JPH07504223A - 表面官能性重合体粒子の製造 - Google Patents

表面官能性重合体粒子の製造

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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】 表面官能性重合体粒子の製造 発明の背景 重合体ビーズは通常は、1909年に開発された周知の方法である遊離基懸濁重 合により製造される。ホフマン(Hofman)ら、ドイツ特許250。
690 (1909)を参照されたい。たとえばポリ(スチレン共重合ジビニJ レベンゼン)を基材とする多孔性重合体ビーズはイオン交換樹脂の合成に広く使 用されている。加えて、分離科学に関連する領域におけるこの種の重合体ビーズ の使用には有意な特色を有する応用面が存在する。これらの応用面には、ラセミ 混合物からの対掌体の分離、血液試料の分析、水の精製、高性能液体クロマトグ ラフィー等が含まれる。
これらの特色のある応用面は独自の表面特性を有する重合体ビーズの使用を必要 とするか、またはこれから利益を得るであろう。たとえば親水性重合体ビーズを 含有する通常のカラムをヒト血清の分析に使用する場合には、血清中のタンパク 質がビーズの疎水性表面で変質する。これがカラムを詰まらせてしばしば極めて 短い有用な寿命ののちにカラムを交換しなければならなくなるほど背圧を増太さ 也結局はカラムを破壊する。対照的に、疎水性の芯体と親水性の外層とを有する 重合体ビーズを充填したカラムは、親水性の表面が血液中のタンノ々り質と反応 してカラムの詰まりの原因となることがないために、同一の問題で悩まされるこ とはない。
他の特色のある応用面はラセミ体混合物からの対常体の分離である。
この種のクロマトグラフィー分離は対掌性の表面層を有するビーズの使用を必要 とする。これらの分離は光学活性化合物の分析、同定または製造に重要である。
親水性、または対掌性の外表面を有する重合体ビーズに関する他の可能な応用面 には、ときに活性成分を固体触媒の表面で分離することが望ましい触媒が含まれ る。反応性の対掌性、または親水性の基の選択、およびその重合体ビーズの表面 での置き換えにより、この種の活性成分の分離を達成することができる。有機顔 料化学においては、一般には非多孔性の非架橋重合体粒子である有機顔料粒子の 表面の化学的性質を改良することがしばしば望ましい。現在は、これは有機顔料 粒子と所望の添加剤との簡単な混合物または被覆の使用を通じて達成される。
親水性表面を有する若干の重合体ビーズは入手可能であるが、この種の重合体ビ ーズの製造に使用される方法は実行が困難であり、単量体および導入し得る基の 型が限定されており、多くの場合経済的でない。対掌性の表面基に関して述べれ ば、対掌性の表面官能基と疎水性の芯体とを有する重合体ビーズおよびその製造 方法は先行技術において公知ではない。したがって、この種の重合体ビーズの使 用により利益を受けるであろう上に論じた特色のある応用面は、それに必要な作 業を実行するのに適した重合体ビーズを持たない、重合体ビーズの理論的な応用 面として留まっている。
親水性芯体と疎水性外層または親水性の表面官能基とを有する重合体基材、粒子 および/またはビーズの製造は、幾つかの刊行物に開示されている。たとえば米 国特許第4, 751, 390号は、その表面をクロロメチル化して重合した 基材にメチロール基を導入することにより表面を親水化した、多孔性のスチレン 重合体基材を開示している。この基材は、高分子量のタンパク質を吸着させるの に有用であるとして開示されている。
米国特許第4.898.913は、エステル単量体の沈澱重合により製造した巨 孔性架橋疎水性共重合体の格子を変える方法を指向している。ここに記述されて いる方法に従えば、生成後の共重合体格子をそれが生成した混合物から分離しな ければならず、ここでは分離操作中に共重合体の表面が水性アルカリとの反応に より、または親水性のアクリル酸エステル単量体を用いる第2の重合により親水 性にされる。
ヨーロッパ特許第0371258号は、後生成させたアミド表面基を有する加水 分解した表面層を持つアクリロニトリルの重合体または共重合体の芯体を含む、 多孔性重合体基材を開示している。ビーズのような多孔性基材はクロマトグラフ ィー分離法に有用であるとして開示されている。
アミド表面基は、重合体懸濁液に過酸化物を添加し、全表面ニトリル基の約15 モル%をアミド基に転化させるのに十分な時間加熱して製造する。この方法およ び得られる生成物は、特定の型の官能基に限定されている。
親水性表面を有する他の重合体ビーズ材料は、米国特許第4.882.226号 に開示されている。この重合体ビーズは、(i)メタクリル酸を含む単量体の付 加重合により得られる芯体材料、および(ii)少なくとも3個の炭素原子と1 個のエポキシ基とを含有する化合物によるカルボキシル官能基の完全な、または 部分的な転化の結果として芯体に共有結合した親水性被覆を含む。親水性表面を 生むための共有結合の形成は、多段階で複雑な工程である。
米国特許第4.170.685号には、重合体微小球体の経費の嵩む、込み入っ た製造方法が示唆されている。この方法は、イオン化放射線を使用する微小球体 の製造を包含している。親水性の特性は、適当な不飽和共重合単量体の付加によ り与えられる。同様な方法を開示している米国特許第4.259.223号も参 照されたい。
日本特許第62046260号は、疎水性芯体とポリエチレン繊維をラミネート シた親水性表面層とを有するその他の重合体ビーズ材料を開示している。この多 層材料は、血清溶液中の成分の測定に有用なものとして開示されている。
