JP2002022721A - 液体クロマトグラフィー用親水性ｏｄｓ充填剤の製造方法 - Google Patents

液体クロマトグラフィー用親水性ｏｄｓ充填剤の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピークのテーリング現象がほとんどなく、か
つ化学的安定性に優れた親水性ＯＤＳ充填剤の製造方法
の提供。 【解決手段】 比表面積２００〜３００ｍ２／ｇである
シリカゲルにＯＤＳを結合させた後、高温エンドキャッ
ピングを含むエンドキャッピングを１回または２回実施
することにより、活性シラノールの除去および不活化を
効率的に行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水系溶離液を用い
ても撥水現象が生じにくく、化学的安定性に優れた液体
クロマトグラフィー用親水性ＯＤＳ充填剤の製造方法に
関する。
【０００２】
【従来技術】オクタデシルシリル化シリカゲル（ＯＤＳ
シリカゲル）は、液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）
用充填剤として現在広く使用されている。ＯＤＳシリカ
ゲルは、従来、水系１００％の溶離液を使用する測定条
件下における分析を繰り返すと、化学修飾基であるＯＤ
Ｓの寝込み（ワックス化による親水性の喪失）から生じ
るといわれている撥水現象のため、次第に分析目的化合
物の保持時間が短くなり化学分析が困難になるという欠
点を有していた。
【０００３】そのため、水系１００％の溶離液を使用し
ても分析目的化合物の保持時間が変化しにくく、かつ化
学的安定性に優れた充填剤の開発が強く望まれ、それを
目的とした研究が重ねられた結果、前記目的に叶うＯＤ
Ｓ充填剤（親水性ＯＤＳ充填剤）が開発され、市販され
るに至っている。
【０００４】前記親水性ＯＤＳ充填剤は、シリカゲル表
面のシラノール基にＯＤＳを化学修飾した後、ＨＰＬＣ
分析実施の際にテーリング現象や再現性欠如の原因とな
る未反応のシラノール基（活性シラノール基）に短鎖ア
ルキル基を結合させる手法（エンドキャッピング）によ
って製造されている。該活性シラノール基は、特に塩基
性物質との相互作用が強いため、塩基性物質の分析の際
にテーリング現象の原因となる。
【０００５】上記製造法によって水系１００％で使用可
能な親水性ＯＤＳ充填剤を製造するに際しては、以下の
３種類の技術が用いられている： （１） シリカゲルのＯＤＳによる化学修飾密度を下げ
て親水性を保持することにより、ＯＤＳの寝込みを防止
する技術 （２） 親水性官能基を導入して親水性を保持させ、Ｏ
ＤＳの寝込みを防止する技術 （３） 固定相を変えることにより寝込みを防ぐ技術。
【０００６】しかしながら、これらの技術を用いて製造
した親水性ＯＤＳ充填剤を用いた場合、それぞれにおい
て次のような分析上の欠点が生じる。すなわち、上記
（１）の場合、活性シラノール（イオン交換型シラノー
ル）の残存量が多いため塩基性物質との二次相互作用が
強くなり、ピークのテーリング現象が起きやすい。また
活性シラノールの残存によって、カラムの化学的安定
性、特にアルカリ性領域における化学的安定性が低くな
る。
【０００７】上記（２）においては、選択される官能基
により溶離特性（選択性）が大きく変化してしまう。ま
た、塩基性物質分析時のみならず、酸性物質分析時にも
ピークのテーリング現象が起きやすくなる。上記（３）
は、化学修飾基を変更すること、例えば炭素鎖がより長
いシラン化剤を用いて充填剤を固体化することにより化
学修飾基の寝込みを防止するものであるが、有機溶媒系
の溶離液を使用した場合、一般的に使用されているＯＤ
Ｓ充填剤に比べ、選択性の変化が大きい。すなわち、現
有のいずれの技術を用いた製造方法による親水性ＯＤＳ
充填剤も、水系溶媒を用いた場合、その性能は必ずしも
満足できるものではない。
【０００８】そのため、親水性化合物の分析には水系溶
離液を用いることが理想的であるにも拘わらず、従来の
ＯＤＳカラムを使用する際には保持力強化のためにイオ
ンペア剤を添加する等、有機溶媒系の溶離液が多用され
