JP2890481B2

JP2890481B2 - 親水性架橋共重合体粒子の製造方法

Info

Publication number: JP2890481B2
Application number: JP1143601A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　　剛; 弘昭高柳; 剛本多
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1999-05-17
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: JPH039908A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、グリセロールモノメタクリレート単量体の
共重合による親水性架橋共重合体粒子の製造方法に関す
るものである。詳しくは、蛋白質等の水溶性生体高分子
物質の分離に適したクロマトグラフィー担体として有用
な親水性架橋共重合体粒子の製造方法に関するものであ
る。

（従来の技術）クロマトグラフィー用担体として種々のものが知られ
ているが、蛋白質分離用クロマトグラフィー担体として
は、蛋白質と非特異的な相互作用を起こさない、すなわ
ち、疎水性が小さいことが望まれており、そうでないと
担体の蛋白質に対する選択性を低下させるのである。

グリセロールモノメタクリレートは、クロマトグラフ
ィー用担体としてのメタクリル系重合体を与える単量体
の内では、親水性が非常に強いので、これの直接重合す
れば、親水性に富む重合体を得ることが期待される。

しかしながら、グリセロールモノメタクリレートは、
あまりにも親水性が強いために、通常の懸濁重合の方法
では、その水性分散媒中への溶解を抑えられず、重合体
粒子を得ることが難しかった。

また、グリセロールモノメタクリレートを直接重合す
る代わりに、グリシジルメタクリレートを単量体として
重合した後、鉱酸等を触媒としてエポキシ基を水付加開
環して同等の重合体を得る方法もとられてきたが、この
方法によると、エポキシ基の開環と同時にエステル部分
の加水分解も進行してカルボキシル基が生成し、蛋白質
等に対する吸着性が増大するという問題点があった。

（発明が解決しようとする課題）本発明の目的は、グリセロールモノメタクリレートを
直接懸濁重合して、蛋白質等に対する吸着性の極めて小
さいクロマトグラフィー用担体として有用な重合体粒子
を製造する方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明は、グリセロールモノメタクリレートの共重合
反応を、原料単量体層にある種の有機溶媒を混在させて
行うならば、グリセロールモノメタクリレートの水性分
散媒中への溶解が抑えられると共に蛋白質の処理に適し
た重合体構造を有する加橋共重合体が得られるとの新規
な知見にもとずくものである。

すなわち、本発明の要旨は、グリセロールモノメタク
リレートを、架橋性ポリビニル化合物と、下記（Ａ）及
び（Ｂ）から選ばれる少くとも１種の有機溶媒の存在
下、懸濁重合を行い、親水性架橋共重合体粒子を製造す
ることにある。

（Ａ）炭素数５〜14の一価アルコール。

（Ｂ）溶解度パラメータが８〜11（cal/cm³）^1/2の一
価または多価のエステル。

ただし、溶解度パラメータは、下記式で定義される。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の親水性架橋共重合体粒子は、グリセロールモ
ノメタクリレートと架橋性ポリビニル化合物（以下、合
せて重合性単量体と総称する。）を水性分散媒中で懸濁
重合させることにより製造される。

架橋性ポリビニル化合物は、重合活性な二重結合を２
個以上有する化合物であり、例えばエチレングリコール
ジメタクリレート、ジビニルベンゼン等の通常の架橋反
応に使用されるものが挙げられるが、これらのうち、特
に多価アルコールのポリアクリル酸エステルまたはポリ
メタクリル酸エステルが特に有用である。これらのエス
テル化合物としては、通常、エチレングリコールジメタ
クリレート、トリエチレングリコールジメタクリレー
ト、グリセロールジメタクリレート、トリメチロールプ
ロパントリメタクリレートなどおよびこれらに対応する
アクリレートなどがあげられる。

架橋剤としてのポリビニル化合物の使用量は、重合性
単量体総重量の３〜50％であることが好ましい。架橋剤
の比率が小さすぎると、得られる架橋共重合体粒子の膨
潤性が大きくなるため、この共重合体粒子を工業規模で
のクロマトグラフィーに使用した場合圧力損失が大きく
なりすぎ好ましくない。他方、架橋剤の比率が必要以上
に大きくなると、共重合体粒子の保水率が低下するた
め、蛋白質の処理能力が小さくなり、また、架橋部分に
よる疎水性も増加し、蛋白質の非特異吸着性が増加する
ので好ましくない。