疎水性芯体と親水性表面層とを有する重合体粒子を形成させるための以上の先行 技術の方法は、複雑かつ不経済であるか、または特定の表面官能基に限定されて いる。さらに、先行技術の方法のいずれもが対掌性官能基を疎水性重合体ビーズ の表面に導入する方法を記述していない。
したがって、親水性の、または対掌性の表面官能基を疎水性の多孔性重合体粒子 上に導入するための改良された方法を開発することが本発明の目標の一つである 。
その表面に対掌性の基を有する重合体粒子を製造することが本発明の他の目標で ある。
重合溶媒中で低い溶解度を有する1種または複数種の固体単量体から重合体粒子 を製造することがその他の目標である。
発明の概要 本発明は、特定の表面官能基を有する多孔性重合体粒子の製造方法およびその方 法により製造した粒子を指向するものである。本件方法は一般に、(i)少なく とも1個の重合性の基をも含有する非乳化官能性単量体を、水には不溶である可 溶性重合体と乳化した単量体であらかじめ膨潤している粒子との分散液の水相に 添加し、(ii)上記の単量体を重合させて不溶性の重合体粒子を形成させ、好 ましくは(iii)最初の可溶性の重合体粒子を抽出する各段階を含むものであ る。上記の非乳化官能性単量体は親水性基もしくは対掌性基、またはこれらの前 駆体を含有する。上記の非乳化官能性単量体は、重合の開始直後に添加してもよ いが、好ましくは重合の開始に先立って添加する。
本発明に従って製造した重合体粒子は一般に、重合した非乳化官能性単量体で構 成される外層を有する疎水性の芯体を含有する。本件方法は、親水性基の、また は対掌性基の表面層を有する重合体粒子の製造に特に有用である。形成された重 合体粒子は一般に、約2ないし201mの寸法を有するビーズの形状である。本 件方法は種々の寸法および形状のビーズの製造に適しているが、本件ビーズは好 ましくは実質的に均一な寸法と形状とを有する。本件ビーズは、特定の最終用途 において望まれる様式に従って、多孔性を全く持たないことも、はとんど持たな いことも、かなりの量を有することも可能である。本件ビーズは好ましくは巨孔 性であり、少なくとも約0.1 wl、/gの、好ましくは約0.5ml/gの 、最も好ましくは少なくとも約1.0 ml/gの溶媒回復を有する。巨孔性の 生成物を製造する場合には、目孔はしばしば重合した官能性単量体で被覆されて いるが、微孔は一般に疎水性である。本件重合体ビーズは水の精製、高性能液体 クロマトグラフィー、ラセミ混合物からの対掌体の分離、寸法排除クロマトグラ フィー、散布クロマトグラフィー、干渉モード液体クロマトグラフィー、廃水処 理、重合体担持有機反応、酵素固定、重合体触媒、血清の分析、有機顔料粒子の 表面の化学的性質の改良等の応用面において特に有用である。
図面の簡単な記述 図1は、実施例Iで製造した粒子のlog k’ (容量因子)の、製造した粒 子の親水性を評価するために使用したアルキルベンゼンのベンゼン環上の炭素鎖 ペンダントの長さに対する点描である。
図2は、実施例IIで製造した粒子のlog k’ (容量因子)の、製造した 粒子の親水性を評価するために使用したアルキルベンゼンのベンゼン環上の炭素 鎖ペンダントの長さに対する点描である。
図3は、実施例IIIで製造した粒子のlog k’ (容量因子)の、製造し た粒子の親水性を評価するために使用したアルキルベンゼンのベンゼン環上の炭 素鎖ペンダントの長さに対する点描である。
図4は、実施例Vで製造した粒子のlog k’ (容量因子)の、製造した粒 子の親水性を評価するために使用したアルキルベンゼンのベンゼン環上の炭素鎖 ペンダントの長さに対する点描である。
図5は、実施例IXおよびXのラセミ混合物の分離に使用した化合物を示す。
好ましい具体例の詳細な記述 より特定的には、本発明記載の方法は、(i)親水性もしくは対掌性の、または この種の官能基への前駆体である官能基、および(ii)少な(とも1個の重合 性の基を含有する非乳化単量体を、水には不溶であって、少なくとも1種の乳化 した疎水性単量体であらかじめ膨潤させておいた可溶性重合体粒子の分散液の水 相に添加する段階を含む。ついで、乳化した単量体を実質的に可溶性重合体粒子 の内部で重合させて新規な粒子の中心部分を形成させるが、可溶性重合体粒子の 外側の水相にある非乳化官能性単量体は実質的に粒子の表面で共重合する。内部 の乳化単量体と外部の非乳化官能性単量体表面とは、恐らくは若干量の“混合” (若干の非乳化単量体が重合する前に内側に、一般にはいかなる微孔にも移動す ることなく目孔に移動する)を受けるが、粒子の中心から外側に進むにつれて組 成の明らかな勾配が存在する。製造された新規な共重合体は不溶性である。その 後、最初の可溶性重合体粒子を抽出して、非乳化官能性単量体の重合体の外表面 と疎水性重合体の内部部分とを有する多孔性粒子を製造することができる。最初 の可溶性重合体を抽出しない場合にも、得られる粒子はなお非乳化官能性単量体 の重合体の外表面を有する。
疎水性および親水性は、材料の水を吸着または吸収する能力に関する相対的な用 語である。本発明の目的には、少なくとも1個の水吸引性の官能基、たとえばヒ ドロキシル、カルボキシル、アミノ、アミド、イミド、スルホニル、エポキシ、 ジオール等を含有するならば、その材料は親水性である。親水性でない材料は、 本発明の目的には疎水性である。
対掌性は、本件明細書中では光学活性な、または対掌体的に純粋な、または明確 に画定された光学活性構造に1個もしくは2個以上の非対称中心を含有すること を意味するものとして使用される。
