在兩末端具有官能基的嵌段聚合物的製作方法
2023-04-29 22:41:16 1
專利名稱：在兩末端具有官能基的嵌段聚合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及在兩末端具有官能基的嵌段聚合物及其製造方法，以及在該高分子膠粒方面的應用。更具體地，本發明公開了在兩末端具有官能基、在主鏈上含有作為親水性片段的聚環氧乙烷、作為疏水性片段的來自聚酯或(甲基)丙烯酸酯衍生物的鏈的嵌段聚合物。
另外，本發明所述的聚合物一詞，是包括了低聚物的概念。
背景技術：
用分子級鍵合聚環氧乙烷類的親水性高分子和其他的疏水性高分子的親水/疏水型的嵌段聚合物構成的高分子膠粒或微囊(ナノスフィア-)，作為載持藥物用載體，而正被人們所注目。高分子膠粒及微囊的配製是通過將親水性聚合物和疏水性聚合物，以分子級鍵合成的親水/疏水型嵌段聚合物而完成的。
可是，對於用以往方法製造親水/疏水型嵌段聚合物的方法，對導入其末端官能基時有限制，只不過是限於有甲氧基或羥基等官能基的嵌段聚合物。特別是如果在膠粒的表面，能以任意比例導入任意的反應性官能基，大概可提供有效地利用在醫藥等的生物體內靶向化等的功能高分子膠粒。
因此，本發明的目的在於提供，作為可形成高分子膠粒的多功能高分子，在高分子主鏈的兩末端，分別具有官能基的嵌段聚合物。
發明的公開本發明者們發現，若作為活性聚合的引發劑，使用具有某種被保護的氨基、羧基或巰基及羥基的亞烷基、亞苯基或苯基亞烷基衍生物，使作為單體的環氧乙烷及丙交酯或者內酯或(甲基)丙烯酸酯聚合，根據需要，使親電劑反應時，可容易地提供，在分子的一端，具有被保護的氨基、羧基或巰基、在另一端具有多種官能基的嵌段聚合物。
而且，也可確認這樣得到的嵌段聚合物，在水性溶劑中可形成極穩定的高分子膠粒。
因此，按照本發明，可提供用下述式(1)表示的，在分子的兩末端，分別具有官能基的嵌段聚合物
式中，X，根據情況，表示具有1或2個選自由氨基保護基嵌段的氨基、由羧基保護基嵌段的羧基及由巰基保護基嵌段的巰基的取代基的碳原子1～10個的烷基、或在苯環上具有上述取代基的苯基或苯基烷基，Y是用下式表示的重複單元組成的群中選出的基，
(上述各式中，R1及R2獨立地表示氫原子、碳原子1～5個的烷基、R3表示氫原子或甲基、R4根據情況，表示用羥基取代的碳原子1～5個的烷基，而且，q是2～5的整數)，而且，Z表示由氫原子、丙烯醯基(CH2＝CH-CO-)、甲基丙烯醯基(CH2＝C(CH3)-CO-)、乙烯基苄基(
)、烯丙基(CH2＝CH-CH2-)、對甲苯磺醯基(
)、巰基、根據情況，具有用碳原子1～5個的烷基單-或二-取代的氨基的烷氧基、具有羧基或其酯基的烷基、具有縮醛基的烷基及滷原子組成群中選出的官能基，而且m及n是獨立的2～10,000的整數。
按照本發明，可從用下式(II)表示的活性聚合物，很容易地製造上述嵌段聚合物。因此，按照本發明，可提供以下述式(II)表示的活性聚合物作為初始原料的式(1)的嵌段聚合物的製造方法，以及除了這樣的製造方法之外，例如還可提供可用於製造更具有親水性或疏水性片段的嵌段聚合物的式(II)的活性聚合物。
式中，Xa表示具有1或2個選自由氨基保護基嵌段的氨基、由羧基保護基嵌段的羧基及由巰基保護基嵌段的巰基的取代基的碳原子1～10個的烷基、或在苯環上具有上述取代基的苯基或苯基烷基、Y及Ya是分別用下式表示的基組成群中選出的基，
及
及
及
及
(上述各式中，R1及R2獨立地表示氫原子、碳原子1～5個的烷基、R3表示氫原子或甲基、R4根據情況，表示被羥基取代的碳原子1～5個的烷基，而且q是2～5的整數)、M表示選自鋰、鈉、鉀及銫的鹼金屬陽離子，而且n及m是獨立的2～10,000的整數。
另外，用上述式(I)表示的嵌段聚合物，是通過在溶劑中處理，形成將其作為活性成分的穩定的高分子膠粒。因此，按照本發明也可提供這樣的高分子膠粒。
這樣提供的式(I)的嵌段聚合及由其配製的高分子膠粒，如從其構成成分可理解的那樣，可預期生物體親和性或生物學上利用能力高。因此，直接利用或者利用兩末端官能基中任何一個或2個，作為聚合物，例如可用於直接適用於生物體的材料，如醫藥上載持用載體材料等。另外，按照本發明的第三方案，可提供在水性溶劑中極穩定的高分子膠粒，所以作為生物體內的靶向性醫藥載體也是有用的。
發明的詳細描述由於式(I)的嵌段聚合物作為取代基，具有也可以保護基X的氨基、羧基或巰基，所以，它們是通過保護狀態下或者脫離保護基，將游離的官能基載持在聚合物的1個末端上的。在本說明書中，為敘述方便將該末端稱為α-末端。
