JP7081303B2

JP7081303B2 - ブロックポリマー

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Publication number: JP7081303B2
Application number: JP2018099720A
Authority: JP
Inventors: 雪恵松田; 一敏大庭; 雄貴水野; 徹大宅
Original assignee: Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Current assignee: Toyo Ink SC Holdings Co Ltd
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2038-05-24
Also published as: JP2019203086A

Description

本発明は（メタ）アクリル樹脂とポリペプチドを複合してなるブロックポリマーに関するものである。

ブロックポリマーは、一般に溶解性などのある特定の物性について性質の異なる複数のポリマーユニットを連結させた構造体であり、溶液中でのミセル形成やバルク中での相分離構造形成などの特性を利用して、粘接着剤やエラストマー、機能性顔料分散剤、相溶化剤、ドラッグデリバリーシステムなどの分野で広く検討されている。

そのようなポリマーユニットとしては、モノマー選択の自由度が大きく、かつリビング重合法を用いることで比較的簡便にブロックポリマー構造を得られることから、アクリル系材料が好適に用いられており、２～３種類の異なるアクリル樹脂ユニット同士を連結させたジブロックポリマーやトリブロックポリマーなどのアクリル系ブロックポリマーが利用されている。

しかしながら、リビング重合法で得られるアクリル系のブロックポリマーは、製法上の特性から一般的にアクリル樹脂ユニット同士のブロック構造のみに限定され、アクリル以外のポリマーユニットとの複合は困難であった。

一方で、例えば特許文献１には、リビング重合法で得られるアクリル重合体に新たな付加価値をつける目的で、アクリル樹脂ユニットの末端に官能基を導入する手法が開示されている。この様な手法を用いることで、アクリル樹脂ユニットの末端に導入された官能基を起点に、アクリル以外のポリマーユニットと連結できる可能性はあるものの、リビング重合法の多くは製造プロセスが複雑であり、また触媒である重金属やハロゲン化合物の効果的な除去が困難であるため、特に医療分野において利用できる用途が限定されていた。

またリビング重合法で得られるアクリルポリマーは、通常のフリーラジカル重合と比較して分子量分散度が１．０～１．２と狭いことを特徴とするが、例えば顔料のような粒径に分布があるフィラーの分散や、高い接着性を必要とする粘着剤用途では、しばしば分子量分散度が狭過ぎることに由来するポリマー構造の均一性や、それに起因するミクロ相分離能の高さが、分散性不良や接着力不良の原因となる場合があり、分子量分散度が高いブロックポリマーの特性が期待されていた。

特開２００９－２１５４７２

本発明は（メタ）アクリル樹脂とポリペプチドとを複合してなる新規なブロックポリマーを提供することを目的とする。

本発明は、（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）とポリペプチドユニット（Ｂ）が連結されたブロックポリマーであり、（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）の分子量分散度が１．２５以上であることを特徴とするブロックポリマーに関する。

また、本発明は、（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）とポリペプチドユニット（Ｂ）が、アミド結合および/またはイミド結合により連結されてなることを特徴とする前記ブロックポリマーに関する。

また、本発明は、（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）の末端部に導入された連鎖移動剤残基により、ポリペプチドユニット（Ｂ）とのアミド結合および/またはイミド結合が形成されてなることを特徴とする前記ブロックポリマーに関する。

また、本発明は、連鎖移動剤が２－メルカプトコハク酸であることを特徴とする前記ブロックポリマーに関する。

また、本発明は、ジブロックポリマーであることを特徴とする前記ブロックポリマーに関する。

本発明により、分散剤、相溶化剤、接合剤、医療材料等への利用が期待できる、（メタ）アクリル樹脂とポリペプチドとを複合してなる新規なブロックポリマーを提供することができた。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、本発明はその要旨を超えない限りこれらの内容に特定されない。

本発明の（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）とポリペプチドユニット（Ｂ）とを複合してなるブロックポリマーは、（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）の分子量分散度が１．２５以上であれば特に制限なく、各ユニットはそれぞれ２種以上を用いることができる。

