(57)【要約】本発明は、保存安定性に優れた粉末状親水性修飾ポリロタキサンを工業的に優位な方法で得ることができる粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法を提供することを目的とする。本発明は、シクロデキストリンと、該シクロデキストリンの開口部に串刺し状に貫通して包接されたポリエチレングリコールと、該ポリエチレングリコールの両末端に配置され、シクロデキストリンの脱離を防止する封鎖基とを有するポリロタキサンのシクロデキストリンに由来する水酸基の全部または一部を親水性の修飾基で修飾して得られる親水性修飾ポリロタキサン溶液を調製する親水性修飾工程と、調製した親水性修飾ポリロタキサン溶液を噴霧し、加熱した気流中で乾燥する乾燥工程とを有する粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
シクロデキストリンと、該シクロデキストリンの開口部に串刺し状に貫通して包接されたポリエチレングリコールと、該ポリエチレングリコールの両末端に配置され、シクロデキストリンの脱離を防止する封鎖基とを有するポリロタキサンのシクロデキストリンに由来する水酸基の全部または一部を親水性の修飾基で修飾して得られる親水性修飾ポリロタキサン溶液を調製する親水性修飾工程と、
調製した親水性修飾ポリロタキサン溶液を噴霧し、加熱した気流中で乾燥する乾燥工程とを有する
ことを特徴とする粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法。
【請求項２】
ポリエチレングリコールの重量平均分子量が、１０００〜５０万である請求項１記載の粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法。
【請求項３】
乾燥工程は噴霧乾燥装置を用いて行い、該噴霧乾燥装置の入口温度が７０〜２００℃、出口温度が５５〜１０５℃である請求項１または２記載の粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法。
【請求項４】
乾燥工程は、少なくとも２種の温度の異なる熱風を噴霧乾燥装置の入口に吹き込んで行われる請求項１、２または３記載の粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法。
【請求項５】
乾燥工程における系の圧力が大気圧以下である請求項１、２、３または４記載の粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、物理ゲル、化学ゲルのいずれにも分類されない新しい種類のゲルとして、「環動ゲル」が提案されており、このような環動ゲルに用いられる化合物として、架橋ポリロタキサンが注目を集めている。
架橋ポリロタキサンは、直鎖状分子に串刺し状に貫通されている環状分子が、当該直鎖状分子に沿って移動可能（滑車効果）なために粘弾性を有し、張力が加わっても滑車効果によりその張力を均一に分散させることができるため、クラックや傷が生じにくいなど、従来の架橋ポリマーにない優れた特性を有している。このような架橋ポリロタキサンは、環状分子の開口部を直鎖状分子で串刺し状に貫通して直鎖状分子を環状分子で包接した擬ポリロタキサンにおいて、環状分子が脱離しないように直鎖状分子の両末端に封鎖基を配置して成るポリロタキサンを複数架橋することにより、得ることができる。【０００３】
ポリロタキサンにおける環状分子としては、シクロデキストリンが好適に用いられる。しかしながら、シクロデキストリンは水酸基を多数有しており、水酸基同士の水素結合力が大きいため、得られるポリロタキサンは水に殆ど溶解せず、その適用範囲には制限があった。
特許文献１には、水や水系溶剤に可溶な親水性修飾ポリロタキサンが開示されており、塗料や接着剤など、幅広い用途展開の可能性が見出されている。通常、親水性修飾ポリロタキサンは、ポリロタキサンを構成するシクロデキストリンの水酸基を、溶媒中において親水性の修飾基で修飾することにより、親水性修飾ポリロタキサンの水性溶液として得ることが出来る。この親水性修飾ポリロタキサンの水性溶液を、乾燥せず溶液の状態でそのまま使用することも可能であるが、取得した溶液以上の高濃度の溶液とする必要がある場合には、濃縮操作が必要となるなど煩雑であること、また、得られた親水性修飾ポリロタキサンに更なる化学修飾を施し、機能を付与しようとしたとき、特に水を含む溶液状では、水分により化学修飾反応が阻害される場合があり、適用用途に制限が生じる。そのため、特許文献１には、親水性修飾ポリロタキサン溶液を凍結乾燥することにより、固体状の親水性修飾ポリロタキサンを得る方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６３４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
工業的規模において親水性修飾ポリロタキサン溶液を乾燥し、固体状の親水性修飾ポリロタキサンを得ようとする場合、特許文献１に開示されているような凍結乾燥方式では大きな設備コスト、ランニングコストが掛かる。また、特許文献１に開示されているような希薄な親水性修飾ポリロタキサン溶液を乾燥させるには、凍結乾燥では多大な時間を要するため適当ではない。
