(57)【要約】【課題】低包接の擬ポリロタキサン又はポリロタキサンの提供及び／又は該擬ポリロタキサン又はポリロタキサンを選択的に且つ高収率で得る製造方法の提供。【解決手段】α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン及びγ−シクロデキストリンからなる群から選ばれる少なくとも１種である環状分子の開口部が水溶性直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる擬ポリロタキサンであって、環状分子の−ＯＨ基の一部が−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ（式中、Ｒ１はＨ、メチル基又はエチル基であり、Ｒ２はＨ、メチル基又はエチル基であり、ｎは１〜６の整数である）で置換されてなり、水溶性直鎖状分子の長さと環状分子の厚みから規定される規定包接率を１００％とするとき、該環状分子の包接率が１〜２２％である、擬ポリロタキサンにより、上記課題を解決する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン及びγ−シクロデキストリンからなる群から選ばれる少なくとも１種である環状分子の開口部が水溶性直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる擬ポリロタキサンであって、
前記環状分子の−ＯＨ基の一部が、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ（式中、Ｒ１はＨ、メチル基又はエチル基であり、Ｒ２はＨ、メチル基又はエチル基であり、ｎは１〜６の整数である）で置換されてなり、
前記水溶性直鎖状分子の長さと前記環状分子の厚みから規定される規定包接率を１００％とするとき、該環状分子の包接率が１〜２２％である、擬ポリロタキサン。
【請求項２】
前記環状分子が、α−シクロデキストリンである請求項１記載の擬ポリロタキサン。
【請求項３】
前記一部は、α−シクロデキストリン一分子に存在する１８個の−ＯＨ基がすべて置換された状態を１００％とするときの２〜８０％である請求項２記載の擬ポリロタキサン。
【請求項４】
前記水溶性直鎖状分子が、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、プルラン、水溶性セルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリペプチド、及びポリエチレングリコールを含む共重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜４のいずれか１項記載の擬ポリロタキサン。
【請求項５】
Ｒ１がＨであり且つＲ２がメチル基であるか、又はＲ１がメチル基であり且つＲ２がＨである請求項１〜５のいずれか１項記載の擬ポリロタキサン。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の擬ポリロタキサン；及び封鎖基を有するポリロタキサンであって、前記擬ポリロタキサンの前記水溶性直鎖状分子の両端に前記環状分子が脱離しないように前記封鎖基を配置するポリロタキサン。
【請求項７】
ａ）水溶性直鎖状分子を準備する工程；
ｂ）α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン及びγ−シクロデキストリンからなる群から選ばれる少なくとも１種である環状分子を準備する工程；
ｃ）前記環状分子の−ＯＨ基の一部を、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ（式中、Ｒ１はＨ、メチル基又はエチル基であり、Ｒ２はＨ、メチル基又はエチル基であり、ｎは１〜６の整数である）で置換する工程；
ｄ）  工程ｃ）で得られた環状分子、工程ａ）で得られた水溶性直鎖状分子、及び水を有する混合液を調製する工程；及び
ｅ）得られた混合液を攪拌する工程；
を有することにより、混合液中に上記擬ポリロタキサンを得る、上記方法。
【請求項８】
前記擬ポリロタキサンは、請求項１〜６のいずれか１項記載の擬ポリロタキサンである、請求項９記載の方法。
【請求項９】
前記擬ポリロタキサンを、前記混合液の上澄みに得る請求項９又は請求項１０記載の方法。
【請求項１０】
前記工程ｃ）において、
ｃ）−１）α−シクロデキストリンを１０ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム水溶液で処理する工程；及び
ｃ）−２）上記工程ｃ）−１）で得られた液に、プロピレンオキサイドを添加してα−シクロデキストリンの６位ＯＨ基の一部を、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨに置換する工程；
を有し、
前記包接率が１〜２２％である擬ポリロタキサンを、前記混合液の上澄みに、及び／又は前記混合物の沈殿物に、得る、請求項７〜９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
ｆ）  請求項７〜１０のいずれか１項記載の方法で得られた擬ポリロタキサンを有する混合物に、封鎖剤を添加する工程；
をさらに有し、
前記擬ポリロタキサンの前記水溶性直鎖状分子の両端に前記環状分子が脱離しないように前記封鎖基を配置するポリロタキサンを混合物中に得る、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、擬ポリロタキサン、特に環状分子のＯＨ基が基の一部が、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ（式中、Ｒ１はＨ、メチル基又はエチル基であり、Ｒ２はＨ、メチル基又はエチル基であり、ｎは１〜６の整数である）で表される基で置換される、いわゆるヒドロキシプロピル化擬ポリロタキサンに関する。
また、本発明は、該擬ポリロタキサンの直鎖状分子の両端に環状分子が脱離しないように封鎖基を配置するポリロタキサン、特にいわゆるヒドロキシプロピル化ポリロタキサンに関する。
さらに、本発明は、上記擬ポリロタキサン及び上記ポリロタキサンの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、架橋ポリロタキサン材料の発明（特許文献１、特許文献２）を発端に、塗料や様々な高分子材料とポリロタキサンとの複合材料への応用が進んでいる。
最も重要な中間体であるポリロタキサンは、水や有機溶媒への溶解性が非常に低いため、いかなる応用をする場合でも化学修飾による溶解性の制御は必須であり、合成プロセスが非常に複雑となる結果、膨大なコストがかかっていた。
【０００３】
この問題を解決する方法として、メチル化シクロデキストリンが示す下限臨界共溶温度（ＬＣＳＴ）を用いるポリロタキサン合成法がある（特許文献３、非特許文献１）が、生成するポリロタキサンは、環状分子の包接率が非常に高いポリロタキサン（高包接ポリロタキサン）と包接率が低いポリロタキサン（低包接ポリロタキサン）とが同時に得られる。高包接ポリロタキサンは分子被爆導線やドラッグデリバリーに非常に有用である。一方、ポリロタキサンを用いる複合材料において、ポリロタキサンの環状分子が直鎖状分子に沿って移動することによる効果、例えば高弾性、高伸長度などを奏するためには、用いるポリロタキサンが低包接ポリロタキサンでないとその効果が生じない。
そのため、低包接ポリロタキサンを選択的に且つ高収率で得られる合成法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４７５２５２号。
【特許文献２】特許第４４８２６３３号。
【特許文献３】特許第４８２１００５号。
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】T. Higashi, L. Jun, X. Song, J. Zhu, M. Taniyoshi, F. Hirayama, D. Iohara, K. Motoyama, H. Arima, “Thermoresponsive Formation of Dimethyl Cyclodextrin Polypseudorotaxanes and Subsequent One-pot Synthesis of Polyrotaxanes”ACS Macro Lett., 5(2), 158-162 (2016)。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、低包接の擬ポリロタキサン又は低包接のポリロタキサンを選択的に且つ高収率で得られる合成法を提供することにある。
