JP2005154197A

JP2005154197A - 耐アルカリ性化学修飾型シリカゲル及びその製造方法

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Publication number: JP2005154197A
Application number: JP2003394930A
Authority: JP
Inventors: Shiko Minohara; 士行簑原; Maki Inoue; 真樹井上
Original assignee: DOKAI CHEMICAL IND CO Ltd; Dokai Chemical Industries Co Ltd
Current assignee: DOKAI CHEMICAL IND CO Ltd; Dokai Chemical Industries Co Ltd
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2023-11-26
Also published as: JP4615848B2

Abstract

【課題】化学修飾型シリカゲルの耐アルカリ性を向上させ、液体クロマトグラフィー用カラムとして長時間分離性能の低下を伴うことなく使用可能である耐アルカリ性に優れた化学修飾型シリカゲルを提供する。
【解決手段】特定のカルボン酸及び／又はその酸ハロゲン化物や酸無水物等のカルボン酸誘導体でシリカゲル原体を処理し、これを化学修飾することにより、その赤外線吸収スペクトルが１７００ｃｍ^-1〜１７５０ｃｍ^-1に顕著な吸収位置を有する耐アルカリ性化学修飾型シリカゲルとする。なお、シリカゲル原体を上記のようなカルボン酸やカルボン酸誘導体で処理したシリカゲルは、それ自体で耐アルカリ性を有するシリカゲルとして使用しうる。
【選択図】図５

Description

本発明は、耐アルカリ性に優れた化学修飾型シリカゲルに関し、特に、耐アルカリ性に優れた液体クロマトグラフィー用の化学修飾型シリカゲルに関する。

化学修飾型シリカゲルは、シリカゲル表面のシラノール基〔−Ｓｉ（ＯＨ）_n、（n＝１，２，３）〕を、クロロシラン基、メトキシシラン基、エトキシシラン基等の化学修飾基と反応せしめて機能性基を導入し、表面改質したものであって、例えば、クロマトグラフィー用分離吸着剤、固定化酵素用担体、プラスチック充填剤、アンチブロッキング充填剤、化粧品原料等に使用されている。

化学修飾型シリカゲルは、特に、液体クロマトグラフィー用カラム充填剤として、一般有機化合物、医薬品、農薬、化粧品、食品、タンパク質、糖質、低分子ペプチド、核酸、生薬、天然物中の有効成分などの広範な分野において、対象成分の分離、分析、精製用に広く用いられている。

しかしながら、この化学修飾型シリカゲルは、基本的に、アルカリ水溶液に弱く、特に強アルカリ液下では、シリカゲルの一部が溶解してしまうという欠点がある。すなわち、当該化学修飾型シリカゲルを、例えば液体クロマトグラフィー用カラム充填剤として用い、アルカリ水溶液と有機溶媒との混合液を溶離液として通液した場合に、充填剤である化学修飾型シリカゲルが侵食され、次第に充填層の有効高さが減少し、分離溶質（対象成分）の分離性能が低下したり、甚だしい場合には、カラムが閉塞して圧力損失が著しく増大し運転不能に陥る等、短時間でカラム寿命が短くなるという問題がある。

従来、化学修飾されていない、多孔質シリカゲルの耐アルカリ性改善については、いくつかの方法が知られている。

最も代表的なものは、シリカゲルを焼成する方法である（例えば、特許文献１を参照。）。すなわち、ケイ酸アルカリと鉱酸とから製造されたシリカゲルを、６００℃以上、好ましくは７００〜１２００℃程度の温度で焼成することにより、シラノール基数を３．５個／ｎｍ²以下にまで低下させたシリカゲルが得られ、これをカラム充填して、ｐＨ８のアルカリ液を通液・接触（アルカリ処理）せしめたときのシリカ溶解量が低減できるとされている。

また、その他の方法としては、シリカゲルを塩酸ジルコニア、硝酸ジルコニア等のジルコニル塩水溶液と接触させることにより、シリカゲル中にジルコニア成分を坦持させ、その耐アルカリ性を向上させることが知られている（例えば、特許文献２を参照。）。

さらに、シリカゲルの表面にポリブチラールを主成分とする被膜層を、２〜３μｍ程度形成することにより、耐水性とともに、耐アルカリ性を高めることが提案されている（例えば、特許文献３を参照。）

