结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物的制作方法

专利名称：结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其可用于除去、分析微量混杂在环境、食品等中的多环类有机物质。进而，本发明涉及下述方法以及其中使用的用具，所述方法是通过将结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物用作吸附剂，从而选择性地吸附、解吸附或分离混杂在溶液中的多环类有机物质、特别是诱变剂的方法。
背景技术：
近年来，随着癌症导致的死亡率的增加，微量混杂在环境、食品等中的诱变剂受到关注。因此开发关于这些物质的除去技术和分析技术已成为非常重要的课题。作为选择性吸附除去以及解吸附浓缩这些诱变剂有用的处理方法，例如已知有记载于专利文献1、专利文献2中的方法。这些方法，是将酞菁骨架化学结合在天然高分子或有机材料上而形成的物质作为吸附剂使用的方法，所述天然高分子或有机材料是琼脂糖这样的多糖类；纸、棉花等的纤维素；以及羊毛、丝绸、尼龙等的聚酰胺。
另外，在专利文献3、非专利文献1中公开了将酞菁骨架结合在壳聚糖上的吸附剂。在这些方法中所使用的壳聚糖为粉末、薄片或纤维状，而且不是多孔性的。即存在由于表面积小而吸附速度慢这样的缺点。
在专利文献4、专利文献5中公开了在离子交换树脂中担载酞菁骨架的系统，但其存在容易受到pH的变化影响的缺点。
进而在专利文献6、专利文献7中，公开了在二氧化硅、玻璃小球等的无机载体上担载酞菁骨架的系统。由于该载体为无机基材，存在着对酞菁的保持力、对有机化合物的吸附力较弱的缺点。
预计今后要应对要除去处理等对象化学物质种类的增加、在更稀浓度下存在的化学物质的检测，因而希望使处理条件多样化、提高处理速度。
专利文献1特公昭61-13481号公报专利文献2特公昭62-1540号公报专利文献3特开平03-72501号公报专利文献4特公昭64-7817号公报专利文献5特公平4-698号公报专利文献6特公平6-15036号公报专利文献7特开平4-148860号公报非专利文献1水研究(Water Research)，29(1)p.101～105(1995)发明内容本发明的课题之一是提供一种结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物及其制造方法。进而，本发明的另一课题是提供一种分离剂，其通过使用本发明的交联性粒状多糖类聚合物，使吸附多环类有机物质的速度较快，且不容易受到pH等的影响，并且所担载的酞菁骨架不容易脱离。本发明的另一课题是，将这些分离剂用于多环类有机物质的浓缩、分离、精制方法中。更具体地说，本发明提出可用作分析的预处理剂、液相色谱用的柱填充剂、吸附剂的方案。
本发明人为解决这些课题而深入研究，结果发现以特定的粒状多糖类聚合物作为载体、再结合酞菁骨架的系统，可成为性能高的吸附·分离剂，从而完成了本发明。
即，本发明包含以下的各项。
一种粒状多糖类聚合物，其在多孔性的粒状多糖类聚合物上结合有酞菁骨架。
如[1]所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，粒状多糖类聚合物的粒径为1μm～2mm。
如[1]或[2]所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，粒状多糖类聚合物进行了交联。
如[1]～[3]所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，粒状多糖类聚合物为粒状多孔性壳聚糖或粒状多孔性甲壳质。
如[1]～[4]的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，粒状多糖类聚合物的BET表面积为10m2/g或其以上。
如[1]～[5]的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，酞菁骨架的结合量为每1g粒状多糖类聚合物结合5μ摩尔～1毫摩尔。
如[1]～[6]所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，酞菁骨架和粒状多糖类聚合物是通过共价键结合的。
如[7]所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，酞菁骨架和粒状多糖类聚合物，是通过利用了粒状多糖类聚合物的羟基和/或氨基的共价键进行结合的。
如[8]所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，酞菁骨架和粒状多糖类聚合物是通过利用了下述反应的共价键进行结合的，所述反应是粒状多糖类聚合物的羟基和/或氨基，与酞菁活性染料的反应活性基团之间的反应，所述酞菁活性染料具有对于粒状多糖类聚合物的羟基和/或氨基为反应活性的基团。
如[9]所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，上述酞菁活性染料的反应活性基团为选自二卤代三嗪、单卤代三嗪、三卤代嘧啶、硫酸基乙基砜、二卤代喹喔啉、二卤代哒嗪酮、二卤代酞嗪、硫酸基乙基砜酰胺、单或二卤代嘧啶、丙烯酰胺、乙烯基砜、二卤代苯并噻唑、羟甲基胺、酰基氯中的至少一个反应基团。
如[10]所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，酞菁活性染料中的上述反应活性基团是通过2价的基团与酞菁核结合的。
如[1]～[11]的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物的制备方法，其特征在于，使粒状多糖类聚合物的羟基和/或氨基与酞菁活性染料的反应活性基团进行反应。
