JP2009103635A - Analysis method of high-molecular compound - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高分子化合物の分析方法に関する。 The present invention relates to a method for analyzing a polymer compound.
従来、高分子化合物の分子構造の同定を目的とする分析方法の１つとして、質量分析による分析方法が知られている。質量分析による分析方法としては、主に２つの方法が挙げられる。１つはマトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析方法（以下、ＭＡＬＤＩ−ＭＳともいう）に代表される、比較的分子量の小さい高分子化合物の質量分析による分析方法であり、もう１つは比較的分子量の大きい高分子化合物を熱によって低分子化してから質量分析を行う熱分解ガスクロマトグラフ質量分析方法（以下、Ｐｙ−ＧＣ−ＭＳともいう）である。 Conventionally, an analysis method based on mass spectrometry is known as one of analysis methods aimed at identifying the molecular structure of a polymer compound. As an analysis method by mass spectrometry, there are mainly two methods. One is an analysis method by mass spectrometry of a high molecular weight compound represented by matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry (hereinafter also referred to as MALDI-MS), and the other is a comparative molecular weight. Is a pyrolysis gas chromatograph mass spectrometry method (hereinafter also referred to as Py-GC-MS) in which a high molecular weight compound is reduced in molecular weight by heat and then mass spectrometry is performed.
ＭＡＬＤＩ−ＭＳでは、通常、分子量が５０００程度以下の高分子化合物の分析が可能である。ＭＡＬＤＩ−ＭＳでは、高分子化合物の詳細な分子構造の解析、同定ができるものの、分子量が５０００程度を超える高分子化合物については、その分析原理上の制限により分析自体が困難であるという問題がある。
他方、Ｐｙ−ＧＣ−ＭＳでは、分子量が５０００を超えるような比較的分子量の大きい高分子化合物であっても、通常、分析が可能である。例えば、特許文献１には、Ｐｙ−ＧＣ−ＭＳによって高分子化合物などの有機物を分析する方法が提案されている。
In MALDI-MS, it is usually possible to analyze a polymer compound having a molecular weight of about 5000 or less. Although MALDI-MS can analyze and identify the detailed molecular structure of a polymer compound, there is a problem that a polymer compound having a molecular weight exceeding about 5,000 is difficult to analyze due to limitations on the analysis principle. .
On the other hand, in Py-GC-MS, even a high molecular compound having a relatively high molecular weight such as a molecular weight exceeding 5000 can usually be analyzed. For example,
しかし、Ｐｙ−ＧＣ−ＭＳでは、高分子化合物を低分子化する手法として熱による分解を用いるため、熱分解以外に再結合、不均化といった副反応が起こりやすく、同定の難しい低分子化物が高分子化合物から生成し得る。また、熱分解により構成単位のモノマーにまで低分子化が進み得る。従って、Ｐｙ−ＧＣ−ＭＳでは、高分子化合物の分子構造の同定が比較的困難であるという問題がある。さらに、Ｐｙ−ＧＣ−ＭＳでは、熱で解重合を起こしやすいビニル系の高分子化合物の分析は比較的容易であるものの、重縮合により得られるポリエステル、ポリアミド、ポリイミドなどの高分子化合物に関しては、熱による分解が起こりにくく、分析が困難となり得る。熱分解が起こりにくい高分子化合物の分析方法としては、例えば、酸またはアルカリ触媒存在下で加水分解を行い、溶媒抽出などにより分別精製を行い、その後誘導体化するなどの前処理により低分子化を行ってから質量分析する等の方法が挙げられる。しかし、そのような高分子化合物の分析方法には、複雑な前処理が必要とされ、操作が煩雑になるという問題がある。 However, Py-GC-MS uses thermal decomposition as a technique for reducing the molecular weight of a polymer compound, so that side reactions such as recombination and disproportionation are likely to occur in addition to thermal decomposition, and low molecular weight compounds that are difficult to identify It can be produced from a polymer compound. Further, the molecular weight can be reduced to the structural unit monomer by thermal decomposition. Therefore, Py-GC-MS has a problem that it is relatively difficult to identify the molecular structure of the polymer compound. Furthermore, in Py-GC-MS, although it is relatively easy to analyze a vinyl polymer compound that easily undergoes depolymerization by heat, with respect to polymer compounds such as polyester, polyamide, and polyimide obtained by polycondensation, Thermal decomposition is unlikely to occur and analysis can be difficult. As a method for analyzing polymer compounds that are unlikely to undergo thermal decomposition, for example, hydrolysis is carried out in the presence of an acid or alkali catalyst, fractional purification is performed by solvent extraction, etc., and then molecular weight is reduced by pretreatment such as derivatization. The method of performing mass spectrometry after performing etc. is mentioned. However, such a method for analyzing a polymer compound has a problem that complicated pretreatment is required and the operation becomes complicated.
ところで、熱分解以外に高分子化合物を低分子化する方法としては、光酸化分解、オゾン分解、超音波分解等が知られている。しかし、光酸化分解、オゾン分解などの低分子化方法では、必要とされる装置が比較的高価となり、しかも、高分子化合物をその構成単位にまで分解してしまうおそれがある。光酸化分解、オゾン分解などによって低分子化された低分子化物は、構成単位にまで分解された場合、揮発しやすくなり、捕捉することが困難となり得る。 By the way, photooxidation decomposition, ozonolysis, ultrasonic decomposition and the like are known as methods for reducing the molecular weight of a polymer compound in addition to thermal decomposition. However, in the method of reducing the molecular weight such as photo-oxidative decomposition and ozonolysis, the required apparatus becomes relatively expensive, and there is a possibility that the polymer compound is decomposed into its constituent units. A low molecular weight product that has been reduced in molecular weight by photo-oxidative decomposition, ozonolysis, or the like is likely to volatilize and be difficult to trap when decomposed into structural units.
このように、従来の高分子化合物の分析方法では、例えば、分子量５０００程度を超えるような比較的分子量の大きい高分子化合物を低分子化することなく質量分析することは困難となり得る。一方、高分子化合物を低分子化してから質量分析を行う従来の分析方法では、加水分解や誘導体化といった前処理をする必要があり、分析方法が非常に煩雑になるという問題がある。また、例えば、熱分解などにより高分子化合物を低分子化してから質量分析を行う従来の分析方法では、操作が簡便である反面、熱によって分解のみならず副反応等が併発するため、高分子化合物の部分構造の特徴が損なわれた低分子化物が生じたり、熱によって高分子化合物がその構成単位にまで分解されたりし得る。従って、高分子化合物の分子構造の同定が困難になり得るという問題がある。 As described above, in a conventional polymer compound analysis method, for example, it may be difficult to perform mass spectrometry without reducing the molecular weight of a polymer compound having a relatively large molecular weight exceeding about 5000 molecular weight. On the other hand, the conventional analysis method in which mass analysis is performed after lowering the molecular weight of a polymer compound requires a pretreatment such as hydrolysis or derivatization, and there is a problem that the analysis method becomes very complicated. In addition, for example, in the conventional analysis method in which mass spectrometry is performed after reducing the molecular weight of a polymer compound by thermal decomposition or the like, the operation is simple, but not only decomposition but also side reactions are caused by heat. A low molecular weight product in which the characteristics of the partial structure of the compound are impaired can be generated, or the polymer compound can be decomposed into its structural units by heat. Accordingly, there is a problem that it is difficult to identify the molecular structure of the polymer compound.
