專利名稱：疏水單體、疏水衍生載體及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及疏水單體及其在例如疏水衍生載體中的用途。本發(fā)明還整體涉及在諸如疏水作用色譜之類的應(yīng)用中制備和使用這些疏水衍生載體的方法。
背景技術(shù)：
疏水作用色譜(HIC)是一種根據(jù)分子疏水性來分離分子的色譜技術(shù)。一般來講， 將高鹽緩沖液中的樣品分子上樣于HIC色譜柱。緩沖液內(nèi)的鹽與水分子相互作用，降低了樣品分子在溶液中的溶解性，進而暴露樣品分子內(nèi)的疏水區(qū)，結(jié)果使得這些疏水區(qū)被HIC 色譜柱的固定相所吸附。分子的疏水性越強，促進結(jié)合所需的鹽就越少。通常，使用逐漸減小的鹽梯度使樣品按照逐漸增加的疏水性順序從色譜柱洗脫。樣品的洗脫還可以通過向洗脫緩沖液添加溫和有機改性劑(如溶劑)或清潔劑，或通過改變PH，或通過添加離液劑來實現(xiàn)。HIC固定相通常包括瓊脂糖、硅膠或有機高分子樹脂，可用疏水配體對它們進行改性。一種此類HIC固定相通過包含親核物質(zhì)的疏水配體與包含吖內(nèi)酯部分的粒子(如微珠)反應(yīng)而制備。例如，美國專利No. 5，993，935 (Rasmussen等人)描述了粒子表面的吖內(nèi)酯部分與親核配體通過直接相互作用(即無需中間活化步驟)實現(xiàn)共價鍵合。美國專利No. 5，561，097 (Gleason等人)描述了控制低分子量配體密度的方法，這些低分子量配體共價鍵合至載體(如粒子)表面上的吖內(nèi)酯部分。通過在存在淬滅劑的情況下進行共價鍵合反應(yīng)來控制密度。吖內(nèi)酯官能化載體通常通過如下方式制備將吖內(nèi)酯單體或前體聚合至載體，隨后使吖內(nèi)酯環(huán)化。然后將吖內(nèi)酯官能化載體與配體(例如芐胺) 反應(yīng)，生成衍生載體。雖然在衍生化反應(yīng)過程中只會出現(xiàn)極少量的副反應(yīng)(例如水解)，但吖內(nèi)酯的確有可能發(fā)生一定程度的水解，生成羧酸基團。當最終產(chǎn)物為離子交換樹脂時，這種微量副反應(yīng)沒有多大影響。然而，在一些應(yīng)用(例如HIC固定相)中，如果存在任何離子官能團，即使痕量，也可導致性能變化，例如動態(tài)結(jié)合容量和/或分離度的變化。如果HIC固定相衍生自疏水性(甲基)丙烯酸酯和/或(甲基)丙烯酰胺單體， 那么HIC固定相在暴露于堿性條件下時還易受水解影響。例如，通常在使用間歇期，用一摩爾氫氧化鈉清潔色譜柱，但是這些堿性條件可以水解(甲基)丙烯酸酯和/或(甲基)丙烯酰胺聚合物。這種水解導致在載體上形成羧酸官能團，進而降低了色譜性能。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，本發(fā)明提供了包含具有如下結(jié)構(gòu)的疏水單體的組合物CH2 = CR4C (0) NHC (R1R1) (C (R1R1)) nC (0) XR3其中η為0或1的整數(shù)；R1獨立地選自以下至少一者氫原子、烷基、芳基和烷基芳基，其中烷基、芳基和烷基芳基具有總共為10個或更少的碳原子；R3為疏水基團，其選自烷基、芳基、烷基芳基和醚中的至少一者，其中烷基、芳基、烷基芳基和醚的碳原子總數(shù)在4至 30的范圍內(nèi)；R4為H或CH3 ；并且X為0或NH ；其中疏水單體衍生自具有25或更小親水指數(shù)的胺或醇(HXR3)。在另一方面，本發(fā)明提供了包含具有如下結(jié)構(gòu)的疏水單體的可聚合混合物CH2 = CR4C (0) NHC (R1R1) (C (R1R1)) nC (0) XR3其中η為0或1的整數(shù)；R1獨立地選自以下至少一者氫原子、烷基、芳基和烷基芳基，其中烷基、芳基和烷基芳基具有總共為10個或更少的碳原子；R3為疏水基團，其選自烷基、芳基、烷基芳基和醚中的至少一者，其中烷基、芳基、烷基芳基和醚的碳原子總數(shù)在4至 30的范圍內(nèi)；R4為H或CH3;并且X為0或ΝΗ。在一個實施例中，可聚合混合物還包含交聯(lián)單體和/或非交聯(lián)單體。在另一個方面，提供了一種制品，該制品包含疏水單體與任選的交聯(lián)單體和/或非交聯(lián)單體的反應(yīng)產(chǎn)物。在一個實施例中，該制品為疏水衍生載體。