親水性表面を与える非乳化官能性単量体は、親水性基とともに重合性のビニル基 をも含有する単量体である。この種の適当な親水性基にはヒドロキシル、カルボ キシル、アミノ、アミド、イミド、スルフィニル、スルホニル、ニトロ、ニトリ ル、オリオール、アミノ酸、エポキシ、ジオール等が含まれる。したがって、こ の種の適当な単量体には酢酸ビニル等のビニルエステル、アクリルアミド、メタ クリルアミド、アクリル酸ヒドロキシアルキルおよびメタクリル酸ヒドロキシア ルキル、たとえばメタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸グリセリルまたは メタクリル酸グリセリル、メタクリル酸グリシジル、ビニルフェノールおよびそ のエステル、アクリル酸およびメタクリル酸ならびにその誘導体、ビニルピリジ ン、ビニルピロリドン、アミノスチレン、p−エポキシスチレン、スチレンスル ホン酸およびその誘導体、ならびにこれらの混合物が含まれる。この列記は単に この種の単量体の代表例であって、その限定ではない。
対掌性表面官能基を与える非乳化官能性単量体は、重合性のビニル基と反応性の 対掌性基とを含有する単量体である。この種の適当な反応性の対掌性基には、ア ミノ酸、アルコール、アミン、エステル、アミド、糖類、カルボン酸およびその エステル等が含まれる。したがって、この種の適当な単量体は、公知の光学活性 (対掌性)化合物のスチレン構造、アクリル構造、メタクリル構造等の通常の遊 離基技術で重合させ得るビニル構造への結合により製造することができる。この 結合は一般に、上に列記したもののようなペンダント対掌性基を与えるであろう 。これは単に本件対掌性単量体の代表例を意図したものであって、その限定を意 図したものではない。
所望の結果を得るには、非乳化官能性単量体は完全には水溶性でないものである 。むしろ、水には僅かに溶解するに留まるべきである。この単量体は、好ましく は純粋な形状で、あらかじめ製造しておいた膨潤重合体分散液の水相に添加する 。ここで定義する“純粋な形状”は、本件単量体を液体のプールとして、または 固体形状で分散液に導入し、可溶性重合体粒子を膨潤させるために使用する乳化 した単量体混合物の一部としてではないことを意味する。
本件非乳化官能性単量体は一般に、可溶性重合体と乳化単量体との合計重量を基 準にして約1ないし100重量%の量、より好ましくは約3ないし30重量%の 量添加するが、製造する表面層の厚さおよび均一性に応じてより大量、またはよ り小量を使用することもできる。好ましくは、この単量体は膨潤した可溶性重合 体粒子の分散液の水相に、乳化した単量体の重合の開始に先立って添加するが、 重合の開始後に添加することもできる。
非乳化官能性単量体を重合の開始に先立って添加する場合には、その時期尚早な 重合を防止するために、重合禁止剤をも添加することが望ましい。この種の重合 が起きるならば、表面被覆された粒子の収量が減少し得、また恐らくは、疎水性 の中心部分を持たない粒子の生成も起こり得るであろう。単一分散可溶性重合体 粒子を使用する場合にも、種々の寸法を有する粒子の製造が起こり得るであろう 。適当な禁止剤は当該技術で公知であり、たとえば亜硝酸ナトリウム、塩化鉄( III) 、およびハイドロキノンが含まれる。これらの禁止剤は、一般には開 始剤の重量を基準にして約1ないし25重量%である有効量添加する。
開始は適当な重合開始剤、たとえば過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、レド ックス開始剤系、またはアゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ化合物を導入 して、通常の手法のいずれかで行われる。開始剤は一般に、存在する重合性単量 体の全重量を基準にして約1ないし2重量%の量存在する。
本件重合は通常の手法で、一般には、使用する開始剤および単量体に応じて約5 0ないし90℃の温度で約6ないし24時間実施する。重合は膨潤した重合体粒 子の限界内で急速に進行して疎水性の芯体を生産し、この芯体は、のちに可溶性 重合体および全ての膨潤溶媒または多孔源溶媒の抽出により多孔性にされる。重 合は粒子内で起きるが、非乳化単量体は重合しつつある粒子の、および形成され つつある目孔の表面に徐々に移動し、ここで共重合して、官能化された親水性の 、または対掌性の外表面層を形成する。粒子の内層および外層は、非乳化単量体 の若干が重合しつつある粒子の内側にさらに移動するにつれて、重合を受ける前 に若干量の混合を受けると考えられる。これが、粒子の外表面から芯体に進むに つれて組成の勾配を生む。この勾配は、芯体内に極めて深くは広がらない表面官 能基に関しては、むしろ急激であると考えられる。
重合が完了したのちに、重合した分散液を適当な溶媒、たとえばメタノール、テ トラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン、ジオキサン、またはこれらの混合物に °添加し、ついで、出発物質の可溶性重合体粒子をこれから抽出して多孔性の最 終的な粒子を形成させる。この溶媒中での抽出法は多くの回数、好ましくは約2 ないし5回繰り返して所望の表面官能化された多孔性重合体粒子を製造すること ができる。表面官能基が親水性である場合には、たとえばメタクリル酸グリシジ ルを使用する場合には、たとえばグリシジル基を酸加水分解により開環してジオ ールを形成させることにより、任意に親水性を増加させることができる。
