JPH04185636A

JPH04185636A - 多孔性架橋重合体粒子の製造法

Info

Publication number: JPH04185636A
Application number: JP2316876A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kobayashi; 明洋小林; Toshio Akima; 敏夫秋間; Masajiro Yano; 矢野　雅次郎; Yoshiyuki Mukoyama; 向山　吉之
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1990-11-21
Filing date: 1990-11-21
Publication date: 1992-07-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、液体クロマトグラフィー用充填剤、特に水系
用液体クロマトグラフィー用充填剤あるいはその合成中
間体として有用な多孔性架橋重合体粒子の製造法に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、液体クロマトグラフィー用充填剤としては、■ス
チレンと架橋性単量体との共重合体ゲル〔ジェイ・シー
・ムーア（Ｊ、　Ｃ，Ｍｏｏｒｅ）、ジャーナル・オブ
・ポリマー・サイエンス（Ｊ、　Ｐｏｌｙｍ。

Ｓｃｉ、）　、Ａ　２．８３５　（１９６４））、■ア
クリル酸エステル系モノマーと架橋性単量体ポリアルキ
レングリコールのポリアクリル酸エステルの共重合体ゲ
ル（特開昭５５−１３８０７７号公報）、■ポリビニル
アルコールをエピクロルヒドリンで架橋したゲル（特開
昭５２−１８８０７７号）、■酢酸ビニルとトリアリル
イソシアヌレートの共重合体ゲルを加水分解したポリビ
ニルアルコールゲル（特開昭５７−３０９４５号公報）
、■アクリル酸エステル系モノマー又はアクリルアミド
と架橋性単量体メチレンビスアクリルアミドの共重合体
ゲル（鈴木輝−他、日本化学会誌、１９７５．１７５６
）、■デキストランをエピクロルヒドリンで架橋したゲ
ル（特開昭４７−２１４０５号公報）、■シリカゲル、
ガラス等の無機系ゲルを化学修飾したもの〔ニス・エイ
チ・チャン（Ｓ、　Ｈ。

Ｃｈａｎｇ）他、アナリティカル・ケミストリイ（Ａｎ
ａｌ。

Ｃｈｅｍ、）４８．１８３９　（１９７６））等が知ら
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記の■の共重合体ゲルは、有機溶媒系
では優れた充填剤となり得るか、水とのなじみが良くな
いため、水系では使用できない。

また、前記の■、■及び■のゲルは、若干疎水性が残っ
ているため、被分離物質に疎水性があると、疎水性吸着
を起こし、分子ふるい分離を行う場合には、不都合であ
る。

他方、■及び■のゲルは、疎水性ではないが、機械的強
度に乏しく、高圧がかかる高速液体クロマトグラフィー
用カラム充填剤として用いることはできない。

さらに、■のゲルは、疎水性ではなく、機械的強度もあ
るが、アルカリに弱く、耐久性に劣るという欠点があっ
た。

本発明は、前記従来技術の欠点を解消し、親水性、耐圧
性及び耐アルカリ性に優れ、液体クロマトグラフィー用
充填剤あるいはその合成中間体として有用な多孔性架橋
重合体粒子の製造法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、ソルビトールのエチレンオキシド又はプロピ
レンオキシド付加物のアクリル酸エステル又はメタクリ
ル酸エステルを非反応性の有機溶媒の存在下に水性懸濁
重合することを特徴とする多孔性架橋重合体粒子の製造
法に関する。

本発明においては、ソルビトールのエチレンオキシド又
はプロピレンオキシド付加物のアクリル酸エステル又は
メタクリル酸エステルを重合させるが、ここで用いるソ
ルビトールのエチレンオキシド又はプロピレンオキシド
付加物としては、ソルビトール１モルに対してエチレン
オキシド又はプロピレンオキシドを平均３〜３０モル付
加させたものが好ましい。エチレンオキシド又はプロピ
レンオキシドの付加が平均３モルより少ない場合には、
生成する重合体粒子の親水性が不充分になり、また平均
３０モルより多い場合には、重合体粒子の耐圧性が不充
分となる。また、親水性を高めるためには、エチレンオ
キシドを用いることがより好ましい。

また、ソルビトールのエチレンオキシド又はプロピレン
オキシド付加物のアクリル酸エステル又はメタクリル酸
エステルは、ソルビトールのエチレンオキシド又はプロ
ピレンオキシド付加物の６個の水酸基のうち平均３個以
上かアクリル酸又はメタクリル酸でエステル化されたも
のが、生成する重合体粒子の耐圧性の点から望ましい。

