| 【発明の名称】 |
反応性置換基を有する生分解性重合体 |
| 【発明者】 |
【氏名】白浜 博幸
【氏名】安田 源
【氏名】馬場 栄一
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| 【要約】 |
【課題】本発明は、成形性が良好で各種の利用形態に応じた機能性を有し、生分解性に優れた生分解性重合体を提供することを目的とする。
【解決手段】発明者らは側鎖に水酸基等の置換基を有するポリラクチド系高分子の研究を行なった結果、このような反応性に富む置換基（官能基）を持つ生分解性重合体が高い生分解性を示すことを見出し、このような反応性に富む置換基（官能基）を持つ生分解性重合体を安定に製造する方法を見出すことにより、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、ラクチドと水酸基、アミノ基及びカルボキシル基から成る群から選択される少なくとも1種の反応性置換基を有するε−カプロラクトンとを開環重合して得られる生分解性共重合体、及びラクチドとフェノール性水酸基を有するデプシペプチドとを開環重合して得られる生分解性共重合体を提供する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ラクチドと水酸基、アミノ基及びカルボキシル基から成る群から選択される少なくとも1種の反応性置換基を有するε−カプロラクトンとを開環重合して得られる生分解性共重合体。
【請求項２】 前記ラクチドがＬ−ラクチドであり、前記反応性置換基が水酸基である請求項１に記載の生分解性共重合体。
【請求項３】 水酸基、アミノ基及びカルボキシル基から成る群から選択される少なくとも1種の反応性置換基を有するε−カプロラクトンを開環重合して得られる生分解性重合体。
【請求項４】 下記一般式
（式中、ｎは正数を表し、ｍは０以上の正数を表す。）で表される生分解性重合体。
【請求項５】 水酸基、アミノ基及びカルボキシル基から成る群から選択される少なくとも1種の反応性置換基を有し、かつ該反応性置換基が保護されたε−カプロラクトンとラクチドとを開環重合させ、該反応性置換基を脱保護することにより生分解性共重合体を製造する方法。
【請求項６】 前記生分解性共重合体が下記一般式
（式中、ｎ及びｍは正数を表す。）で表される請求項５に記載の生分解性共重合体の製法。
【請求項７】 水酸基、アミノ基及びカルボキシル基から成る群から選択される少なくとも1種の反応性置換基を有し、かつ該反応性置換基が保護されたε−カプロラクトンを開環重合させ、該反応性置換基を脱保護することにより生分解性重合体を製造する方法。
【請求項８】 ラクチドとフェノール性水酸基を有するデプシペプチドとを開環重合して得られる生分解性共重合体。
【請求項９】 前記ラクチドがＬ−ラクチドである請求項８に記載の生分解性共重合体。
【請求項１０】 下記化学式
（式中、ｎ及びｍは正数を表す。）で表される生分解性共重合体。
【請求項１１】 請求項１０に記載の生分解性共重合体をポリイソシアネートで架橋させた重合物。
【請求項１２】 保護されたフェノール性水酸基を有するデプシペプチドとラクチドとを開環重合させ、該フェノール性水酸基を脱保護することにより生分解性共重合体を製造する方法。
【請求項１３】 前記生分解性共重合体が下記化学式
（式中、ｎ及びｍは正数を表す。）で表される請求項１２に記載の生分解性共重合体の製法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は反応性置換基を有する生分解性共重合体に関し、より詳細にはラクチド、特にＬ−ラクチドと反応性置換基を有するε−カプロラクトン等の環状化合物とを開環重合させて得られる生分解性共重合体に関する。
【０００２】
【従来の技術】生分解性重合体は、手術用の糸などの医療用材料や、除草剤などの農薬組織体として利用されている。また近年、自然環境中に放置された時に酵素や微生物によって分解される点が環境保全面から注目され、研究が進められている。生分解性重合体は、種々の製品形状に加工するための成形性が良好である必要がある。また環境放置型重合体の場合は、生分解速度も速いことも求められている。従来の代表的な生分解性重合体に脂肪族ポリエステルがある。脂肪族ポリエステルは生体適合性があり、分解物が無害である点において優れている。代表的な脂肪族ポリエステルであるポリカプロラクトンは、比較的早い生分解速度をもっており、さらに柔軟性（耐衝撃性）に優れているが、機械的強度に劣り、また融点が約６０℃と低く成形性に劣るという課題がある。
