Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
ルバスを用いて窒素雰囲気下100℃で還流しながら24時間反応した。反応終了後，沈殿物を濾別しacetonitrileを用いてろ過洗浄した後，デンケータで減圧乾燥し，目的物質である4-(tributylammonium-methyl)-benzyltributylammonium chloride (TBTA) or 4,4'-bis(tributylammoniummethyl chloride)biphenyl (BTAB)を得た。

### c. イオン結合型錯体の合成

鋳型分子と機能性モノマーのp-styrene sulfonic acid (SSA)を水に溶解し，イオン結合型錯体をchloroformで抽出し，抽出液から溶媒を減圧除去し，目的物質であるイオン結合型錯体を得た。合成したイオン結合型錯体は，TBTA-SSA，BTAB-SSA，benzyltributylammonium chloride (BTBA)-SSA，tetrabutylammonium chloride (TBA)-SSAの4種類である。

### d. 距離固定ポリマーの調製

Interval immobilization polymer (IIP)の基材となるCont.Pの調製は多段階膨潤重合法を用いた。ここで，架橋剤はEDMA，多孔質化溶媒はchloroformを用いた。次に，イオン結合型錯体とADVNをmethanolに溶解し，Cont.Pを分散させたmethanolに加え，窒素雰囲気下64℃で還流しながら24時間反応した。反応終了後，methanolで洗浄し，ろ過および減圧乾燥し，目的とするIIPを得た。ここで，イオン結合型錯体は，スルホ基量が等しくなるように加えた。

### e. コントロールポリマーのビニル基量と平均ビニル基間距離の算出

1.7 mLのエッペンドルフチューブにCCl_{4} 1000 μL, Br_{2} 10 μL, Cont.P 0-1.0 gを加え，室温で一晩かく拌した。かく拌後，遠心分離によって上澄み溶液を回収した。回収した上澄み溶液をCCl_{4}で20倍希釈し，吸光光度計を用いて415 nmの波長で吸光度を測定した。本項では，臭素溶液の濃度を一定にし，Cont.P量を変化させることで，検量線を作成した。

### f. フロンタル解析

HPLC用カラムに充てんしたTBTA-Pにmethanol/1.0 M NaCl aq. (1/1, v/v), 70% methanol aq.を順に通液し，鋳型分子を完全に除去した。次に，一定濃度の鋳型分子を溶解した移動相を通液し，鋳型分子の検出時間から，結合に関与しているイオン性官能基の量，また結合状態を評価した。以下にHPLC条件を示す。

## HPLC conditions

Column size, $ 100\ mm \times 4.6\ mm\ i.d. $ ; Flow rate, $ 0.2\ mL/min $ ; Mobile phase, methanol/0.4 M NaCl aq. = 70/30; Temperature, $ 30\ ^{\circ}C $ ; Concentration of template molecule, 500 ppm; Detection, PDA.

### g. バッチ吸着による吸着等温解析

まず，0.25-500 μMのTBTA溶液（70% methanol aq.）を調製した。次に，調製したTBTA溶液1.0 mLとIIP 10 mgをエッペンドルフチューブに加え，室温で12時間かく拌した。かく拌後，遠心分離を行い，上澄み溶液に含まれるTBTA量をLC/MSを用いて定量した。以下にLC/MS条件を示す。また，以後のTBTAの分析は全て同条件で行った。
## HPLC conditions

Column, Inertsil $ ^{\circledR} $ ODS-3 (150 mm × 2.1 mm i.d.); Flow rate, 0.2 mL/min; Mobile phase, acetonitrile/0.1% Formic acid aqueous = 90/10; Temperature, 40 °C; Injection volume, 1.0 μL.

## MS conditions

Ionization, ESI; Polarity, Positive; Interface voltage, +4.5 kV; Interface temperature, 200 °C, CDL voltage, 50 V; CDL temperature, 250 °C; Heat block temperature, 200 °C; Drying gas, 0.1 Mpa; Nebulizer gas, $ N_{2} $ (1.5 L/min); Monitoring, SIM (237.75 m/z).

### h. サキントキシンの同族体を用いたバッチ吸着実験

まず, dcSTX 0.50 mL, 水 1.75 mL, acetonitrile 5.25 mL を混合し, dcSTX 溶液 (70% acetonitrile aq.) を調製した。次に, dcSTX 溶液 1.5 mL と IIP 10 mg をエッペンドルフチューブに加え, 室温で 24 時間かく拌した。吸着反応終了後, 遠心分離を行い, 上澄み溶液に含まれる dcSTX 量を LC/MS を用いて定量した。以下に LC/MS 条件を示す。また, 以後の dcSTX の分析は全て同条件で行った。

## HPLC conditions

Column, TSK-gel Amide-80 (150 mm × 2.0 mm i.d.); Flow rate, 0.2 mL/min; Mobile phase A, 3.6 mM Formic acid, 2.0 mM Ammonium formate (pH3.5); Mobile phase B, A/acetonitrile = 5/95 (B:80%→55% linear gradient 0 min to 20 min); Temperature, 40 °C; Injection volume, 10 μL.

Ionization, ESI; Polarity, Positive; Interface voltage, +4.5 kV; Interface temperature, 200 °C, CDL voltage, 50 V; CDL temperature, 250 °C; Heat block temperature, 200 °C; Drying gas, 0.1 Mpa; Nebulizer gas, N₂ (1.5 L/min); Monitoring, SIM (257 m/z).