しかしながら、これらの方法は、化学修飾されていない場合のシリカゲルに適用される方法であって、化学修飾型シリカゲルの耐アルカリ性向上については、必ずしもそのまま適用できるものではなかった。

特開平１−２１５７０８号公報（第２頁、左下欄、第７行〜第１６欄、）特許平２−１８８４２０号公報（特許請求の範囲）特開平７−２６７６２６号公報（特許請求の範囲、第３頁、第３欄、第８行〜第１０行）

本発明の目的は上記したごとく、化学修飾型シリカゲルの耐アルカリ性を向上させることであって、従来の化学修飾型シリカゲルが、生化学、生理活性物質、光学異性体の分割、高度脂肪酸等の分離に液体クロマトグラフィー用カラムとして極めて好ましく使用されているところ、耐アルカリ性に乏しいため、常用されるアルカリ水溶液と有機溶媒との混合溶離液を用いると、シリカゲルが溶解し、短時間に分離性能が低下するという大きな問題があり、その解決が多くのユーザーから強く望まれていた。本発明はかかる課題を解決し、長時間分離性能の低下を伴うことなく使用可能である耐アルカリ性に優れた化学修飾型シリカゲルを提供することである。

本発明に従えば、以下の耐アルカリ性に優れた化学修飾型シリカゲルが提供される。

〔１〕
シリカゲルを化学修飾してなる化学修飾型シリカゲルにおいて、その赤外線吸収スペクトルが１７００ｃｍ^-1〜１７５０ｃｍ^-1に顕著な吸収位置を有するものであることを特徴とする耐アルカリ性化学修飾型シリカゲル。

〔２〕
少なくともカルボン酸及び／又はカルボン酸誘導体を含有する、〔１〕項に記載の化学修飾型シリカゲル。

〔３〕
カルボン酸及び／又はカルボン酸誘導体が、式（１）で表されるものである〔２〕項に記載の化学修飾型シリカゲル。

（式中、Ｒⁱは、水素または炭素数１〜２４の飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基または芳香族炭化水素基であり、その水素原子の少なくとも一つがハロゲンまたは水酸基で置換されていてもよい。Ｘは水酸基、ハロゲン、または酸素であり、ｍは１〜３の整数であり、Ｘが酸素のときｍは２であり、酸無水物を形成する。酸無水物を形成する場合、Ｒⁱは同一でも異なっていてもよい。）

〔４〕
液体クロマトグラフィー用に使用される〔１〕〜〔３〕項のいずれかに記載の化学修飾型シリカゲル。

また、本発明に従えば、以下の耐アルカリ性化学修飾型シリカゲルの製造方法が提供される。
〔５〕
化学修飾されるシリカゲル原体を、カルボン酸及び／又はカルボン酸誘導体で処理し、つぎにアルキルシリル基で化学修飾することを特徴とする〔１〕〜〔４〕項のいずれかに記載の耐アルカリ性化学修飾型シリカゲルの製造方法。

また、本発明に従えば、以下の耐アルカリ性化学修飾用シリカゲルの原体が提供される。
〔６〕
その表面を化学修飾して化学修飾型シリカゲルを形成するためのシリカゲル原体において、当該原体の赤外線吸収スペクトルが１７００ｃｍ^-1〜１７５０ｃｍ^-1に顕著な吸収位置を有するものであることを特徴とする耐アルカリ性化学修飾用シリカゲル原体。

〔７〕
少なくともカルボン酸及び／又はカルボン酸誘導体を含有する、〔６〕項に記載の化学修飾用シリカゲル原体。

〔８〕
カルボン酸及び／又はカルボン酸誘導体が、式（１）で表されるものである〔７〕項に記載の化学修飾用シリカゲル原体。

〔９〕
液体クロマトグラフィー用に好適に使用される〔６〕〜〔８〕項のいずれかに記載の化学修飾用シリカゲルの原体。

また、本発明に従えば、以下の耐アルカリ性化学修飾用シリカゲル原体の製造方法が提供される。

〔１０〕
シリカゲル原体を、カルボン酸及び／又はカルボン酸誘導体で処理することを特徴とする〔６〕〜〔９〕項のいずれかに記載の耐アルカリ性化学修飾用シリカゲル原体の製造方法。

以下に詳述するごとく、本発明の化学修飾型シリカゲルをカラムに充填して液体クロマトグラフィー用に使用した場合、当該カラムにアルカリ水溶液を含む溶離液を通液しても、従来に比較して、分離溶質の分離性能を格段に長時間維持することができる。