【０００３】また、同じく脂肪族ポリエステルであるポリラクチドは、機械的性質が優れている反面、生分解速度が緩慢であり、固くて脆い、成形加工が困難などという課題がある。ポリラクチドの成形性を改良するための技術としては、例えば特開平７−５３６８５号には、Ｌ−ラクチドをアゼライン酸・エチレングリコールとの共重合体とすることによって、Ｌ−ラクチドの重合体（融点１８１℃）に比べて融点が１４０℃に下がり、押し出し加工における粘度が低下して成形性が改良される技術が開示されている。しかし、この公報には、生分解速度についての記載はなく、改善の余地があると考えられる。また、ポリラクチドの生分解速度を改良するための技術としては、例えば特開平７−３０４８３５号には、ε−カプロラクトンとオキセタンないしジメチルトリメチレンカーボネートからなるブロック共重合体が汚泥中ないし酵素を使った分解実験において易生分解性（分解速度に優れる特性）であることが示されている。しかし、この共重合体は、側鎖に官能基をもっていない。
【０００４】また、デプシペプチドを用いて生分解速度を改良するための技術として、特許登録第２５５９２０８号には、側鎖にアルキル基等の各種の基を持ったデプシペプチド重合体が示されている。しかし、この重合体は、既存の医療材料よりも分解速度を遅くしようとするものであり、側鎖に官能基をもっていない。一方、リシンやアスパラギン酸に基づくデプシペプチドとＬ−ラクチドとの共重合体が生分解性を示す報告もなされており、ラクチド共重合体の側鎖にアミノ基やカルボキシル基を導入すると生分解性を有することが示されており、更にこのような官能基を導入するために重合時にベンジル基等で保護し、重合後に脱保護する方法も開示されている（T. Ouchi, et. al. J. Polym. Sci.: Part A: Polym. Chem. 1997 35, 377-383）。また、セリンに基づくデプシペプチドとＬ−ラクチド又はε−カプロラクトンとの共重合体が生分解性を示す報告もなされており、側鎖に水酸基を導入すると生分解性を有することが示されている（G. John, et. al. J. Polym. Sci.: Part A: Polym. Chem. 1997 35, 1901-1907）。
【０００５】生分解性重合体が側鎖に官能基を持っていると、その官能基を用いた種々の修飾が可能なので、生分解生重合体としての利用範囲を広げることができる。即ち機能性の高い生分解性重合体が得られる。発明者らは、この視点から、側鎖に置換基を有する高分子の研究を行なっているが、従来の置換基は反応性が乏しく、反応性に富む置換基（官能基）を持つ生分解性重合体はまだ知られていなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を解決して、成形性が良好で各種の利用形態に応じた機能性を有し、生分解性に優れた生分解性重合体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】発明者らは側鎖に水酸基等の置換基を有するポリラクチド系高分子の研究を行なった結果、このような反応性に富む置換基（官能基）を持つ生分解性重合体が高い生分解性を示すことを見出し、このような反応性に富む置換基（官能基）を持つ生分解性重合体を安定に製造する方法を見出すことにより、本発明を完成するに至った。
【０００８】即ち、本発明の目的は、ラクチドと水酸基、アミノ基及びカルボキシル基から成る群から選択される少なくとも1種の反応性置換基を有するε−カプロラクトンとを開環重合して得られる生分解性共重合体を提供することにある。前記ラクチドがＬ−ラクチドであり、前記反応性置換基が水酸基であってもよい。本発明の別の目的は、水酸基、アミノ基及びカルボキシル基から成る群から選択される少なくとも1種の反応性置換基を有するε−カプロラクトンを開環重合して得られる生分解性重合体を提供することにある。また、本発明の生分解性重合体は、下記一般式
で表されてもよい。式中、ｎは正数を表し、ｍは０以上の正数を表すが、これらは単に量的関係を示すものであり共重合物としてブロックやランダムの何れをも含むことを意味する。本発明のまた別の目的は、水酸基、アミノ基及びカルボキシル基から成る群から選択される少なくとも1種の反応性置換基を有し、かつ該反応性置換基が保護されたε−カプロラクトンとラクチドとを開環重合させ、該反応性置換基を脱保護することにより生分解性共重合体を製造する方法を提供することである。前記生分解性共重合体は下記一般式