さらに、減圧乾燥などの乾燥方法では、得られた親水性修飾ポリロタキサンが塊状となる。そのため、水や水性溶剤にママコを生じず、効率よく溶解させるには、得られた塊状の親水性修飾ポリロタキサンを粉砕により粉末状にし、分級などにより適切な粒子径に調整する必要があるなど、工程が煩雑となる問題がある。
本発明の目的は、上記の課題を解決し、工業的に優位な方法で粉末状の親水性修飾ポリロタキサンを得る粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、シクロデキストリンと、該シクロデキストリンの開口部に串刺し状に貫通して包接されたポリエチレングリコールと、該ポリエチレングリコールの両末端に配置され、シクロデキストリンの脱離を防止する封鎖基とを有するポリロタキサンのシクロデキストリンに由来する水酸基の全部または一部を親水性の修飾基で修飾して得られる親水性修飾ポリロタキサン溶液を調製する親水性修飾工程と、調製した親水性修飾ポリロタキサン溶液を噴霧し、加熱した気流中で乾燥する乾燥工程とを有する粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法である。
以下に本発明を詳述する。【０００７】
本発明者らは、減圧乾燥などの乾燥方法によっては、得られる親水性修飾ポリロタキサンが塊状となるだけでなく、得られた親水性修飾ポリロタキサンの保存安定性が必ずしも満足のいくものではないことを見出した。例えば、４０〜１００℃未満の温度で減圧乾燥する方法、水の沸点まで加熱し常圧乾燥する方法などにより得た親水性修飾ポリロタキサンは、極めて保存安定性が悪く、保存温度が３０〜４０℃まで上がると、分解が生じやすく水酸基の全部または一部が親水性の修飾基で修飾されたシクロデキストリン（以下、修飾シクロデキストリンともいう）が遊離することがわかった。親水性修飾ポリロタキサンの分解による修飾シクロデキストリンの遊離は、結果として得られる架橋ポリロタキサンの特性を減衰させ、各種用途への適応範囲に制限が生じる。
本発明者らは、鋭意検討した結果、親水性修飾ポリロタキサン溶液を乾燥させる方法として、親水性修飾ポリロタキサン溶液を噴霧し、加熱した気流中で乾燥する方法を用いれば、保存安定性に優れた粉末状親水性修飾ポリロタキサンを工業的に優位な方法で得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。【０００８】
本発明の粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法は、シクロデキストリンと、該シクロデキストリンの開口部に串刺し状に貫通して包接されたポリエチレングリコールと、該ポリエチレングリコールの両末端に配置され、シクロデキストリンの脱離を防止する封鎖基とを有するポリロタキサンのシクロデキストリンに由来する水酸基の全部または一部を親水性の修飾基で修飾して得られる親水性修飾ポリロタキサン溶液を調製する親水性修飾工程を有する。前記親水性修飾工程により、ポリロタキサンを水や水系溶剤に可溶な親水性修飾ポリロタキサンとすることが出来る。【０００９】
前記ポリロタキサンは、通常、両末端に反応性基を有するポリエチレングリコールとシクロデキストリンとを水性媒体中で混合し、複数のシクロデキストリン分子の開口部に前記ポリエチレングリコールが串刺し状に包接された擬ポリロタキサン粒子を含有する擬ポリロタキサン水性分散体を得る包接工程と、前記擬ポリロタキサン水性分散体を乾燥して固体状の擬ポリロタキサンを得る擬ポリロタキサン水性分散体の乾燥工程と、得られた固体状の擬ポリロタキサンにおいて、前記反応性基と反応する基を有する封鎖基を有する化合物と前記擬ポリロタキサンとを反応させて、シクロデキストリンに包接されたポリエチレングリコールの両末端に封鎖基を導入する封鎖工程とを行うことにより、得ることができる。【００１０】
前記ポリエチレングリコール（以下、ＰＥＧともいう）の重量平均分子量は１０００〜５０万であることが好ましく、１万〜３０万であることがより好ましく、１万〜１０万であることがさらに好ましい。前記ＰＥＧの重量平均分子量が１０００未満であると、得られる親水性修飾ポリロタキサンを架橋して得られる架橋ポリロタキサンが特性の低いものとなることがある。前記ＰＥＧの重量平均分子量が５０万を超えると、親水性修飾工程において、ポリロタキサンを溶媒に溶解して得られる溶液の粘度が高くなりすぎ、均一に反応させることができない場合がある。
なお、本明細書において、前記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定を行い、ポリエチレングリコール換算により求められる値である。ＧＰＣによってポリエチレングリコール換算による重量平均分子量を測定する際のカラムとしては、例えば、ＴＳＫｇｅｌ  ＳｕｐｅｒＡＷＭ−Ｈ（東ソー社製）等が挙げられる。【００１１】
前記ＰＥＧの両末端は、従来公知の方法により反応性基を導入することが出来る。
前記反応性基は、採用する封鎖基の種類により適宜変更することができ、特に限定されないが、例えば、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基などが挙げられ、とりわけ、カルボキシル基であることが好ましい。前記ＰＥＧの両末端にカルボキシル基を導入する方法としては、例えば、ＴＥＭＰＯ（２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシラジカル）と次亜塩素酸ナトリウムとを用いてＰＥＧの両末端を酸化させる方法等が挙げられる。【００１２】
