ビタミンB12修飾コアシェル型ハイパーブランチポリマーおよび脱ハロゲン化触媒
【課題】ビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーおよび脱ハロゲン化触媒を提供すること。
【解決手段】高度分岐高分子であるコア−シェル型ハイパーブランチポリマーにビタミンB12化合物を共有結合で固定化し、高い触媒効率と、これまでの単分子触媒とは異なる生成物選択性を有する新規ハイブリッド触媒の提供、及びビタミンB12化合物を高分子に固定化することで、ビタミンB12触媒を容易に回収・再利用できる方法を提供する。
【解決手段】高度分岐高分子であるコア−シェル型ハイパーブランチポリマーにビタミンB12化合物を共有結合で固定化し、高い触媒効率と、これまでの単分子触媒とは異なる生成物選択性を有する新規ハイブリッド触媒の提供、及びビタミンB12化合物を高分子に固定化することで、ビタミンB12触媒を容易に回収・再利用できる方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ビタミンB12修飾ハイパーブランチポリマー及び脱ハロゲン化触媒に関する。
【背景技術】
【0002】
ハイパーブランチポリマーはデンドリマーと共にデンドリティック(樹枝状)ポリマーとして分類され、従来の高分子は一般的に紐状の形状であるのに対し、これらのデンドリティックポリマーは積極的に分枝を導入している点でその特異な構造を有し、特に末端基数の多さがデンドリティックポリマーの最も顕著な特徴である。このような末端基数の多いデンドリティックポリマーは、末端基の種類によって分子間相互作用が大きく左右されるので、ガラス転移温度や溶解性、薄膜形成性などが大きく変化し、一般の線状高分子にはない特徴を有する。
ハイパーブランチポリマーのデンドリマーに対する利点は、その合成の簡便さが挙げられ、特に工業的生産においては有利である。一般にデンドリマーが保護−脱保護を繰り返し合成されるのに対し、ハイパーブランチポリマーは1分子中に2種類の置換基を合計3個以上もつ、いわゆるABX型モノマーの1段階重合により合成される。
ビタミンB12は、テトラピロール系の平面配位子であるコリン環内の4個の窒素原子にコバルトが配位した金属錯体であり、中心コバルトが+1ないし+3の酸化状態をとることができるので、この多様な電子状態が自在に変化することにより、多彩な反応の触媒として応用されている。
高分子表面へのビタミンB12の固定化は、修飾電極の耐久性向上を目指したものや(非特許文献1、非特許文献2、非特許文献3参照)、高分子薄膜上への固定化(非特許文献4参照)が報告されているが、高度分岐高分子上へ固定化した検討はなされていない。また、電極上にビタミンB12化合物を共有結合で担持した修飾電極を用いて、電解質溶液中で電解還元することが報告されているが(非特許文献5参照)、かかる方法では、電解質溶液に伝導性を与えるために、大量の電解質を用いる必要があった。また触媒となるビタミンB12化合物を回収・再利用するにはクロマトグラフィーによる分離操作が必要であり、多大な労力を必要とした。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は、高度分岐高分子であるコア−シェル型ハイパーブランチポリマーにビタミンB12化合物を共有結合で固定化し、高い触媒効率と、これまでの単分子触媒とは異なる生成物選択性を有する新規ハイブリッド触媒の提供、及びビタミンB12化合物を高分子に固定化することで、ビタミンB12触媒を容易に回収・再利用できる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、コア−シェル型ハイパーブランチポリマーにビタミンB12化合物を共有結合で固定化した触媒を合成した。本触媒は、脱ハロゲン化反応において、高い触媒活性を有するとともに、複数のビタミンB12部位を、コア−シェル型ハイパーブランチポリマーのコア又はシェル構造部分の近接した場所に固定化しているため、これまでの触媒と異なり還元時に炭素−炭素結合を促進する効果を見出し、本発明を完成した。
【0005】
即ち、本発明は、第1観点として、下記の式(1)で表される構造を有し、ゲル浸透ク
ロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が2、000ないし20,000,000の整数であるビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー
【化1】
[式(1)中、
Eは、下記の式(2)で表される繰り返し構造を表し、
【化2】
Gはそれぞれ独立して、水素原子、またはN,N−ジエチルジチオカルバメート基を表し、
A1は下記の式(3)または式(4)
【化3】
【化4】
(式(3)及び式(4)中、
A3はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
X1、X2、X3及びX4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1ないし20のアルキル基、または炭素原子数1から20のアルコキシ基を表す。)で表される基を表し、
A2はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
R1は水素原子またはメチル基を表し、
R2は水素原子、炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のヒドロキシルア
ルキル基、炭素原子数3ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のエポキシ基を含むアルキル基、または式(5)
【化5】
(式中、
R3ないしR9のいずれか1つは、前記式(2)における酸素原子と共有結合する単結合を表し、前記A2−O基と共有結合しないR3ないしR9はそれぞれ独立に水素原子または炭
素原子数1ないし20のアルコキシ基を表し、
Y1はシアノ基、ヒドロキシル基またはメチル基を表し、
Y2はCo原子に配位している水分子を表す。)で表されるビタミンB12化合物を表し(
ただし、R2のうち少なくとも1つ以上は前記式(5)で表されるビタミンB12化合物を
表す。)、
Z1は、水素原子またはメチル基を表し、
n及びmは繰り返し単位の数であって、それぞれ独立して、2ないし100,000を表す。]、
第2観点として、前記A1が式(6)または式(7)
【化6】
【化7】
(式中、lは2ないし10の整数を表す。)で表される基を表す、第1観点に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー、
第3観点として、前記A2が、−(CH2)k−(式中、kは2ないし10の整数を表す
。)で表される基を表す、第1観点に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー、
第4観点として、前記ビタミンB12化合物が下記の式(8)
【化8】
(式中、
R3ないしR8はそれぞれ独立に水素原子または炭素原子数1ないし20のアルコキシ基を表し、
Y1はシアノ基、ヒドロキシル基またはメチル基を表し、
Y2はCo原子に配位している水分子を表す。)で表される化合物であることを特徴とす
る第1観点に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー、
第5観点として、第1観点ないし第4観点のいずれか1つに記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーを含むラジカル型有機合成反応触媒、
第6観点として、脱ハロゲン化反応の促進に用いる第5観点に記載のラジカル型有機合成反応触媒、
第7観点として、炭素−炭素結合反応の促進に用いる第5観点に記載のラジカル型有機合成反応触媒、
第8観点として、下記の式(9)で表される構造を有し、ゲル浸透クロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が2、000ないし20,000,000の整数であるコア−シェル型ハイパーブランチポリマー
【化9】
[式(9)中、
A3はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
Gはそれぞれ独立して、水素原子、またはN,N−ジエチルジチオカルバメート基を表し
、
Eは、下記の式(10)で表される基を表し
【化10】
A2はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
R2は水素原子、炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のヒドロキシルア
ルキル基、炭素原子数3ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のエポキシ基を含むアルキル基を表し、
R1は水素原子またはメチル基を表し、
n及びmは繰り返し単位の数であって、それぞれ独立に、2ないし100,000を表す。]、
第9観点として、第8観点に記載のコア−シェル型ハイパーブランチポリマーの少なくとも1つの水酸基と、ビタミンB12化合物のいずれか1つのカルボキシル基とを、縮合剤の存在下で反応させることを特徴とする第1観点に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーの製造方法、
第10観点として、下記の式(11)で表される構造を重合開始部位として、下記の式(12)で表される直鎖構造の繰り返し単位と下記の式(13)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位とからなる重合鎖部分を有し、そして該重合鎖部分の重合終了部位に化学式(14)で表される直鎖状の繰り返し構造を結合してなり、かつ式(12)で表される直鎖構造の繰り返し単位の総数が1ないし100,000の整数であり、式(13)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位の総数が2ないし100,000の整数であり、ゲル浸透クロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が2,000ないし20,000,000であるビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー
【化11】
【化12】
【化13】
【化14】
[上記式中、
A1は第1観点に記載の式(3)または式(4)で表される基を表し、
A2はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
R1は水素原子またはメチル基を表し、
R2は水素原子、炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のヒドロキシルア
ルキル基、炭素原子数3ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のエポキシ基を含むアルキル基、または第1観点に記載の式(5)で表されるビタミンB12化合物を表し(ただし、R2のうち少なくとも1つ以上は前記式(5)で表されるビタミンB12化合物を表す。
)、
Z1は、水素原子またはメチル基を表し、
Z2は、水素原子または炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のアルキル
基を表し、
Z3は、水素原子またはメチル基を表し、
Gは、それぞれ独立して、水素原子またはN,N−ジエチルジチオカルバメート基を表し、
pは繰り返し単位の数であって、それぞれ独立して、2ないし100,000を表す。]
、
第11観点として、前記A1が第2観点に記載の式(6)または式(7)で表される基
を表す、第10観点に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー、
第12観点として、前記A2が、−(CH2)k−(式中、kは2ないし10の整数を表
す。)で表される基を表す、第10観点に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー、
第13観点として、前記ビタミンB12化合物が第4観点に記載の式(8)で表される化合物であることを特徴とする第10観点に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー、
第14観点として、第10観点ないし第13観点のいずれか1つに記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーを含むラジカル型有機合成反応触媒、
第15観点として、脱ハロゲン化反応の促進に用いる第14観点に記載のラジカル型有機合成反応触媒、
第16観点として、炭素−炭素結合反応の促進に用いる第14観点にラジカル型有機合成反応触媒である。
【発明の効果】
【0006】
本発明のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー触媒を用いれば、脱ハロゲン化反応を高収率で実施することが可能となるとともに、これまでの反応では主生成物とすることが難しかった炭素−炭素結合反応物を高収率で得ることが可能となる。また、ビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー触媒は、ビタミンB12化合物が末端基数の多いハイパーブランチポリマーに固定されていることにより、多くの活性点を有するため有効な触媒として期待される。また、反応混合液からビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー触媒を容易に分離でき、触媒の再利用が可能となる。また、サイクリックボルタンメトリー(CV)において、基質(臭化フェネチル)が存在する時のみ、触媒電流が流れる特徴を有しており、基質が存在する時のみ働く、省エネ型酵素モデルとなっている。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】図1は、参考例3及び参考例4で得たコア(スチレン系)−シェル型ハイパーブランチポリマーDMF溶液の紫外可視吸収スペクトルである。
【図2】図2は、参考例8で得たHPEMA−HEMAの1H−NMRスペクトルである。
【図3】図3は、参考例9で得たHPS−HEMAの13C−NMRスペクトルである。
【図4】図4は、参考例5で得られたモノマー、及び実施例1で得たコア(アクリル系)−シェル型ハイパーブランチポリマーの赤外吸収スペクトルである。
【図5】図5は、実施例1及び実施例2で得たコア(アクリル系)−シェル型ハイパーブランチポリマーDMF溶液の紫外可視吸収スペクトルである。
【図6】図6は、実施例3で得たB12−HPEMA/PHEMA−H精製後のGPCチャートである。
【図7】図7は、実施例3で得たB12−HPEMA/PHEMA−HのUV−visスペクトル(溶媒 塩化メチレン)である。
【図8】図8は、実施例3で得たB12−HPEMA/PHEMA−Hの1H−NMRスペクトル(溶媒 DMSO−d6)である。
【図9】図9は、ビタミンB12誘導体の仕込み比と修飾率の相関を示す。
【図10】図10は、α帯の吸収極大波数と溶媒の極性パラメータETNとの相関を示す。
【図11】図11は、実施例11で得たB12−HPEMA/PHEMA−H(アコシアノ体)のUV−visスペクトル(溶媒 塩化メチレン)である。
【図12】図12は、実施例12で得たB12−HPEMA/PHEMA−H(Co(II)体)のUV−visスペクトル(溶媒 塩化メチレン)である。
【図13】図13は、実施例13で得たB12−HPEMA/PHEMA−H(Co(II)体)のCV(溶媒 DMF)である。
【図14】図14は、実施例13で得た臭化フェネチルを添加後のビタミンB12誘導体(Co(II)体)のCV(溶媒 DMF)である。
【図15】図15は、実施例14で得たビタミンB12誘導体(Co(II)体)のCV(溶媒 DMF)である。
【図16】図16は、実施例14で得た臭化フェネチルを添加後のビタミンB12誘導体(Co(II)体)のCV(溶媒 DMF)である。
【図17】図17は、実施例20で得たB12−HPS/PHEMA−H精製後のGPCチャートである。
【図18】図18は、実施例20で得たB12−HPS/PHEMA−HのUV−visスペクトル(溶媒 塩化メチレン)である。
【図19】図19は、実施例20で得たB12‐HPS/PHEMA−Hの1H−NMRスペクトル(溶媒 DMSO−d6)である。
【図20】図20は、実施例21で得たB12‐HPS/PHEMA−H(Co(II)体)のUV−visスペクトル(溶媒 塩化メチレン)である。
【図21】図21は、実施例7で得たB12‐HPEMA/PHEMA−HのSEM画像である。
【図22】図22は、実施例26で得たHPEMA−HEMA/PMMA−Hの1H−NMRスペクトルである。
【図23】図23は、実施例27で得たHPS−HEMA/PBMAの1H−NMRスペクトルである。
【図24】図24は、実施例28で得たHPS−HEMA/PBMA−Hの1H−NMRスペクトルである。
【図25】図25は、実施例29で得たB12−HPEMA−HEMA/PMMAのUV−visスペクトル(溶媒 CH2Cl2)である。
【図26】図26は、実施例29で得たB12−HPEMA−HEMA/PMMAのGPCチャートである。
【図27】図27は、実施例30で得たB12−HPS−HEMA/PBMAのUV−visスペクトル(溶媒 CH2Cl2)である。
【図28】図28は、実施例30で得たB12−HPS−HEMA/PBMAのGPCチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のビタミンB12修飾ハイパーブランチポリマーは、コア−シェル型ハイパーブランチポリマーの少なくとも1つの官能基にビタミンB12化合物を共有結合で固定化した構造を有し、ゲル浸透クロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が2,000ないし20,000,000であるビタミンB12修飾ハイパーブランチポリマーである。
ここで、共有結合で固定化した構造とは、例えば、コア−シェル型ハイパーブランチポリマーの水酸基とビタミンB12化合物のカルボキシル基が、エステル結合により結合した
構造である。
本発明に用いられるビタミンB12化合物とはビタミンB12骨格を有する化合物であり、例えば、ビタミンB12(シアノコバラミン)が挙げられる。
具体的な本発明のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーは、前記した式(1)で表される構造式を有するビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーである。
また、本発明のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーは、前記式(11)で表される構造を重合開始部位として、前記式(12)で表される直鎖構造の繰り返し単位と前記式(13)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位とからなる重合鎖部分を有し、そして該重合鎖部分の重合終了部位に前記化学式(14)で表される直鎖状の繰り返し構造を結合してなり、かつ式(12)で表される直鎖構造の繰り返し単位の総数が1ないし100,000の整数であり、式(13)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位の総数が2ないし100,000の整数であり、ゲル浸透クロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が2,000ないし20,000,000であるビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーである。
【0009】
前記式(1)及び式(14)中のGは、それぞれ独立して、水素原子、またはN,N−ジエチルジチオカルバメート基を表す。
前記式(1)中のEは、前記式(2)で表される繰り返し構造を表す。
前記式(1)、式(11)及び式(13)中のA1は、前記式(3)または前記式(4
)で表される構造を表す。
前記式(2)及び式(12)におけるA2並びに前記式(3)及び前記式(4)におけ
るA3は、エーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20
の直鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表す。
前記式(3)におけるX1、X2、X3及びX4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1ないし20のアルキル基、または炭素原子数1ないし20のアルコキシ基を表す。
前記式(2)及び式(14)中のZ1は、水素原子またはメチル基を表す。
前記式(14)中のZ2は、水素原子または炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは
枝分かれ状のアルキル基を表す。
前記式(12)中のZ3は、水素原子またはメチル基を表す。
前記式(1)、式(11)及び式(13)中のR1は、水素原子、またはメチル基を表
す。
前記式(2)及び式(12)中のR2は、水素原子、炭素原子数1ないし20の直鎖状
もしくは枝分かれ状のヒドロキシル基、炭素原子数3ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のエポキシ基を含むアルキル基、または前記式(5)で表されるビタミンB12化合物を表す(ただし、少なくとも1つ以上のビタミンB12化合物を含む)。
R2のヒドロキシアルキル基の具体例としては、ヒドロキシメチル基、2−ヒドロキシ