（式中、ｎ及びｍは正数を表す。）で表されてもよい。本発明の更に別の目的は、水酸基、アミノ基及びカルボキシル基から成る群から選択される少なくとも1種の反応性置換基を有し、かつ該反応性置換基が保護されたε−カプロラクトンを開環重合させ、該反応性置換基を脱保護することにより生分解性共重合体を製造する方法を提供することである。
【０００９】本発明のまた別の目的は、ラクチドとフェノール性水酸基を有するデプシペプチドとを開環重合して得られる生分解性共重合体を提供することである。前記ラクチドがＬ−ラクチドであってもよい。本発明の生分解性共重合体は、下記化学式
で表されてもよい。式中、ｎ及びｍは正数を表すが、これらは単に量的関係を示すものであり共重合物としてブロックやランダムの何れをも含むことを意味する。このようなフェノール性水酸基を含有する生分解性共重合体をポリイソシアネートで架橋させることにより、分解性や薬剤等の含浸性等を改善することも可能である。ポリイソシアネートとしてはＮＣＯ基を複数含む通常のいかなるポリイソシアネートを使用することができ、架橋反応においては適宜公知の触媒を使用してもよい。この発明の更に別の目的は、保護されたフェノール性水酸基を有するデプシペプチドとラクチドとを開環重合させ、該フェノール性水酸基を脱保護することにより生分解性共重合体を製造する方法を提供することである。前記生分解性共重合体が下記化学式
（式中、ｎ及びｍは上記と同様である。）で表されてもよい。
【００１０】発明者らは、予め反応性置換基を保護したカプロラクトンを元にして共重合体を作り、その後脱保護する方法によって、反応性置換基をもつカプロラクトン共重合体を合成することに成功した。反応性置換基をもつカプロラクトン単量体、保護された反応性置換基をもつカプロラクトン単量体、及びそれらの重合体・共重合体は従来知られていなかった新物質である。また、この共重合体は、実験によって、置換基を持たない従来のカプロラクトン重合体よりも早い生分解速度を示し、置換基の部分に各種の化学修飾を施すことが容易であるから、高機能をもつ生分解性共重合体として利用できる。このような置換基の中で反応性に優れているものの一つとして親水性の水酸基があり、この反応性置換基をもつε−カプロラクトンと、Ｌ−ラクチドとの共重合体とすることにより、海水中で良好な生分解速度が得られる。反応性置換基を保護したカプロラクトン共重合体は１６０℃程度の融点を持ち、熱的特性に優れている。カプロラクトンとラクチドとの割合を変えて製造することによって、生分解速度の異なる種々の共重合体が同じ成分から合成できる。保護された反応性置換基を有するカプロラクトンは、本発明の共重合体を製造する原料として有用である。また、上記カプロラクトンを脱保護して得られる、反応性置換基を有するカプロラクトン単量体は、生分解性塗料への応用が可能である。
【００１１】また、発明者らは、予めフェノール性水酸基を保護したデプシペプチドで重合体を作り、その後脱保護する方法によって、フェノール性水酸基をもち高分子量のデプシペプチド重合体を合成することに成功した。このデプシペプチドと、Ｌ−ラクチドとの共重合体とすることにより、反応性の高い共重合体を得ることができる。フェノール性水酸基をもつデプシペブチド共重合体は従来知られていなかった新物質である。この新物質は、海水中でラクチド重合体よりも早い生分解速度を示し、置換基の部分に各種の化学修飾を施すことが容易であるから、高機能をもつ生分解性共重合体として利用できる。また、上記共重合体は、イソシアネートなどの架橋剤と反応させることにより水酸基同士が架橋した架橋構造をもつ共重合体とすることができる。反応性置換基を保護したデプシペプチド共重合体は１３０〜１５０℃程度の融点を持ち、成形性に優れている。デプシペプチドとラクチドとの割合を変えて製造することによって、生分解速度の異なる種々の共重合体が同じ成分から合成できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、カプロラクトンを用いた生分解性共重合体について説明する。本発明において、反応性置換基を有するカプロラクトンとは、ε−カプロラクトンの環状部の水素をイオン性又は親水性の官能基で置換したものをいう。また、反応性置換基を有するカプロラクトンが開環重合した生分解性共重合体には、反応性置換基を有するカプロラクトンのみの重合体（単独重合体）も合まれる。同様に水酸基をもつε−カプロラクトンとより成る生分解性共重合体には、水酸基をもつε−カプロラクトンの単独重合体も合まれる。本発明においてラクチドとはα‐ヒドロキシ酸を２分子脱水して生ずる環状ジエステル化合物の総称であり、Ｌ−ラクチドとはＬ−乳酸を一般に減圧下で加熱して得られる化合物（Ｃ６Ｈ８Ｏ４）をいう。また、デプシペプチドとはペプチド結合以外にエステル結合やチオエステル結合を含むペプチドのことをいう。本発明において反応性置換基とは例えば、水酸基、アミノ基、カルボキシル基等をいう。保護とは、上記反応性置換基をベンジル基等と結合させて不活性にする処理をいい、保護された反応性置換基とは、イオン性及び親水性を持たない置換基をいう。
