DE69433303T2 - Trennungsverfahren und synthetische polymere, die als trennungsmedien für dieses verfahren anwendbar sind - Google Patents

Trennungsverfahren und synthetische polymere, die als trennungsmedien für dieses verfahren anwendbar sind Download PDF

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Description

  • 1.1. Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Medien für Trennungen, welche die Teilung einer gewünschten Substanz oder Gruppe von Substanzen zwischen einem Polymer und einer Flüssigkeit beinhalten. Die verwendeten Polymere werden normalerweise als Trennungsmedien bezeichnet und können in der Flüssigkeit löslich oder unlöslich sein. Für die Trennung von Biomolekülen ist die Flüssigkeit oft wäßrig. Gemäß des Konzepts der Erfindung ist das Polymer ein hydrophiler Poly(vinylether).
  • Typischerweise basieren unlösliche Trennungsmedien auf hydrophilen porösen Matrizes, aufgebaut aus einem synthetischen Polymer oder einem Biopolymer, zum Beispiel Poly(hydroalkylmethacrylat), Dextran oder Agarose. Die Matrizes lagen in Form von Kügelchen, Teilchen oder Monolithen (kontinuierliche Formen) vor. Oft ist die Oberfläche der Matrix mit einer spezifischen Funktionalität modifiziert worden, um die tatsächliche Wechselwirkung zwischen löslichen Molekülen und auf der Matrix immobilisierten Liganden vorzusehen.
  • Die EP-A-10425 beschreibt die Reinigung von Flüssigkeiten unter Anwendung einer semipermeablen Verbund-Membran und von Umkehrosmose. Die Membran umfasst ein polymeres Material mit Seitenketten, vernetzt mit einer Verbindung mit 2 funktionellen Gruppen.
  • Heutezutage ist Ionenaustausch die am häufigsten angewandte chromatographische Technik für die Trennung von Biomolekülen. Andere wichtige Techniken sind Gelfiltrations-, hydrophobe Wechselwirkungs-, Umkehrphasen-, Metallchelat-Chromatographie, kovalente Chromatographie und Affinitätschromatographie. Für eine Übersicht siehe J-C. Janson et al1). Die Adsorptions-Prinzipien dieser Techniken sind auch für andere Trennungsmethodiken angewandt worden, zum Beispiel für Satz-Verfahrensweisen, Elektrophorese, Zentrifugation etc.
  • Vinylether sind als Monomere in Radikal-Polymerisationen vorgeschlagen worden, um chromatographische Trägerteilchen zu synthetisieren16,17). Allerdings sind Vinylether nicht für Radikal-Polymerisation anfällig, was anzeigt, dass Poly(vinylether) aus diesem Typ von Veröffentlichungen nicht ermöglicht werden.
  • Poly(vinylalkohole) werden durch Radikalpolymerisation von Vinylacetat mit anschließender Esterhydrolyse hergestellt. Aufgrund von Wasserstoff-Radikal-Abzug und Kopf-zu-Kopf-Polymerisation wird eine signifikante Menge an unstabilen/destabilisierten Konfigurationen, wie vizinalen Diolen und Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verzweigungen [-CH3-n(-C(-)3)n, worin n 2 oder 3 ist], eingeführt werden.
  • Die Synthese von im wesentlichen linearen Poly(vinylethern), enthaltend eine geringe Anzahl an Vinylether-Untereinheiten, durch 'lebende' kationische Polymerisation ist früher beschrieben worden18–21) für Alkylvinylether, 2-Acetoxyethylvinylether, 2-Hydroayethylvinylether, 2-Aminoethylvinyl-ether, 3-Dicarboxypropylvinylether und Ester und Amide hiervon, 2-Carboxyethylvinylether etc.; siehe auch die in Ref. 18–21 angegebenen Zitate. Die Veröffentlichungen erörtern die amphiphilen Eigenschaften der Oligomere.
  • Die lebende kationische Polymerisation von Ethyl-2-(vinyloxy)ethoxy-acetat mit anschließender Hydrolyse von anhängigen Estergruppen hat lineare Poly(vinylether) ermöglicht, welche eine hohe Anzahl von Vinylether-Untereinheiten enthalten. Die anhängige Gruppe indem letztendlichen Polymer ist einheitlich -OCH2CH2OCH2COOH22) gewesen.
  • Polymere mit Ketten -(CH2CH2-)n, in denen ein Wasserstoff in jeder Untereinheit durch ein Methylen, einen Ether und/oder eine Carbonylfunktion ersetzt ist, welche ihrerseits an mehr oder weniger hydrophile Gruppen gebunden sind, sind beschrieben worden23). Die Verwendung bestand in semipermeablen Membranen hauptsächlich für die Entsalzung von Brackwasser durch Umkehrosmose.
  • 1.2 Anforderungen an Trennungsmedien und gewünschte Verbesserungen
  • Die tatsächlichen bzw. aktuellen Matrizes (Trennungsmedien), an welchen eine wasserlösliche Substanz verteilt werden soll, müssen eine hohe Hydrophilität gegenüber einer wässrigen Flüssigkeit, geringe unspezifische Wechselwirkung mit Proteinen, pH-Stabilität im Bereich von 2–14 etc. aufzeigen. Verbesserungen in Bezug auf diese Variablen sind wünschenswert. Darüber hinaus ist es von großem Interesse, Parameter zu verbessern, die mit der Oberflächenchemie zusammenhängen, einschließlich Gelkapazität und Kinetik, welche eine beträchtlich höhere Produktivität in einer Trennung ergeben werden.
  • Strategie für die Erfindung
  • Die obenstehend erwähnten Verbesserungen können unter Verwendung von Trennungsmatrizes bewirkt werden, welche Oberflächen mit guter Adsorption (hydrophobe Bindungen) oder kovalenten Bindungen (mit Präferenz für Amino-, Ether- und Thioether-Bindungen) vorsehen.
  • Die passenden Monomere und Polymerisationsbedingungen werden die Steuerung der Reaktion ermöglichen, mit dem Effekt, dass man reproduzierbar gut-charakterisierte Polymere erhält, welche optimal für die beabsichtigte Anwendung sind (Gelfiltrationsmedien, Affinitätsmedien, Ionenaustauschmedien, mit verschiedenen vorbestimmten Gruppen zu funktionalisierendes Polymer, etc.).
  • Wir haben nun erkannt, dass hydrophile Poly(vinylether) den obenstehend erwähnten Kriterien entsprechen werden. Die bevorzugte Synthese ist kationische Polymerisation2). Für unsere Zwecke ist "lebende kationische Polymerisation" wahrscheinlich äußerst effizient, weil sie zu Polymeren führen kann, welche wohl-definierte Blöcke und Sequenzen von Monomeren innerhalb der Polymerkette enthalten.
  • 2. Die Erfindung
  • Ein erster Aspekt der Erfindung ist ein neues chromatographisches Trennungsverfahren unter Verwendung bestimmter Typen hydrophiler Vinylether-Polymere. Das Verfahren wird unter der Überschrift 2.5 charakterisiert. Ein zweiter Aspekt besteht in neuen hydrophilen Vinylether-Polymeren.
  • 2.1. Definition der hydrophilen Poly(vinylether), welche in dem Trennungsverfahren der Erfindung verwendet werden können.
  • Das charakteristische Merkmal dieser Polymere ist, dass sie eine Poly(vinylether)kette umfassen, enthaltend identische oder unterschiedliche Vinyl-Untereinheiten. Die Untereinheiten folgen der Rormel 1:
  • Figure 00030001
  • Um in Wasser und anderen wässrigen Flüssigkeiten nützlich zu sein, werden die Gruppen R so gewählt, dass das Polymer hydrophil wird. Die Polymerkette ist im wesentlichen frei von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Verzweigungen und/oder vizinalen Ethergruppen, welche während der Polymerisations-Reaktion gebildet werden [-CH3-n(-C(-)3)n, worin n 2 oder 3 ist].
  • X und Y können identisch oder verschieden sein und werden unter Wasserstoff und Methyl ausgewählt. Im Falle, dass eines von ihnen Methyl ist, ist dies bevorzugt X.
  • R wird unter organischen Gruppen gewählt, welche ein aromatisches oder gesättigtes Kohlenstoffatom vorsehen, welches direkt an das Sauerstoffatom gebunden ist. Geeignete organische Gruppen sind hydrophobe Gruppen und hydrophile Gruppen. Mit gesättigtem Kohlenstoff wird in der gesamten Beschreibung ein sp3-hybridisiertes Kohlenstoffatom gemeint, welches nur Kohlenstoff und/oder Wasserstoff und höchstens einen Sauerstoff oder Stickstoff oder Schwefel bindet.
  • Die hydrophoben Gruppen R sind Hydrocarbylgruppen, welche gesättigt sind oder ungesättigte Strukturen, wie aromatische Ringe und andere ungesättigte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen etc., enthalten. Genauer gesagt, handelt es sich um Alkyl, Arylalkanyl, Alkenyl oder Alkenyl. Vorzugsweise weisen die Hydrocarbylgruppen 1–25, wie 1, 2, 3, 4 etc. bis zu 20 oder bis zu 15 Kohlenstoffatome auf. Ein oder mehrere Wasserstoff(e) der Hydrocarbylgruppe können mit einer funktionellen, vorzugsweise nicht-ionischen, Gruppe ersetzt werden, z. B. einem alkoholischen oder phenolischen Hydroxyl, einem Ester, einem Ether, einem Thioether etc. Das Molverhältnis C/(O + N + S) ist gewöhnlich größer als 5.
  • Hydrophile Gruppen (R) enthalten eine gerade, verzweigte oder cyclische Kette von sp3-hybridisierten Kohlenstoffatomen (gesättigt), wobei an diese Kette Wasserstoffe, gesättigte Kohlenstoffe und mindestens eine Hydroxy- und/oder Aminogruppe gebunden sind. Die Kette kann an einer oder mehreren Positionen von einem Sauerstoff- oder einem Stickstoffatom unterbrochen sein. Es gibt höchstens ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom, das an ein-und-dasselbe Kohlenstoffatom gebunden ist. Das Molverhältnis (O + N)/C ist größer als oder gleich 0,5. Das Sauerstoff- oder Stickstoffatom, über das diese Gruppen an das polymere Kohlenstoffskelett gebunden sind, ist in der Summe (O + N) eingeschlossen. Veranschaulichende Beispiele sind Gruppen von 2–15 Kohlenstoffatomen.