上述的保護基是在該技術範圍內常用的氨基保護基、羧基保護基及巰基保護基，可通過水解或接觸氫化等脫離，而且只要對於本發明的活性聚合沒有壞影響，哪一種都可以。
作為氨基保護基的具體例子，可以舉出與氨基的氮原子可形成席夫鹼(亞氨基)的苯環上可被碳原子1～3個的烷基，特別是甲基或是被滷原子，特別是氟或氯而取代的亞苄基，優選的是非取代亞苄基；碳原子1～5個的烷氧羰基，特別是叔丁氧羰基；以及具有三個選自碳原子1～3個的烷基和苯基的基的甲矽烷基，特別是三甲基甲矽烷基、三乙基甲矽烷基及二甲基-苯基甲矽烷基等。對於通過氨基保護基嵌段的氨基，也包括通過一定的還原，形成氨基的氰基。
作為羧基保護基的具體例子，可舉出與羧基構成酯的一部分的，碳原子1～5個的烷氧基，特別是甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基、苯基取代甲氧基，特別是苄氧基、二苯基甲氧基及三苯基甲氧基。對於通過羧基保護基嵌段的羧基，也包括通過一定的水解，形成羧基的氰基。
作為巰基保護基的具體例子，可舉出苯基、苄基、三甲基甲矽烷基、乙醯基、鄰，間，對-甲基苄基、三乙基甲矽烷基、鄰，間，對-甲苯基及叔丁基二甲基甲矽烷基。
另一方面，作為構成基X的碳原子1～10個的烷基，是可以構成直鏈或支鏈的亞烷基的基，具體地可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、正戊基、仲戊基、正己基、庚基及癸基，特別適合的是甲基、乙基、正丙基及正丁基。
另外，基X也可由苯基或苯基-烷基，特別是苄基、苯乙基構成。
因此，作為具有氨基保護基的基X(即，Xa的一部分)的具體例子，不受限制，但可舉出1-或2-亞苄基亞氨基乙基、1-、2-或3-亞苄基亞氨基丙基、1-、2-、3或4-亞苄基亞氨基丁基、1-、2-、3-、4或5-亞苄基亞氨基戊基、2-、3-或4-亞苄基亞氨基苯基、2-、3-或4-亞苄基亞氨基苄基、2-、3-或4-亞苄基亞氨基苯乙基、N，N-(雙三甲基甲矽烷基)氨基甲基、1-或2-N，N-(雙三甲基甲矽烷基)氨基乙基、1-、2-或3-N，N-(雙三甲基甲矽烷基)氨基丙基、1-、2-、3-或4-N，N-(雙三甲基甲矽烷基)氨基丁基、1-、2-、3-、4-或5-N，N-(雙三甲基甲矽烷基)氨基戊基、2-、3-或4-N，N-(雙三甲基甲矽烷基)氨基苯基、2-、3-或4-N，N-(雙三甲基甲矽烷基)氨基苄基、2-、3-或4-N，N-(雙三甲基甲矽烷基)氨基苯乙基、N-三甲基甲矽烷基-N-甲氨基甲基、1-或2-N-三甲基甲矽烷基-N-甲氨基乙基、1-、2-或3-N-三甲基甲矽烷基-N-甲氨基丙基、1-、2-、3-或4-N-三甲基甲矽烷基-N-甲氨基丁基、1-、2-、3-、4-或5-N-三甲基甲矽烷基-N-甲氨基戊基、2-、3-或4-N-三甲基甲矽烷基-N-甲氨基苯基、2-、3-或4-N-三甲基甲矽烷基-N-甲氨基苄基、2-、3-或4-N-三甲基甲矽烷基-N-甲氨基苯乙基、N-三甲基甲矽烷基-N-乙氨基甲基、1-或2-N-三甲基甲矽烷基-N-乙氨基乙基、1-、2-或3-N-三甲基甲矽烷基-N-乙氨基丙基、1-、2-、3-或4-N-三甲基甲矽烷基-N-乙氨基丁基、1-、2-、3-、4-或5-N-三甲基甲矽烷基-N-乙氨基戊基、2-、3-或4-N-三甲基甲矽烷基-N-乙氨基苯基、2-、3-或4-N-三甲基甲矽烷基-N-乙氨基苄基、2-、3-或4-N-三甲基甲矽烷基-N-乙氨基苯乙基、二甲氨基甲基、1-或2-二甲氨基乙基、1-、2-或3-二甲氨基丙基、1-、2-、3-或4-二甲氨基丁基、1-、2-、3-、4-或5-二甲氨基戊基、2-、3-或4-二甲氨基苯基、2-、3-或4-二甲氨基苄基、2-、3-或4-二甲氨基苯乙基、二乙氨基甲基、1-或2-二乙氨基乙基、1-、2-或3-二乙氨基丙基、1-、2-、3-或4-二乙氨基丁基、1-、2-、3-、4-或5-二乙氨基戊基、2-、3-或4-二乙氨基苯基、2-、3-或4-二乙氨基苄基、2-、3-或4-二乙氨基苯乙基等。另外，保護基是亞苄基以外的時候，被保護的氨基可以是甲氨基、乙氨基或丙氨基的保護氨基或氰基。
