JPH05261280A - 金属キレート形成性の親水性ポリマー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えばクロマトグラフ用の粒子、圧縮された
濾材、紙、不連続吸着用の膜や粒子、液／液抽出用の可
溶性ポリマー、固体不浸透層の表面被覆等に用いること
ができる金属キレート形成性の親水性ポリマーを提供す
ること。 【構成】 金属イオンの結合、吸着等のため、下記の構
造を有する親水性ポリマー生成物。 Ｐ−Ｘ−Ａ−Ｑ （但し Ｐ は可溶性又は不溶性の親水性ポリマーを表
わし、 Ｘ はヘテロ原子Ｏ、Ｓ又はＮを意味し、 Ａ
は少なくとも３個の炭素原子を有する原子鎖を表わ
し、 Ｑ は末端金属キレート形成性置換基を有する少
なくとも２つの枝分かれを有する基をあらわし、その際
各分岐が２個又は最大で３個の炭素原子の原子列で互い
に隔てられている少なくとも２個のヘテロ原子Ｎ、Ｏ又
はＳを含むか、または Ｑ は少なくとも８個以上、最
大で３０個の原子が環中で並んでいる巨大環状環を表わ
し、その際その少なくとも３個は窒素原子である）

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕本発明は金属イオンを親水性ポリ
マーの中に繋ぎ止めるためのポリマーに関し、そして中
でも２価及び多価の金属イオンを吸収し、及び／又は固
定するための、この親水性ポリマーに結合されている
か、又は遊離している配位子を包含する。多くの理由か
ら種々の金属イオンを不溶性ポリマーや水溶性ポリマ
ー、中でも親水性ポリマーに結合することのできる配位
子に固定させることが重要である。親水性ポリマーとは
ロンドン、グラスゴー、ブラッキーのＣ．Ａ．Ｆｉｎｃ
ｈによって “Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒ
ｓ” の中にその第６５頁に次のように定義されてい
る：「親水性ポリマーは水中に溶解するか、又は水によ
って膨潤するようなポリマーである。」 本発明は水中で不溶性であるけれども膨潤することがで
きるか、又は１重量％以下が水中に溶解するような親水
性ポリマーを含む。親水性ポリマーは３つの主なグルー
プにわけることができ、すなわち ａ）ほとんど全部が炭水化物又は蛋白質に基づく天然ポ
リマー ｂ）主としてセルローズ、紙パルプ又は木綿リンターに
基づき、石油起源の化学薬剤、エポキシド、ビニルスル
ホン等の官能性化学材と反応しさせた合成ポリマー ｃ）石油化学起源のモノマー類の重合によって作られる
合成ポリマー これら主な群に加えて上記ｃとａまたはｂとの間、また
はａ、ｂ、ｃの間の中間群があり、例えば珪酸塩類や疎
水性ポリマーのように固体物質に吸着され、又は化学的
に結合しているもの等である。親水性ポリマーは １）水溶性であることができる ２）水不溶性であるが水に膨潤することができる。水不
溶性ポリマー２）は種々の物理的形状を有することがで
き、例えば： ２ａ）粒子 ２ｂ）繊維類、分離状のものや紙、布等のようなもの ２ｃ）例えば置換されたセルローズのような膜体 ２ｄ）例えば毛細菅のような管状物 ２ｅ）壁面の表面層 ２ｆ）スポンジ状物 親水性ポリマーは種々異なった化学構造を有することが
でき、多水和物であることができる。

３）すなわち例えばモノマー単位当たり少なくとも１つ
のヒドロキシル基というように多数のヒドロキシル基を
含むことができる。本発明に従い使用することのできる
ポリハイドリックポリマーは ３ａ）多糖類又は架橋化された多糖類 Ｉ セルローズ又はセルローズ誘導体 ＩＩ 澱粉又は澱粉誘導体 ＩＩＩ寒天又はアガロース ＩＶ 架橋したデキストラン又はデキストラン誘導体 Ｖ ポリエチレングリコール ３ｂ）ポリビニルアルコール又はその誘導体 ４）架橋した誘導体を含むポリアクリレート又はポリア
クリルアミド類 ５）上記群１−４の混合ポリマー ６）エポキシシランによって親水性化されたシリカゲル 本発明によれば、このポリマーの研究から、これは ａ）常温において少なくとも１％水中に溶解することが
でき、又はそのポリマーの重量の少なくとも半分が水中
に取り込まれるように膨潤させることが可能であり、ま
た ｂ）そのようなポリマーが本発明に従う配位子と直接又
は間接に結合できる官能基を含有している。

直接の結合は例えばそのポリマーがエポキシ基又は第１
級アミノ基を含んでいるときは直接の結合が可能であ
り、そして間接の結合はもし反応性基をそのポリマー中
の官能基、例えばヒドロキシル基やアミノ基を介して挿
入することができるときに達成される。水中に可溶性で
あるか、又は膨潤可能であるためにはそのポリマーは多
数の極性基、例えばヒドロキシル基、アミノカルバミノ
基又はより効果的ではないがエーテル基等を含む必要が
ある。これらの群には多糖類、ポリアクリレート、ポリ
ビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアルキレ
ングリコール、中でもポリエチレングリコールが含まれ
る。本発明に従う生成物の形状はその目的とする用途、
例えばクロマトグラフィー用の粒子、圧縮された濾材、
紙、不連続吸着用の膜や粒子、液／液抽出用の可溶性ポ
リマー、固体不浸透性層の表面被覆等に依存して適当に
選ぶことができる。金属イオン等に対して不透過性であ
つて本発明に従うポリマーのゲル皮膜により被覆されて
いる粒子は分析用及び医学診断に用いることができる。
その成品の１形態によれば、親水性又は疎水性の固体の
核を単分子層膜又は多分子層膜で覆い、そしてこの膜に
配位子が固定される。結合材として金属イオンを用いる
ことにより、外部の溶液からの物質は、もしこれがその
金属イオンに対して親和性を有するときは結合される。
実用例の一つとして、体外短絡におけるチューブ又は容
器の壁の次のような構造をあげることができよう。

種々の変形態様が特に診断薬において可能であり、図に
おいてＡは抗体又は抗体複合物であることができる。本
発明の別な態様のものは水溶性のものである。その特性
的なフォーク状に分岐した、又は巨大環状の配位子は次
にたし得場デキストラン、デキストリン、セルローズや
澱粉の水溶性誘導体、架橋していないポリビニルアルコ
ール等のような水和性ポリマーに共有結合的に結合され
る。適当な配位子の１例はソクラム、１，４，８，１１
−テトラアザシクロテトラデカンである。

もう一つの例は １，５，９−トリアザシクロドデカン
である。

ポリエーテルグリコール類及びポリプロピレングリコー
ル類ＨＯ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎ−Ｈ、ＨＯ−（ＣＨ_２
ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）−Ｈ並びにポリ−（２−メチルプロピ
レン）−グリコールは２個の末端ヒドロキシル基を有し
てここに分子の置換が起こり得るがこれは限定された水
溶性を有する。そのようにしてポリエチレングリコール
からポリエチレングリコールから金属結合性のフォーク
状、又は巨大環状の配位子、例えばモノ置換された巨大
環状配位子 又は例えば下記のような両端において置換されているフ
ォーク状配位子 を有する１端部側又は両端部に置換された誘導体を作る
ことができる。本発明に従うそのような水溶性誘導体は
端に膨潤可能な水不溶性の誘導体と異なる用途がある。
それらは抽出の分離原理として金属イオン親和性を重合
相系に導入するための改質材として、吸着による括約部
材として、又は固定された金属イオンを有する表面被覆
用として使用することができる。本発明はそれらの配位
子が３個のヘテロ原子を含み、例えば脂肪族鎖−
（Ｒ_２）_ｎ−によって隔てられているアミノ基であつ
て、Ｒが水素又はアルキル、好ましくは水素であり、そ
してＮが２つ又は３つあるものよりなり、それによつて
ポリマー内の結合がフォーク状配位子を形成するような
配位子を特徴とするものである。

