(57)【要約】  【課題】  線状のカチオン性が相対的に優位なブロックと、水溶性であり、かつ有機溶媒への溶解性を有する線状の非イオン性が相対的に優位なブロックとからなる線状の分子鎖を有する水溶性ブロック共重合体およびその水系溶媒中での製造方法を提供する。  【解決手段】  一般式（１）  【化１】2005226032.tif 000005（式中、ｍは２０〜５０００の整数であり、ｎは２０〜５０００の整数である。X１は０〜０．６であり、X２は０．４〜０．９９であり、Y１は０．４〜１．０であり、Y２は０．０１〜０．６であり、またX1 + Y1 = 1、X2 + Y2 = 1である。）で表される水溶性ブロック共重合体。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）
【化１】
2005226032.tif 000004
で表されるブロック共重合体。
（式中、ｍは２０〜５０００の整数であり、ｎは２０〜５０００の整数である。X１は０〜０．６であり、X２は０．４〜０．９９であり、Y１は０．４〜１．０であり、Y２は０．０１〜０．６であり、またX１ + Y１ = 1、X２ + Y２ = 1である。）
【請求項２】
エチレンイミン単位が２０〜８０モル％である請求項１に記載のブロック共重合体。
【請求項３】
一般式（１）において、ｍとｎの和が４０〜８０００である請求項１又は２に記載のブロック共重合体。
【請求項４】
ポリアセチルオキサゾリン単位とポリエチルオキサゾリン単位とからなるブロック共重合体の水溶液に酸又は塩基を添加して加水分解を行うことからなる請求項１〜３のいずれかに記載のブロック共重合体の製造方法。
【請求項５】
酸又は塩基がアセチルオキサゾリン単位１当量に対して０．５〜５０当量で添加することからなる請求項４に記載のブロック共重合体の製造方法。
【請求項６】
酸が塩酸または硝酸である請求項４又は５に記載のブロック共重合体の製造方法。
【請求項７】
塩基が水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたは水酸化セシウムである請求項４〜６のいずれかに記載のブロック共重合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いにもう一方のブロックに対して、カチオン性が相対的に優位なブロックと、非イオン性が相対的に優位なブロックとからなる分子鎖を有し、遺伝子キャリアーや、塗料あるいはインキの染料、顔料分散剤など、幅広い用途に有用な水溶性ブロック共重合体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポリ（エチレンイミン）が製紙、化粧品、水の純化などに使用されてきた。しかしながら、ここ数年来、カチオン性重合体であるポリ（エチレンイミン）が、アニオン性高分子、たとえばＤＮＡなどとの静電気的なイオン相互作用により、イオンコンプレックスを形成することから、遺伝子キャリアーとして注目を集めている。
【０００３】
ポリ（エチレンイミン）は本来カチオン性水溶性重合体であるが、ＤＮＡなどのアニオン性高分子とイオンコンプレックスを形成すると水に対して不溶となってしまうため、その用途は非常に限られたものとなる。
そのため二重親水性ブロック共重合体が提案されている。かかる二重親水性ブロック共重合体は、両ブロック共に水溶性であるが、両ブロックそれぞれが異なった機能を有する。その結果、イオンコンプレックスをコアとし、非イオン性ブロックをコロナとするナノミセルが形成され、水中に均一に分散する。このようにして得られるナノミセルは、広い用途に応用可能で、特にＤＮＡキャリアーとして有用である。
【０００４】
例えば、ポリ（エチレンイミン）と、分子鎖片末端にエポキシ基を有するポリ（エチレングリコール）をカップリングさせて得られる水溶性ブロック共重合体が挙げられる（たとえば、非特許文献１参照。）。かかる水溶性ブロック共重合体非イオン性部分はポリ（エチレングリコール）ブロックであるため、広い範囲での物質との相溶性が乏しいという問題点があった。
【０００５】
また、ポリ（エチルオキサゾリン）の一部を加水分解して得られる、分子中にエチレンイミンを有するエチレンイミンとエチルオキサゾリンとのランダム共重合体も知られている（たとえば、特許文献１参照）。かかる共重合体については、ポリエチルオキサゾリンを単に加水分解してその程度を調整しているため、ランダム共重合体となっても決してブロック共重合体にはならない。このランダム共重合体は、アニオン性化合物とイオン結合体を形成するという特性を有していても、ブロック共重合体のような明確なコアとコロナ区分を有するイオンコンプレックスナノミセルを形成する特性を示すものではない。
【０００６】
さらに、線状のポリ（エチレンイミン）に２−エチル−２−オキサゾリンを反応させて得られるグラフト共重合体も提案されている（特許文献２参照）。この共重合体は、幹ポリマーがポリ（エチレンイミン）であるため、分子中の多数の窒素原子にポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）が結合したグラフト共重合体であって、所謂ブロック共重合体ではない。
