(57)【要約】  (a) アミノ基を含む少なくとも第１のアミン化合物を少なくとも第１の多官能性化合物と基体の存在下に反応させて、基体に不可逆的に結合した少なくとも上記第１のアミノ基または多官能性化合物官能基のいずれかの第１の未反応過剰分を含む第１の縮合ポリマー反応生成物を形成させる工程；および、(b) 少なくとも第２のアミン化合物または少なくとも第２の多官能性化合物を、第１の縮合ポリマー反応生成物中の未反応過剰分と反応させて、第２の縮合ポリマー反応生成物を形成させる工程、および各工程を繰返して所望のコーティングを生成させる工程を含む、基体上へのイオン交換コーティング(例えば、クロマトグラフィー媒体)の製造方法。そのようにして製造したコーティングされたイオン交換基体。
2007523347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の工程を含む、基体上へのイオン交換コーティングの製造方法：
(a) アンモニア、第一級および第二級アミンからなる群から選ばれたアミノ基を含む少なくとも第１のアミン化合物を、前記アミノ基との反応性を有する少なくとも２個の官能基を含む少なくとも第１の多官能性化合物と基体の存在下に反応させて、前記基体に結合した少なくとも前記第１のアミノ基または多官能性化合物官能基のいずれかの第１の未反応過剰分を含む第１の縮合ポリマー反応生成物を形成させる工程；および、
(b) アンモニア、第一級および第二級アミンからなる群から選ばれたアミノ基を含む少なくとも第２のアミン化合物または少なくとも第２の多官能性化合物を、第１の縮合ポリマー反応生成物中の未反応過剰分と反応させて、第２の縮合ポリマー反応生成物を形成させる工程。
【請求項２】
前記基体がその表面にアニオン官能基を含み、前記結合が前記縮合ポリマーのアミノ基と前記アニオン官能基間の静電結合による、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記基体が、有機ポリマーを含む表面を有する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第１および第２の多官能性化合物の前記２個の官能基が、エポキシド、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化ベンジル、トシレート、硫化メチルおよびそれらの混合物からなる群から選ばれた少なくとも１種の官能基を含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記第１および第２の多官能性化合物の前記少なくとも２個の官能基が、エポキシド基を含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
工程(b)の後に、前記第２のアミノ基または第２の多官能性化合物官能基が、前記第２の縮合ポリマー反応生成物中に未反応過剰で存在し、前記方法が、下記の工程をさらに含む、請求項１記載の方法：
(c) アンモニア、第一級および第二級アミンからなる群から選ばれたアミノ基を含む少なくとも第３のアミン化合物または第３の多官能性化合物を、前記第２の縮合ポリマー反応生成物と反応させて、第３の縮合ポリマー反応生成物を形成させる工程、ここで、前記第３のアミン化合物または第３の多官能性化合物は前記第２の縮合ポリマー反応生成物中の前記未反応過剰分との反応性を有する。
【請求項７】
少なくとももう1回の繰り返し工程(c)、および、該繰り返し工程の後に前記コーティングされた基体の外表面上のアミン反応性官能基をアミン含有カチオン官能性化合物と反応させて、充填物をカチオン交換基体に転換させる工程をさらに含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記第３の縮合ポリマー官能基を架橋させる、請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記第３の縮合ポリマー官能基が、枝分れポリマー鎖を含む、請求項６記載の方法。
【請求項１０】
工程(a)および(b)が、フロースルーチャンバー内で、前記第１および第２のアミン化合物並びに第１または第２の多官能性化合物を、前記基体の中に順に流すことにより実施される、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
工程(a)を粒子形状の複数の前記基体上で実施し、前記コーティングされた基体がイオン交換充填粒子を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
工程(a)を粒子形状の複数の前記基体上で実施し、前記コーティングされた基体がイオン交換充填粒子を含み、前記コーティングされた粒子を前記フロースルーチャンバーからクロマトグラフィー充填物として使用するのに適する形状で取り出す、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記基体が、フロースルーモノリシック媒体を構成する、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記基体が、フロースルー中空管の壁を構成する、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
第３のアミン化合物を工程(a)における前記第１の多官能性化合物と反応させる工程をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
第３の多官能性化合物を工程(a)における前記第１のアミン化合物と反応させる工程をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
第３のアミン化合物または第３の多官能性化合物を工程(b)における前記過剰の第１のアミン化合物または第１の多官能性化合物と反応させる工程をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
請求項１記載の方法によって調製した生成物。
【請求項１９】
請求項６記載の方法によって調製した生成物。
【請求項２０】
コーティングされたイオン交換基体であって、該コーティングが、少なくとも第１および第２の縮合ポリマー反応生成物を含み；前記第１の反応生成物が、前記支持体に結合しており、且つアンモニア、第一級および第二級アミンからなる群から選ばれたアミノ基を含む少なくとも第１のアミン化合物と前記アミノ基との反応性を有する少なくとも２個の官能基を含む少なくとも第１の多官能性化合物との第１の縮合ポリマー反応生成物を含み；前記第２の縮合ポリマー反応生成物が、前記少なくとも第１のアミン化合物または前記少なくとも第１の多官能性化合物のいずれかと少なくとも第２のアミン化合物または第２の多官能性化合物との反応生成物を含むことを特徴とする、前記コーティングされたイオン交換基体。
【請求項２１】
前記第１および第２の多官能性化合物の前記２個の官能基が、エポキシド、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化ベンジル、トシレート、硫化メチルおよびそれらの混合物からなる群から選ばれた少なくとも１種の官能基を含む、請求項２０記載のコーティングされた基体。
【請求項２２】
前記基体が、フロースルーモノリシック媒体を構成する、請求項１９記載のコーティングされた基体。
【請求項２３】
前記基体が、フロースルー中空管の壁を構成する、請求項２０記載のコーティングされた基体。