前記包接工程において、ＰＥＧとシクロデキストリンとの重量比は１：２〜１：５であることが好ましく、１：２．５〜１：４．５であることがより好ましく、１：３〜１：４であることがさらに好ましい。シクロデキストリンの重量がＰＥＧの重量の２倍未満であると、ＰＥＧを包接するシクロデキストリンの個数（包接量）が低下する場合がある。シクロデキストリンの重量がＰＥＧの重量の５倍を超えても、包接量は増加せず経済的でない。【００１３】
前記シクロデキストリンとしては、例えば、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン、およびこれらの誘導体などが挙げられる。とりわけ、包接性の観点より、α−シクロデキストリンが好ましい。これらのシクロデキストリンは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。【００１４】
前記水性媒体としては、例えば、水、水とＤＭＦ、ＤＭＳＯなどの水性有機溶媒との水性混合物などが挙げられ、とりわけ水が好ましく用いられる。【００１５】
前記包接工程におけるＰＥＧとシクロデキストリンとの混合条件としては、両者を前記水性媒体中に添加して混合すればよいが、ＰＥＧとシクロデキストリンとを水性媒体に溶解させることが好ましい。具体的には、通常５０〜１００℃、好ましくは６０〜９０℃、より好ましくは７０〜８０℃に加熱、溶解することによりほぼ透明な混合溶液を得ることが出来る。【００１６】
得られたＰＥＧとシクロデキストリンとの混合溶液を冷却することにより、ＰＥＧとシクロデキストリンからなる擬ポリロタキサン粒子が析出し、概ね白色状の擬ポリロタキサン水性分散体が得られる。【００１７】
前記混合溶液を冷却する際、冷却後の到達温度は、０〜３０℃であることが好ましく、１〜２０℃であることがより好ましく、１〜１５℃であることがさらに好ましい。０℃未満まで冷却した場合、凍結などにより得られる擬ポリロタキサン水性分散体の流動性が低下することがある。３０℃を超える場合、擬ポリロタキサン粒子が充分に析出しないことがある。【００１８】
前記混合溶液を冷却し、所望の温度に到達した後、得られた擬ポリロタキサン水性分散体の流動状態を保持する時間は、通常数秒〜１週間、好ましくは数時間〜３日である。【００１９】
擬ポリロタキサン水性分散体に占める擬ポリロタキサンの濃度（以下、擬ポリロタキサン水性分散体の固形分濃度ともいう）は、５〜２５重量％であることが好ましく、５〜２０重量％がより好ましく、１０〜２０重量％がさらに好ましい。前記擬ポリロタキサン水性分散体の固形分濃度が５重量％未満であると、経済的でない。前記擬ポリロタキサン水性分散体の固形分濃度が２５重量％を超えると、擬ポリロタキサン水性分散体の流動性が低下するため、乾燥することが難しくなる場合がある。【００２０】
前記擬ポリロタキサン水性分散体の乾燥工程における乾燥温度は、７０〜２００℃であることが好ましく、７０〜１８０℃であることがより好ましく、７０〜１７０℃であることがさらに好ましい。前記擬ポリロタキサン水性分散体の乾燥工程における乾燥温度が７０℃未満であると、乾燥が不充分となる場合がある。前記擬ポリロタキサン水性分散体の乾燥工程における乾燥温度が２００℃を超えると、擬ポリロタキサンが分解し、後述する包接率が低下するおそれがある。【００２１】
前記封鎖工程としては、従来公知の方法を用いることが出来、とりわけ反応性と化学結合の安定性という観点より、ＰＥＧの両末端をカルボキシル基とした擬ポリロタキサンに、封鎖剤としてアダマンタンアミンまたはその塩を反応させ封鎖する方法が好ましい。【００２２】
前記親水性修飾工程において、ポリロタキサンのシクロデキストリンに由来する水酸基を親水性の修飾基で修飾する方法としては、従来公知の方法を用いることが出来る。【００２３】
前記親水性の修飾基は特に限定されないが、具体的には例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、硫酸エステル基、リン酸エステル基、第１〜第３アミノ基、第四級アンモニウム塩基、ヒドロキシルアルキル基などを挙げることができ、架橋ポリロタキサンを合成する際の反応の多様性の観点から、プロピレンオキシドなどとの反応により、ヒドロキシルアルキル基とすることが好ましい。【００２４】
前記親水性修飾工程において、ポリロタキサンのシクロデキストリンに由来する水酸基を親水性の修飾基で修飾するには、反応を円滑に行うためポリロタキサンをＤＭＳＯ、アルカリ水溶液などの溶媒に溶解し、前記親水性の修飾基を有する化合物と反応させる。前記親水性修飾工程において用いる溶媒としては、なかでも、水酸化ナトリウム水溶液が好ましい。【００２５】
例えば、プロピレンオキシドを付加させ、親水性修飾ポリロタキサンを合成する場合、水酸化ナトリウム水溶液中にポリロタキサンを溶解し、プロピレンオキシドを添加して室温〜５０℃の温度で、数時間〜１日攪拌、反応させることにより、プロピレンオキシドを付加した親水性修飾ポリロタキサンのほぼ透明な水溶液を得ることが出来る。【００２６】