## 3 ）残留医薬品の分析前処理を目的とした分子鋳型の開発

### a. ポリマー粒子の合成

本研究では，多段階膨潤重合法を用いて，ポリマー粒子の合成を行った。まず，ソープフリー乳化重合により，ポリスチレン種粒子の合成を行った。次に，架橋剤としてEDMA，多孔質化溶媒としてtoluene，開始剤として2.0 wt%のラジカル重合開始剤を用いて，50℃，24時間重合を行った。重合後，水，methanol，tetrahydrofuranで洗浄を行い，目的とするポリマー粒子（BASE）を得た。得られたポリマー粒子は，粒子径均一であり，粒子径は約5.0 μmであった。

### b. 分散法によるイオン性官能基の導入

EDMA粒子2.0 gをmethanol 100 mLに分散し，鋳型分子（図(2)-19）と機能性モノマーSSAのイオン結合型錯体および開始剤を溶解した。アルゴンガスでバブリングし，65℃で24時間反応を行った。反応後，methanolで洗浄することにより，目的とするポリマー粒子を得た。合成したポリマーの組成と略号を表(2)-7に示す。

### c. 合成したポリマー粒子のHPLC評価

合成したポリマー粒子は, HPLC用カラム(100 mm × 4.6 mm i.d.)に充てんし, methanol/1.0 M NaCl
aq. （50/50, v/v）を通液し，鋳型分子を完全に除去した後，50% methanol aq.でNaClを除去し，HPLC評価を行った。

表(2)-7 合成したポリマー粒子の組成と略号

略号	ポリマ一粒子	鋳型分子	イオン結合型錯体	開始剤
BLANK	EDMA 2.0 g	TBA	42.99 mg (0.10 mmol)	ADVN 0.1 g
TBTA-P	TBTA	42.48 mg (0.05 mmol)
BTAB-P	BTAB	45.87 mg (0.05 mmol)

図(2)-19 鋳型分子の構造

### d. ポリマー粒子の合成（スルピリド）

従来の分子インプリント法を用いる手法では，架橋剤にEDMA，鋳型分子にスルピリド，機能性モノマーにMAA，開始剤にはADVN，多孔質化溶媒にtolueneを用い，多段階膨潤重合法によって均一径ポリマー粒子を合成した。組成を表(2)-8に示す。得られたポリマー粒子をHPLC用カラムに充てんし，ギ酸緩衝液を含む移動相を流すことで，鋳型分子を除去した。

表(2)-8 分子インプリント法により合成したポリマー粒子の組成.

Crosslinker 26.5 mmol	Template 0.56 mmol	Monomer 4.48 mmol
NIP	EDMA	------	MAA
sulpiride-MIP	EDMA	sulpiride	MAA

次に，官能基間距離固定化法を用いる手法では，まず，基材ポリマーとして，EDMAのみをモノマーとして用いたポリマー粒子を合成した。EDMA粒子5.25 gに対して，TBA，1 mmolもしくはBTAB，2 mmolとSSAのイオン結合型錯体を用いて，反応させた（図(2)-20）。合成手順は次の通りである。

i)EDMAポリマー粒子を少量のmethanol中に分散，ii)イオン結合型錯体を少量のmethanolに溶解し，i)と混合，iii)水を加え，全体が水richになるように調整，iv)105℃のオイルバスで加熱，昇温後，水に溶解したK₂S₂O₈を混合，v)窒素雰囲気下105℃で24時間，還流，vi)還流後，methanolで洗浄し，減圧乾燥，vii)HPLC用カラムに充てん後，含NaCl移動相で脱銷型。距離固定型の分子銬型，MIP-IおよびNIP-Iを得た。
図(2)-20 距離固定化法での分子鋳型合成に用いた試薬

### e. 評価

上記で得られたカラムについてHPLCを用いて保持選択性を評価した。移動相には，acetonitrileおよび種々のpHの緩衝液を用いた。また，各ポリマー粒子をSPE用ポリプロピレン製カートリッジに充てんし，スルピリド水溶液の吸着挙動を評価し，さらに，オンラインSPE-HPLCシステムの前処理カラムとしての可能性を評価した。

### 4）光触媒ハイブリッド分子認識材料による高親水性化合物の選択的吸着・分解に関する研究 a. 試薬

用いた試薬および溶媒は，特に断らない限り，市販品をそのまま使用した。AEROXIDE $ ^{®} $ TiO $ _{2} $ P25（P25，比表面積，55.9 m $ ^{2} $ /g；平均粒子径，15 nm）は日本アエロジル株式会社（Tokyo, Japan）から提供して頂き，そのまま使用した。

### b. 間接法によるハイブリッド材料の合成

VTMSと酢酸水溶液を混合し，室温で15分かく拌し，シランカップリング溶液を調製した。次に，P25と90% EtOH aq.を混合し，超音波振とうによりP25を完全に分散し，スラリー状にした。スラリー状のP25にシランカップリング溶液を加え，3時間かく拌し，遠心分離によって，シランカップリング剤を修飾したP25-SCを回収し，120℃のオーブンで60分間乾燥した。次に，ALS 34.7 mg（2.39×10^{-4} mol）とTBTA 65.3 mg（1.20×10^{-4} mol）を少量の水に溶解し，室温で120分間かく拌した。かく拌後，P25-SC 1.0 g，67% methanol aq. 300 mLを加え，10分間超音波振とうし，P25-SCを分散した。次に，少量の水に溶解したADVN 0.10 gを加え，窒素雰囲気下70℃で還流しながら24時間反応した。反応終了後，遠心分離により沈殿物を回収し，120℃のオーブンで60分間乾燥し，目的とするハイブリッド材料（P25-SC-AL-TB）を得た。また，鋳型分子を加えないハイブリッド材料（P25-SC-AL）も同様の方法で合成した。

### c. 直接法によるハイブリッド材料の合成

まず，HESA 0.11 g（0.74 mmol）とTBTA 0.20 g（0.37 mmol）を水に溶解し，室温で3時間かく挟した。かく挟後，水300 mLに分散したP25 1.0 gを加え，さらに3時間かく挟した。かく挟後，遠心分離（4000 rpm, 30分間）により沈殿物を回収し，120℃のオーブンで60分間乾燥し，目的とす
るハイブリッド材料（P25-HE-TB）を得た。また，鋳型分子を加えないハイブリッド材料（P25-HE）も同様の方法で合成した。

### d. ハイブリッド材料の吸着性能評価

まず，1.7 mLのエッペンドルフチューブにハイブリッド材料10 mg, BETA（or TBTA）水溶液1.0 mLを混合した。次に，超音波振とうによりハイブリッド材料を完全に分散させた。分散後，室温で12時間かく拌し，上澄み溶液のBETA（or TBTA）量をLC/MSで定量した。BTEA（or TBTA）のLC/MS条件を以下に示す。

HPLC Conditions

Column, YMC–Pack ODS–AM ( $ 75 \times 4.6 $ mm i.d.); Flow rate, 0.2 mL/min; Mobile phase, methanol/0.2% Formic acid = 70/30; Temperature, 40 °C, Injection volume, 1.0 μL.