初期の膨潤した重合体粒子の水中分散液は、当該技術で公知の通常の方法により 形成させることができるが、以下に示す方法を実施して巨孔性単一分散粒子を形 成させることが現実に好ましい。工程内で主要な多孔源として作用する単一分散 可溶性重合体粒子を含有する水性分散液が形成される。ついで、粒子は1段また は2段以上で行われ得る膨潤段階に移行し、ここで重合体粒子が溶媒和する。膨 潤を2段階で実施することが現実に好ましい。最初に、通常は溶解した遊離基開 始剤を含有する溶媒を水中で乳化させ、ついで重合体粒子の分散液を添加し、こ の重合体粒子に溶媒−開始剤乳濁液を吸収させる。これが重合体粒子に溶媒和し 、さらには溶解させて粒子を溶媒和した小滴に変化させる。その後、多孔原性の 溶媒を含有することもあり得る乳化した単量体または単量体混合物と遊離基開始 剤とを前に添加していなければ添加し、単量体または単量体混合物を溶媒和した 重合体小滴に吸収させて膨潤(寸法拡大)を完了させる。これに替わる方法とし ては、乳化した単量体または単量体混合物を最初に添加し、続いて溶媒および開 始剤を添加するか、または溶媒と単量体との双方を開始剤とともに同時に添加す ることもできる。上記の単量体と溶媒とは混和し得るものでなければならず、− 次粒子の重合体に溶媒和し得るものでなljればならない。極めて小さい寸法の 粒子が望まれる場合、または−次粒子の寸法の僅かな拡大のみが望まれる場合に は、有機溶媒の添加を省略して1稈を簡単化することができる。単量体または単 量体混合物、開始剤、および付加的な溶媒を重合体粒子に吸収させたのぢには、 膨潤した重合体粒子の分散液は非乳化官能性単量体を導入する準備が完了してい る。
本発明記載の方法に使用する出発可溶性重合体粒子は、最終生成物の形状および 寸法の分布を制御するよ・)に機能する。この出発粒子はまた、多孔源の主要な 成分としても機能する。ここで有用なriI溶性重合体粒子は水には不溶である が種々の有機溶媒に可溶であり、たとえばスチレンもしくは環置換スチレン、ア クリル酸エステル、メタクリル酸エステル、ジエン類、塩化ビニル、または酢酸 ビニルを含有する重合体および共重合体が含まれる。ポリスチレンまたはアクリ ル重合体を使用することが現実に好ましい。本件出発重合体粒子は、極めて均一 な寸法を有する粒子を製造する技術のいかなるものによっても、たとえば乳化重 合まl:は分散重合のような通常の技術によっても製造することができる。本件 重合体粒子は一般的には最初は約05ないし10 j+1の、より好ましくは約 1ないし6μmの、最も好ましくは約2ないし5pHの直径を有する。もちろん 、最初の粒子寸法は、意図された最終用途および最終的な粒子の寸法に応じて変 化するであろう。たとえば約511IIの寸法を有する最終的なビーズを得るた めには、約2μnの初期ビーズ寸法が推奨される。5uのビーズは典型的には高 性能液体クロマトグラフィーに使用される。均一性が望まれないならば初期のビ ーズ寸法はさほど重要ではなく、もちろん変化させて種々の寸法の粒子を有する 最終的な生成物を与えることができる。
本件可溶性重合体粒子は、本件方法のこの段階に使用する溶媒により、また、溶 媒を使用しないならば単量体混合物により溶媒和されなければならない。乳化し た液相の有機成分を重合体粒子に徐々に拡散または吸収させて重合体粒子に溶媒 和させ、その寸法を極めて均一な様式で増加させる。したがって、重合体粒子寸 法は溶媒和中に、溶媒和した粒子の全体的な寸法分布に認識し得る変化を全く与 えることなく増大する。重合体粒子は一般に3相分散で、約1ないし5体積%の 量存在する。
本発明記載の方法においては、重合が完了したのちに重合体粒子内に残留する可 溶性の重合体の量は、一般には約6ないし50重量%、好ましくは約10ないし 30重量%である。
本発明に使用する膨潤用溶媒は、可溶性重合体粒子の膨潤または溶媒和、および 重合反応中の微孔形成の双方に寄与する。これには、使用する重合体粒子に溶媒 和し得る適当な溶媒、たとえばトルエン、1−クロロデカン、■−ブロモデカン 、フタル酸ジブチル、クロロベンゼンまたはこれらの混合物のいかなるものも可 能である。この溶媒は一般に、初期の重合体量の体積の10ないし80体積%の 、好ましくは約IOないし60体積%の量存在する。
粒子芯体の形成に使用し得る適当な単量体にはビニル単量体、より普通にはジビ ニル単量体またはポリビニル単量体とモノビニル単量体との双方よりなるビニル 単量体の混合物が含まれる。適当なジビニル成分には、たとえばジビニルベンゼ ン、ジビニルピリジン、エチレンジメタクリレート、エチレンジアクリレートお よびジビニルエーテルが含まれる。
モノビニル単量体は、一般にはスチレン、環置換スチレン、メタクリル酸エステ ル、アクリル酸エステル、共役ジエン等よりなるグループから選択されるであろ う。架橋用の単量体は、単量体混合物中に約10ないし100体積%の量存在す る。三相分散液中に存在する単量体の全量は、期待される粒子寸法から、不活性 溶媒の体積と一次粒子自体の体積とを考慮に入れて計算される。
三相分散液の主要な成分に加えて、本件分散液は一般に乳化剤と懸濁安定剤との 双方をも包含するであろう。適当なイオノゲン性の、または非イオノゲン性の乳 化剤には、たとえばドデシル硫酸ナトリウム、アルキル−またはジアルキルフェ ノキシポリ(エチレンオキシ)エタノール、および脂肪酸のポリオキシエチレン ソルビタンエステルが含まれる。使用し得る立体型の懸濁安定剤には、ポリビニ ルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリジエチルアクリルアミド、ポリ ( 2−ヒドロキシプロピルメタクリルアミド)およびヒドロキシプロピルセルロー ズのような重合体が含まれる。この乳化剤は一般に水相の1ないし5 g/lの 量存在し、立体懸濁液安定剤の濃度は一般に水相の5ないし30 g/lの範囲 である。
本発明記載の方法はここで以下の非限定的な実施例を参照して記述されるが、こ れと異なる特定のない限り、実施例中の全ての部および百分率は重量部および重 量百分率である。
1.51111の直径を有する単一分散ポリスチレンー次粒子を、以下のような 標準的な乳化剤非含有乳化重合により製造した:0.65gの塩化ナトリウムを 溶解させた700 mlの蒸留水を含有する1000 mlの丸底反応器に85 gの精製スチレンを添加した。この混合物を窒素気体で30分間フラッシュし、 ついで撹拌(350rpIll) L、なから75℃に加熱し、0.5gの過硫 酸カリウムを65 allの蒸留水に溶解させて窒素フラッシュした溶液を添加 混合した。重合は75℃、350 rpmで24時間進行した。遠心と水中での 超音波処理による再沈積とを上澄液が透明になるまで繰り返して、残留する塩か ら生成物を精製した。最終的な分散液は蒸発後に7.2%の固体を含有していた 。数種の異なる乳化剤非含有乳化重合の試行からの収率は、スチレン単量体の量 を基準にして75ないし86%の範囲であった。
