生命科学関連特許情報
| タイトル： | 特許公報(B2)_含硫ウレタン系デンドリマー及びその製造方法 |
| 出願番号： | 2001124033 |
| 年次： | 2010 |
| IPC分類： | C08G 18/77,C07C 333/04 |
特許情報キャッシュ
原 浩司 小西 利樹 大島 淳行 JP 4511075 特許公報(B2) 20100514 2001124033 20010423 含硫ウレタン系デンドリマー及びその製造方法 レンゴー株式会社 000115980 鎌田 文二 100074206 東尾 正博 100084858 鳥居 和久 100087538 原 浩司 小西 利樹 大島 淳行 20100728 C08G 18/77 20060101AFI20100708BHJP C07C 333/04 20060101ALN20100708BHJP JPC08G18/77 ZC07C333/04 C08G 18/00- 18/87 C07C 333/00-333/32 CAplus(STN) REGISTRY(STN) 特表平０７−５０５９１５（ＪＰ，Ａ） 特開平１１−０３５５５０（ＪＰ，Ａ） 特表平１０−５１１７０１（ＪＰ，Ａ） 特表平１１−５０８６３０（ＪＰ，Ａ） 特開２０００−３１３７３２（ＪＰ，Ａ） K. Hara, H. Tajima，`One-pot synthesis of Acetoxyisothicyanates Using Acetic Anhydride.'，Synthetic Communications，米国，２０００年 ３月 ８日，Vol.30, No.1，pp.141-146 3 2002317026 20021031 12 20080411 久保田 英樹 【０００１】【発明の属する技術分野】この発明は、含硫ウレタン系のデンドリマーに関する。【０００２】【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】デンドリマーとは、樹枝状高分子又は超分岐高分子と呼ばれる新しい高分子材料の１つで、モノマーが線状に結合して１本の鎖状分子を形成する従来の高分子材料とは異なり、一般に球状の形態をとり、また、分子量が単一な高分子化合物である。その特徴的な球状の形態や分子表面に多数の官能基を配置できることから、医薬分野や電子材料、化学分野、マイクロマシーン等において、新しい高機能材料として期待されている。【０００３】このように、デンドリマーは、今までの高分子に見られない様々な特徴を持っていることから、これまでにポリアミドアミン型デンドリマーをはじめとして、いろいろな構造を持つデンドリマーが合成されている。この合成法として、モノマーＡとモノマーＢを出発原料とし、コア分子から、上記モノマーＡとモノマーＢとを順次結合させて合成する方法（すなわち、ダイバージェント法）が一般に行われている。【０００４】しかしながら、この方法は、１世代の反応を完成させるために多数の反応が必要となり、大量合成の際の障害となっている。【０００５】そこで、この発明は、１世代の反応を完成させるための反応を減らすことにより、大量合成を行いやすい含硫ウレタン系デンドリマーを提供すること、及び、新規な含硫ウレタン系デンドリマーを提供することを目的とする。【０００６】【課題を解決するための手段】この発明は、下記化学式（１）【０００７】【化３】【０００８】（式中、Ｒ1及びＲ2は、鎖状パラフィン、オレフィン、シクロパラフィン、シクロオレフィン、並びにこれらの硫黄含有体、窒素含有体及び芳香族含有体から選ばれる主鎖基、又はこれらの主鎖基のハロゲン置換体若しくはニトロ置換体のいずれかを表す。）で表される構造単位を繰り返し単位とする含硫ウレタン系デンドリマーを得ることにより上記の課題を解決したのである。【０００９】上記の含硫ウレタン系デンドリマーは、新規な化合物である。また、この化合物は、次の方法で製造される。すなわち、イソチオシアネート基と反応性を有する基を１以上有するコア化合物に、第１段階反応として下記化学式（２）【００１０】【化４】【００１１】（式中、Ｒ1及びＲ2は、鎖状パラフィン、オレフィン、シクロパラフィン、シクロオレフィン、並びにこれらの硫黄含有体、窒素含有体及び芳香族含有体から選ばれる主鎖基、又はこれらの主鎖基のハロゲン置換体若しくはニトロ置換体のいずれかを表す。また、Ｒ3は、水酸基の保護基を示す。）で表されるイソチオシアネート基含有化合物とを反応させる反応を行うことにより、世代数が１の含硫ウレタン系デンドリマーを製造することができる。