エチル基、3−ヒドロキシプロピル基、4−ヒドロキシブチル基などの直鎖状ヒドロキシアルキル基、2−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、2−メチル−3−ヒドロキシプロピル基、3−メチル−2−ヒドロキシプロピル基などの枝分かれ状ヒドロキシルアルキル基が挙げられる。
前記式(5)で表されるビタミンB12化合物としては、例えば、前記式(8)で表されるビタミンB12関連化合物が挙げられる。
前記式(5)において、R3ないしR8におけるアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などの炭素原子数1ないし20のアルコキシ基が挙げられ、好ましくはメトキシ基である。
前記A2及びA3のアルキレン基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、ノルマルプロピレン基、ノルマルブチレン基、ノルマルヘキシレン基等の直鎖状アルキレン基、イソプロピレン基、イソブチレン基、2−メチルプロピレン基等の分岐状アルキレン基が挙げられる。また環状アルキレン基としては、炭素原子数3ないし30の単環式、多環式、
架橋環式の環状構造の脂環式脂肪族基が挙げられる。具体的には、炭素数4以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ、ペンタシクロ構造等を有する基を挙げることができる。
前記X1、X2、X3及びX4の炭素原子数1ないし20のアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、シクロヘキシル基、ノルマルペンチル基等が挙げられる。炭素原子数1ないし20のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ノルマルペンチルオキシ基等が挙げられる。特にX1
、X2、X3及びX4としては、水素原子又は炭素原子数1ないし20のアルキル基が好ま
しい。
また、前記式(1)のA1としては、前記式(3)または前記式(4)で表される構造
であることが好ましい。前記式(7)中、lは2ないし10の整数を表し、lとしては2または3が好ましい。
【0010】
本発明のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーの製法としては、例えば、コア−シェル型ハイパーブランチポリマーの少なくとも1つの水酸基と、ビタミンB12化合物のいずれか1つのカルボキシル基とを、縮合剤の存在下で反応させる製法が挙げられる。本反応は、不活性溶媒中、塩基を添加して行うことが好ましい。
原料となる官能基として水酸基を有するコア−シェル型ハイパーブランチポリマーは、例えば、J.Appl.Poly.Sci.,2006,100,3340−3345に記載の方法で、シェル部をMMAの代わりにHEMAで構築した化合物が挙げられる。
縮合剤としては、N,N‘−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、1−エチル−3−(ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC・HCl)、クロロギ酸エステルやトシル酸クロライドのような酸クロライド(混合酸無水物法)、または2−メチル−6−ニトロ安息香酸無水物のような酸無水物等が挙げられる。
塩基としては、例えば、三級アミンが使用され、具体的には、ピリジン、4−ジメチチルアミノピリジン(DMAP)、またはトリエチルアミン等が挙げられる。
不活性溶媒としては、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル及びアセトニトリル等のニトリル系溶媒等並びにこれらの溶媒の混合溶液が挙げられる。
反応温度は、溶媒の氷点から沸点の範囲であれば特に制限されないが、操作上0℃ないし80℃が好ましい。反応時間は、反応の速度に依存するが、数時間から数十日が好ましい。
【0011】
本発明のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーは、ラジカル型有機合成反応の触媒として使用することができ、例えば、脱ハロゲン化反応、炭素−炭素結合反応等に好適に使用できる。
本発明のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー触媒を用いた脱ハロゲン化反応は、有機ハロゲン化物を有機溶媒中でビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー触媒と酸化チタンのような固体光触媒の共存下、光照射することにより行うことができる。
固体光触媒としては、光を照射することにより触媒活性を示す固体であるが、紫外光照射ではハイブリッド触媒の分解の恐れがあり、可視光を照射することにより触媒活性を示す可視光応答型の光触媒が好ましく用いられる。可視光応答型光触媒としては、酸化チタンが挙げられ、通常、結晶性のもの、例えばアナターゼ型、ルチル型、アナターゼ・ルチル型、ブルッカイト型が用いられる。
照射する光は、固体光触媒として紫外光応答型の光触媒を用いた場合は紫外光が、可視光応答型の光触媒を用いた場合は可視光がそれぞれ用いられる。
本発明の脱ハロゲン化反応に用いうる溶媒としては、基質及びビタミンB12錯体に対して反応しないもの、例えばメタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素類、アセトニトリル
、ベンゾニトリルなどが挙げられる。酸化チタンが光増感作用を効率良く起こすためには、価電子帯のホールと高い反応性を示す、アルコール類を含む溶媒系が望ましい。
本発明の脱ハロゲン化方法に適用される有機ハロゲン化物は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子を有する有機化合物であって、例えば1,1−ビス(4−クロロフェニル)−2,2,2−トリクロロエタン〔DDT〕、1,1−ビス(4−クロロフェニル)−2,2−ジクロロエタン〔DDD〕、2−ブロモエチルベンゼン、2−クロロエチルベンゼン、臭化ベンジル、塩化ベンジルなどのハロゲン化芳香族炭化水素、クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素、フルオロトリクロロメタン、1,1,1−トリクロロメタン、ブロモホルム、1−ブロモプロパン、2−ブロモプロパン、臭化アリル、塩化アリル、ヨウ化メチルなどのハロゲン化炭化水素などが挙げられる。
脱ハロゲン化温度は、通常20℃ないし40℃、好ましくは30℃ないし35℃程度である。脱ハロゲン化に要する時間は、通常6時間ないし24時間程度である。
ビタミンB12化合物において、中心金属原子であるコバルト原子は通常、3価または2価であるが、−1ないし−2.0V vs. Ag/AgClの電位をかけると1価に還元される。コバルト原子が1価に還元されたビタミンB12化合物は、高い還元力を示すので、本発明の脱ハロゲン化方法では、かかるビタミンB12化合物が、有機ハロゲン化物に作用して還元し、脱ハロゲン化するものと考えられる。
脱ハロゲン化後のビタミンB12化合物は、反応混合物から脱ハロゲン化物を回収した後、再利用することができる。脱ハロゲン化物を回収せずに、そのまま再利用することも可能である。
【実施例】
【0012】
以下、本発明について実施例を挙げて詳述するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。UV−visスペクトル、IRスペクトル、MALDI−TOF−MS、GPC、GC−MS、NMR、サイクリックボルタンメトリー、SEMは次の装置により測定した。
UV−visスペクトル:U−3000型紫外可視分光光度計((株)日立ハイテクノロジーズ製)
IRスペクトル:FT−IR460plus(日本分光(株)製)
MALDI−TOF−MS:Autoflex((株)ブルカー製)
分取用GPC:LC−9201R(日本分析工業(株)製)
分析用GPC:L−2000((株)日立ハイテクノロジーズ社製)
GC−MS:GC−MS−QP5050AHガスクロマトグラフ質量分析計((株)島津製作所製)
NMR:Bruker AVANCE−500−S 超伝導核磁気共鳴装置((株)ブルカー製)
光照射装置:ブラックライト(フナコシ(株)製、15W)
サイクリックボルタンメトリー(CV):CV BAS ALS−630C((株)BAS社製)
走査型電子顕微鏡(SEM):JSM6701F((株)島津製作所製)
【0013】
参考例1
<N、N−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレンの合成>
2Lの反応フラスコに、クロロメチルスチレン[セイミケミカル(株)製、CMS−14(商品名)]120g、N、N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム3水和物[関東化学(株)製]181g、アセトン1400gを仕込み、撹拌下、40℃で1時間反応させた。反応後、析出した塩化ナトリウムを濾過して除き、その後エバポレーターで反応溶液からアセトンを留去させ、反応粗粉末を得た。この反応粗粉末をトルエンに再溶解させ、トルエン/水系で分液後、−20℃の冷凍庫内でトルエン相から目的物を再結晶させた。再結晶物を濾過、真空乾燥して、白色粉末の目的物206g(収率97%)を得た。
【0014】
参考例2
<ジチオカルバメート基を分子末端に有するスチレン系ハイパーブランチポリマーの合成>
300mLの反応フラスコに、参考例1で得られたN、N−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレン108g、トルエン72gを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下、室温で12時間行なった。次にこの反応液をメタノール3000gに添加してポリマーを高粘度な塊状状態で再沈した後、上澄み液をデカンテーションで除いた。さらにこのポリマーをテトラヒドロフラン300gに再溶解した後、この溶液をメタノール3000gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物48gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは20,900、分散度Mw/Mnは4.9であった。
【0015】
参考例3
<ジチオカルバメート基を分子末端に有する直鎖状ポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)をシェル鎖に有するコア(スチレン系)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPS/PHEMA)の合成>
300mL反応フラスコに参考例2で得られたスチレン系ハイパーブランチポリマー796mg、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル39.0g、テトラエチルチウラムジスルフィド890mg、及びDMF163gを仕込み、撹拌して透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下で、温度30±5℃で6時間行った。つぎにこの反応液をジイソプロピルエーテル1.5Lに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。得られた粘稠物をデカンテーションにより分別し、エタノール100gに再溶解した後、この溶液をヘキサン2Lに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物18.4gを得た。得られたポリマーのゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定された重量平均分子量Mwは84,000であり、分散度Mw/Mnは3.95であった。
得られたハイパーブランチポリマーは、下記の化学式(101)で表される構造を重合開始部位、化学式(102)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位とし、その末端に化学式(103)で表される直鎖状の構造を有するハイパーブランチポリマーである。
【化15】
【化16】
【化17】
得られたハイパーブランチポリマーをDMFに250μg/mLとなるように溶解させて、紫外可視吸収スペクトル測定を行ったところ、図1(還元前)に示されるようにジチオカルバメート基に由来する吸収が280nm付近に見られた。この吸光度から得られたハイパーブランチポリマーの組成比を求めたところ、上記の化学式(101)で表される構造式を重合開始部位、及び上記の化学式(102)で表される枝分れ構造の繰り返し単位の総量と上記の化学式(103)で表される直鎖構造の繰り返し単位の総量の比は1対91であった。
【0016】
参考例4
<分子末端が還元されたジチオカルバメート基を分子末端に有する直鎖状ポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)をシェル鎖に有するコア(スチレン系)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPS/PHEMA−H)の合成>
300mLガラス製反応フラスコに、参考例3で得たジチオカルバメート基を分子末端に有するハイパーブランチポリマー(Mw:84,000、Mw/Mn:3.95)5g、エタノール70gを仕込み、撹拌して透明溶液を調製した後、水素化トリブチルスズ[アルドリッチ社製]1.15mLを添加した。反応系内を窒素置換し、この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光反応を、撹拌下、温度30±5℃で3時間行った。次に、この反応溶液をヘキサン1Lに添加して、ハイパーブランチポリマーをスラリー状態で再沈した。この再沈を3回繰り返した後、得られたスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末のジチオカルバメート基が水素に置換されたハイパーブランチポリマー3.9gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは116,000、分散度Mw/Mnは3.43であった。得られたハイパーブランチポリマーをDMFへ溶解させ、200μg/mLとなるように調整した溶液の紫外可視吸収スペクトル測定結果を図1(還元後)に示した。還元反応前に観測されたジチオカルバメート基に由来する
280nmを中心とするピークが、還元反応後消失しているのが観測された。これより得られたハイパーブランチポリマーは、上記の化学式(101)で表される構造式を重合開始部位とし、上記の化学式(102)で表される枝分れ構造の繰り返し単位と上記の化学式(103)で表される直鎖構造の繰り返し単位を有するハイパーブランチポリマーのジチオカルバメート基が還元されたハイパーブランチポリマーである。
【0017】
参考例5
<N、N−ジエチルジチオカルバミルエチルメタクリレートの合成>
2Lの反応フラスコに、クロロエチルメタクリレート[ランカスター社製]100g、N、N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム3水和物[関東化学(株)製]178g、アセトン1100gを仕込み、撹拌下で、温度40℃で14時間反応させた。反応後、析出した塩化ナトリウムを濾過して除き、その後エバポレーターで反応溶液からアセトンを留去させ、反応粗粉末を得た。この反応粗粉末を1,2−ジクロロエタンに再溶解させ、1,2−ジクロロエタン/水系で分液後、1,2−ジクロロエタン相から1,2−ジクロロエタンを留去させて黄色液体の目的物171g(収率97%)を得た。液体クロマトグラフィーによる純度(相対面積百分率)は96%であった。
【0018】
参考例6
<ジチオカルバメート基を分子末端に有するアクリル系ハイパーブランチポリマーの合成>
300mLの反応フラスコに、参考例5で得られたN、N−ジエチルジチオカルバミルエチルメタクリレート90g、トルエン90gを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下、室温で5時間行った。次にこの反応液をメタノール3000gに添加してポリマーを高粘度な塊状状態で再沈した後、上澄み液をデカンテーションで除いた。さらにこのポリマーをテトラヒドロフラン400gに再溶解した後、この溶液をメタノール5000gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物44gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは43,200、分散度Mw/Mnは2.9であった。元素分析は、炭素50.8%、水素7.6%、窒素5.1%、硫黄25.6%であった。熱重量分析より5%重量減少温度は186℃であった。
【0019】
参考例7(ビタミンB12誘導体の合成)
ビタミンB12誘導体を以下に示す操作で合成し、1つのカルボキシル基を有する(CN)2Cob(III)6C1エステルを得た。
シアノコバラミン2.5g(1.9x10-3 mol)のメタノール溶液300mLに
98%冷濃硫酸30mLを滴下した。遮光条件下、窒素雰囲気下で120時間加熱還流した。反応混合物を減圧濃縮し、冷水100mLを加えた後、固体炭酸ナトリウムで中和し、シアン化カリウム1.0g(1.5x10-2 mol)を加えた。四塩化炭素(100
mLx2)、塩化メチレン(100mLx2)の順に抽出を行い、塩化メチレン抽出液を水(100mLx2)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧乾固した。ベンゼン/n−へキサンで再沈殿を行い、紫色粉末(914mg 収率45%)を得た。
【0020】
参考例8
<ジチオカルバメート基を分子末端に有するアクリル系共重合型ハイパーブランチポリマー(HPEMA−HEMA)の合成>
300mLの反応フラスコに、参考例5で得られたN、N−ジエチルジチオカルバミルエチルメタクリレート18.3g、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル9.11g、THF155.3gを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換し
た。この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下、室温で8時間行った。次にこの反応液をヘキサン1000gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈したした。これを濾過し、湿品を再度テトラヒドロフラン150gに再溶解した後、この溶液をメタノール1000gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物12gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは30,000、分散度Mw/Mnは2.86であった。また絶対分子量をGPC―MALSより測定したところ、Mwは53,000で
あり、本ハイパーブランチポリマーの分岐度は絶対分子量と相対分子量の比(MALS/GPC比)より、1.77であった。1H−NMRスペクトルを図2に示す。
【0021】
参考例9
<ジチオカルバメート基を分子末端に有するアクリル系共重合型ハイパーブランチポリマー(HPS−HEMA)の合成>
300mLの反応フラスコに、参考例1で得られたN、N−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレン(S−DC)25.22g、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル(HEMA)12.36g、PGMEA76.3を仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下、室温で7時間行った。次にこの反応液をヘキサン1000gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈したした。これを濾過し、湿品を再度テトラヒドロフラン150gに再溶解した後、この溶液をジイソプロピルエーテル1000gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物15gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは30,000、分散度Mw/Mnは5.4であった。また13C−NMR測定(NMR ECA70
0、JEOL)より、本ハイパーブランチポリマーの組成比は、S−DC:HEMA=1:1.1であった(図3)。
【0022】
実施例1
<ジチオカルバメート基を分子末端に有する直鎖状ポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)をシェル鎖に有するコア(アクリル系)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPEMA/PHEMA)の合成>
300mL反応フラスコに参考例6で得られたアクリル系ハイパーブランチポリマー790mg、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル39.2g、テトラエチルチウラムジスルフィド893mg、及びDMF160gを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下で、温度30±5℃で12時間行った。つぎにこの反応液をTHF400g−ヘキサン600gの混合溶液に添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。得られた粘稠物をデカンテーションにより分別し、40℃温浴下2−プロパノール100gに再溶解した後、この溶液をヘキサン1,000gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物11.0gを得た。得られたポリマーのゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定された重量平均分子量Mwは60,000であり、分散度Mw/Mnは4.78であった。
