(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持構造に保持された乾燥し無調整の、吸着性を有する媒質を用い、溶液から有機溶質を回収する方法であって、
上記溶液と上記乾燥し無調整の、吸着性を有する媒質とを接触させ、ここで上記乾燥し無調整の、吸着性を有する媒質は(i)ポリメタクリレート樹脂の粒子と(ii)ポリスチレン樹脂の粒子とのブレンドであり、それにより上記有機溶質を上記媒質に吸着させ；
上記媒質に溶媒または溶媒混合物を流し、それにより上記有機溶質を脱着させ、そして
上記媒質から上記有機溶質を回収することを含み、
上記溶液の５０容積％以上が水である方法。
【請求項２】
上記ポリメタクリレートが、以下の物性：
粒子径約２０ないし２００μｍ；
表面積約３００ないし１０００ｍｍ2 ／ｇ；
孔径範囲約１０ないし８００Å；かつ、
孔容積約１．０ないし１．５ｍＬ／ｇを有する請求項１記載の方法。
【請求項３】
上記ポリスチレンが、以下の物性：
粒子径約２０ないし２００μｍ；
表面積約３００ないし１０００ｍｍ2 ／ｇ；
孔径範囲約１０ないし８００Å；かつ、
孔容積約１．０ないし１．５ｍＬ／ｇを有する請求項１記載の方法。
【請求項４】
(i)：(ii)の乾燥重量比が約２０：１ないし約１：２０である請求項１記載の方法。
【請求項５】
(i)：(ii)の乾燥重量比が約２：１である請求項４記載の方法。
【請求項６】
上記有機溶質が約２００００ダルトン（Dalton）未満の化合物である請求項１記載の方法。
【請求項７】
上記有機溶質が薬物、殺虫剤、除草剤、生体分子、毒素、汚染物質またはその代謝物もしくは分解産物である請求項６記載の方法。
【請求項８】
上記溶液が血漿、血清、尿、脳骨髄液、滑液、組織抽出液、地下水、地表水、土壌抽出液、食品、または食品抽出液である請求項６記載の方法。
【請求項９】
(i)ポリメタクリレート樹脂の粒子と(ii)ポリスチレン樹脂の粒子との混合物を含んでなり、(i)：(ii)の乾燥重量比が約２０：１ないし約１：２０である水湿潤性逆相吸着媒質。
【請求項１０】
上記ポリメタクリレートが、以下の物性：
粒子径約５０ないし１００μｍ；
表面積約４５０ないし６５０ｍｍ2 ／ｇ；
孔径範囲約１０ないし５００Å；かつ、
孔容積約１．１５ないし１．２０ｍＬ／ｇ
を有する請求項９記載の吸着媒質。
【請求項１１】
上記ポリスチレンが、以下の物性：
粒子径約７５ないし１５０μｍ；
表面積約４５０ないし５５０ｍｍ2 ／ｇ；
孔径範囲約３００ないし６００Å；かつ、
孔容積約１．２５ないし１．３５ｍＬ／ｇ
を有する請求項９記載の吸着媒質。
【請求項１２】
上記ポリスチレンが架橋剤としてのジビニルベンゼンを含有する請求項１１記載の吸着媒質。
【請求項１３】
(i)：(ii)の乾燥重量比が約３：１ないし約１：１である請求項９記載の吸着媒質。
【請求項１４】
(i)：(ii)の乾燥重量比が約２：１である請求項１３記載の吸着媒質。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は液体サンプル中の分析対象物質の同定に関する。さらに詳しくは、本発明は、無調整（non-conditioned ）のクロマトグラフマトリックスを用いる主として水溶液からの有機溶質の回収方法を提供する。
【０００２】
【参考文献】
Bouvier, E.S.P., LG-GC, 13(11) (1995) 852, 854, 856, 858.
Davankovら, 米国特許第5,773,384号 (1998).
Davankovら, Reactive Polymers, 13, 27-42, 1990.
DavankovおよびTsyurupa, Pure & Appl. Chem., 161, 181-1888, 1989.
Davankovら, SU 299165, 1969.
Feibushら, 米国特許第4,933,372号 (1990).
Fritz, J.S.ら, J. Chromatogr. A, 691 (1995) 133-140.
Itagakiら, 米国特許第4,495,250号 (1985).
Meitznerら, 米国特許第4,224,415号 (1980).
Meitznerら, 米国特許第4,297,220号 (1981).
Meitznerら, 米国特許第4,256,840号 (1981).
Meitznerら, 米国特許第4,382,124号 (1983).
Meitznerら, 米国特許第4,501,826号 (1985).
Patterson, J.A., 固相支持体または不溶性試薬として用いる架橋ポリスチレンおよびその誘導体の製法, Biochemical Aspects of Reaction on Solid Supports, Academic Press, New York, 1971, p189.
Rosenbergら, Reactive Polymers, 1, 175-183, 1983.
SnyderおよびKirkland, 現代液体クロマトグラフィ概論  第２版 (1979) John Wiley and Sons, New York.
Tamuraら, 米国特許第4,167,551号 (1979).
Waters Oasis ＨＬＢ抽出カートリッジ, 使用説明書シート, P/N WAT058812 Rev 0, 1996, Waters社.