【０００７】
【非特許文献１】ミロス・セドラック（Milos Sedlak），外２名，「マクロモレキュラー・ケミストリー・アンド・フィジクス（Macromolecular Chemistry and Physics）」，１９９９年，第１９９巻，ｐ．２４７−２５４
【特許文献１】特開２００２−１９４１１６号公報
【特許文献２】特開平０８−１２００３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、線状のカチオン性が相対的に優位なブロックと、水溶性であり、かつ有機溶媒への溶解性を有する線状の非イオン性が相対的に優位なブロックとからなる線状の分子鎖を有する水溶性ブロック共重合体およびその水系溶媒中で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】
【０００９】
本発明は、一般式（１）
【００１０】
【化１】
2005226032.tif 000002
【００１１】
（式中、ｍは２０〜５０００の整数であり、ｎは２０〜５０００の整数である。X１は０〜０．６であり、X２は０．４〜０．９９であり、Y１は０．４〜１．０であり、Y２は０．０１〜０．６であり、またX1 + Y1 = 1、X2 + Y2 = 1である。）で表される水溶性ブロック共重合体を提供するものである。
また本発明は、ポリ（Ｎ−アセチルエチレンイミン）単位とポリ（Ｎ−プロピオニルエチレンイミン）単位とからなるブロック共重合体の水溶液に酸又は塩基を添加して加水分解を行うことにより、ポリ（エチレンイミン）が相対的に優位なブロックと、ポリ（Ｎ−プロピオニルエチレン）が相対的に優位なブロックからなる水溶性ブロック共重合体の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、新規な、カチオン性ブロックであるエチレンイミンリッチなブロックと、プロピオニルエチレンイミンリッチなブロックとからなる分子鎖を有する線状の水溶性ブロック共重合体を提供することができる。
また、本発明の水溶性ブロック共重合体の製造方法によれば、ブロック前駆体を、水中に溶解させて酸またはアルカリ存在下で加水分解することによって、カチオン性ブロックであるエチレンイミンリッチなブロックとプロピオニルエチレンイミンリッチなブロックとからなる分子鎖を有する線状の水溶性ブロック共重合体をもたらすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の水溶性ブロック共重合体は、上記一般式（１）で示される、水系溶媒中でカチオン性を示す線状のポリ（エチレンイミン）優位なブロック単位（以下、単にエチレンイミンリッチなブロックという）と線状のポリ（Ｎ−プロピオニルエチレンイミン）優位なブロック単位（以下、単にプロピオニルエチレンイミンリッチなブロックという）とを有しているものである。ここで言うポリ（エチレンイミン）優位なブロックあるいは、ポリ（Ｎ−プロピオニルエチレンイミン）優位なブロックとは、あくまでも他方のブロックに対して相対的に優位ということであって、ポリエチレンイミン単位あるいはポリ（Ｎ−プロピオニルエチレンイミン）単位が該ブロック共重合体中で最も多く存在しているということを示さない。
【００１４】
本発明の水溶性ブロック共重合体は、上述するように次の一般式（１）で示されるものである。
【００１５】
一般式（１）
【００１６】
【化２】
2005226032.tif 000003
【００１７】
（式中、ｍは２０〜５０００の整数であり、ｎは２０〜５０００の整数である。X１は０〜０．６であり、X２は０．４〜０．９９であり、Y１は０．４〜１．０であり、Y２は０．０１〜０．６であり、またX1 + Y1 = 1、X2 + Y2 = 1である。）
【００１８】
上記式中のｍ、ｎに関して、ｍ、ｎが２０未満の場合、分子鎖が短すぎるため、例えばアニオン性高分子の分散性などといった、二重親水性ブロック共重合体としての機能を発現しにくい可能性があるし、ｍ、ｎが５０００以上の場合、分子量が大きすぎるため水系溶媒中に溶解しにくい可能性がある。好ましくはｍとｎとの和が５０〜５０００で、ｍ：ｎが０．２５〜４に設定するのが望ましい。このような範囲内で、カチオン性親水基と中性親水基がバランスよく存在し、水系溶媒への溶解性および二重親水性ブロック共重合体としての機能を充分に発現させることができる。
【００１９】
また、上記式中のＹ１、Ｘ２に関して、Ｙ１が０．４未満、あるいはＸ２が０．４未満の場合、ブロック間の機能の差が小さく、二重親水性ブロック共重合体としての機能を発現しにくい可能性がある。好ましくはＹ１が０．６〜１．０、Ｘ２が０．７〜０．９９、さらに好ましくは、Ｙ１が０．７〜１．０、Ｘ２が０．８〜０．９９になるように設定するのが望ましい。このような範囲内で、それぞれのブロック間の極性が大きく異なるため、二重親水性ブロック共重合体としての機能をさらに発現することが可能となる。
【００２０】