在另一方面，提供了使用疏水作用色譜粒子的方法，以便純化以下物質(zhì)中的至少一者蛋白質(zhì)、抗體、融合蛋白、疫苗、肽、酶、DNA、RNA或它們的組合。在又一方面，提供了制備疏水衍生載體的方法，該方法包括(a)提供混合物，該混合物包含(ii)具有如下結(jié)構(gòu)的疏水單體CH2 = CR4C (0) NHC (R1R1) (C (R1R1)) nC (0) XR3其中η為0或1的整數(shù)；R1獨立地選自以下至少一者氫原子、烷基、芳基和烷基芳基，其中烷基、芳基和烷基芳基具有總共為10個或更少的碳原子；R3為疏水基團，其選自烷基、芳基、烷基芳基和醚中的至少一者，其中烷基、芳基、烷基芳基和醚的碳原子總數(shù)在4至 30的范圍內(nèi)；R4為H或CH3 ；并且X為0或NH;(ii)交聯(lián)單體；和(iii)任選地非交聯(lián)單體；以及(b)使該混合物聚合。在另一方面，提供了制備疏水衍生載體的方法，該方法包括(a)提供具有如下結(jié)構(gòu)的疏水單體CH2 = CR4C (0) NHC (R1R1) (C (R1R1)) nC (0) XR3其中η為0或1的整數(shù)；R1獨立地選自以下至少一者氫原子、烷基、芳基和烷基芳基，其中烷基、芳基和烷基芳基具有總共為10個或更少的碳原子；R3為疏水基團，其選自烷基、芳基、烷基芳基和醚中的至少一者，其中烷基、芳基、烷基芳基和醚的碳原子總數(shù)在4至 30的范圍內(nèi)；R4為H或CH3 ；并且X為0或NH;(b)提供基材；和(c)將疏水單體與基材接觸；以及(d)使該疏水單體聚合。術(shù)語“包含”及其變型當出現(xiàn)在具體實施方式
和權(quán)利要求中時不具有限制的意思。詞語“優(yōu)選的”和“優(yōu)選地”是指在某些情況下，可以提供某些有益效果的本發(fā)明實施例。然而，在相同的情況或其他情況下，其他實施例也可以是優(yōu)選的。此外，對一個或多個優(yōu)選實施例的表述并不暗示其他實施例是不可用的，且并非意圖將其他實施例排除在本發(fā)明范圍之外。
術(shù)語“ 一個(種)，，和“該，，與“至少一個(種)，，可替換使用，意指一個(種)或多個(種)所描述的要素。術(shù)語“和/或”意指所列要素的一個或全部，或所列要素的任何兩個或更多個的組
合 O術(shù)語“烷基”指為烷烴基的一價基團，所述烷烴是飽和烴。烷基可以是直鏈的、支鏈的、環(huán)狀的或它們的組合，并且通常具有1至30個碳原子。在一些實施例中，烷基包含至少 1、2、3、4、5、6、8、10、15、20 或 25 個碳原子；至多 30、28、26、25、20、15、10、8、6、5、4 或 3 個碳
原子。烷基的例子包括(但不限于)甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、 正戊基、正己基、環(huán)己基、正庚基、正辛基和乙基己基。術(shù)語“亞烷基”是指為烷烴基的二價基團。所述亞烷基可以是直鏈的、支鏈的、環(huán)狀的，或它們的組合。所述亞烷基通常具有1至30個碳原子。在一些實施例中，亞烷基包含至少 1、2、3、4、5、6、8、10、15、20或25個碳原子；至多 30、28、26、25、20、15、10、8、6、5、4 或 3個碳原子。亞烷基的基團中心可位于相同碳原子(即烷叉基)或不同碳原子上。術(shù)語“芳基”是指芳族的和碳環(huán)狀或雜環(huán)狀的一價基團。所述芳基可具有一至五個與芳環(huán)相連或稠合的環(huán)。其他環(huán)結(jié)構(gòu)可以為芳族、非芳族或它們的組合，并且通常具有1 至30個碳原子。在一些實施例中，芳基包含至少1、2、3、4、5、6、8、10、15、20或25個碳原子； 至多30、28、沈、25、20、15、10、8、6、5、4或3個碳原子。芳基的例子包括但不限于苯基、聯(lián)苯基、三聯(lián)苯基、蒽基、萘基、苊基、蒽醌基、菲基、蒽醌基、芘基、茈基和芴基。術(shù)語“烷基芳基”是指烷基與芳基組合形成的一價基團。烷基芳基可以為芳烷基， 即烷基被芳基取代，或者可以為烷芳基，即芳基被烷基取代。烷基芳基可具有一至五個與芳環(huán)相連或稠合的環(huán)，并且可包含直鏈的、支鏈的或環(huán)狀的鏈段，或它們的組合。所述烷基芳基通常具有1至30個碳原子。在一些實施例中，烷基芳基包含至少1、2、3、4、5、6、8、10、15、 20或25個碳原子；至多30、28、26、25、20、15、10、8、6、5、4或3個碳原子。