另外，作為具有羧基保護基的基X(即，Xa的一部分)的具體例子沒有限制，但可舉出甲氧羰基甲基、1-或2-甲氧羰基乙基、1-、2-或3-甲氧羰基丙基、1-、2-、3-或4-甲氧羰基丁基、1-、2-、3-、4-或5-甲氧羰基戊基、2-、3-或4-甲氧羰基苯基、2-、3-或4-甲氧羰基苄基、2-、3-或4-甲氧羰基苯乙基、乙氧羰基甲基、1-或2-乙氧羰基乙基、1-、2-或3-乙氧羰基丙基、1-、2-、3-或4-乙氧羰基丁基、1-、2-、3-、4-或5-乙氧羰基戊基、2-、3-或4-乙氧羰基苯基、2-、3-或4-乙氧羰基苄基、2-、3-或4-乙氧羰基苯乙基、叔丁氧羰基甲基、1-或2-叔丁氧羰基乙基、1-、2-或3-叔丁氧羰基丙基、1-、2-、3-或4-叔丁氧羰基丁基、1-、2-、3-、4-或5-叔丁氧羰基戊基、2-、3-或4-叔丁氧羰基苯基、2-、3-或4-叔丁氧羰基苄基、2-、3-或4-叔丁氧羰基苯乙基、3-氰基丙基類的腈基等。
另外，作為具有巰基保護基的基X(即，Xa的一部分)的具體例子，沒有限制，但可舉出苯基巰基甲基、1-或2-苯基巰基乙基、1-、2-或3-苯基巰基丙基、1-、2-、3-或4-苯基巰基丁基、1-、2-、3-、4-或5-苯基巰基戊基、2-、3-或4-苯基巰基苯基、2-、3-或4-苯基巰基苄基、2-、3-或4-苯基巰基苯乙基、苄基巰基甲基、1-或2-苄基巰基乙基、1-、2-或3-苄基巰基丙基、1-、2-、3-或4-苄基巰基丁基、1-、2-、3-、4-或5-苄基巰基戊基、2-、3-或4-苄基巰基苯基、2-、3-或4-苄基巰基苄基、2-、3-或4-苄基巰基苯乙基、甲苯基巰基甲基、1-或2-甲苯基巰基乙基、1-、2-或3-甲苯基巰基丙基、1-、2-、3-或4-甲苯基巰基丁基、1-、2-、3-、4-或5-甲苯基巰基戊基、2-、3-或4-甲苯基巰基苯基、2-、3-或4-甲苯基巰基苄基、2-、3-或4-甲苯基巰基苯乙基、乙醯硫代乙基等。
除了式(I)的環氧乙烷片段之外，構成另一種片段的Y，是用式
表示的，由2個分子α-羥基酸進行脫水生成的環狀二酯衍生的基，式中，R1及R2是獨立的氫原子、碳原子1～5個的烷基。該環狀二酯也可以是由相同或不同的α-羥基酸形成的，但優選的是來自相同的α-羥基酸的2個分子的。特別優選的是Y的R1及R2都表示氫原子，或都表示甲基。
另外，Y可以是用式
表示的由內酯，具體地是由α-內酯、β-內酯、γ-內酯、δ-內酯或ε-內酯衍生的基，式中，q是表示2～5中任意一個整數。其中，優選的是q為整數4(來自γ-內酯)及整數5(來自δ-內酯)。
進而，Y也可以是用式
或
表示的，由(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯腈衍生的基，式中，R3表示氫原子或甲基，而且R4根據情況表示也可用保護的羥基取代的碳原子1～5個的烷基。作為R4的具體例子，可舉出甲基、乙基、正丙基、正丁基、叔丁基、2-三甲基甲矽烷氧基乙基、2-(叔丁基二甲基矽烷氧基乙基)、2-羥基乙基。另外，所述的(甲基)丙烯酸及(甲基)丙烯腈，是表示以甲基丙烯酸或丙烯酸及甲基丙烯腈或丙烯腈而使用的。
式(I)的片段環氧乙烷中的m可以是2～10,000中的任意1個數，而且按照本發明的製造方法，而且通過調節環氧乙烷對於活性陰離子聚合的引發劑X-OM的使用量，可作成具有大致為所希望的單分散性(或單峰性)的m數的片段。因此，本發明的嵌段聚合物可適合於生物性材料，可根據具體的用途，適當選擇上述的m數。
同樣地，片段Y也可提供n是整數2～10,000中，分子量分布極狹，由所希望的n數組成的。
式(I)中的Z是相對於上述嵌段聚合物的α-末端的另一末端(以下，稱為ω-末端相當於式(I)結構上的右端)的官能基。
理論上，通過對於式(II)的活性嵌段聚合物的ω-末端的陰離子部分的親電子取代反應，在Z部分也可導入任何官能基，但在本發明的目的上，優選的是可用於提高生物體適合性或可用於進一步反應的基。
因此，作為式(I)的基Z，可舉出具有氫原子(特別是，Y來自丙交酯或內酯時，形成羥基)、丙烯醯基(CH2＝CH-CO-)、甲基丙烯醯基(CH2＝C(CH3)-CO-)、乙烯苄基(
CH2-)、烯丙基(CH2＝CH-CH2-)羧基或其酯基的烷基，例如乙氧羰基甲基(C2H5OCOCH2-)、甲氧羰基甲基(CH3OCOCH2-)、羧基甲基(HOOC-CH2-)、乙氧羰基乙基(C2H5OCOCH2-)、羧基乙基(HOOC-CH2CH2-)等、具有醛或其縮醛的烷基，例如甲醯基乙烷(OCH-CH2CH2-)、3，3-二甲氧基丙烷((CH3O)2CHCH2CH2-)等、對甲苯磺醯基(