そこで、高分子化合物の部分構造の特徴を損なわない方法で比較的分子量の大きい高分子化合物を簡便に低分子化し、その低分子化物を質量分析することにより、高分子化合物の分子構造の同定ができる高分子化合物の分析方法が要望されている。 Therefore, the molecular structure of a polymer compound can be identified by simply reducing the molecular weight of a polymer compound having a relatively large molecular weight by a method that does not impair the characteristics of the partial structure of the polymer compound and mass-analyzing the reduced molecular weight product. There is a demand for a method for analyzing a polymer compound that can be produced.
本発明は、上記問題点および要望に鑑み、高分子化合物の部分構造の特徴を損なうことなく簡便に低分子化でき、かつ、低分子化したその低分子化物の分析により、比較的分子量の大きい高分子化合物であってもその分子構造を同定できる高分子化合物の分析方法を提供することを課題とする。 In view of the above problems and demands, the present invention can easily reduce the molecular weight without impairing the characteristics of the partial structure of the polymer compound, and has a relatively large molecular weight by analyzing the reduced molecular weight product. It is an object of the present invention to provide a method for analyzing a polymer compound that can identify the molecular structure of the polymer compound.
上記課題を解決すべく、本発明に係る高分子化合物の分析方法は、高分子化合物を低分子化して質量分析する高分子化合物の分析方法であって、高分子化合物を溶解させた高分子化合物の溶液に超音波を照射する超音波照射工程を実施し、超音波を照射した前記溶液に含まれる低分子化物を質量分析する質量分析工程を実施することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a polymer compound analysis method according to the present invention is a polymer compound analysis method in which a polymer compound is reduced in mass and subjected to mass spectrometry, wherein the polymer compound is dissolved. An ultrasonic irradiation step of irradiating an ultrasonic wave to the solution is performed, and a mass spectrometry step of performing mass spectrometry of a low molecular weight compound contained in the solution irradiated with the ultrasonic wave is performed.
上記構成からなる高分子化合物の分析方法によれば、比較的分子量の大きい高分子化合物であっても、その分子構造の同定を目的とした分析が簡便に実施できる。また、高分子化合物の低分子化がその構成単位に至るまで進みにくく、高分子化合物の分子構造が部分的に保たれた低分子化物を質量分析に供することができるため、高分子化合物の分子構造に関する情報を得ることができる。 According to the method for analyzing a polymer compound having the above-described configuration, even for a polymer compound having a relatively large molecular weight, an analysis for identifying the molecular structure can be easily performed. In addition, since it is difficult for the molecular weight of the polymer compound to proceed to its constituent unit, and a molecular weight-reduced product in which the molecular structure of the polymer compound is partially maintained can be used for mass spectrometry, Information about the structure can be obtained.
また、前記質量分析工程をマトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析方法（ＭＡＬＤＩ−ＭＳ）により実施することが好ましい。前記質量分析工程をマトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析方法（ＭＡＬＤＩ−ＭＳ）により実施することにより、広範囲の分子量を有する化合物に対してイオン化が可能で、分析の感度がより高いという利点がある。また、多価イオンが形成されないため、低分子化物の解析が比較的容易になり、分子量分布の変化も確認しやすくなるという利点もある。さらに、ソフトなイオン化であるため、低分子化物をイオン化する際に低分子化物の分解が起こりにくいという利点もある。 Moreover, it is preferable to implement the said mass spectrometry process by the matrix assistance laser desorption ionization mass spectrometry method (MALDI-MS). By carrying out the mass spectrometry step by matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry (MALDI-MS), it is possible to ionize compounds having a wide range of molecular weights, and there is an advantage that the sensitivity of analysis is higher. In addition, since multivalent ions are not formed, there is an advantage that analysis of a low molecular weight product is relatively easy and a change in molecular weight distribution can be easily confirmed. Furthermore, since it is soft ionization, there is an advantage that decomposition of the low molecular weight product is difficult to occur when ionizing the low molecular weight product.
また、前記超音波照射工程を実施した後、前記質量分析工程を実施する前に、前記分解生成物をサイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）によって分画する分画工程を実施し、かつ、前記質量分析工程をエレクトロスプレーイオン化質量分析方法（ＥＳＩ−ＭＳ）により実施することが好ましい。上記構成により、超音波照射によって高分子化合物から生じた低分子化物を分子量に応じて分画でき、分画された低分子化物ごとに低分子化物を分析できるという利点がある。また、エレクトロスプレーイオン化が大気圧下でイオン化できる方法であるため、サイズ排除クロマトグラフィー装置とエレクトロスプレーイオン化質量分析装置とをオンラインでつなげることができ、分析操作がより簡便になるという利点がある。 In addition, after the ultrasonic irradiation step and before the mass spectrometry step, a fractionation step of fractionating the decomposition product by size exclusion chromatography (SEC) is performed, and the mass spectrometry is performed. The step is preferably carried out by electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS). With the above configuration, there is an advantage that a low molecular weight product generated from a polymer compound by ultrasonic irradiation can be fractionated according to the molecular weight, and the low molecular weight product can be analyzed for each fractionated low molecular weight product. In addition, since electrospray ionization is a method that can be ionized under atmospheric pressure, the size exclusion chromatography device and the electrospray ionization mass spectrometer can be connected online, and there is an advantage that the analytical operation becomes simpler.
本発明に係る高分子化合物の分析方法は、高分子化合物の部分構造の特徴を損なうことなく簡便に低分子化でき、かつ、低分子化したその低分子化物の分析により、比較的分子量の大きい高分子化合物であってもその分子構造を同定できるという効果を奏する。 The method for analyzing a polymer compound according to the present invention can be easily reduced in molecular weight without impairing the characteristics of the partial structure of the polymer compound, and has a relatively large molecular weight by analyzing the reduced molecular weight product. Even if it is a high molecular compound, there exists an effect that the molecular structure can be identified.
