JPH03152849A - 高分子分子構造分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は高分子化合物の分子構造を分析する高分子分子
構造分析装置に関する。

［従来の技術］ 高分子化合物の分子構造を解析するためのブタは、これ
まで赤外線吸収スペクトル法、ラマン分光法、核磁気共
鳴分光法、熱分解ガスクロマトグラフ／質量分析法等に
より得られていた。これらは、それぞれ以下のような特
徴を持っている。

即ち、赤外線吸収スペクトル法は、分子内の原子間の各
種振動において、分子の双極子モーメン１〜が変化する
ような振動モードに活性であり、得られた赤外線吸収ス
ペクトル上の各吸収ピークは分子内の各原子間結合に特
徴的である。従って、いかなる原子間結合がその分子内
に存在するかを知ることができ、多くのそのような原子
間結合の情報から、試料とした高分子化合物の分子構造
を解析することができる。また、この方法においては、
多くの物質のスペクトルが集められ、データベース化さ
れているため、コンピュータによる検索によって迅速に
物質の同定を行うことも可能である。

ラマン分光法は、分子内の原子間の各種振動において、
分子の分極率が変化するような振動モトに活性であり、
得られたラマン散乱スペクトル上の各ピークは分子内の
各原子間結合に特徴的である。従って赤外線吸収スペク
トル法とは相補的に、いかなる原子間結合が分子内に存
在するかを知ることができ、多くのそのような原子間結
合の情報から試料とした高分子化合物中にいかなる原子
間結合が存在するかを、またいかなる分子構造をその高
分子が有するかを解析することができる。

核磁気共鳴分光法では、分子中の核スピン量子数が零以
外の原子核のスピンの情報を得ることができる。この情
報は、原子核の周囲の電子密度や、結合の相手の原子の
種類や数に関するデータを含んでおり、試料とした高分
子化合物の分子構造を明確に解析することが可能である
。

熱分解ガスクロマトグラフ／質量分析法は、試料高分子
の微細片または微量粉末を不活性ガス中にて高温で熱分
解し、得られた熱分解ガスをガスクロマトグラフにより
各成分に分離した後、質量分析法により各成分の質量ス
ペクトルを得る方法である。質量スペクトルはそれぞれ
の物質に対して特徴的であり、従って熱分解ガス中の各
成分を同定することができ、そして、この熱分解ガスの
構成は、試料とした高分子化合物の分子構造を明確に反
映しているため、その高分子の分子構造を解析すること
ができる。

また、比較的低分子の物質に対する分析方法としてＦ　
Ａ　Ｂ　（Ｆａｓｔ　ａｔｏｍ　ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎ
ｔ　）−質量分析法が知られているが、これは生体内物
質に代表されるような熱に対して不安定な物質、極性の
高い物質等、他の手段では容易にイオン化せず質量分析
できない物質のイオン化および質量分析が可能であり、
ビタミン類や酵素等の生体内物質の分析に有効な方法で
ある。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述の赤外線吸収スペクトル法、ラマン分光
法、核磁気共鳴分光法、熱分解ガスクロマトグラフ／質
量分析法等の分析法ヤＦＡＢ−質量分析法には、高分子
化合物、特に固体高分子化合物の分子構造の解析上、以
下のような種々の問題点がある。

即ち、赤外線吸収スペクトル法では、固体高分子を干渉
縞が生じない程度の薄膜にして透過で測定するか、鏡面
をつくってＡＴＲ法で測定するか、粉末にしてＫＢｒ錠
剤として透過で測定するか、または粉末にして拡散反射
法で測定する等の方法があるが、いずれも赤外線吸収ス
ペクトル装置による測定に先立って、上述のように何ら
かの前処理を必要とするので作業性の点で問題がある。

ラマン分光法では、固体高分子をそのまま分析すること
は可能であるが、励起光の試料に対する照射位置や照射
角度を適当に合わせないと解析に有効な高強度のスペク
トルが得られない。また、高強度のスペクトルを得るた
めに励起光であるレザ光の出力を高くしたり、またはレ
ンズ系により集光した場合、試料が熱変性してしまうこ
とが往々にしてあり、その場合、元の試料の情報は得ら
れなくなってしまう。

核磁気共鳴分光法では、ＣＰ／ＭＡＳ　　（クロスポラ
リゼイション／マジックアングルスピニング）法の開発
により固体試料も測定可能となってきているものの、液
体試料はど分解能の高いスペクトルは得られず、複雑な
構造の高分子では、やはり何らかの溶媒に溶解して溶液
試料として測定する必要がある。その場合、分子量の高
い固体高分子は溶解しにくく、特にエポキシ樹脂、加硫
ゴム等の架橋構造を有する物質は非常に溶解が困難で、
もし溶液にできたとしても分子量の高いものほど溶液試
料中の単位体積当たりの分子数が少なく、解析に有効な
スペクトルを得るのが困難な場合がある。

