WO2005014138A1

WO2005014138A1 - 相溶性多相溶媒システムを用いた物質の分離方法および分離装置

Info

Publication number: WO2005014138A1
Application number: PCT/JP2004/011407
Authority: WO
Inventors: Kazuhiro Chiba
Original assignee: Tokyo University Of Agriculture And Technology Tlo Co., Ltd.
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2005-02-17
Also published as: EP1666114A4; JP2005052701A; JP4266137B2; US20060207935A1; EP1666114A1

Abstract

（課題）　　超音波発生器、遠心分離装置等を必要とせず、混合物から目的物質を分離する方法および装置を提供する。　（解決手段）　第１の溶媒と第２の溶媒を用いて混合物から目的物質を分離する方法であって、第１の溶媒と第２の溶媒は温度を変化させることにより２相に分離した状態から１相に相互溶解した状態に可逆的に相変化し、第１の溶媒を含むカラムの上流部分および中央部分を１相に相互溶解する温度域に保持し、カラムの下流部分を２相分離する温度域に保持し、混合物を溶解した第２の溶媒をカラムの上流からカラムに投入し、その後カラムの下流部分で分離した第２の溶媒相を取り出すことにより、目的物質を分離する方法および装置を用いる。

Description

明細書

相溶性多相溶媒システムを用いた物質の分離方法および分離装置技術分野

本発明は、複数の物質を含む混合物から目的とする物質を分離および/または精製するための方法および装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、 1の溶媒を固定相、他の溶媒を移動相として用い、 2種類の溶媒の相互溶解現象を利用することにより、高い効率で容易に目的物質を分離することができる新しいクロマトグラフィ一の概念を用いた、物質の分離方法および分離装置を提供するものである。背景技術

複数の物質を溶解した溶媒から、目的とする物質を分離する方法として現在多用されているものに、液体クロマトグラフィーがある。これは、粒子サイズの揃つた微細な担体の隙間に試料溶液を通過させ、各々の物質と担体との親和性の違いにより、物質を分離するものである。そして、物質の分離速度を上げるためには高圧ポンプを用いて送液する必要があるが、工業規模で用いる高圧ポンプは非常に高価となるという問題がある。ここで、ポンプの負荷を下げるためには、担体の粒子サイズを大きくすることが考えられるが、これにより分離能が落ちてしまうという原理的な問題点が存在する。一方、近年ナノスケールでの合成反応にマイクロチャンネルを用いることも研究されてきているが、固相担体を用いるク口マトグラフィ一をナノフローシステムに応用することには、大きな困難を伴う。また、目的物質を分離する他の方法としては、 2つの溶媒による 2相系を用いたものがある。これには、超音波を用いるものと、遠心分離を用いるものとが主として知られている。

超音波を用いるものは、 2つの溶媒に超音波を照射して 2つの相を分散させて 2相間の接触面積を増やし、これにより分離能を高めるものである。しかし、超音波を用いた場合は、目的とする物質が分解する恐れがあり、また、工業規模での超音波発生装置の使用は容易ではなく、さらに、超音波を用いた場合でも分散する溶媒の直径の下限が 2 /i m程度と大きく、このため、分離能を向上させることにも限界があった。

また、遠心分離を用いるものは、遠心クロマトグラフィーとして知られているが、必要とする遠心分離装置が大きく複雑なものであるため、コストが高く、また、工業規模にスケールアップすることおよびマイクロスケール、ナノスケール等の小さい規模にすることが不可能であるという問題がある。

一方、第 1の溶媒と第 2の溶媒が温度を変化させることにより 2相に分離した状態から 1相に相互溶解した状態に可逆的に相変化する現象は、古くから知られており、例えば、水とフエノールとの組み合わせや、水とジプロピルァミンとの組み合わせなどが有名である（非特許文献 1 ) 。しかし、非特許文献 1には、これらの溶媒を用いて物質を分離する方法については記載されていない。

また、第 1の溶媒と第 2の溶媒により化学反応を行うための溶媒システムであつて、第 1の溶媒と第 2の溶媒が温度を変化させることにより 2相に分離した状態から 1相に相互溶解した状態に可逆的に相変化する溶媒システムについては、本発明者らにより報告されている（特許文献 1 ) 。

(特許文献 1 ) 特開 2 0 0 3— 6 2 4 4 8号公報

(非特許文献 1 ) 相律と状態図、共立出版、 p 3 8— 4 1 発明の開示 '

(発明の課題）

本発明の課題は、超音波発生器、遠心分離装置等を必要とせず、混合物から目的物質を分離および/または精製する方法および装置を提供することにある。 (課題を解決するための手段）

本発明者は、第 1の溶媒と第 2の溶媒が温度を変化させることにより 2相に分離した状態から 1相に相互溶解した状態に可逆的に相変化する現象を液体クロマトグラフィ一に応用することにより、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成させた。