如[12]所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物的制备方法，其特征在于，上述酞菁活性染料的反应活性基团为选自二卤代三嗪、单卤代三嗪、三卤代嘧啶、硫酸基乙基砜、二卤代喹喔啉、二卤代哒嗪酮、二卤代酞嗪、硫酸基乙基砜酰胺、单或二卤代嘧啶、丙烯酰胺、乙烯基砜、二卤代苯并噻唑、羟甲基胺、酰基氯中的至少一个反应基团。
一种用于浓缩、精制或分离多环类有机物质的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，使用[1]～[11]的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物。
一种化合物分离用具，其特征在于，是使用[1]～[11]的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物而形成的。
如[15]所述的化合物分离用具，上述化合物分离用具为柱、筒、圆盘、过滤器、板或毛细管。
如[15]或[16]所述的化合物分离用具，其特征在于，用于多环类有机物质的浓缩、精制或分离。
如[17]所述的化合物分离用具，其特征在于，上述多环类有机物质为选自具有2个或其以上环的芳香族化合物或杂环化合物的1种或至少2种化合物。
一种多环类有机物质的浓缩方法，其特征在于，使多环类有机物质吸附于[1]～[11]的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物上，然后将所吸附的多环类有机物质解吸附。
如[19]所述的多环类有机物质的浓缩方法，其特征在于，在含有多环类有机物质的气体中或液体中，使该多环类有机物质吸附于[1]～[11]的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物上，然后将所吸附的多环类有机物质用溶剂洗脱进行解吸附。
如[19]或[20]所述的多环类有机物质的浓缩方法，其特征在于，上述多环类有机物质为选自具有2个或其以上环的芳香族化合物或杂环化合物的1种或至少2种化合物。
一种多环类有机物质的分离方法，其特征在于，使多环类有机物质吸附于[1]～[11]的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物上，然后将所吸附的多环类有机物质解吸附。
如[22]所述的多环类有机物质的分离方法，其特征在于，在含有多环类有机物质的气体中或液体中，使该多环类有机物质吸附于[1]～[11]的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物上，然后将所吸附的多环类有机物质用溶剂洗脱进行解吸附。
如[22]或[23]所述的多环类有机物质的分离方法，其特征在于，上述多环类有机物质为选自具有2个或其以上环的芳香族化合物或杂环化合物的1种或至少2种化合物。
本发明的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，通过适当调整多糖类的种类、组成、交联条件等，可得到具有包括交联度、多孔性这样的所期望特性的多孔性粒状多糖类聚合物。本发明的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物可提供不容易受到pH等的影响、机械性强度优异、对各种物质的吸附性能高的分离剂。进而基于本发明得到的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，特别对于多环类有机物质不仅吸附性能优异，而且对所吸附的多环类有机物质的解吸附能力也优异。而且也可提供所担载的酞菁骨架不容易脱离的分离剂。
具体实施例方式
本发明中使用的所谓“粒状多糖类聚合物”，可以使用对于有机物质具有亲和性的多糖类或其衍生物，例如纤维素、琼脂糖、糊精、壳聚糖、甲壳质等作原料进行制备。特别优选多孔性的、酞菁的结合量多的、可提供加工成型性优异的凝胶状材料的多糖类或其衍生物。从这样的观点出发，优选将甲壳质或壳聚糖用作原料的粒状多孔性壳聚糖或粒状多孔性甲壳质。
所谓甲壳质，是虾、蟹等的甲壳类外壳的构成成分，其化学结构是以N-乙酰基-D-葡糖胺为基本单元的β-(1-4)缩合多糖类。另外，所谓壳聚糖，是将甲壳质与具有一定浓度范围的碱溶液、例如氢氧化钠水溶液一同进行加热，加热水解后所得到的物质。其化学结构是以D-葡糖胺为基本单元的β-(1-4)缩合多糖类。
由于甲壳质结晶性非常高，且N-乙酰氨基的结合非常强，所以在原有状态下其加工性、成型性差。与甲壳质相比较，壳聚糖具有以下性质，即其在乙酸、盐酸、磷酸等的稀酸水溶液中形成盐而溶解，使该水溶液接触碱溶液时，再次凝固析出。但是由于凝固析出的物质只成为薄片状或粉末状的无定型，而且不是多孔性的，所以其表面积非常小。目前为止还不知道有结合有酞菁骨架的小球状的甲壳质·壳聚糖类。因此，本发明者着眼于通过将低分子壳聚糖的高浓度溶液滴落到碱性溶液中使其凝固，从而获得多孔性且粒度齐整的粒状多孔性壳聚糖的方法。
在本发明中，作为粒状多糖类聚合物，优选使用例如用上述方法所得到的粒状多孔性壳聚糖。用这样的方法制成的壳聚糖的形状大致为球状，可以在粒径(粒子的直径)为1μm～2mm的范围内制备。只要象这样使壳聚糖成型为小球状，就可在广泛的范围内选择其粒径，所以可适用于各种各样的用途。在实际使用时，优选具有1μm～1mm粒径的粒子，超过1mm的粒子也可以破碎后使用。进一步优选使用具有3～500μm粒径的粒状壳聚糖。如后面所述那样的粒子小且齐整的粒子，适合用作例如液相色谱用柱的填充剂，粒子较大的情况，在短时间内处理气体那样的大量流体的情况下是有用的。另外，上述粒径表示由粒子的相对频数即个数百分率所求得的数均粒径，使用シムパテツク社制激光衍射式粒度分布测定装置HELOS&RODOS系统、或パ一テイクルサイジングシステム社制アキユサイザ一モデル780/DPS(单粒子光学检测法)测定。