  • R ist R'-B-, worin B eine hydrophile organische Brücke ist, welche aus einer geraden, verzweigten oder cyclischen gesättigten Kette aus 2–24, wie 2–12 sp3-hybridisierten Kohlenstoffatomen besteht. Die Kette kann an einer oder mehreren Positionen von einem Sauerstoff- oder einem Stickstoffatom unterbrochen sein und/oder mindestens eine Hydroxy- und/oder mindestens eine primäre Amino(NH2)-Gruppe enthalten, welche direkt an eines der sp3-hybridisierten Kohlenstoffatom e gebunden ist. Es gibt höchstens ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom, das an ein-und-dasselbe Kohlenstoffatom gebunden ist. Das Molverhältnis (O + N)/C ist größer als oder gleich 0,5. Das Sauerstoff- oder Stickstoffatom, über das diese Gruppen an das polymere Kohlenstoffskelett gebunden sind, ist in der Summe (O + N) eingeschlossen. Veranschaulichende Beispiele sind Gruppen von 2–15 Kohlenstoffatomen.
  • Eine besonders bevorzugte Gruppe R ist R'-B-, worin B eine hydrophile organische Brücke ist, welche aus einer geraden, verzweigten oder cyclischen gesättigten Kette aus 2–24, wie 2–12 sp3-hybridisierten Kohlenstoffatomen bestehen kann. Die Kette kann an einer oder mehreren Positionen von einem Sauerstoff- oder einem Stickstoffatom unterbrochen sein und/oder mindestens eine Hydroxy- und/oder mindestens eine primäre Amino(NH2)-Gruppe enthalten, welche direkt an eines der sp3-hybridisierten Kohlenstoffatome gebunden ist. Es gibt höchstens ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom, das an ein-und-dasselbe Kohlenstoffatom in der Kette gebunden ist. Das Molverhältnis (O + N)/C in B ist größer als oder gleich zu 0,5. Die Summe (O + N) schließt Sauerstoff- und Stickstoffatome ein, welche direkt an terminale Positionen von B binden. Vorzugsweise folgt B der Formel [(CH2)n-O]m, worin n eine ganze Zahl ist, welche 2–4 sein kann, und m eine ganze Zahl ist, welche 1–10 sein kann.
  • R' (in R'-B-) wird gewählt aus OH, NH2 und substituierten Formen davon, in welchen ein bzw. ein oder zwei Wasserstoffe mit einem organischen Rest R'' ersetzt worden ist/sind. Im Falle, dass hohe hydrolytische Stabilität für die substituierten Formen von OH- und NH2-Gruppen erforderlich ist, existieren sie vorzugsweise als ein Ether bzw. ein sekundäres, tertiäres oder quaternäres Amin, d. h. der organische Rest R'' sieht ein gesättigtes oder aromatisches Kohlenstoffatom vor, welches direkt an den Sauerstoff oder Stickstoff gebunden ist.
  • Thioetherbindungen besitzen bekanntlich etwa die gleiche hydrolytische Stabilität und Basizität wie Etherbindungen. Im Kontext der vorliegenden Erfindung fungieren Thioetherbindungen daher wahrscheinlich äquivalent zu Etherbindungen. Dies impliziert auch, dass OH durch SH ersetzt werden kann.
  • Der organische Rest R'' kann gewählt werden aus: (A) Gruppen, welche Affinitätsliganden umfassen; (B) Gruppen, welche die reversible Disulfid-Bindung von Thiolverbindungen an den Poly(vinylether) ermöglichen (z. B. kovalente Chromatographie); (C) ausgesprochen hydrophilen Gruppen; und (D) Gruppen, welche den Poly(vinylether) in wäßrigen Flüssigkeiten (z. B. Wasser) unlöslich machen. A- und/oder B-Gruppen sind in dem Poly(vinyl)ether gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung vorhanden.
  • Veranschaulichende Beispiele von Affinitätsliganden sind:
    • a. Ein Mitglied in einem Paar von Verbindungen, welche biospezifische Affinität füreinander ausüben (Bioaffinitätsliganden). Beispiele solcher Paare sind Antigene/Haptene und Antikörper-aktive Enti täten (intakte Antikörper und ihre aktiven Antikörperfragmente (Fab, Fv, F(ab)2 etc.)); Hormone und ihre Rezeptoren; IgG-Bindungsproteine (Protein A, G und L) und IgG, einschließlich Fragmenten, welche eine konstante Ib-Region enthalten; komplementäre Nukleinsäuren; komplementäre Oligonukleotide; Lectine und Verbindungen, welche Kohlenhydratstrukturen enthalten; Biotin und (Strept)avidin etc.
    • b. Ionenaustauschgruppen, gewählt unter Carboxy (-COO–, gebunden an Kohlenstoff), Sulfonsäure (-SO3 –, gebunden an Kohlenstoff), Phosphorsäure (-PO3 2–, gebunden an Kohlenstoff), primärem, sekundärem, tertiärem oder quaternärem Amino (positiv geladene Formen), zwitterionische Gruppen, enthaltend sowohl negativ als auch positiv geladene Gruppen, gewählt unter den zuvor erwähnten; und amphiphile Gruppen, enthaltend getrennte hydrophobe und ionische Teile. Die Kohlenstoffatome, an welche -COO–, -SO3 – und -PO3 2– angeheftet sind, sind vorzugsweise gesättigt, obwohl sie auch aromatisch sein können. Zusätzlich zu der ionischen Gruppe tragen diese Kohlenstoffe lediglich Wasserstoff und Kohlenstoff.
    • c. Hydrophobe Gruppen, wie obenstehend für R definiert.
    • d. Chelat-Gruppen, umfassend ein stark chelatisiertes Metallion. z. B. die passenden Ionen von Zink, Eisen, Kupfer, Cobalt etc.
    • e. Organische Reste R'', welche reversible Disulfid-Bindung ermöglichen, zeigen eine funktionelle Gruppe, welche gewählt wird unter: Thiol (HS-), reaktiven Disulfiden (R1-S-S-), Thiosulfonaten (R2-SO2-S-) und Thiosulfenaten (R3-SO-S-), wobei alle von diesen mit ihrer freien Wertigkeit direkt an einen gesättigten Kohlenstoff gebunden sind. R1 wird so gewählt, daß R1-S-S- quantitativ mit Thiolverbindungen in einer Thiol-Disulfid-Austauschreaktion unter Freisetzung eines Thiols (R1-SH) reagiert, welches im wesentlichen quantitativ zu dem entsprechenden Thion (HR'1=S) tautomerisiert. Typische Beispiele von R1 sind 2-Pyridyl und 4 Pyridyl. R2 und R3 sind im Prinzip jedwede organische Gruppe, welche einen Kohlenstoff (vorzugsweise gesättigt), benachbart zu dem Schwefelatom, vorsieht, was bedeutet, daß R2-SO2-S- und R3-SO-S-, analog zu R1-S-S-, Disulfide mit Thiolverbindungen bilden werden. Der Ausdruck "reversible Disulfidbindung" bedeutet, daß das Disulfid in der Lage ist, durch Gegenwart eines Überschusses einer Thiolverbindung von niedrigem Molekulargewicht gespalten zu werden.
    • f. Hydrophile Gruppen, wie obenstehend für R definiert. Zusätzliche Beispiele sind polymere Reste von wasserlöslichen Polymeren, zum Beispiel Polysaccharide, wie Dextran, Hydroxyethylstärke, Carboxymethylcellulose etc. Polymere Reste R'' können auch eine oder mehrere wiederkehrende Untereinheiten der Formel I umfassen, welche an das Sauerstoff- oder Stickstoffatom von HO-B- bzw. NH2-B- gebunden sind. Der Poly(vinylether) kann in wäßrigen flüssigen Medien unlöslich sein. Die Unlöslichkeit kann durch Gegenwart von Untereinheiten der Formel 1 verursacht werden, worin R' eine substituierte Form von OH oder NH2 ist, worin mindestens ein Wasserstoff durch einen organischen Rest (R'') ersetzt ist, welcher gewählt wird unter:
    • g. Gruppen, welche kovalent an einen Träger (Matrixträger) gebunden sind, welcher in den wäßrigen flüssigen Medien unlöslich ist; und h. Gruppen, welche Unlöslichkeit durch inter- und/oder intramolekulare Vernetzung der Poly(vinylether)-Kette vorsehen. Unlöslichkeit kann auch durch die Gegenwart von Untereinheiten der Formel I verursacht werden, wobei
    • i. hydrophobe Gruppen R oder hydrophobe organische Reste R'' und R' physikalisch an einen hydrophoben Träger (Matrixträger) adsorbiert sind, welcher in den wäßrigen flüssigen Medien unlöslich ist.
  • Vorzugsweise wird Unlöslichkeit durch kovalente Anheftung über ein substituierte Form der OH- oder NH2-Gruppe verursacht (obenstehendes g).
  • Unlöslichkeit kann auch durch Anheftung an Matrixträger an anderen Positionen, als denjenigen, welche obenstehend explizit erwähnt wurden, beispielsweise an einer terminalen Position der linearen Polymerkette, verursacht werden (siehe nachstehend).
  • Wasserunlösliche Matrixträger können unterschiedliche physikalische Formen aufweisen, wie Perlen, Monolithe, Kugeln, Teilchen, Röhrenwände, Membranen etc. Die Matrixträger können organisch oder anorganisch sein. Sie können porös oder nicht-porös sein. Das Material der Matrixträger kann hydrophil sein und auf unlöslichen Polysacchariden, wie Agarose oder vernetztem Dextran basieren. Der Matrixträger kann auch hydrophob sein, z. B. dadurch, daß er aus Polystyren hergestellt ist.
  • Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Poly(vinylether) wird durch Formel 2 repräsentiert:
    Figure 00060001
    worin die freien terminalen Wertigkeiten an Gruppen binden, welche durch die Initiierung bzw. Terminierung der Polymerisation eingeführt worden sind, einschließlich derartigen derivatisierten Gruppen. Die freie Wertigkeit auf der linken Seite kann an einen Wasserstoff 5 oder einen Kohlenstoff eines initiierenden Carbokations binden. Die freie Wertigkeit an der rechten Seite kann an eine Vinylgruppe (Verlust von Wasserstoff (H+) von dem zuletzt zugefügten Monomer) oder an eine Gruppe, gebildet durch Reaktion des carbokationischen Zentrums der wachsenden Kette mit einer Lewis-Base, wie einem Carboanion [–C(-)3, worin (-)3 Bindungen an Gruppen repräsentiert, welche die Bildung des Carbanions ermöglichen] und einem Alkohol und dein entsprechenden Alkoxid-Ion, binden. Alkoxid-Ionen ergeben Acetalendgruppen (Ym'+1 = Wasserstoff) oder Ketalendgruppen (Ym'+1 = Methyl), und ein Carbanion ergibt Ether-Funktionen [-C(ORm'+1)Ym'+1-C(-)3]. "m' + 1" gibt an, daß es sich um eine richtig bzw. rechts positionierte terminale Untereinheit handelt. Ein typisches Beispiel eines nützlichen Carbanions ist Malonsäurediester-Anion [–CH(COORa)2, mit Ra= Alkyl oder Aryl], welches -CYm+1(ORm'+1)CH(COORa)2 als die Endgruppe ergibt. Lewis-Basen wie Ammoniak und primäre Amine führen zu instabilen Endgruppen. Aufgrund von den Initiations- und/oder Terminationsreaktionen eingeführte terminale Gruppen können in vielen Fällen weiterverarbeitet und für spezifische Zwecke verwendet werden. Zum Beispiel kann -CYm'+1(ORm'+1)CH(COORa)2 hydrolysiert werden zu -CYm'+1(ORm'+1)CH(COOH)2, welches seinerseits zu -CYm'+1(ORm'+1)CH2COOH decarboxyliert und anschließend kovalent an einen Matrixträger, welcher Hydroxyl- oder Aminogruppen trägt, angeheftet werden kann.
  • R1, R2 ... Rm sind Gruppen, welche auf die gleiche Weise wie R (in der obenstehenden Formel 1) gewählt werden. Sie werden beispielsweise gewählt unter (i) hydrophoben Gruppen, wie Hydrocarbylgruppen, und hydrophilen Gruppen, und (ii) R1 = R'1-B1-, R2 = R'2-B2- ... Rm' = R'm'-Bm'-. R'1, R'2 ... R'm' und B1, B2 ... Bm' werden auf die gleiche Weise wie R' bzw. B ausgewählt.
  • X1, X2, X3 ... Xm und Y1, Y2, Y3 ... Ym werden auf die gleiche Weise wie X und Y obenstehend ausgewählt.
  • nm' ist eine ganze Zahl, welche die Anzahl von Blöcken angibt, welche identische wiederkehrende Vinyl-Untereinheiten enthalten. Für jedweden gegebenen Block unterscheidet sich mindestens eines von X, Y und R von seinem Gegenpart in den nächst-benachbarten Block (Blöcken).
  • n1, n2 ... nm' sind ganze Zahlen, welche größer als Null sind, und n1 + n2 ... + nm' = n, wobei n die Anzahl von Vinylether-Untereinheiten in der linearen Polymerkette ist. n ist vorzugsweise < 20 000, wie < 15 000. Für das Polymer als solches liegt Neuheit für längere Ketten vor, d. h. n > 150, wie > 200 oder > 300 oder > 500 oder > 1000. Für das unter der Nebenüberschrift 2.5 definierte Trennungsverfahren kann die untere Grenze potentiell gleich 10, 50, 100, 200, 300, 500 oder 1000 sein.
  • B kann für im wesentlichen alle Vinyl-Untereinheiten einheitlich sein, in welchem R mit R'-B- übereinstimmt.
  • Um eine ausreichende Hydrophilität vorzusehen, besitzt eine Vielzahl, vorzugsweise mindestens 5%, wie mindestens 25%, der Vinyl-Untereinheiten der linearen Polymerkette R-Gruppen, welche unter den obenstehend erwähnten hydrophilen Gruppen ausgewählt werden. Geeignete Rs (R1, R2 ... Rm) werden gewählt unter HO-B-, H2N-B- und substituierten Formen davon, in welchen ein Hydroxywasserstoff oder ein Aminowasserstoff mit der obenstehend erwähnten hydrophilen Gruppe (organischer Rest, R'') ersetzt ist. Die entsprechende obere Grenze beträgt häufig 75% und in manchen Fällen im wesentlichen 100%.
  • Organische Reste R'' gemäß den Alternativen a, b, c, d, e, g, h oder i sind in mindestens einem R vorhanden. Veranschaulichende obere Grenzen für jede dieser Alternativen betragen 50% oder 75%. Im zweiten Aspekt der Erfindung sind immer R''-Gruppen vorhanden, welche (A) Affinitätsliganden umfassen und/oder (B) eine reversible Disulfid-Bindung von Thiol-Verbindungen an den Poly(vinylether) ermöglichen.
  • In der Formel 2 definierte Polymere (mit Vinyl-Untereinheiten, wie definiert in Formel 1 und n > 150), in welchen OH und/oder NH2 gemeinsam mit substituierten Formen davon gemäß mindestens einem von a, b, c, d, e, f, g, h und i vorhanden sind, sind als solches neu.
  • Eine besondere Ausführungsform der Erfindung ist der Komplex, gebildet während einer Trennung (wie definiert unter der Nebenüberschrift 2.5) zwischen dem Vinylpolymer und der an das Polymer abzuteilenden Substanz. Beispiele von Substanzen, welche mit Polymeren der vorliegenden Erfindung komplexieren können, sind bioorganische Moleküle, wie Proteine und Polypeptide, Lipide, Kohlenhydrate, Nukleinsäuren, Oligonukleotide, Nukleotide, Steroide, Aminosäuren etc. Die Substanz wird an das Vinyl-Polymer komplexiert wegen (a) Disulfid-verknüpften Gruppen, eingeführt durch die Verwendung von Thiol-Austauschreaktionen, wie obenstehend definiert, für reversible Disulfid-Bindung, oder (b) organischen Resten R'', welche Gruppen aufzeigen, die aus Affinitätsgruppen (z. B. Bioaffinitätsgruppen, Ionenaustauschergruppen, Metallchelat-Gruppen, hydrophoben Gruppen, wie obenstehend definiert) gewählt sind.
  • 2.2 Monomer-Synthese
  • Vinylether als solche sind gut an eine kationische Polymerisation angepaßt. Allerdings erfordert die vorliegende Erfindung die Einführung von nukieophilen/hydrophilen Gruppen, deren Vorhandensein während kationischer Polymerisation verboten ist. Als Folge müssen Schutzgruppen in die zu verwendenden Monomere eingeführt werden.
  • Es ist von Sawamoto et al.3) gezeigt worden, daß 2-Acetoxyethylvinylether (AcOVE) durch den folgenden Weg synthetisiert werden kann (Formel 3):
  • Figure 00080001
  • AcOVE kann durch Acetylierung von 2-Hydroayethylvinylether (HEVE) erhalten werden.
  • Eine zweckdienliche Schutzgruppe kann durch die Reaktion von HEVE mit Di-tert-butyldicarbonat eingeführt werden (Formel 4):
  • Figure 00080002
  • Die Formeln 3 und 4 ergeben zwei Schutzgruppen, welche eine unterschiedliche inhärente Stabilität gegenüber Säure und Base aufweisen. Die Acetoxygruppe kann unter alkalischen Bedingungen entfernt werden, während die t-BOC-Gruppe durch Säure entfernt werden kann4). Die t-BOC-Schutzgruppe ist in unserem Fall vorteilhaft, weil sie einer Säure-katalysierten Eliminierung unterliegen wird, wodurch man gasförmige Nebenprodukte und das gewünschte Vinylhydroayalkylether-Polymer in Lösung erhält5–6). Es wird folgende Reaktion stattfinden (Formel 5):
  • Figure 00090001
  • Eine dritte Schutzgruppe, welche verwendet werden kann, ist die t-Butydimethylsiloxyl-Gruppe.
  • Phthalimid als Schutzgruppe ist von Higashimura et al. beschrieben worden 7) (Formel 6):
  • Figure 00090002
  • Nach der Polymerisation wird die Entschützung durch Hydrazin bewirkt, und man erhält Poly(2-aminoethylvinylether).
  • Weitere Schutzgruppen für Amino- und Hydroxygruppen sind in Textbüchern angegeben; siehe "Protective Groups in Organic Chemistry" (T. W. Greene, John Wiley & Sons, 1981).
  • 2.3 Polymersynthese
  • 2.3.1 Allgemeine Merkmale der kationischen Polymerisation
  • Polymerisationen werden als "kationisch" betrachtet, wenn sie eine positiv geladene aktive Spezies beinhalten, welche als ein Elektrophil gegenüber dem Monomer wirkt. Vinylether (Formel 7)
    Figure 00090003
    welche einen stark Elektronen-spendenden Alkoxysubstituenten aufweisen, bilden leicht Polymere bei Behandlung mit einer Säure, d. h. das Kettenwachstum wird durch einen sauren Initiator, wie einer 5-Protonen-Säure, Lewis-Säure oder, kürzlicher, durch verschiedene "lebende Systeme"8) aktiviert.
  • Im Jahre 1676 berichtete Wislicenus über die Umwandlung von Ethylvinylether in ein viskoses Material, wenn Iod vorhanden war9). Die ersten systematischen Untersuchungen der Vinylether-Polymerisation begannen 1926 bei I. G. Farbenindustrie in Deutschland. Für eine Übersicht siehe Schildknecht et al.10). Zwei Jahrzehnte später, im Jahre 1947, erkannten Schildknecht et al.11), daß Poly(isobutylvinylether), erhalten mit der Lewis-Säure Bortrifluorid oder ihrem Etherat (BF3OEt2), abhängig von den Polymerisationsbedingungen entweder kristallin (nicht-klebrig) oder amorph (klebrig) ist.
