JP2000344834A - 温度応答性を有する高分子化合物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 水素結合性および疎水性を利用し、生体成分
をはじめとする物質と相互作用するような性質を有し、
塩を含むような水溶液中でもＬＣＳＴあるいはＵＣＳＴ
を示すような材料、さらにはかかる高分子を用いたクロ
マトグラフィーなどの分離担体を始めとする、新規な分
離、吸着、放出材。 【解決手段】 下式（１） （式中、Ｚはメチル基もしくは水素原子を示す。ｎは２
以上の整数を示す。Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃、Ｘ₄、Ｘ₅は水素原
子、基Ｒまたは基−ＣＯ−ＮＨ−Ｒを示し、Ｘ₁〜Ｘ₅の
うち最低１つは基−ＣＯ−ＮＨ−Ｒである（Ｒは脂肪族
炭化水素基、一つ以上のアミド結合を含む脂肪族炭化水
素基、一つ以上の水酸基を含む脂肪族炭化水素基、一つ
以上の水酸基を含む脂環式炭化水素基、一つ以上のアミ
ド結合を含む脂環式炭化水素基あるいは水素原子を示
す）。ｉは０〜６のいずれかの整数を示す。）で表され
る繰り返し単位を含む高分子化合物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度による材料の
極性および水素結合性能を変化、制御できる温度応答性
高分子に関する。また、本発明は、温度による極性およ
び水素結合性能の変化を利用した吸着・分離材料、物質
放出材料、生体機能に利用することのできる温度応答性
高分子化合物に関する。さらに、本発明はこれらの温度
応答性高分子化合物を用いることを特徴とする物質の吸
着、分離、回収、放出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】温度、ｐＨ、光などの刺激に対して構造
が変化する化合物は、その構造変化により体積、あるい
は、親水性、疎水性のような極性が変化する。温度応答
性高分子として代表的なものとして、ポリ（Ｎ−イソプ
ロピルアクリルアミド）が知られている。この高分子は
水溶液中において、低温側で溶解し高温側で析出する現
象、下限臨界温度（ＬＣＳＴ）を示す。また、その逆
に、ポリ（ジメチルアクリルアミド）とポリ（アクリル
酸）の混合溶液系では、２種の高分子が高温側で溶解
し、低温側で、２種の高分子で複合体を形成し析出する
現象、上限臨界温度（ＵＣＳＴ）を示すことが知られて
いる。しかしながら、ＬＣＳＴを有するアルキルアクリ
ルアミド系のポリマーでは疎水性が小さく、疎水性を出
すために高温条件で分離を行わなければならず、生体成
分の分離、吸着、放出において不利な条件となる。

【０００３】また、ＵＣＳＴを有するようなポリマーで
は、このような２種類の異なるポリマーが複合化しなけ
ればならないため、塩の混入、ｐＨの増加によりＵＣＳ
Ｔを消失してしまうため、生体成分の分離、吸着、放出
条件に大きな制約がでてきてしまう。

【０００４】このような背景から、ＵＣＳＴおよびＬＣ
ＳＴの発現を制御でき、また、その性質が塩を含むよう
な環境下でも発現することができ、生体成分を始めとす
る物質分離が行える疎水性を有するポリマーの開発が求
められている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような現状に鑑み、水素結合性および疎水性を利用
し、生体成分をはじめとする物質と相互作用するような
性質を有する、塩を含むような水溶液中でもＬＣＳＴあ
るいはＵＣＳＴを示すような材料を提供し、さらにはか
かる高分子を用いたクロマトグラフィーなどの分離担体
を始めとする、新規な分離、吸着、放出材を提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究の
結果、単量体に水素結合性の官能基および疎水性を導入
し重合するか、あるいは当該単量体と他種の単重体とを
共重合することにより、温度応答性を制御できる温度応
答性高分子化合物を合成できることを見出した。また、
本発明者は、かかる温度応答性高分子化合物を含む吸着
・分離材料を利用することで、様々な物質の分離へ応用
ができることを見出した。本発明はかかる知見に基づい
て完成したものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、下
式

【０００８】

【化６】

【０００９】（式中、Ｚはメチル基もしくは水素原子を
示す。ｎは２以上の整数を示す。Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃、Ｘ₄、
Ｘ₅は同一もしくは異なって、水素原子、基Ｒまたは基
−ＣＯ−ＮＨ−Ｒを示し、Ｘ₁〜Ｘ₅のうち最低１つは基
−ＣＯ−ＮＨ−Ｒである（Ｒは炭素数１〜６の直鎖また
は分岐の脂肪族炭化水素基、一つ以上のアミド結合を含
む炭素数１〜１０の直鎖または分枝の脂肪族炭化水素
基、一つ以上の水酸基を含む炭素数１〜１０の直鎖また
は分枝の脂肪族炭化水素基、一つ以上の水酸基を含む炭
素数３〜１０の脂環式炭化水素基、一つ以上のアミド結
合を含む炭素数３〜１０の脂環式炭化水素基あるいは水
素原子を示す）。ｉは０〜６のいずれかの整数を示
す。）で表される繰り返し単位を含む高分子化合物に関
する。