得られたハイパーブランチポリマーは、下記の化学式(104)で表される構造式を重合開始部位、化学式(105)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位とし、その末端に化学式(106)で表される直鎖状の構造を有するハイパーブランチポリマーである。
【化18】
【化19】
【化20】
得られたポリマーのFT−IRの測定結果を図3に示した。参考例5で得たモノマーと比較して、得たハイパーブランチポリマーは3,400cm-1付近にOH伸縮由来の吸収が見られることから、OH基を多量に有する事が示唆された。また、得られたハイパーブランチポリマーをDMFに250μg/mLとなるように溶解させて、紫外可視吸収スペクトル測定を行ったところ、図4(還元前)に示されるようにジチオカルバメート基に由来する吸収が280nm付近に見られた。この吸光度から得られたハイパーブランチポリマーの組成比を求めたところ、上記の化学式(104)で表される構造式を重合開始部位、及び上記の化学式(105)で表される枝分れ構造の繰り返し単位の総量と上記の化学式(106)で表される直鎖構造の繰り返し単位の総量の比は1対42であった。
【0023】
実施例2
<分子末端が還元されたジチオカルバメート基を分子末端に有する直鎖状ポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)をシェル鎖に有するコア(アクリル系)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPEMA/PHEMA−H)の合成>
300mLガラス製反応フラスコに、実施例1で得たジチオカルバメート基を分子末端に有するハイパーブランチポリマー(Mw:60,000、Mw/Mn:4.78)4g、エタノール156gを仕込み、撹拌してうす黄色透明溶液を調製した後、水素化トリブ
チルスズ[アルドリッチ社製]9.7mLを添加した。反応系内を窒素置換し、この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光反応を、撹拌下、温度30±5℃で3時間行った。次に、この反応溶液をヘキサン1Lに添加して、ハイパーブランチポリマーをスラリー状態で再沈した。この再沈を3回繰り返した後、得られたスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末のジチオカルバメート基が水素に置換されたハイパーブランチポリマー2.8gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは59,000、分散度Mw/Mnは4.45であった。得られたハイパーブランチポリマーをDMFへ溶解させ、250μg/mLとなるように調整した溶液の紫外可視吸収スペクトル測定結果を図4(還元後)に示した。還元反応前に観測されたジチオカルバメート基に由来する280nmを中心とするピークが、還元反応後消失しているのが観測された。これより得られたハイパーブランチポリマーは、上記の化学式(104)で表される構造式を重合開始部位とし、上記の化学式(105)で表される枝分れ構造の繰り返し単位と上記の化学式(106)で表される直鎖構造の繰り返し単位を有するハイパーブランチポリマーのジチオカルバメート基が還元されたハイパーブランチポリマーである。
【0024】
実施例3
<コアシェル型HBP(HPEMA/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
【化21】
ビタミンB12誘導体の仕込み量:0.1当量
25mL二口ナス型フラスコにビタミンB12誘導体((CN)2Cob(III)6C1エステル)80.3mg(7.47×10-5mol)、コアシェル型ハイパーブランチポリマー(HBP)として実施例2で得られたHPEMA/PHEMA−H(104.8mg(含OH基7.89×10-4mol)、4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)47.4mg(3.88×10-4mol)を入れ、窒素置換した。乾燥N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)溶液(3mL)を加え溶解させた後、氷浴下で1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド(EDC/HCl)73.0mg(3.81×10-4mol)を加え、室温で4時間撹拌した。その後、クロロホルム100mLを加え蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶液を濃縮し、GPC(溶離液クロロホルム、371nm検出波長)により精製した。分取した第一成分(ブロード)にシアン化カリウム(KCN)水溶液(KCN76.0mg(1.17×10-3 mol)、水100mL)を加え分液漏斗で激しく振とうし、蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去してクロロホルム/n−ヘキサンで再沈殿した。生成物をろ過、減圧乾燥し紫色粉末を得た。
収量 86.5mg 修飾率 6.6%
B12‐HPEMA/PHEMA−H 1g当りのB12の固定化量 349mg
GPCチャートを図5に示す。ビタミンB12誘導体修飾後のUV−visスペクトルを図6に、1H−NMRスペクトルを図7に示す。
【0025】
実施例4
<コアシェル型HBP(HPEMA/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
ビタミンB12誘導体の仕込み量:0.2当量
ビタミンB12誘導体63.4mg(5.90×10-5mol)、コアシェル型HBPとして実施例2で得られたHPEMA/PHEMA−H40.7mg(含OH基3.06×10-4mol)、EDC/HCl56.7mg(2.96×10-4mol)、DMAP36.2mg(2.96×10-4mol)を用いて実施例3と同様の操作を行った。
収量 42.5mg 修飾率 7.2%
B12‐HPEMA/PHEMA−H 1g当りのB12の固定化量 368mg
【0026】
実施例5
<コアシェル型HBP(HPEMA/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
ビタミンB12誘導体の仕込み量:0.3当量
ビタミンB12誘導体30.8mg(2.86×10-5mol)、コアシェル型HBPとして実施例2で得られたHPEMA/PHEMA−H73.3mg(含OH基5.52×10-4mol)、EDC/HCl49.1mg(2.56×10-4mol)、DMAP29.5mg(2.41×10-4mol)を用いて実施例3と同様の操作を行った。
収量 44.4mg 修飾率 11.4%
B12‐HPEMA/PHEMA−H 1g当りのB12の固定化量 481mg
【0027】
実施例6
<コアシェル型HBP(HPEMA/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
ビタミンB12誘導体の仕込み量:0.4当量
ビタミンB12誘導体126.3mg(1.17×10-4mol)、コアシェル型HBPとして実施例2で得られたHPEMA/PHEMA−H40.7mg(含OH基3.06×10-4mol)、EDC/HCl59.5mg(3.10×10-4mol)、DMAP36.3mg(2.97×10-4mol)を用いて実施例3と同様の操作を行った。収量
75.6mg 修飾率 15.6%
B12‐HPEMA/PHEMA−H 1g当りのB12の固定化量 557mg
【0028】
実施例7
<コアシェル型HBP(HPEMA/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
ビタミンB12誘導体の仕込み量:0.7当量
ビタミンB12誘導体113.4mg(1.05×10-4mol)、コアシェル型HBPとして実施例2で得られたHPEMA/PHEMA−H20.7mg(含OH基1.56×10-4mol)、EDC/HCl87.3mg(4.55×10-4mol)、DMAP55.5mg(4.54×10-4mol)を用いて実施例3と同様の操作を行った。
収量 41.6mg 修飾率 20.2%
B12‐HPEMA/PHEMA1g当りのB12の固定化量 620mg
【0029】
実施例8
<コアシェル型HBP(HPEMA/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
ビタミンB12誘導体の仕込み量:1.0当量
ビタミンB12誘導体162.1mg(1.51×10-4mol)、コアシェル型HBPとして実施例1で得られたHPEMA/PHEMA21.9mg(含OH基1.65×10-4mol)、EDC/HCl149.7mg(7.81×10-4mol)、DMAP93.5mg(7.65×10-4mol)を用いて実施例3と同様の操作を行った。
収量 49.4mg 修飾率 19.3%
B12‐HPEMA/PHEMA1g当りのB12の固定化量 610mg
【0030】
実施例9
<コアシェル型HBP(HPEMA/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
ビタミンB12誘導体の仕込み量:0.05当量
25mL二口ナス型フラスコにビタミンB12誘導体40.2mg(3.74×10-5mol)、コアシェル型HBPとして実施例2で得られたHPEMA/PHEMA−H100.5mg(含OH基7.57×10-4mol)、DMAP44.8mg(3.67×10-4mol)を入れ、窒素置換した。乾燥DMF溶液(3mL)を加え溶解させた後、氷浴下でEDC/HCl78.2mg(4.08×10-4mol)を加え、4時間撹拌した。その後、クロロホルム100mLを加え蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去し、メタノールに溶解させカラム(Sephadex LH−20)で精製した。分取した第一成分を濃縮し、クロロホルムを加えた後、KCN水溶液(KCN43.6mg(6.70×10-4 mol)、水100mL)を加え分液漏斗で激しく振とうし、蒸留水で3回洗浄した。析出した紫色固体はメタノールに溶解させて有機相に加え無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去、乾固して紫色固体を得た。
収量 26.6mg 修飾率 1.9%
B12‐HPEMA/PHEMA−H 1g当りのB12の固定化量130mg
表1に実施例3ないし9のビタミンB12誘導体の仕込み比と修飾率、固定化量をまとめたものを示す。また、図8にビタミンB12誘導体の仕込み比と修飾率の相関を示す。
【表1】
【0031】
実施例10
<B12‐HPEMA/PHEMA−Hのミクロ環境評価>
実施例6で合成したB12‐HPEMA/PHEMA−H(修飾率15.6%)を種々の溶媒に溶解し、それぞれUV−visスペクトルを測定した。また、ビタミンB12誘導体を用いて同様の操作を行った。表2に種々の溶媒中でのB12‐HPEMA/PHEMA−
H及びビタミンB12誘導体のα帯の吸収極大波数を示す。図9にB12‐HPEMA/PHEMA−H及びビタミンB12誘導体のα帯の吸収極大波数と溶媒の極性パラメータETNとの相関を示す
【表2】
【0032】
実施例11
<B12‐HPEMA/PHEMA−H(修飾率20.2%)のアコシアノ化>
【化22】
実施例7で合成したB12‐HPEMA/PHEMA−H(修飾率20.2%)25.0mgを塩化メチレン50mLに溶解し、30%過塩素酸水溶液40mLを加え、分液漏斗で激しく振とうした。有機相が紫色から赤色に変化した後、蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去して乾固した。
得られた化合物のUV−visスペクトルを図10に示す。
【0033】
実施例12
<B12‐HBP(HPEMA/PHEMA−H)のCo(II)化>
【化23】
実施例11で合成したB12−HPEMA/PHEMA−H(アコシアノ体)をアセトニトリル−メタノール(1:1(v/v))混合溶媒60mLに溶解し、10分間撹拌しながら窒素バブリングして脱気した。そのまま溶液が赤色から黒緑色に変化するまで水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)を加えた後、5分間窒素バブリングした。その後、溶液
が黒緑色から橙色に変化するまで60%過塩素酸水溶液をゆっくりと滴下した。塩化メチレン100mLを加え、蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去してクロロホルム/n−ヘキサンで再沈殿し、橙色粉末を得た。
収量 22.0mg
得られた化合物のUV−visスペクトルを図11に示す。
【0034】
実施例13
<B12‐HPEMA/PHEMA−H(Co(II)体)のCV測定>
実施例12で合成したB12‐HPEMA/PHEMA−H(Co(II)体)(
修飾率15.8%)を用いて、修飾されたビタミンB12誘導体0.5mM、過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウム0.1MのDMF溶液を調整した。内部標準として少量のフェロセンを加え、作用電極にグラッシカーボン電極、対電極に白金電極、参照電極にAg/AgCl電極を用いサイクリックボルタンメトリー(CV)測定を行った(図12)。次いで、臭化フェネチル20μLを加えて同様にCV測定を行った(図13)。
【0035】
実施例14
<ビタミンB12誘導体(Co(II)体)>
ビタミンB12誘導体(Cob(II)6C1エステル)を用いて、ビタミンB12誘導体0
.5mM、過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウム0.1MのDMF溶液を調整した。内部標準として少量のフェロセンを加え、作用電極にグラッシカーボン電極、対電極に白金電極、参照電極にAg/AgCl電極を用いCV測定を行った(図14)。次いで、臭化フェネチル20μLを加えてCV測定を行った(図15)。
【0036】
実施例15
<B12−HPEMA/PHEMA−Hを用いた臭化フェネチルの脱ブロモ化反応>
実施例4で合成したB12‐HPEMA/PHEMA−H(修飾率7.2%)を用いて、修飾されているビタミンB12誘導体が2.0×10-5M、臭化フェネチルが1.9×10-3Mに調整されたメタノール溶液25mLに酸化チタン19mgを加え、15分間窒素バブリングして脱気した。それから、撹拌しながらブラックライト(フナコシ(株)製、15W)により反応器外表面における紫外線強度1.76mWcm-2で紫外線を14時間照射し、GC−MSで生成物解析及び定量を行った。同様の操作を実施例4、6及び9で合
成したB12‐HPEMA/PHEMA−H(修飾率1.9%、6.6%、15.6%)でも行った。反応結果を下記の表3に示した。
【0037】
実施例16
<ビタミンB12誘導体を用いた臭化フェネチルの脱ブロモ化反応>
ビタミンB12誘導体(Cob(II)6C1エステル)が2.0×10-5M、臭化フェ
ネチルが1.9×10-3Mに調整されたメタノール溶液25mLに酸化チタン19mgを加え、15分間窒素バブリングして脱気した。それから、撹拌しながらブラックライト(フナコシ(株)製、15W)により反応器外表面における紫外線強度1.76mWcm-2で紫外線を14時間照射し、GC−MSで生成物解析及び定量を行った。反応結果を下記の表3に示した。
【0038】
実施例17
<HPEMA/PHEMA−Hを用いた臭化フェネチルの脱ブロモ化反応>
臭化フェネチルが1.9×10-3Mに調整されたメタノール溶液25mLに酸化チタン19mg、HPEMA/PHEMA0.44mgを加え、15分間窒素バブリングして脱気した。それから、撹拌しながらブラックライト(フナコシ(株)製、15W)により反応器外表面における紫外線強度1.76mWcm-2で紫外線を14時間照射し、GC−MSで生成物解析及び定量を行った。反応結果を表3に示した。
【0039】
実施例18
<ビタミンB12誘導体+HPEMA/PHEMA−Hを用いた臭化フェネチルの脱ブロモ化反応>
ビタミンB12誘導体(Cob(II)6C1エステル)が2.0×10-5M、臭化フェネ
チルが1.9×10-3Mに調整されたメタノール溶液25mLに酸化チタン19mg、HPEMA/PHEMA5.04mgを加え、15分間窒素バブリングして脱気した。それから、撹拌しながらブラックライト(フナコシ(株)製、15W)により反応器外表面における紫外線強度1.76mWcm-2で紫外線を14時間照射し、GC−MSで生成物解析及び定量を行った。反応結果を表3に示した。
【表3】
【0040】
実施例19
<コアシェル型HBP(HPS/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
【化24】
ビタミンB12誘導体の仕込み量:0.2当量
25mL二口ナス型フラスコにビタミンB12誘導体((CN)2Cob(III)6C1エステル)65.4mg(6.08×10-5mol)、参考例4で合成したHPS/PHEMA−H40.6mg(含OH基3.09×10-4mol)、DMAP37.5mg(3.07×10-4mol)を入れ、窒素置換した。乾燥DMF溶液(3mL)を加え溶解させた後、氷浴下でEDC/HCl58.7mg(3.06×10-4mol)を加え、室温で4時間撹拌した。その後、クロロホルム100mLを加え蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を濃縮し、GPC(溶離液クロロホルム、検出器波長371nm)により精製した。分取した第一成分(ブロード)にKCN水溶液(KCN86.4mg(1.33×10-3 mol)、水100mL)を加え分液漏斗で激しく振とうし、蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去してクロロホルム/n−ヘキサンで再沈殿した。生成物をろ過、減圧乾燥し紫色粉末を得た。
収量 53.7mg 修飾率 13.2%
B12‐HPS/PHEMA−H 1g当りの固定化量 519mg
【0041】
実施例20
<コアシェル型HBP(HPS/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>ビタミンB12誘導体の仕込み量:0.4当量
ビタミンB12誘導体98.0mg(9.12×10-5mol)、HPS/PHEMA−H30.7mg(含OH基2.34×10-4mol)、EDC/HCl48.1mg(2.51×10-4mol)、DMAP28.6mg(2.34×10-4mol)を用いて実施例19と同様の操作を行った。
収量 48.4mg 修飾率 16.8%
B12‐HPS/PHEMA−H 1g当りの固定化量 578mg
GPCチャートを図16に示す。ビタミンB12誘導体修飾後のUV−visスペクトルを図17に、1H−NMRスペクトルを図18に示す。
【0042】
実施例21
<B12‐HPS/PHEMA−Hのアコシアノ化>
実施例20で合成したB12‐HPS/PHEMA−H(修飾率16.8%)27.9mgを塩化メチレン50mLに溶解し、30%過塩素酸水溶液40mLを加え、分液漏斗で激しく振とうした。有機相が紫色から赤色に変化した後、蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去して乾固した。
【0043】
実施例22
<B12‐HPS/PHEMA−HのCo(II)化>
実施例21で生成したB12‐HPS/PHEMA−H(アコシアノ体)をアセトニトリル−メタノール(1:1(v/v))混合溶媒60mLに溶解し、10分間撹拌しながら窒素バブリングして脱気した。そのまま溶液が赤色から黒緑色に変化するまでNaBH4
を加えた後、5分間窒素バブリングした。その後、溶液が黒緑色から橙色に変化するまで60%過塩素酸水溶液をゆっくりと滴下した。塩化メチレン100mLを加え、蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去してクロロホルム/n−ヘキサンで再沈殿し、橙色粉末を得た。
収量 18.0mg
B12−HPS/PHEMA(Co(II)体)のUV−visスペクトル(溶媒:塩化メチレン)を図19に示す。
【0044】
実施例23
<B12‐HPS/PHEMA−H臭化フェネチルの脱ブロモ化反応>
実施例20で合成したB12−HPS/PHEMA−H(修飾率16.8%)を用いて、修飾されているビタミンB12誘導体が2.0×10-5M、臭化フェネチルが1.9×10-3Mに調整されたメタノール溶液25mLに酸化チタン19mgを加え、15分間窒素バブリングして脱気した。それから、撹拌しながらブラックライト(フナコシ(株)製、15W)により反応器外表面における紫外線強度1.76mWcm-2で紫外線を14時間照射し、GC−MSで生成物解析及び定量を行った。
【表4】
【0045】
実施例24
<B12‐HPEMA/PHEMA−HのSEM測定>
実施例7で合成したB12−HPEMA/PHEMA(修飾率20.2%)をメタノール−ベンゼン混合溶液(1:1,v/v)に溶解し、スライドガラス(松波ガラス製)上にスピンコーティング法でキャストした。24時間減圧乾燥した後、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定したSEM画像を図21に示す。
【0046】
実施例25
実施例1
<ジチオカルバメート基を分子末端に有する直鎖状ポリ(メタクリル酸メチル)をシェル鎖に有するコア(共重合系)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPEMA−HEMA/PMMA)の合成>