また、親水性をより高めるために、６個の水酸基のうち
平均３個以内の水酸基をエステル化せずに水酸基のまま
残しておくこともできる。

本発明においては、重合体粒子の製造に際して上記アク
リル酸エステル又はメタクリル酸エステルと共に、他の
重合可能な二重結合を有する化合物、例えば、アクリル
系単量体、その他のビニル系単量体等を使用することが
好ましい。

アクリル系単量体としては、アクリル酸又はメタクリル
酸の誘導体がある。この誘導体のうちエステル系単量体
としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート、
ブチルアクリレート、オクチルアクリレート、ラウリル
アクリレート等のアルキルアクリレート類及び同様のア
ルキルメタクリレート類、２−ヒドロキシエチルアクリ
レート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート等の２−
ヒドロキシアルキルアクリレート類及び同様の２−ヒド
ロキシアルキルメタクリレート類、トリメチロールプロ
パン、トリメチロールエタン、テトラメチロールメタン
、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール
、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート等
の多価アルコールのモノアクリレート、モノメタクリレ
ート、ジアクリレート、ジメタクリレート、トリアクリ
レート、トリメタクリレート、テトラアクリレート又は
テトラメタクリレート等の多価アルコールアクリレート
類及びメタクリレート類、ジエチルアミノエチルアクリ
レート等のアルキルアミノアルキルアクリレート類及び
同様のアルキルアミノアルキルメタクリレート類、さら
に、上記ヒドロキシアルキルアクリレート類、ヒドロキ
シアルキルメタクリレート類、多価アルコール部分アク
リレート類、多価アルコール部分メタクリレート類のア
ルキレングリコールエーテル、ポリオキシアルキレング
リコールエーテル、ラクトン付加物などが挙げられ名。

また、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニ
トリル、メタクリレートリル、グリシジルアクリレート
、グリシジルメタクリレート等を使用することもできる
。

その他のビニル系単量体としては、マレイン酸、フマー
ル酸、イタコン酸、ビニルピリジン、ビニルピロリドン
、酢酸ビニル等のビニル化合物、スチレン、α−スチレ
ン、ビニルトルエン、クロロスチレン、エチルビニルベ
ンゼン、ジビニルベンゼン等のスチレン誘導体などが挙
げられる。

必要に応じて用いられる重合可能な二重結合を有する化
合物は、液体クロマトグラフィー用充填剤の用途などを
考慮して適宜選択することかできる。やや疎水性の充填
剤を得るためには、スチレン、ジビニルベンゼン、ラウ
リルメタクリレート等の疎水性単量体を使用することが
好ましく、逆に、親水性の充填剤を得るためには、ポリ
アルキレングリコールのアクリル酸エステル、テトラメ
チロールメタントリアクリレート等の親水性単量体を使
用することが好ましい。

ソルビトールのエチレンオキシド又はプロピレンオキシ
ド付加物のアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステ
ル（以下、Ａで示すことがある）と必要に応じて用いら
れる他の重合可能な二重結合を有する化合物（以下、Ｂ
で示すことがある）の使用量の割合は、生成した重合体
粒子の親水性及び耐圧性を考慮すると、重量比でＡ／Ｂ
が１以上であることが好ましい。

また、非反応性有機溶媒としては、トルエン、キシレン
等の芳香族炭化水素系溶媒、イソプロパツール、イソア
ミルアルコールなどのアルコール系溶媒、酢酸エチル、
酢酸プロピル、酢酸ブチル等の酢酸エステル系溶媒など
が挙げられる。これらは、単量体の総量に対して５０〜
３００重量％使用されることが好ましい。非反応性有機
溶媒がなすぎると、得られる重合体粒子を多孔性にし難
くなり、多すぎると、得られる重合体粒子の空隙率が大
きくなり、粒子は耐圧性に乏しくなる傾向がある。

本発明においては、前記のような単量体（Ａ及びＢ）を
、上記のような非反応性有機溶媒の存在下に水性媒体中
で懸濁重合させる。このとき、非反応性有機溶媒は、反
応前にすべて添加するか又は重合率が２０％に達するま
でに添加することが好ましい。溶媒の添加を分割して行
うこともてきる。

懸濁重合を行う場合の温度と時間は、用いる重合開始剤
の種類、反応系における単量体の仕込み濃度等によって
異なるが、通常、５０℃〜１３０°Ｃの温度範囲で２〜
２０時間で行うことができる。