【００１０】また、本発明は、下式

【００１１】

【化７】

【００１２】（式中、ｎ、ｍはｎ＋ｍ＝１．０となるよ
うな任意の数値を示す。Ｚはメチル基もしくは水素原子
を示す。ｎは２以上の整数を示す。Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃、
Ｘ₄、Ｘ₅は同一もしくは異なって、水素原子、基Ｒまた
は基−ＣＯ−ＮＨ−Ｒを示し、Ｘ ₁〜Ｘ₅のうち最低１つ
は基−ＣＯ−ＮＨ−Ｒである（Ｒは炭素数１〜６の直鎖
または分岐の脂肪族炭化水素基、一つ以上のアミド結合
を含む炭素数１〜１０の直鎖または分枝の脂肪族炭化水
素基、一つ以上の水酸基を含む炭素数１〜１０の直鎖ま
たは分枝の脂肪族炭化水素基、一つ以上の水酸基を含む
炭素数３〜１０の脂環式炭化水素基、一つ以上のアミド
結合を含む炭素数３〜１０の脂環式炭化水素基あるいは
水素原子を示す）。ｉは０〜６のいずれかの整数を示
す。Ｙは酸素原子もしくは窒素原子を示す。Ｒ’は炭素
数１〜６の直鎖または分岐の脂肪族炭化水素基、一つ以
上のアミド結合を含む炭素数１〜１０の直鎖または分枝
の脂肪族炭化水素基、一つ以上の水酸基を含む炭素数１
〜１０の直鎖または分枝の脂肪族炭化水素基、一つ以上
の水酸基を含む炭素数３〜１０の脂環式炭化水素基、一
つ以上のアミド結合を含む炭素数３〜１０の脂環式炭化
水素基あるいは水素原子を示す。）で表される繰り返し
単位を含む高分子化合物に関する。

【００１３】さらに、本発明は、下式

【００１４】

【化８】

【００１５】（式中、Ｚはメチル基もしくは水素原子を
示す。ｎは２以上の整数を示す。Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃、Ｘ₄、
Ｘ₅は同一もしくは異なって、水素原子、基Ｒまたは基
−ＣＯ−ＮＨ−Ｒを示し、Ｘ₁〜Ｘ₅のうち最低１つは基
−ＣＯ−ＮＨ−Ｒである（Ｒは炭素数１〜６の直鎖また
は分岐の脂肪族炭化水素基、一つ以上のアミド結合を含
む炭素数１〜１０の直鎖または分枝の脂肪族炭化水素
基、一つ以上の水酸基を含む炭素数１〜１０の直鎖また
は分枝の脂肪族炭化水素基、一つ以上の水酸基を含む炭
素数３〜１０の脂環式炭化水素基、一つ以上のアミド結
合を含む炭素数３〜１０の脂環式炭化水素基あるいは水
素原子を示す）。Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃、Ａ₄、Ａ₅は同一もし
くは異なって、炭素原子または基−ＣＯ−ＮＨ−Ｒもし
くは−ＣＯ−Ｒを有するＸ_n（ｎは１〜５のいずれかの
整数を示す）と結合する窒素原子を示し、Ａ₁〜Ａ₅のう
ち最低１つは基−ＣＯ−ＮＨ−Ｒもしくは−ＣＯ−Ｒを
有するＸ_n（ｎは１〜５の整数を示す）と結合する窒素
原子である（Ｒは前記と同じ意味を表す）。ｉは０〜６
のいずれかの整数を示す。）で表される繰り返し単位を
含む高分子化合物に関する。

【００１６】さらに加えて、本発明は、下式

【００１７】

【化９】

【００１８】（式中、ｎ、ｍはｎ＋ｍ＝１．０となるよ
うな任意の数値を示す。Ｚはメチル基もしくは水素原子
を示す。ｎは２以上の整数を示す。Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃、
Ｘ₄、Ｘ₅は同一もしくは異なって、水素原子、基Ｒまた
は基−ＣＯ−ＮＨ−Ｒを示し、Ｘ ₁〜Ｘ₅のうち最低１つ
は基−ＣＯ−ＮＨ−Ｒである（Ｒは炭素数１〜６の直鎖
または分岐の脂肪族炭化水素基、一つ以上のアミド結合
を含む炭素数１〜１０の直鎖または分枝の脂肪族炭化水
素基、一つ以上の水酸基を含む炭素数１〜１０の直鎖ま
たは分枝の脂肪族炭化水素基、一つ以上の水酸基を含む
炭素数３〜１０の脂環式炭化水素基、一つ以上のアミド
結合を含む炭素数３〜１０の脂環式炭化水素基あるいは
水素原子を示す）。Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃、Ａ₄、Ａ₅は同一も
しくは異なって、炭素原子または基−ＣＯ−ＮＨ−Ｒあ
るいは基−ＣＯ−Ｒを有するＸ_n（ｎは１〜５のいずれ
かの整数を示す）と結合する窒素原子を示し、Ａ₁〜Ａ₅
のうち最低１つは基−ＣＯ−ＮＨ−Ｒあるいは基−ＣＯ
−Ｒを有するＸ_n（ｎは１〜５のいずれかの整数を示
す）と結合する窒素原子である（Ｒは前記と同じ意味を
表す）。ｉは０〜６のいずれかの整数を示す。Ｙは酸素
原子もしくは窒素原子を示す。Ｒ’は炭素数１〜６の直
鎖または分岐の脂肪族炭化水素基、一つ以上のアミド結
合を含む炭素数１〜１０の直鎖または分枝の脂肪族炭化
水素基、一つ以上の水酸基を含む炭素数１〜１０の直鎖
または分枝の脂肪族炭化水素基、一つ以上の水酸基を含
む炭素数３〜１０の脂環式炭化水素基、一つ以上のアミ
ド結合を含む炭素数３〜１０の脂環式炭化水素基あるい
は水素原子を示す。）で表される繰り返し単位を含む高
分子化合物に関する。