300mL反応フラスコに参考例8で得られたアクリル系共重合型ハイパーブランチポリマー1.57g、メタクリル酸メチル40.05g、テトラエチルチウラムジスルフィド1.19g、及びDMF166.5gを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下で、室温で13時間行った。つぎにこの反応液をTHF935g−ヘキサン300gの混合溶液に添加してポリマーを粘稠物状態とした。得られた粘稠物をデカンテーションにより分別し、
40℃温浴下テトラヒドロフラン100gに再溶解した後、この溶液をジイソプロピルエーテル720gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物10.0gを得た。得られたポリマーのゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定された重量平均分子量Mwは71,000であり、分散度Mw/Mnは8.23であった。
得られたハイパーブランチポリマーは、下記の化学式(107)で表される構造式を重合開始部位、化学式(108)で表される直鎖構造の繰り返し単位と化学式(109)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位とからなる重合鎖部分を有し、そして該重合鎖部分の重合終了部位に化学式(110)で表される直鎖状の繰り返し構造結合してなるハイパーブランチポリマーである。
【化25】
【化26】
【化27】
【化28】
【0047】
実施例26
<分子末端が還元されたジチオカルバメート基を分子末端に有する直鎖状ポリ(メタクリル酸メチル)をシェル鎖に有するコア(アクリル系共重合)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPEMA−HEMA/PMMA−H)の合成>
300mLガラス製反応フラスコに、実施例25で得たジチオカルバメート基を分子末端に有するコア(アクリル系共重合)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPEMA−HEMA/PMMA、Mw:71,000、Mw/Mn:8.23)4.0g、テトラヒドロフラン76.0gを仕込み、撹拌してうす黄色透明溶液を調製した後、水素化トリブチルスズ[アルドリッチ社製]4.1mLを添加した。反応系内を窒素置換し、この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光反応を、撹拌下、室温で3.5時間行った。次に、この反応溶液を
ヘキサン1Lに添加して、ハイパーブランチポリマーをスラリー状態で再沈した。この再沈を3回繰り返した後、得られたスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末のジチオカルバメート基が水素に置換されたハイパーブランチポリマー2.5gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは34,000、分散度Mw/Mnは4.68であった。1H−NMRスペクトルを図22に示す。得られたハイパーブランチポリマーをDMFへ溶解させ、308μg/mLとなるように調整した溶液の紫外可視吸収スペクトル測定を行った。還元反応前に観測されたジチオカルバメート基に由来する280nmを中心とするピークが、還元反応後減少(還元前と比較してジチオカルバメート基89.3%減少)しているのが観測された。これより得られたハイパーブランチポリマーは、上記の化学式(107)で表される構造式を重合開始部位、化学式(108)で表される直鎖構造の繰り返し単位と化学式(108)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位とからなる重合鎖部分を有し、そして該重合鎖部分の重合終了部位に化学式(109)で表される直鎖状の繰り返し構造を有するハイパーブランチポリマーのジチオカルバメート基が90%近く還元されて水素になったハイパーブランチポリマーである。
【0048】
実施例27
<ジチオカルバメート基を分子末端に有する直鎖状ポリ(メタクリル酸tert-ブチル)を
シェル鎖に有するコア(共重合系)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPS−HEMA/PBMA)の合成>
300mL反応フラスコに参考例9で得られ共重合ハイパーブランチポリマー(HPS−HEMA)2.00g、メタクリル酸tert-ブチル(BMA)25.18g、テトラエ
チルチウラムジスルフィド1.50g、及びDMF108.7gを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から100Wの高
圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下で、室温で7時間行った。つぎにこの反応液をヘキサン500gに添加してポリマーを粘稠物状態とした。得られた粘稠物をデカンテーションにより分別し、40℃温浴下テトラヒドロフラン130gに再溶解した後、この溶液をヘキサン750gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物13gを得た。得られたポリマーのゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定された重量平均分子量Mwは211,000であり、分散度Mw/Mn
は4.27であった。得られたハイパーブランチポリマーをDMFへ溶解させ、105μg/mLとなるように調整した溶液の紫外可視吸収スペクトル測定を行った。ジチオカルバメート基に由来する280nm中心とするピークの吸収スペクトルからS−DCの280nmにおける吸光度の検量線を用いて、S−DC量を定量したところ、本ポリマーの組成比は、S−DC:HEMA:BMA=1.0:1.1:31.8(mol比)であった。また1H−NMR測定より、BMAのブチル基がブロードに観測され、シェルの形成が
確認された(図23)。得られたハイパーブランチポリマーは、下記の化学式(111)で表される構造式を重合開始部位、化学式(112)で表される直鎖構造の繰り返し単位と化学式(113)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位とからなる重合鎖部分を有し、そして該重合鎖部分の重合終了部位に化学式(114)で表される直鎖状の繰り返し構造を結合してなるハイパーブランチポリマーである。
【化29】
【化30】
【化31】
【化32】
【0049】
実施例28
<分子末端が還元されたジチオカルバメート基を分子末端に有する直鎖状ポリ(メタクリル酸メチル)をシェル鎖に有するコア(共重合)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPS−HEMA/PBMA−H)の合成>
300mLガラス製反応フラスコに、実施例27で得たジチオカルバメート基を分子末端に有するコア(共重合)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPS−HEMA/BMA、Mw:211,000、Mw/Mn:4.27)4.0g、テトラヒドロフラン76.0gを仕込み、撹拌してうす黄色透明溶液を調製した後、水素化トリブチルスズ[アルドリッチ社製]2.4mLを添加した。反応系内を窒素置換し、この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光反応を、撹拌下、室温で3.5時間行った。次に、この反応溶液をヘキサン1Lに
添加して、ハイパーブランチポリマーをスラリー状態で再沈した。この再沈を3回繰り返した後、得られたスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末のジチオカルバメート基が水素に置換されたハイパーブランチポリマー2.6gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは163,000、分散度Mw/Mnは2.63であった。1H−NMRスペクトルを図24に示す。得られたハイパ
ーブランチポリマーをDMFへ溶解させ、1000μg/mLとなるように調整した溶液の紫外可視吸収スペクトル測定を行った。還元反応前に観測されたジチオカルバメート基に由来する280nmを中心とするピークが、還元反応後減少(還元前と比較してジチオカルバメート基93.0%減少)しているのが観測された。これより得られたハイパーブランチポリマーは、上記の化学式(111)で表される構造式を重合開始部位とし、化学式(112)で表される直鎖構造の繰り返し単位と化学式(113)で表される枝分かれ
構造の繰り返し単位とからなる重合鎖部分を有し、そして該重合鎖部分の重合終了部位に化学式(114)で表される直鎖状の繰り返し構造を結合してなるハイパーブランチポリマーのジチオカルバメート基が90%以上還元されて水素になったハイパーブランチポリマーである。
【0050】
実施例29
<コアシェル型HBP(HPEMA−HEMA/PMMA)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
【化33】
25mL二口ナス型フラスコにビタミンB12誘導体15.0mg(1.40×10-5mol)、コアシェル型HBPとしてHPEMA−HEMA/PMMA50.4mg(含OH基1.36×10-5mol)、ジメチルアミノピリジン(DMAP)4.0mg(3.27×10-5mol)を入れ、窒素置換した。乾燥N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)溶液(3mL)を加え溶解させた後、氷浴下で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/HCl)9.2mg(4.80×10-5mol)を加え、室温で4時間撹拌した。その後、クロロホルム100mLを加え蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶液を濃縮し、GPC(溶離液クロロホルム、371nm検出波長)により精製した。分取した第一成分(ブロード)にKCN水溶液100mLを加え分液漏斗で激しく振とうし、蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去してクロロホルム/n−ヘキサンで再沈殿した。生成物をろ過、減圧乾燥し紫色粉末を得た。
収量 24mg ビタミンB12誘導体の修飾率 9.2%
【0051】
実施例30
<コアシェル型HBP(HPS−HEMA/PBMA)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
【化34】
25mL二口ナス型フラスコにビタミンB12誘導体45.4mg(4.22×10-5m
ol)、コアシェル型HBPとしてHPS−HEMA/PBMA101.4mg(含OH基2.12×10-5mol)、ジメチルアミノピリジン(DMAP)13.0mg(1.06×10-4mol)を入れ、窒素置換した。乾燥N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)溶液(3mL)を加え溶解させた後、氷浴下で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/HCl)23.1mg(1.21×10-4mol)を加え、室温で4時間撹拌した。その後、クロロホルム100mLを加え蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶液を濃縮し、GPC(溶離液クロロホルム、371nm検出波長)により精製した。分取した第一成分(ブロード)にKCN水溶液100mLを加え分液漏斗で激しく振とうし、蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去してクロロホルム/n−ヘキサンで再沈殿した。生成物をろ過、減圧乾燥し紫色粉末を得た。
収量 88.4mg ビタミンB12誘導体の修飾率 54%
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0052】
【非特許文献1】「ヘルベチカ・ケミカ・アクタ(Helv.Chim.Acta.)」、(スイス)1985年、68、p.1301
【非特許文献2】「ジャーナル・オブ・ケミカル・ソサイアティ・ケミカル・コミュニケーションズ(J.Chem.Soc.Chem.Commun.)」、(英国)、1989年、p.1094
【非特許文献3】「ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサイアティ(J.Am.Chem.Soc.)」、(米国)、1999年、121、p.2909
【非特許文献4】「シンレット(Synlett)」、(米国)、2000年、11、p.1694
【非特許文献5】「ケミカル・コミュニケーションズ(Chem.Commun.)」、(英国)、2004年、p.50−51
【技術分野】
【0001】
本発明は、ビタミンB12修飾ハイパーブランチポリマー及び脱ハロゲン化触媒に関する。
【背景技術】
【0002】
ハイパーブランチポリマーはデンドリマーと共にデンドリティック(樹枝状)ポリマーとして分類され、従来の高分子は一般的に紐状の形状であるのに対し、これらのデンドリティックポリマーは積極的に分枝を導入している点でその特異な構造を有し、特に末端基数の多さがデンドリティックポリマーの最も顕著な特徴である。このような末端基数の多いデンドリティックポリマーは、末端基の種類によって分子間相互作用が大きく左右されるので、ガラス転移温度や溶解性、薄膜形成性などが大きく変化し、一般の線状高分子にはない特徴を有する。
ハイパーブランチポリマーのデンドリマーに対する利点は、その合成の簡便さが挙げられ、特に工業的生産においては有利である。一般にデンドリマーが保護−脱保護を繰り返し合成されるのに対し、ハイパーブランチポリマーは1分子中に2種類の置換基を合計3個以上もつ、いわゆるABX型モノマーの1段階重合により合成される。
ビタミンB12は、テトラピロール系の平面配位子であるコリン環内の4個の窒素原子にコバルトが配位した金属錯体であり、中心コバルトが+1ないし+3の酸化状態をとることができるので、この多様な電子状態が自在に変化することにより、多彩な反応の触媒として応用されている。
高分子表面へのビタミンB12の固定化は、修飾電極の耐久性向上を目指したものや(非特許文献1、非特許文献2、非特許文献3参照)、高分子薄膜上への固定化(非特許文献4参照)が報告されているが、高度分岐高分子上へ固定化した検討はなされていない。また、電極上にビタミンB12化合物を共有結合で担持した修飾電極を用いて、電解質溶液中で電解還元することが報告されているが(非特許文献5参照)、かかる方法では、電解質溶液に伝導性を与えるために、大量の電解質を用いる必要があった。また触媒となるビタミンB12化合物を回収・再利用するにはクロマトグラフィーによる分離操作が必要であり、多大な労力を必要とした。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は、高度分岐高分子であるコア−シェル型ハイパーブランチポリマーにビタミンB12化合物を共有結合で固定化し、高い触媒効率と、これまでの単分子触媒とは異なる生成物選択性を有する新規ハイブリッド触媒の提供、及びビタミンB12化合物を高分子に固定化することで、ビタミンB12触媒を容易に回収・再利用できる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、コア−シェル型ハイパーブランチポリマーにビタミンB12化合物を共有結合で固定化した触媒を合成した。本触媒は、脱ハロゲン化反応において、高い触媒活性を有するとともに、複数のビタミンB12部位を、コア−シェル型ハイパーブランチポリマーのコア又はシェル構造部分の近接した場所に固定化しているため、これまでの触媒と異なり還元時に炭素−炭素結合を促進する効果を見出し、本発明を完成した。
【0005】
即ち、本発明は、第1観点として、下記の式(1)で表される構造を有し、ゲル浸透ク
ロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が2、000ないし20,000,000の整数であるビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー
【化1】
[式(1)中、
Eは、下記の式(2)で表される繰り返し構造を表し、
【化2】
Gはそれぞれ独立して、水素原子、またはN,N−ジエチルジチオカルバメート基を表し、
A1は下記の式(3)または式(4)
【化3】
【化4】
(式(3)及び式(4)中、
A3はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
X1、X2、X3及びX4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1ないし20のアルキル基、または炭素原子数1から20のアルコキシ基を表す。)で表される基を表し、
A2はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
R1は水素原子またはメチル基を表し、
R2は水素原子、炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のヒドロキシルア
ルキル基、炭素原子数3ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のエポキシ基を含むアルキル基、または式(5)
【化5】
(式中、
R3ないしR9のいずれか1つは、前記式(2)における酸素原子と共有結合する単結合を表し、前記A2−O基と共有結合しないR3ないしR9はそれぞれ独立に水素原子または炭
素原子数1ないし20のアルコキシ基を表し、
Y1はシアノ基、ヒドロキシル基またはメチル基を表し、
Y2はCo原子に配位している水分子を表す。)で表されるビタミンB12化合物を表し(
ただし、R2のうち少なくとも1つ以上は前記式(5)で表されるビタミンB12化合物を
表す。)、
Z1は、水素原子またはメチル基を表し、
n及びmは繰り返し単位の数であって、それぞれ独立して、2ないし100,000を表す。]、
第2観点として、前記A1が式(6)または式(7)
【化6】
【化7】
(式中、lは2ないし10の整数を表す。)で表される基を表す、第1観点に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー、
第3観点として、前記A2が、−(CH2)k−(式中、kは2ないし10の整数を表す
。)で表される基を表す、第1観点に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー、
第4観点として、前記ビタミンB12化合物が下記の式(8)
【化8】
(式中、
R3ないしR8はそれぞれ独立に水素原子または炭素原子数1ないし20のアルコキシ基を表し、
Y1はシアノ基、ヒドロキシル基またはメチル基を表し、
Y2はCo原子に配位している水分子を表す。)で表される化合物であることを特徴とす
る第1観点に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー、
第5観点として、第1観点ないし第4観点のいずれか1つに記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーを含むラジカル型有機合成反応触媒、
第6観点として、脱ハロゲン化反応の促進に用いる第5観点に記載のラジカル型有機合成反応触媒、
第7観点として、炭素−炭素結合反応の促進に用いる第5観点に記載のラジカル型有機合成反応触媒、
第8観点として、下記の式(9)で表される構造を有し、ゲル浸透クロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が2、000ないし20,000,000の整数であるコア−シェル型ハイパーブランチポリマー
【化9】
[式(9)中、
A3はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
Gはそれぞれ独立して、水素原子、またはN,N−ジエチルジチオカルバメート基を表し
、
Eは、下記の式(10)で表される基を表し
【化10】
A2はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
R2は水素原子、炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のヒドロキシルア
ルキル基、炭素原子数3ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のエポキシ基を含むアルキル基を表し、
R1は水素原子またはメチル基を表し、
n及びmは繰り返し単位の数であって、それぞれ独立に、2ないし100,000を表す。]、
第9観点として、第8観点に記載のコア−シェル型ハイパーブランチポリマーの少なくとも1つの水酸基と、ビタミンB12化合物のいずれか1つのカルボキシル基とを、縮合剤の存在下で反応させることを特徴とする第1観点に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーの製造方法、
第10観点として、下記の式(11)で表される構造を重合開始部位として、下記の式(12)で表される直鎖構造の繰り返し単位と下記の式(13)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位とからなる重合鎖部分を有し、そして該重合鎖部分の重合終了部位に化学式(14)で表される直鎖状の繰り返し構造を結合してなり、かつ式(12)で表される直鎖構造の繰り返し単位の総数が1ないし100,000の整数であり、式(13)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位の総数が2ないし100,000の整数であり、ゲル浸透クロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が2,000ないし20,000,000であるビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー
【化11】
【化12】
【化13】
【化14】
[上記式中、
A1は第1観点に記載の式(3)または式(4)で表される基を表し、
A2はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
R1は水素原子またはメチル基を表し、
R2は水素原子、炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のヒドロキシルア
ルキル基、炭素原子数3ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のエポキシ基を含むアルキル基、または第1観点に記載の式(5)で表されるビタミンB12化合物を表し(ただし、R2のうち少なくとも1つ以上は前記式(5)で表されるビタミンB12化合物を表す。
)、
Z1は、水素原子またはメチル基を表し、
Z2は、水素原子または炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のアルキル
基を表し、
Z3は、水素原子またはメチル基を表し、
Gは、それぞれ独立して、水素原子またはN,N−ジエチルジチオカルバメート基を表し、
pは繰り返し単位の数であって、それぞれ独立して、2ないし100,000を表す。]
、
第11観点として、前記A1が第2観点に記載の式(6)または式(7)で表される基
を表す、第10観点に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー、
第12観点として、前記A2が、−(CH2)k−(式中、kは2ないし10の整数を表
す。)で表される基を表す、第10観点に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー、
第13観点として、前記ビタミンB12化合物が第4観点に記載の式(8)で表される化合物であることを特徴とする第10観点に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー、
第14観点として、第10観点ないし第13観点のいずれか1つに記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーを含むラジカル型有機合成反応触媒、
第15観点として、脱ハロゲン化反応の促進に用いる第14観点に記載のラジカル型有機合成反応触媒、
第16観点として、炭素−炭素結合反応の促進に用いる第14観点にラジカル型有機合成反応触媒である。
【発明の効果】
【0006】
本発明のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー触媒を用いれば、脱ハロゲン化反応を高収率で実施することが可能となるとともに、これまでの反応では主生成物とすることが難しかった炭素−炭素結合反応物を高収率で得ることが可能となる。また、ビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー触媒は、ビタミンB12化合物が末端基数の多いハイパーブランチポリマーに固定されていることにより、多くの活性点を有するため有効な触媒として期待される。また、反応混合液からビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー触媒を容易に分離でき、触媒の再利用が可能となる。また、サイクリックボルタンメトリー(CV)において、基質(臭化フェネチル)が存在する時のみ、触媒電流が流れる特徴を有しており、基質が存在する時のみ働く、省エネ型酵素モデルとなっている。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】図1は、参考例3及び参考例4で得たコア(スチレン系)−シェル型ハイパーブランチポリマーDMF溶液の紫外可視吸収スペクトルである。
【図2】図2は、参考例8で得たHPEMA−HEMAの1H−NMRスペクトルである。
【図3】図3は、参考例9で得たHPS−HEMAの13C−NMRスペクトルである。
【図4】図4は、参考例5で得られたモノマー、及び実施例1で得たコア(アクリル系)−シェル型ハイパーブランチポリマーの赤外吸収スペクトルである。
【図5】図5は、実施例1及び実施例2で得たコア(アクリル系)−シェル型ハイパーブランチポリマーDMF溶液の紫外可視吸収スペクトルである。
【図6】図6は、実施例3で得たB12−HPEMA/PHEMA−H精製後のGPCチャートである。
【図7】図7は、実施例3で得たB12−HPEMA/PHEMA−HのUV−visスペクトル(溶媒 塩化メチレン)である。
【図8】図8は、実施例3で得たB12−HPEMA/PHEMA−Hの1H−NMRスペクトル(溶媒 DMSO−d6)である。
【図9】図9は、ビタミンB12誘導体の仕込み比と修飾率の相関を示す。
【図10】図10は、α帯の吸収極大波数と溶媒の極性パラメータETNとの相関を示す。
【図11】図11は、実施例11で得たB12−HPEMA/PHEMA−H(アコシアノ体)のUV−visスペクトル(溶媒 塩化メチレン)である。
【図12】図12は、実施例12で得たB12−HPEMA/PHEMA−H(Co(II)体)のUV−visスペクトル(溶媒 塩化メチレン)である。
【図13】図13は、実施例13で得たB12−HPEMA/PHEMA−H(Co(II)体)のCV(溶媒 DMF)である。
【図14】図14は、実施例13で得た臭化フェネチルを添加後のビタミンB12誘導体(Co(II)体)のCV(溶媒 DMF)である。
【図15】図15は、実施例14で得たビタミンB12誘導体(Co(II)体)のCV(溶媒 DMF)である。
【図16】図16は、実施例14で得た臭化フェネチルを添加後のビタミンB12誘導体(Co(II)体)のCV(溶媒 DMF)である。
【図17】図17は、実施例20で得たB12−HPS/PHEMA−H精製後のGPCチャートである。
【図18】図18は、実施例20で得たB12−HPS/PHEMA−HのUV−visスペクトル(溶媒 塩化メチレン)である。
【図19】図19は、実施例20で得たB12‐HPS/PHEMA−Hの1H−NMRスペクトル(溶媒 DMSO−d6)である。
【図20】図20は、実施例21で得たB12‐HPS/PHEMA−H(Co(II)体)のUV−visスペクトル(溶媒 塩化メチレン)である。
【図21】図21は、実施例7で得たB12‐HPEMA/PHEMA−HのSEM画像である。
【図22】図22は、実施例26で得たHPEMA−HEMA/PMMA−Hの1H−NMRスペクトルである。
【図23】図23は、実施例27で得たHPS−HEMA/PBMAの1H−NMRスペクトルである。
【図24】図24は、実施例28で得たHPS−HEMA/PBMA−Hの1H−NMRスペクトルである。
【図25】図25は、実施例29で得たB12−HPEMA−HEMA/PMMAのUV−visスペクトル(溶媒 CH2Cl2)である。
【図26】図26は、実施例29で得たB12−HPEMA−HEMA/PMMAのGPCチャートである。
【図27】図27は、実施例30で得たB12−HPS−HEMA/PBMAのUV−visスペクトル(溶媒 CH2Cl2)である。
【図28】図28は、実施例30で得たB12−HPS−HEMA/PBMAのGPCチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のビタミンB12修飾ハイパーブランチポリマーは、コア−シェル型ハイパーブランチポリマーの少なくとも1つの官能基にビタミンB12化合物を共有結合で固定化した構造を有し、ゲル浸透クロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が2,000ないし20,000,000であるビタミンB12修飾ハイパーブランチポリマーである。
ここで、共有結合で固定化した構造とは、例えば、コア−シェル型ハイパーブランチポリマーの水酸基とビタミンB12化合物のカルボキシル基が、エステル結合により結合した
構造である。
本発明に用いられるビタミンB12化合物とはビタミンB12骨格を有する化合物であり、例えば、ビタミンB12(シアノコバラミン)が挙げられる。
具体的な本発明のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーは、前記した式(1)で表される構造式を有するビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーである。
また、本発明のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーは、前記式(11)で表される構造を重合開始部位として、前記式(12)で表される直鎖構造の繰り返し単位と前記式(13)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位とからなる重合鎖部分を有し、そして該重合鎖部分の重合終了部位に前記化学式(14)で表される直鎖状の繰り返し構造を結合してなり、かつ式(12)で表される直鎖構造の繰り返し単位の総数が1ないし100,000の整数であり、式(13)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位の総数が2ないし100,000の整数であり、ゲル浸透クロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が2,000ないし20,000,000であるビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーである。
【0009】
前記式(1)及び式(14)中のGは、それぞれ独立して、水素原子、またはN,N−ジエチルジチオカルバメート基を表す。
前記式(1)中のEは、前記式(2)で表される繰り返し構造を表す。
前記式(1)、式(11)及び式(13)中のA1は、前記式(3)または前記式(4
)で表される構造を表す。
前記式(2)及び式(12)におけるA2並びに前記式(3)及び前記式(4)におけ
るA3は、エーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20
の直鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表す。
前記式(3)におけるX1、X2、X3及びX4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1ないし20のアルキル基、または炭素原子数1ないし20のアルコキシ基を表す。
前記式(2)及び式(14)中のZ1は、水素原子またはメチル基を表す。
前記式(14)中のZ2は、水素原子または炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは
枝分かれ状のアルキル基を表す。
前記式(12)中のZ3は、水素原子またはメチル基を表す。
前記式(1)、式(11)及び式(13)中のR1は、水素原子、またはメチル基を表
す。
前記式(2)及び式(12)中のR2は、水素原子、炭素原子数1ないし20の直鎖状
もしくは枝分かれ状のヒドロキシル基、炭素原子数3ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のエポキシ基を含むアルキル基、または前記式(5)で表されるビタミンB12化合物を表す(ただし、少なくとも1つ以上のビタミンB12化合物を含む)。
R2のヒドロキシアルキル基の具体例としては、ヒドロキシメチル基、2−ヒドロキシ
エチル基、3−ヒドロキシプロピル基、4−ヒドロキシブチル基などの直鎖状ヒドロキシアルキル基、2−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、2−メチル−3−ヒドロキシプロピル基、3−メチル−2−ヒドロキシプロピル基などの枝分かれ状ヒドロキシルアルキル基が挙げられる。
前記式(5)で表されるビタミンB12化合物としては、例えば、前記式(8)で表されるビタミンB12関連化合物が挙げられる。
前記式(5)において、R3ないしR8におけるアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などの炭素原子数1ないし20のアルコキシ基が挙げられ、好ましくはメトキシ基である。
前記A2及びA3のアルキレン基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、ノルマルプロピレン基、ノルマルブチレン基、ノルマルヘキシレン基等の直鎖状アルキレン基、イソプロピレン基、イソブチレン基、2−メチルプロピレン基等の分岐状アルキレン基が挙げられる。また環状アルキレン基としては、炭素原子数3ないし30の単環式、多環式、
架橋環式の環状構造の脂環式脂肪族基が挙げられる。具体的には、炭素数4以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ、ペンタシクロ構造等を有する基を挙げることができる。
前記X1、X2、X3及びX4の炭素原子数1ないし20のアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、シクロヘキシル基、ノルマルペンチル基等が挙げられる。炭素原子数1ないし20のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ノルマルペンチルオキシ基等が挙げられる。特にX1
、X2、X3及びX4としては、水素原子又は炭素原子数1ないし20のアルキル基が好ま
しい。
また、前記式(1)のA1としては、前記式(3)または前記式(4)で表される構造
であることが好ましい。前記式(7)中、lは2ないし10の整数を表し、lとしては2または3が好ましい。
【0010】
本発明のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーの製法としては、例えば、コア−シェル型ハイパーブランチポリマーの少なくとも1つの水酸基と、ビタミンB12化合物のいずれか1つのカルボキシル基とを、縮合剤の存在下で反応させる製法が挙げられる。本反応は、不活性溶媒中、塩基を添加して行うことが好ましい。
原料となる官能基として水酸基を有するコア−シェル型ハイパーブランチポリマーは、例えば、J.Appl.Poly.Sci.,2006,100,3340−3345に記載の方法で、シェル部をMMAの代わりにHEMAで構築した化合物が挙げられる。
縮合剤としては、N,N‘−ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、1−エチル−3−(ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC・HCl)、クロロギ酸エステルやトシル酸クロライドのような酸クロライド(混合酸無水物法)、または2−メチル−6−ニトロ安息香酸無水物のような酸無水物等が挙げられる。
塩基としては、例えば、三級アミンが使用され、具体的には、ピリジン、4−ジメチチルアミノピリジン(DMAP)、またはトリエチルアミン等が挙げられる。
不活性溶媒としては、塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル及びアセトニトリル等のニトリル系溶媒等並びにこれらの溶媒の混合溶液が挙げられる。
反応温度は、溶媒の氷点から沸点の範囲であれば特に制限されないが、操作上0℃ないし80℃が好ましい。反応時間は、反応の速度に依存するが、数時間から数十日が好ましい。
【0011】
本発明のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーは、ラジカル型有機合成反応の触媒として使用することができ、例えば、脱ハロゲン化反応、炭素−炭素結合反応等に好適に使用できる。
本発明のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー触媒を用いた脱ハロゲン化反応は、有機ハロゲン化物を有機溶媒中でビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー触媒と酸化チタンのような固体光触媒の共存下、光照射することにより行うことができる。
固体光触媒としては、光を照射することにより触媒活性を示す固体であるが、紫外光照射ではハイブリッド触媒の分解の恐れがあり、可視光を照射することにより触媒活性を示す可視光応答型の光触媒が好ましく用いられる。可視光応答型光触媒としては、酸化チタンが挙げられ、通常、結晶性のもの、例えばアナターゼ型、ルチル型、アナターゼ・ルチル型、ブルッカイト型が用いられる。
照射する光は、固体光触媒として紫外光応答型の光触媒を用いた場合は紫外光が、可視光応答型の光触媒を用いた場合は可視光がそれぞれ用いられる。
本発明の脱ハロゲン化反応に用いうる溶媒としては、基質及びビタミンB12錯体に対して反応しないもの、例えばメタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類、アセトンなどのケトン類、ベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水素類、アセトニトリル
、ベンゾニトリルなどが挙げられる。酸化チタンが光増感作用を効率良く起こすためには、価電子帯のホールと高い反応性を示す、アルコール類を含む溶媒系が望ましい。
本発明の脱ハロゲン化方法に適用される有機ハロゲン化物は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子を有する有機化合物であって、例えば1,1−ビス(4−クロロフェニル)−2,2,2−トリクロロエタン〔DDT〕、1,1−ビス(4−クロロフェニル)−2,2−ジクロロエタン〔DDD〕、2−ブロモエチルベンゼン、2−クロロエチルベンゼン、臭化ベンジル、塩化ベンジルなどのハロゲン化芳香族炭化水素、クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素、フルオロトリクロロメタン、1,1,1−トリクロロメタン、ブロモホルム、1−ブロモプロパン、2−ブロモプロパン、臭化アリル、塩化アリル、ヨウ化メチルなどのハロゲン化炭化水素などが挙げられる。
脱ハロゲン化温度は、通常20℃ないし40℃、好ましくは30℃ないし35℃程度である。脱ハロゲン化に要する時間は、通常6時間ないし24時間程度である。
ビタミンB12化合物において、中心金属原子であるコバルト原子は通常、3価または2価であるが、−1ないし−2.0V vs. Ag/AgClの電位をかけると1価に還元される。コバルト原子が1価に還元されたビタミンB12化合物は、高い還元力を示すので、本発明の脱ハロゲン化方法では、かかるビタミンB12化合物が、有機ハロゲン化物に作用して還元し、脱ハロゲン化するものと考えられる。
脱ハロゲン化後のビタミンB12化合物は、反応混合物から脱ハロゲン化物を回収した後、再利用することができる。脱ハロゲン化物を回収せずに、そのまま再利用することも可能である。
【実施例】
【0012】
以下、本発明について実施例を挙げて詳述するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。UV−visスペクトル、IRスペクトル、MALDI−TOF−MS、GPC、GC−MS、NMR、サイクリックボルタンメトリー、SEMは次の装置により測定した。
UV−visスペクトル:U−3000型紫外可視分光光度計((株)日立ハイテクノロジーズ製)
IRスペクトル:FT−IR460plus(日本分光(株)製)
MALDI−TOF−MS:Autoflex((株)ブルカー製)
分取用GPC:LC−9201R(日本分析工業(株)製)
分析用GPC:L−2000((株)日立ハイテクノロジーズ社製)
GC−MS:GC−MS−QP5050AHガスクロマトグラフ質量分析計((株)島津製作所製)
NMR:Bruker AVANCE−500−S 超伝導核磁気共鳴装置((株)ブルカー製)
光照射装置:ブラックライト(フナコシ(株)製、15W)
サイクリックボルタンメトリー(CV):CV BAS ALS−630C((株)BAS社製)
走査型電子顕微鏡(SEM):JSM6701F((株)島津製作所製)
【0013】
参考例1
<N、N−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレンの合成>
2Lの反応フラスコに、クロロメチルスチレン[セイミケミカル(株)製、CMS−14(商品名)]120g、N、N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム3水和物[関東化学(株)製]181g、アセトン1400gを仕込み、撹拌下、40℃で1時間反応させた。反応後、析出した塩化ナトリウムを濾過して除き、その後エバポレーターで反応溶液からアセトンを留去させ、反応粗粉末を得た。この反応粗粉末をトルエンに再溶解させ、トルエン/水系で分液後、−20℃の冷凍庫内でトルエン相から目的物を再結晶させた。再結晶物を濾過、真空乾燥して、白色粉末の目的物206g(収率97%)を得た。
【0014】
参考例2
<ジチオカルバメート基を分子末端に有するスチレン系ハイパーブランチポリマーの合成>
300mLの反応フラスコに、参考例1で得られたN、N−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレン108g、トルエン72gを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下、室温で12時間行なった。次にこの反応液をメタノール3000gに添加してポリマーを高粘度な塊状状態で再沈した後、上澄み液をデカンテーションで除いた。さらにこのポリマーをテトラヒドロフラン300gに再溶解した後、この溶液をメタノール3000gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物48gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは20,900、分散度Mw/Mnは4.9であった。