以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。
図５は、本発明の技術的特徴を示す流れ図であって、出発シリカゲル原体をカルボン酸及び／又はカルボン酸誘導体で処理してから化学修飾することにより、耐アルカリ性化学修飾型シリカゲルを得る工程を示す図である。

（出発シリカゲル原体）
本発明においては、出発原料であるシリカゲル原体１０としては、特に限定するものではないが、通常、平均粒径０．５〜１０，０００μｍ、好ましくは１〜５００μｍ、平均細孔径５〜６００Å、比表面積５０〜１０，０００ｍ²／ｇ、好ましくは１００〜１，０００ｍ²／ｇ程度のものが望ましい。粒子形状は、破砕したものでもよいが、球状のものがより好ましい。かかる原料としてのシリカゲルは、市販のものが容易に入手可能であり、また、所望のものを、公知の手段により、合成することも可能である。

球状シリカゲルの製造方法の代表的な製造方法は、液／液の界面張力を利用して粒子を球形化する方法であって、例えば、特開平６−６４９１５号や特開２００１−１４６４１６号に記載されているように、界面活性剤を含む非極性有機ハロゲン化物溶媒中、又は炭素数９−１２程度の飽和炭化水素溶媒中で、ケイ酸アルカリ（アリカリ金属ケイ酸塩）水溶液を乳化・分散させ、生成した微小分散液滴の液／液界面における界面張力を利用して、個々の液滴を球形化せしめ、次いで、その状態で硫酸、塩酸、硝酸等の鉱酸や二酸化炭素ガス等のゲル化剤と反応せしめてゲル化・固化せしめる方法である。

得られたゲル粒子は、溶媒と分離し、熟成槽でｐＨ１〜５、３０〜１００℃程度の条件下、０．５〜５時間程度熟成処理を行う。熟成停止後、濾過・水洗することにより、微小球状のシリカヒドロゲル粒子が得られ、これを５０〜１８０℃程度で１〜８時間乾燥し、微小球状のシリカゲル粒子が得られる。なお、不定形破砕品は、この球形粒子を破砕処理することにより容易に得ることが出来る。

液／液の界面張力を利用して粒子を球形化する方法としては、その他、特開昭６１−２２７９１３号に記載されているような、ケイ酸アルカリ水溶液を有機溶媒中で乳化・分散させ、上記と同様にして界面張力を利用して液滴を球形化せしめ、炭酸アンモニウムや炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩を添加して反応・ゲル化させる方法を採用することもできる。

一方、気／液の表面張力を利用して、球形シリカゲルを得る方法を採用することも可能である。例えば、特公昭４８−１３８３４号に記載されているごとく、ケイ酸アルカリ水溶液と鉱酸水溶液を混合してシリカゾルを短時間で生成させると同時に、気体中に放出し、当該気体中で球形粒子としてゲル化させる方法を採用することができる。

より具体的には、ケイ酸アルカリ水溶液と鉱酸水溶液とを、放出口を備えた容器内に別個の導入口から導入、瞬間的に均一混合し、ＳｉＯ₂濃度換算で１３０ｇ／ｌ以上、ｐＨ７〜９であるシリカゾルを生成せしめ、直ちに上記放出口から、空気等の気体媒体中に放出し、空中でゲル化させる方法である。落下地点には、水を張った熟成槽を置いておき、ここに落下せしめて数分〜数１０分熟成させる。

これに酸を添加してｐＨを下げて水洗後、固／液分離することにより、球状のシリカヒドロゲルが得られ、さらに５０〜１８０℃程度の温度において十分乾燥することにより、球形のシリカゲル粒子を得ることができる。不定形破砕品は、同様に、この球形粒子を破砕処理することにより容易に得られる。

なお、不定形のシリカゲル破砕品粒子は、球状のシリカゲルを経由しないで得る方法も採用できる。例えば、ケイ酸アルカリ水溶液と鉱酸水溶液とを反応容器内で混合してシリカゾルを短時間で生成させた後、当該容器内で液全体をゲル化させる。このゲルを直径数センチ程度の大きさに粗砕した後、ｐＨを調整した水を添加して熟成せしめ、酸を添加してｐＨを下げて熟成を停止し、水洗後、固／液分離することにより、粗大なシリカヒドロゲル粒子が得られるので、これを上記と同様にして乾燥後、所定の大きさに粉砕して、不定形の破砕品シリカゲル粒子とするのである。