MS conditions

Ionization, ESI; Polarity, Positive; Interface voltage, +4.5 kV; Interface temperature, 200 °C, CDL voltage, 50 V; CDL temperature, 250 °C; Heat block temperature, 200 °C; Drying gas, 0.1 Mpa; Nebulizer gas, N₂ (1.5 L/min); Monitoring, SIM (BTEA, 192.15 m/z; TBTA, 237.75 m/z).

### e. ハイブリッド材料の吸着・分解性能評価

石英ビーカーにハイブリッド材料とMB水溶液を加え，超音波振とうし，ハイブリッド材料を分散した。分散後，室温でかく拌しながら，UV照射（365 nm）し，一定時間毎に溶液を一定量ずつ回収し，LC/MSで上澄み溶液中のMB量や分子量の変化を測定した。また，TBTA，ムラサキイガイ抽出液に溶解したdcSTXも同様の方法で評価した。MB（or dcSTX）のLC/MS条件を以下に示す。

HPLC Conditions (MB)

Column, Zic–HILIC (150 mm × 2.0 mm i.d.); Flow rate, 0.2 mL/min; Mobile phase, acetonitrile/0.05% Formic acid = 50/50; Temperature, 40 °C, Injection volume, 1.0 μL.

MS conditions (MB)

Ionization, ESI; Polarity, Positive; Interface voltage, +4.5 kV; Interface temperature, 200 °C, CDL voltage, 50 V; CDL temperature, 250 °C; Heat block temperature, 200 °C; Drying gas, 0.1 Mpa; Nebulizer gas, N₂ (1.5 L/min); Monitoring, Full scan (0 - 300 m/z).

HPLC conditions (dcSTX)

Column, TSK-gel Amide-80 (150 mm × 2.0 mm i.d.); Flow rate, 0.2 mL/min; Mobile phase A, 3.6 mM Formic acid, 2.0 mM Ammonium formate (pH3.5); Mobile phase B, A/acetonitrile = 5/95 (B:80%→55% linear gradient 0 min to 20 min); Temperature, 40 °C; Injection volume, 10 μL.

MS conditions (dcSTX)

Ionization, ESI; Polarity, Positive; Interface voltage, +4.5 kV; Interface temperature, 200 °C, CDL voltage, 50 V; CDL temperature, 250 °C; Heat block temperature, 200 °C; Drying gas, 0.1 Mpa; Nebulizer gas, $ N_{2} $ (1.5 L/min); Monitoring, SIM (257 m/z).
## 5 ）多孔性膜と分子鋳型のハイブリッド化技術に関する検討

a. 試薬（基礎評価）

・EDMA粒子（以下，単に粒子と記す）

・0, 5, 10, 15, 20, 25% methanol 水溶液（0, 5, 10, 15, 20, 25% methanol aq.），100 ppm BPA（25% methanol aq.で調製した），9G粒子含有ポリマー（9G-0%, 9G-30%），TEGVE粒子含有ポリマー（TEGVE-0%, TEGVE-30%），ウレタン粒子含有ポリマー（ウレタン-0%, ウレタン-30%），スポンジモノリス粒子含有ポリマー（スポンジモノリス-0%, スポンジモノリス-30%），Epoxy-26-1, Epoxy-26-2粒子含有ポリマー（Epoxy-26-1-0%, Epoxy-26-1-30%, Epoxy-26-2-0%, Epoxy-26-2-30%）（いずれもモノマー比率26%, Epoxy-26-1では細孔径が約1.0 μm, Epoxy-26-2では約2.0-3.0 μm）

### b. 粒子含有ポリマーによるBPAバッチ吸着実験

粒子 3.0 mg, 各粒子含有ポリマー10 mgを蓋付きのガラス管 (20 mL) にはかりとり, 100 ppm BPA 溶液 20 mL を加え, 1 分間超音波にかけた後, 25.5 ℃, スターラーを用いて24時間かく拌した。

かく拌時間24時間後に，スピンダウン後の上澄み液を20 μL採取し，HPLCで2回分析した。得られた面積値から，BPA吸着率を計算した。さらに，基材ポリマーに対する含有した粒子の吸着能を（2.4）の式を用いて計算した。これらの値は9G，TEGVEに関しては同じ実験を3回繰り返した平均値，その他のポリマーに関しては，同じ実験を4回繰り返し，エラーと考えられる結果を除した3回分の平均値から求めた。

基材ポリマーに対する含有した粒子の吸着能＝（粒子含有率30％のBPA吸着率－粒子含有率0％のBPA吸着率の0.7倍）/粒子含有率0％のBPA吸着率の0.7倍（2.4）

なお，基材ポリマーの特性を考慮して，ウレタン，スポンジモノリス，エポキシ系粒子含有ポリマーに関しては，BPA溶液とのかく拌を行う前に以下のコンディションニングを行った。

ウレタン，スポンジモノリス，エポキシ系粒子含有ポリマーに，methanolを2.0 mL加え，30 min室温で放置した。methanolを除去し，25% methanol aq.を20 mL加え，減圧下で1時間静置した。1時間ごとに25% methanol aq.の交換を計2回行った。3回目に25% methanol aq.を，出来る限り除去した後，所定のBPA溶液を加え，バッチ吸着実験を行った。

### c. ポリマー粒子の合成（EVAハイブリッド）

表(2)-9に示す組成に基づき，EDMA，DVB，MAA，4-vinylpyridine (4Vp)，多孔質化溶媒として，tolueneを用いてポリマー粒子を多段階膨潤重合法により合成した。また，スルホ基含有のポリマー粒子について，EDMAのみで合成した基材粒子をmethanol中に分散し，SSAをTBA錯体化状態で混合し，開始剤と共に70℃で反応させることで，粒子を得た。組成は，表(2)-10に示すとおりである。イオン性官能基を含むポリマー粒子のイオン交換容量は表(2)-11の通りとなった。なお，グラフアイトカーボン粒子は，伊藤黒鉛工業株式会社，CNP7（固定炭素分（%）；99.24，平均粒径；7.9μm）を用いた。
表(2)-9 合成したポリマー粒子の組成