ている。その結果、現在でもＨＰＬＣの移動相としては
有機溶媒が用いられることが多く、環境保護の観点から
好ましくない状況にある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
のような問題のない、すなわち水系溶離液を用いてもピ
ークのテーリング現象がほとんどなく、かつ化学的安定
性に優れた親水性ＯＤＳ充填剤の製造方法を提供するこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決すべく鋭意研究を重ねた結果、上記（１）の技術にお
いて、従来より比表面積が小さいシリカゲルに対し、高
温エンドキャッピングを含む１または２段階のエンドキ
ャッピングによって活性シラノールを不活化させること
によって上記課題を克服できることを見出し、本発明を
完成するに至った。すなわち、本発明は、比表面積が２
００〜３００ｍ２／ｇであるシリカゲルにＯＤＳ基を化
学結合させた後に、残存する活性シラノールを高温エン
ドキャッピングによって不活化してなるＯＤＳ充填剤の
製造方法に関する。
【００１１】また、本発明は、高温エンドキャッピング
が２００〜３００℃の範囲で行われることを特徴とす
る、前記ＯＤＳ充填剤の製造方法に関する。さらに、本
発明は、高温エンドキャッピングが、トルエンの還流温
度での通常のエンドキャッピングの後に行われることを
特徴とする、前記ＯＤＳ充填剤の製造方法に関する。ま
た、本発明は、ＯＤＳ基がジメチルオクタデシル基、メ
チルオクタデシル基またはオクタデシル基である、ＯＤ
Ｓ充填剤の前記製造方法に関する。
【００１２】
【発明の実施の形態】比表面積が比較的小さいシリカゲ
ルにおいては、比表面積が大きいものに比べて活性シラ
ノールの成因となり得る水酸基の数が元々少ないため、
化学修飾をより高効率に行い得る。好ましいシリカゲル
の比表面積は、２００〜３００ｍ２／ｇであり、より好
ましくは２４０〜２７０ｍ２／ｇである。シリカゲルの
比表面積が小さすぎると、炭化水素量が小さくなりす
ぎ、化学修飾の効率は低下する。
【００１３】ここに、適度の比表面積を有するシリカゲ
ルに対して高温エンドキャッピングを行うと、活性シラ
ノールの不活化、すなわち活性シラノールと試料内の塩
基性物質との相互作用の低減が効率的に行われることが
見出された。即ち、高温エンドキャッピングを、比表面
積が２００〜３００ｍ２／ｇであるシリカゲルに実施す
れば、該シリカゲルを用いた充填剤における活性シラノ
ールの不活化が極めて効率的に行われる。
【００１４】高温エンドキャッピングは、トリメチルク
ロロシランとヘキサメチルジシラザンを加えた流動パラ
フィン中、２３０〜２５０℃の温度で加熱すると特に好
適に行われる。
【００１５】シリカゲルにＯＤＳ基を化学結合させた
後、トルエンの還流温度でエンドキャッピング（一次エ
ンドキャッピング）を行うと、水素結合性シラノールを
除去することができる。したがって、該一次エンドキャ
ッピング行ってから高温エンドキャッピング（二次エン
ドキャッピング）を行うと、活性シラノール基の影響を
さらに効率的に除去することができる。
【００１６】前記一次エンドキャッピングに用いるエン
ドキャッピング剤の例としては、クロロシラン化合物が
ある。例えば、トリメチルクロロシランとピリジンの存
在下、溶媒として用いるトルエンを加熱還流しながら行
うエンドキャッピングは好適に行われる。
【００１７】シリカゲルに化学結合させるＯＤＳ基とし
て、ジメチルオクタデシル基、メチルオクタデシル基お
よびオクタデシル基のようなオクタデシル基を用いれ
ば、ＯＤＳによる化学修飾を好適に行うことができる。
【００１８】本発明の製造方法によるＯＤＳ充填剤の特
徴は、後述する図１が示すとおり、シリカゲル表面にシ
ラノール基（図１のピーク１）が残存しているにも拘わ
らず、該シラノール基のテーリング現象や化学的安定性
への影響がほとんどないことである。したがって、本発
明によるＯＤＳ充填剤のシリカゲル表面に残存するシラ
ノールは、不活性シラノールとも言うべきものである。
【００１９】本発明の製造方法によれば、オクタデシル