【請求項２４】
前記第１および第２の多官能性化合物の前記２つの官能基の前記少なくとも１種が、エポキシド基を含む、請求項２０記載のコーティングされた基体。
【請求項２５】
イオン交換充填粒子を含む粒子の形にある、請求項２０記載の複数のコーティングされた基体。
【請求項２６】
前記コーティングされたの外表面が、カチオン官能基に結合したアミノ官能基を含む、請求項２０記載のコーティングされた基体。
【請求項２７】
前記基体が、有機ポリマーを含む表面を有する、請求項１記載のコーティングされた基体。
【請求項２８】
前記基体がその表面にアニオン官能基を含み、前記非可逆的結合が前記第１の縮合ポリマーアミン官能基と前記アニオン官能基間の静電結合による、請求項２０記載のコーティングされた基体。
【請求項２９】
前記第３の縮合ポリマー官能基が架橋されている、請求項２０記載のコーティングされた基体。
【請求項３０】
前記第３の縮合ポリマー官能基が、枝分れポリマー鎖を含む、請求項２０記載のコーティングされた基体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロマトグラフィー媒体において使用するのに適するコーティングされたイオン交換基体、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフィーの１つの形においては、カラムに、官能性活性表面を有する不連続の有機ポリマー顆粒物または粒状物媒体を典型的に充填している。不連続粒子における好ましい形状は、均一表面を有する球体である。液体クロマトグラフィーを実施するための材料は既知であり、クロマトグラフィー支持体材料の薄い外表面のみがイオンと液媒との活性交換に利用可能である。例えば、Small等の米国特許第4,101,460号は、利用可能な表面上にイオン交換部位を有する不溶性合成樹脂基体中の成分Aと、静電力によってその成分Aに不可逆的に結合させた微分割不溶性材料である成分Bとを含むイオン交換組成物を記載している。成分Bは、ラテックスからの成分A上に典型的に付着させている。
ラテックスコーティング手法の欠点は、最適の充填カラムを製造するのに、相当な期間、例えば、数日間または数週間さえも必要とし得ることである。そのような手法は、カラムを充填した後にコーティングを施すことを典型的に必要とし、充填前に最終製品を製造し得る合成法と比較して、製造時間および労力を増大させる。何故ならば、充填は、カラム毎よりはむしろ大きいバッチにおいての方が効率的に実施し得るからである。また、ラテックス合成は、一般に、利用し得るモノマー類に関しての選択を有意に制限する水不溶性モノマー類に限られる。
【０００３】
支持体粒子の外表面に不可逆的に結合させたイオン交換層化粒子を含む他の粒状物床材料は、Barrettoの米国特許第5,532,279号に記載されている。１つの実施態様において、Barrettoは、モノマーが不溶性である水溶液中で適切な分散剤をモノマーと接触させることによって複合体を形成させることを開示している。適切な懸濁重合条件下で、モノマーは、重合し、粒子に不可逆的に結合した分散剤を有する樹脂支持体粒子を形成する。微細合成層化粒子をこの支持体粒子に結合させている。不可逆的結合のための多くの他の種々の実施態様を開示している。
もう１つの形のクロマトグラフィー媒体は、予備調製ポリマーの溶液を、離脱基を含む飽和炭素主鎖と水素抽出条件下で結合させて、予備調製ポリマーを、上記炭素鎖からの離脱基を除去して共有結合を形成させるフリーラジカル触媒の存在下に、基体に結合させることによりコーティングを形成させることによって製造されている。Srinivasanの米国特許第6,074,541号参照。このコーティングは、導管の内壁または充填床内で使用する粒子のような各種基体と一緒に使用するために開示されている。
アニオン分析に関して、臭素酸塩および硝酸塩からの塩素酸塩の良好な分解度を依然として達成しながら、塩化物から臭素酸塩を適切に分離し得る水酸化物の安定なアニオン交換相が求められている。臭素酸塩は、発癌物質であるとみなされている点で、水分分析において著しく興味があり、飲料水を消毒するのに頻繁に使用される次亜塩素酸塩生成およびこれも飲料水を消毒するのに使用するオゾン処理の潜在的副生成物である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の１つの実施態様によれば、(a) アンモニア、第一級および第二級アミンからなる群から選ばれたアミノ基を含む少なくとも第１のアミン化合物を、上記アミノ基との反応性を有する少なくとも２個の官能基を含む少なくとも第１の多官能性化合物と基体の存在下に反応させて、上記基体に結合した少なくとも上記第１のアミノ基または多官能性化合物官能基のいずれかの第１の未反応過剰分を含む第１の縮合ポリマー反応生成物を形成させる工程；および、(b) アンモニア、第一級および第二級アミンからなる群から選ばれたアミノ基を含む少なくとも第２のアミン化合物または少なくとも第２の多官能性化合物を、第１の縮合ポリマー反応生成物中の未反応過剰分と反応させて、第２の縮合ポリマー反応生成物を形成させる工程を含むイオン交換コーティングを基体上に製造する方法を提供する。
本発明のもう１つの実施態様は、コーティングが少なくとも第１および第２の縮合ポリマー反応生成物を含むコーティングされたイオン交換基体であり、上記第１反応生成物は、上記支持体に結合し且つアンモニア、第一級および第二級アミンからなる群から選ばれたアミノ基を含む少なくとも第１のアミン化合物と上記アミノ基との反応性を有する少なくとも２個の官能基を含む少なくとも第１の多官能性化合物との第１の縮合ポリマー反応生成物を含み、上記第２縮合ポリマー反応生成物は、上記少なくとも第１のアミン化合物または上記少なくとも第１の多官能性化合物のいずれかと少なくとも第２のアミン化合物または第２の多官能性化合物との反応生成物を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明によれば、イオン交換コーティングを、クロマトグラフィー用途において使用する基体上に形成させる。該方法は、(a) アンモニア、第一級および第二級アミンからなる群から選ばれたアミノ基を含む少なくとも第１のアミン化合物を、上記アミノ基との反応性を有する少なくとも２個の官能基を含む少なくとも第１の多官能性化合物と基体の存在下に反応させて、上記基体に不可逆的に結合した少なくとも上記第１のアミン化合物または多官能性化合物のいずれかの過剰分を含む第１の縮合ポリマー反応生成物(“CPRP”)を形成させる工程、ここで、上記第１CPRPは第１のアミン官能基を含む；および、(b) アンモニア、第一級および第二級アミンからなる群から選ばれたアミノ基を含む少なくとも第２のアミン化合物または少なくとも第２の多官能性化合物を、第１の縮合ポリマー反応生成物中の上記過剰の第１アミン化合物または第１多官能化合物と反応させて、請求項１に記載するような第２のCPRPを形成させる工程を含む。これらの工程は、本明細書においては、それぞれ、工程(a)および工程(b)と称する。
工程(a)においては、上記第１アミン化合物を、上記アミノ基と反応する少なくとも２個の官能基を有する第１の多官能性化合物と反応させる。第１のアミン化合物と第１の多官能性化合物を、基体の存在下に、同時に反応させて、基体に不可逆的に結合した第１のCPRPを形成させる。反応は、第１CPRP中に過剰の未反応(従って、反応性の)第１アミン化合物または第１多官能性化合物を含むように実施する。“未反応”とは、上記アミノ基または多官能性化合物の１以上の多官能性基が未反応(従って、反応性)であることを意味する。このことは、各反応物のモル比、各反応物の濃度、反応温度または反応時間を調節して達成し得る。工程(a)の第１CPRPは、基体に結合するので、“基底層”と称する。
