ビーズポリマーから溶媒を除去する方法
【課題】ビーズポリマーから溶媒を除去する方法を提供する。
【解決手段】ビーズポリマーが水溶性カルボン酸の添加を含む有機溶媒の蒸留に付される、ビーズポリマーから有機溶媒を除去する方法。
【解決手段】ビーズポリマーが水溶性カルボン酸の添加を含む有機溶媒の蒸留に付される、ビーズポリマーから有機溶媒を除去する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビーズポリマーから有機溶媒を除去する方法に関する。該方法では、ビーズポリマーは、水溶性カルボン酸の添加を含む有機溶媒の蒸留に付される。本発明はさらに、有機溶媒の含有率が５００ｐｐｍ未満であるビーズポリマーと、そのほかにイオン交換体を調製するためのその使用と、に関する。本発明はさらに、ビーズポリマーから溶媒を除去するための親水性カルボン酸の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビーズポリマーは、周知であり、たとえば、イオン交換体を調製するために使用される。ビーズポリマーの調製も、同様に公知であり、たとえば、ビニル系モノマーのビーズ重合によって実施可能である。ビーズ重合反応を有機溶媒（ポロゲン）の存在下で行う場合、生成物は、多孔性ビーズポリマーとして知られるものであり、これはポア構造を有する。
【０００３】
当業者には公知のように、ポア構造は、架橋剤の含有率を変化させることにより、さらにはポロゲンの性質および量により、制御可能である。通常使用されるポロゲンは、４−メチル−２−ペンタノール、イソブタノール、メチルイソブチルケトン、トルエン、イソオクタン、またはイソドデカンなどの有機溶媒である。たとえば米国特許第４，３８２，１２４号明細書、米国特許第３，５８６，６４６号明細書、およびＤＥ１１１３５７０Ｂ１を参照されたい。
【０００４】
調製プロセスの後、一般的には、ポア構造を開放するためにポロゲンを除去しなければならない。いくつかの用途では、たとえば、飲食品工業や医薬品工業で多孔性ビーズポリマーを使用する場合には、毒性学に関連する理由により、ポロゲンの残留含有率は、最大でも非常に低い値であり、典型的には数ｐｐｍを超えることがは許されない。
【０００５】
上述の用途向けにほとんど完全に除去しなければならない他の有機溶媒が存在する。その例は、残留量の未反応モノマー、ならびにイオン交換体を与えるために、基材樹脂を与えるために、および機能性吸着材を与えるために、多孔性ビーズポリマーおよび非多孔性ビーズポリマーを官能化する際に使用された残留量の有機溶媒である。
【０００６】
ビーズポリマーから有機溶媒を除去するために種々の方法が使用される。
【０００７】
共沸蒸留では、有機溶媒は、単に蒸留によりビーズポリマーの水性懸濁液から除去される。このプロセスは、有機溶媒がある程度の水溶性を有する場合にのみ機能し、一般的には、上述の用途に必要とされる低い残留値に対処しえない。
【０００８】
他の選択肢として、有機溶媒を他の有機溶媒により抽出することが可能である。抽出剤が水溶性でない場合、結果的に、追加の工程でそれをビーズから除去しなければならない。それが水溶性である場合、ビーズを水で洗浄することによりそれを除去することが可能である。しかしながら、この場合、生成物は、除去しなければならない多量の汚染廃水であり、処理費用の増大を招く。さらに、この場合、有機溶媒の低残留含有率を達成できるという保証はない。
【０００９】
また、ビーズポリマーのスチーム処理によって有機溶媒を除去することも可能である。しかしながら、スチームを用いるとビーズポリマー床中にスチームが凝縮するので技術的問題を抱えることになり、しかもすべてのビーズの均一処理を達成するために非常に時間のかかる操作が必要となる。さらに、多孔性ビーズポリマーの場合、ポリマー網状構造体の軟化点を超えると、強い熱応力によりビーズのポア構造が圧潰する可能性がある。
【００１０】
揮発性低沸点有機溶媒を使用した場合、ビーズを乾燥させることにより有機溶媒を除去することも可能である。しかしながら、有機溶媒の低残留含有率を達成するために長い乾燥時間が必要であり、しかも大量の溶媒含有排出空気が発生するので、これを浄化しなければならない。
【００１１】
ＥＰ１３５０８０９Ａ１には、水溶性有機溶媒（エチレングリコール誘導体）の添加を含む蒸留により有機溶媒を除去する方法が記載されている。しかしながら、このプロセスの蒸留温度は、除去される有機溶媒の沸点よりも高くなければならず、その結果、エネルギー消費量が増大し、とくに官能基化されている場合にはビーズポリマーが損傷する可能性がある。
【特許文献１】米国特許第４，３８２，１２４号明細書
【特許文献２】米国特許第３，５８６，６４６号明細書
【特許文献３】ＤＥ１１１３５７０Ｂ１
【特許文献４】ＥＰ１３５０８０９Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このプロセスでは、５００ｐｐｍ未満の有機溶媒の残留レベルが確実に達成されるわけではない。したがって、本発明の目的は、ビーズポリマーから有機溶媒を除去するための非侵食的で低コストの環境に適合しうる方法を提供することである。
【００１３】
本発明に係る方法により５００ｐｐｍ未満の含有率の有機溶媒を有するビーズポリマーを取得可能とすることが、本発明の意図するところである。本発明のさらなる目的は、内容説明および実施例から明らかである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は、ビーズポリマーが水溶性カルボン酸の添加を含む有機溶媒の蒸留に付される、ビーズポリマーから有機溶媒を除去する方法により達成される。
【００１５】
本発明はさらに、有機溶媒の含有率が５００ｐｐｍ未満であるビーズポリマーを提供する。本発明はさらに、イオン交換体を調製するための、有機溶媒の含有率が５００ｐｐｍ未満であるビーズポリマーの使用を提供する。本発明はさらに、ビーズポリマーから有機溶媒を除去するための親水性カルボン酸の使用を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の目的では、有機溶媒は、飽和、不飽和、および／または芳香族でありうる。また、有機溶媒は、１〜３０個の炭素原子、好ましくは１〜２０個の炭素原子、とくに好ましくは１〜１０個の炭素原子、および適切であれば１個以上のヘテロ原子を有する。
【００１７】
本発明に係る方法によりとくに効果的に除去されうる有機溶媒は、２０℃における水への溶解度が２０重量％未満、好ましくは１０重量％未満、特定的には５重量％未満である。本発明のとくに好ましい一実施形態によれば、０℃〜１００℃、好ましくは１０〜５０℃の温度で液体である有機溶媒が除去される。有機溶媒の沸点が１ｂａｒにおいて２２０℃未満、好ましくは１８０℃未満、とくに好ましくは１５０℃未満であることがとくに有利である。例としては、５〜１２個の炭素原子を含有する線状および分枝状のアルカン、たとえば、イソドデカン、イソオクタン、オクタン、ヘプタン、ヘキサン、ペンタン；５〜１２個の炭素原子を有するシクロアルカン、たとえば、シクロヘキサンおよびメチルシクロヘキサン；芳香族溶媒、たとえば、ベンゼン、トルエン、スチレン、メチルスチレン、α−メチルスチレン、エチルスチレン、エチルベンゼン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、およびナフタレン；水溶性でなく４〜１５個の炭素原子を有するアルコール、たとえば、ｎ−ブタノール、２−エチル−１−ヘキサノール、および４−メチル−２−ペンタノール；水溶性でないエステル、たとえば、エチルアセテート、ｎ−ブチルアセテート、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、ジオクチルフタレート、およびジブチルフタレート；脂肪族エーテル、たとえば、ジエチルエーテルおよびジブチルエーテル；水溶性でないケトン、たとえば、メチルイソブチルケトンおよびシクロヘキサノン；塩素化アルカン、たとえば、クロロホルム、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン、および１，２−ジクロロプロパン；さらには揮発性シリコーン、たとえば、ヘキサメチルジシロキサンおよびデカメチルテトラシロキサンが挙げられうるが、これらに限定されるものではない。本発明に係る方法はまた、当然ながら、上述の溶媒の混合物を除去することも可能である。