略号	架橋剤	機能性モノマー
EDMA	EDMA	------
EDMA-MAA	EDMA (75 wt%)	MAA (25 wt%)
EDMA-4Vp	EDMA (75 wt%)	4Vp (25 wt%)
DVB	DVB	------

表(2)-10 スルホ基含有型ポリマーの組成

略号	基材	機能性モノマー
EDMA-SSA	EDMA粒子（13.0 g）	SSA-TBA（2.1 g）

表(2)-11 各ポリマー粒子のイオン交換容量（meq/g）

EDMA-MAA	EDMA-4Vp	EDMA-SSA
0.38	0.59	0.12

### d. ハイブリッド体の合成

ハイブリッド体の基材となるスポンジモノリスは，他の課題報告と同じくEVAを用いた。ハイブリッド体の合成は，EVA，孔形剤（pentaerythritol），孔径助剤，および粒子を混合し，150℃で熱混練し，その後，130℃で外径4.8 mmとなるように射出成型した。また，得られたスポンジモノリスおよびハイブリッド体は，水超音波洗浄による孔形剤除去の後，methanolで超音波洗浄し，SEMを用いて，表面観察した。さらに，合成したハイブリッド体は，4.6 mm内径のHPLCカラムに充てんし，HPLCにより評価した。

### 6）距離認識を利用した伸縮性ヒドロゲルの開発とタンパク質の選択的吸着に関する研究 a. 試薬

用いた試薬および溶媒は，特に断らない限り，市販品をそのまま使用した。Poly(ethylene glycol) dimethacrylate (PEG-DMA)は新中村化学工業株式会社（Wakayama, Japan）から提供して頂き，そのまま使用した。

### b. ヒドロゲルの合成

15 mLのpolypropylene tube（119 × 14.7 mm i.d.）に架橋剤，機能性モノマー，多孔質化溶媒，開始剤（架橋剤＋機能性モノマーの1.0 wt.%）を加え，室温で30分間かく拌した。かく拌後，polypropylene tubeをウオーターバスに浸漬し，50℃，24時間重合した。さらに，60℃で2時間後硬化した。後硬化後，PEG gelを脱型し，methanol，水で洗浄し，ディスク状に切断した。合成したPEG gelの物性として単位質量当りの吸水量を示す平衡膨張率（equilibrium swelling ratio）を算出した。算出式を（2.5）に示す。ここで $ W_{w} $ は水に浸漬した際のPEG gelの質量， $ W_{d} $ はPEG gelの乾燥質量を指す。

$$ 平衡膨張率 \ (g/g)=(W_{w}-W_{d})/W_{d} $$
### c. 各溶液に浸漬した際のヒドロゲルの膨潤・収縮挙動

PEG gelを水に浸漬し，体積が安定になるまで36℃で振とうした。体積安定したPEG gelを各溶液に浸漬し，36℃で体積が安定になるまで振とうした（乾燥ゲル40 mgに対して溶液10 mL）。体積安定後の断面積を測定し，相対膨張率（relative swelling ratio）を算出した。算出式を（2.6）に示す。ここで $ V_{w}(S_{w}) $ は水に浸漬した際の体積（面積）， $ V_{s}(S_{s}) $ は各溶液に浸漬した際の体積（面積）を指す。

$$ 相対膨張率 =V_{s}/V_{w}=(S_{s}/S_{w})^{3/2} $$

### d. タンパク質インプリントゲルの合成

15 mLのpolypropylene tube（119 mm × 14.7 mm i.d.）に鋳型分子を加え，多孔質化溶媒に溶解した。次に，溶液に機能性モノマー，架橋剤，開始剤の順に加え，室温で30分間かく拌した。かく拌後，減圧脱気を行い，モノマー溶液をpyrex tube（60 mm × 9.0 mm i.d.）に移し，UVランプ（365 nm）で3時間重合した。重合後，protein imprinted gel（PI gel）を約1.0 mmに切断した。切断したPI gelをmethanolで2回洗浄し，1.0 M NaCl aq.で洗浄した。各洗浄液中のlysozyme量をUV-Vis（280 nm）で定量し，lysozymeが検出されなくなるまで，洗浄を繰り返した。洗浄後，一定濃度のタンパク質溶液に加え，室温で一定時間振とうし，上澄み溶液中のタンパク質をUVで定量した。各タンパク質の測定波長は以下の通りである。lysozyme, trypsin, avidin = 280 nm; cytochrome c = 409 nm.

## 4 ．結果及び考察

## （１）難捕捉有機分子に対する疑似分子鋳型についての検討

## 1 ）揮発性有機化合物の選択的吸着に関する研究

### a. 吸着量に対する比表面積の効果

図(2)-21 BET比表面積と $ \log P_{ow} $ の相関関係

$$ P_{\mathrm{o w}} $$

まず，架橋剤と多孔質化溶媒の違いによる比表面積の変化を観察した（図(2)-21）。この図は横軸に用いた試薬の $ \log P_{ow} $ ，縦軸に PIP の比表面積を示している。また，縦線は架橋剤の $ \log P_{ow} $
を示している。過去の研究から，架橋剤の $ \log P_{ow} $ は重合が進むにつれて増加することが分かっている。図(2)-21の結果から，多孔質化溶媒の $ \log P_{ow} $ が架橋剤の $ \log P_{ow} $ に近づくほど比表面積が増加した。特にEDMAを架橋剤とした場合，2.4付近で極大値が存在することが示された。ここで，多孔質化溶媒として $ \log P_{ow} $ の異なる5種類の分子を用いたが，比表面積の大きな架橋ポリマーを構築する場合，架橋剤と多孔質化溶媒の相関関係は重要な要因であることが示された。言い換えると，本検討で得られた結果から，架橋剤と多孔質化溶媒を変えることで，架橋ポリマーの比表面積を制御できることが示された。また，気相中での各分子に対する総吸着量は比表面積の違いによって変化すると考えられるため，比表面積の値を制御できることはこの点においても非常に有意である。