即ち、本発明は、第 1の溶媒と第 2の溶媒を用いて混合物から目的物質を分離する方法であって、第 1の溶媒と第 2の溶媒は温度を変化させることにより 2相に分離した状態から 1相に相互溶解した状態に可逆的に相変化し、第 1の溶媒を含む力ラムの上流部分および中央部分を 1相に相互溶解する温度域に保持し、力ラムの下流部分を 2相分離する温度域に保持し、混合物を溶解した第 2の溶媒をカラムの上流からカラムに投入し、その後力ラムの下流部分で分離した第 2の溶媒相を取り出すことにより、目的物質を分離する方法である。

また、本発明は、第 1の溶媒と第 2の溶媒を用いて混合物から目的物質を分離する方法であって、第 1の溶媒と第 2の溶媒は温度を上昇させることにより 2相に分離した状態から 1相に相互溶解した状態に可逆的に相変化し、第 1の溶媒を含むカラムの上流部分および中央部分を相互溶解温度から 5で低い温度以上に保持し、カラムの下流部分を相互溶解温度から 5 °C低い温度未満に保持し、混合物を溶解した第 2の溶媒を力ラムの上流からカラムに投入し、その後力ラムの下流部分で分離した第 2の溶媒相を取り出すことにより、目的物質を分離する方法である。

さらに、本発明は、第 1の溶媒と第 2の溶媒を用いて混合物から目的物質を分離する方法であって、第 1の溶媒と第 2の溶媒は温度を降下させることにより 2 相に分離した状態から 1相に相互溶解した状態に可逆的に相変化し、第 1の溶媒を含むカラムの上流部分および中央部分を相互溶解温度から 5 °C高い温度以下に保持し、カラムの下流部分を相互溶解温度から 5 °C高い温度より高く保持し、混合物を溶解した第 2の溶媒を力ラムの上流からカラムに投入し、その後力ラムの下流部分で分離した第 2の溶媒相を取り出すことにより、目的物質を分離する方法である。

さらに、本発明は、第 1の溶媒と第 2の溶媒を用いて混合物から目的物質を分離する装置であって、第 1の溶媒と第 2の溶媒は温度を変化させることにより 2 相に分離した状態から 1相に相互溶解した状態に可逆的に相変化し、前記装置は、第 1の溶媒を含むカラム、前記カラムの上流部分および中央部分の温度を調節する第 1の温度調節部、前記カラムの下流部分の温度を調節する第 2の温度調節部、混合物を溶解した第 2の溶媒を力ラムの上流部分から投入する投入部、カラムの下流部分で 2相に分離した第 2の溶媒相を取り出す採取部、を有する分離装置である。また、本発明は、上記の装置において、カラムの上流部分および中央部分の温度を調節する第 1の温度調節部に換えて、カラムの中央部分に第 1の温度調節部および力ラム上流部分に第 3の温度調節部を有する分離装置である。

また、本発明は、上記の装置において、第 3の温度調節部を 2相分離する温度域に設定し、第 2の溶媒相を取り出す採取部から第 2の溶媒を逆流させ、カラムの上流部分から第 1の溶媒相を取り出すことを特徴とする、カラムの再生方法である。図面の簡単な説明

図 1は、シクロへキサン（C H) とジメチルイミダゾリジノン（DM I ) との溶解相図である。

図 2は、本発明の分離装置を示す図である。

図 3は、複数のカラムをつなげた場合の模式図である。

図 4は、複数のカラムをつなげた場合のカラムの再生を説明する図である。図 5は、第 1の溶媒としてシクロへキサン、第 2の溶媒としてジメチルホルムアミド（DMF ) および DM Iを用いた場合の溶解相図である。

図 6は、第 1の溶媒としてシクロへキサン、第 2の溶媒として DM Iおよびジメチルァセトアミド（DMA) を用いた場合の溶解相図である。

図 7は、第 1の溶媒としてメチルシクロへキサン、第 2の溶媒として DMFおよび DM Iを用いた場合の溶解相図である。

図 8は、第 1の溶媒としてメチルシクロへキサン、第 2の溶媒として DMFおよび DMAを用いた場合の溶解相図である。

図 9は、第 1の溶媒としてデカリン、第 2の溶媒として DM Fおよび DM Iを用いた場合の溶解相図である。発明を実施するための最良の形態

本発明に用いられる第 1の溶媒は、従来の液体クロマトグラフィーにおける固定相に相当するものであり、また、第 2の溶媒は、移動相に相当するものである。そして、分離すべき目的物質の性質に応じて、これら第 1の溶媒と第 2の溶媒を適宜選択することがでる。従って、ある特定の目的物質に対して、第 1の溶媒 (固定相）となるものであっても、他の目的物質に対しては、第 2の溶媒（移動相）となるものもある。

本発明に用いられる第 1の溶媒と第 2の溶媒の組み合わせは、温度を変化させることにより 2相に分離した状態から 1相に相互溶解した状態に可逆的に相変化するもであれば特に制限はないが、極性の異なる溶媒の組み合わせが好ましい。ここで、他方の溶媒に比べ極性の低い方の溶媒を低極性溶媒、極性の高い方の溶媒を高極性溶媒と呼ぶ。従って、ある特定の溶媒の組み合わせにおいて、低極性溶媒として作用するものであっても、他の溶媒との組み合わせでは高極性溶媒として作用する場合もある。

