(57)【要約】【課題】トリアジン系の化合物の中で、シマジンのみを選択的に結合させる結合ポリマーおよびその製造方法を提供する。【解決手段】  トリアジン系化合物の中で、シマジンを選択的に結合させるシマジンインプリントポリマー、及びシマジン、機能性モノマー、架橋剤および重合開始剤を溶剤に溶解した後、重合させ、重合後シマジンを除去するシマジンインプリントポリマーの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリアジン系化合物の中で、シマジンを選択的に結合させることを特徴とするシマジンインプリントポリマー。
【請求項２】
シマジンに対する最大結合量が５μｍｏｌ／ｇ以上であることを特徴とする請求項１記載のシマジンインプリントポリマー。
【請求項３】
シマジン、機能性モノマー、架橋剤および重合開始剤を溶剤に溶解した後、重合させ、重合後シマジンを除去することを特徴とするシマジンインプリントポリマーの製造方法。
【請求項４】
上記機能性モノマーがメタクリル酸であり、シマジンとの結合がメタクリル酸とシマジンとの水素結合によることを特徴とする請求項３記載のシマジンインプリントポリマーの製造方法。
【請求項５】
架橋剤がエチレンジメタクリレートであり、シマジンと水素結合したメタクリル酸をエチレンジメタクリレートで架橋して重合させることを特徴とする請求項３または請求項４記載のシマジンインプリントポリマーの製造方法。
【請求項６】
ポリマー製造時のシマジンに対するメタクリル酸のモル比が３以上であることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載のシマジンインプリントポリマーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トリアジン系の除草剤あるいは殺生物剤であるシマジンと容易に結合をする物質、特にシマジンと選択的に結合するポリマーおよびそのポリマーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
除草剤として散布されたトリアジン系化合物は、河川、湖水および地下水等へ混入・溶出し、飲料水の汚染あるいは農産品の汚染が懸念されてきている。このようなトリアジン系化合物を捕捉、保持し、検出、測定することは、健康管理及び環境保全の観点から重要である。これら農薬の分析法としてクロマトグラフィー法が広く用いられているが、試料中の農薬の濃縮や不純物との分離に固相抽出手段がしばしば採用される。
このような除草剤の固相抽出にインプリントポリマーを用いる技術が研究され、その基礎的な事項が示されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また現在、特定の物質を鋳型とするモレキュラーインプリンティング法（鋳型重合法）が知られている。この方法によりアトラジン［２−クロロ−４（エチルアミノ）−６−（イソプロピルアミノ）−１，３，５−トリアジン］を鋳型（テンプレート）として合成されるポリマーがあり、これは、アトラジン、シマジン［２−クロロ−４，６−ビス（エチルアミノ）−１，３，５−トリアジン］、プロパジン［２−クロロ−４，６（イソプロピルアミノ）−１，３，５−トリアジン］などのトリアジン系化合物を吸着または結合させることができるので、トリアジン系除草剤レセプターとして利用される。
このアトラジンを鋳型として重合されたインプリントポリマーは、アトラジン、シマジン、プロパジンなどのトリアジン系除草剤を試料液から抽出することに使用される。この粒子状のポリマーをカラムに詰め、ここにトリアジン系化合物を含む試料液を流す。試料液中のトリアジン系化合物は、このポリマーによって抽出され、抽出されたトリアジン系化合物を溶出液でもって溶出させ、検出あるいは計測する。この抽出、溶出においてアトラジン、プロパジン、シマジンはいずれも、ほぼ同程度に抽出、溶出され、これらの間での選択性は得られていない（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】Ｊ． Ｍａｔｓｕｉ，ｅｔ  ａｌ．「 Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」（分析化学），Ｖｏｌ．６７，Ｎｏ．２３(December 1，１９９５) ｐ．４４０４−４４０８
【特許文献１】特開平１０−２３９２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように従来技術では、アトラジンを鋳型として重合されたポリマーでは、トリアジン系の化合物であるアトラジン、シマジン、プロパジンは概ね、同様に吸着あるいは結合されるので、シマジンに対する選択性は得られない。
シマジンは、アトラジン、プロパジンと極めてよく似た分子構造を有しているトリアジン系除草剤であり、特にイネ科作物の除草に利用されるため、わが国ではとうもろこしの除草に主に利用されるアトラジン以上に多く使用されている。