（カルボン酸処理シリカゲル）
本発明においては、上記のごとき出発シリカゲル原体１０を、カルボン酸処理工程２０に供することにより、カルボン酸処理シリカゲル原体３０（カルボン酸含有シリカゲル）とする。これが次の化学修飾工程４０において化学修飾されるシリカゲルの原体である。

ここでカルボン酸処理とは、出発シリカゲル原体をカルボン酸及び／又はカルボン酸誘導体（以下単に「カルボン酸」または「カルボン酸類」と称することがある。従って、本発明において「カルボン酸処理」とは、カルボン酸及び／又はカルボン酸誘導体による処理を意味する。）と接触せしめる工程である。

シリカゲルと接触させるカルボン酸及びカルボン酸誘導体としては、式（１）で表されるものが好ましい。

（式中、Ｒⁱは、水素または炭素数１〜２４、好ましくは１〜１２、さらに好ましくは１〜８の飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基または芳香族炭化水素基であり、その水素原子の少なくとも一つがハロゲンまたは水酸基で置換されていてもよい。Ｘは水酸基、ハロゲン、または酸素であり、ｍは１〜３の整数であり、Ｘが酸素のときｍは２であり、酸無水物を形成する。酸無水物を形成する場合、Ｒⁱは同一でも異なっていてもよい。なお、ハロゲンとしては、塩素、臭素、及びヨウ素から選択されることが好ましい。）

式（１）で表される、カルボン酸又はカルボン酸誘導体としては、
蟻酸、酢酸、プロピオン酸、ｎ−酪酸（ブタン酸）、イソ酪酸、ｎ−吉草酸（ペンタン酸）、イソ吉草酸、カプロン酸、エナント酸（ヘプタン酸）、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸（テトラデカン酸）、ペンタデシル酸、パルミチン酸（ヘキサデカン酸）、マルガリン酸、ステアリン酸（オクタデカン酸）、ノンデシル酸、アラヒン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、サンヘキサン酸、ヘプタン酸等の脂肪族飽和カルボン酸及びこれらの酸塩化物、酸臭化物、酸ヨウ化物等の酸ハロゲン化物；

アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、ウンデシレン酸、アンゲリカ酸、リンデル酸、ツズ酸、油酸、エライジン酸、鯨油酸、リノール酸、リノレン酸等の脂肪族不飽和カルボン酸及びこれらの酸塩化物、酸臭化物、酸ヨウ化物等の酸ハロゲン化物；

シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタール酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、コルク酸、アゼライン酸、セバチン酸等の脂肪族飽和ジカルボン酸、及びこれらの酸塩化物、酸臭化物、酸ヨウ化物等の酸ハロゲン化物及び酸無水物；

マレイン酸、フマール酸等の脂肪族不飽和ジカルボン酸、及びこれらの酸塩化物、酸臭化物、酸ヨウ化物等の酸ハロゲン化物及び酸無水物；

リンゴ酸、酒石酸、レモン酸等のオキシジ又はトリカルボン酸、及びこれらの酸塩化物、酸臭化物、酸ヨウ化物等の酸ハロゲン化物及び酸無水物；

安息香酸、マンデル酸、ケイ皮酸、サリチル酸、没食子酸等の芳香族カルボン酸及びこれらの酸塩化物、酸臭化物、酸ヨウ化物等の酸ハロゲン化物；

フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸等の芳香族ジカルボン酸等の及びこれらの酸塩化物、酸臭化物、酸ヨウ化物等の酸ハロゲン化物及び酸無水物が挙げられる。

本発明においてカルボン酸処理とは、シリカゲル原体の各粒子表面にカルボン酸類が充分接触し、好ましくはその表面のシラノール基の少なくとも一部が、このカルボン酸類と結合することである。従って、カルボン酸処理を実施する工程は、特に限定するものではないが、好ましい実施の態様としては、撹拌手段、加熱手段、還流手段等を備えた撹拌槽型の反応容器において、シリカゲルを適当な溶媒でスラリー化してから、所望のカルボン酸類を添加し、撹拌下、スラリー状態において、加熱、還流させながら、反応させることである。

反応溶媒としては、後記化学修飾工程の場合と同様にベンゼン、トルエン、キシレン、オクタン、イソオクタン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン等が使用される。