以下、本発明に係る高分子化合物の分析方法の一実施態様について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment of a polymer compound analysis method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施態様の高分子化合物の分析方法は、図１に示したフローで実施でき、以下に述べる各工程を実施する。即ち、高分子化合物を溶解させた高分子化合物の溶液に超音波を照射する超音波照射工程と、超音波を照射した前記溶液に含まれる低分子化物を質量分析する質量分析工程とを実施する。 The method for analyzing a polymer compound of this embodiment can be carried out according to the flow shown in FIG. 1, and each step described below is carried out. That is, an ultrasonic irradiation step of irradiating a polymer compound solution in which the polymer compound is dissolved with an ultrasonic wave, and a mass spectrometry step of performing mass spectrometry on a low molecular weight compound contained in the solution irradiated with the ultrasonic wave are performed. .
以下、各工程で実施する内容について詳細を説明する。 Hereinafter, details of the contents to be implemented in each step will be described.
前記超音波照射工程では、分析対象とする高分子化合物を適当な溶媒に溶解させて高分子化合物の溶液とし、その高分子化合物の溶液に超音波を照射する。 In the ultrasonic irradiation step, the polymer compound to be analyzed is dissolved in a suitable solvent to form a polymer compound solution, and the polymer compound solution is irradiated with ultrasonic waves.
前記高分子化合物は、分析の対象とされるものであり、溶媒に溶解するものであれば特に限定されず、その分子量も特に限定されない。前記高分子化合物としては、例えば、タンパク質、多糖類、核酸高分子などの天然高分子、熱可塑性樹脂などの合成高分子等が挙げられる。前記熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン、ポリアクリル酸エステル、ポリ塩化ビニルなどのビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。 The polymer compound is an object of analysis and is not particularly limited as long as it is soluble in a solvent, and the molecular weight is not particularly limited. Examples of the polymer compound include natural polymers such as proteins, polysaccharides, and nucleic acid polymers, and synthetic polymers such as thermoplastic resins. Examples of the thermoplastic resin include vinyl resins such as polystyrene, polyacrylic ester, and polyvinyl chloride, polyester resins such as polyethylene terephthalate, polycarbonate resins, polyamide resins, and polyimide resins.
前記溶媒としては、分析対象とされる前記高分子化合物を溶解させ、その溶媒中で超音波照射によって高分子化合物が低分子化するものであれば、特に限定されない。なお、後述する質量分析の際のイオン化において、容易に揮発し得るという点で、沸点が１５０℃以下のものが好ましい。また、前記高分子化合物との化学的な反応性を実質的に有しない溶媒であることが好ましい。前記溶媒としては、例えば、水、アセトニトリル、トルエン、ジクロロエタン、テトラヒドロフラン、アセトン、メタノールやエタノールなどの低級アルコール等を挙げることができる。 The solvent is not particularly limited as long as the polymer compound to be analyzed is dissolved and the polymer compound is reduced in molecular weight by ultrasonic irradiation in the solvent. In addition, the thing whose boiling point is 150 degrees C or less is preferable at the point that it can volatilize easily in the ionization in the case of mass spectrometry mentioned later. Moreover, it is preferable that it is a solvent which does not have chemical reactivity substantially with the said high molecular compound. Examples of the solvent include water, acetonitrile, toluene, dichloroethane, tetrahydrofuran, acetone, lower alcohols such as methanol and ethanol.
前記高分子化合物を前記溶媒に溶解した高分子化合物の溶液の濃度としては、特に限定されないが、通常、１〜５ｍｇ／ｍＬが例示される。溶液に含まれる低分子化物をそのまま用いて、後述する質量分析工程を実施し、操作をより簡便にするという点においては、高分子化合物の溶液の濃度は１〜２ｍｇ／ｍＬであることが好ましい。 Although it does not specifically limit as a density | concentration of the solution of the high molecular compound which melt | dissolved the said high molecular compound in the said solvent, Usually, 1-5 mg / mL is illustrated. The concentration of the polymer compound solution is preferably 1 to 2 mg / mL in that the low molecular weight product contained in the solution is used as it is, and the mass spectrometry step described later is performed to make the operation easier. .
前記超音波照射工程における好ましい超音波照射の条件として、照射時間１０分〜８時間、超音波の周波数２０〜５００ｋＨｚ、出力１０〜１００Ｗを挙げることができる。
照射時間が１０分以上であることにより、少なくとも高分子化合物の一部を低分子化することができるという利点がある。また、比較的短時間の操作で前記超音波照射工程を実施できるという点において、照射時間は、８時間以下であることが好ましい。
超音波の周波数が２０〜５００ｋＨｚの範囲であることにより、キャビテーションが起こりやすく、高分子化合物の低分子化が進みやすいという利点がある。
超音波の出力が１０Ｗ以上であることにより、高分子化合物がより短時間で低分子化され得るという利点がある。また、比較的低出力で前記超音波照射工程を実施できるという点において、超音波の出力は、１００Ｗ以下であることが好ましい。
前記超音波照射工程における超音波照射時の温度としては、高分子化合物を溶解している溶媒の凝固点を超え、沸点未満であれば特に限定されないが、通常、０〜２５℃が挙げられる。
Examples of preferable ultrasonic irradiation conditions in the ultrasonic irradiation step include an irradiation time of 10 minutes to 8 hours, an ultrasonic frequency of 20 to 500 kHz, and an output of 10 to 100 W.
When the irradiation time is 10 minutes or more, there is an advantage that at least a part of the polymer compound can be reduced in molecular weight. Moreover, it is preferable that irradiation time is 8 hours or less at the point that the said ultrasonic irradiation process can be implemented by operation for a comparatively short time.
When the ultrasonic frequency is in the range of 20 to 500 kHz, there is an advantage that cavitation is likely to occur and the molecular weight of the polymer compound is easily reduced.
When the output of the ultrasonic wave is 10 W or more, there is an advantage that the polymer compound can be reduced in a shorter time. Moreover, it is preferable that the output of an ultrasonic wave is 100 W or less at the point that the said ultrasonic irradiation process can be implemented by comparatively low output.
The temperature at the time of ultrasonic irradiation in the ultrasonic irradiation step is not particularly limited as long as it exceeds the freezing point of the solvent in which the polymer compound is dissolved and is less than the boiling point.
前記超音波照射工程は、通常、市販の超音波発生装置を用いて実施することができる。 The said ultrasonic irradiation process can be normally implemented using a commercially available ultrasonic generator.
前記質量分析工程においては、通常、分析対象物質をイオン化し、イオン化された分析対象物質を質量／電荷比に基づいて分離し、分離された分析対象物質を検出し、検出された値を解析処理することにより質量分析を行う。このような一連の質量分析工程を実施するための装置は、通常、市販の質量分析装置に組み込まれており、そのような装置を用いることによって前記質量分析工程を行うことができる。 In the mass spectrometry step, the analysis target substance is usually ionized, the ionized analysis target substance is separated based on the mass / charge ratio, the separated analysis target substance is detected, and the detected value is analyzed. To perform mass spectrometry. An apparatus for performing such a series of mass spectrometry steps is usually incorporated in a commercially available mass spectrometer, and the mass spectrometry step can be performed by using such an apparatus.