【００１８】
ビーズポリマーの構造および調製については、当業者に公知である。ビーズポリマーは、通常、０．０１μｍ〜２０００μｍの平均直径を有する固体丸形粒子である。好ましい調製方法は、１種以上のビニル系モノマーの使用を含む。例としては、次のビニル系モノマー：ビニル芳香族モノマー、たとえば、スチレン、メチルスチレン、エチルスチレン、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ビニルナフタレン；アクリル系およびメタクリル系モノマー、たとえば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、およびメタクリロニトリル；ビニルエーテル、たとえば、エチルビニールエーテル、ブチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、およびジエチレングリコールジビニルエーテル；ビニルエステル、たとえば、ビニルアセテートおよびビニルプロピオネート、ならびにビニルシラン、たとえば、トリメトキシビニルシランおよびトリエトキシビニルシラン、さらには上述の化合物の混合物が挙げられうるが、これらに限定されるものではない。
【００１９】
本発明に係る方法は、多孔性ビーズポリマーから有機溶媒を除去するのにとくに好適である。本発明において、多孔性ビーズポリマーとは、ミクロポア、メソポア、およびマクロポアを構成するポア体積が、それぞれのタイプのポアに好適な試験法（ミクロポアおよびメソポアに対しては窒素吸着ポロシメトリー、メソポアおよびマクロポアに対しては水銀圧入ポロシメトリー）により決定したときに、少なくとも０．１ｃｍ３／ｇ、好ましくは少なくとも０．２５ｃｍ３／ｇであるビーズポリマーのことである。ミクロ多孔性、メソ多孔性、およびマクロ多孔性という用語については、技術文献に既に詳細に記述されている（たとえば、ザイドル（Ｓｅｉｄｌ）ら著、高分子科学の進歩（Ａｄｖ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ）、第５巻（１９６７年）、第１１３−２１３頁を参照されたい）。
【００２０】
除去される有機溶媒の蒸留は、好ましくは、ビーズポリマーの水性分散物の状態で行われる。蒸留プロセスの開始時の分散物の固形分含有率は、有利には５重量％〜５０重量％であるが、他の固形分含有率もまた可能である。分散物を攪拌可能な状態に保持することが有利である。
【００２１】
分散物温度および蒸留操作を均一にするために、蒸留中、分散物は攪拌可能である。有利には、ビーズポリマーに機械的損傷を与えることなく反応器内容物の良好な混合が行われるように、容器のサイズおよび攪拌機の特性に応じて攪拌機回転速度を設定する。１０〜２５０ｒｐｍの攪拌機回転速度が典型的である。
【００２２】
本発明の好ましい一実施形態によれば、蒸留は、水溶性カルボン酸と、除去される有機溶媒と、適切であれば水と、で構成された存在する混合物の沸点において１ｂａｒで行われる。本発明に係る方法の特定の特徴は、蒸留プロセス時に添加される水溶性カルボン酸の沸点が、除去される溶媒の沸点を超えることが絶対的に必要とされるわけではない点である。したがって、たとえば、ギ酸（１ｂａｒの沸点１０２℃）の添加を含む蒸留によりトルエン（１ａｔｍの沸点１１８℃）を除去することが可能である。
【００２３】
しかしながら、本発明に係る方法は、１ｂａｒの圧力における蒸留に絶対的に限定されるわけではない。必要であれば、１ｂａｒのときよりも低い温度において減圧下で蒸留を行うことも可能である。
【００２４】
本発明において、水溶性カルボン酸とは、２０℃における水への溶解度が少なくとも５重量％、好ましくは少なくとも１０重量％、とくに好ましくは少なくとも２０重量％であるものである。本発明によれば、とくに好適な水溶性カルボン酸は、２０℃かつ１ｂａｒで液体である。本発明の好ましい一実施形態によれば、水溶性カルボン酸として水溶性モノカルボン酸が使用される。ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、およびイソ酪酸が、とくに好適である。ギ酸、酢酸、およびプロピオン酸が好ましく、ギ酸がとくに好ましい。上述の酸の混合物を使用することも可能である。
【００２５】
水溶性カルボン酸の使用量は、好ましくは少なくとも５重量％、とくに好ましくは少なくとも１０重量％、特定的には少なくとも２０重量％である。その使用量はさらに、いずれの場合も水性相の全量を基準にして、好ましくは多くとも９０重量％、とくに好ましくは多くとも７０重量％である。水溶性カルボン酸の濃度は、少なくとも１時間、好ましくは少なくとも２時間、とくに好ましくは少なくとも４時間の蒸留過程中、有利には上述の濃度範囲内にある。
【００２６】
水溶性カルボン酸は、一度にまたは何度かに分けて添加可能である。水溶性カルボン酸は、好ましくは一度に添加される。蒸留の開始時に即時的に最初の仕込み物として部分量または全量の水溶性カルボン酸を使用することも可能である。水溶性カルボン酸の添加時の形態は、純物質または水溶液の形態でありうる。
【００２７】
本発明に係る蒸留操作の終了時、ビーズポリマー中の有機溶媒の残留含有率は、いずれの場合も乾燥ビーズポリマーを基準にして、好ましくは５００ｐｐｍ未満、とくに好ましくは１００ｐｐｍ未満、特定的には２０ｐｐｍ未満、なかでもとくに好ましくは５ｐｐｍ未満である。
【００２８】
本発明に係る方法により調製されたビーズポリマーは、気体および／または液体、特定的には水および／または水溶液を精製する際に吸着材樹脂として優れた使用適性を有する。例を挙げると、吸着材樹脂は、特定の有機化合物、たとえば、塩素系溶媒、芳香族溶媒、フェノール類、および／または放臭物質を記載の液体および／または気体から選択的に除去する。
【００２９】
本発明に係るビーズポリマーは、同様にクロマトグラフィーにおける分離手段としても優れた使用適性を有する。該ポリマーは、適切であれば官能化の後、生物学的活性化合物（活性成分）の溶液、たとえば、とくにバイオテクノロジーにおいてこの目的のために特別に培養された細胞培養物および／または微生物から得られるような溶液を精製するうえでとくに良好な適性を有する。こうした生物学的活性化合物として挙げられうる例は、抗生物質、たとえば、シクロスポリン、ペニシリン、テトラサイクリン、グリコペプチド、マクロライド、ポリペプチド、タンパク質、たとえば、インスリン、エリトロポイエチン、または凝固因子ＶＩＩＩであるが、これらに限定されるものではない。生物学的活性化合物の溶液の精製はまた、たとえば、コレステロール、トキシン、および／または免疫複合体を血液から選択的に吸着することにより、血液および／または血漿のクロマトグラフィー精製（透析として知られる）を行うことをも包含する。
【００３０】
本発明に係る方法により調製されたビーズポリマーはまた、イオン交換体の調製に対しても優れた適性を有する。該ポリマーは、有利には、当業者に公知の従来の官能化方法によりイオン交換体に変換される。
【００３１】
強酸性陽イオン交換体を調製するために、本発明に係るビーズポリマーは、好ましくは、スルホン化される。この場合、好適なスルホン化剤は、硫酸、三酸化硫黄、およびクロロスルホン酸である。好ましいのは、９０〜１００％、とくに好ましくは９６〜９９％の濃度の硫酸である。スルホン化温度は、一般的には５０〜２００℃、好ましくは９０〜１３０℃である。所望により、スルホン化時に膨潤剤を使用することが可能である。その例は、クロロベンゼン、ジクロロエタン、ジクロロプロパン、またはメチレンクロリドである。スルホン化の後、スルホン化生成物および残留酸で構成される反応混合物を室温まで冷却し、最初に漸減濃度の硫酸で、次に水で希釈する。所望により、精製のために、本発明に従って得られるＨ形の陽イオン交換体を７０〜１４５℃、好ましくは１０５〜１３０℃の温度で脱イオン水により処理することが可能である。多くの用途では、陽イオン交換体を酸形からナトリウム形に変換することが有利である。この変換のために、１０〜６０％、好ましくは４０〜５０％の濃度を有する水酸化ナトリウム溶液が使用される。変換温度もまた、重要である。６０〜１２０℃、好ましくは７５〜１００℃の変換温度は、イオン交換体ビーズに欠陥を生じることはなく、とくに有利な純度を与えることが判明した。