【００１２】また、この世代数が１の含硫ウレタン系デンドリマーの水酸基の保護基を脱離させる第２段階反応を行い、次に、得られた化合物に、上記イソチオシアネート基含有化合物を反応させる上記第１段階反応を行うことにより、世代数が２の含硫ウレタン系デンドリマーを製造することができる。【００１３】さらに、上記の世代数が２の含硫ウレタン系デンドリマーを用い、上記の第２段階反応及び第１段階反応を所定回数繰り返して行うことにより、世代数が３以上の含硫ウレタン系デンドリマーを製造することができる。【００１４】反応モノマーとしては、上記イソチオシアネート基含有化合物のみを用いるので、１世代を完成させるための反応を、減らすことができる。また、上記イソチオシアネート基含有化合物の水酸基に保護基を設けるので、１回の反応で連続的な鎖状反応が生じるのを防止できる。【００１５】【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を説明する。この発明にかかる含硫ウレタン系デンドリマーは、下記化学式（１）で表される構造単位を繰り返し単位とする化合物である。【００１６】【化５】【００１７】なお、式中、Ｒ1及びＲ2は、鎖状パラフィン、オレフィン、シクロパラフィン、シクロオレフィン、並びにこれらの硫黄含有体、窒素含有体及び芳香族含有体から選ばれる主鎖基、又はこれらの主鎖基のハロゲン置換体若しくはニトロ置換体のいずれかを表す。【００１８】上記含硫ウレタン系デンドリマーは、下記の方法で製造することができる。この製造法で使用される化合物は、コア化合物及びイソチオシアネート基含有化合物である。【００１９】上記コア化合物は、デンドリマーの中心核となる化合物で、上記イソチオシアネート基含有化合物のイソチオシアネート基と反応性を有する基を含有する化合物である。このような化合物としては、メタノール、エタノール等のイソチオシアネート基と反応性を有する基が１つの化合物、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール等のイソチオシアネート基と反応性を有する基が２つの化合物、トリエタノールアミン等のイソチオシアネート基と反応性を有する基が３つの化合物、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラキス（２−ヒドロキシエチル）エチレンジアミン等のイソチオシアネート基と反応性を有する基が４つの化合物等があげられる。【００２０】上記イソチオシアネート基含有化合物は、下記化学式（２）で表される化合物をいう。【００２１】【化６】【００２２】上記の式中、Ｒ1及びＲ2は、鎖状パラフィン、オレフィン、シクロパラフィン、シクロオレフィン、並びにこれらの硫黄含有体、窒素含有体及び芳香族含有体から選ばれる主鎖基、又はこれらの主鎖基のハロゲン置換体若しくはニトロ置換体のいずれかを表す。また、Ｒ3は、Ｏ−アシル基、Ｏ−シリル基等の水酸基の保護基を示す。【００２３】このようなイソチオシアネート基含有化合物の例としては、３−（Ｎ，Ｎ−ジアセトキシエチル）アミノプロピルイソチオシアネート、２−（Ｎ，Ｎ−ジアセトキシエチル）アミノエチルイソチオシアネート等があげられる。【００２４】上記コア化合物に、第１段階反応として、上記イソチオシアネート基含有化合物を反応させる。これにより、下記式（３）で示される水酸基の保護された世代数１の含硫ウレタン系デンドリマー（以下、「含硫ウレタン系デンドリマーＧ１．０−保護基末端」と表記する。）が合成される。【００２５】【化７】【００２６】なお、上記式（３）において、コア化合物を「ＣＯＲＥ」と表記する。これは、後述する式（４）及び式（５）の場合も同様である。【００２７】上記第１段階反応は、無触媒条件下においては、温度をかけることにより行うことができる。この反応温度は５０〜２５０℃がよく、１００〜１８０℃が好ましい。反応温度が５０℃より低いと反応に時間がかかり、一方、２５０℃より高いと、反応によって得られる含硫ウレタン系デンドリマーＧ１．０−保護基末端が分解するおそれがある。【００２８】また、上記第１段階反応を触媒条件下で行う場合、反応温度は、室温〜２００℃がよく、８０〜１５０℃が好ましい。この場合は室温で反応を進行させることができ、温度を上げると反応速度を速めることができる。ただ、２００℃を超えると、反応によって得られる含硫ウレタン系デンドリマーＧ１．０−保護基末端が分解するおそれがある。一方、室温以下だと、反応に時間がかかると共に、冷却する必要が生じる。