  • Bis zum heutigen Tage sind verschiedene Lewis-Säuren für die Initiation von kationischen Polymerisationen verwendet worden. Eine repräsentative Formel ist MtXn (Mt = Metall einschließlich Bor; X = Halogen; und n ist eine Zahl, welche MtXn zu einer Lewis-Säure macht).
  • 2.3.2 Synthese von Poly(vinylethern)
  • Zum Prioritätsdatum besteht unsere Wahl einer Lewis-Säure in BF3O(Et2), was ein initiierendes Proton bei Umsetzung mit Spuren von im Polymerisationssystem vorhandenem Wasser ergibt.
  • Ein allgemeiner Polymerisationsweg für einen Vinylether ist (Formel 8):
  • Figure 00100001
  • Die Schritte in der Reaktion sind: (1) = Initiation; (2) = Wachstum; (3) = Termination.
  • Durch Verwendung von geschützten Formen von 2-Aminoethylvinylether und 2-Hydroxyethylvinylether, Polymerisieren und schließlich Entschützen, sind wir in der Lage gewesen, Poly(2-hydroxyethylvinylether), Poly(2-aminoethylvinylether) und die analogen Copolymere, enthaltend sowohl Amino- als auch Hydroxygruppen in vorherbestimmten Verhältnissen, zu synthetisieren. Durch Zusetzen von Vinylhydrocarbylethern zu der Polymerisationsmischung können Blöcke von Untereinheiten, worin R eine rein hydrophobe Gruppe ist, in die Kette eingeführt werden.
  • 2.4 Derivatisierung von Poly(vinylethern)
  • Die Entschützung führt zur Einführung von OH- und/oder NH2-Gruppen, welche die Anheftung von verschiedenen organischen Resten R'' ermöglichen.
  • Verfahren zur Anheftung eines organischen Restes R'' an OH und/oder NH2-Gruppen in einem Polymer sind im Stand der Technik gut bekannt. Sie verwenden häufig bifunktionelle Verbindungen A-(Brücke)n-C, wobei
    • (a) n 1 oder 0 sein kann,
    • (b) A eine reaktive Funktion ist, welche in der Lage zur Bildung einer kovalenten Bindung an eine Aminogruppe oder Hydroxygruppe (z. B. HO-B- oder H2N-B-) des Basispolymers (von Formel 2) ist,
    • (c) der Begriff "Brücke" eine organische Brücke repräsentiert. und
    • (d) C eine Gruppe ist, welche die Eigenschaft/Funktion besitzt, welche an das Vinyl-Polymer gebunden werden soll, oder eine Gruppe, welche zu der Funktion/Eigenschaft umgewandelt werden kann.
  • Die Verfahren umfassen das Kontaktieren eines Poly(vinylethers) von Formel 2, aufzeigend HO- und/oder -NH2-Gruppen, mit einer bifunktionellen Verbindung A-(Brücke)n-C unter Bedingungen, welche die Bildung einer kovalenten Bindung zwischen A und einer HO- oder H2N-Gruppe des Poly(vinylethers) gestatten, woran sich, falls nötig, die Umwandlung von C zu der gewünschten Gruppe und Entschützung und Derivatisierung von weiteren HO- und/oder NH2-Gruppen zur Einführung anderer organischer Reste R'' anschließen.
  • Vorzugsweise wird A so gewählt, daß eine Ether- oder (sekundäre, tertiäre oder quaternäre) Amino-Bindung erzeugt wird. Veranschaulichende Beispiele von A sind Epoxide und die analoge Stickstoff-Gruppe (worin -O- mit -NH- ersetzt ist), Halogenhydrine, vizinale Alkyldihalogenide, Alkylhalogenide, in welchen das Halogenatom a zu einem sp2-Kohlenstoff liegt, und bestimmte C-C-Doppelbindungen, welche direkt an einen stark Elektronen-abziehenden Substituenten gebunden sind.
  • Die organische Brücke ist inert, enthaltend vorzugsweise nur Hydrocarbylgruppen, Ethergruppen und andere Gruppen, welche schwierig zu hydrolysieren sind. Mit dem Ausdruck "inert" wird berücksichtigt, daß die Brücke unter den angewandten Bedingungen nicht abgebaut wird oder an Nebenreaktionen teilnimmt. Für n = 0 wird die Bedeutung von "Brücke" redundant bzw. überflüssig.
  • Die Gruppe C wird unter den gleichen reaktiven Gruppen wie A gewählt. C kann darüber hinaus ein Matrixträger (einschließlich löslicher und unlöslicher Polymere) sein, welche aktiviert worden sind, um die reaktive Gruppe A zu enthalten.
  • Bestimmte bifunktionelle Reagenzien sind strukturell monofunktional aber mit einer reaktiven Funktion versehen, welche ihnen ermöglicht, zweimal mit Nukleophilen zu reagieren. Beispiele sind CNBr, Carbodiimide und Carbonyldiimidazol. Für diesen speziellen Typ von Reagenzien ist n gleich 0, und A wird strukturell nicht-unterschiedlich von C.
  • 2.4.1-2 Kationen- und Anionenaustauscher-Synthese
  • Ionenaustauscher-Polymere der Formel 2 können erhalten werden durch Umsetzen einer bifunktionellen Verbindung A-(Brücke)n-C, wie obenstehend definiert, worin C eine Anionen- oder Kationen-austauschende Gruppe oder eine in eine derartige Gruppe umwandelbare Gruppe ist, mit einem Polymer der Formel 2, welches HO- und/oder NH2-Gruppen enthält. Die angewandten Reaktionsbedingungen, die Auswahl des Ausgangs-Poly(vinylethers), mögliche anschließende Schritte zur Einführung anderer organischer Reste R'', welche an die HO- und/oder NH2-Gruppen gebunden sind, und bevorzugte Optionen unter diesen Variablen sind wie unter der obenstehenden Nebenüberschrifft 2.4 darge legt. Ein geeigneter Weg besteht darin, mit einem wasserlöslichen Poly(vinylether) zu beginnen, den organischen Ionenaustauscher-Rest einzuführen und in einer anschließenden Reaktion das derivatisierte Ionenaustauscher-Vinyletherpolymer an einen Matrixträger (Träger) anzuheften.
  • Veranschaulichende Beispiele von bifunktionellen Verbindungen sind Allylhalogenide (welche nach Reaktion mit dem Polymer mit Bisulfit oder primären oder sekundären Aminen zur Einführung von Sulfonsäuregruppen bzw. Aminogruppen weiterverarbeitet werden können), N,N-Diethylaminoethylchlorid-Hydrochlorid, Glycidyltrimethylammoniumchlorid, α-Halogenessigsäuren etc.
  • Die Anzahl von eingeführten Ionenaustauschergruppen wird durch die relative Menge an freien (deprotonierten) OH- und NH2-Gruppen in dem Ausgangspolymer, der relativen Menge an zugesetzter bifunktioneller Verbindung (A-(Brücke)n-C) und der Reaktivität und Selektivität der reaktiven Gruppe A etc. gesteuert.
  • 2.4.3. Anheftung von anderen Gruppen, welche spezifische Wechselwirkungen gestatten (hydrophobe Gruppen, Metallchelat-Gruppen, reaktive Disulfidgruppe und Bioaffanitäts-Liganden).
  • Das allgemeine Prinzip zur Einführung von organischen Resten R'', welches in der obenstehenden Nebenüberschrift 2.4 dargelegt bzw. umrissen wird, ist anwendbar mit der Ausnahme, daß die bifunktionelle Verbindung A-(Brücke)n-C jetzt so gewählt wird, daß C eine Gruppe gemäß obenstehendem a–e oder eine Gruppe, welche in eine Gruppe, enthaltend eine dieser Gruppen, umwandelbar ist, enthält. Die angewandten Reaktionsbedingungen, die Auswahl des Ausgangs-Poly(vinylethers) und mögliche anschließende Schritte zur Einführung anderer organischer Reste stehen in Analogie zu demjenigen, was unter der obenstehenden Nebenüberschrift 2.4 an gegeben worden ist.
  • 2.4.4. Anheftung des Polymers an einen Matrixträger (Träger)
  • Die Anheftungsreaktion wird durch die obenstehend unter der Überschrift 2.4 umrissenen Standardvorgehensweisen durchgeführt. Der Ausgangs-Poly(vinylether) zeigt HO- und/oder H2N-Gruppen auf, wie definiert für Formel 1, und kann entweder wasserlöslich oder wasserunlöslich sein. Das Polymer kann darüber hinaus Vinyl-Untereinheiten aufzeigen, welche organische Reste R'' gemäß mindestens einem von a–f von Formel 1 tragen, unter Bevorzugung von Resten, welche Ionenaustausch- oder hydrophobe Gruppen tragen. In der bifunktionellen Verbindung A-(Brücke)n-C besitzen die Gruppe A und "Brücke" dieselbe Bedeutung wie unter der Überschrift 2.4 angegeben. Die Gruppe C ist eingeschränkt, um einen Matrixträger oder eine Gruppe, welche eine hydrophobe adsorptive Bindung oder eine kovalente Bindung an einen Matrixträger bilden kann, zu umfassen.
  • Die Anheftungsreaktion umfaßt das Umsetzen der bifunktionellen Verbindung A-(Brücke)n-C mit einem Polymer, wie definiert in Formel 2, unter Bedingungen, welche die Bildung einer kovalenten Bindung zwischen A und dem Polymer gestatten, wonach, wenn C nicht einen Matrixträger umfaßt, die Bindung von C an einen Matrixträger erfolgt. Das Vinylether-Polymer kann ferner beispielsweise durch Einführung von einem oder mehreren organischen Resten R'' derivatisiert werden.
  • Als Alternative kann das Polymer auch physikalisch an den Matrixträger adsorbiert werden, zum Beispiel weist der Poly(vinylether) Hydrocarbylgruppen auf, und der Matrixträger ist hydrophob.
