JPH0762054B2

JPH0762054B2 - 架橋重合体粒子

Info

Publication number: JPH0762054B2
Application number: JP62257896A
Authority: JP
Inventors: 澄男谷; 和彦小郷; ユリ野崎; 邦裕大島
Original assignee: Kurashiki Spinning Co Ltd
Current assignee: Kurashiki Spinning Co Ltd
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1987-10-13
Publication date: 1995-07-05
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: US4954399A; JPH0198606A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は架橋重合体粒子、特に液体クロマトグラフィ用
充填剤として有用な架橋重合体粒子およびその製法に関
する。

従来技術および問題点近年、様々な分野、例えば吸着剤、化粧品、塗料、建築
材料、医薬、分析化学等の分野で重合体粒子が用いられ
ている。それらのある分野では、耐溶剤性や機械的強度
等が要求され、その目的で架橋重合体粒子が開発されて
いる。

例えば、特開昭57−190003号公報にはトリアジンを架橋
剤としてビニルアルコールにもとづき親水性を付与した
重合体粒子を液体クロマトグラフィ用充填剤として用い
る技術、特開昭59−232102号公報には同じくトリアジン
を架橋剤としカルボキシル基とビニルアルコール残基に
より親水性を付与した液体クロマトグラフィ用充填剤が
提案されている。いずれも架橋結合により、液体クロマ
トグラフィ用充填剤に要求される機械的強度や耐溶剤性
は改良されているが、トリアジン環を含有しているた
め、蛋白質の様に、疎水基の他に、カルボキシル基、ア
ミノ基に代表される極性を有する親水基を合わせ持った
生理活性物質の分離を行なう際、粒子への非特異的吸着
が起こり、回収率が低下したり、それらを溶離させる際
に、アルコールでの溶出あるいは強酸、強塩基での溶出
の様に、強い溶出条件を必要とするため、生理活性物質
を変性させてしまい、回収率が低下したりする。

本発明は上記のごとき問題点を有さない架橋重合体粒子
を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段即ち、本発明は、下記の構造単位（Ａ）および（Ｂ）を
100:0〜1:99の重量比で含む、平均孔径30〜5000Åの架
橋重合体粒子に関する：［式中、Ｒは水素原子またはメチル基を示し、Ｙは次
式：（式中、ｎは０〜30の数を示し、ｍは０〜30の数を示
す。但し、ｍ＋ｎ≧１である。）で表わされる基を示す］［式中、Ｒ′は水素原子またはメチル基を示し、Ｘは −CH₂CH₂OH、−CH₂CH₂CH₂OH、 CH₂CH₂O_jH （式中、ｊは２〜30の数を示す）ま
たは CH₂CH₂CH₂O_kH （式中、ｋは２〜30の数を示す）を示す］本発明に用いられるモノマー［Ｉ］は重合性二重結合を
有するカルボン酸とアルキレングリコールまたはポリア
ルキレングリコールとのエステル３モルとのりん酸エス
テルである。

代表的カルボン酸はアクリル酸および／またはメタクリ
ル酸（両者を合わせて（メタ）アクリル酸と記す）であ
る。

代表的（ポリ）アルキレングリコールは（ポリ）エチレ
ングリコール、（ポリ）プロピレングリコールまたは酸
化エチレンと酸化プロピレンのブロックまたはランダム
共重合体である。これらの（ポリ）アルキレングリコー
ル鎖は生成する重合体粒子に親水性を付与するためであ
るが、分子量が大きくなりすぎると重合体粒子の機械的
強度が低下するため、ｎ＋ｍはせいぜい30程度までが適
当である。ｎまたはｍはそれぞれ０〜10が好ましく、ｎ
＋ｍは少なくとも１である。特に（ポリ）エリレングリ
コールが好ましい。

モノマー［Ｉ］はオキシ塩化りんと上記（ポリ）アルキ
レングリコールの（メタ）アクリル酸エステルとを常套
の手段で反応させることにより得ることができる。

モノマー［Ｉ］は同一分子内に異なった親水基と重合性
基を有していてもよい。例えばアクリル酸エステルとメ
タクリル酸エステル、（ポリ）エチレングリコールエス
テルと（ポリ）プルピレングリコールエステルあるいは
異なった分子量のアルキレングリコール鎖を有するもの
がモノマー［Ｉ］１分子中に混在していてもよい。