Ｎ^１、Ｎ^４ の全ての窒素原子はＣｕ^２＋、Ｎｉ^２＋、
Ｃｏ^２＋、Ｚｎ^２＋のような遷移金属を結合することが
でき、更に又Ｈｇ^２＋、白金、Ａｇ^＋等を配位的に結合
することができるが、末端窒素原子は立体的な理由から
配位の傾向が最も高い。本発明によればＮ^１とＮ^２との
回りに配位する傾向はＮ^１ とＮ^２との間に環系を作り
出すためにブリッジＲ^５を導入するか、又は基Ｒ を少
なくとも１個の配位性原子、Ｏ、Ｎ又はＳ で置換する
ことによって高められる。最初にあげた環系においては
金属類は窒素原子及び他のＮ^１ とＮ^４との間の架橋中
の配位原子（Ｏ、Ｎ、Ｓ） に強固に結合される。本発
明の別な態様によれば、配位子は包括的アルキル化によ
って下記の構造 を持つに至るが、ここでＲ は配位性のＮ、Ｏ、Ｓ原子
を少なくとも１個異常含む置換基である。Ｒ の例はこ
こでは ＣＨ_２−ＣＯＯＨ である。ここでは立体的に
非常に有利にＥＤＴＡ（エチレンジアミン４酢酸）と同
じ型の配位性原子の群が形成されており、それによって
結合作用はＮ^３及びＮ^４、さらにはまたＮ^４の上のカル
ボキシメチル基によつても高められている。トリス−
（２−アミノエチル）アミンをアガロース及び他の重合
物に結合させてｐＨ１０においてブロモアセテートで処
理することにより作られた生成物は銅イオンを極めて強
固に結合する成品を提供する。金属親和性の特異性の高
い生成物がＲ 以外の他の置換基を選ぶことによつて作
ることができ、そして公知の金属結合特性を有する多く
の化合物はそのような置き換えに適している。ここでも
そにフォーク状に分岐した配位子の構造が金属イオンの
結合の強化をもたらす。遊離の配位子と結合された配位
子との間の結合強度の差は以下にあげる近似計算によっ
て明らかである。２座配位子と６価金属イオンとから
「トリコンプレックス」が自由溶液中で形成される。

はＳ である。このＩＩＩ の錯塩は次に下記のように
なる： が形成される。そのＩＩＩ の形成反応の反応常数は例
えば約１０^１８程度であって、上記Ｖに対しては近似的
に１０^１８の３乗根、すなわち１０^６ となる。これは
１０^１２のオーダーの低下を与える。

のような固定されたキレート構造が得られる。

１０^１２ であり、すなわちＶ の十億倍である。従っ
て３個の分岐を有するフォークを用いれば１０^１８以上
の形成反応常数に達することができる。これは極めて単
純なラフな計算であるけれども、ポリマーの固定はエン
トロピーの変化によって結合常数、すなわち錯塩形成常
数を高めると考えられ、これはこのような論議の肯定性
を与える。これは配位子固定の重要性及び金属で固定化
した生成物のユニークな能力を強調するものである。上
記のことは全てのフォーク状分岐配位子について当ては
まる。アルデヒドやケトンの縮合の利点の一つは反応生
成物のより正確な制御である。ＲＣＨＯによれば下記を
得ることができる： 上記のａ）やａ）とｂ）との混合物ではなくてｂ）を得
ることが望まれる。ＲＣＨＯの大過剰量を用いることに
よつてｂ）の生ずる量を高めることができる。それらＮ
Ｈ_２ 基を例えばエポキシ基、活性水素基等の求電子基
を含む物質によって置き換えることも可能である。ブロ
モアセテートを用いた場合には例えば下記が得られる。

上記化合物ｆ）を得たい時には元のアミノ配位子を大過
剰のブロモアセテートを用いてアルカリ性環境中で処理
すればよい。単純アルデヒドまたはケトンからそれぞれ
の「フォーク種」によってそれぞれの生成物が形成さ
れ、例えばサルチルアルデヒドを用いれば下記 のようである。シッフ塩基の一つであるいわゆる「ザー
レン配位子」においてはその二重結合は硼水素化ナトリ
ウムを用いて還元除去することができる。８−ヒドロキ
シ−キノリン−カルブアルデヒドを用いれば下記 が得られる。この、本発明の配位子の一つである「ダブ
ルオキシン」配位子は金属吸着剤として用いられる。本
発明は配位子が酸エステル及び／又はアミノ基あるいは
イミノ基、そして必要な場合は更にチオエーテル基によ
って、合成の間にすでにそのポリマーに結合されてしま
っており、従って簡単に合成することができ且つ吸着を
増大させる構造（例えばアミノＮ）をも含んでいる出発
物質に結合されているような生成物にも関する。

しかしながら最も可能性の高いのは、このような場合に
おいて閉環が存在することである。

形成された金属錯化合物はその環の中に僅か８個の原子
を有して弱いけれども、しかしながらカルボキシメチル
化によって著しく強化することができる。本発明に従う
生成物のための好適な合成方法は例えばエポキシ基、イ
ソシアネート基、ビニルスルホン、活性水素のような活
性基を含む浸水性ゲルから出発して１、２または３段階
よりなる。少なくとも３個の脂肪族的に結合されたアミ
ノ基を有する、あらかじめ形成された巨大環状化合物を
例えばエポキシポリマーと反応させる。このポリマー中
に固定されている巨大キレート環配位子はそのようにし
てアルキル化、カルボキシル化等にかけることができ、
それによってその生成物の吸着特性を更に改善すること
ができる。もう一つの合成方法によればそのトリス−
（２−アミノエチル）−アミンは例えば過沃素酸で酸化
させた澱粉、すなわち「アルデヒド澱粉」のようなアル
デヒド基を含むポリマーに縮合させることができ、次い
で安定化のために還元することができる。これは図式的
に表わせば次のようである： そのあとで二つの第１級アミノ基を置換する。フォーク
状配位子は追加的な分岐を含むことができる。このよう
なものも本発明の範囲に含まれると考えなければならな
い。その一例は であるが、しかしながら同一の分岐点から三本の分岐を
得ることは困難である。理論的にはこれは窒素によって
可能であるけれども、しかしながら＋電荷が形成され
る。

この構造を少量のトリス−（２−アミノエチル）−アミ
ンを用いてある反応条件（強いアルカリ性環境中で）に
よって得ることが可能である。この構造 はその３つの対称に配置した第１級アミノ基を有する
（トリス−２−アミノエチル）アミン の接近可能性に基いて極めて特異的である。これら第１
級アミノ基はエポキシ基等で活性化されたポリマーと反
応するための適用点（求核性）である。もしそれら活性
基がそのポリマーの中で互いに接近して位置していない
時は１個のアミノ基だけが反応し、そしてその化合物は
側鎖によってポリマーに結合され、そして第３級窒素が
分岐点となってフォーク状に枝分れし、そして反応しな
かった両方の第１級アミノ基が末端基となる形の配位子
を形成する。このように中間生成物 が得られ、これは４個のヘテロ原子すなわち窒素原子を
有し、これらは例えばＣｕ^２＋のような重金属を配位さ
せることができる。しかしながら金属結合性は非常に弱
くて比較的弱い可溶性の多くのキレート形成性物質によ
つて分解されてしまい、従って強化する必要がある。閉
環がそれら窒素原子の容量を高め、これらは一緒になっ
て例えばＮｉ^２＋、Ｃｕ^２＋、Ｚｎ^２＋等のようなある
種の重金属を結合させ固定させる。この金属結合容量を
上昇させるもう一つの方法は適当に配置された“求核
性”ヘテロ原子Ｎ、Ｏ及びＳを有する種々の置換基を結
合させることによる枝分れの「構成」である。この拡大
は異った種々の反応、例えばそれらのアミノ基にアルデ
ヒドやケトン類と縮合させることによって行うことがで
き、それによっていわゆるシッフ塩基が形成される。唯
一種類のアルデヒドまたはケトンがその反応混合物中に
存在するようにするのがもっとも単純で且つもっとも効
果的であり、それによって対称の枝分れが得られ、これ
が強力な金属錯化合物（対称の）を形成するのを助け
る。縮合生成物は二重結合を含み、そして出発中間化合
物と平衡に達する。このものは還元によって安定化させ
ることができ、それによって２重結合が消失して金属結
合能力は若干低下する。しかしながら上述した具体例に
おいては例えば銅イオンを結合する能力は極めて強く、
これはしばしばその金属イオンを強力な可溶性の錯塩形
成剤であるＥＤＴＡ、すなわちエチレンジアミンテトラ
酢酸による溶離が不可能なほどである。Ｎ及びフエノー
ル性ＯＨが正しい場所に設けられたフォーク状配位子を
製造するためのもう一つの方法として下記が有効である
ことが示されている。