上記式中、エチレンイミン単位が２０モル％未満、あるいは８０モル％よりも大きい場合、二重親水性ブロック共重合体としての機能を発現しにくい可能性がある。好ましくは、３０〜７０モル％になるように、さらに好ましくは４０〜６０モル％になるように設定するのが望ましい。
【００２１】
次に、本発明の水溶性ブロック共重合体の製造方法について述べる。以下に詳述する製造方法は、エチレンイミンリッチなブロックＡとプロピオニルエチレンイミンリッチなブロックＢとからなる線状の分子鎖を有する水溶性ブロック共重合体を、水系溶媒中でもたらす画期的なものである。
【００２２】
即ち、分子中に線状のポリ（Ｎ−アセチルエチレンイミン）ブロック単位とプロピオニルエチレンイミンブロック（線状のポリ（Ｎ−プロピオニルエチレンイミン）ブロック単位）とを有する水溶性ブロック共重合体（以下、「ブロック前駆体」と称す）を、水系溶媒中に溶解または分散させ、酸またはアルカリ存在下に、該ブロック前駆体のポリ（Ｎ−アセチルエチレンイミン）ブロック単位（以下、「アセチルエチレンイミンブロック」と称す）をプロピオニルエチレンイミンブロックに対して比較的多く加水分解することにより水溶性ブロック共重合体を製造することができる。
【００２３】
本発明は、アセチルエチレンイミンブロックの加水分解に対する反応性が、プロピオニルエチレンイミンブロックの反応性に比べて高いことに着目してなされた。また、環境への配慮という観点から、水系の溶媒を用いる合成法は工業的に、一般的に重要である。
【００２４】
この系に、酸またはアルカリを加えて加熱することによって、アセチルエチレンイミンブロックが比較的多く加水分解される結果、エチレンイミンリッチなブロックと、プロピオニルエチレンイミンリッチなブロックとからなる線状の分子鎖を有する水溶性ブロック共重合体が得られる。該水溶性ブロック共重合体は、アニオン性化合物とイオンコンプレックスを形成した後も水溶性を保持し、かつ有機溶媒にも相溶性を示す。
【００２５】
本発明の、エチレンイミンブロックと、プロピオニルエチレンイミンブロックとからなる分子鎖を有する水溶性ブロック共重合体は、その前駆重合体である、アセチルエチレンイミンブロックと、プロピオニルエチレンイミンブロックとからなる分子鎖を有するブロック前駆体のアセチルエチレンイミンブロックをプロピオニルエチレンイミンブロックに対して比較的多く加水分解することによって得られる。
【００２６】
前記ブロック前駆体は、２−オキサゾリンまたは２−メチル−２−オキサゾリンをカチオン開環リビング重合した後、得られたリビングポリマーに、さらに２−エチル−２−オキサゾリンを重合させることによって得られる。勿論、２−エチル−２−オキサゾリンの重合を先に行い、次いで２−オキサゾリンまたは２−メチル−２−オキサゾリンの重合を行うこともできる。このようなブロック前駆体の製法については、例えばアドバンセス・イン・ケミストリー・シリーズ  １４２，３２０（１９７５）などで知られている。
【００２７】
カチオン開環リビング重合反応に使用する溶媒としては、非プロトン性不活性溶媒や非プロトン性極性溶媒など、公知慣用の溶媒を使用することができる。
ブロック前駆体の各ブロックの重合度は２０以上であるのが好ましい。各ブロックの重合度が２０未満であるときは、最終的に得られる水溶性ブロック共重合体としての特徴が発現しにくい。  また、ブロック前駆体の一分子鎖当たりの重合度は５０〜５０００であるのが好ましい。
【００２８】
ブロック前駆体の一分子中のアセチルエチレンイミンブロックの重合度と、プロピオニルエチレンイミンブロックの重合度との比は、２：８〜８：２の範囲にあるのが好ましい。
【００２９】
カチオン開環リビング重合の重合開始剤としては、分子中に塩化アルキル基、臭化アルキル基、ヨウ化アルキル基、トルエンスルホニルオキシ基、あるいはトリフルオロメチルスルホニルオキシ基などの官能基を有する化合物を用いることができる。具体的には、たとえば、塩化メチルベンゼン、臭化メチルベンゼン、ヨウ化メチルベンゼン、トルエンスルホン酸メチルベンゼン、トリフルオロメチルスルホン酸メチルベンゼン、臭化メタン、ヨウ化メタン、トルエンスルホン酸メタンまたはトルエンスルホン酸無水物、トリフルオロメチルスルホン酸無水物、５−（４−ブロモメチルフェニル）-１０，１５，２０-トリ（フェニル）ポルフィリン、ブロモメチルピレンなどの１価のもの、ジブロモメチルベンゼン、ジヨウ化メチルベンゼン、ジブロモメチルビフェニレン、ジブロモメチルアゾベンゼンなどの２価のもの、トリブロモメチルベンゼン、などの３価のもの、テトラブロモメチルベンゼン、テトラ（４−クロロメチルフェニル）ポルフィリン、テトラブロモエトキシフタロシアニンなどの４価のもの、ヘキサブロモメチルベンゼン、テトラ（３，５−ジトシリルエチルオキシフェニル）ポルフィリンなどの５価以上のものが使用に供される。
【００３０】
上記重合開始剤は価数に応じて、アセチルエチレンイミンブロックあるいはプロピオニルエチレンイミンブロックに結合している。すなわち、価数が１価もしくは２価のものでは得られるポリマー前駆体は線状のものとなり、価数が３以上の場合には星型のポリマー前駆体が得られる。かかる重合開始剤の価数は、好ましくは１〜１２価、より好ましくは１〜６価である。
