生分解性重合体の合成方法
【課題】短時間に効率的に生分解性共重合体を合成する方法を提供する。
【解決手段】グリコリド、Ｌ−ラクチド、Ｄ，Ｌ−ラクチド、β−プロピオンラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、Ｄ，Ｌ−マバロノラクトン、トリメチレンカーボネート、１−メチルトリメチレンカーボネート、２，２−ジメチルトリメチレンカーボネート、テトラメチレンカーボネート、１，５−ジオキセパン−２−オン、モルフォリン−２，５−ジオン、３，６−ジメチルモルフォリン−２，５−ジオン、（Ｒ）−ｏｒ−（Ｓ）−３−メチル−４−オキサ−６−ヘキサノライド（ＭＯＨＥＬ）、エチレンオキシド、５−メチル−５−ベンジロキシカルボニル−１，３−ジオキサン−２−オンから選択される１種または２種以上の生分解性を有する単量体にマイクロ波を照射して開環重合させる。
【解決手段】グリコリド、Ｌ−ラクチド、Ｄ，Ｌ−ラクチド、β−プロピオンラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、Ｄ，Ｌ−マバロノラクトン、トリメチレンカーボネート、１−メチルトリメチレンカーボネート、２，２−ジメチルトリメチレンカーボネート、テトラメチレンカーボネート、１，５−ジオキセパン−２−オン、モルフォリン−２，５−ジオン、３，６−ジメチルモルフォリン−２，５−ジオン、（Ｒ）−ｏｒ−（Ｓ）−３−メチル−４−オキサ−６−ヘキサノライド（ＭＯＨＥＬ）、エチレンオキシド、５−メチル−５−ベンジロキシカルボニル−１，３−ジオキサン−２−オンから選択される１種または２種以上の生分解性を有する単量体にマイクロ波を照射して開環重合させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生分解性単独重合体又は生分解性共重合体を効率的に合成する合成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
重合体は、分解性の観点から、難分解性重合体と、光分解性重合体と、生分解性重合体とに分類することができる。
【０００３】
汎用性のポリエチレン、汎用性のポリスチレン等に代表される難分解性重合体は、環境中に放出されても分解せずに残留するため、生物や人体に影響を及ぼす虞がある。
【０００４】
近年、環境汚染の進行に伴い、光照射により分解される光分解性重合体、酵素や微生物によって分解される生分解性重合体等、容易に分解可能な重合体の研究が盛んに行われている。
【０００５】
生分解性重合体は、環境、人体等に安全な重合体として年々需要が増加してきており、ポリエチレン、ポリスチレン等の汎用性の重合体の代替として注目を集めている。
【０００６】
例えば、生分解性共重合体は、手術用の縫い糸等の医療材料や、除草剤等の農薬組織体として利用されており、仮に、人体や自然環境中に放置された場合においても、体内中の酵素や自然環境中の微生物等によって分解されることにより、人体又は環境への悪影響を阻止できるといった大きな利点がある。
【０００７】
生分解性重合体の市価は、例えば最も重要の多いポリ乳酸が約５００円／ｋｇであるように、汎用の重合体に比べても高価であるが、製造コストを低減させることによって低価格が実現されれば、さらなる需要が見込まれる。
【０００８】
例えば、以下の特許文献１には、この生分解性重合体の合成方法の一例として、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することが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特許第３７４４８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の生分解性重合体の合成方法では、反応釜中の反応溶液を攪拌しながら加熱し、熱伝導により反応溶液中の分子を加熱するため、反応時間が長時間となっていた。また、このように長時間反応させることにより、熱による解重合も同時に進行し、反応時間の割に収率が低いといった問題も生じていた。
【００１１】
また、長時間の反応は、燃料や電力などのエネルギーの消費を増加させるため、合成した生分解性共重合体の価格を抑制することが困難であった。
【００１２】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、効率的に生分解性単独重合体又は生分解性共重合体を合成する生分解性重合体の合成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】
【００１３】
本発明者らは、鋭意検討の結果、環状化合物である生分解性を有する単量体にマイクロ波を照射して当該単量体を開環重合させることにより、短時間で効率的に生分解性重合体を合成できることを見出し、本発明に至った。
【００１４】
すなわち、本発明は、環状化合物であるグリコリド、Ｌ−ラクチド、Ｄ，Ｌ−ラクチド、β−プロピオンラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、Ｄ，Ｌ−マバロノラクトン、トリメチレンカーボネート、１−メチルトリメチレンカーボネート、２，２−ジメチルトリメチレンカーボネート、テトラメチレンカーボネート、１，５−ジオキセパン−２−オン、モルフォリン−２，５−ジオン、３，６−ジメチルモルフォリン−２，５−ジオン、（Ｒ）−ｏｒ−（Ｓ）−３−メチル−４−オキサ−６−ヘキサノライド（ＭＯＨＥＬ）、エチレンオキシド、５−メチル−５−ベンジロキシカルボニル−１，３−ジオキサン−２−オンから選択される１種または２種以上の生分解性を有する単量体にマイクロ波を照射して当該単量体を開環重合させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、生分解性重合体を短時間で効率的に合成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態では、１種又は２種の環状化合物である生分解性を有する単量体にマイクロ波を照射し、この単量体を開環重合させて生分解性単独重合体または生分解性共重合体を合成する。
【００１７】
環状化合物としては、例えば、グリコリド、Ｌ−ラクチド、Ｄ，Ｌ−ラクチド、β−プロピオンラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、Ｄ，Ｌ−マバロノラクトン、トリメチレンカーボネート、１−メチルトリメチレンカーボネート、２，２−ジメチルトリメチレンカーボネート、テトラメチレンカーボネート、１，５−ジオキセパン−２−オン、モルフォリン−２，５−ジオン、３，６−ジメチルモルフォリン−２，５−ジオン、（Ｒ）−ｏｒ−（Ｓ）−３−メチル−４−オキサ−６−ヘキサノライド（ＭＯＨＥＬ）、エチレンオキシド、５−メチル−５−ベンジロキシカルボニル−１，３−ジオキサン−２−オン等が挙げられる。
【００１８】