【0015】
参考例3
<ジチオカルバメート基を分子末端に有する直鎖状ポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)をシェル鎖に有するコア(スチレン系)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPS/PHEMA)の合成>
300mL反応フラスコに参考例2で得られたスチレン系ハイパーブランチポリマー796mg、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル39.0g、テトラエチルチウラムジスルフィド890mg、及びDMF163gを仕込み、撹拌して透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下で、温度30±5℃で6時間行った。つぎにこの反応液をジイソプロピルエーテル1.5Lに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。得られた粘稠物をデカンテーションにより分別し、エタノール100gに再溶解した後、この溶液をヘキサン2Lに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物18.4gを得た。得られたポリマーのゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定された重量平均分子量Mwは84,000であり、分散度Mw/Mnは3.95であった。
得られたハイパーブランチポリマーは、下記の化学式(101)で表される構造を重合開始部位、化学式(102)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位とし、その末端に化学式(103)で表される直鎖状の構造を有するハイパーブランチポリマーである。
【化15】
【化16】
【化17】
得られたハイパーブランチポリマーをDMFに250μg/mLとなるように溶解させて、紫外可視吸収スペクトル測定を行ったところ、図1(還元前)に示されるようにジチオカルバメート基に由来する吸収が280nm付近に見られた。この吸光度から得られたハイパーブランチポリマーの組成比を求めたところ、上記の化学式(101)で表される構造式を重合開始部位、及び上記の化学式(102)で表される枝分れ構造の繰り返し単位の総量と上記の化学式(103)で表される直鎖構造の繰り返し単位の総量の比は1対91であった。
【0016】
参考例4
<分子末端が還元されたジチオカルバメート基を分子末端に有する直鎖状ポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)をシェル鎖に有するコア(スチレン系)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPS/PHEMA−H)の合成>
300mLガラス製反応フラスコに、参考例3で得たジチオカルバメート基を分子末端に有するハイパーブランチポリマー(Mw:84,000、Mw/Mn:3.95)5g、エタノール70gを仕込み、撹拌して透明溶液を調製した後、水素化トリブチルスズ[アルドリッチ社製]1.15mLを添加した。反応系内を窒素置換し、この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光反応を、撹拌下、温度30±5℃で3時間行った。次に、この反応溶液をヘキサン1Lに添加して、ハイパーブランチポリマーをスラリー状態で再沈した。この再沈を3回繰り返した後、得られたスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末のジチオカルバメート基が水素に置換されたハイパーブランチポリマー3.9gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは116,000、分散度Mw/Mnは3.43であった。得られたハイパーブランチポリマーをDMFへ溶解させ、200μg/mLとなるように調整した溶液の紫外可視吸収スペクトル測定結果を図1(還元後)に示した。還元反応前に観測されたジチオカルバメート基に由来する
280nmを中心とするピークが、還元反応後消失しているのが観測された。これより得られたハイパーブランチポリマーは、上記の化学式(101)で表される構造式を重合開始部位とし、上記の化学式(102)で表される枝分れ構造の繰り返し単位と上記の化学式(103)で表される直鎖構造の繰り返し単位を有するハイパーブランチポリマーのジチオカルバメート基が還元されたハイパーブランチポリマーである。
【0017】
参考例5
<N、N−ジエチルジチオカルバミルエチルメタクリレートの合成>
2Lの反応フラスコに、クロロエチルメタクリレート[ランカスター社製]100g、N、N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム3水和物[関東化学(株)製]178g、アセトン1100gを仕込み、撹拌下で、温度40℃で14時間反応させた。反応後、析出した塩化ナトリウムを濾過して除き、その後エバポレーターで反応溶液からアセトンを留去させ、反応粗粉末を得た。この反応粗粉末を1,2−ジクロロエタンに再溶解させ、1,2−ジクロロエタン/水系で分液後、1,2−ジクロロエタン相から1,2−ジクロロエタンを留去させて黄色液体の目的物171g(収率97%)を得た。液体クロマトグラフィーによる純度(相対面積百分率)は96%であった。
【0018】
参考例6
<ジチオカルバメート基を分子末端に有するアクリル系ハイパーブランチポリマーの合成>
300mLの反応フラスコに、参考例5で得られたN、N−ジエチルジチオカルバミルエチルメタクリレート90g、トルエン90gを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下、室温で5時間行った。次にこの反応液をメタノール3000gに添加してポリマーを高粘度な塊状状態で再沈した後、上澄み液をデカンテーションで除いた。さらにこのポリマーをテトラヒドロフラン400gに再溶解した後、この溶液をメタノール5000gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物44gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは43,200、分散度Mw/Mnは2.9であった。元素分析は、炭素50.8%、水素7.6%、窒素5.1%、硫黄25.6%であった。熱重量分析より5%重量減少温度は186℃であった。
【0019】
参考例7(ビタミンB12誘導体の合成)
ビタミンB12誘導体を以下に示す操作で合成し、1つのカルボキシル基を有する(CN)2Cob(III)6C1エステルを得た。
シアノコバラミン2.5g(1.9x10-3 mol)のメタノール溶液300mLに
98%冷濃硫酸30mLを滴下した。遮光条件下、窒素雰囲気下で120時間加熱還流した。反応混合物を減圧濃縮し、冷水100mLを加えた後、固体炭酸ナトリウムで中和し、シアン化カリウム1.0g(1.5x10-2 mol)を加えた。四塩化炭素(100
mLx2)、塩化メチレン(100mLx2)の順に抽出を行い、塩化メチレン抽出液を水(100mLx2)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧乾固した。ベンゼン/n−へキサンで再沈殿を行い、紫色粉末(914mg 収率45%)を得た。
【0020】
参考例8
<ジチオカルバメート基を分子末端に有するアクリル系共重合型ハイパーブランチポリマー(HPEMA−HEMA)の合成>
300mLの反応フラスコに、参考例5で得られたN、N−ジエチルジチオカルバミルエチルメタクリレート18.3g、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル9.11g、THF155.3gを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換し
た。この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下、室温で8時間行った。次にこの反応液をヘキサン1000gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈したした。これを濾過し、湿品を再度テトラヒドロフラン150gに再溶解した後、この溶液をメタノール1000gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物12gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは30,000、分散度Mw/Mnは2.86であった。また絶対分子量をGPC―MALSより測定したところ、Mwは53,000で
あり、本ハイパーブランチポリマーの分岐度は絶対分子量と相対分子量の比(MALS/GPC比)より、1.77であった。1H−NMRスペクトルを図2に示す。
【0021】
参考例9
<ジチオカルバメート基を分子末端に有するアクリル系共重合型ハイパーブランチポリマー(HPS−HEMA)の合成>
300mLの反応フラスコに、参考例1で得られたN、N−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレン(S−DC)25.22g、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル(HEMA)12.36g、PGMEA76.3を仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下、室温で7時間行った。次にこの反応液をヘキサン1000gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈したした。これを濾過し、湿品を再度テトラヒドロフラン150gに再溶解した後、この溶液をジイソプロピルエーテル1000gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物15gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは30,000、分散度Mw/Mnは5.4であった。また13C−NMR測定(NMR ECA70
0、JEOL)より、本ハイパーブランチポリマーの組成比は、S−DC:HEMA=1:1.1であった(図3)。
【0022】
実施例1
<ジチオカルバメート基を分子末端に有する直鎖状ポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)をシェル鎖に有するコア(アクリル系)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPEMA/PHEMA)の合成>
300mL反応フラスコに参考例6で得られたアクリル系ハイパーブランチポリマー790mg、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル39.2g、テトラエチルチウラムジスルフィド893mg、及びDMF160gを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下で、温度30±5℃で12時間行った。つぎにこの反応液をTHF400g−ヘキサン600gの混合溶液に添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。得られた粘稠物をデカンテーションにより分別し、40℃温浴下2−プロパノール100gに再溶解した後、この溶液をヘキサン1,000gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物11.0gを得た。得られたポリマーのゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定された重量平均分子量Mwは60,000であり、分散度Mw/Mnは4.78であった。
得られたハイパーブランチポリマーは、下記の化学式(104)で表される構造式を重合開始部位、化学式(105)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位とし、その末端に化学式(106)で表される直鎖状の構造を有するハイパーブランチポリマーである。
【化18】
【化19】
【化20】
得られたポリマーのFT−IRの測定結果を図3に示した。参考例5で得たモノマーと比較して、得たハイパーブランチポリマーは3,400cm-1付近にOH伸縮由来の吸収が見られることから、OH基を多量に有する事が示唆された。また、得られたハイパーブランチポリマーをDMFに250μg/mLとなるように溶解させて、紫外可視吸収スペクトル測定を行ったところ、図4(還元前)に示されるようにジチオカルバメート基に由来する吸収が280nm付近に見られた。この吸光度から得られたハイパーブランチポリマーの組成比を求めたところ、上記の化学式(104)で表される構造式を重合開始部位、及び上記の化学式(105)で表される枝分れ構造の繰り返し単位の総量と上記の化学式(106)で表される直鎖構造の繰り返し単位の総量の比は1対42であった。
【0023】
実施例2
<分子末端が還元されたジチオカルバメート基を分子末端に有する直鎖状ポリ(メタクリル酸2−ヒドロキシエチル)をシェル鎖に有するコア(アクリル系)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPEMA/PHEMA−H)の合成>
300mLガラス製反応フラスコに、実施例1で得たジチオカルバメート基を分子末端に有するハイパーブランチポリマー(Mw:60,000、Mw/Mn:4.78)4g、エタノール156gを仕込み、撹拌してうす黄色透明溶液を調製した後、水素化トリブ
チルスズ[アルドリッチ社製]9.7mLを添加した。反応系内を窒素置換し、この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光反応を、撹拌下、温度30±5℃で3時間行った。次に、この反応溶液をヘキサン1Lに添加して、ハイパーブランチポリマーをスラリー状態で再沈した。この再沈を3回繰り返した後、得られたスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末のジチオカルバメート基が水素に置換されたハイパーブランチポリマー2.8gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは59,000、分散度Mw/Mnは4.45であった。得られたハイパーブランチポリマーをDMFへ溶解させ、250μg/mLとなるように調整した溶液の紫外可視吸収スペクトル測定結果を図4(還元後)に示した。還元反応前に観測されたジチオカルバメート基に由来する280nmを中心とするピークが、還元反応後消失しているのが観測された。これより得られたハイパーブランチポリマーは、上記の化学式(104)で表される構造式を重合開始部位とし、上記の化学式(105)で表される枝分れ構造の繰り返し単位と上記の化学式(106)で表される直鎖構造の繰り返し単位を有するハイパーブランチポリマーのジチオカルバメート基が還元されたハイパーブランチポリマーである。
【0024】
実施例3
<コアシェル型HBP(HPEMA/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
【化21】
ビタミンB12誘導体の仕込み量:0.1当量
25mL二口ナス型フラスコにビタミンB12誘導体((CN)2Cob(III)6C1エステル)80.3mg(7.47×10-5mol)、コアシェル型ハイパーブランチポリマー(HBP)として実施例2で得られたHPEMA/PHEMA−H(104.8mg(含OH基7.89×10-4mol)、4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)47.4mg(3.88×10-4mol)を入れ、窒素置換した。乾燥N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)溶液(3mL)を加え溶解させた後、氷浴下で1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド(EDC/HCl)73.0mg(3.81×10-4mol)を加え、室温で4時間撹拌した。その後、クロロホルム100mLを加え蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶液を濃縮し、GPC(溶離液クロロホルム、371nm検出波長)により精製した。分取した第一成分(ブロード)にシアン化カリウム(KCN)水溶液(KCN76.0mg(1.17×10-3 mol)、水100mL)を加え分液漏斗で激しく振とうし、蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去してクロロホルム/n−ヘキサンで再沈殿した。生成物をろ過、減圧乾燥し紫色粉末を得た。
収量 86.5mg 修飾率 6.6%
B12‐HPEMA/PHEMA−H 1g当りのB12の固定化量 349mg
GPCチャートを図5に示す。ビタミンB12誘導体修飾後のUV−visスペクトルを図6に、1H−NMRスペクトルを図7に示す。
【0025】
実施例4
<コアシェル型HBP(HPEMA/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
ビタミンB12誘導体の仕込み量:0.2当量
ビタミンB12誘導体63.4mg(5.90×10-5mol)、コアシェル型HBPとして実施例2で得られたHPEMA/PHEMA−H40.7mg(含OH基3.06×10-4mol)、EDC/HCl56.7mg(2.96×10-4mol)、DMAP36.2mg(2.96×10-4mol)を用いて実施例3と同様の操作を行った。
収量 42.5mg 修飾率 7.2%
B12‐HPEMA/PHEMA−H 1g当りのB12の固定化量 368mg
【0026】
実施例5
<コアシェル型HBP(HPEMA/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
ビタミンB12誘導体の仕込み量:0.3当量
ビタミンB12誘導体30.8mg(2.86×10-5mol)、コアシェル型HBPとして実施例2で得られたHPEMA/PHEMA−H73.3mg(含OH基5.52×10-4mol)、EDC/HCl49.1mg(2.56×10-4mol)、DMAP29.5mg(2.41×10-4mol)を用いて実施例3と同様の操作を行った。
収量 44.4mg 修飾率 11.4%
B12‐HPEMA/PHEMA−H 1g当りのB12の固定化量 481mg
【0027】
実施例6
<コアシェル型HBP(HPEMA/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
ビタミンB12誘導体の仕込み量:0.4当量
ビタミンB12誘導体126.3mg(1.17×10-4mol)、コアシェル型HBPとして実施例2で得られたHPEMA/PHEMA−H40.7mg(含OH基3.06×10-4mol)、EDC/HCl59.5mg(3.10×10-4mol)、DMAP36.3mg(2.97×10-4mol)を用いて実施例3と同様の操作を行った。収量
75.6mg 修飾率 15.6%
B12‐HPEMA/PHEMA−H 1g当りのB12の固定化量 557mg
【0028】
実施例7
<コアシェル型HBP(HPEMA/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
ビタミンB12誘導体の仕込み量:0.7当量
ビタミンB12誘導体113.4mg(1.05×10-4mol)、コアシェル型HBPとして実施例2で得られたHPEMA/PHEMA−H20.7mg(含OH基1.56×10-4mol)、EDC/HCl87.3mg(4.55×10-4mol)、DMAP55.5mg(4.54×10-4mol)を用いて実施例3と同様の操作を行った。
収量 41.6mg 修飾率 20.2%
B12‐HPEMA/PHEMA1g当りのB12の固定化量 620mg
【0029】
実施例8
<コアシェル型HBP(HPEMA/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
ビタミンB12誘導体の仕込み量:1.0当量
ビタミンB12誘導体162.1mg(1.51×10-4mol)、コアシェル型HBPとして実施例1で得られたHPEMA/PHEMA21.9mg(含OH基1.65×10-4mol)、EDC/HCl149.7mg(7.81×10-4mol)、DMAP93.5mg(7.65×10-4mol)を用いて実施例3と同様の操作を行った。
収量 49.4mg 修飾率 19.3%
B12‐HPEMA/PHEMA1g当りのB12の固定化量 610mg
【0030】
実施例9
<コアシェル型HBP(HPEMA/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
ビタミンB12誘導体の仕込み量:0.05当量
