物と塩基性化合物を直接添加してもよいし、一度、一般式(ie)で表される化合物を精製して取り出した後に、一般式(if)で表される化合物と塩基性化合物、及び溶媒の混合溶液に滴下してもよい。また、(i−3)の工程は無溶媒で行うこともできる。一般式(if)で表される化合物の使用量は、一般式(ie)で表される化合物のモル数に対して、1〜30倍量、好ましくは2〜20倍量、さらに好ましくは5〜10倍量である。例えばR が上記一般式(VII)で表される化合物であった場合、一般式(if)で表される化合物はジオールとなるが、一般式(if)で表される化合物を一般式(ie)で表される化合物のモル数に対して過剰量用いることで、一般式(if)で表される化合物の一方の末端ヒドロキシ基を反応させることができる。
上記工程(i−3)において溶媒を使用する場合、溶媒の具体例は上記工程(i―1)で記載した溶媒の具体例と同様である。溶媒の使用量は、特に限定はされないが、一般式(ie)で表される化合物の質量に対して例えば1〜20倍量、好ましくは2〜10倍量、さらに好ましくは2〜5倍量である。上記工程(i−3)において使用する塩基性化合物の具体例は、上記工程(i―1)で記載した塩基性化合物の具体例と同様である。塩基性化合物の使用量は、上記一般式(ie)で表される化合物のモル数に対し、例えば1〜2倍量、好ましくは1〜1.5倍量、より好ましくは1〜1.2倍量である。
上記工程(i−3)における反応温度は、使用する溶媒の融点から沸点の範囲内で行うことができるが、例えば−60℃〜150℃、好ましくは0℃〜80℃である。反応の終了はガスクロマトグラフィーにより一般式(ie)で表される化合物が消失した時点とすることができる。反応条件によって、R 上のヘテロ原子と末端ヒドロキシ基との両方が一般式(ie)で表される化合物と反応し副生成物を生じることがあるが、その場合は精密蒸留により一般式(i)で表される化合物と副生成物を分けることができる。また、一般式(i)で表される化合物は副生成物が生成しない場合でも蒸留により精製し、水分を除去することが好ましい。その場合の一般式(i)で表される化合物の含水率は例えば50ppm以下、好ましくは10ppm以下、さらに好ましくは5ppm以下である。
[前工程2]
前工程2は、上記一般式(i)で表される化合物と、アルカリ金属又はアルカリ金属化合物とを反応させることにより、上記一般式(I)で表される化合物を得る工程である。
前工程2において、一般式(i)で表される化合物と反応させるアルカリ金属又はアルカリ金属化合物とは、Mで表されるアルカリ金属、Mで表されるアルカリ金属の水素化物、R 、[R]・−で表される有機アルカリ金属(Rは、置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基を表し、好ましくは炭素数1〜20のアルキル基又は炭素数7〜20のアリールアルキル基を表し、Rは置換基を有していてもよい芳香族化合物を表す)、及びRで表される1価アルコールのアルカリ金属塩(Rは、炭素数1〜6のアルキル基を表す)からなる群より選択される物質をいうものとする。
Mのアルカリ金属の具体例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、ナトリウム−カリウム合金等を挙げることができる。Mの具体例としては、水素化ナトリウム、水素化カリウム等を挙げることができる。R の具体例としては、エチルリチウム、エチルナトリウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−ブチルリチウム、1,1−ジフェニルヘキシルリチウム、1,1−ジフェニル−3−メチルペンチルリチウム、1,1−ジフェニルメチルカリウム、クミルナトリウム、クミルカリウム、クミルセシウム等を挙げることができる。[R]・−の具体例としては、リチウムナフタレニド、ナトリウムナフタレニド、カリウムナフタレニド、アントレセンリチウム、アントラセンナトリウム、アントラセンカリウム、ビフェニルナトリウム、ナトリウム2−フェニルナフタレニド、フェナントレンナトリウム、ナトリウムアセナフチレニド、ナトリウムベンゾフェノンケチル、ナトリウム1−メチルナフタレニド、カリウム1−メチルナフタレニド、ナトリウム1−メトキシナフタレニド、カリウム1−メトキシナフタレニド等を挙げることができ、これらの化合物は1種単独で、または2種以上を混合して用いることもできる。RにおけるRの具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、n−ヘキシル基等が挙げられるが、これらに限定はされない。中でも、アルカリ金属又はアルカリ金属化合物としては、副反応を抑制する観点から、ナトリウム、カリウム、水素化ナトリウム、水素化カリウムが好ましく、また反応性の高さの観点から、ナトリウムナフタレニド、カリウムナフタレニド、アントラセンナトリウム、アントラセンカリウム、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシドが好ましい。
前工程2の反応において使用されるアルカリ金属又はアルカリ金属化合物の使用量は、上記一般式(i)で表される化合物のモル数に対し、0.5〜3.0当量、好ましくは0.8〜2.0当量、さらに好ましくは0.9〜1.0当量である。特に工程a)において重合開始剤としても働きうるアルカリ金属化合物を使用する場合には、使用量を1.0当量以下とする必要がある。例えばカリウムメトキシドを使用する場合には、前工程2において生成するメタノールを重合開始剤の合成後に減圧留去することにより、工程a)においてカリウムメトキシドが重合開始剤として働かないようにする必要がある。
前工程2において、上記一般式(I)で表される化合物を合成する際には、例えば前工程1で蒸留精製した一般式(i)で表される化合物を適切な溶媒に溶解させた後、アルカリ金属又はアルカリ金属化合物を直接添加してもよいし、適切な溶媒にアルカリ金属又はアルカリ金属化合物を溶解させたところに一般式(i)で表される化合物を添加してもよい。前工程2において使用する溶媒の具体例としては、THFや1、4−ジオキサン等のエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類を例示することができるが、これらには限定されない。溶媒を用いる場合、金属ナトリウム等の脱水剤を用いて蒸留したものを使用することが好ましい。溶媒の含水率は、例えば50ppm以下、好ましくは10ppm以下、さらに好ましくは5ppm以下である。溶媒の使用量は特に限定されないが、上記一般式(i)で表される化合物の質量に対して、例えば1〜50倍量、好ましくは2〜10倍量、さらに好ましくは2〜5倍量である。また、前工程2の反応は−78〜100℃の温度、好ましくは0℃〜用いた溶媒の還流温度(例えば、0℃〜THFの還流温度である66℃)で行い、必要に応じて反応系の冷却や加熱を行うことができる。
中でも、前工程2において使用する溶媒としては、後述する工程a)で重合溶媒として用いる溶媒と同じものを使用することが好ましい。前工程2で合成された重合開始剤が工程a)で使用する重合溶媒に溶解するかどうかを、前工程2の重合開始剤合成時に予め確認することができるためである。具体的には、例えば、前工程2の反応溶媒としてTHFを、アルカリ金属化合物として水素化カリウム(例えば上記一般式(i)で表される化合物に対して1.0当量以下の水素化カリウム)を、工程a)の重合溶媒としてTHFを使用する場合、重合開始剤の重合溶媒への溶解性を以下のように確認することができる。前工程2における反応が進行し粉末状の水素化カリウムが減少するとともに水素が発生する。このとき生成する上記一般式(I)で表される重合開始剤が、前工程2の反応溶媒であるTHFに析出せずに、また、最終的に水素化カリウムが全て反応したときに反応溶液中に塩の析出及び白濁がないかどうかを確認することで、後の工程a)における重合開始剤の重合溶媒への溶解性を事前に確認することができる。
また、工程a)で使用する重合溶媒への一般式(I)で表される重合開始剤の溶解性を予め確認する別法としては、下記方法が例示できるが、これに限定はされない。上記のように一般式(i)で表される化合物とアルカリ金属又はアルカリ金属化合物とを反応させて一般式(I)で表される重合開始剤を合成し、その後一般式(I)で表される重合開始剤以外の溶媒や試薬を常法により除去して、一般式(I)で表される重合開始剤を取り出す。得られた一般式(I)で表される重合開始剤を、例えば20wt%の濃度で後の工程a)で使用する重合溶媒に溶解させ、目視により塩の析出や白濁が見られないかを確認することができる。
上述の通り、重合開始剤の原料である一価アルコールが水分を含んだ状態で重合開始剤を調製して、その重合開始剤を用いてアルキレンオキシドとの重合を行うと、ジオールポリマーが副生する。ジオールポリマーは目的物から分離することが極めて難しく、ジオールポリマーやそれ由来の不純物を含むポリマーをそのまま使用すると、ポリマーミセル化剤の目的の性能が得られなくなる可能性が高い。そのため、後の工程a)において重合反応を行う際には、一般式(I)で表される化合物(重合開始剤)を含む反応系の水分を極力低く抑えることが好ましい。これに関して、一般式(I)で表される化合物の前駆体である上記一般式(i)で表される化合物は、例えば、R 1a=R 1b=トリエチルシリル基、R =CHCHCH、R =OCHCHの場合、沸点が120℃(10Pa)と高く、水との沸点差が十分にあるため、減圧乾燥を行うことにより水を分離することが可能である。そのため、前工程2における一般式(i)で表される化合物とアルカリ金属又はアルカリ金属化合物との反応前には、一般式(i)で表される化合物に対して、十分に減圧乾燥を行った後に蒸留を行うことが好ましい。蒸留後の一般式(i)で表される化合物の含水率は、例えば50ppm以下、好ましくは10ppm以下、さらに好ましくは5ppm以下となるようにする。このように重合開始剤の原料である一般式(i)で表される化合物を水分を極力含まない状態とすることにより、得られた重合開始剤を用いて重合反応を行う際に、ジオールポリマーの副生をより良く抑えることができる。
なお、前工程2で使用した一般式(i)で表される原料アルコールの物質量と前工程2終了後の反応溶液の全体の重さから、前工程2の終了後の反応溶液(重合開始剤合成後の反応溶液)中の、重合開始剤として働きうる物質の濃度(mmol/g)を求めることができる。すなわち、前工程2終了後の反応溶液中の、重合開始剤として働きうる物質の濃度は、「使用した原料アルコール(i)の物質量(mmol)/前工程2終了後の反応溶液全体の重さ(g)」で求めることができる。前工程2終了後の反応溶液中に一般式(i)で表される原料アルコールが残っている場合には、その原料アルコールも重合開始剤として働くためである。(次工程a)における反応は平衡反応であるため、一般式(I)で表される化合物が重合開始剤として反応し生成したポリマー末端アルコキシドが原料アルコール(i)のプロトンを引き抜き、アルコキシド(重合開始剤)として働かせる。)ただし後述のように、前工程2の終了後の反応溶液中の原料アルコール残量はできるだけ少ないことが望ましい。前工程2の終了後の反応溶液は、そのまま後の工程a)における重合開始剤溶液として用いることができる。
従来、一般的に用いられている重合開始剤であるナトリウム塩やカリウム塩は、THFなどの重合溶媒には単独では溶解しないことが多い。その場合、均一な重合を行うためには開始剤原料であるアルコールを過剰量残しておく必要がある(例えば特許文献4では重合開始剤であるナトリウムメトキシド2molに対してメタノール13mol)。しかし、これらのアルコールが反応系中に存在すると、重合速度の低下が避けられず、重合速度を上げるためには高温や高圧などの厳しい反応条件が必要となる。これに対し、本実施形態で重合開始剤として用いる一般式(I)で表されるアミノ基が保護基で保護されたアルコール誘導体は、分子内の構造に重合溶媒と類似の構造を有するため、重合溶媒に易溶である。例えば、R がオキシエチレン構造を有する場合、一般式(I)で表される化合物はTHFやジエチレングリコールジメチルエーテルなどを含むエーテル化合物に易溶である。そのため、重合開始剤の重合溶媒への溶解のために、開始剤原料アルコールを残しておく必要がない。そのため、重合速度が向上し、かつ温和な条件下での重合が可能である。
このように、次の工程a)において温和な条件で十分な反応速度を得るためには、前工程2において、開始剤原料アルコール残量が少ない重合開始剤を合成することが好ましい。具体的には、一般式(i)で表される開始剤原料アルコールから一般式(I)で表される重合開始剤を合成した後の、一般式(I)で表される重合開始剤と一般式(i)で表される開始剤原料アルコールの物質量比率が、100:0〜80:20(mol%)となることが好ましく、さらに好ましくは100:0〜90:10(mol%)となるように反応させる。そのためには、前工程2を、アルカリ金属又はアルカリ金属化合物の使用モル数が一般式(i)で表される化合物の0.8〜1.5、好ましくは0.9〜1.0となるような条件で行うことが好ましい。
また、上述の一般式(I)で表される重合開始剤を合成した後に、一般式(i)で表される開始剤原料アルコールを反応系から減圧留去することも可能である。その場合、前工程2の終了後の一般式(I)で表される重合開始剤と一般式(i)で表される開始剤原料アルコールの物質量比率が100:0〜98:2(mol%)となるまで原料アルコールを除去することが好ましく、さらに好ましくは100:0〜99:1(mol%)となるまで原料アルコールを除去することが好ましい。原料アルコール残量を少なくすることで、次の工程a)における重合速度をより高めることができる。
本実施形態では、上述の通り、重合開始剤の重合溶媒への溶解度向上要因であり、一方重合速度低下要因でもある、一般式(i)で表される開始剤原料アルコール化合物が残っておらずとも、開始剤である一般式(I)で表される化合物を重合溶媒に溶解することができる。その役割を果たす構造が一般式(I)中のR であり、例えば重合溶媒がTHFの場合、好ましくはR を、上記した一般式(VII)で表される構造((OR )とすることで、重合開始剤と重合溶媒の相溶性が高まり、開始剤原料アルコールの実質的な存在なしに重合開始剤が重合溶媒へと溶解することができる。結果、均一な系での重合が可能となり、狭分散ポリアルキレングリコール誘導体を温和な条件で合成することが可能となる。
[工程a)]
工程a)は、上記一般式(I)で表される化合物(重合開始剤)とアルキレンオキシドとを重合溶媒中で反応させる工程である。工程a)によれば、下記一般式(I−1)で表される化合物を得ることができる。
Figure 0006463229
工程a)では、好ましくは一般式(I)で表される化合物を重合溶媒中に完全に溶解させた後、アルキレンオキシドと反応させる。上記のように、一般式(I)で表される化合物は、その原料アルコールである一般式(i)で表される化合物が実質的に存在しなくとも重合溶媒に易溶である。中でも、重合溶媒との高相溶性の観点からは、一般式(I)中のR は、上記した一般式(VII)で表されるアルキレンオキシド構造(−(OR −)を有することが好ましい。一般式(I)で表される化合物が重合溶媒中に完全に溶解できたことは、例えば目視により重合溶媒中に塩の析出や白濁が見られないことで確認することができる。この際、一般式(I)で表される化合物の質量に対する重合溶媒の質量が10倍量以下(かつ1倍量以上)の状態で、塩の析出や白濁が見られないことが望ましい。すなわち、一般式(I)で表される化合物を含む重合溶媒溶液中の一般式(I)で表される化合物の濃度としては、9.1重量%以上(かつ50重量%以下)の状態で、塩の析出や白濁が見られないことが望ましい。上記のように一般式(I)で表される化合物が重合溶媒中に完全に溶解できたことを確認した後は、確認時の濃度のまま一般式(I)で表される化合物を含む重合溶媒溶液を重合反応に使用してもよいし、更に重合溶媒を加えて希釈した状態で重合反応に使用してもよい。なお、重合溶媒の量は、重合反応開始時において、使用するアルキレンオキシドの質量に対して、例えば1〜50倍量、好ましくは2〜25倍量となるように調整されればよい。
また、上記のように、原料アルコールの存在は重合速度の低下要因となるため、工程a)では、原料アルコールが少ない状態で重合開始剤を用いることが好ましい。例えば、工程a)の前に上記の前工程2を実施した場合には、前工程2で得られた、好ましくは100:0〜80:20の物質量比率で一般式(I)で表される重合開始剤と一般式(i)で表される原料アルコールとを含む反応生成物(原料アルコールの少ない反応生成物)を、そのまま重合溶媒に溶解させて使用することが好ましい。
工程a)で使用する重合溶媒としては、重合開始剤との高相溶性の観点から、炭素数4〜10の環状エーテル化合物や直鎖状、もしくは分岐状のエーテル化合物が好ましく用いられる。環状エーテル化合物の具体例としては、フラン、2,3−ジヒドロフラン、2,5−ジヒドロフラン、2,3−ジメチルフラン、2,5−ジメチルフラン、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン、3−メチルテトラヒドロフラン、2,5−ジメチルテトラヒドロフラン、1,2−メチレンジオキシベンゼン、1,3−ジオキソラン、2−メチル−1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン、3,4−ジヒドロ−2H−ピラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、2,4−ジメチル−1,3−ジオキサン、1,4−ベンゾジオキサン、1,3,5−トリオキサン、オキセパン等が例示できるが、これらに限定はされない。直鎖状、もしくは分岐状のエーテル化合物の具体例としてはモノエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル等が例示できるが、これらに限定はされない。特にTHFが好ましく用いられる。また、エーテル化合物以外の重合溶媒を使用することも可能であり、その具体例としてはベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類等が例示出来るが、これらに限定はされない。用いる重合溶媒は、単体溶剤でも良いし、二種以上を組み合わせて用いても良く、組み合わせる場合の、化合物の組み合わせ、並びにその混合比は限定されない。