【００１３】１．保護された反応性置換基をもつカプロラクトン単量体の合成機能性や生分解性を高めるために導入する反応性置換基は、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、などがある。本発明の共重合体を得るための出発原料としてのカプロラクトンの単量体は、反応性置換基がある状態では重合反応が困難なので、単量体の反応性置換基は、反応性を低くしておくことが好ましい。このために、まず、ベンジル基（以下、「Ｂｚｌ」と略す。）で保護された反応性置換基を有するカプロラクトンの単量体を合成する。ベンジル基で保護された反応性置換基を持つ物質としては、水酸基をもつものとして、４−ベンジルオキシカプロラクトン（以下、「４ＢＯＣＬ」と略し、ベンジル基を脱保護したものを「ＨＣＬ」と略す。）（ａ）が、カルボキシル基をもつものとしては、２−ベンジルオキシカルボニルカプロラクトン（ｂ）、及び２−ベンジルオキシカルボニルメチルカプロラクトン（ｃ）がある。
【００１４】
【００１５】（ａ）の合成は、ケトン基を一つ保護した１，４−シクロヘキサンジオンモノエチレンケタールを還元し、ベンジルブロミドを反応させ、酸素原子挿入反応で環状ケトンをラクトンに変換する方法が適用でき、（ｂ）の合成は、ピメリン酸ジエチルを環状化させてベンジルアルコールとエステル交換反応を行ない、同様にラクトンに変換する方法が、（ｃ）の合成は、ε−カプロラクトンにブロモ酢酸ベンジルを反応させる方法が適用できる。
【００１６】２．単独及び共重合体の合成本発明の中間物質であるところの保護された反応性置換基を有するカプロラクトンの単独及び共重合体は、保護された反応性置換基をもつカプロラクトンの単量体を開環重合させて得る。共重合させる相手物質は、カプロラクトンの機械的強度や熱的特性が劣る点を改善でき、共重合可能な有機物から選択する。このような物質の代表的なものとしては、Ｌ−ラクチド（以下、「Ｌ−ＬＡ」と略す。）が好ましい。重合反応の触媒としては、有機スズ化合物、有機アルミニウムと水、有機ランタノイド化合物の単体及びそれらの化合物より選ぶことが好ましい。
【００１７】本発明の生分解性共重合体において、保護された状態における（Ｌ−ＬＡ／４ＢＯＣＬ）の組成比、すなわち脱保護された状態における（Ｌ−ＬＡ／４ＨＣＬ）の組成比は、用途・環境に応じて任意モル比（１００／０）〜（０／１００）である。好ましくは（８０／２０）〜（２０／８０）である。４ＢＯＣＬ及び４ＨＣＬのモル比が８０％を超えると極端に熱成形性が低下する。４ＢＯＣＬ及び４ＨＣＬが２０％未満であると、４ＢＯＣＬ及び４ＨＣＬを共重合した効果が現われにくい。組成比は共重合体の仕込み割合で変更できる。本発明の生分解性共重合体において、分子量（Ｍｎ）は、用途に応じて数千〜数十万の範囲が適切である。好ましくは１万〜２０万である。分子量が１万未満であると粉末体としては使えるが強度のあるフィルム状には成形し難く、２０万を超えると粘度が高くなりすぎて成形性が低下する。分子量の調整には、温度条件、触媒量などの合成条件を変更して行なう。
【００１８】３．脱保護反応反応性置換基を保護しているベンジル基の脱保護には、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解させてパラジウム／活性炭触媒を使う方法、チオアニソール／トリフルオロ酢酸を用いる方法、トリフルオロメタンスルホン酸−チオアニソール／トリフルオロ酢酸を用いる方法、などが適用できる。重合体にした後の脱保護は、温度条件・触媒量などを調節して、主鎖の開裂を極力減らし、脱保護が十分に行なえるようにする。保護された単量体の場合は、強酸の開裂による脱保護が可能であり、上記重合体の方法でも脱保護が可能である。
【００１９】４．ミクロスフィアの合成本発明の共重合体は、機能性高分子：例えばドラッグデリバリーシステム（ＤＤＳ）等への応用が考えられる。この場合、細かな粒子の形状が好都合である。微粒子形状の一つであるミクロスフィアにするには、脱保護して得られた共重合体を有機溶媒に溶解し、超音波によって水に分散する方法（Ｏ／Ｗエマルジョン法）によって得ることができる。本発明の共重合体は、親水性をもっているので、水への分散が良好となり、サブミクロン単位の微粒子が製造可能である。水への分散時に界面活性剤を用いるとさらに分散が良好となる。