かかる星型のポリマー前駆体から得られる、ポリ（エチレンイミン）が相対的に優位なブロックと、ポリ（Ｎ−プロピオニルエチレンイミン）が相対的に優位なブロックからなる水溶性ブロック共重合体は、Ａ−（Ｂ−Ｃ）ｐ又はＡ−（Ｃ−Ｂ）ｑ  （Ａ：１価以上の重合開始剤残基、Ｂ及びＣ：上記一般式（１）に示されるブロック単位、ｐ及びｑ：Ａの価数）になる。
【００３１】
次に、ブロック前駆体のアセチルエチレンイミンブロックをプロピオニルエチレンイミンブロックに対して比較的多く加水分解して、水溶性ブロック共重合体を製造する方法について説明する。
【００３２】
反応溶媒としては水を用いるが、反応を阻害しない範囲において、水と容易に混和する溶媒を２０％未満含んでいても良い。水と容易に混和する溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、ピリジンなどがある。
【００３３】
加水分解反応時、公知の加水分解触媒として酸またはアルカリを添加する。酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸など通常の無機酸類を、またアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアなど通常の無機アルカリ類を使用することができる。また、無機アルカリ類を使用する際、公知の相間移動触媒として、テトラブチルアンモニウムクロライドなどといった有機アンモニウム塩を使用することができる。
【００３４】
加水分解を行う際に、酸をブロック前駆体のアセチル基に対して好ましくは  ０．７５〜１０倍モル、より好ましくは１〜５倍モル添加して反応せしめ、ブロック前駆体のアセチル基およびプロピオニル基を所望量で加水分解することができる。また、アルカリを使用する場合には、ブロック前駆体のアセチル基に対してより選択的に加水分解する特徴が認められ、ブロック前駆体のアセチル基に対して好ましくは０．７５〜２０倍モル、より好ましくは１〜１０倍モル添加して反応せしめることにより、ブロック前駆体のアセチル基およびプロピオニル基の加水分解を制御することが容易である。
【００３５】
加水分解反応温度は１００℃以下が好ましく、使用する酸またはアルカリの濃度に合わせて設定するとよい。酸またはアルカリの濃度が高い場合は、温度を低く、たとえば室温程度に設定し、酸またはアルカリの濃度が低い場合は、反応温度を高めに設定するとよい。
【００３６】
一般的に、加水分解反応は２〜４８時間が好適であるが、酸またはアルカリの濃度、反応温度などの条件によって異なる。アルカリで加水分解をする場合は、反応性が酸を用いる場合に比べて低いので、１００時間以上反応をさせる場合もありうる。
【００３７】
酸で加水分解をする場合、ブロック前躯体のアセチルエチレンイミンブロックとプロピオニルエチレンイミンブロックの反応性の比は７：３〜９：１程度であり、プロピオニルエチレンイミン部分も加水分解された分子鎖を有する水溶性ブロック共重合体が得られる。しかし、この水溶性ブロック共重合体は、ランダム共重合体とは異なり、エチレンイミンが相対的に豊富な部分とプロピオニルエチレンイミンが相対的に豊富な部分のブロック共重合体である。
【００３８】
一方、アルカリで加水分解をする場合、ブロック前躯体のアセチルエチレンイミンブロックとプロピオニルエチレンイミンブロックの反応性の比は９：１〜９９：１程度であり、酸の場合に比べて、ブロック前躯体のアセチルエチレンイミン部分を選択的に加水分解したブロック共重合体を得ることができる。
特に水酸化ナトリウムを用いた場合の選択性は極めて高く、選択的にアセチルエチレンイミンブロックを加水分解させることができる。
【００３９】
本発明の水溶性ブロック共重合体の製造方法によれば、ブロック前駆体を、水系溶媒中、酸またはアルカリ存在下で加水分解することによって、該ブロック前駆体のアセチルエチレンイミンブロックを比較的多く加水分解することができ、カチオン性ブロックである線状のエチレンイミンリッチなブロックと、線状のプロピオニルエチレンイミンリッチなブロックとからなる分子鎖を有する水溶性ブロック共重合体が得られる。
【００４０】
本発明の水溶性ブロック共重合体は、線状のカチオン性ブロックを有しており、生体高分子などとの水中ナノミセル形成に用いることができる。くわしくいえば、本発明での水溶性ブロック共重合体はアニオン性のDNA、タンパク質、ウイルス、ばい菌などとイオン結合し、それらを取り込んだキャリアーとして用いることができる。このようなキャリアーは医療またはナノ医療分野での、臨床用診断剤、治療剤、生体組織接着剤、保護剤として有用である。特に、本発明での水溶性ブロック共重合体はＤＮＡとのナノミセル形成に極めて有用であり、そのミセルは遺伝子治療用のベクター調製の重要な素材として用いることができる。ポルフィリンまたはフタロシアニンなどを含む水溶性ブロック共重合体は光線力学ガン治療のレーザー光線による色素型制ガン剤として用いることができる。また、光機能性を有するナノミセルをナノリアクター（nanoreactor）、またはナノ粒子型触媒として用いることもできる。
【００４１】