モル過剰の多官能性化合物またはアミン化合物を使用してCPRP中に過剰の未反応化合物を含ませる場合、モル過剰分は、最終生成物に付与する所望の特性によって広範囲に亘って変動し得る。即ち、例えば、各反応物のモル比に関して表す過剰分は、0.2：1ほどの低くから5：1ほどのまたはそれ以上の高くまでであり得る。過剰量を選択するのに使用する要因の幾つかは、後でさらに詳細に説明する。
【０００６】
各CPRPは、本明細書においては、各々のCPRPが空間または開口を典型的に含むものの、“層”と称する。本明細書において使用するとき、用語CPRPまたは“縮合ポリマー反応生成物”とは、第１のアミン化合物が多官能性化合物の官能基と反応して縮合ポリマー反応生成物を形成している生成物を称する。このCPRP中の用語“ポリマー”とは、連鎖成長が多官能性モノマー間で段階的な形で生じている多くの同一の小分子の連結により形成された繰返し有機鎖を意味する。
第１のCPRPを基底層とも称する。しかしながら、この層は、必ずしも、この層を結合させた基体を全体的に被覆しているまたはコーティングしている層ではない。各連続する縮合ポリマー反応生成物が、基体に対するさらなる被覆を提供する。好ましくは、一連の最後のCPRPを形成させたときに、各々のCPRPの組合せが基体上のコーティングを形成する。
過剰の未反応第１アミン化合物または第１多官能性化合物は、工程(b)の反応に入る。そこで、少なくとも第２のアミン化合物または第２の多官能性化合物を第１のCPRP中の過剰の未反応アミン化合物または第１多官能性化合物と反応させて、第２のCPRPを形成させる。例えば、第１アミン化合物が第１CPRP中で過剰である場合、工程(b)においては、第２多官能性反応生成物を工程(a)におけるそのような過剰の未反応第１アミノ化合物と反応させて第２のCPRPを形成させる。逆に、第１多官能性化合物が第１CPRP中で過剰である場合、工程(b)においては、第２アミノ化合物を過剰の第１多官能性化合物と反応させて第２のCPRPを形成させる。
【０００７】
工程(a)における各反応物に関しては、第１アミン化合物は、アンモニア、第一級アミンおよび第二級アミンからなる群から選ばれたアミノ基を含む。第１アミン化合物は、さらなるアミノ基を含み得、また、第一級および第二級アミンの双方並びに第三級アミンを含み得る。
第一級アミンタイプの適切なアミノ基としては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、sec-ブチルアミン、tert-ブチルアミン、アミルアミン、tert-アミルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、エタノールアミン、3-アミノ-1-プロパノール、1-アミノ-2-プロパノール、2-アミノ-1-プロパノール、2-アミノ-1,3-プロパンジオール、4-アミノ-1-ブタノール、並びにさらなる極性および/または親水性置換基を含むまたは含まない多くの他の第一級アミン類がある。
第二級アミンタイプの適切なアミノ基としては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ-sec-ブチルアミン、ジ-tert-ブチルアミン、ジ-tert-アミルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジエタノールアミン、メチルエタノールアミン、エチルエタノールアミン、モルホリン、並びにさらなる極性および/または親水性置換基を含むまたは含まない多くの他の第二級アミン類がある。
【０００８】
適切なアミン化合物としては、エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、1,2-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノブタン、1,5-ジアミノペンタン、1,6-ジアミノヘキサン、1,7-ジアミノヘプタン、1,8-ジアミノオクタン、1,9-ジアミノノナン、1,10-ジアミノデカン、1,12-ジアミノドデカン、1,2-ジアミノシクロヘキサン、1,4-ジアミノシクロヘキサンのような脂肪族ジアミン類；m-キシレンジアミン、p-キシレンジアミンのような芳香族ベンジルジアミン類；ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンおよびより高級な高分子アナログ類のような脂肪族ポリアミン類；並びに単一化合物中に複数の第一級、第二級および/または第三級アミン基を含有する各種の他の構造体がある。
上記第一級および第二級アミンは、これらのアミンが、各々、上記多官能基と反応して、後述するようなCPRPを形成し得る少なくとも２個の官能基を含む点で、共に本質的に多官能性である。アミン化合物のサイズは、単純な非高分子、例えば、17からの範囲の分子量を有する化合物から200〜10,000の分子量を有する小高分子化合物までの広範囲に亘って変動し得る。好ましくは、アミン化合物中の各アミノ基は、各アミノ基間の連鎖中に少なくとも３個の原子を有して各アミノ基における良好な反応性を達成すべきであるが、ポリエチレンイミンおよびn-ビニルホルムアミドポリマーの加水分解から誘導したポリアミンのような高分子種も本発明において有用である。
【０００９】
一般に、上記多官能性化合物は定義されており、第１、第２またはそれ以上の数のCPRP層を形成する第１またはその後のアミン化合物中のアミノ基との反応性を有する少なくとも２個の官能基を含む。該多官能性化合物中の適切な官能基としては、エポキシド、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化ベンジル、トシレート、硫化メチルの１種以上およびそれらの混合物がある。
適切なエポキシドとしては、ブタジエンジエポキシド、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、および市販のエポキシ配合物において通常使用されるエポキシ樹脂のような２個以上のエポキシ基を含有する多くの他の化合物がある。適切なハロゲン化アルキルとしては、ジクロロエタン、ジクロロプロパン、ジクロロブタン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、ジブロモブタン、並びに多くの他のハロゲン化アルキル類がある。適切なハロゲン化ベンジルとしては、アルファ、アルファ-ジクロロキシレンおよびアルファ、アルファ-ジブロモキシレン、並びに多くの他のハロゲン化ベンジル類がある。適切なトシレートとしては、エチレングリコールジトシレート、ジエチレングリコールジトシレート、並びに各種他の脂肪族または芳香族ポリオールのトシレート類がある。適切な硫化メチルとしては、1,3-ビス(メチルチオ)プロパンおよび1,4-ビス(メチルチオ)ブタン、並びに多くの他のポリメチルスルフィド類がある。本発明における多官能性化合物は、好ましくは、ポリマーのような化合物中にモノエポキシド化合物、ジエポキシド化合物および/またはポリエポキシド基を含むものとして定義したエポキシド多官能性基を含む。
【００１０】