マイクロ波は、波長１〜１０００ｍｍ、周波数３０〜０．３ＧＨｚの電磁波である。本実施の形態では、１種又は２種の環状化合物である生分解性を有する単量体に微量の触媒存在下でこのマイクロ波（波長１２２ｍｍ、周波数２．４５ＧＨｚ）を照射する。これにより、単量体分子中の環状構造が開環し、この開環反応が連続して起こることにより重合体が合成される。
【００１９】
また、本実施の形態では、マイクロ波照射による開環重合の重合温度を２００℃以下とする。重合温度が２００℃を超えた高温となると、合成した重合体に褐変化が生じ、さらに急激に解重合が進行するためである。
【００２０】
また、本実施の形態では、マイクロ波照射による開環重合を空気雰囲気下で行う。重合の効率低下の一因となる水分や重合体の褐変化を促す酸素を排除するために、開環の雰囲気を空気に替えてアルゴン、窒素等の不活性ガス雰囲気としてもよい。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００２２】
本実施例では、マイクロ波照射によりε−カプロラクトン（以下、ＣＬと記載する。）の単独重合体（以下、ＰＣＬと記載する。）、Ｌ−ラクチド（以下、Ｌ−ＬＡと記載する。）とＣＬとのランダム共重合体（以下、ＰＬＬＡＣＬと記載する。）、及び、Ｌ−ＬＡとグリコリド（以下、ＧＬと記載する。）とのランダム共重合体（以下、ＰＬＬＡＧＬと記載する。）を合成した。
【００２３】
マイクロ波照射よるＰＣＬの合成
（実施例１）先ず、重合触媒に対するモノマー比が１０００ｍｏｌ／ｍｏｌになるように、重合触媒として８．４ｍｇ（２．１×１０−５ｍｏｌ）のオクチル酸スズ（Ｓｎ（ｏｃｔ）２）、続いてモノマーとして２．４ｇ（２．１×１０−２ｍｏｌ）のＣＬをシュレンクチューブに入れ、シュレンクチューブ内の混合物を十分に攪拌した。次に、このシュレンクチューブを簡易型マイクロ波反応装置（四国計測工業株式会社製）内に設置して所定の出力に設定したマイクロ波を照射した。この間、反応温度を、光ファイバー温度計を用いて所定の温度を超えないように注意しながら測定した。マイクロ波照射の終了後、合成したＰＣＬをクロロホルムに溶解させ、続いて過剰のメタノール中にＰＣＬを沈殿させた。その後、ＰＣＬを真空乾燥機で乾燥させ、乾燥したＰＣＬの重量を計量して収率を求めた。最後に、ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ：Gel Permeation Chromatography）によりＰＣＬの分子量を決定した。
【００２４】
この実施例１において、マイクロ波の出力を５００Ｗ、５７０Ｗ、６２０Ｗ、重合温度１４５−１７０℃としたときの結果を表１に示す。なお、表１に示される結果は、反応溶液に粘性が見られた時点、すなわち重合体が形成された時点のものである。
【００２５】
【表１】
【００２６】
この表１に示すように、マイクロ波の出力を５００Ｗ、５７０Ｗ、６２０Ｗと増加させると、マイクロ波の照射時間を短縮してもＰＣＬの収率及び分子量は共に増加した。すなわち、マイクロ波の出力を６２０Ｗとした場合、マイクロ波の照射時間が７．５０分で収率７９．０％、分子量２．４９×１０４のＰＣＬが合成され、最も良好の結果となった。
【００２７】
（実施例２）実施例１の結果を踏まえてマイクロ波の出力を６２０Ｗ、重合温度１４５−１７０℃として、マイクロ波の照射時間を６．００分、７．５０分、９．００分、１２．００分と増加させ、実施例１と同様の手順でＣＬの重合を行った。この実施例２の結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】
この表２に示すように、マイクロ波の出力を６２０Ｗ、重合温度を１４５−１７０℃とした場合、マイクロ波の照射時間が９．００分までは、照射時間の増加に伴ってＰＣＬの収率及び分子量は共に増加した。すなわち、出力６２０Ｗのマイクロ波を９．００分照射した場合、収率９１．４％、分子量２．９９×１０４のＰＣＬが合成され、最も良好の結果となったが、マイクロ波の照射時間が１２．００分では、ＰＣＬの収率及び分子量は共に減少した。なお、照射時間１２．００分で収率及び分子量が共に減少した要因は、反応時間の増加によるＰＣＬの熱分解であると考えられる。
【００３０】
（実施例３）実施例１及び実施例２で行われたマイクロ波照射によるＣＬの単独重合が従来のオイルバスを用いたＣＬの熱重合に比べてどの程度効率的にＰＣＬを合成できるかを検討する実験を行った。この実施例３では、マイクロ波重合及び熱重合共にモノマーのＣＬを０．８ｇ（０．７×１０−２ｍｏｌ）、重合触媒のオクチル酸スズを２．８ｍｇ（０．７×１０−５ｍｏｌ）とした。また、熱重合ではオイルバスによる重合温度を１２０℃、１５０℃とし、マイクロ波重合ではマイクロ波照射による重合温度を１５５℃とした。この実施例３の結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
【００３２】
この表３に示すように、重合温度が１５０℃の熱重合において合成したＰＣＬは、重合時間が１８０分では収率８１．３％、分子量２．３３×１０４であり、重合時間が３００分では収率８２．１％、分子量２．４７×１０４であった。また、重合温度が１２０℃の熱重合において合成したＰＣＬは、重合時間が１８０分では収率２４．１％、分子量１．１２×１０４、重合時間が３００分では収率６６．０％、分子量２．４６×１０４であった。
【００３３】
一方、重合温度１５５℃としたマイクロ波の照射によるＣＬの単独重合では、熱重合によるＣＬの単独重合の４５分の１〜７５分の１の重合時間で、収率６６．８％、分子量２．２４×１０４のＰＣＬを合成できた。
【００３４】
マイクロ波照射によるＰＬＬＡＣＬの合成
実施例１〜実施例３の結果を踏まえ、マイクロ波照射によりＬ−ＬＡとＣＬとのランダム共重合を行った。このＬ−ＬＡとＣＬとのランダム共重合では、Ｌ−ＬＡとＣＬとの仕込比を５０／５０、２０／８０、８０／２０とした。
【００３５】
（実施例４）実施例４では、モノマーのＬ−ＬＡとモノマーのＣＬとの仕込比を５０／５０とした。先ず、モノマーと重合開始剤との比が１０００ｍｏｌ／ｍｏｌになるように、重合開始剤であるオクチル酸スズ８．４ｍｇ（２．１×１０−５ｍｏｌ）を、続いてＬ−ＬＡ１．５ｇ（１．０５×１０−２ｍｏｌ）及びＣＬ１．２ｇ（１．０５×１０−２ｍｏｌ）をシュレンクチューブに入れた。シュレンクチューブ内の反応溶液を十分に攪拌した後、簡易型マイクロ波反応装置内にシュレンクチューブを設置し、マイクロ波の出力を所定の値に設定し、モノマーであるＬ−ＬＡ及びＣＬへのマイクロ波照射を行った。なお、マイクロ波照射中の反応温度は光ファイバー温度計を使用し、所定の温度を超えないように測定した。マイクロ波の照射後、合成したポリマーをクロロホルムで溶解し、過剰のメタノール中で沈殿させ、得られたポリマーを真空乾燥機で乾燥させた。このポリマーの重量を測り、収率を求めた後、ＧＰＣ、１ＨＮＭＲ（1H Nuclear Magnetic Resonance）によって分子量、組成比を決定した。６２０Ｗであるマイクロ波を５．００分照射したときの結果を表４に示す。
【００３６】
【表４】
【００３７】