前記親水性修飾ポリロタキサン溶液に占める親水性修飾ポリロタキサンの濃度（以下、親水性修飾ポリロタキサン溶液の固形分濃度ともいう）は、５〜２５重量％であることが好ましく、５〜２０重量％がより好ましく、５〜１５重量％がさらに好ましい。前記親水性修飾ポリロタキサン溶液の固形分濃度が５重量％未満であると、経済的でない。前記親水性修飾ポリロタキサン溶液の固形分濃度が２５重量％を超えると、親水性修飾ポリロタキサン溶液の粘度が上昇するため、乾燥工程で噴霧することが難しくなる場合がある。【００２７】
本発明者らは、親水性修飾ポリロタキサン溶液に金属キレート剤および／または酸化防止剤を添加した後、噴霧し、加熱した気流中で乾燥することにより、乾燥工程での親水性修飾ポリロタキサンの分解、または乾燥により得られた親水性修飾ポリロタキサンの保存時の経時的分解をさらに効果的に抑制できることを見出している。
具体的には、前記金属キレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、シクロヘキサンジアミン四酢酸（ＣＤＴＡ）、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、トリエチレンテトラミン六酢酸、イミノジ酢酸（ＩＤＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミン三酢酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、Ｌ−グルタミン酸二酢酸、Ｌ−アスパラギン酸−Ｎ，Ｎ−二酢酸またはその塩などのアミノポリカルボン酸系金属キレート剤が好ましく、前記酸化防止剤としては、ロズマリン酸（ローズマリー抽出物）、カテキン、エピカテキン、ガロカテキン、カテキンガレート、エピカテキンガレート、ガロカテキンガレート、エピガロカテキンガレート、エピガロカテキン、タンニン酸、ガロタンニン、エラジタンニン、カフェー酸、ジヒドロカフェー酸、クロロゲン酸、イソクロロゲン酸、ゲンチシン酸、ホモゲンチシン酸、没食子酸、エラグ酸、ルチン、クエルセチン、クエルセタギン、クエルセタゲチン、ゴシペチン、アントシアニン、ロイコアントシアニン、プロアントシアニジン、エノシアニンなどのポリフェノール類が好ましい。【００２８】
前記金属キレート剤の添加量は、親水性修飾ポリロタキサンに対して、０．００１〜５重量％であることが好ましく、０．００５〜２重量％であることがより好ましく、０．０１〜１重量％であることがさらに好ましい。また、前記酸化防止剤の添加量は、親水性修飾ポリロタキサンに対して、０．００１〜５重量％であることが好ましく、０．００５〜２重量％であることがより好ましく、０．０１〜１重量％であることがさらに好ましい。前記金属キレート剤または前記酸化防止剤の添加量が０．００１重量％未満であると、保存安定性の向上に効果が見られない場合がある。金属キレート剤または酸化防止剤の添加量が５重量％を超えても、それ以上の効果が得られず経済的でない。【００２９】
得られた親水性修飾ポリロタキサン溶液を透析、再沈殿など従来公知の精製法にて、精製した後、乾燥させることにより固体状の親水性修飾ポリロタキサンを得ることが出来る。【００３０】
本発明の粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法は、調製した親水性修飾ポリロタキサン溶液を噴霧し、加熱した気流中で乾燥する乾燥工程を有する。
従来の製造方法で作製した親水性修飾ポリロタキサンを保存する際に、経時的に分解が進行する機構は、加熱などにより発生した僅かなオキシラジカルが連鎖することによると推定される。本発明の粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法によれば、乾燥工程において親水性修飾ポリロタキサン溶液を噴霧して微細な液滴とし、加熱した気流中で瞬時に乾燥させることにより、乾燥時の過度な品温上昇がなく、熱への暴露時間も短いため、乾燥過程でのラジカル発生が抑制され、保存安定性が大きく向上すると考えられる。
さらに、棚段式真空乾燥機などによる乾燥では、得られた親水性修飾ポリロタキサンが乾燥機内のトレイに固着し、極めて取り出しが困難であるばかりでなく、塊状物となる。そのため、水や水性溶剤にママコを生じず、効率よく溶解させるためには、粉砕により粉末状にし、分級などにより適切な粒子径に調整する必要があるなど、工程が煩雑となる問題があったが、本発明の粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法によれば、乾燥工程において粉末状の親水性修飾ポリロタキサンが直接得られるため、工程が煩雑とならない。【００３１】
前記乾燥工程において、親水性修飾ポリロタキサン溶液を噴霧する方法としては、例えば、圧力ノズル、二流体ノズル、四流体ノズル、超音波ノズルなどを用いるノズル法や、回転ディスク法などが挙げられる。【００３２】
前記ノズル法は、親水性修飾ポリロタキサン溶液の粘度が低い場合に好適に用いることができる。
前記ノズル法に用いられる噴霧乾燥装置としては、例えば、ノズルアトマイザー式噴霧乾燥装置などが挙げられる。前記ノズルアトマイザー式噴霧乾燥装置では、熱風の吹き出し方向に対向して親水性修飾ポリロタキサン溶液を噴霧する並向流式、熱風の吹出し方向と同一方向に親水性修飾ポリロタキサン溶液を噴霧する並流式に大別され、並向流式では噴霧した親水性修飾ポリロタキサン溶液の滞留時間を長く、並流式では噴霧した親水性修飾ポリロタキサン溶液の滞留時間を短くすることが出来る。ノズルアトマイザー式噴霧乾燥装置では、ノズル径を変化させるなどにより、噴霧する液滴径を調整し、得られる粉末状親水性修飾ポリロタキサンの粒子径を任意に調整することが出来る。【００３３】