術(shù)語“(甲基)丙烯酰胺”是指包含丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺結(jié)構(gòu)之一或其組合的化合物。相似地，術(shù)語“(甲基)丙烯酸酯”是指包含丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯結(jié)構(gòu)之一或其組合的化合物。術(shù)語“聚合物”和“聚合物材料”是指由一種單體制得的材料(例如均聚物)或由兩種或更多種單體制得的材料(例如共聚物、三元共聚物等)。同樣地，術(shù)語“聚合”是指聚合物材料的制備過程，所述聚合物材料可以是均聚物、共聚物、三元共聚物等。術(shù)語“共聚物”和“共聚物材料”是指由至少兩種單體制得的聚合物材料，并且包括三元共聚物、四元共聚物等。術(shù)語“室溫”和“環(huán)境溫度”可互換使用，意指20°C至25°C范圍內(nèi)的溫度。本公開的以上發(fā)明內(nèi)容無意于描述本發(fā)明公開的每個實施例或每項具體實施。以下具體實施方式
更具體地舉例說明了示例性實施例。在本申請全文的若干地方，通過例子列表提供指導，所述例子可以各種組合來使用。在每一種情況下，被引用的列表均僅充當一個代表性的組，不應(yīng)被理解為是排他性列表。


圖1示出了實例17 (Ex. 17)和實例18 (Ex. 18)的疏水作用色譜圖(吸光度與洗脫體積之間的關(guān)系)。圖2示出了實例19 (Ex. 19)、實例20 (Ex. 20)及比較例B (Comp. Ex. B)和比較例 C(Comp.Ex. C)的動態(tài)結(jié)合容量色譜圖(吸光度與洗脫體積之間的關(guān)系)。圖3示出了實例21 (Ex. 21)和實例22 (Ex. 22)的疏水作用色譜圖(吸光度與洗脫體積之間的關(guān)系)。圖4示出了實例M (Ex. 24)和比較例D (Comp. Ex. D)的疏水作用色譜圖(吸光度與洗脫體積之間的關(guān)系)的選定峰。
具體實施例方式需要合成疏水的可自由基聚合的(甲基)丙烯酰胺單體，這些單體易合成和分離。 另外，需要制備具有疏水特性和弱化的離子特性的聚合物載體。還需要制備同時具備高動態(tài)結(jié)合容量和良好蛋白質(zhì)分離特性的疏水載體，這些疏水載體例如可用作HIC固定相。本發(fā)明提供了疏水的可自由基聚合的(甲基)丙烯酰胺單體。在一些實施例中， 這些疏水的可自由基聚合的(甲基)丙烯酰胺單體可以與其他單體聚合生成疏水載體。在一些實施例中，這些疏水載體可用來分離生物和非生物樣品。根據(jù)本發(fā)明的疏水單體具有根據(jù)下式(I)的結(jié)構(gòu)CH2 = CR4C (0) NHC (R1R1) (C (R1R1)) nC (0) XR3 (I)其中η為0或1的整數(shù)；R1獨立地選自以下至少一者氫原子、烷基、芳基和烷基芳基；R3為疏水基團，其選自以下至少一者烷基、芳基、烷基芳基和醚；R4為H或CH3 ；并且 X為0或ΝΗ。在一個實施例中，疏水單體衍生自具有25或更小親水指數(shù)的胺或醇(HXR3)。在一個實施例中，R1獨立地選自以下至少一者氫原子、烷基、芳基和烷基芳基，其中烷基、芳基和烷基芳基具有總共為10個或更少的碳原子，9個或更少的碳原子，8個或更少的碳原子，7個或更少的碳原子，6個或更少的碳原子，5個或更少的碳原子，4個或更少的碳原子，或者甚至3個或更少的碳原子。R1的例子包括氫原子、甲基、乙基和苯基。在一個實施例中，R3為疏水基團，其選自以下至少一者烷基、芳基、烷基芳基和醚，其中所述烷基、芳基、烷基芳基和醚的碳原子總數(shù)在4至30的范圍內(nèi)。在一些實施例中，烷基、芳基、烷基芳基和醚包含至少4、5、6、8、10、12、15或20個碳原子；至多30,28,26, Μ、20、15、12、10、8或6個碳原子。R3的例子包括芐基、苯乙基、苯氧乙基、苯丙基、丁基、 戊基、己基、辛基、十二烷基、十八烷基和苯基丁基。本發(fā)明的疏水單體是通過烯基吖內(nèi)酯與伯胺或醇配體之間的親核反應(yīng)在室溫下合成。烯基吖內(nèi)酯包括具有烯基取代基的5元和6元吖內(nèi)酯，例如下式(II)和(III)中所公開的那些，其中R1和R4與上文定義的那些相同。
權(quán)利要求
