在两末端具有官能基的嵌段聚合物

申请号 CN96196186.4 申请日 1996-08-05 公开(公告)号 CN1087317C 公开(公告)日 2002-07-10
申请人 片冈一则; 发明人 片冈一则; 加藤政雄; 长崎幸夫; 冈野光夫;
摘要 本 发明 在于提供在分子的两末端上具有官能基,由亲 水 性/疏水性 片段 组成的嵌段 聚合物 。作为两末端的官能基,在α-末端上具有 氨 基、羧基或巯基,另一方面,在ω-末端上具有羟基、羧基、 醛 基、乙烯基等,亲水性片段是由聚环 氧 乙烷组成、疏水性片段是由丙交酯、内酯或(甲基) 丙烯酸 酯衍生的。本发明的嵌段聚合物可形成高分子胶粒,适用于 生物 体材料。
权利要求

1.用下式(I)表示的嵌段聚合物
      X-O-(CH2CH2O)m(Y)n-Z      (I)
式中,X表示具有1或2个选自基保护基嵌段的氨基、羧基保 护基嵌段的羧基及巯基保护基嵌段的巯基、未用保护基取代的氨基、 未用保护基取代的羧基及未用保护基取代的疏基的取代基的具有1-10 个原子的烷基,或代表苯基或苯基烷基,其中苯基和苯基烷基中的 苯环被上述取代基在苯环上取代;
Y是从下式表示的重复单元组成群中选出的基,
上述各式中,R1及R2独立地表示氢原子、碳原子1~5个的烷基、 R3表示氢原子或甲基、R4表示用羟基取代的碳原子1~5个的烷基,q 是2~5的整数,而且,
Z表示由氢原子、丙烯酰基CH2=CH-CO-、甲基丙烯酰基 CH2=C(CH3)-CO-、乙烯基苄基 、烯 丙基CH2=CH-CH2-、对甲苯磺酰基 巯基、具有羧基或其酯基的烷基、具有或其缩醛基的烷基及卤 原子组成群中选出的官能基,而且m及n是独立的2~10,000的 整数。
2.权利要求1所述的嵌段聚合物,其中,X是具有用未被保护基 嵌段的氨基、羧基或巯基取代的1-10个碳原子的烷基。
3.权利要求1所述的嵌段聚合物,其中,X代表具有1-10个碳 原子的烷基,其被下列基团取代:由碳原子1~5个的烷羰基、苯环 未被取代的或用碳原子1~3个的烷基或卤原子在苯环上取代的亚苄 基、以及具有3个由碳原子1~3个的烷基及苯基选出的基的甲烷基 及氰基组成群中选出的氨基保护基嵌段的氨基、或由碳原子1~5个的 烷氧基、苄氧基、二苯甲氧基、三苯乙氧基及氰基组成群中选出的羧 基保护基嵌段的羧基、或由苯基、苄基组成群中选出的巯基保护基嵌 段的巯基。
4.权利要求1所述的嵌段聚合物,其中,X代表具有1-10个碳 原子的烷基,其被下列基团取代:用苄基、三甲基甲硅烷基或氰基氨 基保护基嵌段的氨基或者用叔丁氧基羧基保护基嵌段的羧基。
5.权利要求1所述的嵌段聚合物,其中,X是具有未通过保护基 嵌段的氨基或羧基作为取代基的碳原子1~10个的烷基。
6.权利要求1所述的嵌段聚合物,其中,Y是下式的重复单元
上式中,alk是用羟基取代的碳原子1~3个的烷基。
7.权利要求1所述的嵌段聚合物,其中,Z是氢原子、丙烯酰基 或甲基丙烯酰基。
8.用下式(II)表示的活性嵌段聚合物:
          Xa-O-(CH2CH2O)m(Y)n-1-YaM    (II)
式中,Xa表示具有1或2个从由氨基保护基嵌段的氨基或游离氨 基、由羧基保护基嵌段的羧基或游离及由巯基保护基嵌段的巯基或游 离巯基组成群中选出的取代基的碳原子1~10个的烷基、或在苯环上 具有上述取代基的苯基或苯基烷基、
Y及Ya是分别由下式表示的基组成群中分别选出的基,
上述各式中,R1及R2独立地表示氢原子、碳原子1~5个的烷基、 R3表示氢原子或甲基、R4表示由羟基取代的碳原子1~5个的烷基,q 是2~5的整数,M表示由锂、钠、及铯组成群中选出的金属的 阳离子,m及n是独立的2~10,000的整数。
9.权利要求1所述的嵌段聚合物的制造方法,其包括将用下述式 (II)表示的活性嵌段聚合物,
          Xa-O-(CH2CH2O)m(Y)n-1-YaM    (II)
式中,Xa表示具有1或2个选自氨基保护基嵌段的氨基、羧基保 护基嵌段的羧基及巯基保护基嵌段的巯基未用保护基取代的氨基、未 用保护基取代的羧基、未用保护基取代的疏基的取代基的具有1-10个 碳原子的烷基,或代表苯基及苯基烷基,其中苯基和苯基烷基中的苯 环可被上述取代基在苯环上取代;
Y及Ya是分别由下列各式表示的基组成群中选出的基,
上述各式中,R1及R2独立地表示氢原子、碳原子1~5个的烷基、 R3表示氢原子或甲基、R4表示由羟基取代的碳原子1~5个的烷基,q 是2~5的整数,M表示从锂、钠、钾及铯组成群中选出的碱金属的 阳离子,m及n是独立的2~10,000的整数,在惰性溶剂中,与用下式 表示的亲电子剂反应的工序、
在上式中,A是形成活性酯基的基,D是氯、溴或碘,Q是 或-CH=CH2或-COOC2H5或者 -CH2CH2(OCH3)2,使用相应的亲核试剂,将结合在Ya上的式 转化成用巯基、用碳原子1~5个的烷基  一-或 二-取代的氨基、羧基或卤原子的工序及使Xa的保护基脱离的工序。
