(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリリンゴ酸と、ポリリンゴ酸を除く脂肪族ポリエステルとを、縮合剤と有機塩基の存在下で、溶媒中で縮合させることを特徴とするポリリンゴ酸共重合体の製造方法。
【請求項２】
前記ポリリンゴ酸を除く脂肪族ポリエステルが、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリヒドロキシ酪酸、ポリヒドロキシ吉草酸、ポリカプロラクトン、ポリカプロラクトンジオールからなる群より選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする請求項１に記載のポリリンゴ酸共重合体の製造方法。
【請求項３】
前記縮合剤がジシクロヘキシルカルボジイミドまたは１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩であることを特徴とする請求項１または２に記載のポリリンゴ酸共重合体の製造方法。
【請求項４】
前記有機塩基がＮ−ジアルキルアミノピリジンであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のポリリンゴ酸共重合体の製造方法。
【請求項５】
前記溶媒がジメチルホルムアミドまたはジメチルスルホキシドであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のポリリンゴ酸共重合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、ポリリンゴ酸共重合体の製造法方に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、簡便な操作が可能な直接重縮合によるポリリンゴ酸共重合体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現代社会では、プラスチック、ゴムなどの多くの石油化学製品が使用されているが、一方では、不要なプラスチックの廃却も世界的な問題となっている。この問題を解決するための方策として、主要には２つのアプローチが考えられている。第１には、酸化防止剤のような添加剤を加えて安定化させることによって、プラスチック製品をほぼ永久的に繰り返し利用する方法である。第２には、容易に分解、吸収できる環境にやさしい生分解性ポリマーを利用することである。近年では、この第２の方策としての生分解性ポリマーの利用が注目されており、これらポリマーの開発と利用についての検討が進められている。
【０００３】
このような生分解性ポリマーについては、すでに医療分野において、ポリ乳酸（ＰＬＡ）やポリグリコール酸（ＰＧＡ）、およびその共重合体のように生体内で分解、代謝される生体吸収性縫合糸等として実用化されている。さらに、生体吸収性材料は、再生医療における細胞足場材料としても応用が期待されている。
【０００４】
しかしながら、これらのポリ乳酸（ＰＬＡ）やポリグリコール酸（ＰＧＡ）は主鎖に反応性の官能基がないため化学修飾が難しく、細胞接着性という点ではあまり有用ではないという問題があった。これに対し、ポリリンゴ酸（ＰＭＡ）は、分解生成物（リンゴ酸）がトリカルボン酸サイクルで代謝される特徴を有し、側鎖のカルボキシル基を利用して官能基が導入できる利点があることから、高分子量のポリリンゴ酸の合成方法や、直接縮合法による合成方法など従来から研究されてきた（たとえば、非特許文献１、２、３参照）。
【０００５】
また、ポリ乳酸（ＰＬＡ）とポリリンゴ酸（ＰＭＡ）の共重合体も最近いくつかのグループによって研究されており、その側鎖カルボキシル基によるポリ乳酸（ＰＬＡ）の細胞接着性の付与や加水分解性コントロール等の機能性向上が期待されている（たとえば、非特許文献４参照）。しかしながら、ポリリンゴ酸（ＰＭＡ）およびその共重合体の合成において、多くの研究者のアプローチは各々の環状化合物の開環重合であったため、この方法では比較的高分子量化合物が得られるものの、その環状化合物の合成技術およびベンジル基の脱保護が煩雑でその先の応用展開が困難であった（たとえば、非特許文献５、６参照）。
【非特許文献１】Cammas,S. et al., Polymer,1996,37,4215.
【非特許文献２】Ohtani,N. et al.,Kobunshi Ronbunsyu,1987,44,701.
【非特許文献３】Kajiyama T. et al.,Biomacromolecules,2004,5,169.
【非特許文献４】Bin He et al., Polymer,2003,44,989.
【非特許文献５】Cammas,S. et al., Macromol. Chem. Phys.,2000,201,355.
