JP3446274B2

JP3446274B2 - 分離剤の製造方法

Info

Publication number: JP3446274B2
Application number: JP32224793A
Authority: JP
Inventors: 秀明木庭; 正足立
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 2003-09-16
Anticipated expiration: 2018-09-16
Also published as: JPH07171389A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分離剤の製造方法に関
し、詳しくは液体クロマトグラフィー用充填剤として好
適に用いられる分離剤の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体クロマトグラフィー用充填剤に用い
られる担体としては、シリカゲル、ヒドロキシアパタイ
ト等の無機系担体や、デキストラン、セルロース、キト
サン等の天然高分子系担体およびポリスチレン、ポリ
（メタ）アクリル酸エステル等の合成高分子系担体が知
られている。これらの担体はそのままでも、いくつかの
疎水クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー等の
分離モードでは使用が可能な場合もあるが、近年の技術
の進歩に伴い、それ以外の多様な分離モードでの使用も
可能とするために、これらの担体に各種官能基を付与す
る技術が重要となっている。

【０００３】上記の担体のうち、例えばシリカゲルであ
れば、シリカゲルのシラノール基に対して各種官能基を
有するシランカップリング剤を反応させたり、必要とあ
れば更に官能基導入を行うこともできる。また、有機系
担体であれば、各種化学反応による官能基導入が可能で
あり、合成高分子系担体であれば合成時に官能基を有す
る化合物を原料として使用することによる官能基導入も
可能である。

【０００４】しかし、これらの方法では、官能基化が不
十分な場合には、分離性の低下や担体に分離対象物の非
特異吸着が生じたりする現象が起きることがある。ま
た、特に有機系担体においては、官能基化すると機械的
強度が低下する等の問題があった。これらの問題を解決
するために、担体表面にのみ官能基を高密度に導入する
方法が各種検討されてきた。例えば、特開平１−２１７
０３５号公報には、グリシジルモノビニルエステルまた
はグリシジルモノビニルエーテルと多価アルコールのポ
リビニルエステルの共重合体、またはグリシジルモノビ
ニルエステルもしくはグリシジルモノビニルエーテルと
多価アルコールのポリビニルエーテルの共重合体のグリ
シジル基を加水分解させた後にオキシラン環を有するア
ルキルハライドを反応させ、これにオキシラン環を有す
る化合物をグラフト重合させる方法が開示されている。
しかし、この方法ではオキシラン環のグラフト重合物に
よる親水化は達成できるが、更に各種官能基を導入する
ことは難しい。

【０００５】また、特開平１−３１０７４４号公報に
は、ヒドロキシル基を有する支持体を基材とし、その表
面が共有結合した重合度２〜１００のポリマーで被覆さ
れている分離剤が開示されている。このポリマーはいわ
ゆる「触手状（ｔｅｎｔａｃｌｅ−ｔｙｐｅ）」に結合
しているため、分離剤周辺の環境変化によりその広がり
が大幅に変化する。このことは液体クロマトグラフィー
においては圧力損失が変化する原因となり好ましくな
い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決した、特に液体クロマトグラフィーに適した分
離剤を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、活性水素基を
表面に有する担体（Ａ）に、下記一般式（Ｉ）または一
般式（II）で表される化合物（Ｂ）を付加反応させ、次
いでこの付加反応物と重合性ビニル単量体（Ｃ）とを共
重合させることにより、該担体（Ａ）の表面に高分子部
分を導入してなる分離剤が、上記の問題点に対して極め
て有効であることを見いだし、本発明に到達した。

【０００８】

【化２】

【０００９】（式中、Ｒ₁は水素またはメチル基を示
し、ｎは１〜２の整数を示す）本発明で用いられる担体（Ａ）は、その表面に活性水素
基を有するものであれば、その組成および多孔性の有無
等には何等限定を受けるものではない。本発明方法で得
られた分離剤を液体クロマトグラフィー用充填剤に用い
る場合には、シリカゲル、ヒドロキシアパタイト等の無
機系担体や、デキストラン、セルロース、キトサン等の
天然高分子系担体およびポリスチレン、ポリ（メタ）ア
クリル酸エステル等の架橋合成高分子の表面に活性水素
基を導入した合成高分子系担体が好ましい。