【００３２】
本発明に係るビーズポリマーはまた、陰イオン交換体を調製するために使用することも可能である。この場合、好適な方法は、ビーズポリマーのハロアルキル化およびそれに続くアミノ化である。好ましいハロアルキル化剤は、クロロメチルメチルエーテルである。ジメチルアミンなどの第二級アミンと反応させることにより、ハロアルキル化ポリマーから弱塩基性陰イオン交換体を与えることが可能である。それに対応して、ハロアルキル化ポリマーを、トリメチルアミン、ジメチルイソプロピルアミン、またはジメチルアミノエタノールなどの第三級アミンと反応させると、強塩基性陰イオン交換体を与える。
【００３３】
フタルイミド法として知られる方法を用いて、ビーズポリマーのアミドアルキル化により陰イオン交換体を調製することも可能である。アミドメチル化試薬を調製するために、たとえば、フタルイミドまたはフタルイミド誘導体を溶媒に溶解して、ホルマリンと混合する。次に、水の脱離により、それからビス（フタルイミド）エーテルを形成する。適切であれば、ビス（フタルイミド）エーテルをフタルイミドエステルに変換することが可能である。本発明の目的に合った好ましいフタルイミド誘導体は、フタルイミド自体またはメチルフタルイミドなどの置換型フタルイミドである。アミドメチル化試薬の調製で使用される溶媒は、ポリマーの膨潤に好適な不活性溶媒、好ましくは塩素化炭化水素、とくに好ましくはジクロロエタンまたはメチレンクロリドである。官能化する場合、プロセスの工程ｃ）から得られる架橋ビーズポリマーをアミドメチル化剤と反応させる。その際に使用される触媒としては、オレウム、硫酸、または三酸化硫黄が挙げられる。この場合、反応温度は、２０〜１２０℃、好ましくは５０〜１００℃である。１００〜２５０℃、好ましくは１２０〜１９０℃の温度において、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水性またはアルコール性の溶液でアミドメチル化架橋ビーズポリマーを処理することにより、フタル酸基の開裂ひいてはアミノメチル基の放出を達成する。水酸化ナトリウム溶液の濃度は、１０〜５０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の範囲内である。最後に、得られたアミノメチル化ビーズポリマーをアルカリが含まれなくなるまで脱イオン水で洗浄する。プロセスのさらなる工程では、アルキル化剤との反応により、アミノメチル基を含有するビーズポリマーを陰イオン交換体に変換する。好ましくは、ロイカート・ヴァラッハ（Ｌｅｕｃｋａｒｔ−Ｗａｌｌａｃｈ）法によりアルキル化を行う。とくに良好な適性を有するロイカート・ヴァラッハ（Ｌｅｕｃｋａｒｔ−Ｗａｌｌａｃｈ）試薬は、還元剤としてのホルムアルデヒドとギ酸との組合せである。アルキル化反応は、２０〜１５０℃、好ましくは４０〜１１０℃の温度および大気圧〜６ｂａｒの圧力で行われる。アルキル化の後、得られた弱塩基性陰イオン交換体を完全にまたはある程度まで四級化可能である。たとえば、メチルクロリドを用いて四級化を行うことが可能である。ＥＰ−Ａ１０７８６８８には、たとえば、フタルイミド法による陰イオン交換体の調製についてさらに詳しく記載されている。
【００３４】
キレート形成性樹脂も本発明に係るビーズポリマーから容易に調製可能である。たとえば、ハロアルキル化ポリマーをイミノ二酢酸と反応させると、イミノ二酢酸タイプのキレート形成性樹脂を与える。
【００３５】
以下の節では、いくつかの実施例を用いて本発明に係る方法について説明する。これらの実施例は、単に指針としての役割を果たすにすぎず、以上に記載の本発明に係る方法を絶対的に限定するものではない。
【実施例】
【００３６】
実施例１：単蒸留によるトルエンの除去（本発明に係らない）
ジビニルベンゼン（４７３ｇ、工業品質、純度８０％）、トルエン（７２０ｇ）、およびｔｅｒｔ−ブチル２−エチルペルオキソヘキサノエート（２．８ｇ）で構成された混合物を懸濁重合することにより、ポロゲンを十分に含浸させたビーズポリマーを調製した。
【００３７】
サーモスタット、攪拌機、および蒸留ブリッジを備えた４リットル攪拌反応器内で、４８０ｇの得られたビーズポリマーを１５００ｍｌの水と共に最初の仕込み物として使用し、反応器内の沸点が１００℃に達して生成される残留留出物が水だけになるまで、蒸留を継続した。得られた留出物は、２８０ｍｌのトルエンおよび７６０ｍｌの水で構成された二相混合物であった。
【００３８】
１０ｍｌのビーズポリマーを取り出して水で洗浄した。ガスクロマトグラフィーにより決定された残留トルエン含有率は、９８００ｐｐｍ（０．９８％）であった。
【００３９】
実施例２：ギ酸の添加を含むトルエンの除去（本発明に係る）
５００ｍｌのギ酸（水中濃度８５％）を比較例１から得られた残留ビーズポリマーに添加し、この工程の留出物の量が７５０ｍｌに達するまで蒸留を継続した。反応器内の温度は、１０４℃まで上昇した。
【００４０】
１０ｍｌのビーズポリマーを取り出して水で洗浄した。ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のトルエンの残留含有率は、２００ｐｐｍであった。
【００４１】
３００ｍｌの水およびさらなる５００ｍｌのギ酸（水中濃度８５％）を残留ビーズポリマーに添加し、さらなる７５０ｍｌの液体を蒸留した。
【００４２】
反応器内の液体を吸引により除去して１５００ｍｌの水で置き換え、これを再び吸引により除去した。８０℃においてビーズを再び１５００ｍｌの水および４５ｇの水酸化ナトリウムと２時間混合し、次に、溶出液のｐＨが８未満になるまで、吸引濾過漏斗中で水により洗浄した。
【００４３】
ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のトルエンの残留含有率は、１５ｐｐｍ未満であった。イオン交換クロマトグラフィーにより決定されたナトリウムホルメートの残留含有率は、５ｐｐｍ未満であった。
【００４４】
実施例３：ギ酸の添加を含むトルエンの除去（本発明に係る）
ジビニルベンゼン（２５６ｋｇ、工業品質、純度８０％）、トルエン（３８４ｋｇ）、およびｔｅｒｔ−ブチル２−エチルペルオキソヘキサノエート（１．５４ｋｇ）で構成された混合物を懸濁重合することにより、ポロゲンを十分に含浸させたビーズポリマーを調製した。
【００４５】
ジャケット加熱および蒸留塔を備えたＨＣ鋼製の１０００リットル反応器内で、２００リットルの得られたビーズポリマーを５５０リットルのギ酸（水中濃度３２％）と共に最初の仕込み物として使用した。６７ｋｇのトルエンおよび４００リットルの水性相が凝縮されるまで、蒸留を継続した。反応器内の温度は、１０６℃まで上昇した。
【００４６】
５００ｍｌのビーズポリマーを取り出して水で洗浄した。ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のトルエンの残留含有率は、９３０ｐｐｍであった。
【００４７】
２５ｋｇのギ酸（濃度９８〜１００％）および２５リットルの水を反応器内容物に添加し、さらなる５０リットルの留出物を除去した。次に、２００リットルの水を添加し、再び２００リットルの留出物を除去した。
【００４８】
反応器内容物を吸引濾過漏斗に移し、１８７リットルの水で２回、１３４リットルの水酸化ナトリウム溶液（４重量％）で２回、２００リットルの水で４回、フィルター上でビーズポリマーを洗浄した。
【００４９】
ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のトルエンの残留含有率は、１９０ｐｐｍであった。