反応時間は、反応温度によっても変わりうるが、通常、１０分〜５０時間、好ましくは３０分〜３５時間、さらに好ましくは１〜２０時間程度である。

カルボン酸の添加量は、基本的にはシリカゲル表面のシラノール基の総量を考慮して定められ、少なくとも全シラノール基量に対し当量以上を添加すればよいが、実際的には、処理されるシリカゲルの質量に対し、０．１〜１００質量％、好ましくは、１〜５０質量％、さらに好ましくは１０〜３０質量％程度とすれば充分である。また、反応は、反応槽内のシリカゲルが充分に浮遊、分散した状態で実施され、シリカゲルスラリー濃度１〜１００質量％、好ましくは５〜５０質量％、さらに好ましくは１０〜３０質量％程度のスラリー濃度で実施するのが望ましい。

さらにまた、カルボン酸類が、シラノール基との反応が比較的容易に進行する酸ハロゲン化物や酸無水物等のカルボン酸誘導体の場合は、特に反応触媒は不要であるが、カルボン酸を使用する場合は、カルボキシル基とシラノール基の反応を促進するため、カルボン酸に対し、１〜３０質量％程度の濃硫酸、濃塩酸、リン酸等の酸触媒を添加することが好ましい。

反応終了後、処理されたシリカゲルを濾過し、トルエンやキシレン等の溶媒で洗浄したものを、８０〜１５０℃、好ましくは１００〜１２０℃で２〜１０時間程度乾燥する。

〔酸処理シリカゲルの赤外線吸収スペクトル〕
上記の条件でカルボン酸処理したカルボン酸処理シリカゲルのシラノール基の状態をＦＴ−ＩＲで解析した結果の一例を図１〜３に示す。図１は出発シリカゲル原体、図２は酢酸処理したシリカゲル、図３はヘプタン酸処理したシリカゲルの赤外線吸収スペクトルの吸収ピークを示す。

図１における出発シリカゲル原体の３７４８ｃｍ^-1に存在するピーク（ａ）はシリカゲル表面に存在するいくつかのシラノール基の状態のうち最も反応活性である孤立シラノール基である。

図１と図２〜３に示された吸収スペクトルを比較検討すると、シリカゲル原体をカルボン酸で処理して、シリカゲル中にカルボン酸を含有させることにより、孤立シラノール基が減少していることがわかる。更に１７２０ｃｍ^-1付近にカルボニル基の顕著なピークが現れていることが認められる。すなわち添加したカルボン酸が孤立シラノール基に結合していることが推測される。なお、本発明においては一般的に、種々のカルボン酸で処理した場合のシリカゲルのピークは１７００〜１７５０ｃｍ^-1好ましくは１７１０〜１７４０ｃｍ^-1さらに好ましくは１７２０〜１７３０ｃｍ^-1である。

（化学修飾工程）
化学修飾工程４０においては、カルボン酸処理されたシリカゲル原体３０を化学修飾剤３５と反応せしめて、化学修飾型シリカゲル５０とするものである。

後記実施例に示すように、このようにカルボン酸処理されたシリカゲル原体より得られる化学修飾型シリカゲルは、充填カラムとしてアルカリ溶液を通液した場合、長時間初期のｋ値（保持率）を維持しており、耐アルカリ性が顕著に改善される。

化学修飾剤３５は、共有結合によってシリカ表面に有機基を結合できる物質である。具体的には、ジメチルオクタデシルクロロシラン、ジメチルオクチルクロロシラン、ｔ−ブチルジメチルクロロシラン、ｎ−ブチルジメチルクロロシラン、ジメチルフェニルクロロシラン、メチルオクタデシルジクロロシラン、ジ−ｎ−ブチルジクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、ｎ−ブチル−トリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン等のクロロシラン化合物；

メチルトリエトキシシラン、ジメチルオクタデシルメトキシシラン、メチルオクタデシルジメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物；

ヘキサメチルジシラザン等のシラザン化合物、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤；ジメチルポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン等のシリコーンオイル等があげられる。

なお、脱アルコール反応を伴うアルコキシシラン化合物の場合は、無触媒でもよいが、脱塩酸反応が生ずるクロロシラン化合物の場合は、反応を速やかに進行せしめるために触媒として、ピリジン、アニリン、メチルアニリン、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等を使用することが好ましい。