【非特許文献６】Coulembier O. et al.,Macromolecules,2002,35,9896.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この出願の発明は、以上のような背景から、今後のアプローチとして再生医療における足場材料、ドラッグデリバリーシステムにおけるキャリアーなどに有用な、簡便な操作によって効率よくポリリンゴ酸共重合体を製造することのできる新しい方法を提供
することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、リンゴ酸、ポリリンゴ酸、またはそれらの混合物と、ポリリンゴ酸を除く脂肪族ポリエステルとを、縮合剤と有機塩基の存在下で、溶媒中で縮合させることを特徴とするポリリンゴ酸共重合体の製造方法を提供する。
【０００８】
第２には、上記の方法において、ポリリンゴ酸を除く脂肪族ポリエステルが、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリヒドロキシ酪酸、ポリヒドロキシ吉草酸、ポリカプロラクトン、ポリカプロラクトンジオールからなる群より選ばれた少なくとも一種であることを特徴とするポリリンゴ酸共重合体の製造方法を提供する。
【０００９】
また、この出願の発明は、第３には、上記の方法において、縮合剤がジシクロヘキシルカルボジイミドまたは１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩であることを特徴とするポリリンゴ酸共重合体の製造方法を提供する。
【００１０】
そして、この出願の発明は、第４には、上記の方法において、有機塩基がＮ−ジアルキルアミノピリジンであることを特徴とするポリリンゴ酸共重合体の製造方法を提供する。
【００１１】
さらに、第５には、上記の方法において、溶媒がジメチルホルムアミドまたはジメチルスルホキシドであることを特徴とするポリリンゴ酸共重合体の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
上記のとおりこの出願の発明のポリリンゴ酸共重合体の製造方法によれば、従来よりも簡便な操作によって効率よくポリリンゴ酸共重合体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】
【００１３】
この出願の発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００１４】
この出願の発明であるポリリンゴ酸共重合体の製造方法においては、リンゴ酸、ポリリンゴ酸、またはそれらの混合物と、ポリリンゴ酸の除く脂肪族ポリエステルを原料として、縮合剤と有機塩基の存在下で、溶媒中で直接重縮合させてポリリンゴ酸共重合体を製造するものである。
【００１５】
上記の直接重縮合に用いられるリンゴ酸は、Ｌ体、Ｄ体およびラセミ体が存在するが、それらいずれを用いてもよい。リンゴ酸、ポリリンゴ酸、またはそれらの混合物と共重合させる原料としては、ポリマーの末端に水酸基およびカルボキシル基を持っている脂肪族ポリエステルであれば特に限定されることはない。実際的には、製造、あるいは入手の容易や操作性、さらには官能基導入による機能性の向上等の観点から、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリヒドロキシ酪酸、ポリヒドロキシ吉草酸、ポリカプロラクトン、ポリカプロラクトンジオールなどが好ましいものとして例示される。これらは、単独で用いても、またはこれらの混合物を用いてもよい。また、ポリリンゴ酸を含めたこれら原料のポリマーの重量平均分子量は、好適な範囲として約１,０００〜１０,０００程度のものが考慮される。そして、これらを原料とした直接重縮合反応によって、たとえば、２０個の側鎖カルボキシル基を有する分子量約３，０００のポリリンゴ酸と、分子量２,０００ぐらいの
ポリリンゴ酸以外のポリマーを重縮合させた場合には、分子量が約５,０００〜４２，０
００のポリリンゴ酸共重合体が生成される。
【００１６】