【００１９】加えて、本発明は、溶液中の塩濃度を変化
させることで、温度応答性を制御することを特徴とする
下式

【００２０】

【化１０】

【００２１】（式中、ｎは０．００５≦ｎ≦０．９９５
の範囲に含まれる任意の数値を示す。Ｒ¹およびＲ²は、
同一または異なって、水素原子またはメチル基を示す。
Ｘ¹およびＸ²は、同一または異なって、２級または３級
のアミド基、エステル基を示す。Ｚ¹、Ｚ²またはＺ
³は、同一または異なって、水素原子、炭素数１〜８の
直鎖または分岐の炭化水素基、１個または２個以上の水
酸基を有する炭素数１〜８の直鎖または分岐の炭化水素
基、１個または２個以上のエーテル基を有する炭素数１
〜８の直鎖または分岐の炭化水素基、炭素数３〜１２の
配糖体または炭素数１〜８の直鎖または分岐の炭化水素
基を有する炭素数３〜１２の配糖体を示す。Ｚ¹または
Ｚ³は、Ｘ¹またはＸ²が３級アミドのときに有する官能
基である。Ｚ⁴は水素原子、水酸基、アミド基、１個ま
たは２個以上のアミド基を有する炭素数１〜８の直鎖ま
たは分岐の炭化水素基、１個または２個以上のカルボニ
ル基を有する炭素数１〜８の直鎖または分岐の炭化水素
基、１個または２個以上の水酸基を有する炭素数１〜８
の直鎖または分岐の炭化水素基を示し、オルト、メタ、
パラ位のいずれでもよい。）で表される繰り返し単位を
含む重合体および該重合体を含む架橋物よりなる群から
選択される温度応答性高分子化合物に関する。

【００２２】さらにまた、本発明は、上限臨界温度もし
くは下限臨界温度のような曇点が水溶液系中、Ｒの側鎖
の大きさ、塩濃度、ｐＨ濃度、高分子の濃度、高分子の
密度、有機溶媒の濃度、高分子の分子量および水溶液中
でホモポリマーもしくは他種の重合性単量体との共重合
体の組成で制御できる温度応答性高分子化合物に関す
る。

【００２３】さらに、本発明は、上記温度応答性高分子
化合物を含むことを特徴とする物質の分離・吸着・放出
材料に関する。加えて、本発明は、前記本発明の高分子
化合物のいずれかの材料をクロマトグラフィー用充填材
に固定化し、固定相に物質を保持させた後、外部温度を
段階的に変化させる温度グラディジエント法により固定
相表面の疎水性、親水性もしくは水素結合性の大きさの
バランスを変化させ、同一の移動相を通過させることに
よって物質を分離することを特徴とする物質の分離方法
に関する。

【００２４】また、本発明は、アクリル酸クロライド、
メタクリル酸クロライド、アクリル酸無水物あるいはメ
タクリル酸無水物とアミド基を有する環状の２級アミン
化合物とを反応させることにより合成する式（１）で表
される単量体の製造方法に関する。

【００２５】さらに、本発明は、アクリル酸クロライ
ド、メタクリル酸クロライド、アクリル酸無水物あるい
はメタクリル酸無水物と一カ所以上のアシル結合を有す
る２級アミン化合物とを反応させることにより合成する
式（３）で表される単量体の製造方法に関する。

【００２６】さらに加えて、本発明は、式（１）〜
（４）で表される各単量体を重合溶媒中に場合によって
は重合開始剤と共に加え、光もしくは重合開始剤からラ
ジカルが発生する温度により重合させて得られる高分子
化合物の製造方法に関する。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明において、炭素数１〜６の
直鎖または分岐の脂肪族炭化水素とは、炭素数１〜６の
直鎖または分岐のアルキル基、炭素数１〜６の直鎖また
は分岐のアルケニル基または炭素数１〜６の直鎖または
分岐のアルキニル基を意味する。特にアルキル基が好ま
しく、その中でも、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル
基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓ
−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキ
シル基などを好ましい基として示すことができる。

【００２８】本発明において一つ以上のアミド結合を含
む炭素数１〜１０の脂肪族炭化水素基とは、炭素数１〜
１０の直鎖または分岐の脂肪族炭化水素基における任意
の位置に一個以上のアミド基を組み込んだ脂肪族炭化水
素基を意味する。

【００２９】本発明において一つ以上の水酸基を含む炭
素数１〜１０の脂肪族炭化水素基とは、炭素数１〜１０
の直鎖または分岐の脂肪族炭化水素基における任意の位
置に一個以上の水酸基を組み込んだ脂肪族炭化水素基を
意味する。好ましい基としてはヒドロキシメチル基、２
−ヒドロキシエチル基、３−ヒドロキシプロピル基、２
−ヒドロキシ、ｉ−プロピル基、４−ヒドロキシブチル
基、５ヒドロキシペンチル基、６−ヒドロキシヘキシル
基、５，７−ジヒドロキシブチル基、６，８−ジヒドロ
キシオクチル基、５，９−ジヒドロキシノニル基、５，
７，１０−トリヒドロキシデシル基などを示すことがで
きる。

【００３０】本発明において、一つ以上の水酸基を含む
炭素数３〜１０の脂環式炭化水素基とは、炭素数３〜１
０のヒドロキシシクロアルキル基を示す。好ましいヒド
ロキシシクロアルキル基としては、４−ヒドロキシシク
ロヘキシル基、１−メチル−４−ヒドロキシシクロヘキ
シル基、２−ヒドロキシシクロプロピル基、３，５−ジ
ヒドロキシシクロオクチル基などを示すことができる。

【００３１】本発明において、一つ以上のアミド結合を
含み炭素数３〜１０の脂環式炭化水素基とは、炭素数３
〜１０の脂環式炭化水素基中の任意の位置に一つ以上の
アミド基を有する脂環式炭化水素基を意味する。