懸濁重合の際に用いられる好適な重合開始剤としては、
過酸化ベンゾイル、過酸化ジクロルベンゾイル、過酸化
ラウロイル、過酸化ジクミル、過酸化ジーｔｅｒｔ−ブ
チル、過酢酸ｔｅｒｔ−ブチル、過安息香酸ｔｅｒｔ−
ブチル、２，５−ジ（ペルオキシベンゾエート）ヘキシ
ン−３，１，３−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシイ
ソプロピル）ベンゼン、２．５−ジメチル−２，５−ジ
（ｔｅｒｔ−プチルベルオキシ）へキシン−３，２，５
−ジメチル−２゜５−ジ（ｊｅｒｔ−ブチルペルオキシ
）ヘキサン、メチルエチルケトンベルオキンド、メチル
シクロヘキサノンペルオキシド等の有機過酸化物、アゾ
ビスイソブチロニトリル、ジメチルアゾジイソブチレー
ト等のアゾ化合物があり、これらの１種又は２種以上を
使用することができる。この使用量は重合させる単量体
の種類及び生成すべき重合体の所望の分子量によって決
定され、単量体に対して０．１〜４．０重量％とするこ
とが好ましい。

また、本発明において、分散剤として難溶性リン酸塩、
水溶性高分子保護コロイド等を重合系に添加することが
できる。難溶性リン酸塩としては、リン酸三カルシウム
、リン酸マグネシウムなどがある。また、水溶性高分子
保護コロイドとしては、ポリビニルアルコール、アルキ
ルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、カルボ
キシアルキルセルロース等の水溶性セルロース誘導体、
ポリアクリル酸ナトリウム等がある。難溶性リン酸塩は
、重合系に存在する物質全量に対して０．０１重量％以
上、水溶性高分子保護コロイドはｏ、　ｏ　ｏ　ｉ〜１
０重量％の範囲で使用することが好ましい。

その他、陰イオン界面活性剤、水溶性無機塩等を重合系
に添加することができる。

このようにして得られた重合体粒子で、粒径１〜５０μ
ｍ、好ましくは１〜１５μｍの球状粒子は、ゲルパーミ
ェーションクロマトグラフィー用又は分配・吸着型クロ
マトグラフィー用充填剤として使用することができる。

さらに、イオン交換基、グリシジル基、長鎖アルキル基
を導入して充填剤としての性質を変えたり、アフィニテ
ィクロマトグラフィーやイオン交換クロマトグラフィー
用担体として使用することもできる。

単量体として、ソルビトールのエチレンオキシド又はプ
ロピレンオキシド付加物のアクリル酸エステル又はメタ
クリル酸エステルを用いることにより、得られる重合体
には親水性の高いポリオキシアルキレン基と場合により
水酸基が存在し、かつ、二重結合を多く導入することが
できる。このため、上記化合物から合成した重合体の粒
子は、親水性及び耐圧性を兼ね備えたものとなる。

〔実施例〕

次に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが
、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１（１）ソルビトールのエチレンオキシド付加物の合成温度計、窒素導入装置蓋アルキシンオキシド導入装置を
取り付けた小型オートクレーブにソルビトール１８２重
量部及び水酸化ナトリウム２０重量部を仕込み、攪拌し
ながら系内を窒素置換し、加熱昇温（１４０〜１８０°
Ｃ）　Ｌ、５　ｋｇ／ｃｉ以下でエチレンオキシド２９
０．４重量部を徐々に導入し、反応させた。導入終了後
、ゲージ圧０．１ｋｇ／ｄ以下になるまで攪拌を継続さ
せた。反応には、約１時間を要した。得られた生成物は
、粘稠性のソルビトールのエチレンオキシド付加物であ
り、その水酸基価は７１２．５■ＫＯＨ／　ｇであり、
ソルビトールの水酸基１個に対してエチレンオキシドが
平均１．１モル付加したものであった。

（２）ソルビトールのエチレンオキシド付加物のメタク
リル酸エステルの合成攪拌基、温度計、空気導入管、還流冷却器付き水分離器
を備えたＩＩの四つロフラスコに（１）で合成したソル
ビトールのエチレンオキシド付加物１５０重量部、メタ
クリル酸１５０重量部、硫酸５重量部、ハイドロキノン
０．４重量部及びヘキサン３００重量部を仕込み、空気
を約５０ｍ１／分の速度で反応混合物中に吹き込みなが
ら加熱し、生成水を水分離器より糸外に除去しながら反
応させた。７１〜７５℃で６時間反応させ、水が２５重
量部生成した時点て冷却した。

反応混合物をトルエン８００重量部に溶解し、１０％水
酸化ナトリウムで洗浄して中和した後、２０％食塩水４
００重量部で２回洗浄した。溶媒を減圧蒸留し、淡褐色
液状のソルビトールのエチレンオキシド付加物のメタク
リル酸エステルを得た。この化合物は、粘度３５０ｃｐ
ｓ（２５℃）、酸価０．１■ＫＯＨ／　ｇ、ケン化価３
２５■ＫＯＨ／　ｇであり、ソルビトールのエチレンオ
キシド付加物の６個の水酸基のうち平均して４．５個の
水酸基がメタクリル酸でエステル化された化合物である
。この化合物の赤外線吸収スペクトルを第１図に示した
。