表４に示すように、マイクロ波の照射時間を５．００分として合成したＰＬＬＡＣＬは、重合温度が１２５−２００℃では、収率８８．０％、分子量１．９６×１０４であり、重合温度が１３５−２００℃では、収率７６．６％、分子量２．１０×１０４であり、重合温度が１４５−２００℃では、収率７７．２％、分子量２．１４×１０４であり、何れの場合も組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）は、仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）の５０／５０に近い値であった。また、重合温度が１３５−１８０℃では、収率６６．４％、分子量６６．４×１０４であり、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）は６４／３６となり、仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）の５０／５０と大きくずれた。
【００３８】
このように、重合温度における最高温度が１８０℃であるよりも２００℃である方が収率、分子量、及び組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）は良好であった。なお、２００℃よりもさらに高温とすると、合成したＰＬＬＡＣＬに褐変化が生じた。
【００３９】
これより、重合温度を調節することによって、収率及び分子量を増加させて合成したＰＬＬＡＣＬの組成比を仕込比に近づけることができ、また、合成したＰＬＬＡＣＬの褐変化を抑制できることがわかった。
【００４０】
（実施例５）実施例５では、仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）を２０／８０とする以外は、実施例４と同様に実験を行った。この実施例５の結果を表５に示す。
【００４１】
【表５】
【００４２】
表５に示すように、重合温度１２５−２００℃において、マイクロ波の照射時間を５．００分とした場合、合成したＰＬＬＡＣＬは、収率８３．０％、分子量２．７８×１０４となり、マイクロ波の照射時間を８．００分とした場合、合成したＰＬＬＡＣＬは、収率８８．４％、分子量３．００×１０４となった。このように、マイクロ波の照射時間が８分までは、反応時間の増加に伴って合成したＰＬＬＡＣＬの収率及び分子量は共に増加し、組成比は仕込比と同程度であった。
【００４３】
また、重合温度１３５−２００℃において、マイクロ波の照射時間を９．００分とした場合、合成したＰＬＬＡＣＬは、収率８６．４％、分子量２．５５×１０４となり、収率及び分子量は僅かに減少した。
【００４４】
また、重合温度１３５−２００℃において、マイクロ波の照射時間を１０分とした場合、合成したＰＬＬＡＣＬは、収率７７．２％、分子量２．４１×１０４となり、収率及び分子量は共に減少しただけでなく、組成比は、モノマーの仕込比よりも僅かにずれた。これは、反応時間の増加によって合成したＰＬＬＡＣＬが熱分解したためであると考えられる。
【００４５】
また、実施例５では、粘性が出始めてから熱分解が起こる直前までマイクロ波照射を行うことにより、合成したＰＬＬＡＣＬの収率及び分子量は共に増加し、組成比は、仕込比と同程度となることがわかった。
【００４６】
（実施例６）実施例６では、仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）を８０／２０とする以外は、実施例４と同様に実験を行った。この実施例６の結果を表６に示す。
【００４７】
【表６】
【００４８】
表６に示すように、マイクロ波の照射時間を２．００分として合成したＰＬＬＡＣＬは、重合温度１３０−２３０℃では収率７２．５％、分子量３．２７×１０４であり、重合温度１４０−２２５℃では収率８０．９％、分子量２．９１×１０４であった。しかしながら、何れの重合温度も最高温度が高温であることから合成したＰＬＬＡＣＬに褐変化が生じた。
【００４９】
また、マイクロ波の照射時間を４．００分として合成した重合温度１２５−２００℃では収率８３．２％、分子量２．９３×１０４であり、重合温度１３５−１９０℃では収率８０．７％、分子量２．８９×１０４であった。
【００５０】
また、実施例６では、何れの場合も合成したＰＬＬＡＣＬの組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）は仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）と僅かにずれた。
【００５１】
不活性ガス雰囲気下でのマイクロ波照射よるＰＣＬの合成
実施例１〜実施例３では、表２に示すように、マイクロ波の照射時間が９．００分で収率９１．４％、分子量２．９９×１０４のＰＣＬを合成できたが、汎用性の重合体に替えて高分子材料として製品化するには、十分な分子量であるとはいえない。
【００５２】
そこで、さらなる高分子量のＰＣＬを合成するための重合法について検討した。
【００５３】
（実施例７）実施例７では、上述した実施例１〜実施例３において、重合に影響を及ぼす空気中の水分、及び、ポリマーの褐変化の一因となる空気中の酸素を除去するためにシュレンクチューブ内を不活性ガスのアルゴンで置換した。この実施例７では、シュレンクチューブ内をアルゴンガス雰囲気又は空気雰囲気とする以外は実施例１〜実施例３と同様の手順で行った。この実施例７の結果を表７に示す。
【００５４】
【表７】
【００５５】
表７に示すように、空気雰囲気下で重合温度１４５−１７０℃として合成したＰＣＬは、マイクロ波の照射時間が６．００分では収率７６．０％、分子量２．０１×１０４であり、マイクロ波の照射時間が９．００分では収率９１．４％、分子量９１．４×１０４であった。また、アルゴン雰囲気下で重合温度１２０−１８０℃として合成したＰＣＬは、マイクロ波の照射時間が４．００で収率７９．４％、分子量５．８８×１０４であった。
【００５６】
このように、不活性ガスのアルゴン雰囲気下では、空気雰囲気下のときよりもマイクロ波の照射時間を短縮したにもかかわらず、より高収率に実用レベルである高分子量のＰＣＬを合成できた。
【００５７】
不活性ガス存在下でのマイクロ波照射によるＰＬＬＡＣＬの合成
（実施例８）実施例８では、Ｌ−ＬＡとＣＬとの仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）を２０／８０とし、シュレンクチューブ内をアルゴンガス雰囲気又は空気雰囲気とする以外は実施例４〜実施例６と同様の手順で行った。この実施例８の結果を表８に示す。
【００５８】
【表８】
【００５９】
表８に示すように、空気雰囲気下で合成したＰＬＬＡＣＬは、重合温度１２５−２００℃、マイクロ波の照射時間５．００分では、収率８３．０％、分子量２．７８×１０４であり、重合温度１４０−２００℃、マイクロ波の照射時間８．００分では、収率８８．４％、分子量３．００×１０４であった。また、アルゴン雰囲気下で合成したＰＬＬＡＣＬは、重合温度１４０−２００℃、マイクロ波の照射時間４．００分で収率９３．０％、分子量６．１８×１０４であった。
【００６０】