シリカゲルと化学修飾剤の反応は、それ自体公知の方法で行わせることができ、導入する修飾基により、反応温度３０〜４００℃、好ましくは１００〜３００℃、反応時間１〜４０時間の範囲で適当な条件を選択し、下記のごとき適当な溶媒中で行わせることが好ましい。なお、通常、使用溶媒の還流下に行うことが好ましい。

溶媒としては、化学修飾剤と反応せず、かつ、反応温度に加熱した場合熱的に安定なものであればいかなるものも使用可能であるが、通常、ベンゼン、トルエン、キシレン、オクタン、イソオクタン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、ブロモベンゼン等が使用される。

反応装置としては、特に限定するものではないが、通常、固液反応を実施するのに使用される、原料供給手段、温度制御手段を備えた、撹拌槽型の反応容器を使用することが好ましい。なお、反応槽の空間部の雰囲気は、窒素などの不活性ガス雰囲気とすることが望ましい。

具体的な反応操作は、例えば、以下のようにして行われる。すなわち、化学修飾剤としてクロロシラン化合物を使用する場合であれば、溶媒であるトルエンやキシレン中に、カルボン酸処理されたシリカ原体（充分乾燥したものが好ましい。）と、当該ジメチルオクチルクロロシランやオクタデシルクロロシランのごときクロロシラン化合物を装入し、撹拌下に昇温し、当該トルエン等の沸点でリフラックスしながら数時間程度反応せしめる方法を採用する。かくして、化学修飾型シリカゲルとして、例えばジメチルオクチルクロロシラン化シリカゲルやオクタデシルクロロシラン化シリカゲルを得ることができるのである。

なお、所望により、さらにキャッピング剤３７を使用してキャッピング反応を行わせることができる。キャッピング剤（二次シリル化剤ともいう。）は、上記シリル化（一次シリル化）工程で化学修飾せしめた化学修飾型シリカゲルにおいて、通常立体障害等の影響で残存する未反応シラノールをキャップして（潰して）、不活性化するために使用される薬剤であって、例えば、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、メチルジクロロシラン、メチルトリクロロシラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン等の炭素数１程度のアルキルクロロシラン、アルキルメトキシシラン等の分子量の小さなシラン基があげられる。

キャッピング反応も化学修飾反応に準じた条件化に行われる。通常、上記で得られた化学修飾型シリカゲルを例えば上記ベンゼンやトルエン等の溶媒中で加熱還流下に実施される。

以上のごとくして得られた化学修飾型シリカゲルの赤外線吸収スペクトルは、カルボン酸処理したシリカゲル原体のそれと実質的に変化がないことが確認された。すなわち、種々のカルボン酸で処理した原体を使用して得られた化学修飾型シリカゲルのピークは１７００〜１７５０ｃｍ^-1好ましくは１７１０〜１７４０ｃｍ^-1さらに好ましくは１７２０〜１７３０ｃｍ^-1である。

以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本発明の技術的範囲がこれに限定されるものではない。

以下の実施例、比較例において、化学修飾型シリカゲルの耐アルカリ性評価は、次の方法によった。

化学修飾型シリカゲルの耐アルカリ性評価方法（ｋ値表示）
（１）化学修飾型シリカゲルを、４．６ｍｍφ×１５０ｍｍのステンレス製カラムに充填し、このカラムを液体クロマトグラフィー（島津製作所製、ＬＣ−８Ａ）にセットする。当該化学修飾型シリカゲル充填カラムに、アルカリ溶液（ｐＨ＝１０の４ｍｍｏｌ四ホウ酸ナトリウム水溶液とメタノールの９／１混合溶液）を、流量１ｍＬ／ｍｉｎ、温度５０℃で連続的に通液する。

（２）このカラムに、２時間毎に、分離性能評価用のサンプル液５μＬを注入し、分離ピークのｋ値を測定して、この経時変化を測定することにより当該カラム、すなわち充填した化学修飾型シリカゲルの耐アルカリ性を評価した。なお、測定波長（検知波長）は２５４ｎｍである。

ｉ）ここで使用したサンプル液は、水／メタノール混合溶液１００ｍＬに、ウラシル２０ｍｇ(ウラシル濃度２００ｐｐｍ)及びベンジルアルコール１５０ｍｇ(ベンジルアルコール濃度１５００ｐｐｍ)を溶解したものである。