前記回転ディスク法は、親水性修飾ポリロタキサン溶液の粘度が高い場合に好適に用いることができる。
前記回転ディスク法に用いられる噴霧乾燥装置としては、例えば、ロータリーアトマイザー式噴霧乾燥装置が挙げられる。前記ロータリーアトマイザー式噴霧乾燥装置では、ディスクの回転数を変化させることにより、噴霧する液滴径を調整し、得られる粉末状親水性修飾ポリロタキサンの粒子径を任意に調整することが出来る。【００３４】
前記乾燥工程において、気流には空気、または窒素などのガスを使用することが出来る。
また、前記乾燥工程は、前記噴霧乾燥装置の入口温度を７０〜２００℃、出口温度を５５〜１０５℃となるようにして行われることが好ましい。
前記噴霧乾燥装置の入口温度が７０℃未満であると、乾燥が不充分となる場合がある。前記噴霧乾燥装置の入口温度が２００℃を超えると、乾燥の過程で親水性修飾ポリロタキサンが分解し、包接率が低下する場合があり、分解せずに粉末状親水性修飾ポリロタキサンが得られたとしても、保存中に経時的に分解し、修飾シクロデキストリンが遊離するおそれがある。前記噴霧乾燥装置における入口温度は７０〜１８０℃であることがより好ましく、７０〜１７０℃であることがさらに好ましい。
前記噴霧乾燥装置の出口温度が５５℃未満であると、乾燥が不充分となる場合がある。前記噴霧乾燥装置の出口温度が１０５℃を超えると、親水性修飾ポリロタキサンが分解し、包接率が低下する場合があり、分解せずに粉末状親水性修飾ポリロタキサンが得られたとしても、保存中に経時的に分解し、修飾シクロデキストリンが遊離するおそれがある。前記噴霧乾燥装置における出口温度は６０〜１００℃であることがより好ましく、７０〜１００℃であることがさらに好ましい。【００３５】
前記乾燥工程において、噴霧乾燥装置の入口より、少なくとも２種の温度の異なる熱風を吹き込み、入口温度を制御することもできる。例えば、２種の温度の異なる熱風を吹き込む場合、噴霧乾燥装置の入口温度は、２種の温度の異なる熱風の流量比率を変化させることにより、制御することができる。
入口温度は、以下の計算式により便宜上算出することができる。
入口温度＝（高温側熱風温度×（高温側熱風の流量／総熱風流量））＋（低温側熱風温度×（低温側熱風の流量／総熱風流量））【００３６】
前記乾燥工程において、親水性修飾ポリロタキサン溶液を噴霧する際、第１の高温側熱風中に噴霧され、概ね乾燥された親水性修飾ポリロタキサン粒子が、引き続き第２の低温側熱風に接触し乾燥されることが好ましい。
本発明における乾燥工程において、噴霧乾燥装置の入口より、少なくとも２種の温度の異なる熱風を吹き込む場合の一例を図１に示す。図１（ａ）は、噴霧乾燥装置の入口上面の模式図であり、図１（ｂ）は噴霧乾燥装置の入口側面の模式図である。図１に示すように、噴霧乾燥装置の入口部１０は円柱状であり、円柱上部の円の中心に噴霧ノズル１を有する。親水性修飾ポリロタキサン溶液６は噴霧ノズル１により円錐状に噴霧される。このとき、高温側熱風を入口円柱部の中央部（高温側熱風吹き込み部３）から高温側熱風の吹き込み方向５の方向に吹き込み、低温側熱風を外周部（低温側熱風吹き込み部２）から低温側熱風の吹き込み方向４の方向に吹き込んで乾燥する。【００３７】
前記乾燥工程における系の圧力は特に限定されないが、通常、大気圧に近い圧力で乾燥を行う。また、減圧下で乾燥することも可能であり、大気圧以下の圧力で乾燥を行うことが好ましい。【００３８】
噴霧した親水性修飾ポリロタキサン溶液の滞留時間は、通常数秒から数分であり、修飾シクロデキストリンの遊離を抑制するため、３分以下であることが好ましく、２分以下であることがより好ましい。また、噴霧した親水性修飾ポリロタキサン溶液の滞留時間が短すぎると、乾燥が不充分となる。【００３９】
親水性修飾ポリロタキサン溶液を噴霧する際の液滴の直径は、１〜２０００μｍであることが好ましく、５〜５００μｍであることがより好ましい。上記液滴の直径が１μｍ未満であると、気流との同伴により乾燥収率が低下する場合がある。上記液滴の直径が２０００μｍを超えると、全液滴の総表面積が小さくなり、乾燥速度が遅くなることがある。【００４０】
本発明の粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法により得られる粉末状親水性修飾ポリロタキサンの体積平均粒子径は１〜１０００μｍであることが好ましく、５〜５００μｍであることがより好ましく、１０〜１００μｍであることがさらに好ましい。得られる粉末状親水性修飾ポリロタキサンの体積平均粒子径が１μｍ未満であると、気流との同伴により乾燥収率が低下する場合がある。得られる粉末状親水性修飾ポリロタキサンの体積平均粒子径が１０００μｍを超えると、乾燥が不充分となりやすく、乾燥装置内に付着が生じるおそれがあり、かつ、粉末状親水性修飾ポリロタキサンを溶解する際に長時間を要する場合がある。
なお、本明細書において前記体積平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により分析することが出来る。【００４１】