アルゴンガス雰囲気下において合成したＰＬＬＡＣＬは、空気雰囲気下に比べてマイクロ波の照射時間が約半分であったにもかかわらず、分子量は約２倍となり、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）も仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）とほぼ同じであった。
【００６１】
このように、不活性ガスのアルゴン雰囲気下において仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）を２０／８０とした場合、空気雰囲気下に比べてより短時間でより高収率に実用レベルである高分子量のＰＬＬＡＣＬを合成できた。
【００６２】
（実施例９）実施例９では、Ｌ−ＬＡとＣＬとの仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）を５０／５０とし、シュレンクチューブ内をアルゴンガス雰囲気又は空気雰囲気とする以外は実施例４〜実施例６と同様の手順で行った。この実施例９の結果を表９に示す。
【００６３】
【表９】
【００６４】
表９に示すように、空気雰囲気下でマイクロ波の照射時間５．００分として合成したＰＬＬＡＣＬは、重合温度１３５−１８０℃では、収率６６．４％、分子量１．５３×１０４、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）が６４／３６であり、重合温度１４５−２００℃では収率７７．２％、分子量２．１４×１０４、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）が５０／５０であった。また、アルゴンガス雰囲気下で重合温度１１０−１８０℃、マイクロ波の照射時間６．００分として合成したＰＬＬＡＣＬは、収率８４．２％、分子量４．１６×１０４、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）が６０／４０であった。
【００６５】
アルゴンガス雰囲気下において合成したＰＬＬＡＣＬは、空気雰囲気下に比べて分子量は約２倍となったが、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）は仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）と大きくずれた。
【００６６】
このように、不活性ガスのアルゴン雰囲気下において仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）を５０／５０とした場合、短時間でより高収率に高分子量のＰＬＬＡＣＬを合成できた。
【００６７】
（実施例１０）実施例１０では、Ｌ−ＬＡとＣＬとの仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）を８０／２０とし、シュレンクチューブ内をアルゴンガス雰囲気又は空気雰囲気とする以外は実施例４〜実施例６と同様の手順で行った。この実施例１０の結果を表１０に示す。
【００６８】
【表１０】
【００６９】
表１０に示すように、空気雰囲気下でマイクロ波の照射時間を４．００分として合成したＰＬＬＡＣＬは、重合温度１２５−２００℃では収率８３．２％、分子量２．９３×１０４であり、重合温度１３５−１９０℃では収率８０．７％、分子量２．８９×１０４であった。また、アルゴンガス雰囲気下において、重合温度１３０−１９０℃、マイクロ波の照射時間３．００分で合成したＰＬＬＡＣＬは、収率８２．７％、分子量５．８７×１０４であった。また、何れの場合も組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）は、仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）と僅かにずれた。
【００７０】
アルゴンガス雰囲気下では、空気雰囲気下に比べて照射時間が１分短縮されたにもかかわらず、合成したＰＬＬＡＣＬの分子量は、約２倍となった。
【００７１】
このように、不活性ガスのアルゴン雰囲気下において仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）を８０／２０とした場合、短時間でより高収率に実用レベルである高分子量のＰＬＬＡＣＬを合成できた。
【００７２】
不活性ガス存在下でのマイクロ波照射によるＰＬＬＡＧＬの合成
環状化合物であるＬ−ＬＡとグリコリド（ＧＬ）とのランダム共重合を行った。
【００７３】
（実施例１１）実施例１１では、Ｌ−ＬＡとＧＬとの仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＧＬ）を８０／２０として、実施例８〜実施例１０と同様の手順で実験を行った。この実施例１１の結果を表１１に示す。
【００７４】
【表１１】
【００７５】
表１１に示すように、アルゴン雰囲気下で、重合温度１５０℃、重合時間１４４０分として熱重合により合成したＰＬＬＡＧＬは、収率８３．４％、分子量２．１６×１０４、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＧＬ）が８０／２０であった。また、空気雰囲気下で、重合温度１３５−２００℃、マイクロ波の照射時間４．００分としてマイクロ波重合により合成したＰＬＬＡＧＬは、収率８８．７％、分子量２．７２×１０４、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＧＬ）が８５／１５であり、アルゴン雰囲気下で、重合温度１３０−２００℃、マイクロ波の照射時間３．００分としてマイクロ波重合により合成したＰＬＬＡＧＬは、収率９２．７％、分子量５．６６×１０４、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＧＬ）が８３／１７であった。
【００７６】
このように、不活性ガスのアルゴン雰囲気下において仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＧＬ）を８０／２０とした場合、従来の熱重合よりも、短時間でより高収率に実用レベルである高分子量のＰＬＬＡＧＬを合成できた。
【００７７】
本実施例では、短時間で高収率に実用レベルに近い高分子量の生分解性共重合体を合成することができた。すなわち、本発明を適用した実施の形態では、生分解性共重合体を製造させる際の製造コストを削減させ、省エネ化を実現することが可能となる。
【００７８】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生分解性単独重合体又は生分解性共重合体を効率的に合成する合成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
重合体は、分解性の観点から、難分解性重合体と、光分解性重合体と、生分解性重合体とに分類することができる。
【０００３】
汎用性のポリエチレン、汎用性のポリスチレン等に代表される難分解性重合体は、環境中に放出されても分解せずに残留するため、生物や人体に影響を及ぼす虞がある。
【０００４】