25mL二口ナス型フラスコにビタミンB12誘導体40.2mg(3.74×10-5mol)、コアシェル型HBPとして実施例2で得られたHPEMA/PHEMA−H100.5mg(含OH基7.57×10-4mol)、DMAP44.8mg(3.67×10-4mol)を入れ、窒素置換した。乾燥DMF溶液(3mL)を加え溶解させた後、氷浴下でEDC/HCl78.2mg(4.08×10-4mol)を加え、4時間撹拌した。その後、クロロホルム100mLを加え蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去し、メタノールに溶解させカラム(Sephadex LH−20)で精製した。分取した第一成分を濃縮し、クロロホルムを加えた後、KCN水溶液(KCN43.6mg(6.70×10-4 mol)、水100mL)を加え分液漏斗で激しく振とうし、蒸留水で3回洗浄した。析出した紫色固体はメタノールに溶解させて有機相に加え無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去、乾固して紫色固体を得た。
収量 26.6mg 修飾率 1.9%
B12‐HPEMA/PHEMA−H 1g当りのB12の固定化量130mg
表1に実施例3ないし9のビタミンB12誘導体の仕込み比と修飾率、固定化量をまとめたものを示す。また、図8にビタミンB12誘導体の仕込み比と修飾率の相関を示す。
【表1】
【0031】
実施例10
<B12‐HPEMA/PHEMA−Hのミクロ環境評価>
実施例6で合成したB12‐HPEMA/PHEMA−H(修飾率15.6%)を種々の溶媒に溶解し、それぞれUV−visスペクトルを測定した。また、ビタミンB12誘導体を用いて同様の操作を行った。表2に種々の溶媒中でのB12‐HPEMA/PHEMA−
H及びビタミンB12誘導体のα帯の吸収極大波数を示す。図9にB12‐HPEMA/PHEMA−H及びビタミンB12誘導体のα帯の吸収極大波数と溶媒の極性パラメータETNとの相関を示す
【表2】
【0032】
実施例11
<B12‐HPEMA/PHEMA−H(修飾率20.2%)のアコシアノ化>
【化22】
実施例7で合成したB12‐HPEMA/PHEMA−H(修飾率20.2%)25.0mgを塩化メチレン50mLに溶解し、30%過塩素酸水溶液40mLを加え、分液漏斗で激しく振とうした。有機相が紫色から赤色に変化した後、蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去して乾固した。
得られた化合物のUV−visスペクトルを図10に示す。
【0033】
実施例12
<B12‐HBP(HPEMA/PHEMA−H)のCo(II)化>
【化23】
実施例11で合成したB12−HPEMA/PHEMA−H(アコシアノ体)をアセトニトリル−メタノール(1:1(v/v))混合溶媒60mLに溶解し、10分間撹拌しながら窒素バブリングして脱気した。そのまま溶液が赤色から黒緑色に変化するまで水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)を加えた後、5分間窒素バブリングした。その後、溶液
が黒緑色から橙色に変化するまで60%過塩素酸水溶液をゆっくりと滴下した。塩化メチレン100mLを加え、蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去してクロロホルム/n−ヘキサンで再沈殿し、橙色粉末を得た。
収量 22.0mg
得られた化合物のUV−visスペクトルを図11に示す。
【0034】
実施例13
<B12‐HPEMA/PHEMA−H(Co(II)体)のCV測定>
実施例12で合成したB12‐HPEMA/PHEMA−H(Co(II)体)(
修飾率15.8%)を用いて、修飾されたビタミンB12誘導体0.5mM、過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウム0.1MのDMF溶液を調整した。内部標準として少量のフェロセンを加え、作用電極にグラッシカーボン電極、対電極に白金電極、参照電極にAg/AgCl電極を用いサイクリックボルタンメトリー(CV)測定を行った(図12)。次いで、臭化フェネチル20μLを加えて同様にCV測定を行った(図13)。
【0035】
実施例14
<ビタミンB12誘導体(Co(II)体)>
ビタミンB12誘導体(Cob(II)6C1エステル)を用いて、ビタミンB12誘導体0
.5mM、過塩素酸テトラ−n−ブチルアンモニウム0.1MのDMF溶液を調整した。内部標準として少量のフェロセンを加え、作用電極にグラッシカーボン電極、対電極に白金電極、参照電極にAg/AgCl電極を用いCV測定を行った(図14)。次いで、臭化フェネチル20μLを加えてCV測定を行った(図15)。
【0036】
実施例15
<B12−HPEMA/PHEMA−Hを用いた臭化フェネチルの脱ブロモ化反応>
実施例4で合成したB12‐HPEMA/PHEMA−H(修飾率7.2%)を用いて、修飾されているビタミンB12誘導体が2.0×10-5M、臭化フェネチルが1.9×10-3Mに調整されたメタノール溶液25mLに酸化チタン19mgを加え、15分間窒素バブリングして脱気した。それから、撹拌しながらブラックライト(フナコシ(株)製、15W)により反応器外表面における紫外線強度1.76mWcm-2で紫外線を14時間照射し、GC−MSで生成物解析及び定量を行った。同様の操作を実施例4、6及び9で合
成したB12‐HPEMA/PHEMA−H(修飾率1.9%、6.6%、15.6%)でも行った。反応結果を下記の表3に示した。
【0037】
実施例16
<ビタミンB12誘導体を用いた臭化フェネチルの脱ブロモ化反応>
ビタミンB12誘導体(Cob(II)6C1エステル)が2.0×10-5M、臭化フェ
ネチルが1.9×10-3Mに調整されたメタノール溶液25mLに酸化チタン19mgを加え、15分間窒素バブリングして脱気した。それから、撹拌しながらブラックライト(フナコシ(株)製、15W)により反応器外表面における紫外線強度1.76mWcm-2で紫外線を14時間照射し、GC−MSで生成物解析及び定量を行った。反応結果を下記の表3に示した。
【0038】
実施例17
<HPEMA/PHEMA−Hを用いた臭化フェネチルの脱ブロモ化反応>
臭化フェネチルが1.9×10-3Mに調整されたメタノール溶液25mLに酸化チタン19mg、HPEMA/PHEMA0.44mgを加え、15分間窒素バブリングして脱気した。それから、撹拌しながらブラックライト(フナコシ(株)製、15W)により反応器外表面における紫外線強度1.76mWcm-2で紫外線を14時間照射し、GC−MSで生成物解析及び定量を行った。反応結果を表3に示した。
【0039】
実施例18
<ビタミンB12誘導体+HPEMA/PHEMA−Hを用いた臭化フェネチルの脱ブロモ化反応>
ビタミンB12誘導体(Cob(II)6C1エステル)が2.0×10-5M、臭化フェネ
チルが1.9×10-3Mに調整されたメタノール溶液25mLに酸化チタン19mg、HPEMA/PHEMA5.04mgを加え、15分間窒素バブリングして脱気した。それから、撹拌しながらブラックライト(フナコシ(株)製、15W)により反応器外表面における紫外線強度1.76mWcm-2で紫外線を14時間照射し、GC−MSで生成物解析及び定量を行った。反応結果を表3に示した。
【表3】
【0040】
実施例19
<コアシェル型HBP(HPS/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
【化24】
ビタミンB12誘導体の仕込み量:0.2当量
25mL二口ナス型フラスコにビタミンB12誘導体((CN)2Cob(III)6C1エステル)65.4mg(6.08×10-5mol)、参考例4で合成したHPS/PHEMA−H40.6mg(含OH基3.09×10-4mol)、DMAP37.5mg(3.07×10-4mol)を入れ、窒素置換した。乾燥DMF溶液(3mL)を加え溶解させた後、氷浴下でEDC/HCl58.7mg(3.06×10-4mol)を加え、室温で4時間撹拌した。その後、クロロホルム100mLを加え蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を濃縮し、GPC(溶離液クロロホルム、検出器波長371nm)により精製した。分取した第一成分(ブロード)にKCN水溶液(KCN86.4mg(1.33×10-3 mol)、水100mL)を加え分液漏斗で激しく振とうし、蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去してクロロホルム/n−ヘキサンで再沈殿した。生成物をろ過、減圧乾燥し紫色粉末を得た。
収量 53.7mg 修飾率 13.2%
B12‐HPS/PHEMA−H 1g当りの固定化量 519mg
【0041】
実施例20
<コアシェル型HBP(HPS/PHEMA−H)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>ビタミンB12誘導体の仕込み量:0.4当量
ビタミンB12誘導体98.0mg(9.12×10-5mol)、HPS/PHEMA−H30.7mg(含OH基2.34×10-4mol)、EDC/HCl48.1mg(2.51×10-4mol)、DMAP28.6mg(2.34×10-4mol)を用いて実施例19と同様の操作を行った。
収量 48.4mg 修飾率 16.8%
B12‐HPS/PHEMA−H 1g当りの固定化量 578mg
GPCチャートを図16に示す。ビタミンB12誘導体修飾後のUV−visスペクトルを図17に、1H−NMRスペクトルを図18に示す。
【0042】
実施例21
<B12‐HPS/PHEMA−Hのアコシアノ化>
実施例20で合成したB12‐HPS/PHEMA−H(修飾率16.8%)27.9mgを塩化メチレン50mLに溶解し、30%過塩素酸水溶液40mLを加え、分液漏斗で激しく振とうした。有機相が紫色から赤色に変化した後、蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去して乾固した。
【0043】
実施例22
<B12‐HPS/PHEMA−HのCo(II)化>
実施例21で生成したB12‐HPS/PHEMA−H(アコシアノ体)をアセトニトリル−メタノール(1:1(v/v))混合溶媒60mLに溶解し、10分間撹拌しながら窒素バブリングして脱気した。そのまま溶液が赤色から黒緑色に変化するまでNaBH4
を加えた後、5分間窒素バブリングした。その後、溶液が黒緑色から橙色に変化するまで60%過塩素酸水溶液をゆっくりと滴下した。塩化メチレン100mLを加え、蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去してクロロホルム/n−ヘキサンで再沈殿し、橙色粉末を得た。
収量 18.0mg
B12−HPS/PHEMA(Co(II)体)のUV−visスペクトル(溶媒:塩化メチレン)を図19に示す。
【0044】
実施例23
<B12‐HPS/PHEMA−H臭化フェネチルの脱ブロモ化反応>
実施例20で合成したB12−HPS/PHEMA−H(修飾率16.8%)を用いて、修飾されているビタミンB12誘導体が2.0×10-5M、臭化フェネチルが1.9×10-3Mに調整されたメタノール溶液25mLに酸化チタン19mgを加え、15分間窒素バブリングして脱気した。それから、撹拌しながらブラックライト(フナコシ(株)製、15W)により反応器外表面における紫外線強度1.76mWcm-2で紫外線を14時間照射し、GC−MSで生成物解析及び定量を行った。
【表4】
【0045】
実施例24
<B12‐HPEMA/PHEMA−HのSEM測定>
実施例7で合成したB12−HPEMA/PHEMA(修飾率20.2%)をメタノール−ベンゼン混合溶液(1:1,v/v)に溶解し、スライドガラス(松波ガラス製)上にスピンコーティング法でキャストした。24時間減圧乾燥した後、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて測定したSEM画像を図21に示す。
【0046】
実施例25
実施例1
<ジチオカルバメート基を分子末端に有する直鎖状ポリ(メタクリル酸メチル)をシェル鎖に有するコア(共重合系)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPEMA−HEMA/PMMA)の合成>
300mL反応フラスコに参考例8で得られたアクリル系共重合型ハイパーブランチポリマー1.57g、メタクリル酸メチル40.05g、テトラエチルチウラムジスルフィド1.19g、及びDMF166.5gを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下で、室温で13時間行った。つぎにこの反応液をTHF935g−ヘキサン300gの混合溶液に添加してポリマーを粘稠物状態とした。得られた粘稠物をデカンテーションにより分別し、
40℃温浴下テトラヒドロフラン100gに再溶解した後、この溶液をジイソプロピルエーテル720gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物10.0gを得た。得られたポリマーのゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定された重量平均分子量Mwは71,000であり、分散度Mw/Mnは8.23であった。
得られたハイパーブランチポリマーは、下記の化学式(107)で表される構造式を重合開始部位、化学式(108)で表される直鎖構造の繰り返し単位と化学式(109)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位とからなる重合鎖部分を有し、そして該重合鎖部分の重合終了部位に化学式(110)で表される直鎖状の繰り返し構造結合してなるハイパーブランチポリマーである。
【化25】
【化26】
【化27】
【化28】
【0047】
実施例26
<分子末端が還元されたジチオカルバメート基を分子末端に有する直鎖状ポリ(メタクリル酸メチル)をシェル鎖に有するコア(アクリル系共重合)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPEMA−HEMA/PMMA−H)の合成>
300mLガラス製反応フラスコに、実施例25で得たジチオカルバメート基を分子末端に有するコア(アクリル系共重合)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPEMA−HEMA/PMMA、Mw:71,000、Mw/Mn:8.23)4.0g、テトラヒドロフラン76.0gを仕込み、撹拌してうす黄色透明溶液を調製した後、水素化トリブチルスズ[アルドリッチ社製]4.1mLを添加した。反応系内を窒素置換し、この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光反応を、撹拌下、室温で3.5時間行った。次に、この反応溶液を
ヘキサン1Lに添加して、ハイパーブランチポリマーをスラリー状態で再沈した。この再沈を3回繰り返した後、得られたスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末のジチオカルバメート基が水素に置換されたハイパーブランチポリマー2.5gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは34,000、分散度Mw/Mnは4.68であった。1H−NMRスペクトルを図22に示す。得られたハイパーブランチポリマーをDMFへ溶解させ、308μg/mLとなるように調整した溶液の紫外可視吸収スペクトル測定を行った。還元反応前に観測されたジチオカルバメート基に由来する280nmを中心とするピークが、還元反応後減少(還元前と比較してジチオカルバメート基89.3%減少)しているのが観測された。これより得られたハイパーブランチポリマーは、上記の化学式(107)で表される構造式を重合開始部位、化学式(108)で表される直鎖構造の繰り返し単位と化学式(108)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位とからなる重合鎖部分を有し、そして該重合鎖部分の重合終了部位に化学式(109)で表される直鎖状の繰り返し構造を有するハイパーブランチポリマーのジチオカルバメート基が90%近く還元されて水素になったハイパーブランチポリマーである。
【0048】
実施例27
<ジチオカルバメート基を分子末端に有する直鎖状ポリ(メタクリル酸tert-ブチル)を
シェル鎖に有するコア(共重合系)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPS−HEMA/PBMA)の合成>
300mL反応フラスコに参考例9で得られ共重合ハイパーブランチポリマー(HPS−HEMA)2.00g、メタクリル酸tert-ブチル(BMA)25.18g、テトラエ
チルチウラムジスルフィド1.50g、及びDMF108.7gを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から100Wの高
圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下で、室温で7時間行った。つぎにこの反応液をヘキサン500gに添加してポリマーを粘稠物状態とした。得られた粘稠物をデカンテーションにより分別し、40℃温浴下テトラヒドロフラン130gに再溶解した後、この溶液をヘキサン750gに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物13gを得た。得られたポリマーのゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定された重量平均分子量Mwは211,000であり、分散度Mw/Mn
は4.27であった。得られたハイパーブランチポリマーをDMFへ溶解させ、105μg/mLとなるように調整した溶液の紫外可視吸収スペクトル測定を行った。ジチオカルバメート基に由来する280nm中心とするピークの吸収スペクトルからS−DCの280nmにおける吸光度の検量線を用いて、S−DC量を定量したところ、本ポリマーの組成比は、S−DC:HEMA:BMA=1.0:1.1:31.8(mol比)であった。また1H−NMR測定より、BMAのブチル基がブロードに観測され、シェルの形成が
確認された(図23)。得られたハイパーブランチポリマーは、下記の化学式(111)で表される構造式を重合開始部位、化学式(112)で表される直鎖構造の繰り返し単位と化学式(113)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位とからなる重合鎖部分を有し、そして該重合鎖部分の重合終了部位に化学式(114)で表される直鎖状の繰り返し構造を結合してなるハイパーブランチポリマーである。
【化29】
【化30】
【化31】
【化32】
【0049】
実施例28
<分子末端が還元されたジチオカルバメート基を分子末端に有する直鎖状ポリ(メタクリル酸メチル)をシェル鎖に有するコア(共重合)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPS−HEMA/PBMA−H)の合成>
300mLガラス製反応フラスコに、実施例27で得たジチオカルバメート基を分子末端に有するコア(共重合)−シェル型ハイパーブランチポリマー(HPS−HEMA/BMA、Mw:211,000、Mw/Mn:4.27)4.0g、テトラヒドロフラン76.0gを仕込み、撹拌してうす黄色透明溶液を調製した後、水素化トリブチルスズ[アルドリッチ社製]2.4mLを添加した。反応系内を窒素置換し、この溶液の真ん中から100Wの高圧水銀灯[セン特殊光源(株)製、HL−100]を点灯させ、内部照射による光反応を、撹拌下、室温で3.5時間行った。次に、この反応溶液をヘキサン1Lに
添加して、ハイパーブランチポリマーをスラリー状態で再沈した。この再沈を3回繰り返した後、得られたスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末のジチオカルバメート基が水素に置換されたハイパーブランチポリマー2.6gを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは163,000、分散度Mw/Mnは2.63であった。1H−NMRスペクトルを図24に示す。得られたハイパ
ーブランチポリマーをDMFへ溶解させ、1000μg/mLとなるように調整した溶液の紫外可視吸収スペクトル測定を行った。還元反応前に観測されたジチオカルバメート基に由来する280nmを中心とするピークが、還元反応後減少(還元前と比較してジチオカルバメート基93.0%減少)しているのが観測された。これより得られたハイパーブランチポリマーは、上記の化学式(111)で表される構造式を重合開始部位とし、化学式(112)で表される直鎖構造の繰り返し単位と化学式(113)で表される枝分かれ
構造の繰り返し単位とからなる重合鎖部分を有し、そして該重合鎖部分の重合終了部位に化学式(114)で表される直鎖状の繰り返し構造を結合してなるハイパーブランチポリマーのジチオカルバメート基が90%以上還元されて水素になったハイパーブランチポリマーである。
【0050】
実施例29
<コアシェル型HBP(HPEMA−HEMA/PMMA)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
【化33】
25mL二口ナス型フラスコにビタミンB12誘導体15.0mg(1.40×10-5mol)、コアシェル型HBPとしてHPEMA−HEMA/PMMA50.4mg(含OH基1.36×10-5mol)、ジメチルアミノピリジン(DMAP)4.0mg(3.27×10-5mol)を入れ、窒素置換した。乾燥N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)溶液(3mL)を加え溶解させた後、氷浴下で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/HCl)9.2mg(4.80×10-5mol)を加え、室温で4時間撹拌した。その後、クロロホルム100mLを加え蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶液を濃縮し、GPC(溶離液クロロホルム、371nm検出波長)により精製した。分取した第一成分(ブロード)にKCN水溶液100mLを加え分液漏斗で激しく振とうし、蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去してクロロホルム/n−ヘキサンで再沈殿した。生成物をろ過、減圧乾燥し紫色粉末を得た。
