JPH06197B2 - 吸着剤 - Google Patents

吸着剤

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JPH06197B2
JPH06197B2 JP2185300A JP18530090A JPH06197B2 JP H06197 B2 JPH06197 B2 JP H06197B2 JP 2185300 A JP2185300 A JP 2185300A JP 18530090 A JP18530090 A JP 18530090A JP H06197 B2 JPH06197 B2 JP H06197B2
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acid
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は新規な吸着剤、特に高度な基質選択性を有する
高分子吸着剤に関する。
従来の技術 光学分割、即ちラセミ混合物を光学的対掌体に分割する
ことは、医薬、農薬、食品等の工業において、非常に重
要な技術である。その通常の方法は、ラセミ混合物をジ
アステレオマーの混合物に変換させ、そのジアステレオ
マー混合物をそれらの物理的性質の差異によって分離す
るものであるが、その方法で分離できるラセミ混合物の
種類は限られている。
これらの通常の方法の他に、クロマトグラフィーによっ
てラセミ混合物を分割する技術が近年、活発に研究され
ている。この場合には、光学的に活性な吸着剤、例えば
光学活性なL−ヒドロキシプロリンを担持したスチレン
系樹脂を充填剤として使用し、二価の銅イオン溶液と接
触させ、錯体を形成させた後、配位子交換によりアミノ
酸の光学分割を行なった例がある。
又、ハロメチル化またはヒドロキシメチル化フェニル基
或いはアミノメチルフェニル基をもつ基幹重合体(架橋
スチレン−ジビニルベンゼン共重合体)に、α−アミノ
酸無水物を反応させて得られたグラフト重合体が各種ア
ミノ酸のラセミ分割用樹脂として用いられることが記載
されている(特公昭52−9233号、特公昭52−9
23号)。
発明が解決しようとする課題 従来のものでは、その分割の程度は非常に低いものであ
り、又、配位子変換による方法では分割されたアミノ酸
と同時に銅イオンが溶出して来るため実用化は全く困難
なものである。その他、分析用としては、多孔性シリカ
ゲルに光学活性ポリ(トリフェニルメチルメタクリレー
ト)をコーティングしたもの等があるが、それらは分析
用の手段の域を出ず、工業用としての使用に耐える程、
耐久性のあるものではない。
又、上記基幹重合体で架橋スチレン−ジビニルベンゼン
共重合体にアミノ酸をグラフト重合した重合体の場合、
該架橋スチレン−ジビニルベンゼン共重合体は疎水性で
あるにも拘らず、水溶液を用いるアミノ酸の分割分離に
用いるため、分離剤の親水性を上げる必要がある。その
ため親水性の高いポリアミノ酸のグラフト量を50%以上
と高くしているが、その分離効率は極めて低いものであ
る。
したがって現在の所、耐久性、価格、製造の容易性等の
点で満足のいくものは得られていないのが現状である。
本発明の目的は、上記のような問題点を解決できる新規
な光学分割用吸着剤を提供することにある。
課題を解決するための手段 酵素の持つ高度な基質選択性は、それを構成するポリア
ミノ酸が特異な立体構造を有する為と考えられている
が、本発明者は酵素と類似の高度な基質選択性を有する
高分子吸着剤について鋭意研究を重ねた結果、驚くべき
ことに、光学的に活性な合成ポリアミノ酸を架橋してな
る架橋ポリマーからなる吸着剤が、該ポリアミノ酸成分
の有する特異な立体構造とそれに基づく不斉な環境の為
に、ラセミ混合物の一方を優先的に吸着し、高い効率で
