JP2002505005A - 一体型吸着剤用保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は多孔性の成型体をベーストする、ケースで囲まれた一体型吸着剤に関する。該一体型吸着剤の外表面は、液を通さないように例えばプラスチック製の耐圧ケーシングで囲まれている。本発明のケーシングは、マクロポアの壁中に相互に連結したマクロポアとメソポアを有する多孔性の成型体である。該マクロポアは０．１μｍを超える中央値の直径を有し、メソポアは２〜１００ｎｍの中央値直径を有する。本発明は、本発明の一体型吸着剤をクロマトグラフィーカラム又はクロマトグラフィーカートリッジ中で使用すること、ならびに、少なくとも２種以上の物質のクロマトグラフィー分離に使用することにも関する。

Description

【発明の詳細な説明】 一体型吸着剤用保持装置 本発明は、クロマトグラフィー用の一体型吸着剤（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ｓ ｏｒｂｅｎｔ）を保持する装置に関する。 クロマトグラフィー用のカラムを粒子状の吸着剤で充填する時は、粒子状の吸 着剤をカラムジャケットに密に充填する。国際出願ＷＯ ９４／１９ ６８７及 びＷＯ ９５／０３ ２５６に開示されているように、粒子状の吸着剤を一体型 吸着剤に置き換える場合は、吸着剤のジャケットを、液体不浸透、圧力耐性、か つ、溶離液に不活性となるようにシーリングしなければならないという問題が生 じる。このシーリングによってのみ溶離液が専ら独占的に吸着剤を通って流れる ことができるようになる。Ｆ．Ｓｖｅｃ及びＪ．Ｍ．ＦｒｅｃｈｅｔらのＡｎａ ｌ．Ｃｈｅｍ；第６４巻、第８２０〜８２２頁（１９９２年）は、一体型吸着剤 をチューブ状に重合させる方法を記載している。この原理は、未焼結の成型体が 、引続いておこなわれる焼成および焼工程中に収縮するので、セラミックの吸着 剤の場合にしか応用できない。すなわち、この方法は、チューブの内径が充分に 小さい、すなわち１ｃｍよりかなり小さくなければ、用いることができない。太 い一体型吸着剤用にも使用できる保持装置がＷＯ９４／１９ ６８７に開示され ている。すなわち、セラミックの棒をテフロンのケーシングが囲んでおり、その 結果、クロマトグラフィー装置の操作圧力が内部に加えられても、このケーシン グが液体の浸透できないシーリングを提供することになる。テフロンで囲まれた セラミックの棒は、比較的内径の大きな金属パイプ中に入れられ、その中で対抗 圧力（逆圧）が発生する。 ＷＯ ９４／１９ ６８７に開示されている装置は、複雑な構造のものである 。本発明の目的はしたがって、一体型吸着剤用の簡単化した保持装置とケーシン グを提供することである。 本発明は、多孔性の成型体をベーストする、ケースに入れた一体型吸着剤に関 し、詳しくはマクロポア（ｍａｃｒｏｐｈｏｒｅ）の壁の中に、マクロポアとメ ソポア（ｍｅｓｓｐｏｒｅ）が相互に連結した上記吸着剤に関する。ここで、マ クロポアの直径は中央値が０．１μｍを超え、メソポアの直径は中央値が２〜１ ００ｎｍであり、前記一体型吸着剤の外表面は液体が浸透できないように耐圧性 のプラスチックケーシングで囲まれている。 また本発明は、本発明の一体型吸着剤のクロマトグラフィーカラム又はクロマ トグラフィーカートリッジ中で使用することにも関する。 本発明はさらに、本発明による一体型吸着剤を２種以上の物質のクロマトグラ フィー分離に使用することに関する。 図１は、本発明にしたがって保持装置に入れた一体型吸着剤を示し、上半分が 示されている。図２及び３は一体型吸着剤を保持する他の変形態を示す。 一体型吸着剤は一般原則として文献で知られており、これらは詳しくはＷＯ ９４／１９ ６８７及びＷＯ ９５／０３ ２５６に開示されているように、多 孔性のセラミック成型体を含む。