シリル基によるシリカゲルの化学修飾密度を分離に影響
のない範囲に調整するとともに、残存シラノールのうち
不活性シラノールのみを残存させることによってＯＤＳ
充填剤に親水性を保たせることができるので、水系１０
０％の溶離液を使用したＨＰＬＣ分析においても試料の
保持時間が安定なＯＤＳ充填剤を製造することが可能で
ある。以下に本発明を実施例により具体的に説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２０】
【実施例】実施例１ 液体クロマトグラフィー用に製造されたシリカゲル（比
表面積２７０ｍ２／ｇ，細孔直径１３ｎｍ，細孔容積
１．１ｍｌ／ｇ）５０ｇを６ｍｏｌ／ｌ塩酸２００ｍｌ
で５時間加熱還流し洗浄する。ろ過後純水にてろ液が中
性になるまで洗浄する。その後アセトンにて洗浄し１３
０℃で４時間乾燥する。塩酸洗浄したシリカゲル１８ｇ
を乾燥トルエン２００ｍｌに分散させモノクロロジメチ
ルオクタデシルシラン２２ｇとピリジン５ｇを加え約６
時間加熱還流することによりＯＤＳシリカゲルを合成し
た。生成物はろ別した後、テトラヒドロフラン２００ｍ
ｌ・メタノール１００ｍｌで順次洗浄し１３０℃で４時
間乾燥した。このようにして得られたＯＤＳシリカゲル
１０ｇを、トリメチルクロロシラン２ｇとピリジン１．
５ｇを加えたトルエン中で約５時間加熱還流することで
一次エンドキャッピングを実施する。反応終了後、生成
物をろ別し、テトラヒドロフラン５０ｍｌ、メタノール
５０ｍｌで順次洗浄し１３０℃で３時間乾燥する。一次
エンドキャップが終了したＯＤＳシリカゲル１０ｇを、
活性シラノールを完全に不活性化するためトリメチルク
ロロシラン１ｇとヘキサメチルジシラザン３ｇを加えた
流動パラフィン１００ｍｌ中、２３０〜２５０℃の温度
で約３時間加熱し二次エンドキャッピングを実施する。
反応終了後、ヘキサン１００ｍｌを反応液に加え内容物
をろ過する。残渣はテトラヒドロフラン２００ｍｌ、メ
タノール１００ｍｌで順次洗浄し１３０℃で４時間乾燥
した。
【００２１】実験例１ 実施例１のＯＤＳシリカゲルを、一般的に実施されてい
るスラリー法を使用して内径４．６ｍｍ、長さ１５０ｍ
ｍのステンレススチール製のカラムに充填した。このカ
ラムを用いて、ピリジン、フェノール混合試料を、溶離
液としてアセトニトリル：水＝３０：７０（容量比）を
用い、流速１ｍｌ／分、測定温度４０℃、検出波長２５
４ｎｍで分析した。その結果、ほとんどテーリング現象
のない、前記試料のクロマトグラムが得られた（図
２）。同様に従来の親水性ＯＤＳシリカゲルを充填した
カラム及び実施例１において一次エンドキャッピングが
終了した段階のＯＤＳシリカゲルを充填したカラムを用
い、同じ試料を同じ条件で分析した。従来の親水性ＯＤ
Ｓシリカゲルの結果を図３に、一次エンドキャッピング
が終了した段階のＯＤＳシリカゲルの結果を図４に示
す。これらのカラムは、最初に溶出するピリジンのピー
クがテーリング現象を生じている。従って、本発明の製
造方法によるＯＤＳシリカゲルを用いたカラムは、塩基
性物質との相互作用のない分析が可能であることが明ら
かとなった。
【００２２】実験例２ 親水性ＯＤＳシリカゲルとしての特性を確認するため、
実験例１と同様にして得たカラムを用い、リン酸二水素
カリウム溶液を溶離液に使用して、平均２時間／日ず
つ、１ヶ月間使用した場合の核酸類に対する分離能を調
べた。溶離液として５ｍｍｏｌ／ｌリン酸二水素カリウ
ム水溶液、流速０．５ｍｌ／分、測定温度３５℃、検出
波長２５４ｎｍで核酸類混合液（ピークＮｏ．１ ＣＭ
Ｐ、Ｎｏ．２ ＵＭＰ、Ｎｏ．３ ＩＭＰ、Ｎｏ．４
ＡＭＰ）各０．０５ｍｇ／ｍｌを５μｌ注入する測定条
件によって、各クロマトグラムを測定した。その結果、
図５Ａ（測定開始直後）およびＢ（１ヶ月後）に示すよ
うに、１ヶ月を経過しても、カラムの分離能はほとんど
変わらなかった。
【００２３】実験例３ 化学的安定性を確認するため、酸性およびアルカリ性領
域でカラムの化学的安定性試験を実施した。酸性領域の
試験においては、２０ｍｍｏｌ／ｌリン酸溶液（ｐＨ
２．２）を使用した。その結果、５００時間を経過した