【００１０】また、担体（Ａ）の表面に存在する活性水
素基としては、ヒドロキシル基、カルボキシル基、メル
カプト基、アミノ基およびシラノール基等が挙げられ、
その官能基量は担体１ｇ当たり１×１０^-5〜１×１０^-2
モルが好ましい。担体（Ａ）がこれらの活性水素基を有
していない場合には、化学反応により導入すればよい。
無機系担体への活性水素基の導入例としては、エポキシ
基含有シリカゲル（例えばウォーターズプロテインパッ
クアフィニティ：ミリポア社製品）等のエポキシ基を弱
酸性条件にて加水分解して、ヒドロキシル基を導入する
例が挙げられる。また、合成高分子系担体への導入例と
しては、スチレン−ジビニルベンゼン−アクリロニトリ
ル共重合体のニトリル基をアルカリ条件にて加水分解し
てカルボキシル基を導入する例や、グリシジルメタクリ
レート−エチレングリコールジメタクリレート共重合体
のグリシジル基を酸性条件にて加水分解してヒドロキシ
ル基を導入する例等が挙げられる。

【００１１】前記一般式（Ｉ）または一般式（II）で表
される化合物（Ｂ）としては、アクリロイルイソシアネ
ート、メタクリロイルイソシアネート、イソシアネート
メチル（メタ）アクリレート、イソシアネートエチル
（メタ）アクリレートが挙げられるが、担体（Ａ）に対
する付加反応における反応性の点から、アクリロイルイ
ソシアネートまたはメタクリロイルイソシアネートが好
ましい。

【００１２】担体（Ａ）に化合物（Ｂ）を付加反応させ
るには、一般的には溶媒中で両者を反応させる。溶媒と
しては、酢酸エチル、酢酸ブチル等の酢酸エステル類、
トルエン等の芳香族炭化水素類およびヘキサン、シクロ
ヘキサン等の脂肪族炭化水素類等が挙げられる。また、
付加反応の際に使用される触媒としては、ジブチルチン
ジラウレート等の有機錫化合物、トリエチルアミン等の
第三級アミン等が挙げられる。但し、化合物（Ｂ）とし
てアクリロイルイソシアネートまたはメタクリロイルイ
ソシアネートを用いる場合は無触媒での反応が可能であ
り、触媒を使用する場合よりも好ましい。

【００１３】さらに反応温度は０〜７０℃で行うのが好
ましく、反応時間は１分〜１２時間の範囲が好ましい。
担体（Ａ）に対して付加反応させる化合物（Ｂ）の量に
ついては、使用量で担体（Ａ）に対して０．０５〜４０
重量％、好ましくは０．１〜３０重量％である。この量
が少なすぎると、この付加反応生成物と重合性ビニル単
量体（Ｃ）とを共重合させる場合に、少量の（Ｃ）しか
共重合させ得ない。また多すぎる場合には、（Ｃ）の共
重合量とのバランスに不都合が生じて好ましくない。

【００１４】担体（Ａ）と化合物（Ｂ）との付加反応物
に、重合性ビニル単量体（Ｃ）を共重合させる方法とし
ては、ラジカル重合法、イオン重合法、熱重合法、紫外
線照射法等が用いられるが、なかでもラジカル重合法が
好ましい。この場合に用いられる重合開始剤としては、
２，２′−アゾビスイソブチロニトリル、２，２′−ア
ゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、４，４−
アゾビス（４−シアノペンタン酸）等のアゾ系重合開始
剤、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、ジ−ｔ−ブチルペ
ルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、ジ−イソプロピ
ルペルオキシジカーボネート、ｔ−ブチルペルオキシイ
ソブチレート及び過酸化水素、過硫酸カリウム、過硫酸
アンモニウム等の過酸化物系重合開始剤またはこれらに
アミン、重亜硫酸ナトリウム等の還元剤を添加した系等
を挙げることが出来る。

【００１５】重合性ビニル単量体（Ｃ）としては、（メ
タ）アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸等の不飽和カ
ルボン酸類；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アク
リル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）ア
クリル酸ステアリル等の（メタ）アクリル酸アルキルエ
ステル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル、（メ
タ）アクリル酸ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル
酸フェニル、（メタ）アクリル酸３−クロロ−２−ヒド
ロキシプロピル、（メタ）アクリル酸２−クロロエチ
ル、（メタ）アクリル酸グリシジル、（メタ）アクリル
酸ジメチルアミノエチル、（メタ）アクリル酸ジエチル
アミノエチル、（メタ）アクリル酸テトラヒドロフルフ
リル等の（メタ）アクリル酸エステル類；

【００１６】（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチ
ル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプ
ロピル（メタ）アクリルアミド、２−アクリルアミド−
２−メチルプロパンスルホン酸等の（メタ）アクリルア
ミド誘導体；スチレン、メチルスチレン、α−メチルス
チレン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン等のス
チレン及びそのアルキルまたはハロゲン置換体；酢酸ビ
ニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類；メチ
ルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニ
ルエーテル、オクタデシルビニルエーテル等のビニルエ
ーテル類；