これらのゲルは異常に強力な緑色の同錯塩を与える。こ
れらの物質はそれぞれの枝分れ連鎖中の二つの窒素原子
が互いに２ヶまたはそれ以上の炭素原子によって隔てら
れておらずに隣合っているという点でその他の化合物の
範囲の外側にあるものである。他の類似のニトロソ化合
物が例えばｏ−ニトロソフエノールのように類似の錯化
合物を与える。同一の、または類似のフォーク状配位子
について他の出発物質を用いることも可能であり、例え
ば はその結合反応の間にそのアルデヒド基がブロツクされ
ていてそのあとで縮合の前にそれらのブロッキングが解
除される（強酸の中で）ようにする必要がある。知られ
ている限り上記物質Ａは市販では入手することができな
い。もう一つの可能性は である。これはいわゆる窒素マスタードであるが、強力
に作用する細胞毒である。こゝで上記Ｂ）化合物はその
生成物がポリマーに結合される前にキレート剤と、例え
ば のように反応させる必要があり、その後で上記化合物
Ｃ）をポリマーの中に結合させる。これは実施可能であ
るけれども複雑な方法であって種々の変法が可能であ
る。考えられるけれども現在なお現実的でないのは例え
ばトリスエポキシドのようなグリセロールとエピクロロ
ヒドリンとから得ることができる三官能性薬剤を使用す
ることである。

下にあげる式のいくつかの場合に、假定的に想像した金
属配結合が示されている。

Ｅ）＋適当なキレート化剤、例えば ここではフォークは存在するけれどもそのフォーク点は
炭素原子である。「フォークの腕」を形成させる別な方
法を用いることも可能である。例えば： 本発明の一つの変形態様によれば、その生成物は巨大環
状配位子を含んでいる。これまで、「二重に」キレート
作用を行う薬剤は記述されていないけれども、他方にお
いてポリマーが著しく疎水性である（ポリスチレン）の
ような巨大環状配位子を有するポリマー生成物はＣｒａ
ｍ等によって記述されている。しかしながら親水性の特
性が本発明に従う生成物の本質的な特徴であり、これは
そのポリマーを構成する各モノマー単位中にヒドロキシ
ル基、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、またはエ
ーテル基を含みそれによってそのポリマーを水に可溶性
または膨張性にするような親水性ポリマーに関する。本
発明に従う水不溶性の生成物は従って５０重量％以上、
好ましくは７９重量％以上の水を吸収することができ
る。シクロデキストリン類はポリマーとしても、また巨
大環状配位子としても考えることができる。シクロデキ
ストリンはフタロシアニン類及びヘミン類似の配位子に
よって置換されている。これらの生成物は親水性ではあ
るけれども本来本発明と異なっていて、中でも分子量が
異っており、本発明に従う生成物はその全てが３０００
ダルトンよりも多い分子量を有する。もしそのようなシ
クロデキストリンの結合した金属キレート剤を３０００
ダルトン以上を有する親水性ポリマーに結合させた場合
にはそれらは本発明に従う生成物の範囲内に含まれるこ
とになる。この分子量３０００ダルトンは任意ではある
けれども本発明に従う生成物の置換されていないポリマ
ーの性質に関して選ばれたものであり、これはその生成
物の性質を選択的抽出または吸着に基づく分離目的に対
して特に適したものにすることを目的としたものであ
る。従って親水性ポリマーの概念をその分子の大きさと
離して定義することが重要である。本発明の変形態様の
一つによれば、ビニルスルホンポリマーまたはアルデヒ
ド含有ポリマーをトリス−（２−アミノエチル）−アミ
ンと例えばアルカリ性溶液の中で反応させ、次いでその
形成された生成物をアルデヒドまたはジケトンと縮合さ
せる。

現われるすべての場合においてその２重結合は例えば硼
水素化ナトリウムによって還元することができる。アミ
ノ配位子を２官能性の「活性化剤」、例えばエピクロロ
ヒドリン、エピブロモヒドリン、ビスエポキシド、ビス
イソシアネート、ジビニルスルホン等で処理した場合に
は多くの最終生成物が得られる。２官能性反応剤を低濃
度で加え、且つそのポリマーの配位作用が低い時はその
反応は主としてそのフォークのもっとも外側の二つのア
ミノ基の間の「短絡」によって制御され、すなわち環が
形成される。環はまた、縮合がジアルデヒド、ジケトン
またはキノンとで行われる時にも形成される。最も、単
純なキノンは次のように縮合し得る； このグループは種々の他の関連において極めて興味ある
ものである。このものは容易に酸化して下記式 を構成し、それらはすべて逆にもとの状態へ還元され得
る。それらの形はすべてＣｕ^２＋を結合させることがで
きる。ナフタザリンを用いて強く着色した金属キレート
性の配位子系が得られる。

置換されたヘテロ原子に対してもっとも近いところにア
ルデヒド基を有する複素芳香環ジアルデヒド、例えば によれば閉環が行なわれる。これによってより配位性の
高い原子をそのキレート系中に取り入れることができ
る。

この巨大環状配位子には「把手」を設けることができ、
すなわち下記のような第１級アミノ基または側鎖 （但し上記式においてＸはＮＨ_２またＳＨを表わし、そ
してｎは１、２、……）を設けることができる。このよ
うな巨大環状配位子は環中窒素原子によってポリマーの
中に直接連結されるあらかじめ形成された巨大環状配位
子よりも、「フォーク状配位子」においていくつかの第
１級アミノ基の間の間隔をブリッジすることによって得
られた配位子により似ている。