重合反応に使用する重合溶媒の量は特に限定されないが、使用するアルキレンオキシドの質量に対して、例えば1〜50倍量、好ましくは2〜30倍量、さらに好ましくは3〜20倍量である。重合溶媒は、例えば、金属ナトリウム等の脱水剤を用いて蒸留したものを使用することが好ましい。重合溶媒の含水率は、例えば50ppm以下、好ましくは10ppm以下、さらに好ましくは5ppm以下である。
使用するアルキレンオキシドの具体例としては、エチレンオキシド、プロピレンオキシドが挙げられる。中でも、重合性が高いという点でエチレンオキシドが好ましい。重合反応に使用する一般式(I)で表される化合物とアルキレンオキシドとの使用量比としては、特に限定されないが、一般式(I)で表される化合物:アルキレンオキシドの物質量比として、例えば1:1〜1:450、好ましくは1:10〜1:400である。
工程a)では、例えば、一般式(I)で表される化合物を重合溶媒中に溶解させた反応系にアルキレンオキシドを一括添加しても良いし、逐次添加しても良い。あるいは上述の重合溶媒にアルキレンオキシドを溶解した溶液を、上記の反応系に滴下しても良い。重合は、例えば30〜80℃の温度で行うことができるが、好ましくは50〜80℃、さらに好ましくは60〜80℃の温度で実施する。重合反応時の圧力は、例えば1.0MPa以下、好ましくは0.5MPa以下である。重合反応の進行度はGPCで追跡することができ、アルキレンオキシドの転化率に変化がなくなった時点を終点とすることができる。本実施形態では上記のように、重合に際して高温や高圧などの厳しい反応条件を必要としない点で有利である。
[工程b)]
工程b)は、工程a)で得られた上記一般式(I−1)で表される化合物と下記一般式(I−2)で表される化合物とを反応させる工程である。工程b)により、下記一般式(II)で表される化合物を得ることができる。
(OR L (I−2)
Figure 0006463229
工程b)において、上記一般式(II)で表される化合物を合成する際には、例えば、工程a)の反応終了後の反応液((I−1)を含む反応液)中に、一般式(I−2)で表される化合物を直接添加しても良いし、必要に応じて適切な溶媒に一般式(I−2)で表される化合物を溶解させて使用しても良い。使用する溶媒の具体例としては、THFや1、4−ジオキサン等のエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類を例示することができる。溶媒の使用量は特に限定されないが、上記一般式(I−2)で表される化合物の質量に対して、例えば1〜50倍量、好ましくは2〜10倍量、さらに好ましくは2〜5倍量である。反応は0〜100℃の温度で、好ましくは、40〜70℃の温度で行うことができ、必要に応じて反応系の冷却や加熱を行う。使用する一般式(I−2)で表される化合物の量は、上記一般式(I−1)で表される化合物のモル数に対し、例えば1〜50当量、好ましくは1〜40当量、さらに好ましくは1〜30当量である。反応の進行度はH−NMRで追跡することができ、反応液を水でクエンチした際に生じる水酸基由来のピークが消失した時点を終点とすることができる。
工程b)の反応は、触媒なしでも進行するが、塩基触媒を用いることにより加速することができる。塩基触媒としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどの水酸化物類、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウムなどの炭酸塩類、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムt−ブトキシドなどの金属アルコキシド類、水素化ナトリウム、水素化カリウムなどの金属水素化物類、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、アンモニア水等を使用することができるが、これらには限定されない。塩基触媒の使用量は、上記一般式(I−1)で表される化合物のモル数に対し、例えば0.1〜30倍量、好ましくは1〜20倍量である。
工程b)においては、一般式(I−1)で表される化合物と、一般式(I−2)で表される化合物との反応により生成するアルカリ金属塩を分離するために、アルカリ吸着剤をさらに用いても良い。好適なアルカリ吸着剤としては水酸化アルミニウム(例えば、協和化学工業社製「キョーワード200」)、合成ハイドロタルサイド(例えば、協和化学工業社製「キョーワード500」)、合成珪酸マグネシウム(例えば、協和化学工業社製「キョーワード600」)、合成珪酸アルミニウム(例えば、協和化学工業社製「キョーワード700」、酸化アルミニウム・酸化マグネシウム固溶体(例えば、協和化学工業社製「KW−2000」)、富田製薬(株)製「トミタAD700NS」)が用いられるが、これらに限定はされない。中でもイオン捕捉能が高いことからKW−2000が好ましい。アルカリ吸着剤の使用量は一般式(II)で表される化合物の質量に対して0.01〜10倍量、好ましくは0.1〜8倍量、さらに好ましくは0.3〜6倍量であるが特に限定はされない。アルカリ吸着剤は、上記一般式(I−1)で表される化合物と、一般式(I−2)で表される化合物との反応が終了した時点で、反応液に直接投入することもできるし、反応が終了し生成したアルカリ金属塩をろ過した後に反応液に投入してもよい。投入後0.5〜6時間反応させた後、ろ過により除去を行うことができるが反応時間は特に限定されない。吸着材を用いる時の方法としてはバッチ式として反応溶液中に吸着材を添加、撹拌してもよいし、カラム式として吸着材を充填したカラム上に反応溶液を通過させてもよい。吸着処理を行う場合の溶媒の具体例としては、THF、1、4−ジオキサンなどのエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N、N−ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリル等が例示できるが、これらに限定はされない。塩の吸着能を高めるためにはベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類等が好ましい。これらの溶媒は、単独で用いることもできるし、一種又は二種以上を混合して用いることもできる。その場合、混合比に関しては特に限定されない。
一般式(II)で表される化合物が固体である場合は、次工程c)に移る前に固体として取り出して使用することができる。その場合、反応液をそのまま又は濃縮後、貧溶媒に滴下して晶析を行うことができる。濃縮する際は、一般式(II)で表される化合物の濃度が、例えば10〜50質量%、好ましくは15〜45質量%、さらに好ましくは20〜40質量%となるように調製する。
濃縮を行う際、一般式(II)で表される化合物の良溶媒に溶媒置換して晶析を行っても良い。その場合の良溶媒としては、THF、1、4−ジオキサンなどのエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N、N−ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリル等が例示できるが、これらに限定はされない。これらの溶媒は単独で用いることもできるし、一種又は二種以上を混合して用いることもできる。その場合、混合比に関しては特に限定されない。溶媒置換後の一般式(II)で表される化合物の濃度は、例えば5〜50質量%、好ましくは10〜40質量%、さらに好ましくは10〜30質量%である。
貧溶媒としては、一般式(II)で表される化合物の溶解性が低いものが用いられ、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン等の炭化水素類やジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル等のエーテル類が好適に用いられる。貧溶媒の使用量は特に限定されないが、一般式(II)で表される化合物の質量に対して、例えば5〜100倍量、好ましくは5〜50倍量、さらに好ましくは5〜20倍量の貧溶媒を使用する。貧溶媒は単独で用いることもできる他、他の溶媒と混合して使用することも可能である。混合する他の溶媒としては、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン等の炭化水素類、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、1、4−ジオキサン等のエーテル類、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N、N−ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリル等が例示できるがこれらに限定はされない。
工程b)では、晶析により固体を析出させた後、必要に応じて固体の洗浄を行い、精製を行っても良い。洗浄に用いる溶媒は上述と同じ貧溶媒であることが好ましいが、洗浄溶媒の使用量も含めて特に限定はされない。得られた固体を減圧下で乾燥させることにより、一般式(II)で表される化合物を固体として取り出すことができる。
先の工程a)におけるアルキレンオキシドの重合時に水が混入した場合、先述のようにジオール誘導体が生成し、さらに工程b)を経ることにより、下記一般式(VIII)で表されるジオール誘導体が生成する。
(OR OR (VIII)
(上記一般式(VIII)中、R 及びR は一般式(II)について定義したとおりであって、一般式(II)のR 及びR と同一である。qは1〜890の整数である。)
上記一般式(VIII)で表されるジオール誘導体は、水が重合開始剤として働いた場合に生成するため、一般式(I)で表される重合開始剤が機能した場合とは違い、両末端から重合が進行する。そのためqとしては上述の一般式(I−1)中のrの2倍程度であり、例えば1〜890の整数を表し、好ましくは20〜790、さらに好ましくは40〜690である。本実施形態では、好ましくは上述のとおり反応系中の水分量を低く抑えた状態で重合反応を行うことにより、上記のようなジオール誘導体の生成を抑制することができる。
また、従来の特許文献4及び特許文献5に記載の合成法では、重合末端をシアノエチル基、次いでアミノ基へと変換するため、ジオール不純物は最終的に両末端がアミノ基の化合物へと誘導されるが、この化合物は目的化合物と類似の末端構造を有するため、後述するような陽イオン交換樹脂を用いた精製法では分離することが出来ない。これに対し、本実施形態では、上記一般式(VIII)で表されるジオール誘導体は一般式(III)で表される目的化合物と末端構造が異なる。このため、例えば後述するような陽イオン交換樹脂を用いた精製により分離することが可能であり、その結果、純度の高いアミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体(III)を合成することが出来る。
[工程c)]
工程c)では、工程b)で得られた上記一般式(II)で表される化合物における保護基の脱保護を行う。この脱保護は、重金属触媒を使用することなく行われることが好ましい。なお、ここでいう重金属触媒は、例えばCo、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、Cu、Cr等の重金属を原料とした触媒である。工程c)において、重金属触媒を用いずに脱保護を行う際の方法としては、例えば上記一般式(II)中のR 1a及び/又はR 1bがシリル基の場合(上記(ア)の場合)は、酸触媒下で、水又はアルコール(ROH:式中Rは炭素数1〜5の炭化水素基である)と上記一般式(II)で表される化合物とを反応させることにより一般式(III)で表される化合物へと変換することができる。使用する酸触媒の具体例や使用量は後述の実施形態2で記載するとおりである。
また、例えばR 1a及び/又はR 1bがtert−ブチルオキシカルボニル基の場合(上記(イ)の場合)は、トリフルオロ酢酸や塩酸などの強酸を上記一般式(II)で表される化合物に作用させることで脱保護できる。これらの強酸の使用量としては、一般式(II)で表される化合物のモル数の、例えば0.01〜1000当量、好ましくは0.1〜100当量、さらに好ましくは1〜10当量である。
例えばR 1a及びR 1bがN−フタロイル基の場合(上記(ウ)の場合)は、アルコール中でヒドラジン水和物を上記一般式(II)で表される化合物と反応させることで、フタロイル基が脱離できる。使用されるアルコールとしては、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコールなどが例示できる。アルコールの使用量としては、一般式(II)で表される化合物の質量に対して、例えば1〜100倍量、好ましくは3〜50倍量、さらに好ましくは5〜10倍量である。使用されるヒドラジン水和物の使用量としては、一般式(II)で表される化合物のモル数の、例えば1〜50当量、好ましくは2〜20当量、さらに好ましくは3〜10当量である。
例えばR 1a及び/又はR 1bがベンジル基やアリル基の場合(上記(エ)の場合)は、液体アンモニウムと金属ナトリウムを使用するバーチ還元の条件で、上記一般式(II)で表される化合物の脱保護を行うことができる。使用される液体アンモニウムの使用量としては、一般式(II)で表される化合物の質量に対して、例えば1〜100倍量、好ましくは3〜50倍量、さらに好ましくは5〜10倍量である。使用される金属ナトリウムの使用量としては、一般式(II)で表される化合物のモル数の、例えば2〜50当量、好ましくは2〜10当量、さらに好ましくは2〜5当量である。以上の例のように重金属触媒を使用しない条件を適切に選択することにより脱保護を行うことができ、その条件は限定されない。
なお、工程c)の脱保護は上記の通り重金属触媒を使用することなく行われることが好ましいが、重金属触媒を使用して行うことも可能である。例えば、本発明の製造方法により得られるポリアルキレングリコール誘導体を、重金属の混入が本質的な問題とならない用途(例えば化粧品、育毛剤、界面活性剤等)に使用する場合等には、工程c)においてこのような重金属触媒を使用することも考えられる。工程c)が重金属触媒を使用して行われる場合、上記したような一般的な重金属触媒を常法により使用すればよく、その方法は特に制限されない。
酸触媒により脱保護後した場合、生成した一般式(III)で表されるアミンと酸が塩を形成し酸を除去できないことがある。その際、生成した塩基性化合物を添加して酸と反応させると添加した塩基性化合物と酸の塩が形成し、一般式(III)で表されるアミンを取り出すことができる。このとき生成した塩はろ過により除去することができる。生じた塩がポリマー内に取り込まれてしまった場合、吸着材を用いて塩を除去することができる。そのときの吸着材としては上述の工程b)に記載したような吸着材を使うことができるが特に限定はされない。吸着剤の使用量は一般式(III)で表される化合物の質量に対して0.01〜10倍量、好ましくは0.1〜8倍量、さらに好ましくは0.3〜6倍量であるが特に限定はされない。用いる塩基性化合物としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、カリウムtert−ブトキシド、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシドなどが挙げられるがこれらに限定はされない。塩基性化合物の添加量は、脱保護に使用した酸触媒のモル数に対して、例えば1〜10当量、好ましくは1〜5当量、さらに好ましくは1〜2当量である。ろ過を行う際の溶媒としては反応溶媒をそのまま用いてもよいし、塩が析出しやすい溶媒に置換してからろ過しても良い。塩が析出しやすい溶媒の具体例としては、THF、1、4−ジオキサンなどのエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N、N−ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリル等が例示できるが、これらに限定はされない。ろ過性を高めるためにはベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類等が好ましい。これらの溶媒は、単独で用いることもできるし、一種又は二種以上を混合して用いることもできる。その場合、混合比に関しては特に限定されない。
酸触媒を除去する際、塩基性化合物を添加せずに直接吸着材を反応系に添加することもできるが、その場合ろ過性が低下する可能性があるため上述の塩基性化合物を添加した後に吸着材を使用することが好ましい。
脱保護後は、例えばそのまま貧溶媒で一般式(III)で表される化合物の晶析を行ってもよいし、良溶媒に置換してから晶析をおこなってもよく、また上述の塩基性化合物との反応と吸着材処理をしてから晶析を行ってもよい。その場合の良溶媒の具体例としては、THF、1、4−ジオキサンなどのエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N、N−ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリル等が例示できるが、これらに限定はされない。これらの溶媒は、単独で用いることもできるし、一種又は二種以上を混合して用いることもできる。その場合、混合比に関しては特に限定されない。溶媒置換後の濃度は、例えば5〜50質量%、好ましくは10〜40質量%、さらに好ましくは10〜30質量%である。
一般式(III)で表される化合物の晶析に使用される貧溶媒としては、一般式(III)で表される化合物の溶解性が低いものが用いられる。貧溶媒の具体例としては、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタンなどの炭化水素やジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジ−n−ブチルエーテルなどのエーテル類が好適に用いられる。貧溶媒の使用量は特に限定されないが、一般式(III)で表される化合物の質量に対して、例えば5〜100倍量、好ましくは5〜50倍量、さらに好ましくは5〜20倍量の溶媒を使用する。貧溶媒は単独で用いることもできる他、一種又は二種以上を混合して用いることもできる。また、他の溶媒と混合して使用することも可能である。混合することができる、他の溶媒としては、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、γ−ブチロラクトン等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン等の炭化水素類、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、1、4−ジオキサン等のエーテル類、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N、N−ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリル等が例示できるがこれらに限定はされない。貧溶媒として二種以上の溶媒を混合して用いる場合、混合比に関しては特に限定されない。