また、本発明の水溶性ブロック共重合体は、アニオン性の染料、顔料との水中ナノ分散体作製に有用であり、前記、医療またはナノ医療分野における用途、あるいは、ナノリアクター（nanoreactor）やナノ粒子型触媒などの用途以外に、各種水性塗料や水性インキ、中でも水性ジェットインキなどにも好適に使用することができる。特にアニオン性基を有する染料としては、コンゴーレッド、アシッドレッド、アシッドバイオレット、インジゴカルミン、フタロシアニンスルホン酸ナトリウム、フタロシアニンカルボン酸ナトリウム、クロロフィリンナトリウム、フェニルポルフィリンスルホン酸ナトリウム、フェニルポルフィリンカルボン酸ナトリウム、フェニルポルフィリンカルリン酸ナトリウム、ピロガロールレッド、ピロガロールバイオレット、ヘスペリジンなどが挙げられる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例および参考例によって本発明をさらに具体的に説明する。特に断らない限り、「％」は「質量％」を表す。
【００４３】
＜分子量測定法＞
東ソー株式会社製高速液体クロマトグラフィー「ＨＬＣ−８０００」（ＲＩ検出器、ＴＳＫｇｅ１２０００ｘ１＋３０００Ｈｘｌ＋５０００Ｈｘｌ＋ｇｕａｒｄｃｏｌｕｍｎＨｘ１−Ｈ、溶媒ジメチルホルムアミド、流速１．０ｍｌ／分、温度４０℃）を使用して測定した。
【００４４】
＜粒径および粒径分布の測定法＞
日機装株式会社製ＵＰＡ粒度分析計「Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ  ９２０３」（レーザー光波長７８０ｎｍ、反射角１８０o、温度２５℃）を使用して、動的光散乱（ＤＬＳ）法による粒径および粒径分布を測定した。
【００４５】
（合成例１）
＜ブロック前駆体（１−１）の合成＞
容積５０ｍｌの反応容器内部を窒素ガスで置換した後、カチオン開環リビング重合開始剤であるトルエンスルホン酸メタン０．０８８ｇ（０．４７ｍｍｏｌ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド５ｍｌを加え、室温で攪拌した。この溶液に、２−メチル−２−オキサゾリン２．０１ｇ（２３．６ｍｍｏｌ）を加えた後、１００℃で２４時間攪拌しながら２−メチル−２−オキサゾリンをカチオン開環リビング重合させた。重合率は９８％であった。
【００４６】
反応液温度を６０℃に下げた後、２−エチル−２−オキサゾリン２．３４ｇ（２３．６ｍｍｏｌ）を加えた後、１００℃に加熱し２４時間攪拌した。反応混合液の温度を室温に下げ、メタノール１０ｍｌを加えた後、反応混合液を減圧濃縮した。この濃縮液をジエチルエーテル１００ｍｌ中に注いで、重合体を沈殿させた。
得られた重合体のメタノール溶液を、ジエチルエーテル中に注いで再沈殿させ、吸引濾過後、濾過物を真空乾燥し、ブロック前駆体（１−１）３．７７ｇを得た。収率は８６％であった。
【００４７】
得られたブロック前駆体（１−１）の分子量を測定した結果、数平均分子量（以下、「Ｍｎ」と略記する。）は９８００であり、分子量分布は１．１５であった。
1Ｈ−ＮＭＲ（dTMS = 0, D2O）測定からアセチルエチレンイミンブロックにおける側鎖メチル基のシグナル（CH3 1.97ppm）と、プロピオニルエチレンイミンブロックにおける側鎖エチル由来のシグナル（CH3 1.13ppm, CH2 2.41ppm）および両ブロックの主鎖エチレンシグナル(CH2CH2 3.46ppm)を確認した。従って、両単位の1Ｈ−ＮＭＲ測定による積分比から、アセチルエチレンイミンブロックとプロピオニルエチレンイミンブロックとのモル組成比は４８：５２であることがわかった。このことから、その平均モノマーの質量を９２．４と見積もることができる。
【００４８】
（合成例２）
＜ブロック前駆体（１−２）の合成＞
反応容器に、トルエンスルホン酸メタン０．０４４ｇ（０．０２４ｍｍｏｌ）を加え、窒素置換した。窒素気流中、２−メチル−２−オキサゾリン２．０１ｇ（２３．６ｍｍｏｌ）、およびＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド５ｍｌを順次加えた。撹拌しながら１００℃に昇温し、２４時間撹拌した。１Ｈ−ＮＭＲの測定結果から、２−メチル−２−オキサゾリンがほぼ定量的に重合し、ポリ（Ｎ−アセチルエチレンイミン）が得られたことが確認できた。
【００４９】
上記反応液に、さらに２−エチル−２−オキサゾリン２．３４ｇ（２３．６ｍｍｏｌ）を加え、１００℃で２４時間撹拌した。反応混合液の温度を室温に下げ、メタノール１０ｍｌを加えた後、反応混合液を減圧濃縮した。この濃縮液をジエチルエーテル１００ｍｌ中に注いで、重合体を沈殿させた。
得られた重合体のメタノール溶液を、ジエチルエーテル中に注いで再沈殿させ、吸引濾過後、濾過物を真空乾燥し、水溶性のブロック前駆体（１−２）３．７７ｇを得た。収率は８６％であった。
分子量測定および１Ｈ−ＮＭＲ測定した結果、その質量平均分子量が１７０００、その分子量分布が１．７２であった。