)、巰基、滷原子，例如氯、溴、碘、根據情況，用碳原子1～5個的烷基單-或二 取代的烷基，例如2-氨基乙基、N-甲基-2-氨基乙基、N，N-二甲基-2-氨基乙基等。另外，上述的巰基以後的基，在Y的片段來自丙交酯或內酯時，是去除的基。Y的片段是來自(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯腈時，在式(II)的活性嵌段聚合物的ω-末端上，例如加成環氧乙烷，形成2-羥基乙基後，通過其羥基，可引入上述巰基、滷原子，根據情況，可引入用碳原子1～5個的烷基 單-或二-取代的烷基。
作為由以上各基(或片段)組合構成的本發明的嵌段聚合物的典型例子如下表所示。
表
(此外，m及n分別取整數2～10,000範圍內的任意的數)化合物NO.XY Z1
H2H2N-CH2CH2-
H3
4H2N-CH2CH2-
5
H6
化合物NO.XYZ7
8
H9
10
11
H12
13
14
H化合物NO.X Y Z15
化合物NO.X Y Z23
化合物NO.X Y Z30
H31
32
33
H34
35
H36
化合物NO.X Y Z37
H38
H39
40
H上記式中Bu(t)＝-C(CH3)3以上本發明提供的嵌段聚合物，可按照下述反應流程圖，高效地製造。反應流程圖
(另外，上述反應式中的略號Xa、X、M、Y、Ya、Z，與上述相同，Z′是來自親核試劑的殘基)從(A)到(II)的反應聚合反應是用非質子性溶劑，稀釋引發劑(A)，按環氧乙烷、疏水性單體(片段Y衍生性單體)的順序，加到反應系中，進行聚合的。作為非質子性溶劑，可使用苯、甲苯、己烷、四氫呋喃、二噁烷等。引發劑濃度取0.1～95重量％，優選的是從1～70重量％，最優選的是從2～5重量％的。引發劑和環氧乙烷的比例，可根據所達到的m數，以任意比例聚合，但優選的是從1∶1～1∶10,000，更優選的是1∶1,000，最優選的是1∶200的。進而，疏水性單體對於引發劑的比，可根據所達到的n數，用任意比例，但優選的是從1∶1～1∶10,000，更優選的是1∶1,000，最優選的是1∶200。反應容器希望在耐壓玻璃管或高壓釜中進行。反應溫度，優選的是-50℃～150℃，更優選的是0℃～100℃、最優選的是30℃～50℃下進行。反應壓力，優選的是0.1～10kgf/cm2G，更優選的是1～2kgf/cm2G。反應時間，對於環氧乙烷通常是0.01～20小時，優選的是1～100小時，最優選的是20～50小時反應後，將疏水性單體加入到反應系統中，進而，在0.01小時～200小時，更優選的是1～100小時，最優選的是20～50小時反應。
這樣得到的活性嵌段聚合物(II)，在引發劑末端(α-末端)上，具有一定量的被保護的官能基，在另一端(ω-末端)上，具有鹼金屬烷氧基。若將該式(II)的聚合物，例如用酸處理，可得到在α-末端上具有氨基、羧基、巰基等的官能基，在ω-末端上具有羥基的嵌段聚合物(Y是從丙內酯或內酯衍生時)。它包括在式(I)的嵌段聚合物中。
在ω-末端上具有各種官能基的其它的式(I)的聚合物的製造，是通過除了上述反應系統之外，使親電子劑(反應體)與式(II)的活性嵌段聚合物反應而進行的。
作為親電子劑，可舉出用下述式
或D-CH2-Q表示的化合物；(上述式中，A是形成活性酯基的基，例如是形成氯、溴等的滷原子、酸酐的部分，D是氯、溴或碘，而Q是含有官能基的基，例如
-CH＝CH2、-COOC2H5、-CH2CH2(OCH3)2等)。雖沒有限制，但作為親電子劑的具體例子，可舉出丙烯酸醯氯、丙烯酸酐、丙烯酸、甲基丙烯醯氯、甲基丙烯酸酐、甲基丙烯酸、乙烯基苄基氯、乙烯基苄基溴、烯丙基氯、烯丙基溴、烯丙基碘、對甲苯醯氯、氯代醋酸乙酯、溴代醋酸乙酯、2-氯丙酸乙酯、3，3-二甲氧基丙基溴等。
Z是對苯磺醯基，在片段Y來自乙交酯或內酯時，可使親核試劑與通過對甲苯磺酸活化了的ω-末端反應，進行親核取代，可進一步導入其他的官能基。這些反應可分別通過常法進行。作為上述親核試劑的具體例子沒有限制，但例如可舉出氫硫化鈉、氫硫化鉀、2-氨基乙醇鈉、2-氨基乙醇鉀、滷素等。
如上所述，得到的式(I)的嵌段聚合物，可根據需要，將X部分的保護基和/或Z部分的保護基(酯基等)，進行已知的水解反應或還原或者接觸氫反應而脫離。這樣，可提供α-末端和/或ω-末端的官能基是游離狀態的式(I)表示的嵌段聚合物。
用式(I)表示的嵌段聚合物，由於在分子中含有親水性片段及疏水性片段，所以可通過適當選擇這些片段種類，或分子量等，適度地調節親水性及疏水性的平衡。因此，式(I)的嵌段聚合物可在溶劑中形成高分子膠粒。