【００１７】アリルアルコール及びそのエステルまたは
エーテル類；アリルアミン、ジアリルアミン等のアリル
アミン誘導体；Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルア
セトアミド等のビニルアミン誘導体；（メタ）アクリロ
ニトリル、アクロレイン、ビニルスルホン酸ナトリウ
ム、ァリルスルホン酸ナトリウム、ｐ−スチレンスルホ
ン酸ナトリウム、ビニルピリジン、ビニルピロリドンそ
の他のビニル化合物；

【００１８】等が挙げられる。これらの重合性ビニル単
量体は単独でも二種類以上の混合においても用いること
が出来る。これらの単量体を使用した場合は単量体自身
の官能基の特性により、共重合後、そのまま分離剤とし
て使用できる場合と、共重合後、単量体の官能基を他の
官能基と置換したり、加水分解等によって他の官能基に
変換する等の方法により分離剤として使用する場合があ
る。

【００１９】特に液体クロマトグラフィー用充填剤の場
合には、例えばイオン性解離基を有する重合性ビニル単
量体を用いることによりイオン交換クロマトグラフィー
用充填剤を、Ｃ₄，Ｃ₈，Ｃ₁₈等のＣ₄以上のアルキル
基を有する重合性ビニル単量体を用いることにより逆相
クロマトグラフィー用充填剤を、Ｃ₄以下の低分子アル
キル基やフェニル基を有する重合性ビニル単量体を用い
ることにより疎水クロマトグラフィー用充填剤を、光学
活性基を有する重合性ビニル単量体を用いることにより
光学分割クロマトグラフィー用充填剤を、また水酸基等
の親水性官能基を有する重合性ビニル単量体を用いるこ
とにより水系サイズ排除クロマトグラフィー用充填剤を
それぞれ製造し得る。

【００２０】担体（Ａ）と化合物（Ｂ）との付加反応
物、より特定的には（Ｂ）由来の不飽和二重結合と重合
性ビニル単量体（Ｃ）との共重合反応は、重合性ビニル
単量体（Ｃ）を含む溶媒中にて行われ、反応温度につい
ては０〜１００℃、反応時間については３０分〜２４時
間の範囲にて行われる。

【００２１】担体（Ａ）と化合物（Ｂ）との付加反応物
と共重合させる重合性ビニル単量体（Ｃ）の量は、付加
反応物に対して使用量で１〜５０重量％、好ましくは２
〜４０重量％である。この量が少なすぎると、得られる
分離剤の表面に導入される（Ｃ）由来の高分子部分がそ
の表面を充分に被覆することが出来ず、また多すぎる場
合には、表面被覆層が必要以上に厚くなることによる分
離性能の低下等の問題が生じる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。

【００２３】参考例１（活性水素基を表面に有する担体
の合成）撹拌器、コンデンサーおよび温度計を備えた反応器中に
メタクリル酸グリシジルとエチレングリコールジメタク
リレートの重量比を７０．４：２９．６として共重合に
より製造された球状多孔質共重合体粒子（平均粒子径
４．５２μｍ、比表面積４４．２ｍ²／ｇ、最頻度半径
２９．８ｎｍ）５重量部を入れ、１０重量％硫酸水溶液
５０重量部を加え、５０℃にて５時間加熱することによ
り、メタクリル酸グリシジル由来のエポキシ基を加水分
解して水酸基に転換した。反応終了後、粒子を脱塩水に
て充分に洗浄し、乾燥した。

【００２４】実施例１攪拌器、コンデンサー、温度計及び窒素ガス導入管を備
えた反応器中に、上記参考例１によって得られた粒子５
重量部を入れ、酢酸エチル４５重量部を加えて粒子を分
散させた。反応器を窒素ガスで置換した後に、メタクリ
ロイルイソシアネート１重量部を添加し、窒素雰囲気下
にて撹拌しつつ、２５℃にて１時間付加反応を行った。

【００２５】反応終了後、上記の付加反応により得られ
た粒子をメタノールおよびアセトンにて充分に洗浄し
た。次いでこの粒子を、撹拌器、コンデンサー、温度計
及び窒素ガス導入管を備えた反応器中に入れ、Ｎ，Ｎ−
ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド２重量部、１
Ｎ−塩酸１１．８重量部、脱塩水３５．２重量部を加え
た。反応器を窒素ガスで置換した後に過硫酸カリウム
３．２重量％水溶液を１重量部添加し、窒素雰囲気下に
て７０℃に加熱して６時間重合を行い、分離剤とした。

