(57)【要約】【課題】  有機溶剤中で、酵素を変性、失活させずにモノマーを重合して高分子量のポリフェノールを得る方法を提供する。【解決手段】  フェノール類（ａ）の重合方法において、 フェノール類（ａ）と水非混和性有機溶剤（ｂ）からなる連続相（Ａ）、並びに酵素（ｃ）、界面活性剤（ｄ）および水からなる逆ミセル相（Ｂ）からなる反応系中で、フェノール類（ａ）を重合させることを特徴とする重合方法。【選択図】 なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子内に１個以上の水酸基を有する芳香族化合物（ａ）の重合方法において、該芳香族化合物（ａ）と水非混和性有機溶剤（ｂ）からなる連続相（Ａ）、並び酸化還元酵素（ｃ）、界面活性剤（ｄ）および水からなる逆ミセル相（Ｂ）からなる反応系中に酸化剤（ｅ）を作用させることによって重合させることを特徴とするポリフェノールの製造方法。
【請求項２】
該界面活性剤（ｄ）がカチオン性界面活性剤である請求項１記載の重合方法。
【請求項３】
逆ミセル相（Ｂ）中の水のモル数ｍwと界面活性剤（ｄ）のモル数ｍdの比（ｍw／ｍd）が ０．１〜１００である請求項１または２記載の重合方法。
【請求項４】
該水非混和性有機溶剤（ｂ）の水への溶解度が、水１００重量部に対し１０重量部以下である水非混和性有機溶剤（ｂ）を使用する請求項１〜３いずれか記載の重合方法。
【請求項５】
該芳香族化合物（ａ）が下記一般式（１）で表されるフェノールまたはその誘導体である請求項１〜４いずれか記載の重合方法。
【化１】
2008056788.tif 000004
（式中Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数１〜５の直鎖もしくは分岐のアルキル基を示す。）
【請求項６】
上記一般式（１）における  Ｒ1、R2およびR3がいずれも水素原子である請求項５記載の重合方法。
【請求項７】
逆ミセル相（B)中の水の含有量が、連続相（Ａ）中の有機溶剤（ｂ）１００重量部に対して０．０１〜３０重量部である請求項１〜６記載の重合方法。
【請求項８】
重量平均分子量が１，０００〜１，０００，０００であって、請求項１〜７いずれか記載の重合方法で製造されたことを特徴とするポリフェノール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化還元酵素を用いたフェノール類の重合方法、およびその重合方法で得られた高分子量のポリフェノールに関する。更に詳しくは、酸化還元酵素を用いて有機溶剤中でフェノール類を重合して高分子量のポリフェノールを得る製造方法に関する。
具体的には、有機溶剤中に水と界面活性剤を添加してＷ／Ｏ型（水／油型）のミセル（以降、逆ミセルと呼ぶ。）を形成させ、逆ミセル中の水相に酵素を内包させておき、有機溶剤中に溶解したフェノール類を酸化剤で酸化カップリング重合させて高分子量のポリフェノールを得る方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酵素による酸化反応は基質に対する特異的な作用を示し、かつ比較的低い温度でも反応が進行することから非常に有効な反応方法として従来より注目されている。例えば、マンガンペルオキシターゼはパルプ漂白用の酸化酵素として知られている。
また、近年では低分子化合物に限らず、高分子の合成方法にも酵素反応を適用する例も見られる。
例えば、ポリフェノールの合成において、以前はフェノールとホルムアルデヒドからフェノールノボラックを合成されていたが、分子間架橋が非常に多く、溶剤に不溶な重合体であるために、使用用途が限られ、また環境に有害なホルムアルデヒドを使用するため環境への負荷が大きいため、問題がある。
それに対して、近年、ペルオキシターゼを用いた酵素反応を有機溶剤中で用いることで、有機溶剤に可溶な範囲での、比較的低分子量のポリフェノールの製造方法が開示されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００１−８１１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、酵素は有機溶剤中で変性、失活しやすいため、高分子量のポリフェノールを得ることができず、産業上での利用範囲が一部に限られるという問題がある。  例えば、フォトリソグラフ用のレジスト材料として使用する場合、前記のポリフェノールでは高分子量体でないため使用できない。
さらに、酵素を有機溶剤中で使用するために、酵素をポリエチレングリコール（ＰＥＧ）等で修飾する技術も開発されているが、未だ効果が不十分で課題を解決するには至っていない。
