JP2743072B2 - 液体クロマトグラフィー用充填剤 - Google Patents

液体クロマトグラフィー用充填剤

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JP2743072B2 JP63252518A JP25251888A JP2743072B2 JP 2743072 B2 JP2743072 B2 JP 2743072B2 JP 63252518 A JP63252518 A JP 63252518A JP 25251888 A JP25251888 A JP 25251888A JP 2743072 B2 JP2743072 B2 JP 2743072B2
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忠一 平山
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は逆相液体クロマトグラフィー用充填剤に関す
る。更に詳しくは、適用pH領域が広く、かつ高カラム高
率を有する逆相液体クロマトグラフィー用充填剤に関す
る。
(従来の技術) 従来、逆相液体クロマトグラフィー用充填剤としては
オクタドデシルシリカゲル(以下、ODSと略称する。)
の様なシリカゲル系の充填剤が一般的に使用されている
が、適用pH領域が3〜7.5と狭く、またシラノール基に
よるイオン性の異常吸着現象の発現等の欠点を有してい
る。そのため、これらを改善する目的で各種の改質シリ
カゲル、多孔質有機ポリマー、多孔質グラファイトカー
ボン等が検討されている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、改質シリカゲルの中でフェニル結合シ
リカゲル、アリール結合シリカゲル等は適用pH領域がOD
Sに比べて若干改善されているものの、pH8以上の使用は
困難であり、またシラノール基によるイオン性の異常吸
着も完全に防ぐことは出来ていない。また、フェニル結
合シリカゲルではπ−π相互作用に基づく吸着現象が発
現する場合があり、必ずしも好ましい充填剤となり得て
いない。
多孔質有機ポリマーではスチレン−ジビニルベンゼン
共重合体が知られており、適用pH領域の広さ(pH1〜12
で使用可能)や温度安定性等の物理的安定性を有し、な
かなか優れた充填剤であるが、この場合もフエニル結合
シリカゲルと同様にフェニル基等のπ電子を有する化合
物とはπ−π相互作用により特異的な挙動を示したり、
その強い疎水性によりテーリング現象を起す場合もあ
り、十分な充填剤とは言い難い。最近、オクタドデシル
ポリビニルアルコールが逆相液体クロマトグラフィー用
充填剤として有用であるという報告(ジャーナル オブ
クロマトグラフィー 349巻,323頁)がなされている
が、高速液体クロマトグラフィーにおいて不可欠な耐圧
性等の点に関して実用的価値の評価は不明である。
又、多孔質グラファイトカーボンは真球状のビーズが
得られ難く、液体クロマトグラフィーの生命であるカラ
ム効率が上らないという問題を有している。
以上の様に、逆相液体クロマトグラフィー用充填剤に
は未だ十分なものはなく、その使用範囲は著しく限定さ
れているのが実情である。
(問題点を解決するための手段) 本発明者等は前記の問題点を解決するため鋭意検討し
た結果、特定のN−置換(メタ)アクリルアミドを特定
のアルキレンビス(メタ)アクリルアミドの特定の割合
での存在下、共重合することによって得られるポリマ
ー、特にビーズ状ポリマーが極めて優れた逆相液体クロ
マトグラフィー用充填剤としての特性を発現することを
見い出し、本発明を完成するに至ったものである。
即ち、本発明は一般式〔I〕 示されるN−置換(メタ)アクリルアミド (但し、式中X1は水素またはメチル基、R1は炭素数が8
〜22のアルキル基、及びR2は水素または炭素数が1〜6
のアルキル基を示す。) での1種または2種以上と一般式〔II〕 (但し、式中X2,X3はそれぞれ水素またはメチル基、R3,
R4はそれぞれ水素または炭素数が1〜4のアルキル基、
nは1〜6の整数を示す。) で示されるアルキレンビス(メタ)アクリルアミドと
を、モル比で90〜50:10〜50の割合で共重合して得られ
ることを特徴とする逆相液体クロマトグラフィー用充填
剤に関するものである。