1.一種組合物，所述組合物包含具有如下結(jié)構(gòu)的疏水單體 CH2 = CR4C (0) NHC (R1R1) (C(R1R1))nC(O)XR3其中η為0或1的整數(shù)；R1獨立地選自以下至少一者氫原子、烷基、芳基和烷基芳基， 其中所述烷基、所述芳基和所述烷基芳基具有總共為10個或更少的碳原子；R3為疏水基團，其選自烷基、芳基、烷基芳基和醚中的至少一者，其中所述烷基、所述芳基、所述烷基芳基和所述醚的碳原子總數(shù)在4至30的范圍內(nèi)；R4為H或CH3 ；并且X為0或NH ；其中所述疏水單體衍生自具有25或更小親水指數(shù)的胺或醇(HXR3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中R1獨立地選自以下至少一者甲基、乙基、苯基， 或它們的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項所述的組合物，其中R3選自以下至少一者芐基、苯乙基、苯氧乙基、苯丙基、丁基、戊基、己基、辛基、十二烷基、十八烷基、苯基丁基，或它們的組
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的組合物，其中所述疏水單體具有選自以下至少一者的結(jié)構(gòu)CH2 = CHC (0) NHC (CH3) (CH3)C(O)NH(CH2)4C6H5 ；CH2 = CHC (0) NHC (CH3) (CH3) C (0) 0 (CH2) 4C6H5 ；CH2 = CHC (0) NHC (CH3) (CH3) C (0) NHCH2C6H5 ；CH2 = CHC (0) NHC (CH3) (CH3)C(O)NH(CH2)2C6H5 ；CH2 = CHC (0) NHC (CH3) (CH3)C(O)NH(CH2)2OC6H5 ；CH2 = CHC (0) NHC (CH3) (CH3)C(O)NH(CH2)3C6H5 ；CH2 = CHC (0) NHC (CH3) (CH3)C(O)NH(CH2)3CH3 ；CH2 = CHC (0) NHC (CH3) (CH3)C(O)NH(CH2)5CH3 ；CH2 = CHC (0) NHC (CH3) (CH3)C(O)NH(CH2)7CH3 ；CH2 = CHC (0) NHC (CH3) (CH3)C(O)NH(CH2)11CH3 ；CH2 = CHC(O)NHC(CH3) (CH3)C(O)NH(CH2)17CH3 ；或它們的組合。
5.一種可聚合混合物，所述可聚合混合物包含權(quán)利要求1-4中任一項所述的疏水單體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可聚合混合物，所述可聚合混合物還包含交聯(lián)單體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可聚合混合物，其中所述交聯(lián)單體選自以下至少一者N， N’ -亞烷基雙(甲基)丙烯酰胺、亞烷基雙(甲基)丙烯酸酯、二乙烯基芳族化合物、聚烯丙酯，或它們的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項所述的可聚合混合物，所述可聚合混合物還包含非交聯(lián)單體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可聚合混合物，其中所述非交聯(lián)單體選自以下至少一者二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羥乙酯，或它們的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8-9中任一項所述的可聚合混合物，其中所述交聯(lián)單體的量大于所述非交聯(lián)單體的量。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10中任一項所述的可聚合混合物，其中所述非交聯(lián)單體的量大于所述疏水單體的量。
12.根據(jù)權(quán)利要求5-11中任一項所述的可聚合混合物，所述可聚合混合物還包含致孔劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的可聚合混合物，其中所述致孔劑選自以下至少一者醇、乙二醇、聚乙二醇、分散的有機聚集體、丙二醇、聚丙二醇、多糖，或它們的組合。
14.一種制品，所述制品包含根據(jù)權(quán)利要求5-13中任一項所述的可聚合混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制品，其中所述制品為疏水衍生載體。