工程c)では、晶析により、一般式(III)で表される化合物の固体を析出させた後、必要に応じて固体の洗浄を行い、精製を行っても良い。洗浄に用いる溶媒は、上述と同じ貧溶媒であることが望ましいが、洗浄溶媒の使用量も含めて特に限定はされない。得られた固体を減圧下で乾燥させることにより、一般式(III)で表される化合物を固体として取り出すことができる。
なお、本実施形態においては、一般式(III)で表される化合物のアミノ基は上記の工程c)における脱保護により得られるため、例えば特許文献5に記載の方法で生成しうる副生成物(下記(IV)〜(VI)で表される化合物)は実質的に生成せず、最終的に一般式(III)で表される末端にアミノ基を有する狭分散かつ高純度なポリアルキレングリコール誘導体を合成することができる。これに対し、例えば特許文献5に記載の方法でシアノエチル化物を水素還元してアミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体へ導く場合、アクリロニトリルのβ脱離を伴うため下記一般式(VI)で示されるPEG誘導体の生成を防げない。また、上記水素還元工程ではニトリルの還元中間体であるイミンに生成物のアミンが付加することにより、下記一般式(IV)、(V)で表される2級、3級アミン化合物が副生する可能性がある。これらの副反応は反応系へのアンモニアや酢酸の添加により抑制することが出来るものの、従来の方法で完全に制御することは困難である。
Figure 0006463229
(上記一般式(IV)〜(VI)中、R 、R 、R 、R 、及びnは上記一般式(III)中のR 、R 、R 、R 、及びnと同一である。)
[後処理工程]
工程c)の後には、任意選択的に、強酸性陽イオン交換樹脂を用いて一般式(III)で表される化合物の精製を行う、後処理工程を実施することができる。また、工程b)で得られた一般式(II)で表される化合物における保護基が酸で脱保護できる保護基である場合には、工程b)の後に、この強酸性陽イオン交換樹脂による後処理工程を行うことにより、脱保護も同時に行うことができ、工程簡略化を行うことができる。すなわちこの場合は、工程c)(一般式(II)で表される化合物の脱保護により一般式(III)で表される化合物を得る工程)は、具体的には以下の後処理工程の操作により実施することができる。
後処理工程では、工程c)で得られた一般式(III)で表される化合物を含む反応生成物(粗生成物)又は工程b)で得られた一般式(II)で表される化合物を含む反応生成物(粗生成物)を、強酸性陽イオン交換樹脂と反応させる。工程c)又は工程b)で得られた粗生成物と強酸性陽イオン交換樹脂とを反応させる方法としては、イオン交換樹脂を充填したカラムに粗生成物溶液を流して吸着させる方法や、樹脂が充填されたカートリッジと工程c)又は工程b)を実施した反応槽の間で粗生成物溶液を循環させる方法等が挙げられるが、反応の方法については特に限定されない。また、工程b)の後に後処理工程を行う場合は、強酸性陽イオン交換樹脂の触媒下で、一般式(II)で表される化合物と水又は炭素数1〜5の一価アルコール溶媒とを反応させることで、脱保護の後に、一般式(III)で表される化合物を強酸性陽イオン交換樹脂に吸着させることができる。
強酸性陽イオン交換樹脂の具体例としては、オルガノ(株)製アンバーライトシリーズ(IR120B、IR124B、200CT、252)、オルガノ(株)製アンバージェットシリーズ(1020、1024、1060、1220)、三菱化学(株)製ダイヤイオンシリーズ(例えば、SK104、SK1B、SK110、SK112、PK208、PK212、PK216、PK218、PK220、PK228、UBK08、UBK10、UBK12、UBK510L、UBK530、UBK550)、ダウ・ケミカル(株)製DOWEXシリーズ(50W×2 50−100、50W×2 100−200、50W×4 100−200、50W×8 50−100、50W×8 100−200、50W×8 200−400、HCR−S、HCR−W2(H))などが好適に用いられるが、これらに限定はされない。強酸性陽イオン交換樹脂の使用量としては、一般式(III)で表される化合物の質量の、例えば1〜50倍量、好ましくは1〜30倍量、さらに好ましくは1〜20倍量である。
強酸性陽イオン交換樹脂を用いる場合、事前に強酸性陽イオン交換樹脂を酸性化合物で処理してから使用しても良い。強酸性陽イオン交換樹脂はスルホン酸のアルカリ金属塩の状態で販売されていることも多く、酸性化合物で事前に処理して用いることでスルホ基が再生され、反応効率を上げることが可能であるためである。この場合、用いられる酸性化合物としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、過塩素酸などの無機酸類等が例示できるが、これらに限定はされない。これらの酸性化合物の使用量は、強酸性陽イオン交換樹脂の質量の、例えば1〜15倍量、好ましくは1〜10倍量、さらに好ましくは1〜8倍量である。強酸性陽イオン交換樹脂を酸性化合物で処理した後、水洗によって樹脂中から酸性化合物を分離し、必要に応じてメタノールやエタノールなどの水溶性有機溶媒で水を分離する。
この後処理工程では、一般式(III)で表される化合物以外の不純物(上記一般式(VIII)で表される化合物や塩など)を分離することもできる。すなわち、工程c)又は工程b)後の粗生成物を強酸性陽イオン交換樹脂と反応させて、強酸性陽イオン交換樹脂に一般式(III)で表される化合物を吸着させた後、水又は炭素数1〜5の一価アルコールで強酸性陽イオン交換樹脂を洗浄することにより、一般式(III)で表される目的化合物以外の物質を分離することができる。この洗浄の際に使用する炭素数1〜5の一価アルコールとしては、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、n−ペンチルアルコール、イソペンチルアルコール、ネオペンチルアルコールなどが例示できるが、これらには限定されない。洗浄を行う際、水又は一価アルコールを単独で用いることもできるし、水と一種以上のアルコールの混合物、又は二種以上のアルコールの混合物を用いることもできる。その場合、混合比に関しては特に限定されない。使用する水又は炭素数1〜5の一価アルコールの使用量は特に限定されないが、使用した強酸性陽イオン交換樹脂の質量に対して、例えば1〜30倍量、好ましくは1〜20倍量、さらに好ましくは1〜10倍量である。
一般式(III)で表される化合物を吸着させた強酸性陽イオン交換樹脂を、水又は炭素数1〜5の一価アルコール中で塩基性化合物と反応させることにより、一般式(III)で表される化合物を水又は一価アルコール中に抽出する。反応を行う際、水又は一価アルコールを単独で用いることもできるし、水と一種以上のアルコールの混合物、又は二種以上のアルコールの混合物を用いることもできる。その場合、混合比に関しては特に限定されない。強酸性陽イオン交換樹脂を塩基性化合物と反応させる方法としては、充填したカラムに塩基性化合物の溶液を流して反応させる方法や、樹脂が充填されたカートリッジと工程c)を実施した反応槽の間で塩基性化合物の溶液を循環させる方法等を挙げることができるが、反応の方法については特に限定されない。
抽出の際に用いる一価アルコールとしては、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、n−ペンチルアルコール、イソペンチルアルコール、ネオペンチルアルコールなどが例示できる。水又は一価アルコールの使用量は特に限定されないが、使用した強酸性陽イオン交換樹脂の質量に対して、例えば1〜30倍量、好ましくは1〜20倍量、さらに好ましくは1〜10倍量である。
抽出の際に用いる塩基性化合物としては、水又は有機溶媒に溶解したアンモニア(例えば、アンモニア水やアンモニアのメタノール溶液など)が好適に用いられるが、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類等も使用することができる。第一級の脂肪族アミン類としては、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、エチレンジアミン等、第二級の脂肪族アミン類としては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン等、第三級の脂肪族アミン類としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルアミン等、混成アミン類としては、例えばジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン等、芳香族アミン類及び複素環アミン類の具体例としては、アニリン誘導体(例えばアニリン、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−プロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、2−ニトロアニリン、3−ニトロアニリン、4−ニトロアニリン、2,4−ジニトロアニリン、2,6−ジニトロアニリン、3,5−ジニトロアニリン、N,N−ジメチルトルイジン等)、ジフェニル(p−トリル)アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレンやピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、4−ピロリジノピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)等が例示できるが、これらに限定はされない。また、塩基性化合物として水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等のアルカリ水溶液を使用することもできる。塩基性化合物の使用量は、使用した強酸性陽イオン交換樹脂の質量に対して、例えば0.1〜100倍量、好ましくは0.1〜10倍量、さらに好ましくは0.1〜5倍量である。
このように、工程a)〜c)を実施することで、或いは、任意選択的に、工程a)〜c)の前及び/又は後に、前工程1、2及び/又は後処理工程を更に実施することで、一般式(III)で表される化合物(末端にアミノ基を有する狭分散かつ高純度のポリアルキレングリコール誘導体)を製造することができる。
すなわち本発明は、また別の局面によれば、上記製造方法により得られた一般式(III)で表される末端にアミノ基を有する狭分散かつ高純度のポリアルキレングリコール誘導体に関するものである。
工程a)〜c)の後に得られる、或いは、任意選択的に、工程a)〜c)の前及び/又は後に、前工程1、2及び/又は後処理工程を更に実施して得られる一般式(III)で表される化合物は、重合時、開始反応が成長反応より十分に早く、また停止反応の要因である水分の反応系への混入が少なく、さらに重合開始剤が重合溶媒中に均一に溶解しているため、狭分散ポリマーとして得ることができる。すなわち、本実施形態の製造方法により製造される上記一般式(III)で表される化合物は、狭分散性であり、その分散度(重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))は、例えば1.0〜1.20であり、好ましくは1.0〜1.10であり、さらに好ましくは1.0〜1.06である。また、本実施形態の製造方法により製造される上記一般式(III)で表される化合物の分子量は、重量平均分子量(Mw)として、5,000〜25,000が好ましく、8,000〜15,000がより好ましい。なお、本明細書において、ポリマーの分子量及び分散度は、ゲル浸透クロマトグラフィー(以下、GPCと略記)を用いて測定を行った場合の値をいうものとする。
工程a)〜c)の後に得られる、或いは、任意選択的に、工程a)〜c)の前及び/又は後に、前工程1、2及び/又は後処理工程を更に実施して得られる生成物中の、一般式(IV)で表される化合物及び一般式(V)で表される化合物の混入量としては、面積含有率(%)で、一般式(III)、(IV)、及び(V)で表される化合物の総面積に対して、一般式(IV)及び(V)で表される化合物の面積が3%以下であることが好ましく、より好ましくは2%以下である。最も好ましくは、得られる生成物は、一般式(IV)で表される化合物及び一般式(V)で表される化合物をいずれも含まないものである。なお、実際には、本実施形態によると、一般式(IV) で表される化合物及び一般式(V)で表される化合物はいずれも生成しない。上記一般式(IV)で表される2級アミン、及び一般式(V)で表される3級アミンは、主生成物である一般式(III)で表されるポリアルキレングリコール誘導体に対して2倍、3倍の分子量を有するため、GPCによって生成量を確認することができる。
工程a)〜c)の後に得られる、或いは、任意選択的に、工程a)〜c)の前及び/又は後に、前工程1、2及び/又は後処理工程を更に実施して得られる生成物中の、一般式(VI)で表される化合物の混入量としては、一般式(III)で表される化合物及び一般式(VI)で表される化合物の総物質量に対して、2mol%以下であることが好ましく、より好ましくは1mol%以下である。最も好ましくは、得られる生成物は一般式(VI)で表される化合物を含まないものである。なお、実際には、本実施形態によると、一般式(VI)で表される化合物は生成しない。上記一般式(VI)で表される化合物は、アルコールを官能基として有するため、プロトン核磁気共鳴(1H−NMR)により、主生成物である一般式(III)で表されるポリアルキレングリコール誘導体のアミンα位メチレンと比較して、組成比含有率(mol%)を求めることができる。
また、工程a)〜c)の後に得られる、或いは、任意選択的に、工程a)〜c)の前及び/又は後に、前工程1、2及び/又は後処理工程を更に実施して得られる生成物は、上記したような、従来の方法で生成しうる副生成物(一般式(IV)〜(VI)で表される化合物)を実質的に含まないものである。具体的には、上記したGPC及び1H−NMRによる測定結果から換算した、主生成物である一般式(III)で表される化合物の総量をX、一般式(IV)、一般式(V)、及び一般式(VI)で表される化合物を含む副生成物の総量をXとしたとき、X/(X+X)は0.95以上であることが好ましく、より好ましくは0.97以上である。最も好ましくは、得られる生成物は上記のような副生成物を含まないものである。なお、実際には、本実施形態によるとこれらの副生成物は生成しない。
また、工程a)〜c)の後に得られる、或いは、任意選択的に、工程a)〜c)の前及び/又は後に、前工程1、2及び/又は後処理工程を更に実施して得られる生成物中の、高周波誘導結合プラズマ質量分析計(ICP−MS)により測定された重金属不純物含有量としては、100ppb以下が好ましく、さらに好ましくは10ppb以下である。上記生成物中の重金属不純物量測定は、上記のICP−MSを用いて行うのが一般的だが、この測定方法に限定はされない。ICP−MSにより分析を行う際はポリマーサンプルを溶媒で希釈して測定を行う。用いる溶媒はポリマーが溶解し、かつ金属を含まないのものであることが必須である。超純水や電子工業用N−メチル−2−ピロリドンなどが特に好ましいが、これらに限定はされない。希釈率は特に限定されないが、好ましくは10〜100,000倍、さらに好ましくは50〜1,000倍である。
上述の通り、例えば特許文献4や特許文献5に記載の従来の合成法ではラネーニッケル触媒を用いてシアノ基をアミノメチル基に変換しているため、例えばポリアルキレングリコール誘導体を医薬品用途に使用する場合等では、生成物中への重金属の混入が懸念される。日米EU医薬品規制調和国際会議(ICH)において報告された「ICH Q3D:医薬品の金属不純物ガイドライン(案)」によると、金属不純物のうちリスクアセスメントが必要な金属不純物としてクラス1にAs、Pb、Cd、Hg、クラス2AにV、Mo、Se、Co、クラス2BにAg、Au、Tl、Pd、Pt、Ir、Os、Rh、Ru、クラス3にSb、Ba、Li、Cr、Cu、Sn、Niが挙げられている。水素還元反応において使用される重金属としてはCo、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、Cu、Crなどが挙げられるが、これらはリスクアセスメントが必要な重金属として挙げられており、今後ますます混入低減が求められている。これに対し、本実施形態の方法では上記のように重金属触媒の使用を必要としないため、生成物中に重金属が混入しない。その結果、特に医薬品用途に使用する一般式(III)で表される化合物を得るのに適した製造方法と言える。
[実施形態2]
本発明は、上述した実施形態1の中でも、重合開始剤として、特にアミノ基をシリル基で保護した下記一般式(1)で表される化合物及び/又は下記一般式(2)で表される化合物(以下、省略して「一般式(1)及び/又は(2)で表される化合物」と示すことがある。他の化合物についても同様。)を用いることが好ましい。一般式(1)及び/又は(2)で表される化合物は、重合溶媒への溶解性が高く、また重合開始剤として安定性が高く、さらに重合後は酸触媒により容易に脱保護できるという利点がある。この重合開始剤として一般式(1)及び/又は(2)で表される化合物を使用する実施形態を、以下「実施形態2」と称する場合がある。なお、本実施形態2は上記実施形態1の好ましい態様であるため、以下、重複する部分については記載を省略する。
なお、下記一般式(1)で表される化合物は、上記実施形態1における一般式(I)で表される化合物において、R 1a及びR 1bが各々Si(Rで表される構造であり、R がRであり、かつR が(ORである化合物である。
また、下記一般式(2)で表される化合物は、上記実施形態1における一般式(I)で表される化合物において、R 1a及びR 1bが各々Si(Rで表される構造であり、R がRであり、かつR が単結合である化合物である。
Figure 0006463229