10.高分子胶粒,其是作为活性成分,含有权利要求1所述的嵌 段聚合物。

说明书全文

技术领域

发明涉及在两末端具有官能基的嵌段聚合物及其制造方法,以及 在该高分子胶粒方面的应用。更具体地,本发明公开了在两末端具有官 能基、在主链上含有作为亲片段的聚环乙烷、作为疏水性片段的 来自聚酯或(甲基)丙烯酸酯衍生物的链的嵌段聚合物。

另外,本发明所述的聚合物一词,是包括了低聚物的概念。

背景技术

用分子级键合聚环氧乙烷类的亲水性高分子和其他的疏水性高分子 的亲水/疏水型的嵌段聚合物构成的高分子胶粒或微囊(ナノスフィァ -),作为载持药物用载体,而正被人们所注目。高分子胶粒及微囊的 配制是通过将亲水性聚合物和疏水性聚合物,以分子级键合成的亲水/疏 水型嵌段聚合物而完成的。
可是,对于用以往方法制造亲水/疏水型嵌段聚合物的方法,对导入 其末端官能基时有限制,只不过是限于有甲氧基或羟基等官能基的嵌段 聚合物。特别是如果在胶粒的表面,能以任意比例导入任意的反应性官 能基,大概可提供有效地利用在医药等的生物体内靶向化等的功能高分 子胶粒。
因此,本发明的目的在于提供,作为可形成高分子胶粒的多功能高 分子,在高分子主链的两末端,分别具有官能基的嵌段聚合物。
发明的公开
本发明者们发现,若作为活性聚合的引发剂,使用具有某种被保护 的基、羧基或巯基及羟基的亚烷基、亚苯基或苯基亚烷基衍生物,使 作为单体的环氧乙烷及丙交酯或者内酯或(甲基)丙烯酸酯聚合,根据 需要,使亲电剂反应时,可容易地提供,在分子的一端,具有被保护的 氨基、羧基或巯基、在另一端具有多种官能基的嵌段聚合物。
而且,也可确认这样得到的嵌段聚合物,在水性溶剂中可形成极稳 定的高分子胶粒。
因此,按照本发明,可提供用下述式(1)表示的,在分子的两末 端,分别具有官能基的嵌段聚合物
式中,X,根据情况,表示具有1或2个选自由氨基保护基嵌段的 氨基、由羧基保护基嵌段的羧基及由巯基保护基嵌段的巯基的取代基的 原子1~10个的烷基、或在苯环上具有上述取代基的苯基或苯基烷 基,
Y是用下式表示的重复单元组成的群中选出的基,
(上述各式中,R1及R2独立地表示氢原子、碳原子1~5个的烷 基、R3表示氢原子或甲基、R4根据情况,表示用羟基取代的碳原子1~ 5个的烷基,而且,q是2~5的整数),而且,Z表示由氢原子、丙 烯酰基(CH2=CH-CO-)、甲基丙烯酰基(CH2=C(CH3)-CO-)、 乙烯基苄基 、烯丙基(CH2=CH-CH2-)、 对甲苯磺酰基 、巯基、根据情况,具有用碳 原子1~5个的烷基单-或二-取代的氨基的烷氧基、具有羧基或其酯 基的烷基、具有缩基的烷基及卤原子组成群中选出的官能基,而且m 及n是独立的2~10,000的整数。
按照本发明,可从用下式(II)表示的活性聚合物,很容易地制造 上述嵌段聚合物。因此,按照本发明,可提供以下述式(II)表示的活 性聚合物作为初始原料的式(I)的嵌段聚合物的制造方法,以及除了 这样的制造方法之外,例如还可提供可用于制造更具有亲水性或疏水性 片段的嵌段聚合物的式(II)的活性聚合物。
式中,Xa表示具有1或2个选自由氨基保护基嵌段的氨基、由羧基 保护基嵌段的羧基及由巯基保护基嵌段的巯基的取代基的碳原子1~10 个的烷基、或在苯环上具有上述取代基的苯基或苯基烷基、
Y及Ya是分别用下式表示的基组成群中选出的基,
(上述各式中,R1及R2独立地表示氢原子、碳原子1~5个的烷 基、R3表示氢原子或甲基、R4根据情况,表示被羟基取代的碳原子1~ 5个的烷基,而且q是2~5的整数)、
M表示选自锂、钠、及铯的金属阳离子,而且n及m是独立的 2~10,000的整数。
另外,用上述式(I)表示的嵌段聚合物,是通过在溶剂中处理, 形成将其作为活性成分的稳定的高分子胶粒。因此,按照本发明也可提 供这样的高分子胶粒。
这样提供的式(I)的嵌段聚合及由其配制的高分子胶粒,如从其 构成成分可理解的那样,可预期生物体亲和性或生物学上利用能高。 因此,直接利用或者利用两末端官能基中任何一个或2个,作为聚合物, 例如可用于直接适用于生物体的材料,如医药上载持用载体材料等。另 外,按照本发明的第三方案,可提供在水性溶剂中极稳定的高分子胶粒, 所以作为生物体内的靶向性医药载体也是有用的。
发明的详细描述
由于式(I)的嵌段聚合物作为取代基,具有也可以保护基X的氨 基、羧基或巯基,所以,它们是通过保护状态下或者脱离保护基,将游 离的官能基载持在聚合物的1个末端上的。在本说明书中,为叙述方便 将该末端称为α-末端。
上述的保护基是在该技术范围内常用的氨基保护基、羧基保护基及 巯基保护基,可通过水解接触氢化等脱离,而且只要对于本发明的活 性聚合没有坏影响,哪一种部可以。