【０００４】
そこで、有機溶剤中で酵素を変性、失活させずにフェノール類を酸化重合（酸化カップリング反応）し、高分子量の重合体を得る方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記の目的を達成するべく検討を行った結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、分子内に１個以上の水酸基を有する芳香族化合物（ａ）の重合方法において、 芳香族化合物（ａ）と水非混和性有機溶剤（ｂ）からなる連続相（Ａ）、並びに酸化還元酵素（ｃ）、界面活性剤（ｄ）、および水からなる逆ミセル相（Ｂ）からなる反応系中に酸化剤（ｅ）を作用させることによって重合させることを特徴とするポリフェノールの製造方法；およびこの重合方法で得られる高分子量のポリフェノールである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の重合方法は、溶剤中に酵素を安定に作用させることができるので、高分子量のポリフェノールを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明における第１の実施態様は、分子内に１個以上の水酸基を有する芳香族化合物（ａ）の重合方法において、 芳香族化合物（ａ）と水非混和性有機溶剤（ｂ）からなる連続相（Ａ）、並びに酸化還元酵素（ｃ）、界面活性剤（ｄ）および水からなる逆ミセル相（Ｂ）からなる反応系中に酸化剤（ｅ）を作用させることによって重合させることを特徴とするポリフェノールの製造方法である。なお、酸化剤（ｅ）は最後に加えて重合を開始させても良いが、（Ａ）もしくは（Ｂ）に混合しておき最後に加熱等で重合を開始しても良い。
【０００８】
本発明における連続相（Ａ）は水非混和性有機溶剤（ｂ）に分子内に１個以上の水酸基を有する芳香族化合物（ａ）を溶解させたものであり、この親油性モノマー（ａ）は、水非混和性有機溶剤（ｂ）から構成される連続相（Ａ）と、水から構成される逆ミセル相（Ｂ）のうち、連続相（Ａ）に分配される必要があるため、親油性、あるいは疎水性である必要がある。
【０００９】
本発明における分子内に１個以上の水酸基を有する芳香族化合物（ａ）の種類は特に限定するものではないが、好ましくは、具体的に一般式（１）で表されるフェノールまたはその誘導体が挙げられる。
【００１０】
【化１】
2008056788.tif 000002
【００１１】
式中Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3それぞれ独立に水素原子又は炭素数１〜５の直鎖もしくは分岐のアルキル基を示す。
これらのうち好ましいのは、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3 のうち少なくとも１つが水素原子であり、さらに好ましいのは、少なくとも２つが水素原子であり、特に好ましいのは、３つとも水素原子である。
また、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3のいずれかがアルキル基の場合は、好ましくは１〜３のアルキル基であり、さらに好ましくはメチル基またはエチル基であり、特に好ましくはメチル基である。
【００１２】
上記一般式（1）で表される分子内に１個以上の水酸基を有する芳香族化合物を用いて本発明の重合方法で重合体を製造すると、後述するように高分子量の重合体を得ることができる。
【００１３】
本発明における水非混和性有機溶剤（ｂ）とは、水への溶解度が、水１００重量部に対し１０重量部以下である、水とは均一に混和しにくい有機溶剤と定義する。
例えば、ナフテン系、ノルマルパラフィン系、イソパラフィン系、芳香族系等の石油系溶剤；テトラクロロエチレン、メチレンクロライド、クロロホルム、四塩化炭素等の塩素系溶剤；プロピルアルコール、ブチルアルコール等のアルコール系溶剤；グリコールエーテル系溶剤；パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）および脂環式ハイドロフルオロカーボンな等のフッ素系溶剤；シリコーン系溶剤；エステル系溶剤等およびこれらの混合物が挙げられる。
【００１４】
水への溶解度が１０重量部を超えるような水と混和しやすい有機溶剤を用いると、有機溶剤中で安定な逆ミセルを形成することができなくなり、酸化還元酵素が変性、失活しやすくなるので適さない。
【００１５】
本発明における逆ミセル相（Ｂ）は、酸化還元酵素（ｃ）、界面活性剤（ｄ）および水から構成される。