【００５０】
実施例４：単蒸留によるＭＩＢＫの除去（本発明に係らない）
ジビニルベンゼン（２４０ｇ、工業品質、純度８０％）、スチレン（８０ｇ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ、４８０ｇ）、およびジベンゾイルペルオキシド（３．２ｇ、純度７５％）で構成された混合物を懸濁重合することにより、ポロゲンを十分に含浸させたビーズポリマーを調製した。
【００５１】
サーモスタット、攪拌機、および蒸留ブリッジを備えた４リットル攪拌反応器内で、６２４ｇの得られたビーズポリマーを１５００ｍｌの水と共に最初の仕込み物として使用し、反応器内の沸点が１００℃に達して生成される残留留出物が水だけになるまで、蒸留を継続した。
【００５２】
１０ｍｌのビーズポリマーを取り出して水で洗浄した。ガスクロマトグラフィーにより決定されたＭＩＢＫの残留含有率は、２％（２０００ｐｐｍ）であった。
【００５３】
実施例５：ギ酸の添加を含むＭＩＢＫの除去（本発明に係る）
５００ｍｌのギ酸（水中濃度８５％）を実施例１から得られた残留ビーズポリマーに添加し、この工程の留出物の量が７５０ｍｌに達するまで蒸留を継続した。反応器内の温度は、１０４℃まで上昇した。
【００５４】
１０ｍｌのビーズポリマーを取り出して水で洗浄した。ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）の残留含有率は、７５ｐｐｍであった。
【００５５】
３００ｍｌの水およびさらなる５００ｍｌのギ酸（水中濃度８５％）を残留ビーズポリマーに添加し、さらなる７５０ｍｌの液体を蒸留した。
【００５６】
反応器内の液体を吸引により除去して１５００ｍｌの水で置き換え、これを再び吸引により除去した。８０℃においてビーズを再び１５００ｍｌの水および４５ｇの水酸化ナトリウムと２時間混合し、次に、溶出液のｐＨが８未満になるまで、吸引濾過漏斗中で水により洗浄した。
【００５７】
ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のＭＩＢＫの残留含有率は、１５ｐｐｍ未満であった。イオン交換クロマトグラフィーにより決定されたナトリウムホルメートの残留含有率は、７ｐｐｍ未満であった。
【００５８】
実施例６：ギ酸の添加を含むＤＣＥの除去（本発明に係る）
ＷＯ２００５／０７５５３０に係る３３μｍの平均ビーズ直径の単分散多孔性ビーズポリマーを、７２５．６ｇの単分散非架橋型ポリスチレンシードポリマー（平均ビーズ直径１８μｍ）、５４４２ｇのジビニルベンゼン、５４４ｇのトルエン、および１８１ｇのｔｅｒｔ−ブチル２−エチルペルオキソヘキサノエートから調製した。
【００５９】
ビーズポリマーを単離し、真空中、８０℃で２４時間乾燥させた。
【００６０】
シードポリマーに由来する可溶性ポリスチレンを除去するために、攪拌機、サーモスタット、および蒸留ブリッジを備えた４リットル反応器内で１５０ｇの乾燥ビーズポリマーを１５００ｍｌの１，２−ジクロロエタン（ＤＣＥ）で３回抽出した。
【００６１】
３回目の抽出操作の終了時、吸引によりＤＣＥを除去し（一方、より低密度のビーズポリマーを浮揚させた）、１５００ｍｌの水および５００ｍｌのギ酸（水中濃度８５％）を添加した。１４０ｍｌのＤＣＥおよび１１００ｍｌの水性相が凝縮されるまで、蒸留を継続した。
【００６２】
ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中の１，２−ジクロロエタンの残留含有率は、２０ｐｐｍ未満であった。
【００６３】
内容説明のところで他の選択肢として挙げられている水溶性カルボン酸を使用したときにも、同等の結果が得られる。
【００６４】
実施例７：プロピオン酸の添加を含むイソドデカンの除去（本発明に係る）
スチレン（８７２．２ｇ）、ジビニルベンゼン（６５．１ｇ、工業品質、純度８０％）、イソドデカン（工業品質、５９１ｇ）、およびｔｅｒｔ−ブチル２−エチルペルオキソヘキサノエート（５．７３ｇ）で構成された混合物を懸濁重合することにより、ポロゲンを十分に含浸させたビーズポリマーを調製した。
【００６５】
サーモスタット、攪拌機、および蒸留ブリッジを備えた４リットル攪拌反応器内で、７５０ｇの得られたビーズポリマーを１５００ｍｌのプロピオン酸（水中濃度７８％）と共に最初の仕込み物として使用し、生成される留出物が水だけになりイソドデカンを含まなくなるまで蒸留を継続した。
【００６６】
次に、５００ｍｌのプロピオン酸（水中濃度７８％）を添加し、この工程の留出物の量が５００ｍｌに達するまで蒸留を継続した。
【００６７】
１０ｍｌのビーズポリマーを取り出して水で洗浄した。ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のイソドデカンの残留含有率は、２００ｐｐｍであった。さらなる５００ｍｌのプロピオン酸（水中濃度７８％）を残留ビーズポリマーに添加し、さらなる５００ｍｌの液体を蒸留した。
【００６８】
もう一度、１０ｍｌのビーズポリマーを取り出して水で洗浄した。ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のイソドデカンの残留含有率は、７５ｐｐｍであった。さらなる５００ｍｌのプロピオン酸（水中濃度７８％）を残留ビーズポリマーに添加し、さらなる５００ｍｌの液体を蒸留した。
【００６９】
反応器内の液体を吸引により除去して１５００ｍｌの水で置き換え、これを再び吸引により除去した。８０℃においてビーズを再び１５００ｍｌの水および４５ｇの水酸化ナトリウムと２時間混合し、次に、溶出液のｐＨが８未満になるまで、吸引濾過漏斗中で水により洗浄した。
【００７０】
ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のイソドデカンの残留含有率は、２０ｐｐｍ未満であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビーズポリマーから有機溶媒を除去する方法に関する。該方法では、ビーズポリマーは、水溶性カルボン酸の添加を含む有機溶媒の蒸留に付される。本発明はさらに、有機溶媒の含有率が５００ｐｐｍ未満であるビーズポリマーと、そのほかにイオン交換体を調製するためのその使用と、に関する。本発明はさらに、ビーズポリマーから溶媒を除去するための親水性カルボン酸の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビーズポリマーは、周知であり、たとえば、イオン交換体を調製するために使用される。ビーズポリマーの調製も、同様に公知であり、たとえば、ビニル系モノマーのビーズ重合によって実施可能である。ビーズ重合反応を有機溶媒（ポロゲン）の存在下で行う場合、生成物は、多孔性ビーズポリマーとして知られるものであり、これはポア構造を有する。
【０００３】
当業者には公知のように、ポア構造は、架橋剤の含有率を変化させることにより、さらにはポロゲンの性質および量により、制御可能である。通常使用されるポロゲンは、４−メチル−２−ペンタノール、イソブタノール、メチルイソブチルケトン、トルエン、イソオクタン、またはイソドデカンなどの有機溶媒である。たとえば米国特許第４，３８２，１２４号明細書、米国特許第３，５８６，６４６号明細書、およびＤＥ１１１３５７０Ｂ１を参照されたい。
【０００４】
調製プロセスの後、一般的には、ポア構造を開放するためにポロゲンを除去しなければならない。いくつかの用途では、たとえば、飲食品工業や医薬品工業で多孔性ビーズポリマーを使用する場合には、毒性学に関連する理由により、ポロゲンの残留含有率は、最大でも非常に低い値であり、典型的には数ｐｐｍを超えることがは許されない。
【０００５】
上述の用途向けにほとんど完全に除去しなければならない他の有機溶媒が存在する。その例は、残留量の未反応モノマー、ならびにイオン交換体を与えるために、基材樹脂を与えるために、および機能性吸着材を与えるために、多孔性ビーズポリマーおよび非多孔性ビーズポリマーを官能化する際に使用された残留量の有機溶媒である。
