まず、以下の手順に従って、ポリ水酸化フ� ��ーレンを合成した。
<実施例1>
 C ₆₀ (>96%、市販品)0.100gをトルエン(50mL)に溶解さ せ、30%過酸化水素水5mLと、相間移動触媒とし て水酸化テトラn-ブチルアンモニウム(Tetra-n-b utyl ammonium hydroxide、以下TBAH)(40%in water、500μ L、モル当量比(TBAH/C ₆₀ )6.15)を加え、60℃で16時間攪拌した。無色に� �ったトルエン層を除去し、ヘキサン、ジエ� �ルエーテル、2-プロパノールをそれぞれ5:5:7� ��割合で混合した溶液85mLに超音波照射しなが ら水層を滴下し、淡黄色固体を析出させた。 生じた沈殿を遠心分離により沈降させた後、 デカンテーションにより上澄み液を除いた。 この固体を60mLのジエチルエーテルを用いて� �浄し、再沈降させた後上澄み液を除き、18時 間真空乾燥することで反応生成物のポリ水酸 化フラーレン(1)を淡黄色粉末として0.199g得た (収率89%)。

 さらに残留している触媒を除くために、� ��の固体を3mLの水に溶解させ、重さ約1gのフ� �リジール(60~100mesh、市販品)を長さ約6cmに充� �したカラムクロマトグラフィーに通した後� �0.45μmのメンブレンフィルター(市販品)をさ� �に通して完全にフロリジールも除去した。� �れを再び水の体積に対して5:5:7の比でヘキサ ン、ジエチルエーテル、2-プロパノールを加� ��て淡黄色固体を析出させた。18時間真空乾� �することで精製した生成物であるポリ水酸� �フラーレン(2)を淡黄色粉末として0.149g得た(� ��率67%)。

 図1および図2は、それぞれ、実施例1のポ� ��水酸化フラーレン(1)、(2)の赤外吸収(FT-IR)ス ペクトル図である。

 図1、2は、水酸基のO-H伸縮に基づく3400cm ^-1 付近の大きなブロードな吸収とともに、C-Cお よびC-O伸縮に基づく1620、1380、1080cm ^-1 付近にブロードな吸収を示した。これらの吸 収のパターンは、図3に示すL. Y. Chiangらが報 告している水酸基数が12のポリ水酸化フラー� ��ン(非特許文献1記載の方法により合成)や、� ��4に示す水酸基数が36のポリ水酸化フラーレ� ��(特許文献3記載の方法により合成)のIRスペ� �トルとよく似ており、それぞれの吸収の相� �強度比が若干異なることから水酸基の数が� �なるポリ水酸化フラーレンであることが示� �された。また、図1では2900cm ^-1 付近に脂肪族C-H伸縮に基づく特徴的な吸収が 見られることから、相間移動触媒として用い たTBAHが微量残留していることがわかった。� �かし、精製後のスペクトルである図2では、� ��の吸収が消失していることから触媒がほぼ� ��全に除去されたことが示唆された。

 図5は、実施例1のポリ水酸化フラーレン(2 )の熱重量分析計(TGA)測定チャート図である。

 ポリ水酸化フラーレン(2)を熱重量分析計( TGA)を用い、窒素雰囲気下、昇温速度5℃/minで 熱分析を行った。図5から、室温~120℃付近ま� ��に極大点(72.1℃)を有しながら約9.4wt%の重量� ��少がみられた。一般に、極性官能基を多数� ��するような化合物では150℃程度まで加熱し� ��いと解離しない二次結合水が存在可能であ� ��ことから、強固に吸着している水分が9wt%程 度存在すると見積もることができた。

 また、ポリ水酸化フラーレン(1)の元素分析� ��行ったところ、実験値はC:48.24%、H:3.91%、N:0. 72%であった。微量ながら窒素が検出されたこ とは、FT-IRの結果を支持し、相間移動触媒と� ��て用いたTBAHが微量残留していることと一致 した。一方、精製後のポリ水酸化フラーレン (2)の元素分析を行ったところ、実験値はC:44.6 9%、H:3.56%であり、窒素残留成分は除去されて いた。この実験値は、上述した含水量を考慮 すると、C ₆₀ (OH) ₄₄ ・8H ₂ Oなる組成を有するものとしてよく一致した� �すなわち、上記組成の元素分析理論値はC:44. 68%、
H:3.75%であり、含水量は8.9wt%と計算された。

