JPH11322917A

JPH11322917A - 有機シリルスルフイド基を片末端に有するポリオキシエチレン誘導体

Info

Publication number: JPH11322917A
Application number: JP14209898A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Kataoka; 一則片岡; Yukio Nagasaki; 幸夫長崎; Yoshitsugu Akiyama; 好嗣秋山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-05-11
Filing date: 1998-05-11
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】 α−末端に脱離の容易な保護メルカプト基を
有するポリオキシエチレン誘導体の提供。【解決手段】式（Ｉ）【化１】（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ^３及びＺは特定の置換基であり、
ｍは０または１であり、ｎは０〜２０，０００の整数で
ある）で示されるポリオキシエチレン誘導体、並びにそ
の製造のための前駆体及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機シリルスルフ
ィド基を分子の片末端に有するポリオキシエチレン誘導
体、その製造方法及び製造に用いるアニオン重合開始用
組成物に関する。なお、本明細書では、「ポリオキシエ
チレン誘導体」のように、接頭辞として「ポリ」の語を
付して本発明の誘導体を総称するが、広範には、オキシ
エチレン誘導体及びオリゴオキシエチレン誘導体を包含
する概念で使用している。

【０００２】

【従来の技術】ポリオキシエチレンセグメントからなる
典型的な化合物であるポリエチレングリコールは、非免
疫原性高分子として知られており、それ自体または該セ
グメントを有するブロックコポリマーは生体内への投与
または生体成分と接触しうる環境下での多種多様な使用
形態が提案されている。

【０００３】本発明者らも、ポリオキシエチレンセグメ
ントを有する各種ポリマーを提案してきた。例えば、国
際公開第９７／０６２０２号では、ポリオキシエチレン
セグメントを親水性ドメインとした親水性／疎水性セグ
メントからなるブロックコポリマーであって、両末端に
相互に異なる官能基を有するポリマーを開示した。こら
れのポリマーのうち、例えばメルカプト基を有するもの
は、メルカプト基の有する機能性を利用して、特に、タ
ンパク質やその他のメルカプト基を有する化合物の修飾
等に使用でき、興味深いポリマーの一つである。

【０００４】しかしながら、かかるポリマーは末端硫黄
原子の保護基として、炭素−硫黄の共有結合を含むもの
であり、遊離のメルカプト基を生じさせるための脱保護
基反応が、必ずしも円滑かつ、選択的に進行するとは限
らなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特に、保護されたメル
カプト基のもう一方の末端に、各種官能基を有するポリ
マーを創製する場合には、保護されたメルカプト基の保
護基を、円滑かつ選択的に脱離しうる保護されたメルカ
プト基を有するポリマーを提供することが望まれるであ
ろう。したがって、本発明の目的は、上記のような保護
されたメルカプト基を有するポリマーを提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成しうるポリマーを提供すべく、各種保護基につい
て研究してきたところ、珪素−硫黄の共有結合を形成す
るような有機シリル基からなる保護基は、円滑かつ選択
的に脱離できることを見い出した。また、かような珪素
−硫黄の共有結合を提供する有機シリル化スルフヒドリ
ル化合物は、良好なアニオン−リビング重合の開始剤系
となりうることも見い出した。

【０００７】したがって、本発明によれば、式（Ｉ）

【０００８】

【化４】

【０００９】（式中、Ｒ¹、Ｒ^２及びＲ^３は相互に独立
して、直鎖もしくは分岐のアルキル基またはアラルキル
基を表わし、Ｚは水素原子、アクリロイル基、メタクリ
ロイル基、ビニルベンジル基、アリル基、パラトルエン
スルホニル基、モノ−もしくはジ−低級アルキル置換ア
ミノ基、カルボキシル基もしくはそのエステル基を有す
るアルキル基、アルデヒド基もしくはそのアセタール基
を有するアルキル基及びアルカリ金属からなる群より選
ばれ、ｍは０または１であり、そしてｎは０〜２０，０
００の整数であり、ｐは２または３であるが、ｍとｎは
同時に０とはならない）で示される有機シリルスルフィ
ド基含有化合物またはポリオキシエチレン誘導体、が提
供される。

