JPS58132004A - 親水性重合体マトリツクスを有する両性イオン交換体の製造方法 - 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、その構造中にカチオン性およびアニオン性官
能基を同時に、あるいは双極子イオンを有する親水性重
合体ゲルの製造方法に関し、さらに詳しくは、特に生物
学的物質の単離および分離に好適な両性の親水性巨大気
孔質イオン交換体の製造方法に関するものである。

チェコスロヴアキア特杵出願Ｍ　ＰＶ　７０３−７４号
、第ＰＶ７０４−１７４号オヨヒ第ＰＶ８９６−７４号
ノ方法ニより製造された制御された気孔率を有するイオ
ン交換親水性重合体ゲルは、その構造中に、アニオン性
官能基（カチオン交換体）またはカチオン性官能基（ア
ニオン交換体）のいずれかを有している。これらの物質
は、今日まで使用されてきたセルローズまたはポリデキ
ストランマトリックスを有するカチオン交換体およびア
ニオン交換体より、各種生体高分子の収着およびクロマ
トグラフィーにおいて、その物理的並びに化学的性質に
おいて優れている。

一般のカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂の他に
、その構造中に塩基性および酸性官能基を同時に有する
合成有機ポリスチレン−ジビニルベンゼンイオン交換樹
脂が少し前まで製造されてきた。酸性成分（たとえば、
アクリル酸）社、イオン交換によりポリスチレンアニオ
ン交換樹脂に吸収され、アニオン交換樹脂粒子へ浸透後
、交換樹脂の網状構造中へ、とくに巨大分子鎖のはまり
込みにより重合される。ついで、同様に、塩基性成分を
カチオン交換樹脂中に結合することも可能である。市販
の両性イオン交換樹脂は、これらの方法により製造され
、たとえば遅延イオン（Ｒｅｔａｒｄｉｏｎ　）型のも
のであり、これはいわゆるイオン性減速［＜　１ｏｎｉ
ｃｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ　）といわれるプロセスにお
いてとくにその用途が見出された。この分離方法（二工
程方法）は、実験室および製造規模の両者において用い
られる。

生体高分子のクロマトグラフィーについての現在の発展
により、巨大分子の浸透を許すマトリックスに結合した
官能基を有する場合の両性イオン交換体の重要性、例え
ばポリデキストランについての重要性が見い出された（
Ｊ。

Ｐｏｒａｔｈ、Ｌ、　Ｆｒｙｋｌｕｎｄ　：　Ｎａｔｕ
ｒｅ　１９７０　、２２６　。

１１６９　；　Ｊ　、　Ｐｏｒａｔｈ、　Ｎ、　Ｆｏｒ
ｎｓｔｅｄｔ　：　Ｊ　。

Ｃｈｒｏｍａｔｏｇ　、　１９７０　、５１　、４７９
　）。

本発明者らの研究によると、多糖類誘導体より多くの点
で優れている（チェコスロヴアキア特許第１４８，８２
８号および同第１５０，８１９号の方法により製造され
た）親水性ヒドロキシアクリレートまたはヒドロキシメ
タクリレートゲルは、その有利な化学的および機械的性
質により、両性または双極子電解性基に対する極めて好
適な担体となる。

本発明の目的は、化学的および機械的特性に優れると共
に分離効果に優れ、特に生物学的物質の単離および分離
に好適な両性の親水性巨大気孔質イオン交換体およびそ
の製造方法を提供することにある。

本発明による両性の親水性巨大気孔質イオン交換体の製
造方法は、非電解質ゲルの転化により両性イオン交換体
を製造するものであり、ヒドロキシル基を有するアクリ
ル系、メタクリル系、アクリルアミド系また社メタクリ
ルアミド系の単量体の架橋共重合体を、ホスゲン、エピ
クロルヒドリン、ジエボキサイド、ポリエポキサイド、
ジイソシアネート、ポリイソシアネートなどのような２
個またはそれ以上の反応性基を有する化合物と反応させ
、反応後の残りの反応性基に、解離によりアニオンまた
はカチオンを生成する分子、たとえば、ジアミンとアミ
ノ酸もしくはヒドロキシ酸とを、またはジカルボン酸と
アミノ酸とを同時に結合させることを特徴とするもので
ある。同様な効果は゛、解離して双極子イオンを生成す
るアミノ酸やアミノアルキルスルホン酸の化学結合によ
っても達成できる。シアノーゲンプロマイドによる活性
化は、ヒドロキシル基を有するゲルにアミンおよびアミ
ノ酸を結合するのに有効に用いることができる。

