专利名称：在不含羟基的聚合物之上Ce(Ⅳ)-引发的接枝聚合的制作方法
在不含羟基的聚合物之上Ce (I V)-引发的接枝聚合本发明涉及制备新的分离材料的方法，以及由此制得的分离材料和其用于将带电 荷生物高分子与液体分离的用途。现有技术色谱法是最适用于将生物高分子与液体分离的方法之一。特别地，基于聚合物的 色谱材料相对于基于硅石的材料在生物药物的纯化方面是有利的，因为聚合物可以这样来 制备使得它们在处理过程中所必须的借助氢氧化钠溶液清洗经填充色谱柱之后仍存活。除了疏水性交互作用色谱法(HIC)、尺寸排阻色谱法(SEC)、混合模式色谱 法和亲合力色谱法之外，还非常普遍地使用离子交换色谱法(IEX)。另外，其它类型 的色谱法例如反相色谱法也是已知的。各种色谱介质和制备性色谱法的综述描述于 例如“Bioseparation and Bioprocessing “ , 2007,编辑 Ganapathy Subramanian, Wiley-VCH Verlag GmbH&Co KGaA。通过将相应官能化单体接枝到许多不同表面之上获得的线型聚合物适用于形成 期望的色谱材料官能度自许多年来便已获知。如果该官能化涉及化学键合的离子基团，相 应材料可以用于离子交换色谱法(W. Muller, J. Chromatography 1990，510，133-140)。专 利EP 0337144或US 5，453，186中公开了旨在用于分级(Fraktionierung)生物高分子的 相当大数目的可能的接枝聚合物结构。专利文献中还已知了通过共聚获得的包含多于一种 单体单元的接枝聚合物。在EP 0337144或WO 9614151中公开的通过Ce(IV)离子引发的接枝聚合中，利用 在所用载体材料表面之上存在的羟基，以产生在基础载体上与聚合物的共价键。因此，这种 方法显得仅适用于在给定的反应条件下在表面上具有羟基的载体材料，而不适用于缺少这 些基团的材料。所用的载体材料(通过Ce(IV)引发的接枝聚合将色谱活性基团键合到其 上)通常是无机载体材料，例如SiO2, Al2O3，MgO, TiO2或灶02。在这些材料的情形下，甚至 能够提高位于表面之上的OH基团数目，以在随后反应中实现反应性基团的更密集覆盖(EP 1051254B1)。由于这些氧化物无机载体材料的多种反应可能性，通常通过接枝聚合获得的 色谱材料采用相应氧化物无机载体材料，特别是适宜硅酸盐、或硅胶来制备。对于许多色谱分离问题而言有利的是使用利用有机载体材料制得的色谱材料。如 果期望制备可以在高流速下采用的碱性、而且也是压力稳定的色谱用吸附剂时，这点是特 别期望的。有机载体材料的这些性能也必须在衍生之后得以保持且必须不会受损。EP 0337144A1或WO 96/31549A1公开了在聚合物基础载体表面之上具有羟基的 载体材料用于Ce(IV)-引发的接枝聚合，用于制备离子交换剂。EP 0337144A1描述了用于 离子交换色谱法的吸附剂，其尤其是采用二醇取代的(甲基)丙烯酸酯-交联的聚合物作 为基础材料(将衍生化的丙烯酰胺单体接枝到其之上)来制备的。这样制得的离子交换 剂显示良好分离性能和良好压力稳定性，但是对碱性溶液具有有限的稳定性。另一方面， W003/031062公开了使用含有二醇基团的交联乙烯基聚合物用作基础材料，在铈(IV)-引 发的聚合反应中将聚合物施加到其上。
在具有羟基的载体材料之上进行接枝聚合的基本缺点在于，表面上可用于反应的 OH基团数目是有限的。如果期望实现接枝上的聚合物更大的表面覆盖度，必须通过额外的 和准备性反应步骤来提高反应性OH基团数目，如EP 1051254B 1中所述。相反地，DE 4129901A1描述了使用聚酰胺颗粒作为基础材料用于接枝聚合的色谱 材料。这种情形下，接枝聚合通过辐射诱导。但是，这种方法实施时复杂且耗时。另外，基 于此制得的色谱材料并不适用于所有的分离方法。发明目的由此本发明的目的是提供一种方法，其提供了以简单且通用的方式制备接枝聚合 的色谱材料的方法，其基于虽然在表面上并不具有反应性羟基但是可以在以Ce(IV)离子 引发的接枝聚合反应中以简单方式衍生化的聚合物。本发明的目的还在于提供一种相应方 法，其简单且廉价地进行，并且提供了关于分离多种来源的物质混合物的可能性，以及关于 对酸、碱、压力或流动条件影响的稳定性具有宽泛应用范围的色谱材料。发明主题本发明目的通过在Ce (IV)引发剂存在下由在表面上无OH基团的有机聚合物基础 材料的接枝聚合制备色谱材料的新方法得以实现。所用的基础材料可以是由均聚物或共聚 物组成的颗粒状聚合物，其通过含乙烯基的单体聚合形成且不含游离羟基。适用于这个目 的的含多乙烯基的单体可以是，例如，二乙烯基苯、三乙烯基苯、二乙烯基甲苯、二乙烯基吡 啶、二乙烯基萘、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯 酸酯、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、N, N- 二乙烯基亚乙基脲和N，N- 二乙烯基亚丙基脲。