多孔質高分子分離材料
本発明はＣｕ、Ｚｎ、Ａｇ、またはＰｄからの金属イオンに結合した１つ以上の官能基を含むメソポーラス高分子分離材料に関する。この材料の製造方法、その調製方法、および食品または飼料製品からの農薬の分離における前記材料の使用を開示する。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は１種以上の金属錯体を含む新規の樹脂の設計、製造および使用に関する。これらの新たな樹脂は従来のクロマトグラフ材料によって十分に分離されない１つ以上の検体／ターゲットに対して選択的である。
【０００２】
背景技術
分離材料の分野には、金属配位子を含有する樹脂の系統群が存在する。これらのほとんどは蛋白質の分離を狙っている。従来の市販の樹脂の例はSephadex（GE Healthcare）、BioGel（BioRad）およびToyopearl（Tosoh）である。これらの従来の樹脂は、通常、低い架橋度および柔軟な骨格構造を有し、大きな孔を含む。これらの大きな孔は、検体たとえば蛋白質にとって最適であるが、言及した従来の材料には、所定のタイプの小分子にとって十分な解決策を与えるものがない。小分子のために開発された従来のキレート材料、たとえばPurolite（登録商標）が、金属イオンと相互作用する小分子の分離のために慣習的に使用される。前記材料は、時々、乏しい分離、低い選択性および所定の適用分野にとって不十分な解決策をもたらす。他の金属キレート樹脂、たとえばDowex 50WX8、Amberlite(R) CG50、Amberlite(R)IR-120、Amberlyst(R) 15は、広く使用されるが、要求が厳しい分離、たとえば複雑なマトリックス中に低濃度で存在する農薬および他の環境汚染物質の分離のために使用する場合、常に十分に働くわけではない。
【０００３】
不飽和の小分子、たとえば脂肪酸、フェロモンおよび多環芳香族の硫黄含有複素環などを精製および分離するための銀担持カチオン交換体の使用は説明されてきており、このような樹脂は、分析および製造目的のカラムクロマトグラフィーシステムで使用されてきた。食品産業では、一般的に、加工中に食品の原材料、成分および製品に金属が混入しないことが要件である。
【０００４】
文献に記載されているいくつかの研究から、農薬の加水分解反応が水性環境にある金属によって触媒されることがあることがわかってきた。しかしながら、加水分解は、生じた加水分解生成物を除去しないので、農薬の除去の問題を完全には解決しない。
【０００５】
Ridvan Sayは、Anal. Chim. Acta 579 (2006) 74-80の中で、パラオキサンまたはパラチオンを鋳型として、およびメタクリロイル−アンチピリン−ガドリニウムキレートをモノマーとして使用して製造した分子インプリントポリマーを開示している。
【０００６】
食品からの農薬の除去は食品産業における大きな焦点であり、食品中の農薬残留物の濃度に対しての社会的関心が高まっている。US5558893は、実質的に農薬を含まない柑橘油の製造のために使用できる、汚染された柑橘油の蒸留方法を開示している。しかしながら、蒸留は、香りと味とを与える多くの揮発性化合物を同時に除去するので、通常柑橘油の香りに対して悪影響を与える。
【０００７】
Separation and Purification Technology, Vol 52, Issue 3, 2007年1月, 第403-415頁に開示されているように、改質活性炭による水溶液中の殺真菌剤および除草剤の除去および吸着が、調剤用オイルの精製、製油所、そして農薬のために使用されている。
【０００８】
農薬は、柑橘油における問題であるだけでなく、多くの他の精油（たとえばパーム油）に存在する。その結果、食品および飼料製品、たとえば精油から農薬を選択的に除去、抽出、分離および／または分析するための材料および方法の必要性が存在する。
【０００９】
発明の概要
本発明の１つの目的は、農薬を選択的に抽出および／または分離するための多孔質分離材料を提供することにある。
【００１０】
本発明の１つの目的は、多孔質高分子分離材料であって、メソポーラス領域にある孔を含むことと；ＢＥＴ分析によって測定される５０ｍ2／ｇ材料を上回る表面積および０．２ないし１．２ｍｌ／ｇ材料の孔容積を有することと、前記材料がＣｕ+、Ａｇ+、Ｐｄ2+、Ｃｕ2+またはＺｎ2+からなる群より選択される１つ以上の金属イオンに結合した１つ以上の官能基を含むこととを特徴とする材料によって達成される。
【００１１】
１つの態様では、この多孔質高分子分離材料は、スルホン酸およびカルボン酸からなる群より選択される１つ以上の官能基で置換されたジビニルベンゼンとスチレンとのコポリマー；またはジビニルベンゼンと重合性の三級アルキルアミンとのコポリマーである。
【００１２】
本発明の１つの目的は、多孔質高分子分離材料の製造方法であって、
官能性モノマー、架橋性モノマー、任意の開始剤、およびポロゲンを提供することと；
重合させることと；
多孔質高分子材料を得ることと；
前記多孔質高分子材料に、Ｃｕ+、Ａｇ+、Ｐｄ2+、Ｃｕ2+またはＺｎ2+からなる群より選択される１種以上の金属イオンを接触させることと；
多孔質高分子分離材料を得ることと
による方法によって達成される。
【００１３】
１つの目的は、１つの態様において、上述の方法であって、官能性モノマーが、ビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸；ビニルベンジルイミノ二酢酸、たとえば４−ビニルベンジルイミノ二酢酸；三級アルキルアミンの重合性誘導体；またはこれらの組み合わせもしくはこれらの塩からなる群より選択され；および／または架橋性モノマーが、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリラート、トリメチロールプロパントリメタクリラートまたはこれらの任意の組み合わせから選択される方法によって達成される。
【００１４】
本発明の１つの目的は、食品または飼料製品から農薬を分離する方法であって、食品または飼料製品に本発明による多孔質高分子分離材料を接触させることによる方法によって達成される。
【００１５】
１つの態様では、食品または飼料製品から農薬を分離する方法は、多孔質高分子分離材料と農薬との間に三元錯体を生じさせることと；精製された食品または飼料製品を集めることと；前記農薬を溶出させることとをさらに含む。
【００１６】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は多孔質高分子分離材料（樹脂）に関する。この樹脂は、多孔質高分子材料であり、それゆえにゲル材料ではない。
【００１７】
この樹脂は農薬の分離に特に有用である。この樹脂は、１種以上の標的分子に対して選択的であり、従来の方法または材料によっては十分に分離されない標的分子の閉じ込め、分離、抽出および／または分析、たとえばクロマトグラフ分析を可能にする。標的分子は農薬である。
【００１８】
本発明は、多孔質高分子分離材料であって、メソポーラス領域にある孔を含むことと；ＢＥＴ分析によって測定される５０ｍ2／ｇ材料を上回る表面積および０．２ないし１．２ｍｌ／ｇ材料の孔容積を有することと、前記材料がＣｕ+、Ａｇ+、Ｐｄ2+、Ｃｕ2+またはＺｎ2+からなる群より選択される１つ以上の金属イオンに結合した１つ以上の官能基を含むこととを特徴とする材料に関する。
【００１９】
１つの実施形態では、前記金属イオンはＡｇ+およびＰｄ2+から選択される。１つの実施形態では、前記金属イオンはＡｇ+である。Ｃｕ+、Ａｇ+、Ｐｄ2+、Ｃｕ2+またはＺｎ2+から選択される２種以上の異なる金属イオンを本発明の樹脂において使用することは可能である。
【００２０】
多孔質分離材料の表面積は、１つの実施形態では、＞５０ｍ2／ｇ材料である。
【００２１】
多孔質材料の表面積は、１つの実施形態では、＞３００ｍ2／ｇ材料、たとえば３００ないし７００ｍ2／ｇ材料であり；１つの実施形態では、孔の表面積は＞４００ｍ2／ｇ材料、たとえば４００ないし７００ｍ2／ｇ材料である。
【００２２】
添加した架橋性モノマーの総重量％に基づいて、２０重量％を上回る架橋密度の度合いを有する多孔質高分子分離材料が製造される。
【００２３】
本発明の樹脂は０．２ないし１．２ｍｌ／ｇ材料の孔容積を有する。１つの実施形態では、孔容積は、０．２−０．９ｍｌ／ｇ材料の間、たとえば０．３−０．９ｍｌ／ｇ材料の間および０．４−０．８ｍｌ／ｇ材料の間にある。ある態様では、開示されている様々な間隔が好ましい樹脂をもたらす。
【００２４】
材料の孔はメソポーラス領域にある。メソポーラスは２ないし５０ｎｍの径を有する孔を意味する。１つの実施形態では、メソポーラス領域にある孔はＢＥＴ分析で測定される孔表面積が＞５０ｍ2／ｇ材料である。孔表面積は１つの実施形態では＞３００ｍ2／ｇ材料、たとえば３００ないし７００ｍ2／ｇ材料であり；１つの実施形態では孔表面積は＞４００ｍ2／ｇ材料、たとえば４００ないし７００ｍ2／ｇ材料である。
【００２５】
１つの実施形態では、樹脂は０．２ないし１．０ｍｍｏｌ／ｇ材料の容量を有する。この容量は、イオン交換により、たとえば好適な溶媒、たとえば硝酸ナトリウム水溶液または硝酸水溶液および無水メチルアミンでの洗浄により、金属イオンを樹脂から脱離させることによって測定される。この手順のより詳細な説明は例６に開示する。
【００２６】
１つの実施形態では容量は０．３−０．８ｍｍｏｌ／ｇ材料であり、１つの実施形態では容量は０．３５−０．６ｍｍｏｌ／ｇ材料である。
【００２７】
樹脂は、スルホン酸およびカルボン酸からなる群より選択される１つ以上の官能基で置換されたジビニルベンゼンとスチレンとのコポリマー；またはジビニルベンゼンと重合性の三級アルキルアミンとのコポリマーである。
【００２８】
金属錯体は金属に結合した、たとえば配位した高分子担体に付着した官能基間の二元錯体である。樹脂はスルホン酸、カルボン酸および三級アルキルアミンからなる群より選択された１つ以上の官能基を含む。
【００２９】
三級アルキルアミンはＮＲ1Ｒ2Ｒ3によって定義される三級アミンであって、Ｒ1は重合性基、たとえばビニル基、ビニルベンジル基などであり、Ｒ2およびＲ3は、互いに独立して、直鎖または分枝のＣ1-6−アルキルで任意に置換されたヘテロアリール−Ｃ1-6−アルキルおよびアミノ−Ｃ1-6−アルキルから選択される。ヘテロアリールは１つ以上の窒素原子を含むアリール基を意味する。
【００３０】
官能基は、一般に、官能性モノマーによって導入され、好適な官能性モノマーは、たとえばビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸；ビニルベンジルイミノ二酢酸、たとえば４−ビニルベンジルイミノ二酢酸；三級アルキルアミンの重合性の誘導体、たとえばアミノ酸、ビピリジル、ターピリジルおよびピリジルである。いくつかの実施形態では、ビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸が好ましい。
【００３１】
架橋性モノマーはジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリラート、トリメチロールプロパントリメタクリラートもしくは任意の他の疎水性モノマーまたはこれら組み合わせから選択できる。いくつかの実施形態では、ジビニルベンゼンまたはジビニルベンゼンと他の架橋性モノマーとの組み合わせが好ましい。
【００３２】
１つの実施形態では、ビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸を官能性モノマーとして使用し、ジビニルベンゼンまたはジビニルベンゼンスルホン酸と他の架橋性モノマーとの組み合わせを架橋性モノマーとして使用することが好ましい。
【００３３】
開始剤はアゾ開始剤、たとえば２,２'−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）（ＡＩＢＮ）もしくは２,２'−アゾビス（２,４−ジメチルバレロニトリル）（ＡＢＤＶ）、または過酸化物開始剤、たとえばベンゾイル過酸化物もしくはｔｅｒｔ−ブチル過酸化物、または任意の他のラジカル開始剤から選択できる。重合は熱的またはＵＶ光の照射によって開始できる。
【００３４】
さらに、二元錯体中の金属イオンは第３の化学種（標的分子、すなわち農薬）に配位でき、三元錯体をもたらす。用語キレートは、キレート化剤、たとえばイミノ二酢酸の２つ以上の原子に金属イオンが結合している錯体に割り当てられているが、本願の文脈では、スルホン酸の錯体も包含される。二元または三元錯体の安定性は化学量論的に決定され、結合は可逆的である、すなわち反応の平衡定数が大きい標的分子の添加はより弱く結合している標的分子を放出するであろう。吸着剤上での所定の化学種の残留は三元錯体の安定性に関連する。
【００３５】
多孔質高分子分離材料の架橋度は重合の間に使用する架橋性モノマーの量に依存する。結果として、架橋性の密度は重合前の混合物（官能性モノマー、架橋剤、任意の開始剤）中の架橋剤の重量％に関連する。高分子分離材料の架橋度は２０重量％を上回る架橋性モノマーである。
【００３６】
本発明の材料は、上で論じたように、高い表面積および孔容積を有することを特徴とする。加えて、この樹脂は高度に架橋した高分子ネットワークであり、堅牢な構造をもたらす。本発明による樹脂のこの堅牢な構造は優れた熱−機械的性質を可能にし、そのおかげでこの材料は過酷な実験条件に耐えることができる。
【００３７】
この高分子材料は、金属と官能性モノマーとの間に強い二元錯体を生じさせ、食品マトリックスへの金属の漏出を最小にする。さらに、三元金属錯体（官能性モノマー、金属および錯体種）は固定化担体上に化学種、たとえば農薬分子を「トラップ」するのに十分に強くある必要がある。錯体安定性の理解（Chem. Rev. 1989年, 89, 1875-1914）は硬い／柔らかい酸および硬い／柔らかい塩基の原理に基づいている。この概念によると、柔らかい塩基、たとえば有機チオフォスファート中の硫黄は、硬い酸に比べると、柔らかい酸、たとえば銀とより強く相互作用する。
【００３８】
柔らかい酸として働く金属の例はＣｕ+、Ａｇ+、Ｐｄ2+、Ｐｔ2+であり、「ボーダーラインの酸」はＦｅ2+、Ｃｕ2+、Ｚｎ2+である。
【００３９】