前記イオン化は、質量分析において一般的に知られている方法で行うことができる。例えば、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ）、エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）、電解脱離イオン化法、プラズマディソープションイオン化法、高速粒子衝撃イオン化法等により行うことができる。なお、広範囲の分子量を有する化合物をソフトにイオン化できるという点で、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ）、エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）で行うことが好ましく、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ）で行うことがさらに好ましい。従って、前記質量分析工程は、マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析（ＭＡＬＤＩ−ＭＳ）、エレクトロスプレーイオン化質量分析（ＥＳＩ−ＭＳ）で実施することが好ましく、マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析（ＭＡＬＤＩ−ＭＳ）で実施することがさらに好ましい。 The ionization can be performed by a method generally known in mass spectrometry. For example, it can be performed by matrix-assisted laser desorption ionization (MALDI), electrospray ionization (ESI), electrolytic desorption ionization, plasma desorption ionization, high-speed particle impact ionization, or the like. In addition, it is preferable to perform by matrix assisted laser desorption ionization (MALDI) and electrospray ionization (ESI) in that a compound having a wide range of molecular weight can be softly ionized, and matrix assisted laser desorption ionization (MALDI). More preferably, Therefore, the mass spectrometry step is preferably performed by matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry (MALDI-MS) or electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS), and matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry (MALDI-MS). More preferably, it is carried out by MS).
前記マトリックス支援レーザー脱離イオン化法（ＭＡＬＤＩ）では、通常用いられるマトリックス、カチオン化剤等を用いることができる。
前記マトリックスとしては、シナピン酸（３，５−ジメトキシ−４−ヒドロキシケイ皮酸）、α−シアノ−４−ヒドロキシケイ皮酸（ＣＨＣＡ）、フェルラ酸（ｔｒａｎｓ−４−ヒドロキシ−３−メトキシケイ皮酸）、ゲンチシン酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸（ＤＨＢ）、ＨＰＡ（３−ヒドロキシピコリン酸）、ジスラノール（１，８−ジヒドロキシ−９，１０−ジヒドロアントラセン−９−オン）などが挙げられる。
前記カチオン化剤としては、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、トリフルオロ酢酸銀（ＣＦ3ＣＯＯＡｇ）、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）、酢酸アンモニウム（ＣＨ3ＣＯＯＮＨ4）、酢酸（ＣＨ3ＣＯＯＨ）、トリフルオロ酢酸（ＣＦ3ＣＯＯＨ）などが挙げられる。
In the matrix-assisted laser desorption / ionization method (MALDI), a commonly used matrix, cationizing agent, or the like can be used.
Examples of the matrix include sinapinic acid (3,5-dimethoxy-4-hydroxycinnamic acid), α-cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA), and ferulic acid (trans-4-hydroxy-3-methoxycinnamic acid). Acid), gentisic acid, 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHB), HPA (3-hydroxypicolinic acid), disranol (1,8-dihydroxy-9,10-dihydroanthracen-9-one) and the like.
Examples of the cationizing agent include sodium iodide (NaI), silver trifluoroacetate (CF 3 COOAg), potassium iodide (KI), lithium iodide (LiI), ammonium acetate (CH 3 COONH 4 ), acetic acid (CH 3 COOH), trifluoroacetic acid (CF 3 COOH) and the like.
前記エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）では、通常用いられるカチオン化剤、例えば、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、トリフルオロ酢酸銀（ＣＦ3ＣＯＯＡｇ）、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）、酢酸アンモニウム（ＣＨ3ＣＯＯＮＨ4）、酢酸（ＣＨ3ＣＯＯＨ）、トリフルオロ酢酸（ＣＦ3ＣＯＯＨ）等を用いることができる。 In the electrospray ionization method (ESI), a commonly used cationizing agent such as sodium iodide (NaI), silver trifluoroacetate (CF 3 COOAg), potassium iodide (KI), lithium iodide (LiI), Ammonium acetate (CH 3 COONH 4 ), acetic acid (CH 3 COOH), trifluoroacetic acid (CF 3 COOH), or the like can be used.
前記質量分析工程では、分析対象物質を質量／電荷比に基づいて分離する方法を、例えば、飛行時間型（ＴＯＦ）、四重極型、イオントラップ型、セクター型、フーリエ変換型、およびこれらの複合型などの方法で行うことができる。なかでも、測定可能な質量範囲が広いという点で、飛行時間型（ＴＯＦ）で行うことが好ましい。従って、前記質量分析工程は、エレクトロスプレーイオン化飛行時間型質量分析（ＥＳＩ−ＴＯＦＭＳ）で実施することが好ましく、マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ）で実施することがより好ましい。 In the mass analysis step, a method of separating an analysis target substance based on a mass / charge ratio is, for example, a time-of-flight type (TOF), a quadrupole type, an ion trap type, a sector type, a Fourier transform type, and the like. It can be performed by a method such as a composite type. Especially, it is preferable to carry out by a time-of-flight type (TOF) at the point that the mass range which can be measured is wide. Therefore, the mass spectrometry step is preferably performed by electrospray ionization time-of-flight mass spectrometry (ESI-TOFMS), more preferably by matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOFMS). preferable.
次に、本発明の他の実施態様について、図２を参照しながら説明する。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
他の実施態様の高分子化合物の分析方法は、図２に示すフローで実施でき、以下に述べる各工程を実施する。即ち、高分子化合物を溶解させた高分子化合物の溶液に超音波を照射する超音波照射工程と、超音波を照射した前記溶液に含まれる低分子化物をサイズ排除クロマトグラフィーで分画する分画工程と、分画された低分子化物を質量分析する質量分析工程とを実施する。 The analysis method of the high molecular compound of another embodiment can be implemented by the flow shown in FIG. 2, and each process described below is implemented. That is, an ultrasonic irradiation step of irradiating the polymer compound solution in which the polymer compound is dissolved with ultrasonic waves, and fractionation by which size-reduced chromatograms are contained in the low-molecular-weight products contained in the ultrasonically irradiated solution. A step and a mass spectrometry step of mass-analyzing the fractionated low molecular weight product.
他の実施態様の前記超音波照射工程および前記質量分析工程は、既述した一実施態様の超音波照射工程および質量分析工程と同様にして実施することができる。 The ultrasonic irradiation step and the mass analysis step of another embodiment can be performed in the same manner as the ultrasonic irradiation step and the mass analysis step of one embodiment described above.
