JPS6325571B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

技術分野 本発明は架橋性モノマーに関し、更に詳しく
は、必要に応じて親水性にすることができる非イ
オン性の架橋ポリマーの原料に用いられる架橋性
モノマーに関する。 従来技術 架橋ポリマーは極めて広い分野において有用な
材料として用いられており、なかでも重合時に架
橋性ポリマー（即ち分子内に２個以上の重合性基
を有するモノマー）を用いて架橋した場合には硬
質の材料を得ることができるので、架橋ポリマー
の重合に際してはその目的に応じて種々の構造を
有する架橋性モノマーが使用されている。 架橋ポリマーの中でも親水性のものは、水系ク
ロマトグラフイー用充填剤や吸着剤及びそれらの
担体としての用途や、生体反応が少ないことから
人工臓器等の医用材料としての用途がある他、分
離膜、コンタクトレンズ、衛生用品などにも用い
られており、実用上極めて重要な材料である。 一般に架橋性モノマーに求められる性質として
は、重合性に富むこと、重合条件の範囲を広く設
定できるだけの安定性や取扱いやすさを有するこ
と、架橋度を適当にコントロールできること、さ
らに架橋剤として他のモノマーと共重合させる場
合には共重合性が良いことなどが挙げられる。特
に親水性の架橋ポリマーで得る場合には、架橋性
モノマーの少量を共重合させる場合であつても架
橋剤成分自体が親水性であることが望ましい。実
際、水系クロマトグラフイー用充填剤として用い
る場合には、架橋剤成分が疎水性やイオン性であ
ると、水中に溶存する種々の物質の吸着を起こし
やすく、しばしば問題となつていた。 従来、親水性架橋ポリマーとして実際に開発さ
れたものとしては、酢酸ビニルと各種架橋剤〔例
えば１，４−ブタンジオールジビニルエーテル
（特公昭44−20917号公報参照）、ジエチレングリ
コールジメタクリレート（特開昭52−138077号公
報参照）〕とを共重合させた後、ケン化すること
により得られたものが知られている。しかしなが
ら、これらのポリビニルアルコールの例に用いら
れた架橋剤は、すべて親水性及び共重合性が充分
でないため、その主な使用目的である液体クロマ
トグラフイー用充填剤としては好ましくない影響
があつた。 一方、ホモ重合で親水性架橋ポリマーを得る例
として、ペンタエリトリトールジメタクリレート
を用いたものが知られている（特開昭54−160300
号公報参照）。このモノマーは架橋性でかつ分子
内に２個の水酸基を有するが、水系懸濁重合を行
なう際にはかろうじて有機溶媒中に分配される。
しかし、モノマー自体が水溶性である以上、重合
条件選択の範囲は極めて狭いと言わざるを得な
い。 本発明に類似のその他の先行技術としては、ス
クロースのポリアリルエーテルを架橋剤としてア
クリル酸と架橋共重合したもの（米国特許第
4331572号等）、又はグリコールポリメタクリレー
トのホモ重合（Schriftenr.Dtsch・
Wollforschungsinst・（Tech、Hochsch、
Aachen）84、186（1981））が知られているが、前
者の架橋性モノマーは構造的に重合性が充分でな
く、後者のモノマーは水溶性のため取扱いが容易
でない。また、糖及び糖アルコールのジメタクリ
レートで、他の水酸性がメチレンアセタール、ベ
ンジリデンアセタール又は分子内エーテル（脱水
誘導体）で保護された化合物も既知（J.chem.