また、本発明の目的は、上記目的に加えて、低包接の擬ポリロタキサン及び低包接のポリロタキサンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、次の発明を見出した。
＜１＞  α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン及びγ−シクロデキストリンからなる群から選ばれる少なくとも１種である環状分子の開口部が水溶性直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる擬ポリロタキサンであって、
前記環状分子の−ＯＨ基の一部が、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ（式中、Ｒ１はＨ、メチル基又はエチル基であり、Ｒ２はＨ、メチル基又はエチル基であり、ｎは１〜６、好ましくは１〜４、より好ましくは１〜２の整数である）で置換されてなり、
前記水溶性直鎖状分子の長さと前記環状分子の厚みから規定される規定包接率を１００％とするとき、該環状分子の包接率が１〜２２％、好ましくは１〜１５％、より好ましくは１〜１０％、最も好ましくは１〜８％である、擬ポリロタキサン。
【０００８】
＜２＞  上記＜１＞において、環状分子が、α−シクロデキストリンであるのがよい。
＜３＞  上記＜２＞において、一部とは、α−シクロデキストリン一分子に存在する１８個の−ＯＨ基がすべて置換された状態を１００％とするときの２〜８０％、好ましくは３〜５０％、より好ましくは３〜３０％であるのがよい。
＜４＞  上記＜２＞又は＜３＞において、α−シクロデキストリンの−ＯＨ基の一部が、２位ＯＨ及び／又は６位ＯＨ、特に６位ＯＨであるのがよい。
【０００９】
＜５＞  上記＜１＞〜＜４＞のいずれかにおいて、水溶性直鎖状分子が、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、プルラン、ヒドロキシプロピルセルロース等の水溶性セルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリペプチド、及びポリエチレングリコールを含む共重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種、好ましくはポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、及びポリエチレングリコールを含む共重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種、より好ましくはポリエチレングリコール及びポリエチレンイミンからなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
【００１０】
＜６＞  上記＜１＞〜＜５＞のいずれかにおいて、Ｒ１がＨであり且つＲ２がメチル基であるか、又はＲ１がメチル基であり且つＲ２がＨであるのがよい。
＜７＞  上記＜１＞〜＜６＞のいずれかの擬ポリロタキサン；及び封鎖基を有するポリロタキサンであって、擬ポリロタキサンの水溶性直鎖状分子の両端に環状分子が脱離しないように封鎖基を配置するポリロタキサン。
【００１１】
＜８＞  ａ）水溶性直鎖状分子を準備する工程；
ｂ）α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン及びγ−シクロデキストリンからなる群から選ばれる少なくとも１種である環状分子を準備する工程；
ｃ）環状分子の−ＯＨ基の一部を、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ（式中、Ｒ１はＨ、メチル基又はエチル基であり、Ｒ２はＨ、メチル基又はエチル基であり、ｎは１〜６の整数である）で置換する工程；
ｄ）  工程ｃ）で得られた環状分子、工程ａ）で得られた水溶性直鎖状分子、及び水を有する混合液を調製する工程；及び
ｅ）得られた混合液を攪拌する工程；
を有することにより、擬ポリロタキサンを得る、上記方法。
【００１２】
＜９＞  上記＜８＞において、擬ポリロタキサンは、上記＜１＞〜＜６＞のいずれかの擬ポリロタキサンであるのがよい。
＜１０＞  上記＜８＞又は＜９＞において、擬ポリロタキサンを、混合液の上澄みに、及び／又は前記混合物の沈殿物に、好ましくは混合液の上澄みに、得るのがよい。
＜１１＞  上記＜８＞〜＜１０＞のいずれかの工程ｃ）において、
ｃ）−１）α−シクロデキストリンを１０ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム水溶液で処理する工程；及び
ｃ）−２）上記工程ｃ）−１）で得られた液に、プロピレンオキサイドを添加してα−シクロデキストリンの６位ＯＨ基の一部を、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨに置換する工程；
を有し、
包接率が１〜２２％、好ましくは１〜１５％、より好ましくは１〜１０％、最も好ましくは１〜８％である擬ポリロタキサンを、混合液の上澄みに、及び／又は混合物の沈殿物に、好ましくは混合液の上澄みに、得るのがよい。
【００１３】
＜１２＞  ｆ）  上記＜８＞〜＜１１＞のいずれかの方法で得られた擬ポリロタキサンを有する混合物に、封鎖剤を添加する工程；
をさらに有し、
擬ポリロタキサンの水溶性直鎖状分子の両端に環状分子が脱離しないように封鎖基を配置するポリロタキサンを混合物中に得る、ポリロタキサンの製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、低包接の擬ポリロタキサン又は低包接のポリロタキサンを選択的に且つ高収率で得られる合成法を提供することができる。
また、本発明の目的は、上記目的に加えて、低包接の擬ポリロタキサン及び低包接のポリロタキサンを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本願に記載する発明を詳細に説明する。
本願は、擬ポリロタキサン、特に環状分子のＯＨ基が基の一部が、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ（式中、Ｒ１はＨ、メチル基又はエチル基であり、Ｒ２はＨ、メチル基又はエチル基であり、ｎは１〜６、好ましくは１〜４、より好ましくは１〜２の整数である）で表される基で置換される、いわゆるヒドロキシプロピル化擬ポリロタキサンを提供する。
また、本願は、該擬ポリロタキサンの直鎖状分子の両端に環状分子が脱離しないように封鎖基を配置するポリロタキサン、特にいわゆるヒドロキシプロピル化ポリロタキサンを提供する。
さらに、本願は、上記擬ポリロタキサン及び上記ポリロタキサンの製造方法を提供する。
以下、順に説明する。
【００１６】
＜擬ポリロタキサン＞
本願の擬ポリロタキサンは、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン及びγ−シクロデキストリンからなる群から選ばれる少なくとも１種である環状分子の開口部が水溶性直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる。
また、本願の擬ポリロタキサンは、該環状分子の一部が、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ（式中、Ｒ１はＨ、メチル基又はエチル基であり、Ｒ２はＨ、メチル基又はエチル基であり、ｎは１〜６、好ましくは１〜４、より好ましくは１〜２の整数である）で表される基で置換されてなる。
【００１７】
さらに、本願の擬ポリロタキサンは、水溶性直鎖状分子の長さと環状分子の厚みから規定される規定包接率を１００％とするとき、該環状分子が、擬ポリロタキサン一分子に含まれる率である包接率が１〜２２％、好ましくは１〜１５％、より好ましくは１〜１０％、最も好ましくは１〜８％であるのがよい。