【０００３】
【発明の背景】
固相抽出（ＳＰＥ）は急速に発達してサンプル調製の最も一般的な方法の１つとなった。ＳＰＥは例えばサンプルマトリックスからの有機分析対象物質の単離および／または濃縮のために、また機器分析に適したサンプル抽出物を提供するために広く使用されている。よく知られているクロマトグラフィー原理に基づけば、ＳＰＥは比較的簡単に行え、従来の液−液抽出法に比べてより優れた結果が得られる。
【０００４】
支持材（吸着剤充填層）が固相であるので「固相抽出」という言葉が用いられているが、これを液体が通過する。典型的にはカラム管もしくはカートリッジ、またはその他の支持体が吸着剤充填層を保持し、液層がそれを通ってサンプルを運ぶ。分析対象物質は吸着剤と移動相との間の親和性の違いによって吸着および溶出される。分析対象物質が溶出すれば、検出器での定量および／またはさらなる分析のための収集をすることができる。
【０００５】
非極性官能基を有する標的化合物の単離のためには、一般に非極性吸着剤が使用される。逆相ＳＰＥと呼ばれるこの技術によれば、標的化合物は、吸着剤層を通過する際の吸着剤と標的化合物の間との疎水性相互作用により、極性溶媒またはマトリックス環境から抽出される。抽出化合物の溶出は、疎水性相互作用を妨げるに十分な非極性的性質を有する有機系溶媒または溶媒混合物により達成される。
【０００６】
逆相ＳＰＥカラム中の吸着剤が分析対象物質を保持するには、吸着剤とサンプルの間に好ましい「相境界」が存在する必要がある。この目的のために、通常、溶媒和法が抽出の第１段階となり、ここでは液体サンプルの適用に先立ちメタノール、アセトニトリルまたは他の有機溶媒をカラムに通す。この溶媒は固相を「湿潤化」し、次のサンプル適用段階における分析対象物質と吸着剤との相互作用を確実なものとする。例えば、Ｃ18結合シリカの場合、炭化水素鎖の溶媒和により疎水性リガンドが、水性サンプル中に存在する有機分析対象物質／溶質と適切に相互作用するようになる。かかる溶媒和が存在しない場合、疎水性リガンドは水性媒質中の有機分析対象物質と効果的に相互作用せず、互いに強く相互作用して、しばしば有機分析対象物質が十分回収されなくなる。
【０００７】
この分野において一般に許容され重要だと認められる吸着剤の調整に関しては、通常の逆相ＳＰＥ溶媒の使用者と製造者がそれらの実験プロトコールおよび／または使用説明書の記載に加えた予防策的記載により強調される。例えば、下記のようなものがある。
１．使用製品：多孔性スチレン−ジビニルベンゼン樹脂, AMBER CHROM TM 161（Rohm & Haas社（フィラデルフィア, PA））およびＣ18結合シリカ（Alltech Associates社（ディアフィールド, IL））
記載：「化学結合シリカおよび多孔性ポリスチレン樹脂はＳＰＥで使用するにはいくつかの欠点がある。シリカ自体は親水性であるが、炭化水素鎖はその表面を疎水性にする。この結果、主に水溶液との表面接触が悪くなる。また多孔性ポリスチレン樹脂は疎水面を有する。抽出される水溶液とよりよい表面接触を選るには、ＳＰＥ材料の活性化溶媒（例えばメタノール、アセトンまたはアセトニトリル）による前処理を用いなければならない。」
参考文献：「固層抽出の方法と材料」, J.S. Fritz, P.J. DumontoおよびL.W. Schmidt, J. Chromatogr. A, 691 (1995) 133-140の136頁.
２．使用製品：Ｃ18結合シリカおよび通常の疎水性ポリマー
記載：「逆相溶媒にはカートリッジの調整が重要である。メタノールまたはアセトニトリルなどの有機溶媒で吸着剤を湿潤化させると完全に安定な相を溶媒和でき、サンプルの吸着にとっての最大利用面を与える。吸着剤を有機溶媒で調整した後、サンプルを導入するまでこの吸着層（bed ）を適度に湿潤化させておかねばならない。不適切な調整、あるいは吸着剤を湿潤化させたままにしておけなかった場合には分析対象物質が早まって解明されたり、次ぎに続く回収率が変わったりする。」
参考文献：「ＳＰＥ法  機器とトラブルシューティング」, E.S.P. Bouvier, LC-GC, 13(11) (1995) 852, 854, 856, 858の856頁.
３．製品：Waters OASIS TM ＨＬＢ抽出カートリッジ（マクロ多孔性コポリマー  〔ポリ（ジビニルベンゼン-co-N-ビニルピロリドン）〕吸着剤（Waters社（Milford, MA））
使用説明書：「固相抽出法…省略すべき工程はない…4a.