低極性溶媒としては、例えば、飽和炭化水素、環状飽和炭化水素、不飽和炭化水素、環状不飽和炭化水素、芳香族化合物、鎖状若しくは環状の飽和若しくは不飽和炭化水素基を有する化合物を挙げることができ、これらの中で炭素原子数が

4から 2 4 0のものが好ましい。低極性溶媒としてより具体的には、シクロアルカンが好ましく、シクロへキサン、メチルシクロへキサン、デカリンがより好ましく、シクロへキサンがさらに好ましい。なお、低極性溶媒としては、上記のものを単独でまたは 2種以上を組み合わせて用いることができ、さらに種々の溶質を溶解させたものでもよい。

高極性溶媒としては、例えば、水、ニトロアルカン、二トリル、アルコール、ハロゲン化アルキル、アミド化合物、ィミダゾリジノン化合物、カーボネート、ェ一テル、尿素、力ルバメート、カルポジイミド、エステル、カルボン酸、アルデヒド、ケトン、スルフオキサイド等を挙げることができ、これらの中で炭素原子を有するものについては、その数が 3から 4 0のものが好ましい。これらの中で、高極性溶媒としては、アミド化合物、イミダゾリン化合物が好ましい。高極性溶媒としてより具体的には、ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルホルムアミド、ジメチルァセトアミドがより好ましい。なお、高極性溶媒としては、上記のものを単独でまたは 2種以上を組み合わせて用いることができ、さらに種々の溶質を溶解させたものでもよい。

本発明において、上記の低極性溶媒と高極性溶媒は、分離する目的物質の性質に応じて適宜選択することができ、また、低極性溶媒を第 1の溶媒および高極性溶媒を第 2の溶媒として組み合わせて用いることのほか、高極性溶媒を第 1の溶媒および低極性溶媒を第 2の溶媒として組み合わせて用いることもできる。好ましくは、第 1の溶媒が低極性溶媒、第 2の溶媒が高極性溶媒である。

第 1の溶媒と第 2の溶媒が温度を変化させることにより 2相に分離した状態から 1相に相互溶解した状態に可逆的に相変化するかどうかは、溶解相図を作成することにより容易に調べることができる。即ち、第 1の溶媒と第 2の溶媒との種々の濃度の液を調製し、その温度を変化させて、例えば目視により 2相となる力相となるかを観察することにより調べることができる。なお、本発明において、 2相と 1相との境界の温度を、相互溶解温度と呼ぶ。例として、第 1の溶媒としてシクロへキサン ( C H) 、第 2の溶媒としてジメチルイミダゾリジノン (DM I ) を用いた場合の溶解相図を図 1に示す。

なお、第 1の溶媒と第 2の溶媒との組み合わせによって、温度を上昇させたときに 2相から 1相に変化する系と、温度を降下させたときに 2相から 1相に変化する系とが存在する。また、系によっては、温度を上昇させると、 1相から 2相に変ィ匕し、さらに温度を上昇させることにより再び 1相に変化する系も存在する。これらのいずれの溶媒の組み合わせを用いるかは、分離する目的物質の性質によつて選択することができる。

例えば、第 1の溶媒としてシクロへキサン、第 2の溶媒としてジメチルイミダゾリジノンを用いた場合は、図 1に示すように温度を上昇させることにより 2相から 1相に可逆的に相変化する。そして、例えばシクロへキサン：ジメチルイミダゾリジノン = 1 ： 1の体積比においては、その相互溶解温度は、約 3 3 °Cである。

また、図 5に第 1の溶媒としてシクロへキサン、第 2の溶媒としてジメチルホルムアミド（DM F) および DM Iを用いた場合の溶解相図を、図 6に第 1の溶媒としてシクロへキサン、第 2の溶媒として DM Iおよびジメチルァセトアミド (DMA) を用いた場合の溶解相図を、図 7に第 1の溶媒としてメチルシクロへキサン、第 2の溶媒として DM Fおよび DM Iを用いた場合の溶解相図を、図 8 に第 1の溶媒としてメチルシク口へキサン、第 2の溶媒として DM Fおよび DM Aを用いた場合の溶解相図を、図 9に第 1の溶媒としてデカリン、第 2の溶媒として DM Fおよび DM Iを用いた場合の溶解相図を、それぞれ示す。この場合、第 1の溶媒と第 2の溶媒の体積比を 1 ： 1に固定し、第 2の溶媒を構成する 2つ溶媒の体積比を変化させている。これらの図より、第 2の溶媒を構成する 2つの溶媒の組成を変化させることにより、容易に所望の相互溶解温度が得られることがわかる。