なお、「擬ポリロタキサン」とは、「ポリロタキサン」と比較して規定すると、「ポリロタキサン」が直鎖状分子の両末端に封鎖基を有する一方、「擬ポリロタキサン」は該封鎖基を有していない点で異なる、と規定される。
【００１８】
＜＜環状分子＞＞
本願の擬ポリロタキサンを構成する環状分子は、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン及びγ−シクロデキストリンからなる群から選ばれる少なくとも１種であり、好ましくはα−シクロデキストリン（なお、以降、「シクロデキストリン」を単に「ＣＤ」と略記する場合がある）であるのがよい。
【００１９】
該環状分子の一部が、上述の−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基で置換されてなる。
なお、ここで「一部」とは、環状分子一分子のＯＨ基の一部、擬ポリロタキサン一分子に含まれる全ての環状分子の一部、及び全ての擬ポリロタキサンに含まれる全ての環状分子の一部、のことを総て指す意である。
特に「一部」とは、α−ＣＤ一分子に存在する１８個の−ＯＨ基がすべて置換された状態を１００％とするときの２〜８０％、好ましくは３〜５０％、より好ましくは３〜３０％であるのがよい。なお、このように、環状分子の一分子のＯＨ基の一部を規定すれば、「一部」とは自ずと擬ポリロタキサン一分子に含まれる全ての環状分子の一部となり、且つ全ての擬ポリロタキサンに含まれる全ての環状分子の一部となる。
【００２０】
該「一部」であるか否かについては、得られた擬ポリロタキサン（又はポリロタキサン）からプロトン核磁気共鳴により求めることができる。具体的には、α−ＣＤを用いた場合を例とすると、１Ｈ−ＮＭＲにおけるα−ＣＤの１位の炭素のメチンプロトンを表すピーク（ケミカルシフトで約４．８ｐｐｍの位置）の積分値と、Ｒ１またはＲ２のメチル基又はエチル基におけるメチルプロトンが表すピーク（例えばＲ１がＨ、Ｒ２がメチル基の場合：約１．１ｐｐｍの位置）の積分値との比から求めることができる。
【００２１】
環状分子の−ＯＨ基の一部が、上述の−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基で置換されてなるとき、該−ＯＨ基は、２位ＯＨ及び／又は６位ＯＨ、特に６位ＯＨであるのがよい。
なお、完全な理論に基づくものではないが、環状分子の−ＯＨ基の一部が、上述の−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基で置換されると、該−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基同士、即ちいわゆる疎水性基同士が近くに配置されることを避けるため、該基を備える環状分子同士も避けるように配置され、それによって擬ポリロタキサンにおける環状分子の配置が決まるものと考えられる。また、この環状分子の配置が、後述の「包接率」をもたらすものと考えられる。
【００２２】
この際、環状分子、特にα−ＣＤの２位ＯＨ及び／又は６位ＯＨが、上記−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基に置換されるのがよく、特に環状分子、特にα−ＣＤの６位ＯＨが上記−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基に置換されるのがよい。
これも、完全な理論に基づくものではないが、上記の位置に−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基同士、即ちいわゆる疎水性基同士が配置されることにより、後述の「包接率」をもたらすものと考えられるからである。
【００２３】
上述の−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基で表される置換基のうち、Ｒ１がＨであり且つＲ２がメチル基であるか、又はＲ１がメチル基であり且つＲ２がＨであるのがよい。
【００２４】
＜＜水溶性直鎖状分子＞＞
本願の擬ポリロタキサンは、水溶性直鎖状分子を有して構成される。
該水溶性直鎖状分子は、水溶性、例えば水１Ｌに１ｇ溶解することが可能という特性を有するのであれば、特に限定されない。
水溶性直鎖状分子として、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、プルラン、ヒドロキシプロピルセルロース等の水溶性セルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリペプチド、及びポリエチレングリコールを含む共重合体を挙げることができるが、これに限定されない。
即ち、水溶性直鎖状分子は、上記に挙げたポリマー種からなる群から選ばれる少なくとも１種、好ましくはポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、及びポリエチレングリコールを含む共重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種、より好ましくはポリエチレングリコール及びポリエチレンイミンからなる群から選ばれる少なくとも１種であるのがよい。
水溶性直鎖状分子の分子量（数平均分子量又は重量平均分子量）は、特に限定されないが、数平均分子量５，０００〜１，０００，０００、好ましくは数平均分子量７，０００〜２００，０００、より好ましくは数平均分子量１０，０００〜５０，０００であるのがよい。
【００２５】
＜＜包接率＞＞
本願において、包接率とは、擬ポリロタキサン（又はポリロタキサン）に含まれる環状分子の割合をいう。
また、規定包接率とは、擬ポリロタキサン（又はポリロタキサン）に用いた水溶性直鎖状分子及び環状分子から算術的に規定される包接率をいい、具体的には上述の水溶性直鎖状分子の長さと上述の環状分子の厚みから規定される。
【００２６】
具体的に規定包接率を説明する。
水溶性直鎖状分子として、ポリエチレングリコールを用い、環状分子としてα−ＣＤを用いる場合を考慮する。
ポリエチレングリコールの繰り返し単位２つ分がα−ＣＤの厚さと同じであることが分子モデル計算から知られている。したがって、α−ＣＤのモルと繰り返し単位の数との比が１：２のときを規定包接率１００％とする。
【００２７】
得られる擬ポリロタキサン（又はポリロタキサン）に含まれる環状分子の割合、即ち包接率は、１Ｈ−ＮＭＲから求めることができる。
具体的には、得られる擬ポリロタキサン（又はポリロタキサン）の１Ｈ−ＮＭＲにおけるα−ＣＤの１位の炭素のメチンプロトンを表すピーク（ケミカルシフトで約４．８ｐｐｍの位置）の積分値とＰＥＧのメチレンプロトンを表すピーク（約３．５ｐｐｍの位置）の積分値との比から求めることができる。
より具体的には、１Ｈ−ＮＭＲスペクトルで４．８ｐｐｍ付近に現れるα−ＣＤのグルコースの１位の炭素のメチンプロトンの実測積分値Ｘと、３．５ｐｐｍ付近に現れるＰＥＧの繰り返し単位のメチレンプロトンの実測積分値Ｙとの比であるＸ／Ｙを求める。この実測積分値の比Ｘ／Ｙが３：４の時、上記のようにα−ＣＤとＰＥＧの繰り返し単位の数とのモル比が１：２の規定包接率１００％であることを示している。
このことから、包接率は、式：（包接率（％））＝（実測積分値の比Ｘ／Ｙ）×４／３×１００から求めることができる。例えば、実測積分値の比Ｘ／Ｙが１／４のとき、包接率は３３．３％となる。
【００２８】
このようにすることにより、擬ポリロタキサン（又はポリロタキサン）の包接率を求めることができる。
本願において、擬ポリロタキサン（又はポリロタキサン）の包接率は、規定包接率を１００％とするとき、１〜２２％、好ましくは１〜１５％、より好ましくは１〜１０％、最も好ましくは１〜８％であるのがよい。
【００２９】
＜ポリロタキサン＞
本願は、上述の擬ポリロタキサン；及び封鎖基を有するポリロタキサンであって、擬ポリロタキサンの水溶性直鎖状分子の両端に、環状分子が脱離しないように、封鎖基を配置するポリロタキサンを提供する。
上述したように、「擬ポリロタキサン」と「ポリロタキサン」との違いは、「封鎖基」の有無であり、本願は、「擬ポリロタキサン」と共に「ポリロタキサン」も提供する。
【００３０】