ブロックポリマーを構成する各ユニットの成分としては、例えば公知の（メタ）アクリル重合に用いられる（メタ）アクリルモノマーや、公知のアミノ酸を重合してなる末端にアミノ基を有するポリペプチド等を用いることができる。

（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）と、ポリペプチドユニット（Ｂ）の連結方法としては特に制限はないが好ましくはアミド結合および/またはイミド結合による連結である。より好ましくは、（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）の末端部に導入された連鎖移動剤残基により、ポリペプチドユニット（Ｂ）との間にアミド結合および/またはイミド結合が形成されてなるものである。連鎖移動剤としては、分子内に２つのカルボキシル基と１つ以上のチオール基とを有する化合物が好ましい。

分子内に２つのカルボキシル基と１つ以上のチオール基とを有する化合物としては、以下の例に限定されないが、具体的には２－メルカプトコハク酸、２－メルカプトグルタル酸、２，２－メチレンビス（チオグリコール酸）、２，３－ジメルカプトコハク酸、４，５－ジメルカプトフタル酸等が挙げられ、中でも２－メルカプトコハク酸を用いることが特に好ましい。

連鎖移動剤の残基を用いた連結方法としては、例えば２－メルカプトコハク酸を用いた公知の連鎖移動重合反応により（メタ）アクリルモノマーを重合した後に、２－メルカプトコハク酸残基の２つのカルボキシル基を公知の酸無水物化反応により酸無水物化して片末端に酸無水物基を有する（メタ）アクリル重合体とし、この得られた片末端に酸無水物基を有する（メタ）アクリル重合体と、末端にアミノ基を有するポリペプチドとを縮合させることで（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）とポリペプチドユニット（Ｂ）が連結したブロックポリマーを得ることができる。

酸無水物基を連結部位として用いると、（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）とポリペプチドユニット（Ｂ）との連結が、アミド結合またはイミド結合の様式となり、エステル結合などと比較して化学的に安定となるため好ましい。

連鎖移動剤を用いたアクリル重合反応としては、公知のチオール化合物を用いた連鎖移動反応を利用することができ、例えば（メタ）アクリルモノマーと連鎖移動剤の存在下、ラジカル重合開始剤を加え、６０～１５０℃程度の反応温度でラジカル重合反応を行うことで、連鎖移動剤残基を末端に有するアクリル重合体を得ることができる。反応は無溶剤下で行っても構わないが、粘度の制御が容易となることから溶剤を使用することが好ましい。

（メタ）アクリルモノマーとしては、以下の例には限定されないが、例えばメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ペンチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、ミリスチル（メタ）アクリレート、パルミチル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、ベヘニル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート類；
ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノブチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、ジプロピルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジブチルアミノエチル（メタ）アクリレート等のアミノアルキル（メタ）アクリレート類；
ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ジメチルアミノブチル（メタ）アクリルアミド、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ジプロピルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、ジブチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド等のアミノアルキル（メタ）アクリルアミド類；
ポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレートモノアルキルエーテル等のアルキレンオキサイド鎖を有する（メタ）アクリレート類；
製品名で、サイラプレーンＦＭ－０７１１、サイラプレーンＦＭ－０７２１（（以上、チッソ株式会社製）等のポリジメチルシロキサン（メタ）アクリレート類；
製品名で、ケミノックスＦＡＡＣ－４、ケミノックスＦＡＡＣ－６、ケミノックスＦＡＭＡＣ－４、ケミノックスＦＡＭＡＣ－６（以上、ユニマテック社製）、Ｒ－１１１０、Ｒ－１２１０、Ｒ－１４２０、Ｒ－１６２０、Ｒ－５２１０、Ｒ－５４１０、Ｒ－５６１０、Ｍ－１１１０、Ｍ－１２１０、Ｍ－１４２０、Ｍ－１６２０、Ｍ－５２１０、Ｍ－５４１０、Ｍ－５６１０（以上、ダイキン社製）、ライトアクリレートＦＡ－１０８（共栄社化学社製）、ビスコート－３Ｆ、ビスコート－３ＦＭ、ビスコート－４Ｆ、ビスコート－８Ｆ、ビスコート－８ＦＭ（以上、大阪有機化学工業社製）等のフッ素含有（メタ）アクリレート類；
製品名で、マクロモノマーＡＡ－６（メチルメタクリレート系マクロモノマー）、マクロモノマーＡＢ－６（ブチル（メタ）アクリレート系マクロモノマー）、マクロモノマーＡＷ－６Ｓ（イソブチル（メタ）アクリレート系マクロモノマー）、マクロモノマーＡＳ－６（スチレン系マクロモノマー）、マクロモノマーＡＮ－６Ｓ（スチレン／アクリロニトリル系マクロモノマー）、マクロモノマーＡＫ－５（ジメチルシロキサン系マクロモノマー）（以上、東亞合成社製）等のビニル共重合系マクロモノマー類；
製品名で、ビスコート＃１５０Ｄ（テトラヒドロフルフリルアルコールオリゴアクリレート）、ビスコート＃１９０Ｄ（エトキシジエチレングリコールオリゴアクリレート）（以上、大阪有機化学工業社製）等の（メタ）アクリル酸多量体型（メタ）アクリレート類；
ベンジル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシエチル（メタ）アクリレート、エチルカルビトール（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、シアノエチル（メタ）アクリレート等の各種（メタ）アクリレート類が挙げられ、これらの他に、ラジカル重合可能なスチレン、酢酸ビニル等も用いることができる。
これらの（メタ）アクリルモノマーは、使用する目的に合わせて適宜選択することができ、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