Ｆ．Ｓｖｅｃ及びＪ．Ｍ．Ｆｒｅｃｈｅｔらの Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍｉ；第６４巻、第８２０〜８２２頁（１９９２年）、及びＳ ．ＨｊｅｒｔｅｎらのＪ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ；第４７３巻、第２７３〜２７ ５頁（１９８９年）に記載されているように、一体型吸着剤なる用語は広い意味 でポリマーからつくられた成型体を含んでいる。特に望ましいのは、マクロポア の壁中にマクロポアとメソポアとが相互に連結し、マクロポアの直径が０．１μ ｍを超える中央値を有し、メソポアの直径が２〜１００ｎｍの中央値を有する多 孔性の成型体をベーストする一体型吸着剤である。 従って、一体型吸着剤は、粒子状の吸着剤に使用する物質からなっている。多 くの場合（例えばＳｉＯ₂）、これらの吸着剤は直接クロマトグラフィー分離に 使用できる。しかしながら、分離特性を改善するため、多くの場合、基本の担体 を誘導体とする。すなわち、分離効果因子という作用で分類される別の基が導入 される。 分離効果因子及びその基本担体中への導入方法は、当業者には一般原則として 知られている。分離効果因子を導入できる各種反応の例は次のとおりである： ａ）式Ｉのシラン誘導体を使用する誘導体化。 ＳｉＸ_nＲ¹ _(3-n)Ｒ² Ｉ 式中、 Ｘはメトキシ、エトキシ、ハロゲン又はアミノ誘導体であり、 Ｒ¹はＣ₁〜Ｃ₅のアルキル基であり、 ｎは１、２又は３であり、 Ｒ²は以下の意味の１つである： ａ１）例えばｎ−オクタデシル、ｎ−オクチル、ベンジル又はシアノプロピル などの未置換又は置換アルキル又はアリール； ａ２）例えばカルボキシプロピルなどのアニオン性または酸性のラジカル； ａ３）例えばアミノプロピル、ジエチルアミノプロピルまたはトリエチル−ア ンモニウムプロピルなどのカチオン性または塩基性のラジカル； ａ４）例えば（２，３−ジヒドロキシプロピル）オキシプロピルなどの親水性 ラジカル； ａ５）例えば（２，３−エポキシプロピル）オキシプロピルなどの結合可能な 活性ラジカル。 ｂ）ポリブタジエン又はシロキサンなどのポリマー、スチレン−ジビニルベンゼ ン又は（メタ）アクリル酸誘導体あるいは他のビニル化合物、及びぺプチド 、タンパク質、多糖及び多糖誘導体などをベースとするポリマーの基本担体 への吸着又は化合結合。 ｃ）ｂ）で述べたポリマーの、ａ）で述べた誘導体を経由する化学結合。これ らは、欧州特許ＥＰ−Ｂ−０ ３３７ １４４によりジオール変成シリカゲ ルでのポリ（メタ）アクリル酸のグラフトポリマーを含む。 ｄ）例えばアミノ酸誘導体、ペプチド又はタンパク質などのキラル相、あるい はシクロデキストリン、多糖又は多糖誘導体の吸着又は化学結合。 他の慣用の誘導化の可能性と誘導化の方法は当業者には公知であり、Ｋ．Ｋ． Ｕｎｇｅｒ編、Ｐｏｒｏｕｓ Ｓｉｌｉｃａ、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｓｃｉｅｎｔ ｉｆｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ社刊（１９７９年）、又はＫ ．Ｋ．Ｕｎｇｅｒ編、Ｐａｃｋｉｎｇｓ ａｎｄ Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｐｈ ａｓｅｓ ｉｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ、Ｍ ａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ社刊（１９９０年）などの一般的なハンドブックに記 載されている。 