本実施形態2における、重合開始剤として一般式(1)及び/又は(2)で表される化合物を使用する場合のポリアルキレングリコール誘導体の製造方法を、工程a’)〜c’)として以下に記載する。下記に示す通り、重合開始剤として一般式(1)で表される化合物を使用した場合、得られるポリアルキレングリコール誘導体は一般式(3)で表される化合物となり、重合開始剤として一般式(2)で表される化合物を使用した場合、得られるポリアルキレングリコール誘導体は一般式(4)で表される化合物となる。
工程a’)一般式(1)及び/又は(2)で表される重合開始剤とアルキレンオキシドとを重合溶媒中で反応させ、下記一般式(12)及び/又は(13)で表される化合物を得る工程、
工程b’)一般式(12)及び/又は(13)で表される化合物と下記一般式(5)で表される化合物とを反応させ、下記一般式(14)及び/又は(15)で表される化合物を得る工程、及び
工程c’)一般式(14)及び/又は(15)で表される化合物を脱保護し、一般式(3)及び/又は(4)で表される化合物を得る工程。
Figure 0006463229
上記一般式(1)〜(2)及び(12)〜(15)中、Rは、それぞれ独立して炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の1価の炭化水素基である。あるいは、Rは互いに結合してこれらが結合するケイ素原子と共に3〜6員環を形成していてもよい。Rの具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。また、Rが互いに結合してケイ素原子と共に環を形成する場合はこれらの基から水素原子が一つ脱離した基などが挙げられる。(なお、上記の通り、本実施形態2におけるRは、上記実施形態1におけるR 1a及び/又はR 1bとは定義が異なる別個の符号であり、上記実施形態1に記載した「(ア)Si(Rで表される構造の保護基」中のRと同一である。)なお、窒素上に二つの保護基を導入することが容易であり、後述する一般式(6)及び/又は(7)で表される化合物の合成がし易いという観点からは、Rとしてはメチル基、エチル基、n−プロピル基、及びイソプロピル基が好ましい。
上記一般式(1)、(3)、(12)、及び(14)中、Rは、炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基である。Rの具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基のそれぞれから、水素原子が一つ脱離した基などが挙げられる。なお、本実施形態2におけるRは、上記実施形態1におけるR に対応しており、その定義は上記実施形態1におけるR の定義と同一である。
上記一般式(2)、(4)、(13)、及び(15)中、Rは、炭素数4〜6の直鎖状の2価の炭化水素基である。Rの具体例としては、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基のそれぞれから水素原子が一つ脱離した基などが挙げられる。なお、上記の通り、本実施形態2におけるRは、上記実施形態1におけるR とは定義が異なる別個の符号である。
上記一般式(3)〜(5)及び(14)〜(15)中、Rは、水素原子、或いは置換されていてもよい直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜12の炭化水素基であり、かつ該炭化水素基はヘテロ原子を含んでいてもよい。Rの具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、シクロペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、フェニル基、0−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、2,3−キシリル基、2,4−キシリル基、2,5−キシリル基、2,6−キシリル基、3,4−キシリル基、3,5−キシリル基、メシチル基、ビニル基、アリル基が挙げられる。置換された構造のRとしては、例えば、アセタール化ホルミル基、シアノ基、ホルミル基、カルボキシル基、アミノ基、炭素数1〜6のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜7のアシルアミド基、同一又は異なるトリ(炭素数1〜6のアルキル)シロキシ基、シロキシ基、シリルアミノ基、マレイミド基、チオール基、水酸基、メタクリロイルオキシ基、アクリロイルオキシ基、活性エステル基、及びアジ基が挙げられる。置換基を有するR として具体的には、下記構造式で表されるものが例示できるがこれらに限定はされない。なお、下記式は、置換された構造のRの末端部分を示し、式中の点線は、Rの炭化水素部分が上記に例示したようなバリエーションをとり得ることを示す。このような置換基は、さらに任意の適切な保護基で保護されていてもよい。
Figure 0006463229
なお、本実施形態2におけるRは、上記実施形態1におけるR に対応しており、その定義は上記実施形態1におけるR の定義と同一である。
上記一般式(1)、(3)〜(5)及び(12)〜(15)中、Rは、炭素数2〜8のアルキレン基である。中でも、炭素数2〜3のアルキレン基であることが好ましい。即ち、Rはエチレン基又はプロピレン基であることが好ましい。なお、(OR)単位としては1種のオキシアルキレン基、例えばオキシエチレン基、又はオキシプロピレン基のみで構成されていてもよいし、二種以上のオキシアルキレン基が混在していてもよい。2種以上のオキシアルキレン基が混在している場合、(OR)は2種以上の異なるオキシアルキレン基がランダム重合したものであってもよいし、ブロック重合したものであってもよい。なお、本実施形態2におけるRは、上記実施形態1におけるR に対応しており、その定義は上記実施形態1におけるR の定義と同一である。
上記一般式(1)〜(2)及び(12)〜(13)中、Mは、アルカリ金属を表し、Mの具体例は上記実施形態1に記載したとおりである。
上記一般式(1)、(3)、(12)及び(14)中、mは、1〜3の整数を表す。蒸留する際の化合物の沸点を考えると、好ましくはmは1〜2の整数である。
また、上記一般式(1)〜(4)及び(12)〜(15)中、r、k、n、及びLは、上記実施形態1に記載したr、k、n、及びLと同一である。
本実施形態2の製造方法の各工程において用いる各化合物の選択においては、所望の最終生成物である一般式(3)及び/又は(4)の化合物を得ることができるように、一般式(1)、(2)、(5)、及び(12)〜(15)において、所望のR、R、R、R、R、m、r、k、n、及びLを選択することができる。
また、本実施形態2では、工程a’)〜c’)に先立って、任意選択的な工程として、[前工程1’]及び[前工程2’]を実施することができる。[前工程1’]及び[前工程2’]は、重合開始剤の原料(出発物質)である下記一般式(6)及び/又は(7)で表される化合物を製造する工程([前工程1’])、並びに重合開始剤である上記一般式(1)及び/又は(2)で表される化合物を製造する工程([前工程2’])を含む。なお、前工程としては、[前工程1’]に引き続き[前工程2’]を行ってもよいし、[前工程1’]を経ずに[前工程2’]のみを行ってもよい。
また、本実施形態2では、工程a’)〜c’)の後には、任意選択的な工程として、得られた目的物(一般式(3)及び/又は(4)で表される化合物)を精製する後処理工程を行ってもよい。
以下の好ましい実施形態2の説明においては、時系列に沿って、[前工程1’]及び[前工程2’]、工程a’)〜工程c’)、及び後処理工程の順に説明する。なお、上記した実施形態1と同様な内容の箇所については、記載を適宜省略する。
[前工程1’]
[前工程1’]は、重合開始剤の前駆体として用いられる下記一般式(6)及び/又は(7)で表される化合物の合成を行う工程である。
Figure 0006463229
(上記一般式(6)及び(7)中、R、R、R、R、及びmは、上記一般式(1)及び(2)について定義したとおりであって、上記一般式(1)及び(2)中のR、R、R、R、及びmと同一である。)
[前工程1’]は、例えば下記工程(1−1)〜(1−2)、下記工程(2−1)〜(2−2)にて実施することができるが、これに限定されるものではない。
Figure 0006463229
(上記一般式(6a)、(6b)、(7a)、(8)、及び(9)中、R、R、R、R、及びmは、一般式(1)及び(2)について定義したとおりであって、一般式(1)及び(2)中のR、R、R、R、及びmと同一である。Lは脱離基を表し、その具体例は上記実施形態1に記載したとおりである。Rは炭素数1〜5の炭化水素基である。)
の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基などが挙げられるが、これらに限定はされない。
一般にケイ素−窒素結合はケイ素−酸素結合よりも弱いため、上記の式(1−2)や式(2−2)で表されるような脱保護反応では、本来はケイ素−窒素結合が優先して切断される。しかし、本実施形態2における本反応の場合、窒素上に嵩高い二つの保護基(トリアルキルシリル基)が存在するため、その立体障害によりケイ素−酸素結合を優先して切ることができる。このように、アミノ基を嵩高い二つの保護基で保護し、かつ、ヒドロキシ基も同じ構造の一つの保護基で保護した後に(すなわちアミノ基とヒドロキシ基において三つ全ての保護基をかけた後に)、アミノ基に二つの保護基があるという嵩高さを利用して、ヒドロキシ基だけを優先して脱保護することにより、従来法では困難であった、アミノ基だけがシリル化されたアルコールを合成することができる。
上記工程(1−1)及び/又は(2−1)の実施は、例えば以下のように行うことができる。無溶媒で一般式(6a)及び/又は(7a)で表される化合物に塩基性化合物を加え、続いて一般式(6b)で表される化合物を滴下し、混合することで反応させてもよいし、適切な溶媒に、一般式(6a)及び/又は(7a)で表される化合物を溶解させた後に塩基性化合物を加え、その後一般式(6b)で表される化合物を滴下し、混合することで反応させてもよい。一般式(6b)で表される化合物の使用量は、一般式(6a)及び/又は(7a)で表される化合物のモル数に対して例えば3〜15倍量、好ましくは3〜10倍量であり、さらに好ましくは3〜5倍量である。
上記工程(1−1)及び/又は(2−1)で溶媒を使用する場合、溶媒の具体例としては、THFや1,4−ジオキサン等のエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、塩化メチレンなどのハロゲン類、N,N−ジメチルホルムアミドやN−メチル−2−ピロリドン、アセトニトリル、アセトン等が挙げられるがこれらに限定はされない。溶媒の使用量は、特に限定はされないが、一般式(6a)及び/又は(7a)で表される化合物の質量に対して例えば1〜20倍量、好ましくは2〜10倍量、さらに好ましくは2〜5倍量である。
上記工程(1−1)及び/又は(2−1)で使用する塩基性化合物の具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどの水酸化物類、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウムなどの炭酸塩類、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムt−ブトキシドなどの金属アルコキシド類、水素化ナトリウム、水素化カリウムなどの金属水素化物類、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、アンモニア水等を使用することができるが、これらには限定されない。塩基性化合物の使用量は、上記一般式(6a)及び/又は(7a)で表される化合物のモル数に対し、例えば3〜15倍量、好ましくは3〜10倍量、より好ましくは3〜5倍量である。
上記工程(1−1)及び/又は(2−1)における反応温度は、使用する溶媒の融点から沸点の範囲内で行うことができるが、例えば−60℃〜150℃、好ましくは0℃〜80℃である。反応の終了はガスクロマトグラフィーにより一般式(6a)及び/又は(7a)で表される化合物が消失したとき、または一般式(8)及び/又は(9)で表される化合物が主生成物として得られる時点とすることができる。
また、上記工程(1−2)及び/又は(2−2)は、例えば一般式(8)及び/又は(9)で表される化合物を塩基処理することによって実施することができる。具体的には、例えば以下のように実施することができる。一度一般式(8)及び/又は(9)で表される化合物を精製して取り出した後に、一般式(8)及び/又は(9)で表される化合物をROHに溶解させ、触媒量のRONaを添加して選択的な脱保護を行う。生成する(RSiORをROHと共に減圧留去することで平衡を一般式(8)及び/又は(9)から一般式(6)及び/又は(7)に偏らせる。再びROHを追加してさらに反応させ、上述の減圧留去する操作を繰り返すことで反応を完結させることができる。ROHの使用量は、特に限定はされないが、一般式(8)及び/又は(9)で表される化合物の質量に対して例えば1〜20倍量、好ましくは2〜15倍量、さらに好ましくは3〜10倍量である。RONaの使用量は、特に限定はされないが、一般式(8)及び/又は(9)で表される化合物のモル数に対し、例えば0.01〜1倍量、好ましくは0.01〜0.5倍量、より好ましくは0.01〜0.1倍量である。
上記工程(1−2)及び/又は(2−2)における反応温度は、例えば0℃〜100℃、好ましくは30℃〜80℃である。反応の終了はガスクロマトグラフィーにより一般式(8)及び/又は(9)で表される化合物が消失した時点とすることができる。一般式(6)及び/又は(7)で表される化合物は蒸留により精製し、水分を除去することが好ましい。その場合の一般式(6)及び/又は(7)で表される化合物の含水率は例えば50ppm以下、好ましくは10ppm以下、さらに好ましくは5ppm以下である。
上記一般式(6)及び/又は(7)で表される化合物の製造の別法としては、例えば下記工程(1−3)〜(1−4)、下記工程(1−5)〜(1−6)、下記工程(2−3)〜(2−4)等の方法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Figure 0006463229
(上記一般式(6b)、(6c)、(6d)、(6e)、(6f)、(7b)、及び(7c)中、R、R、R、R、及びmは、一般式(1)及び(2)について定義したとおりであって、一般式(1)及び(2)中のR、R、R、R、及びmと同一である。L、Lはそれぞれ脱離基を表し、その具体例は上記実施形態1に記載したとおりである。TsClは塩化p−トルエンスルホニルの略であり、MsClは塩化メタンスルホニルの略である。)
上記工程(1−3)、(2−3)の実施は上記実施形態1に記載の工程(i−2)と同様の手法で行うことができる。
上記工程(1−4)、(1−6)の実施は上記実施形態1に記載の工程(i−3)と同様の手法で行うことができる。上記(1−4)や(1−6)で表される反応の場合、上記実施形態1の工程(i−3)にて記載したとおり、ジオールを過剰量用いることで優先して一方の末端のアルコールをエーテル化することができる。
上記工程(1−5)の実施は、例えば以下のように行うことができる。上記実施形態1に記載の工程(i−1)と同様の手法で合成した(6e)を出発原料として、無溶媒で一般式(6e)で表される化合物に塩基性化合物を加え、続いてTsCl、又はMsClを添加し、混合することで反応させてもよいし、適切な溶媒に、一般式(6e)で表される化合物を溶解させた後に塩基性化合物を加え、その後TsCl、又はMsClを添加し、混合することで反応させてもよい。TsCl、又はMsClの使用量は、一般式(6e)で表される化合物のモル数に対して例えば1〜5倍量、好ましくは1〜3倍量であり、さらに好ましくは1〜2倍量である。
上記工程(1−5)で溶媒を使用する場合、溶媒の具体例としては、THFや1,4−ジオキサン等のエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、塩化メチレンなどのハロゲン類、N,N−ジメチルホルムアミドやN−メチル−2−ピロリドン、アセトニトリル等が挙げられるがこれらに限定はされない。溶媒の使用量は、特に限定はされないが、一般式(6e)で表される化合物の質量に対して例えば1〜20倍量、好ましくは2〜10倍量、さらに好ましくは2〜5倍量である。
上記工程(1−5)で使用する塩基性化合物の具体例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどの水酸化物類、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウムなどの炭酸塩類、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムt−ブトキシドなどの金属アルコキシド類、水素化ナトリウム、水素化カリウムなどの金属水素化物類、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、アンモニア水等を使用することができるが、これらには限定されない。塩基性化合物の使用量は、上記一般式(6e)で表される化合物のモル数に対し、例えば3〜15倍量、好ましくは3〜10倍量、より好ましくは3〜5倍量である。
上記工程(1−5)における反応温度は、使用する溶媒の融点から沸点の範囲内で行うことができるが、例えば−60℃〜150℃、好ましくは0℃〜80℃である。反応の終了はガスクロマトグラフィーにより一般式(6e)で表される化合物が消失した時点とすることができる。
上記工程(2−4)の実施は、例えば以下のように行うことができる。上記工程(2−3)で合成した一般式(7c)で表される化合物を出発原料として無溶媒で水酸化ナトリウム水溶液を加え、混合することで反応させてもよいし、適切な溶媒に、一般式(7c)で表される化合物を溶解させた後に水酸化ナトリウム水溶液を加え、混合することで反応させてもよい。水酸化ナトリウムの使用量は、一般式(7c)で表される化合物のモル数に対して例えば1〜5倍量、好ましくは1〜3倍量であり、さらに好ましくは1〜2倍量である。
上記工程(2−4)で溶媒を使用する場合、溶媒の具体例としては、H2O、THFや1,4−ジオキサン等のエーテル類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、塩化メチレンなどのハロゲン類、N,N−ジメチルホルムアミドやN−メチル−2−ピロリドン、アセトニトリル等が挙げられるがこれらに限定はされない。溶媒の使用量は、特に限定はされないが、一般式(7c)で表される化合物の質量に対して例えば1〜20倍量、好ましくは2〜10倍量、さらに好ましくは2〜5倍量である。