本発明の第 1の態様においては、第 1の溶媒をカラムに充填し、カラムの上流部分および中央部分を 1相に相互溶解する温度域に保持し、力ラムの下流部分を 2相分離する温度域に保持する。そして、目的物質および他の成分を含む混合物を溶解した第 2の溶媒をカラムの上流からカラムに投入する。混合物を溶解した第 2の溶媒が力ラムの上流部分および中央部分に達すると、第 1の溶媒と第 2の溶媒は、相互溶解し 1液相となる。ここでは、混合物に含まれる目的物質および他の成分が第 1の溶媒と分子レベルで相互作用することができ、例えば、他の成分が第 1の溶媒に対して高い親和性を有する場合は、他の成分は第 1の溶媒にとどまることとなる。そして、第 2の溶媒がカラムの下流部分に達すると、系の温度が変化するため 2相に分離する。ここで分離した第 2の溶媒相では他の成分が実質的に取り除かれており、目的物質のみを含む第 2の溶媒相を取り出すことができる。これにより、目的物質および他の成分を含む混合物から、目的物質を分離するこ^が可能となる。

また、混合物を溶解した第 2の溶媒をカラムの上流からカラムに投入した後、さらに混合物を含まない第 2の溶媒をカラムの上流からカラムに投入することもできる。これにより、混合物を含まない第 2の溶媒は、液体クロマトグラフィーにおける移動相として機能し、目的物質の溶出を早めることができる。また、この場合、他の成分が第 1の溶媒に完全にとどまることを必要とせず、目的物質と他の成分との第 1の溶媒に対する親和性が異なることを利用して、目的物質を効率的に分離することができるようになる。即ち、例えば、他の成分が目的物質に比べて第 1の溶媒に対して高い親和性を有する場合、混合物を溶解した第 2の溶媒がカラムの上流部分および中央部分で 1液相となり、ここでは、他の成分の方が目的物質に比べて第 1の溶媒との相互作用が強く、 1液相部分に他の成分が長くとどまることとなる。そして、カラムの下流部分には、実質的に目的物質のみを溶解した第 2の溶媒が先に溶出することとなる。そして、その後に他の成分を含む第 2の溶媒が溶出する。従って、カラムへの各物質のとどまる時間（保持時間）の違いを利用して、目的物質を効率的に分離することができる。混合物を含まない第 2の溶媒の投入量は、目的物質、他の成分、第 1の溶媒、第 2の溶媒、温度等を勘案して適宜決定することができるが、安定した分離のためには、例えば、定流量ポンプ等を用いて一定速度で送液することが好ましい。この場合、投入した第 2の溶媒量に応じて、カラムの下流部分から分離した第 2の溶媒を取り出すことが好ましい。

なお、下流部分に分離した第 2の溶媒には、少量であるが第 1の溶媒が溶解しており、第 2の溶媒の採取に伴いカラムから第 1の溶媒が徐々に減少することとなる。 .これを補うために、混合物を含まない第 2の溶媒は、あらかじめ第 1の溶媒で飽和させておくことが好ましい。これにより、安定した分離操作を連続的に行うことができるようになる。さらに、混合物を含まない第 2の溶媒は、あらかじめカラムの上流の温度と同一の温度に調整しておくことが好ましい。なお、相互溶解温度は、第 1の溶媒と第 2の溶媒の組成比により変化するが、カラム内に存在する第 1の溶媒と第 2の溶媒が一定となるようにあらかじめ送液の速度を決めておくことにより、第 1の溶媒と第 2の溶媒の組成比を一定に保つことができ、相互溶解温度を一定に保つことができる。

本発明の第 2の態様においては、温度を上昇させることにより 2相に分離した状態から 1相に相互溶解した状態に可逆的に相変ィヒする第 1の溶媒と第 2の溶媒を用いる。そして、第 1の溶媒を含むカラムの上流部分および中央部分を相互溶解温度から 5 °C低い温度以上に保持し、カラムの下流部分を相互溶解温度から 5 低い温度未満に保持する。従って、カラムの上流部分および中央部分の温度を相互溶解温度未満に設定した場合は、本発明の第 1の態様とは異なり、 2相分離したままの状態となる。しかし、この温度域では、第 1の溶媒相と第 2の溶媒相は界面張力が低下しており、お互いに容易に分散できる状態となる。このため、第 2の溶媒に溶解した目的物質および他の成分が容易に第 1の溶媒と相互作用することが可能となり、完全に相互溶解した 1相としなくても、目的物質を分離することができることとなる。カラムの上流部分および中央部分の温度は、相互溶解温度から 5 °C低い温度以上であり、好ましくは 3 °C低い温度以上、より好ましくは 1 ^低い温度以上である。なお、カラムの上流部分および中央部分の温度を、相互溶解温度以上に設定した場合には、上記本発明の第 1の態様と同一の態様となる。この第 2の態様において、上記の他は第 1の態様と同様に実施することができるので、説明を省略する。