各種分離効果因子及び一体型吸着剤中に分離効果因子の導入法の他の例は、次 の刊行物に掲げられている： ａ）ドイツ特許ＤＥ ３８ １１ ０４２は、なかでも、イオン交換体の製造に 適するモノマーを開示している。これらには、例えばアクリル酸、Ｎ−（ス ルホエチル）アクリルアミド、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンス ルホン酸、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチ ルアミノエチルアクリルアミド及びトリメチルアンモニウム−エチルアクリ ルアミドが含まれる。 この特許に述べられている他のモノマーは、親和配位子又は酵素の結合を 可能にし、又は逆相クロマトグラフィー用に適している。これらは、例えば アクリル酸、アクリルアミド、アリルアミン及びアクリロニトリルを含む。 ｂ）ＤＥ ４３ １０ ９６４は、オキシラン環、アズラクトン環又はアズラク トン環に転化できる基を含むモノマーを開示している。このタイプのモノマ ーを含むポリマーは、親和配位子又は酵素を結合させるのに特に適している 。親和配位子はＤＥ ４３ １０ ９６４に実施例で開示されている。 そのようなポリマー中のエポキシ基はさらに進んで有利に反応することが でき、イオン交換体、親硫性吸着剤あるいは金属キレートクロマトグラフィ ー又は疎水性のクロマトグラフィー用吸着剤の製造を可能にする。ここで、 リン酸、ジエチルアミン、トリエチルアミン、亜硫酸又はイミノジ醋酸など の錯化剤をオキシラン環に付加させることができる。 親硫性吸着剤及び金属キレートクロマトグラフイー用吸着剤の製造につい てはドイツ特許ＤＥ ４３ １０ ９６４に開示されている。 ＤＥ ４３ ３３ ６７４及びＤＥ ４３ ３３ ８２１は、イオン交換 体を製造できる反応方法を開示している。 ＤＥ ４３ ２３ ９１３は、疎水性相互作用クロマトグラフィー用の吸 着剤について記載している。 本発明における「一体型吸着剤」と云う語は、多孔性の基本構成よりなる場合 と、分離効果因子によって誘導された多孔性の基本構成よりなる場合とのいずれ においても使用される。 本発明の目的は、ＷＯ ９４／１９ ６８７に記載の一体型吸着剤を、例えば 薄壁のチューブを収縮させることによって、テフロン、ＰＴＦＥ又はＦＥＰで包 み囲む簡単な方法で達成される。次いで次の工程でさらに耐圧性の覆いを設ける 。この目的のため、薄壁のチューブで包囲した一体型吸着剤を、例えばエポキシ 又はポリイミン樹脂などの合成樹脂を含むチューブ中で鋳造するか、あるいはプ ラスチックと焼結する。ガラス又は炭素繊維で強化した積層物でさらに覆うこと は、内側のケーシングを一体型吸着剤の方向にかたく押圧するのに適している。 最も簡単な方法は、充分に圧力及び溶媒耐性のプラスチックケーシングを一体 型吸着剤に着けることである。この用途に適するプラスチックは公知であり、例 えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などのポリエーテルケトンである 。これらのプラスチックは粉末状で一体型吸着剤に着け、続いて溶融又は焼結す ることができる。ＰＴＦＥもまた焼結によって着けるのに適している。 この方法でケースに入った一体型吸着剤をつくる別の方法は、セラミックの棒 の上にプラスチックを押出すことである。この場合、セラミックの棒をチューブ の押出しと並行してクロスヘッドダイを通して供給する。新たに押出されたばか りの（熱い）チューブがセラミック棒を囲み、さらに例えば圧力装置によってセ ラミック棒に向かって押付けられる。押出しによるチューブの製造の代りに、予 め形成したチューブを加熱することも可能である。この機械的な押圧とさらに冷 却時の焼結により隙間のないぴったりしたケーシングが得られる。