光学分割を行なうことができることを見出し、本発明に
到達したものである。
また本発明者は該ポリアミノ酸の種類や重合度を変化さ
せることにより、広範な種類の化学構造を有するラセミ
混合物の分割を可能とするばかりでなく、ペプチドやタ
ンパク等の光学的に活性な単量体成分よりなる高分子物
質の吸着分離剤として使用できることも見出した。
更に、ポリアミノ酸が特異な立体構造を有する為に、従
来のイオン交換樹脂とは違った、特定の金属イオンに対
し高い選択性を有する吸着剤としても使用できることも
見出したのである。
即ち、本発明は、一般式、 (式中、nは5以上の整数であり、Rは有機基、R'はH
又はアルキル基である) で表わされる光学的に活性な合成ポリアミノ酸を架橋し
てなる架橋ポリマーからなる吸着剤に関するものであ
る。
本発明の吸着剤の構成成分たる光学的に活性な合成ポリ
アミノ酸、 におけるRの有機基はどのようなものでもよいが、アル
キル基、フェニル基等の芳香族基、アラルキル基、チッ
素等を環構成員として含む複素環含有基等が例として挙
げられ、又、RとNが結合して環を形成することもあ
る。これらは種々の基で置換されていてもよく、置換基
の例としては−OH、−COOH、−SH、−NH
−SCH等が挙げられる。上記置換基を有する場合、
置換基は次のような形としておくこともできる。即ち、
−OH、−SHはエーテル(例:メチルエーテル、ベン
ジルエーテル)の形、アシル基をつけた形、−COOH
はエステルの形、アミドの形、NHはカルボベンゾキ
シ基等をつけた形等がある。R'は水素又はアルキル基で
あり、該アルキル基としてはメチル基、エチル基等が挙
げられる。
上記合成ポリアミノ酸類 の構成単位たる 即ち α−アミノカルボン酸の具体例を挙げると、蛋白質を構
成する光学活性アミノ酸、例えばアラニン、バリン、ロ
イシン、フェニルアラニン、プロリン等、およびβ−ベ
ンジルアスパルテート、γ−メチルグルタメート、γ−
ベンジルグルタメート、ε−カルボベンゾキシリン、δ
−カルボベンゾキシオルニチン、O−アセチルチロシ
ン、O−ベンジルセリン等の蛋白質構成アミノ酸の誘導
体のDまたはL体等の他、蛋白質を構成するアミノ酸以
外の光学活性α−アミノカルボン酸(例えばサルコシ
ン)およびその誘導体が用いられるものである。
上記何一般式の構成成分においてはnは5以上であり、
100以下が一般的であるが、なかんずく10〜40が
好ましい。
本発明吸着剤は上記の光学的に活性な合成ポリアミノ酸
および/またはその誘導体を構成成分として含む架橋ポ
リマーであり、架橋は製法の項で後述するごとく、架橋
剤と光学活性合成ポリアミノ酸を反応させて行なっても
よいし、末端に重合性ビニル基を含有する光学活性合成
ポリアミノ酸を重合性ビニル基含有モノマーと共重合し
て架橋したり、することによって行うことができ、架橋
部の構成はその製法に応じ種々のものとなるが、本発明
の吸着剤の優れた基質選択性はその構成成分である光学
的に活性な合成ポリアミノ酸および/またはその誘導体
に由来するのであるから、それ以外の構成成分はポリマ
ーであれば何であってもよい。
本発明の吸着剤たる架橋ポリマーは、その分子量、架橋
密度等は吸着対象物に応じて適宜選択することができ、
又、吸着剤における合成ポリアミノ酸構成部分の比率も
適宜選択できるが、1〜99%である。そして本発明吸
着剤の吸着作用は有機溶媒系を使用するが、吸着対象物
質の官能基、立体性等によっても左右されるので、本発
明の架橋ポリマーはそれらに応じてアミノ酸の種類、架
橋密度等を適宜変えることができる。
例えばポリアミノ酸を数種混合して用いることもできる
し、アミノ酸構成単位のR、R'を一分子中で種々に変え
たものとすることもできる。これら混合の場合には、α
−アミノ酸無水物と反応して共重合し得るものであれ