作为氨基保护基的具体例子,可以举出与氨基的氮原子可形成席夫 碱(亚氨基)的苯环上可被碳原子1~3个的烷基,特别是甲基或是被 卤原子,特别是氟或氯而取代的亚苄基,优选的是非取代亚苄基;碳原 子1~5个的烷氧羰基,特别是叔丁氧羰基;以及具有三个选自碳原子1~ 3个的烷基和苯基的基的甲烷基,特别是三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅 烷基及二甲基-苯基甲硅烷基等。对于通过氨基保护基嵌段的氨基,也 包括通过一定的还原,形成氨基的氰基。
作为羧基保护基的具体例子,可举出与羧基构成酯的一部分的,碳 原子1~5个的烷氧基,特别是甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、 正丁氧基、叔丁氧基、苯基取代甲氧基,特别是苄氧基、二苯基甲氧基 及三苯基甲氧基。对于通过羧基保护基嵌段的羧基,也包括通过一定的 水解,形成羧基的氰基。
作为巯基保护基的具体例子,可举出苯基、苄基、三甲基甲硅烷基、 乙酰基、邻,间,对-甲基苄基、三乙基甲硅烷基、邻,间,对-甲苯基 及叔丁基二甲基甲硅烷基。
另一方面,作为构成基X的碳原子1~10个的烷基,是可以构成直 链或支链的亚烷基的基,具体地可举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、 正丁基、仲丁基、正戊基、伸戊基、正己基、庚基及癸基,特别适合的 是甲基、乙基、正丙基及正丁基。
另外,基X也可由苯基或苯基-烷基,特别是苄基、苯乙基构成。
因此,作为具有氨基保护基的基X(即,Xa的一部分)的具体例 子,不受限制,但可举出1-或2-亚苄基亚氨基乙基、1-、2-或3 -亚苄基亚氨基丙基、1-、2-、3或4-亚苄基亚氨基丁基、1-、 2-、3-、4或5-亚苄基亚氨基戊基、2-、3-或4-亚苄基亚氨 基苯基、2-、3-或4-亚苄基亚氨基苄基、2-、3-或4-亚苄 基亚氨基苯乙基、N,N-(双三甲基甲硅烷基)氨基甲基、1-或2- N,N-(双三甲基甲硅烷基)氨基乙基、1-、2-或3-N,N-(双 三甲基甲硅烷基)氨基丙基、1-、2-、3-或4-N,N-(双三甲 基甲硅烷基)氨基丁基、1-、2-、3-、4-或5-N,N-(双三 甲基甲硅烷基)氨基戊基、2-、3-或4-N,N-(双三甲基甲硅烷 基)氨基苯基、2-、3-或4-N,N-(双三甲基甲硅烷基)氨基苄 基、2-、3-或4-N,N-(双三甲基甲硅烷基)氨基苯乙基、N- 三甲基甲硅烷基-N-甲氨基甲基、1-或2-N-三甲基甲硅烷基- N-甲氨基乙基、1-、2-或3-N-三甲基甲硅烷基-N-甲氨基 丙基、1-、2-、3-或4-N-三甲基甲硅烷基-N-甲氨基丁基、 1-、2-、3-、4-或5-N-三甲基甲硅烷基-N-甲氨基戊基、 2-、3-或4-N-三甲基甲硅烷基-N-甲氨基苯基、2-、3- 或4-N-三甲基甲硅烷基-N-甲氨基苄基、2-、3-或4-N- 三甲基甲硅烷基-N-甲氨基苯乙基、N-三甲基甲硅烷基-N-乙氨 基甲基、1-或2-N-三甲基甲硅烷基-N-乙氨基乙基、1-、2 -或3-N-三甲基甲硅烷基-N-乙氨基丙基、1-、2-、3-或 4-N-三甲基甲硅烷基-N-乙氨基丁基、1-、2-、3-、4- 或5-N-三甲基甲硅烷基-N-乙氨基戊基、2-、3-或4-N- 三甲基甲硅烷基-N-乙氨基苯基、2-、3-或4-N-三甲基甲硅 烷基-N-乙氨基苄基、2-、3-或4-N-三甲基甲硅烷基-N- 乙氨基苯乙基、二甲氨基甲基、1-或2-二甲氨基乙基、1-、2- 或3-二甲氨基丙基、1-、2-、3-或4-二甲氨基丁基、1-、2 -、3-、4-或5-二甲氨基戊基、2-、3-或4-二甲氨基苯基、 2-、3-或4-二甲氨基苄基、2-、3-或4-二甲氨基苯乙基、二 乙氨基甲基、1-或2-二乙氨基乙基、1-、2-或3-二乙氨基丙基、 1-、2-、3-或4-二乙氨基丁基、1-、2-、3-、4-或5- 二乙氨基戊基、2-、3-或4-二乙氨基苯基、2-、3-或4-二 乙氨基苄基、2-、3-或4-二乙氨基苯乙基等。另外,保护基是亚 苄基以外的时候,被保护的氨基可以是甲氨基、乙氨基或丙氨基的保护 氨基或氰基。
另外,作为具有羧基保护基的基X(即,Xa的一部分)的具体例 子没有限制,但可举出甲氧羰基甲基、1-或2-甲氧羰基乙基、1-、 2-或3-甲氧羰基丙基、1-、2-、3-或4-甲氧羰基丁基、1 -、2-、3-、4-或5-甲氧羰基戊基、2-、3-或4-甲氧羰 基苯基、2-、3-或4-甲氧羰基苄基、2-、3-或4-甲氧羰基 苯乙基、乙氧羰基甲基、1-或2-乙氧羰基乙基、1-、2-或3- 乙氧羰基丙基、1-、2-、3-或4-乙氧羰基丁基、1-、2-、3 -、4-或5-乙氧羰基戊基、2-、3-或4-乙氧羰基苯基、2-、 3-或4-乙氧羰基苄基、2-、3-或4-乙氧羰基苯乙基、叔丁氧羰 基甲基、1-或2-叔丁氧羰基乙基、1-、2-或3-叔丁氧羰基丙 基、1-、2-、3-或4-叔丁氧羰基丁基、1-、2-、3-、4 -或5-叔丁氧羰基戊基、2-、3-或4-叔丁氧羰基苯基、2-、3 -或4-叔丁氧羰基苄基、2-、3-或4-叔丁氧羰基苯乙基、3- 氰基丙基类的腈基等。