【００３２】本発明において、式（１）で表される単量
体を合成するに際して用いることができるアミド基を有
するような環状の２級アミンの化合物とは、炭素数５〜
３０を有しアミド結合を一カ所以上有する環状の２級ア
ミン化合物、もしくは炭素数５〜３０を有し水酸基およ
びアミド結合を一カ所以上有する環状の２級アミン化合
物であり、好ましい化合物としては、例えば、４−ピペ
リジンカルボキシアミド、Ｎ−メチル−４−ピペリジン
カルボキシアミド、Ｎ−４−ヒドロキシブチル−４−ピ
ペリジンカルボキシアミド、Ｎ−ブチル−４−ピペリジ
ンカルボキシアミド、２−ピペリジンカルボキシアミ
ド、Ｎ−メチル−２−ピペリジンカルボキシアミド、
Ｎ，Ｎ’−ジメチル−２，４−ピペリジンカルボキシア
ミドなどが挙げられる。

【００３３】本発明において、式（３）で表される単量
体を合成するに際して用いることができる一カ所以上の
アシル結合を有する環状の２級アミン化合物とは、炭素
数５〜３０を有し、一カ所以上のアシル結合を有する環
状の２級アミン化合物であり、好ましい化合物として
は、例えば、１−アセチルピペラジン、１−プロピオニ
ルピペラジン、１−イソブチリルピペラジン、１−ヒド
ロキシブチルピペラジン、１−バレリルピペラジン、１
−ヒドロキシバレリルピペラジンなどを挙げることがで
きる。

【００３４】本発明の高分子化合物は次のように製造さ
れる。高分子化合物の原料となる１種類もしくは２種類
以上の単量体と重合開始剤を重合溶媒に溶解して、加熱
などにより重合反応を開始する。この時、かかる高分子
化合物を含む架橋物を得るために、２官能性の単量体
（架橋剤）を溶解しても良い。さらにこの時、かかる高
分子化合物の分子量を調整するため、あるいはかかる高
分子化合物の末端に反応性官能基を導入するために、連
鎖移動剤を重合溶媒に溶解させても良い。重合反応後は
かかる高分子化合物を溶解しない溶媒中で再沈殿させる
ことで、目的の温度応答性高分子化合物を得ることがで
きる。

【００３５】本発明の高分子化合物の高分子鎖末端にカ
ルボキシル基、水酸基、アミノ基、ニトリル基、炭素数
１〜２０の直鎖もしくは分枝のアルキル基、シアノ基な
どの官能基を適宜導入してもよい。導入方法は従来公知
の方法により実施することができる。このとき、必要に
応じて連鎖移動剤や重合開始剤を用いることができる。
例えば、メルカプトプロピオン酸、アミノエタンチオー
ル、ブタンチオールなどの炭素数１〜２０の官能基を含
む連鎖移動剤、アミノ基、カルボキシル基を有する重合
開始剤が挙げられる。

【００３６】本発明の高分子化合物は、例えばその末端
に導入した反応性官能基を利用してシリカゲルあるいは
ポリマーゲルなどの担体表面に固定化することができ
る。または、シリカゲルあるいはポリマーゲルなどの固
体表面に重合開始剤などを固定化した後に、かかる高分
子化合物の原料となる１種類もしくは２種類以上の単量
体を重合溶媒に溶解して、重合開始剤を固定化したシリ
カゲルあるいはポリマーゲルなどの担体存在下で加熱な
どにより重合を開始することで、かかる高分子化合物を
シリカゲルポリマーゲルなどの担体表面に固定化するこ
とができる。この時、かかる高分子化合物を含むゲル構
造体を得るために、２官能性の単量体（架橋剤）を溶解
しても良い。さらにこのとき、かかる高分子化合物の分
子量を調整するためにあるいは反応性官能基を導入する
ために、連鎖移動剤を重合溶媒中に溶解させても良い。
かかる高分子化合物を含む材料は各種の液体クロマトグ
ラフィー担体、タンパク質、ペプチド、核酸をはじめと
する生体成分および化学物質の分離・吸着・放出材料、
生体機能材料に応用することができる。

【００３７】

【実施例】以下の実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、半発明はこれらの実施例によって何ら制限さ
れるものではない。

【００３８】

【実施例１】Ｎ−メタクリロイル−Ｎ’−ベンゾイル−
１，３−ジアミノプロパン（２．８ｍｇ）とＮ−アクリ
ロイル−Ｎ’−４−ピペリジンカルボキシアミド（６．
１ｍｇ）と２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパ
ン）二塩酸塩（７ｍｇ）を水（１ｍｌ）に溶解させ、８
０℃でラジカル重合させ、共重合体を得た。この高分子
を水に溶解させ温度変化による濁度変化を観察したとこ
ろ、氷冷中では白濁し、９０℃では溶解することから、
ＵＣＳＴを有する温度応答性高分子であることがわかっ
た。また、この水溶液にグアニジン塩酸を加えること
で、ＵＣＳＴの性質は観察できなくなった。

【００３９】

【実施例２】Ｎ−メタクリロイル−Ｎ’−ヘキサノイル
−１，３−ジアミノプロパン（４．７ｍｇ）とＮ−アク
リロイル−Ｎ’−４−ピペリジンカルボキシアミド（２
０．１ｍｇ）と２，２’−アゾビス（２−アミジノプロ
パン）二塩酸塩（４．８ｍｇ）を水（２．５ｍｌ）に溶
解させ、８０℃でラジカル重合させ、共重合体を得た。
この高分子を水に溶解させ温度変化による濁度変化につ
いて観察したところ、氷冷中では溶解し、９０℃の水溶
液中では白濁することから、ＵＣＳＴを有する温度応答
性高分子であることがわかった。