膨潤可溶性重合体粒子の製造 1.6mlのフタル酸ジブチル、0.15gの過酸化ベンゾイル、10■lの蒸 留水、および0.075gのドデシル硫酸ナトリウムから、超音波ホモジナイザ ーを用いる超音波処理により、溶媒と開始剤との乳化した混合物を製造した。こ の乳化混合物に3.51の単一分散ポリスチレンー次粒子分散液(7,2重量% 、固体分=、 o、 26 g、寸法1.5u+、Mn = 133、400) を添加した。この混合物を室温で5時間、徐々に撹拌した。
溶媒と開始剤とを吸着させたのちに、この混合物に、1.5mlのスチレン、4 .8mlの市販のジビニルベンゼン、]、2.5 mlのトルエン、50■lの 蒸留水、および36 mlのポリ(ビニルアルコール)(PVA)の10重量% 水溶液[85,000ないし146.000の分子量を有する、87−89%加 水分解したポリ(ビニルアルコール)]から超音波ホモジナイザーを用いる超音 波処理により製造した、単量体と多孔源性の溶媒との乳化した混合物を添加した 。この混合物を室温で39時間徐々に撹拌した。
メタクリル酸グリシジル被覆粒子の製造上で製造した膨潤粒子に0.005gの 硝酸ナトリウムを添加し、この分散液を窒素気体で20分間フラッシュし、つい で、スチレン−ジビニルベンゼン架橋共重合体の芯体上に親水性の表面層を形成 する親水性単量体である2露lの純粋なメタクリル酸グリシジルを、反応容器に 添加した。この不均一な混合物を徐々に撹拌しながら70℃に22時間加熱して 乳化した単量体と非乳化メタクリル酸グリシジルとの重合を行わせた。
重合した分散液を300 mlのメタノールに注ぎ入れ、沈積後に上澄液を除去 して廃棄した。重合体粒子を3001のテトラフラン中に再分散させ、ついで再 度沈積させ、上澄液を再度廃棄した。テトラフランで2回この方法を繰り返した 。多孔源性の溶媒の単量体に対する体積比が63=37であったので、最終的な 重合体は約60体積%の多孔性を有していた。最終的な巨孔性粒子は基本的に単 一分散性であって、5.51111の寸法を有していたが、収率は単量体の全重 量を基準にして85%であった。
エポキシド基の開環重合 重合したメタクリル酸グリシジル表面の親水性を増加させるために、以下のよう な酸加水分解によりグリシジル基のエポキシ環をジオール基に開環させた: 4 .02gの巨孔性粒子を20■lの0.1 M HzSOt水溶液を用いて80 ℃で4時間、ときどき振とうしながら処理し、ついで重合体粒子を水で、続いて 50%水性メタノール、メタノール、およびアセトンで洗浄し、乾燥した。定量 的な収率の、5.5u+の寸法を有する巨孔性重合体粒子を回収した。
生成した粒子の分析 親水性の外層を有する疎水性の芯体粒子が形成されていることを確認するために 、本件粒子を充填したカラムの疎水性および他の性質を逆転相様式で試験し、( i)親水性の外層を持たない粒子および(ii)疎水性粒子と親水性粒子との単 純な混合物と比較した。一連の小さな分子、すなわちアルキルベンゼンの分離に 関してクロマトグラフィー試験を行った。選択した移動相は1 ml/分の80 %水性アセトニトリルであった。
試験結果は、以下のように所望の疎水性−親水性層構造の製造を示している; (1) 本件粒子は、疎水性の組成のみを有する粒子より大きい親水性の特性を 示す。換言すれば、疎水性の測定は親水性の表面を有する粒子について未処理の 疎水性粒子に関するものより低い値を示した。図1は、アルキルベンゼンのベン ゼン環上の炭素鎖ペンダントの長さの関数としてのlog k’ (容量因子) を点描したものである。曲線の傾斜が大きければその疎水性も大きい。見られる ように、疎水性層のみを有する粒子が最も疎水性である。
(2) 製造される親水性の外層を有する粒子が疎水性の芯体をも有するので、 アルキルベンゼンのような小さな分子は粒子の内部微孔内に保持されるはずであ る。したがって、アルキルベンゼンの保持時間は疎水性粒子と親水性粒子との単 なる混合物が存在する場合より長いはずである。これは実際に観測される。
(3) 親水性の外層粒子は水濡れ性を示すが、疎水性の粒子および疎水性粒子 と親水性粒子との混合物の双方とも非水濡れ性である。
これらの発見は、製造した粒子が親水性の外相と疎水性の芯体とを有することを 示している。
実施例I1 1.9+slのフタル酸ジブチル、0.17gの過酸化ベンゾイル、15耐の蒸 留水、および008gのドデシル硫酸ナトリウムから、超音波ホモジナイザーを 用いる超音波処理により、溶媒と開始剤との乳化した混合物を製造した。この乳 化混合物に、実施例■で製造した4、OmLの単一分散ポリスチレンー次粒子分 散液 (7,2重量%、固体骨=0.3g。
寸法1.51、Mn = 133,400 ドールトン)を添加した。この混合 物を室温で23時間、徐々に撹拌した。溶媒と開始剤とを吸着させたのちに、単 量体と多孔源性の溶媒との乳化した混合物を添加した。この混合物は、8.5m lの市販のジビニルベンゼン(80%)、9.7mlのトルエン、50rnlの 蒸留水、および40 mlのポリ(ビニルアルコール)の10重量%水溶液 [ 約70.000ないし150.000 ドールトンの分子量を有する約88%加 水分解したPVA]から、超音波ホモジナイザーを用いる超音波処理により製造 した。この混合物を室温で47時間徐々に撹拌し、ついで001gの硝酸ナトリ ウムを添加し、この分散液を窒素気体で20分間フラッシュした。ついで、l  mlのニメタクリル酸エチレングリコール(純粋な液体)を添加し、この不均一 な混合物の全体を徐々に撹拌しながら70℃に24時間加熱して重合を行わせた 。