ば、グリシン等の光学的非活性アミノ酸等でも上記光学
活性ポリアミノ酸と共に混合して用いることができる。
本発明吸着剤の吸着性は架橋密度あるいは多孔質化によ
り調節でき、架橋密度は吸着対象物質等に応じて適宜変
え得るが、一般に架橋密度は、吸着対象物質の分子量が
大きくなれば小さくなる傾向がある。
また本発明吸着剤は後述するように希釈剤等を用いるこ
と等によって多孔質化できるが、この場合該吸着剤が吸
着対象物質の分子径に応じた孔径(一般には分子径の1
0倍程度)を有することが必要である。
吸着剤と吸着対象物質の相互作用は疎水結合、イオン結
合、水素結合、立体障害等、種々の要因の影響を受ける
ため、吸着操作が行なわれる溶媒系等に応じて、本発明
吸着剤の架橋ポリマーにおけるアミノ酸を選択するもの
とする。例えば操作が有機溶媒を溶媒として用いる場合
には、バリン、ロイシン、フェニルアラニン等の疎水性
アミノ酸、あるいはアスパラギン酸、グルタミン酸等の
酸性アミノ酸、あるいはリシン、オルニチン等の塩基性
アミノ酸、あるいはβ−ベンジルアスパルテート、γ−
ベンジルグルタメート、N−ベンジルグルタミン、N−
ベンジルアスパラギン、N−シクロヘキシルグルタミ
ン、N−シクロヘキシルアスパラギン等の疎水結合、水
素結合、立体障害等の相互作用を有するアミノ酸誘導体
が挙げられる。
本吸着剤は、次の方法により製造される。
(1) 一般式: (式中、Rは有機基)で表わされる光学活性アミノ酸あ
るいはその側鎖誘導体のN−カルボキシ無水物(以下、
NCAという)を対応する光学活性アミノ酸あるいはそ
の側鎖誘導体から既知の方法により合成する。この方法
の詳細は例えばマーレー・グットマン(M.Goodm
an)、バイオポリマーズ(Biopolymer
s)、第15巻、第1869頁(1976)に記載され
ている。
得られたNCAを一種類あるいは数種類混合し、不活性
有機溶媒中で多官能性アミンを開始剤として重合する。
このようにして末端にアミノ基を有する多官能性の光学
的に活性な合成ポリアミノ酸を得る。これをアミノ基と
反応する架橋剤、例えば、ポリイソシアネート化合物、
エポキシ樹脂等で架橋し、光学的に活性な合成ポリアミ
ノ酸を構成成分とする架橋ポリマーを得る。
NCAの合成に使用される光学的に活性な合成ポリアミ
ノ酸あるいはその側鎖誘導体としてはアラニン、バリ
ン、ロイシン、フェニルアラニン等あるいはβ−ベンジ
ルアスパルテート、γ−メチルグルタメート、γ−ベン
ジルグリタメート、ε−カルボベンゾキシリシン、δ−
コルボベンゾキシオルエニチン、O−ガセチルチロシ
ン、O−ベンジルセリン等のDまたはL体の一方が例と
して挙げられるが、使用可能な光学的に活性なアミノ酸
あるいはその誘導体の種類はここに挙げたものだけに限
定されるものではない。例えばグルタミン酸のγ−エス
テル誘導体としても、メチル、エチル、プロピル、ベン
ジル、p−ニトロフェニル、シクロヘキシル等の各種エ
ステルを用いることができるものである。また、複数個
の光学的に活性な合成ポリアミノ酸および/またはその
側鎖誘導体を混合して対応するNCAの混合物を得るこ
とも可能である。なおNCAの合成に当っては、上記の
ように酸性アミノ酸のカルボキシル基、塩基性アミノ酸
のアミノ基、水酸基等は保護基で保護しておくが、これ
らの保護基はそのままつけておいてもよいし、最終的に
は外してもよい。
NCAの重合温度は約−10℃乃至100℃、好ましく
は約20℃乃至40℃であり、重合時間は前記一般式の
n、即ち重合度が5以上となるように約0.5時間乃至
120時間、好ましくは約24時間である。使用する不
活性有機溶媒としては1,2−ジクロロエタン、クロロ
ホルム、ジオキサン、テトラヒドロフラン、N,N−ジ
メチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、