另外,作为具有巯基保护基的基X(即,Xa的一部分)的具体例 子,没有限制,但可举出苯基巯基甲基、1-或2-苯基巯基乙基、1 -、2-或3-苯基巯基丙基、1-、2-、3-或4-苯基巯基丁基、 1-、2-、3-、4-或5-苯基巯基戊基、2-、3-或4-苯基巯 基苯基、2-、3-或4-苯基巯基苄基、2-、3-或4-苯基巯基 苯乙基、苄基巯基甲基、1-或2-苄基巯基乙基、1-、2-或3- 苄基巯基丙基、1-、2-、3-或4-苄基巯基丁基、1-、2-、3 -、4-或5-苄基巯基戊基、2-、3-或4-苄基巯基苯基、2-、 3-或4-苄基巯基苄基、2-、3-或4-苄基巯基苯乙基、甲苯基巯 基甲基、1-或2-甲苯基巯基乙基、1-、2-或3-甲苯基巯基丙 基、1-、2-、3-或4-甲苯基巯基丁基、1-、2-、3-、4 -或5-甲苯基巯基戊基、2-、3-或4-甲苯基巯基苯基、2-、3 -或4-甲苯基巯基苄基、2-、3-或4-甲苯基巯基苯乙基、乙酰 硫代乙基等。
除了式(I)的环氧乙烷片段之外,构成另一种片段的Y,是用式 表示的,由2个分子α-羟基酸进行脱水生成的环状二酯衍生的基,
式中,R1及R2是独立的氢原子、碳原子1~5个的烷基。该环状 二酯也可以是由相同或不同的α-羟基酸形成的,但优选的是来自相同 的α-羟基酸的2个分子的。特别优选的是Y的R1及R2部表示氢原子, 或都表示甲基。
另外,Y可以是用式 表示的由内酯,具体地是由α-内酯、β-内酯、γ-内酯、δ-内酯或 ε-内酯衍生的基,
式中,q是表示2~5中任意一个整数。其中,优选的是q为整数4 (来自γ-内酯)及整数5(来自δ-内酯)。
进而,Y也可以是用式 表示的,由(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯腈衍生的基,
式中,R3表示氢原子或甲基,而且R4根据情况表示也可用保护的 羟基取代的碳原子1-5个的烷基。作为R4的具体例子,可举出甲基、 乙基、正丙基、正丁基、叔丁基、2-三甲基甲硅烷氧基乙基、2~(叔 丁基二甲基硅烷氧基乙基)、2-羟基乙基。另外,所述的(甲基)丙 烯酸及(甲基)丙烯腈,是表示以甲基丙烯酸或丙烯酸及甲基丙烯腈或 丙烯腈而使用的。
式(I)的片段环氧乙烷中的m可以是2~10,000中的任意1个数, 而且按照本发明的制造方法,而且通过调节环氧乙烷对于活性阴离子聚 合的引发剂X-OM的使用量,可作成具有大致为所希望的单分散性 (或单峰性)的m数的片段。因此,本发明的嵌段聚合物可适合于生物 性材料,可根据具体的用途,适当选择上述的m数。
同样地,片段Y也可提供n是整数2~10,000中,分子量分布极狭, 由所希望的n数组成的。
式(I)中的Z是相对于上述嵌段聚合物的α-末端的另一末端(以 下,称为ω-末端:相当于式(I)结构上的右端)的官能基。
理论上,通过对于式(II)的活性嵌段聚合物的ω-末端的阴离子 部分的亲电子取代反应,在Z部分也可导入任何官能基,但在本发明的 目的上,优选的是可用于提高生物体适合性或可用于进一步反应的基。
因此,作为式(I)的基Z,可举出具有氢原子(特别是,Y来自 丙交酯或内酯时,形成羟基)、丙烯酰基(CH2=CH-CO-)、甲 基丙烯酰基(CH2=C(CH3)-CO-)、乙烯苄基( CH2-)、烯丙基(CH2=CH-CH2-)羧基或其酯基的烷基,例如乙 氧羰基甲基(C2H5OCOCH2-)、甲氧羰基甲基(CH3OCOCH2-)、 羧基甲基(HOOC-CH2-)、乙氧羰基乙基(C2H5OCOCH2-)、羧 基乙基(HOOC-CH2CH2-)等、具有醛或其缩醛的烷基,例如甲酰 基乙烷(OCH-CH2CH2-)、3,3-二甲氧基丙烷((CH3O)2CHCH2CH2-) 等、对甲苯磺酰基 、巯基、卤原子,例如氯、 溴、碘、根据情况,用碳原子1~5个的烷基单-或二-取代的烷基, 例如2-氨基乙基、N-甲基-2-氨基乙基、N,N-二甲基-2-氨 基乙基等。另外,上述的巯基以后的基,在Y的片段来自丙交酯或内酯 时,是去除的基。Y的片段是来自(甲基)丙烯酸酯或(甲基)丙烯腈 时,在式(II)的活性嵌段聚合物的ω-末端上,例如加成环氧乙烷, 形成2-羟基乙基后,通过其羟基,可引入上述巯基、卤原子,根据情 况,可引入用碳原子1~5个的烷基单-或二-取代的烷基。
作为由以上各基(或片段)组合构成的本发明的嵌段聚合物的典型 例子如下表所示。
                    表 (此外,m及n分别取整数2~10,000范围内的任意的数) 化合物NO.          X                        Y                     Z
化合物NO.       X                             Y            Z