そこで、シマジンセンサーの構築等、シマジンのみの検出、測定のためには、シマジンのみを選択的に吸着あるいは結合（以下単に結合という）させる要請があり、シマジン用の選択結合物質が必要である。
上記のような問題点に鑑み、本発明では、トリアジン系の化合物の中で、シマジンのみを選択的に結合させる結合ポリマーおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者等は鋭意研究の結果、シマジンはアトラジンとわずかに側鎖の異なる構造をしているに過ぎないが、驚くことにアトラジンインプリントポリマーは選択性を示さないのに、シマジンを鋳型（テンプレート）として用いたシマジンインプリントポリマーは、シマジンとの結合に対して優れた選択性を有することを見出し、これに基づいて本発明を成すに至った。
すなわち、本発明は、
（１）トリアジン系化合物の中で、シマジンを選択的に結合させることを特徴とするシマジンインプリントポリマー、
（２）シマジンに対する最大結合量が５μｍｏｌ／ｇ以上であることを特徴とする（１）記載のシマジンインプリントポリマー、
（３）シマジン、機能性モノマー、架橋剤および重合開始剤を溶剤に溶解した後、重合させ、重合後シマジンを除去することを特徴とするシマジンインプリントポリマーの製造方法、
（４）上記機能性モノマーがメタクリル酸であり、シマジンとの結合がメタクリル酸とシマジンとの水素結合によることを特徴とする（３）記載のシマジンインプリントポリマーの製造方法、
（５）架橋剤がエチレンジメタクリレートであり、シマジンと水素結合したメタクリル酸をエチレンジメタクリレートで架橋して重合させることを特徴とする（３）または（４）記載のシマジンインプリントポリマーの製造方法、および、
（６）  ポリマー製造時のシマジンに対するメタクリル酸のモル比が３以上であることを特徴とする（３）〜（５）のいずれか１項に記載のシマジンインプリントポリマーの製造方法、
を提供するものである。
なお、上記最大結合量は、スキャッチャードプロットにより求めたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のシマジンを鋳型としたインプリントポリマーは、トリアジン系化合物の中に対しても、ほぼシマジンのみを選択的に結合させることができ、その選択性が極めて優れている。特に、アトラジンやプロメトリンのようなシマジンと分子構造の類似のものでも選択して結合させない。そして、ポリマー製造時のメタクリル酸／シマジンのモル比が大きいほど最大結合量も大きくなり、その選択性が高くなる。
また、シマジンインプリントポリマー粒子をシマジンを含む混合溶液中に添加することにより、選択的にシマジンのみを結合させることができるので、試料溶液の前処理などが不要で簡便に結合させることができる。
さらに、シマジンインプリントポリマーの薄膜を作成し、電気化学的な測定系に利用できる。
そのうえ、シマジンインプリントポリマーは、簡易な装置で容易に製造することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明のシマジンインプリントポリマーおよびその製造方法の好ましい実施の態様について、詳細に説明する。
本発明のシマジンインプリントポリマーは、シマジンに相補的な分子型、すなわち選択的な結合部位をポリマー内に有し、トリアジン系化合物の中でもシマジンのみを認識することができ、ポリマーベースとシマジンとが結合するものと思われる。
シマジンインプリントポリマーは、特に限定するものではないが、シマジンに対する最大結合量（Ｂmax）が５μｍｏｌ／ｇ以上、好ましくは６μｍｏｌ／ｇ以上であれば、その選択性が良好である。
【０００９】
なお、この最大結合量は、スキャッチャードプロットにより求めたものである。
スキャッチャードプロットは、レセプター（本発明では、シマジンインプリントポリマー）への結合基質（本発明では、シマジン等）の結合特性をあらわす方法である。基質溶液中に、レセプターを添加して一定時間を経過すると、基質がレセプターに結合する。
結合した基質量：Ｂ、未結合の基質量：Ｆ、最大結合量：Ｂmax、解離定数：Ｋdとすると、
Ｂ／Ｆ＝（Ｂmax − Ｂ）／Ｋd
の式が成り立ち、この式をスキャッチャードの式という。
ＢおよびＦは実験により求められるので、横軸にＢ、縦軸をＢ／Ｆをプロットしたものをスキャッチャードプロットといい、このプロットを直線近似した時の横軸との交点がＢmaxとなる。これにより最大結合量（Ｂmax）が求められる。また、傾きからＫdが求められる。
最大結合量（Ｂmax）の値が大きいほど、一定量のレセプターに結合する基質の量が多いことを示す。
【００１０】
次に、本発明のシマジンを鋳型とするシマジンインプリントポリマーの製造方法を説明する。
この製造方法は、シマジンを鋳型として用い、通常のポリマー合成で採用する機能性モノマー、架橋剤および重合開始剤等を適当な溶剤に溶解した後、紫外線等の放射線の照射により重合させ、鋳型となるシマジンの錯体構造をポリマー内に固定させることができる。そして、このポリマーから鋳型となるシマジンを除去することによりシマジンインプリントポリマーを得るものである。