配位子の例 シスチンから作られた１８員環の巨大環。その６個のヘ
テロ原子のうち４個は硫黄である。

＞Ｓはいわゆるソフト金属・Ｈｇ^２＋、白金、銀及び金
とのみ強い錯塩を形成する。

巨大環の環窒素に直接結合したビスエポキシド。

環中に側鎖を生ずることもある。例えば： この場合、ＣＯＯＨ及びＮＨ_２は金属の結合を強めるこ
とができる。例１ エポキシド化したポリアルリルアミドの粒子１０ｇを３
３％濃度エチレングリコール３０ｍｌ、中に懸濁させ、
５ｍｌのトリス（２−アミノエチル）アミンを加え、そ
してこの混合物を１時間震盪する。ゲル粒子を粗い▲ろ
▼過目皿の吸引ロート中に集めて多量の水及び０．１ｍ
酢酸溶液で交互に洗滌した。生成物の少量を１×５ｃｍ
の▲ろ▼床中に充填し、これに０．０５Ｍの硫酸銅溶液
を注入した。このフロント分析は床体積１ｍｌ当り６０
μｍｏｌのＣｕがゲルに吸着されたことを示した。例２ ６２０ｇのアガロース ゲル（Ｓｅｐｈａｄｅｘ ▲Ｒ
▼ ６Ｂ）に１３０ｍｌの水、７５０ｍｌの２ＭＮａ_２
ＣＯ_３、０．６ｇのＮａＢＨ_４及び７５ｍｌのジビニル
スルホンを加えた。この懸濁液を一夜室温において撹拌
した。この活性化された生成物を水で洗滌した。この活
性化された生成物１５０ｍｌに１５０ｍｌの蒸溜水及び
２０ｍｌのトリス（２−アミノエチル）アミンを加え、
ｐＨを９．０に調節し、そしてこの混合物を外気温度に
おいて８０時間震盪した。この生成物を多量の水で洗滌
した。５０ｇのアミノ基の結合したゲルに２ｇのサリチ
ルアルデヒド及び５０ｍｌの０．１Ｍ燐酸ナトリウム溶
液を加えてこれを一夜震盪した。洗滌のあとでこの生成
物のＣｕ^２＋、Ｆｅ^２＋及びＭｉ^２＋の吸着容量を試験
した。すべてのイオンは強固に吸着し、そしてほんの僅
かの量が１，Ｍグリシンによって洗い出された。例３ 上記例２に従うジビニルスルホンで活性化したゲル５０
ｇをｐＨ９に調節した５０ｍｌの０．２Ｍ炭酸ナトリウ
ム緩衝液５０ｍｌと混合し、２４５ｇのシクラムを加
え、そしてこの懸濁液を７日間放置し、そのあとでゲル
をフイルタの上で吸引分離し、水及び０．１Ｍ酢酸で交
互に洗滌した。形成されたゲルは紫色で固定された銅錯
塩を有していた。例４ １００ｇの木綿を１００ｍｌの０．６ＭＮａＯＨ及び３
０ｇのブタンジオールジグリシジルエーテルで活性化し
た。次にこの木綿を水で洗滌し、その後でｐＨ１１．０
に調節した０．１Ｍ炭酸ナトリウムで洗滌した。この木
綿をこの緩衝液５０ｍｌの中に懸濁させ、１ｇのシクラ
ムを加え、そして三日後にそのゲルを洗滌した。少量の
試料を：Ｃｕ^２＋、Ｆｅ^３＋、Ｎｉ^２＋で試験した。こ
の木綿はそれぞれ紫、黄色、及び緑色に染色され、そし
てこの色は１Ｍグリシン及び０．０１ＭＥＤＴＡに対し
て抵抗性であった。例５ ５ｇのヒドロキシプロピル化シリカゲルを１００ｍｌの
０．１ＭＮａＨＣＯ_３の中の５ｍｌのジビニルスルホン
で１８時間にわたり外気温度において震盪しながら活性
化させた。この生成物を水で洗滌し、そして次に２０ｍ
ｌの水の中の２ｍｌのトリス−（２−アミノエチル）ア
ミンと反応させた。１５時間後にこのシリカゲルを水
で、次に０．１Ｍ燐酸ナトリウム緩衡液で洗滌した。こ
のゲルをこの緩衡液２０ｍｌ中に懸濁させてこれに１ｍ
ｌのグルタルアルデヒドを加えた。１時間反応させた後
にこのゲルを多量の水で洗滌した。このゲルはグルタル
アルデヒドで処理しなかったアミノゲルよりも強力に
銅、鉄、ニッケル及びコバルトのイオンを吸着した。例６ 例１に従うトリス−（２−アミノエチル）−アミンを結
合させたアガロース２２ｇを５０℃においてｐＨ７．０
の０．２Ｍ燐酸ナトリウム緩衡液の中で２日間にわたり
処理した。その生成物を洗滌し、そして銅イオン及びニ
ッケルイオンを吸着する能力について試験し、そして非
常に強い吸着が証明された。例７ 平均分子量４９０００を有するポリビニルアルコール２
ｇを５０ｍｌの０．１Ｍ重炭酸ナトリウム中に溶解し、
これに０．５ｍｌのジビニルスルホンを加えた。１時間
後にこの溶液を中和し、そして４ｌの水に対して２回透
析し、そして第３回目はＮａＨＣＯ_３に対して透析し
た。この溶液の半分ａ）に対して０．２ｇのシクラムを
加え、そしてもう一方の半分ｂ）に２ｍｌのトリス−
（２−アミノエチル）−アミンを加えた。１日後にこの
溶液ａ）を蒸溜水に対して透析し、そしてｂ）は０．１
Ｍの燐酸塩溶液に対して透析した。その溶液ｂ）に０．
５ｇの脂環式アルデヒドを加え、そして５時間後にこの
溶液を蒸溜水に対して透析した。次にこれらａ）ｂ）の
各溶液に２ｍｌの０．１Ｍ硫酸銅溶液を加え、そしてそ
れらをもう一度透析した。繰返し透析した後でその透析
用袋の内容物は着色されたまゝに留まっており、銅イオ
ンがその高分子ポリビニルアルコール誘導体に錯化結合
していたことを示す。例８ ２個のアミノ基を有するフォーク状配位子をエチレング
ルコールと０．１ＭＮａＨＣＯ_３との混合物の中で加熱
しながらまたは加熱せずに８−ヒドロキシキノリン−カ
ルブアルデヒドで処理した。この推定式Ｘを有する配位
子は非常に強い錯化合物をコバルトと（橙赤色）、ニッ
ケルと（橙赤色）、銅と（オリーブ緑）及び鉄と（暗褐
色）それぞれ形成する。例９ 単純なフォーク状配位子の０．１ＭＮａ_２ＣＯ_３中での
２−ニトロソ−１−ナフトールとの反応から、黄色生成
物が得られたが、これはオリーブ緑の種々の錯化合物を
形成した。ＮａＢＨ_４で還元することによってその黄色
は消失し、そして白色または無色のゲルが得られた。こ
のゲルは２個の銅と暗緑色の錯塩を形成した。恐らくこ
の錯塩は下記の構造 を有しているものと考えられ、すなわち還元によってヒ
ドラゾ配位子に変化するようなアゾ配位子である。この
ようにこゝでも二つが一緒になって強力な固定したキレ
ートを形成するキレート形成剤のようなキレート形成構
造が存在する。このものゝ銅・ゲルを中性の０．１Ｍ
ＥＣＤＴＡ溶液を通して沈降させた時にその溶液は未着
色のまゝに留まり、このことは極めて強力な錯化合物が
壊れなかったことを示す。

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【化１】 またその際Ｒ¹ とＲ² とは互いに同一であっても異なっ
ていてもよく、かつＮ²及びＮ³ と環又は連鎖の中の２
個又は３個の炭素原子によって隔てられた少なくとも１
個の配位性Ｎ、Ｏ又はＳ原子を含む置換基であり、Ｒ³
はアルキル、カルボキシアルキル又はカルボキシアルケ
ンをあらわし、Ｒ⁴ はＨ、アルキル又はカルボキシアル
キルであり、そしてｎとｍとは１、２、３、４又は５の
数である、請求項１記載の生成物。

【化２】 を有し、その際Ｒは環の中の少なくとも１個のヘテロ原
子又は少なくとも１個のフェノール性ＯＨ基又はＮＨ₂
基を有する芳香族又は複素環式環系を表わし、その際こ
れらの基又は環内ヘテロ原子は連鎖中の窒素原子と環と
の間の炭素原子に対してオルソ位置において置換されて
いる、請求項２記載の生成物。

【化３】 （但しこの式においてＲ⁵ はアルケン、アザアルケン、
オカアルケン又はチアアルケン或いはそれらの誘導体を
含む）と反応させることによって、２官能性反応剤によ
り閉環されて８ないし３０個の炭素原子と、少なくとも
３個の窒素原子とを有し、そしてその少なくとも１個が
環内のＮＨ₂ 基のそれであるような巨大環状配位子に構
成さている、請求項２記載の生成物。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属イオンを親水性ポリ
マーの中に繋ぎ止めるためのポリマーに関し、そして中
でも２価及び多価の金属イオンを吸収し、及び／又は固
定するための、この親水性ポリマーに結合されている
か、又は遊離している配位子を包含する。