Soc.、488（1946））である。これらの化合物は重
合性が充分で取扱いも比較的容易であるが、前２
者のアセタール体は酸性条件下では極めて不安定
で、中性付近でさえ水存在下では必ずしも安定と
は言えない。一方、後者の脱水誘導体も重合後に
親水性に変換しようとすれば、架橋構造を保持し
たままエーテル結合を加水分解することは極めて
困難で、実質的には親水性ポリマーは得られな
い。 このように、親水性架橋ポリマー合成に用いら
れる架橋性モノマーとして好ましい構造のものは
現在まで得られていない。 発明の目的及び構成 従つて、本発明者らはより好ましい構造の架橋
性モノマーを開発すべく検討し、単糖類若しくは
二糖類又はそれらの還元誘導体のジ又はトリ（メ
タ）アクリレートで他の水酸基がエステル基で保
護されたものが極めてビニル重合性に富み、安定
かつ親油性のため幅広い重合条件下で用い得るす
ぐれた架橋性モノマーであることを見出し、本発
明をするに至つた。このものは、重合後には部分
加水分解により極めて容易に親水性に変換し得る
のである。 即ち本発明に従つた架橋性モノマーは、一般式 （式中、Ｒは単糖類若しくは二糖類又はそれら
の還元誘導体の残基、R′はアルキル基又はアル
コキシ基、R″は水素原子又はメチル基、ｎは２
又は３、ｍ＋ｎは糖類又はその還元誘導体が有す
るすべての水酸基の数で３以上のもの）で表わさ
れる。 発明の概要及び作用効果の説明 以下、本発明を詳細に説明する。 まず、本発明のモノマーの骨格を形成する糖類
又はその還元誘導体としては、具体的にはグリコ
ース、フルクトース、マンノース、ガラクトース
及びキシロース等の単糖類、スクロース、マルト
ース及びラクトース等の二糖類、又は糖類の還元
誘導体、即ちソルビトール、マンニトール、キシ
リトール及びアラビトール等の糖アルコール類、
若しくはラムノース、フコース及びキノボース等
のデオキシ糖類等が用いられる。これらは、低分
子量であるため、架橋度と水酸基の量的なバラン
スが良く、従つて適度の強度と親水性とが同時に
得られるのである。但し、そのためには用いる糖
類又はその還元誘導体が有するすべての水酸基の
数は３個以上であることが必要で、好ましくは４
個以上である。誘導されるモノマーの安定性の面
からは、ヘミアセタール構造やグリコシド結合を
持たないことから、糖類の還元誘導体が好まし
く、中でも糖アルコール類がより好ましく、特に
ソルビトールやマンニトール等のヘキシトールが
最も好ましい。 これに重合性の官能基を２個以上導入すれば架
橋性モノマー、即ち重合反応を行なうことにより
三次元ポリマーを与え得るモノマーが得られる
が、本発明に従えばこれをアクリル酸エステル又
はメタクリル酸エステル構造とすることにより、
ビニル重合性に富むモノマーが得られる。その
上、このモノマーは多くのアクリル酸エステルや
メタアクリル酸エステルモノマーとの共重合性の
点においても極めてすぐれているのである。また
分子当りの（メタ）アクリロイル基の数は、架橋
性を持たせるために必然的に２個以上であること
が要求されるが、３個を超えるものは重合性が高
すぎて不安定であり、更に（メタ）アクリロイル
基の多くの部分が実質的に重合反応に寄与できな
い。従つて、本発明の架橋性モノマーが有する
（メタ）アクリロイル基の数は２個又は３個であ
るのが望ましい。 （メタ）アクリロイル基の結合していない水酸
基は、架橋性モノマーを親油性にして重合に用い
易くするために、適当な保護基により保護する。 一般に水酸基の保護にはアルキルエーテル、ア
セタール、シリルエーテル、カルボン酸エステ
ル、炭酸エステル、オルトエステル等が用いら
れ、糖類の水酸基の保護にはこれらのものが実際
によく用いられている。しかし、球状のクロマト
グラフイー用充填剤を合成する場合のように、水
系懸濁重合を行なうためには少なくとも中性付近
では水に対して安定であることが強く望まれる
が、上記の保護基のうち、アセタール、シリルエ
ーテル及びオルイエステルは水存在下、特に酸性
条件下では著しく不安定で好ましくない。また、
メチルエーテル等のアルキルエーテル類は、重合
後に脱保護する際、ポリ（メタ）アクリル酸エス
テル部分を変化させない条件下では、逆に安定す
ぎて好ましくない。従つて、弱アルカリ性から中
性付近、及び可成りの酸性条件下においても安定
で、重合後にアルカリ性条件で脱保護の容易なカ
ルボン酸エステル及び炭酸エステルが前記保護基
として適当である。即ち、一般式

【式】のR′がア ルキル基又はアルコキシ基であれば、ポリ（メ
タ）アクリル酸エステルが加水分解されない温和
な条件下においてもすみやかに脱保護される。
R′は具体的にはCH₃，C₂H₅，C₄H₉，C₆H₁₃，
ClCH₂，CH₃OCH₂等のアルキル基（置換アルキ