【００４０】

【実施例３】４−ピペリジンカルボキシアミド（５．０
ｍｇ）とトリエチルアミン（５．３ｍｌ）をジメチルホ
ルムアミド（７０ｍｌ）の反応溶液に、ジメチルホルム
アミド（２０ｍｌ）に溶解させたアクリル酸クロライド
（３．２ｍｌ）の混合溶液を氷冷中で３時間かけて、撹
拌しながら滴下させた。滴下後、室温で１時間、撹拌を
行い、濾過を行い、濾液を得た。この濾液をロータリー
エバポレータにより脱溶媒し、その後に、アセトン溶液
を加えて、シリカゲルカラムによりＮ−アクリロイル−
４−ピペリジンカルボキシアミドを得た（１．４ｇ）。

【００４１】Ｎ−アクリロイル−４−ピペリジンカルボ
キシアミド（０．９４ｇ）と２，２’−アゾビス（４−
シアノ吉草酸）（５０ｍｇ）をジメチルホルムアミド
（６ｍｌ）に溶解させ、７０℃では重合させた後に、ジ
メチルスルホキシド（５ｍｌ）を加えて、エタノール：
ジエチルエーテル＝１：４の混合溶媒中で再沈澱させ、
これを濾過により回収し、真空乾燥させ、目的とするポ
リ（４−ピペチジンカルボキシアミド）（０．９２ｇ）
を得た。

【００４２】このポリマーを１ｗｔ％となるように、２
００ｍＭ硫酸アンモニウム水溶液、３００ｍＭ硫酸アン
モニウム水溶液，５００ｍＭ硫酸アンモニウム水溶液に
それぞれ溶かして、温度変化による濁度変化（図１）並
びに昇温および降温での濁度変化の違い（図２）につい
てそれぞれ測定を行ったところ、硫酸アンモニウム水溶
液中でＵＣＳＴを示すことが確認された。また、塩濃度
の増加によりＵＣＳＴが高温側へ移ることが示された。
このポリマー（０．９ｇ）をヒドロキシスクシンイミド
（０．６ｇ）とジシクロヘキシルカルボジイミド（０．
５ｇ）の存在下、ジメチルスルホキシド（１０ｍｌ）と
ジメチルホルムアミド（１０ｍｌ）の混合溶媒中でポリ
マー末端をヒドロキシスクシンイミド化し、アミノプロ
ピルシルカゲル上に固定化した。元素分析の結果から１
３．１ｗｔ％の有機物含量の増加が確認された。このシ
リカゲルをステンレスカラム管に充填し、移動相を５０
０ｍＭ硫酸アンモニウム水溶液として、モデル生体成分
としてインシュリンベータ鎖（２μｇ）をインジェクシ
ョンしたところ、温度変化により溶出時間が異なること
がわかった。

【００４３】

【実施例４】アクリルアミド（２２ｍｍｏｌ）、３−ア
クリルアミドアセトアニリド（３．９ｍｍｏｌ）、３−
メルカプトプロピオン酸（０．３ｍｍｏｌ）および２，
２’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）（０．２ｍｍｏ
ｌ）をジメチルホルムアミド（１４ｍＬ）に溶解し、７
０℃でラジカル重合させた。エーテルで再沈澱すること
で、ポリ（アクリルアミド−ｃｏ−３−アクリルアミド
アセトアニリド）を得た。

【００４４】この共重合体を１ｗｔ％となるように、水
および３００ｍＭ塩化ナトリウム水溶液にそれぞれ溶解
し、分光光度計を用いて、温度による透過率変化を５０
０ｎｍで観察した。その結果を図１に示す。水溶液中で
は、ＵＣＳＴが２５℃であったのに対し、３００ｍＭ塩
化ナトリウム水溶液では，ＵＣＳＴが２０℃と低下し
た。塩濃度が温度応答性を制御できることがわかった
（図３）。

【００４５】

【発明の効果】本発明によって、重合体の組成により水
溶液中でＵＣＳＴおよびＬＣＳＴの２種類の発現を水溶
液中で制御することができ、また、塩濃度もしくは分子
量の違いによってもＵＣＳＴもしくはＬＣＳＴを発現さ
せることができ、さらにはこれを制御できることがわか
った。また、これとともに、水溶液系中での疎水性およ
び水素結合性が制御できるので、本発明は温度応答性高
分子を含む、物質の分離・吸着・放出などの開発に大き
く貢献するものと考える。

【図面の簡単な説明】

【図１】ポリ（４−ピペリジンカルボキシアミド）が硫
酸アンモニウム溶液中で温度応答性を発現した図であ
る。

【図２】ポリ（４−ピペリジンカルボキシアミド）が硫
酸アンモニウム溶液中で昇温及び降温時に温度応答性を
発現した図である。

【図３】ポリ（アクリルアミド−ｃｏ−３−アクリルア
ミドアセトアニリド）の温度応答性が塩濃度で制御でき
ることを示した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｋ 9/02 Ｃ０９Ｋ 9/02 Ｃ Ｇ０１Ｎ 30/48 Ｇ０１Ｎ 30/48 Ｐ Ｚ // Ｂ０１Ｊ 20/26 Ｂ０１Ｊ 20/26 Ｂ (72)発明者 岡野 光夫 千葉県市川市国府台６−12−12 Ｆターム(参考） 4F070 AA35 AA36 GA06 4G066 AB07A AB09A AB10A AB11A AB13A AB15A AB21A AC26B AC35B BA28 CA20 DA07 EA01 FA07 FA21 4J011 AA05 AB08 AC04 HA02 HB05 HB17 NB05 PA13 PA52 PB40 PC08 4J100 AM21P AM21Q BA03H BA15Q BA34P BC43P BC66H BC69Q CA04 FA03 FA04 FA19 HA35 HC42 HE14 JA17