アセトニトリル、ベンゼン、ニトロベンゼン、o−ニト
ロアニソール等が好ましい。これら溶媒は使用前に完全
に脱水精製されることが好ましい。
NCAの重合に開示剤として使用される多官能性アミン
としては、一級あるいは二級アミノ基を有するエチレン
ジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリア
ミン等あるいはジェファミンRT−403(Jeffe
ramine RT−403,三井テキサコ株式会社
製)等のポリアミン等が挙げられる。
ポリアミン酸の架橋剤との架橋反応は不活性有機溶媒
中、非反応性気体、特に窒素の雰囲気下にて既知の方法
により容易に行なうことができる。使用する有機溶媒の
量は反応原料を完全に溶解できるのであれば、少ない程
好ましい。
得られた架橋ポリマーは粉砕した後、使用した有機溶媒
で完全に洗浄し、精製される。その後、更にメタロー
ル、アセトン等で洗浄し、約40℃乃至80℃の温度に
て減圧下において乾燥する。
(2) NCAを一種類あるいは数種類混合し、前記
(1)法と同様にして単官能性および/または多官能性
アミンで重合し、末端にアミノ基を有する単官能性およ
び/または多官能性の光学的に活性な合成ポリアミノ酸
を得る。これを側鎖にアミノ基と反応性の官能基を有す
るビニルモノマー、例えばアクリル酸クロリド、グリシ
ジルメタクリレート、クロロメチルスチレン等と反応さ
せ、末端に重合性ビニル基を有する光学的に活性な合成
ポリアミノ酸を得る(以下、これをマクロマーと言
う)。マクロマーを得る方法としては上記以外にも、例
えばアミノ基を側鎖に有する重合性ビニルモノマーを開
始剤にしてNCAを重合する方法も可能である。
こうして得たマクロマーを1個乃至複数個の重合性ビニ
ル基を有する、後述するようなモノマーと共重合し、架
橋ポリマーを得る。
NCAの重合において使用される好ましい単官能性アミ
ンとしては、一般アミノ基を有するn−ブチルアミン、
n−プロピルアミン、n−ヘキシルアミン等のモノアル
キルアミンが挙げられる。
マクロマーと重合性ビニル基含有モノマーとの共重合に
より架橋ポリマーを得るに当り、共重合成分として使用
される好ましい重合性ビニル基を有するモノマーとして
は、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、アクリルア
ミド、酢酸ビニル、グリシジルメタクリレート、メチル
メタクリレート、スチレン等のモノマーあるいはジビニ
ルベンゼン、メチレンビスアクリルアミド、エチレング
リコールジメタクリレート等の複数個の重合性ビニル基
を有するモノマーが挙げられる。
架橋ポリマーは溶液重合、塊状重合、懸濁重合等の重合
方法により、例えば、ジベンゾイルアパーオキシド、ジ
ラウロイルパーオキシド等の過酸化物のラジカル形成化
合物あるいはアゾビスイソブチロニトリル、アゾビス
(2,4−ジメチルバレロニトリル)又はアゾビス(2
−アミジノプロパン)二塩酸塩等のアゾ化合物の存在下
において既知の方法と同様にして得ることができる。
懸濁重合による場合は、例えば、次のような方法で行な
う。まず、反応原料は不活性な有機溶媒、好ましくはベ
ンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素もしくはn−オク
タン等の脂肪族炭化水素もしくはシクロヘキサノール、
ラウリルアルコール等のアルコール類に溶解される。有
機溶媒の量はマクロマーおよびモノマーを完全に溶解で
きるのであれば、1重量部の反応原料に対し、1重量部
の溶媒を用いるのが特に有利であるが、一般には0〜3
重量部の溶媒が用いられる。この反応溶液は保護コロイ
ド水溶液、特にポリビニルアルコール水溶液と、例えば