使含 有单个乙烯基的单体例如甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基 丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯腈、 N-乙烯基吡咯烷酮、N-甲基-N-乙烯基乙酰胺、氯苯乙烯、或氨基苯乙烯，排他性地与一种 上述多乙烯基化合物组合地反应，用于制备依据本公开内容适宜的共聚物。随后反应中，以 适宜方式使不含羟基的这些聚合物颗粒进行接枝聚合。所用不含羟基的基础材料优选地由平均粒径范围为20nm 1000 μ m的颗粒组成。 但是，也可以在成形聚合物体的表面上，或者在单块、多孔聚合物体如单块分离柱的表面上 进行接枝聚合。令人吃惊地，依据本发明能够通过Ce(IV)-引发的接枝聚合使所述聚合物 材料的表面衍生化。该衍生化可以在相应聚合物颗粒之上以及相应成形的单块聚合物体之 上进行。特别地，能够使载体材料的大孔和中空二者的孔内表面均勻地衍生化，包括聚合物 颗粒的孔内表面。但是，也可以这样来处理聚合物分离膜。不含羟基的表面的衍生化可以通过由相同类型的单体或者由至少两种不同单体 单元组成的接枝聚合物来进行。共价键合于分离材料表面的接枝聚合物的制备优选地使用 通式(1)或通式O)的水溶性单体单元来进行，权利要求
1.用于制备色谱材料的方法，其特征在于，在Ce(IV)催化剂的存在下使在表面上无OH 基团的有机聚合物基础材料进行接枝聚合。
2.权利要求1的方法，其特征在于，所用的聚合物基础材料是颗粒状聚合物或成型聚 合物，其通过选自下列的单体聚合或共聚合制得含有多个乙烯基的单体如二乙烯基苯、三 乙烯基苯、二乙烯基甲苯、二乙烯基吡啶、二乙烯基萘、乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二 甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、N, N-亚甲基双丙烯酰胺、N, N- 二乙烯基亚乙基 脲和N，N- 二乙烯基亚丙基脲，以及含有单个乙烯基的单体如甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲 基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙 酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、N-乙烯基吡咯烷酮、N-甲基-N-乙烯基乙酰胺、丙烯腈、氯苯 乙烯和氨基苯乙烯。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于，所用的基础材料是平均粒径范围为20nm 1000 μ m的颗粒。
4.权利要求1 3中一项或多项的方法，其特征在于，所用的基础材料是平均颗粒表面 积范围为20 1200m2/g、优选地颗粒表面积范围为100 600m2/g的颗粒。
5.权利要求1或2的方法，其特征在于，使整块物体形式的基础聚合物进行接枝聚合。
6.权利要求1 5中一项或多项的方法，其特征在于，在作为催化剂的硝酸铈(IV)铵 的存在下进行接枝聚合。
7.权利要求1 6中一项或多项的方法，其特征在于，在至少一种选自硝酸、硫酸和盐 酸的无机酸存在下进行Ce (IV)离子催化的反应。
8.权利要求1 7中一项或多项的方法，其特征在于，在质子溶剂中进行接枝聚合。
9.权利要求1 8中一项或多项的方法，其特征在于，所用溶剂是水。
10.权利要求1 9中一项或多项的方法，其特征在于，a)将亲水性单体溶解于水中，任选地使其与其它单体混合，b)将所获溶液与所述载体材料以这样方式混合使得每升沉积的聚合物材料使用 0. 05 IOOmol的总单体，c)将溶解于无机酸中的铈(IV)盐加到所获悬浮液中，由此设定范围为0 5的pH，和d)使该反应混合物在0.5 72小时内进行接枝聚合。
11.通过依据权利要求1 10中一项或多项的方法制得的分离材料。
12.含有依据权利要求11的分离材料的色谱柱。
13.依据权利要求11的分离材料在色谱柱中的用途。
14.依据权利要求11的分离材料用于将生物高分子与液体介质分离的用途。
全文摘要
本发明涉及制备具有改进的结合量的分离材料的方法，和制得的材料及其用于将任选带电荷的生物高分子与液体分离的用途。
文档编号B01J20/32GK102046285SQ200980120019
公开日2011年5月4日 申请日期2009年5月5日 优先权日2008年5月30日
发明者M·约恩克 申请人:默克专利股份公司