上記工程(2−4)における反応温度は、使用する溶媒の融点から沸点の範囲内で行うことができるが、例えば−60℃〜100℃、好ましくは−30℃〜20℃である。反応の終了はガスクロマトグラフィーにより一般式(7c)で表される化合物が消失した時点とすることができる。
[前工程2’]
[前工程2’]は、上記一般式(6)及び/又は(7)で表される化合物と、アルカリ金属又はアルカリ金属化合物とを反応させることにより、下記一般式(1)及び/又は(2)で表される化合物を得る工程である。
Figure 0006463229
[前工程2’]の反応は、上記実施形態1の前工程2と同様に実施することができる。すなわち、使用するアルカリ金属又はアルカリ金属化合物の種類やその使用量、使用する溶媒の種類やその使用量、反応系への化合物の添加方法、反応温度等は、上記実施形態1の前工程2に記載した範囲内において、適宜選択することができる。また、[前工程2’]に使用する溶媒としては、重合時に使用する重合溶媒と同じ種類のものを使用することで、重合開始剤合成時に重合開始剤が重合溶媒に溶解するかどうかを、予め確認することができる。確認方法は、上記実施形態1の前工程2に記載したのと同様である。
上述したとおり、重合反応を行う際には、副生成物であるジオールポリマーの生成を抑えるため、一般式(1)及び/又は(2)で表される化合物(重合開始剤)を含む反応系中の水分を極力低く抑えることが好ましい。これに関して、例えば、一般式(6)で表される化合物はR=エチル基、R=CHCHCH、m=1の場合は沸点が120℃(10Pa)と高く、また、一般式(7)で表される化合物はR=エチル基、R=CHCHCHCHCHCHの場合は沸点が110℃(10Pa)と高く、水との沸点差が十分にあるため、減圧乾燥を行うことにより水を分離することが可能である。そのため、[前工程2’]では、アルカリ金属又はアルカリ金属化合物の添加前に、一般式(6)及び/又は(7)で表される化合物に対して、十分に減圧乾燥を行った後に蒸留を行うことが好ましい。一般式(6)及び/又は(7)で表される化合物の含水率の範囲は、上記実施形態1の前工程2に記載した一般式(i)で表される化合物の含水率の範囲と同様である。
上述のように、重合速度向上のためには、開始剤原料アルコール残量が少ない重合開始剤を用いることが好ましい。具体的には、[前工程2’]における重合開始剤の合成終了後に、一般式(1)及び/又は(2)で表される重合開始剤と、一般式(6)及び/又は(7)で表される開始剤原料アルコールとの物質量比率は、上記実施形態1の前工程2に記載した、一般式(I)で表される重合開始剤と、一般式(i)で表される開始剤原料アルコールの物質量比率と同様の範囲であることが好ましい。また、上述の重合開始剤を合成した後に、一般式(6)及び/又は(7)で表される開始剤原料アルコールを減圧留去することも可能であり、その場合の一般式(1)及び/又は(2)で表される重合開始剤と、一般式(6)及び/又は(7)で表される開始剤原料アルコールとの物質量比率も、上記実施形態1の前工程2において記載した、一般式(I)で表される重合開始剤と、一般式(i)で表される開始剤原料アルコールとの物質量比率と同様の範囲であることが好ましい。
[工程a’)]
工程a’)は、上記一般式(1)及び/又は(2)で表される化合物を重合溶媒中でアルキレンオキシドと反応させる工程である。望ましくは一般式(1)及び/又は(2)で表される化合物を重合溶媒中に完全に溶解させた後、アルキレンオキシドと反応させる。工程a’)によれば、下記一般式(12)及び/又は(13)で表される化合物を得ることができる。なお、重合開始剤としては、上記一般式(1)で表される化合物、又は上記一般式(2)で表される化合物のいずれか一方のみを使用してもよいし、両者を併せて使用してもよい。
Figure 0006463229
ここで、一般にケイ素−酸素結合はケイ素−窒素結合よりも強いため、ケイ素−酸素結合を含む5員環もしくは6員環構造が形成可能な場合、シリル保護アミノ基含有アルコキシドの合成中に分子内でケイ素−窒素結合とケイ素−酸素結合の交換反応が進行する可能性がある。そのため、例えば、下式(0a)で表される化合物を重合開始剤に用いて重合を試みても、アルコキシド側ではなく、アミノ基側から重合が進行してしまい、目的のポリアルキレングリコール誘導体は得られない。これに対して、本実施形態2で用いる一般式(1)及び/又は(2)で表される重合開始剤(例えば、下式(1a)、(2a))においては、窒素と、Oを構成している酸素とを連結する鎖の鎖長を4以上に伸ばすことにより、ケイ素−酸素結合を含む5員環もしくは6員環構造の生成が抑制されて、アルコキシドの状態で安定した構造を形成することができる。その結果、アルコキシド側から重合が進行し、目的のポリアルキレングリコール誘導体を得ることが出来る。
Figure 0006463229
重合開始剤として用いる一般式(1)及び/又は(2)で表されるシリル保護アミノ基含有アルコール誘導体は、それぞれ分子内の構造に重合溶媒と類似の構造を有するため、開始剤原料アルコールの存在なしに重合溶媒へと溶けることができる。特に、上記一般式(1)で表される重合開始剤については、アルキレンオキシド構造を分子内に有することで、例えば溶媒がTHFなどのエーテル系溶媒の場合、重合開始剤と重合溶媒との相溶性が高まり、重合開始剤が開始剤原料アルコールの存在なしに重合溶媒へと溶けることができる。また、特に、上記一般式(2)で表される重合開始剤については、Rで表される炭化水素構造を分子内に有することで、例えば溶媒がトルエンなどの炭化水素系溶媒の場合、重合開始剤と重合溶媒との相溶性が高まり、重合開始剤が開始剤原料アルコールの存在なしに重合溶媒へと溶けることができる。結果、均一な系で、かつ温和な条件で重合することが可能となり、狭分散なポリアルキレングリコール誘導体の製造が可能となる。
工程a’)の反応は、上記実施形態1の工程a)に記載したのと同様に実施することができる。すなわち、使用する重合溶媒の種類やその使用量、反応系へのアルキレンオキシドの添加方法、反応温度等は、上記実施形態の工程a)に記載した範囲内において、適宜選択することができる。
中でも、一般式(1)で表される重合開始剤を使用する場合には、分子内にアルキレンオキシド構造を有するため、重合溶媒としては、炭素数4〜10の環状エーテル化合物、又は直鎖状もしくは分岐状のエーテル化合物が好ましく用いられる。環状エーテル化合物、直鎖状もしくは分岐状のエーテル化合物の具体例は、それぞれ上記実施形態1の工程a)に記載したとおりである。また、一般式(2)で表される重合開始剤を使用する場合には、分子内に炭化水素構造を有するため、重合溶媒としては、芳香族炭化水素類が好ましく用いられる。その具体例も、上記実施形態の工程a)に記載したとおりである。
[工程b’)]
工程b’)は、工程a’)で得られた上記一般式(12)及び/又は(13)で表される化合物を、下記一般式(5)で表される化合物と反応させる工程である。工程b’)により、下記一般式(14)、(15)で表される化合物を得ることができる。
(ORL (5)
Figure 0006463229
工程b’)の反応は、上記実施形態1の工程b)に記載したのと同様に実施することができる。すなわち、反応系への一般式(5)で表される化合物の添加方法や、使用する溶媒の種類及びその使用量、使用する塩基触媒の種類及びその使用量、使用するアルカリ吸着剤の種類及びその使用量、反応温度、得られた一般式(14)及び/又は(15)で表される化合物の晶析、洗浄、精製等は、上記実施形態の工程b)に記載した範囲内において、適宜選択することができる。
[工程c’)]
工程c’)では、工程b’)で得られた一般式(14)及び/又は(15)で表される化合物を脱保護する。この脱保護は、重金属触媒を用いることなく行われることが好ましい。より好ましくは、一般式(14)及び/又は(15)で表される化合物を、酸性条件下で脱保護する。具体的には、一般式(14)及び/又は(15)で表される化合物を、酸触媒の存在下で、水又はアルコール(ROH:式中Rは炭素数1〜5の炭化水素基である。)と反応させて、下記一般式(3)及び/又は(4)で表される化合物へと変換することができる。反応は、酸触媒の存在下、無溶媒で、又は必要に応じて適切な溶媒中で、一般式(14)及び/又は(15)で表される化合物と水又はアルコールとを反応させることにより行うことができる。その際、平衡を生成物側に移動させることにより収率を向上させることができるため、生成する(RSiOH、又は(RSiORは、加熱下で、又は減圧下で留去することが好ましい。水又はアルコールの使用量は特に限定されないが、一般式(14)及び/又は(15)のモル数に対して、例えば2〜4000当量、好ましくは10〜3000当量、さらに好ましくは20〜2000当量である。
Figure 0006463229
使用する酸触媒の具体例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、コハク酸、クエン酸、酒石酸、フマル酸、リンゴ酸、トリフルオロ酢酸等のカルボン酸類、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、過塩素酸等の無機酸類、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等のスルホン酸類、オルガノ(株)製アンバーリストシリーズ等の固体酸等が例示できるがこれらに限定はされない。これらの酸触媒の使用量としては、一般式(14)及び/又は(15)で表される化合物のモル数の、例えば0.01〜500当量、好ましくは0.1〜300当量、さらに好ましくは0.1〜150当量である。これらの酸性化合物は単独で用いることもできるし、一種又は二種以上を混合して用いることもできる。その場合、混合比に関しては特に限定されない。
脱保護後に得られた一般式(3)及び/又は(4)で表される化合物の晶析、洗浄、精製等は、上記実施形態1の工程c)に記載した範囲内において、適宜選択して実施することができる。
一般式(3)及び/又は(4)で表される化合物のアミノ基は、工程c’)における脱保護により得られるため、例えば特許文献5に記載の方法で生成しうる副生成物(下記(A)〜(C−2)で表される化合物)は生成せず、最終的に一般式(3)及び/又は(4)で表される末端にアミノ基を有する狭分散かつ高純度なポリアルキレングリコール誘導体を合成することができる。これに対し、例えば特許文献5に記載の方法を使用する場合は、上記したように下記一般式(A)で示されるPEG誘導体の生成を防げない。また、上記水素還元工程では下記一般式(B−1)、(B−2)、(C−1)、(C−2)で表される2級、3級アミン化合物が副生する可能性がある。これらの副反応は上記のとおり従来の方法で完全に制御することは困難である。
Figure 0006463229
(上記一般式(A)、(B−1)、(B−2)、(C−1)、(C−2)中、R、R、R、R、m、及びnは、一般式(3)及び(4)について定義したとおりであって、一般式(3)及び(4)のR、R、R、m、及びnと同一である。)
[後処理工程]
工程c’)の後には、強酸性陽イオン交換樹脂を用いて一般式(3)及び/又は(4)で表される化合物の精製を行う後処理工程を実施することができる。この場合の後処理工程も、上記実施形態1の後処理工程において記載したのと同様な操作により実施することができる。
このように、工程a’)〜c’)を実施することで(或いは、任意選択的に、工程a’)〜c’)の前及び/又は後に、前工程1’、2’及び/又は後処理工程を更に実施することで)、一般式(3)及び/又は(4)で表される化合物(末端にアミノ基を有する狭分散かつ高純度のポリアルキレングリコール誘導体)を製造することができる。
すなわち本発明は、また別の局面によれば、上記製造方法により得られた一般式(3)及び/又は(4)で表される末端にアミノ基を有する狭分散かつ高純度のポリアルキレングリコール誘導体に関するものである。
工程a’)〜c’)の後に得られる(或いは、任意選択的に、工程a’)〜c’)の前及び/又は後に、前工程1’、2’ 及び/又は後処理工程を更に実施して得られる)一般式(3)及び/又は(4)で表される化合物の特性、すなわち、分散度及び重量平均分子量、副生成物(PEG誘導体、及び、2級、3級アミン)の混入量、重金属不純物含有量等については、上記実施形態1において一般式(III)で表される化合物について記載したのと同様である。
本発明は、また別の側面によれば、上記に開示した末端にアミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体の製造方法に使用するための重合開始剤として用いられる、上記一般式(I)で表される保護アミノ基含有アルコール化合物の金属塩に関する。中でも、上記一般式(1)又は(2)で表される新規なシリル保護アミノ基含有アルコール化合物の金属塩であることが好ましい。本発明は更に、上記重合開始剤の原料(出発物質)として用いられる、上記一般式(i)で表される新規な保護アミノ基含有アルコール化合物にも関する。中でも、上記一般式(6)又は(7)で表される新規なシリル保護アミノ基含有アルコール化合物であることが好ましい。これらの化合物の定義並びに製造方法、使用方法は、上記実施形態1及び実施形態2においてポリアルキレングリコール誘導体の製造方法において詳述したため、説明を省略する。
以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。なお、実施例中における分子量の表記において、重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)の数値はゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によりポリエチレングリコール換算値として測定したものである。なお、GPCは下記条件で測定を行った。
カラム:TSKgel SuperAWM−H、SuperAW−3000
展開溶媒:DMF(臭化リチウム0.01mol/L溶液)
カラムオーブン温度:60℃
サンプル濃度:0.20wt%
サンプル注入量:25μl
流量:0.3ml/min
[合成例1]式(iA)で表される化合物の合成
[合成例1−1]式(iA−1)で表される化合物の合成
50ml三口フラスコに2−(3−アミノプロポキシ)−エタノール0.75g、トリエチルアミン2.35g、トルエン2.92gを仕込み、その後窒素雰囲気化でトリフルオロメタンスルホン酸トリエチルシリル(以下TESOTfと記す)5.98gを滴下した。その後80℃で25時間撹拌した。反応液を分液ロートに移し、下層を分離し、上層を減圧蒸留してシリル保護体(iA−1)を2.71g(収率93.3%)得た。
シリル保護体(iA−1)
無色液体
沸点 190℃/10Pa
1H−NMR(500MHz,CDCL3):δ=0.63(18H,q),0.96(27H,t),1.69(2H,m),2.83(2H,m),3.40(2H,t),3.49(2H,t),3.76(2H,t)
Figure 0006463229
式中TESはトリエチルシリル基のことである。
[合成例1−2]式(iA)で表される化合物の合成
10mlナスフラスコにシリル保護体(iA−1)2.21g、メタノール2.70g、ナトリウムメトキシド13mgを仕込み、60℃で18時間撹拌した。その後、トリエチルメトキシシランを減圧留去し、再びメタノール2.70gを入れて60℃で撹拌した。同様の操作を繰り返し、反応が完結した後炭酸水素ナトリウムでクエンチし、トルエンに溶媒置換した後、塩をろ過で取り除いた。その後減圧蒸留してシリル保護アミノ基含有アルコール体(iA)を1.50g(収率90.0%)得た。蒸留後の含水率を測定した結果、水分は1ppm以下であった。
シリル保護アミノ基含有アルコール体(iA)
無色液体
沸点 118−122℃/10Pa
1H−NMR(500MHz,CDCL3):δ=0.60(12H,q),0.93(18H,t),1.68(2H,m),1.96(1H,bs),2.82(2H,m),3.40(2H,t),3.50(2H,m),3.73(2H,m)
Figure 0006463229
[合成例2]別法による式(iA)の合成
[合成例2−1]求電子剤(iiA)の合成
(2−1−1)シリル保護体(iiA−1)の合成
300ml三口フラスコに3−アミノ−1−プロパノール6.0g、トリエチルアミン28.74g、トルエン18.0gを仕込み、その後窒素雰囲気下でTESOTf75.0gを滴下した。その後80℃で25時間撹拌した。反応液を分液ロートに移し、下層を分離し、上層を減圧蒸留してシリル保護体(iiA−1)を31.47g(収率93.3%)得た。
シリル保護体(iiA−1)
無色液体
沸点 133−138℃/10Pa
1H−NMR(500MHz,CDCL3):δ=0.60(18H,q),0.94(27H,t),1.62(2H,m),2.83(2H,m),3.54(2H,t)
Figure 0006463229
(2−1−2)シリル保護アミノ基含有アルコール体(iiA−2)の合成
200mlナスフラスコにシリル保護体(iiA−1)30.98g、メタノール30.98g、ナトリウムメトキシド0.2gを仕込み、60℃で18時間撹拌した。その後、トリエチルメトキシシランを減圧留去し、再びメタノール30.98gを入れて60℃で撹拌した。同様の操作を繰り返し、反応が完結した後炭酸水素ナトリウムでクエンチし、トルエンに溶媒置換した後、塩をろ過で取り除いた。その後トルエンを減圧留去してシリル保護アミノ基含有アルコール体(iiA−2)を22.66g(粗収率96.4%)得た。1H−NMRスペクトルにより、この粗生成物は中間体として十分な純度を有していることが確認できたため、(iiA−2)はそのまま次の工程に用いた。
シリル保護アミノ基含有アルコール体(iiA−2)
無色液体
1H−NMR(500MHz,CDCL3):δ=0.60(12H,q),0.93(18H,t),1.67(2H,m),2.85(2H,m),3.59(2H,m)
Figure 0006463229
(2−1−3)求電子剤(iiA)の合成
50ml三口フラスコにTsCl4.7g、塩化メチレン5g、トリエチルアミン5.0gを仕込み、シリル保護アミノ基含有アルコール体(iiA−2)5.0gを塩化メチレン10.0gに溶解させた溶液を氷冷しながら滴下した。常温に戻して13時間撹拌後、水でクエンチしてトルエンで抽出した。その後トルエン溶液を濃縮して求電子剤(iiA)を7.6g(粗収率100%)得た。1H−NMRスペクトルにより、この粗生成物は中間体として十分な純度を有していることが確認できたため、(iiA)はそのまま次の工程に用いた。