官能基と金属との安定度定数が低い場合、金属と化学種との二元錯体が拡散し、溶出物を溶出する（漏出）結果となる場合がある。金属の量は原子吸光分光法（ＡＳＳ）によって好適に測定できる。銀を有する二元錯体についての安定度定数はたとえば（ｌｏｇ Ｋ）：スルホン−Ａｇ＝５．６（スルホン基と銀イオンとの間の安定度定数）、イミノ二酢酸−Ａｇ＝４．３（スルホン基と銀イオンとの間の安定度定数）およびチオール−銀＝１３．６（スルホン基と銀イオンとの間の安定度定数）である（Martell, A. E.; Smith, R. M. Critical Stability Constants; Plenum: New York, 1989年）。三元錯体は金属配位と競合する分子の添加によって壊すことができ（一般に文献では配位子交換クロマトグラフィーと呼ばれている）、相対的な安定度係数に応じて、吸収されている化学種の連続的な放出をもたらす。いくつかの場合では、金属の定量的な脱離がたとえばカラムの再生にとって好ましく、その上、金属は吸着されている化学種を完全に遊離させもする。これは酸（たとえば希ＨＮＯ3または硝酸ナトリウム水溶液）を添加することによって達成できる。本発明の多孔質高分子分離材料（樹脂）は、官能性モノマー、架橋性モノマー、任意の開始剤、およびポロゲンを提供することと；重合させることと；多孔質高分子材料を得ることと；前記多孔質高分子材料に、Ｃｕ+、Ａｇ+、Ｐｄ2+、Ｃｕ2+またはＺｎ2+からなる群より選択される１種以上の金属イオンを接触させることと；多孔質高分子分離材料を得ることとによって得られる。１つの実施形態では、官能性モノマーはビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸；ビニルベンジルイミノ二酢酸、たとえば４−ビニルベンジルイミノ二酢酸；三級アルキルアミンの重合性誘導体；またはこれらの組み合わせもしくはこれらの塩からなる群より選択され；および／または架橋性モノマーは、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリラート、トリメチルプロパントリメタクリラートまたはこれらの任意の組み合わせから選択される。
【００４０】
１つの実施形態では、多孔質高分子分離材料は懸濁重合によって製造される。
【００４１】
官能基は官能性モノマーによって通常導入され、好適な官能性モノマーは、たとえば、ビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸；ビニルベンジルイミノ二酢酸、たとえば４−ビニルベンジルイミノ二酢酸；三級アルキルアミンの重合性誘導体、たとえばアミノ酸、ビピリジル、ターピリジルおよびピリジルである。いくつかの実施形態では、ビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸が好ましい。
【００４２】
架橋性モノマーはジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリラート、トリメチロールプロパントリメタクリラートもしくは任意の他の疎水性モノマーまたはこれらの任意の組み合わせから選択できる。いくつかの実施形態では、ジビニルベンゼンまたはジビニルベンゼンと他の架橋性モノマーとの組み合わせが好ましい。
【００４３】
いくつかの実施形態では、ビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸を官能性モノマーとして使用し、ジビニルベンゼンまたはジビニルベンゼンスルホン酸と他の架橋性モノマーとの組み合わせを架橋性モノマーとして使用することが好ましい。
【００４４】
開始剤は、アゾ開始剤、たとえば２,２'−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）（ＡＩＢＮ）もしくは２,２'−アゾビス（２,４−ジメチルバレロニトリル）（ＡＢＤＶ）、または過酸化物開始剤、たとえばベンゾイル過酸化物もしくはｔｅｒｔ−ブチル過酸化物、または任意の他のラジカル開始剤から選択できる。重合は熱的またはＵＶ光の照射によって開始できる。好適なポロゲンは当業者にしられており、その非制限的な例はクロロホルム、トルエン、ベンジルアルコール、ｎ−オクタン、酢酸エチルおよびメチルイソブチルケトンまたはこれらの混合物である。
【００４５】
本発明は農薬に選択的に結合するように調整できる多孔質高分子分離材料に関する。本発明の１つの実施形態では、農薬は有機フォスファート農薬または有機チオフォスファート農薬から選択される。
【００４６】
農薬は、たとえば有機フォスファート、有機チオフォスファート；および窒素および硫黄から選択されるヘテロ原子を含むアリール基、たとえばプロクロラズを含む様々な薬品である。
【００４７】
本発明の１つの実施形態では、農薬は有機フォスファートおよび／または有機チオフォスファートから選択される。
【００４８】
有機フォスファートはリン酸のエステルであり、その非限定的な例はパラチオン、エチオン、マラチオン、メチルパラチオン、クロロピリフォス、ダイアジノン、ジクロルボス、ホスメト、テトラクロルビンホス、フェンチオン、ピリダペンチオン、ピリミフォスメチルおよびアジンホスメチルである。
【００４９】
本発明の１つの実施形態は、食品または飼料製品、たとえば精油、たとえば柑橘油から農薬を分離する、多孔質高分子分離材料および／または方法に関する。従来の抽出、分離クロマトグラフィーおよび／または蒸留の方法ならびにそのための材料は、所定の農薬の十分な除去を可能にしない。いくつかの実施形態では、本発明は、精油たとえば柑橘油からの有機フォスファートおよび／または有機チオフォスファートの分離方法に関する。前記方法では、本発明の樹脂は農薬、特に有機フォスファート農薬および／または有機チオフォスファート農薬を実質的に含まない食品または飼料製品を得るために使用される。「実質的に」は、製品が少量の、または不純物としての農薬を含有する場合があるが、農薬のほとんどが除去されていることを意味する。
【００５０】
１つの実施形態は、食品または飼料製品に本発明による多孔質高分子分離材料を接触させることによって、この食品または飼料製品から農薬を分離する方法に関する。１つの実施形態では、この方法は、多孔質高分子分離材料と農薬との間に三元錯体を生じさせることと；精製した食品または飼料製品を集めることと；前記農薬を溶出させることとをさらに含む。
【００５１】
この多孔質高分子分離材料は分離および／または抽出プロセスにおける吸着剤として使用できる。
【００５２】
農薬は有害生物を殺すのに使用される物質またはこれらの物質の混合物である。農薬としては殺藻剤、殺鳥剤、殺菌剤、殺真菌剤、除草剤、殺虫剤、殺ダニ剤、軟体動物駆除剤、殺線虫剤、殺鼠剤、抗ウィルス剤が挙げられる。農薬は合成農薬でもよいし生物農薬でもよい。農薬の非限定的な例は、有機フォスファートもしくは有機チオフォスファート；またはこれらの任意の組み合わせである。
【００５３】
精油は植物の揮発性エッセンスであり、通常濃縮されており、限定はされないが、根（ベチベルソウなどの）；葉（ティーツリーなどの）；花（バラなどの）；柑橘類果実（ベルガモットなどの）および種（クミン）など、様々な植物部位から入手できる。柑橘類、スイートオレンジ、レモン、ベルガモット、マンダリンミカン、ライム、タンジェリンおよびグレープフルーツからの油などの柑橘油、またはこれらの任意の組み合わせが、精油の例である。本発明で使用される精油は油の混合物でもよく、当業者に知られている他の成分、たとえば不純物（農薬以外）、香料添加剤および／または他の添加剤を含有してもよい。
【００５４】
本発明にしたがって農薬の除去のために使用できる溶媒は以下の群：アルカン、ケトン、エーテル、エステルから選択でき、より好適なものは、アルカンであるシクロヘキサン、ペンタンである。
【００５５】
本発明の１つの実施形態は、食品または飼料製品、たとえば精油からの農薬、たとえば有機フォスファートおよび／または有機チオフォスファートを含有した農薬の分離で使用する、上述の実施形態の１つ以上で説明した多孔質高分子分離材料に関する。１つの実施形態では、精油は柑橘油から選択される。その結果、この樹脂は食品または飼料製品などのマトリックスから農薬を分離する方法で使用できる。
【００５６】
分離または分離することとしては、抽出、除去、トラップ、閉じ込め、クロマトグラフィーなどが挙げられると理解される。
【００５７】
本発明の１つの実施形態は、食品または飼料製品から農薬を分離および／または精製することに関し、ここでは、農薬に上述の実施形態の１つ以上で説明した多孔質高分子分離材料を接触させる。
【００５８】
本発明によると、金属イオン、たとえば銀は、農薬を多孔質高分子分離材料に付着させる各工程の後に、酸（たとえば、ＨＮＯ3）または塩基（たとえば無水メチルアミン）を添加することによって脱離できる。拘束された農薬はこのようにして放出される。銀は溶液に残り、抽出された錯体は溶媒抽出によって分離できる。
【００５９】
本発明の材料は樹脂−担持金属錯体と特徴付けられる。樹脂の形態は２つのカテゴリー、すなわち「マクロポーラス」または「ゲルタイプ」に分類された。ゲルタイプの樹脂は如何なる微細構造も持たない不定形の架橋無限ネットワークを有する。これらの樹脂は架橋度が低く、典型的には４−８％であるが、たとえば交換容量の点で大きな機能的能力を典型的に有する。この例はDowex 50WX8である。この材料は、精密な化学的および調剤的カラム分離のために広く使用されている強いカチオン性樹脂である。Dowex 50WX8はベンゼンスルホン酸官能性を有する８％ジビニルベンゼンで架橋されている。Dowex 50WX8はゲルタイプであり、ＢＥＴ分析によるとポロシティが低いまたはポロシティがなく、高い交換容量を有する。本発明の樹脂を、金属イオンでの官能化、例７、の前後、および高い機能的能力を有する樹脂であるDowex 50WX8、例９、と比較した。
【００６０】
例７などの比較例から、本発明の多孔質高分子分離材料と官能化されていないポリマーとの間の１つの違いは、官能化されていないポリマーの場合、多くの柑橘油の主たる溶媒成分であるリモネンの第１の部分を充填したあとでは、ブレークスルーポイント（ポリマーに保持されないために、標的化合物がこのポリマーを通り抜け始めるポイント）に既に達していることにある。
【００６１】
比較例、例９から、ゲルタイプ材料の場合、本発明の多孔質高分子材料と対照的に、柑橘油の第１の部分が充填されたでは、ブレークスルーポイントに既に達している。
【００６２】
マクロポーラス樹脂は、ゲルタイプ樹脂とは対照的に、乾燥状態であっても、耐久性であり非常に発達した多孔質構造を有する。これらの樹脂は高い架橋度、＞１０％を典型的に有する。これらの材料は、乾燥状態で、大きな表面積（Ｎ2 ＢＥＴによって測定すると、典型的に５０ないし１０００ｍ2／ｇにわたる）を有する。この大きな表面積は非常に発達したマクロポーラスネットワークに関連し、小分子による到達性に優れている。たとえばクロマトグラフィーから、大きな表面積は、担体と溶出物との分子相互作用面積が大きいので、小さな表面積の材料よりも小分子、たとえば農薬をより十分に保持することが知られている。孔容積は相互作用の速度論に影響を及ぼす。筆者は、ゲルタイプ材料が高い交換能力を有するけれども、弱められた相互作用力を有し、その結果、小分子と相互作用をしてこれを保持できる能力および容量が低いと推測する。
【００６３】
これに関連して、樹脂の容量は、大きな（無極性の）表面積を有するマクロポーラス樹脂の場合、極性の高い金属錯体への小分子の到達性にも依存する。樹脂の金属拘束容量は、たとえばイオン交換による金属錯体の除去、および樹脂の拘束された金属イオン濃度の定量測定によって評価する。例６を参照のこと。クロマトグラフ性能に関連して、金属樹脂材料は安定度定数が高い小分子を拘束する優れた性能容量を示す一方、安定度定数が低い小分子は部分的に溶出する（クロマトグラフ効果）であろうし、結果として、金属樹脂の低い性能容量を示すであろう。クロマトグラフ効果は、他のマトリックスでは、大なり小なりの強さである（例７および例８）。例１０および例１３では、本発明の適用性（これらの例に限定されない）を確立するために様々な農薬を試験し、それにより、構造的に多様な式を有する農薬を拘束することができる優れた能力をこの樹脂が有することが分かる。
【００６４】
クロマトグラフ用途では、マトリックス混合物が樹脂に接触し、カラムをゆっくりと通り抜け、その結果、固定相と移動相との間での各化合物の平衡分布に依存したマトリック成分の分離をもたらす。
【００６５】
バッチモードでは、マトリックス混合物に、織物でつくられた多孔質バッグまたは他の材料（ティーバッグ）内に収容した樹脂を接触させる。次に、このバッグを適切な期間にわたってマトリックス混合物、溶液または調整された媒体中に浸漬させ、その後、ティーバッグなどを取り出す。加えて、バッチモードをバッグの使用なしに行ってもよく、そうすると、樹脂はマトリックス混合物中に浮遊する。この方法の利点は、それが吸着剤の容易な分離と単純化された処理とを提供することにある。この方法は樹脂への親和性を有する農薬に対して使用することができる。
【００６６】
添付した例から、本発明による多孔質高分子分離材料はマトリックス、たとえば精油から農薬を除去するのに働くことが明確に分かる。例１４および例１５から、様々な粒径で製造した本発明の樹脂が農薬の除去に有効であることが分かる。その結果、この材料は本発明の目的のうちの１つを達成すること、すなわち精油から農薬を除去することに成功する。
【００６７】
例７、例８、例９、例１７、および例１８の全てから、本発明のポリマーを金属で処理して、本発明による多孔質高分子分離材料を得ることができることが分かる。これらの例から、この材料が農薬、たとえばエチオン、マラチオンおよびパラチオンを精油から効率的に除去することが明らかである。
【００６８】
本発明の１つの実施形態では、抽出カラム内の材料−ベッドの高さを増やすことによって、本発明の樹脂を使用する農薬の抽出中に、クロマトグラフ効果を最小にするおよび／またはこれをなくすることができる。
【００６９】
農薬を含有したマトリックスが複雑な構造である場合、分離性能に悪影響が及ぶ場合がある。本発明の１つの実施形態では、マトリックスが所定の有機溶媒またはリモネンで希釈されるので、望まれないマトリックス効果が最小にされるおよび／またはそれが避けられる。たとえば、シクロヘキサンおよび／またはリモネンで希釈した柑橘類／レモン油は、希釈していない柑橘類／レモン油と比較すると、樹脂への農薬の拘束を向上させる。これは、本発明の樹脂による農薬の改善された分離を可能にする。
【００７０】