以下、更に詳しく本発明を説明する。
逆相液体クロマトグラフィー用充填剤として優れた特
性を示すには、適用pH領域が広いこと、カラム効率が高
いこと、特異吸着現象が発現しないこと、機械的強度が
大であること、真球状のビーズ状ポリマーが得られ易い
こと等が必要である。本発明者等はN−置換(メタ)ア
クリルアミドが加水分解を受け難く、かつ化学的に中性
であり、また置換基のバリエーションが広くとれるた
め、目的に合った特性が得られ易いことを見い出した。
本発明の一般式〔I〕で示されるN−置換(メタ)ア
クリルアミドにおいて、式中のR1は極性を調節する役割
を果す炭素数8〜22のアルキル基であって、その炭素数
は使用目的に合せて選択することが出来る。1種類だけ
で目的を達成できる場合もあるが、より汎用性を持たせ
るためにはR1の異なる2種類以上を混合して用いること
が好ましい。この場合には例えば、その内の少なくとも
1種類は疎水性を付与する目的で炭素数が8〜22の中か
ら選ばれるのが好ましいが、特に12〜18が入手し易く、
かつ充填剤としての効果も良好である。この様な長鎖ア
ルキル体は原料ソースの面から単一なものは得られず、
通常2種類以上の混合物として得られる。更に、これ以
外に1種類は極性を調節する目的で炭素数が1〜6の中
から選ばれるのが好ましく、中でも炭素数が4のものが
汎用充填用に適当である。また、R2は水素または炭素数
が1〜6のアルキル基で、希釈剤への溶解性等の製造時
の条件やポリマーの機械的強度等の充填剤特性に対して
補助的な役割を果している。
一般式〔II〕で示されるアルキレンビス(メタ)アク
リルアミドは架橋剤であって、特に該アルキレンビス
(メタ)アクリルアミドが選ばれたのは、反応系への溶
解性等の重合時の挙動が一般式〔I〕で示されるN−置
換(メタ)アクリルアミドに似ていて取り扱い易いこ
と、またエステル系の架橋剤に比べて耐加水分解性を有
することや、ジビニルベンゼンの様なπ電子を有してい
ないため特異的吸着を発現しないためである。アルキレ
ン基のnの数は充填剤特性に微妙に影響するので、主に
2〜6の中から選ばれ、中でもnが4のブチレンビスア
クリルアミドが最も好ましい。
架橋剤である一般式〔II〕のモノマーの割合は、得ら
れる重合体が液体クロマトグラフィー用充填剤として使
用出来る機械的強度に関係し、一般式〔I〕及び〔II〕
のモノマー全体に対して10モル%以上が必要であり、よ
り好ましくは30モル%以上である。架橋剤の量が増える
に従って当然のことながら機械的強度は向上し、充填剤
として好都合であるが、一般式〔II〕で示されるアルキ
レンビス(メタ)アクリルアミドは希釈剤である有機溶
媒への溶解度が一般に低いため、実際に使用出来る量は
モノマー全体に対して50モル%程度以下である。一般式
〔I〕及び〔II〕で示される原料モノマーの組成比率は
充填剤の使用目的、即ち充填剤の極性に合せて適宜選択
すれば良い。
重合方法は、重合物が真球状のビーズであることがよ
り好ましいので水中油型懸濁重合法が好適である。しか
し、原料モノマーはいくらか水溶性があるため、一般的
な懸濁重合方法では不都合を生じる場合がある。モノマ
ーの水への溶解を防止するためには硫酸ナトリウム、硫
酸カリウム等の無機塩をほぼ飽和状態まで溶解させた懸
濁浴が用いられる。モノマーの希釈剤としては、一般式
〔I〕及び〔II〕で示されるモノマーは溶解するが生成
するポリマーは溶解しない有機溶媒であれば特に限定さ
れないが、より好ましくは反応温度で沸騰せず、かつ水
への溶解度の低いものが良い。例えばトルエン、キシレ
ン、ジエチルベンゼン等の芳香族化合物、1,1,1−トリ
クロルエタン等のハロゲン化炭化水素、シクロヘキサン
誘導体、各種脂肪酸エステル等が挙げられる。懸濁浴及
び希釈剤の種類と量、並びにモノマー濃度は目的に合せ
て適宜選択すれば良い。
共重合の具体的な操作方法は、通常の水中油型の懸濁
重合法に従って行えば目的を達成することが出来る。例
えば、反応容器に上記懸濁浴を入れ、次いで分散安定剤
としてカルボキシメチルセルロースナトリウム、或るい
はポリビニルアルコール等を0.1〜2重量%加えて溶解
する。これに希釈剤に溶解したモノマー溶液の所定量に
重合開始剤として過酸化ベンゾイル、過酸化ジターシャ
リーブチル等の有機過酸化物、またはアゾビスイソブチ
ロニトリル等のアゾ化合物をモノマーに対して0.02〜1.
