JPH0465842B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は水酸基とカルボキシル基を有し、器械
的強度のすぐれた親水性架橋共重合体の製造方法
に関し、更に詳しくは、水酸基とカルボキシル基
を有し、保持し得る水の量が適度な範囲にあるた
め、例えば水溶媒系の液体クロモトグラフイー用
充填剤や分離用膜として用い得る化学構造と機械
的強度をあわせもつた親水性架橋共重合体の製造
方法に関する。 水溶媒系で行なわれる液体クロマトグラフイ
ー、特にゲルパーミエーシヨンクロマトグラフイ
ー（以下GPCと称する）は生体関連物質の分離、
分析に用い得るため、生化学、医学あるいは薬学
等の分野で広く用いられている。しかしGPCは、
血清や尿等の体液を直接注入できる利点を有する
ものの、分子量の近接した成分相互の分離には必
ずしも適していない。そのため近年GPC用充填
剤にイオン交換基を導入した充填剤を用いて、
GPCのもつ操作の簡便性とイオン交換基の作用
によるより高度の分離を同時に満たす液体クロマ
トグラフイーが注目を集めている。 たとえば、架橋デキストランや架橋アガロース
にカルボキシル基を導入した構造を有する粒状重
合体は、生体成分の分離、分析を目的とした液体
クロマトグラフイー用の充填剤として用いられて
いる。 また水酸基とカルボキシル基を有する架橋高分
子材料は、ビニルエステルとエチレン系不飽和カ
ルボン酸またはその誘導体との共重合体をケン化
して得られることも公知である。（特開昭52−
65597） しかしながらこれらの重合体はいずれも保持し
得る水の量が極めて高く、湿潤時の機械的強度が
小さいため、たとえば高速液体クロマトグラフイ
ー用充填剤のような小粒径で機械的強度を必要と
するような用途に用いることはできない。 本発明者らは鋭意検討の結果、水酸基とカルボ
キシル基を有し機械的強度が極めて大きいため、
例えば水溶媒系の液体クロマトグラフイー用充填
剤として用いた場合は、血清や尿等の直接分析が
可能で、しかも高速で高分離を可能とする親水性
架橋共重合体を見出し本発明を完成するに至つ
た。 すなわち、本発明は、 少なくともカルボン酸ビニルエステルとトリア
ジン環を有する架橋性単量体とから得られた架橋
共重合体のエステル基の10〜80％を、ケン化反応
またはエステル交換反応によつて水酸基に変換せ
しめたのち、該水酸基の一部と、二塩基酸の酸無
水物、酸塩化物あるいはハロゲン化酢酸とを反応
させることを特徴とする、下記の構造を有する親
水性架橋共重合体の製造方法に関する。 ａ 共重合体を形成する全単量単位中の架橋性単
量体の割合が次式(1)で表される 0.05≦nb／（ａ＋nb）≦0.4 ……(1) （ただし、ａは共重合体中の架橋性単量体単位
を除く単量体単位のモル分率、ｂは架橋性単量体
単位のモル分率、ｎは架橋性単量体単位１分子が
有する重合可能なビニル基等の官能基の数であ
る。） ｂ ビニルアルコール単位に由来する水酸基 1.0〜14.0mew／ｇ ｃ カルボキシル基 0.05〜5.0meq／ｇ ｄ 保持し得る水の量 0.5〜4.0meq／ｇ 以下本発明の共重合体を液体クロマトグラフイ
ー用充填剤（以下単に充填剤と称する）として用
いた場合を例として本発明を説明する。 本発明の共重合体はビニルアルコールに由来す
る水酸基を1.0〜14.0meq／ｇの範囲で含む。水酸
基をこの範囲で含むことにより、共重合体より得
られる充填剤は親水性を有し、水中において多く
の水溶性物質に対して吸着や分配を示さない。水
酸基の量は、実用上は1.5〜11.0meq／ｇの範囲に
あるのが良い、水酸基の量は水酸基を無水酢酸と
反応させて消費した無水酢酸の量、又は共重合体
の重量変化を測定することにより求めることがで
きる。乾燥共重合体1gが1mmolの無水酢酸と反
応したときの水酸基の量を1meq／ｇとする。 共重合体中のカルボキシル基は、0.05〜
5.0meq／ｇ共重合体の範囲で存在する。カルボ
キシル基がこの範囲で存在することにより、共重
合体はカルボキシル基に由来する化学的特性、例
えばイオン交換機能あるいは水溶液中において水
溶性物質に対して分配や吸着特性を示し、かつ、