本発明の粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法によれば、得られる粉末状親水性修飾ポリロタキサンの包接率を６〜６０％とすることができる。前記包接率が６％未満であると、得られる粉末状親水性修飾ポリロタキサンを架橋して得られる架橋親水性修飾ポリロタキサンに滑車効果が発現しないことがある。前記包接率が６０％を超えると、環状分子である修飾シクロデキストリンが密に配置され過ぎて修飾シクロデキストリンの可動性が低下することがある。修飾シクロデキストリンが適度な可動性を有し、より高い包接率とするためには、包接率は１５〜４０％が好ましく、２０〜３０％がより好ましい。
なお、本明細書において前記包接率とは、ＰＥＧへのシクロデキストリンの最大包接量に対するＰＥＧを包接しているシクロデキストリンの包接量の割合であり、ＰＥＧとシクロデキストリンの混合比、水性媒体の種類などを変化させることにより、任意に調整することが出来る。また、前記最大包接量とは、ＰＥＧ鎖の繰り返し単位２つに対し、シクロデキストリンが１つ包接された最密包接状態とした場合のシクロデキストリンの個数をいう。【００４２】
前記包接率は、１Ｈ−ＮＭＲにより測定することが出来る。具体的には、包接率は、ＤＭＳＯ−ｄ６に得られたポリロタキサンを溶解し、ＮＭＲ測定装置（バリアン・テクノロジーズ・ジャパン社製、「ＶＡＲＩＡＮ  Ｍｅｒｃｕｒｙ−４００ＢＢ」）により測定し、４〜６ｐｐｍのシクロデキストリン由来の積分値と３〜４ｐｐｍのシクロデキストリンおよびＰＥＧの積分値の比較で算出することができる。親水性修飾ポリロタキサンは、ポリロタキサンのシクロデキストリンに由来する水酸基を親水性の修飾基で修飾したものであるため、その包接率はポリロタキサンの包接率と同じである。【００４３】
本発明の粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法により得られる粉末状親水性修飾ポリロタキサンの修飾度は、ポリロタキサンにおけるシクロデキストリン由来の水酸基が修飾され得る最大数を１とすると、０．１以上であることが好ましく、０．２以上であることがより好ましく、０．４以上であることが更に好ましい。前記粉末状親水性修飾ポリロタキサンの修飾度が０．１未満であると、水や水系溶剤への溶解性が充分なものとならず、微細な不溶物が生成するおそれがある。
なお、本明細書においてシクロデキストリン由来の水酸基が修飾され得る最大数とは、修飾する前にポリロタキサンが有していた全水酸基数を意味し、修飾度とは、修飾された水酸基数の全水酸基数に対する比を意味する。前記粉末状親水性修飾ポリロタキサンの修飾度は、ＤＭＳＯ−ｄ６に粉末状親水性修飾ポリロタキサンを溶解し、ＮＭＲ測定装置（バリアン・テクノロジーズ・ジャパン社製、「ＶＡＲＩＡＮ  Ｍｅｒｃｕｒｙ−４００ＢＢ」）により測定し、０．７〜１．３ｐｐｍのヒドロキシプロピル基由来の積分値と４．２〜６．２ｐｐｍのシクロデキストリンおよびヒドロキシプロピル基由来の積分値の比較で算出することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、保存安定性に優れた粉末状親水性修飾ポリロタキサンを工業的に優位な方法で得ることができる粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明における乾燥工程において、噴霧乾燥装置の入口より、少なくとも２種の温度の異なる熱風を吹き込む場合の一例を示した（ａ）噴霧乾燥装置の入口上面および（ｂ）噴霧乾燥装置の入口側面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。以下、ＰＥＧを酸化して両末端にカルボキシル基を有するＰＥＧの製造方法について、国際公開第０５／０５２０２６号パンフレットに記載された方法を参考にして行った。
【００４７】
（実施例１）
（１）ＰＥＧのＴＥＭＰＯ酸化による両末端にカルボキシル基を有するＰＥＧの調製
２００Ｌ容の反応槽内に、水１００Ｌを加え、ＰＥＧ（重量平均分子量３５０００）１０ｋｇ、ＴＥＭＰＯ（２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシラジカル）１００ｇ、臭化ナトリウム１ｋｇを溶解させた。市販の次亜塩素酸ナトリウム水溶液（有効塩素濃度５％）５Ｌを添加し、室温で３０分間撹拌した。余った次亜塩素酸ナトリウムを分解させるために、エタノールを５Ｌ添加して反応を終了させた。５０Ｌの塩化メチレンを用いた分液抽出を３回繰り返して無機塩以外の成分を抽出した後、減圧留去にて塩化メチレンを除去し、両末端にカルボキシル基を有するＰＥＧ１０ｋｇを得た。
【００４８】
（２）両末端にカルボキシル基を有するＰＥＧとα−シクロデキストリンを用いた擬ポリロタキサン水性分散体の調製
調製した両末端にカルボキシル基を有するＰＥＧ１０ｋｇに水３２５Ｌを加え、さらにα−シクロデキストリン４０ｋｇを加え、７０℃まで加熱し溶解させた。攪拌しながら４℃まで冷却し乳液状に析出した擬ポリロタキサン水性分散体を得た。
【００４９】
（３）擬ポリロタキサン水性分散体の乾燥
調製した擬ポリロタキサン水性分散体４００ｋｇを、ノズルアトマイザー式噴霧乾燥装置（大川原化工機社製、「Ｌ−８」）を用いて、入口温度１６５℃、出口温度９０℃にて常圧下で噴霧乾燥し、粉末状擬ポリロタキサン５０ｋｇを得た。
【００５０】
（４）アダマンタンアミンとＢＯＰ試薬反応系を用いた擬ポリロタキサンの封鎖