配製以嵌段聚合物(I)作為構成成分的高分子膠粒時，可舉出加熱處理，超聲波照射處理，有機溶劑處理等方法，這些可單獨或組合使用。加熱處理是將嵌段聚合物(I)的1種或2種以上的混合物，溶解在水中，在30℃～100℃的溫度下配製。超聲波照射處理是將嵌段聚合物(I)的1種或2種以上的混合物，溶解在水中，在1w～20w、優選的是在2～4W的範圍內，進行1秒～24小時、更優選的是30分鐘～10小時，最優選的是2～4小時。有機溶劑處理是將嵌段聚合物(I)的1種或2種以上的混合物溶解在有機溶劑，將該溶液分散在水中後，蒸發有機溶劑。作為有機溶劑可使用甲醇、乙醇、四氫呋喃、二噁烷、氯仿、苯、甲苯、二甲基亞碸、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、二氯甲烷等。對於有機溶劑，可以任意比例，使用水，但希望的是1～1000倍、優選的是1～100倍、更優選的是5～20倍的比例。配製溫度在0℃～100℃，優選的是5℃～25℃。這些方法也可以使用透析方法。
以下，用實施例，更詳細地說明本發明，但這些實施例對於本發明的範圍不進行任何限制。
實施例1製造用下述通式表示的聚合物
在反應器中，加入四氫呋喃(THF)20ml及2-亞苄基亞氨基乙醇0.15g及萘鉀的0.5mol/L-THF溶液2ml，在氬氣氛圍下，攪拌3分鐘，生成2-亞苄基亞氨基乙醇的鉀化合物(2-亞苄基亞氨基乙醇鉀)。
在該溶液中，加入環氧乙烷8.8g，在1個氣壓、室溫下攪拌。經過2天反應後，在該反應液中，加入丙交酯7.2g，再攪拌1小時。將反應溶劑進行減壓蒸出後，加入1N-鹽酸50ml，在室溫下，攪拌2小時，去掉保護基後，將其注入冷丙醇中，使生成的聚合物沉澱。將離心分離得到的沉澱，通過苯的冷凍乾燥進行精製。該收量是15.0g(94％)。通過凝膠滲透色譜得到的聚合物是單峰性，聚合物的分子量約為15000。
從得到的聚合物的重氯仿中的質子核磁共振譜可確認該聚合物是具有聚環氧乙烷(PEO)和聚丙交酯(PL)兩個單元，在α-末端定量地具有氨基、在ω-末端定量地具有羥基的雜遠螯齊聚物。從該光譜的積分比求出的嵌段聚合物的鏈長，PEO約為9,000、PL約為7,000。
質子核磁共振譜的結果如下1H-NMR(DMSO)、δ(ppm)1.6(a；294H)2.8(b；2H)3.6(c；820H)5.2(d；98H)(另外，a～c，對應於上述式中表示的氫原子，以下相同)。
實施例2製造用下式表示的聚合物
在反應容器中，加入THF 20ml及亞苄基亞氨基乙醇0.15g及萘鉀的0.5mol/L-THF溶液2ml，在氬氣氛圍下，攪拌3分鐘，生成2-亞苄基亞氨基乙醇的鉀化合物(2-亞苄基亞氨基乙醇鉀)。
在該溶液中，加入環氧乙烷8.8g，在1個氣壓、室溫下攪拌。反應2天後，在該反應液中加入δ-戊內酯5.0g，再攪拌1小時。將反應溶劑減壓蒸出後，加入1N-鹽酸50ml，在室溫下攪拌2小時後，去掉保護基後，將其注入到冷丙醇中，使生成的聚合物沉澱。通過苯的冷凍乾燥，精製用離心分離得到的沉澱。該收量是12.5g(90％)。通過凝膠滲透色譜得到的聚合物是單峰性，聚合物的分子量約為14000。
從得到的聚合物的重氫化氯仿中的質子核磁共振譜可確認，該聚合物是具有聚環氧乙烷(PEO)和聚(δ-戊內酯)(PVL)兩單元，在α-末端上定量地具有氨基、在ω-末端上定量地具有羥基的雜遠螯合低聚物。從該光譜的積分比求出的嵌段聚合物的鏈長，PEO約為8,800、PVL約為5,200。
質子核磁共振譜的結果如下1H-NMR(DMSO)、δ(ppm)1.7(a；208H)2.4(b；104H)2.8(c；2H)3.6(d；904H)實施例3製造用下式表示的聚合物
在反應器中，加入THF 20ml及2-亞苄基亞氨基乙醇0.15g及萘鉀的0.5mol/L-THF溶液2ml，在氬氣氛圍下，攪拌3分鐘，生成2-亞苄基亞氨基乙醇的鉀化合物(2-亞苄基亞氨基乙醇鉀)。
在該溶液中，加入環氧乙烷8.8g，在1個氣壓、室溫下攪拌。反應2天後，在該反應液中，加入甲基丙烯酸2-(三甲基甲矽烷氧基)乙基10.0g，再攪拌1小時。將反應溶劑減壓蒸出後，加入1N-鹽酸50ml，在室溫下攪拌2小時，去掉保護基後，將其注入到冷丙醇中，使生成的聚合物沉澱。通過苯的冷凍乾燥，精製用離心分離得到的沉澱。該收量是15.0g(96％)。由凝膠滲透色譜得到的聚合物是單峰性，聚合物的分子量是約14000。
從得到的聚合物的重甲醇中的質子核磁共振譜可確認，該聚合物是具有聚環氧乙烷(PEO)和聚(甲基丙烯酸2-羥基乙基)(PHEMA)的兩種單元，在α-末端具有氨基的雜遠螯合低聚物。從該光譜的積分比求出的嵌段聚合物的鏈長，PEO約為8,800、PHEMA約為7,000。