その表面に親水性の基を有する重合体粒子を実施例■と同様にして回収した。上 記の重合体製造中の溶媒の単1体に対する体積比は55 : 45であり、した がって、最終的な重合体は約55体積%の多孔性を有していた。最終的な巨孔性 粒子は基本的に単一分散性であって6.5uの寸法を有していたが、収率は単量 体の全重量を基準にして96%であった。
生成した粒子の分析 この粒子を実施例Iと同様にして評価した。外層の形成に使用した単量体は極め て親水性であるというわけではなかったが、実施例Iと同一の相対的な利点が示 された。図2は、アルキルベンゼンのベンゼン環上の炭素鎖ペンダントの長さの 関数としてのlog k’ の点描である。
見られるように、疎水性のみの組成を有する粒子が最も疎水性である。
実施例ll1 1.91のフタル酸ジブチル、0.17gの過酸化ベンゾイル、15 mlの蒸 留水、および0.08gのドデシル硫酸ナトリウムから、超音波ホモジナイザー を用いる超音波処理により、溶媒と開始剤との乳化した混合物を製造した。この 乳化混合物に、実施例■のものと同様の方法で製造した5、8+slの単一分散 ポリスチレンー次粒子分散液(5,0重量%、固体性=0.3g、寸法1.21 1m+)を添加した。この混合物を室温で23時間、徐々に撹拌した。この混合 物に、9.2i+1のジビニルベンゼン(80%)、9.7mlのトルエン、5 0 mlの蒸留水、および40 mlのポリ(ビニルアルコール)の10重量% 水溶液[約70.000ないし150.000 ドールトンの分子量を有する約 88%加水分解したPVA]から超音波ホモジナイザーを用いる超音波処理によ り製造した、単量体と多孔源性の溶媒との乳化した混合物を添加した。この混合 物を室温で46時間徐々に撹拌した。ついで 0.01gの硝酸ナトリウムを添 加し、この分散液を窒素気体で20分間フラッシュした。ついで、0.48gの 微細に粉末化された固体(S )−N−メタクリロイル−α−メチルベンジルア ミンを添加し、最後にこの不均一な混合物の全体を徐々に撹拌しながら70℃に 10時間加熱して重合を行わせた。
その表面に対掌性の基を有する重合体粒子を実施例Iと同様にして回収した。溶 媒の単量体に対する体積比が52 : 48であったので、最終的な重合体は約 50%の多孔性を有していた。最終的な巨孔性粒子は基本的に単一分散性であっ て、4.4ptgの寸法を有していたが、収率は単量体の全重量を基準にして8 9%であった。
生成した粒子の分析 この粒子を実施例Iと同様にして評価して、疎水性の結果を図3に示しである。
この場合には、外層の形成に使用した単量体、(S)−N−メタクリロイル−α −メチルベンジルアミンは比較的疎水性のフェニル基をも含有している。したが って、グラフの差異はなお明らがではあるが、さほど顕著ではない。しかし、こ のことはπ−π相互作用の生起に起因する対常体分離には必要ではない。
実施例Iv 1.9■lのフタル酸ジブチル、0.17gの過酸化ベンゾイル、1.5 ml の蒸留水、および0.08gのドデシル硫酸すトリウムから、超音波ホモジナイ ザーを用いる超音波処理により、溶媒と開始剤との乳化した混合物を製造した。
この乳化混合物に5.81の単一分散ポリスチレンー次粒子分散液(5,0重量 %、固体分=0.3g、寸法1.2ue)を添加した。
この混合物を室温で24時間、徐々に撹拌した。
溶媒と開始剤とを吸着させたのちに、この混合物に、9.2■lのニメタクリリ 酸エチレングリコール、9.7■lのトルエン、50 mlの蒸留水、および4 0 mlのポリ(ビニルアルコール)の10重量%水溶液[約70゜000ない し150.000 ドールトンの分子量を有する、約88%加水分解したPVA ]から超音波ホモジナイザーを用いる超音波処理により製造した、単量体と多孔 源性の溶媒との乳化した混合物を添加した。この混合物を室温で46時間徐々に 撹拌し、ついで 0.01gの硝酸ナトリウムを添加し、この分散液を窒素気体 で20分間フラッシュした。ついで、0.48gの微細に粉末化した固体の(S  )−N−メタクリロイル−α−メチルベンジルアミンを添加し、この不均一な 混合物を徐々に撹拌しながら70℃に 23時間加熱して重合を行わせた。
その表面に対掌性の基を有する重合体粒子を実施例Iと同様にして回収した。溶 媒の単量体に対する体積比が52 : 4gであったので、最終的な重合体は約 50体積%の多孔性を有していた。最終的な巨孔性粒子は基本的に単一分散性で あって、4.4DI11の寸法を有していたが、収率は単量体の重量を基準にし て98.6%であった。
実施例V 1、.9■lのフタル酸ジブデル、0.17gの過酸化ベンゾイル、15 ml の蒸留水、および0.08gのドデシル硫酸ナトリウムから、超音波ホモジナイ ザーを用いる超音波処理により、溶媒と開始剤との乳化した混合物を製造した。
この乳化混合物に5.81m1の単一分散ポリスチレンー次粒子分散液(5,0 重量%、固体針=0.3g、寸法1..2gm)を添加した。
この混合物を室温で24時間、徐々に撹拌した。
溶媒と開始剤とを吸着させたのちに、この混合物に3■lのジビニルベンゼン( 80%) 、9.7 mlのトルエン、5011の蒸留水、および40ee1の ポリ(ビニルアルコール)の10重量%水溶液[約70.000ないし150. 000 ドールトンの分子量を有する、約88%加水分解したPvA]から超音 波ホモジナイザーを用いる超音波処理により製造した、単量体と多孔源性の溶媒 との乳化した混合物を添加した。この混合物を室温で46時間徐々に撹拌した。