0重量%添加した混合物を加え、反応温度50〜90℃で熟
成も含めて10〜30時間かけて懸濁重合する。得られる重
合体の粒度は重合系のモノマー濃度、攪拌速度、攪拌羽
根の形状等によって調節出来る。得られた重合体は濾過
によって取り出し、温水洗浄、次いでメタノール等の有
機溶媒洗浄を経て、最終的には重合体に含浸されている
希釈剤等を完全に除くため、有機溶媒で温時抽出洗浄を
行い、次いで適当な方法で分級し、液体クロマト用充填
剤を得る。
この様にして得られた充填剤は十分な耐加水分解性を
有しているため適用pH領域は1〜12と広く、疎水性・親
水性のバランスがとり易く、かつ多微孔質であるためカ
ラム効率は極めて良好である。
(実施例) 以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、
本発明は下記実施例によって限定されるものではない。
尚、充填剤のカラム効率の評価は下記の測定条件によ
り溶質の容量比(k′)で行った。
Ve:溶質の保持容量 (ml) Vo:ボイド ボリューム(ml) 測定条件 4mmφ×30cmのステンレスカラムに所定の充填剤を詰
め、高速液体クロマトグラフ装置(日本分光(株)製88
0−DU)を用い流量0.5ml/minの条件で測定した。検知器
は溶質がハイドロカーボンの場合はRI(示差屈折計)検
出器を、塩基性化合物及び芳香族化合物の場合はUV(紫
外可視光光度計)検出器(測定波長254nm)を用いた。
実施例1 温度計、還流冷却管及び攪拌機を付けたセパラブルフ
ラスコに水400mlを入れ、無水芒硝148gを徐々に入れて
溶解し、次にカルボキシメチルセルロース4gを加えて溶
かし、懸濁浴を調製した。別に、ジエチルベンゼン12g
にステアリルアクリルアミド3.38g、n−ブチルメタア
クリルアミド1.06g及びブチレンビスメタクリルアミド
1.68gを加えて溶かし、次いで過酸化ベンゾイル0.3gを
加えた混合物を、攪拌下、前記の懸濁液に加えた後、75
℃で24時間反応させた。生成したビーズ状ポリマーを濾
布で濾別し、次いで濾別したビーズ状ポリマーを多量の
温水で3回、更にメタノールで5回洗浄した。次にソッ
クスレー抽出器に洗浄したビーズ状ポリマーを入れ、抽
出溶媒にメタノールを用いて、含浸し残存しているジエ
チルベンエン等を除いた。この様にして得られたビーズ
状ポリマーを湿式分級器で分級し、5〜10μの範囲の粒
子を集めて高速液体クロマトグラフィー用カラムに充填
し、性能評価に供した。
実施例2〜8及び比較例1〜2 表1に実施例2〜8として示した各種のN−置換(メ
タ)アクリルアミド及びアルキレンビス(メタ)アクリ
ルアミドを用いて実施例1と同様にして懸濁重合法で重
合し、実施例1と同様な後処理を行い5〜10μの球状粒
子を得て、実施例1と同様にして高速液体クロマトグラ
フィー用カラムに充填し性能評価に供した。
また,比較例1としてODS(ガスクロ工業(株)製、
商品名:Unisil Pack5C18−250A)、比較例2としてス
チレン−ジビニルベンゼン共重合体(ガスクロ工業
(株)製、商品名:PLRP−S 100A)を用い、実施例1
と同様にして高速液体クロマトグラフィー用カラムに充
填し性能評価に供した。
表1のモノマーの欄のうち、I−1及びI−2の欄は
下記式で示されるN−置換メタアクリルアミドの各成分
を表し、IIの欄は一般式(II)で示されるアルキレンビ
スアクリルアミドの成分を表す。
I−1:一般式〔I〕で示されるN−置換(メタ)アク
リルアミド、 I−2:一般式〔I−2〕 (但し、式中X1及びR2は一般式〔I〕で示した意味を表
し、R1′は炭素数が4のアルキル基を示す。) で示されるN−置換(メタ)アクリルアミド、 II:一般式〔II〕で示されるアルキレンビスアクリル
アミド。
評価結果1 各種の溶質に対する評価結果を表2〜4に示す。
評価結果2 アデニン、ヒポキサンチン、グアニン等の核酸塩基を
含む核酸分解抽出液にPICの試薬(ウォーターズ社製)