（３）重合体粒子の製造無水硫酸ナトリウム３３ｇ及びポリビニルアルコール（
重合度１５００）２０ｇを水２０００イに溶解し、これ
に（２）で合成したソルビトールのエチレンオキシド付
加物のメタクリル酸エステル２００ｇ、イソアミルアル
コール１００　ｇ、酢酸ブチル１００ｇ及びアブビスイ
ソブチロニトリル１．０ｇを仕込み、ホモミキサーを使
用して高速攪拌下に室温で約１分間混合し、その後、普
通の攪拌釜に移して８０℃で７時間反応させて有機溶媒
に不溶な多孔性架橋重合体粒子を得た。得られた多孔性
架橋重合体粒子の赤外線吸収スペクトルを第２図に示し
た。

応用例このようにして得られた重合体粒子を篩分けして８〜１
５μｍの粒度のものを採取し、内径８，０駐、高さ３０
０化のステンレスカラムに充填した。

このカラムを用いて、多糖類のプルラン及びポリエチレ
ングリコールをクロマトグラフィーにより測定した。測
定条件は、移動相に水を用い、流量１．０ミリ／分、圧
力３３ｋｇｆ／ａ！ｆ（３，２ｘ　１０６Ｐａ）、温度
２５℃とし、検出器には示差屈折計を使用した。測定し
たプルラン及びポリエチレングリコールの分子量と溶出
容量との関係を第３図に示した。

第３図において、点１はプルランＰ−８００（分子量７
．５８Ｘ１０Ｅ′）、点２はプルランＰ−１００（分子
量９．５４Ｘ１０’）、点３はプルランＰ−１０（分子
量１．２Ｘ１０’）、点４はポリエチレングリコール６
０００　（分子量７．５Ｘ１０”）、点５はポリエチレ
ングリコール１０００　（分子量１０００）、点６はポ
リエチレングリコール４００（分子量４００）のプロッ
トを示した。

〔発明の効果〕

本発明によれば、親水性、耐圧性及び耐アルカリ性に優
れた多孔性球状重合体粒子が容易に得られる。本発明に
より得られる重合体粒子は、液体クロマトグラフィー、
特に水系液体クロマトグラフィー用充填剤あるいは液体
クロマトグラフィー用充填剤合成用中間体として有用で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はソルビトールのエチレンオキシド付加物のメタ
クリル酸エステルの赤外線吸収スペクトル、第２図は実
施例１で製造した多孔性架橋重合体粒子の赤外線吸収ス
ペクトル及び第３図は実施例１で製造した多孔性架橋重
合体粒子を充填剤とした液体クロマトグラフィーにおけ
る溶出容量と分子量との関係を示すグラフである。符号の説明１・・・プルランＰ−８００，２・・・プルランＰ−１００，３・・・プルランＰ−１０，４・・・ポリエチレングリコール６０００．５・・・ポ
リエチレングリコール１０００．６・・・ポリエチレン
グリコール４００噌　９　　回　　更溶出容量（ａｅ）第　　３　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、ソルビトールのエチレンオキシド又はプロピレンオ
キシド付加物のアクリル酸エステル又はメタクリル酸エ
ステルを非反応性の有機溶媒の存在下に水性懸濁重合す
ることを特徴とする多孔性架橋重合体粒子の製造法。２、ソルビトールのエチレンオキシド又はプロピレンオ
キシド付加物がソルビトール１モルに対してエチレンオ
キシド又はプロピレンオキシドを平均３〜３０モル付加
させたものである請求項１記載の多孔性架橋重合体粒子
の製造法。３、ソルビトールのエチレンオキシド又はプロピレンオ
キシド付加物のアクリル酸エステル又はメタクリル酸エ
ステルが、ソルビトールのエチレンオキシド又はプロピ
レンオキシド付加物の６個の水酸基のうち平均３個以上
がアクリル酸又はメタクリル酸でエステル化されたもの
である請求項１又は２記載の多孔性架橋重合体粒子の製
造法。４、ソルビトールのエチレンオキシド又はプロピレンオ
キシド付加物のアクリル酸エステル又はメタクリル酸エ
ステルを、他の重合可能な二重結合を有する化合物とと
もに重合する請求項１、２又は３記載の多孔性架橋重合
体粒子の製造法。５、非反応性有機溶媒を、単量体の総量に対して５０〜
３００重量％の量で存在させる請求項１、２、３又は４
記載の多孔性架橋重合体粒子の製造法。