  • Der Matrixträger (Träger) kann in wäßrigen Medien wie Wasser löslich oder unlöslich sein.
  • Das Polymer der Erfindung kann ebenfalls seinen eigenen unlöslichen Matrixträger bilden, indem es mit Hilfe einer bifunktionellen Verbindung A-(Brücke)n-C vernetzt wird, wobei sowohl A als auch C fähig sind, kovalente Bindungen mit OH- oder NH2-Gruppen zu bilden.
  • 2.5 Allgemeine Anwendungen der Polymere der Erfindung
  • Der hierin beschriebene Poly(vinylether) kann gemäß Trennungsprinzipien verwendet werden, umfassend die Schritte:
    • a. Kontaktieren einer wäßrigen Flüssigkeit, welche in gelöster Form eine Substanz (einschließlich einer Gruppe von Substanzen) enthält, welche mit einem Polymer unter Bedingungen angereichert werden soll, welche die selektive Verteilung der Substanz oder Gruppe von Substanzen an dein Polymeren gestattet, wonach
    • b. das Polymer oder ein Teil davon, enthaltend die Substanz oder Gruppe von Substanzen, aus der wäßrigen Flüssigkeit entfernt wird.
  • Früher verwendete Polymere in diesem Typ von Trennungen sind in den verwendeten wäßrigen Flüssigkeiten löslich oder unlöslich gewesen.
  • Die an dem Polymer abgeteilten Substanzen) können Kontaminanten sein, welche entfernt werden sollen, oder Substanz(en), welche man zu isolieren wünscht. Im erstgenannten Fall wird die Aufarbeitung mit der verbleibenden wäßrigen Flüssigkeit fortgesetzt. Im letztgenannten Fall wird die Aufarbeitung mit dem Polymer fortgesetzt.
  • Die wäßrige Flüssigkeit ist oft Wasser.
  • Das allgemeine Verfahren umfaßt verschiedene chromatographische Vorgehensweisen, Satzvorgehensweisen, Elektrophorese in Gelen und anderen geeigneten Matrizes, Adsorptionen, welche in Immunoassays durchgeführt werden, Zentrifugationen unter Anwendung der Abteilung in Polymere, Membranfiltrationen und auf Komplexierung, Fällung und Sedimentierung mit Hilfe eines Polymers basierende Trennungsverfahren.
  • Gemäß des Konzeptes der Erfindung ist das charakteristische Merkmal, daß das Polymer mit der Formel 2 übereinstimmt, d. h. ein Polymer mit Vinylether-Untereinheiten ist, wie definiert in der Formel 1, und daß dieses Polymer in direktem Kontakt mit den wäßrigen flüssigen Medien während des Teilungsschrittes (Schritt a, obenstehend) steht.
  • Teilaspekte dieses Aspekts der Erfindung verwenden
    • A. das Polymer von Formel 2 als eine Matrix für Gelfiltration (die Untereinheiten weisen freie OH-Gruppen auf, einschließlich organischer Reste gemäß f und gegebenenfalls auch Gruppen/Reste gemäß g, h und i, wie definiert für die Formel 1) oder
    • B. Adsorptions/Teilungstechniken, basierend darauf, daß das Vinylpolymer von Formel 2 mindestens einen Typ von organischen Resten R'' trägt, welcher die Bindung/Wechselwirkung zwischen der zu trennenden Substanz und dem Polymer vorsieht (die Untereinheiten weisen z. B. Gruppen a, b, c, d und e, wie für Formel 1 definiert, auf).
  • Aus Zwecken der Veranschaulichung wird die Trennung durch Chromatographie ausführlich erörtert werden.
  • Die Trennung durch Chromatographie hängt von der differentiellen Verteilung von Biomolekülen zwischen einer stationären Phase (dem chromatographischen Medium) und einer mobilen Phase (der Pufferlösung, wäßrige flüssige Phase) ab. Normalerweise wird die stationäre Phase in eine vertikale Säule aus Kunststoff, Glas oder nicht-rostendem Stahl gepackt, wohingegen der Puffer durch die Säule hindurchgeleitet wird.
  • Seit der Entwicklung der ersten Cellulose-Ionenaustauscher durch Peterson und Sober12) und den ersten praktischen Gelfiltrationsmedien von Porath und Flodin13,14) sind eine Vielzahl von Adsorptionsmitteln eingeführt worden, welche verschiedene Eigenschaften von Proteinen nutzen. Wichtige Eigenschaften und entsprechende chromatographische Verfahren sind:
  • Figure 00140001
  • Das zugrundeliegende Bindungs/Verteilungs-Prinzip ist auch auf andere Trennungstechniken anwendbar, wie Satz-Vorgehensweisen, Elektrophorese, Zentrifugationen etc.
  • Das Verfahren der Erfindung ist besonders angepaßt für die Trennung von Verbindungen, welche Protein- oder Polypeptidstruktur, Lipidstruktur, Kohlenhydratstruktur, Nukleinsäure- oder Oligonukleotid- oder Nukleotidstruktur, Steroidstruktur, Aminosäurestruktur etc. aufweisen.
  • Die Auswertung der in dieser Arbeit beschriebenen neuen Polymere erfolgte bislang durch Gelfiltration und Ionenaustauschchromatographie.
  • 2.5.1 Gelfiltrationschromatographie
  • Bei der Gelfiltration werden Moleküle in Lösung gemäß den Unterschieden in ihren Größen aufgetrennt, während sie durch eine Säule laufen, welche mit einem Gelchromatographie-Medium gepackt ist. Geeignete Medien besitzen einen sorgfältig gesteuerten Porengrößenbereich und werden oft durch Vernetzen eines geeigneten hydrophilen Polymers an ein dreidimensionales Netzwerk gebildet.
  • Verbundgele können durch Pfropfung eines zweiten Polymers auf eine vorgeformte Matrix hergestellt werden. In Superdex® sind Dextran-Ketten an eine in hohem Maße vernetzte Agarosegelmatrix kovalent gebunden (Superdex® und Superose® (nachstehend) sind Warenzeichen von Pharmacia BioTech AB, Schweden).
  • Wir haben Poly(2-hydroxyethylvinylether) auf Sepharose® HP (basierend auf vernetzter Agarose) gepfropft und haben das erhaltene Produkt durch Vergleich mit Superdex® 30 PG ausgewertet. Dieser Typ von Verbundmatrix wird zu einem besser definierten System führen, weil die synthetisch hergestellten Vinylether-basierenden Polymere hinsichtlich der Zusammensetzung praktisch nach Bedarf variiert werden können. Zu variierende Polymerparameter sind das Molekulargewicht und dessen Verteilung, das hydrodynamische Volumen, welches von den Seitenketten des Polymers abhängt, etc.
  • Der Vergleich beinhaltete Parameter, wie die Neigung zu unerwünschten Wechselwirkungen und Selektivitätskurven. Es ist deutlich gezeigt worden, daß Poly(2-hydroxyethylvinylether), angeheftet an Sepharose® HP, dieselben oder bessere Charakteristika wie Superdex® 30 PG in einer repräsentativen Gelfiltrations-Anwendung besitzt.
  • 2.5.2. Adsorptionschromatographie
  • Adsorptionschromatographie hängt von Wechselwirkungen unterschiedlicher Typen zwischen gelösten Molekülen und auf einer chromatographischen Matrix immobilisierten Liganden ab. Affinitätschromatographie, Ionenaustauschchromatographie, kovalente Chromatographie, Metallchelat-Chromatographie und hydrophobe Wechselwirkungs-Chromatographie sind veranschaulichende Beispiele für Adsorptionschromatographie.
  • In dieser Arbeit wurden das synthetisch hergestellte Kationenaustauscher-Polymer von Formel 10, gepfropft aus Sepharose® HP, und das Anionenaustauscher-Polymer von Formel 9, gepfropft auf Sepharose® HP, mit repräsentativen kommerziellen Produkten von Pharmacia AB verglichen.
  • 3. Beste Ausführung
  • Die bislang besten experimentellen Ergebnisse sind mit den im experimentellen Teil präsentierten chromatographischen Trägern erzielt worden. Allerdings nehmen die Erfinder an, daß bessere Ergebnisse mit Poly(vinylethern) erhalten werden, welche durch die sogenannte "lebende" oder "kontrollierte" kationische Polymerisation hergestellt werden.
  • 4. Experimente
  • 4.1.1 Materialien
  • 2-Chlorethylvinylether (98%), Allylbromid (98%) und Bortrifluoridethyletherat (48% BF3(O(C2H5)2)) wurden von Fluka (Schweiz) bezogen. 2-Hydroxyethylvinylether (98,5%) stammte von Nisso Marutzen (Japan). Natriumacetat, Tetra-n-butylammoniumhydrogensulfat (98%), Magnesiumsulfat (wasserfrei) und Celite 545 waren alle von Merck (Deutschland). Di-tert-butyldicarbonat (97%), Tetra-n-butylammoniumiodid (98%), Tetra-n-butylammoniumbromid (99%), Kaliumphthalimid (99%) und Hydrazimnonohydrat (99%) wurden von Janssen (Belgien) bezogen. Natriumhydrid (80% Dispersion in Mineralöl), Natriumbisulfit und Calciumhydrid (95+%) stammten von Aldrich (Deutschland). Transferrin, Ovalbumin, β-Lactoglobulin, Ribonuclease, Aprotinin und Vitamin B12 stammten alle von Sigma (USA). Glycidyltrimethylammoniumchlorid wurde von Pharmacia AB (Schweden) geliefert. Die Chemikalien wurden ohne weitere Reinigung verwendet.
  • Für die Polymerisationen verwendetes Toluol, Hexan und Methylenchlorid stammten von Aldrich (USA) und wurden in sicheren versiegelten Flaschen geliefert. Dimethylformamid (99,5%) war von Jansen (Belgien). Die anderen Lösungsmittel wurden von Labkerni (Schweden) bezogen. Die Lösungsmittel wurden ohne weitere Reinigung verwendet.