求電子剤(iiA)
褐色液体
1H−NMR(500MHz,CDCL3):δ=0.54(12H,q),0.89(18H,t),1.68(2H,m),2.45(3H,s),2.71(2H,m),3.98(2H,t)
Figure 0006463229
[合成例2−2]求電子剤(iiB)の合成
200ml三口フラスコに3−ブロモプロピルアミン臭化水素酸塩15.93g、トリエチルアミン27.26g、トルエン47.79gを仕込み、その後窒素雰囲気化でTESOTf50.00gを滴下した。その後80℃で63時間撹拌した。反応液を分液ロートに移し、下層を分離し、上層を減圧蒸留して求電子剤(iiB)を8.00g(収率30.0%)得た。
求電子剤(iiB)
無色液体
沸点 108℃/30Pa
1H−NMR(500MHz,CDCL3):δ=0.61(12H,q),0.94(18H,t),1.92(2H,m),2.90(2H,m),3.31(2H,t)
Figure 0006463229
[合成例2−3]求電子剤(iiA)を使用した式(iA)で表される化合物の合成
100ml三口フラスコにエチレングリコール6.78g、N−メチルピロリドン10g、カリウムtert−ブトキシド1.35gを仕込み、30分撹拌後、求電子剤(iiA)5.0gをN−メチルピロリドン15gに溶かした溶液を常温にて滴下した。60℃まで昇温し、5時間撹拌した後、炭酸水素ナトリウム0.18gを用いて反応停止した。続いてジフェニルエーテルに溶媒置換した後、析出した塩をろ過で取り除いた。その後減圧蒸留してシリル保護アミノ基含有アルコール体(iA)を3.16g(収率65.7%)得た。蒸留後の含水率を測定した結果、水分は1ppm以下であった(含水率測定はカールフィッシャー水分計による、以下同様)。
シリル保護アミノ基含有アルコール体(iA)
無色液体
沸点:上記[合成例1−2]で得られた結果と同じ。
1H−NMR(500MHz,CDCL3):上記[合成例1−2]で得られた結果と同じ。
Figure 0006463229
式中Tsはパラトルエンスルホニル基、t−BuOKはカリウムtert−ブトキシド、NMPはN−メチルピロリドンのことである。
[合成例2−4]求電子剤(iiB)を使用した式(iA)で表される化合物の合成
200ml三口フラスコにエチレングリコール2.98g、N−メチルピロリドン5.0g、カリウムtert−ブトキシド0.54gを仕込み、30分撹拌後、求電子剤(iiB)2.00gをN−メチルピロリドン10.0gに溶かした溶液を常温にて滴下した。60℃まで昇温し、5時間撹拌した後、炭酸水素ナトリウム0.08gを用いて反応停止した。続いてジフェニルエーテルに溶媒置換した後、析出した塩をろ過で取り除いた。その後減圧蒸留してシリル保護アミノ基含有アルコール体(iA)を1.07g(収率64.0%)得た。蒸留後の含水率を測定した結果、水分は1ppm以下であった。
シリル保護アミノ基含有アルコール体(iA)
無色液体
沸点:上記[合成例1−2]で得られた結果と同じ。
1H−NMR(500MHz,CDCL3):上記[合成例1−2]で得られた結果と同じ。
Figure 0006463229
[合成例3]式(iB)で表される化合物の合成
[合成例3−1]式(iB−1)で表される化合物の合成
200ml三口フラスコに6−アミノ−1−ヘキサノール5.00g、トリエチルアミン15.68g、トルエン15.00gを仕込み、その後窒素雰囲気化でTESOTf40.91gを滴下した。その後80℃で25時間撹拌した。反応液を分液ロートに移し、下層を分離し、上層を減圧蒸留してシリル保護体(iB−1)を18.39g(収率93.0%)得た。
シリル保護体(iB−1)
無色液体
沸点 180℃/10Pa
1H−NMR(500MHz,CDCL3):δ=0.63(18H,q),0.96(27H,t),1.69(8H,m),2.83(2H,m),3.40(2H,t)
Figure 0006463229
[合成例3−2]式(iB)で表される化合物の合成
50ml一口フラスコにシリル保護体(iB−1)5.00g、メタノール5.00g、ナトリウムメトキシド29mgを仕込み、60℃で18時間撹拌した。その後、トリエチルメトキシシランを減圧留去し、再びメタノール5.00gを入れて60℃で撹拌した。同様の操作を繰り返し、反応が完結した後炭酸水素ナトリウムでクエンチし、トルエンに溶媒置換した後、塩をろ過で取り除いた。その後減圧蒸留してシリル保護アミノ基含有アルコール体(iB)を3.35g(収率89.0%)得た。蒸留後の含水率を測定した結果、水分は1ppm以下であった。
シリル保護アミノ基含有アルコール体(iB)
無色液体
沸点 108−112℃/10Pa
1H−NMR(500MHz,CDCL3):δ=0.60(12H,q),0.93(18H,t),1.68(8H,m),2.82(2H,m),3.40(2H,t)
Figure 0006463229
[合成例4]式(IA)で表される化合物の合成
[合成例4−1]式(IA)で表される化合物の合成
窒素雰囲気下のグローブボックス内で、50mL三口フラスコ中に水素化カリウム(関東化学(株)製、ミネラルオイル状)を投入し、ヘキサン洗浄によりミネラルオイルを分離後、約2時間真空乾燥し0.50g(12.5mmol)の水素化カリウムを得た。フラスコ内にシリンジで蒸留THFを7.71g添加し、式(iA)で表される化合物4.44g(12.8mmol)を常温で滴下した。常温で1時間撹拌した後、50℃で2時間撹拌を行い、式(IA)で表される化合物のTHF溶液12.40g(1.02mmol/g)を得た。このとき塩の析出及び白濁は観測されなかった((IA)質量/THF溶液質量=39.8重量%)。上記反応により合成された重合開始剤(IA)と開始剤原料アルコール(iA)の物質量比率は98:2(mol%)である。以下に反応スキームを示す。
Figure 0006463229
[合成例4−2]式(IA)で表される化合物の別法合成
窒素雰囲気下のグローブボックス内で100mL三口フラスコ内にナフタレン2.02g、カリウム0.68gを秤量し、1時間真空乾燥した。その後窒素雰囲気下に戻し、フラスコ内にシリンジで蒸留THF19.65gを添加した。1時間撹拌し、カリウムナフタレンのTHF溶液を調整した(0.71mmol/g)。一方、窒素雰囲気下、50mL三口フラスコ内に式(iA)で表される化合物1.96g(5.64mmol)をシリンジで秤量した。そこに上記調整したカリウムナフタレンのTHF溶液を常温で7.85g滴下した。熟成を1時間実施し、重合開始剤(IA)のTHF溶液9.77g(0.58mmol/g)を得た。このとき塩の析出及び白濁は観測されなかった((IA)質量/THF溶液質量=22.3重量%)。上記反応により合成された重合開始剤(IA)と開始剤原料アルコール(iA)の物質量比率は98:2(mol%)である。反応スキームを以下に示す。
Figure 0006463229
[合成例5]式(I−1A)で表される化合物の合成
温度計、滴下漏斗、ジムロート冷却器を接続した500mL四口フラスコ中に撹拌子を投入した。装置内の真空度を10Pa以下に保った後、オイルバス及びヒートガンを使って装置内を加温し、系内の水分を除去した。その後、窒素気流下で2L四口フラスコ内に[合成例4−1]より調整した式(IA)で表される化合物のTHF溶液1.69gと蒸留THF140gを添加した。滴下漏斗にエチレンオキシド20gと蒸留THF40gを投入し、500mL四口フラスコ内に少しずつ滴下した。500mL四口フラスコ内の温度が安定したことを確認後、45〜50℃で8時間熟成を行った。以下に反応スキームを示す。
反応終了後、オイルバスを外し、反応系を室温まで冷却した。得られた反応液を少量サンプリングし、酢酸で反応停止してGPC測定を行った結果、Mw=8,000、Mw/Mn=1.04であった。
Figure 0006463229
[合成例6]式(IIA)で表される化合物の合成
[合成例6−1]式(IIA)で表される化合物の合成
式(I−1A)で表される化合物の反応液中に、2−ブロモエチルメチルエーテルを2.41g、カリウムtert−ブトキシドのTHF溶液(1mol/L)10.5mLを添加し、5時間還流させながら撹拌した。反応液中の塩をろ過により取り除いた後、25wt%まで濃縮し、濃縮液を滴下漏斗に移した。撹拌子の入った500mLビーカー中ヘキサンを201g投入し、その中に濃縮液を10分かけて滴下後、20分間熟成を行った。生成した白色粉末をろ過後、粉末を元のビーカーに戻し、ヘキサン99gで20分間洗浄を行ない、さらに同様の洗浄操作を1回実施した。以下に反応スキームを示す。
得られた白色粉末を真空乾燥した結果、18.6gのポリマー(IIA)を得た。GPC測定を行った結果、Mw=8,000、Mw/Mn=1.05であった。
Figure 0006463229
[合成例6−2]式(IIA)で表される化合物の別法合成
式(I−1A)で表される化合物の反応液中に、2−メトキシエチルp−トルエンスルホネートを2.05g、カリウムtert−ブトキシド0.50gを添加し、40℃で5時間撹拌した。反応液中の塩をろ過により取り除いた後、25wt%まで濃縮し、濃縮液を滴下漏斗に移した。撹拌子の入った500mLビーカー中ヘキサンを200g投入し、その中に濃縮液を10分かけて滴下後、10分間熟成を行った。生成した白色粉末をろ過後、粉末を元のビーカーに戻し、ヘキサン100gで10分間洗浄を行ない、さらに同様の洗浄操作を1回実施した。以下に反応スキームを示す。
得られた白色粉末を真空乾燥した結果、18.6gのポリマー(IIA)を得た。GPC測定を行った結果、Mw=8,000、Mw/Mn=1.05であった。
Figure 0006463229
[合成例6−3]式(IIA)で表される化合物の別法合成
2Lの高圧ガス反応容器を窒素パージにより乾燥し、窒素雰囲気下上述の[合成例4−1]の方法で合成した重合開始剤(IA)のTHF溶液8.29g(1.02mmol/g、8.46mmol)と蒸留THF885gを添加した。反応容器を45℃まで昇温した後、エチレンオキシド100gを連続的に圧入した後、系内の圧力を窒素加圧により0.15MPaに調節した。45℃で撹拌すると系内の圧力は徐々に低下していき、6時間経過したところで0.11MPaで安定し反応の終点とした。40℃まで冷却した後、求電子剤として2−メトキシエチル−p−トルエンスルホネート9.75gをTHF97.5gに溶解させ系内に圧入し、さらにカリウムtert−ブトキシドのTHF溶液(1mol/L)21mlをTHF21gで希釈し系内に圧入した。続いて40℃に保ちながら5時間熟成を行った。析出した塩をろ過により分別し、ろ液に吸着材KW−2000を17g添加して2時間撹拌した後ろ過により吸着材を取り除いた。反応液を濃縮し400gとした後、撹拌子の入った3Lビーカー中にヘキサン750g、酢酸エチル750gを入れ、得られた反応液を滴下後、10分間熟成を行った。生成した白色粉末をろ過後、粉末を元のビーカーに戻し、ヘキサン375g、酢酸エチル375gで10分間洗浄を行ない、さらにもう一度同様の洗浄を繰り返した後、得られた白色粉末を真空乾燥した。結果、96gのポリマー(IIA)を得た。GPC測定を行った結果、Mw=11,400、Mw/Mn=1.03であった。反応スキームを以下に示す。
Figure 0006463229
下記表1に示したように合成例6−3では化学量論的にエチレンオキシドとの重合が進行していることがわかる。
Figure 0006463229
[合成例7]式(IIIA−a)で表される化合物の合成
[合成例7−1]式(IIIA−a)で表される化合物の合成
50mL三口フラスコに、[合成例6−1]で得られた式(IIA)で表される化合物1.0g、THF9.0g、1N HClaq.0.4mlを投入し40℃で4時間撹拌した。その後25wt%NaOH水溶液0.2mlで反応を停止した。反応溶液を濃縮して水を留去した後、THF5.7gを添加してポリマー溶液の濃度を調整し、析出した塩をろ過した。撹拌子の入った100mLビーカー中にヘキサン10gを入れ、得られた反応液を滴下後、10分間熟成を行った。生成した白色粉末をろ過後、粉末を元のビーカーに戻し、ヘキサン5gで10分間洗浄を行ない、さらに同様の洗浄操作を1回実施した。
得られた白色粉末を真空乾燥した結果、0.7gの式(IIIA−a)で表される化合物を得た。GPC測定を行った結果、Mw=7,900、Mw/Mn=1.05であった。反応スキームを以下に示す。
なお、式(IIA)で表される化合物を、反応後精製することなく続いて塩酸を加えて脱保護しても良く、その場合さらに工程を簡略化することができる。
Figure 0006463229
[合成例7−2]式(IIIA−a)で表される化合物の別法合成
1L三口フラスコに[合成例6−3]で得られたポリマー(IIA)100g、MeOH400g、酢酸5.00gを投入し35℃で3時間撹拌した。その後ナトリウムメチラート28%メタノール溶液を24.12gで反応を停止した。反応溶液を濃縮してトルエンへと溶媒置換し450gのポリマー溶液を調整し、析出した塩をろ過した。得られたポリマー溶液に吸着材KW−2000を100g加え35℃で1時間処理をして微量の塩を除去した。撹拌子の入った3Lビーカー中にヘキサン1000g、酢酸エチル500gを入れ、得られた反応液を滴下後、10分間熟成を行った。生成した白色粉末をろ過後、粉末を元のビーカーに戻し、ヘキサン600g、酢酸エチル300gで10分間洗浄を行ない、さらに同様の洗浄操作を1回実施した。
得られた白色粉末を真空乾燥した結果、90gのポリマー(IIIA−a)を得た。GPC測定を行った結果、Mw=11,000、Mw/Mn=1.03であった。反応スキームを以下に示す。
Figure 0006463229
[合成例8]式(IIIB−a)で表される化合物の合成
合成例4〜7で、式(iA)で表される化合物を式(iB)で表される化合物に変えた以外は同様の操作により式(IIIB−a)で表される化合物を得た。すなわち、式(iB)で表される化合物を用いて、合成例4−1と同様の操作により重合開始剤(IB)を合成し、その重合開始剤を用いて、合成例5〜7と同様の操作により式(IIIB−a)で表される化合物を得た。なお、合成例6については合成例6−1と、合成例7については合成例7−1と同様の操作を行った。式(IIIB−a)で表される化合物についてGPC測定を行った結果、Mw=7,900、Mw/Mn=1.05であった。反応スキームを以下に示す。
Figure 0006463229
[合成例9]式(IIIA―b)〜(IIIA―f)で表される化合物の合成
式(iA)で表される化合物とエチレンオキシドの比を変える以外は合成例4〜7とほぼ同様の操作を行うことにより、ポリマー(IIIA―b)〜(IIIA―f)を合成した。なお、合成例4については合成例4−1と、合成例6については合成例6−1と、合成例7については合成例7−1と同様の操作を行った。分析結果を表2に示す。
Figure 0006463229
Figure 0006463229
[合成例10]式(IIIB−b)〜(IIIB−f)で表される化合物の合成
式(iB)で表される化合物とエチレンオキシドの比を変える以外は合成例8とほぼ同様の操作を行うことにより、ポリマー(IIIB−b)〜(IIIB−f)を合成した。分析結果を表3に示す。
Figure 0006463229
Figure 0006463229
[合成例11]式(IIIA−g)〜(IIIA−l)、(IIIB−g)〜(IIIB−l)の合成
[合成例6−1]における基質2−ブロモエチルメチルエーテルを、下表に示す(置換基の付いた)アルキル基(R)を末端に有する2−ブロモエチル(置換)アルキルエーテルに変える以外は、合成例4〜7とほぼ同様の操作を行うことにより式(IIIA−g)〜(IIIA−l)で表される化合物を、合成例8とほぼ同様の操作を行うことにより式(IIIB−g)〜(IIIB−l)で表される化合物を合成した。なお、合成例4については合成例4−1と、合成例6については合成例6−1と、合成例7については合成例7−1と同様の操作を行った。分析結果を表4、5に示す。
Figure 0006463229
Figure 0006463229
Figure 0006463229
[合成例12]式(IIIA−a)で表される化合物の精製
陽イオン交換樹脂DIAION PK−208(三菱化学(株)製)50gを充填したカートリッジ内を1N塩酸300gで洗浄後、イオン交換水300gで3回、次いでメタノール300gで1回、カートリッジの洗浄を行った。500mL二口フラスコにポリマー(IIIA−a)のメタノール5wt%溶液(ポリマー含有量10g)を投入し、ポリマー溶液を上述のカートリッジ内にポンプを使って移送した。カートリッジの排液口から出てきたメタノール溶液を元の500mLナスフラスコに合せ、この操作を2時間継続してポリマー(IIIA−a)を陽イオン交換樹脂に吸着させた。その後、カートリッジ内の樹脂をメタノール300gで1回洗浄した後、7Nアンモニア溶液(メタノール溶液、関東化学(株)製)を50g使ってポリマー(IIIA−a−2)を陽イオン交換樹脂から溶離させた。なお、陽イオン交換樹脂からの溶離工程以降の精製ポリマーを(IIIA−a−2)と示す。
なお式(IIIA−a)で表される化合物の代わりに式(IIA)で表される化合物を使用しても、陽イオン交換樹脂触媒下、メタノール溶液で脱保護が進行するので、脱保護と精製を同時に行うことができ、工程をさらに簡略化することができた。
得られた溶離液を500mLナス形フラスコに移し、ロータリーエバポレーターを使ってアンモニアとメタノールを留去した。ほぼ乾固するまで減圧濃縮を実施後、トルエンに溶媒置換し、ポリマー(IIIA−a−2)の固形分濃度が25wt%になるように調製した。
撹拌子の入った500mLビーカー中にヘキサン100gと酢酸エチル50gを混合し、滴下漏斗を使って得られたポリマー(IIIA−a−2)の25wt%溶液を10分かけて滴下後、20分間撹拌を行い、熟成を行った。生成した白色粉末をろ過後、粉末を元のビーカーに戻し、ヘキサン50gと酢酸エチル25gの混合溶媒で20分間洗浄を行ない、さらに同様の洗浄操作を1回実施した。
得られた白色粉末を真空乾燥した結果、8.51gのポリマー(IIIA−a−2)を得た。GPC測定を行った結果、Mw=8,000、Mw/Mn=1.05であった。なお、重合時あえて水分を少量混入させて反応を行った以外は上記実施例と同様にして反応を行った場合、上記陽イオン交換樹脂精製で得られたろ液を濃縮乾燥して得られた化合物中に、下記式(VIIIa)で表される重合時混入した水による副生成物が極少量H−NMRにより確認できた。以上のことより、仮に重合時、水が混入したとしても陽イオン交換樹脂により副生成物を除去することができ、製造マージンを広げることができた。
