JP3200942B2 - ボロン酸基含有モノマーおよびそのポリマー - Google Patents
ボロン酸基含有モノマーおよびそのポリマーInfo
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Description
化合物と可逆的な共有結合を形成するボロン酸基を有す
る新規な重合モノマーおよびそのポリマーに関し、当該
モノマーからなるポリマーは生体において種々の機能性
を有するので、人工臓器や生体機能性材料として有用で
ある。
用されるようになり、生体組織、体液やそれらの変化と
機能的にかかわりあいのある合成高分子材料が求められ
るようになってきた。医療用高分子には分離・透過機
能、生体適合性、医薬品助剤作用などの性能を有する機
能性高分子が利用されており、ポリマー中に水酸基、カ
ルボン酸基、カルボン酸塩、アミド基などの親水性基を
有し水溶性あるいは水膨潤状態を示す高分子が多く使用
されている。例えば、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリビ
ニルピロリドン、スチレン−無水マレイン酸コポリマ
ー、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリ
エチレングリコール、ポリ2−ヒドロキシエチルメタク
リレート、セルロース誘導体、ゼラチン、アルギン酸ソ
ーダ等が挙げられる。これらの親水性ポリマーは生体組
織と種々の材料の間の界面において好ましい相互作用を
示すため、そのまま又はコーティング剤として用いられ
ているものの、細胞−材料間作用の制御、生体に多く存
在するグルコースとの可逆的な反応といった生体内の組
織や物質との選択的相互作用は有していなかった。
択的に相互作用させるために、それらの構成成分である
糖脂質、糖タンパク、グルコース類等の多価水酸基含有
化合物と可逆的結合を形成することのできるボロン酸の
利用が提案される。しかし、ボロン酸は単独では固定化
できず、毒性の問題があり、さらに直接前記ポリマーや
それらのモノマーに結合させることが難しいという問題
があった。
を形成するボロン酸基を有し、単独重合性および他のモ
ノマーとの共重合性に優れたモノマーであって、さらに
当該ポリマー類が生体の組織、成分に対して相互作用す
るポリマーを提供することにある。
で示されるボロン酸基含有新規モノマーを提供するもの
である。
れ、R2 は−O−または−NH−を示す。)また、本発
明は一般式(I)で表されるボロン酸基含有モノマーを
重合または他の共重合可能なビニルモノマーと共重合さ
せて得られるポリマーを提供するものである。
るボロン酸基含有モノマーの式中のR1 は、水素原子、
メチル基から選ばれ、R2 は−O−または−NH−を示
し、ボロン酸含有基と重合性基がエステルまたはアミド
結合によって結合する構造を有する。具体的には、N−
(4’−ビニルベンジル)−4−フェニルボロン酸カル
ボキサミド、N−(3’−ビニルベンジル)−4−フェ
ニルボロン酸カルボキサミド、N−(4’−プロペニル
ベンジル)−4−フェニルボロン酸カルボキサミド、N
−(3’−ビニルベンジル)−3−フェニルボロン酸カ
ルボキサミド、4’−ビニルベンジル−4−フェニルボ
ロン酸カルボキシラート、3’−ビニルベンジル−4−
フェニルボロン酸カルボキシラート、4’−プロペニル
ベンジル−4−フェニルボロン酸カルボキシラート、
3’−ビニルベンジル−3−フェニルボロン酸カルボキ
シラートなどが挙げられる。
無置換であるが、必要に応じて電子吸引性基であるハロ
ゲン原子、ニトロ基、シアノ基、アセチル基、フルオロ
基などを4個以内の範囲で導入することもできる。当該
モノマーまたは当該モノマーを有するポリマーは、ボロ
ン酸基と多価水酸基との可逆的錯体形成を広範囲のpH
域で形成することができ、通常pH5〜10の範囲で作用
し、電子吸引基の導入によって一層低いpH値にするこ
とができる。
(I)で表されるボロン酸基含有モノマーは、種々の公
知の方法で合成することができる。例えば、p−ビニル
ベンジルクロリドとp−カルボキシフェニルボロン酸と
を3級塩基の存在下、不活性溶媒中で30〜100 ℃、3〜
15時間反応させてエステル化する方法、他の方法として
は、p−ビニルベンジルアミンとp−カルボキシフェニ
ルボロン酸とを適当なカルボジイミドの存在下、不活性
溶媒中で−20℃〜60℃、3〜20時間反応させ、脱水縮合
させてアミド化する方法等が示される。重合に供するに
は、再結晶などの公知の方法で精製されることが望まし
い。
ポリマーは、前記ボロン酸含有モノマーの単独重合によ
り得ることができる。一方、前記ボロン酸基含有モノマ
ーとさらに共重合可能な他のビニルモノマーとを共重合
させて得ることもできる。共重合可能な汎用のビニルモ
ノマーとしては、スチレン、メチルスチレン、クロロス