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下式 【化１】 （式中、Ｚはメチル基もしくは水素原子を示す。ｎは２
   以上の整数を示す。Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃、Ｘ₄、Ｘ₅は同一も
   しくは異なって、水素原子、基Ｒまたは基−ＣＯ−ＮＨ
   −Ｒを示し、Ｘ₁〜Ｘ₅のうち最低１つは基−ＣＯ−ＮＨ
   −Ｒである（Ｒは炭素数１〜６の直鎖または分岐の脂肪
   族炭化水素基、一つ以上のアミド結合を含む炭素数１〜
   １０の直鎖または分枝の脂肪族炭化水素基、一つ以上の
   水酸基を含む炭素数１〜１０の直鎖または分枝の脂肪族
   炭化水素基、一つ以上の水酸基を含む炭素数３〜１０の
   脂環式炭化水素基、一つ以上のアミド結合を含む炭素数
   ３〜１０の脂環式炭化水素基あるいは水素原子を示
   す）。ｉは０〜６のいずれかの整数を示す。）で表され
   る繰り返し単位を含む高分子化合物。
2. 【請求項２】高分子鎖末端にカルボキシル基、水酸基、
   アミノ基、ニトリル基、炭素数１〜２０の直鎖もしくは
   分枝のアルキル基、シアノ基などの官能基を有する請求
   項１記載の高分子化合物。
3. 【請求項３】架橋材を用いて合成される、請求項１また
   は２記載の構造を含む高分子ゲル。
4. 【請求項４】下限臨界温度もしくは上限臨界温度または
   その両方を水溶液系中で示す請求項１、２および３のい
   ずれか１項記載の高分子化合物。
5. 【請求項５】上限臨界温度もしくは下限臨界温度のよう
   な曇点を堺にして親水性、疎水性の極性あるいは水素結
   合性能が水溶液系中で変化する請求項１、２、３および
   ４のいずれか１項記載の高分子化合物。
6. 【請求項６】上限臨界温度もしくは下限臨界温度のよう
   な曇点が水溶液系中、Ｒの側鎖の大きさ、塩濃度、ｐＨ
   濃度、高分子の濃度、高分子の密度、有機溶媒の濃度、
   および高分子の分子量で制御できる請求項１、２、３お
   よび４のいずれか１項記載の高分子化合物。
7. 【請求項７】下式 【化２】 （式中、ｎ、ｍはｎ＋ｍ＝１．０となるような任意の数
   値を示す。Ｚはメチル基もしくは水素原子を示す。ｎは
   ２以上の整数を示す。Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃、Ｘ₄、Ｘ₅は同一
   もしくは異なって、水素原子、基Ｒまたは基−ＣＯ−Ｎ
   Ｈ−Ｒを示し、Ｘ ₁〜Ｘ₅のうち最低１つは基−ＣＯ−Ｎ
   Ｈ−Ｒである（Ｒは炭素数１〜６の直鎖または分岐の脂
   肪族炭化水素基、一つ以上のアミド結合を含む炭素数１
   〜１０の直鎖または分枝の脂肪族炭化水素基、一つ以上
   の水酸基を含む炭素数１〜１０の直鎖または分枝の脂肪
   族炭化水素基、一つ以上の水酸基を含む炭素数３〜１０
   の脂環式炭化水素基、一つ以上のアミド結合を含む炭素
   数３〜１０の脂環式炭化水素基あるいは水素原子を示
   す）。ｉは０〜６のいずれかの整数を示す。Ｙは酸素原
   子もしくは窒素原子を示す。Ｒ’は炭素数１〜６の直鎖
   または分岐の脂肪族炭化水素基、一つ以上のアミド結合
   を含む炭素数１〜１０の直鎖または分枝の脂肪族炭化水
   素基、一つ以上の水酸基を含む炭素数１〜１０の直鎖ま
   たは分枝の脂肪族炭化水素基、一つ以上の水酸基を含む
   炭素数３〜１０の脂環式炭化水素基、一つ以上のアミド
   結合を含む炭素数３〜１０の脂環式炭化水素基あるいは
   水素原子を示す。）で表される繰り返し単位を含む高分
   子化合物。
8. 【請求項８】請求項１の繰り返し単位と他種の重合性単
   量体により合成できる請求項７記載の高分子化合物。
9. 【請求項９】高分子鎖末端にカルボキシル基、水酸基、
   アミノ基、ニトリル基、炭素数１〜２０の直鎖もしくは
   分枝のアルキル基、シアノ基などの官能基を有する請求
   項７または８記載の高分子化合物。
10. 【請求項１０】架橋材を用いて合成される、請求項７、
    ８および９のいずれか１項記載の構造を含む高分子ゲ
    ル。
11. 【請求項１１】下限臨界温度もしくは上限臨界温度また
    はその両方を水溶液系中で示す請求項７、８、９および
    １０のいずれか１項記載の高分子化合物。
12. 【請求項１２】上限臨界温度もしくは下限臨界温度のよ
    うな曇点を堺にして親水性、疎水性の極性あるいは水素
    結合性能が水溶液系中で変化する請求項７、８、９、１
    ０および１１のいずれか１項記載の高分子化合物。
13. 【請求項１３】上限臨界温度もしくは下限臨界温度のよ
    うな曇点が水溶液系中、Ｒの側鎖の大きさ、塩濃度、ｐ
    Ｈ濃度、高分子の濃度、高分子の密度、有機溶媒の濃
    度、ホモポリマーもしくは他種の重合性単量体との共重
    合体の組成、および高分子の分子量で制御できる請求項
    ７、８、９、１０および１１のいずれか１項記載の高分
    子化合物。
14. 【請求項１４】下式 【化３】 （式中、Ｚはメチル基もしくは水素原子を示す。ｎは２
    以上の整数を示す。Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃、Ｘ₄、Ｘ₅は同一も