本発明の第 3の態様においては、温度を降下させることにより 2相に分離した状態から 1相に相互溶解した状態に可逆的に相変化する第 1の溶媒と第 2の溶媒を用いる。そして、第 1の溶媒を含むカラムの上流部分および中央部分を相互溶解温度から 5 °C高い温度以下に保持し、カラムの下流部分を相互溶解温度から 5 °C高い温度より高く保持する。従って、カラムの上流部分および中央部分の温度を相互溶解温度より高く設定した場合は、本発明の第 1の態様とは異なり、 2 相分離したままの状態となる。しかし、この温度域では、第 1の溶媒相と第 2の溶媒相は界面張力が低下しており、お互いに容易に分散できる状態となる。このため、第 2の溶媒に溶解した他の成分および目的物質が容易に第 1の溶媒と相互作用することが可能となり、完全に相互溶解した 1相としなくても、目的物質を分離することができることとなる。力ラムの上流部分および中央部分の温度は、相互溶解温度から 5 °C高い温度以下であり、好ましくは 3 °C高い温度以下、より好ましくは 1 °C高い温度以下である。なお、カラムの上流部分および中央部分の温度を、相互溶解温度以下に設定した場合には、上記本発明の第 1の態様と同一の態様となる。この第 3の態様において、上記の他は第 1の態様と同様に実施することができるので、説明を省略する。

本発明において、第 1の溶媒に分離促進物質を溶解または分散させることができる。ここで分離促進物質とは、混合物中に含まれる目的物質および他の成分それぞれに対する親和性が異なる物質であり、第 1の溶媒に溶解または分散させることにより、目的物質の分離を促進する働きを有するものをいう。分離促進物質としては、例えば、無機塩類、有機塩類、無機塩基、無機酸、有機塩基、有機酸、ルイス酸、ルイス塩基、両イオン性物質、イオン性光増感剤（メチレンブルー）、電解質、有機金属化合物、アルコール、フエノール、芳香族化合物、カルボン酸、ァミン、アルデヒド、ケトン、エーテル、アミド、ニトロ化物、ハロゲン化物、チオール、スルフォン、スルフオキサイド、イソ二トリル、酸無水物、エステル類、水、極性高分子、アミノ酸およびその誘導体、ペプチドおよびその誘導体、タンパク質およびその誘導体、核酸およびその誘導体、糖類およびその誘導体、テルペンおよびその誘導体、脂質およびその誘導体、シリカ、などを挙げることができる。分離促進物質としては、この中で、炭素原子数が 1から 3 0のアルキルァミン、特にォクタデシルァミンを好適な例として挙げることができる。また、ラセミ体から光学活性体を分離する場合には、分離促進剤として、特にキラル分子を用いることが好ましい。キラル分子としては、光学活性なアミノ酸およびその誘導体、糖およびその誘導体、テルペンおよびその誘導体、核酸およびその誘導体、有機酸およびその誘導体、その他の光学活性物質などを挙げることができる。

本発明に用いられるカラムの形状としては、特に制限はなく、円筒形、 U字形、コイル状等、いずれの形状でもよい。温度の制御のしゃすさという観点からは、円筒形状のものが好ましい。

また、本発明に用いられるカラムの大きさは、特に制限はなく、工業規模のものから、ナノスケールのものまで、その目的に応じ適宜用いることができる。種々の大きさで装置を設計することができるのは、カラム内は液相のみであり、固相が存在しないために、送液に要する圧力を顕著に下げることができることに起因する。

本発明に用いるカラムは、その上流部分および中央部分に第 1の温度調節部を、下流部分に第 2の温度調節部を設置することが好ましい。温度調節部としては、カラムの温度を調節できるものであれば特に制限はないが、例えば、カラム外側を覆うジャケッ卜に温度を調節した液体を流すものや、カラム内部に設置したコィル内に温度調節した液体を流すもの、またカラム外側からヒーターやクーラーで温度を調節するもの、などを挙げることができる。さらに、室温に保持する場合には、室内の空気に暴露させることにより温度調節部とすることもできる。また、カラムの上流部分および中央部分の温度を調節する第 1の温度調節部に換えて、カラムの中央部分に第 1の温度調節部および力ラム上流部分に第 3の温度調節部を有することがさらに好ましい。この場合、カラムの上流部分の温度は、中央部分の温度と同一とするか、あるいは、上記の第 1の態様であれば 2相分離する温度域に、第 2の態様であれば相互溶解温度から 5 °C、好ましくは 3 °C、さらに好ましくは 1 °C低い温度未満に、第 3の態様であれば相互溶解温度から 5 °C、好ましくは 3 °C、さらに好ましくは 1 高い温度より高く、それぞれ調節することが好ましい。