５００Ｌ容の反応槽内で、室温にてジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）１７０Ｌにアダマンタンアミン５００ｇを溶解させた後、それを上記粉末状擬ポリロタキサン５０ｋｇに添加した後、攪拌した。さらに、ＢＯＰ試薬（ベンゾトリアゾール−１−イル−オキシ−トリス（ジメチルアミノ）ホスホニウム・ヘキサフルオロフォスフェート）１．３ｋｇをＤＭＦ８０Ｌに溶解したものを添加し、攪拌した。その上さらに、ジイソプロピルエチルアミン５００ｍＬをＤＭＦ８０Ｌに溶解したものを添加し、得られた混合物を常温で一晩攪拌した。
得られた混合物をろ過後、得られた残渣に３００Ｌの熱水（７０℃）を加えてよく混ぜ、ろ過する操作を３回繰り返した。得られた残渣を減圧乾燥し、最終的にポリロタキサン３０ｋｇを精製した。
【００５１】
（５）シクロデキストリン由来の水酸基のヒドロキシプロピル化
５００Ｌ容の反応槽内に、水１８０Ｌ、水酸化ナトリウム１０ｋｇ、精製したポリロタキサン３０ｋｇを溶解し、プロピレンオキシド６０ｋｇを添加した後、窒素雰囲気下、室温で一晩攪拌した。１ｍｏｌ／ＬのＨＣｌ水溶液で中和した後、水で希釈して精製し、固形分濃度が１０重量％の親水性修飾ポリロタキサン水溶液４００ｋｇを得た。
【００５２】
（６）親水性修飾ポリロタキサン水溶液の乾燥
ノズルアトマイザー式噴霧乾燥装置（大川原化工機社製）の入口に１７０℃の熱風を吹き込み、入口温度１７０℃、出口温度１０５℃にて、調製した親水性修飾ポリロタキサン水溶液１００ｋｇを噴霧乾燥し、体積平均粒子径３５μｍの粉末状親水性修飾ポリロタキサン９．３ｋｇ（乾燥減量１重量％）を得た。得られた粉末状親水性修飾ポリロタキサンの包接率は２３％、遊離修飾シクロデキストリン含有率は０．１重量％、修飾度は０．５であった。
なお、遊離修飾シクロデキストリン含有率とは、遊離修飾シクロデキストリンの粉末状親水性修飾ポリロタキサンに対する重量百分率比を意味し、以下の計算式により算出される。
遊離修飾シクロデキストリン含有率［％］＝（（粉末状親水性修飾ポリロタキサン中の遊離修飾シクロデキストリンの重量）／（粉末状親水性修飾ポリロタキサンの重量））×１００
粉末状親水性修飾ポリロタキサン中の遊離修飾シクロデキストリンの重量は、液体クロマトグラフ分析における絶対検量線法により定量した。
なお、測定には高速液体クロマトグラフ（ウォーターズ社製、「アライアンス２６９５」）を用いた。
【００５３】
（実施例２）
親水性修飾ポリロタキサン水溶液の乾燥において、ノズルアトマイザー式噴霧乾燥装置の入口温度を１５０℃、出口温度を９０℃とした以外は実施例１と同様にして、体積平均粒子径４２μｍの粉末状親水性修飾ポリロタキサン９．５ｋｇ（乾燥減量１．５重量％）を得た。得られた粉末状親水性修飾ポリロタキサンについて、実施例１と同様にして測定したところ、包接率は２３％、遊離修飾シクロデキストリン含有率は０．１重量％、修飾度は０．５であった。
【００５４】
（実施例３）
親水性修飾ポリロタキサン水溶液の乾燥において、ノズルアトマイザー式噴霧乾燥装置の入口温度を１１０℃、出口温度を７０℃とした以外は実施例１と同様に、体積平均粒子径２６μｍの粉末状親水性修飾ポリロタキサン９．４ｋｇ（乾燥減量５重量％）を得た。
得られた粉末状親水性修飾ポリロタキサンについて、実施例１と同様にして測定したところ、包接率は２３％であり、遊離修飾シクロデキストリンは検出されなかった。また、得られた粉末状親水性修飾ポリロタキサンの修飾度は０．５であった。
【００５５】
（実施例４）
親水性修飾ポリロタキサン水溶液の乾燥において、ノズルアトマイザー式噴霧乾燥装置の入口に１９０℃と１２０℃の熱風を、図１と同様の方法で吹き込み、入口温度を１７０℃、出口温度を１０５℃とした以外は実施例１と同様にして、体積平均粒子径３３μｍの粉末状親水性修飾ポリロタキサン９．４ｋｇ（乾燥減量０．８重量％）を得た。得られた粉末状親水性修飾ポリロタキサンについて、実施例１と同様にして測定したところ、包接率は２３％であり、遊離修飾シクロデキストリンは検出されなかった。また、得られた粉末状親水性修飾ポリロタキサンの修飾度は０．５であった。
【００５６】
（実施例５）
親水性修飾ポリロタキサン水溶液の乾燥において、ノズルアトマイザー式噴霧乾燥装置の入口に１６０℃と３０℃の熱風を、図１と同様の方法で吹き込み、入口温度を９０℃、出口温度を５５℃とした以外は実施例１と同様にして、体積平均粒子径２９μｍの粉末状親水性修飾ポリロタキサン９．４ｋｇ（乾燥減量２重量％）を得た。得られた粉末状親水性修飾ポリロタキサンについて、実施例１と同様にして測定したところ、包接率は２３％であり、遊離修飾シクロデキストリンは検出されなかった。また、得られた粉末状親水性修飾ポリロタキサンの修飾度は０．５であった。
【００５７】
（実施例６）
親水性修飾ポリロタキサン水溶液の乾燥において、噴霧乾燥を行う前に、ロズマリン酸（ローズマリー抽出物、三菱化学フーズ社製、「ＲＭ−２１ベース」）を、親水性修飾ポリロタキサンに対して０．０１重量％添加した以外は、実施例１と同様にして、体積平均粒子径３５μｍの粉末状親水性修飾ポリロタキサン９．５ｋｇ（乾燥減量１重量％）を得た。得られた粉末状親水性修飾ポリロタキサンについて、実施例１と同様にして測定したところ、包接率は２３％であり、遊離修飾シクロデキストリンは検出されなかった。また、得られた粉末状親水性修飾ポリロタキサンの修飾度は０．５であった。