1重量部のこの反応溶液に対し、2乃至25重量部のそ
の水溶液を使用して、効率のよい攪拌機によってよく混
合される。この撹拌した混合物を非反応性気体、特に窒
素の雰囲気下にて、約40℃乃至100℃、好ましくは
約60℃に加熱する。重合時間は約4時間乃至72時
間、好ましくは約24時間である。
マクロマーおよびモノマーがジメチルホルムアミド、ジ
メチルスルホキシド、アセトニトリル等の水混和性溶媒
もしくは水にしか溶解しない場合には、その溶媒とは非
混和性の溶媒、例えば、シクロヘキサン、流動パラフィ
ン等を分散媒として使用し、適当な保護コロイドの存在
下、上記と同様に懸濁重合を行なうことができる。
このようにして得られたポリマーは、ロ過により反応液
から分離され、まず保護コロイドを溶解する溶媒にて洗
浄し、更にジオキサン、メタノール、アセトン等で洗浄
し、約40℃乃至80℃の温度にて減圧下において乾燥
する。
上記(1)及び(2)方の両者の場合において、使用し
た光学的に活性な合成ポリアミノ酸は、その側鎖が変換
可能なものは、例えば、エステル基をアミド基に変換す
る等の化学変換を施こす等して、他の化学構造を有する
光学的に活性な合成ポリアミノ酸に変換することができ
る。この化学変換は分離対象物に適した吸着剤を得る上
で非常に重要な製造工程の一つである。
前記の(2)法の場合において、単官能一級アミンの代
りにNCAの開始剤として、この種の開始剤として通常
用いわれる物質を使用して該ポリアミノ酸を得ることも
できる。このような開始剤としては、例えば、二級アミ
ン、三級アミン、第4級アンモニウム塩、アルカリ金属
のアルコキシド、ホウ水素化物あるいは水酸化物、無機
塩類、有機金属化合物、アミノ末端を持ったポリマー等
が挙げられる。
本吸着剤を用いた分離様式としては一般にはバッチ法と
カラムクロマトグラフィー法がある。光学活性物質の分
離等の難度の高い分離を行なう場合には、懸濁重合で架
橋ポリマーを得た後、分粒し、これを吸着剤としてカラ
ムクロマトグラフィー法により分離を行なうのが好まし
い。
通常、カラムクロマトグラフィー法は次の手順で行なわ
れる。まず吸着剤を溶離に使用される溶媒に懸濁し、そ
の懸濁液をカラムに移す。分離対象物はできる限り少量
の溶媒に溶解し、この溶液をカラムの上部に移し、この
カラムを溶離液にて処理して、その溶離物を常法にて各
フラクションに回収する。
ラセミ体の分割の程度は各フラクションの旋光度を測定
することにより確定できる。
作用 本発明に係る架橋ポリマー吸着剤を使用すれば、非常に
多くの種類のラセミ混合物を分割することが可能であ
る。例えばヒドロキシカルボン酸、アミノ酸並びにこれ
ら化合物の誘導体の各ラセミ混合物を効率よく分割する
ことができる。
またペプチド、タンパクあるいは金属イオン等の吸着分
離剤としても非常に有用である。
以下の製造例、実施例にてこの発明を具体的に説明する
が、本発明はこれら製造例及び実施例のみに限定される
ものではない。
製造例1 γ−ベンジル−L−グルタメート50g、テトラヒドロ
フラン500mlの混合物にホスゲン29.7g、ベン
ゼン62.3gの混合物を加え、65℃にて1.5時間
攪拌した。得られた透明な反応液を石油エーテル1lに
注ぐと白色のγ−ベンジル−L−グルタメートNCA
(以下γ−BLG・NCAという)結晶が析出した。得
られた結晶をロ取し、石油エーテルで洗浄後、五酸化二
リン上で減圧乾燥した。このものは融点93〜94℃、
分子量263であり、収量は50gであった。該γ−B
LG・NCA13.875g、ジェファミンRT−40
3(Jefferamine RT−403、三井テキ
サコ株式会社製)0.812g、N,N−ジメチルホル
ムアミド(以下DMFという)13.875gを混合
後、30℃にて24時間攪拌し、ポリ(γ−ベンジル−