液体クロマトグラフイー用充填剤として必要な強
度を有する。カルボキシル基の量は実用上は0.1
〜2.0meq／ｇの範囲にあるのが好ましいカルボ
キシル基の量は通常のイオン交換樹脂の交換容量
の測定方法で求め得る。つまりカルボキシル基を
Ｈ型にした重合体を塩化ナトリウムや塩化カリウ
ムの水溶液に入れ、この水溶液を重合体を分散さ
せたままでアルカリ水溶液で滴定し、縦軸にPH、
横軸に加えたアルカリの量を表示した滴定曲線を
描く。この曲線から求められるカルボキシル基を
中和するのに要したアルカリの消費量からカルボ
キシル基の量を算出することができる。乾燥共重
合体1gが1meqのアルカリと中和反応した時のカ
ルボキシル基の量を1meq／ｇとする。カルボキ
シル基が微量のときは銅や亜鉛等の多価金属イオ
ンを共重合体に吸着させたのち酸で容離し、溶離
した金属イオンをキレート滴定により測定するこ
とで求めることもできる。 本発明の共重合体は架橋構造を有する。架橋構
造は特に限定されないが、トリアジン環を有する
架橋単量体単位によつて架橋された構造が好まし
い。トリアジン環を有する架橋性単量体単位とは
次式で示される単量体が重合又は共重合して形成
する構造を表わす。

【式】

【式】 （ただしR₁，R₂およびR₃はそれぞれ独立に−
CH₂−CH＝CH₂，−CH₂−Ｃ≡CH又は

【式】 を示す。） なかでも式ＡにおいてR₁，R₂およびR₃がすべ
て−CH₂−CH＝CH₂であるトリアリルイソシア
ヌレートは特に好ましい。 共重合体を形成する全量体単位中の架橋性単量
体単位の割合は、次式(1)で表わされる範囲にある
のが好ましい。 0.05≦nb／ａ＋nb≦0.4 (1) （ただし、ａは共重合体中の架橋性単量体単位を
除く単量体単位のモル分率、ｂは架橋性単量体単
位のモル分率、ｎは架橋性単量体１分子が有する
重合可能なビニル基等の官能基の数である。）高
速液体クロマトグラフイー用充填剤のように特に
機械的強度を必要とする場合は(1)式の左辺は0.2
であることがさらに好ましい。 共重合体から得られる充填剤の分機能と強度を
バランスさせるためには保水量を適正な範囲に保
つことが必要である。従来水酸基とカルボキシル
基を有する重合体から得られる充填剤は、前述の
ように含水量が高くて機械的強度が小さく、その
傾向はポアサイズの大きい充填剤で特に大であつ
た。本発明の共重合体から得られる充填剤はポア
サイズにかかわらず含水量が0.5〜4.0g／ｇ、好
ましくは0.5〜3.0g／ｇの範囲にあり、高速液体
クロマトグラフイー用充填剤にも用い得る十分な
強度を有する。共重合体の保水量は、共重合体重
量あたりの量で表わされ、水中で十分膨潤させた
共重合体をフイルター付の遠沈管に入れ、共重合
体表面の付着水を遠心分離したのち共重合体を乾
燥して、乾燥前後の重量変化から求め得る。 本発明の共重合体の形状は特に限定されること
はなく、使用方法に応じて粒状、膜状、糸状、塊
状等任意の形状をとり得る。液体クロマトグラフ
イー用充填剤として用いる場合は粒状又は球状が
好ましい。その場合の粒径は特に限定されないが
通常は重量平均粒径で３〜500μmの範囲にある。
高速液体クロマトグラフイー用充填剤として用い
る場合は３〜20μm、さらに実用的には３〜15μm
の範囲にあるのが好ましい。 次に本発明の共重合体の製造法を詳述する。本
発明の共重合体はたとえばカルボン酸ビニルエス
テルとトリアジン環を有する架橋性単量体よりな
る共重合体のエステル基の10〜80％を、ケン化又
はエステル交換反応によつて水酸基に変換せしめ
たのち、水酸基の一部と二塩基酸の酸無水物や酸
塩化物あるいはハロゲン化酢酸とを反応させて得
ることができる。 ここでカルボン酸ビニルエステルとは、重合可
能なカルボン酸ビニルエステル基を一つ以上有す
る化合物のことで酢酸ビニル、プロピオン酸ビニ
ル、酪酸ビニル、吉草酸ビニルおよびピバリン酸
ビニルの中から選ばれ、単独又は二種以上の組合
せで用いられる。なかでも重合やエステル交換ま
たはケン化及び入手の容易さから酢酸ビニルやプ
ロピオン酸ビニルが特に好ましい。 またトリアジン環を有する架橋性単量体とは前
述の式ＡまたはＢで表わされるものである。なか