### b. 溶媒インプリントによる分子認識性能

次に，気相中での各 VOC に対する選択的吸着能を評価した。本検討では，架橋剤比率を50%，架橋剤としてEDMAを用いた。まず，それぞれのVOCに対する溶媒インプリント効果を評価した。本検討では，飽和蒸気圧の高いchloroform, benzene, tolueneの3種類のVOCを用いて評価を進めた。図(2)-22に合成したPIPの各VOCに対する吸着量を示す。この図は横軸に経過時間，縦軸に単位質量当りの吸着量を示している。また，線の違いはVOCの違いを示している（実線，chloroform；破線，benzene；点線，toluene）。図(2)-22の結果から，chloroformに対してはChl-ED50で最も大きな吸着量が得られ，tolueneに対してはTol-ED50で最も大きな吸着量が観察された。benzeneを用いた場合でも，benzeneに対するBen-ED50の吸着量はその他のVOCに比べて相対的に増加した。これらの結果から，合成したPIPは合成時に用いた多孔質化溶媒を気相中で選択的に吸着していることが示された。次に，飽和蒸気圧，比表面積の影響を無視するために数値解析した。表(2)-12に各VOCに対するPIPの吸着比を示す。例えば，tolueneに対するTol-ED50/Ben-ED50の値がその他のVOCに対するTol-ED50/Ben-ED50の値よりも大きければ溶媒インプリント効果が発現していると考えられる。その結果，Ben-ED50/Chl-ED50を除き，全ての点で溶媒インプリント効果が確認できた。以上の結果から，溶媒インプリント法が気体試料の選択的吸着に有効であることが示された。

図(2)-22 各VOCに対する吸着量
表(2)-12 各 VOC に対する PIP の吸着比

Vapors chloroform	benzene	toluene
Chl-ED50	/ Ben-ED50	1.14	1.09	1.26
/ Tol-ED50	1.25	1.22	0.89
Ben-ED50	/ Chl-ED50	0.88	0.92	0.79
/ Tol-ED50	1.10	1.13	0.71
Tol-ED50	/ Chl-ED50	0.80	0.82	1.12
/ Ben-ED50	0.91	0.89	1.42

これまでの検討で，PIPは合成時に用いた多孔質化溶媒を選択的に吸着することが示された。そこで，気相中での混合分子（chloroform，benzene，toluene）に対する吸着性能を評価した。図(2)-23にPIPの各VOCに対する吸着率を示す。この図では各PIPの総吸着量を1.0とし，各VOCに対する吸着率を算出した。その結果，chloroformに対する吸着率はChl-ED50が最も高く，benzene，tolueneに対する吸着率はChl-ED50が最も低かった。この結果からも，架橋ポリマーは構造認識によりVOCを選択的に吸着していることが示された。以上の結果から，混合気相中においても溶媒インプリント効果が発現していることが確認できた。しかしながら，PIP間での各VOCに対する吸着量の違いはわずかであった。そのため，混合気相中での各VOCに対する溶媒インプリントの効果ははっきり確認できたが，吸着量は飽和蒸気圧や比表面積に強く依存することが示唆された。そこで，ターゲット分子に対する選択性を増加させるために，従来の分子インプリント法と同様に，機能性モノマーを加えることで，Gas-MIPを合成した。

図(2)-23 混合VOCsに対する相対吸着率

### c. 機能性モノマー，鋳型分子の効果による選択性の変化

本検討では，鋳型分子として pyridine，機能性モノマーとして MAA を用いて Gas-MIP を合成し，分子インプリントの効果を検討するために，pyridine と toluene の吸着量の比を比較した（図(2)-24）。その結果，MAA の導入量が増加するにつれて pyridine に対する吸着量が大きく増加した。この結果から，気相中においても，MAA と pyridine 間の水素結合が発現したと考えられる。また，Cont.P を比較した場合，溶媒インプリント効果により Pyri-Cont.P の pyridine に対する吸着量が増加した。さらに，全ての架橋ポリマーで，機能性モノマー，鋳型分子の効果により pyridine
に対する吸着量が増加し，分子インプリント法が気相中の分子にも有効であることが示された。最後に，混合気相中での分子に対するGas-MIPの選択性を評価した（図(2)-25）。その結果，Tol-Cont.Pではtolueneに対する吸着量が大きく，Pyri-Cont.Pではpyridineに対する吸着量が大きく溶媒インプリントの効果を確認できた。さらに，どちらの架橋ポリマーにおいても，機能性モノマー量が増加するにつれてpyridineに対する吸着量が増加し，鋳型分子を加えた場合もpyridineに対する吸着量が増加した。以上の結果から，溶媒インプリント法と機能性モノマーの化学的な相互作用を利用することで，気体試料の選択的吸着が可能であることが示された。

図(2)-24 各 Gas-MIP の吸着率 (pyridine/toluene)

図(2)-25 混合 VOC 中の pyridine に対する吸着率

## 2 ）スポンジモノリスの調製と保持特性

### a. スポンジモノリスの基本保持特性評価結果

表(2)-13に各カラムの評価結果を示す。ここでpentylbenzeneの保持係数 $$ k\left(\mathrm{C}_{5}-\mathrm{Ph}\right) $$ 及びbutylbenzeneとpentylbenzeneの分離係数である $ \alpha(\mathrm{CH}_{2}) $ は，固定相の疎水性の指標として用いられ，さらに同程度の疎水性を持ち，立体形状が異なる溶質であるtriphenyleneとo-terphenylの分離係数 $ \alpha(\mathrm{T}/\mathrm{O}) $ の値は，固定相の平面分子に対する選択性の指標として用いられている。表(2)-13の結果より，酢酸ビニル含量25%のスポンジモノリス（EVA25）は酢酸ビニル含量15%のスポンジモノリス（EVA15）よりも大きな疎水性保持能 $$ k\left(\mathrm{C}_{5}-\mathrm{Ph}\right) $$ を示し，Silica- $ C_{18} $ カラムと同等の保持力を示した。
また，スポンジモノリスカラムは全体的に粒子系カラムよりも大きな $ \alpha(\mathrm{T}/\mathrm{O}) $ 値を示し，平面選択性が大きいことが判明した。さらに加水分解スポンジモノリス（EVA25-HYD）は全分離剤の中で最大の $ \alpha(\mathrm{T}/\mathrm{O}) $ 値を示し，平面形状の溶質を優先的に保持することが示された。EDMAポリマー粒子は，特に平面的な多環芳香族炭化水素を優先的に保持することが報告されているが $ ^{39)} $ ，スポンジモノリスはEDMAよりもさらに大きな平面選択性を示した。従って，この様な高い平面選択性はスポンジモノリスに特徴的な保持特性であると考えられる。