    しくは異なって、水素原子、基Ｒまたは基−ＣＯ−ＮＨ
    −Ｒを示し、Ｘ₁〜Ｘ₅のうち最低１つは基−ＣＯ−ＮＨ
    −Ｒである（Ｒは炭素数１〜６の直鎖または分岐の脂肪
    族炭化水素基、一つ以上のアミド結合を含む炭素数１〜
    １０の直鎖または分枝の脂肪族炭化水素基、一つ以上の
    水酸基を含む炭素数１〜１０の直鎖または分枝の脂肪族
    炭化水素基、一つ以上の水酸基を含む炭素数３〜１０の
    脂環式炭化水素基、一つ以上のアミド結合を含む炭素数
    ３〜１０の脂環式炭化水素基あるいは水素原子を示
    す）。Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃、Ａ₄、Ａ₅は同一もしくは異なっ
    て、炭素原子または基−ＣＯ−ＮＨ−Ｒもしくは−ＣＯ
    −Ｒを有するＸ_n（ｎは１〜５のいずれかの整数を示
    す）と結合する窒素原子を示し、Ａ₁〜Ａ₅のうち最低１
    つは基−ＣＯ−ＮＨ−Ｒもしくは−ＣＯ−Ｒを有するＸ
    _n（ｎは１〜５の整数を示す）と結合する窒素原子であ
    る（Ｒは前記と同じ意味を表す）。ｉは０〜６のいずれ
    かの整数を示す。）で表される繰り返し単位を含む高分
    子化合物。
15. 【請求項１５】高分子鎖末端にカルボキシル基、水酸
    基、アミノ基、ニトリル基、炭素数１〜２０の直鎖もし
    くは分枝のアルキル基、シアノ基などの官能基を有する
    請求項１４記載の高分子化合物。
16. 【請求項１６】架橋材を用いて合成される、請求項１４
    または１５記載の構造を含む高分子ゲル。
17. 【請求項１７】下限臨界温度もしくは上限臨界温度また
    はその両方を水溶液系中で示す請求項１４、１５または
    １６のいずれか１項記載の高分子化合物。
18. 【請求項１８】上限臨界温度もしくは下限臨界温度のよ
    うな曇点を堺にして親水性、疎水性の極性あるいは水素
    結合性能が水溶液系中で変化する請求項１４、１５、１
    ６または１７のいずれか１項記載の高分子化合物。
19. 【請求項１９】上限臨界温度もしくは下限臨界温度のよ
    うな曇点が水溶液系中、Ｒの側鎖の大きさ、塩濃度、ｐ
    Ｈ濃度、高分子の濃度、高分子の密度、有機溶媒の濃
    度、ホモポリマーもしくは他種の重合性単量体との共重
    合体の組成、および高分子の分子量で制御できる請求項
    １４、１５、１６または１７のいずれか１項記載の高分
    子化合物。
20. 【請求項２０】下式 【化４】 （式中、ｎ、ｍはｎ＋ｍ＝１．０となるような任意の数
    値を示す。Ｚはメチル基もしくは水素原子を示す。ｎは
    ２以上の整数を示す。Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃、Ｘ₄、Ｘ₅は同一
    もしくは異なって、水素原子、基Ｒまたは基−ＣＯ−Ｎ
    Ｈ−Ｒを示し、Ｘ ₁〜Ｘ₅のうち最低１つは基−ＣＯ−Ｎ
    Ｈ−Ｒである（Ｒは炭素数１〜６の直鎖または分岐の脂
    肪族炭化水素基、一つ以上のアミド結合を含む炭素数１
    〜１０の直鎖または分枝の脂肪族炭化水素基、一つ以上
    の水酸基を含む炭素数１〜１０の直鎖または分枝の脂肪
    族炭化水素基、一つ以上の水酸基を含む炭素数３〜１０
    の脂環式炭化水素基、一つ以上のアミド結合を含む炭素
    数３〜１０の脂環式炭化水素基あるいは水素原子を示
    す）。Ａ₁、Ａ₂、Ａ₃、Ａ₄、Ａ₅は同一もしくは異なっ
    て、炭素原子または基−ＣＯ−ＮＨ−Ｒあるいは基−Ｃ
    Ｏ−Ｒを有するＸ_n（ｎは１〜５のいずれかの整数を示
    す）と結合する窒素原子を示し、Ａ₁〜Ａ₅のうち最低１
    つは基−ＣＯ−ＮＨ−Ｒあるいは基−ＣＯ−Ｒを有する
    Ｘ_n（ｎは１〜５のいずれかの整数を示す）と結合する
    窒素原子である（Ｒは前記と同じ意味を表す）。ｉは０
    〜６のいずれかの整数を示す。Ｙは酸素原子もしくは窒
    素原子を示す。Ｒ’は炭素数１〜６の直鎖または分岐の
    脂肪族炭化水素基、一つ以上のアミド結合を含む炭素数
    １〜１０の直鎖または分枝の脂肪族炭化水素基、一つ以
    上の水酸基を含む炭素数１〜１０の直鎖または分枝の脂
    肪族炭化水素基、一つ以上の水酸基を含む炭素数３〜１
    ０の脂環式炭化水素基、一つ以上のアミド結合を含む炭
    素数３〜１０の脂環式炭化水素基あるいは水素原子を示
    す。）で表される繰り返し単位を含む高分子化合物。
21. 【請求項２１】請求項１の繰り返し単位と他種の重合性
    単量体により合成できる請求項２０記載の高分子化合
    物。
22. 【請求項２２】高分子鎖末端にカルボキシル基、水酸
    基、アミノ基、ニトリル基、炭素数１〜２０の直鎖もし
    くは分枝のアルキル基、シアノ基などの官能基を有する
    請求項２０または２１記載の高分子化合物。
23. 【請求項２３】架橋材を用いて合成される、請求項２
    ０、２１、または２２のいずれか１項記載の構造を含む
    高分子ゲル。
24. 【請求項２４】下限臨界温度もしくは上限臨界温度また
    はその両方を水溶液系中で示す請求項２０、２１、２２