【０００２】

【従来の技術】多くの理由から種々の金属イオンを不溶
性ポリマーや水溶性ポリマー、中でも親水性ポリマーに
結合することのできる配位子に固定させることが重要で
ある。親水性ポリマーとはロンドン、グラスゴー、ブラ
ッキーのＣ．Ａ．Ｆｉｎｃｈによって“Ｓｐｅｃｉａｌ
ｉｔｙ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ”の中にその第６５頁に次の
ように定義されている：「親水性ポリマーは水中に溶解
するか、又は水によって膨潤するようなポリマーであ
る。」 本発明は水中で不溶性であるけれども膨潤することがで
きるか、又は１重量％以下が水中に溶解するような親水
性ポリマーを含む。親水性ポリマーは３つの主なグルー
プにわけることができ、すなわち ａ）ほとんど全部が炭水化物又は蛋白質に基づく天然ポ
リマー ｂ）主としてセルローズ、紙パルプ又は木綿リンターに
基づき、石油起源の化学薬剤、エポキシド、ビニルスル
ホン等の官能性化学材と反応しさせた合成ポリマー ｃ）石油化学起源のモノマー類の重合によって作られる
合成ポリマー これら主な群に加えて上記ｃとａまたはｂとの間、また
はａ、ｂ、ｃの間の中間群があり、例えば珪酸塩類や疎
水性ポリマーのように固体物質に吸着され、又は化学的
に結合しているもの等である。親水性ポリマーは １）水溶性であることができる ２） 水不溶性であるが水に膨潤することができる水不
溶性ポリマー２）は種々の物理的形状を有することがで
き、例えば： ２ａ）粒子 ２ｂ）繊維類、分離状のものや紙、布等のようなもの ２ｃ）例えば置換されたセルローズのような膜体 ２ｄ）例えば毛細管のような管状物 ２ｅ）壁面の表面層 ２ｆ）スポンジ状物親水性ポリマーは種々異なった化学
構造を有することができ、多水和物であることができ
る。 ３）すなわち例えばモノマー単位当たり少なくとも１つ
のヒドロキシル基というように多数のヒドロキシル基を
含むことができる。本発明に従い使用することのできる
ポリハイドリックポリマーは ３ａ）多糖類又は架橋化された多糖類 Ｉ セルローズ又はセルローズ誘導体 II 澱粉又は澱粉誘導体 III 寒天又はアガロース IV 架橋したデキストラン又はデキストラン誘導体 Ｖ ポリエチレングリコール ３ｂ）ポリビニルアルコール又はその誘導体 ４）架橋した誘導体を含むポリアクリレート又はポリア
クリルアミド類 ５）上記群１−４の混合ポリマー ６）エポキシシランによって親水性化されたシリカゲル 本発明によれば、このポリマーの研究から、これは ａ）常温において少なくとも１％水中に溶解することが
でき、又はそのポリマーの重量の少なくとも半分が水中
に取り込まれるように膨潤させることが可能であり、ま
た ｂ）そのようなポリマーが本発明に従う配位子と直接又
は間接に結合できる官能基を含有している。 直接の結合は例えばそのポリマーがエポキシ基又は第１
級アミノ基を含んでいるときは直接の結合が可能であ
り、そして間接の結合はもし反応性基をそのポリマー中
の官能基、例えばヒドロキシル基やアミノ基を介して挿
入することができるときに達成される。水中に可溶性で
あるか、又は膨潤可能であるためにはそのポリマーは多
数の極性基、例えばヒロドキシル基、アミノカルバミノ
基又はより効果的ではないがエーテル基等を含む必要が
ある。これらの群には多糖類、ポリアクリレート、ポリ
ビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアルキレ
ングリコール、中でもポリエチレングリコールが含まれ
る。本発明に従う生成物の形状はその目的とする用途、
例えばクロマトグラフィー用の粒子、圧縮された濾材、
紙、不連続吸着用の膜や粒子、液／液抽出用の可溶性ポ
リマー、固体不浸透層の表面被覆等に依存して適当に選
ぶことができる。金属イオン等に対して不透過性であっ
て本発明に従うポリマーのゲル皮膜により被覆されてい
る粒子は分析用及び医学診断に用いることができる。そ
の成品の１形態によれば、親水性又は疎水性の固体の核
を単分子層膜又は多分子層膜で覆い、そしてこの膜に配
位子が固定される。結合材として金属イオンを用いるこ
とにより、外部の溶液からの物質は、もしこれがその金
属イオンに対して親和性を有するときは結合される。実
用例の一つとして、体外短絡におけるチューブ又は容器
の壁の次のような構造をあげることができよう。種々の
変形態様が特に診断薬において可能であり、図において
Ａは抗体又は抗体複合物であることができる。本発明の
別な態様のものは水溶性のものである。その特性的なフ
ォーク状に分岐した、又は巨大環状の配位子は次にたし
得場デキストラン、デキストリン、セルローズや澱粉の
水溶性誘導体、架橋していないポリビニルアルコール等
のような水和性ポリマーに共有結合的に結合される。適
当な配位子の１例はソクラム、１，４，８，１１−テト
ラアザシクロテトラデカンである。

【化４】 もう一つの例は１，５，９−トリアザシクロドデカンで
ある。

【化５】 ポリエーテルグリコール類及びポリプロピレングリコー
ル類ＨＯ−（ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ）_n −Ｈ、ＨＯ−（ＣＨ₂
ＣＨ₂ ＣＨ₂ Ｏ）−Ｈ並びにポリ−（２−メチルプロピ
レン）−グリコールエーテル

【化６】 は２個の末端ヒドロキシル基を有してここに分子の置換
が起こり得るがこれは限定された水溶性を有する。その
ようにしてポリエチレングリコールからポリエチレング
リコールから金属結合性のフォーク状、又は巨大環状の
配位子、例えばモノ置換された巨大環状配位子

【化７】 又は例えば下記のような両端において置換されているフ
ォーク状配位子

【化８】 を有する１端部側又は両端部に置換された誘導体を作る
ことができる。本発明に従うそのような水溶性誘導体は
端に膨潤可能な水不溶性の誘導体と異なる用途がある。
それらは抽出の分離原理として金属イオン親和性を重合
相系に導入するための改質材として、吸着による括約部
材として、又は固定された金属イオンを有する表面被覆
用として使用することができる。本発明はそれらの配位
子が３個のヘテロ原子を含み、例えば脂肪族鎖−
（Ｒ₂）_n −によって隔てられているアミノ基であっ
て、Ｒが水素又はアルキル、好ましくは水素であり、そ
してＮが２つ又は３つあるものよりなり、それによって
ポリマー内の結合がフォーク状配位子を形成するような
配位子を特徴とするものである。

【化９】 Ｎ¹ 、Ｎ⁴ の全ての窒素原子はＣｕ²⁺、Ｎｉ²⁺、Ｃ
ｏ²⁺、Ｚｎ²⁺のような遷移金属を結合することができ、
更に又Ｈｇ²⁺、白金、Ａｇ⁺ 等を配位的に結合すること
ができるが、末端窒素原子は立体的な理由から配位の傾
向が最も高い。本発明によればＮ¹ とＮ² との回りに配
位する傾向はＮ¹ とＮ² との間に環系を作り出すために
ブリッジＲ⁵ を導入するか、又は基Ｒを少なくとも１個
の配位性原子、Ｏ、Ｎ又はＳで置換することによって高
められる。最初にあげた環系においては金属類は窒素原
子及び他のＮ¹ とＮ⁴ との間の架橋中の配位原子（Ｏ、
Ｎ、Ｓ）に強固に結合される。本発明の別な態様によれ
ば、配位子は包括的アルキル化によって下記の構造

【化１０】 を持つに至るが、ここでＲは配位性のＮ、Ｏ、Ｓ原子を
少なくとも１個以上含む置換基である。Ｒの例はここで
はＣＨ₂ −ＣＯＯＨである。ここでは立体的に非常に有
利にＥＤＴＡ（エチレンジアミン４酢酸）と同じ型の配
位性原子の群が形成されており、それによって結合作用
はＮ³ 及びＮ⁴ 、さらにはまたＮ⁴ の上のカルボキシメ
チル基によっても高められている。トリス−（２−アミ
ノエチル）アミンをアガロース及び他の重合物に結合さ
せてｐＨ１０においてブロモアセテートで処理すること
により作られた生成物は銅イオンを極めて強固に結合す
る成品を提供する。金属親和性の特異性の高い生成物が
Ｒ以外の他の置換基を選ぶことによって作ることがで
き、そして公知の金属結合特性を有する多くの化合物は
そのような置き換えに適している。ここでもそこにフォ
ーク状に分岐した配位子の構造が金属イオンの結合の強
化をもたらす。遊離の配位子と結合された配位子との間
の結合強度の差は以下にあげる近似計算によって明らか
である。２座配位子と６価金属イオンとから「トリコン
プレックス」が自由溶液中で形成される。

【化１１】 このIII の錯塩は次の下記のようになる：

【化１２】

【化１３】 が形成される。そのIII の形成反応の反応常数は例えば
約１０¹⁸程度であって、上記Ｖに対して近似的に１０¹⁸
の３乗根、すなわち１０⁶ となる。これは１０¹²のオー
ダーの低下を与える。

【化１４】 のような固定されたキレート構造が得られる。ここでそ
の形成反応常数は近似的に

【数１】 であり、すなわちＶの＋を倍である。従って３個の分岐
を有するフォークを用いれば１０¹⁸以上の形成反応常数
に達することができる。これは極めて単純なラフな計算
であるけれども、ポリマーの固定はエントロピーの変化
によって結合常数、すなわち錯塩形成常数を高めると考
えられ、これはこのような論議の肯定性を与える。これ
は配位子固定の重要性及び金属で固定化した生成物のユ
ニークな能力を強調するものである。上記のことは全て
のフォーク状分岐配位子について当てはまる。アルデヒ
ドやケトンの縮合の利点の一つは反応生成物のより正確
な制御である。ＲＣＨＯによれば下記を得ることができ
る：

【化１５】 上記のａ）やａ）とｂ）との混合物ではなくてｂ）を得
ることが望まれる。ＲＣＨＯの大過剰量を用いることに
よってｂ）の生ずる量を高めることができる。それらＮ
Ｈ₂ 基を例えばエポキシ基、活性水素基等の求電子基を
含む物質によって置き換えることも可能である。ブロモ
アセテートを用いた場合には例えば下記が得られる。