条件：各カートリッジにメタノール１ｍＬを加えて抜き取る」（原典を強調）  参考文献：「Waters Oasis ＨＬＢ抽出カートリッジ使用説明書シート」 P/N WAT058812 Rev 0, 1996, Waters社
こういった記載や使用説明書は当技術分野における、許容される結果を得るためにはＳＰＥ吸着剤の調整が必要であるという「従来の知見」に影響を及ぼす。調整工程が存在しない場合、一般に、逆相吸着剤は、水性サンプル中に存在する有機分析対象物質と適切に相互作用することができず、その結果、分析対象物質が効果的に保持されないものと受け取られている。
【０００８】
本発明は、ある部分、特定のＳＰＥ吸着剤が調整工程なしに水溶液から広範な有機化合物に関して優れた回収率をもたらすという発見に基づくものである。吸着剤の調整工程を省略することにより、本発明はより迅速かつより効率的なサンプル処理が可能となることを認識すべきである。サンプル調製が広く、水性流体中の少量の有機化合物（例えば体液中の薬物）の分析の主なネックと見られているので、このことは重要である。
【０００９】
【発明の概要】
本発明の１つの態様は、支持構造に保持された乾燥無調整吸着媒質を用い、主として水溶液から有機溶質を回収する方法を提供する。
１つの具体例では、溶液を乾燥無調整吸着媒質と接触させ、それにより例えば疎水相互作用によって溶質をマトリックスに吸着させる。この具体例では媒質は(i) ポリメタクリレート樹脂と(ii)ポリスチレン樹脂との混合物である。溶媒または溶媒混合物である。この媒質に溶媒または溶媒混合物を通し、それにより溶質を脱着させ、その溶質を媒質から回収する。
【００１０】
１つの特定の具体例によれば、その媒質のポリメタクリレート成分は以下の物性を有する：
粒子径約２０ないし２００μｍ、好ましくは約５０ないし１００μｍ；
表面積約３００ないし１０００ｍｍ2 ／ｇ、好ましくは約４５０ないし６５０ｍｍ2 ／ｇ；
孔径範囲約１０ないし８００Å、好ましくは約１０ないし５００Å；かつ、
孔容積約１．０ないし１．５ｍＬ／ｇ、好ましくは約１．１５ないし１．２０ｍＬ／ｇ。
【００１１】
さらなる具体例によれば、この媒質のポリスチレン成分は以下の物性を有する：
粒子径約２０ないし２００μｍ、好ましくは約７５ないし１５０μｍ；
表面積約３００ないし１０００ｍｍ2 ／ｇ、好ましくは約４５０ないし５５０ｍｍ2 ／ｇ；
孔径範囲約１０ないし８００Å、好ましくは約３００ないし６００Å；かつ、
孔容積約１．０ないし１．５ｍＬ／ｇ、好ましくは約１．２５ないし１．３５ｍＬ／ｇ。
【００１２】
１つの具体例では、(i) ：(ii)の乾燥重量比は約２０：１ないし約１：２０である。１つの混合例では、(i) ：(ii)の乾燥重量比は約２：１である。
１つの具体例によれば、溶質は約２００００ダルトン未満の化合物である。溶質の例としては、薬物、殺虫剤、除草剤、生体分子、毒素、汚染物質、またはその代謝物もしくは分解産物が挙げられる。
溶液の例としては、血漿、血清、尿、脳骨髄液、滑液、組織抽出液、地下水、地表水、土壌抽出液、食品、または食品抽出液が挙げられる。
【００１３】
本発明のもう１つの具体例によれば、吸着媒質はアルキルウレタン表面基を有する無機固相（例えばシリカ）である。前記の具体例と同様、主として注目する有機溶質を含有する水溶液と乾燥無調整吸着媒質とを接触させる。この媒質に溶媒または溶媒混合物を通し、それにより溶質を脱着させ、その溶質を媒質から回収する。
１つの具体例では、アルキルウレタンは式：
【００１４】
【化５】
0004796693.tif 000002
【００１５】
（式中、Ｒ1 は１ないし６個の炭素を有するアルキル基、１ないし６個の炭素を有するアルコキシ基またはハロゲン基であり；
Ｒ2 は１ないし６個の炭素を有するアルキル基、１ないし６個の炭素を有するアルコキシ基またはハロゲン基であり；
Ｒ3 は１ないし６個の炭素を有するアルキル基、１ないし６個の炭素を有するアルコキシ基またはハロゲン基であり；
ｍは１から８までの整数であり；かつ、
ｎは０から１７までの整数である。）
で表される。
【００１６】
１つの好ましい具体例によれば、アルキルウレタンは式：
【００１７】
【化６】
0004796693.tif 000003
【００１８】
（式中、Ｒは１ないし６個の炭素のアルキルであり；
ｍは１から８までの整数であり；かつ、
ｎは０から１７までの整数である。）
で表される。
関連の具体例では、アルキルウレタンは式：
【００１９】
【化７】
0004796693.tif 000004
【００２０】
で表される。
１つの具体例では、アルキルウレタンはシリカ粒子と共有結合している。
前記具体例と同様、１つの具体例は約２００００ダルトン未満の化合物の回収を意図したものである。かかる溶質は例えば、薬物、殺虫剤、除草剤、生体分子、毒素、汚染物質またはその代謝物もしくは分解産物であってもよい。
また前記具体例と同様、溶液は血漿、血清、尿、脳骨髄液、滑液、組織抽出液、地下水、地表水、土壌抽出液、食品、または食品抽出液であってもよい。
【００２１】
その態様の別のものとしては、本発明は水湿潤性逆相媒質を提供する。
１つの具体例によれば、(i) ポリメタクリレート樹脂と(ii)ポリスチレン樹脂の混合物を含んでなる。
(i) ：(ii)の乾燥重量比は例えば約２０：１ないし約１：２０であってもよい。１つの具体例では、(i) ：(ii)の乾燥重量比は約３：１ないし約１：１である。１つの好ましい混合物は(i) ：(ii)の乾燥重量比約２：１を意図したものである。