化合物NO.       X                       Y               Z
化合物NO.         X                    Y                       Z
化合物NO.            X                       Y                   Z
化合物NO.            X                      Y                  Z
            上記式中:Bu(t)=-C(CH3)3
以上本发明提供的嵌段聚合物,可按照下述反应流程图,高效地制 造。 反应流程图
(另外,上述反应式中的略号:Xa、X、M、Y、Ya、Z,与 上述相同,Z′是来自亲核试剂的残基)
从(A)到(II)的反应
聚合反应是用非质子性溶剂,稀释引发剂(A),按环氧乙烷、疏 水性单体(片段Y衍生性单体)的顺序,加到反应系中,进行聚合的。 作为非质子性溶剂,可使用苯、甲苯、己烷、四氢呋喃、二噁烷等。引 发剂浓度取0.1~95重量%,优选的是从1~70重量%,最优选的是从 2~5重量%的。引发剂和环氧乙烷的比例,可根据所达到的m数,以 任意比例聚合,但优选的是从1∶1-1∶10,000,更优选的是1∶l,000, 最优选的是1∶200的。进而,疏水性单体对于引发剂的比,可根据所达 到的n数,用任意比例,但优选的是从1∶1~1∶10,000,更优选的是1∶ 1,000,最优选的是1∶200。反应容器希望在耐压玻璃管或高压釜中进 行,反应温度,优选的是-50℃~150℃,更优选的是0℃~100℃、 最优选的是30℃~50℃下进行。反应压力,优选的是0.1~10 kgf/cm-G,更优选的是1~2kgf/cm2G。反应时间,对于环氧乙烷通常 是0.01~20小时,优选的是1~100小时,最优选的是20~50小时反 应后,将疏水性单体加入到反应系统中,进而,在0.01小时~200小时, 更优选的是1-100小时,最优选的是20~50小时反应。
这样得到的活性嵌段聚合物(II),在引发剂末端(α-末端)上, 具有一定量的被保护的官能基,在另一端(ω-末端)上,具有碱金属 烷氧基。若将该式(II)的聚合物,例如用酸处理,可得到在α-末端 上具有氨基、羧基、巯基等的官能基,在ω-末端上具有羟基的嵌段聚 合物(Y是从丙内酯或内酯衍生时)。它包括在式(I)的嵌段聚合物中,
在ω-末端上具有各种官能基的其它的式(I)的聚合物的制造,是 通过除了上述反应系统之外,使亲电子剂(反应体)与式(II)的活性 嵌段聚合物反应而进行的。
作为亲电子剂,可举出用下述式 表示的化合物;
(上述式中,A是形成活性酯基的基,例如是形成氯、溴等的卤原 子、酸酐的部分,D是氟、溴或碘,而Q是含有官能基的基,例如 -CH-CH2、-COOC2H5、-CH2CH2(OCH3)2 等),虽没有限制,但作为亲电子剂的具体例子,可举出丙烯酸酰氯、 丙烯酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酰氯、甲基丙烯酸酐、甲基丙烯酸、乙烯 基苄基氯、乙烯基苄基溴、烯丙基氯、烯丙基溴、烯丙基碘、对甲苯酰 氯、氯代醋酸乙酯、溴代醋酸乙酯、2-氯丙酸乙酯、3,3-二甲氧基 丙基溴等。
Z是对苯磺酰基,在片段Y来自乙交酯或内酯时,可使亲核试剂与 通过对甲苯磺酸活化了的ω-末端反应,进行亲核取代,可进一步导入 其他的官能基。这些反应可分别通过常法进行。作为上述亲核试剂的具 体例子没有限制,但例如可举出氢硫化钠、氢硫化钾、2-氨基乙醇钠、 2-氨基乙醇钾、卤素等。
如上所述,得到的式(I)的嵌段聚合物,可根据需要,将X部分 的保护基和/或Z部分的保护基(酯基等),进行已知的水解反应或还原 或者接触氢反应而脱离。这样,可提供α-末端和/或ω-末端的官能基 是游离状态的式(I)表示的嵌段聚合物。
用式(I)表示的嵌段聚合物,由于在分子中含有亲水性片段及疏 水性片段,所以可通过适当选择这些片段种类,或分子量等,适度地调 节亲水性及疏水性的平衡。因此,式(I)的嵌段聚合物可在溶剂中形 成高分子胶粒。
配制以嵌段聚合物(I)作为构成成分的高分子胶粒时,可举出加 热处理声波照射处理,有机溶剂处理等方法,这些可单独或组合使 用。加热处理是将嵌段聚合物(I)的1种或2种以上的混合物,溶解 在水中,在30℃~100℃的温度下配制。超声波照射处理是将嵌段聚合 物(I)的1种或2种以上的混合物,溶解在水中,在1W~20W、优 选的是在2~4W的范围内,进行1秒~24小时、更优选的是30分钟~ 10小时,最优选的是2~4小时。有机溶剂处理是将嵌段聚合物(I) 的1种或2种以上的混合物溶解在有机溶剂,将该溶液分散在水中后, 蒸发有机溶剂。作为有机溶剂可使用甲醇、乙醇、四氢呋喃、二噁烷、 氯仿、苯、甲苯、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二氯甲 烷等。对于有机溶剂,可以任意比例,使用水,但希望的是1~1000倍、 优选的是1~100倍、更优选的是5~20倍的比例。配制温度在0℃~ 100℃,优选的是5℃~25℃。这些方法也可以使用透析方法。