本発明の懸濁重合反応に際しては、重合性単量体層に
これら単量体と均一液相を形成するが、水性分散媒層に
溶解しにくい有機溶媒を存在させておくことが必要であ
る。かかる有機溶媒は炭素数が５〜14の一価アルコー
ル、または前記式で定義する溶解度パラメータが８〜11
（cal/cm³ ^1/2）の一価若しくは多価のエステルである。
炭素数が４以下の一価アルコールは、水に溶けやすく炭
素数が15以上の一価アルコールでは、相分離が激しすぎ
懸濁重合反応を円滑に実施出来ない。また、上記で定義
した溶解度パラメータが８より小さい溶媒でも相分離が
激しく、他方11より大きいと水に溶けやすくなるので、
球状粒子が得られないだけでなく、反応浴全体の固化に
つながる場合さえある。本発明方法に使用される有機溶
媒の具体的な例としては、１−ヘキサノール、シクロヘ
キサノール、１−オクタノール、デカノール、ドデカノ
ール、テトラデカノール等の炭素数５〜14の一価アルコ
ール、または、グリセロールモノブチレート、グリセロ
ールトリブチレート、グリセロールトリプロピオネー
ト、ジメチルフタレート等の一価または多価のエステル
があげられる。

これらの有機溶媒は、単独でも或は混合しても使用す
ることが出来る。

有機溶媒の添加量としては、通常、重合性単量体総重
量に対して、30〜300％であることが好ましい。有機溶
媒の使用量がこれより少なければ、添加の効果が十分発
揮され難く、逆に、有機溶媒の量がこれより多ければ、
得られる架橋共重合体粒子の強度が小さくなり、クロマ
トグラフィー担体としての使用に適しなくなることもあ
る。

本発明で使用する有機溶媒は極めて親水性の高い重合
性単量体が水性媒体に分配するのを阻止して通常の懸濁
重合法により共重合体粒子の製造を可能にすると同時
に、その溶媒の量、種類等を適宜組合せることにより、
ゲル型からポーラス型までのクロマトグラフィー担体と
して種々の特性を有する共重合体を提供しうるのであ
る。

重合反応は、特に制限されず、通常の懸濁重合の方法
が適用できる。すなわち、適当な分散安定剤を含んだ水
性媒体中で懸濁重合を行うことができる。

分散安定剤としては、この種反応に用いられている公
知のものが使用でき、通常、ゼラチン、ポリアクリル酸
ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、ポリビニル
アルコール等が用いられる。

また、水性分散媒中には塩類を溶解させて、重合性単
量体の水性媒体中への溶解を阻止することが好ましい。
かかる塩類としては、塩化ナトリウム、塩化カルシウ
ム、硫酸ナトリウム等の無機塩類が有用である。グリセ
ロールモノメタクリレートは水への溶解性が高いため、
塩類を高濃度で使用すること、例えば、塩化カルシウム
を20〜40重量％程度使用することが特に好ましい。

水性分散媒層と有機溶媒を含む重合性単量体層との重
量比（浴比）は大きすぎると重合性単量体が水性分散媒
層に分配するために収率が低下する。また浴比が小さす
ぎると重合性単量体層の水性媒体中での懸濁分散が不安
定となり、重合体粒子が得られなくなる。有効な浴比と
しては、3:1から10:1が好ましい。

重合反応は適当な重合開始剤の存在下に行われる。通
常、重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル等の有機過
酸化物やアゾビスイソブチロニトリル等の有機アゾビス
化合物が用いられる。