【００２０】次に、デプシペプチドを用いた生分解性共重合体について説明する。本発明の生分解性共重合体において、反応性置換基を有するデプシペプチドとは、開環した炭化水素側鎖にイオン性又は親水性の置換基を持つものをいう。また本発明において高分子量とは数平均分子量で２万以上の高分子化合物をいう。また、デプシペプチドを開環重合させた生分解性共重合体には、デプシペプチドのみの重合体（単独重合体）も合まれる。
【００２１】１．保護された反応性置換基をもつデプシペプチドの合成機能性や生分解性を高めるために導入する反応性置換基は、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、などがある。本発明の共重合体を得るための出発原料としてのデプシペプチドの単量体は、反応性置換基がある状態では重合反応が困難なので、まずベンジル基で保護された反応性置換基を持つデプシペプチドの単量体を合成する。この反応の一例を下式に示す。
【００２２】
【００２３】α−アミノ酸であるＬ−チロシンのフェノール性水酸基をベンジル基で保護し、得られたＯ−ベンジル−Ｌチロシン［Ｔｙｒ（Ｂｚｌ）］とＤ，Ｌ−２ブロモプロピオニルブロミド（ヒドロキシ酸誘導体）とのＳｃｈｏｔｔｅｎ−Ｂａｕｍａｎｎ反応によって直鎖状のＤ，Ｌ−２ブロモプロピオニルチロシン（Ｂｚｌ）（ベンジル基で保護されたＤ，Ｌ−２ブロモプロピオニルチロシン）を合成する。続いて、このものの分子内脱塩環化反応を行ない、環状デプシペプチド単量体Ｌ−３−（Ｏ−ベンジル）−チロシル−Ｄ，Ｌ−６−メチル−２，５−モルホリンジオン（以下、「Ｌ−ＢＴＭＯ」と略し、ベンジル基を脱保護したものを「Ｌ−ＴＭＯ」と略す。）を得る。デプシペプチドを構成するアミノ酸としては、上記のチロシンのほかにセリン、システインとすることもできる。
【００２４】２．共重合体の合成共重合体は、反応性置換基をもつデプシペプチドを開環重合させて得る。共重合させる相手物質には、分解によっても無害である脂肪族ポリエステルがあり、ラクチドやε−カプロラクトンが好ましい。重合反応の触媒としては、有機スズ化合物、有機アルミニウムと水、有機ランタノイド化合物の少なくとも一つ、又はこれらの組合わせが適用できる。本発明の生分解性共重合体において、（Ｌ−ＬＡ／Ｌ−ＢＴＭＯ）の組成比、すなわち後述する（Ｌ−ＬＡ／Ｌ−ＴＭＯ）の組成比は、用途・環境に応じて任意（１００／０）〜（０／１００）である。好ましくは（９６／４）〜（７０／３０）である。Ｌ−ＢＴＭＯが３０モル％を超えると組成物が固くて脆くなりシート・フィルムなど有形の成形品が得られ難くなる。Ｌ−ＢＴＭＯが４モル％未満であると、融点の低下が小さくなり、成形条件に制約を受けることがある。組成比は共重合体の仕込み割合で変更できる。本発明の生分解性共重合体において、分子量（Ｍｎ）は、用途に応じて数千〜数十万の範囲が適切である。好ましくは２万〜２０万である。分子量が２万未満であると粘度が小さくなり、２０万を超えると粘度が高くなりすぎて、いずれも成形性が低下する。分子量の調整には、温度条件などを変更して行なう。
【００２５】３．脱保護反応フェノール性水酸基を保護しているベンジル基は、トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）にチオアニソールを共存させておくことにより、脱保護することができる。トリフルオロメタンスルホン酸（ＴＦＭＳＡ）−チオアニソール／ＴＦＡ系でも脱保護が可能である。
４．ミクロスフイアの合成アミノ酸ユニット含有重合体は、機能性高分子の一つであるドラッグデリバリーシステム（ＤＤＳ）等への応用が考えれる。この場合、細かな粒子形状が好都合である。一つの微粒子形状であるミクロスフィアは、脱保護して得られた重合体を有機溶媒に溶解し、超音波によって水に分散する（Ｏ／Ｗエマルジョン法）ことによって得ることができる。本発明の共重合体は、親水性基を有しているので、水中への分散が良好となり、サブミクロン単位の微粒子が製造可能である。
【００２６】