ついでO,Olgの硝酸ナトリウムを添加し、この分散液を窒素気体で20分間 フラッシュした。ついで、1gの粉末化した(4−ビニル)−安息香酸(IR, 2S)−2−[N−(4−ビニル)−ベンゾイルアミノコ−1−フェニルプロピ ルを添加し、最終的にこの不均一な混合物の全体を徐々に撹拌しながら70℃に 23時間加熱して重合を行わせた。重合した分散液を300 mlのメタノール に注ぎ入れ、沈積後に上澄液を除去して廃棄した。
対掌性基の表面を有する重合体粒子を実施例Iと同様にして回収した。溶媒の単 量体に対する体積比が52 : 48であったので、最終的な重合体は約50体 積%の多孔性を有していた。最終的な巨孔性粒子は基本的に単一分散性であり、  4.5ut11の寸法を有していたが、収率は単量体の全重量を基準にして8 1%であった。
生成した粒子の分析 この粒子を実施例Iと同様にして評価したが、これも同様に、疎水性の“芯体の み”の粒子より以上に親水性の挙動を示した。
実施例VI ]、9■lのフタル酸ジブチル、0.17gの過酸化ベンゾイル、1.5 ml の蒸留水、および0.08gのドデシル硫酸ナトリウムから、超音波ホモジナイ ザーを用いる超音波処理により、溶媒と開始剤との乳化した混合物を製造した。
この乳化混合物に5.8Q+1の実施例IIIで製造した単一分散ポリスチレン ー次粒子分散液 (50重量%、固体針=0.3g。
寸法1.2μm)を添加した。この混合物を室温で24時間、徐々に撹拌した。
溶媒と開始剤とを吸着させたのちに、この混合物に、8曹lのジビニルベンゼン (80%)、9.7■lのトルエン、50 mlの蒸留水、および40m1のポ リ(ビニルアルコール)の10重量%水溶液[約70.000ないし150.0 00 ドールトンの分子量を有する、約88%加水分解したP■A]から超音波 ホモジナイザーを用いる超音波処理により製造した、単量体と多孔源性の溶媒と の乳化した混合物を添加した。この混合物を室温で46時間徐々に撹拌した。つ いで0.01gの硝酸ナトリウムを添加し、この分散液を窒素気体で20分間フ ラッシュした。ついでIgの粉末化したメタクリル酸(IR,2S)−2−(N −メタクリロイルアミノ)−1−フェニルプロピルを添加し、この不均一な混合 物を徐々に撹拌しながら70℃に10時間加熱して重合を行わせた。
その表面に対掌性の基を有する重合体粒子を実施例■と同様にして回収した。溶 媒の単量体に対する体積比が52 : 48であったので、最終的な重合体は約 50体積%の多孔性を有していた。最終的な巨孔性粒子は基本的に単一分散性で あって、4.0utsの寸法を有していたが、収率は単量体の全重量を基準にし て95%であった。
実施例VT1 1,9s+1のフタル酸ジブチル、0.17gの過酸化ベンゾイル、151!■ の蒸留水、および0.08gのドデシル硫酸ナト・1功ムから、超音波ホモジナ イザーを用いる超音波処理により、溶媒と開始剤との乳化した混合物を製造した 。この乳化混合物に5.8111の実施例工で製造した単一分散ポリスチレンー 次粒子分散液(5,0重量%、固体分=0.3g、寸法1゜2 am)を添加し た。この混合物を室温で24時間、徐々に撹拌しlこ。
溶媒と開始剤とを吸着させたのちに、この混合物に8.5mlのニメタクリル酸 エチレングリコール、9.7mlのI・ルエン、50 mlの蒸留水、および4 Q gelのポリ(ビニルアルコール)の10重量%水溶液[約70゜000な いし1.50.000 ドールトンの分子量を有する、約88%加水分解したP VA]から超音波ホモジナイザーを用いる超音波処理1こより製造した、単量体 と多孔源性の溶媒との乳化した混合物を添加した。この混合物を室温で46時間 徐々に撹拌した。ついで 0.01gの硝酸す]・1功ムを添加し、この分散液 を窒素気体で20分間フラ、ソシュした。
ついでIgの微細に粉末化した(4−ビニル)−安息香酸(IR,2S)−2− [N−(4−ビニル)−ベンゾイルアミノ]−Fフェニルプロピルの不均一な混 合物を徐々に撹拌しながら70°Cに24時間加熱して重合を行わせた。重合し た分散液を300の1のメタノール(こ注ぎ入れ、沈積後に上澄液を除去して廃 棄した。
対掌性基の表面を有する重合体粒子を実施例1と同様にして回収した。溶媒の単 量体に対する体積比が52 : 48であったので、最終的な重合体は約50体 積%の多孔性を有していた。最終的な目孔性穿立子(よ基本的に単一分散性であ り、 4.3μmの寸法を有して1. )f’:、力(、収率(ま単量体の全重 量を基準にして98%であった。
実施例ViII この実施例は、はるかに大量の官能性単量体を固体の塊として添加したことを除 いて実施例Vと同様である。また、官能性単量体の僅が極めて大量(全単量体含 有量の50%)であったので、重合を開始させる際に若干のアセトンを添加して 固体の塊から重合しつつある小滴への非乳化官能性単量体の移送を助けた。
1、9mlのフタル酸ジブチル、0.1.7gの過酸化ベンゾイル、15 ml の蒸留水、および0.08gのドデシル硫酸す)・1戸ンムから、超音波ホモジ ナイザーを用いる超音波処理により、溶媒と開始剤との乳化した混合物を製造し た。この乳化混合物に5.8mlの実施例Iで製造した単一分散ポリスチレンー 次粒子分散液(5.0重量%、固体分=: 0.3 g,寸法1。
21)を添加した。この混合物を室温で24時間、徐々に撹拌した。
溶媒と開始剤とを吸着させたのちに、この混合物に4.8mlのジビニルベンゼ ン(80%)、9.7i1のトルエン、501の蒸留水、および40mlのポリ (ビニルアルコール)のlθ重1%水溶液[約70, 000ないし1.50.  000 ドールトンの分子量を有する、約88%加水分解したPvA]から超 音波ホモジナイザーを用いる超音波処理により製造した、単量体と多孔源性の溶 媒との乳化した混合物を添加した。この混合物を室温で46時間徐々に撹拌した 。ついで0.01gの硝酸ナトリウムを添加し、この分散液を窒素気体で20分 間フラッシュした。ついで、4.8gの塊状の(4−ビニル)−安息香酸(IR , 2S )−2−[N−(4−ビニル)−ベンゾイルアミノ]−1−フェニル プロピルと5mlのアセトンとを添加し、徐々に撹拌しながら70℃に24時間 加熱して重合を行わせた。重合した分散液を300耐のメタノールに注ぎ入れ、 沈積後にに澄液を除去して廃棄した。