1Ｈ−ＮＭＲ（dTMS = 0, D2O）測定からアセチルエチレンイミンブロックにおける側鎖メチル基のシグナル（CH3 1.99ppm）と、プロピオニルエチレンイミンブロックにおける側鎖エチル由来のシグナル（CH3 1.13ppm, CH2 2.41ppm）および両ブッロクの主鎖エチレンシグナル(CH2CH2 3.46ppm)を確認した。従って、両単位の1Ｈ−ＮＭＲ測定による積分比から、アセチルエチレンイミンブロックと、プロピオニルエチレンイミンブロックのモル組成比は５２：４８であることがわかった。
【００５０】
（合成例３）
＜ブロック前駆体（１−３）の合成＞
反応容器に、トルエンスルホン酸メタン０．０４４ｇ（０．０２４ｍｍｏｌ）を加え、窒素置換した。窒素気流中、２−メチル−２−オキサゾリン１．０１ｇ（１１．８ｍｍｏｌ）、およびＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド５ｍｌを順次加えた。撹拌しながら１００℃に昇温し、２４時間撹拌した。１Ｈ−ＮＭＲの測定結果から、２−メチル−２−オキサゾリンがほぼ定量的に重合し、ポリ（Ｎ−アセチルエチレンイミン）が得られたことが確認できた。
【００５１】
上記反応液に、さらに２−エチル−２−オキサゾリン２．３４ｇ（２３．６ｍｍｏｌ）を加え、１００℃で２４時間撹拌した。反応混合液の温度を室温に下げ、メタノール１０ｍｌを加えた後、反応混合液を減圧濃縮した。この濃縮液をジエチルエーテル１００ｍｌ中に注いで、重合体を沈殿させた。
得られた重合体のメタノール溶液を、ジエチルエーテル中に注いで再沈殿させ、吸引濾過後、濾過物を真空乾燥し、水溶性のブロック前駆体（１−３）３．１８ｇを得た。収率は９３％であった。
分子量測定および１Ｈ−ＮＭＲ測定した結果、その質量平均分子量が１２０００、その分子量分布が１．３５であった。
1Ｈ−ＮＭＲ（dTMS = 0, D2O）測定による積分比から、アセチルエチレンイミンブロックと、プロピオニルエチレンイミンブロックのモル組成比は３５：６５であることがわかった。
【００５２】
（合成例４）
＜星型のブロック前駆体（１−４）の合成＞
内部をアルゴンガスで置換した反応容器に、四官能性のカチオン開環リビング重合開始剤であり、星型のブロック前駆体の核（１）となるテトラ（４−クロロメチルフェニル）ポルフィリン０．０２２ｇ（０．０２７ｍｍｏｌ）、ヨウ化ナトリウム０．１２ｇ、およびＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド６ｍｌを加え、室温で３時間攪拌した。この溶液に、２-エチル-２-オキサゾリン０．９９ｇ（１０ｍｍｏｌ）を加え、１００℃に昇温し２４時間撹拌した。
【００５３】
反応液温度を６０℃に下げた後、２−メチル−２−オキサゾリン１．５３ｇ(１８ｍｍｏｌ)を加え、１００℃に昇温して２４時間攪拌した。得られた重合体を、
合成例１と同様の方法で単離し、水溶性の星型のブロック前駆体（１−４）２．４ｇを得た。収率は９５％であった。
【００５４】
（実施例１）
＜水溶性ブロック共重合体（２−１a）の合成＞
合成例１で得たブロック前駆体（１−１）１．０ｇを、５ｍｏｌ／ｌの塩酸水溶液１．３２ｍｌ中に溶解させた。この溶液を８５℃に加熱し、９時間攪拌した。反応液にアセトン５０ｍｌを加えて重合体を沈殿させた後、吸引濾過し、アセトンで洗浄した。得られた重合体を乾燥し、エチレンイミンリッチなブロックと、プロピオニルエチレンイミンリッチなブロックとからなる分子鎖を有する水溶性ブロック共重合体（２−１ａ）０．９０ｇを得た。
【００５５】
この水溶性ブロック共重合体（２−１ａ）０．０５ｇを０．１ｇの水に溶解させ、透析チューブ（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社製、透過分子量３５００）中に入れ、１０％アンモニア水１００ｍｌ中で一晩攪拌させた。この溶液を乾燥させてエチレンイミン部分が中性化された水溶性ブロック共重合体（２−１ｂ）を得た。
【００５６】
水溶性ブロック共重合体（２−１ｂ）の、１Ｈ−ＮＭＲ（TMS外部標準、重水中）測定の結果、加水分解前のアセチルエチレンイミンブロックの側鎖メチルに由来した1.98ppm のピーク、プロピオニルエチレンイミンブロックの側鎖のエチル基に由来した1.18ppm(CH3)と2.25ppm(CH2)のピークはいずれも減少した。また、ポリマーの主鎖（ＣＨ２ＣＨ２）由来のピークは、加水分解されたアミンの近傍のエチレンのピークは2.9ppmを中心に現れ、加水分解されていないアミンの近傍のエチレンのピークは3.5ppmを中心に現れた。これらのピークの積分値の比から、アセチルエチレンイミンブロック由来の分子鎖中のエチレンイミン単位と、アセチルエチレンイミン単位のモル組成比はほぼ７９：２１であった。また、プロピオニルエチレンイミンブロック由来の分子鎖中のエチレンイミン単位と、プロピオニルエチレンイミン単位のモル組成比はほぼ２９：７１であった。
【００５７】
（実施例2）
＜水溶性ブロック共重合体（２−２ａ）の合成＞