重合開始剤の濃度は、0.01から５重量％、さらには、
0.1〜１重量％が好ましい。

重合反応は通常撹拌下に50〜90℃で６〜20時間で完結
する。得られた共重合体は、反応浴から分離回収後適当
な方法で洗浄した後使用に供せられる。

架橋共重合体粒子の粒径は通常５〜2000μｍのものが
得られるが、工業用のクロマトグラフィー担体として
は、30〜500μｍのものが特に好ましい。

（発明の効果）本発明方法によって得られる架橋共重合体粒子は、蛋
白質分離用のゲル濾過担体として利用することができ、
また、この共重合体粒子に種々の官能基を化学結合によ
り導入することによって、クロマトグラフィー担体とし
ての種々の用途に利用することが出来るので、本発明方
法は工業的に極めて有用である。

（実施例）本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、本発
明はこれら実施例によって何等限定されるものでない。

実施例１グリセロールモノメタクリレート85g、グリセロール
ジメタクリレート15g、2,2′−アゾビス−（2,4−ジメ
チルバレロニトリル）0.5gをシクロヘキサノール100gに
溶解した。これを、塩化カルシウム300g、ポリビニルア
ルコール12g、亜硝酸ナトリウム0.012gを溶解した水溶
液1200mlに加え、懸濁させ、65℃で約６時間重合反応を
行った結果、平均粒径約250μｍで白色球状の多孔質粒
子が得られた。

この粒子を用いて以下の方法でゲルろ過を行い、排除
限界分子量を求めた。

カラムは内直径0.8cm、高さ30cmのガラスカラムを用
いた。展開液には脱塩水を用い、流速0.5cc/minで送液
した。試料は分子量既知のポリエチレングリコール及び
デキストランの1w/v％溶液を用い、試料体積は0.1ccと
した。示差屈折計により溶出液を測定し、溶出時間と分
子量の関係から排除限界を求めた。排除限界は約100万
であった。

実施例２グリセロールモノメタクリレート70g、グリセロール
ジメタクリレート30gとした他は実施例１と同様にして
懸濁重合を行った。その結果、球状で白色の多孔質粒子
が得られた。ゲル濾過性能を測定した結果、排除限界は
約50万であった。

実施例３有機溶媒としてシクロヘキサノールに代え１−デカノ
ールを同重量用いた以外は実施例１と同様の操作を行
い、白色球状多孔質の粒子を得た。

ゲル濾過性能を測定したところ、排除限界は約10万で
あった。

実施例４有機溶媒として、グリセロールトリブチレート（溶解
度パラメータ8.2）を同重量を用いた以外は、実施例１
と同様の操作を行い、白色球状多孔質粒子を得た。排除
限界は、約３万であった。

実施例５有機溶媒として、グリセロールトリプロピオネート
（溶解度パラメータ8.7）を同重量用いた以外は実施例
１と同様の操作を行い、白色球状多孔質粒子を得た。排
除限界は約３万であった。

実施例６有機溶媒として、１−テトラデカノールを同重量用い
た以外は実施例１と同様の操作を行い、白色球状多孔質
粒子を得た。排除限界は、約５万であった。

比較例１有機溶媒として、１−ブタノールを同重量用いた以外
は実施例１と同様の操作を行った。その結果、重合浴全
体が固化し、球状粒子は得られなかった。

比較例２有機溶媒として、エチルｎ−カプリレート（溶解度パ
ラメータ7.3）を用いた以外は実施例１と同様の操作を
行った。その結果、浴全体の粘度が増大し、粒子の回収
ができなかった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C08F 220/28 C08F 2/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】グリセロールモノメタクリレート及び架橋
性ポリビニル化合物を、炭素数５〜14の一価アルコール
及び下記式で定義される溶解度パラメータが８〜11（ca
l/cm³）^1/2のエステルから選ばれる少くとも１種の有機
溶媒との溶液として、水性媒体中で懸濁重合することを
特徴とする親水性架橋共重合体粒子の製造方法。
【請求項２】一価アルコールがシクロヘキサノール、１
−デカノール及び１−テトラデカノールのいずれかであ
ることを特徴とする請求項１記載の親水性架橋共重合体
粒子の製造方法。
【請求項３】有機溶媒がシクロヘキサノールであること
を特徴とする請求項１記載の親水性架橋共重合体粒子の
製造方法。
【請求項４】架橋性ポリビニル化合物がグリセロールジ
メタクリレートであることを特徴とする請求項１ないし
３のいずれかに記載の親水性架橋共重合体粒子の製造方
法。