【化１６】 上記化合物ｆ）を得たい時には元のアミノ配位子を大過
剰のブロモアセテートを用いてアルカリ性環境中で処理
すればよい。単純アルデヒドまたはケトンからそれぞれ
の「フォーク種」によってそれぞれの生成物が形成さ
れ、例えばサルチルアルデヒドを用いれば下記のようで
ある。

【化１７】 シッフ塩基の一つであるいわゆる「ザーレン配位子」に
おいてはその二重結合は硼水素化ナトリウムを用いて還
元除去することができる。８−ヒドロキシ−キノリン−
カルブアルデヒドを用いれば下記

【化１８】 が得られる。この、本発明の配位子の一つである「ダブ
ルオキシン」配位子は金属吸着剤として用いられる。本
発明は配位子が酸エステル及び／又はアミノ基あるいは
イミノ基、そして必要な場合は更にチオエーテル基によ
って、合成の間にすでにそのポリマーに結合されてしま
っており、従って簡単に合成することができ且つ吸着を
増大させる構造（例えばアミノＮ）をも含んでいる出発
物質に結合されているような生成物にも関する。

【化１９】 しかしながら最も可能性の高いのは、このような場合に
おいて閉環が存在することである。

【化２０】 形成された金属錯化合物はその環の中に僅か８個の原子
を有して弱いけれども、しかしながらカルボキシメチル
化によって著しく強化することができる。本発明に従う
生成物のための好適な合成方法は例えばエポキシ基、イ
ソシアネート基、ビニルスルホン、活性水素のような活
性基を含む浸水性ゲルから出発して１，２または３段階
よりなる。少なくとも３個の脂肪族的に結合されたアミ
ノ基を有する、あらかじめ形成された巨大環状化合物を
例えばエポキシポリマーと反応させる。このポリマー中
に固定されている巨大キレート環配位子はそのようにし
てアルキル化、カルボキシル化等にかけることができ、
それによってその生成物の吸着特性を更に改善すること
ができる。もう一つの合成方法によればそのトリス−
（２−アミノエチル）−アミンは例えば過沃素酸で酸化
させた澱粉、すなわち「アルデヒド澱粉」のようなアル
デヒド基を含むポリマーに縮合させることができ、次い
で安定化のために還元することができる。これは図式的
に表わせば次のようである：

【化２１】 そのあとで二つの第１級アミノ基を置換する。フォーク
状配位子は追加的な分岐を含むことができる。このよう
なものも本発明の範囲に含まれると考えなければならな
い。その一例は

【化２２】 であるが、しかしながら同一の分岐点から三本の分岐を
得ることは困難である。理論的にはこれは窒素によって
可能であるけれども、しかしながら＋電荷が形成され
る。

【化２３】 この構造を少量のトリス−（２−アミノエチル）−アミ
ンを用いてある反応条件（強いアルカリ性環境中で）に
よって得ることが可能である。この構造

【化２４】 はその３つの対称に配置した第１級アミノ基を有する
（トリス−２−アミノエチル）−アミン

【化２５】 の接近可能性の基づいて極めて特異的である。これら第
１級アミノ基はエポキシ基等で活性化されたポリマーと
反応するための適用点（求核性）である。もしそれら活
性基がそのポリマーの中で互いに接近して位置していな
い時は１個のアミノ基だけが反応し、そしてその化合物
は側鎖によってポリマーに結合され、そして第３級窒素
が分岐点となってフォーク状に枝分かれし、そして反応
しなかった両方の第１級アミノ基が末端基となる形の配
位子を形成する。このように中間生成物

【化２６】 が得られ、これは４個ヘテロ原子すなわち窒素原子を有
し、これらは例えばＣｕ²⁺のような重金属を配位させる
ことができる。しかしながら金属結合性は非常に弱くて
比較的弱い可溶性の多くのキレート形成性物質によって
分解されてしまい、従って強化する必要がある。閉環が
それら窒素原子の容量を高め、これらは一緒になって例
えばＮｉ²⁺、Ｃｕ²⁺、Ｚｎ²⁺等のようなある種の重金属
を結合させ固定させる。この金属結合容量を上昇させる
もう一つの方法は適当に配置された“求核性”ヘテロ原
子Ｎ、Ｏ及びＳを有する種々の置換基を結合させること
による枝分かれの「構成」である。この拡大は異なった
種々の反応、例えばそれらのアミノ基をアルデヒドやケ
トン類と縮合させることによって行うことができ、それ
によっていわゆるシッフ塩基が形成される。唯一種類の
アルデヒドまたはケトンがその反応混合物中に存在する
ようにするのがもっとも単純でかつもっとも効果的であ
り、それによって対称の枝分かれが得られ、これが強力
な金属錯化合物（対称の）を形成するのを助ける。縮合
生成物は二重結合を含み、そして出発中間化合物と平衡
に達する。このものは還元によって安定化させることが
でき、それによって二重結合が消失して金属結合能力は
若干低下する。しかしながら上述した具体例においては
例えば銅イオンを結合する能力を極めて強く、これはし
ばしばその金属イオンを強力な可溶性の錯塩形成剤であ
るＥＤＴＡ、すなわちエチレンジアミンテトラ酢酸によ
る溶離が不可能なほどである。Ｎ及びフェノール性ＯＨ
が正しい場所に設けられたフォーク状配位子を製造する
ためのもう一つの方法として下記が有効であることがし
めされている。

【化２７】 これらゲルは異常に強力な緑色の同錯塩を与える。これ
らの物質はそれぞれの枝分かれ連鎖中の二つの窒素原子
が互いに２ケまたはそれ以上の炭素原子によって隔てら
れておらずに隣合っているという点でその他の化合物の
範囲の外側にあるものである。他の類似のノトロソ化合
物が例えばＯ−ニトロソフェノールのように類似の錯化
合物を与える。同一の、または類似のフォーク状配位子
について他の出発物質を用いることも可能であり、例え
ば

【化２８】 を種々の第１級アミン、例えば

【化２９】 と結合させることができる。このためには下記化合物

【化３０】 はその結合反応の間にそのアルデヒド基がブロックされ
ていてそのあとで縮合の前にそれらのブロッキングが解
除される（強酸の中で）ようにする必要がある。知られ
ている限り上記物質Ａは市販では入手することができな
い。もう一つの可能性は

【化３１】 である。これはいわゆる窒素マスタードであるが、強力
に作用する細胞毒である。ここで上記Ｂ）化合物はその
生成物がポリマーに結合される前にキレート剤と、例え
ば

【化３２】 のように反応させる必要があり、その後で上記化合物
Ｃ）をポリマーの中に結合させる。これは実施可能であ
るけれども複雑な方法であって種々の変法が可能であ
る。考えられるけれども現在なお現実的でないのは例え
ばトリスエポキシドのようなグリセロールとエピクロロ
とドリンとから得ることができる三官能性薬剤を使用す
ることである。

【化３３】 下にあげる式のいくつかの場合に、假定的に想像した金
属配結合が示されている。 Ｅ）＋適当なキレート化剤、例えば

【化３４】 ここではフォークは存在するけれどもそのフォーク点は
炭素原子である。「フォークの腕」を形成させる別な方
法を用いることも可能である。例えば：

【化３５】 又は巨大環、例えば：

【化３６】 配位子の例

【化３７】

【化３８】

【化３９】

【化４０】

【化４１】

【化４２】

【化４３】 本発明の一つの変形態様によれば、その生成物は巨大環
状配位子を含んでいる。これまで、「二重に」キレート
作用を行なう薬剤は記述れていないけれども、他方にお
いてポリマーが著しく疎水性である（ポリスチレン）の
ような巨大環状配位子を有するポリマー生成物はＣｒｅ
ｍ等によって記述されている。しかしながら親水性の特
性が本発明に従う生成物の本質的な特徴であり、これは
そのポリマーを構成する各モノマー単位中にヒドロキシ
ル基、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、またはエ
ーテル基を含みそれによってそのポリマーを水に可溶性
または膨張性にするような親水性ポリマーに関する。本
発明に従う水不溶性の生成物は従って５０重量％以上、
好ましくは７９重量％以上の水を吸収することができ
る。シクロデキストリン類はポリマーとしても、また巨
大環状配位子としても考えることができる。シクロデキ
ストリンはフタロシアニン類及びヘミン類似の配位子に
よって置換されている。これらの生成物は親水性である
けれども本来本発明と異なっていて、中でも分子量が異
なっており、本発明に従う生成物はそのすべてが３００
０ダルトンよりも多い分子量を有する。もしそのような
シクロデキストリンの結合した金属キレート剤を３００
０ダルトン以上を有する親水性ポリマーに結合させた場
合にはそれらは本発明に従う生成物の範囲内に含まれる
ことになる。この分子量３０００ダルトンは任意ではあ
るけれども本発明に従う生成物の置換されていないポリ
マーの性質に関して選ばれたものであり、これはその生
成物の性質を選択的抽出または吸着に基づく分離目的に
対して特に適したものにすることを目的としたものであ
る。従って親水性ポリマーの概念をその分子の大きさと
離して定義することが重要である。本発明の変形態様の
一つによれば、ビニルスルホンポリマーまたはアルデヒ
ド含有ポリマーをトリス−（２−アミノエチル）−アミ
ンと例えばアルカリ性溶液の中で反応させ、次いでその
形成された生成物をアルデヒドまたはジケトンと縮合さ
せる。