L−グルタメート)(以下PBLG)のDMF溶液を得
た。このものの数平均量は約8300であった。この溶
液10gに2,4−トリレンジイソシアネート0.32
g、トリメチロールプロパン0.082g、ジブチル錫
ジラウレート0.01gを加え、試験管中にて室温下7
2時間放置し、通常の有機溶媒には不溶性の透明ゲル状
(非多孔質)架橋ポリマーを得た。試験管から取り出
し、ジオキサン、アセトンにて洗浄し、乾燥後、粉砕し
た。
製造例2 γ−BLG・NCA22.58g、エチレンジアミン
0.258g、DMF205.54gの溶液を30℃に
て24時間撹拌後、大過剰のジエチルエーテル中に注
ぎ、析出沈殿をロ取した。得られたPBLGの数平均分
子量は約5600であった。このPBLG5.0g、グ
リシジルメタクリレート(以下GMAという)10.0
g、1,2−ジクロロエタン27.0g、DMF3.0
g、トリエチルアミン1.0gの溶液を50℃にて1時
間攪拌した。この溶液にα,α’−アゾイソブチロニト
リル(以下AIBNという)0.075g、1,2−ジ
クロロエタン1.0gを加え、よく混合後、ポリビニル
アルコール1.35g.水135.0gの溶液に加え
た。この混合物を窒素下60℃にて16時間、約600
回転/分にて撹拌した。生じた架橋ポリマーをロ取、熱
水、DMF、メタノールおよびアセトンにて洗浄後、約
60℃で減圧乾燥した。得られた架橋ポリマーは通常の
有機溶媒には不溶性の白色不透明球状ゲルであった。収
量10.0g。
元素分析値 C:57.75% H: 6.58% N: 2.01% 元素分析値におけるNは、アミノ酸を入れない場合ほと
んど0であり、上記Nはアミノ酸由来で、アミノ酸が担
持されたことが明らかである。元素分析値(窒素2.0
1%)から計算したPBLGの含有量は28.7%であ
った。
IR 1650cm−1(アミド) 840cm−1、900cm−1(エポキ
シ) このPBLG含有架橋ポリマー10gを1%H2SO4水溶
液30mlとジオキサン30mlの混合液に分散し、5
0℃に5時間攪拌した後、架橋ポリマーを単離精製し
た。IRスペクトルにおいて840〜940cm−1
ポキシ環に基づく吸収が消滅し、新たに3400cm
−1付近に水酸基に基づく吸収が出現した。
加水分解後の元素分析値 C:54.25% H: 7.08% N: 1.72% 実施例1 製造例2で得た架橋ポリマーを使用し、バッチ法でDL
−アミノ酸の分割を行なった。
1gの架橋ポリマーをDL−アミノ酸50mg、水5c
cの溶液に加え、1週間室温にて放置後、架橋ポリマー
をロ別し、ロ液の旋光度を測定した。第1表にその結果
を示す。旋光度は日本分光DIP−140型旋光計で測
定した。
第 1 表 DL−アミノ酸 ロ液の旋光度、α(度) プロリン −0.013 スレオニン −0.008 トリプトファン −0.042 フェニルアラニン −0.033 アミノ酸においてはL体が(−)の旋光度を示すが、第
1表に示すようにロ液(−)であるということは、D体
が本発明架橋ポリマー吸着剤に吸着されていうことを示
すものである。
発明の効果 本発明の吸着剤は多種類のラセミ混合物を分割すること
ができ、又ペプチド、タンパク或いは金属イオン等の吸
着分割剤としてきわめて有用であり、又製造が容易であ
り、且つ耐久性にすぐれており、工業用として使用で
き、実用性の高いものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式、 (式中、nは5以上の整数であり、Rは有機基、R'はH
    又はアルキル基である) で表わされる光学的に活性な合成ポリアミノ酸を架橋し
    てなる架橋ポリマーからなる吸着剤。
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