【実施例】実施例１〜３、比較例１〜３４−ベンジルオキシカプロラクトンの合成ケトン基を一つ保護した１，４−シクロヘキサンジオンモノエチレンケタールをＴＨＦ中で水素化アルミニウムリチウムにより還元し、８−ヒドロキシ−１，４−ジオキサスピロ［４．５］デカンを収率６９％で得た。反応の進行はＩＲスペクトルの変化［１７１２ｃｍ−１（ＣＯ）→３４１１ｃｍ−１（ＯＨ）］によって確認した。得られたアルコールをＴＨＦ中で水素化ナトリウムによってアルコキシドイオンを生成させ、ベンジルブロミドを４当量加え、室温で２４時間反応させることによって、８−ベンジルオキシ−１，４−ジオキサスピロ［４．５］デカンを収率９３％で得た。この反応は二分子求核置換反応（ＳＮ２）機構であるため、反応基質であるベンジルブロミドを過剰量加えることによって反応性を向上させた。次に保護されたケトンすなわちケタールを酸で一晩処理することによってケトンに戻した。４−ベンジルオキシシクロヘキサノンが収率８３％で得られた。反応の進行はＩＲスペクトルのＣＯ伸縮ピーク（１７１２ｃｍ−１）の出現により確認した。最後に、ジクロロメタン中、メタクロロ過安息香酸（ＭＣＰＢＡ）によって室温で１６時間、酸素原子挿入反応（Ｂａｅｙｅｒ−Ｖｉ１１ｉｇｅｒ反応）を行ない、環状ケトンをラクトンに変換し、目的物質である４−ベンジルオキシカプロラクトン（４ＢＯＣＬ）を収率８３％で得た。反応の進行はＩＲスペクトルのＣＯ伸縮ピークのシフト［１７１２ｃｍ−１（ＣＯ）→１７３７ｃｍ−１（ＣＯＯ）］により確認した。
【００２７】４ＢＯＣＬ単独及び共重合体の合成次に、上記で得られた４−ベンジルオキシカプロラクトン（４ＢＯＣＬ）の単独重合体（実施例３）及び４ＢＯＣＬとＬ−ラクチド（Ｌ−ＬＡ）との共重合体［Ｐ（Ｌ−ＬＡ／４ＢＯＣＬ）］を合成し、共重合体の仕込み比率は、４ＢＯＣＬが６０％と５０％の２水準で行なった（実施例１及び２）。合成条件は、アルゴン雰囲気下、触媒にはオクチル酸スズ［Ｓｎ（Ｏｃｔ）２］を全モノマー量に対して０．２モル％用い、オイルバス中１２０℃で１５時間反応とした。比較例として、Ｌ−ラクチド（Ｌ−ＬＡ）と、ε−カプロラクトン（ＣＬ）とを合成して共重合体［Ｐ（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）］を得た（比較例１及び２）。合成条件は、上記と同じ条件とした。他の比較例として、市販の２種類の単独重合体：ポリラクチド［Ｐ（Ｌ−ＬＡ）］、及びポリカプロラクトン［Ｐ（ＣＬ）］も準備した（比較例３）。
【００２８】物性値の測定重合体の物性値の測定は、数平均分子量Ｍｎ、分子量分布の指標（重量平均分子量Ｍｗ／数平均分子量Ｍｎ）はゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）で行ない、ガラス転移点（Ｔｇ）及び融点（Ｔｍ）は、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）で行なった。上記の共重合体及び比較例の重合体の物性値を測定した結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
実施例１及び２の共重合体Ｐ（Ｌ−ＬＡ／４ＢＯＣＬ）は、比較例１の重合体Ｐ（Ｌ−ＬＡ）にくらべ、融点が低下している。これは、熱加工における粘度が低下して押し出し加工が容易になることを示している。また、比較例３の重合体Ｐ（ＣＬ）よりも高い融点を持ち、成形性が改善されている。
【００３０】生分解性の測定次に、実施例１〜２及び比較例１〜３で得られた共重合体及び単独重合体の１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．５ｍｍのフィルムを、沖合い約３０ｍにある海面網生簀内の水深１．５ｍに沈め、水温１３℃〜２８℃での海水による分解性を評価した。なお実施例１〜２の共重合体Ｐ（Ｌ−ＬＡ／４ＢＯＣＬ）６４、Ｐ（Ｌ−ＬＡ／４ＢＯＣＬ）４８は、下式で示す脱保護反応を行なって供試した。
【００３１】
【００３２】Ｐ（Ｌ−ＬＡ／４ＢＯＣＬ）重合体３ｇを１００ｍＬのＴＨＦに溶解させ、水素雰囲気下で活性炭にパラジウム（Ｐｄ １０重量％）を担持した触媒（Ｐｄ／Ｃ触媒）１．２５ｇをこれに加えた。反応混合物を３日間室温で攪拌することにより、ベンジル基の脱保護を行ない、水酸基へと変換した。脱保護反応後、Ｐｄ／Ｃ触媒をろ過により除去し、ろ液（重合体溶液）の中に１０倍量のジエチルエーテルを添加すると、目的の水酸基を有し、脱保護された共重合体［Ｐ（Ｌ−ＬＡ／４ＨＣＬ）］が収率９０％で沈殿物として得られた。脱保護反応の進行は１Ｈ ＮＭＲスペクトルを測定することによって確認した。