以下,用实施例,更详细地说明本发明,但这些实施例对于本发明 的范围不进行任何限制。
实施例1:制造用下述通式表示的聚合物
在反应器中,加入四氢呋喃(THF)20ml及2-亚苄基亚氨基乙 醇0.15g及钾的0.5mol/L-THF溶液2ml,在氩气氛围下,搅拌3分 钟,生成2-亚苄基亚氨基乙醇的钾化合物(2-亚苄基亚氨基乙醇 钾)。
在该溶液中,加入环氧乙烷8.8g,在1个气压、室温下搅拌。经过 2天反应后,在该反应液中,加入丙交酯7.2g,再搅拌1小时。将反应 溶剂进行减压蒸出后,加入1N-盐酸50ml,在室温下,搅拌2小时, 去掉保护基后,将其注入冷丙醇中,使生成的聚合物沉淀。将离心分离 得到的沉淀,通过苯的冷冻干燥进行精制。该收量是15.0g(94%)。 通过凝胶渗透色谱得到的聚合物是单峰性,聚合物的分子量约为15000。
从得到的聚合物的重氯仿中的质子核磁共振谱可确认该聚合物是具 有聚环氧乙烷(PEO)和聚丙交酯(PL)两个单元,在α-末端定量 地具有氨基、在ω-末端定量地具有羟基的杂远螯齐聚物。从该 光谱的积分比求出的嵌段聚合物的链长,PEO约为9,000、PL约为 7,000。
质子核磁共振谱的结果如下:
      1H-NMR(DMSO)、δ(ppm)
      1.6(a;294H)
      2.8(b;2H)
      3.6(c;820H)
      5.2(d;98H)
(另外,a~c,对应于上述式中表示的氢原子,以下相同)。
实施例2:制造用下式表示的聚合物
在反应容器中,加入THF 20ml及亚苄基亚氨基乙醇0.15g及萘钾的 0.5mol/L-THF溶液2ml,在氩气氛围下,搅拌3分钟,生成2-亚苄 基亚氨基乙醇的钾化合物(2-亚苄基亚氨基乙醇钾)。
在该溶液中,加入环氧乙烷8.8g,在1个气压、室温下搅拌。反应 2天后,在该反应液中加入δ-戊内酯5.0g,再搅拌1小时。将反应溶 剂减压蒸出后,加入1N-盐酸50ml,在室温下搅拌2小时后,去掉保 护基后,将其注入到冷丙醇中,使生成的聚合物沉淀。通过苯的冷冻干 燥,精制用离心分离得到的沉淀。该收量是12.5g(90%)。通过凝胶 渗透色谱得到的聚合物是单峰性,聚合物的分子量约为14000。
从得到的聚合物的重氢化氯仿中的质子核磁共振谱可确认,该聚合 物是具有聚环氧乙烷(PEO)和聚(δ-戊内酯)(PVL)两单元,在 α-末端上定量地具有氨基、在ω-末端上定量地具有羟基的杂远螯合低聚 物。从该光谱的积分比求出的嵌段聚合物的链长,PEO约为8,800、PVL 约为5,200。
质子核磁共振谱的结果如下:
        1H-NMR(DMSO)、δ(ppm)
        1.7(a;208H)
        2.4(b;104H)
        2.8(c;2H)
        3.6(d;904H)
实施例3:制造用下式表示的聚合物
在反应器中,加入THF 20ml及2-亚苄基亚氨基乙醇0.15g及萘钾 的0.5mol/L-THF溶液2ml,在氩气氛围下,搅拌3分钟,生成2-亚 苄基亚氨基乙醇的钾化合物(2-亚苄基亚氨基乙醇钾)。
在该溶液中,加入环氧乙烷8.8g,在1个气压、室温下搅拌。反应 2天后,在该反应液中,加入甲基丙烯酸2-(三甲基甲硅烷氧基)乙基 10.0g,再搅拌1小时。将反应溶剂减压蒸出后,加入1N-盐酸50ml, 在室温下搅拌2小时,去掉保护基后,将其注入到冷丙醇中,使生成的 聚合物沉淀。通过苯的冷冻干燥,精制用离心分离得到的沉淀。该收量 是15.0g(96%)。由凝胶渗透色谱得到的聚合物是单峰性,聚合物的 分子量是约14000。
从得到的聚合物的重甲醇中的质子核磁共振谱可确认,该聚合物是 具有聚环氧乙烷(PEO)和聚(甲基丙烯酸2-羟基乙基)(PHEMA) 的两种单元,在α-末端具有氨基的杂远螯合低聚物。从该光谱的积分比求 出的嵌段聚合物的链长,PEO约为8,800、PHEMA约为7,000。
质子核磁共振谱的结果如下:
        H-NMR(DMSO)、δ(ppm)
        0.9~1.3(a;150H)
        2.0(b;100H)
        2.8(c;2H)
        3.6(d;800H)
        3.8(e;100H)
        4.1(f;100H)
实施例4:制造用下式表示的聚合物
在反应器中,加入THF 20ml及叔丁氧羰基乙醇0.13g及萘钾的 0.5mol/L-THF溶液2ml,在氩气氛围下,搅拌3分钟,生成叔丁氧羰 基乙醇的钾化合物(叔丁氧羰基乙醇钾)。