【０００６】
ビーズポリマーから有機溶媒を除去するために種々の方法が使用される。
【０００７】
共沸蒸留では、有機溶媒は、単に蒸留によりビーズポリマーの水性懸濁液から除去される。このプロセスは、有機溶媒がある程度の水溶性を有する場合にのみ機能し、一般的には、上述の用途に必要とされる低い残留値に対処しえない。
【０００８】
他の選択肢として、有機溶媒を他の有機溶媒により抽出することが可能である。抽出剤が水溶性でない場合、結果的に、追加の工程でそれをビーズから除去しなければならない。それが水溶性である場合、ビーズを水で洗浄することによりそれを除去することが可能である。しかしながら、この場合、生成物は、除去しなければならない多量の汚染廃水であり、処理費用の増大を招く。さらに、この場合、有機溶媒の低残留含有率を達成できるという保証はない。
【０００９】
また、ビーズポリマーのスチーム処理によって有機溶媒を除去することも可能である。しかしながら、スチームを用いるとビーズポリマー床中にスチームが凝縮するので技術的問題を抱えることになり、しかもすべてのビーズの均一処理を達成するために非常に時間のかかる操作が必要となる。さらに、多孔性ビーズポリマーの場合、ポリマー網状構造体の軟化点を超えると、強い熱応力によりビーズのポア構造が圧潰する可能性がある。
【００１０】
揮発性低沸点有機溶媒を使用した場合、ビーズを乾燥させることにより有機溶媒を除去することも可能である。しかしながら、有機溶媒の低残留含有率を達成するために長い乾燥時間が必要であり、しかも大量の溶媒含有排出空気が発生するので、これを浄化しなければならない。
【００１１】
ＥＰ１３５０８０９Ａ１には、水溶性有機溶媒（エチレングリコール誘導体）の添加を含む蒸留により有機溶媒を除去する方法が記載されている。しかしながら、このプロセスの蒸留温度は、除去される有機溶媒の沸点よりも高くなければならず、その結果、エネルギー消費量が増大し、とくに官能基化されている場合にはビーズポリマーが損傷する可能性がある。
【特許文献１】米国特許第４，３８２，１２４号明細書
【特許文献２】米国特許第３，５８６，６４６号明細書
【特許文献３】ＤＥ１１１３５７０Ｂ１
【特許文献４】ＥＰ１３５０８０９Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このプロセスでは、５００ｐｐｍ未満の有機溶媒の残留レベルが確実に達成されるわけではない。したがって、本発明の目的は、ビーズポリマーから有機溶媒を除去するための非侵食的で低コストの環境に適合しうる方法を提供することである。
【００１３】
本発明に係る方法により５００ｐｐｍ未満の含有率の有機溶媒を有するビーズポリマーを取得可能とすることが、本発明の意図するところである。本発明のさらなる目的は、内容説明および実施例から明らかである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は、ビーズポリマーが水溶性カルボン酸の添加を含む有機溶媒の蒸留に付される、ビーズポリマーから有機溶媒を除去する方法により達成される。
【００１５】
本発明はさらに、有機溶媒の含有率が５００ｐｐｍ未満であるビーズポリマーを提供する。本発明はさらに、イオン交換体を調製するための、有機溶媒の含有率が５００ｐｐｍ未満であるビーズポリマーの使用を提供する。本発明はさらに、ビーズポリマーから有機溶媒を除去するための親水性カルボン酸の使用を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の目的では、有機溶媒は、飽和、不飽和、および／または芳香族でありうる。また、有機溶媒は、１〜３０個の炭素原子、好ましくは１〜２０個の炭素原子、とくに好ましくは１〜１０個の炭素原子、および適切であれば１個以上のヘテロ原子を有する。
【００１７】
本発明に係る方法によりとくに効果的に除去されうる有機溶媒は、２０℃における水への溶解度が２０重量％未満、好ましくは１０重量％未満、特定的には５重量％未満である。本発明のとくに好ましい一実施形態によれば、０℃〜１００℃、好ましくは１０〜５０℃の温度で液体である有機溶媒が除去される。有機溶媒の沸点が１ｂａｒにおいて２２０℃未満、好ましくは１８０℃未満、とくに好ましくは１５０℃未満であることがとくに有利である。例としては、５〜１２個の炭素原子を含有する線状および分枝状のアルカン、たとえば、イソドデカン、イソオクタン、オクタン、ヘプタン、ヘキサン、ペンタン；５〜１２個の炭素原子を有するシクロアルカン、たとえば、シクロヘキサンおよびメチルシクロヘキサン；芳香族溶媒、たとえば、ベンゼン、トルエン、スチレン、メチルスチレン、α−メチルスチレン、エチルスチレン、エチルベンゼン、クロロスチレン、クロロメチルスチレン、およびナフタレン；水溶性でなく４〜１５個の炭素原子を有するアルコール、たとえば、ｎ−ブタノール、２−エチル−１−ヘキサノール、および４−メチル−２−ペンタノール；水溶性でないエステル、たとえば、エチルアセテート、ｎ−ブチルアセテート、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、ジオクチルフタレート、およびジブチルフタレート；脂肪族エーテル、たとえば、ジエチルエーテルおよびジブチルエーテル；水溶性でないケトン、たとえば、メチルイソブチルケトンおよびシクロヘキサノン；塩素化アルカン、たとえば、クロロホルム、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン、および１，２−ジクロロプロパン；さらには揮発性シリコーン、たとえば、ヘキサメチルジシロキサンおよびデカメチルテトラシロキサンが挙げられうるが、これらに限定されるものではない。本発明に係る方法はまた、当然ながら、上述の溶媒の混合物を除去することも可能である。
【００１８】
ビーズポリマーの構造および調製については、当業者に公知である。ビーズポリマーは、通常、０．０１μｍ〜２０００μｍの平均直径を有する固体丸形粒子である。好ましい調製方法は、１種以上のビニル系モノマーの使用を含む。例としては、次のビニル系モノマー：ビニル芳香族モノマー、たとえば、スチレン、メチルスチレン、エチルスチレン、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ビニルナフタレン；アクリル系およびメタクリル系モノマー、たとえば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、アクリロニトリル、およびメタクリロニトリル；ビニルエーテル、たとえば、エチルビニールエーテル、ブチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、およびジエチレングリコールジビニルエーテル；ビニルエステル、たとえば、ビニルアセテートおよびビニルプロピオネート、ならびにビニルシラン、たとえば、トリメトキシビニルシランおよびトリエトキシビニルシラン、さらには上述の化合物の混合物が挙げられうるが、これらに限定されるものではない。
【００１９】
本発明に係る方法は、多孔性ビーズポリマーから有機溶媒を除去するのにとくに好適である。本発明において、多孔性ビーズポリマーとは、ミクロポア、メソポア、およびマクロポアを構成するポア体積が、それぞれのタイプのポアに好適な試験法（ミクロポアおよびメソポアに対しては窒素吸着ポロシメトリー、メソポアおよびマクロポアに対しては水銀圧入ポロシメトリー）により決定したときに、少なくとも０．１ｃｍ３／ｇ、好ましくは少なくとも０．２５ｃｍ３／ｇであるビーズポリマーのことである。ミクロ多孔性、メソ多孔性、およびマクロ多孔性という用語については、技術文献に既に詳細に記述されている（たとえば、ザイドル（Ｓｅｉｄｌ）ら著、高分子科学の進歩（Ａｄｖ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ）、第５巻（１９６７年）、第１１３−２１３頁を参照されたい）。
【００２０】