質子核磁共振譜的結果如下1H-NMR(DMSO)、δ(ppm)0.9～1.3(a；150H)2.0(b；100H)2.8(c；2H)3.6(d；800H)3.8(e；100H)4.1(f；100H)實施例4製造用下式表示的聚合物
在反應器中，加入THF 20ml及叔丁氧羰基乙醇0.13g及萘鉀的0.5mol/L-THF溶液2ml，在氬氣氛圍下，攪拌3分鐘，生成叔丁氧羰基乙醇的鉀化合物(叔丁氧羰基乙醇鉀)。
在該溶液中，加入環氧乙烷8.8g，在1個氣壓、室溫下攪拌。反應2天後，在該反應液中，加入丙交酯7.2g，再攪拌1小時。將反應溶劑減壓蒸出後，加入1N-鹽酸50ml，在室溫下攪拌2小時，去掉保護基後，將其注入冷丙醇中，使生成的聚合物沉澱。通過苯的冷凍乾燥，精製由離心分離得到的沉澱。該收量為140g(88％)。由凝膠滲透色譜得到的聚合物是單峰性，聚合物的分子量約為14000。
從得到的聚合物的重氯仿中的質子核磁共振譜可確認，該聚合物是具有聚環氧乙烷(PEO)和聚丙交酯(PL)兩種單元，在α-末端定量地具有羧基、在ω-末端定量地具有羥基的雜遠螯合低聚物。從該光譜的積分比求出的嵌段聚合物的鏈長，PEO約為8,000、PL約為6,000。
質子核磁共振譜的結果如下1H-NMR(DMSO)、δ(ppm)1.6(a；252H)2.4(b；2H)3.6(c；730H)5.2(d；84H)9.8(e；1H)實施例5製造用下式表示的聚合物
在反應器中，加入THF 20ml及苄基硫醇0.13g以及萘鉀的0.5mol/L-THF溶液2ml，在氬氣氛圍下，攪拌3分鐘，生成苄基硫醇的鉀化合物(苄基硫醇鉀)。
在該溶液中，加入環氧乙烷8.8g，在1個氣壓、室溫下攪拌。在反應2天後的該反應液中加入丙交酯7.2g，再攪拌1小時。將反應溶劑減壓蒸出後，加入硼氫化鈉水溶液50ml，在室溫下攪拌2小時，去掉保護基後，將其注入到冷丙醇中，使生成的聚合物沉澱。通過苯的冷凍乾燥，精製由離心分離得到的沉澱。該收量為14.5g(91％)。由凝膠滲透色譜得到的聚合物具有單峰性，聚合物的分子量約為16,000。
從得到的聚合物的重氯仿中的質子核磁共振譜可確認，該聚合物是具有聚環氧乙烷(PEO)和聚丙交酯(PL)的兩種單元，在α-末端定量地具有巰基、在ω-末端上定量地具有羥基的雜遠螯合低聚物。
質子核磁共振譜的結果如下1H-NMR(DMSO)、δ(ppm)1.6(a；300H)3.6(b；800H)5.2(c；100H)實施例6製造用下式表示的聚合物
在反應器中，加入THF 20ml及2-亞苄基亞氨基乙醇0.15g以及萘鉀的0.5mol/L-THF溶液2ml，在氬氣氛圍下，攪拌3分鐘，生成2-亞苄基亞氨基乙醇的鉀化合物(2-亞苄基亞氨基乙醇鉀)。
在該溶液中，加入環氧乙烷8.8g，在1個大氣壓、室溫下攪拌。反應2天後，在該反應液中加入丙交酯7.2g，攪拌1小時。加入2ml的甲基丙烯酸酐，再反應1小時。反應後，將溶劑減壓蒸出後，加入0.1N鹽酸50ml，在室溫下攪拌2小時，去掉保護基，精製的聚合物注入到冷丙醇中，使生成的聚合物沉澱。通過苯的冷凍乾燥，精製由離心分離得到的沉澱。該收量為14.0g(88％)。由凝膠滲透色譜得到的聚合物具有單峰性，聚合物的分子量約為15,000。
從得到的聚合物的重氯仿中的質子核磁共振譜確認，該聚合物是具有聚環氧乙烷(PEO)和聚丙內酯(PL)兩種單元，在α-末端上定量地具有氨基、在ω-末端上定量地具有甲基丙烯醯基的雜遠螯合低聚物。從該光譜的積分比求出的嵌段聚合物的鏈長，PEO約為8,800、PL約為6,800。
質子核磁共振譜的結果如下
1H-NMR(DMSO)、δ(ppm)1.6(a；283H)1.9(b；3H)2.8(c；2H)3.6(d；800H)5.2(e；94H)5.7、6.2(f；2H)實施例7製造用下式表示的聚合物
在反應器中，加入THF 20ml、乙腈0.04g及萘鉀的0.5mol/L-THF溶液2ml，在氬氣氛圍下，攪拌3分鐘，生成氰基甲基鉀。
在該溶液中，加入環氧乙烷4.4g，在1個大氣壓、室溫下攪拌。反應2天後，在該反應液中加入丙交酯7.2g，再反應1小時。將反應溶劑減壓蒸出後，注入到冷丙醇中，使生成的聚合物沉澱。通過苯的冷凍乾燥，精製由離心分離得到的沉澱。該收量為11.0g(95％)。由凝膠滲透色譜得到的聚合物具有單峰性，聚合物的分子量約為11,000。
質子核磁共振譜的結果如下1H-NMR(CDCl3)、δ(ppm)2.4(a2H)1.8(b2H)3.6(c400H)5.2(d50H)1.6(e150H)