次に、本発明の分離装置について図 2を参照して説明する。図 2の例において、本発明の装置は、カラム 1、送液部 1 0、投入部 1 5、採取部 3 0から構成されている。カラム 1は、中央部分、下流部分、上流部分にそれぞれ第 1〜第 3の温度調節部 5〜 7が設置されている。送液部 1 0は、第 2の溶媒を保持するタンク 2 0および送液ポンプ 2 5から構成されている。そして、カラム 1には第 1の溶媒が充填されている。この例では、カラム 1の上流部分および中央部分は相互溶解する温度域に、下流部分は 2相分離する温度域にそれぞれ設定されている。投入部 1 5から、目的物質および他の成分を含む混合物を溶解した第 2の溶媒が投入される。そして、送液部 1 0により、第 2の溶媒を保持するタンク 2 0からポンプ 2 5により第 2の溶媒がカラム 1に連続して送液される。混合物を溶解した第 2の溶媒は、カラム上流部分および中央部分では、第 1の溶媒と相互溶解して 1液相となり、目的物質および他の成分が第 1の溶媒と分子レベルで相互作用する。カラムの下流部分では、分離した第 2の溶媒相が連続して採取部 3 0より採取される。そして、第 1の溶媒との親和性の違いに応じ、カラムに保持される時間が異なるため、特定の保持時間において目的物質が溶出し、採取部 3 0から採取される。

本発明において、複数の上記カラムを直列につなげることにより、より高い分離能で目的物質を分離することができるようになる。図 3にその例を示す。図 3 では、温度を上昇させることにより 2相から 1相に変化する場合の例を示す。図 3の例では、カラムの上流部分と中央部分が相互溶解する温度域に設定されており、下流部分が 2相分離する温度域に設定されている。そして、各カラムの上流部分から冷却された第 2の溶媒が投入される。投入後直ちに加温されるため、上流部分の第 1の溶媒と相互溶解し、均一な 1液相となる。また、各カラムの下流部分は冷却されているため 2相に分離し、第 2の溶媒が第 1の溶媒よりも比重が重い場合は、下層として第 2の溶媒相が分離する。カラムの下流部分で分離した第 2の溶媒相は、カラム出口から次のカラムの上流部分に移行する。これを繰り返すことにより、第 2の溶媒は移動しながら第 1の溶媒と相互作用を繰り返し、高い分離能で、目的物質を分離することができるようになる。また、カラムは、液体であるために、複数のカラムを直列につなげても、送液に必要とされる圧力を低く抑えることができ、工業規模での利用も容易に行えることとなる。

次に、図 4に、カラムの中央部分を 2つの溶媒が相互溶解する温度域に、またカラムの上流部分および下流部分を 2つの溶媒が 2相分離する温度域に、それぞれ設定して、複数のカラムを直列につなげた例を示す。ここでは、カラムへの液体の流れの方向を一定時間毎に切り替えることを行う。例えば、 2分間左から右のカラム方向に液体を流し（この場合、主として第 2の溶媒が右のカラムに移動する）、その後 1分間右から左のカラム方向に液体を流す（この場合、主として第 1の溶媒が左のカラムに移動する）。これを繰り返すことにより、第 1の溶媒および第 2の溶媒が互いに相互溶解状態、 2相分離状態を繰り返しながら逆方向に流れることできる。これによつて、一方の溶媒が徐々に減少することを防止することができ、 2つの溶媒は定常状態を獲得することが可能となり、カラムを再生することができる。

(発明の効果）

本発明によれば、超音波発生器、遠心分離装置等を必要とせず、混合物から目的物質を分離および Zまたは精製する方法および装置を提供できる。実施例

以下に実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

<実施例 1 >

カラム（内径 2 0 mm、長さ 1 . 5 mの円筒形ガラス製）に第 1の溶媒としてシクロへキサンを充填し、カラムの上流部分（上端から 1 5 0 mm) および下流部分（下端から 1 5 0 mm) を 5 °Cに冷却した。上下の冷却部分に挟まれたカラムの中央部分を 50°Cに加温した。第 2の溶媒としてジメチルイ

(DMI) 5mlに、極性色素成分としてメチレンブル一、低極性色素成分としてアントラキノンを各々 0. 1ミリモル溶解し、カラムに投入した。続いてあらかじめ 5°Cにおいてシクロへキサンを飽和した、溶質を含まない DM Iをべリス夕ポンプにより 0. 5m 1Z分の速度で送液した。これにより、カラムの中央部分ではシク口へキサンおよび DM Iが相互溶解し、均一な 1相を形成した。なお、この系における相互溶解温度は、約 33^である。 DM I溶媒は順次下流方向に移動し、カラムの下流部分では冷却により D M I相が分離した。

分離した DM I相を 10mlごとに分画したところ、はじめにメチレンブルー画分が得られ、続いてアントラキノン画分が得られ、これらを分離できることを確認した。

<実施例 2 >

極性成分としてェチルマレイミド、低極性成分としてォク夕デシルマレイミドを各々 1ミリモル用いた以外は実施例 1と同様の操作を行った。

分離した DM I相では、はじめにェチルマレイミド画分が得られ、続いてォクタデシルマレイミド画分が得られ、これらを分離できることを確認した。

<実施例 3 >

カラム（内径 20mm、長さ 1. 0mの円筒形ガラス製）に第 1の溶媒としてシクロへキサンを充填したものを 8本直列につないだ以外は、実施例 2と同様の操作を行った。