上記多官能性化合物のサイズは、単純な非高分子、例えば、87未満の範囲の分子量を有する化合物から234〜10,000の分子量を有する小高分子化合物までの広範囲に亘って変動し得る。好ましくは、上記多官能性化合物は、水溶性であり、ポリオール類のグリシジルエーテルからなるかまたはポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールのような親水性ポリマーに結合させたグリシジルエーテルを含有し、或いはグリセリンプロポキシレートトリグリシジルエーテルのような３つ全ての組合せである。
また、多官能性アミン類または多官能性エポキシドのいずれかとの縮合ポリマーを形成し得る他の多官能性試薬も、アミン類と反応させるのに適する物質またはエポキシド類と反応させるのに適する物質と一緒にまたはこれら物質の代りに使用し得る。多官能性アミン類と反応させるのに適する代替多官能性試薬としては、2-メチル-2-ニトロ-1,3-プロパンジオール、ジチオビス(スクシンイミジルプロピオネート)、塩化シアヌル、およびジメチルアジピミダートジヒドロクロリドのような多官能性酸クロリド類がある。多官能性エポキシド類と反応させるのに適する代替多官能性試薬としては、多官能性チオール類のような化合物がある。また、好ましくは、適切な試薬は、水系合成法を容易にするために水溶性である。
工程(a)において使用する各化合物は、唯一のアミン化合物としての第１のアミン化合物および唯一の多官能性化合物としての第１の多官能性化合物を含み得る。また、上記化合物は、第１アミン化合物と１種以上のさらなるアミン化合物との混合物を含み得る。さらに、上記化合物は、第１多官能化合物のみを第１またはさらなるアミン化合物と一緒に含んでもよいし、或いは第１多官能化合物と１種以上のさらなる多官能性化合物との混合物を含んでもよい。この方法において、各縮合ポリマー反応生成物は、所望の機能を有するように調整し得る。
さらに、各アミン化合物中のアミノ基および多官能性化合物中の２個の官能基は、互いに同じまたは異なるものであり得る。例えば、第１アミン化合物は、少なくとも第一級アミン基のみ、第二級アミン基のみ、１個以上の第一級および/または第二級基等を含み得る。同様に、第１多官能性化合物は、同じタイプまたは異なるタイプのアミノ基との反応性を有する上記少なくとも２個の官能基を含み得、さらに、３個以上の官能基も含み得る。
【００１１】
工程(b)に関しては、少なくとも第２のアミン化合物または第２の多官能性化合物は、上記第１アミン化合物または第１多官能性化合物と同様な形に特徴を有し得る。従って、第２アミン化合物は、１種以上のさらなるアミン化合物との混合物であり得、また、第２アミン化合物中に１個以上の第一級および/または第二級アミン基を含み得る。例えば、工程(b)の反応が第２多官能性化合物を使用することを想定すれば、この化合物もまた、他の多官能性化合物との混合物で使用し得、また、上記アミン基との反応性を有する２個以上の官能基を含み得る。工程(b)における“第２のアミン化合物”および“第２の多官能性化合物”なる用語は、工程(b)が工程(a)の後で生じることを示すのに使用する。しかしながら、用語“第２のアミン化合物”の意味は、第１アミン化合物と同じまたは異なるアミン化合物も包含する。同様に、用語“第２の多官能性化合物”は、第１多官能性化合物と同じまたは異なる第２多官能製化合物を包含する。
連続する複数のCPRPは、工程(b)の後、この工程を繰返し、アミン化合物または多官能性化合物の過剰分を、各連続層において、これら２種の化合物の逆の方をその前の層の中の過剰分と反応させて追加のCPRPを形成させるように交代させることによって形成される。例えば、工程(b)の後、工程(c)を実施して、少なくとも第３のアミン化合物または第３の多官能性化合物を第２CPRP中の他の化合物の過剰分と反応させ得る。従って、第３アミン化合物または第３多官能性化合物を第２CPRP中の第２アミン化合物または第２多官能性化合物の過剰化合物と反応させて第３のCPRPを形成させる。上述したように、このプロセスは、必要に応じて多数回繰返して、典型的には基体上の完全コーティングの形の最終生成物に所望の特性を達成させ得る。
【００１２】
１つの実施態様においては、基体は、有機ポリマーを含む表面を有する。用語“表面”は、基体の残余と同じ化学的構成を有する基体表面並びに異なる化学的構成の支持基体上の表面層を有する表面の双方を包含する。即ち、有機ポリマー表面は、基体全体を構成してもよいし、または他の材料（例えば無機酸化物から製造したもの）から形成し得る基体の上部表面のみを構成してもよい。あるいは、基体は、無機酸化物（例えば、シリカゲル、アルミナ、チタニア、ジルコニアおよび溶融石英）から製造した無機材料をその表面に有し得る。
適切な基体としては、クロマトグラフィー粒子の充填床のような各種の商業的に入手可能なクロマトグラフィー媒体があり得、さらにまた、適切に誘導体化されている管状体および表面を活性化するための単純な塩基加水分解処理後に使用し得る溶融石英毛管体のような多くの他のフォーマットがあり得る。従って、用語“基体”は、特に断らない限り、１種以上の基体を包含する。さらにまた、生物学的アッセイにおいて通常使用する“チップ類”およびアレイ類のような平坦材料をベースとする製品も基体として使用し得る。後者の場合、表面は、上記のような複数層を施すことによって改変し得、ゲル形成性試薬混合物の１以上の層を表面に施して生物学的分子の結合部位を形成し得る。
本発明の好ましい実施態様においては、基体は、その表面上にアニオン官能基を含む。この態様においては、不可逆的結合は、第１CPRP上のアミノ基と基体表面上のアニオン官能基間の静電結合による。そのようなアニオン官能基は、イオン交換部位を有する基体粒子へ静電引力により結合させた微分割不溶性材料を記載しているSmall等の米国特許第4,101,460号に記載されている材料のような任意のカチオン交換材料がある。
【００１３】
さらに、アニオン性表面への静電引力による結合は本発明の好ましい実施態様であるけれども、結合は、化学修飾基体の使用によっても達成し得る。例えば、表面上に適切なグラフト部位を含有するポリマー基体の通常のラジカルグラフト化は、第一級、第二級または第三級アミン官能基を含有するモノマーを使用して実施し得る。この場合、縮合ポリマーを基体表面に直接共有結合させる。さらに、基体表面は、誘導体化してアミノ官能基を導入し得る。引き続く上述した縮合ポリマー試薬への暴露により、この場合も共有結合縮合ポリマー表面グラフトを生成させる。
上記の方法を使用して、コーティングが少なくとも第１および第２のCPRPを含むコーティングされたイオン交換基体を形成させる。第１CPRPは、支持基体の表面に不可逆的に結合されており、上述したタイプの少なくとも第１のアミン化合物および該第１アミン化合物のアミノ基との反応性を有する少なくとも２個の官能基を含む少なくとも第１の多官能性化合物を含む。第２CPRPは、第１アミン化合物または第１多官能性化合物と第２アミン化合物または第２多官能性化合物との反応生成物を含むように形成させる。この生成物は、少なくとも第１および第２CPRP、さらに、上述したような第２CPRPとの順次反応において形成された第３または任意のその後のCPRPも包含する。