でもＡにおいてR₁，R₂およびR₃がすべて −CH₂−CH＝CH₂であるトリアリルイソシア
ヌレートは酢酸ビニルとの共重合性が良く、かつ
エステル交換またはケン化に対して安定性が大き
いので架橋剤として好ましい。 カルボン酸ビニルエステルとトリアジン環を有
する架橋性単量体よりなる共重合体を得るための
重合は、懸濁重合、塊状重合あるいは乳化重合等
の通常の重合方法で行ない得る。液体クロマトグ
ラフイー用充填剤を得る場合は懸濁重合が好まし
い。 カルボン酸ビニルエステルやトリアジン環を有
する架橋性単量体以外の単量体を、共重合体の物
性にほとんど影響しない程度に併用し共重合させ
ることは本発明の共重合体を得るうえで何ら支障
ない。 またカルボン酸ビニルエステルとトリアジン環
を有する架橋性単量体とを共重合させる際に、単
量体を溶解する有機溶媒の一種以上を単量体に加
えることにより得られる共重合体にパーマネント
ポアを形成させると共にそのポアの孔量、孔径あ
るいは孔径分布を制御する。単量体を溶解する有
機溶媒とは具体的には、トルエン、キシレン等の
芳香族炭化水素類、ヘプタン、オクタン、シクロ
ヘキサン、デカリン等の脂肪族炭化水素類、酢酸
ｎ−ブチル、酢酸iso−ブチル、酢酸ｎ−ヘキシ
ル、アジピン酸ジオクチル等の脂肪族エステル
類、フタル酸ジメチル、フタル酸ジオクチル、安
息香酸メチル等の芳香族エステル類、ブタノー
ル、ヘプタノール、オクタノール等のアルコール
類等のことである。懸濁重合を行なう場合は水に
溶解しにくい溶媒が好ましい。これらの有機溶媒
は単量体100重量部に対して20〜300重量部の範囲
で用いられる。特に機械的強度を必要とする高速
液体クロマトグラフイー用充填剤の製造に際して
は、有機溶媒の量は30〜100重量部の範囲にある
のがよい。 共重合体の孔径や孔径分布を制御するためにあ
るいは、共重合体の柔軟性を増すために単量体混
合物に溶解する線状重合体やゴムを単量体混合物
に添加してもよい。単量体混合物に溶解する線状
重合体やゴムとはたとえばポリ酢酸ビニル、ポリ
スチレン、クロロプレン、ブタジエン等のこと
で、単量体100重量部に対して20重量部以下、好
ましくは10重量部以下で用いられる。 重合に際して用いられる開始剤の種類や量は、
重合方法に合わせて任意に選び得る。通常の懸濁
重合や塊状重合では一般的なラジカル重合開始
剤、たとえば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）等のアゾ系の開始剤や、過酸化ベン
ゾイル、過酸化ラウロイル等の過酸化物系の開始
剤を用いることができる。 重合によつて得られた共重合体のエステル交換
又はケン化反応は、水やアルコールまたはその混
合液を溶媒として酸またはアルカリを用いて行な
われる。ただし十分な機械的強度を有する充填剤
を得るためにはエステル基が水酸基へ変わつた割
合、つまり反応率が10〜80％の範囲になるように
コントロールするのが良い。反応率のコントロー
ルは反応溶媒、反応温度または反応時間を変える
ことより適当な条件を選びうる。 カルボキシル基を導入するために水酸基と反応
させる二塩基酸の酸無水物としては無水コハク酸
や無水グルタル酸が好ましい。同様な目的のため
にモノクロロコハク酸やモノクロログルタル酸等
の酸塩化物、あるいはモノクロロ酢酸やモノブロ
ム酢酸等のハロゲン化酢酸を水酸基と反応させて
も良い。反応はポリビニルアルコールの水酸基と
酸無水物、酸塩化物あるいはハロゲン化酢酸の反
応において用いられる公知の方法でよい。 本発明の共重合体は多量の水酸基を有するため
十分な親水性をもつ。水溶媒系で行なう液体クロ
マトグラフイー用充填剤として用いた場合、蛋白
質や糖等を吸着しにくいため血清や尿等の体液を
直接分析することが可能である。さらにカルボキ
シル基を含みそれに基づく分配作用をあわせもつ
ので、カルボキシル基を含まない場合にくらべて
より微細な分離が可能となる。生体成分によつて
は吸着が減少するものもある。たとえば実施例１
に示した共重合体の場合は、カルボキシル基を含
まない場合にくらべて、免疫グロブリンＭはより
高い回収率で溶出され、アルビミンの溶出容量は
より大きくなつて免疫グロブリンＧとの分離はさ