【００２２】
１つの特定の具体例では、媒質のポリメタクリレート成分は以下の物性を有する：
粒子径約５０ないし１００μｍ；
表面積約４５０ないし６５０ｍｍ2 ／ｇ；
孔径範囲約１０ないし５００Å；かつ、
孔容積約１．１５ないし１．２０ｍＬ／ｇ。
【００２３】
もう１つの特定の具体例によれば、この媒質のポリスチレン成分は以下の物性を有する：
粒子径約７５ないし１５０μｍ；
表面積約４５０ないし５５０ｍｍ2 ／ｇ；
孔径範囲約３００ないし６００Å；かつ、
孔容積約１．２５ないし１．３５ｍＬ／ｇ。
【００２４】
関連の具体例では、媒質のポリスチレン成分としては架橋剤としてのジビニルベンゼンが挙げられる。
本発明のもう１つの態様は、式：
【００２５】
【化８】
0004796693.tif 000005
【００２６】
（式中、Ｒは１ないし６個の炭素のアルキルであり；
ｍは１から８までの整数であり；かつ、
ｎは０から１７までの整数である）
で表されるアルキルウレタンを含んでなる、水湿潤性逆相吸着媒質を提供する。無機固相支持体はアルキルウレタンと共有結合している。
１つの具体例では、アルキルウレタンは式：
【００２７】
【化９】
0004796693.tif 000006
【００２８】
を有する。
もう１つの具体例によれば、無機固相支持体はシリカである。
本発明のなおさらなる態様は新規なシランを提供する。
１つの具体例では、本発明のシランは式：
【００２９】
【化１０】
0004796693.tif 000007
【００３０】
（式中、Ｒは１ないし６個の炭素のアルキルであり；
ｍは１から８までの整数であり；かつ、
ｎは０から１７までの整数である）
で表される。
１つの特定の具体例では、シランは式：
【００３１】
【化１１】
0004796693.tif 000008
【００３２】
で表される。
本発明のこれらおよび他の特徴ならびに利点は以下の説明から明らかとなろう。
【００３３】
【詳細な説明】
以下の本発明の好ましい具体例の記載は本質的に単に例示するものである。従って、この記載は発明の範囲、発明の応用または発明の使用を制限することを何ら意図するものではない。
本発明は無調整のクロマトグラフマトリックスを用い、主として水溶液からの有機溶質の回収方法を提供する。
【００３４】
概して本発明の１つの態様によれば、注目される溶質を含有する主として水溶液と（乾燥）無調整の逆相吸着剤層とを接触させる。この吸着層に溶液を流すと、有機溶質が溶液の他の成分から分離される。吸着剤層に適当な溶媒を通すことにより、有機溶質を溶出させることができる。有機溶質は吸着層から排出された際に回収することができる。
前記したように、当技術分野の従来の欠点は、許容される結果を達成するには、水性サンプルの適用に先立って逆相吸着剤を有機系溶媒で調整しなければならないことである。広く受け入れられているこの概念に対し、本発明のさらなる態様はいずれの調整工程も行わずに広範な水溶性有機化合物に関して優れた回収率をもたらすいくつかの逆相吸着媒質を提供するものである。
【００３５】
一般に本明細書で提供される吸着剤には、(i) ポリマー系のもの、(ii)無機支持材に配置されたものの２つのカテゴリーがある。さらに詳しくは、吸着剤としては、部分的に水溶性かつ親水性である部分もしくは物質だけでなく、主として水溶液中に存在し得る極性有機化合物および注目されるその他の分析対象物質と結合するのに十分疎水性である部分もしくは物質が含まれる。いずれの特定の理論に委ねるものでもないが、吸着剤の親水性部分をすべての吸着剤が可溶化したままに維持すれば、調整工程の必要性はなくなり、水性サンプルの適用の際に十分な吸着剤−溶質相互作用が保証されると考えられる。
【００３６】
ポリマー系の物質については、本発明はメタクリル酸エステル系ポリマー樹脂とポリスチレン系樹脂から製造される新規なポリマー混合物またはブレンド物を提供する。
１つの具体例では、メタクリル酸エステル系ポリマー樹脂は一般式（式Ｉ）で示され、表Ｉの物性を有する高度に架橋したポリメタクリレート粒子の形態をとる。
【００３７】
式Ｉ：
【００３８】
【化１２】
0004796693.tif 000009
【００３９】
【表１】
0004796693.tif 000010
【００４０】
メタクリル酸エステルモノマーからの樹脂粒子製造の指針は例えば、米国特許第4,501,826号；同第4,382,124号；同第4,297,220号；同第4,256,840号；同第4,224,415号；同第4,933,372号に見出せるが、これらは各々、引用することにより特に本明細書の一部とされる。
混合物において使用するのに好ましいメタクリルエステル系ポリマー樹脂にはTosoHass（モンゴメリービル、PA）から市販されているＡＭＢＥＲＣＨＲＯＭ  ＣＧ−７１ｍ〔Rohm & Hass社（フィラデルフィア、PA）の商標〕がある。
【００４１】
さらにこの具体例では、ポリスチレン系ポリマー樹脂としてマクロ多孔性スチレン系ポリマー−ビーズ型樹脂がある。ポリスチレン樹脂は架橋剤としてジビニルベンゼンを含み得る。本発明の１つの特定の具体例から考えられる、ある一定の例示的なポリスチレン樹脂は以下の物性を特徴とする。
【００４２】
【表２】
0004796693.tif 000011
【００４３】