进而，通过上述方法凝固析出的壳聚糖，优选通过交联剂进行交联。没有进行交联处理时，容易再次溶解于酸性水溶液中，成型为粒状意义不大。而且，通过交联可增加粒子的强度。为了防止这样的再溶解，已研究了各种用交联剂进行交联处理的方法。作为这样的交联剂，可以使用例如乙二醇二缩水甘油醚、二甘醇二缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚等的多官能环氧化合物；4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、1，4-苯撑二异氰酸酯、2，4-甲苯撑二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、1，4-环己烷二异氰酸酯、4，4-二环己基甲烷二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯等的有机二异氰酸酯化合物。目前为止已研究了很多制备这样的在酸性水溶液中不溶解的交联型的壳聚糖成型体的方法。另外壳聚糖型的粒状聚合物也可以通过乙酰化成为粒状交联型再生甲壳质多孔性物质。这些物质全都有市售，可以容易地获得。作为容易获得的这样进行了交联处理的粒状多孔性壳聚糖、粒状多孔性再生甲壳质，可以例示キトパ一ル(登记商标)(富士纺织株式会社)。该キトパ一ル有各种类型，包括具有甲壳质骨架的类型、具有壳聚糖骨架的类型等，作为其具体例，可列举出キトパ一ルBCW、キトパ一ルSH、キトパ一ルHP、キトパ一ルベ一シツク、DEAEキトパ一ル、羧基化キトパ一ル、磺化キトパ一ル、丁基化キトパ一ル、苯基化キトパ一ル、活化キトパ一ル、螯合キトパ一ル等。在本发明中キトパ一ル的类型不限定于特定的类型。该キトパ一ル的表面积为20～200m2/g，具有吸附速度块、而且所结合的酞菁骨架不容易脱离这样的优点。另外对于pH的变化很稳定。(即使在室温下、在3N盐酸或5N氢氧化钠中浸渍90天也不会有形状变化。根据表中的值)在制备结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物时，使粒状多糖类聚合物具有的羟基和/或氨基，与具有酞菁骨架的、且具有可与该羟基和/或氨基反应的反应活性基团的酞菁类化合物(优选为酞菁活性染料)进行反应。其结果，通过粒状多糖类聚合物的羟基和/或氨基、与该化合物(优选为酞菁活性染料)的反应活性基团之间的反应而形成的共价键，可以使酞菁骨架与粒状多糖类聚合物结合。通过该制备方法制备的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物中，特别优选酞菁骨架和粒状多糖类聚合物通过粒状多糖类聚合物的羟基和/或氨基、与酞菁活性染料的反应活性基团之间的反应而形成的共价键结合的粒状多糖类聚合物，所述酞菁活性染料具有对于粒状多糖类聚合物的羟基和/或氨基的反应活性基团。
在这里所谓“酞菁骨架”是指母核具有下式的结构。
作为这样的酞菁骨架，除了无金属酞菁以外，可列举出含有铜、铁、镍、钴、锌、铝、钒、锰、钼等的金属的酞菁。
进而，作为具有酞菁骨架的、且具有可与羟基或氨基进行反应的基团(反应活性基团)的化合物的一例，可列举出导入了二卤代三嗪基的酞菁等。其可通过氨基酞菁化合物与卤代三嗪的反应、或者通过酞菁磺酰氯或酞菁羧酰氯与氨基三嗪的反应得到。例如，通过使作为酞菁磺酰氯的可根据英国专利515637号中记载的方法制备的铜酞菁四磺酰氯，与2-氨基-4，6-二氯-1，3，5-三嗪或2-甲基氨基-4，6-二氯-1，3，5-三嗪按照特公昭34-5436号中记载的方法进行反应，可得到导入了二氯-1，3，5-三嗪基的酞菁。
作为在本发明中优选使用的具有上述反应活性基团的酞菁化合物，使用在染料工业中被熟知的酞菁活性染料是有利的。在这里所谓活性染料，定义为“在染料分子中具有可与纤维形成共价键的活性基团，且可提供牢固的染色物的染料”的化合物(编者 大河原信、北尾悌次郎、平屿恒亮、松冈贤“色素手册”，1986年3月20日，讲谈社)。
作为具有该反应活性基团的酞菁化合物的酞菁活性染料，可列举出例如，二卤代三嗪、单卤代三嗪、三卤代嘧啶、硫酸基乙基砜、二卤代喹喔啉、二卤代哒嗪酮、二卤代酞嗪、硫酸基乙基砜酰胺、单或二卤代嘧啶、丙烯酰胺、乙烯基砜、二卤代苯并噻唑、羟甲基胺等的反应基团，或具有以上述基团作为部分结构的反应基团，直接或通过2价基团即共价键的间隔与酞菁核结合的染料。
进而，作为反应活性基团具体地可列举如下面那样的反应基团。
二卤代三嗪(二氯-1，3，5-三嗪基)[化2]
单卤代三嗪(单氯-1，3，5-三嗪基)[化3] R各种取代基三卤代嘧啶(2，4，5-三氯嘧啶基)[化4] 硫酸基乙基砜-SO2CH2CH2OSO3H(β-硫酸基乙基磺酰基)-SO2CH2CH2Cl(β-氯代乙基磺酰基)二卤代喹喔啉(2，3-二氯喹喔啉-6-羰基)[化5] 硫酸基乙基砜酰胺-SO2NHC2H4OSO3Hβ-硫酸基乙基氨基磺酰基)单或二卤代嘧啶(2-甲磺酰基-4-甲基-5-氯代嘧啶基)[化6]
(2，4-二氯嘧啶基)[化7] 二卤代酞嗪(1，4-二氯酞嗪基-6-羰基)[化8] 二卤代哒嗪酮(4，5-二氯-2，3-二氢-3-哒嗪酮基-2-丙酰基)[化9] 丙烯酰胺-NHCOCH2CH2OSO3H(β-硫酸基丙酰胺)-NHCOCH2CH2Cl(β-氯代丙酰胺)乙烯基砜-SO2CH＝CH(乙烯基磺酰基)羟甲基酰胺-NHCH2OH卤代苯并噻唑(氯代苯并噻唑基)[化10]
具有磺酰氯、羧酰氯等的反应基团且具有酞菁骨架的化合物，也可以作为具有可与羟基或氨基反应的反应基团的化合物被列举。