この出願の発明におけるポリリンゴ酸共重合体の製造方法においては、リンゴ酸、ポリリンゴ酸、またはそれらの混合物と、ポリリンゴ酸の除く脂肪族ポリエステルを溶解することができる溶媒中で、有機塩基が触媒として用いられ、さらに縮合剤が添加される。縮合剤を添加することで、原料のポリマー中のカルボキシル基や水酸基が活性化し脱水縮合されて、ポリリンゴ酸共重合体が効率よく生成される。この縮合剤としては、カルボジイミド化合物が好ましく、特にジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）または１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ）が好適に用いられる。有機塩基としては、鎖状または環状のアミン化合物が代表的なものとして挙げられ、たとえば、Ｎ−ジアルキルアミノピリジン、ピペリジン、第二級アミン、第三級アミンなどの各種の塩基性化合物が考慮される。これらの中でも、Ｎ−ジアルキルアミノピリジンが好ましく、特に４−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）が好ましい。溶媒としては、原料のポリマーを溶解するものであれば特に限定されることはない。たとえば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）やジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）やジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）が例示される。これらの中でも特にジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）やジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などの高極性非プロトン性有機溶媒が好適である。
【００１７】
ポリリンゴ酸共重合体を製造する際には、不活性ガス雰囲気下で重縮合させることが好ましい。不活性ガスとしては、たとえば窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスなどが挙げられる。不活性ガスは実質的には無水状態のガスであることが好ましく、これによって重縮合時に生成した水を効率よく除去することができ、効率よく重合させることができる。また、モレキュラーシーブスを用いてもよく、この場合でも水を効率よく除去することができ、効率よく重合させることができる。
【００１８】
ポリリンゴ酸共重合体の製造の温度、時間、圧力などの条件は、温度については、使用する溶媒によって異なるものの、常温から使用する溶媒の沸点までが好適な範囲として考慮される。重合時間については１〜９６時間、より好ましくは１２〜４８時間、圧力は常圧であることが考慮される。この出願の発明において、上記方法により、温度、時間、圧力などの反応条件を適宜選択することによって、所望の分子量のポリリンゴ酸共重合体を得ることができる。
【００１９】
以下の実施例により、この出願の発明をさらに詳細に説明するが、この出願の発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００２０】
＜実施例１＞
脱水ＤＭＦ９０ｍｌに溶解したポリリンゴ酸（ＰＭＡ）（Ｍw＝２８００，Ｍn＝１４００）３ｇおよびポリカプロラクトンジオール（Ｍw＝６６００，Ｍn＝３４００）（ＰＣＤ）７．３ｇに４−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）０．１ｇを加えて完全に溶解させたところへ脱水ＤＭＦ６０ｍｌに溶解した１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ）１．６ｇを滴下し、窒素を導入しながら室温で２０時間攪拌した。反応溶液をジエチルエーテル：石油エーテル＝１：１の混合溶液１５００ｍｌ中に滴下し、沈殿を析出させた。析出した沈殿を乾燥して粗結晶９．３ｇを得た。粗結晶をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１３０ｍｌに懸濁し、酢酸エチル：ヘキサン＝２：１の混合溶液２２５０ｍｌ中に滴下し、黄褐色沈殿を得た。沈殿を真空乾燥機中４０℃で５時間乾燥してポリリンゴ酸共重合体を得た。（収量２．１ｇ，ポリリンゴ酸−ＣＯＯＨに対するＰＣＤ導入率４８．５％）