 また、ポリ水酸化フラーレン(2)の水への溶� ��度を調べたところ、64.9mg/mL(6.5wt%)であり、� �れまでに報告されている包接化合物による� �溶化に比べてはるかに高い溶解性を有し、� �たC ₆₀ (OH) ₃₆ ・9H ₂ O(特許文献3、溶解度17.5mg/mL)やC ₆₀ (OH) ₄₀ ・9H ₂ O(特許文献3、溶解度58.9mg/mL)よりも高い溶解� �を有することが分かった。

 また、ポリ水酸化フラーレン(2)の転化率� ��、高速液体クロマトグラフィー(High performan ce liquid chromatography、HPLC)によって算出した� �

 次いで、実施例2~5、比較例1~4として、実� ��例1と比較して以下のとおりの変更を行った 。以下合成の手順については、変更点のみを 記載し、その他の点は実施例1と同様である� �なお、実施例1におけるポリ水酸化フラーレ� ��(1)のような精製前の生成物を、粗生成物と� ��ている。

<実施例2>
 TBAHの添加量を半分(C ₆₀ に対するモル当量比3.08)に変更して、上記の� ��応を行った。転化率は93%、粗生成物収量0.15 5g(69%)、精製後の収量0.065g(29%)であった。

<実施例3>
 反応温度を18℃(室温)に変更して、上記の反 応を行った。転化率は83%、粗生成物収量0.072g (32%)、精製後の収量0.034g(15%)であった。

<実施例4>
 相間移動触媒として、TBAHに代えて、臭化テ トラn-ブチルアンモニウム(Tetra-n-butyl ammonium� �bromide、以下TBAB)を用いて、上記の反応を行� �た。淡黄色粉末として、精製後の生成物(ポ� ��水酸化フラーレン(3))を得た。図6は、実施� �4のポリ水酸化フラーレン(3)の赤外吸収(FT-IR) スペクトル図である。ポリ水酸化フラーレン (3)の赤外吸収(FT-IR)スペクトルは、図2の水酸� ��フラーレン(2)のスペクトルとよく類似して� ��た。転化率は25%、粗生成物収量0.089g、精製� ��の収量0.033gであった。

<実施例5>
 原料フラーレンとして、C ₆₀ に代えて、C ₆₀ 約75%、C ₇₀ 約20%、残りが高次フラーレンである混合フラ ーレン(以下、Mixed Fullerene)(市販品)を用いて� ��上記の反応を行った。淡黄色粉末として、� ��製後の生成物(ポリ水酸化フラーレン(4))を� �た。なお、Mixed FullereneがすべてC ₆₀ であるとして、モル当量比(TBAH/C ₆₀ )を6.15とした。図7は、実施例5のポリ水酸化� �ラーレン(4)の赤外吸収(FT-IR)スペクトル図で� ��る。ポリ水酸化フラーレン(4)の赤外吸収(FT- IR)スペクトルは、図2のポリ水酸化フラーレ� �(2)のスペクトルとよく類似していた。粗生� �物収量0.168g、精製後の収量0.098gであった。

<比較例1>
 過酸化水素水の代わりに精製水を用いて、� ��記の反応を行った。反応は、16時間後でも� �く進行しなかった。

<比較例2>
 相間移動触媒を添加せずに、上記の反応を� ��った。反応は、16時間後でも全く進行しな� �った。

<比較例3>
 TBAHに代えて、ドデシルベンゼンスルホン酸 ナトリウム(Sodium dodecylbenzene sulfonate、以下DB S)を用いて、上記の反応を行った。反応は、1 6時間後でも全く進行しなかった。

<比較例4>
 TBAHに代えて、クラウンエーテル(1, 4, 7, 10 , 13, 16 - hexaoxacyclooctadecane、以下18-crown-6)を 用いて、上記の反応を行った。反応は、16時� ��後でも全く進行しなかった。

 以上の実施例1~5、比較例1~4の合成条件お� ��び転化率/%、粗生成物の収率/%(収量/mg)を、� ��1にまとめた。

 次いで、ポリ水酸化フラーレン(2)の抗酸� ��能を評価するため、既存のβ-カロテン退色� ��(H. Takada et al., Biosci. Biotechnol. Biochem. 200 6, 70, 3088)を用いて、%AOA(Antioxidant Activity)を� ��定し、他の抗酸化剤との比較を行った。