本発明の１つの実施形態では、「高価値」成分（香料製品に価値を与えるマトリックスの特徴的な化合物である芳香剤、香料および着色剤）を有するマトリックスの分離が改善される。前記成分は、これらが樹脂に結合しうるため、分離を複雑にする場合がある。驚くべきことに、農薬を含有していたマトリックスの充填のあとに、種々の有機溶媒、たとえばヘプタンおよび／またはリモネンでの洗浄工程を導入することによって、分離の選択性を改善できることが分かった。それにより、農薬の抽出のためのこの適用領域をより複雑なマトリックスまで広げることができる。
【００７１】
本発明の樹脂は、それを分析の前の試料処理工程で使用することによって、解析問題に適用できる。また、この方法を大規模で工業的な目的に適合させることが可能である。
【００７２】
本発明の樹脂は、バッチモードで使用してもよいし、クロマトグラフィーで使用してもよい。
【００７３】
区間が存在しているところでは、その区間内の各個それぞれの数字に加えて、この区間内の考えられる各部分区間を意味することが意図され、たとえば、０ないし５０の区間は、２ないし１０、２５．１ないし２５．５および５ないし４０などの部分区間を含む。
【００７４】
本発明において「１以上」を使用するところでは、１以上、２以上、３以上などを含むと意図される。
【００７５】
例
例１
水（１００ｍＬ）およびトリブチルアミン（７．４ｇ、０．０４ｍｏｌ）、続いて硫酸（４．０ｇ、０．０４ｍｏｌ）、および次に４−ビニルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩（８．４ｇ、０．０４ｍｏｌ）を、攪拌しながらボトルに添加した。トルエン（５５ｍＬ）を添加し、２相系を０．５時間にわたってｐＨ＝１で激しく攪拌した。これらの相は容易に分離し、トルエン相を精製なしに次の工程で使用した。試料をＮＭＲ分析のために濃縮した。ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3、５００ＭＨｚ）δＨ １．３８（ｔ、９Ｈ）、３．０９−３．２６（ｍ、１８Ｈ）、５．３０（ｄ、１Ｈ）、５．８１（ｄ、１Ｈ）、６．６４−６．７６（ｍ、１Ｈ）、７．３８−７．４７（ｍ、２Ｈ）、７．８１−７．９０（ｍ、２Ｈ）、１０．２−１０．５（ｂｓ、１Ｈ）。
【００７６】
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）（Celvol 523）を９０Ｃの水（４００ｍＬ）に溶解させて２重量％溶液を作り、これを室温まで冷まし、その後懸濁リアクタに添加した。ジビニルベンゼン８０％技術グレード（２６ｇ、０．２ｍｏｌ）を、（例１からの）４−ビニルベンゼンスルホン酸トリブチルアミン塩の調製トルエン溶液に添加した。開始剤、ＡＢＤＶ（Ｖ６５、２,２'−アゾビス（２,４−ジメチルバレロニトリル）（０．６ｇ）をトルエン溶液に添加し、この溶液に窒素をバブリングした。ＰＶＡ溶液、続いてモノマー溶液をリアクタに入れた。
【００７７】
この二相混合物を数分間攪拌し、温度を５０℃まで高め、４−６時間後に６５℃まで上昇させた。このプロセスを終夜維持した。ポリマーを２０μｍの篩を使用してろ過し、水で慎重に洗浄した。このポリマーを１ＭのＨ2ＳＯ4で０．５時間にかけて洗浄し、その後約４００ｍｌの水で洗浄した。次に、このポリマーをソックスレーにおいてエタノールで終夜洗浄し、乾燥させて２８．４ｇのポリマーを得た（８３％の収率）。粒径を測定すると２０−１３０μｍであり、金属充填前に、２０−９０μｍのフィルタによって篩い分けした。水中でスラリーにしたポリマーの試料についての、指示薬として１ＭのＮａＯＨおよびフェノールフタレインを用いた滴定は、０．３６ｍｍｏｌの硫酸／ｇ乾燥ポリマーを示した。
【００７８】
疎水性多孔質高分子分離材料の性質（ＢＥＴ分析）：
平均粒径（Ｄ［４，３］）： ６１μｍ
表面積： ６０２ｍ2／ｇ
孔容積： ０．８８ｍＬ／ｇ
平均孔径： ５８．２Å
ｄＶ／ｄｌｏｇ（Ｄ） 脱離孔プロットからのピーク値 １２０Å
【００７９】
例２−比較例
Dowex 50WX8-400樹脂（５ｇ）を５％のＨ2ＳＯ4（１Ｍ）中で１時間かけてスラリーにし、次にｐＨ５の水（４００ｍＬ）、続けてメタノール（１００ｍＬ）で洗浄した。水中でスラリーにされたポリマーの試料についての、指示薬として１ＭのＮａＯＨおよびフェノールフタレインを用いた滴定は２．３ｍｍｏｌの硫酸／ｇ乾燥ポリマーを示した。例５ａと同じ方法でこの樹脂に銀を充填した。
【００８０】
例３−イミノ二酢酸官能性を有する樹脂の合成
イミノ二酢酸（４ｇ、３０ｍｍｏｌ）を水メタノール（６０ｍＬ、１:１）に溶解させ、水酸化ナトリウム（２ｇ、５０ｍｍｏｌ）を添加した。溶液を６０℃まで暖め、４−ビニルベンジル塩化物（５，４ｇ、３５ｍｍｏｌ）をゆっくりと添加した。半分の量の塩化物を添加した後、さらに２ｇの水酸化ナトリウムを添加し、続いて残りの塩化物を添加した。６０℃で０．５時間後、溶液を冷まし、ジエチルエーテルで洗浄した。水相を濃塩酸を用いて酸性化してｐＨ２．５にし、粗生成物をろ過し、水メタノールからの再結晶によって精製した。収率３６％。
【００８１】
多孔質高分子分離材料の製造。
水（２００ｍＬ）および４−ビニルベンジルイミノ二酢酸（１０．０ｇ、０．０４ｍｏｌ）、続けてトリ−ｎ−オクチルアミン（１４．０ｇ、０．０４ｍｏｌ）、次にトルエン（５０ｍＬ）およびベンジルアルコール（１０ｍＬ）をボトルに添加し、０．５時間かけて激しく攪拌した。相は容易に分離して、有機相を精製なしに次の工程で使用した。
【００８２】
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）（Celvol 523）を９０Ｃの水（４００ｍＬ）に溶解させて２重量％溶液を作り、これを室温まで冷まし、その後懸濁リアクタに添加した。ジビニルベンゼン８０％技術グレード（２６ｇ、０．２ｍｏｌ）を（上の例からの）４−ビニルベンジルイミノ二酢酸トリオクチルアミノ塩の調製溶液に添加した。開始剤、ＡＢＤＶ（Ｖ６５、２,２'−アゾビス（２,４−ジメチルバレロニトリル）（０．６ｇ）をトルエン溶液に添加し、この溶液に窒素をバブリングした。ＰＶＡ溶液、続いてモノマー溶液をリアクタに入れた。
【００８３】
この二相混合物を数分間攪拌し、温度を５０℃まで高め、４−６時間後に６５℃まで上昇させた。このプロセスを終夜維持した。ポリマーを２０μｍの篩を使用してろ過し、水で慎重に洗浄した。このポリマーを１ＭのＨ2ＳＯ4で０．５時間にかけて洗浄し、その後約４００ｍｌの水で洗浄した。次に、このポリマーをソックスレーにおいてエタノールで終夜洗浄し、乾燥させた。粒径を測定すると、２０−１３０μｍであった。
【００８４】
例１と同じ方法で材料に銀を充填した。銀の脱離は０．２１ｍｍｏｌＡｇ／ｇ乾燥樹脂を示す。
【００８５】
例４−ビス（２−ピリジルメチル）−４−ビニルベンジルアミンの合成
２−ピコリルクロリド塩酸塩（４．１ｇ、２５ｍｍｏｌ）および４−ビニルベンジルアミン（１．６、１２ｍｍｏｌ）を水（３０ｍＬ）に溶解させ、６０℃まで加熱した。この溶液に、水酸化ナトリウム水溶液（１０ｍＬ、５Ｍ）を０．５時間の期間をかけて添加し、その後さらに１時間にわたって攪拌した。冷めた溶液をジクロロメタンで抽出し、抽出液を乾燥させ、溶媒を蒸発させた。生成物が粘性の茶色の油として得られた（３．４ｇ、８４％）。
【００８６】
多孔質高分子分離材料の製造。
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）（Celvol 523）を９０Ｃの水（４００ｍＬ）に溶解させて２重量％溶液を作り、これを室温まで冷まし、その後懸濁リアクタに添加した。ジビニルベンゼン８０％技術グレード（２６ｇ、０．２ｍｏｌ）を（上の例からの）ビス（２−ピリジルメチル）−４−ビニルベンジルアミン（０．０２ｍｏｌ）の調製溶液に添加した。開始剤、ＡＢＤＶ（Ｖ６５、２,２'−アゾビス（２,４−ジメチルバレロニトリル）（０．６ｇ）をトルエン溶液に添加し、この溶液に窒素をバブリングした。ＰＶＡ溶液、続いてモノマー溶液をリアクタに入れた。
【００８７】
この二相混合物を数分間攪拌し、温度を５０℃まで高め、４−６時間後に６５℃まで上昇させた。このプロセスを終夜維持した。ポリマーを２０μｍの篩を使用してろ過し、水で慎重に洗浄した。このポリマーを約４００ｍｌの水、続けて１００ｍｌのメタノールで洗浄した。次に、このポリマーをソックスレーにおいてエタノールで終夜洗浄し、乾燥させた。粒径を測定すると、４０−１３０μｍであった。
【００８８】
例１と同じ方法で、材料に銀を充填した。
【００８９】
例５−多孔質高分子分離材料への種々の金属イオンの充填
例５ａ−Ａｇ+の充填。
例１に開示したように製造した８ｇの乾燥ポリマーを２０ｍｌのＭｅＯＨを用いてスラリーにした。１時間後、２ｍｌの水に溶解させたＡｇＮＯ3（１．０ｇ、６ｍｍｏｌ）を添加した。１時間後、ポリマーをメタノール２０ｍｌ、水５０ｍｌおよびメタノール５０ｍｌで洗浄し、乾燥させた。理論：ポリマーのグラム当たり０．３６×１６９．９＝６１．２ｍｇＡｇＮＯ3。
【００９０】
例５ｂ−Ａｇ+の充填。
例１からの１０ｇの乾燥ポリマーを、３０ｍｌのメタノールでスラリーにした。５分後、樹脂を水で洗浄した。次に、この樹脂を４０ｍｌの水でスラリーにして、フラッシュカラム（内径２０ｍｍ）に流し込んだ。１００ｍｌの水に溶解させた１．５ｇの硝酸銀（１ｄｒｐのＨＮＯ3で酸性化させた）をゆっくりとこのカラムに通した（約６−８時間）。材料を蒸留水（１００ｍｌ）、続けてメタノール（１００ｍｌ）で洗浄し、その後真空オーブンにおいて乾燥させた。
【００９１】
例５ｃ−Ｃｕ2+の充填。
例１からの１０ｇの乾燥ポリマーを、３０ｍｌのメタノールでスラリーにした。５分後、樹脂を水で洗浄した。次に、この樹脂を４０ｍｌの水でスラリーにし、フラッシュカラム（内径２０ｍｍ）に流し込んだ。ＣｕＣｌ2（１．４ｇ、１０ｍｍｏｌ）を１００ｍｌの水（ｐＨ５）に溶解させ、これをゆっくりとカラムに通した（約６−８時間）。材料を蒸留水（１００ｍｌ）、続けてメタノール（１００ｍｌ）で洗浄し、その後真空オーブンにおいて乾燥させた。
【００９２】
試料（２．４ｇ）を２ＭのＨＣｌ（３０ｍｌ）で１時間処理した。緑みを帯びた水を蒸発乾固させた。１５７ｍｇＣｕＣｌ2／２．４ｇ樹脂＝６５．４ｍｇＣｕＣｌ2（０．４９ｍｍｏｌ）／ｇ樹脂。
【００９３】
例５ｄ−Ｃｕ+の充填
例１からの１０ｇの乾燥ポリマーを３０ｍｌの水アセトニトリル（１５：８５）でスラリーにした。５分後、樹脂をフラッシュカラム（内径２０ｍｍ）に流し込んだ。塩化銅（Ｉ）ＣｕＣｌ（２．０ｇ、２０ｍｍｏｌ）を１００ｍｌの水アセトニトリル（１５：８５）中に窒素下で溶解させ、カラムに添加する前に静置させておいた。この金属溶液をゆっくりとカラムに通した（約６−８時間）。材料を蒸留水（３０ｍｌ）、続けてメタノール（３０ｍｌ）で洗浄し、その後真空オーブンにおいて乾燥させた。
【００９４】
試料を、２ＭのＨＣｌ（３０ｍｌ）で１時間処理した。洗浄水を蒸発乾固指せ、緑色の固体を残した。１４４．６ｍｇ／２．１ｇ樹脂＝６９ｍｇ（０．７０ｍｍｏｌ／ｇ樹脂）。
【００９５】
例５ｅ−Ｐｄ2+の充填
（充填までは）例１に開示したように製造した１．０ｇ乾燥ポリマーを、３ｍｌのメタノールでスラリーにした。５分後、樹脂を水で洗浄した。次に、樹脂を４ｍｌの水でスラリーにし、フラッシュカラム（内径１０ｍｍ）に流し込んだ。ＰｄＣｌ2（０．６ｇ、３ｍｍｏｌ）を１０ｍｌの水（ｐＨ５）に溶解させ、ゆっくりとカラムに通した（約６−８時間）。材料を蒸留水（１０ｍｌ）、続けてメタノール（１０ｍｌ）で洗浄し、その後真空オーブンにおいて乾燥させた。
【００９６】
例５ｅ−Ｚｎ2+の充填
例１からの１０ｇ乾燥ポリマーを３０ｍｌのメタノールでスラリーにした。５分後、樹脂を水で洗浄した。次に、樹脂を３０ｍｌの水でスラリーにし、これをフラッシュカラム（内径２０ｍｍ）に流し込んだ。ＺｎＣｌ2（２．０ｇ、１５ｍｍｏｌ）を１００ｍｌの水（ｐＨ５）に溶解させ、これをゆっくりとカラムに通した（約６−８時間）。材料を蒸留水（１０ｍｌ）、続けてメタノール（１００ｍｌ）で洗浄し、その後真空オーブンにおいて乾燥させた。
【００９７】
上述の例のいくつかにおいては、樹脂をさらに洗浄し、このようなさらなる洗浄工程としては、たとえば、酢酸エチル、ヘプタン、アセトニトリルおよびシクロヘキサンでの洗浄を挙げることができる。洗浄工程および洗浄溶媒の必要性は、当業者が決定する能力の範囲にある。
【００９８】
例６−金属の脱離
ａ）例５ａにしたがって製造した０．５ｇの樹脂を、ＥｔＯＨ（エタノール）中の５ｍｌの３３％ＭｅＮＨ2＋５ｍｌのＭｅＯＨ（メタノール）で、０．５時間洗浄した。溶出液を乾燥させ、約２０ｍｇの茶色い残留物を得た。この残留物を５０ｇの水＋２ｄｒｐの濃ＨＮＯ3に溶解させ、銀の量を原子吸光分光法（ＡＡＳ）によって測定すると、６７ｍｇのＡｇＮＯ3／ｇ樹脂であった；または
ｂ）例５ｂにしたがって製造した１．０ｇの乾燥樹脂をろ過漏斗に入れた。２０ｍｌの０．５Ｍの硝酸ナトリウム水溶液をゆっくりとこの漏斗に通した（約０．５−１ｈ）。約２ｍｌの１Ｍの塩化ナトリウム水溶液を溶出した硝酸塩溶液に添加した。得られた塩化銀を４時間沈殿させ、その後集め、洗浄して、１３０℃で１時間乾燥させた。集めた固体の重量分析は５１．０ｍｇを示す。
【００９９】
例７−リモネンからの充填試験、本発明の樹脂と官能化していないポリマーとの比較
標準／充填溶液：リモネン中のパラチオン、マラチオンおよびエチオン、２５μｇ／ｍｌ
内部標準の溶液：酢酸エチル中のピレン、５０μｇ／ｍｌの２００ｍｇの：
・例５ａにしたがって製造し、銀で処理したポリマー
・ＤＶＢ硫酸−ポリマー（例１にしたがって製造したが最終的な金属処理をしていないＮＦＰ、非官能化ポリマー）
を３ｍｌのＳＰＥ−カートリッジ（材料当たり２つ）に別々に詰めた。
【０１００】
１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに１０回充填し、カラム当たり１０の部分を集めた。５０μｌの内部標準を各収集ガラス管に加え、試料の濃度レベルを高めるため、ＧＣ−ＭＳ−分析の前に溶媒を蒸発させた。結果は表１に見ることができる。ここでは、第１の欄の数がそれぞれ１０および５の連続工程においてそれぞれのポリマーに添加した１ｍｌのアリコットに関する。
【表１】
【０１０１】
これらの例の結果から、本発明、例５ａによる高分子分離材料がリモネンから農薬を効率よく除去した（保持されないものが０％）一方で、金属処理を行っていない同じの材料（ＮＦＰ）が効率的に農薬を留めなかったことが明確に分かる。
【０１０２】
例８−レモン油からの充填試験
標準／充填溶液：レモン油中のパラチオン、マラチオンおよびエチオン、２５μｇ／ｍｌ
内部標準の溶液：酢酸エチル中のピレン、５０μｇ／ｍｌ
例５ａで製造した２００ｍｇのポリマーを３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。