在该溶液中,加入环氧乙烷8.8g,在1个气压、室温下搅拌。反应 2天后,在该反应液中,加入丙交酯7.2g,再搅拌1小时。将反应溶剂 减压蒸出后,加入1N-盐酸50ml,在室温下搅拌2小时,去掉保护基 后,将其注入冷丙醇中,使生成的聚合物沉淀。通过苯的冷冻干燥,精 制由离心分离得到的沉淀。该收量为14.0g(88%)。由凝胶渗透色谱 得到的聚合物是单峰性,聚合物的分子量约为14000。
从得到的聚合物的重氯仿中的质子核磁共振谱可确认,该聚合物是 具有聚环氧乙烷(PEO)和聚丙交酯(PL)两种单元,在α-末端定 量地具有羧基、在ω-末端定量地具有羟基的杂远螯合低聚物。从该光谱的 积分比求出的嵌段聚合物的链长,PEO约为8,000、PL约为6,000。
质子核磁共振谱的结果如下:
        1H-NMR(DMSO)、δ(ppm)
        1.6(a;252H)
        2.4(b;2H)
        3.6(c;730H)
        5.2(d;84H)
        9.8(e;1H)
实施例5:制造用下式表示的聚合物
在反应器中,加入THF 20ml及苄基硫醇0.13g以及萘钾的0.5mol/L -THF溶液2ml,在氩气氛围下,搅拌3分钟,生成苄基硫醇的钾化合 物(苄基硫醇钾)。
在该溶液中,加入环氧乙烷8.8g,在1个气压、室温下搅拌。在反 应2天后的该反应液中加入丙交酯7.2g,再搅拌1小时。将反应溶剂减 压蒸出后,加入氢化钠水溶液50ml,在室温下搅拌2小时,去掉保护 基后,将其注入到冷丙醇中,使生成的聚合物沉淀。通过苯的冷冻干燥, 精制由离心分离得到的沉淀。该收量为14.5g(91%)。由凝胶渗透色 谱得到的聚合物具有单峰性,聚合物的分子量约为16,000。
从得到的聚合物的重氯仿中的质子核磁共振谱可确认,该聚合物是 具有聚环氧乙烷(PEO)和聚丙交酯(PL)的两种单元,在α-末端 定量地具有巯基、在ω-末端上定量地具有羟基的杂远螯合低聚物。
质子核磁共振谱的结果如下:
        1H-NMR(DMSO)、δ(ppm)
        1.6(a;30OH)
        3.6(b;800H)
        5.2(c;100H)
实施例6:制造用下式表示的聚合物
在反应器中,加入THF 20ml及2-亚苄基亚氨基乙醇0.15g以及萘 钾的0.5mol/L-THF溶液2ml,在氩气氛围下,搅拌3分钟,生成2- 亚苄基亚氨基乙醇的钾化合物(2-亚苄基亚氨基乙醇钾)。
在该溶液中,加入环氧乙烷8.8g,在1个大气压、室温下搅拌。反 应2天后,在该反应液中加入丙交酯7.2g,搅拌1小时。加入2ml的甲 基丙烯酸酐,再反应1小时。反应后,将溶剂减压蒸出后,加入0.1N- 盐酸50ml,在室温下搅拌2小时,去掉保护基,精制的聚合物注入到 冷丙醇中,使生成的聚合物沉淀。通过苯的冷冻干燥,精制由离心分离 得到的沉淀。该收量为14.0g(88%)。由凝胶渗透色谱得到的聚合物 具有单峰性,聚合物的分子量约为15,000。
从得到的聚合物的重氯仿中的质子核磁共振谱确认,该聚合物是具 有聚环氧乙烷(PEO)和聚丙内酯(PL)两种单元,在α-末端上定 量地具有氨基、在ω-末端上定量地具有甲基丙烯酰基的杂远螯合低聚物。 从该光谱的积分比求出的嵌段聚合物的链长,PEO约为8,800、PL约为 6,800。
质子核磁共振谱的结果如下:
        1H-NMR(DMSO)、δ(ppm)
        1.6(a;283H)
        1.9(b;3H)
        2.8(c;2H)
        3.6(d;800H)
        5.2(e;94H)
        5.7、6.2(f;2H) 实施例7:制造用下式表示的聚合物
在反应器中,加入THF 20ml、乙腈0.04g及萘钾的0.5mol/L-THF 溶液2ml,在氩气氛围下,搅拌3分钟,生成氰基甲基钾。
在该溶液中,加入环氧乙烷4.4g,在1个大气压、室温下搅拌。反 应2天后,在该反应液中加入丙交酯7.2g,再反应1小时。将反应溶剂 减压蒸出后,注入到冷丙醇中,使生成的聚合物沉淀。通过苯的冷冻干 燥,精制由离心分离得到的沉淀。该收量为11.0g(95%)。由凝胶渗 透色谱得到的聚合物具有单峰性,聚合物的分子量约为11,000。
质子核磁共振谱的结果如下:
          1H-NMR(CDCl3)、δ(ppm)
          2.4(a:2H)
          1.8(b:2H)
          3.6(c:400H)
          5.2(d:50H)
          1.6(e:150H)
实施例8:制造用下式表示的聚合物
在反应器中,加入THF 20ml、乙腈0.04g及萘钾的0.5mol/L-THF 溶液2ml,在氩气氛围下,搅拌3分钟,生成氰基甲基钾。在该溶液中 加入环氧乙烷4.4g,在1个大气压、室温下搅拌。反应2天后,在该反 应液中加入丙交酯7.2g,再反应1小时。