らに良好となる。したがつてこの共重合体はこれ
らの蛋白質の分離、分析に好ましい。 本発明の共重合体は、通常の液体クロマトグラ
フイー用充填剤のほかに、アフイニテイークロマ
トグラフイー用担体や分離用膜等に用い得る。 以下の実施例において本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明は実施例に何ら限定されるもの
ではない。 実施例 １ 酢酸ビニル100g、トリアリルイソシアヌレー
ト41.4g、酢酸ｎ−ブチル74g、デカン25gおよび
２，2′−アゾビスイソブチロニトリル3.4gよりな
る均一混合液と、少量のポリビニルアルコール及
びリン酸ナトリウムを溶解した水800mlとをフラ
スコに入れ十分攪拌したのち65℃で18時間、更に
75℃で５時間加熱して懸濁重合を行ない粒状共重
合体を得た。次に過、水洗、ついでアセトン抽
出後、カセイソーダ65gを溶解した水２の中で
15℃で20時間攪拌して共重合体のケン化反応を行
なつたのち粒子を過、水洗さらに乾燥した。乾
燥粒子30gを無水コハク酸2.1gと共にピリジン300
ml中に入れ60℃で16時間攪拌した。粒子を別、
水洗したのち分級して平均粒径10.2μmの架橋共
重合体を得た。 少量の前記共重合物をピリジン中で過剰の無水
酢酸と共に95℃で16時間反応させ反応前後の共重
合体の重量変化から求めた共重合体の水酸基の量
は5.5meq／ｇであつた。また前記共重合体に亜
鉛イオンを吸着させたのち酸で溶離し、溶離した
亜鉛イオンをエチレンジアミン四酢酸によるキレ
ート滴定で求めた値から計算した共重合体のカル
ボキシル基の量は0.13meq／ｇであつた。 少量の共重合体をフイルター付きの遠沈管に入
れ遠心器で回転させ（3000rpm、90分間）共重合
体表面の付着水を除いて水を保持した状態の共重
合体単量を測定し、さらに乾燥させたのち乾燥共
重合体の重量を測定して乾燥前後の重量変化から
保水量を求めた。この共重合体の保水量は1.59g
水／ｇ共重合体であつた。 この前記共重合体ａをステンレス製カラム（内
径7.5mm、長さ25cm）に充填し、0.1Mリン酸ソー
ダと0.3M塩化ナトリウムを含む水溶液（PH7.0）
を移動相として蛋白質標準サンプルを分析したと
ころ、カルボキシル基の導入反応を行なつていな
い共重合体ｂにくらべて人血清アルブミンの溶出
容量が大きくなり、免疫グロブリンＭの回収率が
高くなつた。

【表】 実施例 ２ 酢酸ビニル100g、トリアリルイソシアヌレー
ト32.2g，酢酸ｎ−ブチル40g及び２，2′−アゾビ
スイソプチロニトリル3.3gよりなる均一混合液を
用い、実施例１と同様に懸濁重合、さらにケン化
反応を行なつた。得られた乾燥粒子30gを無水コ
ハク酸8.5gと共にピリジン300ml中に入れ60℃で
16時間攪拌した。粒子を濾別、水洗したのち分級
して平均粒径9.2μmの共重合体を得た。共重合体
中の水酸基は8.9meq／ｇ、カルボキシル基は
1.02meq／ｇまた保水量は1.02g／ｇであつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくともカルボン酸ビニルエステルとトリ
   アジン環を有する架橋性単量体とから得られた架
   橋共重合体のエステル基の10〜80％を、ケン化反
   応またはエステル交換反応によつて水酸基に変換
   せしめたのち、該水酸基の一部と、二塩基酸の酸
   無水物、酸塩化物あるいはハロゲン化酢酸とを反
   応させることを特徴とする、下記の構造を有する
   親水性架橋共重合体の製造方法 ａ 共重合体を形成する全単量体単位中の架橋性
   単量体の割合が次式(1)で表される 0.05≦nb／（ａ＋nb）≦0.4 ……(1) （ただし、ａは共重合体中の架橋性単量体単位
   を除く単量体単位のモル分率、ｂは架橋性単量体
   単位のモル分率、ｎは架橋性単量体単位１分子が
   有する重合可能なビニル基等の官能基の数であ
   る。） ｂ ビニルアルコール単位に由来する水酸基 1.0〜14.0mew／ｇ ｃ カルボキシル基 0.05〜5.0meq／ｇ ｄ 保持し得る水の量 0.5〜4.0meq／ｇ