【００１１】
モノマーとしては、シマジンと親和性のある官能基を有するメタクリル酸、ジメタクリル酸エチレングリコール、２−（トリフルオロメチル）アクリル酸等を挙げることができる。これらのモノマーは、単独でもまた複数種を混合して用いても良く、メタクリル酸を単独で用いるのが好ましい。モノマーの使用量は、シマジンに対するモル比で３以上、好ましくは４以上である。この比の値が低すぎると、生成したインプリントポリマーのシマジンに対する最大結合量が小さくなり、結合剤として抽出等に使用した時、保持量が少なく不利である。上限は特に制限はないが、合成反応条件、経済的な見地等から好ましくはモル比で１２である
【００１２】
架橋剤は、架橋してポリマーを形成させるものであれば特に限定するものでないがエチレンジメタクリレート、トリアクリル酸トリメチロールプロパン、トリアクリル酸ペンタエリスリトールを挙げることができるが、エチレンジメタクリレートが好ましい。架橋剤は鋳型分子であるシマジンに対してモル比で５〜２００、好ましくは１０〜５０の範囲である。
【００１３】
重合開始剤は、ラジカルを生じ得るものであれば特に限定しないが、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル等のアゾ化合物や過酸化ベンゾイル等の過酸化物を挙げることができるが、アゾビスイソブチロニトリルが好ましい。この使用量は、シマジンに対して０．１〜１．０当量、好ましくは０．３〜０．６当量である。
溶剤は、前記のポリマー原料を溶解するものであれば特に限定しないが、ジメチルホルムアミドおよびジクロロエタン、クロロホルム等のハロゲン系溶媒が挙げられる。
【００１４】
反応温度は−１０℃〜７０℃の範囲であり、好ましくは０℃〜３０℃であり、反応時間は、反応温度により変わってくるが、例えば反応温度が５℃の時、２〜１５時間、好ましくは３〜１０時間反応させればよい。
【００１５】
上記したのは、塊状重合法であるが、本発明のポリマーは、懸濁重合法により製造することもできる。
この方法では、鋳型分子であるシマジン、モノマー、架橋剤、重合開始剤に分散を安定させる分散安定剤等を前記したような適当な溶剤に溶解した後、溶液を水に懸濁させて加熱、撹拌を行い、重合させることにより行うことができる。
分散安定剤としては、ゼラチン、でんぷん、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩等を採用することができる。
反応温度は、３０℃〜８０℃の範囲であり、反応時間は温度により変化するが、例えば反応温度が５０℃で３００ｒｐｍで撹拌した時、３〜１２時間反応させれば充分である。
【００１６】
次いで、塊状重合法により製造したポリマーの場合は粉砕し、篩い分けにより、また懸濁重合法により製造した場合は篩い分けにより、好ましい粒径のシマジンを結合する粒子状のポリマーを得る。このシマジンを結合する粒子状のポリマーを酢酸、メタノールまたはメタノール／酢酸混液中で撹拌しながら洗浄し、ポリマー内に結合する鋳型分子であるシマジンを結合部位から除去することができる。
【００１７】
得られたシマジンインプリントポリマーが、シマジンのみと選択的に結合する選択性について、図面によって説明する。
図１は、本発明のシマジンインプリントポリマーの結合選択性を説明する模式図である。
本発明のシマジンインプリントポリマー１には、シマジンの分子の形を鋳型２としたポリマーが形成されている。シマジン分子以外の物質、例えば、アトラジン分子４、プロパジン分子５など、少しでも分子の形（分子構造）の違う分子は、このポリマーの鋳型２に入れず、結合することができない。しかし、シマジン分子３の分子の形は、ポリマーの鋳型２と同形であるので、この鋳型内に入ることができ、結合することができる。このように、本発明のシマジンインプリントポリマーは、シマジンのみに対してその結合に優れた選択性を有するものである。
【００１８】
本発明のシマジンインプリントポリマーは、カラム等に充填して、あるいは溶液中に懸濁して、選択的にシマジンのみを結合して捕捉、保持することができ、試料溶液の前処理等をしなくても抽出処理等が可能である。
また、本発明のシマジンインプリントポリマーの薄膜をチップ型電極上に作成し、シマジンの電気化学的検出によるセンサーを構築することができる。
【実施例】
【００１９】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
［実施例１］
シマジン（ＣＡＴ）４０．４ｍｇをジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）３．０ｍｌに溶解させ、機能性モノマーであるメタクリル酸（ＭＡＡ）２２２μｌ、架橋剤としてエチレンジメタクリレート（ＥＤＭＡ）２７６０μｌ、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）１２ｍｇを混合し、５℃で紫外線ランプを４時間照射し重合し、塊状のポリマーを得た。