重合開始剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ｔｅｒｔ－ブチルパーベンゾエート、クメンヒドロパーオキシドやジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ－ｎ－プロピルパーオキシジカーボネート、ジ（２－エトキシエチル）パーオキシジカーボネート、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシ－２－エチルヘキサノエート、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシネオデカノエート、ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシビバレート、（３，５，５－トリメチルヘキサノイル）パーオキシド、ジプロピオニルパーオキシド、ジアセチルパーオキシド等の有機過酸化物や、
２，２’－アゾビスイソブチロニトリル、２，２’－アゾビス(２－メチルブチロニトリル)、１，１’－アゾビス（シクロヘキサン１－カルボニトリル）、２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）、２，２’－アゾビス（２，４－ジメチル－４－メトキシバレロニトリル）、ジメチル２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオネート）、４，４’－アゾビス（４－シアノバレリック酸）、２，２’－アゾビス（２－ヒドロキシメチルプロピオニトリル）、２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］等のアゾ系化合物が挙げられる。これらの重合開始剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

溶剤としては、以下の例には限定されないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、トルエン、キシレン、アニソール、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチルピロリドン、Ｎ－ビニルピロリドン、Ｎ－メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、ｍ－クレゾール、γ－ブチロラクトン、γ－バレロラクトン等が挙げられる。これらの溶剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

得られた（メタ）アクリル重合体の末端の連鎖移動剤残基である２つのカルボキシル基を酸無水物化する方法としては、以下の例には限定されないが、例えば、無水酢酸や２，６－ビス［（２，２，６，６－テトラメチル－１－ピペリジニル）メチル］フェニルボロン酸などの分子内縮合触媒を用いて、分子内脱水縮合させることで得ることができる。また、触媒を使用せず、高温加熱条件で分子内脱水縮合させる方法を用いても良い。

（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）の数平均分子量（Ｍｎ）は、使用する目的に合わせて適宜調整してよいが、溶解性や粘度の制御の観点から、好ましくは１，５００～１００，０００である。なお、（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）とは、導入された連鎖移動剤の残基を含むものとする。

（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）の分子量分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は、１．２５以上であり、好ましくは１．２５～５．０の範囲である。この範囲であれば溶解性や粘度の制御が容易となる。

末端にアミノ基を有するポリペプチドとしては、天然のタンパク質やペプチドから調整したものを用いてもよく、公知の化学合成法により作製したものも使用できる。構成単位となるアミノ酸およびその配列は目的に応じて適宜選択してもよい。これらのポリペプチドは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

末端にアミノ基を有するポリペプチド中のアミノ基の少なくとも一部を、片末端に酸無水物基を有する（メタ）アクリル重合体の酸無水物基で変性することで、（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）とポリペプチドユニット（Ｂ）が連結したブロックポリマーを得ることができる。