  • 4.1.2 Analyse
  • Die synthetisierten Monomere und Polymere wurden durch FTIR unter Verwendung eines Perkin Elmer 16PC FTIR und durch 1H- und 13C-NMR unter Verwendung eines JEOL EX270 charakterisiert. Die Elementanalyse wurde durch Mikro-Kermi AB in Uppsala, Schweden, durchgeführt. Die Molekulargewichtsverteilung der Polymere wurde durch Gelpermeationschromatographie (GPC) in THF auf einem Waters-GPC-System durchgeführt, welches mit zwei Polystyrolgel-Säulen (Ultrastyragel® 104 Å und Ultrastyragel® 103 Å; jeweils 7,8 × 300 mm (USA)) ausgestattet war. Das zahlenmittlere Molekulargewicht (Mn) und das Polydispersitäts-Verhältnis (Mw/Mn) wurden aus GPC-Kurven auf der Grundlage einer Polystyrol-Kalibrierung errechnet. Eine Ultrafiltration wurde auf einem Filtron Ultrapump II durchgeführt, ausgestattet mit Ultrasette-Filtern 8 K bzw. 30 K. Die Gelfiltration wurde auf einem Flüssigkeitschromatographiesystem durchgeführt. Die Glassäule hatte einen Innendurchmesser von 10 mm und die Perlenhöhe betrug 30 cm. Der Elutionsmittelfluß belief sich auf 0,5 cm/min. Die Pufferlösung war 50 mM Natriumphosphat + 100 mM Natriumchlorid, was einen pH = 7,4 ergibt. Der Detektor war ein Einzelweg Monitor UV 1® bei 280 nm (Pharmacia AB, Schweden).
  • 4.1.3 Monomersynthese
  • Beispiel 1. 2-Acetoxyethylvinylether
  • Ein 1000 ml großer Dreihalskolben wurde gefüllt mit Natriumacetat (164 g, 2 mol), 2-Chlorethylvinylether (250 ml, 2 mol), 2-Chlorethylvinylether/2-Acetoxyethylvinylether (1/1) (200 ml) und Tetra-n-butylammoniumiodid (2 g). Die Reaktionsmischung wurde über Nacht (ungefähr 12 Stunden) mit magnetischem Rühren und unter Argonatmosphäre refluxiert. Nach Kühlung auf Raumtemperatur wurden 250 ml destilliertes Wasser und 300 ml Diethylether zugesetzt. Die organische Phase wurde ferner mit 3 × 100 ml destilliertem Wasser, 3 × 150 ml 1 M HCl, 5 × 100 ml destilliertem Wasser und 4 k 100 ml Kochsalzlösung gewaschen. Eine Trocknung mit Magnesiumsulfat, Filtration durch Celite 545, Verdampfung des Lösungsmittels und schließlich Destillation ergaben 200 g des Rohproduktes als eine leicht gelbe Flüssigkeit. Eine zusätzliche Destillation über Calciumhydrid ergab 160 g (Ausbeute 62%, basierend auf Natriumacetat) reinen 2-Hydroxyethylvinylether als eine farblose Flüssigkeit; Siedepunkt 75°C/35 mbar. Das Produkt wurde durch 1H-NMR bestätigt (CDCl3) δ (ppm) = 2,1 (s, 3H), 3,90 (m, 2H), 4,05 (d, 1H), 4,20 (d, 1H), 4,30 (m, 2H), 6,47 (m, 1H).
  • Beispiel 2. 2-(tert-Butoxycarbonyloxy)ethylvinylether
  • Di-tert-Butyldicarbonat (51,3 g, 235 mmol), 2-Hydroxyethylvinylether (20 g, 227 mmol) und Tetra-butylammoniumhydrogensulfat (2,8 g, 8 mmol) wurden in 200 ml Methylenchlorid gelöst. Bei 0°C wurde eine vorgekühlte Natriumhydroxid-Lösung (30%, w/w) tropfenweise bei heftigem magnetischem Rühren während 5 Stunden zugesetzt. Die organische Phase wurde mit 3 × 100 ml Kochsalzlösung gewaschen, mit Magnesiumsulfat getrocknet, und ein Verdampfung des Lösungsmittels ergab das Rohrprodukt als eine farblose Flüssigkeit.
  • Eine Destillation ergab 25 g (Ausbeute 61%, basierend auf Di-tert-butyldicarbonat) reinen 2-(tert-Butoxycarbonyloxy)ethylvinylether als eine farblose Flüssigkeit: Siedepunkt 69°C/2 mbar. Das Produkt wurde durch 1H-NMR (CDCl3) bestätigt, δ (ppm) = 1,5 (s, 9H), 3,90 (m, 2H), 4,05 (d, 1H), 4,20 (d, 1H), 4,30 (m, 2H), 6,47 (m, 1H).
  • Beispiel 3. 2-Vinyloxyethylphthalimid
  • Ein 1000 ml großer Dreihalskolben wurde mit Kaliumphthalimid (100 g, 540 mmol), 2-Chlorethylvinylether (100 g, 940 mmol), Tetra-n-butylammoniumbromid (2 g) und 250 ml Dimethylformamid gefüllt bzw. beschickt. Die Reaktionsmischung wurde bei 100°C über Nacht (ungefähr 12 Stunden) mit magnetischem Rühren und unter Argonatmosphäre refluxiert. Nach Kühlen auf Raumtemperatur wurde die Reaktionsmischung in 1000 ml destilliertes Wasser gegossen, wodurch das Rohprodukt gefällt wird. Eine Filtration und Umkristallisierung aus 3 × 500 ml Methanol und 2 × 500 ml 5-Ethylacetat mit Aktivkohlebehandlung und Trocknung im letzten Schritt mit Magnesiumsulfat ergab 55 g (47%, basierend auf Kaliumphthalimid) des reinen 2-Vinyloxyethylphthalimids als leicht-gelbliche Nadeln. Das Produkt wurde durch 1H-NMR (CDCl3) bestätigt, δ (ppm) = 3,95 (s, 2H + 2H + 1H), 4,20 (d, 1H), 6,40 (m, 1H), 7,70 (m, 2H), 7,85 (m, 2H).
  • 4.2. Polymersynthese
  • 4.2.1. Allgemeines
  • Die gesamte in diesen Polymerisationen verwendete Gerätschaft wurde über Nacht bei 110°C getrocknet und während der experimentellen Vorgehensweisen unter Argonatmosphäre gehalten.
  • 4.2.2. Synthesevorgehensweisen
  • Beispiel 4 Poly(2-acetoxyethylvinylether).
  • In einem repräsentativen Beispiel wurde eine Lösung von 2-Acetoxyethylvinylether (15 ml, 118 mmol) und 50 ml Toluol auf –45°C gekühlt. Zu der gekühlten Monomer-Lösung wurden 600 ml (ergibt 6·10–2 mmol BF3(O(C2H5)2) einer vorgekühlten Initiator/Toluol-Lösung zugesetzt. Hiernach wurde die Temperatur auf bis zu –20°C steigen gelassen, was die Polymerisationstemperatur war. Schließlich wurde die Reaktion nach einer Stunde mit Methanol beendet. Das Polymer wurde durch FTIR (1736, 1380, 1234, 1116 und 1054 cm–1), GPC (Mw = 200 000; Mn = 80 000; H = 2,5) und DSC (Tg = –25°C) charakterisiert.
  • Beispiel 5 Poly(2-tert-butoxycarbonyloxyethyl)vinylether).
  • In einem repräsentativen Beispiel wurde 2-(tert-Butoxycarbonyloxyethyl)vinylether (0,5 ml, 2,7 mmol) auf 0°C gekühlt, und 10 μl (ergibt 1·10–3 mmol BF3O(C2H5)2) einer vorgekühlten Initiator/Toluol-Lösung wurden zugesetzt. Die Masse-Polymerisation wurde nach einer Stunde mit kaltem Methanol beendet. Das Polymer wurde durch FTIR: (1750, 1370, 1220 und 1076 cm–1) und GPC (Mw = 429 000; Mn = 110 000; H = 3,9) charakterisiert.
  • Beispiel 6. Poly(2-vinyloxyethylphthalimid).
  • Typischerweise wurde 2-Vinyloxyethylphthalimid (50 g, 230 mmol) in Dichlormethan gelöst, und die Lösung wurde auf –30°C gekühlt. Zu der gekühlten Monomerlösung wurden 2,5 ml (ergibt 2,5·10–1 mmol BF3(O(C2H5)2) einer vorgekühlten Initiator/Dichlormethan-Lösung zugesetzt. Hiernach wurde die Temperatur auf bis zu –20°C steigen gelassen, was die Polymerisationstemperatur war. Schließlich wurde die Reaktion nach einer Stunde mit einem kalten Methanol beendet. Das Lösungsmittel wurde verdampft, und das Polymer wurde durch FTIR: (1772, 1706, 1390 und 1320 cm–1), GPC (Mw = 27 000; Mn = 17 000; H = 1,6) und DSC (Tg = 64°C) charakterisiert.
  • Beispiel 7. Poly(2-vinyloxyethylphthalimid-co-2-acetoxyethylvinylether).
  • Typischerweise wurden 2-Vinyloxyethylphthalimid (10 g, 46 mmol) und 2-Acetoxyethylvinylether (6 ml, 47 mmol) in 60 ml Dichlormethan gelöst und die Lösung wurde auf –30°C gekühlt. Zu der gekühlten Monomer-Lösung wurden 600 ml (ergibt 6·10–2 mmol BF3(O(C2H5)2) einer vorgekühlten Initiator/Dichlormethan-Lösung zugesetzt. Hiernach wurde die Temperatur auf bis zu –20°C steigen gelassen, was die Polymerisationstemperatur war. Schließlich wurde die Reaktion nach einer Stunde mit einer gekühlten Lösung von 7 N Ammoniak in Methanol beendet. Das Lösungsmittel wurde verdampft, und das Polymer wurde charakterisiert durch Elementanalyse (Ctheoretisch = 62, Cerhalten = 61,8; Ot = 26,0, Oe = 29,0: Nt = 4; Ne = 3,6; Ht = 6; He = 6,4; GPC (Mw = 67 000; Mn = 27 900; H = 2,4) und DSC (Tg = 22°C).