ポリスチレン系樹脂粒子を製造する指針は、例えば米国特許第4,167,551号、同第4,495,250号および同第5,773,384号に見出すことができ、それらの各々は引用することにより特に本明細書の一部とされ、ならびにDavankovら, SU 299165, 1969；Rosenbergら, Reactive Polymers, 1, 175-183, 1983；DavankovおよびTsyurupa, Pure & Appl. Chem., 161, 1881-1888, 1989；Davankovら, Reactive Polymers, 13, 27-42, 1990（およびその中の参照文献）；およびBiochemical Aspects of Reaction on Solid Supports中のJ.A. Patterson, Preparation of crosslinked polystyrene and their derivatives for use as solid support or insoluble reagents, Academic Press, New York, 1971, p189もまた引用することにより特に本明細書の一部とされる。
【００４４】
混合物において使用するのに好ましいポリスチレン系ポリマー樹脂には三菱化成アメリカ社（ホワイトプレーンズ、NY）から市販されているＤＩＡＩＯＮ(R) ＨＰ２０ＳＳ（三菱化成株式会社（東京、日本）の登録商標）がある。
一般的に、２種の高分子量樹脂はポリメタクリレート：ポリスチレンが約２０：１ないし１：２０の割合（乾燥重量）で混合されている。１つの具体例では、ポリメタクリレート樹脂とポリスチレン樹脂との乾燥重量比が約３：１ないし約１：１であり、約２：１であることが好ましい。混合物は好適な液体媒質、例えばアルコールに懸濁して数時間混合する（攪拌する）ことができる。次いで、例えば濾過によって混合物を回収して乾燥する。
【００４５】
また無機支持材に関しては、本発明を実施するのに有用な無機支持材としては例えば脂肪親和性の有機表面基を有する、ガラス繊維、ガラス球、シリカ、アルミナ、二酸化チタン、粘土、金属および金属の酸化物が挙げられる。表面基は被覆または共有結合によって無機支持材に適用することができる。この場合にはシリカまたは他の支持材は主として有機表面基の担体としての機能を果たす。
１つの具体例では、無機支持材はシリカ粒子を含んでなる。シリカは広範囲の等級のものであってよい。シリカは正角形のもの、不規則なもの、球形のものなど、好適な形状であればいずれのものであってもよい。この具体例では、粒子径の範囲は約３μｍないし約５００μｍであることが好ましい。さらにこの具体例では、孔径の範囲は約５０Åないし約１５００Åであることが好ましい。本発明のシリカ系吸着剤に有用な、１つの特に好ましいシリカの種類がＧＲＡＤＥ  ６３３  ＮＡＴとしてW.R. Grace & Co.（ボルチモア、MD）から市販されている。
【００４６】
１つの具体例では、無機吸着剤はシリカ担体上に固定化された疎水性部分と親水性部分の双方を有するシリルカルバメートである。カルバメート基（親水性部分）がカルバメート基の窒素原子を介してシリカ粒子に結合し、アルキルまたは他の脂肪親和性基（疎水性部分）がカルバメートの酸素原子に結合していることが好ましい。カルバメート例としてはアルキル（例えばエチル、オクチルなど）カルバメートおよびピロリジノンカルバメートがある。
【００４７】
１つの具体例では、（無機支持体へ付着するための）リガンドは式：
【００４８】
【化１３】
0004796693.tif 000012
【００４９】
（式中Ｒ1 ，Ｒ2 およびＲ3 は各々１ないし６個の炭素を有するアルキル基、１ないし６個の炭素を有するアルコキシ基、またはハロゲン基であり；
ｍは１ないし８の整数；および、
ｎは０ないし１７の整数である。）
で表されるアルキルウレタンである。
例えばアルキルウレタンは特にトリクロロシラン、ジアルキルモノアルコキシシラン、ジアルキルモノクロロシランまたはトリアルコキシシランであってよい。
【００５０】
１つの好ましい具体例によれば、リガンドはＯ−アルキル−Ｎ−トリアルコキシアルキルシランである。かかる化合物は実施例３に記載の従来の合成法によって製造され得る。
本発明の方法において極めて都合よく機能する新規に合成されたアルキルウレタンとして式IIで示されるＯ−オクチル−Ｎ−トリエトキシプロピルシランがある。
【００５１】
式II：
【００５２】
【化１４】
0004796693.tif 000013
【００５３】
式IIの化合物の１つの製造方法の例が実施例２に記載されている。
本発明の新規な吸着剤は固相抽出において特に有用である。
実際、吸着剤に接触する溶液は本質的に主に水性（すなわち容積の約５０％以上が水）である。例えば、溶液は水、または水と水混和性有機溶媒の混合物を含んでなってよい。あるいは、溶液は水または水性緩衝液と極性のある水に混和性の有機溶媒の混合物を含んでなってもよい。
【００５４】
主として水溶液は１種の溶質または多数の溶質を含んでよい。１つの具体例では、複雑な種類の溶質を含有する溶液を吸着剤層に適用している。この種の溶液としては血漿、血清、尿、脳脊髄液、滑液および肝組織、筋組織、脳組織および心組織などの組織抽出液をはじめとする他の体液が挙げられる。かかる抽出液は水性抽出液または有機性抽出液であってもよく、それらは乾燥され、次いで水中または水性有機混合物中で再構成される。