【化４４】 現れるすべての場合においてその２重結合は例えば硼水
素化ナトリウムによって還元することができる。アミノ
配位子を２官能性の「活性化剤」、例えばエピクロロヒ
ドリンエピブロモヒドリン、ビスエポキシド、ビスイソ
シアネート、ジビニルスルホン等で処理した場合には多
くの最終生成物が得られる。２官能性反応剤を低濃度で
加え且つそのポリマーの配位作用が低いときはその反応
は主としてそのフォークのもっとも外側の二つのアミノ
基の間の「短絡」にとって制御され、すなわち環が形成
される。環または、縮合がジアルデヒド、ジケトンまた
はキノンとで行われる時にも形成される。最も単純なキ
ノンは次のように縮合しうる：

【化４５】 このグループは種々の他の関連において極めて興味ある
ものである。このものは容易に酸化して下記式

【化４６】 を構成し、それらはすべて逆にもとの状態へ還元され得
る。それらの形はすべてＣｕ²⁺を結合させることができ
る。ナフタザリンを用いて強く着色した金属キレート性
の配位子系が得られる。

【化４７】 置換されたヘテロ原子に対してもっとも近いところにア
ルデヒド基を有する複素芳香環ジアルデヒド、例えば

【化４８】 によれば閉環が行われる。これによってより配位性の高
い原子をそのキレート系中に取り入れることができる。

【化４９】

【化５０】 この巨大環状配位子には「把手」を設けることができ、
すなわち下記のような第１級アミノ基または側鎖

【化５１】 （但し上記式においてＸはＮＨ₂ またＳＨを表わし、そ
してｎは１，２，……）を設けることができる。このよ
うな巨大環状配位子は環中窒素原子によってポリマーの
中に直接連結されるあらかじめ形成された巨大環状配位
子よりも、「フォーク状配位子」においていくつかの第
１級アミノ基の間の間隔をブリッジすることによって得
られた配位子により似ている。配位子の例

【化５２】

【化５３】 シスチンから作られた１８員環の巨大環。その６個のヘ
テロ原子のうち４個は硫黄である。

【化５４】 ＞Ｓはいわゆるソフト金属Ｈｇ²⁺、白金、銀及び金との
み強い錯塩を形成する。

【化５５】 巨大環の環窒素に直接結合したビスエポキシド。

【化５６】

【化５７】 環中に側鎖を生ずることもある。例えば：

【化５８】 この場合、ＣＯＯＨ及びＮＨ₂ は金属の結合を強めるこ
とができる。例１ エポキンド化したポリアルリルアミドの粒子１０ｇを３
３％濃度エチレングリコール３０ｍｌ中に懸濁させ、５
ｍｌのトリス（２−アミノエチル）アミンを加え、そし
てこの混合物を１時間震盪する。ゲル粒子を粗い濾過目
皿の吸引ロート中に、集めて多量の水及び０．１ｍ酢酸
溶液で交互に洗滌した。生成物の少量を１×５ｃｍの濾
床中に充填し、これに０．０５Ｍの硫酸銅溶液を注入し
た。このフロント分析は床体積１ｍｌ当たり６０μｍｌ
のＣｕがゲルに吸着されたことを示した。例２ ６２０ｇのアガロースゲル（Ｓｅｐｈａｄｅｘ ６
Ｂ）に１３０ｍｌの水、７５０ｍｌの２ＭＮａ₂ Ｃ
Ｏ₃ 、０．６ｇのＮａＢＨ₄ 及び７５ｍｌのジビニルス
ルホンを加えた。この懸濁液を一夜室温において攪拌し
た。この活性化された生成物を水で洗滌した。この活性
化された生成物１５０ｍｌに１５０ｍｌの蒸留水及び２
０ｍｌのトリス（２−アミノエチル）アミンを加え、ｐ
Ｈを９．０に調節し、そしてこの混合物を外気温度にお
いて８０時間震盪した。この生成物を多量の水で洗滌し
た。５０ｇのアミノ基の結合したゲルに２ｇのサリチル
アルデヒド及び５０ｍｌの０．１Ｍの燐酸ナトリウム溶
液を加えてこれを一夜震盪した。洗滌のあとでこの生成
物のＣｕ²⁺、Ｆｅ²⁺及びＭｉ²⁺吸着容量を試験した。す
べてのイオンは強固に吸着し、そしてほんの僅かの量が
１Ｍグリシンによって洗い出された。例３ 上記例２に従うジビニルスルホンで活性化したゲル５０
ｇをｐＨ９に調節した５０ｍｌの０．２Ｍ炭酸ナトリウ
ム緩衝液５０ｍｌと混合し、２．４５ｇのシクラムを加
え、そしてこの懸濁液を７日間放置し、そのあとでゲル
をフィルタの上で吸引分離し、水及び０．１Ｍ酢酸で交
互に洗滌した。形成されたゲルは紫色で固定された銅錯
塩を有していた。例４ １００ｇの木綿を１００ｍｌの０．６ＭＮａＯＨ及び３
０ｇのブタンジオールジグリシジルエーテルで活性化し
た。次にこの木綿を水で洗滌し、その後でｐＨ１１．０
に調節した０．１Ｍ炭酸ナトリウムで洗滌した。この木
綿をこの緩衝液５０ｍｌの中に懸濁させ、１ｇのシクラ
ムを加え、そして三日後にそのゲルを洗滌した。少量の
試料をＣｕ²⁺、Ｆｅ²⁺、Ｎｉ²⁺で試験した。この木綿は
それぞれ紫、黄色、及び緑色に染色され、そしてこの色
は１Ｍグリシン及び０．０１ＭＥＤＴＡに対して抵抗性
であった。例５ ５ｇのヒドロキシプロピル化シリカゲルを１００ｍｌの
０．１Ｍ ＮａＨＣＯ₃ の中の５ｍｌのジビニルスルホ
ンで１８時間にわたり外気温度で震盪しながら活性化さ
せた。この生成物を水で洗滌し、そして次に２０ｍｌの
水の中の２ｍｌのトリス−（２−アミノエチル）アミン
と反応させた。１５時間後にこのシリカゲルを水で、次
に０．１Ｍ燐酸ナトリウム緩衝液で洗滌した。このゲル
をこの緩衝液２０ｍｌ中に懸濁させてこれに１ｍｌのグ
ルタルアルデヒドを加えた。１時間反応させた後にこの
ゲルを多量の水で洗滌した。このゲルはグルタルアルデ
ヒドで処理しなかったアミノゲルよりも強力に銅、鉄、
ニッケル及びコバルトのイオンを吸着した。例６ 例１に従うトリス−（２−アミノエチル）アミンを結合
させたアガロース２２ｇを５０℃においてｐＨ７．０の
０．２Ｍ燐酸ナトリウム緩衝液の中で２日間にわたり処
理した。その生成物を洗滌し、そして銅イオン及びニッ
ケルイオンを吸着する能力について試験し、そして非常
に強い吸着が証明された。例７ 平均分子量４９０００を有するポリビニルアルコール２
ｇを５０ｍｌの０．１Ｍ重炭酸ナトリウム中に溶解し、
これに０．５ｍｌのジビニルスルホンを加えた。１時間
後にこの溶液を中和し、そして４ｌの水に対して２回透
析し、そして３回目はＮａＨＣＯ₃ に対して透析した。
この溶液の半分ａ）に対して０．２ｇのシクラムを加
え、そしてもう一方の半分ｂ）に２ｍｌのトリス−（２
−アミノエチル）アミンを加えた。１日後にこの溶液
ａ）を蒸留水に対して透析し、そしてｂ）は０．１Ｍの
燐酸塩溶液に対して透析した。その溶液ｂ）に０．５ｇ
の脂環式アルデヒドを加え、そして５時間後にこの溶液
を蒸留水に対して透析した。次にこれらａ）ｂ）の各溶
液に２ｍｌの０．１Ｍ硫酸銅溶液を加え、そしてそれら
をもう一反透析した。繰り返し透析した後でその透析用
袋の内容物は着色されたままに留まっており、銅イオン
がその高分子ポリビニルアルコール誘導体に錯化結合し
ていたことを示す。例８ ２個のアミノ基を有するフォーク状配位子をエチレング
リコールと０．１ＭＮａＨＣＯ₃ との混合物の中で加熱
しながらまたは加熱せずに８−ヒドロキシキノリン−カ
ルブアルデヒドで処理した。この推定式Ｘを有する配位
子は非常に強い錯化合物をコバルトと（橙赤色）、ニッ
ケルと（橙赤色）、銅と（オリーブ緑）及び鉄と（暗褐
色）それぞれ形成する。例９ 単純なフォーク状配位子の０．１Ｍ Ｎａ₂ ＣＯ₃ の中
での２−ニトロソ−１−ナフトールとの反応から、黄色
生成物が得られたが、これはオリーブ緑の種々の錯化合
物を形成した。ＮａＢＨ₄ で還元することによってその
黄色は消失し、そして白色または無色のゲルが得られ
た。このゲルは２個の銅と暗緑色の錯塩を形成した。恐
らくこの錯塩は下記の構造