ｉｉ）ｋ値は次式（２）で算出した。
ｋ値（保持率）（％）＝〔（ベンジルアルコールの溶出時間−ウラシルの溶出時間）／ウラシルの溶出時間〕×１００

なお、ｋ（保持率）値は、初期値ｋ₀（時間０におけるｋ値）により式（２）のごとく規格化したＫ値（％）として表した。

Ｋ＝（ｋ／ｋ₀）×１００（２）

（シリカゲルのカルボン酸処理）
原体のシリカゲル〔M.S.GEL SIL EP-DF-5/15-120A、洞海化学工業社製（比表面積=３１８ｍ²／ｇ、全シラノール基数＝１４．３μｍｏｌ／ｍ²）〕６００ｇを、２０００ｍｌのトルエン（関東化学社製試薬特級）に分散し、撹拌機付き丸底フラスコに装入した。

これにカルボン酸として酢酸（関東化学社製特級）１００ｇ、酸触媒として硫酸１２ｍＬを添加し、トルエンの沸点下（１１０℃）で１５時間、シリカゲルをスラリー状で撹拌させながら、還流下にカルボン酸による処理を行った。

処理後のスラリー液を濾過し、得られたケーキをトルエンで洗浄して、これを１２０℃×２時間乾燥し、カルボン酸含有シリカゲルを得た。

（化学修飾型シリカゲルの調製）
上記カルボン酸処理したシリカゲル６００ｇを、２００００ｍＬのトルエン（関東化学社製特級）に分散し、撹拌機付き丸底フラスコに装入した。これに化学修飾剤として、ジメチルオクチルクロロシラン（信越化学工業社製、LS-3490）を３００ｇ、反応触媒としてジエチルアミン（関東化学社製特級）１７０ｇを添加し、トルエンの沸点下で３時間、還流しながらスラリー状で反応を行った。

次にこのスラリー液を濾過し、得られたケーキをトルエンで洗浄後、当該洗浄ケーキに再びトルエン２０００ｍＬを加えてスラリー化し、丸底フラスコに移した。

これに、キャッピング剤としてトリメチルクロロシラン（関東化学社製特級）２５０ｇ、ピリジン３６０ｇを加え、トルエンの沸点下で５時間、還流しながら反応を行った。

このスラリー液を濾過し、得られたケーキを、順に、ヘキサン、テトラヒドロフラン、水／メタノール（５０/５０）、メタノールにより洗浄した。これを１２０℃×２時間乾燥し、化学修飾型シリカゲルを得た。当該シリカゲルの、赤外線吸収チャートは、図２に示したものとほぼ一致した。

当該化学修飾型シリカゲルについて、液体クロマトグラフの充填カラムを形成し、分離性能（ｋ値）を経時的に評価した結果を図４に示す。

シリカゲルを処理するカルボン酸を、酢酸の代わりにヘプタン酸とするほかは、実施例１と同様の実験を行った。得られた化学修飾型シリカゲルの、赤外線吸収チャートは、図３に示したものとほぼ一致した。また、当該化学修飾型シリカゲルについて、液体クロマトグラフの充填カラムを形成し、分離性能（ｋ値）を経時的に評価した結果を図４に示す。

〔比較例１〕
原体であるシリカゲル〔M.S.GEL SIL EP-DF-5/15-120A、洞海化学工業社製（比表面積=３１８ｍ²／ｇ、全シラノール基数＝１４．３μｍｏｌ／ｍ²）〕をカルボン酸処理せず、そのまま化学修飾するほかは、実施例１と同様の実験を行った。分離性能（ｋ値）を経時的に評価した結果を図４に示す。

（結果の考察）
図４は、実施例１〜２で得られた化学修飾型シリカゲル及び比較例１の化学修飾型シリカゲルを、液体クロマトグラフィー用のカラム充填剤とし、これにアルカリ溶液を連続的に通液した場合の、ベンジルアルコールを標準物質とする分離のｋ値と経過時間との関係を示すものである。当該シリカゲルカラムがアルカリ溶液と接触してシリカゲルの溶解が進行すると、カラムが劣化するため、その分離性能を評価するｋ値が低下することになる。