【００５５】
また、溶液は地下水、地表水、飲料水または土壌サンプルなどの環境サンプルの水性もしくは有機抽出液であってもよい。さらに、溶液は食品またはその水性もしくは水性−有機抽出液であってよい。
本発明の抽出媒質は溶液から極性および／または半極性有機系溶質を回収するのに特に有用である。この溶質は吸着剤への吸着に好適な極性のあるものであるべきである。本発明の教示を用いて広範囲の生物学的マトリックスから種々の化合物を効率よく回収、濃縮、および/または単離することができる。典型的な抽出物としては(i) 血漿または尿からの医薬、(ii)水からの農薬、除草剤、毒素および環境汚染物質、(iii) 血漿からのペプチド、および(iv)尿または血清からの濫用薬物が挙げられる。また、溶質は前記の物質の代謝産物または分解産物であってもよい。溶質としてはまた、タンパク質、ペプチド、ホルモン、ポリヌクレオチド、ビタミン、補因子、代謝産物、脂質および炭水化物などの生体分子が挙げられる。
【００５６】
バッチ法またはクロマトグラフィー法などの吸着剤と溶液を十分に接触させるいずれの方法でも溶液を逆相吸着剤と接触させることができる。例えば、カラム、ディスク、小板、プラグなどの吸着剤層に溶液を通すことができ、またはバッチ攪拌反応器中などで吸着剤粒子とともに溶液を攪拌できる。また、吸着剤を含有するマイクロタイタープレートのウェルに溶液を加えることもできる。
溶液は、注目される溶質が吸着剤に実質的に吸着されるのに十分な期間、吸着剤と接触される。これは、典型的には溶質が吸着剤表面と溶液の間で平衡に達するのに必要な時間である。溶質の吸着剤への吸着または分配は部分的であっても完全であってもよい。
【００５７】
逆相吸着剤は好適な形態であればいずれものであってもよい。１つの具体例では、吸着剤は開口した端部を有する容器内の粒子として充填され、固相抽出カートリッジとなったものである。この容器は例えば円筒形容器または両端開口型のカラムであってよく、そのため溶液は一方の端から容器に入り、容器内の吸着剤層と接触し、他の端から容器の外へ出ることができる。例えば、吸着剤は例えばビーズおよび／またはペレットといった、直径が約５μｍから５００μｍの間、および好ましくは約２０μｍから約２００μｍの間である小粒子として容器内に充填され得る。あるいは、吸着剤粒子は多孔性膜（例えば膜円板または小板）を有する容器内に充填され得る。
【００５８】
容器は、抽出過程の時間枠内において、処理に使用される溶液および溶媒と適合した物質であればいずれものからなってもよい。かかる物質としてはガラスおよび高密度ポリエチレンおよびポリプロピレンなどの種々のプラスチックが挙げられる。１つの具体例では、容器はその長さのほとんどが円筒で一方の末端に細い先端を有するもの（例えば注射器の円筒部）である。
さらに、固相抽出カートリッジは吸着剤層に隣接するカートリッジの一方または両端にフィルターエレメントまたはフリットなどの有孔の保持手段を含んでなってもよく、許容される溶液をカートリッジ内へおよび外へ流しつつ、吸着剤層をカートリッジ内に保持し、また不溶の固形物がカートリッジ内に流れ込んだ場合には、これを溶液から取り除くことができる。かかるフィルターは例えばフリットガラスまたは多孔性高密度ポリエチレンなどの多孔性ポリマーから形成され得る。
【００５９】
カートリッジは１個のサンプルの処理に使用され次いで廃棄される１回使用用のカートリッジであってもよく、または複数サンプルを処理するのに使用されてもよい。
もう１つの具体例では、吸着剤層は、カラム管、カートリッジ、マイクロプレートウェルまたはマイクロ装置の溝などの適当な支持構造内に形成された、または挿入された一体型マトリックスである。
【００６０】
所定の抽出に好適な吸着剤の量は吸着される溶質の量、吸着剤の有効表面積および溶質と吸着剤の間の相互関係の強度による。これは当技術分野の従来技術の１つにより速やかに決定できる。
本明細書に記載の吸着剤はいずれも比較的単純で、使用者に都合よく、一般化された方法で使用でき、
1)サンプル適用（調整／前処理なし）
2)水または水と低量の有機溶媒の混合物（例えば水中の５％メタノール）での洗浄；および
3)有機溶媒溶出
の工程を含む。
【００６１】
典型的な精製プロトコールでは、処理される溶液を固相抽出カートリッジの上に加え、カートリッジを通して流し、吸着される溶質を乾燥無調整吸着媒質と接触させる。１つの具体例では、溶液は重力によってカートリッジ中に流せる。もう１つの具体例では、カートリッジの両端間に圧力差をかけることによって流速の加速を達成している。かかる圧力差は真空源をカートリッジの下端に取り付けることによって、またはカートリッジの上端に正の圧力をかけることによって設定できる。例えば空気または窒素などの加圧ガスをカートリッジの上端にかけてもよく、またはカートリッジ内の吸着剤上の空気をピストンまたはプランジャーで圧縮してもよい。カートリッジ中の圧力差を調節することによって、カートリッジを通る溶液の流速を調整できる。好適な溶液流速は、溶液の線速度に置き換えれば約１４ｍｍ／秒までの範囲であるが、約０．７ないし約３．５ｍｍ／秒の範囲にあることが好ましい。
【００６２】