チレン、α−メチルスチレン、酢酸ビニル、プロピオン
酸ビニル、ビニルピバレート、メチル(メタ)アクリレ
ート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メ
タ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、(メタ)アク
リル酸アミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、
N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、2−ヒドロ
キシエチル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコー
ルモノ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコール
モノ(メタ)アクリレート、グリセリルモノ(メタ)ア
クリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)ア
クリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)ア
クリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)
アクルアミド、エチルビニルエーテル、n−ブチルビニ
ルエーテル、N−ビニルピロリドン、無水マレイン酸、
無水イタコン酸、塩化ビニル、塩化ビニリデン、エチレ
ン、プロピレン、イソブチレン、アクリロニトリル等の
一種ないし二種以上の混合モノマーが挙げられ、前記ボ
ロン酸含有モノマー1モルに対し1000〜0.01モルの範囲
で使用することが好ましい。
ン酸基含有モノマーが有する多価水酸基含有化合物との
可逆的結合が充分出現せず、また5重量部未満では共重
合による効果が発揮できない。また、共重合可能なモノ
マーとして多官能モノマー、例えば、アリル(メタ)ア
クリレート、ジ(メタ)アクリレート、ジアリルフタレ
ート、ジビニルベンゼン、メチレンビスアクリルアミド
なども使用することもでき、この場合、使用量としては
前記ボロン酸基含有モノマー100 重量部に対し30重量部
以下の範囲であり、得られる重合体は架橋型のポリマー
となる。
ノマーの単独重合または共重合により得ることができる
が、この場合には、一般的なラジカル重合開始剤により
ラジカル重合法によって実施され、例えば塊状重合、懸
濁重合、乳化重合、溶液重合等の公知の技術によって行
うことができる。ラジカル開始剤としては、過酸化ベン
ゾイル、過酸化ラウロイル、ジイソプロピルペルオキシ
ジカーボネート、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘ
キサノエート、t−ブチルペルオキシピバレート、t−
ブチルペルオキシジイソブチレート、アゾビスイソブチ
ロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、過硫酸
塩及び過硫酸塩−亜硫酸水素塩系等を用いることができ
る。重合開始剤の使用量としては、全モノマー100 重量
部に対して0.01〜10重量部、さらに好ましくは0.1 〜5
重量部である。
時重合系を不活性ガス、例えば、窒素、二酸化炭素、ヘ
リウムで置換ないし雰囲気下にし、重合温度30〜100 ℃
の範囲で、重合時間としては5〜72時間程度である。ラ
ジカル重合により得られる本発明の新規重合体の分子量
は、重合温度、開始剤使用量等によっても異なるが数平
均分子量5,000 〜300,000 の範囲のものが得られるが、
また、分別等の操作によりさらに高分子量のものも得る
ことが可能である。
法によって容易にポリマー化することができ、糖類など
の多価水酸基化合物と可逆的な共有結合を形成するボロ
ン酸基を有するモノマーである。当該モノマーからなる
ポリマーはボロン酸基を固定化した状態で利用できるた
め、毒性の問題なく、糖脂質、糖タンパク、グルコース
類等の多価水酸基含有化合物と可逆的結合を形成するこ
とができ、生体の組織、成分に対して生体内と同様の環
境下で相互作用することができる。このため、多価水酸
基化合物に作用するモノマーあるいはポリマーとして、
グルコース応答性ポリマーとして、人工膵臓やグルコー
スセンサーに、あるいはグルコース分離用クロマト材や
人工レクチンをはじめ多くの分野への応用が期待され
る。
明する。 実施例1−1 p−カルボキシフェニルボロン酸 0.1モルとp−ビニル
ベンジルアミン0.1モルに、脱水縮合剤として1−(3
−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミ
ド 0.1モルを用いて、溶媒としてジメチルアミド/水
(1/1)200gを使用し、10℃で1時間反応させた。反