【０１０３】
１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに６回充填し、６つの部分を集めた。５０μｌの内部標準を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表２に示す。
【表２】
【０１０４】
結果から、本発明、例１による高分子分離材料が、市販のレモン油によるこの実験で示された、精油中の農薬を保持することができる優れた能力を示すことが分かる。
【０１０５】
例９−柑橘油からの充填試験、本発明の樹脂とDOWEXポリマーとの比較
市販材料１：
銀イオンで処理した２００ｍｇのＤＶＢ硫酸−ポリマー（市販のDOWEX 50 W X8-400;３８−７５μｍ）を３ｍｌのＳＰＥカートリッジ、例２に詰めた。
【０１０６】
材料２：
例１で製造し、例５ａに示したように銀イオンで処理した２００ｍｇのポリマー；２０−９０μｍを３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。
【０１０７】
４つの種々の希釈系での１ｍｌの標準溶液を５回充填し、全ての部分を別々に集めた。
【０１０８】
５０μｌの内部標準を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表３に示す。
【表３】
【０１０９】
結果から、本発明、例５ａによる高分子分離材料（材料２）が、材料１に比べて優れた、市販の柑橘油によるこの実験で示された精油中の農薬を保持することができる能力を示すことが分かる。
【０１１０】
例１０−リモネンからの他の農薬の抽出
標準／充填溶液：リモネン中の、ブロモプロピラート、プロクロラズ、フェンチオン、メチルパラチオン、メチルピリミフォスおよびピリダペンチオン、１０μｇ／ｍｌ
内部標準の溶液：酢酸エチル中のピレン、５０μｇ／ｍｌ
例５ａで製造した４００ｍｇのポリマーを３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。１ｍｌの標準溶液をこのＳＰＥカラムに１０回充填し、部分を集めた。
【０１１１】
５０μｌの内部標準を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳの分析のための試料の濃度レベルを高めるため、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。
【表４】
【０１１２】
結果から、本発明、例５ａによる高分子分離材料が有機チオフォスファート（たとえば複素環式誘導体など）などの構造的に様々な農薬を保持することができる優れた能力を示すことが分かる。
【０１１３】
例１１−「ティーバッグ抽出」および「懸濁抽出」実験のためのエチオンが混入したグレープフルーツ油の調製。ティーバッグ：ポリプロピレン、孔径５０μｍ。
【０１１４】
４０．８ミリグラムのエチオンを量り、ガラス瓶に入れる。エチオンを、グレープフルーツ油を使用して、１リットルのグレープフルーツ油に移動させる。電磁攪拌子を使用して、１５分間かけて完全に混合させる。この油中のエチオンの濃度は４０．８ｍｇ／Ｌである。「ティーバッグ抽出」のために混入物入りの０．５Ｌのグレープフレーツ油を採り、「懸濁抽出」実験のために別の０．５Ｌを採った。
【０１１５】
抽出実験
４０．８ｍｇ／Ｌの濃度でエチオンが混入した０．５Ｌのグレープフレーツ油を採り、例５ｂの１グラムの材料を含んだ「ティーバッグ」に加える。この油を電磁攪拌子で連続的に攪拌する。２４時間の期間にわたって、油のアリコットを定期的に採り、これをエチオンについて分析した。サンプリング時間および測定したエチオン濃度についての詳細を表２に示す。２４時間の期間が終わったら、この油を他の容器に移し、「ティーバッグ」を捨てた。
【表５】
【０１１６】
例１２−懸濁モード抽出実験
４０．８ｍｇ／Ｌの濃度でエチオンが混入した０．５Ｌのグレープフレーツ油を採り、例５ｂの１グラムの材料をこのグレープフルーツ油に直接加える。
【０１１７】
この油を電磁攪拌子で連続的に攪拌する。２４時間の期間にわたって、油のアリコットを定期的に採り、これをエチオンについて分析した。サンプリング時間および測定したエチオン濃度の詳細を表３に示す。２４時間の期間が終わったら、このオイルをMunktell濾紙#3を使用して濾過する。
【表６】
【０１１８】
例１３−グレープフルーツ油からの農薬の除去
例５ｂで製造した４００ｍｇのポリマーを３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。
【０１１９】
１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに１０回充填し、１０個の部分を集めた。５０μｌの内部標準を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表７に示す。
【表７】
【０１２０】
例１４−オレンジ油からの農薬の除去
例５ｂにおいて様々な粒径を得るように製造した４００ｍｇのポリマーを、３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。
【０１２１】
各農薬を２５ｐｐｍで含有した１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに１０回充填し、１０個の部分を集めた。２５μｌの内部標準、ピレン溶液（５０ｐｐｍ）を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表８に示す。様々な粒径を有するバッチのカラムモード（ＳＰＥ）での性能チェックを行う。
【表８】
【０１２２】
例１５−レモン油からの農薬の除去
例５ｂにおいて様々な粒径を得るように製造した４００ｍｇのポリマーを、３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。
【０１２３】
各農薬を２５ｐｐｍで含有した１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに１０回充填し、１０個の部分を集めた。２５μｌの内部標準、ピレン溶液（５０ｐｐｍ）を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表８に示す。様々な粒径を有するバッチのカラムモード（ＳＰＥ）での性能チェックを行った。
【表９】
【０１２４】
例１６−レモン油からの充填試験
例３において様々な粒径を得るように製造した４００ｍｇのポリマーを３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。
【０１２５】
各農薬を２５ｐｐｍで含有した１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに１０回充填し、１０個の部分を集めた。２５μｌの内部標準、ピレン溶液（５０ｐｐｍ）を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表１０に示す。
【表１０】
【０１２６】
例１７−レモン油からの充填試験
４００ｍｇのポリマーを例５ｅで製造した。
【０１２７】
各農薬を２５ｐｐｍで含有した１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに１０回充填し、１０個の部分を集めた。２５μｌの内部標準、ピレン溶液（５０ｐｐｍ）を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表１１に示す。
【表１１】
【０１２８】
例１８−レモン油からの充填試験
ポリマーを例５ｃ、５ｄおよび５ｆにおいて様々な粒径を得るように製造した４００ｍｇのポリマーを３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。
【０１２９】
各農薬を２５ｐｐｍで含有した１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに１０回充填し、１０個の部分を集めた。２５μｌの内部標準、ピレン溶液（５０ｐｐｍ）を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表１２に示す。
【表１２】
【０１３０】
ポリマーを例５ｃ、５ｄおよび５ｆにおいて様々な粒径を得るように製造した４００ｍｇのポリマーを３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。
【０１３１】
各農薬を２５ｐｐｍで含有した１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに１０回充填し、１０個の部分を集めた。２５μｌの内部標準、ピレン溶液（５０ｐｐｍ）を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表１２に示す。
【表１３】
【発明の概要】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は１種以上の金属錯体を含む新規の樹脂の設計、製造および使用に関する。これらの新たな樹脂は従来のクロマトグラフ材料によって十分に分離されない１つ以上の検体／ターゲットに対して選択的である。
【０００２】
背景技術
分離材料の分野には、金属配位子を含有する樹脂の系統群が存在する。これらのほとんどは蛋白質の分離を狙っている。従来の市販の樹脂の例はSephadex（GE Healthcare）、BioGel（BioRad）およびToyopearl（Tosoh）である。これらの従来の樹脂は、通常、低い架橋度および柔軟な骨格構造を有し、大きな孔を含む。これらの大きな孔は、検体たとえば蛋白質にとって最適であるが、言及した従来の材料には、所定のタイプの小分子にとって十分な解決策を与えるものがない。小分子のために開発された従来のキレート材料、たとえばPurolite（登録商標）が、金属イオンと相互作用する小分子の分離のために慣習的に使用される。前記材料は、時々、乏しい分離、低い選択性および所定の適用分野にとって不十分な解決策をもたらす。他の金属キレート樹脂、たとえばDowex 50WX8、Amberlite(R) CG50、Amberlite(R)IR-120、Amberlyst(R) 15は、広く使用されるが、要求が厳しい分離、たとえば複雑なマトリックス中に低濃度で存在する農薬および他の環境汚染物質の分離のために使用する場合、常に十分に働くわけではない。
【０００３】
不飽和の小分子、たとえば脂肪酸、フェロモンおよび多環芳香族の硫黄含有複素環などを精製および分離するための銀担持カチオン交換体の使用は説明されてきており、このような樹脂は、分析および製造目的のカラムクロマトグラフィーシステムで使用されてきた。食品産業では、一般的に、加工中に食品の原材料、成分および製品に金属が混入しないことが要件である。
【０００４】
文献に記載されているいくつかの研究から、農薬の加水分解反応が水性環境にある金属によって触媒されることがあることがわかってきた。しかしながら、加水分解は、生じた加水分解生成物を除去しないので、農薬の除去の問題を完全には解決しない。
【０００５】
Ridvan Sayは、Anal. Chim. Acta 579 (2006) 74-80の中で、パラオキサンまたはパラチオンを鋳型として、およびメタクリロイル−アンチピリン−ガドリニウムキレートをモノマーとして使用して製造した分子インプリントポリマーを開示している。
【０００６】
食品からの農薬の除去は食品産業における大きな焦点であり、食品中の農薬残留物の濃度に対しての社会的関心が高まっている。US5558893は、実質的に農薬を含まない柑橘油の製造のために使用できる、汚染された柑橘油の蒸留方法を開示している。しかしながら、蒸留は、香りと味とを与える多くの揮発性化合物を同時に除去するので、通常柑橘油の香りに対して悪影響を与える。
【０００７】
Separation and Purification Technology, Vol 52, Issue 3, 2007年1月, 第403-415頁に開示されているように、改質活性炭による水溶液中の殺真菌剤および除草剤の除去および吸着が、調剤用オイルの精製、製油所、そして農薬のために使用されている。
【０００８】
農薬は、柑橘油における問題であるだけでなく、多くの他の精油（たとえばパーム油）に存在する。その結果、食品および飼料製品、たとえば精油から農薬を選択的に除去、抽出、分離および／または分析するための材料および方法の必要性が存在する。
【０００９】
発明の概要
本発明の１つの目的は、農薬を選択的に抽出および／または分離するための多孔質分離材料を提供することにある。
【００１０】
本発明の１つの目的は、多孔質高分子分離材料であって、メソポーラス領域にある孔を含むことと；ＢＥＴ分析によって測定される５０ｍ2／ｇ材料を上回る表面積および０．２ないし１．２ｍｌ／ｇ材料の孔容積を有することと、前記材料がＣｕ+、Ａｇ+、Ｐｄ2+、Ｃｕ2+またはＺｎ2+からなる群より選択される１つ以上の金属イオンに結合した１つ以上の官能基を含むこととを特徴とする材料によって達成される。
【００１１】
１つの態様では、この多孔質高分子分離材料は、スルホン酸およびカルボン酸からなる群より選択される１つ以上の官能基で置換されたジビニルベンゼンとスチレンとのコポリマー；またはジビニルベンゼンと重合性の三級アルキルアミンとのコポリマーである。
【００１２】
本発明の１つの目的は、多孔質高分子分離材料の製造方法であって、
官能性モノマー、架橋性モノマー、任意の開始剤、およびポロゲンを提供することと；
重合させることと；
多孔質高分子材料を得ることと；
前記多孔質高分子材料に、Ｃｕ+、Ａｇ+、Ｐｄ2+、Ｃｕ2+またはＺｎ2+からなる群より選択される１種以上の金属イオンを接触させることと；
多孔質高分子分離材料を得ることと
による方法によって達成される。
【００１３】
１つの目的は、１つの態様において、上述の方法であって、官能性モノマーが、ビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸；ビニルベンジルイミノ二酢酸、たとえば４−ビニルベンジルイミノ二酢酸；三級アルキルアミンの重合性誘導体；またはこれらの組み合わせもしくはこれらの塩からなる群より選択され；および／または架橋性モノマーが、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリラート、トリメチロールプロパントリメタクリラートまたはこれらの任意の組み合わせから選択される方法によって達成される。