除去される有機溶媒の蒸留は、好ましくは、ビーズポリマーの水性分散物の状態で行われる。蒸留プロセスの開始時の分散物の固形分含有率は、有利には５重量％〜５０重量％であるが、他の固形分含有率もまた可能である。分散物を攪拌可能な状態に保持することが有利である。
【００２１】
分散物温度および蒸留操作を均一にするために、蒸留中、分散物は攪拌可能である。有利には、ビーズポリマーに機械的損傷を与えることなく反応器内容物の良好な混合が行われるように、容器のサイズおよび攪拌機の特性に応じて攪拌機回転速度を設定する。１０〜２５０ｒｐｍの攪拌機回転速度が典型的である。
【００２２】
本発明の好ましい一実施形態によれば、蒸留は、水溶性カルボン酸と、除去される有機溶媒と、適切であれば水と、で構成された存在する混合物の沸点において１ｂａｒで行われる。本発明に係る方法の特定の特徴は、蒸留プロセス時に添加される水溶性カルボン酸の沸点が、除去される溶媒の沸点を超えることが絶対的に必要とされるわけではない点である。したがって、たとえば、ギ酸（１ｂａｒの沸点１０２℃）の添加を含む蒸留によりトルエン（１ａｔｍの沸点１１８℃）を除去することが可能である。
【００２３】
しかしながら、本発明に係る方法は、１ｂａｒの圧力における蒸留に絶対的に限定されるわけではない。必要であれば、１ｂａｒのときよりも低い温度において減圧下で蒸留を行うことも可能である。
【００２４】
本発明において、水溶性カルボン酸とは、２０℃における水への溶解度が少なくとも５重量％、好ましくは少なくとも１０重量％、とくに好ましくは少なくとも２０重量％であるものである。本発明によれば、とくに好適な水溶性カルボン酸は、２０℃かつ１ｂａｒで液体である。本発明の好ましい一実施形態によれば、水溶性カルボン酸として水溶性モノカルボン酸が使用される。ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、およびイソ酪酸が、とくに好適である。ギ酸、酢酸、およびプロピオン酸が好ましく、ギ酸がとくに好ましい。上述の酸の混合物を使用することも可能である。
【００２５】
水溶性カルボン酸の使用量は、好ましくは少なくとも５重量％、とくに好ましくは少なくとも１０重量％、特定的には少なくとも２０重量％である。その使用量はさらに、いずれの場合も水性相の全量を基準にして、好ましくは多くとも９０重量％、とくに好ましくは多くとも７０重量％である。水溶性カルボン酸の濃度は、少なくとも１時間、好ましくは少なくとも２時間、とくに好ましくは少なくとも４時間の蒸留過程中、有利には上述の濃度範囲内にある。
【００２６】
水溶性カルボン酸は、一度にまたは何度かに分けて添加可能である。水溶性カルボン酸は、好ましくは一度に添加される。蒸留の開始時に即時的に最初の仕込み物として部分量または全量の水溶性カルボン酸を使用することも可能である。水溶性カルボン酸の添加時の形態は、純物質または水溶液の形態でありうる。
【００２７】
本発明に係る蒸留操作の終了時、ビーズポリマー中の有機溶媒の残留含有率は、いずれの場合も乾燥ビーズポリマーを基準にして、好ましくは５００ｐｐｍ未満、とくに好ましくは１００ｐｐｍ未満、特定的には２０ｐｐｍ未満、なかでもとくに好ましくは５ｐｐｍ未満である。
【００２８】
本発明に係る方法により調製されたビーズポリマーは、気体および／または液体、特定的には水および／または水溶液を精製する際に吸着材樹脂として優れた使用適性を有する。例を挙げると、吸着材樹脂は、特定の有機化合物、たとえば、塩素系溶媒、芳香族溶媒、フェノール類、および／または放臭物質を記載の液体および／または気体から選択的に除去する。
【００２９】
本発明に係るビーズポリマーは、同様にクロマトグラフィーにおける分離手段としても優れた使用適性を有する。該ポリマーは、適切であれば官能化の後、生物学的活性化合物（活性成分）の溶液、たとえば、とくにバイオテクノロジーにおいてこの目的のために特別に培養された細胞培養物および／または微生物から得られるような溶液を精製するうえでとくに良好な適性を有する。こうした生物学的活性化合物として挙げられうる例は、抗生物質、たとえば、シクロスポリン、ペニシリン、テトラサイクリン、グリコペプチド、マクロライド、ポリペプチド、タンパク質、たとえば、インスリン、エリトロポイエチン、または凝固因子ＶＩＩＩであるが、これらに限定されるものではない。生物学的活性化合物の溶液の精製はまた、たとえば、コレステロール、トキシン、および／または免疫複合体を血液から選択的に吸着することにより、血液および／または血漿のクロマトグラフィー精製（透析として知られる）を行うことをも包含する。
【００３０】
本発明に係る方法により調製されたビーズポリマーはまた、イオン交換体の調製に対しても優れた適性を有する。該ポリマーは、有利には、当業者に公知の従来の官能化方法によりイオン交換体に変換される。
【００３１】
強酸性陽イオン交換体を調製するために、本発明に係るビーズポリマーは、好ましくは、スルホン化される。この場合、好適なスルホン化剤は、硫酸、三酸化硫黄、およびクロロスルホン酸である。好ましいのは、９０〜１００％、とくに好ましくは９６〜９９％の濃度の硫酸である。スルホン化温度は、一般的には５０〜２００℃、好ましくは９０〜１３０℃である。所望により、スルホン化時に膨潤剤を使用することが可能である。その例は、クロロベンゼン、ジクロロエタン、ジクロロプロパン、またはメチレンクロリドである。スルホン化の後、スルホン化生成物および残留酸で構成される反応混合物を室温まで冷却し、最初に漸減濃度の硫酸で、次に水で希釈する。所望により、精製のために、本発明に従って得られるＨ形の陽イオン交換体を７０〜１４５℃、好ましくは１０５〜１３０℃の温度で脱イオン水により処理することが可能である。多くの用途では、陽イオン交換体を酸形からナトリウム形に変換することが有利である。この変換のために、１０〜６０％、好ましくは４０〜５０％の濃度を有する水酸化ナトリウム溶液が使用される。変換温度もまた、重要である。６０〜１２０℃、好ましくは７５〜１００℃の変換温度は、イオン交換体ビーズに欠陥を生じることはなく、とくに有利な純度を与えることが判明した。
【００３２】
本発明に係るビーズポリマーはまた、陰イオン交換体を調製するために使用することも可能である。この場合、好適な方法は、ビーズポリマーのハロアルキル化およびそれに続くアミノ化である。好ましいハロアルキル化剤は、クロロメチルメチルエーテルである。ジメチルアミンなどの第二級アミンと反応させることにより、ハロアルキル化ポリマーから弱塩基性陰イオン交換体を与えることが可能である。それに対応して、ハロアルキル化ポリマーを、トリメチルアミン、ジメチルイソプロピルアミン、またはジメチルアミノエタノールなどの第三級アミンと反応させると、強塩基性陰イオン交換体を与える。
【００３３】
フタルイミド法として知られる方法を用いて、ビーズポリマーのアミドアルキル化により陰イオン交換体を調製することも可能である。アミドメチル化試薬を調製するために、たとえば、フタルイミドまたはフタルイミド誘導体を溶媒に溶解して、ホルマリンと混合する。次に、水の脱離により、それからビス（フタルイミド）エーテルを形成する。適切であれば、ビス（フタルイミド）エーテルをフタルイミドエステルに変換することが可能である。本発明の目的に合った好ましいフタルイミド誘導体は、フタルイミド自体またはメチルフタルイミドなどの置換型フタルイミドである。アミドメチル化試薬の調製で使用される溶媒は、ポリマーの膨潤に好適な不活性溶媒、好ましくは塩素化炭化水素、とくに好ましくはジクロロエタンまたはメチレンクロリドである。官能化する場合、プロセスの工程ｃ）から得られる架橋ビーズポリマーをアミドメチル化剤と反応させる。その際に使用される触媒としては、オレウム、硫酸、または三酸化硫黄が挙げられる。この場合、反応温度は、２０〜１２０℃、好ましくは５０〜１００℃である。１００〜２５０℃、好ましくは１２０〜１９０℃の温度において、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水性またはアルコール性の溶液でアミドメチル化架橋ビーズポリマーを処理することにより、フタル酸基の開裂ひいてはアミノメチル基の放出を達成する。水酸化ナトリウム溶液の濃度は、１０〜５０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の範囲内である。最後に、得られたアミノメチル化ビーズポリマーをアルカリが含まれなくなるまで脱イオン水で洗浄する。プロセスのさらなる工程では、アルキル化剤との反応により、アミノメチル基を含有するビーズポリマーを陰イオン交換体に変換する。好ましくは、ロイカート・ヴァラッハ（Ｌｅｕｃｋａｒｔ−Ｗａｌｌａｃｈ）法によりアルキル化を行う。とくに良好な適性を有するロイカート・ヴァラッハ（Ｌｅｕｃｋａｒｔ−Ｗａｌｌａｃｈ）試薬は、還元剤としてのホルムアルデヒドとギ酸との組合せである。アルキル化反応は、２０〜１５０℃、好ましくは４０〜１１０℃の温度および大気圧〜６ｂａｒの圧力で行われる。アルキル化の後、得られた弱塩基性陰イオン交換体を完全にまたはある程度まで四級化可能である。たとえば、メチルクロリドを用いて四級化を行うことが可能である。ＥＰ−Ａ１０７８６８８には、たとえば、フタルイミド法による陰イオン交換体の調製についてさらに詳しく記載されている。