【００３３】図１に実施例１〜２及び比較例１〜３の各種重合体の分解速度を示す。図１に見られるように、実施例１の脱保護された共重合体Ｐ（Ｌ−ＬＡ／４ＨＣＬ＝３６／６４）の海水による分解性は、市販のポリラクチドやポリラクトン（比較例１，３）よりもかなり優れており、比較例２のラクチドとカプロラクトンの共重合体Ｐ（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ：３６／６４）よりも優れていることがわかる。また、実施例１〜２の脱保護された共重合体のＰ（Ｌ−ＬＡ／４ＨＣＬ＝３６／６４）とＰ（Ｌ−ＬＡ／４ＨＣＬ＝５２／４８）との生分解速度の差に見られるように、単量体のモル比を変えることにより共重合体の分解性を自由に変えることができる。従って、目的とする分解環境に合わせた分解速度を持つ共重合体が得られる。さらに、実施例の脱保護された共重合体は、水酸基（官能性反応基）を有するため、官能性反応基を利用して薬剤などの化学修飾も簡便に行なうこともでき、新規な機能を持つ共重合体を容易に得ることができる。
【００３４】実施例４〜６（１）デプシペプチド単量体の合成初めにチロシンの水酸基の保護を行なう。Ｌ−チロシン（Ｌ−Ｔｙｒ）３６ｇ（０．２モル）と、硫酸銅（ＣｕＳ０４・５Ｈ２０）２５ｇ（０．１モル）を１Ｍ ＮａＯＨ水溶液２００ｍＬに懸濁して２時間攪拌した。メタノール１．２Ｌを加えた後、ベンジルブロミド（Ｂｚｌ−Ｂｒ）２５ｍＬと２Ｍ ＮａＯＨ １００ｍＬを数回に分けて加え、さらに３時間攪拌した。得られた沈殿を濾取し、メタノール：水（１：１）で洗う。これを乳鉢内で１Ｍ ＨＣ１で何度もこねて脱銅する。生成物を濾取し、水、希ＮＨ４ＯＨ、アセトン、次いでエーテルで洗って真空乾燥した。精製は、８０％酢酸から再結晶するとＯ−ベンジル−Ｌ−チロシン［Ｔｙｒ（Ｂｚｌ）］が針状晶として得られた。
【００３５】次にＴｙｒ（Ｂｚｌ）１７．５ｇ（０．０６４モル）を０．５Ｍ ＮａＯＨ１２８ｍＬ（０．０６４モル）水溶液中で攪拌し、約５℃に冷却する。Ｔｙｒ（Ｂｚｌ）が完全に溶解するまで１Ｍ ＮａＯＨを加えた後、Ｄ，Ｌ−ブロモプロピオニルブロミド７．３７ｍＬ（０．０７１モル）と１Ｍ ＮａＯＨ ９０ｍＬ（０．０９０モル）を交互に約３０分かけて滴下した。反応溶液が常にアルカリ性であることを確認しながら、１０時間反応を行なった。反応終了後に５Ｎ ＨＣ１を加え、薄い黄色の生成物を沈殿させた（ｐＨ３）。この生成物を吸引濾取し、真空乾燥後、エーテルを溶媒に用いてソックスレー抽出により精製した。ソックスレー抽出後も溶液が黄色であったため、溶液と生成物を遠心分離機にかけデカンテーションを行なった。ＮＭＲによりＤ，Ｌ−ブロモプロピオニルブロミドＴｙｒ（Ｂｚｌ）の生成を確認した。続いて、上記生成物２８．１ｇ（０．０６９モル）をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）１５０ｍＬに溶解し、ＮａＨＣＯ３４．９９ｇ（０．０５９モル）を加えて、６０℃で２４時間還流して分子内脱塩環化反応させ、デプシペプチド単量体（Ｌ−ＢＴＭＯ）を得た。ＤＭＦを完全に減圧留去した後、過剰量のクロロホルムを加え脱塩した。得られた黄色の生成物を酢酸エチル／トルエン混合溶媒で３回再結晶して、白色の環状デプシペプチド単量体（Ｌ−ＢＴＭＯ）を得た。生成はＮＭＲで確認した。
【００３６】（２）デプシペプチド単量体の単独重合体の合成Ｌ−ＢＴＭＯの単独重合は、アルゴン雰囲気下、触媒にはオクチル酸スズ（ＩＩ）［Ｓｎ（Ｏｃｔ）２］を全単量体量に対して０．２モル％用いた。Ｌ−ＢＴＭＯ及びＳｎ（Ｏｃｔ）２（乾燥トルエン溶液）をシュレンクチューブ（重合容器）に加えた後、系内を真空にしてトルエンを留去、容器を封管し、オイルバス中１６０℃で４８時間反応させた。生成物をクロロホルムに溶解し、メタノールで再沈して精製した。生成はＮＭＲで確認した。
【００３７】（３）Ｌ−ラクチド（Ｌ−ＬＡ）／Ｌ−ＢＴＭＯ共重合体の合成と熱特性実施例として、色々に組成比を変えたＬ−ＬＡ／Ｌ−ＢＴＭＯ共重合体の合成を、アルゴン雰囲気下、触媒にはオクチル酸スズ（ＩＩ）［Ｓｎ（Ｏｃｔ）２］を全単量体量に対して０．２モル％用いて行なった（実施例４〜６）。Ｌ−ＢＴＭＯ及びＳｎ（Ｏｃｔ）２（乾燥トルエン溶液）をシュレンクチューブに加えた後、系内を真空にしてトルエンを留去、容器を封管し、オイルバル中１３０℃で８時間反応させた。得られた共重合体の１Ｈ ＮＭＲにより解析した共重合体の単量体モル比、収率、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）測定結果［数平均分子量（Ｍｎ）、分子量分布の指標：重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ）］、示差走査熱量計を用いて測定したガラス転位点（Ｔｇ）及び融点（Ｔｍ）を表２に示す。また、比較例として、市販のポリラクチド［Ｐ（Ｌ−ＬＡ）］及びポリカブロラクトン［Ｐ（ＣＬ）］の特性も併せて表２に記載した（比較例１，３）。