他の実施態様の前記質量分析工程においては、前記分画工程で分画された低分子化物が質量分析工程を実施するための質量分析装置へオンラインで移送でき、一連の高分子化合物の分析方法が簡便に行えるという点で、分析対象物質をイオンとするためのイオン化は、エレクトロスプレーイオン化法（ＥＳＩ）が好ましい。従って、前記質量分析工程をエレクトロスプレーイオン化質量分析（ＥＳＩ−ＭＳ）によって実施することが好ましい。また、エレクトロスプレーイオン化イオントラップ型質量分析（ＥＳＩ−ＩＴＭＳ）によって実施することが、詳細に解析できるという点で、より好ましい。 In the mass analysis step of another embodiment, the low molecular weight product fractionated in the fractionation step can be transferred online to a mass spectrometer for performing the mass analysis step, and a series of polymer compound analysis methods Electroion ionization (ESI) is preferred as the ionization method for converting the analyte into ions. Therefore, it is preferable to carry out the mass spectrometry step by electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS). Moreover, it is more preferable to carry out by electrospray ionization ion trap mass spectrometry (ESI-ITMS) in that it can be analyzed in detail.
なお、より詳しく構造解析するために、前記質量分析工程においては、エレクトロスプレーイオン化タンデム質量分析（ＥＳＩ−ＭＳ／ＭＳ）を採用することもできる。この方法によれば、１つ目の検出器でとらえたイオンを壊して、２つ目の検出器で測定することでより詳細な分子構造に関する情報を得ることができる。 In order to analyze the structure in more detail, electrospray ionization tandem mass spectrometry (ESI-MS / MS) may be employed in the mass analysis step. According to this method, it is possible to obtain more detailed information on the molecular structure by breaking ions captured by the first detector and measuring them with the second detector.
他の実施態様の前記分画工程は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）やゲル濾過クロマトグラフィー（ＧＦＣ）などのサイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）によって実施することができる。サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）に限らず、他の液体クロマトグラフィー（ＬＣ）によっても実施することができるが、比較的分子量の大きい化合物でも分析できるという点でサイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）によって実施することが好ましい。 In another embodiment, the fractionation step can be performed by size exclusion chromatography (SEC) such as gel permeation chromatography (GPC) or gel filtration chromatography (GFC). It can be performed not only by size exclusion chromatography (SEC) but also by other liquid chromatography (LC), but by size exclusion chromatography (SEC) in that it can analyze even a compound having a relatively high molecular weight. It is preferable.
他の実施態様の前記分画工程は、市販のサイズ排除クロマトグラフィー装置を用いることにより実施できる。なお、前記分画工程で用いるサイズ排除クロマトグラフィー装置と、前記質量分析工程で用いる質量分析装置とはオンラインでつなぐことにより、一連の分析方法をさらに簡便なものとすることができる。 In another embodiment, the fractionation step can be performed by using a commercially available size exclusion chromatography apparatus. In addition, a series of analysis methods can be further simplified by connecting the size exclusion chromatography device used in the fractionation step and the mass spectrometry device used in the mass spectrometry step online.
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these.
（実施例１）
平均分子量が６０００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を試料とした。これをアセトニトリル／水＝１／１（ｖ／ｖ）混合溶媒に溶解させて１．８ｍｇ／ｍＬ濃度とし、この溶液を１．５ｍＬとり、超音波発生装置「ＵＲ−２０Ｐ」（ＴＯＭＹ ＳＥＩＫＯ製）を用いて１５℃に保って照射し、超音波照射工程を実施した。超音波周波数は２８ｋＨｚ、超音波出力は２０Ｗとした。
次の質量分析工程の実施には、マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析装置（ＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ）［ＡＸＩＭＡ−ＣＦＲ（ＳＨＩＭＡＤＺＵ製 Ｋｒａｔｏｓ）］を用いた。超音波を照射した上記の溶液をＭＡＬＤＩ−ＴＯＦＭＳ装置に導入し、ＭＡＬＤＩ−ＭＳスペクトルを得た。なお、ＭＡＬＤＩ−ＭＳスペクトルはリフレクトロン正イオンモード測定で得た。試料調製にはマトリックスとしてＣＨＣＡ（濃度１０ｍｇ／ｍＬ）を、カチオン化剤としてＮａＩ（濃度１．５ｍｇ／ｍＬ）を、溶媒としてテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）／水＝１／１（ｖ／ｖ）を用いた。
(Example 1)
Polyethylene glycol (PEG) having an average molecular weight of 6000 was used as a sample. This was dissolved in a mixed solvent of acetonitrile / water = 1/1 (v / v) to a concentration of 1.8 mg / mL, 1.5 mL of this solution was taken, and an ultrasonic generator “UR-20P” (manufactured by TOMY SEIKO) The sample was irradiated while being kept at 15 ° C. to carry out an ultrasonic irradiation process. The ultrasonic frequency was 28 kHz and the ultrasonic output was 20 W.
A matrix-assisted laser desorption / ionization time-of-flight mass spectrometer (MALDI-TOFMS) [AXIMA-CFR (Kurato made by SHIMADZU)] was used for the next mass spectrometry process. The above solution irradiated with ultrasonic waves was introduced into a MALDI-TOFMS apparatus to obtain a MALDI-MS spectrum. The MALDI-MS spectrum was obtained by reflectron positive ion mode measurement. For the sample preparation, CHCA (
図３は実施例１においてＰＥＧ（Ｍ．Ｗ．＝６０００）に超音波を０，２，４，８時間照射したときのＭＡＬＤＩ−ＭＳスペクトルを表す。
照射時間が０時間では、ｍ／ｚ ６０００に繰り返し間隔が４４ｕであるＰＥＧのイオン群が検出された。
照射時間が２時間になると、ＰＥＧの低分子化が起こりｍ／ｚ ６０００のイオン群の他に、ｍ／ｚ ５００〜３０００の範囲に超音波照射による低分子化物のイオン群（４４ｕ間隔）が観測された。
照射時間が４時間になると、ｍ／ｚ ３０００〜５０００にも超音波照射による低分子化物が観測されるようになった。これは超音波照射による低分子化物同士の再結合によるものと考えられる。
照射時間が８時間になると、ｍ／ｚ ６０００のピークは減少した。超音波照射８時間後には、超音波分解生成物の分子量は１０００程度に収束する傾向となった。超音波照射によるＰＥＧの低分子化物の分子構造は、ＭＡＬＤＩ−ＭＳスペクトルを詳細に解析することによって決定した。
FIG. 3 shows a MALDI-MS spectrum when PEG (MW = 6000) was irradiated with ultrasonic waves for 0, 2, 4, 8 hours in Example 1.
When the irradiation time was 0 hour, a PEG ion group having a repetition interval of 44 u at m /
When the irradiation time is 2 hours, the molecular weight of PEG is reduced, and in addition to the m /
When the irradiation time was 4 hours, a low molecular weight product due to ultrasonic irradiation was observed even at m / z 3000-5000. This is considered to be due to recombination of low molecular weight compounds by ultrasonic irradiation.