Figure 0006463229
[比較合成例1]ポリマー(VIa)の合成
温度計、滴下漏斗、ジムロート冷却器を接続した500mLの四口ナスフラスコ中に撹拌子と重合開始剤として、カリウムメトキシド(関東化学(株)製)71mg(1.01mmol)を投入し、装置内の真空度を10Pa以下に保った後、オイルバス及びヒートガンを使って装置内を加温し、系内の水分を除去した。
その後、窒素気流下で四口フラスコ内にメタノール(東京化成工業(株)製)40μL(1.00mmol)及び蒸留THF140gを投入し、カリウムメトキシドが完全に溶解するまで室温で撹拌を行った。上記方法により合成された重合開始剤カリウムメトキシドと開始剤原料アルコールであるメタノールの物質量比率は50:50(mol%)である。
滴下漏斗内にエチレンオキシド35gと蒸留THF60gの混合溶液を投入し、内温を35℃以下に保ちながら四口フラスコ内に少量ずつ滴下した。全量滴下後、内温を50℃以下に保ちながら80時間撹拌を行った。
エチレンオキシドの転化率に変化がなくなったことを確認後、フラスコ内に酢酸0.06gを添加した。窒素バブリングによりエチレンオキシドを除去後、反応液を500mLナス型フラスコに移し、ロータリーエバポレーターを使って固体が析出するまで反応液を濃縮した。ポリマーの粗生成物23gをトルエン46gに再溶解後、滴下漏斗に移送した。
撹拌子の入った500mLビーカー中にイソプロピルエーテル138gを投入し、滴下漏斗を使ってポリマー溶液を10分かけて滴下後、20分間熟成を行った。生成した白色粉末をろ過後、粉末を元のビーカーに戻し、イソプロピルエーテル69gの混合溶媒で20分間洗浄を行ない、さらに同様の洗浄操作を2回実施した。反応スキームを以下に示す。
得られた白色粉末を真空乾燥した結果、18.54gの比較ポリマー(VIa)を得た。GPC測定を行った結果、Mw=7,200、Mw/Mn=1.16であった。
Figure 0006463229
[比較合成例2]ポリマー(IXa)の合成
300ml四口フラスコにポリマー(VIa)10.00g、THF29.5g、10wt%水酸化カリウム水溶液0.56g、HO 0.5g、アクリロニトリル1.06gを仕込み、常温にて6時間撹拌した。反応終了後、アルカリ吸着剤「トミタAD700NS」(商品名、合成ケイ酸アルミニウム、富田製薬(株)製)を1.45g添加し、2時間反応を行った。アルカリ吸着剤をろ過後、ろ液を300mLナスフラスコに移し、トルエンに溶媒置換して比較ポリマー(IXa)の固形分濃度が25wt%になるまで濃縮した。
撹拌子の入った500mLビーカー中にヘキサン100gと酢酸エチル50gを混合し、滴下漏斗を使って得られた濃縮液を10分かけて滴下後、20分間熟成を行った。生成した白色粉末をろ過後、粉末を元のビーカーに戻し、ヘキサン50gと酢酸エチル25gの混合溶媒で20分間洗浄を行ない、さらに同様の洗浄操作を1回実施した。反応スキームを以下に示す。
得られた白色粉末を真空乾燥した結果、9.12gの比較ポリマー(IXa)を得た。GPC測定を行った結果、Mw=7,300、Mw/Mn=1.15であった。
Figure 0006463229
[比較合成例3]ポリマー(IIIc)の合成
500mLの水素還元用オートクレーブの中に5.0gのポリマー(IXa)、5.0gのラネーコバルト触媒R−400(日興リカ(株)製)、45.0gのメタノール、3.0mLのアンモニアの1Nメタノール溶液(アルドリッチ製)を室温で投入した。その後、水素ガス(圧力=10kg/cm)を封入し、内温が120℃になるまで加温し、そのまま6時間反応を行った。室温まで冷却後、圧力を大気圧に戻した後、窒素を吹き込みながら系内のアンモニアを除去した。ろ過によりラネーコバルト触媒を除去後、ろ液を100mLナス形フラスコに移し、ロータリーエバポレーターを使ってアンモニアとメタノールを留去した。乾固するまで減圧濃縮を実施後、ポリマー(IIIc)と下記一般式(IVc)〜(VIc)の混合物を4.5g得た。GPC測定を行った結果、Mw=7,300、Mw/Mn=1.25であった。反応スキームと副生成物を以下に記す。
Figure 0006463229
[合成例7−1、8、12と比較合成例3で得られた生成物の不純物含有量分析]
[合成例7−1]、[合成例8]及び[合成例12]において得られた生成物と[比較合成例3]で得られた生成物中の不純物含有量分析を行った。結果を下記表6に示す。
表6中mPEGと表した化合物とは[比較合成例3]中、一般式(VIc)に相当する化合物であり、末端にシアノエチル基を有するポリマーからアクリロニトリルがβ脱離した化合物である。mPEGの組成比はH−NMR測定により算出した。まず、[合成例7−1]、[合成例8]、[合成例12]、[比較合成例3]で得られた生成物をそれぞれ10mg測り取り、0.75mlのCDCl3に溶解させた後、トリフルオロ酢酸無水物を50mg添加し、1日放置した。この処理によって生成する下記一般式(VI−1)で表される化合物のエステルα位メチレン由来のプロトンと下記一般式(III−1)で表される化合物のアミドα位メチレン由来のプロトンとの比によりmPEGの組成比を算出した。
表中2、3級アミンと表した化合物とは[比較ポリマー合成例3]中、一般式(IVc)、(Vc)に相当する化合物である。その混入量はGPCにより測定し、2倍、3倍分子量に相当するポリマーの面積パーセントより算出した。
これらの結果より、比較ポリマー(IIIc)では水素還元によるアクリロニトリルのβ脱離と2、3級アミンの生成が観測されたが、実施例ポリマー(IIIA−a)、(IIIB−a)、(IIIA−a−2)ではそれらの副生物が観測されなかった。
Figure 0006463229
Figure 0006463229
[合成例7−1、8、12と比較合成例3で得られた生成物の金属分析]
[合成例7−1]、[合成例8]及び[合成例12]において得られた生成物と[比較合成例3]で得られた生成物の高周波誘導結合プラズマ質量分析計(ICP−MS、Agilent Technologies 7500cs)による金属不純物分析を行った。測定は各生成物を超純水で100倍希釈したサンプルを用い、標準添加法により分析を行った。分析結果(固形分換算値)を表7に示す(単位はppb)。
金属分析の結果、比較ポリマー(IIIc)では還元時に使用した重金属が混入するのに対し、[合成例7−1]、[合成例8]、[合成例12]では重金属触媒を使用していないため、実施例ポリマー(IIIA−a)、(IIIB−a)、(IIIA−a−2)では重金属が含まれていないことがわかる。
Figure 0006463229
[重合開始剤及び比較重合開始剤の合成、並びに重合溶媒に対する溶解性比較]
上記で使用した以外の重合開始剤(開始剤2〜9、11、12、比較開始剤1〜8)を合成した結果を以下に示す。なお、以下において、「開始剤1」は[合成例4−1]において式(iA)で表される化合物を用いて合成された式(IA)で表される重合開始剤であり、「開始剤10」は[合成例8]において式(iB)で表される化合物を用いて合成された重合開始剤(IB)である。
[開始剤2の合成]
[合成例2−3]において使用したエチレングリコールをジエチレングリコールに変えた以外は、[合成例2−3]及び[合成例4−1]に記載の方法と同様にして、開始剤2を合成した。
Figure 0006463229
[開始剤3の合成]
[合成例2−4]において使用した求電子剤(iiB)を下記求電子剤(iiC)に変えた以外は、[合成例2−4]及び[合成例4−1]に記載の方法と同様にして、開始剤3を合成した。
Figure 0006463229
[開始剤4の合成]
[合成例2−4]において使用したエチレングリコールをジエチレングリコールに変えた以外は、[開始剤3の合成]に記載の方法と同様にして、開始剤4を合成した。
Figure 0006463229
[開始剤5の合成]
[合成例2−4]において使用した求電子剤(iiB)を下記求電子剤(iiD)に変え、エチレングリコールをトリエチレングリコールに変えた以外は、[合成例2−4]及び[合成例4−1]に記載の方法と同様にして開始剤5を合成した。
Figure 0006463229
[開始剤6の合成]
[合成例2−4]において使用した求電子剤(iiB)を下記求電子剤(iiE)に変えた以外は、[合成例2−4]及び[合成例4−1]に記載の方法と同様にして開始剤6を合成した。
Figure 0006463229
上記求電子剤(iiE)及び開始剤6中、TBSはtert−ブチルジメチルシリルのことである。
[開始剤7の合成]
[合成例2−4]において使用した求電子剤(iiB)を下記求電子剤(iiF)に変えた以外は、[合成例2−4]及び[合成例4−1]に記載の方法と同様にして、開始剤7を合成した。
Figure 0006463229
[開始剤8の合成]
[合成例2−4]において使用した求電子剤(iiB)を下記求電子剤(iiG)に変えた以外は、[合成例2−4]及び[合成例4−1]に記載の方法と同様にして、開始剤8を合成した。
Figure 0006463229
[開始剤9の合成]
[合成例2−4]において使用した求電子剤(iiB)を下記求電子剤(iiH)に変えた以外は、[合成例2−4]及び[合成例4−1]に記載の方法と同様にして開始剤9を合成した。
Figure 0006463229
[開始剤11の合成]
300ml三口フラスコに6−アミノ−1−ヘキサノール15.7g、THF91.0g、炭酸カリウム46.3gを仕込み、その後窒素雰囲気下、氷冷しながらアリルブロマイド28.4mlを滴下した。その後常温で1時間撹拌した。反応液をろ過し、減圧蒸留して開始剤11の原料アルコール(iC)を13.2g(収率50.0%)得た。続いて[合成例4−1]に記載の方法と同様にして開始剤11を合成した。
Figure 0006463229
[開始剤12の合成]
アリルブロマイドを1,2−ビス(クロロジメチルシリル)エタンに変えた以外は[開始剤11の合成]と同様にして開始剤12を合成した。
Figure 0006463229
[比較開始剤1の合成]
[合成例2−1]において使用したシリル保護アミノ基含有アルコール体(iiA−2)を原料として、続いて[合成例4−1]に記載の方法と同様にして比較開始剤1を合成した。
Figure 0006463229
[比較開始剤2の合成]
保護基のトリエチルシリルをトリメチルシリル(TMS)に変えた以外は[比較開始剤1の合成]に記載の方法と同様にして比較開始剤2を合成した。
Figure 0006463229
上記比較開始剤2中のTMSはトリメチルシリルのことである。
[比較開始剤3の合成]
[開始剤11の合成]において使用した6−アミノ−1−ヘキサノールを3−アミノ−1−プロパノールに変えた以外は[開始剤11の合成]に記載の方法と同様にして、比較開始剤3を合成した。
Figure 0006463229
[比較開始剤4の合成]
式(iA)で表される化合物に代えて、原料アルコールとして下記(iD)を使用した以外は[合成例4−1]に記載の方法と同様にして比較開始剤4を合成した。
Figure 0006463229
[比較開始剤5の合成]
式(iA)で表される化合物に代えて、原料アルコールとして下記(iE)を使用した以外は[合成例4−1]に記載の方法と同様にして比較開始剤5を合成した。
Figure 0006463229
[比較開始剤6の合成]
[開始剤12の合成]において使用した6−アミノ−1−ヘキサノールを3−アミノ−1−プロパノールに変えた以外は[開始剤12の合成]に記載の方法と同様にして比較開始剤6を合成した。
Figure 0006463229
[比較開始剤7の合成]
[比較開始剤3の合成]において使用したアリルブロマイドをベンジルブロマイドに変えた以外は[比較開始剤3の合成]に記載の方法と同様にして比較開始剤7を合成した。
Figure 0006463229
[比較開始剤8の合成]
以下のスキーム1に示す反応により下記式(iF)で表される化合物を合成した。この式(iF)で表される化合物を、式(iA)で表される化合物に代えて使用した以外は、[合成例4−1]に記載の方法と同様にして、比較開始剤8を合成した。
1)Boc保護(iF−1)の合成
200ml三口フラスコに3−アミノ−1−プロパノール5.11g、トリエチルアミン7.21g、メタノール55.43g、二炭酸ジーtert−ブチル(以下Boc2Oと記す)15.61gを仕込み、窒素雰囲気下、常温にて14時間撹拌した。反応液を飽和塩化アンモニウム水溶液で反応停止し、酢酸エチルで抽出した。得られた酢酸エチル溶液を減圧で濃縮してBoc保護(iF−1)10.73g(粗収率90%)を得た。
2)TBS保護(iF−2)の合成
500ml三口フラスコにBoc保護(iF−1)10.61g、THF241.80gを加え、窒素雰囲気下で氷冷しながら、イミダゾール9.26g、TBSCl15.38gを添加した。常温に戻して22時間撹拌後、飽和塩化アンモニウム水溶液で反応停止し、イソプロピルエーテルで抽出した。得られたイソプロピルエーテル溶液を減圧で濃縮してTBS保護(iF−2)18.24g(粗収率93%)を得た。
3)Boc保護(iF−3)の合成
500ml二口フラスコにTBS保護(iF−2)10.01g、脱水THF155.58gを加え、窒素雰囲気下で氷冷しながら、n−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(2.69M)16.68mLを滴下した。同温度で30分撹拌後、Boc2O/THF溶液(26wt%)40.87gを滴下し、常温に戻して2.5時間撹拌した。反応液をイソプロピルエーテルで希釈し、飽和塩化アンモニウム水溶液で洗浄した後、得られた溶液を減圧で濃縮してTBS保護(iF−3)14.77g(粗収率100%)を得た。
4)アルコール(iF)の合成
500ml三口フラスコにTBS保護(iF−3)14.77g、THF110.59gを仕込み、窒素雰囲気下、常温で撹拌しながらTBAF(フッ化テトラn−ブチルアンモニウム)/THF溶液(1M)39.5mLを添加した。同温度で5時間撹拌後、イソプロピルエーテルで希釈し超純水で洗浄した。得られたイソプロピルエーテル溶液を減圧で濃縮してアルコール(iF)10.22g(粗収率98%)を得た。
Figure 0006463229
上記スキーム中Bocはtert−ブトキシカルボニルのことである。
Figure 0006463229
上記で合成した各種重合開始剤(開始剤1〜12、及び比較開始剤1〜8)の構造を下記にまとめて示す。
Figure 0006463229
Figure 0006463229
次に開始剤1〜12と比較開始剤1〜8の重合溶媒への溶解性の結果を示す。上記で合成した開始剤1〜12と比較開始剤1〜8のTHFを減圧留去し、重合開始剤を取り出した後、それぞれ重合溶媒に20wt%の濃度で溶解させた結果を表に示す。目視による濁りが全く見られないものは「○」、濁りが見られたり全く溶けない、またはアルコキシドにした段階で分解してしまうものは「×」、未検討のものは「−」を記した。
Figure 0006463229
比較開始剤1、2、5、6の合成を検討した際は分子内での保護基のかけ変わりが進行したが、鎖長を伸長した開始剤1、2、6、7、10、12では開始剤が安定に存在し、かつ溶媒へ溶解した。一方、比較開始剤3、4、7、8で溶媒へ溶解しなかった化合物も鎖長を伸長した開始剤3、4、5、8、9、11では溶媒へ溶解した。
上記の実施例及び比較例の結果、合成例5及び比較合成例1において、後者が開始剤原料アルコールの存在のため80時間もの重合時間を要しているのに対し、前者は開始剤原料アルコールの残量が少ない状態でもTHFに可溶である重合開始剤を用いることで8時間以内に重合反応が完結していることがわかる。すなわち、本発明の手法によって温和な条件下でのアルキレンオキシドの重合が実現した。また、合成例6では合成例5の反応液を後処理することなく、直接次工程の反応に用いることにより、工程が大幅に簡略化出来た。さらに合成例12ではイオン交換樹脂を用いた樹脂の精製に有機溶媒を用いることにより、最終工程で凍結乾燥を使用せずに、簡便な方法でポリマーの精製を行うことが可能となった。
合成例5〜8及び比較合成例1〜3において、後者ではシアノ基の還元に重金属を触媒とした水素添加反応を要するのに対し、前者では保護アミノ基を脱保護するだけで目的のポリマーを合成できる。比較ポリマー(IIIc)では水素還元によりアクリロニトリルのβ脱離と2、3級アミンの生成が起こっているが、実施例ポリマー(IIIA−a)、(IIIB−a)、(IIIA−a−2)ではいずれの生成も観測できなかった(表6)。また、合成例7−1、8、12及び比較合成例3において、金属分析の結果、比較ポリマーでは還元時に使用した重金属が混入するのに対し、合成例7−1、8、12では重金属触媒を使用していないため、本質的に重金属が混入しないことがわかる。また強酸性陽イオン交換樹脂による精製によりカリウム金属混入量を低減することができた(表7)。結果、本発明により、医薬品において悪影響を及ぼす可能性のある重金属の混入がないアミノ基含有狭分散ポリアルキレングリコール誘導体の合成を達成した。また、新規な保護アミノ基含有アルコールを合成し、さらにそれを原料として重合開始剤とすることで、さまざまなポリマー合成へ応用することが可能となった。上記新規重合開始剤を使用して、さらに必要に応じて陽イオン交換樹脂により精製することで、水の混入により生成する分離困難であったジオールポリマーを除去することができ、純度よくアミノ基含有狭分散ポリアルキレングリコール誘導体を得ることが可能になり、製造マージンを広げることができた。
本発明の方法を用いて製造した高分子化合物は、ドラッグデリバリーシステムの分野をはじめとした医薬品や化粧品等の用途で用いられるブロック共重合体を合成する際に出発原料として広く使用することができる。また、新規な保護アミノ基含有アルコールの金属塩は様々なポリマー合成へと応用することができる。

Claims (26)

  1. 下記一般式(I)で表される重合開始剤とアルキレンオキシドとを反応させる工程を少なくとも含む、末端にアミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体の製造方法。
    Figure 0006463229