【化５９】 を有しているものと考えられ、すなわち還元によってヒ
ドラゾ配位子に変化するようなアゾ配位子である。この
ようにここでも二つが一緒になって強力な固定したキレ
ートを形成するキレート形成剤のようなキレート形成構
造が存在する。このものの銅ゲルを中性の０．１Ｍ Ｅ
ＣＤＴＡ溶液を通して沈降させた時にその溶液は未着色
のままに留まり、このことは極めて強力な錯化合物が壊
れなかったことを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｂ 15/00 7433−4Ｃ 37/12 Ａ 7433−4Ｃ Ｃ０８Ｆ 8/32 ＭＨＰ 7167−4Ｊ Ｃ０８Ｇ 65/32 ＮＱＪ 9167−4Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）金属イオンの結合、吸着等のための親水性ポリマ
   ー生成物において、下記の構造を有することを特徴とす
   るもの。 Ｐ−Ｘ−Ａ−Ｑ （但しＰ は可溶性又は不溶性の親水性ポリマーを表わ
   し、Ｘ はへテロ原子Ｏ、Ｓ又はＮ を意味し、Ａ は
   少なくとも３個の炭素原子を有する原子鎖を表わし、Ｑ
   は末端金属キレート形成性置換基を有する少なくとも
   ２つの枝分かれを有する基をあらわし、その際各分岐が
   ２個又は最大で３個の炭素原子の原子列で互いに隔てら
   れている少なくとも２個のへテロ原子Ｎ、Ｏ又はＳ を
   含むか、またはＱ は少なくとも８個以上、最大で３０
   個の原子が環中で並んでいる巨大環状環を表わし、その
   際その少なくとも３個は窒素原子である） （２）親水性ポリマーが、それぞれ少なくとも３つの、
   脂肪族的に結合していてそれぞれの窒素原子Ｎ^１，Ｎ^２
   及びＮ^３を有するアミノ基を含むフォーク状に分岐し
   た配位子で置換されており、その際Ｎ^１及びＮ^２は下記
   式のように２つ以上のＲ^１、Ｒ^２、Ｒ^３ 及びＲ^４で置
   換されており、すなわち またその際Ｒ^１とＲ^２とは互いに同一であっても異なっ
   ていてもよく、かつＮ^２及びＮ^３と環又は連鎖の中の２
   個又は３個の炭素原子によって隔てられた少なくとも１
   個の配位性Ｎ、Ｏ又はＳ 原子を含む置換基であり、Ｒ
   ^３ はアルキル、カルボキシアルキル又はカルボキシア
   ルケンをあらわし、Ｒ^４はＨ、アルキル又はカルボキシ
   アルキルであり、そしてｎとｍとは１、２、３、４又は
   ５の数である、請求項１記載の生成物。 （３）Ｒ^１ とＲ^２とがカルボキシル基−ＣＯＯＨ で
   あつて、Ｒ^４ がカルボキシメチル基である、請求項２
   記載の生成物。 （４）フォーク状に形成された配位子Ｒ^１及び／又はＲ
   ^２がカルボキシル酸素又はフエノール酸素を含むか、又
   は最も近い他の窒素原子から２個又は３個の炭素原子で
   隔てられているアミノ基を有する芳香族核または複素芳
   香族核を含む、請求項２記載の生成物。 （５）フォーク状に形成された配位子が下記の構造 又はを有し、その際Ｒ は環の中の少なくとも１個のヘ
   テロ原子又は少なくとも１個のフェノール性ＯＨ基又は
   ＮＨ_２ 基を有する芳香族又は複素環式環系を表わし、
   その際これらの基又は環内ヘテロ原子は連鎖中の窒素原
   子と環との間の炭素原子に対してオルソ位置において置
   換されている、請求項２記載の生成物。 （６）フォーク状に形成された配位子がエポキシポリマ
   ー又はビニルスルホンポリマーを下記式 （但しこの式においてＲ^５はアルケン、アザアルケン、
   オカアルケン又はチアアルケン或いはそれらの誘導体を
   含む）と反応させることによって、２官能性反応剤によ
   り閉環されて８ないし３０個の炭素原子と、少なくとも
   ３個の窒素原子とを有し、そしてその少なくとも１個が
   環内のＮＨ_２ 基のそれであるよあな巨大環状配位子に
   構成されている、請求項２記載の生成物。 （７）親水性の水溶性又は架橋化されたポリマーがポリ
   ハイドリックポリマーであつて多糖類又はポリビニルア
   ルコールに属する、請求項１記載の生成物。 （８）ポリハイドリックポリマーがアガロース又はアガ
   ロース誘導体である、請求項７記載の生成物。 （９）ポリハイドリックポリマーがセルロース又はセル
   ロース誘導体である、請求項７記載の生成物。 （１０）ポリハイドリックポリマーがポリアルケングリ
   コール、好ましくはポリエチレングリコールである、請
   求項１記載の生成物。 （１１）親水性の水溶性又は架橋化したポリマーがポリ
   アクリレート又はポリアクリルアミドである、請求項１
   記載の生成物。 （１２）生成物が吸着床中で溶液から金属イオンを除去
   するための粒状物、 濾過布、紙又は布である、請求項
   １記載の生成物。 （１３）ポリマーが ３，０００ダルトンよりも多い分
   子量を有し、そして２０℃において少なくとも１重量％
   以上水に可溶性である、請求項１記載の生成物。 （１４）ポリハイドリックポリマーがシリカゲル、ポリ
   スチレン粒子、ガス壁等の不溶性担体物質にこれを取り
   囲み、又は吸着により、或いは共有結合によってその面
   の上に固定されている、請求高１記載の生成物。 （１５）親水性ポリマーをエポキシ又はビニルスルホン
   基により、又はアルデヒド基を導入することによって活
   性化し、これをトリス−（２−アミノエチル）アミンに
   よって結合させ、次いでこれをα−ハロアルカノエー
   ト、α−ハロアルカノイルハロゲニド、ｏ−アミノ置換
   又はヒドロキシ置換された芳香族又は複素環芳香族アル
   デヒド、ジアルデヒド又はジケトンよりなる群から選ば
   れた反応材と反応させ、そして生じたフォーク状配位子
   の閉環のために少なくとも２つの末端Ｎ をブリッジに
   より互いに結合させて巨大環状配位子を形成することを
   特徴とする、請求項１記載の生成物の製造方法。 （１６）閉環ブリッジがビスエポマシド、ハロヒドリ
   ン、ジビニルスルホン、α，α′−ハロケトン、α−ハ
   ロアシルハロゲニド、ｏ−及びｐ−キノン、アルデヒ
   ド、ジケトンよりなる群に属する２官能性反応剤によ
   り、そして場合により還元及びアルキル化を行うことに
   よって形成させる、請求項１５記載の方法。