表(2)-13 各カラムのHPLC評価結果

$ k $ ( $ C_{5} $ -Ph)	$ \alpha $ ( $ CH_{2} $ )	$ \alpha $ (T/O)	$ \alpha $ (C/P)
EVA25	7.14	1.41	3.08	0.01
EVA25-HYD	2.19	1.41	6.23	0.04
EVA15	3.27	1.42	3.36	0.03
PE	4.93	1.43	2.27	0.74
EDMA	3.29	1.24	2.10	0.18
GDMA	0.19	1.13	3.03	0.44
Sil-C18	7.50	1.40	1.48	0.43

図(2)-26に各カラムの立体選択性を比較した代表的クロマトグラムを示す。EVA25とEVA15のクロマトグラムより，スポンジモノリス中の酢酸ビニル成分の増加は疎水性相互作用の増加をもたらす。またEVA25とEVA25-HYDの比較より，EVA25-HYDは加水分解により水酸基が導入されているにもかかわらず，EVA15よりも大きな疎水的保持を与えた。この結果はスポンジモノリスのポリマ一表面に存在する水酸基がクロマトグラフィーにおける疎水的保持に大きな影響を与えないことを示唆している。加水分解後のスポンジモノリスは加水分解前よりも基材の柔軟性が減少することから，ポリマ一表面の水酸基は水素結合により会合していると考えられる $ ^{40} $ 。そのため，加水分解スポンジモノリスは水酸基が存在するにもかかわらず，固定相の親水性が弱められ，予想よりも大きな疎水的保持力を示したものと考えられる。またスポンジモノリスとEDMAカラムのピーク形状を比較すると，スポンジモノリスは分離効率の面ではEDMAに劣るが，ピークの対称性についてはテーリング傾向を示すEDMAよりも良好であった。ポリマ一粒子分離剤は2 nm以下のミクロポアを含み，これが理論段数の低下やテーリングの要因となる。これに対し，スポンジモノリスは貫通孔以外の細孔が少ない構造から，粒子充てんカラムよりも移動相の浸透性が大きく，溶質の物質移動特性についても有利であるため，対称性の良いピーク形状を与えたと考えられる。
図(2)-26 スポンジモノリス及び粒子充てんカラムにおけるクロマトグラムの比較 Solutes : 1. uracil, 2. o-terphenyl, 3. triphenylene,

Column size, $ 100 mm \times 4.6 mm $ i.d.; Flow rate, 1.0 mL/min; Mobile phase, methanol / water = 80/20 (v/v); Temperature, $ 40 ^{\circ}C $ ; Detection, UV 254 nm

### b. スポンジモノリスの平面選択性の確認

次にスポンジモノリスカラムにおける，溶質分子の疎水性と保持について検討した。分子の疎水性の指標として用いられるlog P値は1-オクタノールと水の間における分配係数から算出され，溶質のlog P値と逆相クロマトグラフィーにおける保持係数の対数値（log k）には相関があることが知られている。ここでは，立体構造に差のある疎水性試料を用い，スポンジモノリスにおける保持挙動を確認した。図(2)-27に各溶質の測定結果（log k）をlog P値に対してプロットした結果を示す。図中の白抜きのプロットは平面構造を持つ多環芳香族溶質群を示し，塗りつぶしのプロットは立体的にかさ高い溶質群を示している。図(2)-27の結果より，粒子充てんカラムでは溶質の疎水性に対応して保持が増加し，各溶質のプロットは右上がりの直線状に配列した。すなわち，粒子充てんカラムにおいては，溶質は主に疎水性相互作用により固定相に保持され，保持に対する溶質の立体形状の影響は少ないことを示している。

一方，スポンジモノリスは平面溶質群に対して粒子充てんカラムと同様の保持を与えるが，立体溶質群に対しては溶質の疎水性から予想される保持よりも小さな保持を与え，立体溶質群のプロットは平面溶質群のプロットよりも下方に大きく逸脱した。特に加水分解スポンジモノリスではこの傾向が大きく，立体的にかさ高い溶質の保持が小さい選択性を示した。スポンジモノリスにおける溶質の保持機構について，溶質の固定相表面に対する疎水的親和性が重要であると仮定すると，加水分解スポンジにおいて表面に存在する水酸基は立体的な疎水性分子の固定相への接近を阻害していると考えられる。これは水酸基を含むポリマー粒子分離剤であるGDMAのプロットが加水分解スポンジモノリスと同様の傾向を示すことから分離剤表面の水酸基は，かさ高い疎水分子の接近を妨げることが示唆される。したがって，スポンジモノリス固定相の表面状態の変化が平面選択性に大きな影響を与えていると推察される。
図(2)-27 各カラムにおける $ \log P $ vs $ \log k $ プロット

outlined plot ; plots for Planar PAHs, filled plot ; plots for sterically bulky PAHs. HPLC conditions

Column size, $ 100\ mm \times 4.6\ mm\ i.d. $ ; Flow rate, $ 1.0\ mL/min $ ; Mobile phase, acetonitrile/water = 70/30 (v/v); Temperature, $ 40\ ^{\circ}C $ ; Detection, UV 254 nm.