上述したように、反応工程(c)は、任意の所望の回数繰返し得る。上記プロセスの任意の時点で、縮合ポリマー反応生成物の外側層は、アミン基のカチオン官能性を有する。１つの好ましい実施態様においては、この反応の生成物は、さらなる修飾なしのこの形で直接使用し得る。この場合、この反応の生成物は、ある種の分離においては有利であり得る強塩基アニオン交換部位と弱塩基アニオン交換部位の双方を含有する。もう１つの好ましい実施態様においては、強塩基アニオン交換部位は、縮合ポリマーの外側層中に、第三級アミン基を含むキャッピング化合物との反応によるキャッピング反応によって導入し得る。この方法においては、反応はキャッピングまたは末端化され、イオン交換コーティングは、基体をクロマトグラフィーカラム等のアニオン交換充填物の形で使用するときのように、アニオン分離において通常使用する大いに増大した数の第四級アミンを含む。
【００１４】
もう１つの実施態様においては、上記コーティングされたイオン交換基体は、コーティングされた基体の外表面上の過剰のアミン反応性官能基をアミン含有カチオン官能性化合物と反応させて基体をカチオン交換基体に転換させることによって、カチオン交換基体に転換し得る。上述したように、１つの好ましい実施態様においては、基体は粒子の形の複数の基体を含み、コーティングされた粒子は、クロマトグラフィー分離におけるようなイオン交換充填物粒子を構成する。適切なアミン含有カチオン官能基としては、スルホン酸、ホスホン酸およびカルボン酸、またはこれらの組合せがある。好ましくは、適切なアミン含有カチオン官能性化合物は、カチオン官能基の総数が前以って形成させたアニオン交換部位の数を越えるような２個以上のカチオン官能基を含む。適切な化合物としては、γ-カルボキシグルタミン酸、ニトリロトリ酢酸、3,3',3”-ニトリロトリプロピオン酸、N-（2-カルボキシエチル)イミノジ酢酸、N-(ホスホノメチル)グリシン、2-アミノ-3-ホスホノプロピオン酸、イミノジ(メチルホスホン酸)、2-アミノエチルホスホン酸、ピペラジン-1,4-ビス(2-エタンスルホン酸)、ホモシステイン酸、および2-アミノ-3-スルホプロピオン酸、並びに多くの他のアミン含有カチオン官能性化合物がある。
もう１つの実施態様においては、上記コーティングされたイオン交換基体は、コーティングされた基体の外表面上の過剰のアミン官能基をカチオン官能性化合物と反応させて基体をカチオン交換基体に転換させることによって、カチオン交換基体に転換し得る。上述したように、１つの好ましい実施態様においては、基体は粒子の形の複数の基体を含み、コーティングされた粒子は、クロマトグラフィー分離におけるようなイオン交換充填物粒子を構成する。適切なカチオン官能基としては、スルホン酸、ホスホン酸およびカルボン酸がある。適切なカチオン官能性化合物としては、クロロ酢酸、ブロモ酢酸、クロロプロピオン酸、ブロモプロピオン酸、2-クロロエタンスルホン酸ナトリウム、2-ブロモエタンスルホン酸ナトリウム、または1,4-ブタンスルトン(sultone)がある。ホスホン酸カチオン官能基は、五塩化リンまたはオキシ臭化リンのような適切な試薬を使用し、次いで加水分解することによって導入し得る。
【００１５】
１つの実施態様においては、１個以上の縮合ポリマー官能基を枝分れ化または架橋させる。例えば、第２、第３またはそれ以降のCPRPを、試薬の適切な選択により、試薬の選択により、さらに、試薬の比率および後述するようなアミン化合物と多官能性化合物のどちらか一方の過剰分の調節により、枝分れまたは架橋させ得る。
好ましい実施態様においては、工程(a)の“基底層”は、多官能性アミンと多官能性エポキシド化合物との混合物を使用して調製する。この層の組成を、“基底層”を施す条件下において混合物がゲルを生成しないように調整する。例えば、メチルアミン(総計３個のエポキシ基と反応して第四級イオン交換部位を形成し得る三官能性アミン)を、好ましくは、水溶性ジエポキシド(二官能性エポキシド)と、好ましい実施態様においてはブタンジオールジグリシジルエーテルと混合する。これら２つの成分をメチルアミン2モル対ブタンジオールジグリシジルエーテル3モルの比率で混合した場合、これらの成分は、それらの官能性を補完する化学量論量で一緒に混合しているので、架橋ゲルを形成する性向を有する。そのような反応混合物は、樹脂スラリー方式またはフロースルー(通り抜け)“充填カラム”方式のいずれにおいても、ゲル化が、前者の場合、液体クロマトグラフィーにおいて使用するのに適しない安定なゲル中に懸濁した樹脂粒子を生成させる点で、また、後者においては、極端に高い圧力の発生をもたらし、試薬を伝達する手段としてのポンプの使用を妨げて、その材料を液体クロマトグラフィーにおいて使用するには不適切にする点で、望ましくあり得ない。必要に応じて、上記２つの試薬の比率をゲルが形成しないように調整すれば(好ましくは、ゲル化し得る組成を使用しないで、ゲル化し得る組成に近い組成を使用して)、溶液は、ゲル化の高圧特性に直面しないで、“充填カラム”に流入させ得る。さらにまた、この溶液をカラムに通すにつれて、コーティング厚は増大し続ける。
【００１６】
好ましい実施態様においては、有用な“基底層”コーティングは、1：1モル比の上記各好ましい試薬を使用すると共に、両試薬をスルホン化基体の存在下に65℃で1時間反応させることによって得ることができる。この組成を使用することにより、基体表面上での高度に線状のCPRPの形成が可能である。この組成によって形成された縮合ポリマーは、これらの条件ではアミン反応物は試薬の官能性の点で過剰であるので、かなりの数の反応性アミン部位を含有する。即ち、メチルアミン(三官能性試薬)とブタンジオールジグリシジルエーテル(二官能性試薬)を1：1比で混合する場合、ポリマーは、各メチルアミン試薬に結合した平均で2個のブタンジオールジグリシジルエーテル試薬を含んで形成されて、高度に線状のポリマーを形成し、得られたポリマーは、主として、ポリマー鎖中でアミンおよびブタンジオールジグリシジルエーテル基を交互に含む交互ポリマーである。このようにして形成されたアミン基全体の大部分は、“基底層”調製工程の終了時点で第三級であるが、この時点でのアミン基の幾分かは第四級であろうし、アミン基の幾分かは第二級であろう。これらの第三級アミン基(並びに第二級アミン基)は、依然としてさらなる反応において利用し得、各反応部位において第四級部位を形成する。従って、“基底層”は、その後の多官能性エポキシドによる処理において使用可能である。
１つの好ましい実施態様においては、“基底層”で既にコーティングした基体を大過剰(例えば、50〜200％)の多官能性エポキシド、好ましくはブタンジオールジグリシジルエーテルと引続き反応させて該試薬を“基底層”に結合せしめる。大過剰の多官能性エポキシドを使用することにより、“基底層”は、今や、ペンダント未反応エポキシド基で修飾される。大過剰(例えば、50〜200％)の多官能性エポキシドによる処理後に、今度は、基体を大過剰の多官能性アミン、好ましくはメチルアミンで処理する。これにより、2個の残留反応部位を有するアミン官能基を含有するペンダント基で修飾した表面を残す。
【００１７】
大過剰の多官能性エポキシド、その後に大過剰の多官能性アミンを使用するサイクルを繰返すことにより、枝分れ点での第四級部位を有するアミン毎の枝分れ点が生じる。理論的には、ブタンジオールジグリシジルエーテルとメチルアミンを使用し反応を交互にすることにより、層毎に枝分れ数が倍増する。この方法を使用することにより、上記サイクルを適切な回数(例えば、少なくとも3回、4回、5回、6回、7回、8回またはそれ以上の回数)繰返すことによって極めて高い容量を得ることができる。枝分れが増大するにつれ架橋するようになる枝分れの確率も一緒に増大するので、実際には、状況はこれよりもはるかに複雑である。従って、上記好ましい実施態様を使用して製造した材料は、サイクル回数が増大するにつれて架橋の量が増大する性向を有する(使用する試薬を少なくとも１と想定すると、>2の官能性を有する)。しかしながら、各層を二官能性アミンと二官能性エポキシドの双方で交互させると、連鎖成長は主として線状であり、架橋副反応は大いに低減するであろう。