【００２６】得られた分離剤のＮ，Ｎ−ジメチルアミノ
プロピルメタクリルアミド由来のアニオン交換容量を滴
定法により測定したところ０．２０ｍｅｑ／ｇであっ
た。このようにして得られた分離剤を内径８．０ｍｍ、
長さ１００ｍｍのガラスカラムに充填し、蛋白質吸脱着
容量の測定を行った。

【００２７】

【表１】測定条件：測定装置：ＬＣ−６Ａシステム（島津製作所製）吸着液：１４ｍＭトリスヒドロキシメチルアミノメタン
・塩酸緩衝液（ｐＨ８．０）脱着液：１４ｍＭトリスヒドロキシメチルアミノメタン
・塩酸緩衝液（ｐＨ８．０）＋０．５Ｍ塩化ナトリウム流速：１．０ｍｌ／ｍｉｎ検出：ＵＶ２８０ｎｍ温度：２５℃ 試料：牛血清アルブミン（シグマ社製）

【００２８】上記の条件にて吸着液を通液し、吸着液中
に溶解した試料（牛血清アルブミン）をカラムに注入
し、吸着させた。飽和吸着後、吸着されずに溶出する牛
血清アルブミンをＵＶ２８０ｎｍの吸光度で定量するこ
とによりカラムに吸着された牛血清アルブミン量を求め
たところ、分離剤１ｍｌあたりの牛血清アルブミン吸着
容量は４７．４ｍｇであった。次に、脱着液を通液する
ことによりカラムに吸着した牛血清アルブミンを溶離さ
せた。回収した牛血清アルブミン量をＵＶ２８０ｎｍの
吸光度より求めたところ、分離剤１ｍｌあたりの脱着容
量は４７．３ｍｇであり、吸着容量に対する回収率は９
９．８％であった。

【００２９】比較例１撹拌器、コンデンサーおよび温度計を備えた反応器中
に、参考例１によって得られた粒子５重量部を入れ、５
Ｎ−ＮａＯＨ水溶液２４重量部を加え、室温において超
音波分散下で３０分間撹拌した。次いで、５１％β−ジ
エチルアミノエチルクロリド塩酸塩水溶液２９．４重量
部を加え、５０℃にて６時間反応することによりジエチ
ルアミノエチル基を導入して分離剤（比較例１）とし
た。得られた分離剤のジエチルアミノエチル基由来のア
ニオン交換容量を滴定法により測定したところ０．５６
ｍｅｑ／ｇであった。

【００３０】この分離剤について実施例１と同様にして
牛血清アルブミンの吸脱着容量測定を行ったところ、分
離剤１ｍｌあたりの牛血清アルブミン吸着容量は７０ｍ
ｇであったが、１ｍｌあたりの脱着容量は３６ｍｇ、回
収率は５１．４％であり、牛血清アルブミンの粒子への
非特異吸着の程度が高いことがわかった。

【００３１】

【発明の効果】本発明により得られる分離剤は、その表
面に重合性ビニル単量体（Ｃ）由来の高分子部分が共有
結合により高密度に導入されており、重合性ビニル単量
体（Ｃ）由来の官能基または重合性ビニル単量体（Ｃ）
由来の高分子部分に対して導入される官能基により各種
の分離モードにおいて好適な分離性能を与える。また、
重合性ビニル単量体（Ｃ）由来の高分子部分が、担体表
面に付加された化合物（Ｂ）由来の複数個の重合性不飽
和二重結合と共有結合することにより担体表面を層状に
被覆する点において、特開平１−３１０７４４号公報記
載の分離剤とは異なるものである。この構造は担体自身
の性質による分離性の低下や担体に対する分離対象物の
非特異吸着等の問題を解消し、特に有機系担体において
は担体全体の官能基化による機械的強度の低下を招くこ
とがない。更に液体クロマトグラフィー用充填剤に用い
る場合には、溶離液組成の変化による圧力損失の変化も
最小限に抑えることができ、高速液体クロマトグラフィ
ーにおいて特に好適に用いることが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ０８Ｆ 292/00 Ｃ０８Ｆ 292/00 // Ｃ０８Ｆ 20/58 20/58 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01J 20/30 B01J 20/26 C08F 2/44 C08F 251/00 C08F 265/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】活性水素基を表面に有する担体（Ａ）
に、下記一般式（Ｉ）または一般式（II）で表される化
合物（Ｂ）を付加反応させ、次いでこの付加反応物と重
合性ビニル単量体（Ｃ）とを共重合させることにより、
該担体（Ａ）の表面に高分子部分を導入することを特徴
とする分離剤の製造方法。【化１】（式中、Ｒ₁は水素またはメチル基を示し、ｎは１〜２
の整数を示す）
【請求項２】化合物（Ｂ）がメタクリロイルイソシア
ネートである請求項１記載の分離剤の製造方法。