ここで逆ミセル相（Ｂ）とは、水と酸化還元酵素（ｃ）を、両親媒性である界面活性剤（ｄ）によって連続層（Ａ）中に可溶化した相である。
ここで界面活性剤（ｄ）は、その分子内の疎水基を外側（有機溶剤側）、親水基を内側（水側）に向けて油／水界面に溶解し、Ｗ／Ｏ型のミセル（逆ミセル）を形成する。つまり、本来、水非混和性有機溶剤に溶けにくい酸化還元酵素（ｃ）および水に対しては界面活性剤の親水基で相互作用し、有機溶剤に対してはその疎水基で界面活性剤と相互作用することで逆ミセルを形成し、連続相中に安定な相を形成することができる。
また、必要に応じ、水に緩衝剤（リン酸バッファー、トリスバッファー、酢酸バッファー、ホウ酸バッファーなど）を加えてもよい。
【００１６】
この界面活性剤（ｄ）としては、カチオン性界面活性剤（ｄ１）、非イオン性界面活性剤（ｄ２）、アニオン性界面活性剤（ｄ３）または両性界面活性剤（ｄ４）が挙げられる。
【００１７】
カチオン性界面活性剤（ｄ１）としては、第４級アンモニウム塩型カチオン性界面活性剤およびアミン塩型カチオンカチオン性界面活性剤などが挙げられる。
【００１８】
非イオン性界面活性剤（ｄ２）としては、高級アルコールのアルキレンオキサイド（以下、ＡＯと略記）付加物［炭素数８〜２４の高級アルコール（デシルアルコール、ドデシルアルコール、ヤシ油アルキルアルコール、オクタデシルアルコールおよびオレイルアルコールなど）のエチレンオキサイド（以下、ＥＯと略記）１〜２０モル付加物など］、炭素数６〜２４のアルキルを有するアルキルフェノールのＡＯ付加物（Ｔｒｉｔｏｎ−Ｘ１００、Ｔｒｉｔｏｎ−Ｘ３００など）、ポリプロピレングリコールＥＯ付加物およびポリエチレングリコールＰＯ付加物、プルロニック型界面活性剤、および脂肪酸ＡＯ付加物、多価アルコール型非イオン性界面活性剤（ＴＷＥＥＮ２０、ＴＷＥＥＮ４０、ＴＷＥＥＮ６０、ＴＷＥＥＮ８０など）が挙げられる。
【００１９】
アニオン性界面活性剤（ｄ３）としては、炭素数８〜２４の炭化水素基を有する、エーテルカルボン酸またはその塩、硫酸エステルもしくはエーテル硫酸エステルおよびそれらの塩、スルホン酸塩、スルホコハク酸塩（エアロゾルＯＴなど）、脂肪酸塩、アシル化アミノ酸塩、並びに天然由来のカルボン酸およびその塩（たとえばケノデオキシコール酸、コール酸、デオキシコール酸など）が挙げられる。
【００２０】
両性界面活性剤（ｄ４）としては、ベタイン型両性界面活性剤およびアミノ酸型両性界面活性剤が挙げられる。
【００２１】
本発明における界面活性剤（ｄ）として、得られる重合体の高分子量化の観点からカチオン性活性剤が好ましい。
【００２２】
本発明における酸化還元酵素（ｃ）としては特に限定されるものではなく、市販の酸化還元酵素が使用できる。
市販の酸化還元酵素としては、重合体の高分子量化の観点から、ペルオキシターゼがさらに好ましく、西洋わさびペルオキシターゼが特に好ましい。
【００２３】
本発明における逆ミセル相（Ｂ）中の水のモル数ｍwと、界面活性剤（ｄ）のモル数ｍdとの比（ｍw／ｍd）は 、通常０．１〜１００であり、酵素活性の観点から好ましくは１〜５０である。
（ｍw／ｍd）が０．１未満では酸化還元酵素を逆ミセル相に安定に内包させることができない。また（ｍw／ｍd）が１００を超えると、逆ミセルを安定に形成できなるため適さない。
【００２４】
本発明における逆ミセル相（Ｂ）中の水の含有量は、連続相中の有機溶剤（ｂ）１００重量部に対して０．０１〜３０重量部であることが好ましい。０．０１重量部未満の場合は、酵素が変性・失活しやすく、３０重量部を超える場合は逆ミセルの安定性の観点で適さない。
また本発明における逆ミセル相（Ｂ）の含有量は、連続相中の有機溶剤（ｂ）１００重量部に対して０．０２〜４０重量部であることが好ましい。０．０２重量部未満の場合は、酸化還元酵素が変性・失活しやすく、４０重量部を超える場合は逆ミセルの安定性の観点で適さない。
【００２５】
以上述べた、酸化還元酵素を用いて、有機溶剤を含む連続相と酸化還元酵素を含む逆ミセル相からなる反応系中で、酸化剤を作用させて分子内に１個以上の水酸基を有する芳香族化合物（ａ）を重合させる本発明の重合方法でして得られた重合体は、高重合度のものが得られ、重量平均分子量は通常１，０００〜１，０００，０００、さらに好ましくは３，０００〜１，０００，０００、特に好ましくは５，０００〜１，０００，０００である。
本発明の重合方法は、有機溶剤を系内に含んでいるにもかかわらず、酸化還元酵素を変性、失活させにくいので重合体の高分子量化が可能である。
【００２６】
本発明における酸化剤（ｅ）としては、酸化カップリング反応を起こす酸化剤であれば良く、一般的に過酸化物が用いられる。過酸化物は有機過酸化物および無機過酸化物のいずれでも良い。この中で特に好ましいものとして過酸化水素水を挙げることができる。