【００１４】
本発明の１つの目的は、食品または飼料製品から農薬を分離する方法であって、食品または飼料製品に本発明による多孔質高分子分離材料を接触させることによる方法によって達成される。
【００１５】
１つの態様では、食品または飼料製品から農薬を分離する方法は、多孔質高分子分離材料と農薬との間に三元錯体を生じさせることと；精製された食品または飼料製品を集めることと；前記農薬を溶出させることとをさらに含む。
【００１６】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は多孔質高分子分離材料（樹脂）に関する。この樹脂は、多孔質高分子材料であり、それゆえにゲル材料ではない。
【００１７】
この樹脂は農薬の分離に特に有用である。この樹脂は、１種以上の標的分子に対して選択的であり、従来の方法または材料によっては十分に分離されない標的分子の閉じ込め、分離、抽出および／または分析、たとえばクロマトグラフ分析を可能にする。標的分子は農薬である。
【００１８】
本発明は、多孔質高分子分離材料であって、メソポーラス領域にある孔を含むことと；ＢＥＴ分析によって測定される５０ｍ2／ｇ材料を上回る表面積および０．２ないし１．２ｍｌ／ｇ材料の孔容積を有することと、前記材料がＣｕ+、Ａｇ+、Ｐｄ2+、Ｃｕ2+またはＺｎ2+からなる群より選択される１つ以上の金属イオンに結合した１つ以上の官能基を含むこととを特徴とする材料に関する。
【００１９】
１つの実施形態では、前記金属イオンはＡｇ+およびＰｄ2+から選択される。１つの実施形態では、前記金属イオンはＡｇ+である。Ｃｕ+、Ａｇ+、Ｐｄ2+、Ｃｕ2+またはＺｎ2+から選択される２種以上の異なる金属イオンを本発明の樹脂において使用することは可能である。
【００２０】
多孔質分離材料の表面積は、１つの実施形態では、＞５０ｍ2／ｇ材料である。
【００２１】
多孔質材料の表面積は、１つの実施形態では、＞３００ｍ2／ｇ材料、たとえば３００ないし７００ｍ2／ｇ材料であり；１つの実施形態では、孔の表面積は＞４００ｍ2／ｇ材料、たとえば４００ないし７００ｍ2／ｇ材料である。
【００２２】
添加した架橋性モノマーの総重量％に基づいて、２０重量％を上回る架橋密度の度合いを有する多孔質高分子分離材料が製造される。
【００２３】
本発明の樹脂は０．２ないし１．２ｍｌ／ｇ材料の孔容積を有する。１つの実施形態では、孔容積は、０．２−０．９ｍｌ／ｇ材料の間、たとえば０．３−０．９ｍｌ／ｇ材料の間および０．４−０．８ｍｌ／ｇ材料の間にある。ある態様では、開示されている様々な間隔が好ましい樹脂をもたらす。
【００２４】
材料の孔はメソポーラス領域にある。メソポーラスは２ないし５０ｎｍの径を有する孔を意味する。１つの実施形態では、メソポーラス領域にある孔はＢＥＴ分析で測定される孔表面積が＞５０ｍ2／ｇ材料である。孔表面積は１つの実施形態では＞３００ｍ2／ｇ材料、たとえば３００ないし７００ｍ2／ｇ材料であり；１つの実施形態では孔表面積は＞４００ｍ2／ｇ材料、たとえば４００ないし７００ｍ2／ｇ材料である。
【００２５】
１つの実施形態では、樹脂は０．２ないし１．０ｍｍｏｌ／ｇ材料の容量を有する。この容量は、イオン交換により、たとえば好適な溶媒、たとえば硝酸ナトリウム水溶液または硝酸水溶液および無水メチルアミンでの洗浄により、金属イオンを樹脂から脱離させることによって測定される。この手順のより詳細な説明は例６に開示する。
【００２６】
１つの実施形態では容量は０．３−０．８ｍｍｏｌ／ｇ材料であり、１つの実施形態では容量は０．３５−０．６ｍｍｏｌ／ｇ材料である。
【００２７】
樹脂は、スルホン酸およびカルボン酸からなる群より選択される１つ以上の官能基で置換されたジビニルベンゼンとスチレンとのコポリマー；またはジビニルベンゼンと重合性の三級アルキルアミンとのコポリマーである。
【００２８】
金属錯体は金属に結合した、たとえば配位した高分子担体に付着した官能基間の二元錯体である。樹脂はスルホン酸、カルボン酸および三級アルキルアミンからなる群より選択された１つ以上の官能基を含む。
【００２９】
三級アルキルアミンはＮＲ1Ｒ2Ｒ3によって定義される三級アミンであって、Ｒ1は重合性基、たとえばビニル基、ビニルベンジル基などであり、Ｒ2およびＲ3は、互いに独立して、直鎖または分枝のＣ1-6−アルキルで任意に置換されたヘテロアリール−Ｃ1-6−アルキルおよびアミノ−Ｃ1-6−アルキルから選択される。ヘテロアリールは１つ以上の窒素原子を含むアリール基を意味する。
【００３０】
官能基は、一般に、官能性モノマーによって導入され、好適な官能性モノマーは、たとえばビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸；ビニルベンジルイミノ二酢酸、たとえば４−ビニルベンジルイミノ二酢酸；三級アルキルアミンの重合性の誘導体、たとえばアミノ酸、ビピリジル、ターピリジルおよびピリジルである。いくつかの実施形態では、ビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸が好ましい。
【００３１】
架橋性モノマーはジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリラート、トリメチロールプロパントリメタクリラートもしくは任意の他の疎水性モノマーまたはこれら組み合わせから選択できる。いくつかの実施形態では、ジビニルベンゼンまたはジビニルベンゼンと他の架橋性モノマーとの組み合わせが好ましい。
【００３２】
１つの実施形態では、ビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸を官能性モノマーとして使用し、ジビニルベンゼンまたはジビニルベンゼンスルホン酸と他の架橋性モノマーとの組み合わせを架橋性モノマーとして使用することが好ましい。
【００３３】
開始剤はアゾ開始剤、たとえば２,２'−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）（ＡＩＢＮ）もしくは２,２'−アゾビス（２,４−ジメチルバレロニトリル）（ＡＢＤＶ）、または過酸化物開始剤、たとえばベンゾイル過酸化物もしくはｔｅｒｔ−ブチル過酸化物、または任意の他のラジカル開始剤から選択できる。重合は熱的またはＵＶ光の照射によって開始できる。
【００３４】
さらに、二元錯体中の金属イオンは第３の化学種（標的分子、すなわち農薬）に配位でき、三元錯体をもたらす。用語キレートは、キレート化剤、たとえばイミノ二酢酸の２つ以上の原子に金属イオンが結合している錯体に割り当てられているが、本願の文脈では、スルホン酸の錯体も包含される。二元または三元錯体の安定性は化学量論的に決定され、結合は可逆的である、すなわち反応の平衡定数が大きい標的分子の添加はより弱く結合している標的分子を放出するであろう。吸着剤上での所定の化学種の残留は三元錯体の安定性に関連する。
【００３５】
多孔質高分子分離材料の架橋度は重合の間に使用する架橋性モノマーの量に依存する。結果として、架橋性の密度は重合前の混合物（官能性モノマー、架橋剤、任意の開始剤）中の架橋剤の重量％に関連する。高分子分離材料の架橋度は２０重量％を上回る架橋性モノマーである。
【００３６】
本発明の材料は、上で論じたように、高い表面積および孔容積を有することを特徴とする。加えて、この樹脂は高度に架橋した高分子ネットワークであり、堅牢な構造をもたらす。本発明による樹脂のこの堅牢な構造は優れた熱−機械的性質を可能にし、そのおかげでこの材料は過酷な実験条件に耐えることができる。
【００３７】
この高分子材料は、金属と官能性モノマーとの間に強い二元錯体を生じさせ、食品マトリックスへの金属の漏出を最小にする。さらに、三元金属錯体（官能性モノマー、金属および錯体種）は固定化担体上に化学種、たとえば農薬分子を「トラップ」するのに十分に強くある必要がある。錯体安定性の理解（Chem. Rev. 1989年, 89, 1875-1914）は硬い／柔らかい酸および硬い／柔らかい塩基の原理に基づいている。この概念によると、柔らかい塩基、たとえば有機チオフォスファート中の硫黄は、硬い酸に比べると、柔らかい酸、たとえば銀とより強く相互作用する。
【００３８】
柔らかい酸として働く金属の例はＣｕ+、Ａｇ+、Ｐｄ2+、Ｐｔ2+であり、「ボーダーラインの酸」はＦｅ2+、Ｃｕ2+、Ｚｎ2+である。
【００３９】
官能基と金属との安定度定数が低い場合、金属と化学種との二元錯体が拡散し、溶出物を溶出する（漏出）結果となる場合がある。金属の量は原子吸光分光法（ＡＳＳ）によって好適に測定できる。銀を有する二元錯体についての安定度定数はたとえば（ｌｏｇ Ｋ）：スルホン−Ａｇ＝５．６（スルホン基と銀イオンとの間の安定度定数）、イミノ二酢酸−Ａｇ＝４．３（スルホン基と銀イオンとの間の安定度定数）およびチオール−銀＝１３．６（スルホン基と銀イオンとの間の安定度定数）である（Martell, A. E.; Smith, R. M. Critical Stability Constants; Plenum: New York, 1989年）。三元錯体は金属配位と競合する分子の添加によって壊すことができ（一般に文献では配位子交換クロマトグラフィーと呼ばれている）、相対的な安定度係数に応じて、吸収されている化学種の連続的な放出をもたらす。いくつかの場合では、金属の定量的な脱離がたとえばカラムの再生にとって好ましく、その上、金属は吸着されている化学種を完全に遊離させもする。これは酸（たとえば希ＨＮＯ3または硝酸ナトリウム水溶液）を添加することによって達成できる。本発明の多孔質高分子分離材料（樹脂）は、官能性モノマー、架橋性モノマー、任意の開始剤、およびポロゲンを提供することと；重合させることと；多孔質高分子材料を得ることと；前記多孔質高分子材料に、Ｃｕ+、Ａｇ+、Ｐｄ2+、Ｃｕ2+またはＺｎ2+からなる群より選択される１種以上の金属イオンを接触させることと；多孔質高分子分離材料を得ることとによって得られる。１つの実施形態では、官能性モノマーはビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸；ビニルベンジルイミノ二酢酸、たとえば４−ビニルベンジルイミノ二酢酸；三級アルキルアミンの重合性誘導体；またはこれらの組み合わせもしくはこれらの塩からなる群より選択され；および／または架橋性モノマーは、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリラート、トリメチルプロパントリメタクリラートまたはこれらの任意の組み合わせから選択される。
【００４０】
１つの実施形態では、多孔質高分子分離材料は懸濁重合によって製造される。
【００４１】
官能基は官能性モノマーによって通常導入され、好適な官能性モノマーは、たとえば、ビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸；ビニルベンジルイミノ二酢酸、たとえば４−ビニルベンジルイミノ二酢酸；三級アルキルアミンの重合性誘導体、たとえばアミノ酸、ビピリジル、ターピリジルおよびピリジルである。いくつかの実施形態では、ビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸が好ましい。
【００４２】
架橋性モノマーはジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリラート、トリメチロールプロパントリメタクリラートもしくは任意の他の疎水性モノマーまたはこれらの任意の組み合わせから選択できる。いくつかの実施形態では、ジビニルベンゼンまたはジビニルベンゼンと他の架橋性モノマーとの組み合わせが好ましい。
【００４３】
いくつかの実施形態では、ビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸を官能性モノマーとして使用し、ジビニルベンゼンまたはジビニルベンゼンスルホン酸と他の架橋性モノマーとの組み合わせを架橋性モノマーとして使用することが好ましい。
【００４４】
開始剤は、アゾ開始剤、たとえば２,２'−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）（ＡＩＢＮ）もしくは２,２'−アゾビス（２,４−ジメチルバレロニトリル）（ＡＢＤＶ）、または過酸化物開始剤、たとえばベンゾイル過酸化物もしくはｔｅｒｔ−ブチル過酸化物、または任意の他のラジカル開始剤から選択できる。重合は熱的またはＵＶ光の照射によって開始できる。好適なポロゲンは当業者にしられており、その非制限的な例はクロロホルム、トルエン、ベンジルアルコール、ｎ−オクタン、酢酸エチルおよびメチルイソブチルケトンまたはこれらの混合物である。
【００４５】
本発明は農薬に選択的に結合するように調整できる多孔質高分子分離材料に関する。本発明の１つの実施形態では、農薬は有機フォスファート農薬または有機チオフォスファート農薬から選択される。
【００４６】
農薬は、たとえば有機フォスファート、有機チオフォスファート；および窒素および硫黄から選択されるヘテロ原子を含むアリール基、たとえばプロクロラズを含む様々な薬品である。
【００４７】
本発明の１つの実施形態では、農薬は有機フォスファートおよび／または有機チオフォスファートから選択される。
【００４８】
有機フォスファートはリン酸のエステルであり、その非限定的な例はパラチオン、エチオン、マラチオン、メチルパラチオン、クロロピリフォス、ダイアジノン、ジクロルボス、ホスメト、テトラクロルビンホス、フェンチオン、ピリダペンチオン、ピリミフォスメチルおよびアジンホスメチルである。
【００４９】
本発明の１つの実施形態は、食品または飼料製品、たとえば精油、たとえば柑橘油から農薬を分離する、多孔質高分子分離材料および／または方法に関する。従来の抽出、分離クロマトグラフィーおよび／または蒸留の方法ならびにそのための材料は、所定の農薬の十分な除去を可能にしない。いくつかの実施形態では、本発明は、精油たとえば柑橘油からの有機フォスファートおよび／または有機チオフォスファートの分離方法に関する。前記方法では、本発明の樹脂は農薬、特に有機フォスファート農薬および／または有機チオフォスファート農薬を実質的に含まない食品または飼料製品を得るために使用される。「実質的に」は、製品が少量の、または不純物としての農薬を含有する場合があるが、農薬のほとんどが除去されていることを意味する。
【００５０】