＜＜封鎖基＞＞
封鎖基は、擬ポリロタキサンの水溶性直鎖状分子の両端に配置され、用いる環状分子が脱離しないように作用する基であれば、特に限定されない。
例えば、封鎖基として、ジニトロフェニル基類、シクロデキストリン類、アダマンタン基類、トリチル基類、フルオレセイン類、シルセスキオキサン類、ピレン類、置換ベンゼン類（置換基として、アルキル、アルキルオキシ、ヒドロキシ、ハロゲン、シアノ、スルホニル、カルボキシル、アミノ、フェニルなどを挙げることができるがこれらに限定されない。置換基は１つ又は複数存在してもよい。）、置換されていてもよい多核芳香族類（置換基として、上記と同じものを挙げることができるがこれらに限定されない。置換基は１つ又は複数存在してもよい。）、及びステロイド類からなる群から選ばれるのがよい。なお、ジニトロフェニル基類、シクロデキストリン類、アダマンタン基類、トリチル基類、フルオレセイン類、シルセスキオキサン類、及びピレン類からなる群から選ばれるのが好ましく、より好ましくはアダマンタン基類又はシクロデキストリン類であるのがよい。
【００３１】
本願は、低包接の擬ポリロタキサン及び低包接のポリロタキサンを提供することができる。本願の擬ポリロタキサン又はポリロタキサンは、従来と同様に、ポリロタキサン同士の架橋体、ポリロタキサンと他のポリマーとの架橋体を提供することができるが、低包接の擬ポリロタキサン又はポリロタキサンを用いることにより、従来とは異なる特性、例えば高伸長性、高破断応力等の強靱性あるいは溶媒や溶質の透過特性において異なる特性を有する架橋体又は該架橋体を有する材料を提供することができる。
例えば、該材料として、固形ポリロタキサン材料を挙げることができるがこれらに限定されない。
にある。
【００３２】
また、本願の低包接の擬ポリロタキサン及びポリロタキサンを用いて、さらに修飾した擬ポリロタキサン及びポリロタキサン、特に修飾したポリロタキサンを得ることができる。
例えば、さらに修飾する手法として、本願で得られた−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基を有する環状分子のうち、該−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基の「−ＯＨ基」をさらに修飾する手法；等を挙げることができるがこれらに限定されない。
この修飾したポリロタキサンを用いることによっても、包接率の違い、特に低包接率に由来して、従来とは異なる特性、例えば高伸長性、高破断応力等の強靱性あるいは溶媒や溶質の透過特性において異なる特性を有する材料を得ることが期待できる。
【００３３】
＜擬ポリロタキサンの製造方法＞
本願は、擬ポリロタキサンの製造方法を提供する。
即ち、ａ）水溶性直鎖状分子を準備する工程；
ｂ）α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン及びγ−シクロデキストリンからなる群から選ばれる少なくとも１種である環状分子を準備する工程；
ｃ）環状分子の−ＯＨ基の一部を、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基で置換する工程；
ｄ）  工程ｃ）で得られた環状分子、工程ａ）で得られた水溶性直鎖状分子、及び水を有する混合液を調製する工程；及び
ｅ）得られた混合液を攪拌する工程；
を有することにより、
α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン及びγ−シクロデキストリンからなる群から選ばれる少なくとも１種である環状分子の開口部が水溶性直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる擬ポリロタキサンであって、環状分子の−ＯＨ基の一部が、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基で置換される擬ポリロタキサンを得ることができる。
「水溶性直鎖状分子」、「環状分子」、「−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ」の語は、上述と同じ定義を有する。
【００３４】
なお、従来、環状分子の−ＯＨ基の一部を、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨで表される基で置換したポリロタキサンが存在するが、該ポリロタキサンの製造方法は、一旦、ポリロタキサンを得た後、該ポリロタキサンに存在する環状分子の−ＯＨ基を置換する方法であったため、従来の製法では、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨで表される基で置換した擬ポリロタキサンを得ることができなかった。
【００３５】
工程ａ）は、水溶性直鎖状分子を準備する工程である。
該水溶性直鎖状分子は、市販購入可能なものを購入しても、別途、製造してもよい。
工程ｂ）は、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン及びγ−シクロデキストリンからなる群から選ばれる少なくとも１種である環状分子を準備する工程である。
該環状分子は、市販購入可能なものを購入しても、別途、製造してもよい。
【００３６】
工程ｃ）は、環状分子の−ＯＨ基の一部を、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基で置換する工程である。
−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基で表される置換基を有する環状分子（α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン及び／又はγ−シクロデキストリン）が市販購入可能であれば、該市販品を購入することによりこの工程を行ってもよい。
一方、工程ｃ）を、別途、行ってもよい。工程ｃ）を行う場合、次のように行うのがよい。
【００３７】
工程ｂ）で準備した環状分子を適切な溶媒に溶解する。溶媒として、用いる環状分子、その後に反応させる−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基の元となる原料などに依存するが、例えば水、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ピリジンなどを挙げることができるがこれらに限定されない。
なお、環状分子としてα−ＣＤを用いる場合、溶媒として１０ｍｏｌ／Ｌ  ＮａＯＨ水溶液を用いることにより、後述の工程で、α−ＣＤの６位ＯＨ基が−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基に置換される置換体を主に得ることができる。また、環状分子としてα−ＣＤを用いる場合、溶媒として１ｍｏｌ／Ｌ  ＮａＯＨ水溶液を用いることにより、後述の工程で、α−ＣＤの２位ＯＨ基が−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基に置換される置換体を主に得ることができる。
【００３８】
環状分子の溶解後、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基の元となる原料を加えて反応を行う。
なお、この反応で用いる原料、即ち−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基の元となる原料として、所望とするＲ１、Ｒ２及びｎなどに依存するが、例えば、エポキシプロパン、エチレンオキシド、ブチレンオキシドを挙げることができるがこれに限定されない。
反応は、用いる環状分子、所望とするＲ１、Ｒ２及びｎなどに依存するが、次の条件で行うのがよい。即ち、温度０〜２５℃、大気圧下、時間２４〜２８時間であるのがよい。
【００３９】
工程ｄ）は、工程ｃ）で得られた環状分子、工程ａ）で得られた水溶性直鎖状分子、及び水を有する混合液を調製する工程である。
工程ｄ）は、用いる工程ｃ）で得られた環状分子、水溶性直鎖状分子、所望とする擬ポリロタキサンなどに依存するが、次の条件で行うのがよい。即ち、温度０〜２５℃、大気圧下、１〜４８時間で調製するのがよい。