後においても、実施例１のカラムの理論段数は初期性能
の９０％以上の値を示していた。アルカリ性領域の試験
においては、２０ｍｍｏｌ／ｌリン酸カリウム（ｐＨ
８．０を調製）を使用し耐久試験を実施したが、その化
学的安定性は３００時間を経過してもその理論段数は初
期性能の９０％を示していた。理論段数の測定は、溶離
液としてアセトニトリル／水＝７５／２５（容量比）、
流速１．０ｍｌ／ｍｉｎ、測定温度４０℃、検出波長２
５４ｎｍでアントラセンを試料に使用した。従来の親水
性ＯＤＳシリカゲルを充填したカラムおよび実施例１に
おいて一次エンドキャッピングが終了した段階のＯＤＳ
シリカゲルを、実施例１と同様にカラムに充填し、同じ
試料を分析した。その結果、アルカリ性下（ｐＨ８．
０）で測定した場合、従来の親水性ＯＤＳ充填剤を充填
したカラムにおいては、約７０時間後に、理論段数が初
期値の６５％まで低下した。また、二次エンドキャッピ
ング実施前のＯＤＳシリカゲルを充填したカラムにおい
ては、７０時間後における理論段数は、初期性能の２０
％以下にまで低下した。これらのカラムの、アルカリ性
領域の化学的安定性の比較を表１に示す。
【表１】 以上の結果から、本発明の製造方法によるＯＤＳ充填剤
は、化学的な安定性が極めて優れていることが明らかに
なった。
【００２４】以上の結果から、本発明の製造方法による
ＯＤＳシリカゲル充填カラムは、従来の親水性ＯＤＳシ
リカゲル充填カラムより化学的安定性が優れ、それには
二次キャッピングの寄与が大きいことが明らかになっ
た。
【００２５】
【発明の効果】本発明の製造方法によるＨＰＬＣ用親水
性ＯＤＳ充填剤によれば、親水性溶媒を用いた塩基性物
質の分析においても、ピークのテーリング現象が抑制さ
れることに加え、化学的安定性が高い、確実な定量分析
が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の製造方法による親水性ＯＤＳ充填剤
の２９Ｓｉ ＣＰ／ＭＡＳ ＮＭＲ（Ａ）および一般的な
フルエンドキャッピングＯＤＳ充填剤（Ｂ）の２９Ｓｉ
ＣＰ／ＭＡＳ ＮＭＲ（Ｂ）である。
【図２】 実施例１のカラムによって、ピリジンとフェ
ノールの混合試料を分析した際に得られたクロマトグラ
ムである。
【図３】 従来のＯＤＳシリカゲルによりピリジンとフ
ェノールの混合試料を分析した際に得られたクロマトグ
ラムである。
【図４】 二次エンドキャッピング実施前のＯＤＳシリ
カゲルによってピリジンとフェノールの混合試料を分析
した際に得られたクロマトグラムである。
【図５】 実施例１のカラムの測定開始直後（Ａ）およ
び1ヶ月後（Ｂ）の分離能を示す図である。
【符号の説明】
１・・・残存シラノールのピーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大森紀博 埼玉県草加市稲荷１−７−１ 関東化学株 式会社草加工場内 (72)発明者 太田鈴枝 埼玉県草加市稲荷１−７−１ 関東化学株 式会社草加工場内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 比表面積が２００〜３００ｍ２／ｇであ
    るシリカゲルにＯＤＳ基を化学結合させた後に、残存す
    る活性シラノールを高温エンドキャッピングによって不
    活化してなるＯＤＳ充填剤の製造方法。
  2. 【請求項２】 高温エンドキャッピングが２００〜３０
    ０℃の範囲で行われることを特徴とする、請求項１に記
    載のＯＤＳ充填剤の製造方法。
  3. 【請求項３】 高温エンドキャッピングが、トルエンの
    還流温度での通常のエンドキャッピングの後に行われる
    ことを特徴とする、請求項１または２に記載のＯＤＳ充
    填剤の製造方法。
  4. 【請求項４】 ＯＤＳ基がジメチルオクタデシル基、メ
    チルオクタデシル基またはオクタデシル基である、請求
    項１〜３のいずれかに記載のＯＤＳ充填剤の製造方法。
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