【００２９】上記第１段階反応に使用される触媒としては、鉄（III）アセチルアセトネート等の鉄触媒、ジラウリン酸ジブチル錫、オクチル酸錫等の錫触媒、ニッケル（II）アセチルアセトネート等のニッケル触媒、１，４−ジアザビシクロ［２，２，２］オクタン等のアミン触媒等があげられる。【００３０】次に、含硫ウレタン系デンドリマーＧ１．０−保護基末端の水酸基の保護基を脱離させる第２段階反応を行うと、下記式（４）で示される世代数１の含硫ウレタン系デンドリマー（以下、「含硫ウレタン系デンドリマーＧ１．０」と表記する。）が得られる。【００３１】【化８】【００３２】上記第２段階反応は、一般的な離脱操作で行うことができる。例えば、保護基がＯ−アシル基の場合は、加水分解やエステル交換等によって、保護基がＯ−シリル基の場合は、加水分解等によって簡単に離脱させることができる。【００３３】次いで、含硫ウレタン系デンドリマーＧ１．０を用いて上記第１段階反応を行う、すなわち、含硫ウレタン系デンドリマーＧ１．０を上記イソチオシアネート基含有化合物と反応させることにより、下記の式（５）で示される世代数２の含硫ウレタン系デンドリマーＧ２．０−保護基末端を合成することができる。【００３４】【化９】【００３５】上記の反応は、無触媒条件下でも、触媒条件下でも行うことができる。この温度条件や使用触媒等は、含硫ウレタン系デンドリマーＧ１．０−保護基末端を製造する第１段階反応と同様の条件で行うことができる。【００３６】得られた含硫ウレタン系デンドリマーＧ２．０−保護基末端は、世代数が３以上の含硫ウレタン系デンドリマーの原料とすることができる。すなわち、含硫ウレタン系デンドリマーＧ２．０等の化合物を用いて、上記第２段階反応及び第１段階反応を繰り返して行うことにより、世代数が３以上の複数の含硫ウレタン系デンドリマーを製造することができる。このときの第１段階反応及び第２段階反応の反応条件は、上記と同条件を採用することができる。上記の複数の含硫ウレタン系デンドリマーの世代数の上限は、特に限定されないが、製造コスト等の面から、世代数８くらいまでが適当と考えられる。【００３７】この発明によって得られる含硫ウレタン系デンドリマーは、メガネレンズ等の光学分野、ＤＤＳ等の医薬分野、化学分野、マイクロマシーン等において、高機能材料として利用することができる。【００３８】【実施例】〔イソチオシアネート基含有化合物の製造〕３−（Ｎ，Ｎ−ジアセトキシエチル）アミノプロピルイソチオシアネートの合成Ｎ−（３−アミノプロピル）ジエタノールアミン２０ｍｍｏｌ、トリエチルアミン２０ｍｍｏｌをジオキサン５０ｍｌに溶解させた後、二硫化炭素６０ｍｍｏｌを加えて３０分撹拌した。次いで１，４−ジアザビシクロ〔２，２，２〕オクタン４０ｍｍｏｌ、無水酢酸６６ｍｍｏｌを加えてさらに９０分撹拌した。その溶液にエーテルを加えた後、０．１Ｎ−硫酸溶液、５％−アンモニア溶液、水でエーテル相を洗浄した。エーテル相に無水硫酸マグネシウムを加えて脱水した後、濃縮し、カラムクロマトグラフィーで精製することによって、３−（Ｎ，Ｎ−ジアセトキシエチル）アミノプロピルイソチオシアネートを３．４５ｇ（収率６０％）得た。【００３９】得られた化合物のＩＲ、ＮＭＲ，ＭＳ，元素分析値を以下に示す。IR (neat) 2184-2111 ((νC=O) cm-1νNCS), 1739 ;1H NMR（CDCl3, 270 MHz）δ 1.77-1.86 (m, 2H), 2.06 (s, 6H), 2.67 (t, 2H, J = 6.5 Hz), 2.77 (t, 4H, J = 5.9 Hz), 3.62 (t, 2H, J = 6.8 Hz), 4.11 (t, 4H, J = 5.9 Hz); 13C NMR（CDCl3, 68MHz）δ 20.79, 28.16, 42.48, 51.32, 52.76, 62.27, 129.94, 170.73;MS m/z (M+) 288. Anal. Calcd for C12H20N2O4S: C, 49.98; H, 6.99; N, 9.71; S, 11.12. Found: C, 49.84; H, 6.91; N, 9.68; S, 11.11.【００４０】〔実施例１〕含硫ウレタン系デンドリマーＧ１．０−アセチル基末端の合成上記の方法で製造された３−（Ｎ，Ｎ−ジアセトキシエチル）アミノプロピルイソチオシアネート２３．６８ｍｍｏｌ、トリエタノールアミン５．２３ｍｍｏｌ、鉄（III）アセチルアセトネート０．２６ｍｍｏｌを１００℃の油浴で３時間撹拌した。カラムクロマトグラフィーで精製することによって、含硫ウレタン系デンドリマーＧ１．０−アセチル基末端を２．１ｇ（収率４０％）得た。