【００３８】
【表２】
表２に見られるように、実施例４〜６は比較例１のＰ（Ｌ−ＬＡ）の融点とさほど変わらず、比較例３のＰ（ＣＬ）の融点よりもかなり高く、熱加工性が優れている。
【００３９】（４）Ｌ−ＬＡ／Ｌ−ＢＴＭＯの脱保護副反応を抑制するために導入しておいたベンジル保護基の除去を行った。０．５Ｍ チオアニソール／ＴＦＡを用いて、氷水中で１時間、室温で３０分脱保護反応を行ない、目的のＬ−３−チロシル−Ｄ，Ｌ−６−メチル−２，５−モルホリンジオン共重合体［Ｐ（Ｌ−ＬＡ／Ｌ−ＴＭＯ）］を得た。保護基の除去の確認はＮＭＲにより行なった。脱保護反応によって、幾分分子量は低下し、分子量分布が広がるが、融点、融解熱、ガラス転位点などの熱特性には殆ど変化が見られなかった。
【００４０】（５）Ｌ−ＬＡ／Ｌ−ＴＭＯ共重合体の酵素分解性生分解の速度を評価するために、タンパク質加水分解酵素として知られているプロティナーゼＫ（Tritirachium album由来、活性２０ＩＵ和光純薬工業（株）製）を用いて酵素分解性を調べた。分解液作成用の水は蒸留後、さらにイオン交換した純水を使用した。酵素をＧｏｏｄの緩衝液（Tricine［Ｎ−トリス（ヒドロキシメチル）メチルグリシン］；ｐＨ８．０）にサンプル管瓶内で溶解し、分解試験温度（３７℃）に達するまで恒温槽中に放置した。各重合体サンプル（フィルム状）をポリエチレンシートメッシュ（網目約１×１ｍｍ）内に入れ、上記酵素分解液中で分解試験を開始した。分解はサンプル管瓶を往復振とう（１００回／秒）しながら行った。分解性は所定の時間浸漬した重合体をイオン交換水でよく洗浄し、乾燥させた後、重量減少により評価した。評価結果を図２に示す。図２に見られるように、実施例４、６のＬ−ＬＡ／Ｌ−ＴＭＯ共重合体の酵素分解性も比較例１のＰ（Ｌ−ＬＡ）よりかなり優れている。また、実施例４〜６のようにＬ−ＬＡ／Ｌ−ＴＭＯ共重合体の組成比を変えることで、酵素分解性を変化させることも可能である。
【００４１】実施例７イソシアネートによる架橋構造体の生成実施例４で用意した共重合体［Ｐ（Ｌ−ＬＡ／Ｌ−ＢＴＭＯ）３．７］０．１ｇをクロロホルムに溶解後、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＯＣＮ（ＣＨ２）６ＮＣＯ）０．０１ｍＬを加え、徐々に昇温・減圧操作を行ない７０℃、５０ｍｍＨｇで１時間反応させた。得られた共重合体はクロロホルムに可溶であったが１Ｈ ＮＭＲ測定の結果、ウレタン結合由来のピークの出現や、ベンゼン環ピークのシフトから図３に示すような３次元的な架橋構造ができていることが考えられる。この架橋構造を持つ生分解性共重合体は、直鎖状の架橋剤を用いているため、追加のベンゼン環をもつ架橋構造にくらべてより分解性に優れ、薬剤等の含浸性に優れた機能性共重合体とすることができる。
【００４２】
【発明の効果】（１）反応性置換基を有するので、薬剤などの化学修飾が容易に行なえる生分解性重合体である。
（２）土壌・水中の微生物や酵素によって迅速に分解されるので、環境を汚染しないクリーンプラスチックとして利用できる。生体適合性に優れているので、体内で分解代謝されるバイオマテリアルとして利用できる。
（３）熱可塑性をもち、熱押しによる成形が容易である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９６０２０８００
【氏名又は名称】科学技術振興事業団
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| 【出願日】 |
平成１３年２月１３日（２００１．２．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８７６３１
【弁理士】
【氏名又は名称】滝田 清暉 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−２３４９３４（Ｐ２００２−２３４９３４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年８月２３日（２００２．８．２３） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３４９４０（Ｐ２００１−３４９４０） |
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