作为记载具有这些反应基团的活性染料的文献，可列举出例如，特公昭34-5436号、特公昭35-12780号、特公昭38-5033号、特公昭39-17676号、特公昭40-7782号、特公昭47-1027号等的公报。
进而作为市售品可得到的反应活性染料，可列举出以下物质。日本化药制KAYACELON REACT TURQUOISE CN-2G、KAYACIONTURQUOISE E-NA、KAYACION TURQUOISE P-3GF、クラリアントジヤパ制DRIMARENE BRILLIANT GREEN K-5BL CDG、DRIMARENETURQUOISE K-2B CDG、DRIMARENE TURQUOISE CL-B GRAN、ダイスタ一ジヤパン制Remazol Brilliant Green 6B 175％、RemazolTurquoise Blue G 133、住友化学制Sumifix Supra Turquoise BlueBGF(N)、Sumifix Turquoise G(N)conc。但本发明不限定于只使用这些物质。
粒状多糖类聚合物与酞菁活性染料的反应，可以按照用活性染料将纤维材料进行染色的已知方法进行。作为该方法可以使用浸染法或印染法。所谓浸染法，是将被染物浸渍在活性染料的溶液(染液)中，接着浸入弱碱性的溶液中使反应终止来进行染色的方法。染液用水作为主要溶剂的情况较多，但也可以为单纯有机溶剂或水-有机溶剂混合系统。另外，作为浸染法的一种也可以列举出轧染法，即将被染物浸轧到染液中，再进行干燥、碱处理、加热处理从而完成反应，或者浸轧到含碱的染液中，再进行干燥、加热处理从而完成反应。进而所谓印染法，相对于浸染法中的介质为溶剂，其是使用印染浆(粘度大的胶体溶液)进行染色的方法。作为使用活性染料时的印染浆，使用含有碳酸氢钠、尿素等的藻酸钠水溶液的情况较多，但是根据被染物或活性染料的种类不同印染浆的处方不同，因此印染浆不限定于这些组成。
在本发明的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物中，优选酞菁骨架和粒状多糖类聚合物通过共价键结合。由于酞菁骨架利用共价键结合在粒状多糖类聚合物上，因此酞菁不会因为洗涤而从聚合物上丢失。作为这样的共价键，可列举出例如，利用了粒状多糖类聚合物的羟基和/或氨基的共价键。更优选的是，酞菁骨架和粒状多糖类聚合物通过共价键结合的粒状多糖类聚合物，所述共价键是利用粒状多糖类聚合物的羟基和/或氨基，与酞菁活性染料的反应活性基团之间的反应而形成的共价键，所述酞菁活性染料具有对于粒状多糖类聚合物的羟基和/或氨基为反应活性的基团。关于该酞菁活性染料的反应活性基团，如上所述。
酞菁骨架的结合量，可以是每1g粒状多糖类聚合物为5μ摩尔～1毫摩尔，优选每1g粒状多糖类聚合物为10～500μ摩尔，进一步优选每1g粒状多糖类聚合物为20～200μ摩尔。该结合量小时，对于多环类有机物质的吸附量少，不能发挥其效果。另外，虽然认为结合量越多越可增加对于多环类有机物质的吸附量，但实际上可结合的量是有限的。首先，粒状壳聚糖聚合物可结合的酞菁的理论最大结合量，可如下进行推算。1单元壳聚糖的组成式为C6H11NO4、分子量为161。酞菁分别与其氨基和伯羟基结合，即对于1单元的壳聚糖，酞菁进行2摩尔结合的情况是其最大结合量。因此，对于1g粒状多糖类聚合物，酞菁可结合12.4毫摩尔。但是实际的粒状多糖类聚合物是用交联剂进行过交联的，并不是酞菁含有单纯由1单元的分子量算出的摩尔量，进而由于存在于粒状聚合物内部没有露出表面的壳聚糖，而且酞菁由于立体障碍等不能结合在位于表面的壳聚糖的所有氨基或伯羟基上，所以其结合量实际上的最大量为1毫摩尔左右。
本发明的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，对多环类有机物质的吸附能力优异，同时所吸附的多环类有机物质的解吸附的能力也优异。在多环类有机物质中，特别对3环或其以上的物质有效。这或许是因为，在多孔性的交联聚合物内结合的酞菁的排列，与现有的悬垂状结合有酞菁的聚合物(特开平03-72501号公报)不同，例如，可能由于酞菁的立体位置关系形成使其与多环类化合物的π电子之间的相互作用增强的构型方式。
因此，本发明的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，可适合用于浓缩、精制或分离多环类有机物质。具体地说，通过该结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物吸附多环类有机物质后，将所吸附的多环类有机物质解吸附，可适用于浓缩或分离多环类有机物质。例如，在含多环类有机物质的气体或液体中，通过该结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物吸附多环类有机物质后，将所吸附的多环类有机物质用溶剂洗脱进行解吸附，可以更有效地吸附多环类有机物质，而且用短的洗脱时间，可以不必使用大量的溶剂来进行浓缩或分离。
具体地说，关于使多环类有机物质吸附在结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物上，是通过将结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物加入到含有多环类有机物质的溶液，特别是水溶液中，然后通常在0～100℃，优选在15～30℃下进行搅拌、振荡等来进行的。另外，也可以通过将结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物填充到柱中，再流过含有各种多环类有机物质的溶液从而进行吸附。