１つの実施形態は、食品または飼料製品に本発明による多孔質高分子分離材料を接触させることによって、この食品または飼料製品から農薬を分離する方法に関する。１つの実施形態では、この方法は、多孔質高分子分離材料と農薬との間に三元錯体を生じさせることと；精製した食品または飼料製品を集めることと；前記農薬を溶出させることとをさらに含む。
【００５１】
この多孔質高分子分離材料は分離および／または抽出プロセスにおける吸着剤として使用できる。
【００５２】
農薬は有害生物を殺すのに使用される物質またはこれらの物質の混合物である。農薬としては殺藻剤、殺鳥剤、殺菌剤、殺真菌剤、除草剤、殺虫剤、殺ダニ剤、軟体動物駆除剤、殺線虫剤、殺鼠剤、抗ウィルス剤が挙げられる。農薬は合成農薬でもよいし生物農薬でもよい。農薬の非限定的な例は、有機フォスファートもしくは有機チオフォスファート；またはこれらの任意の組み合わせである。
【００５３】
精油は植物の揮発性エッセンスであり、通常濃縮されており、限定はされないが、根（ベチベルソウなどの）；葉（ティーツリーなどの）；花（バラなどの）；柑橘類果実（ベルガモットなどの）および種（クミン）など、様々な植物部位から入手できる。柑橘類、スイートオレンジ、レモン、ベルガモット、マンダリンミカン、ライム、タンジェリンおよびグレープフルーツからの油などの柑橘油、またはこれらの任意の組み合わせが、精油の例である。本発明で使用される精油は油の混合物でもよく、当業者に知られている他の成分、たとえば不純物（農薬以外）、香料添加剤および／または他の添加剤を含有してもよい。
【００５４】
本発明にしたがって農薬の除去のために使用できる溶媒は以下の群：アルカン、ケトン、エーテル、エステルから選択でき、より好適なものは、アルカンであるシクロヘキサン、ペンタンである。
【００５５】
本発明の１つの実施形態は、食品または飼料製品、たとえば精油からの農薬、たとえば有機フォスファートおよび／または有機チオフォスファートを含有した農薬の分離で使用する、上述の実施形態の１つ以上で説明した多孔質高分子分離材料に関する。１つの実施形態では、精油は柑橘油から選択される。その結果、この樹脂は食品または飼料製品などのマトリックスから農薬を分離する方法で使用できる。
【００５６】
分離または分離することとしては、抽出、除去、トラップ、閉じ込め、クロマトグラフィーなどが挙げられると理解される。
【００５７】
本発明の１つの実施形態は、食品または飼料製品から農薬を分離および／または精製することに関し、ここでは、農薬に上述の実施形態の１つ以上で説明した多孔質高分子分離材料を接触させる。
【００５８】
本発明によると、金属イオン、たとえば銀は、農薬を多孔質高分子分離材料に付着させる各工程の後に、酸（たとえば、ＨＮＯ3）または塩基（たとえば無水メチルアミン）を添加することによって脱離できる。拘束された農薬はこのようにして放出される。銀は溶液に残り、抽出された錯体は溶媒抽出によって分離できる。
【００５９】
本発明の材料は樹脂−担持金属錯体と特徴付けられる。樹脂の形態は２つのカテゴリー、すなわち「マクロポーラス」または「ゲルタイプ」に分類された。ゲルタイプの樹脂は如何なる微細構造も持たない不定形の架橋無限ネットワークを有する。これらの樹脂は架橋度が低く、典型的には４−８％であるが、たとえば交換容量の点で大きな機能的能力を典型的に有する。この例はDowex 50WX8である。この材料は、精密な化学的および調剤的カラム分離のために広く使用されている強いカチオン性樹脂である。Dowex 50WX8はベンゼンスルホン酸官能性を有する８％ジビニルベンゼンで架橋されている。Dowex 50WX8はゲルタイプであり、ＢＥＴ分析によるとポロシティが低いまたはポロシティがなく、高い交換容量を有する。本発明の樹脂を、金属イオンでの官能化、例７、の前後、および高い機能的能力を有する樹脂であるDowex 50WX8、例９、と比較した。
【００６０】
例７などの比較例から、本発明の多孔質高分子分離材料と官能化されていないポリマーとの間の１つの違いは、官能化されていないポリマーの場合、多くの柑橘油の主たる溶媒成分であるリモネンの第１の部分を充填したあとでは、ブレークスルーポイント（ポリマーに保持されないために、標的化合物がこのポリマーを通り抜け始めるポイント）に既に達していることにある。
【００６１】
比較例、例９から、ゲルタイプ材料の場合、本発明の多孔質高分子材料と対照的に、柑橘油の第１の部分が充填されたでは、ブレークスルーポイントに既に達している。
【００６２】
マクロポーラス樹脂は、ゲルタイプ樹脂とは対照的に、乾燥状態であっても、耐久性であり非常に発達した多孔質構造を有する。これらの樹脂は高い架橋度、＞１０％を典型的に有する。これらの材料は、乾燥状態で、大きな表面積（Ｎ2 ＢＥＴによって測定すると、典型的に５０ないし１０００ｍ2／ｇにわたる）を有する。この大きな表面積は非常に発達したマクロポーラスネットワークに関連し、小分子による到達性に優れている。たとえばクロマトグラフィーから、大きな表面積は、担体と溶出物との分子相互作用面積が大きいので、小さな表面積の材料よりも小分子、たとえば農薬をより十分に保持することが知られている。孔容積は相互作用の速度論に影響を及ぼす。筆者は、ゲルタイプ材料が高い交換能力を有するけれども、弱められた相互作用力を有し、その結果、小分子と相互作用をしてこれを保持できる能力および容量が低いと推測する。
【００６３】
これに関連して、樹脂の容量は、大きな（無極性の）表面積を有するマクロポーラス樹脂の場合、極性の高い金属錯体への小分子の到達性にも依存する。樹脂の金属拘束容量は、たとえばイオン交換による金属錯体の除去、および樹脂の拘束された金属イオン濃度の定量測定によって評価する。例６を参照のこと。クロマトグラフ性能に関連して、金属樹脂材料は安定度定数が高い小分子を拘束する優れた性能容量を示す一方、安定度定数が低い小分子は部分的に溶出する（クロマトグラフ効果）であろうし、結果として、金属樹脂の低い性能容量を示すであろう。クロマトグラフ効果は、他のマトリックスでは、大なり小なりの強さである（例７および例８）。例１０および例１３では、本発明の適用性（これらの例に限定されない）を確立するために様々な農薬を試験し、それにより、構造的に多様な式を有する農薬を拘束することができる優れた能力をこの樹脂が有することが分かる。
【００６４】
クロマトグラフ用途では、マトリックス混合物が樹脂に接触し、カラムをゆっくりと通り抜け、その結果、固定相と移動相との間での各化合物の平衡分布に依存したマトリック成分の分離をもたらす。
【００６５】
バッチモードでは、マトリックス混合物に、織物でつくられた多孔質バッグまたは他の材料（ティーバッグ）内に収容した樹脂を接触させる。次に、このバッグを適切な期間にわたってマトリックス混合物、溶液または調整された媒体中に浸漬させ、その後、ティーバッグなどを取り出す。加えて、バッチモードをバッグの使用なしに行ってもよく、そうすると、樹脂はマトリックス混合物中に浮遊する。この方法の利点は、それが吸着剤の容易な分離と単純化された処理とを提供することにある。この方法は樹脂への親和性を有する農薬に対して使用することができる。
【００６６】
添付した例から、本発明による多孔質高分子分離材料はマトリックス、たとえば精油から農薬を除去するのに働くことが明確に分かる。例１４および例１５から、様々な粒径で製造した本発明の樹脂が農薬の除去に有効であることが分かる。その結果、この材料は本発明の目的のうちの１つを達成すること、すなわち精油から農薬を除去することに成功する。
【００６７】
例７、例８、例９、例１７、および例１８の全てから、本発明のポリマーを金属で処理して、本発明による多孔質高分子分離材料を得ることができることが分かる。これらの例から、この材料が農薬、たとえばエチオン、マラチオンおよびパラチオンを精油から効率的に除去することが明らかである。
【００６８】
本発明の１つの実施形態では、抽出カラム内の材料−ベッドの高さを増やすことによって、本発明の樹脂を使用する農薬の抽出中に、クロマトグラフ効果を最小にするおよび／またはこれをなくすることができる。
【００６９】
農薬を含有したマトリックスが複雑な構造である場合、分離性能に悪影響が及ぶ場合がある。本発明の１つの実施形態では、マトリックスが所定の有機溶媒またはリモネンで希釈されるので、望まれないマトリックス効果が最小にされるおよび／またはそれが避けられる。たとえば、シクロヘキサンおよび／またはリモネンで希釈した柑橘類／レモン油は、希釈していない柑橘類／レモン油と比較すると、樹脂への農薬の拘束を向上させる。これは、本発明の樹脂による農薬の改善された分離を可能にする。
【００７０】
本発明の１つの実施形態では、「高価値」成分（香料製品に価値を与えるマトリックスの特徴的な化合物である芳香剤、香料および着色剤）を有するマトリックスの分離が改善される。前記成分は、これらが樹脂に結合しうるため、分離を複雑にする場合がある。驚くべきことに、農薬を含有していたマトリックスの充填のあとに、種々の有機溶媒、たとえばヘプタンおよび／またはリモネンでの洗浄工程を導入することによって、分離の選択性を改善できることが分かった。それにより、農薬の抽出のためのこの適用領域をより複雑なマトリックスまで広げることができる。
【００７１】
本発明の樹脂は、それを分析の前の試料処理工程で使用することによって、解析問題に適用できる。また、この方法を大規模で工業的な目的に適合させることが可能である。
【００７２】
本発明の樹脂は、バッチモードで使用してもよいし、クロマトグラフィーで使用してもよい。
【００７３】
区間が存在しているところでは、その区間内の各個それぞれの数字に加えて、この区間内の考えられる各部分区間を意味することが意図され、たとえば、０ないし５０の区間は、２ないし１０、２５．１ないし２５．５および５ないし４０などの部分区間を含む。
【００７４】
本発明において「１以上」を使用するところでは、１以上、２以上、３以上などを含むと意図される。
【００７５】
例
例１
水（１００ｍＬ）およびトリブチルアミン（７．４ｇ、０．０４ｍｏｌ）、続いて硫酸（４．０ｇ、０．０４ｍｏｌ）、および次に４−ビニルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩（８．４ｇ、０．０４ｍｏｌ）を、攪拌しながらボトルに添加した。トルエン（５５ｍＬ）を添加し、２相系を０．５時間にわたってｐＨ＝１で激しく攪拌した。これらの相は容易に分離し、トルエン相を精製なしに次の工程で使用した。試料をＮＭＲ分析のために濃縮した。ＮＭＲ（ＣＤＣｌ3、５００ＭＨｚ）δＨ １．３８（ｔ、９Ｈ）、３．０９−３．２６（ｍ、１８Ｈ）、５．３０（ｄ、１Ｈ）、５．８１（ｄ、１Ｈ）、６．６４−６．７６（ｍ、１Ｈ）、７．３８−７．４７（ｍ、２Ｈ）、７．８１−７．９０（ｍ、２Ｈ）、１０．２−１０．５（ｂｓ、１Ｈ）。
【００７６】
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）（Celvol 523）を９０Ｃの水（４００ｍＬ）に溶解させて２重量％溶液を作り、これを室温まで冷まし、その後懸濁リアクタに添加した。ジビニルベンゼン８０％技術グレード（２６ｇ、０．２ｍｏｌ）を、（例１からの）４−ビニルベンゼンスルホン酸トリブチルアミン塩の調製トルエン溶液に添加した。開始剤、ＡＢＤＶ（Ｖ６５、２,２'−アゾビス（２,４−ジメチルバレロニトリル）（０．６ｇ）をトルエン溶液に添加し、この溶液に窒素をバブリングした。ＰＶＡ溶液、続いてモノマー溶液をリアクタに入れた。
【００７７】
この二相混合物を数分間攪拌し、温度を５０℃まで高め、４−６時間後に６５℃まで上昇させた。このプロセスを終夜維持した。ポリマーを２０μｍの篩を使用してろ過し、水で慎重に洗浄した。このポリマーを１ＭのＨ2ＳＯ4で０．５時間にかけて洗浄し、その後約４００ｍｌの水で洗浄した。次に、このポリマーをソックスレーにおいてエタノールで終夜洗浄し、乾燥させて２８．４ｇのポリマーを得た（８３％の収率）。粒径を測定すると２０−１３０μｍであり、金属充填前に、２０−９０μｍのフィルタによって篩い分けした。水中でスラリーにしたポリマーの試料についての、指示薬として１ＭのＮａＯＨおよびフェノールフタレインを用いた滴定は、０．３６ｍｍｏｌの硫酸／ｇ乾燥ポリマーを示した。
【００７８】
疎水性多孔質高分子分離材料の性質（ＢＥＴ分析）：
平均粒径（Ｄ［４，３］）： ６１μｍ
表面積： ６０２ｍ2／ｇ
孔容積： ０．８８ｍＬ／ｇ
平均孔径： ５８．２Å
ｄＶ／ｄｌｏｇ（Ｄ） 脱離孔プロットからのピーク値 １２０Å
【００７９】
例２−比較例
Dowex 50WX8-400樹脂（５ｇ）を５％のＨ2ＳＯ4（１Ｍ）中で１時間かけてスラリーにし、次にｐＨ５の水（４００ｍＬ）、続けてメタノール（１００ｍＬ）で洗浄した。水中でスラリーにされたポリマーの試料についての、指示薬として１ＭのＮａＯＨおよびフェノールフタレインを用いた滴定は２．３ｍｍｏｌの硫酸／ｇ乾燥ポリマーを示した。例５ａと同じ方法でこの樹脂に銀を充填した。
【００８０】
例３−イミノ二酢酸官能性を有する樹脂の合成
イミノ二酢酸（４ｇ、３０ｍｍｏｌ）を水メタノール（６０ｍＬ、１:１）に溶解させ、水酸化ナトリウム（２ｇ、５０ｍｍｏｌ）を添加した。溶液を６０℃まで暖め、４−ビニルベンジル塩化物（５，４ｇ、３５ｍｍｏｌ）をゆっくりと添加した。半分の量の塩化物を添加した後、さらに２ｇの水酸化ナトリウムを添加し、続いて残りの塩化物を添加した。６０℃で０．５時間後、溶液を冷まし、ジエチルエーテルで洗浄した。水相を濃塩酸を用いて酸性化してｐＨ２．５にし、粗生成物をろ過し、水メタノールからの再結晶によって精製した。収率３６％。
【００８１】
多孔質高分子分離材料の製造。
水（２００ｍＬ）および４−ビニルベンジルイミノ二酢酸（１０．０ｇ、０．０４ｍｏｌ）、続けてトリ−ｎ−オクチルアミン（１４．０ｇ、０．０４ｍｏｌ）、次にトルエン（５０ｍＬ）およびベンジルアルコール（１０ｍＬ）をボトルに添加し、０．５時間かけて激しく攪拌した。相は容易に分離して、有機相を精製なしに次の工程で使用した。
【００８２】
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）（Celvol 523）を９０Ｃの水（４００ｍＬ）に溶解させて２重量％溶液を作り、これを室温まで冷まし、その後懸濁リアクタに添加した。ジビニルベンゼン８０％技術グレード（２６ｇ、０．２ｍｏｌ）を（上の例からの）４−ビニルベンジルイミノ二酢酸トリオクチルアミノ塩の調製溶液に添加した。開始剤、ＡＢＤＶ（Ｖ６５、２,２'−アゾビス（２,４−ジメチルバレロニトリル）（０．６ｇ）をトルエン溶液に添加し、この溶液に窒素をバブリングした。ＰＶＡ溶液、続いてモノマー溶液をリアクタに入れた。
【００８３】