片末端に酸無水物基を有する（メタ）アクリル重合体中の酸無水物基と、末端にアミノ基を有するポリペプチド中のアミノ基との反応は、目的に合わせて結合の形態を選択して連結すればよく、通常２０℃～１１０℃で反応させることでアミド結合を形成して連結し、さらに１２０℃～２００℃の高温下で反応させることでイミド結合を形成して連結する。反応は無溶剤下で行ってもよいし、溶剤を使用してもよい。

片末端に酸無水物基を有する（メタ）アクリル重合体と、末端にアミノ基を有するポリペプチドの連結に際し、片末端に酸無水物基を有する（メタ）アクリル重合体中の酸無水物基のモル数と末端にアミノ基を有するポリペプチド中のアミノ基のモル数との比は、使用する目的に合わせて適宜選択することができるが、好ましくは片末端に酸無水物基を有する（メタ）アクリル重合体中の酸無水物基のモル数／末端にアミノ基を有するポリペプチド中のアミノ基のモル数が０．３～１．０であり、この範囲であれば反応の制御が容易である。

ブロックポリマーを形成する際の溶剤としては、以下の例には限定されないが、例えば、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ジアセトンアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、トルエン、キシレン、アニソール、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチルピロリドン、Ｎ－ビニルピロリドン、Ｎ－メチルカプロラクタム、ジメチルスルホキシド、テトラメチル尿素、ピリジン、ジメチルスルホン、ヘキサメチルスルホキシド、ｍ－クレゾール、γ－ブチロラクトン、γ－バレロラクトン等が挙げられる。これらの溶剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

ブロックポリマー中における（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）の割合は、使用する目的に合わせて適宜調整してよいが、好ましくはブロックポリマー１００重量％中、（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）が１０～８０重量％である。この範囲であると、ブロックポリマー化することによる種々の効果を期待できる。

以下に、実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、以下の実施例は本発明の権利範囲を何ら制限するものではない。なお、実施例における「部」は「重量部」を、「％」は「重量％」をそれぞれ表す。
なお、実施例中の樹脂固形分濃度、数平均分子量（Ｍｎ）、重量平均分子量（Ｍｗ）、分子量分散度（ＰＤＩ）、酸無水物価の測定方法は次の通りである。

＜樹脂固形分濃度＞
ＪＩＳＫ５６０１－１－２に準拠し、加熱温度１５０℃、加熱時間２０分で測定した時の加熱残分を樹脂固形分濃度（％）とした。
＜数平均分子量（Ｍｎ）、重量平均分子量（Ｍｗ）、分子量分散度（ＰＤＩ）＞
ＲＩ検出器を装備したＧＰＣ（Ｓｈｏｄｅｘ社製、ＧＰＣ－１０４）にて、カラムとしてＳｈｏｄｅｘＧＰＣＬＦ－６０４（Ｓｈｏｄｅｘ社製）、展開溶媒にＴＨＦを用いた時のポリスチレン換算分子量を用いて、数平均分子量（Ｍｎ）、重量平均分子量（Ｍｗ）を測定し、分子量分散度（ＰＤＩ＝Ｍｗ／Ｍｎ）を算出した。
＜酸無水物価測定＞
酸無水物価は、片末端に酸無水物基を有する（メタ）アクリル重合体をａ（ｇ）秤量した後にキシレン中に溶解させ、酸無水物基の当量以上のオクチルアミンをｂ（ｍｍｏｌ）添加することで酸無水物基と１級アミノ基を反応させた。その後、室温まで冷却し、残存するオクチルアミン量を、０．１Ｍエタノール性過塩素酸を用いて滴定することにより定量した。滴定量をｃ（ｍｌ）とすると、以下の式から片末端に酸無水物基を有する（メタ）アクリル重合体の酸無水物価Ｘが求められる。
Ｘ＝（ｂ－０．１×ｃ）／ａ

実施例中で使用する化合物の略称は、次の通りである。
ＰＧＭＥＡ：プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
ＰＭＥ－２００：製品名「ブレンマーＰＭＥ－２００」（メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、日油社製、分子量２７６）
ＰＰＡ：ポリフェニルアラニン、分子量１９００
ＰＢＬＧ：ポリ（γ－ベンジル－Ｌ－グルタメート）、分子量２０００
ＡＩＢＮ：２，２－アゾビスイソブチロニトリル
ＤＭＦ：Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド

（合成例１）＜（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ－１）の合成＞
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、ＰＧＭＥＡ８３２部、ＰＭＥ－２００を８００部仕込み、窒素ガスで置換した。反応容器を８０℃に加熱して、２－メルカプトコハク酸２４．０部、ＡＩＢＮ８．０部を添加し、１２時間反応した。固形分測定により９５％が反応したことを確認した。
得られた溶液を５０℃まで冷却した後、無水酢酸１６．３部を反応容器に仕込み、１００℃で９時間反応させた。酸無水物価の測定で、９５％以上の連鎖移動剤の末端ジカルボン酸が酸無水物化するまで反応させた。得られた（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ－１）の溶液は、樹脂固形分濃度が５０％であり、数平均分子量は５，０００、重量平均分子量は９，０００、分子量分散度は１．８であった。

（合成例２）＜（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ－２）の合成＞
２－メルカプトコハク酸、無水酢酸の配合量をそれぞれ４０部、２７．２部に変更した以外は、合成例１と同様の操作を行った。得られた（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ－２）の溶液は、片末端に酸無水物基を有し、樹脂固形分濃度が５０％であり、数平均分子量は３，０００、重量平均分子量は４，５００、分子量分散度は１．５であった。

（実施例１）＜ブロックポリマー（ＡＢ-１）＞
ガス導入管、温度計、コンデンサー、攪拌機を備えた反応容器に、ポリフェニルアラニン１．９部、ＤＭＦ５７．１部を仕込み窒素ガスで置換した。室温で撹拌しながら（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ－１）溶液１０部をゆっくり添加した後、反応容器を７０℃に加熱し、赤外吸収スペクトル測定により酸無水物基に由来する１８５０ｃｍ^－１の吸収の消失を確認して反応を終了した。得られたブロックポリマー（ＡＢ-１）溶液の樹脂固形分濃度は１０％であった。

（実施例２～４）＜ブロックポリマー（ＡＢ－２）～（ＡＢ－４）＞
末端にアミノ基を有するポリペプチド、（メタ）アクリル樹脂ユニット、溶剤の種類と配合量を表１の通り変更した以外は、実施例１と同様の操作を行い、ブロックポリマー（ＡＢ－２）～（ＡＢ－４）を得た。得られたブロックポリマー（ＡＢ－２）～（ＡＢ－４）の樹脂固形分濃度を表１に示す。

＜ブロックポリマーの評価＞
ブロックポリマーの形成を確認するために、実施例１～４で得られたジブロックポリマーの溶液、合成例１～２で得られた（メタ）アクリル樹脂ユニットの溶液、実施例１～４で使用した末端アミノ基を有するポリペプチドについて次のような試験を行った。判定結果を表２に示す。
（溶解性）
得られた樹脂溶液および末端アミノ基を有するポリペプチドを樹脂の固形分濃度が１％となるようにメタノールで希釈し、以下の評価基準で判定した。
○：完全に溶解している。
△：沈殿、凝集物が僅かに発生している。
×：不溶である。

実施例１～４で得られたジブロックポリマー、および合成例１～２で得られた（メタ）アクリル樹脂ユニットはいずれもメタノールに可溶であり、これに対して実施例１～４で用いたポリペプチドはメタノールに不溶であることから、ポリペプチドが（メタ）アクリル樹脂ユニットと連結した効果によって、メタノールへ可溶化したことが確認できた。

Claims

（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）とポリペプチドユニット（Ｂ）がアミド結合および/またはイミド結合により連結されたブロックポリマーであり、（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）の分子量分散度が１．２５以上であり、前記アミド結合および／またはイミド結合が、（メタ）アクリル樹脂ユニット（Ａ）の末端部に導入された連鎖移動剤残基により形成され、前記連鎖移動剤が２－メルカプトコハク酸であることを特徴とするブロックポリマー。
ジブロックポリマーであることを特徴とする請求項１記載のブロックポリマー。