本発明重合体粒子はモノマー［Ｉ］の単独重合体（但
し、この単独重合体とはモノマー［Ｉ］自体が式［Ｉ］
で表わされる複数種のモノマー混合物である場合を含
む）であってもよいが、親水性モノマーとの共重合体で
あってもよい。

使用し得る親水性モノマーはモノマー［Ｉ］と重合し得
る、好ましくは非イオン性のモノマーであって分子内に
親水性の基を有するものである。イオン性モノマー（例
えばアミノ基、カルボキシル基、スルホン酸基等を有す
るモノマー）はこれを液体クロマトグラフィ用充填剤と
して用いると、これらの基にもとづく非特異的吸着を生
ずるため、その様な機能を利用する場合（例えばイオン
交換体）以外はむしろ好ましくない。この様な親水性モ
ノマーの好ましい具体例は、重合性二重結合とヒドロキ
シル基またはオキシエーテル基を有するモノマー、例え
ばヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシ
プロピル（メタ）アクリレート、グリセリン（メタ）ア
クリレート、ペンタエリスリトール（メタ）アクリレー
ト、オリゴエチレングリコール（メタ）アクリレートお
よびオリゴプロピレングリコール（メタ）アクリレー
ト、（オリゴ）アルキレングリコールイタコネート、ジ
（オリゴ）アルキレングリコールマレエート等が例示さ
れる。上記のオリゴエチレングリコールやオリゴプロピ
レングリコールで代表されるオリゴアルキレングリコー
ル類は２〜10個程度の酸化アルキレン重合体であって、
モノマーに親水性を付与するために用いる、酸化アルキ
レンのモル数が多くなると機械的強度が低下する。

複数種の親水性モノマーを併用してもよい。

モノマー［Ｉ］と親水性モノマーとの重量比は100:0〜
1:99、好ましくは90:10〜5:95、より好ましくは50:50〜
10:90である。

モノマー［Ｉ］と親水性モノマーとは同時に重合させて
もよく（ランダム・ポリマー）、モノマー［Ｉ］を重合
させた後、これに親水性モノマーを反応させてもよく
（変性ポリマー）、あるいは、親水性モノマーを重合さ
せた後モノマー［Ｉ］を反応させてもよい（架橋ポリマ
ー）。さらに両者をオリゴメル化した後共重合させても
よい（ブロック・ポリマー）。これらの共重合の際、モ
ノマー［Ｉ］あるいは親水性モノマーを滴下して重合さ
せてもよい。

上記モノマー類から重合体粒子を得るための特に好適な
方法はモノマー［Ｉ］と所望により親水性モノマーと
を、水と混和しない非反応性有機溶剤と触媒の存在下に
水性懸濁重合させる方法である。

上述のごとくモノマー［Ｉ］と親水性モノマーの反応順
序は限定的でなく、モノマー［Ｉ］を予め重合させてこ
れに親水性モノマーを重合させてもよく、両者を同時に
重合させてもよく、あるいは親水性モノマーを予め重合
させ、次いでこれにモノマー［Ｉ］を反応させてもよ
い。またモノマー滴下順序を交互に繰返して重合させて
もよい。

モノマー成分はモノマー［Ｉ］に加えてさらに架橋剤を
含んでいてもよい。

架橋剤としては例えばエチレングリコールジ（メタ）ア
クリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレ
ート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、ペンタエリ
スリトールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリト
ールトリ（メタ）アクリレート、オリゴエチレングリコ
ールジ（メタ）アクリレート、オリゴプロピレングリコ
ールジ（メタ）アクリレート等の親水性架橋剤が例示さ
れる。

架橋剤の使用量はモノマー［Ｉ］と架橋剤合計量の20重
量％以下が適当である。

モノマー［Ｉ］と架橋剤との反応は両者を同時に反応さ
せてもよく、予め、モノマー［Ｉ］を重合させて、これ
に架橋剤を反応させてもよい。

モノマー成分はモノマー［Ｉ］に加えて更に親水性モノ
マーと架橋剤を含んでいてもよい。

この場合の架橋剤の量もモノマー［Ｉ］と架橋剤合計量
の20重量％以下が適当である。三者は同時に反応させて
もよく、あるいは、モノマー［Ｉ］と親水性モノマーと
を重合させた後、架橋剤で架橋してもよく、あるいは親
水性モノマーの重合体に、モノマー［Ｉ］と架橋剤を反
応させてもよい。