混合液は、水以外の溶媒を含んでも、含まなくともよい。
【００４０】
水以外の溶媒は、水との相溶性があるものであれば、特に限定されない。例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ピリジン、テトラヒドロフラン、アセトンなどを挙げることができるがこれに限定されない。
水以外の溶媒を含む場合、該溶媒の種類にも依存するが、水と水以外の溶媒との混合比は、水：水以外の溶媒が１００：５〜１００：１００であるのがよい。
【００４１】
工程ｅ）は、工程ｄ）で得られた混合液を攪拌する工程である。
攪拌する時間は、用いる工程ｃ）で得られた環状分子、水溶性直鎖状分子、工程ｄ）で用いた溶媒、所望とする擬ポリロタキサンなどに依存するが、時間：２〜４８時間、温度：４℃〜３０℃であるのがよい。なお、工程ｅ）は、用いる温度によっては、攪拌工程後に静置する工程を設けるものであってもよい。
【００４２】
工程ａ）〜工程ｅ）を経ることにより、混合液に、具体的には混合液の上澄みに、及び／又は前記混合物の沈殿物に、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン及びγ−シクロデキストリンからなる群から選ばれる少なくとも１種である環状分子の開口部が水溶性直鎖状分子によって串刺し状に包接されてなる擬ポリロタキサンであって、環状分子の−ＯＨ基の一部が、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基で置換される擬ポリロタキサンを得ることができる。特に、本願の方法は、工程ａ）〜ｅ）をワンポットで行うことができる。
また、本願の擬ポリロタキサンの製造方法により、水溶性直鎖状分子の長さと環状分子の厚みから規定される規定包接率を１００％とするとき、該環状分子の包接率が上述の範囲である、擬ポリロタキサンを得ることができる。
なお、混合液の上澄みと沈殿物とを分離するために、従来公知の手法を用いることができる。例えば、遠心分離、静置、ろ過などを挙げることができるがこれらに限定されない。
【００４３】
なお、混合液の上澄みにおいて、包接率が１〜１５％、好ましくは１〜１０％、さらに好ましくは１〜８％、より好ましくは１〜６％、最も好ましくは１〜５％である、擬ポリロタキサンを得ることができる。
また、混合液の沈殿物において、包接率が７〜２２％、好ましくは１０〜２２％、より好ましくは１４〜２２％である、擬ポリロタキサンを得ることができる。
【００４４】
具体的には、工程ｃ）において、ｃ）−１）α−シクロデキストリンを１０ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム水溶液で処理する工程；及び
ｃ）−２）上記工程ｃ）−１）で得られた液に、プロピレンオキサイドを添加してα−シクロデキストリンの６位ＯＨ基の一部を、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨに置換する工程；
を有することにより、
包接率が１〜１５％、好ましくは１〜１０％、さらに好ましくは１〜８％、より好ましくは１〜６％、最も好ましくは１〜５％である擬ポリロタキサンを混合液の上澄みに、
包接率が７〜２２％、好ましくは１０〜２２％、より好ましくは１４〜２２％である擬ポリロタキサンを混合液の沈殿物に、
それぞれ得ることができる。
【００４５】
また、工程ｃ）において、ｃ）−３）α−シクロデキストリンを１ｍｏｌ／Ｌ水酸化ナトリウム水溶液で処理する工程；及び
ｃ）−４）  上記工程ｃ）−３）で得られた液に、プロピレンオキサイドを添加してα−シクロデキストリンの２位ＯＨ基の一部を、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨに置換する工程；
を有することにより、
包接率が１〜１５％、好ましくは１〜１０％、さらに好ましくは１〜８％、より好ましくは１〜６％、最も好ましくは２〜４％である擬ポリロタキサンを混合液の上澄みに、
包接率が７〜２２％、好ましくは１０〜２２％、より好ましくは１０〜２０％である擬ポリロタキサンを混合液の沈殿物に、
それぞれ得ることができる。
このように、本願の製造方法により、包接率の制御を行うことができる。
【００４６】
本願の擬ポリロタキサンの製造方法は、工程ａ）〜工程ｅ）以外の工程を含んでもよい。例えば、工程ａ）の前、工程ｅ）の後、各工程間に、必要であれば、工程を含んでもよい。そのような工程として、工程ｅ）後に行うのがよい、上述した、沈殿物と上澄みとの分離工程を挙げることができる。分離工程として、例えば、上述したように遠心分離、静置、ろ過などの従来公知の手法を挙げることができるがこれに限定されない。また、透析や限外ろ過後の凍結乾燥などによる上澄み内に溶解しているポリロタキサンの精製などを挙げることができるが、これらに限定されない。
【００４７】
＜ポリロタキサンの製造方法＞
本願は、ポリロタキサンの製造方法も提供する。
具体的には、上述の擬ポリロタキサンの製造方法に、
ｆ）  擬ポリロタキサンを有する混合物に、封鎖剤を添加する工程；
をさらに有することにより、
擬ポリロタキサンの水溶性直鎖状分子の両端に環状分子が脱離しないように封鎖基を配置するポリロタキサンを混合物中に得ることができる。
【００４８】
本願のポリロタキサンの製造方法は、従来の、環状分子の−ＯＨ基の一部を、−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨで表される基で置換したポリロタキサンの製造方法とは、擬ポリロタキサンにおいて、既に、環状分子の−ＯＨ基の一部が−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨで表される基で置換されている点で異なる。
また、本願のポリロタキサンの製造方法は、擬ポリロタキサンの製造方法で上述したように、包接率の制御を行うことができる点において異なる。
【００４９】
工程ｆ）は、用いる擬ポリロタキサン、封鎖基となる、用いる封鎖剤などに依存するが、溶媒除去や擬ポリロタキサンの精製をせずそのまま水中で反応を行うのがよい。例えば、擬ポリロタキサンが上記混合物の沈殿物中に存在しても上記混合物の沈殿物中に存在する場合であっても、そこへ塩基および上記封鎖基を添加することで行うのがよい。
なお、工程ｅ）後に、上述したような、沈殿物と上澄みとの分離工程を設ける場合、目的とするポリロタキサンに応じて、双方に、又はいずれか一方に封鎖剤を添加するのがよい。
【００５０】
本願のポリロタキサンの製造方法は、工程ａ）〜工程ｆ）以外の工程を含んでもよい。例えば、工程ａ）の前、工程ｆ）の後、各工程間に、必要であれば、工程を含んでもよい。そのような工程として、＜擬ポリロタキサンの製造方法＞で挙げた工程などを挙げることができるが、これらに限定されない。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
【００５２】
＜合成例Ａ１：  ６−Ｏ−ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン（ＣＤ：ＨＰ＝１：０．８）＞
α−シクロデキストリン（以下、「シクロデキストリン」を単に「ＣＤ」と略記する場合がある）（１０ｇ）を１０ｍｏｌ／Ｌ ＮａＯＨ水溶液に溶解した。その後、得られた溶液を０℃とし、攪拌しながら、該溶液にエポキシプロパン（７ｍＬ）を滴下した。得られた混合物を室温で４８時間、さらに攪拌した。その後、塩酸を用いて反応溶液のｐＨを７に調整し、溶媒をロータリエバポレータにより除去して粗生成物を得た。該粗生成物を再度、N,N-ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解し、精製のため該溶液をアセトンに注入する工程を３回繰り返した。最終生成物を遠心分離により収集し、４０℃で真空乾燥し、α−ＣＤの６位のＯＨ基が−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基で置換された題記化合物（なお、−ＯＨ基の「Ｈ」が「−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ」で置換されたことから、以降、単に「ヒドロキシプロピル化」又は「ヒドロキシプロピル」と略記する場合がある）を得た（収率６３％）。