溶質を吸着剤から脱着するのに好適な溶媒は典型的には極性のある水に混和性の有機溶媒、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトニトリル、アセトンおよびテトラヒドロフランまたは水とそれらの溶媒の混合物であろう。また、脱着溶媒は非極性溶媒、またはジクロロメタン、ジエチルエーテル、クロロホルムまたはエチルアセテート等の、適度な極性を有する水に非混和性の溶媒であってもよい。これらの溶媒の混合物もまた好適である。典型的には、好ましい溶媒または溶媒混合物は個々の基準で決定しなければならない。好適な溶媒は、過度の実験をしなくとも、クロマトグラフィー法展開において通常行われている当技術分野の従来技術の１つ（SnyderおよびKirkland, 現代液体クロマトグラフィ概論  第２版 (1979) John Wiley and Sons, New York）によって決定できる。無勾配溶出または勾配溶出のいずれかを使用してもよい。
【００６３】
数ある他の分析技術の中でも高性能液体クロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー／質量分析法、ガスクロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー／質量分析法および免疫アッセイをはじめとする種々の技術による定量分析に好適な溶質についての溶液を調製するために、本発明の方法を使用することができる。いくつかの抽出例を次に記載する。
１つの具体例では、溶質は吸着剤層への吸着に好適な極性のあるものである。この方法は溶質を含む第１の溶液を無コンディショニング乾燥吸着剤層に接触させることを含んでなり、それによって溶質は吸着剤に吸着される。その後、より強力で好適な溶媒または溶媒混合物によって吸着剤層を洗浄し、それによって溶質を吸着剤層から脱着または溶出させ、溶質を含む第２の溶液が得られる。この第２の溶液は溶質の定量分析に好適である。
【００６４】
無コンディショニング乾燥吸着剤層に接触させる溶液は、注目される溶質を希釈形態で、例えば正確な定量には低すぎる濃度で含んでなってもよい。溶質を吸着剤層に吸着させ、次いで溶質を実質的に少量のより極性の低い溶媒で脱着することにより、注目される溶質を含む溶液を、注目される溶質の濃度が最初の溶液のものよりも実質的により高くなるように調製できる。また、この方法は溶媒交換をもたらす、すなわち溶質が第１の溶媒から回収され、第２の溶媒に再溶解される。吸着剤層と接触させる溶液は極性溶媒を含んでなってもよく、これは主として、すなわ容量の５０％以上が酸性、塩基性、または中性の水溶液または水性緩衝液であることが好ましい。また、溶液はメタノール、エタノール、アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドまたはジメチルスルホキシドあるいはかかる溶媒と水の混合物などの水混和性の極性有機溶媒を含んでなってもよい。
【００６５】
さらに、注目される溶質を含んでなる溶液は１種以上のさらなる溶質を含んでなってもよい。１つの具体例では、さらなる溶質または溶質類は注目される溶質よりもより極性の高いものであり、従って注目される溶質よりもより弱く吸着剤層に吸着する。吸着剤層を注目される化合物を脱着しない溶媒で洗浄することによって、吸着剤層からかかるさらなる溶質を脱着することができ、それによって注目される溶質を実質的に含まない、さらなる種の溶質または数種の溶質の溶液が得られる。さらなる溶質の脱着に好適な溶媒は典型的には注目される化合物を脱着しない十分に極性のあるものであろう。さらなる１種の溶質または数種の溶質の脱着後、好適なより極性の低い溶媒でポリマーを洗浄することによって注目される化合物が脱着され得る。これによりより極性の高い溶質を実質的に含まない有機溶質の溶液が得られ、これは有機溶質の定量分析に好適である。
【００６６】
１つの具体例では、注目される溶質は吸着剤層に吸着するが、１種以上のさらなる溶質は吸着しない。かかるさらなる溶質は例えば吸着剤層に吸着しない十分に高い極性のものであり得る。また、さらなる溶質は吸着剤層内の小孔を通り抜けられず、それゆえ吸着剤層の全表面積中の小さな部分にしか接近しない大きな分子、例えばタンパク質などの高分子を含んでなってもよい。典型的には、かかる分子は存在していたとしても吸着剤層に十分には保持されない。
【００６７】
さらなる具体例では、さらなる１種の溶質または数種の溶質は注目される溶質よりも極性が低く、従って注目される化合物よりもより強固に吸着剤層に吸着する。注目される化合物は弱くないしは適度に吸着されてもよく、または吸着されなくてもよい。吸着される場合には、さらなる１種の溶質または数種の溶質を脱着しない十分に極性のある溶媒で吸着層を洗浄することによって、吸着剤層から注目される溶質を脱着させる。従って、他の溶質類を脱着することなく吸着剤層から注目される化合物を脱着させることができる。
【００６８】
１つの具体例では、さらなる１種の溶質または数種の溶質もまた注目される分析対象物質である。従って、溶液中に初めに存在する一連の溶質を分離することができ、本発明の方法を用いて定量分析に好適な各溶液を得ることができる。この場合には、溶液を無コンディショニング乾燥吸着剤層に接触させて溶質を吸着させる。次いで、徐々に極性が低くなる一連の溶媒で吸着層を洗浄することによって、極性が低くなる順で（すなわち最初に最も極性の高い溶質、次いで逐次極性が低くなる溶質の順で）溶質を吸着剤層から脱着させる。
【００６９】