16.根據(jù)權(quán)利要求14-15中任一項所述的制品，其中所述疏水單體在整個所述制品內(nèi)均勻分布。
17.一種使用權(quán)利要求14-16中任一項所述的制品的方法，其中將所述制品用來純化以下至少一者蛋白質(zhì)、抗體、融合蛋白、疫苗、肽、酶、DNA、RNA，或它們的組合。
18.一種制備疏水衍生載體的方法，所述方法包括(a)提供混合物，所述混合物包含 ( )具有如下結(jié)構(gòu)的疏水單體CH2 = CR4C (0) NHC (R1R1) (C(R1R1))nC(O)XR3其中η為0或1的整數(shù)；R1獨立地選自以下至少一者氫原子、烷基、芳基和烷基芳基， 其中所述烷基、所述芳基和所述烷基芳基具有總共為10個或更少的碳原子；R3為疏水基團，其選自以下至少一者烷基、芳基、烷基芳基和醚，其中所述烷基、所述芳基、所述烷基芳基和所述醚的碳原子總數(shù)在4至30的范圍內(nèi)；R4為H或CH3 ；并且X為0或NH ； ( )交聯(lián)單體；和 (iii)任選的非交聯(lián)單體；以及(b)使所述混合物聚合。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述交聯(lián)單體的量大于所述非交聯(lián)單體的量。
20.根據(jù)權(quán)利要求18-19中任一項所述的方法，其中所述非交聯(lián)單體的量大于所述疏水單體的量。
21.根據(jù)權(quán)利要求18-20中任一項所述的方法，其中所述聚合后的混合物為粒子。
22.根據(jù)權(quán)利要求18-21中任一項所述的方法，其中所述聚合后的混合物被涂覆或接枝在以下至少一者上織造網(wǎng)、非織造網(wǎng)、微孔纖維、微孔膜、膜，或它們的組合。
23.一種制備疏水衍生載體的方法，所述方法包括(a)提供具有如下結(jié)構(gòu)的疏水單體CH2 = CR4C (0) NHC (R1R1) (C(R1R1))nC(O)XR3其中η為0或1的整數(shù)；R1獨立地選自以下至少一者氫原子、烷基、芳基和烷基芳基， 其中所述烷基、所述芳基和所述烷基芳基具有總共為10個或更少的碳原子；R3為疏水基團，其選自以下至少一者烷基、芳基、烷基芳基和醚，其中所述烷基、所述芳基、所述烷基芳基和所述醚的碳原子總數(shù)在4至30的范圍內(nèi)；R4為H或CH3 ；X為0或NH ；(b)提供基材；(c)使所述疏水單體與所述基材接觸；以及(d)使所述疏水單體聚合。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述聚合導致所述基材上形成涂層。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述聚合導致接枝于所述基材。
26.根據(jù)權(quán)利要求23-25中任一項所述的方法，其中所述基材為以下至少一者多孔膜、膜、非織造物，或它們的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種組合物，所述組合物包含具有如下結(jié)構(gòu)的疏水單體CH2＝CR4C(O)NHC(R1R1)(C(R1R1))nC(O)XR3其中n為0或1的整數(shù)；R1獨立地選自以下至少一者氫原子、烷基、芳基和烷基芳基，其中所述烷基、所述芳基和所述烷基芳基具有總共為10個或更少的碳原子；R3為疏水基團，其選自以下至少一者烷基、芳基、烷基芳基和醚，其中所述烷基、所述芳基、所述烷基芳基和所述醚的碳原子總數(shù)在4至30的范圍內(nèi)；R4為H或CH3；X為O或NH。在一些實施例中，所述疏水單體衍生自具有25或更小親水指數(shù)的胺或醇(HXR3)。本發(fā)明公開了一種包含所述疏水單體的可聚合組合物，所述可聚合組合物任選包含交聯(lián)單體和/或非交聯(lián)單體。這種可聚合混合物可用來形成疏水衍生載體，所述疏水衍生載體可在諸如疏水作用色譜之類的應(yīng)用中使用。
文檔編號C07C233/09GK102365262SQ201080014204
公開日2012年2月29日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者卡里·A·基普克, 彼得·D·維克特, 杰拉爾德·K·拉斯穆森, 詹姆斯·I·亨布里 申請人:3M創(chuàng)新有限公司