上記モノマー類の重合は非水系溶剤中で生ずるが、重合
がある程度進行すると、重合体は該溶剤に溶解せず析出
して微細な重合体粒子として水中に懸濁する。従って、
粒径の整った均一な重合体粒子が得られる。有機溶剤を
洗浄あるいは揮散により除去すると、粒子中に微細な通
気孔が形成されるため、吸着性に優れた多孔質の重合体
粒子が得られる。

上記重合体粒子の製造に用いられる非反応性有機溶剤は
モノマー成分を溶解し得るものであって水と混和しない
ものであればよい。この様な有機溶剤としては芳香族系
炭化水素、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、テ
トラリン等、アルコール類、例えばブタノール、アミル
アルコール、シクロヘキサノール、２−エチルヘキサノ
ール等、ケトン類、例えばメチルエチルケトン、メチル
ブチルケトン、エステル類、例えば酢酸エチル、酢酸ブ
チル等が例示される。２種以上の溶剤を混合して、モノ
マー類の溶解性と生成ポリマーの溶解性、親水性等を適
当な範囲に調整してもよい。

非反応性有機溶剤の使用量はモノマー成分の重量の１〜
500重量％、好ましくは50〜200重量％である。

モノマー成分は全ての成分をあるいは成分の一部（例え
ばモノマー［Ｉ］、親水性モノマーおよび架橋剤を用い
るときは、前二者）を予め上記有機溶剤類に溶解し、こ
れを水中で懸濁重合してもよく、あるいは有機溶剤の水
性懸濁液中にモノマー成分またはその一部を滴下重合し
てもよい。成分の一部を予め重合させたときは、残りの
成分を次いで重合反応に供してもよい。

触媒はラジカル重合開始剤、レドックス重合開始剤、セ
リウム塩に代表される酸化剤等が用いられる。反応温度
で分解が起るラジカル重合開始剤が好ましく、例えば、
過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイルなどの過酸化アシ
ル類、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾニトリル
類がある。ラジカル重合開始剤の使用量はモノマー
（Ｉ）と親水性モノマー及び架橋剤の合計に対し、0.3
〜７重量％であり、好ましくは0.5〜５重量％が望まし
い。

重合は水性媒体中で行なう。モノマー［Ｉ］および親水
性モノマーはいずれも水に溶解性であるため、これらの
重合を有機溶剤層中で行なうには、上記モノマー類の水
層への分配率を抑制するため適当な塩類を水に溶解させ
ておくのが好ましい。親水性架橋剤をモノマー［Ｉ］お
よび／または親水性モノマーと混合して用いる場合も同
様である。この様な塩類としては塩化ナトリウム、硫酸
ナトリウム、塩化カルシウム等の中性の無機塩であって
よく、またこれらに限定されるものではない。塩類の使
用量は10〜35重量％程度が適当である。

有機溶剤およびモノマー成分を水に懸濁させるためには
超音波あるいはホモミキサー等の物理的手段のみで行な
ってもよいが、分散剤を併用してもよい。

分散剤としては、澱粉、ゼラチンなどの天然高分子物
質、CMC、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロ
ースなどの加工天然高分子物質、ポリビニルアルコー
ル、ポリビニルピロリドン、カーボワックスなどの水溶
性高分子物質等が例示される。

その添加量は水に対し0.3〜３重量％、好ましくは0.5〜
1.5重量％が望ましい。

反応温度は20〜150℃、好ましくは40〜100℃が適当であ
る。

得られる重合体粒子の細孔容量、孔径の制御は、非反応
性有機溶媒の使用量または非反応性有機溶媒の組合せを
変えることにより、また粒子の機械的強度および親水性
はモノマー（Ｉ）と親水性モノマーおよび架橋剤の使用
量により制御でき、これらによって粒子径が１〜1000
μ、平均孔径が30〜5000Åの重合体粒子を容易に得るこ
とができる。

以下、実施例を挙げて本発明を説明する。

実施例１還流冷却器、攪拌器、温度計を備えた300mlの四口セパ
ラブルフラスコに、トリ（メタクリロイルオキシエチ
ル）リン酸0.6gr、２−ヒドロキシエチルメタクリレー
ト5.4gr、１−ブタノール6gr、アゾビスイソブチロニト
リル0.12grを加え、そこに、ヒドロキシエチルセルロー
ス1gと塩化ナトリウム40grを溶解させた蒸留水160grを
加え、350rpmの回転数で攪拌を行ないながら70℃で１時
間、さらに80℃で４時間加熱した。生成した共重合体は
真球で、粒径30〜60μｍの範囲にあった。生成した粒子
を十分に水洗を繰り返し、さらにメタノールで洗浄後、
乾燥し、平均孔径をポロシメーターで測定したところ、
1300Åであった。以下、これをＫ−１と称する。