【００３４】
キレート形成性樹脂も本発明に係るビーズポリマーから容易に調製可能である。たとえば、ハロアルキル化ポリマーをイミノ二酢酸と反応させると、イミノ二酢酸タイプのキレート形成性樹脂を与える。
【００３５】
以下の節では、いくつかの実施例を用いて本発明に係る方法について説明する。これらの実施例は、単に指針としての役割を果たすにすぎず、以上に記載の本発明に係る方法を絶対的に限定するものではない。
【実施例】
【００３６】
実施例１：単蒸留によるトルエンの除去（本発明に係らない）
ジビニルベンゼン（４７３ｇ、工業品質、純度８０％）、トルエン（７２０ｇ）、およびｔｅｒｔ−ブチル２−エチルペルオキソヘキサノエート（２．８ｇ）で構成された混合物を懸濁重合することにより、ポロゲンを十分に含浸させたビーズポリマーを調製した。
【００３７】
サーモスタット、攪拌機、および蒸留ブリッジを備えた４リットル攪拌反応器内で、４８０ｇの得られたビーズポリマーを１５００ｍｌの水と共に最初の仕込み物として使用し、反応器内の沸点が１００℃に達して生成される残留留出物が水だけになるまで、蒸留を継続した。得られた留出物は、２８０ｍｌのトルエンおよび７６０ｍｌの水で構成された二相混合物であった。
【００３８】
１０ｍｌのビーズポリマーを取り出して水で洗浄した。ガスクロマトグラフィーにより決定された残留トルエン含有率は、９８００ｐｐｍ（０．９８％）であった。
【００３９】
実施例２：ギ酸の添加を含むトルエンの除去（本発明に係る）
５００ｍｌのギ酸（水中濃度８５％）を比較例１から得られた残留ビーズポリマーに添加し、この工程の留出物の量が７５０ｍｌに達するまで蒸留を継続した。反応器内の温度は、１０４℃まで上昇した。
【００４０】
１０ｍｌのビーズポリマーを取り出して水で洗浄した。ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のトルエンの残留含有率は、２００ｐｐｍであった。
【００４１】
３００ｍｌの水およびさらなる５００ｍｌのギ酸（水中濃度８５％）を残留ビーズポリマーに添加し、さらなる７５０ｍｌの液体を蒸留した。
【００４２】
反応器内の液体を吸引により除去して１５００ｍｌの水で置き換え、これを再び吸引により除去した。８０℃においてビーズを再び１５００ｍｌの水および４５ｇの水酸化ナトリウムと２時間混合し、次に、溶出液のｐＨが８未満になるまで、吸引濾過漏斗中で水により洗浄した。
【００４３】
ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のトルエンの残留含有率は、１５ｐｐｍ未満であった。イオン交換クロマトグラフィーにより決定されたナトリウムホルメートの残留含有率は、５ｐｐｍ未満であった。
【００４４】
実施例３：ギ酸の添加を含むトルエンの除去（本発明に係る）
ジビニルベンゼン（２５６ｋｇ、工業品質、純度８０％）、トルエン（３８４ｋｇ）、およびｔｅｒｔ−ブチル２−エチルペルオキソヘキサノエート（１．５４ｋｇ）で構成された混合物を懸濁重合することにより、ポロゲンを十分に含浸させたビーズポリマーを調製した。
【００４５】
ジャケット加熱および蒸留塔を備えたＨＣ鋼製の１０００リットル反応器内で、２００リットルの得られたビーズポリマーを５５０リットルのギ酸（水中濃度３２％）と共に最初の仕込み物として使用した。６７ｋｇのトルエンおよび４００リットルの水性相が凝縮されるまで、蒸留を継続した。反応器内の温度は、１０６℃まで上昇した。
【００４６】
５００ｍｌのビーズポリマーを取り出して水で洗浄した。ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のトルエンの残留含有率は、９３０ｐｐｍであった。
【００４７】
２５ｋｇのギ酸（濃度９８〜１００％）および２５リットルの水を反応器内容物に添加し、さらなる５０リットルの留出物を除去した。次に、２００リットルの水を添加し、再び２００リットルの留出物を除去した。
【００４８】
反応器内容物を吸引濾過漏斗に移し、１８７リットルの水で２回、１３４リットルの水酸化ナトリウム溶液（４重量％）で２回、２００リットルの水で４回、フィルター上でビーズポリマーを洗浄した。
【００４９】
ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のトルエンの残留含有率は、１９０ｐｐｍであった。
【００５０】
実施例４：単蒸留によるＭＩＢＫの除去（本発明に係らない）
ジビニルベンゼン（２４０ｇ、工業品質、純度８０％）、スチレン（８０ｇ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ、４８０ｇ）、およびジベンゾイルペルオキシド（３．２ｇ、純度７５％）で構成された混合物を懸濁重合することにより、ポロゲンを十分に含浸させたビーズポリマーを調製した。
【００５１】
サーモスタット、攪拌機、および蒸留ブリッジを備えた４リットル攪拌反応器内で、６２４ｇの得られたビーズポリマーを１５００ｍｌの水と共に最初の仕込み物として使用し、反応器内の沸点が１００℃に達して生成される残留留出物が水だけになるまで、蒸留を継続した。
【００５２】
１０ｍｌのビーズポリマーを取り出して水で洗浄した。ガスクロマトグラフィーにより決定されたＭＩＢＫの残留含有率は、２％（２０００ｐｐｍ）であった。
【００５３】
実施例５：ギ酸の添加を含むＭＩＢＫの除去（本発明に係る）
５００ｍｌのギ酸（水中濃度８５％）を実施例１から得られた残留ビーズポリマーに添加し、この工程の留出物の量が７５０ｍｌに達するまで蒸留を継続した。反応器内の温度は、１０４℃まで上昇した。
【００５４】
１０ｍｌのビーズポリマーを取り出して水で洗浄した。ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のメチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）の残留含有率は、７５ｐｐｍであった。
【００５５】
３００ｍｌの水およびさらなる５００ｍｌのギ酸（水中濃度８５％）を残留ビーズポリマーに添加し、さらなる７５０ｍｌの液体を蒸留した。
【００５６】
反応器内の液体を吸引により除去して１５００ｍｌの水で置き換え、これを再び吸引により除去した。８０℃においてビーズを再び１５００ｍｌの水および４５ｇの水酸化ナトリウムと２時間混合し、次に、溶出液のｐＨが８未満になるまで、吸引濾過漏斗中で水により洗浄した。
【００５７】
ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のＭＩＢＫの残留含有率は、１５ｐｐｍ未満であった。イオン交換クロマトグラフィーにより決定されたナトリウムホルメートの残留含有率は、７ｐｐｍ未満であった。
【００５８】
実施例６：ギ酸の添加を含むＤＣＥの除去（本発明に係る）