この反応化学論におけるさらなる潜在的複雑性は、エポキシドが塩基触媒性重合を受ける性向である。この合成法を使用しての縮合ポリマーは水酸化物の形であるので、ある条件下においては、何らアミンが存在しなくても多官能性エポキシモノマーの重合を誘発させ得る。最終縮合ポリマーは、この重合副反応によって形成されたポリエポキシドの画分をおそらく含有しており、これもまた表面を修飾する。これらのさらなる反応経路の存在は、コーティングした結合について提示した実施例が実証しているように、それ自体では本発明方法の使用性を制限しない。有用な組成物は、各層におけるアミンもしくはエポキシドのいずれかまたはその双方の性質を変えるような種々の組合せを変化させることによって或いは各層におけるアミンまたはエポキシドのいずれかの組合せを使用することによって生成させ得る。
【００１８】
正確な条件は、多官能性エポキシモノマーと多官能性アミンとの所定の混合物がゲル形成をもたらすのに必要な濃度、温度および時間の点で変動し得るが、この工程におけるゲル形成を阻止するための“基底層”調製における最適条件の決定に適する単純な経験的実験方法論が存在する。先ず、1：1モル化学量論量で出発し、提案反応溶媒中の上記２つの試薬の溶液を調製する。両試薬を提案反応時間および提案温度で反応させ、ゲル形成の存在または不存在を確認する。ゲル形成が観察される場合、エポキシモノマーの量を減じ、このプロセスをゲル形成条件と非ゲル形成間の境界を確立するまで繰返す。また、ゲル形成が観察されない場合は、ゲル形成が観察されるまで配合物中のエポキシモノマーの量を増大させる。そして、ゲル形成を生じないエポキシモノマーの最高濃度を選択する。これによって、“基底層”用の良好な開始時の配合を提供する。グラフト容量および/または架橋を最適にするためのさらなる最適化が、実際のグラフト条件下においては依然として必要であり得る。十分な追加のエポキシモノマーを添加した場合、非ゲル形成条件下で操作し得る試薬配合の第２領域を達成することもできる。しかしながら、エポキシモノマーがアルカリ条件下で重合する性向故に、この濃度処方は、エポキシモノマー対アミンモノマーの極端な比率を典型的に必要とする。一般的には、“基底層”を残留アミン反応部位リッチで操作することが、それによって、静電結合を利用するときに表面への良好な接着が得られるので好ましい。“基底層”を化学量論的に過剰のエポキシモノマーで調製するように操作する場合は、上記で詳述したエポキシ-アミンサイクルの前に、アミン処理工程により開始するのが好ましい。
好ましい実施態様においては、エポキシモノマーを使用して水酸化物選択性物質を調製する。水酸化物選択性は、各アニオン交換部位の第四級中心近くに位置するヒドロキシル官能基を必要とする。エポキシモノマーは、そのようなヒドロキシル基をエポキシドとアミンの反応の副生成物として与える。従って、そのような縮合ポリマーは、水酸化物選択性アニオン交換相を製造するのにとりわけ有用である。しかしながら、これによって、本発明の使用をエポキシモノマーとアミンに限定するものではない。事実、同類の縮合ポリマーを、例えば、多官能アミンと一緒に多官能性ハロゲン化アルキルを使用しても調製し得る。そのような縮合ポリマーは、水酸化物選択性ではないであろうが、アニオン交換相の製造において依然として有用である。
【００１９】
上述したように、ゲル形成をもたらす条件は、一般的には、とりわけスラリーグラフト化においては回避すべきであるが、有用な合成方法は、最終的にはゲル形成に至る組合せを、樹脂の反応混合物への暴露時間を単純に短縮して暴露時間を反応混合物のゲル化時間よりも短くすることによって使用することを含む。本発明の１つの有用な実施態様においては、そのような溶液を樹脂の充填床に通すことによって、樹脂表面へのグラフトをもたらすだけでなく、充填カラム中の個々の粒子の結合をももたらして粒子系モノリスが形成される。適切な条件を選定することにより、得られるモノリスは、モノリスが形成されたカラム本体から取出し得る。ポリマー類は重合が進行するにつれ一般的に常に収縮するので、カラム内容物は、カラム壁から収縮して離れ、カラムハードウェアからのモノリスの取出しを可能にする。得られるモノリスは、良好に水和されたとき一般に可撓性である。モノリスを乾燥させ、適切な寸法のカラムハードウェアに再挿入することにより、得られるモノリスは、クロマトグラフィー分離において使用し得る。
また、本発明によれば、大量の粒子を床内に充填し、大フロースルーカラム内でコーティングし、より小さい充填分析用カラム用の供給物として大量に取出し得る。
好ましい実施態様はメチルアミンを使用するが、上述したように、単純なジアミン類、トリアミン類およびより高級なポリアミン類のような広範囲の別の多官能性アミン類も本発明においては適している。ポリマー成長工程の進行は、アミンが少なくとも２個の利用可能な反応部位を含有することを必要とする。ポリマー成長の終結は第三級アミン含有化合物による最終反応工程によって実施し得、或いは反応をそのような終結反応なしで終了させてもよい。
【００２０】
本発明の利点は、縮合ポリマーを基体で充填したカラムに施すときに、コーティング工程をカラム評価のために中断することができ、その後、この工程を再開し得ることである。しかしながら、エポキシドはアルカリ条件下では加水分解を受けるので、一般的には、多官能性エポキシ含有試薬との反応直後よりはむしろ多官能性アミン含有試薬との反応の後に反応を中断するのが好ましい。同様に、好ましい多官能性エポキシドはブタンジオールジグリシジルエーテルであるが、広範囲の多官能性エポキシドを本発明においては使用し得る。理想的には、多官能性エポキシドは、水性条件下での縮合ポリマーの形成を容易にするために水溶性であるべきであるが、入手し得る任意の多くの多官能性エポキシドをこの目的のために使用し得る。さらにまた、容易には入手し得ない広範な各種ポリグリシジル試薬も、標準の合成方法を使用して容易に合成し得る。
縮合ポリマーの現場カラム調製は種々の配合物を迅速評価する便利な方法であるが、現場カラム調製は、バッチ合成ほどには一般に効率的ではない。しかしながら、スラリーグラフト化法または好ましくは大充填床反応器のいずれかを使用することにより、最適のコーティング化学物を大スケールバッチ法に容易に移行させ得る。
【００２１】
一般論として、エポキシドとアミンは、下記の式に示すようにして反応する[第一級アミンにおいて式(１)、第三級アミンにおいては式(２)]：
【化１】
2007523347.tif 000003
式(１)は、エポキシドと第一級アミンとの反応を示す。エポキシドとアンモニア、第一級アミンおよび第二級アミン間の反応は、反応生成物が遊離塩基形にあるので、その後の反応に直接適する反応生成物を生成する。ハロゲン化アルキルのような他の多官能性化合物は、塩の形である反応生成物を生成し、分離工程または反応生成物を遊離塩基形に戻すためのさらなる試薬を必要とする。式(２)は、エポキシドと第三級アミンとの反応を示す。第三級アミンの場合、反応生成物は、第四級アンモニウムイオンである。上記の例と異なり、この反応は、1モルの水も必要とする。この反応の副生成物として自然に形成された対イオンは、水酸化物アニオンである。この副生成物は、この副生成物が、隣接アミン基とさらなる多官能性化合物とのその後の反応において有益であるアルカリ性反応媒体の維持を助長する点で有利であり得る。