実施例２実施例１と同じ装置に、トリ（メタクリロイルオキシエ
チル）リン酸0.6gr、２−ヒドロキシエチルメタクリレ
ート5.4gr、ベンゼン6gr、アゾビスイソブチロニトリル
0.12grを加え、そこにヒドロキシエチルセルロース1gr
と塩化ナトリウム40grを溶解させた蒸留水160grを加
え、350grの回転数で攪拌を行ないながら50℃で１時
間、さらに65℃で４時間加熱した。生成した共重合体は
真球で粒径は100〜500μｍの範囲にあった。実施例１と
同様な後処理を行なった後、平均孔径を測定したところ
2000Åであった。以下、これをＫ−２と称する。

実施例３実施例１と同じ装置に、トリ（メタクリロイルオキシエ
チル）リン酸を3gr、２−ヒドロキシエチルメタクリレ
ートを3gr用いる以外は実施例１と同じ条件で重合を行
い、後処理も同様に行った。得られた粒子は粒径100〜5
00μｍ、平均孔径1500Åであった。以下これをＫ−３と
称する。

実施例４実施例１と同じ装置に、トリ（メタクリロイルオキシエ
チル）リン酸のかわりにトリ（アクリロイルオキシエチ
ル）リン酸1.2grを用いて、その他は実施例１と同じ条
件で重合を行ない、後処理も同様に行なった。得られた
粒子は粒径50〜100μｍ、平均孔径1300Åであった。以
下、これをＫ−４と称する。

比較例１実施例１と同じ装置に、トリ（メタクリロイルオキシエ
チル）リン酸のかわりにトリアリルイソシアヌレート0.
7grを用いて、その他は実施例１と同じ条件で重合を行
ない、後処理も同様に行なった。得られた粒子は粒径50
〜100μｍ、平均孔径1300Åであった。以下、これをＲ
−１と称する。

実施例５市販蛋白質（牛血清アルブミン，γ−グロブリン）30mg
を1/15Mリン酸バッファー30mlに溶かして、1mg/mlの1/1
5Mリン酸バッファー溶液とした。そして、Ｋ−1,K−2,K
−3,K−4,R−１を1/15Mリン酸バッファー中で一晩放置
した後、グラスロート上で減圧して溶媒を濾別した。得
られたゲルをそれぞれ5grずつ取り、調整済みの蛋白質
溶液中に室温で30分間攪拌しながら浸漬した。その後、
各粒子を濾過し、濾液をサンプリングして280nmの吸光
度から蛋白質の回収率を求めた。その結果、Ｋ−1,K−
2,K−3,K−４には全く蛋白質の吸着は認められず、Ｒ−
１には約10％蛋白質の吸着が認められた。

発明の効果本発明の親水性架橋粒子は、親水性が大きいため蛋白質
の非特異的吸着がなく、かつ、機械的強度も大きく粒子
が多孔質でああるため、ゲル濾過用担体として優れた性
能を有している。

さらに、粒子表面の水酸基あるいはエポキシ基などを反
応させ、種々の官能基を持たせることが容易にできるこ
とから、アフィニティクロマトグラフィー用担体、イオ
ン交換クロマトグラフィー用担体、疎水性クロマトグラ
フィー用担体、クロマトフォーカッシング用担体、さら
に固定化酵素用担体などの機能性ゲルとして極めて優れ
た性能を有するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の構造単位（Ａ）および（Ｂ）を100:
0〜1:99の重量比で含む、平均孔径30〜5000Åの架橋重
合体粒子：［式中、Ｒは水素原子またはメチル基を示し、Ｙは次
式：（式中、ｎは０〜30の数を示し、ｍは０〜30の数を示
す。但し、ｍ＋ｎ≧１である。）で表わされる基を示
す］［式中、Ｒ′は水素原子またはメチル基を示し、Ｘは−
CH₂CH₂OH、−CH₂CH₂CH₂OH、 CH₂CH₂O_jH （式中、ｊは２〜30の数を示す）ま
たは CH₂CH₂CH₂O_kH （式中、ｋは２〜30の数を示す）を示す