＜実施例２＞
脱水ＤＭＦ９０ｍｌに溶解したポリリンゴ酸（ＰＭＡ）（Ｍw＝２８００，Ｍn＝１４００）３ｇおよびポリカプロラクトンジオール（Ｍw＝６６００，Ｍn＝３４００）（ＰＣＤ）７．３ｇおよびモレキュラーシーブス（４Ａ）１３ｇを３００ｍｌナス型フラスコに入
れ、４−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）０．１ｇを加えて完全に溶解させたところへ脱水ＤＭＦ６０ｍｌに溶解した１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ）１．６ｇを滴下し、窒素を導入しながら室温で２０時間攪拌した。モレキュラーシーブスを取り除いた反応溶液をジエチルエーテル：石油エーテル＝１：１の混合溶液１７５０ｍｌ中に滴下し、沈殿を析出させた。析出した沈殿を乾燥して粗結晶１１．５ｇを得た。粗結晶をトルエン１００ｍｌに溶解し、不溶物をろ別した。ろ液を酢酸エチル：ヘキサン＝２：１の混合溶液１５００ｍｌ中に滴下し、黒褐色沈殿を得た。沈殿を真空乾燥機中４０℃で４時間乾燥してポリリンゴ酸共重合体を得た。（収量１．７ｇ，ポリリンゴ酸−ＣＯＯＨに対するＰＣＤ導入率５３．２％）
＜実施例３＞
脱水ＤＭＦ９０ｍｌに溶解したポリリンゴ酸（ＰＭＡ）（Ｍw＝２８００，Ｍn＝１４００）３ｇおよびポリカプロラクトンジオール（Ｍw＝６６００，Ｍn＝３４００）（ＰＣＤ）７．３ｇおよびモレキュラーシーブス（４Ａ）１５ｇを３００ｍｌナス型フラスコに入れ、４−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）０．１ｇを加えて完全に溶解させたところへ脱水ＤＭＦ６０ｍｌに溶解した１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ）１．６ｇを滴下し、窒素を導入しながら室温で２０時間攪拌した。モレキュラーシーブスを取り除いた反応溶液をジエチルエーテル：石油エーテル＝１：１の混合溶液１７５０ｍｌ中に滴下し、沈殿を析出させた。析出した沈殿を乾燥して粗結晶８．８ｇを得た。粗結晶を酢酸エチル２０００ｍｌ中に溶解し、ヘキサン１０００ｍｌを加えて沈殿を析出させた。沈殿を真空乾燥機中３５℃で５時間乾燥してポリリンゴ酸共重合体を得た。（収量２．９ｇ，ポリリンゴ酸−ＣＯＯＨに対するＰＣＤ導入率５３．８％）
＜実施例４＞
脱水ＤＭＦ９０ｍｌに溶解したポリリンゴ酸（ＰＭＡ）（Ｍw＝２８００，Ｍn＝１４００）３ｇおよびポリカプロラクトンジオール（Ｍw＝６６００，Ｍn＝３４００）（ＰＣＤ）７．３ｇおよびモレキュラーシーブス（４Ａ）２０ｇを５００ｍｌナス型フラスコに入れ、４−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）０．２ｇを加えて完全に溶解させたところへ脱水ＤＭＦ１１０ｍｌに溶解した１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ）３．３ｇを滴下し、窒素を導入しながら室温で５０時間攪拌した。モレキュラーシーブスを取り除いた反応溶液をジエチルエーテル：石油エーテル＝１：１の混合溶液３０００ｍｌ中に滴下し、沈殿を析出させた。析出した沈殿を乾燥して粗結晶１０．３ｇを得た。粗結晶をトルエン５００ｍｌに溶解し、不溶物をろ別した。ろ液を酢酸エチル：ヘキサン＝１．９：１の混合溶液５０００ｍｌ中に滴下し、黒褐色沈殿を得た。沈殿を真空乾燥機中３５℃で５時間乾燥してポリリンゴ酸共重合体を得た。（収量４．５ｇ，ポリリンゴ酸−ＣＯＯＨに対するＰＣＤ導入率８１．３％）
＜実施例５＞