【００２２】
多官能性化合物(ジエポキシド)と多官能性アミン(第一級アミン)との3：1比(ジエポキシド：アミン)の想定反応を下記の式(３)で示す：
【化２】
2007523347.tif 000004
式(３)は、ジエポキシドをアミン濃度に対し大過剰で使用する場合に観察される想定反応生成物を示す。最も単純に考えられる反応生成物は、三官能性第四級アンモニウム化合物である。上述の例におけるように、第四級イオン交換部位は、反応副生成物として水酸化物対イオンを有する。実際に、これらの条件下で形成する実際の生成物ははるかに複雑ある。殆どの場合、生成物は、式(３)において示すよりはるかに高い分子量の生成物を含む第四級部位と第三級部位の混合物を含有し、また、反応生成物中に存在する水酸化物もまたジエポキシドの重合を触媒する性向を有するため、反応生成物は例示するよりもはるかに複雑となる。
【００２３】
ジエポキシドと第一級アミンとの1：1比(ジエポキシド：アミン)の想定反応を下記の式(４)で示す：
【化３】
2007523347.tif 000005
式(４)第一級アミンとジエポキシドを1：1モル比で混合したときに予期される反応生成物を示す。多くの側鎖基および枝分れ点は可能性ある反応副生成物であるけれども、そのような反応の主要生成物は、各セグメントが親水性リンカーに沿って第三級アミン基を含有する上述したタイプの線状ポリマーであろう。重合度は、反応条件によるが、そのようにして形成させたポリマー中のそのような繰返し単位(n)の数は、2または3ほどの低い値から数百ほどの高い値で変動し得る。理想的には、高重合度が得られて、表面全体の良好な被覆および表面への強力な接着を得るようにする。
【００２４】
1：1比(ジエポキシド：アミン)の基底コーティングを使用しての高枝分れポリマーの図式を、下記の想定図式(５〜９)における一連の順次反応において示す：
図式(５)は、基底コーティング[1：1比(ジエポキシド：アミン)]を示す。
【化４】
2007523347.tif 000006
例示するように、第１のCPRPは過剰のアミンを含み、基体は、その表面上でスルホン酸化されたクロマトグラフィー充填用の適切なサイズを有する樹脂粒子の集合体である。図式(５)は、“基底層”の基本的線状構造を例示する。前述したように、層中のアミン基の殆どは第三級であり、従って、その後の反応工程において利用し得る。枝分れ点および随伴する第四級部位の存在は、“基底層”(例示していない)の接着性の増強を促進する。樹脂表面上の(-)で示す表面アニオン電荷は、樹脂表面とCPRP間の静電引力および結合をもたらす。
【００２５】
第２のCPRPは、下記の図式(６)に示すように形成させる。この場合、第１CPRP中の過剰の反応物はアミン化合物であり、従って、第２の縮合反応生成物は、例示するようなジエポキシド化合物の形の多官能性化合物によって形成される。第２CPRPは、今や、表面を修飾するペンダント反応性エポキシド基を含有する。さらに、この工程は、“基底層”を隣接ポリマーストランド(例示せず)間の架橋によってさらに架橋させるように機能し、それによって第２CPRPを架橋共形(conformal)コーティングとし、もはやコーティングを保持するための静電接着を必要としない。第四級部位は水酸化物対イオンを含有するので、表面にペンダントしたエポキシド基は、グリコール官能基で修飾された表面を生成する塩基加水分解する傾向を有する。そのような反応生成物は、ある用途においては有用であり得るけれども、さらなる反応と干渉するであろう。好ましくは、さらなるアミン化合物による処理を、さらなる層が望まれ得る場合の第２CPRPの形成直後に実施する。
【化５】
2007523347.tif 000007
【００２６】
下記の図式(７)においては、第３のCPRPを例示しており、第２CPRP中の過剰のエポキシドを第一級アミンと反応させる。第３CPRPは、今や、第二級アミノ基で修飾した表面を含有する。アミノ基の幾分かが隣接エポキシ基と反応して表面架橋を形成した可能性はあるが、一般に、そのような表面基の密度は、このことを可能にするには低過ぎる。上述したように、この第３CPRPの調製は、好ましくは、第２CPRPの調製の終了直後に実施してペンダントエポキシド基の加水分解を回避する。第二級アミン基の各々は依然として二官能性化合物であるので、さらなるジエポキシドとの反応は、反応を終了に導くことを条件として、ペンダントアミノ基の各々において枝分れ点を生じるであろう。
【化６】
2007523347.tif 000008
【００２７】
下記の図式(８)に関しては、理論的な高枝分れ層生成物を、４つのCPRPによって例示する。枝分れは、アミン化合物において生じる。図式(８)は、反応を終了に導いた場合の枝分れを例示している。上述したように、そのような枝分れは、表面を修飾している第二級アミノ基の残留二官能性の副生成物である。枝分れは、第４のCPRPにおいて生じる。
【化７】
2007523347.tif 000009
【００２８】
下記の最後の例示図式(９)においては、第５のCPRPを例示しており、図式(８)の枝分れ縮合反応生成物を、アミン化合物を使用して架橋させている。枝分れレベルが増大するにつれて、隣接枝分れ間の架橋の確率も増大する。図式(９)においては、そのような架橋を示している。そのような基の数は、反応工程数を増大させることによって増大すると予期し得るが、試薬濃度、反応時間および反応温度のような他のパラメーターも架橋度を決定するのに役割を果たし得る。例えば、第５のCPRPの形成中に比較的低濃度の多官能性アミン化合物を使用することによって、ペンダントアミン基が隣接エポキシ基と反応する機会を有する確率を増大させる。即ち、架橋レベルを、アミン濃度、反応温度および反応時間を調節することにより、調整して特定の分離選択性条件を満たし得る。反応を終了に導くのに不十分な条件の使用も、架橋を誘発させる手段として使用し得る。例えば、条件を、過剰の多官能性アミン化合物をCPRPとの接触から外した後、ペンダントエポキシド基の半分のみを多官能性アミン化合物と反応させるように選択する場合、さらなる架橋反応が、隣接ペンダントアミンとエポキシド枝分れとの間で依然として生じ得る。
【化８】
2007523347.tif 000010
【００２９】
本発明の特徴および利点としては、下記のうちの１以上がある：
１) 水酸化物選択性の、加水分解安定性材料を広範囲の表面上に容易に形成させ得る。
２) 縮合ポリマーの親水性特性は消毒剤副生成物アニオンの分離に理想的に適しており、塩化物からの臭素酸塩の優れた分離度並びに硝酸塩からの臭化物および塩素酸塩の優れた分離度をもたらす。
３) 上記縮合ポリマーを広範囲の商業的に入手可能な試薬から調製して特定の分離条件に対して最適の選択性を有する材料の調製を可能にし得る。
４) コーティングを、カラムに充填した後の樹脂に施して、適切なコーティング化学性の迅速スクリーニングを容易にし得る。
５) また、コーティングをスラリー条件下または充填床中の樹脂に施して、大規模生産のための適切な合成規模を提供し、製造コストを最小限にし得る。
６) コーティング工程を反応過程中の任意の段階で中断して反応過程と干渉することなく試験し得る。その後、コーティング工程を中間試験データに基づき再開させ得る。
７) 好ましい実施態様の場合、反応生成物は、脂肪族多官能性エポキシドと脂肪族多官能性アミンとから調製したおよび密接に関連するアナログ類と同じくUV透過性であり、該材料を適切なUV透過性基体に施すことを条件として、該材料を静置相内の分析物の直接検出において適切なものとする。