合成例１で得た水溶性ブロック共重合体（１−１）０．２ｇを、５ｍｏｌ／ｌの塩酸０．３３ｍｌに溶解し、７０℃に加熱し１６時間攪拌した。反応液にアセトン２０ｍｌを加えて重合体を沈殿させた後、吸引濾過し、アセトンで洗浄した。得られた重合体を乾燥し、エチレンイミンリッチなブロックと、プロピオニルエチレンイミンリッチなブロックとからなる分子鎖を有する水溶性ブロック共重合体（２−２ａ）０．１７ｇを得た。
実施例１と同様の方法で、エチレンイミンを中性化した水溶性重合体（２−２ｂ）を調整し、１Ｈ−ＮＭＲ測定したところ、アセチルエチレンイミンブロック由来の分子鎖中のエチレンイミン単位と、アセチルエチレンイミン単位のモル組成比はほぼ５０：５０であった。また、プロピオニルエチレンイミンブロック由来の分子鎖中のエチレンイミン単位と、プロピオニルエチレンイミン単位のモル組成比はほぼ１２：８８であった。
【００５８】
（実施例3）
＜水溶性ブロック共重合体（２−３ａ）の合成＞
合成例１で得た水溶性ブロック共重合体（１−１）０．２ｇを、５ｍｏｌ／ｌの塩酸０．６６ｍｌに溶解し、７０℃に加熱し２０時間攪拌した。反応液にアセトン２０ｍｌを加えて重合体を沈殿させた後、吸引濾過し、アセトンで洗浄した。得られた重合体を乾燥し、エチレンイミンリッチなブロックと、プロピオニルエチレンイミンリッチなブロックとからなる分子鎖を有する水溶性ブロック共重合体（２−３ａ）０．１７ｇを得た。
実施例１と同様の方法で、エチレンイミンを中性化した水溶性重合体（２−３ｂ）を調整し、１Ｈ−ＮＭＲ測定したところ、アセチルエチレンイミンブロック由来の分子鎖中のエチレンイミン単位と、アセチルエチレンイミン単位のモル組成比はほぼ９６：４であった。また、プロピオニルエチレンイミンブロック由来の分子鎖中のエチレンイミン単位と、プロピオニルエチレンイミン単位のモル組成比はほぼ４７：５３であった。
【００５９】
（実施例4）
＜水溶性ブロック共重合体（２−４ａ）の合成＞
合成例２で得た水溶性ブロック共重合体（１−２）１．０ｇを、５ｍｏｌ／ｌの塩酸１．５６ｍｌに溶解し、８５℃に加熱し９時間攪拌した。反応液にアセトン５０ｍｌを加えて重合体を沈殿させた後、吸引濾過し、アセトンで洗浄した。得られた重合体を乾燥し、エチレンイミンリッチなブロックと、プロピオニルエチレンイミンリッチなブロックとからなる分子鎖を有する水溶性ブロック共重合体（２−４ａ）０．８７ｇを得た。
実施例１と同様の方法で、エチレンイミンを中性化した水溶性重合体（２−４ｂ）を調整し、１Ｈ−ＮＭＲ測定したところ、アセチルエチレンイミンブロック由来の分子鎖中のエチレンイミン単位と、アセチルエチレンイミン単位のモル組成比はほぼ８８：１２であった。また、プロピオニルエチレンイミンブロック由来の分子鎖中のエチレンイミン単位と、プロピオニルエチレンイミン単位のモル組成比はほぼ１５：８５であった。
【００６０】
（実施例5）
＜水溶性ブロック共重合体（２−５ａ）の合成＞
合成例３で得た水溶性ブロック共重合体（１−３）１．０ｇを、５ｍｏｌ／ｌの塩酸１．５６ｍｌに溶解し、８５℃に加熱し９時間攪拌した。反応液にアセトン５０ｍｌを加えて重合体を沈殿させた後、吸引濾過し、アセトンで洗浄した。得られた重合体を乾燥し、エチレンイミンリッチなブロックと、プロピオニルエチレンイミンリッチなブロックとからなる分子鎖を有する水溶性ブロック共重合体（２−５ａ）０．８９ｇを得た。
実施例１と同様の方法で、エチレンイミンを中性化した水溶性重合体（２−５ｂ）を調整し、１Ｈ−ＮＭＲ測定したところ、アセチルエチレンイミンブロック由来の分子鎖中のエチレンイミン単位と、アセチルエチレンイミン単位のモル組成比はほぼ８６：１４であった。また、プロピオニルエチレンイミンブロック由来の分子鎖中のエチレンイミン単位と、プロピオニルエチレンイミン単位のモル組成比はほぼ２９：７１であった。
【００６１】
（実施例6）
＜水溶性ブロック共重合体（２−６ａ）の合成＞
合成例２で得た水溶性ブロック共重合体（１−２）０．２ｇを、０．３３ｍｌのイオン交換水に溶解させた後、５ｍｏｌ／ｌの水酸化ナトリウム０．６６ｍｌを加えたところ、沈殿が析出した。この混合物を、８５℃に加熱し１５５時間攪拌後、反応溶液をメタノール１５ｍｌで抽出した。得られた重合体を乾燥し、エチレンイミンリッチなブロックと、プロピオニルエチレンイミンリッチなブロックとからなる分子鎖を有する水溶性ブロック共重合体（２−６ａ）と酢酸ナトリウムの混合物０．２０ｇを得た。
１Ｈ−ＮＭＲ測定したところ、アセチルエチレンイミンブロック由来の分子鎖中のエチレンイミン単位と、アセチルエチレンイミン単位のモル組成比はほぼ６０：４０であった。また、プロピオニルエチレンイミンブロック由来の分子鎖中のプロピオニルエチレンイミンはほとんど加水分解されておらず、プロピオニルエチレンイミンブロック単位とエチレンイミン単位のモル組成比は、９９：１であった。
【００６２】
（実施例7）
＜水溶性ブロック共重合体（２−７ａ）の合成＞
合成例１で得た水溶性ブロック共重合体（１−１）０．２ｇを、０．３３ｍｌのイオン交換水に溶解させた後、３ｍｏｌ／ｌの水酸化セシウム１．１ｍｌを加えたところ、沈殿が析出した。この混合物を、８５℃に加熱し４０時間攪拌後、反応溶液をメタノール１５ｍｌで抽出した。得られた重合体を乾燥し、エチレンイミンリッチなブロックと、プロピオニルエチレンイミンリッチなブロックとからなる分子鎖を有する水溶性ブロック共重合体（２−６ａ）と酢酸セシウムの混合物０．２１ｇを得た。