脱水ＤＭＦ１２０ｍｌに溶解したポリリンゴ酸（ＰＭＡ）（Ｍw＝１６００，Ｍn＝１０００）２．５ｇおよびポリカプロラクトンジオール（Ｍw＝６６００，Ｍn＝３４００）（ＰＣＤ）８．５ｇおよびモレキュラーシーブス（４Ａ）２０ｇを５００ｍｌナス型フラスコに入れ、４−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）０．２ｇを加えて完全に溶解させたところへ脱水ＤＭＦ１２５ｍｌに溶解した１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ）３．８ｇを滴下し、窒素を導入しながら室温で４６時間攪拌した。モレキュラーシーブスを取り除いた反応溶液をジエチルエーテル：石油エーテル＝１：１の混合溶液２５００ｍｌ中に滴下し、沈殿を析出させた。析出した沈殿を乾燥して粗結晶１１．６ｇを得た。粗結晶をトルエン５００ｍｌに溶解し、不溶物をろ別した。ろ液にヘキサン１００ｍｌに滴下し、黒褐色沈殿を得た。沈殿を真空乾燥機中室温で５時間乾燥してポリリンゴ酸共重合体を得た。（収量３．５ｇ，ポリリンゴ酸−ＣＯＯＨに対するＰＣＤ導入率１００％）
＜実施例６＞
脱水ＤＭＦ１２０ｍｌに溶解したポリリンゴ酸（ＰＭＡ）（Ｍw＝１６００，Ｍn＝１０
００）２．５ｇおよびポリカプロラクトンジオール（Ｍw＝６６００，Ｍn＝３４００）（ＰＣＤ）８．５ｇおよびモレキュラーシーブス（４Ａ）２４ｇを５００ｍｌナス型フラスコに入れ、４−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）０．２ｇを加えて完全に溶解させたところへ脱水ＤＭＦ１３０ｍｌに溶解した１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ）３．８ｇを滴下し、窒素を導入しながら室温で２３時間攪拌した。モレキュラーシーブスを取り除いた反応溶液をジエチルエーテル：石油エーテル＝１：１の混合溶液２５００ｍｌ中に滴下し、沈殿を析出させた。析出した沈殿を乾燥して粗結晶１１．２ｇを得た。粗結晶をトルエン５００ｍｌに溶解し、不溶物をろ別した。ろ液にヘキサン１００ｍｌに滴下し、黒褐色沈殿を得た。沈殿を真空乾燥機中室温で５時間乾燥してポリリンゴ酸共重合体を得た。（収量２．３ｇ，ポリリンゴ酸−ＣＯＯＨに対するＰＣＤ導入率１００％）
＜実施例７＞
脱水ＤＭＦ１２０ｍｌに溶解したポリリンゴ酸（ＰＭＡ）（Ｍw＝１６００，Ｍn＝１０００）２．５ｇおよびポリカプロラクトンジオール（Ｍw＝６６００，Ｍn＝３４００）（ＰＣＤ）８．５ｇおよびモレキュラーシーブス（４Ａ）２２ｇを５００ｍｌナス型フラスコに入れ、４−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）０．１ｇを加えて完全に溶解させたところへ脱水ＤＭＦ１００ｍｌに溶解した１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ）１．９ｇを滴下し、窒素を導入しながら室温で４６時間攪拌した。モレキュラーシーブスを取り除いた反応溶液をジエチルエーテル：石油エーテル＝１：１の混合溶液２０００ｍｌ中に滴下し、沈殿を析出させた。析出した沈殿を乾燥して粗結晶８．３ｇを得た。粗結晶をトルエン５００ｍｌに溶解し、不溶物をろ別した。ろ液にヘキサン１００ｍｌに滴下し、黒褐色沈殿を得た。沈殿を真空乾燥機中４０℃で５時間乾燥してポリリンゴ酸共重合体を得た。（収量２．５ｇ，ポリリンゴ酸−ＣＯＯＨに対するＰＣＤ導入率６９．１％）
＜実施例８＞
脱水ＤＭＦ１２０ｍｌに溶解したポリリンゴ酸（ＰＭＡ）（Ｍw＝１６００，Ｍn＝１０００）２．５ｇおよびポリカプロラクトンジオール（Ｍw＝６６００，Ｍn＝３４００）（ＰＣＤ）８．５ｇおよびモレキュラーシーブス（４Ａ）２２ｇを５００ｍｌナス型フラスコに入れ、４−ジメチルアミノピリジン（ＤＭＡＰ）０．２ｇを加えて完全に溶解させたところへ脱水ＤＭＦ１００ｍｌに溶解した１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ）２．９ｇを滴下し、窒素を導入しながら室温で４６時間攪拌した。モレキュラーシーブスを取り除いた反応溶液をジエチルエーテル：石油エーテル＝１：１の混合溶液２５００ｍｌ中に滴下し、沈殿を析出させた。析出した沈殿を乾燥して粗結晶８．９ｇを得た。粗結晶をトルエン５５０ｍｌに溶解し、不溶物をろ別した。ろ液にヘキサン９０ｍｌに滴下し、黒褐色沈殿を得た。沈殿を真空乾燥機中４０℃で５時間乾燥してポリリンゴ酸共重合体を得た。（収量２．３ｇ，ポリリンゴ酸−ＣＯＯＨに対するＰＣＤ導入率９０．１％）