ル基を含む）、又はCH₃O，C₂H₅O，C₄H₉O等の
アルコキシ基であつて、中でも炭素数が６個以下
のアルキル基及びアルコキシ基の使用が立体障害
が少なく好ましい。特に安定性及び脱保護の容易
さの点からは炭素数の少ないアルキル基が良く、
R′がCH₃のものが最も好ましい。 本発明の架橋性モノマーは、例えば以下に示す
ような方法で合成することができる。即ち原料で
ある糖類又はその還元誘導体のピリジン溶液又は
懸濁液に、まず（メタ）アクリル酸の塩化物又は
無水物を適量加える。適量とは、導入する（メ
タ）アクリロイル基の数に応じた理論量より少し
過剰（1.1倍〜２倍）な量のことである。充分反
応させた後、この溶液中に酢酸、プロピオン酸、
クロロ酢酸等のカルボン酸の塩化物若しくは無水
物、又はクロロギ酸メチル等のクロロギ酸エステ
ル類を過剰量加えて反応させる。反応生成物を適
当な有機溶媒で抽出し、溶媒を留去することによ
つて本発明の架橋性モノマーを主成分とする混合
物が得られる。得られた混合物は、そのまま、あ
るいは必要に応じて再沈殿法等により精製して、
重合に供することができる。 モノマーの構造は、元素分析、核磁気共鳴スペ
クトル、赤外吸収スペクトル等により確認でき
る。 本発明の架橋性モノマーを得るには、もちろん
２種のアシル化剤を加える順序を逆にしても良
く、前記一般式に示されたモノマー構造を有する
限り、本質的な物性は他の合成法により得たもの
であつても変わるものではない。 上記の方法により合成したモノマーは親油性で
あつて、水には溶解しない。従つて、水存在下で
は、中性及び酸性条件下ではもちろん安定であ
り、アルカリ性条件下においてさえ相間移動触媒
や水溶性有機溶媒が共存しない限り、かなり安定
に存在し得る。 本発明のモノマーは（メタ）アクリル酸エステ
ルであるため、重合性の点において特にすぐれて
いる。例えば過酸化ベンゾイルや２，２′−アゾ
ビスイソブチロニトリルのような通常用いられる
ラジカル開始剤を用い、水系懸濁重合を行なえば
容易に球状の不溶性ポリマーを与え、機械的強度
も大きいことから架橋されたポリマーを生成した
ことを示している。このポリマーは温和な条件下
でアルカリ性加水分解を行なうことにより保護
基、即ちポリ（メタ）アクリル酸エステル部分以
外のカルボン酸エステル基又は炭酸エステル基の
みが選択的に水酸基に変換され、親水性ポリマー
を与える。 上記懸濁重合以外にも、必要とするポリマーの
形状に応じて、塊状重合や溶液重合などの方法
で、ペレツト状や膜状や微粉状のポリマーを得る
こともできる。また、得られたポリマーは必要に
より加水分解条件をコントロールすることによつ
て表面のみを親水性に変換することも可能であ
る。 更に本発明のモノマーは共重合性がすぐれてお
り、メタクリル酸メチルやメタクリル酸２−ヒド
ロキシエチル等の各種（メタ）アクリル酸エステ
ル類との共重合は勿論のこと、スチレン、アクリ
ロニトリル、メチルビニルケトン等の各種モノマ
ーとの共重合も広範囲で可能である。従つて本架
橋性モノマーは、これを使用することにより親水
性ポリマーを得ることができるばかりでなく、重
合後に脱保護することなく単に架橋剤として他の
モノマーとの架橋共重合に用いることもでき、工
業的に極めて有用である。 実施例 以下、実施例に従つて本発明を詳細に説明する
が、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するも
のでないことはいうまでもない。 実施例 １ １のフラスコにソルビトール55ｇ及びピリジ
ン300mlを入れておき、これに撹拌しながら塩化
メタクリロイル60mlを滴下した。60℃で２時間加
熱撹拌後、無水酢酸170mlを滴下し、60℃に保持
したまま加熱撹拌を続けた。20時間後、氷水に注
ぎ、イソプロピルエーテルで抽出した。抽出液は
希塩酸、重曹水及び飽和食塩水で洗い、減圧で溶
媒を留去し、テトラアセチルジメタクリロイルソ
ルビトールを油状物として得た（80ｇ、粗収率57
％、含有率63％、他にペンタアセチルメタクリロ
イルソルビトール及びトリアセチルトリメタクリ
ロイルソルビトールが副生した。）構造は、分取
薄層クロマトグラフイーにより分取後、核磁気共
鳴スペクトル（測定装置；日本電子PMX−60、
測定溶媒；クロロホルム−d₁）及び赤外吸収スペ
クトル（測定装置；日本分光Ａ−１、測定溶媒；
クロロホルム）により確認した。それぞれのスペ
クトルデータは第１図、第２図及び第１表に示し
た。 なお、上記モノマーを1Mの水酸化ナトリウム
水溶液中で撹拌を続けたが、反応しなかつた。ま
た中性及び酸性水溶液中でも全く反応せず、安定
であつた。 このモノマー80ｇとアゾビスイソブチロニトリ
ル２ｇを64mlの酢酸ブチルに溶解し、１％のポリ
ビニルアルコールを含む水450ml中に懸濁させ、