本発明の方法は分析規模で、または大規模な適用において実施され得る。
以下、実施例により本発明の目的および利点をさらに説明するが、これらの実施例で挙げられる特定の物質およびその量、ならびにその他の条件および詳細は本発明を不当に限定するものではない。
実施例１
ポリマーブレンド吸着剤の製造
以下の手順に従って、(i) ポリメタクリル樹脂および(ii)ポリスチレン樹脂（ジビニルベンゼン架橋剤とともに）を用いてポリマー吸着剤を製造した。
【００７０】
乾燥管および自動攪拌器をつけた三つ首丸底フラスコに予め洗浄し乾燥させたポリメタクリル樹脂（Amberchom CG-71m、TosoHaas）１００ｇおよび予め洗浄し乾燥させたポリスチレン樹脂（HP20SS、三菱化成アメリカ社）５０ｇを加えた。この混合物に５００ｍＬのメタノールを加えた。懸濁液を４時間攪拌し、濾過漏斗を通して濾過した。フィルターケーキはビーカーに移す前に空気中で４時間乾燥させた。次いで、混合したポリマーを真空下７０℃で１８時間オーブン乾燥した。
【００７１】
実施例２
Ｏ−オクチル−Ｎ−トリエトキシプロピルシラン吸着剤の製造
以下の手順に従って、(i) オクチルウレタンシランおよび(ii)シリカを用いて無機吸着剤を製造した。
Ａ．シランの製造
オーバーヘッド攪拌器、還流冷却器および乾燥管をつけた三つ首丸底フラスコに３−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン（１２．４ｇ、Gelest社）およびトルエン（１５０ｍＬ，Aldrich）を詰めた。攪拌を開始し、フラスコにｎ−オクタノール（７．２ｇ，aldrich）を加えた。混合物を攪拌し、１８時間５０℃に加熱した。
【００７２】
Ｂ．シランのシリカへの結合
オーバーヘッド攪拌器、還流冷却器および乾燥管をつけた三つ首フラスコに、トルエン中のオクチルウレタンシランの溶液（前記）と、１６０℃で一晩乾燥させたシリカ（２０ｇ、Grace 633NAT）を充填した。混合物を攪拌し２４時間加熱還流した。次いで、混合物を冷却して濾過した。フィルターケーキをメタノールで３回、アセトンで３回洗浄して乾燥させた。
【００７３】
実施例３
Ｏ−アルキル−Ｎ−トリアルコキシアルキルシランの製造
例えば以下の方法例に従って、Ｏ−アルキル−Ｎ−トリアルコキシアルキルシランを製造し得る。
方法Ａ：実施例２の手順と同様の、Ｏ＝Ｃ＝Ｎ−（ＣＨ2 ）m −Ｓｉ（ＯＲ）3 〔式中、例えばｍは１から８までの整数；また、Ｒは炭素数１ないし６のアルキル基〕の適当なアルキルアルコール：ＣＨ3 （ＣＨ2 ）n −ＯＨ〔式中、例えばｎは０から１７までの整数〕での処理。
【００７４】
方法Ｂ：適当なアルキルアルコール：ＣＨ3 （ＣＨ2 ）n −ＯＨ〔式中、例えばｎは０から１７までの整数〕のトリクロロエチルクロロホルメート：ＣＣｌ3 ＣＨ2 Ｏ−Ｃ（＝Ｏ）−Ｃｌでの処理。次いで、付加生成物を加熱しながら、ＮＨ2 −（ＣＨ2 ）m −Ｓｉ（ＯＲ）3 〔式中、例えばｍは１から８までの整数；またＲは１ないし６個の炭素原子のアルキル〕で処理する。
方法Ｃ：適当なアルキルアルコール：ＣＨ3 （ＣＨ2 ）n −ＯＨ〔式中、例えばｎは０から１７までの整数〕のホスゲンでの処理。次いで、付加生成物を、ＮＨ2 −（ＣＨ2 ）m −Ｓｉ（ＯＲ）3 〔式中、例えばｍは１から８までの整数；また、Ｒは炭素数１ないし６のアルキル基〕で処理する。
【００７５】
方法Ｄ：エチルまたはメチルクロロホルメートのＣＨ2 ＝ＣＨ−（ＣＨ2 ）m −ＮＨ2 〔式中、例えばｍは１から８までの整数〕での処理。次いで、酸性触媒の存在下、付加生成物を適当なアルキルアルコール：ＣＨ3 （ＣＨ2 ）n −ＯＨ〔式中、例えばｎは０から１７までの整数〕で処理する。次いで、重金属触媒とともにアルケンウレタンをＨＳｉ（ＯＲ）3 〔式中、例えばＲは１ないし６個の炭素原子のアルキル〕でヒドロシレート化して標題化合物を得る。
【００７６】
実施例４
比較回収データ
本実施例のデータは、従来の無調整のポリマーまたは結合シリカ粒子（Amberchrom、HP20ss、Ｃ18）を用いたカラムに比べて、本発明の無調整吸着剤（ポリマー混合物、オクチルウレタン）を用いた固相抽出への適用では、例示の溶質（薬剤）の回収率が増加したことを示す。
【００７７】
【表３】
0004796693.tif 000014
【００７８】
調整工程なしでは分析対象物質を保持しない、従来のＣ18製品およびほとんどの市販のポリマーに比べ、本発明の物質および方法は乾燥した吸着剤層に直接適用された水性サンプルに関して非常に高い回収率が得られることが明らかである。例えば、非極性官能基（例えば芳香環、アルキル鎖）を有する化合物は、吸着剤を予め調整することを必要とせず、非極性吸着剤を用いて極性溶液から抽出される。
【００７９】
これらの吸着剤がいずれの前処理工程も必要とせず、それによって分析時間、労力、溶媒使用量が軽減され、さらには処理量および生産性を高めるので、本発明はクロマトグラフィーの分野において重大な進歩を意味するものと理解されるべきである。
当業者ならば前記の記載から本発明の広範な技術を種々の形態で実施できるとことが理解できよう。従って、本発明を特定の具体例およびその実施例に関して説明したが、本発明の真の範囲はこれに限定されるものではない。添付の請求の範囲に定義されるように、本発明の範囲から逸脱しない限り、種々の変形や変更が行われてよい。