ＷＯ２００５／０７５５３０に係る３３μｍの平均ビーズ直径の単分散多孔性ビーズポリマーを、７２５．６ｇの単分散非架橋型ポリスチレンシードポリマー（平均ビーズ直径１８μｍ）、５４４２ｇのジビニルベンゼン、５４４ｇのトルエン、および１８１ｇのｔｅｒｔ−ブチル２−エチルペルオキソヘキサノエートから調製した。
【００５９】
ビーズポリマーを単離し、真空中、８０℃で２４時間乾燥させた。
【００６０】
シードポリマーに由来する可溶性ポリスチレンを除去するために、攪拌機、サーモスタット、および蒸留ブリッジを備えた４リットル反応器内で１５０ｇの乾燥ビーズポリマーを１５００ｍｌの１，２−ジクロロエタン（ＤＣＥ）で３回抽出した。
【００６１】
３回目の抽出操作の終了時、吸引によりＤＣＥを除去し（一方、より低密度のビーズポリマーを浮揚させた）、１５００ｍｌの水および５００ｍｌのギ酸（水中濃度８５％）を添加した。１４０ｍｌのＤＣＥおよび１１００ｍｌの水性相が凝縮されるまで、蒸留を継続した。
【００６２】
ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中の１，２−ジクロロエタンの残留含有率は、２０ｐｐｍ未満であった。
【００６３】
内容説明のところで他の選択肢として挙げられている水溶性カルボン酸を使用したときにも、同等の結果が得られる。
【００６４】
実施例７：プロピオン酸の添加を含むイソドデカンの除去（本発明に係る）
スチレン（８７２．２ｇ）、ジビニルベンゼン（６５．１ｇ、工業品質、純度８０％）、イソドデカン（工業品質、５９１ｇ）、およびｔｅｒｔ−ブチル２−エチルペルオキソヘキサノエート（５．７３ｇ）で構成された混合物を懸濁重合することにより、ポロゲンを十分に含浸させたビーズポリマーを調製した。
【００６５】
サーモスタット、攪拌機、および蒸留ブリッジを備えた４リットル攪拌反応器内で、７５０ｇの得られたビーズポリマーを１５００ｍｌのプロピオン酸（水中濃度７８％）と共に最初の仕込み物として使用し、生成される留出物が水だけになりイソドデカンを含まなくなるまで蒸留を継続した。
【００６６】
次に、５００ｍｌのプロピオン酸（水中濃度７８％）を添加し、この工程の留出物の量が５００ｍｌに達するまで蒸留を継続した。
【００６７】
１０ｍｌのビーズポリマーを取り出して水で洗浄した。ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のイソドデカンの残留含有率は、２００ｐｐｍであった。さらなる５００ｍｌのプロピオン酸（水中濃度７８％）を残留ビーズポリマーに添加し、さらなる５００ｍｌの液体を蒸留した。
【００６８】
もう一度、１０ｍｌのビーズポリマーを取り出して水で洗浄した。ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のイソドデカンの残留含有率は、７５ｐｐｍであった。さらなる５００ｍｌのプロピオン酸（水中濃度７８％）を残留ビーズポリマーに添加し、さらなる５００ｍｌの液体を蒸留した。
【００６９】
反応器内の液体を吸引により除去して１５００ｍｌの水で置き換え、これを再び吸引により除去した。８０℃においてビーズを再び１５００ｍｌの水および４５ｇの水酸化ナトリウムと２時間混合し、次に、溶出液のｐＨが８未満になるまで、吸引濾過漏斗中で水により洗浄した。
【００７０】
ガスクロマトグラフィーにより決定されたビーズポリマー中のイソドデカンの残留含有率は、２０ｐｐｍ未満であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
５００ｐｐｍ未満の残留含有率で有機溶媒を含むことを特徴とする、ビーズポリマー。
【請求項２】
ビーズポリマーから有機溶媒を除去する方法であって、ビーズポリマーを水溶性カルボン酸の添加を伴う有機溶媒の蒸留に付すことを特徴とする方法。
【請求項３】
前記蒸留過程中に、水性相中の前記水溶性カルボン酸の濃度を１０重量％を超えるように調整することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記蒸留過程中に、前記水溶性カルボン酸を一度に添加することを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記水溶性カルボン酸の少なくとも一部分を前記蒸留の開始時に即座に最初の仕込み物として使用することを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、またはそれらの混合物を水溶性カルボン酸として使用することを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ビーズポリマーを水性分散物の状態で蒸留に付すことを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
２０℃かつ１ａｔｍで液体であるモノカルボン酸を水溶性カルボン酸として使用することを特徴とする、請求項２〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
イオン交換体または吸着材樹脂の調製のための、請求項１に記載のビーズポリマーの使用。
【請求項１０】
ビーズポリマーから疎水性溶媒を除去するための、親水性カルボン酸の使用。
【請求項１１】
生物学的活性化合物の溶液を精製するための、請求項１に記載のビーズポリマーの使用。
【請求項１２】
インスリン溶液を精製するための、請求項１に記載のビーズポリマーの使用。
【請求項１】
５００ｐｐｍ未満の残留含有率で有機溶媒を含むことを特徴とする、ビーズポリマー。
【請求項２】
ビーズポリマーから有機溶媒を除去する方法であって、ビーズポリマーを水溶性カルボン酸の添加を伴う有機溶媒の蒸留に付すことを特徴とする方法。
【請求項３】
前記蒸留過程中に、水性相中の前記水溶性カルボン酸の濃度を１０重量％を超えるように調整することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記蒸留過程中に、前記水溶性カルボン酸を一度に添加することを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記水溶性カルボン酸の少なくとも一部分を前記蒸留の開始時に即座に最初の仕込み物として使用することを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、またはそれらの混合物を水溶性カルボン酸として使用することを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ビーズポリマーを水性分散物の状態で蒸留に付すことを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
２０℃かつ１ａｔｍで液体であるモノカルボン酸を水溶性カルボン酸として使用することを特徴とする、請求項２〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
イオン交換体または吸着材樹脂の調製のための、請求項１に記載のビーズポリマーの使用。
【請求項１０】
ビーズポリマーから疎水性溶媒を除去するための、親水性カルボン酸の使用。
【請求項１１】
生物学的活性化合物の溶液を精製するための、請求項１に記載のビーズポリマーの使用。
【請求項１２】
インスリン溶液を精製するための、請求項１に記載のビーズポリマーの使用。
【公開番号】特開２００７−２９７６３１（Ｐ２００７−２９７６３１Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２２７８０（Ｐ２００７−１２２７８０）
【出願日】平成１９年５月７日（２００７．５．７）
【出願人】（５０５４２２７０７）ランクセス・ドイチュランド・ゲーエムベーハー (220)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月７日（２００７．５．７）
【出願人】（５０５４２２７０７）ランクセス・ドイチュランド・ゲーエムベーハー (220)
【Ｆターム（参考）】
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