  • 4.3 Polymerentschützung
  • Beispiel 6. Poly(2-hydroxyethylvinylether)
  • Der Poly(2-acetoxyethylvinylether) aus Beispiel 4 wurde in 200 ml Tetrahydrofuran gelöst. Zu dieser Lösung wurden 138 ml 1 M NaOH (wäss.) in Portionen über eine Dauer von 6 Stunden zugesetzt, und die Lösung wurde 48 Stunden lang bei Raumtemperatur mit magnetischem Rühren stehengelassen. Hiernach wurde die Reaktionsmischung mit 2 M HCl (wäss.) neutralisiert. Das Lösungsmittel wurde verdampft, und eine weitere Ultrafiltration entfernte die Salzrückstände und auch Polymere/Oligomere mit Molekulargewichten ungefähr unter 30 000. Schließlich wurde das reine Produkt gefriergetrocknet. Das Polymer wurde durch FTIR identifiziert (der Carbonyl-Peak bei 1736 cm–1 verschwand).
  • Beispiel 9. Poly(2-aminoethylvinylether).
  • Das Poly(2-vinyloxyethylphthalimid) aus Beispiel 6 wurde in 600 ml Dichlormethan und 250 ml Methanol gelöst. Zu dieser Lösung wurden 24 ml Hydrazinmonohydrat zugesetzt. Die Reaktionsmischung wurde 14 Stunden lang bei Raumtemperatur mit magnetischem Rühren stehengelassen. Hiernach wurde das gesamte Lösungsmittel verdampft, und 500 ml destilliertes Wasser und 250 ml 2 M HCl (wäss.) wurden zugesetzt. Diese Lösung wurde 45 Minuten lang refluxiert. Nach Kühlen wurde der feste Rückstand filtriert, und die verbleibende Lösung wurde mit 2 M NaOH (wäss.) neutralisiert. Die Lösung wurde nun konzentriert, und eine weitere Ultrafiltration entfernte den Salzrückstand und ebenfalls Polymere/Oligomere mit Molekulargewichten ungefähr unterhalb 8 000. Schließlich wurde das reine Produkt gefiergetrocknet. Das Polymer wurde durch FTIR identifiziert (die Peaks bei 1772 und 1708 cm–1 verschwanden).
  • Beispiel 10. Poly(2-Aminoethylvinylether-co-2-hydroxyethylvinylether)
  • Der Poly(2-vinyloxyethylphthalimid-co-2-acetoxyethylvinylether) aus Beispiel 7 wurde in 200 ml Tetrahydrofuran gelöst. Zu dieser Lösung wurden 138 ml 1 M NaOH (wäss.) in Portionen über eine Dauer von 6 Stunden zugesetzt, und die Lösung wurde 46 Stunden lang bei Raumtemperatur mit magnetischem Rühren stehengelassen. Hiernach wurde die Reaktionsmischung mit 2 M HCl (wäss.) neutralisiert. Das Lösungsmittel wurde verdampft, und eine weitere Ultrafiltration entfernte die Salzrückstände und auch Polymere/Oligomere mit Molekulargewichten, welche ungefähr unter 8 000 lagen.
  • Dieses teilweise entschützte Polymer wurde in 50 ml destilliertem Wasser und 4,4 ml Hydrazinmonohydrat gelöst. Die Reaktionsmischung wurde 14 Stunden lang bei Raumtemperatur mit magnetischem Rühren stehengelassen. Hiernach wurde der pH-Wert durch die Zugabe von 2 M HCl (wäss.) auf ungefähr 1–2 gesenkt. Diese Lösung wurde 45 min lang refluxiert. Nach Abkühlen wurden die festen Rückstände abfiltriert und die verbleibende Lösung wurde mit 2 M NaOH (wäs.) neutralisiert. Die Lösung wurde nun konzentriert und eine weitere Ultrafiltration entfernte die Salzrückstände und auch Polymere/Oligomere mit Molekulargewichten, welche ungefähr unter 8000 lagen. Schließlich wurde das reine Produkt gefriergetrocknet. Das Polymer wurde durch FTIR identifiziert (die Peaks bei 1772, 1736 bzw. 1708 cm–1 verschwanden).
  • 4.4 Polymer-Funktionalisierung Beispiel 11. Poly(2-aminoethylvinylether-co-2-hydroxyethylvinylether). funktionalisiert mit Glycidyltrimethylammoniumchlorid. Formel 9. Reaktionsformel für die Synthese eines anionenaustauschenden Polymers.
    Figure 00190001
  • Das Copolymer aus Beispiel 10 wurde zusammen mit Glycidyltrimethylammoniumchlorid (GMAC) bei pH = 10 bei Raumtemperatur in Wasser gelöst. Die GMAC-Konzentration wurde auf einem Spiegel von 75% der primären Aminogruppen des Polymers gehalten. Die Reaktionsmischung wurde 5 Stunden lang stehen gelassen, und das Produkt in Lösung wurde dirket für die anschließende Kopplungsreaktion verwendet.
  • Beispiele 12–13. Synthese eines Kationenaustauschers.
  • Reaktionsformel (Formel 10) für die Synthese eines kationenaustauschenden Polymers.
  • Figure 00200001
  • Beispiel 12. Poly(2-hydroxyethylvinylether-co-2-allyloxyethylvinylether).
  • In einem repräsentativen Beispiel wurde der Poly(2-hydroxyethylvinylether) (2 g, 22 mmol OH-Gruppen) aus Beispiel 8 in 50 ml NaOH (wäs.) (30% w/w) gelöst und Allylbromid (2,8 g, 24 mmol) wurde zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde 4 Stunden lang bei 60°C reagieren gelassen. Nach Abkühlen wurde das Polymer, welches nun in Wasser unlöslich war, abgetrennt und über Nacht bei Raumtemperatur vakuumgetrocknet. Das Polymer wurde durch 13C-NMR, 1H-NMR, FTIR und GPC für jeden spezifischen Fall charakterisiert, und typischerweise belief sich der Allylgehalt auf 50%.
  • Beispiel 13. Einführung von kationenaustauschenden Gruppen.
  • Der Poly(2-hydroxyethylvinylether-co-2-allyloxyethylvinylether) aus Beispiel 12 wurde in 100 ml Wasser/THF (1 : 1) gelöst, mit Natriumhydrogensulfit (13 g, 125 mmol) bei pH = 6 behandelt (es wurde 45% NaOH (wäs.) verwendet). Die Reaktionsmischung wurde 12 Stunden lang reagieren gelassen. Die Menge an Sulfonatgruppen wurde durch Titration bestimmt und stand in Übereinstimmung mit den Allylgruppen, welche beim Beginn der Reaktion vorhanden waren. Die verbleibenden Hydroxylgruppen wurden in einem typischen Beispiel für die kovalente Kopplung des Kationenaustauscherfunktionalisierten Polymers an Sepharose-HP-Perlen verwendet.
  • 4.5. Kovalente Kopplung von Poly(vinylethern) an eine hydrophile Matrix
  • Beispiel 14. Kopplung von Poly(2-hydroxyethylvinylether) (hydrophiles Polymer).
  • 23 g Poly(2-hydroxyethylvinylether) aus Beispiel 7 wurden in 40 ml destilliertem Wasser gelöst (Lösung 1).
  • Allyl-funktionalisierte Sepharose® HP 40 g wurde in 20 ml destilliertem Wasser suspendiert, und 1,25 g Natriumacetat wurden zugegeben. Das Gel wurde mit Brom aktiviert, bis eine leicht-gelbe Färbung verbleibt. Natriumformat wurde zugegeben, bis das Gel wieder weiß wurde. Dies ist Lösung 2.
  • Die Lösungen wurden thermostatisch auf einer konstanten Temperatur von 30°C gehalten und gemischt und eine Stunde lang gerührt. 5 g NaOH und 0,1 g NaBH4 wurden zugegeben und nach Fortsetzten des Rührens bei 30°C während 17 h wurde die Lösung neutralisiert und die Matrix wurde mit Wasser/Ethanol/Wasser gewaschen.
  • Beispiel 15. Kopplung des Kationenaustauschers.
  • Die gleichen Bedingungen wie in Beispiel 14 wurden auf die Kopplung des Polymers aus Beispiel 13 an epoxy-funktionalisierte Sepharose HP angewandt.
  • Beispiel 16. Kopplung des Anionenaustauschers.
  • Die gleichen Bedingungen wie in Beispiel 14 wurden auf die Kopplung des Polymers aus Beispiel 11 an epoxy-funktionalisierte Sepharose HP angewandt.
  • 4.6. Titration
  • In einer typischen Vorgehensweise wurde die Anionenaustauschermatrix in 0,5 M HCl suspendiert und ferner mit 1 mM HCl gesättigt. Als nächstes wurden 1 ml Gelmatrix unter Verwendung einer kleinen Menge destillierten Wassers in ein Titrationsgefäß überführt. Nach Verdünnung zu einem zweckdienlichen Volumen für die anschließende Titration wurden "2 Tropfen" konzentrierte HNO3 zugegeben. Dieses Lösung wurde mit AgNO3 titriert. Typischerweise wurde die Cl–-Kapazität für den in Beispiel 16 hergestellten Ionenaustauscher als 0,16 mmol/ml Gel bestimmt.
  • 4.7. Chromatographische Auswertung
  • 4.7.1 Gelfiltration unter Verwendung von Poly(2-hydroxyethylvinylether)
  • Das Produkt aus Beispiel 14, d. h. Poly(2-hydroxyethylvinylether), kovalent gebunden an Sepharose® HP-Matrix, wurde mit Superdex® 30 PG in einer repräsentativen Proteintrennung verglichen. Die Proteine wurden in einer Pufferlösung gelöst, und die Gelfiltration ergab die Kav-Werte für Rinderserumalbumin (BSA), Ribonuclease, Aprotinin bzw. Vitamin B12, wie in der Tabelle 1 gezeigt.
  • Tabelle 1.
    Figure 00210001
  • Durch diese Tabelle wird deutlich gezeigt, dass dieses neue Polymer zur Herstellung von Gelfiltrationsmedien gut geeignet ist.