近年、環境汚染の進行に伴い、光照射により分解される光分解性重合体、酵素や微生物によって分解される生分解性重合体等、容易に分解可能な重合体の研究が盛んに行われている。
【０００５】
生分解性重合体は、環境、人体等に安全な重合体として年々需要が増加してきており、ポリエチレン、ポリスチレン等の汎用性の重合体の代替として注目を集めている。
【０００６】
例えば、生分解性共重合体は、手術用の縫い糸等の医療材料や、除草剤等の農薬組織体として利用されており、仮に、人体や自然環境中に放置された場合においても、体内中の酵素や自然環境中の微生物等によって分解されることにより、人体又は環境への悪影響を阻止できるといった大きな利点がある。
【０００７】
生分解性重合体の市価は、例えば最も重要の多いポリ乳酸が約５００円／ｋｇであるように、汎用の重合体に比べても高価であるが、製造コストを低減させることによって低価格が実現されれば、さらなる需要が見込まれる。
【０００８】
例えば、以下の特許文献１には、この生分解性重合体の合成方法の一例として、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することが記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特許第３７４４８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の生分解性重合体の合成方法では、反応釜中の反応溶液を攪拌しながら加熱し、熱伝導により反応溶液中の分子を加熱するため、反応時間が長時間となっていた。また、このように長時間反応させることにより、熱による解重合も同時に進行し、反応時間の割に収率が低いといった問題も生じていた。
【００１１】
また、長時間の反応は、燃料や電力などのエネルギーの消費を増加させるため、合成した生分解性共重合体の価格を抑制することが困難であった。
【００１２】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、効率的に生分解性単独重合体又は生分解性共重合体を合成する生分解性重合体の合成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】
【００１３】
本発明者らは、鋭意検討の結果、環状化合物である生分解性を有する単量体にマイクロ波を照射して当該単量体を開環重合させることにより、短時間で効率的に生分解性重合体を合成できることを見出し、本発明に至った。
【００１４】
すなわち、本発明は、環状化合物であるグリコリド、Ｌ−ラクチド、Ｄ，Ｌ−ラクチド、β−プロピオンラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、Ｄ，Ｌ−マバロノラクトン、トリメチレンカーボネート、１−メチルトリメチレンカーボネート、２，２−ジメチルトリメチレンカーボネート、テトラメチレンカーボネート、１，５−ジオキセパン−２−オン、モルフォリン−２，５−ジオン、３，６−ジメチルモルフォリン−２，５−ジオン、（Ｒ）−ｏｒ−（Ｓ）−３−メチル−４−オキサ−６−ヘキサノライド（ＭＯＨＥＬ）、エチレンオキシド、５−メチル−５−ベンジロキシカルボニル−１，３−ジオキサン−２−オンから選択される１種または２種以上の生分解性を有する単量体にマイクロ波を照射して当該単量体を開環重合させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、生分解性重合体を短時間で効率的に合成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態では、１種又は２種の環状化合物である生分解性を有する単量体にマイクロ波を照射し、この単量体を開環重合させて生分解性単独重合体または生分解性共重合体を合成する。
【００１７】
環状化合物としては、例えば、グリコリド、Ｌ−ラクチド、Ｄ，Ｌ−ラクチド、β−プロピオンラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、Ｄ，Ｌ−マバロノラクトン、トリメチレンカーボネート、１−メチルトリメチレンカーボネート、２，２−ジメチルトリメチレンカーボネート、テトラメチレンカーボネート、１，５−ジオキセパン−２−オン、モルフォリン−２，５−ジオン、３，６−ジメチルモルフォリン−２，５−ジオン、（Ｒ）−ｏｒ−（Ｓ）−３−メチル−４−オキサ−６−ヘキサノライド（ＭＯＨＥＬ）、エチレンオキシド、５−メチル−５−ベンジロキシカルボニル−１，３−ジオキサン−２−オン等が挙げられる。
【００１８】
マイクロ波は、波長１〜１０００ｍｍ、周波数３０〜０．３ＧＨｚの電磁波である。本実施の形態では、１種又は２種の環状化合物である生分解性を有する単量体に微量の触媒存在下でこのマイクロ波（波長１２２ｍｍ、周波数２．４５ＧＨｚ）を照射する。これにより、単量体分子中の環状構造が開環し、この開環反応が連続して起こることにより重合体が合成される。
【００１９】
また、本実施の形態では、マイクロ波照射による開環重合の重合温度を２００℃以下とする。重合温度が２００℃を超えた高温となると、合成した重合体に褐変化が生じ、さらに急激に解重合が進行するためである。
【００２０】
また、本実施の形態では、マイクロ波照射による開環重合を空気雰囲気下で行う。重合の効率低下の一因となる水分や重合体の褐変化を促す酸素を排除するために、開環の雰囲気を空気に替えてアルゴン、窒素等の不活性ガス雰囲気としてもよい。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００２２】
本実施例では、マイクロ波照射によりε−カプロラクトン（以下、ＣＬと記載する。）の単独重合体（以下、ＰＣＬと記載する。）、Ｌ−ラクチド（以下、Ｌ−ＬＡと記載する。）とＣＬとのランダム共重合体（以下、ＰＬＬＡＣＬと記載する。）、及び、Ｌ−ＬＡとグリコリド（以下、ＧＬと記載する。）とのランダム共重合体（以下、ＰＬＬＡＧＬと記載する。）を合成した。
【００２３】
マイクロ波照射よるＰＣＬの合成
（実施例１）先ず、重合触媒に対するモノマー比が１０００ｍｏｌ／ｍｏｌになるように、重合触媒として８．４ｍｇ（２．１×１０−５ｍｏｌ）のオクチル酸スズ（Ｓｎ（ｏｃｔ）２）、続いてモノマーとして２．４ｇ（２．１×１０−２ｍｏｌ）のＣＬをシュレンクチューブに入れ、シュレンクチューブ内の混合物を十分に攪拌した。次に、このシュレンクチューブを簡易型マイクロ波反応装置（四国計測工業株式会社製）内に設置して所定の出力に設定したマイクロ波を照射した。この間、反応温度を、光ファイバー温度計を用いて所定の温度を超えないように注意しながら測定した。マイクロ波照射の終了後、合成したＰＣＬをクロロホルムに溶解させ、続いて過剰のメタノール中にＰＣＬを沈殿させた。その後、ＰＣＬを真空乾燥機で乾燥させ、乾燥したＰＣＬの重量を計量して収率を求めた。最後に、ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ：Gel Permeation Chromatography）によりＰＣＬの分子量を決定した。
【００２４】