応後、ジエチルエーテルで抽出し、硫酸ナトリウムを加
えて乾燥、濾過したのち、エーテルを除去し、粗精製物
を得た。さらに蒸留水を加えて再結晶を行ない、収率55
%で:N−(4’−ビニルベンジル)−4−フェニルボ
ロン酸カルボキサミドの白色の針状結晶を得た。生成物
の確認は、IR,H−NMR、元素分析により行った。
(VBPB-A) IR(cm-1) (KBr法): 1350 (B-O), 1660, 1530 (-CO-NH
R)1 H-NMR (CD3OD) (ppm): 5.1, 5.26, 5.55, 5.82 (CH2=) 元素分析 (wt%) 計算値 C: 68.6, H; 5.7,
N; 5.0 実測値 C: 68.4, H; 5.7, N; 5.0。
クロライド 0.1モルとに、脱塩酸剤としてトリエチルア
ミン0.12モルを用いて、重合禁止剤としてハイドロキノ
ン0.01gを添加し、ベンゼン200cc 中で70℃、6時間反
応させた。反応後、ジエチルエーテルで抽出し、溶媒を
除去し、蒸留水から白い結晶を収率65%で得た。実施例
1−1と同様の方法で分析を行ない、N−(4’−ビニ
ルベンジル)−4−フェニルボロン酸カルボキシラート
を得た。(VBPB-E) IR (cm-1)(KBr法): 1350 (B-O), 1720(-CO-O)1 H-NMR (CD3OD) (ppm): 5.05, 5.27, 5.60, 5.80 (-CH2
=), 5.02(-CH2-ph-) 元素分析 (wt%) 計算値 C: 68.3, H; 5.3 実測値 C: 68.1, H; 5.3。
クリルアミドとの共重合仕込み比を、VBPB-A 10 モル%
で、モノマー濃度1モル/リットルになるように重合溶
媒にエタノールを使用し、ラジカル開始剤として2, 2
−アゾビス2,4−ジメチルペンタンニトリルを10ミリ
モル/リットルを用いて、共重合を行った。重合温度45
℃、重合時間1時間で重合させて、得られたポリマーは
ジエチルエーテルによって再沈精製し、IR分析、原子
吸光によりポリマーの共重合組成を確認した。結果は表
1に示す。
酸基化合物であるポリビニルアルコール 0.5%水溶液に
添加させ、溶液状態を調べたところ、ボロン酸含有ポリ
マーとポリビニルアルコールとの結合による溶液粘度が
生じ、寒天状になっていることを認めた。さらに、この
寒天状態は 500mg/dl のグルコース溶液を添加すること
により、再び溶液状態に戻った。 IR (cm-1)(KBr法): 1380 (B-O), 1550 (-CO-NHR) 原子吸光でB量を定量した。
-Eを表1に示した配合で実施例2−1と全く同様の方法
で重合させ、精製、分析し、評価した。結果は表1に示
した。
同様に重合させ、ポリマーを得て、評価した結果を表1
に示した。
Claims (2)
- 【請求項1】一般式(I)で示されるボロン酸基含有モ
ノマー。 【化1】 (式中R1 は水素原子、メチル基から選ばれ、R2 は−
O−または−NH−を示す。) - 【請求項2】一般式(I)で表されるボロン酸基含有モ
ノマーを重合させ、または他の共重合可能なビニルモノ
マーと共重合させて得られるポリマー。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP09154092A JP3200942B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | ボロン酸基含有モノマーおよびそのポリマー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09154092A JP3200942B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | ボロン酸基含有モノマーおよびそのポリマー |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH05262779A JPH05262779A (ja) | 1993-10-12 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09154092A Expired - Fee Related JP3200942B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | ボロン酸基含有モノマーおよびそのポリマー |
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-
1992
- 1992-03-18 JP JP09154092A patent/JP3200942B2/ja not_active Expired - Fee Related
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