【００１０】上記式（Ｉ）中の有機シリル基は、不活性
溶媒中で、例えば、テトラアルキルアンモニウムフロリ
ドを用いて、容易に脱離することができる。したがっ
て、保護されたメルカプト基のもう一方の末端にアセタ
ールの形成により保護されたアルデヒド基が存在するポ
リマーの場合には、メルカプト基のみを選択的に脱保護
し、遊離のメルカプト基をもたらすことができる。

【００１１】また、本発明によれば、式（ＩＩ）

【００１２】

【化５】

【００１３】（式中、Ｒ¹、Ｒ^２及びＲ³、ならびにｐ及
びｍは、式（Ｉ）について定義したとおりであり、Ｍは
アルカリ金属、好ましくは、カリウム、ナトリウム、リ
チウムである）で示される化合物を含有するアニオン重
合開始用組成物が提供される。かような組成物を用い
て、エチレンオキシドを反応させることにより、エチレ
ンオキシドのアニオン−リビング重合を進行させること
ができる。

【００１４】したがって、さらに本発明によれば、上記
式（ＩＩ）の化合物を、不活性溶媒中でエチレンオキシ
ドと反応させ、こうして得られるリビングポリマー（例
えば、式（Ｉ）のＺがアルカリ金属である誘導体）を、
加水分解するが、或いは必要により、該リビングポリマ
ーに求電子剤を反応させて、式（Ｉ）のポリオキシエチ
レン誘導体を製造する方法も、提供される。

【００１５】

【発明の具体的な態様】本発明に従う、式（Ｉ）のポリ
オキシエチレン誘導体は、それ自体、界面活性等を示す
機能性ポリオキシエチレン誘導体としての用途を有する
が、通常、α−末端にメルカプト基（ＨＳ−）を有し、
もう一方の末端（ω−末端）に異種の官能基を有しても
よい、ポリオキシエチレン誘導体の前駆体となりうる化
合物であり、また、リビングポリマーとして、さらなる
異種のポリマーセグメントを付加しうるブロックコポリ
マーの前駆体ともなり得るものである。

【００１６】かくして、式（Ｉ）及び式（ＩＩ）の
Ｒ¹、Ｒ^２及びＲ^３は、例えば不活性有機溶媒［特に、
ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）またはテトラヒドロフ
ラン（ＴＨＦ）］中でテトラアルキルアンモニウムフロ
リド、好ましくはテトラブチルアンモニウムフロリド、
により、それらが結合する珪素原子（Ｓｉ）と隣接する
炭素原子（Ｃ）とのＳｉ−Ｃ共有結合が円滑に開裂で
き、しかもポリオキシエチレンセグメントを形成するた
めのアニオン重合を行う条件下で悪影響を受けない基で
あれば、如何なる有機基であってもよい。

【００１７】Ｒ¹、Ｒ²及びＲ³は、一般的には、直鎖も
しくは分岐のアルキル基、好ましくはＣ₁〜₆の直鎖もし
くは分岐の低級アルキル基、及びアラルキル基、好まし
くは１〜３個のフェニル基置換低級アルキル基から選ば
れる同一または異なる基であることができる。具体的に
は、Ｒ¹、Ｒ²及びＲ³は、それらが結合する珪素原子と
一緒になって、限定されるものでないが、トリメチルシ
リル、トリエチルシリル、トリプロピルシリル、トリイ
ソプロピルシリル、エチルジメチルシリル、プロピルジ
メチルシリル、イソプロピルジメチルシリル、ｔｅｒｔ
−ブチルジメチルシリル、テキシルジメチルシリル、ベ
ンジルジメチルシリル及びベンズヒドリルジメチルシリ
ルなどを形成しうる基であることができる。上記シリル
基のうち、Ｓｉ−Ｃ共有結合が円滑に開裂でき、しかも
アニオン重合を行う条件下での悪影響（例えば、Ｓｉ−
Ｃ共有結合の自然開裂など）を受けないとの観点から
は、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルシリル、テキシル（また
は、２，３−ジメチル−２−ブチル）ジメチルシリル、
トリイソプロピルシリル及びベンジルジメチルシリルが
特に好ましい。