先づ60℃で18時間、続いて75℃で５時間加熱撹拌
した。反応終了後、ポリマーを取し、水及びア
セトンで洗浄後乾燥して球状粒子68ｇ（収率85
％）を得た。このポリマーの赤外吸収スペクトル
を測定したところ、1750cm^-1に酢酸エステルの吸
収を示した。なお、このポリマーは水や有機溶媒
には全く溶解しなかつた。 このポリマー50ｇを、17ｇの水酸化ナトリウム
のメタノール溶液700ml中に加え、15℃で20時間、
加水分解反応を行なつた。反応終了後過し、メ
タノール及び水で良く洗浄後乾燥してポリマー粒
子を得た。このポリマーは親和性で、赤外吸収ス
ペクトルを測定したところ、3500cm^-1に水酸基の
強い吸収を示し、1720cm^-1にポリメタクリル酸エ
ステルの吸収を示した。 実施例 ２ ３のフラスコにソルビトール182ｇ及びピリ
ジン１を入れておき、撹拌しながら塩化メタク
リロイル300mlを滴下した。60℃で２時間加熱撹
拌機、無水酢酸420mlを滴下し、60℃で20時間加
熱撹拌した。以下実施例１と同様に抽出操作を行
ない、トリアセチルトリメタクリロイルソルビト
ール及びテトラアセチルジメタクリロイルソルビ
トールの混合物を油状物として得た（175ｇ、粗
収率35％、含有率それぞれ46％及び41％）。前者
の構造は、分取薄層クロマトグラフイーにより分
取後、核磁気共鳴スペクトル及び赤外吸収スペク
トルにより確認した。それぞれのスペクトルデー
タは第１表に示した。 実施例 ３ １のフラスコにグルコース54ｇ及びピリジン
600mlを入れておき、撹拌しながら塩化メタクリ
ロイル90mlを滴下した。室温で２時間撹拌後、無
水酢酸120mlを滴下し、20時間撹拌を続けた。以
下実施例１と同様に抽出操作を行ない、トリアセ
チルジメタクリロイルグルコースを油状物として
得た（75ｇ、粗収率60％、含有率40％；テトラア
セチルメタクリロイルグルコースをほぼ同量副生
した）。構造は、分取薄層クロマトグラフイーに
よに分取後、核磁気共鳴スペクトル及び赤外吸収
スペクトルにより確認した。それぞれのスペクト
ルデータは第１表に示した。 実施例 ４〜９ 実施例３のグルコースの代りに第２表に示した
糖又はその還元誘導体を用い、無水酢酸の代りに
やはり第２表に示したアシル化剤を用い、同様の
操作を行ない、それぞれ相当するモノマーを得
た。それぞれの構造は、分取薄層クロマトグラフ
イーにより分取後、核磁気共鳴スペクトル及び赤
外吸収スペクトルにより確認した。これらのスペ
クトルデータは第１表に示した。

【表】 実施例 10 スクロースオクタアセテート6.8ｇ、メタクリ
ル酸8.5ml、パラトルエンスルホン酸0.5ｇ及び
１，２−ジクロロエタン20mlの混合物を、60℃で
10時間撹拌した。室温に冷却後、重曹水、次いで
水で洗浄し、溶媒を留去してペンタアセチルトリ
メタクリロイルスクロースを含む混合物を得た。
生成物のスペクトルデータは第１表に示した。 実施例 11 塩化アクリロイル3.0ml及び塩化アセチル3.0ml
を30mlのクロロホルムに溶解した溶液にソルビト
ール1.82ｇを懸濁させておき、これにトリエチル
アミン10mlを30mlのクロロホルムに溶解した溶液
を室温で滴下した。１時間撹拌の後、水を加え、
イソプロピルエーテルで抽出し、溶媒を留去して
アセチルアクリロイルソルビトールの異性体混合
物4.1ｇを得た。これを分取薄層クロマトグラフ
イーで分離し、テトラアセチルジアクリロイルソ
ルビトールを得、構造は核磁気共鳴スペクトル及
び赤外吸収スペクトルで確認した。それぞれのス
ペクトルデータは第１表に示した。 実施例 12 実施例11のソルビトールの代りにフルクトース
を用いて同様の操作を行ない、トリアセチルジア
クリロイルフルクトースを得た。構造は核磁気共
鳴スペクトル及び赤外吸収スペクトルで確認し、
データは第１表に示した。

【表】

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１で得られたテトラアセチルジ
メタクリロイルソルビトールの核磁気共鳴スペク
トルを示し、第２図は該化合物の赤外吸収スペク
トルを示す図面である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式 （式中、Ｒは単糖類、二糖類又はそれらの還元
   誘導体の残基を示し、R′はアルキル基又はアル
   コキシ基を示し、R″は水素原子又はメチル基を
   示し、ｎは２又は３を示し、ｍ＋ｎは前記糖類又
   はその還元誘導体が有するすべての水酸基の数で
   ３以上の数である）で表わされる架橋性モノマ
   ー。 ２ 前記一般式においてＲが糖アルコールの残基
   である特許請求の範囲第１項記載の架橋性モノマ
   ー。