When the irradiation time was 8 hours, the peak at m /
図４は、実施例１においてＰＥＧ（Ｍ．Ｗ．＝６０００）に超音波を８時間照射した後のＭＡＬＤＩ−ＭＳスペクトルの拡大図を表す。このスペクトルから５種類のＮａ付加イオン（Ａ，Ａ’，Ｂ，Ｂ’，Ｃ）を確認した。 4 shows an enlarged view of a MALDI-MS spectrum after irradiating PEG (MW = 6000) with ultrasonic waves for 8 hours in Example 1. FIG. From this spectrum, five types of Na-added ions (A, A ', B, B', C) were confirmed.
これら５種類のイオンの分子構造の詳細を以下に示す。
イオンＡｎ（ｎはＰＥＧの繰り返し単位数）は、末端がＯＨ基およびＨ基の
［HO-CH2CH2-(OCH2CH2)n-OH + Na］+ である。
イオンＡ’ｎは［CH2=CH-(OCH2CH2)-OH + Na］+ で、末端がビニル基とＯＨ基であるか、または環状構造である。
イオンＢｎは末端がエチル基とＯＨ基の［H-CH2CH2-(OCH2CH2)n-OH + Na］+ である。
イオンＢｎ’は［CHOCH2-(OCH2CH2)n-OH + Na］+ であり、末端がアルデヒド基とＯＨ基である。
イオンＣｎは［H-CH2CH2-(OCH2CH2)n-H + Na］+ で末端がエチル基とＨ基である。
Details of the molecular structure of these five types of ions are shown below.
The ion An (n is the number of repeating units of PEG) is [HO—CH 2 CH 2 — (OCH 2 CH 2 ) n—OH + Na] +, which is terminated with an OH group and an H group.
The ion A′n is [CH 2 ═CH— (OCH 2 CH 2 ) —OH + Na] + , and the terminal is a vinyl group and an OH group, or a cyclic structure.
The ion Bn is [H—CH 2 CH 2 — (OCH 2 CH 2 ) n —OH + Na] + , which is terminated with an ethyl group and an OH group.
The ion Bn ′ is [CHOCH 2 — (OCH 2 CH 2 ) n—OH + Na] + , and the terminals are an aldehyde group and an OH group.
The ion Cn is [H—CH 2 CH 2 — (OCH 2 CH 2 ) nH + Na] + , and the terminals are an ethyl group and an H group.
低分子化物の末端構造から超音波切断プロセスが予想できる。それぞれのピークの生成過程は、図５に示すように、まず超音波により炭素−酸素結合で切断が起きてＸ・（ラジカル末端，〜ＣＨ2ＣＨ2・）とＹ・（〜ＣＨ2ＣＨ2Ｏ・）が生成する（I）。Ｘ・が溶媒もしくはポリマーの水素ラジカルを引き抜きＡになる（II）。また、Ｘラジカルが溶媒のヒドロキシラジカルになるか、もしくは他のポリマーに水素ラジカルを引き抜かれるとＡ’になる（III）。一方、Ｙの末端ラジカルが溶媒またはポリマーの水素ラジカルを引き抜くとＢに（IV）、水素ラジカルを引き抜かれるとＢ’になる（V）。
さらに（IV）のプロセスで生成したＢが超音波によって炭素−酸素間で切断が起きてＺが生成し、それが水素ラジカルを引き抜くと生成することになる（VI）。ここで注目すべきことは他の生成物は１段階で生成するが、Ｃは２回切断が起きなければできないことである。
The ultrasonic cutting process can be predicted from the terminal structure of the low molecular weight compound. The generation process of each peak, as shown in FIG. 5, first, a carbon by ultrasonic - X · (radical terminus, ~CH 2 CH 2 ·) happening cutting oxygen bond and Y · (~CH 2 CH 2 O.) is generated (I). X. extracts the hydrogen radical of the solvent or polymer to become A (II). In addition, when the X radical becomes a hydroxy radical of the solvent or a hydrogen radical is extracted to another polymer, it becomes A ′ (III). On the other hand, when the terminal radical of Y pulls out the hydrogen radical of the solvent or polymer, it becomes B (IV), and when the hydrogen radical is pulled, it becomes B '(V).
Further, B generated in the process (IV) is cut between carbon and oxygen by ultrasonic waves to generate Z, which is generated when hydrogen radicals are extracted (VI). It should be noted here that other products are produced in one step, but C cannot be done without two breaks.
以上のように、超音波照射による低分子化物の末端構造ならびに分子構造を解析し、同定することができる。この解析から、ＰＥＧの超音波照射による低分子化過程は炭素−酸素結合の切断が開始反応であることが明らかである。 As described above, it is possible to analyze and identify the terminal structure and the molecular structure of the low molecular weight product by ultrasonic irradiation. From this analysis, it is clear that the carbon-oxygen bond cleavage is the initiation reaction in the process of reducing the molecular weight of PEG by ultrasonic irradiation.
また、ＰＥＧの構成単位であるオキシエチレン基が残存した状態でＰＥＧが低分子化されており、超音波照射によってもＰＥＧの基本分子構造が保たれていることが認識できる。本実施例では、高分子化合物の基本分子構造が残存するか否かを確認するために既知の高分子化合物であるＰＥＧを試料として用いたが、この結果より、未知の高分子化合物であっても、簡便に分子構造の解析、同定ができると考えられる。 In addition, it can be recognized that PEG has a low molecular weight in a state where the oxyethylene group which is a structural unit of PEG remains, and that the basic molecular structure of PEG is maintained even by ultrasonic irradiation. In this example, PEG, which is a known polymer compound, was used as a sample in order to confirm whether or not the basic molecular structure of the polymer compound remains. It is considered that the molecular structure can be easily analyzed and identified.
（実施例２）
平均分子量２０００のＰＥＧを試料として用いて超音波を８時間照射した点以外は、実施例１と同様にして超音波照射工程と質量分析工程とを実施した。
(Example 2)
The ultrasonic irradiation step and the mass spectrometry step were performed in the same manner as in Example 1 except that PEG having an average molecular weight of 2000 was used as a sample and ultrasonic waves were irradiated for 8 hours.
（実施例３）
平均分子量２００００のＰＥＧを試料として用いて超音波を８時間照射した点以外は、実施例１と同様にして超音波照射工程と質量分析工程とを実施した。
(Example 3)
The ultrasonic irradiation step and the mass spectrometry step were performed in the same manner as in Example 1 except that PEG having an average molecular weight of 20000 was used as a sample and ultrasonic waves were irradiated for 8 hours.
（実施例４）
平均分子量２００００００のＰＥＧを試料として用いて超音波を８時間照射した点以外は、実施例１と同様にして超音波照射工程と質量分析工程とを実施した。
Example 4
The ultrasonic irradiation step and the mass spectrometry step were performed in the same manner as in Example 1 except that PEG having an average molecular weight of 2,000,000 was used as a sample and ultrasonic waves were irradiated for 8 hours.