  • 4.7.2 Anionen-Austauschchromatographie
  • Das Produkt aus Beispiel 16, d. h. Anionen-Austauscher-Polymer von Beispiel 11, kovalent gebunden an Sepharose® HP-Matrix, wurde mit Q-Sepharose® HP in einer repräsentativen Proteintrennung verglichen. Proteine (Transferin, Ovalbumin und β-Lactoglobulin) wurden in einer Pufferlösung gelöst und auf mit den Matrizes gepackte Säulen aufgetragen. Die zwei Chromatogramme zeigten nahverwandte Elutionsprofile für die Mischung von Proteinen.
  • 5. Literatur-Bezugsstellen
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    • 23) Hayashi et al., Teljin Limited, EP 010425

Claims (15)

  1. Chromatographisches Trennverfahren, umfassend die Schritte: i. Kontaktieren einer wässrigen Flüssigkeit, welche eine anzureichernde, gelöste Substanz enthält, mit einem Polymeren, um eine selektive Verteilung der Substanz an dem Polymeren vorzusehen, wonach ii. das Polymer oder ein Teil hiervon, welcher die Substanz enthält, aus der wässrigen Flüssigkeit entfernt wird; dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer ein Polyvinylether ist, umfassend verschiedene oder identische Vinylether-Untereinheiten der Struktur (Formel I)
    Figure 00230001
    worin a. X und Y aus Wasserstoff und Methyl gewählt sind; und b. R aus organischen Gruppen, welche einen direkt an das Sauerstoffatom gebundenen Kohlenstoff vorsehen, gewählt ist; mit der Maßgabe, daß R in mindestens 5% der Vinylether-Untereinheiten gleich einer hydrophilen organischen Gruppe ist, die ein Molverhältnis von (O + N)/C besitzt, das größer als 0,5 ist, und die mindestens eine Hydroxy- und/oder primäre Aminogruppe (H2N-) umfaßt, und worin R gewählt ist aus (a) hydrophoben Hydrocarbylgruppen, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl, Arylalkyl, Alkylaryl und Alkenyl, und (b) hydrophilen Gruppen mit der Formel R' -B-, worinR' OH, NH2 oder substituierte Formen hiervon ist, in denen ein Wasserstoff durch einen organischen Rest R'' ersetzt worden ist, und B eine hydrophile organische Brücke ist, die aus einer geraden, verzweigten oder cyclischen Kohlenstoffkette von sp3-hybridisierten Kohlenstoffen besteht, wobei diese Kette an einer oder mehreren Positionen durch ein Sauerstoff- oder ein Stickstoffatom unterbrochen ist und ebenso mindes tens eine Hydroxy- und/oder mindestens eine primäre Amino(NH2)-Gruppe, direkt gebunden an eines der sp3-hybridisierten Kohlenstoffatome, enthält, mit den Maßgaben, daß höchstens ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom an ein und dasselbe Kohlenstoffatom in der Kette gebunden ist und daß das Molverhältnis von (O + N)/C in B größer als oder gleich 0,5 ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R mindestens eine Hydroxy- und/oder primäre Aminogruppe (H2N-) umfaßt, zusammen mit mindestens einer Gruppe, gewählt aus Ether (-O-)-Gruppe, sekundäre Aminogruppe und tertiäre Aminogruppe.
  3. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyvinylether > 10 der Formel 1 entsprechende Untereinheiten besitzt, die aufeinanderfolgend aneinander gebunden sind.
  4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Vinylether-Untereinheiten den organischen Rest R'' trägt, und daß dieser Rest gewählt ist aus: a. Gruppen, umfassend Affinitätsliganden, welche eine Bindung zwischen der Substanz und dem Polymer ermöglichen; und b. hydrophilen organischen Gruppen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Vinylether-Untereinheiten einen Affinitätsliganden trägt, gewählt aus: a. Bioaffinitätsliganden; b. Ionenaustauschgruppen, c. Hydrocarbylgruppen; d. Chelatgruppen, umfassend ein chelatiertes Metallion.
  6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2–5, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrophile organische Brücke der Formel ((CH2)n-O)m entspricht, worin n eine ganze Zahl 2, 3 oder 4 ist, und m eine ganze Zahl ist, welche 1–10 sein kann.
  7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2–6, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyvinylether in der wässrigen Flüssigkeit dadurch unlöslich ist, daß a. mindestens einer der organischen Reste R'' kovalent an eine Trägermatrix, welche in der wässrigen Flüssigkeit unlöslich ist, gebunden ist; b. eine Vielzahl der organischen Reste R'' an einer inter- und/oder intramolekularen Vernetzung des Polyvinylethers teilnehmen; oder c. eine Vielzahl der R-Gruppen hydrophobe Gruppen umfaßt, welche physikalisch an einem hydrophoben Träger adsorbiert sind.
  8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennverfahren gewählt ist aus chromatographischen Verfahren, diskontinuierlichen Verfahren, Elektrophorese-Verfahren, Zentrifugationsverfahren unter Ausnützung der Verteilung in Polymeren, Membranfiltrationen, und Verfahren, basierend auf Komplexierung, Präzipitation oder Sedimentation unter Zuhilfenahme des Polymeren.
  9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz eine Struktur zeigt, gewählt aus Proteinstruktur, Polypeptidstruktur, Lipidstruktur, Carbohydratstruktur, Nucleinsäurestruktur, Oligonucleotidstruktur, Nucleotidstruktur, Steroidstruktur und Aminosäurestruktur.
  10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ein oder mehrere der folgenden Eigenschaften der Substanz ausnutzt: Größe und Form, Nettoladung, isoelektrischer Punkt, Hydrophobizität, Metallbindung, Vorhandensein von Thiolgruppen und biospezifische Affinität.
  11. Polyvinylether, geeignet zur Verwendung in einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1–10, welcher Polyvinylether eine Kette wiederkehrender Vinylether-Untereinheiten umfaßt und die Struktur besitzt
    Figure 00250001
    worin a. die freien terminalen Wertigkeiten an Gruppen binden, abgeleitet aus der Terminierung oder Initiierung der zur Herstellung des Polyvinylethers verwendeten Polymerisationsreaktion; b. X1, X2, X3 ..... Xm und Y1, Y2, Y3 ..... Ym, gewählt sind aus Wasserstoff und Methyl, wobei vorzugsweise alle Xs und Ys Wasserstoffe sind; c. R1, R2, R3 ..... Rm' Gruppen sind, gewählt aus A. hydrophoben Hydrocarbylgruppen, gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkyl, Arylalkyl, Alkylaryl und Alkenyl, und B. hydrophilen Gruppen der Formeln R1 = R'1-B1-, R2 = R'2-B2- ..... Rm' = R'm'-Bm'-, worin R'1, R'2 ..... R'm wiederum gewählt sind aus OH, NH2 und substituierten Formen hiervon, in denen ein Wasserstoff durch einen organischen Rest R'' ersetzt worden ist, und B1, B2 ..... Bm' (= B) hydrophile organische Brücken sind, wobei R'' auf mindestens einer Vinylether-Untereinheit vorliegt und aus Gruppen gewählt ist, umfassend Affinitätsliganden, gewählt aus der Gruppe, umfassend Bioaffinitätsliganden; Ionenaustauschgruppen; Hydrocarbylgruppen; und Chelatgruppen, umfassend ein chelatiertes Metallion; d. m' eine ganze Zahl ist, welche die Anzahl an Blöcken angibt, welche identische wiederkehrende Vinyluntereinheiten enthält; e. n1, n2 ..... nm' ganze Zahlen größer als null sind und n1 + n2 ..... + nm' = n, worin n die Anzahl an Vinyluntereinheiten in der Kette ist, mit der Maßgabe, daß mindestens 5% der Vinylether-Untereinheiten R1, R2 ..... oder Rm' tragen, welche gewählt sind aus HO-B- oder H2N-B- oder Formen hiervon, in denen ein Hydroxywasserstoff oder ein Aminowasserstoff durch eine hydrophile organische Gruppe substituiert ist.
  12. Polyvinylether nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede der hydrophilen organischen Brücken (B1, B2 ..... Bm') aus einer geraden, verzweigten oder cyclischen gesättigten Kohlenstoffkette aus sp3-hybridisierten Kohlenstoffatomen besteht, wobei die Kette wahlweise an einer oder mehreren Positionen durch ein Sauerstoffatom oder ein Stickstoffatom unterbrochen ist und/oder wahlweise ebenso mindestens eine Hydroxy- und/oder mindestens eine primäre Amino(NH2)-Gruppe enthält, welche direkt an eines der sp3-hybridisierten Kohlenstoffatome gebunden ist, mit den Maßgaben, daß (a) höchstens ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom an ein und dasselbe Kohlenstoffatom in der Kette gebunden ist, und (b) das Molverhältnis von (O + N)/C in B größer als oder gleich 0,5 ist.
  13. Polyvinylether nach mindestens einem der Ansprüche 11–12, dadurch gekennzeichnet, daß jede der organischen Brücken B1, B2 ..... Bm' der Formel [(CH2)n-O]m entspricht, worin n eine ganze Zahl von 2, 3 oder 4 ist, und m eine ganze Zahl ist, welche 1–10 sein kann.
  14. Polyvinylether nach mindestens einem der Ansprüche 11–13, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyvinylether in Wasser oder wässrigen Flüssigkeiten dadurch unlöslich ist, daß a. mindestens einer der organischen Reste R'' kovalent an einen Träger (Matrixträger), welcher in der wässrigen Flüssigkeit unlöslich ist, gebunden ist; b. eine Vielzahl der organischen Reste R'' an einer inter- und/oder intramolekularen Vernetzung des Polyvinylethers teilnehmen; oder c. eine Vielzahl hydrophober R-Gruppen vorliegt, welche physikalisch an einem hydrophoben Träger (Matrixträger) adsorbiert sind.
  15. Polyvinylether nach mindestens einem der Ansprüche 11–14, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyvinylether an ein bioorganisches Molekül komplexiert ist, gewählt unter Substanzen, welche zeigen: Polypeptidstruktur, Carbohydratstrukturen, Lipidstrukturen, Steroidstruktur, Nucleotidstruktur und Aminosäurestruktur.
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