を加えた溶液をサンプルに用い(移動相:水/CH3OH=30
/70(V/V))、高速液体クロマトグラフィー測定を数回
行った後、pH10の水酸化ナトリウム水溶液でカラムを洗
浄したところ、実施例1〜8の充填剤はほぼ復元した
が、比較例1の充填剤はベースラインが乱れて全ったく
使用出来ない状態であった。
(作用・効果) 本発明の逆相液体クラマトグラフィー用充填剤は耐加
水分解性が優れているため適用pH領域が広く、かつ目的
に合った疎水性を示す充填剤を任意に調製出来る。ま
た、用いるモノマーは全て完全に化学的に中性であるた
め、シリカゲル充填剤のような異常なイオン性吸着がな
く、またスチレン−ジビニルベンゼン系の充填剤のよう
なπ−π相互作用や高い疎水性による過剰保持が発現し
ないため高いカラム効率を示す極めて優れた充填剤であ
る。したがって、従来液体クロマトグラフィーが使用し
難かった分野においても、利用出来る可能性を持ってい
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向山 秀明 熊本県八代市興国町4―9 (72)発明者 浜田 和宏 熊本県八代市興国町1―3 (56)参考文献 特開 昭60−235638(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式〔I〕 (但し、式中X1は水素またはメチル基、R1は炭素数が8
    〜22のアルキル基、R2は水素または炭素数が1〜6のア
    ルキル基を示す。) で示されるN−置換(メタ)アクリルアミドの1種また
    は2種以上と、 一般式〔II〕 (但し、式中X2、X3はそれぞれ水素またはメチル基、
    R3、R4はそれぞれ炭素数が1〜4のアルキル基、nは1
    〜6の整数を示す。) で示されるアルキレンビス(メタ)アクリルアミドと
    を、モル比で90〜50:10〜50の割合で共重合して得られ
    ることを特徴とする逆相液体クロマトグラフィー用充填
    剤。
  2. 【請求項2】一般式〔I−1〕 (但し、式中X1は水素またはメチル基、R1は炭素数が8
    〜22のアルキル基、R2は水素または炭素数が1〜6のア
    ルキル基を示す。) で示されるN−置換(メタ)アクリルアミドの1種また
    は2種以上と、 一般式〔I−2〕 (但し、式中X1は水素またはメチル基、R1′は炭素数が
    4のアルキル基、R2は水素または炭素数が1〜6のアル
    キル基を示す。) で示されるN−置換(メタ)アクリルアミドの1種また
    は2種以上と、 一般式〔II〕 (但し、式中X2、X3はそれぞれ水素またはメチル基、
    R3、R4はそれぞれ炭素数が1〜4のアルキル基、nは1
    〜6の整数を示す。) で示されるアルキレンビス(メタ)アクリルアミドと
    を、モル比で化合物〔I−1〕+化合物〔I−2〕:化
    合物〔II〕=90〜50:10〜50の割合で共重合して得られ
    ることを特徴とする逆相液体クロマトグラフィー用充填
    剤。
  3. 【請求項3】一般式〔I〕あるいは一般式〔I−1〕及
    び一般式〔I−2〕で示されるN−置換(メタ)アクリ
    ルアミド、並びに一般式〔II〕で示されるアルキレンビ
    ス(メタ)アクリルアミドは溶解するが生成するポリマ
    ーは溶解しない有機溶媒を用いて、一般式〔I〕あるい
    は一般式〔I−1〕及び一般式〔I−2〕並びに一般式
    〔II〕で示されるモノマーを希釈し、次いで水中油型に
    分散せしめて懸濁重合して得られることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項または第2項記載の逆相液体クロマ
    トグラフィー用充填剤。
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