１Ｈ−ＮＭＲ測定したところ、アセチルエチレンイミンブロック由来の分子鎖中のエチレンイミン単位と、アセチルエチレンイミン単位のモル組成比はほぼ６０：４０であった。また、プロピオニルエチレンイミンブロック由来の分子鎖中のプロピオニルエチレンイミンブロック単位とエチレンイミン単位のモル組成比は、９３：７であった。
【００６３】
（実施例８）
＜星型の水溶性ブロック共重合体（２−８ａ）の合成＞
合成例４で得た星型の水溶性ブロック共重合体（１−４）０．２ｇを、５ｍｏｌ／ｌの塩酸０．３３ｍｌに溶解し、８５℃に加熱し８時間攪拌した。反応液にアセトン２０ｍｌを加えて重合体を沈殿させた後、吸引濾過し、アセトンで洗浄した。得られた重合体を乾燥し、エチレンイミンリッチなブロックと、プロピオニルエチレンイミンリッチなブロックとからなる分子鎖を有する水溶性ブロック共重合体（２−２ａ）０．１８ｇを得た。
実施例１と同様の方法で、エチレンイミンを中性化した水溶性重合体（２−２ｂ）を調整し、１Ｈ−ＮＭＲ測定したところ、アセチルエチレンイミンブロック由来の分子鎖中のエチレンイミン単位と、アセチルエチレンイミン単位のモル組成比はほぼ７５：２５であった。また、プロピオニルエチレンイミンブロック由来の分子鎖中のエチレンイミン単位と、プロピオニルエチレンイミン単位のモル組成比はほぼ２０：８０であった。
【００６４】
（応用例１）
＜水溶性ブロック共重合体（２−１ａ）を用いた染料コンゴーレッドの水中分散体の調製＞
実施例１で得た水溶性ブロック共重合体ポリマー（２−１ａ）１０ｍｇを３ｍＬの蒸留水に溶解した。攪拌しながら、その溶液にコンゴーレッド（東京化成社製、アニオン性の赤染料）の水溶液（３．５ｍｇ／ｍＬ）２．０ｍＬを滴下した。それを一晩放置させた後、得られた分散体の粒径分布測定を行った結果、平均粒径１５０ｎｍの単分散を示した。この分散液を円心分離装置にて処理すると、上澄みは全く無色透明になった。即ち、液中には、フリーな染料はないと考えられる。
【００６５】
（応用例２）
＜水溶性ブロック共重合体（２−１ａ）とＤＮＡとのイオン会合によるナノ粒子の形成＞
実施例１で得た星型の水溶性ブロック共重合体（２−１ａ）０．０１５ｇを１ｍｌの蒸留水に溶解し、この溶液を、サケの精子から抽出したＤＮＡを含む濃度２．２ｍｇ／ｍｌの水溶液４ｍｌ中に滴下し、１時間攪拌した。該分散液について、動的光散乱法によって、星型の水溶性ブロック共重合体（２−１ａ）とＤＮＡとの会合粒子の形成を確認したところ、平均中心粒径が１７５ｎｍで、単分散状態のナノ粒子が観測された。さらに、この分散液に、０．２ｇの食塩を加え、塩濃度を０．６９ｍｏｌ／ｌに調製し、再び会合粒子の粒径を確認したところ、平均中心粒径は１７５ｎｍのままであった。ＤＮＡを含むナノ粒子は、これほどの高濃度の食塩中でも全く凝集することなく、これを半年間放置した後にも粒径変化は起こらず、きわめて高い安定性を保持した。この安定性の高さは、星型の水溶性ブロック共重合体（２−１ａ）のプロピオニルエチレンイミンブロックがイオン会合コアを取り囲む水溶性コロナ層を形成したことを強く示唆する。この中性のコロナ層が塩の静電気的な遮蔽効果を弱める働きをしたと推測できる。
【００６６】
上記実施例に示した本発明における加水分解反応の特徴は、アセチルエチレンイミンブロックが優先的に加水分解されることと、加水分解を受けるのが側基であるアシル基であり、分子鎖の主鎖構造は全く変化しないことである。したがって、加水分解反応前後で水溶性ブロック共重合体の重合度は変わらない。
実施例１〜５で得られた水溶性ブロック共重合体（２−１ａ）〜（２−５ａ）の１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果、前駆重合体であるブロック前駆体（１−１）〜（１−３）で１．９７ｐｐｍに現れたアセチルエチレンイミンブロックのメチル基に由来するピークの積分値が相対的に、大幅に減少していた。一方、プロピオニルエチレンイミンブロックのメチル基に由来する１．１３ｐｐｍのピークの積分強度は加水分解前よりは、相対的に少なく減少していた。これらのことから、アセチルエチレンイミンブロックが比較的多く加水分解されていることが明らかである。
【００６７】
また、特に実施例６で得られたアルカリ条件の反応では、水溶性ブロック共重合体（２−６ａ）の１Ｈ−ＮＭＲ測定の結果、アセチルエチレンイミンブロックのメチル基に由来するピークの積分値が大幅に減少していた。一方プロピオニルエチレンイミンブロックのピークの積分値はほとんど変化しておらず、アセチルエチレンイミンブロックが選択的に加水分解されているのは明らかである。
【００６８】
上記応用例２からも明らかなように、本発明の水溶性ブロック共重合体の製造方法によって得られる、エチレンイミンブロックと、プロピオニルエチレンイミンブロックとからなる分子鎖を有する水溶性ブロック共重合体は、エチレンイミンブロックがカチオン性ブロックであり、アニオン性の生体高分子であるＤＮＡとイオンコンプレックスを形成し、ナノ粒子となって水相に分散している。