相分離した DM I相では、はじめにェチルマレイミド画分が得られ、続いてォク夕デシルマレイミド画分が得られ、これらを分離できることを確認した。

<実施例 4>

カラムとしてテフロン（登録商標）製のチューブ（内径 10mm、長さ 3m) を用い、第 1の溶媒としてシクロへキサンを充填し、チューブの上流部分（上端から 15 Omm) および下流部分（下端から 15 Omm) を 5 °Cに冷却した。上下の冷却部分に挟まれたカラムの中央部分を 70°Cに加温した。第 2の溶媒としてジメチルホルムアミド（DMF) 5mlに、 9一アントラセンメタノールおよび 9ーォクタデシロキシアントラセンメタノールを各々 0. 1ミリモル溶解し、チューブに投入した。続いてあらかじめ 5 °Cにおいてシクロへキサンを飽和した、溶質を含まない DM Fをべリス夕ポンプにより 0 . 5 m l /分の速度で送液した。これにより、カラムの中央部分ではシクロへキサンおよび DM Fが相互溶解し、均一な 1相を形成した。なお、この系における相互溶解温度は、約 4 5 °Cである。 DMF溶媒は順次下流方向に移動し、カラムの下流部分では冷却により D M F相が分離した。

分離した DM F相を分画したところ、はじめに 9一アントラセンメタノール画分が得られ、続いて 9一才クタデシロキシアントラセンメタノール画分が得られ、これらを分離できることを確認した。

<実施例 5 >

分離促進物質としてォクタデシルァミンを用いた場合について、分離を行った。カラムとしてテフロン（登録商標）製のチューブ（内径 1 0 mm、長さ 3 m) を用い、シクロへキサンにォクダデシルアミンを 1 Mの濃度で溶解したものを充填し、チューブの上流部分（上端から 1 5 0 mm) および下流部分（下端から 1 5 0 mm) を 5 °Cに冷却した。上下の冷却部分に挟まれたカラムの中央部分を 7 0 °Cに加温した。第 2の溶媒として DMF 5 m 1に、パラ二トロア二リンおよびパラニトロ安息香酸を各々 0. 1ミリモル溶解し、チューブに投入した。続いてあらかじめ 5 °Cにおいてシクロへキサンを飽和した、溶質を含まない DM Fをぺリス夕ポンプにより 0 . 5 m 1 Z分の速度で送液した。これにより、カラムの中央部分ではシク口へキサンおよび DMFが相互溶解し、均一な 1相を形成した。なお、この系における相互溶解温度は、約 4 5 °Cである。 DMF溶媒は順次下流方向に移動し、カラムの下流部分では冷却により DM F相が分離した。

分離した DMF相を分画したところ、はじめにパラ二トロア二リン画分が得られ、続いてパラニトロ安息香酸画分が得られ、これらを分離できることを確認した。

ぐ実施例 6 >

分離促進物質としてキラル分子であるォクタデカノィル一 L—フエ二ルァラ二ンォクダデシルエステルを用いた以外は、実施例 5と同様の操作を行った。

分離した DM F相を分画したところ、はじめにパラニトロァニリン画分が得られ、続いてパラ二ト口安息香酸画分が得られ、これらを分離できることを確認した。

Claims

請求の範囲

1 . 第 1の溶媒と第 2の溶媒を用いて混合物から目的物質を分離する方法であつて、第 1の溶媒と第 2の溶媒は温度を変化させることにより 2相に分離した状態から 1相に相互溶解した状態に可逆的に相変化し、第 1の溶媒を含むカラムの上流部分および中央部分を 1相に相互溶解する温度域に保持し、カラムの下流部分を 2相分離する温度域に保持し、混合物を溶解した第 2の溶媒を力ラムの上流からカラムに投入し、その後カラムの下流部分で分離した第 2の溶媒相を取り出すことにより、目的物質を分離する方法。

2 . カラムの上流部分を 2相分離する温度域に保持する、第 1項に記載の方法。

3 . 第 1の溶媒と第 2の溶媒を用いて混合物から目的物質を分離する方法であつて、第 1の溶媒と第 2の溶媒は温度を上昇させることにより 2相に分離した状態から 1相に相互溶解した状態に可逆的に相変化し、第 1の溶媒を含むカラムの上流部分および中央部分を相互溶解温度から 5 °C低い温度以上に保持し、力ラムの下流部分を相互溶解温度から 5 °C低い温度未満に保持し、混合物を溶解した第 2の溶媒を力ラムの上流からカラムに投入し、その後力ラムの下流部分で分離した第 2の溶媒相を取り出すことにより、目的物質を分離する方法。