    および２３のいずれか１項記載の高分子化合物。
25. 【請求項２５】上限臨界温度もしくは下限臨界温度のよ
    うな曇点を堺にして親水性、疎水性の極性あるいは水素
    結合性能が水溶液系中で変化する請求項２２、２１、２
    ２、２３および２４のいずれか１項記載の高分子化合
    物。
26. 【請求項２６】上限臨界温度もしくは下限臨界温度のよ
    うな曇点が水溶液系中、Ｒの側鎖の大きさ、塩濃度、ｐ
    Ｈ濃度、高分子の濃度、高分子の密度、有機溶媒の濃
    度、ホモポリマーもしくは他種の重合性単量体との共重
    合体の組成、および高分子の分子量で制御できる請求項
    ２２、２１、２２、２３および２４のいずれか１項記載
    の高分子化合物。
27. 【請求項２７】溶液中の塩濃度を変化させることで、温
    度応答性を制御することを特徴とする下式 【化５】 （式中、ｎは０．００５≦ｎ≦０．９９５の範囲に含ま
    れる任意の数値を示す。Ｒ¹およびＲ²は、同一または異
    なって、水素原子またはメチル基を示す。Ｘ¹およびＸ²
    は、同一または異なって、２級または３級のアミド基、
    エステル基を示す。Ｚ¹、Ｚ²またはＺ³は、同一または
    異なって、水素原子、炭素数１〜８の直鎖または分岐の
    炭化水素基、１個または２個以上の水酸基を有する炭素
    数１〜８の直鎖または分岐の炭化水素基、１個または２
    個以上のエーテル基を有する炭素数１〜８の直鎖または
    分岐の炭化水素基、炭素数３〜１２の配糖体または炭素
    数１〜８の直鎖または分岐の炭化水素基を有する炭素数
    ３〜１２の配糖体を示す。Ｚ¹またはＺ³は、Ｘ¹または
    Ｘ²が３級アミドのときに有する官能基である。Ｚ⁴は水
    素原子、水酸基、アミド基、１個または２個以上のアミ
    ド基を有する炭素数１〜８の直鎖または分岐の炭化水素
    基、１個または２個以上のカルボニル基を有する炭素数
    １〜８の直鎖または分岐の炭化水素基、１個または２個
    以上の水酸基を有する炭素数１〜８の直鎖または分岐の
    炭化水素基を示し、オルト、メタ、パラ位のいずれでも
    よい。）で表される繰り返し単位を含む重合体および該
    重合体を含む架橋物よりなる群から選択される温度応答
    性高分子化合物。
28. 【請求項２８】生体分子、生体試料、物質を温度変化に
    より吸着、放出もしくは分離することのできる、請求項
    １〜２７のいずれか１項記載の高分子材料を用いること
    を特徴とする、物質の吸着、分離、回収、放出材料。
29. 【請求項２９】請求項２８に記載された高分子材料をク
    ロマトグラフィー用充填材に固定化し、固定相に物質を
    保持させた後、外部温度を段階的に変化させる温度グラ
    ディジエント法により固定相表面の疎水性、親水性もし
    くは水素結合性の大きさのバランスを変化させ、同一の
    移動相を通過させることによって物質を分離することを
    特徴とする物質の分離方法。
30. 【請求項３０】アクリル酸クロライド、メタクリル酸ク
    ロライド、アクリル酸無水物あるいはメタクリル酸無水
    物とアミド基を有するような環状の２級アミン化合物と
    を反応させることにより合成する請求項１に記載の単量
    体の製造方法。
31. 【請求項３１】アクリル酸クロライド、メタクリル酸ク
    ロライド、アクリル酸無水物あるいはメタクリル酸無水
    物と一カ所以上のアシル結合を有する２級アミンのよう
    な化合物とを反応させることにより合成する請求項１４
    に記載の単量体の製造方法。
32. 【請求項３２】請求項１に記載された単量体を重合溶媒
    中に場合によっては重合開始剤と共に加え、光もしくは
    重合開始剤からラジカルが発生する温度により重合させ
    て得られる請求項１記載の高分子化合物の製造方法。
33. 【請求項３３】請求項７に記載された単量体を重合溶媒
    中に場合によっては重合開始剤と共に加え、光もしくは
    重合開始剤からラジカルが発生する温度により重合させ
    て得られる請求項７記載の高分子化合物の製造方法。
34. 【請求項３４】請求項１４に記載された単量体を重合溶
    媒中に場合によっては重合開始剤と共に加え、光もしく
    は重合開始剤からラジカルが発生する温度により重合さ
    せて得られる請求項１４記載の高分子化合物の製造方
    法。
35. 【請求項３５】請求項２０に記載された単量体を重合溶
    媒中に場合によっては重合開始剤と共に加え、光もしく
    は重合開始剤からラジカルが発生する温度により重合さ
    せて得られる請求項２０記載の高分子化合物の製造方
    法。
36. 【請求項３６】請求項２７に記載された単量体を重合溶
    媒中に場合によっては重合開始剤と共に加え、光もしく
    は重合開始剤からラジカルが発生する温度により重合さ
    せて得られる請求項１４記載の高分子化合物の製造方
    法。
37. 【請求項３７】請求項２７に記載された単量体を重合溶
    媒中に場合によっては重合開始剤と共に加え、光もしく
    は重合開始剤からラジカルが発生する温度により重合さ
    せて得られる請求項２０記載の高分子化合物の製造方
    法。