この実施例１において、マイクロ波の出力を５００Ｗ、５７０Ｗ、６２０Ｗ、重合温度１４５−１７０℃としたときの結果を表１に示す。なお、表１に示される結果は、反応溶液に粘性が見られた時点、すなわち重合体が形成された時点のものである。
【００２５】
【表１】
【００２６】
この表１に示すように、マイクロ波の出力を５００Ｗ、５７０Ｗ、６２０Ｗと増加させると、マイクロ波の照射時間を短縮してもＰＣＬの収率及び分子量は共に増加した。すなわち、マイクロ波の出力を６２０Ｗとした場合、マイクロ波の照射時間が７．５０分で収率７９．０％、分子量２．４９×１０４のＰＣＬが合成され、最も良好の結果となった。
【００２７】
（実施例２）実施例１の結果を踏まえてマイクロ波の出力を６２０Ｗ、重合温度１４５−１７０℃として、マイクロ波の照射時間を６．００分、７．５０分、９．００分、１２．００分と増加させ、実施例１と同様の手順でＣＬの重合を行った。この実施例２の結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】
この表２に示すように、マイクロ波の出力を６２０Ｗ、重合温度を１４５−１７０℃とした場合、マイクロ波の照射時間が９．００分までは、照射時間の増加に伴ってＰＣＬの収率及び分子量は共に増加した。すなわち、出力６２０Ｗのマイクロ波を９．００分照射した場合、収率９１．４％、分子量２．９９×１０４のＰＣＬが合成され、最も良好の結果となったが、マイクロ波の照射時間が１２．００分では、ＰＣＬの収率及び分子量は共に減少した。なお、照射時間１２．００分で収率及び分子量が共に減少した要因は、反応時間の増加によるＰＣＬの熱分解であると考えられる。
【００３０】
（実施例３）実施例１及び実施例２で行われたマイクロ波照射によるＣＬの単独重合が従来のオイルバスを用いたＣＬの熱重合に比べてどの程度効率的にＰＣＬを合成できるかを検討する実験を行った。この実施例３では、マイクロ波重合及び熱重合共にモノマーのＣＬを０．８ｇ（０．７×１０−２ｍｏｌ）、重合触媒のオクチル酸スズを２．８ｍｇ（０．７×１０−５ｍｏｌ）とした。また、熱重合ではオイルバスによる重合温度を１２０℃、１５０℃とし、マイクロ波重合ではマイクロ波照射による重合温度を１５５℃とした。この実施例３の結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
【００３２】
この表３に示すように、重合温度が１５０℃の熱重合において合成したＰＣＬは、重合時間が１８０分では収率８１．３％、分子量２．３３×１０４であり、重合時間が３００分では収率８２．１％、分子量２．４７×１０４であった。また、重合温度が１２０℃の熱重合において合成したＰＣＬは、重合時間が１８０分では収率２４．１％、分子量１．１２×１０４、重合時間が３００分では収率６６．０％、分子量２．４６×１０４であった。
【００３３】
一方、重合温度１５５℃としたマイクロ波の照射によるＣＬの単独重合では、熱重合によるＣＬの単独重合の４５分の１〜７５分の１の重合時間で、収率６６．８％、分子量２．２４×１０４のＰＣＬを合成できた。
【００３４】
マイクロ波照射によるＰＬＬＡＣＬの合成
実施例１〜実施例３の結果を踏まえ、マイクロ波照射によりＬ−ＬＡとＣＬとのランダム共重合を行った。このＬ−ＬＡとＣＬとのランダム共重合では、Ｌ−ＬＡとＣＬとの仕込比を５０／５０、２０／８０、８０／２０とした。
【００３５】
（実施例４）実施例４では、モノマーのＬ−ＬＡとモノマーのＣＬとの仕込比を５０／５０とした。先ず、モノマーと重合開始剤との比が１０００ｍｏｌ／ｍｏｌになるように、重合開始剤であるオクチル酸スズ８．４ｍｇ（２．１×１０−５ｍｏｌ）を、続いてＬ−ＬＡ１．５ｇ（１．０５×１０−２ｍｏｌ）及びＣＬ１．２ｇ（１．０５×１０−２ｍｏｌ）をシュレンクチューブに入れた。シュレンクチューブ内の反応溶液を十分に攪拌した後、簡易型マイクロ波反応装置内にシュレンクチューブを設置し、マイクロ波の出力を所定の値に設定し、モノマーであるＬ−ＬＡ及びＣＬへのマイクロ波照射を行った。なお、マイクロ波照射中の反応温度は光ファイバー温度計を使用し、所定の温度を超えないように測定した。マイクロ波の照射後、合成したポリマーをクロロホルムで溶解し、過剰のメタノール中で沈殿させ、得られたポリマーを真空乾燥機で乾燥させた。このポリマーの重量を測り、収率を求めた後、ＧＰＣ、１ＨＮＭＲ（1H Nuclear Magnetic Resonance）によって分子量、組成比を決定した。６２０Ｗであるマイクロ波を５．００分照射したときの結果を表４に示す。
【００３６】
【表４】
【００３７】
表４に示すように、マイクロ波の照射時間を５．００分として合成したＰＬＬＡＣＬは、重合温度が１２５−２００℃では、収率８８．０％、分子量１．９６×１０４であり、重合温度が１３５−２００℃では、収率７６．６％、分子量２．１０×１０４であり、重合温度が１４５−２００℃では、収率７７．２％、分子量２．１４×１０４であり、何れの場合も組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）は、仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）の５０／５０に近い値であった。また、重合温度が１３５−１８０℃では、収率６６．４％、分子量６６．４×１０４であり、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）は６４／３６となり、仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）の５０／５０と大きくずれた。
【００３８】
このように、重合温度における最高温度が１８０℃であるよりも２００℃である方が収率、分子量、及び組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）は良好であった。なお、２００℃よりもさらに高温とすると、合成したＰＬＬＡＣＬに褐変化が生じた。
【００３９】
これより、重合温度を調節することによって、収率及び分子量を増加させて合成したＰＬＬＡＣＬの組成比を仕込比に近づけることができ、また、合成したＰＬＬＡＣＬの褐変化を抑制できることがわかった。
【００４０】
（実施例５）実施例５では、仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）を２０／８０とする以外は、実施例４と同様に実験を行った。この実施例５の結果を表５に示す。
【００４１】
【表５】
【００４２】
表５に示すように、重合温度１２５−２００℃において、マイクロ波の照射時間を５．００分とした場合、合成したＰＬＬＡＣＬは、収率８３．０％、分子量２．７８×１０４となり、マイクロ波の照射時間を８．００分とした場合、合成したＰＬＬＡＣＬは、収率８８．４％、分子量３．００×１０４となった。このように、マイクロ波の照射時間が８分までは、反応時間の増加に伴って合成したＰＬＬＡＣＬの収率及び分子量は共に増加し、組成比は仕込比と同程度であった。
【００４３】
また、重合温度１３５−２００℃において、マイクロ波の照射時間を９．００分とした場合、合成したＰＬＬＡＣＬは、収率８６．４％、分子量２．５５×１０４となり、収率及び分子量は僅かに減少した。