进而，将结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物所吸附的多环类有机物质进行解吸附时，是通过使用溶剂，例如甲醇、甲醇盐酸溶液、甲醇氨水溶液等的中性、弱碱性或弱酸性的溶剂，在溶剂的沸点或其以下的温度进行搅拌、振荡，从而进行解吸附。
因此，本发明还包含多环类有机物质的浓缩或分离的方法，其特征在于，使多环类有机物质(优选1种或至少2种选自具有2个或2个以上环的芳香族化合物或杂环化合物的化合物)吸附在本发明的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物上后，特别是在含有多环类有机物质的气体中或液体中吸附该多环类有机物质后，将所吸附的多环类有机物质解吸附，优选用溶剂洗脱进行解吸附。
作为适合使用本发明的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物来进行浓缩或分离的多环类有机物质，例如是具有2个或其以上环的芳香族化合物或杂环化合物，具体地可以列举下列化合物。可列举出二英类、多氯联苯类、多溴联苯类、多环芳香族烃类(包含PAHs、苯并(a)芘)、Trp-P-1(3-氨基-1，4-二甲基-5H-吡啶并[4，3-b]吲哚)、Trp-P-2(3-氨基-1-甲基-5H-吡啶并[4，3-b]吲哚)、Glu-P-1(2-氨基-6-甲基-二吡啶并[1，2-a3′，2′-d]咪唑)、Glu-P-2(2-氨基-二吡啶并[1，2-a3′，2′-d]咪唑)、氨基-α-咔啉(2-氨基-9H-吡啶并[2，3-b]吲哚)、氨基甲基-α-咔啉(2-氨基-3-甲基-9H-吡啶并[2，3-b]吲哚)、IQ(2-氨基-3-甲基咪唑并[4，5-f]喹啉)、2-AAF(2-乙酰氨基芴)、溴化3，8-二氨基-5-乙基-6-苯基菲啶鎓、MeIQX(2-氨基-3，8-二甲基咪唑[4，5-f]喹喔啉)、9-氨基吖啶、喹吖因、8-甲氧基补骨酯素、氯丙嗪、Norharman(β-咔啉)等，但不特别限定于这些物质。另外，通过反复多次的研究已经清楚，这些多环类有机物质中的几种，对于人、动物成为诱变剂或致癌物质。在这里所谓“诱变剂”，是指具有以比自然突变更高的频率诱导变异性质的物质。
作为含有上述的多环类有机物质的液体或气体可列举1种或至少2种选自下述的液体或气体雨水、河水、湖水、净水、污水、工业废水、海水这样的环境水；尿、血液等的体液或从其中得到的分离液或提取液；由植物或动物的组织得到的提取液；焚烧炉排放气体、各种制造设备排放气体、如干线道路上空收集的空气那样的环境空气、或者室内空气或使其通气而得到的吸收液；农产品、水产品、畜产品、加工品等的食品类或嗜好品、或将其用溶剂等提取的提取液等，但不特别地限定于这些。
另外，本发明的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，在该酞菁骨架不合有金属原子的情况下，对于捕集重金属或其离子，例如铜、铁、镍、钴、锌、铝、钒、锰、钼等是有效的。
<用途>
如上所述的那样，本发明的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，由于是多孔性的，所以表面积大，其结果是吸附容量增大。进而通过交联结构，提高了粒状聚合物的强度，而且由于进行良好排列的酞菁骨架引起的π电子相互作用，特别对多环类有机物质的捕集能力增强了。这样，本发明的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，对于微量混杂的物质、重金属等的吸附能力优异。
本发明的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，使用该聚合物的吸附剂或分离剂或分离用器材、化合物分离用具、可逆性吸附、解吸附的方法，在药品、食品的研究开发或品质管理、环境保护的领域中是非常有用的。本发明的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，由于将多糖类作为聚合物基本骨架，通常可使用水性的溶剂，所以适合应用于生物类样品。即对于微量存在于环境、食品、嗜好品、生物样品等中的多环类有机物质，例如对于诱变剂的选择性吸附、解吸附浓缩、分离特别有用。特别是可广泛用于各种诱变剂的定性、定量等的微量分析或其除去。例如对于河水中的诱变剂成分的定量分析、牛肉提取物中的诱变剂的除去、尿中的诱变剂的定量、农产品、水产品、畜产品、加工品这样的食品类中的诱变剂的定量是有用的。另外，也可用作除去香烟烟雾中含有的诱变剂的用具，即吸烟过滤器，以及用于作为空气清洁用过滤器等的环境卫生领域的公害性或污染物质的除去器材。
下面对于作为本发明的吸附体使用的化合物分离用具进行说明。这是本发明的一种形态，但本发明不限于此。
在使用本发明的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物来形成化合物分离用具时，可以将结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物原样用作化合物分离用具的材料，也可以使其保持在适当的粘合剂上而作为吸附成型体使用。在这里，所谓粘合剂，是用于将各个结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物接合在一起，保持更大的固定形状时加入的辅助材料，优选化学性质惰性的物质。作为粘合剂，可列举出在成型为过滤器状或圆盘状时一般所使用的聚乙烯制或聚(四氟乙烯)制纤维等，但不特别限定于这些。
另外，所谓吸附成型体，是指各个结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物构成的集合体，其通过使各个结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物保持在粘合剂上而形成更大的固定形状来实现。如果以上述的粘合剂的例子来说，完成的过滤器或圆盘等相当于吸附成型体，但吸附成型体的外形不限定于这些。