収量 24mg ビタミンB12誘導体の修飾率 9.2%
【0051】
実施例30
<コアシェル型HBP(HPS−HEMA/PBMA)へのビタミンB12誘導体の化学修飾>
【化34】
25mL二口ナス型フラスコにビタミンB12誘導体45.4mg(4.22×10-5m
ol)、コアシェル型HBPとしてHPS−HEMA/PBMA101.4mg(含OH基2.12×10-5mol)、ジメチルアミノピリジン(DMAP)13.0mg(1.06×10-4mol)を入れ、窒素置換した。乾燥N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)溶液(3mL)を加え溶解させた後、氷浴下で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/HCl)23.1mg(1.21×10-4mol)を加え、室温で4時間撹拌した。その後、クロロホルム100mLを加え蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶液を濃縮し、GPC(溶離液クロロホルム、371nm検出波長)により精製した。分取した第一成分(ブロード)にKCN水溶液100mLを加え分液漏斗で激しく振とうし、蒸留水で3回洗浄した。無水硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去してクロロホルム/n−ヘキサンで再沈殿した。生成物をろ過、減圧乾燥し紫色粉末を得た。
収量 88.4mg ビタミンB12誘導体の修飾率 54%
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0052】
【非特許文献1】「ヘルベチカ・ケミカ・アクタ(Helv.Chim.Acta.)」、(スイス)1985年、68、p.1301
【非特許文献2】「ジャーナル・オブ・ケミカル・ソサイアティ・ケミカル・コミュニケーションズ(J.Chem.Soc.Chem.Commun.)」、(英国)、1989年、p.1094
【非特許文献3】「ジャーナル・オブ・アメリカン・ケミカル・ソサイアティ(J.Am.Chem.Soc.)」、(米国)、1999年、121、p.2909
【非特許文献4】「シンレット(Synlett)」、(米国)、2000年、11、p.1694
【非特許文献5】「ケミカル・コミュニケーションズ(Chem.Commun.)」、(英国)、2004年、p.50−51
【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記の式(1)で表される構造を有し、ゲル浸透クロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が2、000ないし20,000,000の整数であるビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【化1】
[式(1)中、
Eは、下記の式(2)で表される繰り返し構造を表し、
【化2】
Gはそれぞれ独立して、水素原子、またはN,N−ジエチルジチオカルバメート基を表し、
A1は下記の式(3)または式(4)
【化3】
【化4】
(式(3)及び式(4)中、
A3はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
X1、X2、X3及びX4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1ないし20のアルキル基、または炭素原子数1から20のアルコキシ基を表す。)で表される基を表し、
A2はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
R1は水素原子またはメチル基を表し、
R2は水素原子、炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のヒドロキシルア
ルキル基、炭素原子数3ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のエポキシ基を含むアルキル基、または式(5)
【化5】
(式中、
R3ないしR9のいずれか1つは、前記式(2)における酸素原子と共有結合する単結合を表し、前記A2−O基と共有結合しないR3ないしR9はそれぞれ独立に水素原子または炭
素原子数1ないし20のアルコキシ基を表し、
Y1はシアノ基、ヒドロキシル基またはメチル基を表し、
Y2はCo原子に配位している水分子を表す。)で表されるビタミンB12化合物を表し(
ただし、R2のうち少なくとも1つ以上は前記式(5)で表されるビタミンB12化合物を
表す。)、
Z1は、水素原子またはメチル基を表し、
n及びmは繰り返し単位の数であって、それぞれ独立して、2ないし100,000を表す。]
【請求項2】
前記A1が式(6)または式(7)
【化6】
【化7】
(式中、lは2ないし10の整数を表す。)で表される基を表す、請求項1記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【請求項3】
前記A2が、−(CH2)k−(式中、kは2ないし10の整数を表す。)で表される基を
表す、請求項1記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【請求項4】
前記ビタミンB12化合物が下記の式(8)
【化8】
(式中、
R3ないしR8はそれぞれ独立に水素原子または炭素原子数1ないし20のアルコキシ基を表し、
Y1はシアノ基、ヒドロキシル基またはメチル基を表し、
Y2はCo原子に配位している水分子を表す。)で表される化合物であることを特徴とす
る請求項1記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【請求項5】
請求項1ないし4のいずれか1項に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーを含むラジカル型有機合成反応触媒。
【請求項6】
脱ハロゲン化反応の促進に用いる請求項5記載のラジカル型有機合成反応触媒。
【請求項7】
炭素−炭素結合反応の促進に用いる請求項5記載のラジカル型有機合成反応触媒。
【請求項8】
下記の式(9)で表される構造を有し、ゲル浸透クロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が2、000ないし20,000,000の整数であるコア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【化9】
[式(9)中、
A3はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
Gはそれぞれ独立して、水素原子、またはN,N−ジエチルジチオカルバメート基を表し、
Eは、下記の式(10)で表される基を表し
【化10】
A2はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
R2は水素原子、炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のヒドロキシルア
ルキル基、炭素原子数3ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のエポキシ基を含むアルキル基を表し、
R1は水素原子またはメチル基を表し、
n及びmは繰り返し単位の数であって、それぞれ独立に、2ないし100,000を表す。]
【請求項9】
請求項8記載のコア−シェル型ハイパーブランチポリマーの少なくとも1つの水酸基と、ビタミンB12化合物のいずれか1つのカルボキシル基とを、縮合剤の存在下で反応させることを特徴とする請求項1記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーの製造方法。
【請求項10】
下記の式(11)で表される構造を重合開始部位として、下記の式(12)で表される直鎖構造の繰り返し単位と下記の式(13)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位とからなる重合鎖部分を有し、そして該重合鎖部分の重合終了部位に化学式(14)で表される直鎖状の繰り返し構造を結合してなり、かつ式(12)で表される直鎖構造の繰り返し単位の総数が1ないし100,000の整数であり、式(13)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位の総数が2ないし100,000の整数であり、ゲル浸透クロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が2,000ないし20,000,000であるビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【化11】
【化12】
【化13】
【化14】
[上記式中、
A1は請求項1記載の式(3)または式(4)で表される基を表し、
A2はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
R1は水素原子またはメチル基を表し、
R2は水素原子、炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のヒドロキシルア
ルキル基、炭素原子数3ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のエポキシ基を含むアルキル基、または請求項1記載の式(5)で表されるビタミンB12化合物を表し(ただし、R2のうち少なくとも1つ以上は前記式(5)で表されるビタミンB12化合物を表す。)
、
Z1は、水素原子またはメチル基を表し、
Z2は、水素原子または炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のアルキル
基を表し、
Z3は、水素原子またはメチル基を表し、
Gは、それぞれ独立して、水素原子またはN,N−ジエチルジチオカルバメート基を表し、
pは繰り返し単位の数であって、それぞれ独立して、2ないし100,000を表す。]
【請求項11】
前記A1が請求項2に記載の式(6)または式(7)で表される基を表す、請求項10記
載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【請求項12】
前記A2が、−(CH2)k−(式中、kは2ないし10の整数を表す。)で表される基を
表す、請求項10記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【請求項13】
前記ビタミンB12化合物が請求項4に記載の式(8)で表される化合物であることを特徴とする請求項10記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【請求項14】
請求項10ないし13のいずれか1項に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーを含むラジカル型有機合成反応触媒。
【請求項15】
脱ハロゲン化反応の促進に用いる請求項14記載のラジカル型有機合成反応触媒。
【請求項16】
炭素−炭素結合反応の促進に用いる請求項14記載のラジカル型有機合成反応触媒。
【請求項1】
下記の式(1)で表される構造を有し、ゲル浸透クロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が2、000ないし20,000,000の整数であるビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【化1】
[式(1)中、
Eは、下記の式(2)で表される繰り返し構造を表し、
【化2】
Gはそれぞれ独立して、水素原子、またはN,N−ジエチルジチオカルバメート基を表し、
A1は下記の式(3)または式(4)
【化3】
【化4】
(式(3)及び式(4)中、
A3はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
X1、X2、X3及びX4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素原子数1ないし20のアルキル基、または炭素原子数1から20のアルコキシ基を表す。)で表される基を表し、
A2はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
R1は水素原子またはメチル基を表し、
R2は水素原子、炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のヒドロキシルア
ルキル基、炭素原子数3ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のエポキシ基を含むアルキル基、または式(5)
【化5】
(式中、
R3ないしR9のいずれか1つは、前記式(2)における酸素原子と共有結合する単結合を表し、前記A2−O基と共有結合しないR3ないしR9はそれぞれ独立に水素原子または炭
素原子数1ないし20のアルコキシ基を表し、
Y1はシアノ基、ヒドロキシル基またはメチル基を表し、
Y2はCo原子に配位している水分子を表す。)で表されるビタミンB12化合物を表し(
ただし、R2のうち少なくとも1つ以上は前記式(5)で表されるビタミンB12化合物を
表す。)、
Z1は、水素原子またはメチル基を表し、
n及びmは繰り返し単位の数であって、それぞれ独立して、2ないし100,000を表す。]
【請求項2】
前記A1が式(6)または式(7)
【化6】
【化7】
(式中、lは2ないし10の整数を表す。)で表される基を表す、請求項1記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【請求項3】
前記A2が、−(CH2)k−(式中、kは2ないし10の整数を表す。)で表される基を
表す、請求項1記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【請求項4】
前記ビタミンB12化合物が下記の式(8)
【化8】
(式中、
R3ないしR8はそれぞれ独立に水素原子または炭素原子数1ないし20のアルコキシ基を表し、
Y1はシアノ基、ヒドロキシル基またはメチル基を表し、
Y2はCo原子に配位している水分子を表す。)で表される化合物であることを特徴とす
る請求項1記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【請求項5】
請求項1ないし4のいずれか1項に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーを含むラジカル型有機合成反応触媒。
【請求項6】
脱ハロゲン化反応の促進に用いる請求項5記載のラジカル型有機合成反応触媒。
【請求項7】
炭素−炭素結合反応の促進に用いる請求項5記載のラジカル型有機合成反応触媒。
【請求項8】
下記の式(9)で表される構造を有し、ゲル浸透クロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が2、000ないし20,000,000の整数であるコア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【化9】
[式(9)中、
A3はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
Gはそれぞれ独立して、水素原子、またはN,N−ジエチルジチオカルバメート基を表し、
Eは、下記の式(10)で表される基を表し
【化10】
A2はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
R2は水素原子、炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のヒドロキシルア
ルキル基、炭素原子数3ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のエポキシ基を含むアルキル基を表し、
R1は水素原子またはメチル基を表し、
n及びmは繰り返し単位の数であって、それぞれ独立に、2ないし100,000を表す。]
【請求項9】
請求項8記載のコア−シェル型ハイパーブランチポリマーの少なくとも1つの水酸基と、ビタミンB12化合物のいずれか1つのカルボキシル基とを、縮合剤の存在下で反応させることを特徴とする請求項1記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーの製造方法。
【請求項10】
下記の式(11)で表される構造を重合開始部位として、下記の式(12)で表される直鎖構造の繰り返し単位と下記の式(13)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位とからなる重合鎖部分を有し、そして該重合鎖部分の重合終了部位に化学式(14)で表される直鎖状の繰り返し構造を結合してなり、かつ式(12)で表される直鎖構造の繰り返し単位の総数が1ないし100,000の整数であり、式(13)で表される枝分かれ構造の繰り返し単位の総数が2ないし100,000の整数であり、ゲル浸透クロマトグラフィによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が2,000ないし20,000,000であるビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【化11】
【化12】
【化13】
【化14】
[上記式中、
A1は請求項1記載の式(3)または式(4)で表される基を表し、
A2はエーテル結合またはエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数1ないし20の直
鎖状、枝分かれ状または環状のアルキレン基を表し、
R1は水素原子またはメチル基を表し、
R2は水素原子、炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のヒドロキシルア
ルキル基、炭素原子数3ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のエポキシ基を含むアルキル基、または請求項1記載の式(5)で表されるビタミンB12化合物を表し(ただし、R2のうち少なくとも1つ以上は前記式(5)で表されるビタミンB12化合物を表す。)
、
Z1は、水素原子またはメチル基を表し、
Z2は、水素原子または炭素原子数1ないし20の直鎖状もしくは枝分かれ状のアルキル
基を表し、
Z3は、水素原子またはメチル基を表し、
Gは、それぞれ独立して、水素原子またはN,N−ジエチルジチオカルバメート基を表し、
pは繰り返し単位の数であって、それぞれ独立して、2ないし100,000を表す。]
【請求項11】
前記A1が請求項2に記載の式(6)または式(7)で表される基を表す、請求項10記
載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【請求項12】
前記A2が、−(CH2)k−(式中、kは2ないし10の整数を表す。)で表される基を
表す、請求項10記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【請求項13】
前記ビタミンB12化合物が請求項4に記載の式(8)で表される化合物であることを特徴とする請求項10記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマー。
【請求項14】
請求項10ないし13のいずれか1項に記載のビタミンB12修飾コア−シェル型ハイパーブランチポリマーを含むラジカル型有機合成反応触媒。
【請求項15】
脱ハロゲン化反応の促進に用いる請求項14記載のラジカル型有機合成反応触媒。
【請求項16】
炭素−炭素結合反応の促進に用いる請求項14記載のラジカル型有機合成反応触媒。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図8】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図7】
【図9】
【図21】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図8】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図7】
【図9】
【図21】
【公開番号】特開2009−242787(P2009−242787A)
【公開日】平成21年10月22日(2009.10.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−53934(P2009−53934)
【出願日】平成21年3月6日(2009.3.6)
【出願人】(504145342)国立大学法人九州大学 (960)
【出願人】(000003986)日産化学工業株式会社 (510)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年10月22日(2009.10.22)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年3月6日(2009.3.6)
【出願人】(504145342)国立大学法人九州大学 (960)
【出願人】(000003986)日産化学工業株式会社 (510)
【Fターム(参考)】
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