セラミックの 棒を、内径がセラミック棒の外径よりも僅かに大きいプレハブのチューブに入れ 、次いでこのチューブが最終の直径に縮小して、セラミックの棒をぴったり囲む ことができるようにプラスチックを加熱することも可能である。 さらに他の変形態では、プラスチックのケーシングは溶射あるいは単一又は多 段の収縮によって製造される。 一体型吸着剤の外側表面の細孔は、樹脂又はポリシロキサン、又は固化して液 体が不浸透の孔のない層を形成する他の物質でコーティングすることによってシ ールすることもできる。セラミック物質からなる一体型吸着剤の外側表面を、可 能な限り低い融点いガラスでコーティングすることも可能である。この場合、ガ ラスは、好ましくは一体型吸着剤と同じ熱膨脹係数でなければならない。 操作の方法やパラメータはプラスチック加工当業者には公知であり、あるいは 従来方法で最適化することができる。 原則として、最後に述べたケースに入れる変形法を、まず最初に、例えば収縮 チューブ又は同様な耐圧性でない物質で囲んだ後に行うことも可能である。 圧力に耐えるようにケースに入れられた一体型吸着剤は、溶離液の供給配管及 び出口配管を連結するための各エンドピース（端部部材）を具備することができ る（一体型吸着剤を有するクロマトグラフィーカラム）。エンドピースは、ねじ どめ、接着固定又は収縮固定することができる。 圧力に耐えるようにケースに入れた一体型吸着剤を、カートリッジ保持装置の 収納用のクロマトグラフィーにカートリッジとして装着することも可能である。 この目的のため、ケーシングに例えば管状の溝を設け、この溝の中にカートリッ ジ保持装置の対応する突起部を係合させることができる。端部に位置するシーリ ング部材は、例えば接着又は押圧固定できる。 クロマトグラフィーカラム又はカートリッジ及びそのエンドピースの適当なデ ザインについては、当業者には公知であり、関連文献に記載されている。例えば 、カートリッジとカートリッジ保持装置については欧州特許ＥＰ ０ ２０５ ００２、ＥＰ ０ ２６８ １８５に開示されている。 一体型吸着剤をＰＥＥＫで包み込む方法を、以下に実施例として説明する：一 体型吸着剤よりなる成型体（１００×７．２ｍｍ）をＰＥＥＫのチューブ（内径 ７．４ｍｍ、壁厚さ１．５ｍｍ）に入れる。これを約３００〜４００℃に加熱し 、圧力装置中でプラスチックチューブを成型体の上に強く押圧する。冷却後、プ ラスチックケースで囲まれた成型体を長さ８３ｍｍに切断する。 この方法でケースに入れた一体型吸着剤は、図１に例として示すカートリッジ 保持装置にそのまま導入することができる。装置の上半分を示す。一体型吸着剤 （１）はプラスチックのケーシング（７）で液体が浸透できないように覆われて いる。分配フリット（１１）が一体型吸着剤の前面上に置かれ、環状シール（１ ２）がプラスチックケーシングの面で支持されている。分配フリット（１１）と シール（１２）は、溶離液の入口又は出口用のコネクタ（１０）を有するエンド ピース（９）のリセス（凹部）中に置かれている。ケースで囲まれた一体型吸着 剤は、例えばアルミニウム又はステンレス鋼製のネジキャップ（１３）でシール されている、チューブ（８）の中に置かれる。ネジキャップ（１３）は、プラス チックケーシング（７）と一体型吸着剤（１）の方向に、エンドピース（９）を 押圧する。 一体型吸着剤をケースで囲むことは、例えば、原則としてケーシングを再用可 能な方法で実施することもでき、このタイプのデザインが図２（溶離液供給及び 出口用の収納装置は不図示）に示されている。 