### c. スポンジモノリスにおける溶質の保持機構

溶質の分子構造とスポンジモノリスにおける保持について，さらに検討を行った。図(2)-28に各カラムにおけるターフェニル異性体の保持を比較した結果を示す。検討を行った4種のスポンジモノリスにおいて，各ターフェニル異性体の溶出順序は全てo-,m-,p-の順となり，芳香環の回転によって一時的に平面性の高い配座構造を取ることができるp-異性体の保持が最大となった。他方，
粒子充てんカラムはm-及びp-異性体の分離が困難であった。さらにスポンジモノリスはターフェニル異性体よりも平面性の高いトリフェニレンを最も強く保持し，粒子系分離剤と異なる分離選択性を示した。この結果から，スポンジモノリスは，溶質分子の疎水性と固定相表面への接地性に依存した保持を与えるものと考えられる。

図(2)-28 ターフェニル異性体及びトリフェニレンの保持比較 HPLC conditions

Column size, 100 mm × 4.6 mm i.d.; Flow rate, 1.0 mL/min; Mobile phase, methanol/water = 85/15 (v/v); Temperature, 40 °C; Detection, UV 254 nm.

次に各カラムの立体選択性$\alpha(\mathrm{T}/\mathrm{O})$に対するカラム温度の効果を検討した結果を図(2)-29に示す。ここでsilica-C_{18}カラムの平面選択性は平面的な溶質が固定相アルキル基の隙間に深く侵入することでカラムに保持され，かさ高い分子は固定相内部への侵入が立体的に阻害されるために発現することが知られている。ここでカラム温度が上昇すると，固定相アルキル基は伸長・分散するため固定相アルキル基の密度が減少し，かさ高い分子も固定相内部に侵入可能となるため，結果的に$\alpha(\mathrm{T}/\mathrm{O})$値は減少する。スポンジモノリスにおいてもsilica-C_{18}と同様に，カラム温度の上昇と共に$\alpha(\mathrm{T}/\mathrm{O})$値の減少が認められた。しかし，スポンジモノリスはsilica-C_{18}カラムや他の粒子系分離剤よりも温度変化による$\alpha(\mathrm{T}/\mathrm{O})$値の変化率が大きく，低温側で大きな$\alpha(\mathrm{T}/\mathrm{O})$値を示した。ここでも特に加水分解スポンジモノリスはカラム温度15℃の低温側において，極めて高い平面選択性を示した。
図(2)-29 立体選択性に対する温度効果 HPLC conditions

Column size, $ 100 mm \times 4.6 mm $ i.d.; Flow rate, $ 1.0 mL/min $ ; Mobile phase, methanol/water = 85/15 (v/v); Temperature, $ 40 °C $ ; Detection, UV 254 nm.

ここで，ポリオレフィン系ポリマーであるEVAスポンジモノリスの基材上にはアルキル鎖由来の比較的柔軟なポリマー領域が存在していると推察され（図(2)-30），スポンジモノリスの疎水的保持能や平面選択性の発現には，この表面ポリマー鎖が関与しているものと考えられる。この表面ポリマー鎖はsilica-C_{18}カラムのアルキル基と同様に平面状疎水分子の保持に関与していると考えられる。さらにカルボニル結合を持つ固定相は芳香族化合物と特異的なカルボニル-π相互作用を示すため $ ^{41} $ ，酢酸ビニル部分のカルボニル構造を持つEVAスポンジモノリスはPAHsに対して大きな保持を与えると考えられる。

また熱可塑性ポリマーであるEVAスポンジモノリスの物性は，酢酸ビニル含量や重合方法等の

要素で変化する。スポンジモノリスの熱分析測定を行ったところ，酢酸ビニルを含まない，ポリエチレンホモポリマー基材から得られたスポンジモノリスは結晶性が高く，最も高い安定性を示した。一方スポンジモノリスの酢酸ビニルが増加すると，ポリマーの結晶性，融点及び剛直性は低下する。従って酢酸ビニル含量の大きいEVA25はポリマーの配向性が低く，スポンジモノリス表面上には，配向性の高いポリエチレンスポンジモノリスよりも多くの線状ポリマー鎖が存在すると考えられる。従ってEVA25は他のスポンジモノリスよりも高い疎水的保持能を持つものと考えられる。一方，加水分解スポン

図(2)-30 EVAスポンジモノリス表面のポリマー構造イメージ
ジモノリスについては，露出した水酸基が相互に水素結合を生成した結果，表面の線状ポリマーは剛直に変化し，ポリマー鎖の間隔が加水分解前よりも狭くなることで高い平面選択性を発現したものと推察できた。温度効果の結果についても同様に，温度の低下によって基材の柔軟性が低下し，表面線状ポリマー鎖の間隔が減少した結果，低温で最大の平面選択性を発現したものと考えられる。

### d. 高極性試料に対する保持挙動

bと同様の手法により高親水性化合物に対するスポンジモノリスの保持特性を評価した。図(2)-31にSilica-C_{18}カラム及びスポンジモノリスカラムで得られた各溶質の $ \log k $ と溶質の $ \log P $ プロットを示す。図中では疎水性相互作用の目安として, benzeneとtolueneのプロットを直線で示した。図(2)-31の結果より，Silica-C_{18}カラムは主に疎水性相互作用による保持が支配的であり，各溶質の保持は $ \log P $ 値と共に増加した。一方，スポンジモノリスカラムは各溶質の疎水性とクロマトグラフィーにおける保持に顕著な相関は認められず，図(2)-31において分散したプロットを与えた。特にサリチル酸，メチルパラベン，安息香酸等のフェノール性水酸基やカルボキシル基を持つ溶質は，スポンジモノリスに対する相互作用が小さく，これらの溶質は図中の疎水性相互作用を示す直線の下側に分散したプロットを与えた。またスポンジモノリスの酢酸ビニルに由来するカルボニル基は，高極性の溶質に対して水素結合や極性-極性相互作用を行う可能性が期待されたが，実際には保持の増加には至らなかった。
図(2)-31 スポンジモノリスおよびsilica- $ C_{18} $ における極性試料の保持プロットの比較

solute: 1. toluene, 2. salicylic acid, 3. methyl benzoate, 4. anisole, 5. benzene, 6. methyl 4-hydroxybenzoate, 7. benzoic acid, 8. nitrobenzene, 9. benzaldehyde, 10. acetophenone, 11. phenol, 12. salicylamide, 13. acetyl salicylic acid, 14. benzyl amine, 15. benzamide, 16. caffeine, HPLC conditions

Column size, $ 100 \, mm \times 4.6 \, mm $ i.d.; Flow rate, $ 1.0 \, mL/min $ ; Mobile phase, methanol/water / formic acid = $ 40/60/0.1 \, (v/v/v) $ ; Temperature, $ 40 \, ^{\circ}C $ ; Detection, UV 254 nm.