4. 力ラムの上流部分を相互溶解温度から 5 °C低い温度未満に保持する、第 3 項に記載の方法。

5 . 第 1の溶媒と第 2の溶媒を用いて混合物から目的物質を分離する方法であつて、第 1の溶媒と第 2の溶媒は温度を降下させることにより 2相に分離した状態から 1相に相互溶解した状態に可逆的に相変化し、第 1の溶媒を含むカラムの上流部分および中央部分を相互溶解温度から 5 °C高い温度以下に保持し、力ラムの下流部分を相互溶解温度から 5 °C高い温度より高く保持し、混合物を溶解した第 2の溶媒をカラムの上流からカラムに投入し、その後カラムの下流部分で分離した第 2の溶媒相を取り出すことにより、目的物質を分離する方法。

6 . カラムの上流部分を相互溶解温度から 5 °C高い温度より高く保持する、第 5項に記載の方法。

7 . 混合物を溶解した第 2の溶媒をカラムの上流からカラムに投入した後、第 1の溶媒と第 2の溶媒が力ラムの中央部分で相互溶解して 1相となる、第 1項ないし第 6項のいずれかに記載の方法。

8 . 第 1の溶媒に分離促進物質が溶解または分散している、第 1項ないし第 7 項のいずれかに記載の方法。

9 . 分離促進物質が、キラル分子および Zまたはアルキル若しくはアルケニルァミンである、第 8項に記載の方法。

1 0 . キラル分子がアミノ酸誘導体および Zまたは糖誘導体である、第 9項に記載の方法。

1 1 . アルキルァミンがォクタデシルァミンである、第 9項に記載の方法。

1 2 . 複数のカラムを直列して用いる、第 1項ないし第 1 1項のいずれかに記載の方法。

1 3 . 第 1の溶媒が低極性溶媒である、第 1項ないし第 1 2項のいずれかに記載の方法。

1 4. 低極性溶媒が、飽和炭化水素、環状飽和炭化水素、不飽和炭化水素、環状不飽和炭化水素、芳香族化合物、鎖状若しくは環状の飽和若しくは不飽和炭ィ匕水素基を有する化合物から成る群より選ばれる少なくとも 1種である、第 1 3項に記載の方法。

1 5 . 第 1の溶媒が、シクロへキサン、メチルシクロへキサン、デカリンから成る群より選ばれる少なくとも 1種である、第 1項ないし第 1 4項のいずれかに記載の方法。

1 6 . 第 2の溶媒が高極性溶媒である、第 1項ないし第 1 5項のいずれかに記載の方法。

1 7 . 高極性溶媒が、水、ニトロアルカン、二トリル、アルコール、ハロゲン化アルキル、アミド化合物、イミダゾリジノン化合物、カーボネート、エーテル、尿素、力ルバメート、カルポジイミド、エステル、カルボン酸、アルデヒド、ケトン、スルフオキサイドから成る群より選ばれる少なくとも 1種である、第 1項ないし第 1 6項のいずれかに記載の方法。

1 8 . 第 2の溶媒がジメチルイミダゾリジノン、ジメチルホルムアミド、ジメチルァセトアミドからなる群より選ばれる少なくとも 1種である、第 1項ないし第 1 7項のいずれかに記載の方法。

1 9 . 混合物を溶解した第 2の溶媒をカラムの上流からカラムに投入した後、さらに混合物を溶解しない第 2の溶媒をカラムの上流からカラムに投入する、第 1項ないし第 1 8項のいずれかに記載の方法。

2 0 . 混合物を溶解しない第 2の溶媒が、第 1の溶媒により飽和されている、第 1 9項に記載の方法。

2 1 . 混合物を溶解しない第 2の溶媒の温度が、カラム上流の温度と同一となるよ'うにあらかじめ調整する、第 1 9項または第 2 0項に記載の方法。

2 2 . 第 1の溶媒と第 2の溶媒を用いて混合物から目的物質を分離する装置であって、第 1の溶媒と第 2の溶媒は温度を変ィ匕させることにより 2相に分離した状態から 1相に相互溶解した状態に可逆的に相変化し、

前記装置は、

第 1の溶媒を含むカラム、

前記カラムの上流部分および中央部分の温度を調節する第 1の温度調節部、前記力ラムの下流部分の温度を調節する第 2の温度調節部、

混合物を溶解した第 2の溶媒を力ラムの上流部分から投入する投入部、カラムの下流部分で 2相に分離した第 2の溶媒相を取り出す採取部、

を有する分離装置。

2 3 . カラムの上流部分に第 2の溶媒を送液する送液部をさらに有する、第 2 2項に記載の装置。

2 4. 第 2 2項または第 2 3項に記載の装置の複数を直列につなげた、分離装置。

2 5 . 力ラムの上流部分および中央部分の温度を調節する第 1の温度調節部に換えて、力ラムの中央部分に第 1の温度調節部およびカラム上流部分に第 3の温度調節部を有する、第 2 2項ないし第 2 4項のいずれかに記載の装置。

2 6 . 第 2 5項に記載の装置において、第 3の温度調節部を 2相分離する温度域に設定し、第 2の溶媒相 ¾取り出す採取部から第 2の溶媒を逆流させ、カラムの上流部分から第 1の溶媒相を取り出すことを特徴とする、カラムの再生方法。