【００１８】式（Ｉ）のＺが、式（ＩＩ）で定義される
Ｍ（通常、リビング重合触媒に由来するアルカリ金属、
例えば、カリウム、ナトリウム、リチウムである）を表
わす場合、式（Ｉ）の化合物は、リビングポリマーの範
疇に入る。かようなリビングポリマーは、求電子置換反
応を起こしうる化合物との反応により容易に各種の官能
基を導入しうる。したがって、上記以外のＺとしては、
水素原子、アクリロイル基（ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＯ−）、
メタクリロイル基（ＣＨ₂＝Ｃ(ＣＨ₃)−ＣＯ−）、ビニ
ルベンジル基

【００１９】

【化６】

【００２０】アリル基（ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＨ₂)−）、カ
ルボキシル基もしくはそのエステル基を有するアルキル
基、例えば、エチルオキシカルボニルメチル基（Ｃ₂Ｈ₅
ＯＣＯＣＨ₂−）、メチルオキシカルボニルメチル基
（ＣＨ₃ＯＣＯＣＨ₂−）、カルボキシメチル基（ＨＯＯ
Ｃ−ＣＨ₂−）、エチルオキシカルボニルエチル基（Ｃ₂
Ｈ₅ＯＣＯＣＨ₂−）、カルボキシエチル基（ＨＯＯＣ−
ＣＨ₂ＣＨ₂−）等、アルデヒドもしくはそのアセタール
基を有するアルキル基、例えば、ホルミルエタン（ＯＣ
Ｈ−ＣＨ₂ＣＨ₂−）、３，３−ジメトキシプロパン
（（ＣＨ₃Ｏ)₂ＣＨＣＨ₂ＣＨ₂−）等、パラトルエンス
ルホニル基

【００２１】

【化７】

【００２２】炭素原子１〜６個のアルキル基でモノ−も
しくはジ−置換されたアルキル基、例えば、２−アミノ
エチル、Ｎ−メチル−２−アミノエチル、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルー２−アミノエチル等が挙げられる。

【００２３】ｍは、０または１の整数であることがで
き、そしてｎは０〜２０，０００の整数のいずれかであ
ることができる。なお、ｍとｎは少なくともいずれか一
方は、正数を表わす。換言すればｍとｎが同時に０とな
る場合は本発明の範囲外である。ｎの整数は、式（Ｉ）
の誘導体の使用目的に応じて、好ましい範囲が左右され
るので限定されるものでないが、ポリオキシエチレンセ
グメントの持つ上記のような特性を得るには、１，００
０〜２０，０００の範囲が好ましい。

【００２４】以上によって特定される本発明の式（Ｉ）
の（ポリ）オキシエチレン誘導体は、上述のようにポリ
オキシエチレンセグメントに由来する特性を利用する
か、或いは分子の両末端に存在する官能基を利用し、そ
れ自体、生理活性物質のキャリヤーとして、或いは各種
化合物または材料の改質に有用である。

【００２５】上記式（Ｉ）のポリオキシエチレン誘導体
は、通常、不活性溶媒中で対応するアルキル及び／また
はアラルキルシランチオール、或いは２−メルカプトエ
チル（有機シリル）スルフィドとリビング重合触媒によ
って形成される式（ＩＩ）の化合物を用いるアニオン−
リビング重合によって製造される。式（ＩＩ）の化合物
の形成に使用できるリビング重合触媒としては、限定さ
れるものでないが、アルカリ金属（好ましくはＮａ、Ｋ
またはＬｉ）−ナフタレンを好ましいものとして挙げる
ことができる。また、アルキル及び／またはアラルキル
シランチオール、或いは２−メルカプトエチル（有機シ
リル）スルフィドは市販されているもの、或いはかよう
なチオール類の製造に用いられている常法により製造し
たものを使用できる。

【００２６】上記アニオン−リビング重合は、式（Ｉ
Ｉ）の化合物の形成を経ること以外、それ自体既知のア
ニオン−リビング重合法に従って行うことができる。例
えば、式（ＩＩ）の化合物に対応するチオールまたはス
ルフィドを、不活性溶媒に溶解する。かような不活性溶
媒としては、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキサ
ン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン等のエーテル
系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化
水素、ジメチルスルホキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルム
アミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド等の非プ
ロトン性極性溶媒であって、特に、上記のリビング重合
触媒と反応しない溶媒を挙げることができる。これらの
うち、エーテル系溶媒が好ましく、特に、テトラヒドロ
フランが好ましい。