得られた題記化合物を１Ｈ−ＮＭＲにより、該化合物において、ＣＤ一分子に対して、ヒドロキシプロピルが０．８個存在することがわかった。
【００５３】
＜合成例Ａ２：  ６−Ｏ−ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン（ＣＤ：ＨＰ＝１：０．６６）＞
合成例Ａ１において、全ての量を二倍に代えた以外、合成例Ａ１と同様な方法により、α−ＣＤの６位のＯＨ基が−Ｏ−（ＣＨＲ１）ｎ−ＣＨＲ２−ＯＨ基で置換された題記化合物を得た。
得られた題記化合物を１Ｈ−ＮＭＲにより、該化合物において、ＣＤ一分子に対して、ヒドロキシプロピルが０．６６個存在することがわかった。
【００５４】
＜合成例Ｂ１：  ２−Ｏ−ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン＞
合成例Ａ１において、「１０ｍｏｌ／Ｌ ＮａＯＨ水溶液」の代わりに１ｍｏｌ／Ｌ ＮａＯＨ水溶液を用いた以外、合成例Ａ１と同様な方法により、題記化合物を得た（収率７３％）。
合成例Ａ１と同様の測定により、得られた題記化合物の一分子に対して、ヒドロキシプロピルが１個存在することがわかった。
【００５５】
（実施例Ａ１）
＜ポリロタキサンＨＰＰＲ−１０ｋ−ｒｔの調製＞
市販の２−Ｏ−ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン（１ｇ、ＣＤ：ヒドロキシプロピル＝１：４．５）を３ｍＬ水に溶解し、その後、得られた溶液に両末端にＮＨ２基を有するポリエチレングリコール（数平均分子量：１万、２００ｍｇ）（以下、ポリエチレングリコールを単に「ＰＥＧ」と略記する場合がある）を加えた。得られた混合物を室温で３０分間攪拌し、その後、室温で２４時間、維持した結果、白色ペースト状混合物を得た。その後、得られた混合物に、ＮａＨＣＯ３（６０ｍｇ）及び１ｍｏｌ／Ｌピクリルスルホン酸水溶液０．２ｍＬを加え、攪拌を室温下、一晩行った。その後、水相及び沈殿物を遠心分離により分離し、未反応のＰＥＧ及び２−Ｏ−ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリンを除去するために、各々を透析した（ＭＷＣＯ：１０，０００）。最終生成物を凍結乾燥により収集し、水相からポリロタキサンＨＰＰＲ−１０ｋ−ｒｔを得た。
得られたポリロタキサンについて、包接率、数平均分子量Ｍｎ、重量平均分子量Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎを求めた。それらの結果を表１に示す。
なお、包接率については、１Ｈ−ＮＭＲにより求めた。また、Ｍｎ、Ｍｗ、及びＭｗ／Ｍｎは、ＧＰＣにより求めた。
【００５６】
（実施例Ａ２）
＜ポリロタキサンＨＰＰＲ−２０ｋ−ｒｔの調製＞
実施例Ａ１において、ＰＥＧの数平均分子量を１万から２万に変更した以外、実施例Ａ１と同様な方法により、ポリロタキサンＨＰＰＲ−２０ｋ−ｒｔを得た。
得られたポリロタキサンについて、包接率、数平均分子量Ｍｎ、重量平均分子量Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎなどを求めた。それらの結果を表１に示す。
【００５７】
（実施例Ａ３）
＜ポリロタキサンＨＰＰＲ−２０ｋ−ｒｔの調製＞
実施例Ａ１において、ＰＥＧの数平均分子量を１万から３万に変更した以外、実施例Ａ１と同様な方法により、ポリロタキサンＨＰＰＲ−３０ｋ−ｒｔを得た。
得られたポリロタキサンについて、包接率、数平均分子量Ｍｎ、重量平均分子量Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎなどを求めた。それらの結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
2019163344.tif 000002
【００５９】
表１から次のことがわかる。
直鎖状分子であるＰＥＧの分子量を変化させると、包接率が変化することがわかる。したがって、従来法であるポリロタキサンを得た後にα−ＣＤのＯＨ基の「Ｈ」をヒドロキシプロピル化する方法で得られるポリロタキサンとは異なり、直鎖状分子であるＰＥＧの分子量が変化すると包接率が変化するため、包接率の制御可能であることを示唆している。
また、水相から得られたポリロタキサンは、一般に低い包接率を有することがわかる。
さらに、水相から得られたポリロタキサンは一般に、高い収率であることがわかる。
【００６０】
（実施例Ｂ１）
＜ポリロタキサンＨＰＰＲ−１０ｋ−４℃の調製＞
実施例Ａ１において、調製温度を４℃から室温に変更した以外、実施例Ａ１と同様な方法により、ポリロタキサンＨＰＰＲ−１０ｋ−４℃を得た。
得られたポリロタキサンについて、包接率、数平均分子量Ｍｎ、重量平均分子量Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎなどを、実施例Ａ１と同様に求めた。それらの結果も表１に示す。
【００６１】
（実施例Ｂ２）
＜ポリロタキサンＨＰＰＲ−２０ｋ−４℃の調製＞
実施例Ｂ１と同様に、実施例Ａ２において、調製温度を４℃から８０℃に変更した以外、実施例Ａ２と同様な方法により、ポリロタキサンＨＰＰＲ−２０ｋ−８０℃を得た。
得られたポリロタキサンについて、包接率、数平均分子量Ｍｎ、重量平均分子量Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎなどを、実施例Ａ１と同様に求めた。それらの結果も表１に示す。
【００６２】
（実施例Ｂ３）
＜ポリロタキサンＨＰＰＲ−３０ｋ−４℃の調製＞
実施例Ｂ１と同様に、実施例Ａ３において、調製温度を４℃から室温に変更した以外、実施例Ａ３と同様な方法により、ポリロタキサンＨＰＰＲ−３０ｋ−４℃を得た。
得られたポリロタキサンについて、包接率、数平均分子量Ｍｎ、重量平均分子量Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎなどを、実施例Ａ１と同様に求めた。それらの結果も表１に示す。
【００６３】
表１、特に実施例Ａ１とＢ１とを、実施例Ａ２とＢ２とを、実施例Ａ３とＢ３とを、比較すると、次のことがわかる。
調製時の温度を上げることにより、包接率が低下することがわかる。例えば調製時４℃（実施例Ｂ１）では包接率：１．６％であるが、調製時の温度を室温にすると（実施例Ａ１）、包接率；１．１％と多少ではあるが減少する。実施例Ａ２とＢ２とを比較すると、調製時の温度を高くすると包接率が低くなることが顕著である（室温：３．０％が８０℃：１．８％へと低下する）。
これらの結果から、調製時の温度を変化させることにより、包接率の制御が可能となることが示唆される。
また、実施例Ａ１〜Ａ３においても、実施例Ｂ１〜Ｂ３においても、水相から得られたポリロタキサンは一般に、高い収率であることがわかる。
【００６４】
（実施例Ｃ１）
＜架橋ポリロタキサンＣ１の調製＞
実施例Ｂ３で得られたポリロタキサンＨＰＰＲ−３０ｋ−４℃を用いて、該ポリロタキサン同士の架橋体を調製した。
架橋体の調製は、従来の手法（例えば特許第３４７５２５２号に記載された方法）に準じて、ポリロタキサンＨＰＰＲ−３０ｋ−４℃：０．１ｇ；溶媒：ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）０．５ｍＬ；架橋剤：１，１’−カルボニルジイミダゾール（ＣＤＩ）２０ｍｇ、触媒：ジアザビシクロウンデセン（ＤＢＵ）を用い、反応条件：６０℃、一晩、で行った。
その結果、弾性を有する架橋体Ｃ１を得た。
【００６５】
（比較例ＸＣ１）
従来法であるポリロタキサンを得た後にα−ＣＤのＯＨ基の「Ｈ」をヒドロキシプロピル化する方法で得られたポリロタキサンＨＡＰＲ３５（アドバンスト・ソフトマテリアルズ社の市販品）を用いて、該ポリロタキサン同士の架橋体を調製した。
架橋体の調製は、実施例Ｃ１と同じとした。即ち、ポリロタキサンとして、上記市販品を用いた以外、実施例Ｃ１と全く同条件で行った。
その結果、弾性を有する架橋体ＸＣ１を得た。
本発明のポリロタキサンを用いて得た架橋体Ｃ１と従来のポリロタキサンを用いて得た架橋体ＸＣ１とについて、弾性特性、具体的にはヤング率（ｋＰａ）、伸長率（％）、破断時の最大応力（ｋＰａ）を、伸張モード歪み制御型レオメーターRSAIII（TA Instrument社製）より求めた。測定結果を表２に示す。