図(2)-32にその他のカラムにおける極性溶質の保持検討結果を示す。silica-C_{18}とEVA15の結果と同様に，粒子系分離剤であるEDMAとGDMAは溶質の疎水性に基づく保持を与え，各プロットは図中で直線上に配列した。これに対し，スポンジモノリスカラムにおける極性溶質のプロットは図(2)-31の結果と同様に，疎水性相互作用を示す直線より下側に分散した。図(2)-31及び図(2)-32の結果は，高極性試料に対する保持が大きいとされているポリマー系分離剤の保持特性とは大きく異
なり，スポンジモノリスに特有の保持特性であると考えられる。よってスポンジモノリスカラムは他のポリマ一分離剤において極性溶質の保持を増加させる親水性相互作用や水素結合等，二次的な保持効果を殆ど示さない分離剤であると考えられた。高極性の溶質は何らかの要因により，スポンジモノリスへの相互作用が阻害されていることが示唆される。

図(2)-32 極性試料の保持プロットの比較

HPLC conditions

Column size, 100 mm × 4.6 mm i.d.;

Flow rate, 1.0 mL/min; Mobile phase,

methanol/water/formic acid = 40/60/0.1

(v/v/v); Temperature, 40 °C; Detection,

UV 254 nm.

### e. 一置換benzene化合物の極性官能基による保持効果

さらにスポンジモノリスにおける極性官能基の保持効果を評価するため，一置換benzene化合物の官能基が保持に与える効果を検討した。表(2)-14にbenzeneのlog P値に対する各溶質のlog P値比（log P solute / log P benzene）を%で示し，さらに図(2)-33に各カラムで得られた実測保持係数の対数
値比（$\log k_{\mathrm{Solute}}/\log k_{\mathrm{Benzene}}$）と共にレーダーチャートとして示す。このレーダーチャートは溶質である一置換benzeneの官能基の種類により，各溶質の保持が疎水性から予測される値とどの程度乖離しているかの情報を与える。図(2)-33bに粒子充てんカラムの測定結果を示す。各カラムで得られた実測保持係数の対数値比（$\log k_{\mathrm{Solute}}/\log k_{\mathrm{Benzene}}$）は点線で示す各溶質の$\log P$値比の計算値（$\log P_{\mathrm{Solute}}/\log P_{\mathrm{Benzene}}$）と良く一致した。この結果は，先の結果同様に粒子充てんカラムにおける極性化合物の保持が分子全体の疎水性の大きさに依存することを示している。これに対し，スポンジモノリスにおける極性化合物の保持図(2)-33aは各溶質の$\log P$値比から予測される保持よりも小さな値を示し，レーダーチャートにおいて内向きのプロットを示した。ここで，bに示した疎水性化合物の保持挙動の結果より，スポンジモノリスは平面形状の溶質を保持する特性を持つことが判明したが，極性化合物の場合においても，スポンジモノリスは同様の保持特性を示すと考えられる。すなわち極性化合物は移動相中で水和されることで分子の平面性が損なわれ，スポンジモノリス固定相表面への接近が不利になるものと推察される。これよりスポンジモノリスは平面状の疎水性溶質を選択的に保持するが，高極性及び立体的な溶質の保持が特徴的に小さい選択性を示す分離媒体であると考えられる。

表(2)-14 benzeneのlog P値に対する各溶質のlog P値比

Solute	-R	log P	log P Solute /log P Benzene
Toluene	-CH3	2.46	122 %
Methyl benzoate	-COCH3	2.12	105 %
Anisole	-OCH3	2.11	104 %
Benzene	-----	2.02	100 %
Benzoic Acid	-COOH	1.87	93 %
Nitrobenzene	-NO2	1.86	92 %
Benzaldehyde	-CHO	1.72	85 %
Acetophenone	-COCH3	1.58	78 %
Phenol	-OH	1.46	72 %
Benzyl amine	-NH2	1.12	55 %
Benzamide	-CONH2	0.76	37 %
図(2)-33 benzeneの保持に対する各溶質の実測保持比

Column size, $ 100\ mm \times 4.6\ mm\ i.d. $ ; Flow rate, $ 1.0\ mL/min $ ; Mobile phase, methanol/water/formic acid = 40/60/0.1 (v/v/v); Temperature, $ 40\ ^{\circ}C $ ; Detection, UV 254 nm.

### f. スポンジモノリスの実試料への応用

これまでの検討により，スポンジモノリスは既存の分離剤に無い極めて大きな平面選択性を示すことから，環境分析において平面性の高いターゲット分子に対して有用な分離剤になるものと考えられる。例えば，PAHであるbenzo $$ a $$ pyrene（BaP）はこれまでの研究において，発がん性（発がん性の誘発）物質として認識されており，主に土壌，大気に広く分布する環境汚染物質である。図(2)-34にスポンジモノリスカラムをカラムスイッチングにおける濃縮カラムとして想定し，BaPをモデル濃縮試料として評価を行ったクロマトグラムを示す。ここでは50 mlの試料水を前処理カラム通液した場合を想定し，グラジェント溶出の初期溶媒を流速2.0 mL/minで25分間送液した後に移動相の溶出強度を上げ，カラムに保持されたBaPを溶出させた。図(2)-34に示すクロマトグラムより，BaPはスポンジモノリスに濃縮され，移動相の溶出強度を増加させることでカラム内から回収された。予想通り，スポンジモノリスカラムは多量の試料水が通液可能な分離剤であり，その平面選択性を利用して，環境水中のBaPの濃縮用途に適用可能であることが判明した。