    (一般式(I)中、R 1a及びR 1bは互いに独立にアミノ基の保護基を示すか、一方が水素原子を示し、他方がアミノ基の保護基を示すか、又はR 1a及びR 1bは互いに結合してアミノ基の窒素原子と共に環を形成する環状保護基を示し、R は炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、R は単結合、或いはヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20の直鎖状、又は炭素数3〜20の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、ここでR 及びR の炭素数の総数は4以上であり、又は、R がヘテロ原子を含む場合はR 及びR の炭素原子及びヘテロ原子の総数が4以上であり、Mはアルカリ金属を表す)
  2. 工程a)〜工程c)を含む、末端にアミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体の製造方法:
    Figure 0006463229
    (一般式(I)〜(III)中、
    1a及びR 1bは互いに独立にアミノ基の保護基を示すか、一方が水素原子を示し、他方がアミノ基の保護基を示すか、又はR 1a及びR 1bは互いに結合してアミノ基の窒素原子と共に環を形成する環状保護基を示し、
    は炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、
    は単結合、或いはヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20の直鎖状、又は炭素数3〜20の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、
    ここでR 及びR の炭素数の総数は4以上であり、又は、R がヘテロ原子を含む場合はR 及びR の炭素原子及びヘテロ原子の総数が4以上であり、
    は水素原子、或いは置換されていてもよい直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜12の炭化水素基であり、かつ該炭化水素基はヘテロ原子を含んでいてもよく、
    は炭素数2〜8のアルキレン基であり、
    Mはアルカリ金属を表し、
    nは1〜450の整数である)
    工程a)前記一般式(I)で表される重合開始剤とアルキレンオキシドとを重合溶媒中で反応させることにより、下記一般式(I−1)で表される化合物を得る工程
    Figure 0006463229
    (一般式(I−1)中、R 1a、R 1b、R 、R 、及びR は前記一般式(II)について定義したとおりであって、前記一般式(II)のR 1a、R 1b、R 、R 、及びR と同一であり、Mはアルカリ金属を表し、前記一般式(I)のMと同一であり、rは1〜445の整数を表す);
    工程b)前記一般式(I−1)で表される化合物と下記一般式(I−2)で表される化合物とを反応させることにより、前記一般式(II)で表される化合物を得る工程
    Figure 0006463229
    (一般式(I−2)中、R 及びR は前記一般式(II)及び(III)について定義したとおりであって、前記一般式(II)及び(III)のR 及びR と同一であり、kは0〜5の整数を表し、Lは脱離基を表す);及び
    工程c)前記一般式(II)で表される化合物を脱保護し、前記一般式(III)で表される化合物を得る工程。
  3. 前記一般式(I)〜(III)中、R 1a及びR 1bが、重金属触媒を使用することなく脱保護できる保護基であり、かつ、前記工程c)において、前記一般式(II)で表される化合物を重金属触媒を用いることなく脱保護する、請求項2に記載の方法。
  4. 前記工程a)の前に、前記一般式(I)で表される重合開始剤を合成するための前工程をさらに含み、前記前工程が、下記一般式(i)で表される化合物と、M、M、R 、[R]・−、及びRから選択されるアルカリ金属又はアルカリ金属化合物(式中、Mはアルカリ金属を表し、Rは置換基を有していてもよい炭素数1〜20のアルキル基を表し、Rは置換基を有していてもよい芳香族化合物を表し、Rは炭素数1〜6のアルキル基を表す)とを反応させることにより、前記一般式(I)で表される重合開始剤を得る工程を少なくとも含む、請求項2又は3に記載の方法。
    Figure 0006463229
    (一般式(i)中、R 1a、R 1b、R 、及びR は、前記一般式(I)について定義したとおりであって、前記一般式(I)中のR 1a、R 1b、R 、及びR と同一である)
  5. 前記工程a)において使用する前記一般式(I)で表される重合開始剤が、下記一般式(1)及び/又は(2)で表される重合開始剤であり、かつ前記工程c)で得られる前記一般式(III)で表される化合物が、下記一般式(3)及び/又は(4)で表される化合物である、請求項2〜4のいずれか1項に記載の方法。
    Figure 0006463229
    (一般式(1)及び(2)中、Rはそれぞれ独立して炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の1価の炭化水素基であり、或いはRは互いに結合してこれらが結合するケイ素原子と共に3〜6員環を形成することもでき、Rは炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、Rは炭素数4〜6の直鎖状の2価の炭化水素基であり、Rは炭素数2〜8のアルキレン基であり、Mはアルカリ金属を表し、mは1〜3の整数を表す)
    Figure 0006463229
    (一般式(3)及び(4)中、R、R、R、及びmは、前記一般式(1)及び(2)について定義したとおりであって、前記一般式(1)及び(2)中のR、R、R、及びmと同一であり、Rは、水素原子、或いは置換されていてもよい直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜12の炭化水素基であり、かつ該炭化水素基はヘテロ原子を含んでいてもよく、nは1〜450の整数である)
  6. 前記前工程において使用する前記一般式(i)で表される化合物が、下記一般式(6)及び/又は(7)で表される化合物である、請求項5に記載の方法。
    Figure 0006463229
    (上記一般式(6)及び(7)中、R、R、R、R、及びmは、前記一般式(1)及び(2)について定義したとおりであって、前記一般式(1)及び(2)のR、R、R、R、及びmと同一である)
  7. 前記前工程において、一般式(i)で表される化合物から一般式(I)で表される重合開始剤を合成した後の、一般式(I)で表される重合開始剤と一般式(i)で表される化合物との物質量比率が100:0〜80:20となるように、一般式(i)で表される化合物とアルカリ金属又はアルカリ金属化合物とを反応させる、請求項4〜6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記前工程において、一般式(i)で表される化合物から一般式(I)で表される重合開始剤を合成した後、一般式(i)で表される化合物を減圧留去することにより、一般式(I)で表される重合開始剤と一般式(i)で表される化合物との物質量比率を100:0〜98:2とする、請求項4〜7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 前記前工程が、前記一般式(i)で表される化合物を合成する工程をさらに含む、請求項4〜8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記工程a)が、前記前工程において得られた反応生成物を重合溶媒に溶解させることを含む、請求項4〜9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記工程a)において、前記一般式(I)で表される重合開始剤が白濁、又は塩の析出なしに前記重合溶媒に溶解する、請求項2〜10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 前記工程a)において使用する前記重合溶媒が、炭素数4〜10の環状エーテル化合物からなる群より選択される単体溶媒もしくは混合溶媒である、請求項2〜11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 前記一般式(I)〜(III)中、R が下記一般式(VII)で表される、請求項2〜12のいずれか1項に記載の方法。
    −(OR − (VII)
    (一般式(VII)中、R は前記一般式(II)及び(III)について定義したとおりであって、前記一般式(II)及び(III)中のR と同一であり、pは1〜10の整数である)
  14. 前記工程a)の反応が、30〜80℃の反応温度で行われる、請求項2〜13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記工程c)で得られた前記一般式(III)で表される化合物を含む反応生成物中の、下記一般式(IV)で表される化合物及び下記一般式(V)で表される化合物のゲル浸透クロマトグラフィーにより測定された面積含有率が3%以下であり、かつ、前記反応生成物中の、下記一般式(VI)で表される化合物のプロトン核磁気共鳴により測定された組成比含有率が2mol%以下である、請求項2〜14のいずれか1項に記載の方法。
    Figure 0006463229
    (一般式(IV)〜(VI)中、R 、R 、R 、R 、及びnは前記一般式(II)及び(III)について定義したとおりであって、前記一般式(II)及び(III)中のR 、R 、R 、R 、及びnと同一である)
  16. 前記工程c)で得られた前記一般式(III)で表される化合物を含む反応生成物中の重金属不純物含有量が100ppb以下であり、前記重金属不純物がCo、Ni、Pd、Pt、Rh、Ru、Cu、及びCrからなる群から選択される1種以上である、請求項2〜15のいずれか1項に記載の方法。
  17. 前記工程c)が、前記一般式(III)で表される化合物を得た後に、前記一般式(III)で表される化合物を含む反応生成物と塩基性化合物とを反応させて塩を生成させ、次いで生成した塩をろ過によって除去することを更に含む、請求項2〜16のいずれか1項に記載の方法。
  18. 前記工程c)が、前記一般式(III)で表される化合物を得た後に、前記一般式(III)で表される化合物を含む反応生成物と塩基性化合物とを反応させて塩を生成させ、次いで生成した塩を吸着材を用いて除去することを更に含む、請求項2〜16のいずれか1項に記載の方法。
  19. 前記工程c)で得られた前記一般式(III)で表される化合物を含む反応生成物を強酸性陽イオン交換樹脂と反応させ、前記強酸性陽イオン交換樹脂を水又は炭素数1〜5の一価アルコールを用いて洗浄した後、前記強酸性陽イオン交換樹脂を塩基性化合物と反応させることにより、前記一般式(III)で表される化合物を分離精製する後処理工程をさらに含む、請求項2〜18のいずれか1項に記載の方法。
  20. 前記後処理工程の洗浄において、下記一般式(VIII)で表される化合物が前記強酸性陽イオン交換樹脂から除去される、請求項19に記載の方法。
    O(R O) (VIII)
    (一般式(VIII)中、R 及びR は前記一般式(II)及び(III)について定義したとおりであって、前記一般式(II)及び(III)のR 及びR と同一であり、pは1〜890の整数である)
  21. 下記一般式(I)で表される、保護アミノ基含有アルコール化合物の金属塩。
    Figure 0006463229
    (一般式(I)中、R 1a及びR 1bは互いに独立にアミノ基の保護基を示すか、一方が水素原子を示し、他方がアミノ基の保護基を示すか、又はR 1a及びR 1bは互いに結合してアミノ基の窒素原子と共に環を形成する環状保護基を示し、R は炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、R は単結合、或いはヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20の直鎖状、又は炭素数3〜20の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、ここでR 及びR の炭素数の総数は4以上であり、又は、R がヘテロ原子を含む場合はR 及びR の炭素原子及びヘテロ原子の総数が4以上であり、Mはアルカリ金属を表す)
  22. 下記一般式(6)又は(7)で表されるシリル保護アミノ基含有アルコール化合
    Figure 0006463229
    (一般式(6)及び(7)中、Rはそれぞれ独立して炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の1価の炭化水素基であり、或いはRは互いに結合してこれらが結合するケイ素原子と共に3〜6員環を形成することもでき、Rメチル基、n−プロピル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基から、水素原子が一つ脱離した基、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、Rは炭素数4〜6の直鎖状の2価の炭化水素基であり、Rは炭素数2〜8のアルキレン基であり、mは1〜3の整数を表す)
  23. 下記一般式(1)又は(2)で表されるシリル保護アミノ基含有アルコール化合物の金属塩である、請求項21に記載の保護アミノ基含有アルコール化合物の金属塩。
    Figure 0006463229
    (一般式(1)及び(2)中、Rはそれぞれ独立して炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の1価の炭化水素基であり、或いはRは互いに結合してこれらが結合するケイ素原子と共に3〜6員環を形成することもでき、Rは炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、Rは炭素数4〜6の直鎖状の2価の炭化水素基であり、Rは炭素数2〜8のアルキレン基であり、Mはアルカリ金属を表し、mは1〜3の整数を表す)
  24. 請求項22に記載の一般式(6)又は(7)で表されるシリル保護アミノ基含有アルコール化合物の製造方法であって、下記一般式(8)又は(9)で表されるトリシリル保護化合物を塩基処理する工程を含む、シリル保護アミノ基含有アルコール化合物の製造方法。
    Figure 0006463229
    (一般式(8)及び(9)中、R、R、R、R、及びmは、前記一般式(6)及び(7)について定義したとおりであって、前記一般式(6)及び(7)のR、R、R、R、及びmと同一である)
  25. 工程a)及び工程b)を含む、下記一般式(II)で表される末端に保護アミノ基を有するポリアルキレングリコール誘導体の製造方法:
    Figure 0006463229
    (一般式(I)及び(II)中、
    1a及びR 1bは互いに独立にアミノ基の保護基を示すか、一方が水素原子を示し、他方がアミノ基の保護基を示すか、又はR 1a及びR 1bは互いに結合してアミノ基の窒素原子と共に環を形成する環状保護基を示し、
    は炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、
    は単結合、或いはヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1〜20の直鎖状、又は炭素数3〜20の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、
    ここでR 及びR の炭素数の総数は4以上であり、又は、R がヘテロ原子を含む場合はR 及びR の炭素原子及びヘテロ原子の総数が4以上であり、
    は水素原子、或いは置換されていてもよい直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜12の炭化水素基であり、かつ該炭化水素基はヘテロ原子を含んでいてもよく、
    は炭素数2〜8のアルキレン基であり、
    Mはアルカリ金属を表し、
    nは1〜450の整数である)
    工程a)前記一般式(I)で表される重合開始剤とアルキレンオキシドとを重合溶媒中で反応させることにより、下記一般式(I−1)で表される化合物を得る工程
    Figure 0006463229
    (一般式(I−1)中、R 1a、R 1b、R 、R 、及びR は前記一般式(II)について定義したとおりであって、前記一般式(II)のR 1a、R 1b、R 、R 、及びR と同一であり、Mはアルカリ金属を表し、前記一般式(I)のMと同一であり、rは1〜445の整数を表す);及び
    工程b)前記一般式(I−1)で表される化合物と下記一般式(I−2)で表される化合物とを反応させることにより、前記一般式(II)で表される化合物を得る工程
    Figure 0006463229
    (一般式(I−2)中、R 及びR は前記一般式(II)について定義したとおりであって、前記一般式(II)のR 及びR と同一であり、kは0〜5の整数を表し、Lは脱離基を表す)。
  26. 下記一般式(II−1)又は(II−2)で表される、シリル保護アミノ基含有ポリアルキレングリコール化合物誘導体。
    Figure 0006463229
    (一般式(II−1)及び(II−2)中、Rはそれぞれ独立して炭素数1〜6の直鎖状、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の1価の炭化水素基であり、或いはRは互いに結合してこれらが結合するケイ素原子と共に3〜6員環を形成することもでき、Rメチル基、n−プロピル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基から、水素原子が一つ脱離した基、又は炭素数3〜6の分岐状もしくは環状の2価の炭化水素基であり、Rは炭素数4〜6の直鎖状の2価の炭化水素基であり、Rは、水素原子、或いは置換されていてもよい直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1〜12の炭化水素基であり、かつ該炭化水素基はヘテロ原子を含んでいてもよく、Rは炭素数2〜8のアルキレン基であり、mは1〜3の整数を表し、nは1〜450の整数である)
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