【００６６】
【表２】
2019163344.tif 000003
【００６７】
表２から次のことがわかる。
架橋体Ｃ１（実施例Ｃ１）は、架橋体ＸＣ１（比較例ＸＣ１）と同様に、弾性特性を有することがわかる。特に、架橋体Ｃ１（実施例Ｃ１）は、架橋体ＸＣ１（比較例ＸＣ１）よりも、ヤング率、伸長率及び破断最大歪みの３項目全てにおいて高い値を有している。これは、包接率に影響するものと考えられる。即ち、包接率が低いと、環状分子であるα−ＣＤが直鎖状分子であるＰＥＧ上をより容易に且つ比較的長い距離を移動することができ、移動の容易性などが弾性に影響を及ぼしているものと考えられる。
これらのことから、低い包接率を有するポリロタキサンを提供する本発明により、弾性特性を制御したポリロタキサン、該ポリロタキサンを有する種々の材料であって弾性特性などを制御した材料を提供できることが示唆される。
【００６８】
（実施例Ｄ１）
＜ポリロタキサン６−０．８ＨＰ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｔｏｐ及びポリロタキサン６−０．８ＨＰ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｄｏｗｎの調製＞
合成例Ａ１で得られた６−Ｏ−ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン（１ｇ、ＣＤ：ヒドロキシプロピル＝１：０．８）を水３ｍＬに溶解し、その後、得られた溶液に両末端にＮＨ２基を有するポリエチレングリコール（数平均分子量：１万、２００ｍｇ）（以下、ポリエチレングリコールを単に「ＰＥＧ」と略記する場合がある）を加えた。得られた混合物を室温で３０分間攪拌し、その後４℃で２４時間、維持した結果、白色ペースト状混合物を得た。その後、得られた混合物に、ＮａＨＣＯ３（６０ｍｇ）及び１ｍｏｌ／Ｌピクリルスルホン酸水溶液０．２ｍＬを加え、攪拌を室温下、一晩行った。その後、水相及び沈殿物を遠心分離により分離し、未反応のポリエチレングリコール及び６−Ｏ−ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリンを除去するために、各々を透析した（ＭＷＣＯ：１０，０００）。最終生成物を凍結乾燥により収集し、水相からポリロタキサン６−０．８ＨＰ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｔｏｐ、及び沈殿物からポリロタキサン６−０．８ＨＰ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｄｏｗｎを得た。
得られたポリロタキサンについて、包接率、数平均分子量Ｍｎ、重量平均分子量Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎを求めた。それらの結果を表３に示す。
なお、包接率については、１Ｈ−ＮＭＲにより求めた。また、Ｍｎ、Ｍｗ、及びＭｗ／Ｍｎは、ＧＰＣにより求めた。本願の実施例及び表において、「ｄｏｗｎ」と記載されるのは「沈殿物」に由来することを意味し、「ｔｏｐ」と記載されるのは「水相」に由来することを意味する。
【００６９】
（実施例Ｄ２）
＜ポリロタキサン６−０．６ＨＰ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｔｏｐ及びポリロタキサン６−０．６ＨＰ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｄｏｗｎの調製＞
実施例Ｄ１において、合成例Ａ１で得られた６−Ｏ−ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン（ＣＤ：ヒドロキシプロピル＝１：０．８）の代わりに、合成例Ａ２で得られた６−Ｏ−ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン（ＣＤ：ヒドロキシプロピル＝１：０．６６）を用いた以外、実施例Ｄ１と同様な方法により、水相からポリロタキサン６−０．６ＨＰ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｔｏｐ、及び沈殿物からポリロタキサン６−０．６ＨＰ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｄｏｗｎを得た。
本実施例で得られたポリロタキサンについても、実施例Ｄ１と同様に、包接率、数平均分子量Ｍｎ、重量平均分子量Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎを求めた。それらの結果を表３に示す。
【００７０】
（実施例Ｄ３）
＜ポリロタキサン６−０．６ＨＰ−２ＰＥＧ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｔｏｐ及びポリロタキサン６−０．６ＨＰ−２ＰＥＧ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｄｏｗｎの調製＞
実施例Ｄ２において、ＰＥＧ（数平均分子量：１万）の量を２００ｍｇから４００ｍｇとした以外、実施例Ｄ２と同様な方法により、水相からポリロタキサン６−０．６ＨＰ−２ＰＥＧ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｔｏｐ、及び沈殿物からポリロタキサン６−０．６ＨＰ−２ＰＥＧ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｄｏｗｎを得た。
本実施例で得られたポリロタキサンについても、実施例Ｄ１と同様に、包接率、数平均分子量Ｍｎ、重量平均分子量Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎを求めた。それらの結果を表３に示す。
【００７１】
（実施例Ｄ４）
＜ポリロタキサン６−０．８ＨＰ−１．５ＣＤ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｔｏｐ及びポリロタキサン６−０．８ＨＰ−１．５ＣＤ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｄｏｗｎの調製＞
実施例Ｄ１において、合成例Ａ１で得られた６−Ｏ−ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン（ＣＤ：ヒドロキシプロピル＝１：０．８）の量を１ｇから１．５ｇへと変更した以外、実施例Ｄ１と同様な方法により、水相からポリロタキサン６−０．６ＨＰ−１．５ＣＤ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｔｏｐ、及び沈殿物からポリロタキサン６−０．６ＨＰ−１．５ＣＤ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｄｏｗｎを得た。
本実施例で得られたポリロタキサンについても、実施例Ｄ１と同様に、包接率、数平均分子量Ｍｎ、重量平均分子量Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎを求めた。それらの結果を表３に示す。
【００７２】
（比較例ＸＤ１）
実施例Ｄ１において、合成例Ａ１で得られた６−Ｏ−ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン（ＣＤ：ヒドロキシプロピル＝１：０．８）の代わりに、未修飾α−ＣＤを用いた以外、実施例Ｄ１とほぼ同様な方法により、α−ＣＤ未修飾のポリロタキサンＡＰＲ−１０ｋを沈殿物において調製した。詳細な方法は次のとおりであった。
即ち、未修飾α−ＣＤ（１ｇ）を水３ｍＬに溶解し、その後、得られた溶液に両末端にＮＨ２基を有するＰＥＧ（数平均分子量：１万、２００ｍｇ）の水溶液（水０．５ｍＬ）を加えた。得られた混合物を室温で一晩攪拌した結果、白色ペースト状混合物を得た。その後、得られた混合物に、水１ｍＬ、ＮａＨＣＯ３（６０ｍｇ）及び１ｍｏｌ／Ｌピクリルスルホン酸水溶液０．２ｍＬを加え、攪拌を室温下、一晩行った。その後、沈殿物を遠心分離により分離し粗生成物を得た。該粗生成物をジメチルスルホキシドに溶解し、未反応のポリエチレングリコール及びα−ＣＤを除去するために、透析した（ＭＷＣＯ：１０，０００）。最終生成物を凍結乾燥により収集し、α−ＣＤ未修飾のポリロタキサンＡＰＲ−１０ｋを得た。