実施例Iと同様にして重合体粒子を回収した。溶媒の単量体に対する体積比が5 2 : 48であったので、最終的な重合体は、約50体積%の多孔性を有して いた。最終的な巨孔性粒子は基本的に単一分散性であり、4、5amの寸法を有 していたが、収率は単量体の重量を基準にして72光学顕微鏡による検査により 、最終的な粒子が異なる外層と内層とを有することが目視的に確認された(芯体 −殻体構造)。得られた低い収率は、単量体の大きな塊の移動が不完全に行われ たという事実に起因するものである。工程の終了時に若干の官能性単量体が回収 された。
実施例IX 実施例Vの記述と同様にして製造した材料を充填したカラムを用いて対掌性化合 物の分離を実行した。内径4.6011X長さ150 mmのカラムで0.51 1/分の非水性有機溶媒(n−ヘキサン−テトラヒドロフラン、4:1体積/体 積)を用い、正常相様式でhplcクロマトグラフィー試験を行い、ピークの検 出はUV検出器を用いて254 nmで行った。溶質はα−メチルベンジルアミ ン誘導体であったが、以下の数値においてα= k’./に’,+であり、ここ でRおよびSは分離される2種の対掌体である。試料1(図5、Z = H)に 関しては、α値は0.99であると測定された。試料2(図5、Z = NCh )に関してはα値は1,05であった。
実施例IIIにおいて、5重電%のみの対掌性単量体を使用した。得られた粒子 を対掌性認識に関して評価しノこ場合善こ1i、これらの粒子カベ比較的に非効 率的であることが測定された。そこで、導入した文・を掌性単量体の量を20重 量%に増加させた、すなわち、ジビニルベンゼンの量力穫7、76a+1であり 、対掌性単量体の量が1.94gであつtこことを除(八て実施例IIIの方法 を繰り返した。最終的な粒子の収量(よ、テトラヒドロフランで洗浄している間 に外側の非架橋層から材料力(若干11失したことに起因して65%であった。
最終的な粒子は、実施例IIIの粒子のものより大きな親水性を示した。
得られる粒子を、上の実施例IXと同様にして対掌体分離性能;こ関して評価し た。2回の分離の結果は、各試料のそれぞれに関して0.94のα値を与えた。
O〜疎水性芯体粒子(ボリア、fL/7− 、eユ1.、ッゼア)ムー実施例I (エポキシドの開環前) 一実施例I−(最終試料) 、/親水性粒子+疎水性粒子の混合物 炭素数 図1 図2 炭素数 図3 図4 請求の範囲 補正書の写しく翻訳文)提出書 (特許法第184条の8)平成6年8月19日

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.(i)さらに少なくとも1個の重合性のビニル基をも含有する非乳化官能性 単量体を、水には不溶であるが分散液中の有機物質には可溶な可溶性重合体粒子 の分散液の水相に添加し、これを重合性のビニル単量体の乳濁液で膨潤させ、( ii)(a)膨潤粒子中の乳化単量体と(b)非乳化官能性単量体とを共重合さ せて疎水性の重合体芯体と官能化された重合体の外層とを有する不溶性の重合体 粒子を形成させる各段階を含む、表面官能化された重合体材料の製造方法。
  2. 2.上記の非乳化官能性単量体を重合の開始に先立って添加することを特徴とす る請求の範囲1記載の方法。
  3. 3.非乳化官能性単量体の添加に先立って水溶性の重合禁止剤を分散液の水相に 添加することを特徴とする請求の範囲2記載の方法。
  4. 4.上記の官能性単量体を純粋な形状で添加することを特徴とする請求の範囲1 記載の方法。
  5. 5.上記の非乳化官能性単量体が基本的にヒドロキシル、カルボキシル、アミノ 、アミド、イミド、スルフィニル、スルホニル、ニトロ、ニトリル、オリオール 、アミノ酸、エポキシ、ジオール、およびこれらの混合物よりなるグループから 選択した少なくとも1個の親水性基を含有する親水性単量体であることを特徴と する請求の範囲1記載の方法。
  6. 6.上記の非乳化官能性単量体が対掌体化合物のラセミ混合物の分離に適した反 応性の対掌性基を含有する対掌性の単量体であることを特徴とし、また、上記の 対掌性の単量体が重合性のビニル基とペンダント反応性の対掌性基を含有するこ とを特徴とするする請求の範囲1記載の方法。
  7. 7.上記の表面官能化された重合体材料が多孔性であり、上記の方法がさらに( iii)可溶性の重合体材料を抽出する段階をも含むものであることを特徴とす る請求の範囲1記載の方法。
  8. 8.上記の可溶性重合体粒子を水中に分散させ、この分散液に少なくとも1種の 単量体と単量体の重合用の開始剤とを添加して粒子を膨潤させることにより膨潤 した可溶性重合体粒子の分散液を形成させることを特徴とする請求の範囲1記載 の方法。
  9. 9.上記の少なくとも1種の単量体がビニル単量体の混合物であり、その1種が ポリビニル単量体であることを特徴とする請求の範囲8記載の方法。
  10. 10.対掌性重合体の表面層により包まれた疎水性材料を含む芯体を有する重合 した粒子を含む材料。
  11. 11.芯体の中心と対掌性重合体層の外表面との間に勾配が存在し、疎水性芯体 材料の量が外側の対掌性の層に近付くにつれて減少して芯体と外側の対掌性重合 体層との間に対掌性重合体と疎水性材料との双方を含有する中間層を形成するこ とを特徴とする請求の範囲10記載の材料。
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