一体型吸着剤（１）をなかに挿入することができる自己シールの保持装置は、 例えば次の構成要素からなっている： （２）両端で円錐形の伸展性又は弾力性の不活性物質、例えばテフロン又はシ リコーンゴムのチユーブ； （３）伸展性又は弾力性の不活性物質、例えばテフロン又はシリコーンゴム製 の、溶離液供給及び排出用流路を有する先端を切った円錐の形の２個の 端末部材； （４）ステンレス鋼チューブ； （５）例えば外側の保持装置又はエンドキャップ／エンドプレート間のねじ棒 などと同じ機能の、ステンレス鋼チューブ（４）とエンドキャップ（６ ）の間の２個のねじ込み連結； （６）２個のステンレス鋼のエンドキャップ。 ステンレス鋼を使用する替わりに、クロマトグラフィーカラム用の別の慣用材料 も使用できる。 この保持装置により一体型吸着剤（１）をチューブ（２）の中に挿入すること が可能となる。廃棄するには、使用後、一体型吸着剤をチューブから押し出すこ とができる。チューブ（２）と端末部材（３）は、ステンレス鋼部品（４）及び （６）と同じように再使用することができる。 チューブ（２）の内側の長さはセラミックの棒（１）よりも長い。エンドキャ ップ（６）をチューブ（４）にねじ廻すと、端末部材（３）がチューブ（２）を 圧縮する。これらの材料がしなやかであるため、一体型吸着剤は保持装置の中で シールされた状態で保持される。 同様な装置を図３（半分）に示す。図において、一体型吸着剤（１）は、それ 自体がチューブ（１４）中に置かれている、フレキシブルで溶媒耐性物質のチュ ーブ（１５）内に入れられている。 分配フリット（１１）と、連結チューブ（１８）を有する連結部材（１７）と は、一体型吸着剤の上下各面に置かれている。連結部材（１７）は頭部部材（１ ６）により保持されている。圧力ラム（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒａｍ）（１９）は チューブ（１５）を一体型吸着剤に向かって強く押圧している。 さらに説明するまでもなく、当業者は上述の記載を最も広い範囲で利用するこ とができるものと思われる。それ故、望ましい実施形態と実施例は、単に説明の ための開示と解釈すべきであり、決してこれらに限定するものではない。 前記すべての出願、特許及び刊行物ならびに１９９７年６月２０日出願の対応 出願ＤＥ １９７ ２６ １６４．７の全開示内容を参考文献として本出願に編 入する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カブレラ、カリン ドイツ連邦共和国 デー―63303 ドライ アイッヒ ミュールヴェーク 14 (72)発明者 ハーダース、ハンス−ディエター ドイツ連邦共和国 デー―64287 ダルム シュタット ルカスヴェーク ６ (72)発明者 ディックス、エディト ドイツ連邦共和国 デー―64297 ダルム シュタット エベルステドター キルヒシ ュトラーセ 16 (72)発明者 セトラー、ギュンター ドイツ連邦共和国 デー―64354 ライン ハイム スクリバシュトラーセ 15 (72)発明者 ノイロト、ヴィリィ ドイツ連邦共和国 デー―64380 ロスド ルフ クビクヴェーク 19 (72)発明者 ホイサー、ディエター ドイツ連邦共和国 デー―41469 ノイス ロービーヴェーク 19

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．マクロポアの壁のなかでマクロポアとメソポアが相互に連結しており、該マ クロポアの直径の中央値が０．１μｍを超え、かつ、該メソポアの直径の中 央値が２〜１００ｎｍの多孔性成型体をベースとする、ケースに囲まれた一 体型吸着剤であって、該一体型吸着剤の外側面が耐圧性のプラスチックケー シングにより液体が浸透できないように囲まれていることを特徴とする、前 記ケースに囲まれた一体型吸着剤。 ２．請求項１に記載の一体型吸着剤をクロマトグラフィーカラム又はクロマトグ ラフィーカートリッジ中で使用すること。 ３．請求項１に記載の一体型吸着剤を２種以上の物質のクロマトグラフィー分離 に使用すること。