８) 基体への上記縮合ポリマーの静電結合を使用することにより、今や、以前にはラテックスコーティングされた基体を使用してのみしか達成し得なかった改良されたクロマトグラフィー性能を、以前にはグラフト重合を使用してのみしか得られなかったバッチ合成の利点をなお且つ得ながら得ることを可能にする。本質的に、この新規な縮合ポリマー合成法は、２つの最も一般的に使用される静置相合成法の最良の特徴を併せ持つ。
本発明を具体的に説明するために、以下の非限定的な実施例を提示する。
【実施例】
【００３０】
実施例１
カラム内での全ての層の適用
クロマトグラフィー充填物を基体として使用して、本発明に従うコーティングされたポリマーを形成させた：
・基底層(第１CPRP)を、充填カラム(4×250mm、6.1μ表面スルホン化22m2/g広孔樹脂を充填)内に0.25ml/分で施す：
―60℃の水バッチの7.2％の1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテルと1.12％のメチルアミンの混合物を60分間でポンプ給送する。
―DI H2Oで10分間洗浄する。
・各層は、0.25ml/分での下記の反応“サイクル”からなる：
―10％1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテルを10分間ポンプ給送する。
―カラムを30分間放置する。
―DI H2Oで5分間洗浄する。
―4％メチルアミンを10分間ポンプ給送する。
―カラムを60℃の水浴中に30分間置く。
―DI H2Oで5分間洗浄する。
【００３１】
実施例２
実施例１のサイクルを1回、2回、3回および4回繰返して、同じクロマトグラフィーカラム内に連続する４つの異なる選択性を形成した。クロマトグラフィー操作を、Dionex Corporation社のDX500システムを使用して、上述したような充填クロマトグラフィーカラムにより実施した。分析物混合物は、フッ化物、酢酸塩、ギ酸塩、亜塩素酸塩、臭素酸塩、塩化物、亜硝酸塩、塩素酸塩、臭化物および硝酸塩を含んでいた。操作条件を図１に示す。結果は、４つの異なる選択性樹脂について図１のクロマトグラムに示している。図１は、消毒剤副生成物アニオン類を含む上述のイオン類の分離における上記静置相の有用性を例証している。予期したように、サイクル回数の増大は、カラム容量の増大をもたらしている。さらにまた、特定のイオン対の分離が追加の層を施すことにより増進されている。亜塩素酸塩および臭素酸塩の分離度は、層数を増大させることによって改良されていることに注目されたい。これら２種のイオンの分離が高度に架橋依存性であることから、これはコーティング厚が増大したときの架橋の増大の直接の結果である。
【００３２】
実施例３
カラム内での無中断調製
この実施例においては、無中断調製カラム内コーティングされた充填物を、下記のような幾分異なる条件を使用して調製する。
・基底層(CPRP)を、充填カラム(4×250mm、6.1μ表面スルホン化22m2/g広孔樹脂を充填)内に25ml/分および65℃で施す：
―7.2％の1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテルと1.12％のメチルアミンの混合物をカラムに60分間ポンプ給送する。
―DI H2Oで2分間洗浄する。
・この後4層が続き、各層は、0.25ml/分および65℃での下記の反応“サイクル”からなっていた：
―10％1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテルを30分間ポンプ給送する。
―DI H2Oで2分間洗浄する。
―4％メチルアミンを30分間ポンプ給送する。
―DI H2Oで2分間洗浄する。
この実施例は、分析上有用なコーティングを現場調製する能力を例示する。“基底層”を充填前に施す場合と異なり、コーティング過程全体を、カラムを充填した後に、各反応サイクル後の試験のための中断なしで実施した。これによって、充填前に“基底層”でコーティングした樹脂に対しての適切な充填条件を決定するために必要な何回もの充填試験の必要性を省いた。実施例３の場合、ラテックスコーティングされた材料を調製するのに使用する標準条件を使用した。高効率分離カラムが充填手順を何ら最適化することなく得られ、スクリーニング試験を実施し得る容易性を例証していた。
【００３３】
実施例４
実施例３の充填カラムを、標準カラムを本発明のクロマトグラフィーカラムで置換えたDionex Corporation社からのDX500システムを使用するクロマトグラフィー分離において使用した。各種アニオン混合物を含有する標準分析物溶液を注入した。第１の標準混合物は、一般的アニオン類、即ち、フッ化物、塩化物、炭酸塩、硫酸塩、亜硝酸塩、臭化物、硝酸塩およびリン酸塩を含む。第２の標準混合物は、一般的な１価アニオン類(フッ化物、塩化物、硝酸塩、臭化物および硝酸塩)を消毒剤副生成物アニオン類(亜塩素酸塩、臭素酸塩および塩素酸塩)と一緒に含有する。第３の標準混合物は、一般的なアニオン類(フッ化物、塩化物、炭酸塩、硫酸塩、亜硝酸塩、臭化物、硝酸塩およびリン酸塩)を消毒剤副生成物アニオン類(亜塩素酸塩、臭素酸塩および塩素酸塩)と一緒に含有する。第４の標準混合物は、幾つかの一般的アニオン類(フッ化物、塩化物、炭酸塩、硫酸塩)を環境的に興味のある他のアニオン類(チオ硫酸塩、ヨウ化物、チオシアン酸塩および過塩素酸塩)と一緒に含有する。
図２は、実施例３において製造した材料が一般的アニオン類の分離を達成する能力を例証している。そのような分離は、分析用イオンクロマトグラフィーにおいて使用する商業的に入手可能な材料における前提条件である。図３は、一般的な１価アニオン類の存在下における消毒剤副生成物アニオン類の分離を例証している。従来入手可能な水酸化物選択性アニオン交換相は、塩化物からの臭素酸塩のはるかに貧弱な分離度でもって有意に異なる選択性を示していた。また、塩素酸塩は、この新規な静置相においては、塩素酸塩が硝酸塩のあたりで或いはある場合にははるかに貧弱なピーク形状でもって硝酸塩のかなり後で溶出する全ての従来の水酸化物選択性材料と異なり、臭化物の前に溶出する。図４は、上の製造材料が一般的アニオン類の存在下において消毒剤副生成物アニオン類を分離する能力を例証している。図５は、チオ硫酸塩、ヨウ化物、チオシアン酸塩および過塩素酸塩のような分極性アニオン類の分離における上記生成物の有用性を例証している。４番目のクロマトグラムは、親水性または分極性のいずれであれアニオン分離における上記新規材料の一般的有用性を例証している。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のコーティングされたイオン交換基体の分離媒体としての使用を例示するクロマトグラムである。
【図２】本発明のコーティングされたイオン交換基体の分離媒体としての使用を例示するクロマトグラムである。
【図３】本発明のコーティングされたイオン交換基体の分離媒体としての使用を例示するクロマトグラムである。
【図４】本発明のコーティングされたイオン交換基体の分離媒体としての使用を例示するクロマトグラムである。
【図５】本発明のコーティングされたイオン交換基体の分離媒体としての使用を例示するクロマトグラムである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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