図４から明らかなように、カルボン酸処理しない場合（比較例１）は、４０時間後でｋ値が５３％程度まで低下するのに対し、酢酸処理により酢酸を含有させた場合（実施例１）は、４０時間経過後において８９％、ヘプタン酸処理によりヘプタン酸を含有させた場合（実施例２）は、同じく８２％までしか低下しておらず、カルボン酸で処理することにより、その耐アルカリ性が顕著に改善されていることがわかる。このように、本発明において、カルボン酸で処理することにより、化学修飾型シリカゲルの耐アルカリ性が顕著に改善される理由は、炭素原子を有するカルボン酸でシラノール基が効果的に被覆されるため、耐アルカリ性が向上するものと推定される。

本発明によれば、耐アルカリ性に優れた化学修飾型シリカゲルが提供されるため、当該化学修飾型シリカゲルを、例えばカラムに充填して液体クロマトグラフィー用に使用した場合、当該カラムにアルカリ水溶液を含む溶離液を通液しても、従来に比較して、分離性能を格段に長時間維持することができ、その産業上の利用可能性はきわめて大きいといわざるを得ない。

出発シリカゲル原体表面のシラノール基の状態をＦＴ−ＩＲで解析した結果の一例を示すチャートである。出発シリカゲル原体を酢酸で処理し、当該シリカゲルに酢酸を含有させた場合の表面のシラノール基の状態をＦＴ−ＩＲで解析した結果の一例を示すチャートである。出発シリカゲル原体をヘプタン酸で処理し、当該シリカゲルにヘプタン酸を含有させた場合の表面のシラノール基の状態をＦＴ−ＩＲで解析した結果の一例を示すチャートである。化学修飾型シリカゲルに関し、ベンジルアルコールのＫ値（＝ｋ／ｋ₀）についての経時変化を示すグラフである。出発シリカゲル原体を、カルボン酸処理してから化学修飾し、耐アルカリ性化学修飾型シリカゲルを得る工程を示す流れ図である。

Claims

シリカゲルを化学修飾してなる化学修飾型シリカゲルにおいて、その赤外線吸収スペクトルが１７００ｃｍ^-1〜１７５０ｃｍ^-1に顕著な吸収位置を有するものであることを特徴とする耐アルカリ性化学修飾型シリカゲル。
少なくともカルボン酸及び／又はカルボン酸誘導体を含有する、請求項１に記載の化学修飾型シリカゲル。
カルボン酸及び／又はカルボン酸誘導体が、式（１）で表されるものである請求項２に記載の化学修飾型シリカゲル。

（式中、Ｒⁱは、水素または炭素数１〜２４の飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基または芳香族炭化水素基であり、その水素原子の少なくとも一つがハロゲンまたは水酸基で置換されていてもよい。Ｘは水酸基、ハロゲン、または酸素であり、ｍは１〜３の整数であり、Ｘが酸素のときｍは２であり、酸無水物を形成する。酸無水物を形成する場合、Ｒⁱは同一でも異なっていてもよい。）
液体クロマトグラフィー用に使用される請求項１〜３のいずれかに記載の化学修飾型シリカゲル。
化学修飾されるシリカゲル原体を、カルボン酸及び／又はカルボン酸誘導体で処理し、つぎにアルキルシリル基で化学修飾することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の耐アルカリ性化学修飾型シリカゲルの製造方法。
その表面を化学修飾して化学修飾型シリカゲルを形成するためのシリカゲル原体において、当該原体の赤外線吸収スペクトルが１７００ｃｍ^-1〜１７５０ｃｍ^-1に顕著な吸収位置を有するものであることを特徴とする耐アルカリ性化学修飾用シリカゲル原体。
少なくともカルボン酸及び／又はカルボン酸誘導体を含有する、請求項６に記載の化学修飾用シリカゲル原体。
カルボン酸及び／又はカルボン酸誘導体が、式（１）で表されるものである請求項７に記載の化学修飾用シリカゲル原体。

（式中、Ｒⁱは、水素または炭素数１〜２４の飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基または芳香族炭化水素基であり、その水素原子の少なくとも一つがハロゲンまたは水酸基で置換されていてもよい。Ｘは水酸基、ハロゲン、または酸素であり、ｍは１〜３の整数であり、Ｘが酸素のときｍは２であり、酸無水物を形成する。酸無水物を形成する場合、Ｒⁱは同一でも異なっていてもよい。）
液体クロマトグラフィー用に好適に使用される請求項６〜８のいずれかに記載の化学修飾用シリカゲルの原体。
シリカゲル原体を、カルボン酸及び／又はカルボン酸誘導体で処理することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の耐アルカリ性化学修飾用シリカゲル原体の製造方法。