熱分解ガスクロマトグラフ／質量分析法では、不活性ガ
ス中で高温で試料を熱分解するため、高分子はかなり細
かな分子にまでラジカル反応によって分解してしまい、
元の高分子の小さな各部の部分構造しか情報として得る
ことができない。さらに、この方法では、はとんどの場
合、分子中の原子間の結合の強弱に対して切断の選択性
がないので、元の高分子の分子構造を解析することが困
難な場合が多い。

以上のように高分子化合物の分子構造を分析することの
できる各種分析法には種々の問題点がある。

またＦＡＢ−質量分析法は、分子量が約３０００稈度ま
での比較的分子量の低い物質、特にビタミン類や酵素等
の生体内分子の分析には最適な方法であるが、そのまま
固体高分子を分析り−ることは困難である。

本発明の目的は、以上述べたような従来の問題点を解消
し、高分子化合物を何らの前処理も要Ｕず分析すること
ができ、かつその分子構造に関する有効な情報を得るこ
とのできる新規な高分子分子構造分析装置を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ＦＡＢ　（Ｆａｓｔ　ａｔｏｍ　ｂｏｍｂａ
ｒｄｍｅｎｔ　）ガンを備えたイオン化室および質量分
析室よりなる高分子分子構造分析装置において、イオン
化室にＸ線照射装置が配設されてなることを特徴とする
高分子分子構造分析装置である。

本発明による分析装置を用いれば、試料の形状に特に制
約はなく、かつ何ら前処理を必要とせずに高分子の分子
構造分析が可能である。また、照射するＸ線の波長と光
量をコントロールすることにより、切断する原子間結合
の種類とその量を変えることができるので、分子構造解
析上、非常に有効な情報が得られる。また、本装置は、
すべての高分子に適用することができ、例えば固体高分
子であっても液体高分子でおっても適用可能である。

Ｌ作用］ イオン化室において、高分子にＸ線を照射すると、高分
子内の原子間結合はその結合解離エネルギーおよび解離
の活性化エネルギーに応じて切断される。

従って、試料とした固体高分子に特徴的な切断が多数生
じることとなり、これにより生じた大ぎなフラグメン１
〜がＦＡＢガンから同時に照射されるＡｒ等の中性原子
によってスパッタされ、その一部がイオン化される。こ
のようにして生成したイオンは試料とした高分子に特徴
的であり、かつ熱分解法における程には細かく分解され
ていないので、試料とした高分子の構造単位を明らかに
するのに有効である。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例を示す高分子分子構造分析装
置の概略構成図である。本装置はイオン化室１および質
量分析室２よりなり、このイオン化室１にはＦＡＢガン
３およびＸ線照射装置４が配設されている。この装置を
用いて分子構造の分析を行うには、まずイオン化室１内
に置かれた固体高分子試料５にＸ線照射装置４からＸ線
を照射するとともに、ＦＡＢガン３よりＡｒ中性原子を
照射する。このＸ線照側により、試料の高分子は分子内
の多数の位置で切断され、ＦＡＢイオン化の可能な大き
さのフラグメントとなる。これらのフラグメントはＦＡ
Ｂガン３より照射されるＡｒ中性原子によってスパッタ
され、一部はイオン化されて質量分析室２に入る。

以上のようにして、試料とした固体高分子化合物の構造
単位の質量分析を行うことができ、試料の分子構造を明
らかにすることができる。

また、上記の方法において、Ｘ線の波長や光量をコント
ロールすることにより、分子中の種類の異なる原子間結
合を選択的に切断したり、切断の量をコントロールする
こと等が可能であり、これは分子構造解析上、重要な情
報を与える。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明による高分子分子構造分析
装置を用いれば、試料に対して何らの前処理も必要とせ
ず、迅速にあらゆる種類の高分子化合物の分子構造を解
析することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成図である。 １・・・イオン化室　　　　　２・・・質量分析室３・
・・ＦＡＢガン　　　　　４・・・Ｘ線照Ｉｌｌ装置５
・・・高分子試料

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＦＡＢ（Ｆａｓｔ　ａｔｏｍ　ｂｏｍｂａｒｄｍ
   ｅｎｔ）ガンを備えたイオン化室および質量分析室より
   なる高分子分子構造分析装置において、イオン化室にＸ
   線照射装置が配設されてなることを特徴とする高分子分
   子構造分析装置。