JPS59232102A - 親水性架橋共重合体の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は水酸基とカルシキシル基を有し、機械的強度の
すぐれた親水性架橋共重合体に関し、更に詳しくは、水
酸基とカル昶キシル基を有し、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マトグラ
フィ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った親水性架橋共重合体に関する。

水溶媒系で行なわれる液体クロマトグラフィー、特にゲ
ルパーミェーションクロマトグラフィー（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骨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ィーが注目
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シ
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・グラフィー
用の充填剤として用いられている。

まだ水酸基とカルシ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デン酸まだは
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ィ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、水酸基とカルシキシル基
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ィ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
するに至った。

すなわち、本発明は重合体乾燥重量あたりビニルアルコ
ール単位に由来する水酸基１．０〜１４．０ｎｌｅｑ／
ｙ％カル♂キシル基０．０５〜５．０　ｍｅｑ／ｊＦ　
　を有し、保持し得る水の量（以下保水量と称する）が
１　　　０．５〜４．Ｏｙ／ｙである親水性架橋共重合
体に関する。

以下本発明の共重合体を液体クロマトグラフィー用充填
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１．０〜１４．０　ｍｅｑ／ｙ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．Ｏｍｅｑ／Ｐ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１ｙが１ｍｍｏｌの無水酢酸と反応したときの水
酸基の量を１　ｍｅｑ／ｙとする。

共重合体中のカルシキシル基は、０．０５〜５．Ｏｍｅ
ｑｌｙ共重合体の範囲で存在する。カルシキシル基がこ
の範囲で存在することにより、共重合体はカルシキシル
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ィー用充填剤として
必要な強度を有する。カルシキシル基の量は実用上は０
．１〜２．０ｍｅｑ／ｙの範囲にあるのが好ましい。カ
ルはキシル基の量は直営のイオン交換樹脂の交換容量の
測定方法で求め得る。カルシ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
酸で溶離し、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性単量体単
位によっ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。

　５− （ただしＲ１，Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立に＝ＣＨ
２−ＣＨ＝ＣＨ２、ＣＨ２−Ｃ＝ＣＨ又は＝ＣＨ２−Ｃ
：ＣＨ２を示す。）　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　ＣＨ３なかでも式（４）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。

（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ィー
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離能と強度を　６− ノ々ランスさせるためには保水量を適正な範囲に保つこ
とか必要である。従来水酸基とカルダキシル基を有する
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った。本発明の共重合体から得ら
れる充填剤はポアサイズＫかかわらず含水量が０．５〜
４．Ｏｙ／ｙ　。

好寸しくは０．５〜ａ、ｏ　ｙ／ｙの範囲にあり、高速
液体クロマトグラフィ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ィ
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３〜５００μ
ｍの範囲にある。

高速液体クロマトグラフィー用充填剤として用いる場合
は３〜２０μｍ１　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の一例を示す。

本発明の共重合体はたとえばカルゼ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係を、ケン化又はエステル交
換反応によっ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。

ここでカルゼン酸ビニルエステルとは、重合可能なカル
ぎ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
酸ビニルおよびキノ々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
エステル交換まだ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％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（
４）または■）で表わされるものである。なかでも（４
）においてＲ１，Ｒ２およびＲ３がすべてＣＨ２ＣＨ＝
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ｂｏ カルヂ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だめの重合は、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ィー用充填剤を得る場合
は懸濁重合が好ましい。

カルぜ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。

またカルデ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　９− 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ボアの重量、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管媒とは具体的に
は、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ヘゾタ
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１ｓｏ−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、ヘゾタノ
ール、オクタツ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２
０〜３００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ィー用充填剤の製
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、
共重合体の柔軟曲を増すために単量体混−１０＝ 金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、シ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′−
アゾビスイソゾチロニトリル、２．２′−アゾヒスー（
２，４−ジメチルノ々レロニトリル）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。

重合によっ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
て酸まだはアルカリを用いて行な１　　　われる。ただ
し十分な機械的強度を有する充填剤を舟るためにはニス
デル基が水酸基へ変わった割合、つまり反応率が１０〜
ｓｏｌ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。

カルシキシル基を導入するために水虐基と反応させる二
塩基酸の酸無水物としては無水コノ・り酸や無水グルタ
ル酸が好ましい。同様な目的のだ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。カルシキシ
ル基の導入は前記方法のほかに、重合時に二塩酸ジビニ
ルエステルを併用してケン化時に片側のエステルを切断
してカルシキシル基を生成せしめる方法や重合時にカル
シキシル基を有する単量体を併用する方法等によっても
可能である。

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ィー
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。さらにカルシ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、カルシ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。生体成分によって
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、カルシ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浴中さ
れ、アルブミンの溶出容量はより大きくなって免疫グロ
ブリンＧとの分離はさらに良好となる。したがってこの
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ィー用
充填剤のほかに、アフィニティークロマトグラフィー用
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　ｌ 酢酸ビニル１００ｙ、）リアリルイソシアヌレ　１３− −ト４１．４ｙｓ酢酸ｎ−ゾチル７４ｙ１デカン２５ｙ
及び２．２′−アゾビスイソゾチロニトリル３．４１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８００＋ａｌ？とをフラ
スコに入れ十分攪拌したのち６５℃で１８時間、更に７
５℃で５時間加熱して懸濁重合を行ない粒状共重合体を
得だ。次にｆ過、水洗、ついでアセトン抽出後、カセイ
ソーダ６５１を溶解した水２１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ったのち粒子をｒ
過、水洗さらに乾燥した。乾燥粒子３０ｙを無水コハク
酸２．１ｙと共にピリジン３０〇−中に入れ６０℃で１
６時間攪拌した。粒子をＰ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。

少者の前記共重合体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５．５　ｍｅｑ
／７であった。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１４− だ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ブキシル基
の瞼は０．１３　ｍｅｑ／’ｙであった。

少量の共重合体をフィ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重量を
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１．５９ｙ水／１共重合体であった。

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２５　ｃｒｎ）に充填し、０．１Ｍリン
酸ンーダと０．３Ｍ塩化ナトリウムを含む水溶、ｇ（ｐ
Ｈ７，０）を移動相として蛋白質標準サンプルを分析し
だところ、カルブキシル基の導入反応を行なっていない
共重合体（ｂ）にくらべて人血清アルブミンの溶出容敏
が大きくなり、免疫グロブリンＭの回収率が高くなった
。

実施例　２ 酢酸ビニル１００ｙ１　トリアリルイソシアヌレート３
２．２．Ｆ、酢酸ｎ−ブチル４０ｙ及び２，２′−アゾ
ビスイソブチロニトリル３．３ｙ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
行なった。得られた乾燥粒子３０ｙを無水コハク酸８．
５ｙと共にピリジン３００ｄ中に入れ６０℃で１６時間
攪拌した。粒子をｒ別、水洗したのち分級して平均粒径
９．２μｍの共重合体を碍だ。共重合体中の水酸基は８
．９　ｍｅｑ／ｙ。

カルブキシル基は１．０２ｍｅｑ／Ｐまた保水量は１．
０２ｙ／ｙであった。

　１７−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重合体重量あたり、ビニルアルコール単位に由来
   する水酸基１．０〜１４．０　ｍｅｑ’／Ｐ　、カルテ
   キシル基０．０５〜５．０　ｍｅｑ／ｙ　　を有し、保
   持し得る水の量が０．５〜４．ｏ　ｙ／ｙ　である親水
   性架橋共重合体
2. （２））！Ｊアジン環を有する架橋性単量体学位により
   架橋されてなる特許請求範囲第１項記載の親水性架橋共
   重合体