【００４１】得られた化合物のＩＲ、ＮＭＲ，ＭＳ(ＭＡＬＤＩ)，元素分析値を以下に示す。さらに、得られた化合物は、下記式（６）と推定される。IR (neat) 1740 (νC=O) cm-1;1H NMR（CDCl3, 270MHz）δ1.68-1.79 (m, 6H), 2.06-2.09 (m, 18H), 2.63-2.93 (m, 24H), 3.36-3.58 (m, 6H), 4.12-4.18 (m, 12H), 4.42-4.52 (m, 6H), 7.96-8.09 (m, 3H) ; 13C NMR（CDCl3, 68MHz）δ20.47, 20.58, 24.91, 25.30, 30.44, 41.64, 43.83, 43.92, 52.31, 52.65, 52.71, 53.07, 61.65, 61.80, 67.96, 69.02, 170.44, 170.51, 188.52, 189.27.MS (MALDI) Calcd for C42H75N7O15S3＋H: 1015.3; found: 1015.1. Anal. Calcd for C42H75N7O15S3: C, 49.74; H, 7.45; N, 9.67; S, 9.48. Found: C, 49.68; H, 7.51; N, 9.64; S, 9.70.【００４２】【化１０】【００４３】〔実施例２〕含硫ウレタン系デンドリマーＧ１．０の合成上記の方法で製造された含硫ウレタン系デンドリマーＧ１．０−アセチル基末端１．４８ｍｍｏｌを無水エタノール１５ｍｌに溶解させ、ナトリウムエトキシド０．７３ｍｍｏｌを加えて１時間撹拌した。少量の水を加えた後、塩酸で中和し、少量のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを加えて濃縮した。さらに少量のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドを加えてろ過した後、濃縮することによって、含硫ウレタン系デンドリマーＧ１．０を含むＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶液を１．５８ｇ（収率１４０％）得た。【００４４】得られた化合物のＭＳ(ＭＡＬＤＩ)を以下に示す。さらに、得られた溶液中には、下記式（７）が存在すると推定される。MS (MALDI) Calcd for C30H63N7O9S3＋H: 763.1; found: 763.6.【００４５】【化１１】【００４６】〔実施例３〕含硫ウレタン系デンドリマーＧ２．０−アセチル基末端の合成上記の方法で製造された含硫ウレタン系デンドリマーＧ１．０−Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶液０．２８ｇをＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド１０ｍｌに溶解させ、鉄（III）アセチルアセトネート０．１３ｍｍｏｌ、上記の方法で製造された３−（Ｎ，Ｎ−ジアセトキシエチル）アミノプロピルイソチオシアネート２．３６ｍｍｏｌを加えて１２０℃の油浴で６時間撹拌した。カラムクロマトグラフィーで精製することによって、含硫ウレタン系デンドリマーＧ２．０−アセチル基末端を０．２１ｇ（収率３２％）得た。【００４７】得られた化合物のＭＳ(ＭＡＬＤＩ)を以下に示す。さらに、得られた化合物は、下記式（８）と推定される。MS (MALDI) Calcd for C102H183N19O33S9＋H: 2493.2; found: 2492.9.【００４８】【化１２】【００４９】【発明の効果】この発明によると、反応モノマーとしてイソチオシアネート基含有化合物のみを用いるので、１世代を完成させるための反応を、減らすことができる。【００５０】また、イソチオシアネート基含有化合物の水酸基に保護基を設けるので、１回の反応で連続的な鎖状反応が生じるのを防止できる。 下記化学式（１）（式中、Ｒ１及びＲ２は、鎖状パラフィン、オレフィン、シクロパラフィン、シクロオレフィン、並びにこれらの硫黄含有体、窒素含有体及び芳香族含有体から選ばれる主鎖基、又はこれらの主鎖基のハロゲン置換体若しくはニトロ置換体のいずれかを表す。）で表される構造単位を繰り返し単位とする含硫ウレタン系デンドリマー。 コア化合物がイソチオシアネート基と反応性を有する基を有する化合物である請求項１に記載の含硫ウレタン系デンドリマー。 上記コア化合物がトリエタノールアミンであり、世代数は1又は２である請求項２に記載の含硫ウレタン系デンドリマー。