【００４４】
また、重合温度１３５−２００℃において、マイクロ波の照射時間を１０分とした場合、合成したＰＬＬＡＣＬは、収率７７．２％、分子量２．４１×１０４となり、収率及び分子量は共に減少しただけでなく、組成比は、モノマーの仕込比よりも僅かにずれた。これは、反応時間の増加によって合成したＰＬＬＡＣＬが熱分解したためであると考えられる。
【００４５】
また、実施例５では、粘性が出始めてから熱分解が起こる直前までマイクロ波照射を行うことにより、合成したＰＬＬＡＣＬの収率及び分子量は共に増加し、組成比は、仕込比と同程度となることがわかった。
【００４６】
（実施例６）実施例６では、仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）を８０／２０とする以外は、実施例４と同様に実験を行った。この実施例６の結果を表６に示す。
【００４７】
【表６】
【００４８】
表６に示すように、マイクロ波の照射時間を２．００分として合成したＰＬＬＡＣＬは、重合温度１３０−２３０℃では収率７２．５％、分子量３．２７×１０４であり、重合温度１４０−２２５℃では収率８０．９％、分子量２．９１×１０４であった。しかしながら、何れの重合温度も最高温度が高温であることから合成したＰＬＬＡＣＬに褐変化が生じた。
【００４９】
また、マイクロ波の照射時間を４．００分として合成した重合温度１２５−２００℃では収率８３．２％、分子量２．９３×１０４であり、重合温度１３５−１９０℃では収率８０．７％、分子量２．８９×１０４であった。
【００５０】
また、実施例６では、何れの場合も合成したＰＬＬＡＣＬの組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）は仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）と僅かにずれた。
【００５１】
不活性ガス雰囲気下でのマイクロ波照射よるＰＣＬの合成
実施例１〜実施例３では、表２に示すように、マイクロ波の照射時間が９．００分で収率９１．４％、分子量２．９９×１０４のＰＣＬを合成できたが、汎用性の重合体に替えて高分子材料として製品化するには、十分な分子量であるとはいえない。
【００５２】
そこで、さらなる高分子量のＰＣＬを合成するための重合法について検討した。
【００５３】
（実施例７）実施例７では、上述した実施例１〜実施例３において、重合に影響を及ぼす空気中の水分、及び、ポリマーの褐変化の一因となる空気中の酸素を除去するためにシュレンクチューブ内を不活性ガスのアルゴンで置換した。この実施例７では、シュレンクチューブ内をアルゴンガス雰囲気又は空気雰囲気とする以外は実施例１〜実施例３と同様の手順で行った。この実施例７の結果を表７に示す。
【００５４】
【表７】
【００５５】
表７に示すように、空気雰囲気下で重合温度１４５−１７０℃として合成したＰＣＬは、マイクロ波の照射時間が６．００分では収率７６．０％、分子量２．０１×１０４であり、マイクロ波の照射時間が９．００分では収率９１．４％、分子量９１．４×１０４であった。また、アルゴン雰囲気下で重合温度１２０−１８０℃として合成したＰＣＬは、マイクロ波の照射時間が４．００で収率７９．４％、分子量５．８８×１０４であった。
【００５６】
このように、不活性ガスのアルゴン雰囲気下では、空気雰囲気下のときよりもマイクロ波の照射時間を短縮したにもかかわらず、より高収率に実用レベルである高分子量のＰＣＬを合成できた。
【００５７】
不活性ガス存在下でのマイクロ波照射によるＰＬＬＡＣＬの合成
（実施例８）実施例８では、Ｌ−ＬＡとＣＬとの仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）を２０／８０とし、シュレンクチューブ内をアルゴンガス雰囲気又は空気雰囲気とする以外は実施例４〜実施例６と同様の手順で行った。この実施例８の結果を表８に示す。
【００５８】
【表８】
【００５９】
表８に示すように、空気雰囲気下で合成したＰＬＬＡＣＬは、重合温度１２５−２００℃、マイクロ波の照射時間５．００分では、収率８３．０％、分子量２．７８×１０４であり、重合温度１４０−２００℃、マイクロ波の照射時間８．００分では、収率８８．４％、分子量３．００×１０４であった。また、アルゴン雰囲気下で合成したＰＬＬＡＣＬは、重合温度１４０−２００℃、マイクロ波の照射時間４．００分で収率９３．０％、分子量６．１８×１０４であった。
【００６０】
アルゴンガス雰囲気下において合成したＰＬＬＡＣＬは、空気雰囲気下に比べてマイクロ波の照射時間が約半分であったにもかかわらず、分子量は約２倍となり、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）も仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）とほぼ同じであった。
【００６１】
このように、不活性ガスのアルゴン雰囲気下において仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）を２０／８０とした場合、空気雰囲気下に比べてより短時間でより高収率に実用レベルである高分子量のＰＬＬＡＣＬを合成できた。
【００６２】
（実施例９）実施例９では、Ｌ−ＬＡとＣＬとの仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）を５０／５０とし、シュレンクチューブ内をアルゴンガス雰囲気又は空気雰囲気とする以外は実施例４〜実施例６と同様の手順で行った。この実施例９の結果を表９に示す。
【００６３】
【表９】
【００６４】
表９に示すように、空気雰囲気下でマイクロ波の照射時間５．００分として合成したＰＬＬＡＣＬは、重合温度１３５−１８０℃では、収率６６．４％、分子量１．５３×１０４、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）が６４／３６であり、重合温度１４５−２００℃では収率７７．２％、分子量２．１４×１０４、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）が５０／５０であった。また、アルゴンガス雰囲気下で重合温度１１０−１８０℃、マイクロ波の照射時間６．００分として合成したＰＬＬＡＣＬは、収率８４．２％、分子量４．１６×１０４、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）が６０／４０であった。
【００６５】
アルゴンガス雰囲気下において合成したＰＬＬＡＣＬは、空気雰囲気下に比べて分子量は約２倍となったが、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）は仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）と大きくずれた。
【００６６】