本发明的化合物分离用具，可以将1种或1种以上的上述结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物或其吸附成型体，在没有粘合剂或与粘合剂一同在支持体上涂布、散布、填充、设置、插入或密闭而形成。另外，所谓“与粘合剂一同”是指在支持体中或表面直接作成吸附成型体。下面例示各种制成操作，但不限定于据此进行的各种操作。所谓“涂布”主要是指用刷子这样的工具涂刷，或浸渍于悬浊液中后再提起的操作，所谓“散布”主要是指分散于气体、液体或固体中，或将其进行喷涂的操作。所谓“填充”主要是指在中空的容器或管中尽可能不留空隙地填塞的操作，所谓“设置”主要是指进行放置、堆积、夹层、压接、电沉积、或化学结合的操作，所谓“插入”主要是指进行插入或埋入的操作，所谓“密闭”主要是指封入、密闭或覆盖的操作。
这样所形成的化合物分离用具，其使用形态没有特别限定，例如，可用于化合物的浓缩、精制或分离，包括固相提取、色谱或在进行分析等的情况下用于事先进行浓缩、除去夹杂物等的前处理等，例如可用于多环类有机物质、特别是选自具有2个或其以上环的芳香族化合物或杂环化合物中的1种或至少2种的化合物的浓缩、精制或分离。作为适用于这些用途的化合物分离用具的具体的形态，可列举出例如，固相提取用或色谱用的柱、筒、圆盘、过滤器、板或毛细管等。例如，可形成气相色谱用柱或毛细管、薄层色谱用板等。另外，通过改变支持体的形态，根据需要合并使用粘合剂，可形成例如固相提取用的孔板等。
作为化合物分离用具的具体例，可列举在聚乙烯等制成的具有上下一组过滤器的注射筒型容器(称为贮藏器)中，填充本发明的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物而成的制品。该树脂制的贮藏器，只要是在有机溶剂中为不溶性的，在样品的浓缩操作中吸附体不从树脂制的贮藏器中流出，则其材质及形状就没有特别限制。作为这样的用具，例如可以使用将树脂性的过滤器设置于容积为1～20mL、优选为3～6mL的聚丙烯、聚乙烯等的贮藏器中而形成的用具。结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物在贮藏器中的填充量，通常相对于6mL容积的贮藏器为50～600mg，优选为200～500mg。
另外，可以通过将本发明的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物填充于适当的支持体中，制成液相色谱用柱。这时，只要是支持体在有机溶剂中为不溶性的，在样品浓缩操作中结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物不漏出，则其材质及形状没有特别的限制。作为这样的支持体，具体可列举，材质为不锈钢、聚醚醚酮等、内径为1～20mm、长为5～500mm的圆筒状空柱，其具备过滤器和配管连接部的终端部件可以连接柱两端等。可以使用一般使用的支持体。结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物向柱中的填充，按照通常的方法调节结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物的量和填充条件来进行，以使空柱的两端没有空隙。象这样将多糖类聚合物作为柱填充剂使用时，与无定型相比，多糖类聚合物优选为粒状的形态，特别优选粒径小而且齐整的多糖类聚合物。
下面通过实施例对本发明进一步详细地说明，但本发明在不超出其要旨的范围内并不限定于此。
<比表面积的测定>
根据BET法，使用マイクロメリテツクス社的ASAP2010C，测定比表面积。
<金属含量的测定>
利用硫酸+硝酸使样品加热分解后，用ICP-AES测定金属的含量。
实施例1结合有铜酞菁骨架的粒状多糖类聚合物A的制备<反应工序>
在1L容量的分离烧瓶中加入500mL离子交换水，放入油浴中加热至水温为40℃。在其中加入25g无水硫酸钠并使其溶解后，加入5g的DRIMARENE TURQUISE K-2B CDG(クラリアントジヤパン社制的活性铜酞菁染料)，并在40℃下搅拌15分钟。
在该溶液中加入73.6g(作为湿体)的キトパ一ルBCW3003(富士纺织社制)，在40℃下搅拌20分钟。进而在该浆液中加入10g无水碳酸钠。该浆液在40℃下保持15分钟后，使其以1分钟1℃的速度升温至80℃，进而在80℃下保持30分钟后，放冷至室温。
<洗涤工序>
将冷却至室温的上述浆液进行抽滤从而得到深蓝色的粒状物。将该深蓝色的粒状物加入到500mL离子交换水中搅拌5分钟后，进行抽滤。该操作合计反复进行5次。接着将该深蓝色的粒状物加入到100mL二甲亚砜中搅拌5分钟后，进行抽滤。该操作合计反复进行5次。接着将该深蓝色的粒状物加入到200mL甲醇中搅拌5分钟后，进行抽滤。该操作合计反复进行5次。接着将该深蓝色的粒状物加入到200mL的甲醇+30重量％氨水的混合溶液(50容量％甲醇对1容量％氨水)中搅拌5分钟后，进行抽滤。接着将该深蓝色的粒状物加入到200mL甲醇中搅拌5分钟后，进行抽滤。滤过后的甲醇没有发现着色。最后将该深蓝色的粒状物加入200mL的二甲醚中搅拌后，进行抽滤。
<干燥工序>
将完成了洗涤工序的深蓝色的粒状物在70℃下进行10小时减压干燥，得到13.1g的中湖蓝色的粒状物。
该粒状物，每1g粒状物含有82μ摩尔的铜酞菁，BFT表面积为40m2/g。
实施例2结合有铜酞菁骨架的粒状多糖类聚合物B的制备<反应工序>