在该系统中,加入甲基丙烯酸酐10g,在室温下,再反应2小时。 将反应溶剂减压蒸出后,注入到冷丙醇中,使生成的聚合物沉淀。通过 苯的冷冻干燥,精制由离心分离得到的沉淀。该收量为10.5g(91%)。 由凝胶渗透色谱,得到的聚合物具有单峰性,聚合物的分子量约为 11,000。
质子及碳核磁共振谱的结果如下:
        1H-NMR(CDCl3)、δ(ppm)
        1.6(f:150H)
        1.8(b:2H)
        1.9(h:3H)
        2.4(a:2H)
        3.6(c、d:400H)
        5.2(e:50H)
        
        13C-NMR(CDCl3)、δ(ppm)
        13.9(2)*
        16.5(10)
   18.0(8)
   25.2(3)
   64.2(7)
   69.2(9)
   68.8(4)
   70.0(5、6)
   119.4(1)
   126.5(13)
   135.2(12)
   169.5(8、11) *()内对应于下式中表示的碳。 实施例9:制造用下式表示的聚合物
将由实施例7得到的聚合物200mg,溶解在氨饱和甲醇40ml中, 使用阮内镍Ni-W 20.5g,在25℃、35个大气压下,加氢。1小时后, 将反应溶剂减压蒸出,用冷丙醇回收聚合物。通过苯的冷冻干燥得到的 聚合物的收量为180mg(90%)。由凝胶渗透色谱,得到的聚合物具有 单峰性,分子量约为11,000。
质子及碳核磁共振谱的结果如下:
   1H-NMR(CDCl3)、δ(ppm)
   1.6(b、f:150H)
   1.8(c:2H)
   2.7(a:2H)
   3.6(d:400H)
   5.2(e:50H)
   13C NMR(CDCl3)、δ(ppm)
   16.5(10)*
   25.1(3)
   26.4(2)
   40.9(1)
   64.2(7)
   68.8(4)
   69.2(9)
   70.0(5、6)
   169.4(8) *()内对应于下式中所示的碳。
实施例10:高分子胶粒的配制
将由实施例1得到的嵌段聚合物试样50mg以0.01~0.1%(w/v)的 浓度溶解到水或适当的缓冲溶液中。通过动态光散射的粒度分布测定, 可确认这些溶液中形成了胶粒时,可确认形成平均粒径为30nm的单- 高分子胶粒。该高分子胶粒的临界胶粒浓度是10mg/L。从该高分子胶粒 结构解析的结果看,它是在胶粒表面上具有伯氨基的新的高分子胶粒。
实施例11:高分子胶粒的配制
将由实施例4得到的嵌段聚合物试样50mg以0.01~0.1%(w/v)的 浓度溶解到水或适当的缓冲溶液中。通过动态光散射的粒度分布测定确 认这些溶液中的胶粒形成情况,并可确认形成了平均粒径为28nm的单 -高分子胶粒。该高分子胶粒的临界胶粒浓度为11mg/L。从该高分子胶 粒结构解析的结果看,它是在胶粒表面上具有羧基的新的高分子胶粒。
实施例12:高分子胶粒的配制
将由实施例6得到的嵌段聚合物试样50mg以0.1%(w/v)的浓度溶解 在水中。通过动态光散射的粒度分布测定,确认这些溶液中的胶粒形成 情况,并可确认它是平均粒径为30nm的单-高分子胶粒的形成。该高 分子胶粒的临界胶粒浓度是10mg/L。在该胶粒溶液中,可溶化0.01g的 过氧化苯甲酰,在80℃下,反应5小时。在反应后,用分级分子量12000 的膜滤器,对于水透析后,用动态光散射的粒度分布测定进行确认时,胶 粒的平均粒径为30nm和反应前没有变化。即使在添加十二烷基硫酸时, 也可确认该胶粒粒径仍没有变化,胶粒可高效地交联。该高分子胶粒,从结 构解析的结果看,是在胶粒表面上具有氨基的交联型新的高分子胶粒。
产业上的可利用性
按照本发明的嵌段聚合物,在两末端具有氨基、羧基、羟基、巯基 等蛋白质所具有的官能基,而且有时也具有可进一步聚合的乙烯基。并 且也可适当调节分子中的亲水性及疏水性平衡。因此,在适合生物材料 的制造及加工业等方面可有效地利用。
另外,从上述聚合物可配制在表面上,具有氨基、羧基、巯基等官 能基的高分子胶粒化合物1)可以将药物导入胶粒内核、2)通过ω- 末端官能基可制造稳定的交联胶粒(微囊)、3)由于表面官能基,在 水中是稳定的,而且可与胺和硫醇反应,所以可将抗体等生物分子与胶 粒有效地结合。另一方面,已知构成本发明嵌段聚合物的片段的聚环氧 乙烷链、聚羟基乙酸及聚内酯都可在生物体中分解,可自由地改变高分 子胶粒表面的电荷。因此,由本发明提供的表面上,具有官能基的高分 子胶粒化合物可期待i)具有靶向性的药物传输用载体和ii)对于诊断 用微囊等医药品等上可应用。
因此,进一步在医疗范畴也存在可利用性。
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