前記変性前の架橋共重合体は、ヒドロキシル基を有する
アクリル系、メタクリル系、アクリルアミド系またはメ
タクリルアミド系め単量体、例えばヒドロキシアルキル
アクリレート、ヒドロキシアルキルメタクリレート、Ｎ
−ヒドロキシアルキルアクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシ
アルキルメタクリルアミド、ポリグリコールモノアクリ
レート、ポリグリコールモノメタクリレート等の単量体
を、アルキレンジアクリレート、アルキレンジメタクリ
レート、オリゴ−およびポリグリコールジアクリレート
、オリゴ−およびポリグリコールジメタクリレート、ビ
スアクリルアミド、ビスメタクリルアミドおよびジビニ
ルベンゼンよりなる群から選ばれた少なくとも１種のジ
アクリレートもしくはジメタクリレート型の架橋性単量
体（架橋剤）とともに共重合させることにより得られる
。

この架橋剤社、共重合しうるアクリロイル基またはメタ
クリロイル基を２個以上含むことができる。

また、上配架檜共重合体は、反応性化合物の反応に支障
のない範囲でさらに他の単量体も含むことができる。

つぎの重要な要求は、両性ゲルの合成にしばしば生ずる
ものであり、すなわち、転化のために供給された基は、
化学量論的当量だけでなく、溶液中でそれぞれが独立し
た回転をしうるような方法で配向させるべきで、そのス
ペイサ−アームの長さにより分境された空間に位置をと
るべきである、ということである。また、ある個所で相
互に出会い、かつ、イオン性結合を生成することも要求
される。

この両性イオン交換親水性ゲル社、精密分別法の開発に
重要である。これらは、溶離勾配の適用を除外すること
なく、線状クロマトグラフィーによるたんばく質と核酸
との混合物を分離する。この両性イオン交換体によって
なされる分離の結果は、通常の単官能イオン交換誘導体
（Ｊ　、　Ｆｏｒａｔｈ　：　Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａ
ｐｈｉｃ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　１ｎＦｒａｃｔｉｏｎａｔ
ｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｎｚｙｍｅｓ　；　ｉｎ　Ｂｉｏｔｅ
ｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄ　Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎ
ｇ　８ｙｍｐ　、　Ｎｏ　、　３　、ＰＰ、　１４５〜
１６６　、　（＋９７２））によってえられる分離効果
より優れている。従来、この目的に使用されてきたポリ
デキストランの誘導体であるセファデックス（８ｅｐｈ
ａｄｅｘ）およびセフ　７　ｏ　ス’（８ｅｐｈｏｒｏ
ｓｓ）（登録商標）は、ヒドロキシアクリレートまたは
ヒドロキシメタクリレートゲルの親水性誘導体に比して
、化学的ならびに機械的安定性が本質的に低い。さらに
、本発明方法により製造された新規なイオン交換体は、
極めて僅かに膨潤するだけであり、また、高い通液速度
下においても充填されたカラム内でクロラギングを起す
こと社ない。このゲル社細菌感染にたいして耐性があり
、かつ、必要により、煮沸により消毒できるという利点
がある。

つぎの実施例は、本発明による両性イオン交換体の製造
方法を示すものであるが、なんら本発明を限定するもの
ではない。

実施例１ 分子量限外限界３００．０００を有する２−ヒドロキシ
エチルメタクリレートとエチレンジアクリレートとの共
重合体を、アルカリ性媒体中でエピクロルヒドリンと加
熱して変性した。生成物を５−の４０４　ＮａＯＨ中に
分散させ、この混合物に、５ｓｊ（０２０ｄＮａＯＨ中
に溶解した１、５ｆのアルギニンを加えた。この混合物
を攪拌しながら完全に均質化し、６０℃で５時間加熱し
た。