本比較例で得られたポリロタキサンについても、実施例Ｄ１と同様に、包接率、数平均分子量Ｍｎ、重量平均分子量Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎを求めた。それらの結果を表３に示す。
【００７３】
（比較例ＸＤ２）
従来の方法、即ちポリロタキサンを得た後に、環状分子のα−ＣＤをヒドロキシプロピル化する方法で得たポリロタキサンＨＡＰＲ（ＰＥＧの数平均分子量：１万）をアドバンスト・ソフトマテリアルズ（株）社から購入し、該ポリロタキサンＨＡＰＲについて、包接率を求めた。それらの結果を表３に示す。
【００７４】
（比較例ＸＤ３〜ＸＤ５）
比較例ＸＤ２において、ＰＥＧの数平均分子量を１万から２万に変更したポリロタキサンＨＡＰＲ（比較例ＸＤ３）、３．２万に変更したポリロタキサンＨＡＰＲ（比較例ＸＤ４）、１０万に変更したポリロタキサンＨＡＰＲ（比較例ＸＤ５）を、それぞれアドバンスト・ソフトマテリアルズ（株）社から購入し、該ポリロタキサンＨＡＰＲについて、包接率を求めた。それらの結果を表３に示す。
【００７５】
【表３】
2019163344.tif 000004
【００７６】
表３から次のことがわかる。
比較例ＸＤ１及び比較例ＸＤ２〜ＸＤ５から、未修飾α−ＣＤを用いたポリロタキサン又は従来のヒドロキシプロピル化ポリロタキサンの場合、包接率が２９．４％（未修飾α−ＣＤを用いたポリロタキサン、即ち比較例ＸＤ１）であるか、又は包接率が２５〜３０％（従来のヒドロキシプロピル化ポリロタキサン、即ち比較例ＸＤ２〜ＸＤ５）であった。
一方、本実施例Ｂ１及びＤ１〜Ｄ４のポリロタキサンは、包接率が２％〜２２％と可変とすることができる。即ち、本発明により、ヒドロキシプロピル化ポリロタキサンにおいて、包接率が２〜２２％の範囲で調節が可能であることがわかる。
【００７７】
実施例Ｄ１〜Ｄ４の「ｔｏｐ」で表されるポリロタキサンの包接率と、「ｄｏｗｎ」で表されるポリロタキサンの包接率とを比較すると、「ｔｏｐ」で表されるポリロタキサンの包接率の方が低いことがわかる。また、ＣＤ：ＨＰの比におけるＨＰの値に関して、「ｔｏｐ」で表されるポリロタキサンの方が、「ｄｏｗｎ」で表されるポリロタキサンよりも高いことがわかる。
これらの結果から、α−ＣＤにおけるヒドロキシプロピル化が高い（ＣＤ：ＨＰの比におけるＨＰの値が高い）と、ＰＥＧ鎖上のα−ＣＤ同士が互いに離間して存在することとなり、その結果、包接率が低くなり、それによって水相への親和性（溶解性）が高まることがわかる。逆にいうと、水相において包接率が低いポリロタキサンを得ることができる。
具体的には、水相では、包接率が３．７〜５．２％とすることができた一方、沈殿物では、包接率が１３．８〜２２％であった。
【００７８】
（実施例Ｅ１）
＜ポリロタキサン６−０．８ＨＰ−ＨＰＰＲ−３０ｋ−ｔｏｐ及びポリロタキサン６−０．８ＨＰ−ＨＰＰＲ−３０ｋ−ｄｏｗｎの調製＞
実施例Ｄ１において、ＰＥＧの数平均分子量を「１万」から３万へと変更した以外、実施例Ｄ１と同様な方法により、水相からポリロタキサン６−０．８ＨＰ−ＨＰＰＲ−３０ｋ−ｔｏｐ、及び沈殿物からポリロタキサン６−０．８ＨＰ−ＨＰＰＲ−３０ｋ−ｄｏｗｎを得た。
本実施例で得られたポリロタキサンについても、実施例Ｄ１と同様に、包接率、数平均分子量Ｍｎ、重量平均分子量Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎを求めた。それらの結果を表４に示す。
【００７９】
（実施例Ｅ２）
＜ポリロタキサン６−０．８ＨＰ−２ＣＤ−ＨＰＰＲ−３０ｋ−ｔｏｐ及びポリロタキサン６−０．８ＨＰ−２ＣＤ−ＨＰＰＲ−３０ｋ−ｄｏｗｎの調製＞
実施例Ｅ１において、合成例Ａ１で得られた６−Ｏ−ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリンの量を１ｇから２ｇへと変更した以外、実施例Ｅ１と同様な方法により、水相からポリロタキサン６−０．８ＨＰ−２ＣＤ−ＨＰＰＲ−３０ｋ−ｔｏｐ、及び沈殿物からポリロタキサン６−０．８ＨＰ−２ＣＤ−ＨＰＰＲ−３０ｋ−ｄｏｗｎを得た。
本実施例で得られたポリロタキサンについても、実施例Ｄ１と同様に、包接率、数平均分子量Ｍｎ、重量平均分子量Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎを求めた。それらの結果を表４に示す。
【００８０】
（比較例ＸＥ１）
比較例ＸＤ１において、ＰＥＧの数平均分子量を「１万」から３．２万へと変更した以外、比較例ＸＤ１と同様に、ポリロタキサンＡＰＲ−３２ｋを得た。
本比較例で得られたポリロタキサンについても、比較例ＸＤ１と同様に、包接率、数平均分子量Ｍｎ、重量平均分子量Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎを求めた。それらの結果を表４に示す。
また、ＰＥＧの数平均分子量を３．２万としたポリロタキサンＨＡＰＲ（比較例ＸＤ４）の包接率についても表４に示す。
【００８１】
【表４】
2019163344.tif 000005
【００８２】
表４から、及び表４と表３から、次のことがわかる。
表４においても表３と同様に、本発明により、直鎖状分子の長さである数平均分子量が異なるヒドロキシプロピル化ポリロタキサンにおいても、包接率の調節が可能であることが示唆される。
また、本発明により、直鎖状分子の長さである数平均分子量が異なるヒドロキシプロピル化ポリロタキサンにおいても、水相において包接率が低いポリロタキサンを得ることができることが示唆される。
なお、比較例ＸＤ２〜ＸＤ５から、従来法、即ちポリロタキサンを得た後に、環状分子のα−ＣＤをヒドロキシプロピル化する方法で得られたヒドロキシプロピル化ポリロタキサンでは、直鎖状分子の長さである数平均分子量が異なったとしても、その包接率が２５〜３０％の範囲でほぼ変化しないことがわかる。
【００８３】
（実施例Ｆ１）
＜ポリロタキサン２−１ＨＰ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｔｏｐ及びポリロタキサン２−１ＨＰ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｄｏｗｎの調製＞
実施例Ｄ１において、合成例Ａ１で得られた６−Ｏ−ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン（ＣＤ：ヒドロキシプロピル＝１：０．８）の代わりに、合成例Ｂ１で得られた２−Ｏ−ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン（ＣＤ：ヒドロキシプロピル＝１：１）を用い、維持する温度を４℃から室温へと変更した以外、実施例Ｄ１と同様な方法により、水相からポリロタキサン２−１ＨＰ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｔｏｐ、及び沈殿物からポリロタキサン２−１ＨＰ−ＨＰＰＲ−１０ｋ−ｄｏｗｎを得た。
本実施例で得られたポリロタキサンについても、実施例Ｄ１と同様に、包接率、数平均分子量Ｍｎ、重量平均分子量Ｍｗ、Ｍｗ／Ｍｎを求めた。それらの結果を、実施例Ｄ１及び比較例ＸＤ１での結果と共に、表５に示す。
【００８４】
【表５】
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【００８５】
表５から、次のことがわかる。
α−ＣＤの６位のＯＨ基をヒドロキシプロピル化した場合も２位のＯＨ基をヒドロキシプロピル化した場合も、沈殿物と上澄みのそれぞれにおいて包接率はほとんど変化しないが、２位のＯＨ基をヒドロキシプロピル化することで上澄みにおける収量が増加している。つまり、上澄み中の低包接のポリロタキサンが必要な場合は２位を、沈殿物中の高包接のポリロタキサンが必要な場合は６位をそれぞれヒドロキシプロピル化したα−ＣＤを用いることで、それぞれの収率を向上させることができる。