 Tween40のクロロホルム溶液(0.2g/mL)22μL、β-カ� ��テンのクロロホルム溶液(1.0mg/mL)11μL、およ� ��リノール酸のクロロホルム溶液(0.1g/mL)4.4μL� ��それぞれ紫外可視吸収(UV-Vis)スペクトル用� �セプタム付石英セル(1cm×1cm)に入れ、減圧下� ��クロロホルムを除去した。そこに約0.02M、pH 7.0のリン酸緩衝溶液を2.4mL、後述する抗酸化� ��の水溶液0.1mLを加え、均一になるまで素早� �攪拌した後、温度制御装置付の紫外可視分� �光度計を用いて50℃にて攪拌しながら、波長 460nmの吸光度(Abs ₄₆₀ )をモニターしながら経時変化を測定した。

 抗酸化剤は、上記実施例1にて合成されたポ リ水酸化フラーレン(2)、フラーレンを含有す る市販の抗酸化剤(ビタミンC60バイオリサー� �株式会社製、商品名RadicalSponge、以下RadicalSpo nge)、ビタミンE(α-Tocopherol)、およびビタミンC (L-Ascorbic acid)を用いた。また、抗酸化剤を添 加しないControlとして、抗酸化剤の水溶液の� �わりに超純水を用いた。表2には、上記の各� ��酸化剤の濃度とともに各抗酸化剤のk _obs (後述)ならびに%AOA(後述)を併せて示す。なお� ��RadicalSpongeの主成分は、Mixed Fullerene、polyviny lpyroridone、1, 3-butylene glycolである。

 図8は、実施例1のポリ水酸化フラーレン(2 )およびその他の抗酸化剤存在下での吸光度46 0nmにおけるβ-カロテン退色の経時変化のグラ フである。

 抗酸化剤を添加しないControlやビタミンCを� �いた場合は、半減期約900秒でAbs ₄₆₀ が減少していることから、リノール酸の自動 酸化により発生する過酸化物ラジカルにより 、β-カロテンの分解が速やかに進行している ことがわかった。それに対して、ポリ水酸化 フラーレン(2)(C ₆₀ (OH) ₄₄ ・8H ₂ O)、RadicalSponge、ならびにビタミンEを添加し� �系では、その分解が顕著に抑制されている� �とがわかった。

 このAbs ₄₆₀ の0秒後の値A ₀ をt秒後の値A _t で除し、これの対数をとった値Ln(A ₀ /A _t )を時間(sec)に対してプロットしたところ、良 好な直線関係が得られたことから、擬一次条 件にて反応が進行しているものとみなして、 見かけの擬一次速度定数k _obs をその直線の傾きから求めた。さらに、以下 の式に基づいて、抗酸化能%AOA(Antioxidant Activi ty)を各抗酸化剤について求めた(H. Takada et a l., Biosci. Biotechnol. Biochem. 2006, 70, 3088)。
[数1]
%AOA=[k _obs (control)-k _obs (antioxidant)]/k _obs (control)×100
 表2より、ポリ水酸化フラーレン(2)(C ₆₀ (OH) ₄₄ ・8H ₂ O)は、市販の抗酸化剤であるRadicalSpongeと同程 度の%AOAを、より低い重量濃度(167ppm)で与えた ことから、高い抗酸化能を有することが示さ れた。

 以上のことより、本発明の相間移動触媒� ��よって、あるいは、本発明のポリ水酸化フ� ��ーレンの製造方法によって、特許文献3のよ うに不溶性の水酸化フラーレンや水素化フラ ーレンを経由せずに、原料フラーレンから直 接、一段階反応でポリ水酸化フラーレンを得 ることができ、特許文献3の反応条件(本願比� ��例2)では全く進行しなかった反応が進行し� �特に実施例1においては、16時間という短時� �で100%進行し、本発明の有効性が示された。

 また、本発明の相間移動触媒またはポリ� ��酸化フラーレンの製造方法を用いて得られ� ��ポリ水酸化フラーレンは、淡色であり、優� ��た抗酸化能を有し、高い水溶性を有し、ナ� ��リウム塩などの不純物が残留していないも� ��であり、さらに、含窒素官能基がポリ水酸� ��フラーレンに導入されていないものであっ� ��。