【００２７】上記チオールまたはスルフィドを上記溶媒
に溶解した溶液に、上記リビング重合触媒を加え、目的
とする鎖長のポリオキシエチレンに応じたエチレンオキ
シドを加えて反応させる。上記チオールまたはスルフィ
ド及びリビング重合触媒は、エチレンオキシドに対し
て、通常、０．０００１〜１００倍モル量で、好ましく
は０．０００１〜１倍モル量で使用する。用いる溶媒の
量は、体積でエチレンオキシドの０．１〜１０００倍当
量、好ましくは０．５〜１００倍当量使用する。重合反
応を行う温度は、特に制限はないが、−１５０℃〜１６
０℃が好ましく、より好ましくは−３０℃〜８０℃であ
る。また、反応時間は、エチレンオキシドが消費される
時間であり、通常、５秒〜１００時間、好ましくは１〜
６０時間である。重合反応は、アルゴン、窒素ガス等の
不活性雰囲気化で、通常、行う。

【００２８】こうして得られるリビングポリマー（式
（Ｉ）のＺがアルカリ金属である）は、水の添加により
反応を停止して、Ｚが水素原子を表わすポリオキシエチ
レン誘導体とするか、或いは、上記リビングポリマーを
含む反応液に、さらに求電子置換反応により、上記の各
種官能基を分子のω−末端に導入できる。こうして、各
種官能基が導入された式（Ｉ）のポリオキシエチレン誘
導体も本発明の範囲内の化合物である。

【００２９】ω−末端に種々の官能基を有するその他の
式（Ｉ）のポリマーの製造は、上記リビングポリマーに
求電子置換反応を起こしうる化合物（以下、求電子剤と
いう）を上記反応系に加えて、室温ないし、所望により
加温して、一定時間反応させることによって行う。必要
があれば、上述の国際公開第９７／６２０２号の実施例
６及び８を参照されたい。

【００３０】求電子剤としては、下記式

【００３１】

【化８】

【００３２】（上記式中、Ａは活性エステルを形成する
基、例えば、塩素、臭素等のハロゲン原子、酸無水物を
形成する部分であり、Ｄは塩素、臭素またはヨウ素であ
り、そしてＱは官能基を含有する基、例えば

【００３３】

【化９】

【００３４】−ＣＨ＝ＣＨ₂、−ＣＯＯＣ₂Ｈ₅、−ＣＨ₂
ＣＨ₂(ＯＣＨ₃)₂、等であり、Ｒ^４は水素原子またはメ
チル基である）で表される化合物を挙げることができ
る。限定されるものでないが、求電子剤の具体的なもの
としては、アクリル酸クロリド、アクリル酸無水物、ア
クリル酸、メタクリル酸クロリド、メタクリル酸無水
物、メタクリル酸、ビニルベンジルクロリド、ビニルベ
ンジルブロミド、アリルクロリド、アリルブロミド、ア
リルヨード、パラトルエン酸クロリド、クロロ酢酸エチ
ル、ブロモ酢酸エチル、２−クロロプロピオン酸エチ
ル、３，３−ジメトキシプロピルブロマイド、２−ブロ
モ−１，１−ジエトキシエタン等、が挙げられる。

【００３５】また、上記リビングポリマーが生成した反
応液に、他のモノマー（例えば、グリコリド、ラクチド
等）を加えると、ブロックコポリマーを提供することも
できる）。得られる、ポリオキシエチレン誘導体は、そ
れ自体既知の溶媒沈殿または溶媒抽出法などにより反応
混合物から分離できる。

【００３６】

【実施例】以上、具体例を挙げて、本発明をさらに、具
体例に説明する。当業者であれば、これらの例及び上述
の具体的な態様の記述を参考に、所望の式（Ｉ）のポリ
オキシエチレン誘導体が提供できるであろう。