この二相混合物を数分間攪拌し、温度を５０℃まで高め、４−６時間後に６５℃まで上昇させた。このプロセスを終夜維持した。ポリマーを２０μｍの篩を使用してろ過し、水で慎重に洗浄した。このポリマーを１ＭのＨ2ＳＯ4で０．５時間にかけて洗浄し、その後約４００ｍｌの水で洗浄した。次に、このポリマーをソックスレーにおいてエタノールで終夜洗浄し、乾燥させた。粒径を測定すると、２０−１３０μｍであった。
【００８４】
例１と同じ方法で材料に銀を充填した。銀の脱離は０．２１ｍｍｏｌＡｇ／ｇ乾燥樹脂を示す。
【００８５】
例４−ビス（２−ピリジルメチル）−４−ビニルベンジルアミンの合成
２−ピコリルクロリド塩酸塩（４．１ｇ、２５ｍｍｏｌ）および４−ビニルベンジルアミン（１．６、１２ｍｍｏｌ）を水（３０ｍＬ）に溶解させ、６０℃まで加熱した。この溶液に、水酸化ナトリウム水溶液（１０ｍＬ、５Ｍ）を０．５時間の期間をかけて添加し、その後さらに１時間にわたって攪拌した。冷めた溶液をジクロロメタンで抽出し、抽出液を乾燥させ、溶媒を蒸発させた。生成物が粘性の茶色の油として得られた（３．４ｇ、８４％）。
【００８６】
多孔質高分子分離材料の製造。
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）（Celvol 523）を９０Ｃの水（４００ｍＬ）に溶解させて２重量％溶液を作り、これを室温まで冷まし、その後懸濁リアクタに添加した。ジビニルベンゼン８０％技術グレード（２６ｇ、０．２ｍｏｌ）を（上の例からの）ビス（２−ピリジルメチル）−４−ビニルベンジルアミン（０．０２ｍｏｌ）の調製溶液に添加した。開始剤、ＡＢＤＶ（Ｖ６５、２,２'−アゾビス（２,４−ジメチルバレロニトリル）（０．６ｇ）をトルエン溶液に添加し、この溶液に窒素をバブリングした。ＰＶＡ溶液、続いてモノマー溶液をリアクタに入れた。
【００８７】
この二相混合物を数分間攪拌し、温度を５０℃まで高め、４−６時間後に６５℃まで上昇させた。このプロセスを終夜維持した。ポリマーを２０μｍの篩を使用してろ過し、水で慎重に洗浄した。このポリマーを約４００ｍｌの水、続けて１００ｍｌのメタノールで洗浄した。次に、このポリマーをソックスレーにおいてエタノールで終夜洗浄し、乾燥させた。粒径を測定すると、４０−１３０μｍであった。
【００８８】
例１と同じ方法で、材料に銀を充填した。
【００８９】
例５−多孔質高分子分離材料への種々の金属イオンの充填
例５ａ−Ａｇ+の充填。
例１に開示したように製造した８ｇの乾燥ポリマーを２０ｍｌのＭｅＯＨを用いてスラリーにした。１時間後、２ｍｌの水に溶解させたＡｇＮＯ3（１．０ｇ、６ｍｍｏｌ）を添加した。１時間後、ポリマーをメタノール２０ｍｌ、水５０ｍｌおよびメタノール５０ｍｌで洗浄し、乾燥させた。理論：ポリマーのグラム当たり０．３６×１６９．９＝６１．２ｍｇＡｇＮＯ3。
【００９０】
例５ｂ−Ａｇ+の充填。
例１からの１０ｇの乾燥ポリマーを、３０ｍｌのメタノールでスラリーにした。５分後、樹脂を水で洗浄した。次に、この樹脂を４０ｍｌの水でスラリーにして、フラッシュカラム（内径２０ｍｍ）に流し込んだ。１００ｍｌの水に溶解させた１．５ｇの硝酸銀（１ｄｒｐのＨＮＯ3で酸性化させた）をゆっくりとこのカラムに通した（約６−８時間）。材料を蒸留水（１００ｍｌ）、続けてメタノール（１００ｍｌ）で洗浄し、その後真空オーブンにおいて乾燥させた。
【００９１】
例５ｃ−Ｃｕ2+の充填。
例１からの１０ｇの乾燥ポリマーを、３０ｍｌのメタノールでスラリーにした。５分後、樹脂を水で洗浄した。次に、この樹脂を４０ｍｌの水でスラリーにし、フラッシュカラム（内径２０ｍｍ）に流し込んだ。ＣｕＣｌ2（１．４ｇ、１０ｍｍｏｌ）を１００ｍｌの水（ｐＨ５）に溶解させ、これをゆっくりとカラムに通した（約６−８時間）。材料を蒸留水（１００ｍｌ）、続けてメタノール（１００ｍｌ）で洗浄し、その後真空オーブンにおいて乾燥させた。
【００９２】
試料（２．４ｇ）を２ＭのＨＣｌ（３０ｍｌ）で１時間処理した。緑みを帯びた水を蒸発乾固させた。１５７ｍｇＣｕＣｌ2／２．４ｇ樹脂＝６５．４ｍｇＣｕＣｌ2（０．４９ｍｍｏｌ）／ｇ樹脂。
【００９３】
例５ｄ−Ｃｕ+の充填
例１からの１０ｇの乾燥ポリマーを３０ｍｌの水アセトニトリル（１５：８５）でスラリーにした。５分後、樹脂をフラッシュカラム（内径２０ｍｍ）に流し込んだ。塩化銅（Ｉ）ＣｕＣｌ（２．０ｇ、２０ｍｍｏｌ）を１００ｍｌの水アセトニトリル（１５：８５）中に窒素下で溶解させ、カラムに添加する前に静置させておいた。この金属溶液をゆっくりとカラムに通した（約６−８時間）。材料を蒸留水（３０ｍｌ）、続けてメタノール（３０ｍｌ）で洗浄し、その後真空オーブンにおいて乾燥させた。
【００９４】
試料を、２ＭのＨＣｌ（３０ｍｌ）で１時間処理した。洗浄水を蒸発乾固指せ、緑色の固体を残した。１４４．６ｍｇ／２．１ｇ樹脂＝６９ｍｇ（０．７０ｍｍｏｌ／ｇ樹脂）。
【００９５】
例５ｅ−Ｐｄ2+の充填
（充填までは）例１に開示したように製造した１．０ｇ乾燥ポリマーを、３ｍｌのメタノールでスラリーにした。５分後、樹脂を水で洗浄した。次に、樹脂を４ｍｌの水でスラリーにし、フラッシュカラム（内径１０ｍｍ）に流し込んだ。ＰｄＣｌ2（０．６ｇ、３ｍｍｏｌ）を１０ｍｌの水（ｐＨ５）に溶解させ、ゆっくりとカラムに通した（約６−８時間）。材料を蒸留水（１０ｍｌ）、続けてメタノール（１０ｍｌ）で洗浄し、その後真空オーブンにおいて乾燥させた。
【００９６】
例５ｅ−Ｚｎ2+の充填
例１からの１０ｇ乾燥ポリマーを３０ｍｌのメタノールでスラリーにした。５分後、樹脂を水で洗浄した。次に、樹脂を３０ｍｌの水でスラリーにし、これをフラッシュカラム（内径２０ｍｍ）に流し込んだ。ＺｎＣｌ2（２．０ｇ、１５ｍｍｏｌ）を１００ｍｌの水（ｐＨ５）に溶解させ、これをゆっくりとカラムに通した（約６−８時間）。材料を蒸留水（１０ｍｌ）、続けてメタノール（１００ｍｌ）で洗浄し、その後真空オーブンにおいて乾燥させた。
【００９７】
上述の例のいくつかにおいては、樹脂をさらに洗浄し、このようなさらなる洗浄工程としては、たとえば、酢酸エチル、ヘプタン、アセトニトリルおよびシクロヘキサンでの洗浄を挙げることができる。洗浄工程および洗浄溶媒の必要性は、当業者が決定する能力の範囲にある。
【００９８】
例６−金属の脱離
ａ）例５ａにしたがって製造した０．５ｇの樹脂を、ＥｔＯＨ（エタノール）中の５ｍｌの３３％ＭｅＮＨ2＋５ｍｌのＭｅＯＨ（メタノール）で、０．５時間洗浄した。溶出液を乾燥させ、約２０ｍｇの茶色い残留物を得た。この残留物を５０ｇの水＋２ｄｒｐの濃ＨＮＯ3に溶解させ、銀の量を原子吸光分光法（ＡＡＳ）によって測定すると、６７ｍｇのＡｇＮＯ3／ｇ樹脂であった；または
ｂ）例５ｂにしたがって製造した１．０ｇの乾燥樹脂をろ過漏斗に入れた。２０ｍｌの０．５Ｍの硝酸ナトリウム水溶液をゆっくりとこの漏斗に通した（約０．５−１ｈ）。約２ｍｌの１Ｍの塩化ナトリウム水溶液を溶出した硝酸塩溶液に添加した。得られた塩化銀を４時間沈殿させ、その後集め、洗浄して、１３０℃で１時間乾燥させた。集めた固体の重量分析は５１．０ｍｇを示す。
【００９９】
例７−リモネンからの充填試験、本発明の樹脂と官能化していないポリマーとの比較
標準／充填溶液：リモネン中のパラチオン、マラチオンおよびエチオン、２５μｇ／ｍｌ
内部標準の溶液：酢酸エチル中のピレン、５０μｇ／ｍｌの２００ｍｇの：
・例５ａにしたがって製造し、銀で処理したポリマー
・ＤＶＢ硫酸−ポリマー（例１にしたがって製造したが最終的な金属処理をしていないＮＦＰ、非官能化ポリマー）
を３ｍｌのＳＰＥ−カートリッジ（材料当たり２つ）に別々に詰めた。
【０１００】
１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに１０回充填し、カラム当たり１０の部分を集めた。５０μｌの内部標準を各収集ガラス管に加え、試料の濃度レベルを高めるため、ＧＣ−ＭＳ−分析の前に溶媒を蒸発させた。結果は表１に見ることができる。ここでは、第１の欄の数がそれぞれ１０および５の連続工程においてそれぞれのポリマーに添加した１ｍｌのアリコットに関する。
【表１】
【０１０１】
これらの例の結果から、本発明、例５ａによる高分子分離材料がリモネンから農薬を効率よく除去した（保持されないものが０％）一方で、金属処理を行っていない同じの材料（ＮＦＰ）が効率的に農薬を留めなかったことが明確に分かる。
【０１０２】
例８−レモン油からの充填試験
標準／充填溶液：レモン油中のパラチオン、マラチオンおよびエチオン、２５μｇ／ｍｌ
内部標準の溶液：酢酸エチル中のピレン、５０μｇ／ｍｌ
例５ａで製造した２００ｍｇのポリマーを３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。
【０１０３】
１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに６回充填し、６つの部分を集めた。５０μｌの内部標準を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表２に示す。
【表２】
【０１０４】
結果から、本発明、例１による高分子分離材料が、市販のレモン油によるこの実験で示された、精油中の農薬を保持することができる優れた能力を示すことが分かる。
【０１０５】
例９−柑橘油からの充填試験、本発明の樹脂とDOWEXポリマーとの比較
市販材料１：
銀イオンで処理した２００ｍｇのＤＶＢ硫酸−ポリマー（市販のDOWEX 50 W X8-400;３８−７５μｍ）を３ｍｌのＳＰＥカートリッジ、例２に詰めた。
【０１０６】
材料２：
例１で製造し、例５ａに示したように銀イオンで処理した２００ｍｇのポリマー；２０−９０μｍを３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。
【０１０７】
４つの種々の希釈系での１ｍｌの標準溶液を５回充填し、全ての部分を別々に集めた。
【０１０８】
５０μｌの内部標準を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表３に示す。
【表３】
【０１０９】
結果から、本発明、例５ａによる高分子分離材料（材料２）が、材料１に比べて優れた、市販の柑橘油によるこの実験で示された精油中の農薬を保持することができる能力を示すことが分かる。
【０１１０】
例１０−リモネンからの他の農薬の抽出
標準／充填溶液：リモネン中の、ブロモプロピラート、プロクロラズ、フェンチオン、メチルパラチオン、メチルピリミフォスおよびピリダペンチオン、１０μｇ／ｍｌ
内部標準の溶液：酢酸エチル中のピレン、５０μｇ／ｍｌ
例５ａで製造した４００ｍｇのポリマーを３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。１ｍｌの標準溶液をこのＳＰＥカラムに１０回充填し、部分を集めた。
【０１１１】
５０μｌの内部標準を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳの分析のための試料の濃度レベルを高めるため、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。
【表４】
【０１１２】
結果から、本発明、例５ａによる高分子分離材料が有機チオフォスファート（たとえば複素環式誘導体など）などの構造的に様々な農薬を保持することができる優れた能力を示すことが分かる。
【０１１３】
例１１−「ティーバッグ抽出」および「懸濁抽出」実験のためのエチオンが混入したグレープフルーツ油の調製。ティーバッグ：ポリプロピレン、孔径５０μｍ。
【０１１４】
４０．８ミリグラムのエチオンを量り、ガラス瓶に入れる。エチオンを、グレープフルーツ油を使用して、１リットルのグレープフルーツ油に移動させる。電磁攪拌子を使用して、１５分間かけて完全に混合させる。この油中のエチオンの濃度は４０．８ｍｇ／Ｌである。「ティーバッグ抽出」のために混入物入りの０．５Ｌのグレープフレーツ油を採り、「懸濁抽出」実験のために別の０．５Ｌを採った。
【０１１５】
抽出実験
４０．８ｍｇ／Ｌの濃度でエチオンが混入した０．５Ｌのグレープフレーツ油を採り、例５ｂの１グラムの材料を含んだ「ティーバッグ」に加える。この油を電磁攪拌子で連続的に攪拌する。２４時間の期間にわたって、油のアリコットを定期的に採り、これをエチオンについて分析した。サンプリング時間および測定したエチオン濃度についての詳細を表２に示す。２４時間の期間が終わったら、この油を他の容器に移し、「ティーバッグ」を捨てた。
【表５】
【０１１６】
例１２−懸濁モード抽出実験
４０．８ｍｇ／Ｌの濃度でエチオンが混入した０．５Ｌのグレープフレーツ油を採り、例５ｂの１グラムの材料をこのグレープフルーツ油に直接加える。
【０１１７】
この油を電磁攪拌子で連続的に攪拌する。２４時間の期間にわたって、油のアリコットを定期的に採り、これをエチオンについて分析した。サンプリング時間および測定したエチオン濃度の詳細を表３に示す。２４時間の期間が終わったら、このオイルをMunktell濾紙#3を使用して濾過する。
【表６】
【０１１８】
例１３−グレープフルーツ油からの農薬の除去
例５ｂで製造した４００ｍｇのポリマーを３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。
【０１１９】
１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに１０回充填し、１０個の部分を集めた。５０μｌの内部標準を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表７に示す。
【表７】
【０１２０】
例１４−オレンジ油からの農薬の除去
例５ｂにおいて様々な粒径を得るように製造した４００ｍｇのポリマーを、３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。
【０１２１】
各農薬を２５ｐｐｍで含有した１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに１０回充填し、１０個の部分を集めた。２５μｌの内部標準、ピレン溶液（５０ｐｐｍ）を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表８に示す。様々な粒径を有するバッチのカラムモード（ＳＰＥ）での性能チェックを行う。
【表８】
【０１２２】
例１５−レモン油からの農薬の除去
例５ｂにおいて様々な粒径を得るように製造した４００ｍｇのポリマーを、３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。