図６に実施例１〜４で得た各ＭＡＬＤＩ−ＭＳスペクトルを示す。平均分子量の異なるＰＥＧで比較すると、各ピーク強度は異なるが、超音波照射によって生じた低分子化物の分子構造は同じであることが認識できる。また、低分子化なしでは質量分析をすることが通常不可能である、比較的分子量の大きい実施例３，４の場合のような高分子化合物であっても、高分子化合物の分子構造の解析、同定が可能であることが認識できる。 FIG. 6 shows MALDI-MS spectra obtained in Examples 1 to 4. When comparing PEGs having different average molecular weights, it can be recognized that although the peak intensities are different, the molecular structures of the low molecular weight products generated by ultrasonic irradiation are the same. In addition, even if it is a high molecular compound such as those in Examples 3 and 4 having a relatively large molecular weight, which is usually impossible to perform mass spectrometry without lowering the molecular weight, the molecular structure of the high molecular compound is analyzed. It can be recognized that identification is possible.
（実施例５）
重合度ｎ＝２９のポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡともいう）を試料とし、これをアセトニトリル／水＝１／１（ｖ／ｖ）混合溶媒に溶解させて０．７ｍｇ／ｍＬ濃度とし、この溶液１．５ｍＬに超音波照射を行い、超音波照射工程を実施した。超音波発生装置は「ＵＲ−２０Ｐ」（ＴＯＭＹ ＳＥＩＫＯ製）を用い、超音波照射条件は、周波数２８ｋＨｚ、出力２０Ｗ、温度１５℃とした。
質量分析工程においては、飛行時間型質量分析計ＡＸＩＭＡ−ＣＦＲｐｌｕｓ（ＳＨＩＭＡＤＺＵ製 Ｋｒａｔｏｓ）を用いて、ＭＡＬＤＩ−ＭＳスペクトルをリニア正イオンモードで得た。マトリックスには２，５−ジヒドロキシ安息香酸（ＤＨＢ）（濃度１０ｍｇ／ｍＬ）、カチオン化剤にはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）（濃度１．５ｍｇ／ｍＬ）、溶媒にはアセトニトリル／水＝１／１（ｖ／ｖ）混合溶媒を用いた。
(Example 5)
A polymethyl methacrylate having a polymerization degree n = 29 (hereinafter also referred to as PMMA) is used as a sample, and this is dissolved in a mixed solvent of acetonitrile / water = 1/1 (v / v) to a concentration of 0.7 mg / mL. Ultrasonic irradiation was performed to 1.5 mL, and the ultrasonic irradiation process was implemented. As the ultrasonic generator, “UR-20P” (manufactured by TOMY SEIKO) was used, and the ultrasonic irradiation conditions were a frequency of 28 kHz, an output of 20 W, and a temperature of 15 ° C.
In the mass analysis step, a MALDI-MS spectrum was obtained in a linear positive ion mode using a time-of-flight mass spectrometer AXIMA-CFRplus (Kurato made by SHIMADZU). 2,5-dihydroxybenzoic acid (DHB) (
図７は実施例５においてＰＭＭＡ溶液に超音波を照射した後のＭＡＬＤＩ−ＭＳスペクトルの時間変化を表す。
超音波照射前には、末端にｔ−Ｃ4Ｈ9基をもつＰＭＭＡ（ｍ／ｚ ２９８２）のＮａ+付加分子のみを検出した。
超音波照射２０秒後には、ＰＭＭＡの低分子化が起こり、両末端基が水素分子であるＰＭＭＡのピーク群がｍ／ｚ １３００付近に検出された。ＰＭＭＡの切断はβ位で優先的に起こっていることが明らかである。また、末端がｔ−Ｃ4Ｈ9基であるＰＭＭＡの低分子化物が検出されていないことから、超音波照射によるＰＭＭＡの低分子化が、末端のｔ−Ｃ4Ｈ9基から起こっていることが示唆される。
超音波照射８時間後には、ｍ／ｚ １０００付近にピーク群がシフトし、その分子量分布は明確な正規分布に従うことが認識できる。また、その分子量分布は、超音波時間を長くすると狭くなることも認識できる。これは、超音波照射により高分子化合物の低分子化のみならず、高分子化合物の分子量分布を変えることができることを示すものである。
FIG. 7 shows the time change of the MALDI-MS spectrum after irradiating the PMMA solution with ultrasonic waves in Example 5.
Prior to ultrasonic irradiation, only Na + -added molecules of PMMA (m / z 2982) having a t-C 4 H 9 group at the end were detected.
After 20 seconds of ultrasonic irradiation, the molecular weight of PMMA was lowered, and a peak group of PMMA in which both terminal groups were hydrogen molecules was detected in the vicinity of m /
After 8 hours of ultrasonic irradiation, it can be recognized that the peak group shifts in the vicinity of m /
低分子化物の末端構造から超音波切断プロセスが予想できる。それぞれのピークの生成過程は、図８に示すように、まず超音波により高分子鎖の中央付近で炭素−炭素結合の切断が（I）で示したβ位の場所で起き、その結果、末端がＸ・（・ＣＨ2）とＹ・（Ｃ・）とのポリマーラジカルが生成する。続いてラジカルが生成後、水素原子を引き抜く反応が起きる(II)。 The ultrasonic cutting process can be predicted from the terminal structure of the low molecular weight compound. As shown in FIG. 8, the generation process of each peak first occurs at the β-position indicated by (I) in the vicinity of the center of the polymer chain by ultrasonic waves at the β-position, and as a result, the terminal ends. Produces a polymer radical of X · (· CH 2 ) and Y · (C ·). Subsequently, after a radical is generated, a reaction for extracting a hydrogen atom occurs (II).
また、ＰＭＭＡの構成単位であるメタクリル酸メチル構造が残存した状態でＰＭＭＡが低分子化されており、超音波照射によってもＰＭＭＡの基本分子構造が保たれていることが認識できる。本実施例では、高分子化合物の基本分子構造が残存するか否かを確認するために既知の高分子化合物であるＰＭＭＡを試料として用いたが、この結果より、未知の高分子化合物であっても、簡便に分子構造の解析、同定ができると考えられる。
なお、熱分解ガスクロマトグラフ質量分析方法（Ｐｙ−ＧＣ−ＭＳ）においては、ＰＭＭＡが熱分解反応により構成単位レベルまで分解し得るが、本実施例ではＰＭＭＡの低分子化物の分子量が１０００程度より低くならない。しかも、本実施例ではＰＭＭＡ分子の部分構造の特徴に関する情報を得ることができる。
Further, it can be recognized that PMMA has a low molecular weight in a state where the methyl methacrylate structure which is a constituent unit of PMMA remains, and that the basic molecular structure of PMMA is maintained even by ultrasonic irradiation. In this example, PMMA, which is a known polymer compound, was used as a sample in order to confirm whether or not the basic molecular structure of the polymer compound remains. It is considered that the molecular structure can be easily analyzed and identified.