ゲルを濾別し、水、メタノール、アセトンおよびエーテ
ルで洗浄し、最初は空気中で、ついで、減圧下に乾燥し
た。生成物中の窒素含有量は、キエールダル法により測
定した。

実施例２ 分子量限外限界ｔｏｏ、０００を有する２−ヒト四キシ
エチルアクリレートとメチレンビスアクリルアミドとの
共重合体３ｆを、Ｋ２ＨＰＯ３の１０チ水溶液２０−中
で膨潤させ、ＫＯＨな用いてｐＨを１２に調整した。ゲ
ルの分散体をｌ０ＣＫ冷却し、３０分間攪拌した。つい
でシアノーゲンプロマイドのｔｏｅ水溶液１０−を１０
〜１５℃で添カロし、その混合物を２分間攪拌し、アル
ギニンの１ｏＩｓ非緩衝水溶液１０−を加えた。

その混合物を室温で適度に１９時間攪拌した。

ゲルを濾別し、水洗し、５０−の＋　ｏ　＠　Ｈｃｔと
ともに５分間攪拌した。ついで、濾別し、水、メタノー
ル、アセトンおよびエーテルで洗浄した。ゲルに結合し
たアルギニンの含有量は、自動アミノ酸分析機中で６Ｎ
のＨＣＡで加水分離して測定した。

実施例３ 分子量限外限界２００．０００を有する２−ヒドロキシ
エチルメタクリレートとエチレンジメタクリＶ−）　と
Ｏ共重合体３　Ｆを、Ｋ２ＨＰＯ４（Ｄ　Ｉ　ＯＳ水溶
液２０−中で膨潤させ、原狙でｐＨを１２に調整した。

ゲルの分散液を１０分間攪拌し、ついで、１０℃に冷却
し、また、ｌｓｇのシアノーゲンプロマイド１０％水溶
液を加えた。分散液を１０〜１５℃で１０分間攪拌した
。ついで、ゲルを氷水およびｐＨ６，５の冷却したリン
酸塩緩衝溶液で洗浄し、緩衝溶液を吸引し、このゲルに
１０−の１０４アルギニン水溶液を添加した。

分散液を１９時間攪拌し、ゲルは前記実施例と同様な方
法で洗浄した。結合したアルギニンの含有量も同一方法
で測定した。

実施例４ 分子量限外限界２００．０００を有する２−ヒドロ中ジ
エチルメタクリレートとエチレンジメタクリレートとの
共重合体２ｆを、１０−の冷却した４０％ＮａＯＨ溶液
中に分散させ、過剰のＮａＯＨ溶液は吸引した。このゲ
ルにジエボΦシエタン２．５２を加え、混合物を完全に
攪拌した。ＫＯＨの３０嚢水溶液を冷却しながら混合物
に滴下し、混合物を各添加後に攪拌して完全に均質化し
た。

ついで、混合物を６０℃に加熱し、２時間反応させた。

ついで冷却し、過剰のＮａＯＨを吸引除去し、３０％Ｎ
ａＯＨＩ　Ｏｄ中に溶解した２ｆのアルギニンの溶液を
添加した。ついで、混合物を完全に均質化し、６０℃で
４時間加熱した。

ついで、ゲルを濾別し、水、メタノール、５チＮＪＩＯ
Ｈ，水、＋０９１Ｈｃｊ、水、メタノール、アセトンお
よびエーテルで洗浄した。生成物を空気中で、ついで、
減圧下に乾燥した。窒素含有量は、キエールダル法によ
り測定した。

冥施例５ 分子量限外限界ｔｏｏ　、０００を有するジエチレング
リコールモノメタクリレートとエチレンジアクリレート
との共重合体１ｔを、ヘキサメチレンジイソシアネート
の２５チベンゼン溶液１０−と混合した。混合物は、過
剰の水分なしに２０℃で２時間攪拌した。ついで、ゲル
を濾別し、乾燥ジオキサン、ベンゼンおよびアセトンで
洗浄し、３−のピリジン、７−の水およびＩＰのＬ−ア
ルギニンよりなる混合物を配合した。混合物を、５０℃
で３分間加熱し、ついで、加熱を中止し、混合物をさら
に４時間攪拌した。ゲルを濾別し、１５＄Ｈｃｚ、水、
）ＩＩ）−ル、ジオキサンおよびアセトンで洗浄した。