【００３７】実施例１：２−メルカプトエチル（ｔｅｒ
ｔ−ブチルジメチルシリル）スルフィドの製造

【００３８】

【化１０】

【００３９】アルゴン雰囲気中、氷冷下において、二口
ナスフラスコ中で、１，２−エタンジチオール５０ｍｌ
（５９６ｍｍｏｌ）とイミダゾール４０．６ｇ（５９
６ｍｍｏｌ）をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）５０ｍ
ｌに溶解した。この溶液に、ＤＭＦ１５０ｍｌのｔｅ
ｒｔ−ブチルジメチルクロロシラン４５．０ｇ（２９８
ｍｍｏｌ）溶液を等圧滴下漏斗を用い、約１時間かけ
て滴下した。滴下完了後、室温中で一夜撹拌した。その
後、反応液をヘキサンで抽出し、ヘキサン層を水素化カ
ルシウムを用いて減圧蒸留した（６２．０℃／１．０ｍ
ｍＨｇ）。こうして標題のスルフィドを得た。

【００４０】実施例２：上記スルフィドを用いるポリオ
キシエチレン誘導体の製造

【００４１】

【化１１】

【００４２】アルゴン雰囲気中、室温において、ナスフ
ラスコ中で溶媒ＴＨＦ３０ｍｌ、開始剤として、実施
例１で得られたスルフィド２ｍｍｏｌ及びＫ−ナフタレ
ン２ｍｍｏｌ量を加え、１０分間撹拌してメタン化し
た。その後、エチレンオキシド６３ｍｍｏｌを加え、室
温下で２日間撹拌して重合を行った。次いで、停止剤と
して蒸留水５ｍｍｏｌを加えて反応を停止した。その
後、反応混合物からクロロホルムを用いて溶媒抽出を行
い、有機層を飽和食塩水で洗浄し、無水Ｎａ₂ＳＯ_４で
脱水し、次いでジエチルエーテルで再沈後、沈殿物を凍
結乾燥してほぼ定量的に標題の誘導体を得た。

【００４３】このものは、ゲルパーミエーションクロマ
トグラフィーにより、分子量（Ｍｗ）が約２２００であ
った（一方、Ｍｗ≒２３７０）。また、¹Ｈ−ＮＭＲの
スペクトラムを図１に示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は実施例２で得られたポリオキシエチレン
誘導体の¹Ｈ−ＮＭＲスペクトラムである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】式（Ｉ）【化１】（式中、Ｒ¹、Ｒ^２及びＲ^３は相互に独立して、直鎖も
しくは分岐のアルキル基またはアラルキル基を表わし、
Ｚは水素原子、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビ
ニルベンジル基、アリル基、パラトルエンスルホニル
基、モノ−もしくはジ−低級アルキル置換アミノ基、カ
ルボキシル基もしくはそのエステル基を有するアルキル
基、アルデヒド基もしくはそのアセタール基を有するア
ルキル基及びアルカリ金属からなる群より選ばれ、ｍは０または１であり、ｎは０〜２０，０００の整数であり、そして、ｐは正数２または３であるが、但し、ｍとｎは同時に０とはならない）で示される有機シリル
スルフィド基含有化合物またはポリオキシエチレン誘導
体。
【請求項２】Ｒ¹、Ｒ^２及びＲ^３のうちの２つがメチ
ル基であり、残りがｔｅｒｔ−ブチル基またはテキシル
基（２，３−ジメチル−２−ブチル基）であるか、或い
はＲ¹、Ｒ^２及びＲ^３のすべてがイソプロピル基である
請求項１記載の有機シリルスルフィド基含有化合物また
はポリオキシエチレン誘導体。
【請求項３】式（ＩＩ）【化２】（式中、Ｒ¹、Ｒ^２及びＲ^３は、相互に独立して、直鎖
もしくは分岐のアルキル基またはアラルキル基を表わ
し、ｍは０または１であり、ｐは正数２または３であ
り、そしてＭはアルカリ金属を表わす）の化合物を含有
するアニオン重合開始用組成物。
【請求項４】請求項１記載の式（Ｉ）で示されるポリ
オキシエチレン誘導体の製造方法であって、不活性溶媒
中で、式（ＩＩ）【化３】（式中、Ｒ¹、Ｒ^２及びＲ^３は、相互に独立して、直鎖
もしくは分岐のアルキル基またはアラルキル基を表わ
し、ｍは０または１であり、ｐは２または３であり、そ
してＭはアルカリ金属を表わす）の化合物をエチレン
オキシドと反応させ、必要により、さらにＺ基に対応す
る求電子置換反応を起こしうる化合物を反応させる、こ
とを特徴とする方法。