除了用76.4g(作为湿体)キトパ一ルBCW3503(富士纺织社制)来代替キトパ一ルBCW3003(富士纺织社制)以外，按照与实施例1同样的方法与DRIMARENE TURQUISE K-2B CDG(クラリアントジヤパン社制的活性铜酞菁染料)进行反应。
<洗涤工序>
与实施例1同样地进行洗涤工序。在该情况下，在最后的甲醇洗涤液中没有看到着色。
<干燥工序>
将完成了洗涤工序的深蓝色的粒状物在70℃下进行10小时减压下干燥，得到14.5g的中湖蓝色的粒状物。
该粒状物，每1g粒状物含有55μ摩尔的铜酞菁，BFT表面积为112m2/g。
实施例3结合有镍酞菁骨架的粒状多糖类聚合物C的制备<反应工序>
除了用DRIMARENE BRILLIANT GREEN K-5BL CDG(クラリアントジヤパン社制的活性镍酞菁染料)来代替DRIMARENETURQUISE K-2B CDG(クラリアントジヤパン社制的活性铜酞菁染料)以外，按照与实施例1同样的方法与83.4g(作为湿体)キトパ一ルBCW3003(富士纺织社制)进行反应。
<洗涤工序>
将冷却至室温的上述的浆液进行抽滤得到深绿色的粒状物。其后的洗涤与实施例1的洗涤工序同样地进行。在该情况下，在最后的甲醇洗涤液中没有看到着色。
<干燥工序>
将完成了洗涤工序的深绿色的粒状物在70℃下进行10小时减压下干燥，得到12.4g的深绿色的粒状物。
该粒状物，每1g粒状物含有70μ摩尔的镍酞菁，BFT表面积为10m2/g。
实施例4结合有镍酞菁骨架的粒状多糖类聚合物D的制备<反应工序>
除了用DRIMARENE BRILLIANT GREEN K-5BL CDG(クラリアントジヤパン社制的活性镍酞菁染料)来代替DRIMARENETURQUISE K-2B CDG(クラリアントジヤパン社制的活性铜酞菁染料)以外，按照与实施例1同样的方法与82.1g(作为湿体)キトパ一ルBCW3503(富士纺织社制)进行反应。
<洗涤工序>
将冷却至室温的上述的浆液进行抽滤从而得到深绿色的粒状物。其后的洗涤与实施例1的洗涤工序同样地进行。在该情况下，在最后的甲醇洗涤液中没有看到着色。
<干燥工序>
将完成了洗涤工序的深绿色的粒状物在70℃下进行10小时减压干燥，得到17.4g的淡绿色的粒状物。
该粒状物，每1g粒状物含有70μ摩尔的镍酞菁，BFT表面积为122m2/g。
(参考比较例)使铜酞菁三磺酸结合在甲壳质上的蓝色甲壳质，可以作为商品名“ブル一キチンパウダ一”(フナコシ社制)得到。该ブル一キチンパウダ一为薄片状的形状，其BET表面积用同样的装置测定时，仅为0.3m2/g。另外填充液相色谱用的柱时，由于薄片状的形状而不能最紧密填充。因此柱的理论塔板数降低，液体流通阻力变大，形成操作性非常差的柱。进而，使该ブル一キチンパウダ一在甲醇中浸渍时，看到甲醇着色为蓝色的现象。由此推测铜酞菁从甲壳质上脱离。即，例如在作为诱变剂的吸附柱使用时，意味着好不容易被选择性吸附的该物质从柱上流出。
实施例5容量比(容量因子)K′的测定在液相色谱中，作为表示在填充剂中保留水平的指标，已知有容量比(容量因子)K′。该K′是与柱尺寸、流速等无关的值。
K′＝(Tr-To)/ToK′容量因子(容量比)Tr目的成分的保留时间
To在填充剂中完全不保留的成分的洗脱时间对于实施例1～4中制备的结合有金属酞菁骨架的キトパ一ルA～D，测定K′。
用浆料法将实施例1～4中制备的结合有金属酞菁骨架的キトパ一ルA～D填充到Peek(聚醚醚酮)柱(内径4.6mm，长10mm)中。作为被检物质，将苯(50ppm)、蒽(0.5ppm)及苯并菲(0.5ppm)溶解于乙腈-水混合液(乙腈/水＝7/3(容量比))中，对于调整至上述括弧内浓度的液体，按以下条件进行HPLC分析。另外，各浓度是以重量表示的ppm。HPLC分析条件柱Peek(聚醚醚酮)柱(内径4.6mm，长10mm)1根，进样环管5μL，移动相乙腈/水＝7/3(容量比)，流速0.3mL/min，柱加热炉温度40℃，检测波长254nm。另外，选择作为上述K′式的To的在填充剂中完全不保留的成分，此次以苯作为指标。
通过HPLC得到的保留时间，计算各化合物的K′。其结果示于表1。
另外，作为比较例，使用没有结合酞菁骨架的キトパ一ルBCW3003、キトパ一ルBCW3503，将其填充到与上述同样的Peek柱中，与上述同样地进行HPLC分析。通过所得保留时间，计算各化合物的K′。其结果合并示于表1。
表1 K′(容量比)的测定

由表1表明，结合了金属酞菁骨架的キトパ一ルA～D，与没有结合酞菁骨架的キトパ一ル相比，蒽和苯并菲的K′较大。这样，本发明的结合酞菁骨架的多孔性材料，在用于固相提取的情况下，可以更迅速地解吸附环境中所含的上述那样的多环类有机物质，另外在用于HPLC等的色谱的情况下，可以更迅速地进行分析。
权利要求
1.一种粒状多糖类聚合物，其在多孔性的粒状多糖类聚合物上结合有酞菁骨架。
2.如权利要求1所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，粒状多糖类聚合物的粒径为1μm～2mm。
3.如权利要求1或2所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，粒状多糖类聚合物进行了交联。
4.如权利要求1～3所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，粒状多糖类聚合物为粒状多孔性壳聚糖或粒状多孔性甲壳质。
5.如权利要求1～4的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，粒状多糖类聚合物的BET表面积为10m2/g或其以上。
6.如权利要求1～5的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，酞菁骨架的结合量为每1g粒状多糖类聚合物结合5μ摩尔～1毫摩尔。