結合したアルギニンの量は、反応前後の窒素含有量の差
から測定した（差はＮ＋−であった。）。

実施例６ 分子量限外限界ｔｏｏ　、ｏｏｏを有する２−とドロキ
シエチルメタクリレートとエチレンジメタクリレートと
の共重合体を、やや過剰のブチルリチウムのテトラヒド
ロフラン溶液と混合した。

反応は、窒素雰囲気中で攪拌および冷却しながら３０分
間行ない、ついで、ゲルを乾燥テトラヒドロフランで洗
浄した。フラスコに７２のこのゲルを入れ、２７Ｆのブ
タンジエボキサイド（分子篩ＰｔａｓｉｔＡ３上で乾燥
）を添加した。フラスコを、時々攪拌しながら過剰の水
分なしに７０℃で３時間加熱した。混合物を一夜放置し
、ついで、還流しながら１００℃で１０分間加熱した。

フラスコ内の温度が１３０℃に達したら、混合物を同温
度に５分間保ち、ついで、冷却した。

ゲルを、アセトン、エーテル、アセトンで、急速に水で
、大過剰のアセトンで、ついで、エーテル、クロロホル
ムおよびエーテル洗浄し、減圧乾燥した。この方法によ
りブタンジエボキサイドで変性されたゲル０．３ｔを、
１．６−の水に溶解した０、２５ｆのタウリンと混合し
た。混合物を均一化し、１時間放置し、ついで、９５℃
に４°時間加熱した。混合物を室温で２日間放置したの
ち、ゲルを濾別し、水、エタノール、アセトンおよびエ
ーテルで洗浄し、乾燥した。元素分析およびキエールダ
ル法による分析結果は、それぞれＳ　Ｏ，７１％および
ＮＯ，４５％であった。

実施例７ 実施例　６の方法によりブタンジエボキサイドで変性し
たゲル０．３ｆを、１−の蒸留水に溶′解した０、２５
　ｆのＬ−アルギニンと混合した。混合物を均一化し、
室温に１時間放置し、ついで、浴中で９５℃で４時間加
熱し、再び室温で２日間放置した。ゲルを、蒸留水、エ
タノール、アセトンおよびエーテルで洗浄し、乾燥した
。キエールダル法による窒素の分析値は、Ｎ　３．３８
　％であった。

実施例８ 実施例　７と同様な条件下でゲルを８−アミノカプロイ
ン酸（１−の水に溶解した０、３ｆのｅ−アミノカプロ
イン酸）と反応させた。測定値Ｎ　Ｏ，６８＊。

出願人　　チェコスロヴンスカ、アカデミ−、ヴエド代
理人　　弁理士　米　原　正　章

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルキレンジアクリレアト、アルキレンジメタクリレー
   ト、オリゴ−およびポリグリコールジアクリレート、オ
   リゴ−およびポリグリコールジメタクリレート、ビスア
   クリルアミド、ビスメタクリルアミドおよびジビニルベ
   ンゼンよりなる群から選ばれた架橋性単量体により架橋
   されたヒドロキシル基を有するアクリル系、メタクリル
   系、アクリルアミド系またはメタクリルアミド系単量体
   の架檜共重合体を、ホスゲン、エピクロルヒドリン、ジ
   エボキサイド、ポリエポキサイド、ジイソシアネート、
   ポリイソシアネートなどのような分子中に２個以上の反
   応性基を有する化合物と反応させ、反応後の残余の反応
   性基を、アミノ酸やアミノアルキルスルホン酸のように
   解離して双極子イオンを生成する化合物、またはジアミ
   ンとアミノ酸もしくはヒドロキシル酸、およびジカルボ
   ン酸とアミノ酸のように解離してアニオンとカチオンを
   生成する化合物と結合させて変性させるかまたはシアノ
   ーゲンプロマイドによる活性化後に変性させることを特
   徴とするとくに生物学的物質の分離に有用な両性の親水
   性巨大気孔質イオン交換体の製造方法。