专利名称：在两末端具有官能基的嵌段聚合物的制作方法
技术领域：
本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水性片段的聚环氧乙烷、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(ナノスフィア-)，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氨基、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。
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(1)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，
及
及
及
及
(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、钾及铯的碱金属阳离子，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力高。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，可通过水解或接触氢化等脱离，而且只要对于本发明的活性聚合没有坏影响，哪一种都可以。
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硅烷基，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、仲戊基、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都表示氢原子，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
或
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-OM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.XY Z1
H2H2N-CH2CH2-
H3
4H2N-CH2CH2-
5
H6
化合物NO.XYZ7
8
H9
10
11
H12
13
14
H化合物NO.X Y Z15
化合物NO.X Y Z23
化合物NO.X Y Z30
H31
32
33
H34
35
H36
化合物NO.X Y Z37
H38
H39
40
H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∶1,000，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0.1～10kgf/cm2G，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
或D-CH2-Q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是氯、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，超声波照射处理，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。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1H-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140g(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，加入硼氢化钠水溶液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；300H)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(a2H)1.8(b2H)3.6(c400H)5.2(d50H)1.6(e150H)
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(f150H)1.8(b2H)1.9(h3H)2.4(a2H)3.6(c、d400H)5.2(e50H)
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、f150H)1.8(c2H)2.7(a2H)3.6(d400H)5.2(e50H)13CNMR(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的单一高分子胶粒的形成。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。
权利要求
1.用下式(I)表示的嵌段聚合物
式中，X，根据情况，表示具有1或2个选自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1～10个碳原子的烷基、或在苯环上具有上述取代基的苯基或苯基-烷基，Y是从下式表示的重复单元组成群中选出的基，
或
(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，表示用也可保护的羟基取代的碳原子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、根据情况，具有用碳原子1～5个的烷基单-或二-取代的氨基的烷基、具有羧基或其酯基的烷基、具有醛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是具有未用保护基嵌段的氨基、羧基或巯基作为取代基的基。
3.权利要求1所述的嵌段聚合物，其中，X是具有从碳原子1～5个的烷氧羰基、根据情况，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硅烷基及氰基组成群中选出的氨基保护基而嵌段的氨基、或由碳原子1～5个的烷氧基、苄氧基、二苯甲氧基、三苯甲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作为取代基的基。
4.权利要求1所述的嵌段聚合物，其中，X是具有用亚苄基、三甲基甲硅烷基或氰基的氨基保护基嵌段的氨基或者用叔丁氧基的羧基作为取代基的基。
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
或
(上式中，alk根据情况，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
式中，Xa表示具有1或2个从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，
及
及
及
及
(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、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。
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，
〔式中，Xa表示具有1或2个从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是分别由下列各式表示的基组成群中选出的基，
及
及
及
及
(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、
或D-CH2-Q(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)根据需要，使用相当结合在Ya的式
基的亲核试剂，转化成用巯基、根据情况，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、而且根据需要，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。
全文摘要
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。
文档编号C08G63/664GK1192759SQ96196186
公开日1998年9月9日 申请日期1996年8月5日 优先权日1995年8月10日
发明者片冈一则, 加藤政雄, 长崎幸夫, 冈野光夫 申请人:片冈一则