7.如权利要求1～6的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，酞菁骨架和粒状多糖类聚合物是通过共价键结合的。
8.如权利要求7所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，酞菁骨架和粒状多糖类聚合物，是通过利用了粒状多糖类聚合物的羟基和/或氨基的共价键结合的。
9.如权利要求8所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，酞菁骨架和粒状多糖类聚合物是通过利用了下述反应的共价键进行结合的，所述反应是粒状多糖类聚合物的羟基和/或氨基，与酞菁活性染料的反应活性基团之间的反应，所述酞菁活性染料具有对于粒状多糖类聚合物的羟基和/或氨基为反应活性的基团。
10.如权利要求9所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，上述酞菁活性染料的反应活性基团为选自二卤代三嗪、单卤代三嗪、三卤代嘧啶、硫酸基乙基砜、二卤代喹喔啉、二卤代哒嗪酮、二卤代酞嗪、硫酸基乙基砜酰胺、单或二卤代嘧啶、丙烯酰胺、乙烯基砜、二卤代苯并噻唑、羟甲基胺、酰基氯中的至少一个反应基团。
11.如权利要求10所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，酞菁活性染料中的上述反应活性基团是通过2价的基团与酞菁核结合的。
12.如权利要求1～11的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物的制备方法，其特征在于，使粒状多糖类聚合物的羟基和/或氨基与酞菁活性染料的反应活性基团进行反应。
13.如权利要求12所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物的制备方法，其特征在于，上述酞菁活性染料的反应活性基团为选自二卤代三嗪、单卤代三嗪、三卤代嘧啶、硫酸基乙基砜、二卤代喹喔啉、二卤代哒嗪酮、二卤代酞嗪、硫酸基乙基砜酰胺、单或二卤代嘧啶、丙烯酰胺、乙烯基砜、二卤代苯并噻唑、羟甲基胺、酰基氯中的至少一个反应基团。
14.一种用于浓缩、精制或分离多环类有机物质的、结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其特征在于，使用权利要求1～11的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物。
15.一种化合物分离用具，其特征在于，是使用权利要求1～11的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物而形成的。
16.如权利要求15所述的化合物分离用具，上述化合物分离用具为柱、筒、圆盘、过滤器、板或毛细管。
17.如权利要求15或16所述的化合物分离用具，其特征在于，用于多环类有机物质的浓缩、精制或分离。
18.如权利要求17所述的化合物分离用具，其特征在于，上述多环类有机物质为选自具有2个或其以上环的芳香族化合物或杂环化合物中的1种或至少2种化合物。
19.一种多环类有机物质的浓缩方法，其特征在于，使多环类有机物质吸附于权利要求1～11的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物上，然后将所吸附的多环类有机物质解吸附。
20.如权利要求19所述的多环类有机物质的浓缩方法，其特征在于，在含有多环类有机物质的气体中或液体中，使多环类有机物质吸附于权利要求1～11的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物上，然后将所吸附的多环类有机物质用溶剂洗脱进行解吸附。
21.如权利要求19或20所述的多环类有机物质的浓缩方法，其特征在于，上述多环类有机物质为选自具有2个或其以上环的芳香族化合物或杂环化合物中的1种或至少2种化合物。
22.一种多环类有机物质的分离方法，其特征在于，使多环类有机物质吸附于权利要求1～11的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物上，然后将所吸附的多环类有机物质解吸附。
23.如权利要求22所述的多环类有机物质的分离方法，其特征在于，在含有多环类有机物质的气体中或液体中，使该多环类有机物质吸附于权利要求1～11的任一项所述的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物上，然后将所吸附的多环类有机物质以用溶剂洗脱进行解吸附。
24.如权利要求22或23所述的多环类有机物质的分离方法，其特征在于，上述多环类有机物质为选自具有2个或其以上环的芳香族化合物或杂环化合物中的1种或至少2种化合物。
全文摘要
本发明提供一种结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，其是使酞菁骨架在进行交联处理后的粒状多孔性壳聚糖上进行共价结合而形成的交联聚合物。通过将其作为吸附剂使用可选择性地吸附、解吸附或分离混杂在溶液中的多环类有机物质。本发明的结合有酞菁骨架的粒状多糖类聚合物，对于多环类有机物质的吸附能力优异，并且对所吸附的多环类有机物质的解吸附的能力也优异。因此，本发明的交联聚合物，对于选择性吸附、解吸附浓缩、分离微量存在于环境、食品、嗜好品、生物样品等中的多环类有机物质特别有用，可广泛用于诱变剂的定性、定量或除去。
文档编号G01N30/88GK1898018SQ200480038559
公开日2007年1月17日 申请日期2004年12月22日 优先权日2003年12月22日
发明者藤本悦男, 篠田晶子, 森川宏平 申请人:昭和电工株式会社