なお、酸化剤（ｅ）は最後に加えて重合を開始させても良いが、（Ａ）もしくは（Ｂ）に混合しておき最後に加熱等で重合を開始しても良い。
【００２７】
逆ミセルを用いたポリフェノールの製造法の概要を以下に示すが、製造法はこれらに限定されない。
第１段階：逆ミセル相の製造
酵素（ｃ）を  水もしくは緩衝剤水溶液に溶解させる。この水溶液を、あらかじめ界面活性剤（ｄ）を溶解させておいた水非混和性有機溶剤（ｂ）に加えた後、均一にかき混ぜて、有機溶剤中に水、酵素を可溶化させた溶液（以下「逆ミセル含有有機溶剤」と表す。）を形成させる。
第２段階：逆ミセル含有有機溶剤へのフェノール類の溶解
前記の逆ミセル含有有機溶剤にフェノール類を加えて溶解させる。
第３段階：重合反応
フェノール類を溶解させた逆ミセル含有有機溶剤に過酸化水素水溶液などの酸化剤をゆっくり滴下し、室温で重合する。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、％は重量％、部は重量部を示す。
【００２９】
実施例１
西洋わさびペルオキシターゼ（東洋紡製：ＰＥＯ−３０１、１４５Ｕ／ｍｇ）１００ｍｇをリン酸バッファー水溶液１０ｍｌに溶解させた。親油性モノマーとしてフェノール１ｇ（ＬｏｇＰowは１．４６）とセチルトリメチルアンモニウムブロマイド（東京化成製）６．７５ｇをヘキサン２００ｍｌに溶解させ酵素水溶液を加え、２分間攪拌して逆ミセル溶液を作成した。これに３０％過酸化水素水溶液を０．２４ｍＬ／時の速さで５時間滴下して本発明の重合体（Ａ−１）を得た。
【００３０】
実施例２  実施例１において、セチルトリメチルアンモニウムブロマイドをノニルフェノールエチレンオキサイド付加物（ＴｒｉｔｏｎＸ−１００）とした以外は、実施例１と同様な操作を行い、本発明の重合体（Ａ−２）を得た。
【００３１】
実施例３
実施例１において、セチルトリメチルアンモニウムブロマイドをスルホコハク酸ジ−２−エチルヘキシルエステルナトリウム塩（ＡＯＴ）とした以外は、実施例１と同様な操作を行い、本発明の重合体（Ａ−３）を得た。
【００３２】
比較例１（酵素を使わないフェノールノボラックの製造）
フェノール１００ｇに対し、ホルムアルデヒド液（３７％）（和光純薬製）７４ｇ、触媒として濃塩酸（３５％）０．１ｍｌを加える。混合物をかき混ぜながら８５℃まで加熱し、８５℃で１時間還流し析出物をろ取し、水洗、乾燥、重合体（Ｂ−１）を得た。
【００３３】
比較例２（酵素を溶剤系で使用するフェノールの重合）
フェノール１ｇをメタノール１０ｍｌに溶解し、これに西洋わさびペルオキシターゼ（東洋紡製、ＰＥＯ−３０１、１４５Ｕ／ｍｇ）１００ｍｇ、リン酸バッファー１０ｍｌを加え、３０％過酸化水素水を０．２４ｍｌ／ｈの速度で５時間室温で滴下した。さらに攪拌して析出物をろ取し、水洗、乾燥し、重合体（Ｂ−２）を得た。
【００３４】
比較例３（酵素をPEGで被覆して使用する方法）
西洋わさびペルオキシターゼ（東洋紡製、ＰＥＯ−３０１、１４５Ｕ／ｍｇ）をポリエチレングリコールで被覆し、この被覆した酵素１００ｍｇ、リン酸バッファー１０ｍｌを加え、３０％過酸化水素水を０．２４ｍｌ／ｈの速度で５時間室温で滴下した。さらに攪拌して析出物をろ取し、水洗、乾燥し、重合体（Ｂ−３）を得た。
【００３５】
以下に示す方法で、溶解性および重量平均分子量を測定・評価した。
＜溶解性＞
得られた重合物の溶解性は１００ｇのＤＭＦに対する溶解性を以下の尺度で評価した。
○：完全に溶解する
×：溶解しない部分が存在する
【００３６】
＜重量平均分子量＞
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（ＧＰＣ）で測定した。
【００３７】
実施例１〜３で作成した本発明の重合体（Ａ−１）〜（Ａ−３）および比較例１〜３で作成した比較のための重合体（Ｂ−１）〜（Ｂ−３）の溶解性と重量平均分子量を前述した方法で測定した。その結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2008056788.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によって得られた重合体は酵素による重合であり、架橋部分を含まず、溶剤への溶解性に優れる。また反応系の有機溶剤で酵素を変性することなく存在させることができるため高分子量化が可能となる。
得られる重合体は、例えば、フォトリソグラフ用のレジスト材料や、半導体用の封止剤等の電子材料として利用できる。