【００５８】
（実施例７）
親水性修飾ポリロタキサン水溶液の乾燥において、噴霧乾燥を行う前に、没食子酸を、親水性修飾ポリロタキサンに対して０．０１重量％添加した以外は、実施例１と同様にして、体積平均粒子径３５μｍの粉末状親水性修飾ポリロタキサン９．５ｋｇ（乾燥減量１重量％）を得た。得られた粉末状親水性修飾ポリロタキサンについて、実施例１と同様にして測定したところ、包接率は２３％であり、遊離修飾シクロデキストリンは検出されなかった。また、得られた粉末状親水性修飾ポリロタキサンの修飾度は０．５であった。
【００５９】
（実施例８）
親水性修飾ポリロタキサン水溶液の乾燥において、噴霧乾燥を行う前に、ＥＤＴＡを、親水性修飾ポリロタキサンに対して０．１重量％添加した以外は、実施例１と同様にして、体積平均粒子径３５μｍの粉末状親水性修飾ポリロタキサン９．５ｋｇ（乾燥減量１重量％）を得た。得られた粉末状親水性修飾ポリロタキサンについて、実施例１と同様にして測定したところ、包接率は２３％であり、遊離修飾シクロデキストリンは検出されなかった。また、得られた粉末状親水性修飾ポリロタキサンの修飾度は０．５であった。
【００６０】
（実施例９）
親水性修飾ポリロタキサン水溶液の乾燥において、噴霧乾燥を行う前に、ジエチレントリアミン五酢酸を、親水性修飾ポリロタキサンに対して０．１重量％添加した以外は、実施例１と同様にして、体積平均粒子径３５μｍの粉末状親水性修飾ポリロタキサン９．５ｋｇ（乾燥減量１重量％）を得た。得られた粉末状親水性修飾ポリロタキサンについて、実施例１と同様にして測定したところ、包接率は２３％であり、遊離修飾シクロデキストリンは検出されなかった。また、得られた粉末状親水性修飾ポリロタキサンの修飾度は０．５であった。
【００６１】
（比較例１）
親水性修飾ポリロタキサン水溶液の乾燥において、親水性修飾ポリロタキサン水溶液１ｋｇを凍結乾燥（−１０〜２０℃にて４８時間乾燥）した以外は、実施例１と同様にして、塊状の親水性修飾ポリロタキサン９５ｇ（乾燥減量５重量％）を得た。得られた塊状の親水性修飾ポリロタキサンについて、実施例１と同様にして測定したところ、包接率は２３％であり、遊離修飾シクロデキストリン含有率は０．１重量％であった。また、得られた塊状の親水性修飾ポリロタキサンの修飾度は０．５であった。
【００６２】
（比較例２）
親水性修飾ポリロタキサン水溶液の乾燥において、親水性修飾ポリロタキサン水溶液１ｋｇを減圧乾燥機を使用して２０℃にて９６時間減圧乾燥した以外は、実施例１と同様にして、塊状の親水性修飾ポリロタキサン９４ｇ（乾燥減量４重量％）を得た。得られた塊状の親水性修飾ポリロタキサンについて、実施例１と同様にして測定したところ、包接率は２３％、遊離修飾シクロデキストリン含有率は１．５重量％、修飾度は０．５であった。
【００６３】
（比較例３）
親水性修飾ポリロタキサン水溶液の乾燥において、親水性修飾ポリロタキサン水溶液１ｋｇを減圧乾燥機を使用し６０℃にて４８時間減圧乾燥した以外は、実施例１と同様にして、塊状の親水性修飾ポリロタキサン９４ｇ（乾燥減量３重量％）を得た。得られた塊状の親水性修飾ポリロタキサンについて、実施例１と同様にして測定したところ、包接率は２３％、遊離修飾シクロデキストリン含有率は２重量％、修飾度は０．５であった。
【００６４】
（比較例４）
親水性修飾ポリロタキサン水溶液の乾燥において、親水性修飾ポリロタキサン水溶液１ｋｇを熱風乾燥機を使用し、常圧下で６０℃にて２４時間乾燥した以外は、実施例１と同様にして、塊状の親水性修飾ポリロタキサン９４ｇ（乾燥減量２重量％）を得た。得られた塊状の親水性修飾ポリロタキサンについて、実施例１と同様にして測定したところ、包接率は２３％、遊離修飾シクロデキストリン含有率は４８重量％、修飾度は０．５であった。
【００６５】
＜評価＞
実施例および比較例で得られた粉末状または塊状の親水性修飾ポリロタキサンを４０℃の恒温槽に保管し、高速液体クロマトグラフ（ウォーターズ社製、「アライアンス２６９５」）により３０日目、および、１２０日目の遊離修飾シクロデキストリン含有率を測定した。結果を作製直後のものとともに表１に示した。
【００６６】
【表１】
2012124217.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明によれば、保存安定性に優れた粉末状親水性修飾ポリロタキサンを工業的に優位な方法で得ることができる粉末状親水性修飾ポリロタキサンの製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１  親水性修飾ポリロタキサン溶液の噴霧ノズル
２  低温側熱風吹き込み部
３  高温側熱風吹き込み部
４  低温側熱風の吹き込み方向
５  高温側熱風の吹き込み方向
６  親水性修飾ポリロタキサン溶液
１０  噴霧乾燥装置の入口部
【図１】
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【国際調査報告】
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2012124217.tif 000006
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