このように、不活性ガスのアルゴン雰囲気下において仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）を５０／５０とした場合、短時間でより高収率に高分子量のＰＬＬＡＣＬを合成できた。
【００６７】
（実施例１０）実施例１０では、Ｌ−ＬＡとＣＬとの仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）を８０／２０とし、シュレンクチューブ内をアルゴンガス雰囲気又は空気雰囲気とする以外は実施例４〜実施例６と同様の手順で行った。この実施例１０の結果を表１０に示す。
【００６８】
【表１０】
【００６９】
表１０に示すように、空気雰囲気下でマイクロ波の照射時間を４．００分として合成したＰＬＬＡＣＬは、重合温度１２５−２００℃では収率８３．２％、分子量２．９３×１０４であり、重合温度１３５−１９０℃では収率８０．７％、分子量２．８９×１０４であった。また、アルゴンガス雰囲気下において、重合温度１３０−１９０℃、マイクロ波の照射時間３．００分で合成したＰＬＬＡＣＬは、収率８２．７％、分子量５．８７×１０４であった。また、何れの場合も組成比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）は、仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）と僅かにずれた。
【００７０】
アルゴンガス雰囲気下では、空気雰囲気下に比べて照射時間が１分短縮されたにもかかわらず、合成したＰＬＬＡＣＬの分子量は、約２倍となった。
【００７１】
このように、不活性ガスのアルゴン雰囲気下において仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＣＬ）を８０／２０とした場合、短時間でより高収率に実用レベルである高分子量のＰＬＬＡＣＬを合成できた。
【００７２】
不活性ガス存在下でのマイクロ波照射によるＰＬＬＡＧＬの合成
環状化合物であるＬ−ＬＡとグリコリド（ＧＬ）とのランダム共重合を行った。
【００７３】
（実施例１１）実施例１１では、Ｌ−ＬＡとＧＬとの仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＧＬ）を８０／２０として、実施例８〜実施例１０と同様の手順で実験を行った。この実施例１１の結果を表１１に示す。
【００７４】
【表１１】
【００７５】
表１１に示すように、アルゴン雰囲気下で、重合温度１５０℃、重合時間１４４０分として熱重合により合成したＰＬＬＡＧＬは、収率８３．４％、分子量２．１６×１０４、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＧＬ）が８０／２０であった。また、空気雰囲気下で、重合温度１３５−２００℃、マイクロ波の照射時間４．００分としてマイクロ波重合により合成したＰＬＬＡＧＬは、収率８８．７％、分子量２．７２×１０４、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＧＬ）が８５／１５であり、アルゴン雰囲気下で、重合温度１３０−２００℃、マイクロ波の照射時間３．００分としてマイクロ波重合により合成したＰＬＬＡＧＬは、収率９２．７％、分子量５．６６×１０４、組成比（Ｌ−ＬＡ／ＧＬ）が８３／１７であった。
【００７６】
このように、不活性ガスのアルゴン雰囲気下において仕込比（Ｌ−ＬＡ／ＧＬ）を８０／２０とした場合、従来の熱重合よりも、短時間でより高収率に実用レベルである高分子量のＰＬＬＡＧＬを合成できた。
【００７７】
本実施例では、短時間で高収率に実用レベルに近い高分子量の生分解性共重合体を合成することができた。すなわち、本発明を適用した実施の形態では、生分解性共重合体を製造させる際の製造コストを削減させ、省エネ化を実現することが可能となる。
【００７８】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状化合物であるグリコリド、Ｌ−ラクチド、Ｄ，Ｌ−ラクチド、β−プロピオンラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、Ｄ，Ｌ−マバロノラクトン、トリメチレンカーボネート、１−メチルトリメチレンカーボネート、２，２−ジメチルトリメチレンカーボネート、テトラメチレンカーボネート、１，５−ジオキセパン−２−オン、モルフォリン−２，５−ジオン、３，６−ジメチルモルフォリン−２，５−ジオン、（Ｒ）−ｏｒ−（Ｓ）−３−メチル−４−オキサ−６−ヘキサノライド（ＭＯＨＥＬ）、エチレンオキシド、５−メチル−５−ベンジロキシカルボニル−１，３−ジオキサン−２−オンから選択される１種または２種以上の生分解性を有する単量体にマイクロ波を照射して当該単量体を開環重合させることを特徴とする生分解性重合体の合成方法。
【請求項２】
前記マイクロ波照射による開環重合の重合温度が２００℃以下であることを特徴とする請求項１記載の生分解性重合体の合成方法。
【請求項３】
前記マイクロ波照射による開環重合が不活性ガス雰囲気下で行われることを特徴とする請求項１記載の生分解性重合体の合成方法。
【請求項１】
環状化合物であるグリコリド、Ｌ−ラクチド、Ｄ，Ｌ−ラクチド、β−プロピオンラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、Ｄ，Ｌ−マバロノラクトン、トリメチレンカーボネート、１−メチルトリメチレンカーボネート、２，２−ジメチルトリメチレンカーボネート、テトラメチレンカーボネート、１，５−ジオキセパン−２−オン、モルフォリン−２，５−ジオン、３，６−ジメチルモルフォリン−２，５−ジオン、（Ｒ）−ｏｒ−（Ｓ）−３−メチル−４−オキサ−６−ヘキサノライド（ＭＯＨＥＬ）、エチレンオキシド、５−メチル−５−ベンジロキシカルボニル−１，３−ジオキサン−２−オンから選択される１種または２種以上の生分解性を有する単量体にマイクロ波を照射して当該単量体を開環重合させることを特徴とする生分解性重合体の合成方法。
【請求項２】
前記マイクロ波照射による開環重合の重合温度が２００℃以下であることを特徴とする請求項１記載の生分解性重合体の合成方法。
【請求項３】
前記マイクロ波照射による開環重合が不活性ガス雰囲気下で行われることを特徴とする請求項１記載の生分解性重合体の合成方法。
【公開番号】特開２００８−１２７４０６（Ｐ２００８−１２７４０６Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１０５４６（Ｐ２００６−３１０５４６）
【出願日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【出願人】（５９１０２５０８２）日泉化学株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【出願人】（５９１０２５０８２）日泉化学株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
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