【０１２３】
各農薬を２５ｐｐｍで含有した１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに１０回充填し、１０個の部分を集めた。２５μｌの内部標準、ピレン溶液（５０ｐｐｍ）を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表８に示す。様々な粒径を有するバッチのカラムモード（ＳＰＥ）での性能チェックを行った。
【表９】
【０１２４】
例１６−レモン油からの充填試験
例３において様々な粒径を得るように製造した４００ｍｇのポリマーを３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。
【０１２５】
各農薬を２５ｐｐｍで含有した１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに１０回充填し、１０個の部分を集めた。２５μｌの内部標準、ピレン溶液（５０ｐｐｍ）を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表１０に示す。
【表１０】
【０１２６】
例１７−レモン油からの充填試験
４００ｍｇのポリマーを例５ｅで製造した。
【０１２７】
各農薬を２５ｐｐｍで含有した１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに１０回充填し、１０個の部分を集めた。２５μｌの内部標準、ピレン溶液（５０ｐｐｍ）を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表１１に示す。
【表１１】
【０１２８】
例１８−レモン油からの充填試験
ポリマーを例５ｃ、５ｄおよび５ｆにおいて様々な粒径を得るように製造した４００ｍｇのポリマーを３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。
【０１２９】
各農薬を２５ｐｐｍで含有した１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに１０回充填し、１０個の部分を集めた。２５μｌの内部標準、ピレン溶液（５０ｐｐｍ）を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表１２に示す。
【表１２】
【０１３０】
ポリマーを例５ｃ、５ｄおよび５ｆにおいて様々な粒径を得るように製造した４００ｍｇのポリマーを３ｍｌのＳＰＥカートリッジに詰めた。
【０１３１】
各農薬を２５ｐｐｍで含有した１ｍｌの標準溶液を各ＳＰＥカラムに１０回充填し、１０個の部分を集めた。２５μｌの内部標準、ピレン溶液（５０ｐｐｍ）を各収集ガラス管に加え、ＧＣ−ＭＳでの分析のための試料の濃度レベルを高めるために、部分を集める前に溶媒を蒸発させた。結果を表１２に示す。
【表１３】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質高分子分離材料であって、
メソポーラス領域にある孔を含むことと；
ＢＥＴ分析によって測定される＞５０ｍ2／ｇ材料の全表面積および０．２ないし１．２ｍｌ／ｇ材料の孔容積を有することと；
前記材料がＣｕ+、Ａｇ+、Ｐｄ2+、Ｃｕ2+またはＺｎ2+からなる群より選択される１つ以上の金属イオンに結合した１つ以上の官能基を含むことと
を特徴とする多孔質高分子分離材料。
【請求項２】
前記金属イオンがＡｇ+またはＰｄ2+からなる群より選択される請求項１に記載の多孔質高分子分離材料。
【請求項３】
前記メソポーラス領域にある前記孔はＢＥＴ分析によって測定される＞５０ｍ2／ｇ材料の孔表面積を有する請求項１または２に記載の多孔質高分子分離材料。
【請求項４】
前記１つ以上の官能基はスルホン酸、カルボン酸および三級アルキルアミンからなる群より選択される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の多孔質高分子分離材料。
【請求項５】
前記材料は０．２ないし１．０ｍｍｏｌ／ｇ材料の容量を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の多孔質高分子分離材料。
【請求項６】
前記多孔質高分子分離材料は、スルホン酸およびカルボン酸からなる群より選択される１つ以上の官能基で置換されたジビニルベンゼンとスチレンとのコポリマー；またはジビニルベンゼンと重合性の三級アルキルアミンとのコポリマーである請求項１ないし５のいずれか１項に記載の多孔質高分子分離材料。
【請求項７】
前記１つ以上の官能基はスルホン酸から選択される請求項４ないし６に記載の多孔質高分子分離材料。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の多孔質高分子分離材料の製造方法であって、
官能性モノマー、架橋性モノマー、任意の開始剤、およびポロゲンを提供することと；
重合させることと；
多孔質高分子材料を得ることと；
前記多孔質高分子材料にＣｕ+、Ａｇ+、Ｐｄ2+、Ｃｕ2+またはＺｎ2+からなる群より選択される１種以上の金属イオンを接触させることと；
多孔質高分子分離材料を得ることと
による方法。
【請求項９】
ａ．前記官能性モノマーは、ビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸；ビニルベンジルイミノ二酢酸、たとえば４−ビニルベンジルイミノ二酢酸；三級アルキルアミンの重合性誘導体；またはこれらの組み合わせもしくはこれらの塩からなる群より選択され；および／または
ｂ．前記架橋性モノマーは、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリラート、トリメチロールプロパントリメタクリラートまたはこれらの任意の組み合わせから選択される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記官能性モノマーはビニルベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩またはビニルベンジルイミノ二酢酸のアンモニウム塩である請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記アンモニウム塩はトリブチルアンモニウム塩またはテトラブチルアンモニウム塩である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
食品または飼料製品から農薬を分離する方法であって、前記食品または飼料製品に請求項１ないし７のいずれか１項に記載の多孔質高分子分離材料を接触させることによる方法。
【請求項１３】
前記多孔質高分子分離材料と前記農薬との間に三元錯体を生じさせることと；
精製された前記食品または飼料製品を集めることと；
前記農薬を溶出させることと
をさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記農薬は有機フォスファート農薬、有機チオフォスファート農薬、もしくは窒素および硫黄から選択されるヘテロ原子を含むアリール基を含んだ農薬、またはこれらの任意の組み合わせから選択される請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記製品は精油または精油の組み合わせである請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記精油は柑橘類、スイートオレンジ、レモン、ライム、ベルガモット、マンダリンおよびタンジェリンおよびグレープフルーツ、またはこれらの任意の組み合わせから作られる請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
１種以上の農薬を含む食品または飼料製品に請求項１ないし７のいずれか１項に記載の多孔質高分子分離材料を接触させることによって得られる、実質的に農薬を含まない食品または飼料製品。
【請求項１】
多孔質高分子分離材料であって、
メソポーラス領域にある孔を含むことと；
ＢＥＴ分析によって測定される＞５０ｍ2／ｇ材料の全表面積および０．２ないし１．２ｍｌ／ｇ材料の孔容積を有することと；
前記材料がＣｕ+、Ａｇ+、Ｐｄ2+、Ｃｕ2+またはＺｎ2+からなる群より選択される１つ以上の金属イオンに結合した１つ以上の官能基を含むことと
を特徴とする多孔質高分子分離材料。
【請求項２】
前記金属イオンがＡｇ+またはＰｄ2+からなる群より選択される請求項１に記載の多孔質高分子分離材料。
【請求項３】
前記メソポーラス領域にある前記孔はＢＥＴ分析によって測定される＞５０ｍ2／ｇ材料の孔表面積を有する請求項１または２に記載の多孔質高分子分離材料。
【請求項４】
前記１つ以上の官能基はスルホン酸、カルボン酸および三級アルキルアミンからなる群より選択される請求項１ないし３のいずれか１項に記載の多孔質高分子分離材料。
【請求項５】
前記材料は０．２ないし１．０ｍｍｏｌ／ｇ材料の容量を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の多孔質高分子分離材料。
【請求項６】
前記多孔質高分子分離材料は、スルホン酸およびカルボン酸からなる群より選択される１つ以上の官能基で置換されたジビニルベンゼンとスチレンとのコポリマー；またはジビニルベンゼンと重合性の三級アルキルアミンとのコポリマーである請求項１ないし５のいずれか１項に記載の多孔質高分子分離材料。
【請求項７】
前記１つ以上の官能基はスルホン酸から選択される請求項４ないし６に記載の多孔質高分子分離材料。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の多孔質高分子分離材料の製造方法であって、
官能性モノマー、架橋性モノマー、任意の開始剤、およびポロゲンを提供することと；
重合させることと；
多孔質高分子材料を得ることと；
前記多孔質高分子材料にＣｕ+、Ａｇ+、Ｐｄ2+、Ｃｕ2+またはＺｎ2+からなる群より選択される１種以上の金属イオンを接触させることと；
多孔質高分子分離材料を得ることと
による方法。
【請求項９】
ａ．前記官能性モノマーは、ビニルベンゼンスルホン酸、たとえば４−ビニルベンゼンスルホン酸；ビニルベンジルイミノ二酢酸、たとえば４−ビニルベンジルイミノ二酢酸；三級アルキルアミンの重合性誘導体；またはこれらの組み合わせもしくはこれらの塩からなる群より選択され；および／または
ｂ．前記架橋性モノマーは、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリラート、トリメチロールプロパントリメタクリラートまたはこれらの任意の組み合わせから選択される請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記官能性モノマーはビニルベンゼンスルホン酸のアンモニウム塩またはビニルベンジルイミノ二酢酸のアンモニウム塩である請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記アンモニウム塩はトリブチルアンモニウム塩またはテトラブチルアンモニウム塩である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
食品または飼料製品から農薬を分離する方法であって、前記食品または飼料製品に請求項１ないし７のいずれか１項に記載の多孔質高分子分離材料を接触させることによる方法。
【請求項１３】
前記多孔質高分子分離材料と前記農薬との間に三元錯体を生じさせることと；
精製された前記食品または飼料製品を集めることと；
前記農薬を溶出させることと
をさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記農薬は有機フォスファート農薬、有機チオフォスファート農薬、もしくは窒素および硫黄から選択されるヘテロ原子を含むアリール基を含んだ農薬、またはこれらの任意の組み合わせから選択される請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記製品は精油または精油の組み合わせである請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記精油は柑橘類、スイートオレンジ、レモン、ライム、ベルガモット、マンダリンおよびタンジェリンおよびグレープフルーツ、またはこれらの任意の組み合わせから作られる請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
１種以上の農薬を含む食品または飼料製品に請求項１ないし７のいずれか１項に記載の多孔質高分子分離材料を接触させることによって得られる、実質的に農薬を含まない食品または飼料製品。
【公表番号】特表２０１２−５２７３４７（Ｐ２０１２−５２７３４７Ａ）
【公表日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１１７８９（Ｐ２０１２−５１１７８９）
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＥ２０１０／０５０５３６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３４８７７
【国際公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（５１１２８２５６４）バイオタゲ・エービー (1)
【氏名又は名称原語表記】Ｂｉｏｔａｇｅ ＡＢ
【住所又は居所原語表記】Ｋｕｎｇｓｇａｔａｎ ７６， ７５３ １８ ＵＰＰＳＡＬＡ， Ｓｗｅｄｅｎ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１８日（２０１０．５．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＥ２０１０／０５０５３６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３４８７７
【国際公開日】平成２２年１１月２５日（２０１０．１１．２５）
【出願人】（５１１２８２５６４）バイオタゲ・エービー (1)
【氏名又は名称原語表記】Ｂｉｏｔａｇｅ ＡＢ
【住所又は居所原語表記】Ｋｕｎｇｓｇａｔａｎ ７６， ７５３ １８ ＵＰＰＳＡＬＡ， Ｓｗｅｄｅｎ
【Ｆターム（参考）】
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