實施例8製造用下式表示的聚合物
在反應器中，加入THF 20ml、乙腈0.04g及萘鉀的0.5mol/L-THF溶液2ml，在氬氣氛圍下，攪拌3分鐘，生成氰基甲基鉀。在該溶液中加入環氧乙烷4.4g，在1個大氣壓、室溫下攪拌。反應2天後，在該反應液中加入丙交酯7.2g，再反應1小時。
在該系統中，加入甲基丙烯酸酐10g，在室溫下，再反應2小時。將反應溶劑減壓蒸出後，注入到冷丙醇中，使生成的聚合物沉澱。通過苯的冷凍乾燥，精製由離心分離得到的沉澱。該收量為10.5g(91％)。由凝膠滲透色譜，得到的聚合物具有單峰性，聚合物的分子量約為11,000。
質子及碳核磁共振譜的結果如下1H-NMR(CDCl3)、δ(ppm)1.6(f150H)1.8(b2H)1.9(h3H)2.4(a2H)3.6(c、d400H)5.2(e50H)
13C-NMR(CDCl3)、δ(ppm)13.9(2)*16.5(10)
18.0(8)25.2(3)64.2(7)69.2(9)68.8(4)70.0(5、6)119.4(1)126.5(13)135.2(12)169.5(8、11)*內對應於下式中表示的碳。
實施例9製造用下式表示的聚合物
將由實施例7得到的聚合物200mg，溶解在氨飽和甲醇40ml中，使用阮內鎳Ni-W 20.5g，在25℃、35個大氣壓下，加氫。1小時後，將反應溶劑減壓蒸出，用冷丙醇回收聚合物。通過苯的冷凍乾燥得到的聚合物的收量為180mg(90％)。由凝膠滲透色譜，得到的聚合物具有單峰性，分子量約為11,000。
質子及碳核磁共振譜的結果如下
1H-NMR(CDCl3)、δ(ppm)1.6(b、f150H)1.8(c2H)2.7(a2H)3.6(d400H)5.2(e50H)13CNMR(CDCl3)、δ(ppm)16.5(10)*25.1(3)26.4(2)40.9(1)64.2(7)68.8(4)69.2(9)70.0(5、6)169.4(8)*內對應於下式中所示的碳。
實施例10高分子膠粒的配製將由實施例1得到的嵌段聚合物試樣50mg以0.01～0.1％(w/v)的濃度溶解到水或適當的緩衝溶液中。通過動態光散射的粒度分布測定，可確認這些溶液中形成了膠粒時，可確認形成平均粒徑為30nm的單-高分子膠粒。該高分子膠粒的臨界膠粒濃度是10mg/L。從該高分子膠粒結構解析的結果看，它是在膠粒表面上具有伯氨基的新的高分子膠粒。
實施例11高分子膠粒的配製將由實施例4得到的嵌段聚合物試樣50mg以0.01～0.1％(w/v)的濃度溶解到水或適當的緩衝溶液中。通過動態光散射的粒度分布測定確認這些溶液中的膠粒形成情況，並可確認形成了平均粒徑為28nm的單-高分子膠粒。該高分子膠粒的臨界膠粒濃度為11mg/L。從該高分子膠粒結構解析的結果看，它是在膠粒表面上具有羧基的新的高分子膠粒。
實施例12高分子膠粒的配製將由實施例6得到的嵌段聚合物試樣50mg以0.1％(w/v)的濃度溶解在水中。通過動態光散射的粒度分布測定，確認這些溶液中的膠粒形成情況，並可確認它是平均粒徑為30nm的單一高分子膠粒的形成。該高分子膠粒的臨界膠粒濃度是10mg/L。在該膠粒溶液中，可溶化0.01g的過氧化苯甲醯，在80℃下，反應5小時。在反應後，用分級分子量12000的膜濾器，對於水透析後，用動態光散射的粒度分布測定進行確認時，膠粒的平均粒徑為30nm和反應前沒有變化。即使在添加十二烷基硫酸時，也可確認該膠粒粒徑仍沒有變化，膠粒可高效地交聯。該高分子膠粒，從結構解析的結果看，是在膠粒表面上具有氨基的交聯型新的高分子膠粒。
產業上的可利用性按照本發明的嵌段聚合物，在兩末端具有氨基、羧基、羥基、巰基等蛋白質所具有的官能基，而且有時也具有可進一步聚合的乙烯基。並且也可適當調節分子中的親水性及疏水性平衡。因此，在適合生物材料的製造及加工業等方面可有效地利用。
另外，從上述聚合物可配製在表面上，具有氨基、羧基、巰基等官能基的高分子膠粒化合物1)可以將藥物導入膠粒內核、2)通過ω-末端官能基可製造穩定的交聯膠粒(微囊)、3)由於表面官能基，在水中是穩定的，而且可與胺和硫醇反應，所以可將抗體等生物分子與膠粒有效地結合。另一方面，已知構成本發明嵌段聚合物的片段的聚環氧乙烷鏈、聚羥基乙酸及聚內酯都可在生物體中分解，可自由地改變高分子膠粒表面的電荷。因此，由本發明提供的表面上，具有官能基的高分子膠粒化合物可期待i)具有靶向性的藥物傳輸用載體和ii)對於診斷用微囊等醫藥品等上可應用。
因此，進一步在醫療範疇也存在可利用性。
權利要求
1.用下式(I)表示的嵌段聚合物