In Pyrolysis Gas Chromatograph Mass Spectrometry (Py-GC-MS), PMMA can be decomposed to the structural unit level by pyrolysis reaction, but in this example, the molecular weight of the low molecular weight product of PMMA is lower than about 1000. Don't be. In addition, in this embodiment, it is possible to obtain information on the characteristics of the partial structure of the PMMA molecule.
（実施例６）
平均分子量が６０００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）を試料とした。これを溶媒としての水に溶解させて１ｍｇ／ｍＬ濃度とし、この溶液を１．５ｍＬとり、超音波発生装置「ＵＲ−２０Ｐ」（ＴＯＭＹ ＳＥＩＫＯ製）を用いて１５℃に保って照射し、超音波照射工程を実施した。超音波周波数は２８ｋＨｚ、超音波出力は２０Ｗとした。
次の質量分析工程の実施には、ゲル浸透クロマトグラフィーエレクトロスプレーイオン化イオントラップ型質量分析（ＧＰＣ−ＥＳＩ−ＭＳ）を採用した。質量分析装置としては、「ＬＣＱ」（Ｆｉｎｎｉｇａｎ ＭＡＴ製）を用い、ＧＰＣ装置のＧＰＣカラムとしては、「ＯｌｉｇｏＰｏｒｅ３００ｘ７．５ｍｍ」（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ製）を用いた。超音波を照射した上記の溶液を、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶かして０．５ｍｇ／ｍＬ（ＴＨＦ：水＝１：１ｖ／ｖ）に調製し、上記のＧＰＣ−ＥＳＩ−ＭＳ装置に導入し、ＥＳＩ−ＭＳスペクトルを得た。なお、試料導入量は１０μＬで、ＥＳＩ−ＭＳスペクトルは正イオンモード測定で得た。ＧＰＣの移動相にはＴＨＦを２５０μＬ／ｍｉｎで用い、ＧＰＣではポストカラムとしてメタノールを５０μＬ／ｍｉｎの流速で用いた。即ち、移動相とポストカラムは５：１の体積割合で合流し、質量分析計に送られる。なお、カチオン化剤としてメタノール中に３６０μＭとなるように溶かしたＮａＩを用いた。
(Example 6)
Polyethylene glycol (PEG) having an average molecular weight of 6000 was used as a sample. This is dissolved in water as a solvent to give a concentration of 1 mg / mL, 1.5 mL of this solution is taken, irradiated with an ultrasonic generator “UR-20P” (manufactured by TOMY SEIKO) at 15 ° C. A sonication process was performed. The ultrasonic frequency was 28 kHz and the ultrasonic output was 20 W.
Gel permeation chromatography electrospray ionization ion trap mass spectrometry (GPC-ESI-MS) was employed for the next mass spectrometry process. “LCQ” (manufactured by Finnigan MAT) was used as the mass spectrometer, and “OligoPore 300 × 7.5 mm” (manufactured by Polymer Laboratories) was used as the GPC column of the GPC apparatus. The above solution irradiated with ultrasonic waves was dissolved in tetrahydrofuran (THF) to prepare 0.5 mg / mL (THF: water = 1: 1 v / v), introduced into the above GPC-ESI-MS apparatus, and ESI -MS spectrum was obtained. The sample introduction amount was 10 μL, and the ESI-MS spectrum was obtained by positive ion mode measurement. In the GPC mobile phase, THF was used at 250 μL / min, and in GPC, methanol was used as a post column at a flow rate of 50 μL / min. That is, the mobile phase and the post column merge at a volume ratio of 5: 1 and are sent to the mass spectrometer. In addition, NaI dissolved in methanol to 360 μM was used as a cationizing agent.
図９（ａ），（ｂ）は実施例６においてＰＥＧ（平均分子量６０００）に超音波をそれぞれ（ａ）０時間（照射なし）、（ｂ）８時間照射したときのトータルイオンクロマトグラム（ＴＩＣ）を表す。超音波照射時間が０時間では、保持時間１７〜２０分にＰＥＧのイオン群を表すイオンクロマトグラムが現れた。超音波照射時間が８時間になると、ＰＥＧの低分子化が起こり、保持時間１７〜２０分の他に、保持時間２０〜３０分の範囲に超音波照射による低分子化のイオン群を表すイオンクロマトグラムが現れた。 9 (a) and 9 (b) show the total ion chromatogram (TIC) when PEG (average molecular weight 6000) was irradiated with ultrasonic waves in Example 6 for (a) 0 hour (no irradiation) and (b) 8 hours, respectively. ). When the ultrasonic irradiation time was 0 hour, an ion chromatogram representing a group of PEG ions appeared at a retention time of 17 to 20 minutes. When the ultrasonic irradiation time is 8 hours, the molecular weight of PEG is lowered, and in addition to the holding time of 17 to 20 minutes, the ions representing the low molecular weight ion group by the ultrasonic irradiation within the holding time of 20 to 30 minutes. A chromatogram appeared.
図１０は図９（ｂ）の保持時間２２〜２３分のＥＳＩ−ＭＳスペクトルを表す。ここでは、ＰＥＧが２価のイオンとして検出された。検出されたＰＥＧの分子量は２２００程度であった。従って、ＧＰＣ−ＥＳＩ−ＭＳでもＭＡＬＤＩ−ＭＳの場合と同様に、ＰＥＧに超音波照射すると低分子化物が生成し、しかも、その低分子化物はＰＥＧの構成単位にまでは低分子化されていないことが確認された。 FIG. 10 shows the ESI-MS spectrum of the retention time 22-23 minutes of FIG.9 (b). Here, PEG was detected as a divalent ion. The molecular weight of the detected PEG was about 2200. Accordingly, in GPC-ESI-MS, similarly to MALDI-MS, when PEG is irradiated with ultrasonic waves, a low molecular weight product is generated, and the low molecular weight product is not reduced to the PEG constituent unit. It was confirmed.
本発明の高分子化合物の分析方法は、比較的分子量の大きい高分子化合物の部分構造の特徴を損なうことなく、簡便に高分子化合物の低分子化を行うことができ、その低分子化された物質の分子構造に関する情報を得ることができる。従って、比較的分子量の大きい高分子化合物の分子構造の同定を目的とする簡便な分析方法として用いられることが、有機・高分子材料分野、環境分野、医薬分野等で期待できる。 The method for analyzing a polymer compound according to the present invention can easily reduce the molecular weight of a polymer compound without impairing the characteristics of the partial structure of the polymer compound having a relatively large molecular weight. Information on the molecular structure of the substance can be obtained. Therefore, it can be expected to be used as a simple analysis method for the purpose of identifying the molecular structure of a polymer compound having a relatively large molecular weight in the fields of organic and polymer materials, environment, medicine, and the like.
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