この得られたポリマーを粉砕して、粒子状にし、これを十分量のメタノール／酢酸（７／３，ｖ／ｖ）混液中で１６時間攪拌して、重合体中に結合されているシマジンを除去した。これを室温で乾燥させシマジンインプリントポリマー粒子約１５００ｍｇを得た。
【００２０】
このインプリントポリマーにシマジンを結合させるには、シマジンＤＭＦ溶液中にこのポリマー粒子を適量懸濁させて３０分程度放置する。
種々の濃度のシマジンＤＭＦ溶液中でシマジンの結合量、未結合量を計測し、最大結合量（Ｂmax（μmol／ｇ））をスキャッチャードプロットにより求めたところ、１６．７μｍｏｌ／ｇであった。
【００２１】
［実施例２］
実施例１で得られたインプリントポリマーを用いて、シマジン以外のトリアジン系化合物に対する結合を実施例１と同様に行い、その最大結合量を上記と同様の方法、スキャッチャードプロットで求めたところ、次の表１に示す結果が得られた。
このインプリントポリマーは、シマジンのみを選択的に結合させ、他のトリアジン系化合物はほとんど結合させない。
シマジンは、アトラジンと非常に近い構造であるが、アトラジンでは６位にイソプロピルアミノ基が結合しており、シマジンでは６位にエチルアミノ基が結合してわずかに異なった構造をもつ。しかし、この構造の違いが、シマジンインプリントポリマー中にできた結合部位の構造とアトラジンインプリントポリマーとの違いとなっているため、アトラジンインプリントポリマーでは高い選択性が認められないが、シマジンインプリントポリマーには、アトラジンなどの物質が結合することができない。
【００２２】
【表１】
2005248028.tif 000002
【００２３】
なお、表中の各化合物の構造は、以下の通りである。
プロメトリン：［２，４−ビス（イソプロピルアミノ）−６−（メチルチオ）−１，３，５−（トリアジン）］（イソプロピルアミノ）
アメトリン：［２−（エチルアミノ）−４−（イソプロピルアミノ）−６−（メチルチオ）−１，３，５−（トリアジン）］
アニラジン：［２，４−ジクロロ−６−（オルソ−クロロアニリノ）−１，３，５−（トリアジン）］
【００２４】
［実施例３］
上記実施例１と同様にシマジン（ＣＡＴ）４０．４ｍｇをジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）３．０ｍｌに溶解させ、機能性モノマーであるメタクリル酸（ＭＡＡ）の量を７４μｌまたは１４８μｌに、架橋剤としてエチレンジメタクリレート（ＥＤＭＡ）を９２０μｌまたは１８４０μｌにし、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）１２ｍｇを混合し、実施例１と同様に５℃で紫外線ランプを４時間照射し重合し、塊状のポリマーをそれぞれ得た。
この得られたポリマーをそれぞれ上記実施例１と同様に粉砕して、粒子状にし、これを十分量のメタノール／酢酸（７／３，ｖ／ｖ）混液中で１６時間攪拌して、それぞれ重合体中に結合しているシマジンを除去した。これを室温で乾燥させシマジンインプリントポリマー粒子約５００ｍｇおよび約１０００ｍｇをそれぞれ得た。
【００２５】
この二種類のインプリントポリマーにシマジンを結合させるには、シマジンＤＭＦ溶液中にそれぞれこのポリマー粒子を適量懸濁させて３０分程度放置した。
上記実施例１と同様に種々の濃度のシマジンＤＭＦ溶液中で結合量、未結合量を計測し、最大結合量（Ｂmax（μmol／ｇ））をスキャッチャードプロットにより求めた。
得られた結果を実施例１の結果と共に次表２に示す。ＭＡＡ／ＣＡＴモル比が大きくなると、ＣＡＴの最大結合量は増加する。
【００２６】
【表２】
2005248028.tif 000003
【００２７】
［実施例４］
実施例１および実施例３で製造した、シマジン（ＣＡＴ）とメタアクリル酸（ＭＡＡ）のモル比が異なる原材料から得られたシマジンインプリントポリマーのそれぞれについて、アトラジンおよび公知の農薬であるＭＣＣ（メチル−３，４−ジクロロ  カルボニレート）に対する最大結合量を調べ、選択性について検討した。最大結合量は、上記実施例１に記載したと同様にスキャチャ−ドプロットにより求めた。
その結果をシマジンの結果と共に表３に示す。ここから、ＭＡＡ／ＣＡＴモル比が大きくなると、ＣＡＴの最大結合量は大きく増加するが、アトラジン、ＭＣＣともに増加するものではない。したがって、ＭＡＡ／ＣＡＴモル比の大きなシマジンインプリントポリマーは、シマジンの選択性がさらに良好であり、トリアジン系以外の農薬に対してもその結合量は極めて少ない。
【００２８】
【表３】
2005248028.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のシマジンインプリントポリマーの選択性を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    シマジンインプリントポリマー
２    鋳型
３    シマジン分子
４    アトラジン分子
５    プロパジン分子
【図１】
2005248028.tif 000005