式中，X，根據情況，表示具有1或2個選自氨基保護基嵌段的氨基、由羧基保護基嵌段的羧基及由巰基保護基嵌段的巰基的取代基的1～10個碳原子的烷基、或在苯環上具有上述取代基的苯基或苯基-烷基，Y是從下式表示的重複單元組成群中選出的基，
或
(上述各式中，R1及R2獨立地表示氫原子、碳原子1～5個的烷基、R3表示氫原子或甲基、R4，根據情況，表示用也可保護的羥基取代的碳原子1～5個的烷基，q是2～5的整數)，而且，Z表示由氫原子、丙烯醯基(CH2＝CH-CO-)、甲基丙烯醯基(CH2＝C(CH3)-CO-)、乙烯基苄基(
)、烯丙基(CH2＝CH-CH2-)、對甲苯磺醯基(
)、巰基、根據情況，具有用碳原子1～5個的烷基單-或二-取代的氨基的烷基、具有羧基或其酯基的烷基、具有醛或其縮醛基的烷基及滷原子組成群中選出的官能基，而且m及n是獨立的2～10,000的整數。
2.權利要求1所述的嵌段聚合物，其中，X是具有未用保護基嵌段的氨基、羧基或巰基作為取代基的基。
3.權利要求1所述的嵌段聚合物，其中，X是具有從碳原子1～5個的烷氧羰基、根據情況，用碳原子1～3個的烷基或滷原子在苯環上取代的亞苄基、以及具有3個由碳原子1～3個的烷基及苯基選出的基的甲矽烷基及氰基組成群中選出的氨基保護基而嵌段的氨基、或由碳原子1～5個的烷氧基、苄氧基、二苯甲氧基、三苯甲氧基及氰基組成群中選出的羧基保護基嵌段的羧基、或由苯基、苄基組成群中選出的巰基保護基嵌段的巰基作為取代基的基。
4.權利要求1所述的嵌段聚合物，其中，X是具有用亞苄基、三甲基甲矽烷基或氰基的氨基保護基嵌段的氨基或者用叔丁氧基的羧基作為取代基的基。
5.權利要求1所述的嵌段聚合物，其中，X是具有未通過保護基嵌段的氨基或羧基作為取代基的碳原子1～10個的烷基。
6.權利要求1所述的嵌段聚合物，其中，Y是下式的重複單元
或
(上式中，alk根據情況，是用羥基取代的碳原子1～3個的烷基)。
7.權利要求1所述的嵌段聚合物，其中，Z是氫原子、丙烯醯基或甲基丙烯醯基。
8.用下式(II)表示的活性嵌段聚合物
式中，Xa表示具有1或2個從由氨基保護基嵌段的氨基、由羧基保護基嵌段的羧基及由巰基保護基嵌段的巰基組成群中選出的取代基的碳原子1～10個的烷基、或在苯環上具有上述取代基的苯基或苯基烷基、Y及Ya是分別由下式表示的基組成群中分別選出的基，
及
及
及
及
(上述各式中，R1及R2獨立地表示氫原子、碳原子1～5個的烷基、R3表示氫原子或甲基、R4，根據情況，表示由羥基取代的碳原子1～5個的烷基，q是2～5的整數)，M表示由鋰、鈉、鉀及銫組成群中選出的鹼金屬的陽離子，m及n是獨立的2～10,000的整數。
9.權利要求1所述的嵌段聚合物的製造方法，其包括將用下述式(II)表示的活性嵌段聚合物，
〔式中，Xa表示具有1或2個從由氨基保護基嵌段的氨基、由羧基保護基嵌段的羧基及由巰基保護基嵌段的巰基組成群中選出的取代基的碳原子1～10個的烷基、或在苯環上具有上述取代基的苯基或苯基烷基、Y及Ya是分別由下列各式表示的基組成群中選出的基，
及
及
及
及
(上述各式中，R1及R2獨立地表示氫原子、碳原子1～5個的烷基、R3表示氫原子或甲基、R4，根據情況，表示由羥基取代的碳原子1～5個的烷基，q是2～5的整數)，M表示從鋰、鈉、鉀及銫組成群中選出的鹼金屬的陽離子，m及n是獨立的2～10,000的整數〕。在惰性溶劑中，與用下式表示的親電子劑反應的工序、
或D-CH2-Q(在上式中，A是形成活性酯基的基，D是氯、溴或碘，Q是
或-CH＝CH2或-COOC2H5或者-CH2CH2(OCH3)2)根據需要，使用相當結合在Ya的式
基的親核試劑，轉化成用巰基、根據情況，用碳原子1～5個的烷基一-或二-取代的氨基、羧基或滷原子的工序、而且根據需要，使Xa的保護基脫離的工序。
10.高分子膠粒，其是作為活性成分，含有權利要求1所述的嵌段聚合物。
全文摘要
本發明在於提供在分子的兩末端上具有官能基,由親水性/疏水性片段組成的嵌段聚合物。作為兩末端的官能基,在α－末端上具有氨基、羧基或巰基,另一方面,在ω－末端上具有羥基、羧基、醛基、乙烯基等,親水性片段是由聚環氧乙烷組成、疏水性片段是由丙交酯、內酯或(甲基)丙烯酸酯衍生的。本發明的嵌段聚合物可形成高分子膠粒,適用於生物體材料。
文檔編號C08G63/664GK1192759SQ96196186
公開日1998年9月9日 申請日期1996年8月5日 優先權日1995年8月10日
發明者片岡一則, 加藤政雄, 長崎幸夫, 岡野光夫 申請人:片岡一則