JP3395410B2 - 液体クロマトグラフィー用カラムの充填方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医薬品、ファインケミ
カル等の高純度化学品の精製に利用されている液体クロ
マトグラフィー用カラムへの充填剤の充填方法に係り、
特に、該カラム内に充填剤を均一に充填して高性能カラ
ムを作成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液体クロマトグラフィーは、近年、天然
物や発酵生産物、遺伝子組み替え等による培養生産物、
合成反応物中の目的物質を目的の純度、精製速度で分離
精製する手段として、製薬会社、化学会社等で工業用に
広く用いられるようになってきている。

【０００３】従来、液体クロマトグラフィー用カラムへ
の充填剤の充填は、次のような方法により行われてい
る。

【０００４】即ち、まず、図２（ａ）に示す如く、可動
栓１を備えたカラム２を用い、図２（ｂ）に示す如く、
このカラム２に充填剤を溶媒に混合して調製したスラリ
ー３を投入する。そして、図２（ｃ）に示す如くカラム
上部に多孔板を有し溶媒流出口を備えた上蓋４を取り付
け、可動栓１を押し上げることにより、溶媒を上蓋４の
溶媒流出口から押し出し、図２（ｄ）に示す如く、充填
剤の充填層５を加圧形成する。即ち、この可動栓１の移
動により、可動栓と反対の側から均一な充填層を積層さ
せてゆき、充填終了後は、この可動栓１による充填層５
の加圧を維持する。この充填方法は特公昭５８−２０２
８４号公報に記載され、また、この充填装置はアクシャ
ルコンプレッション型カラムとして広く知られている。

【０００５】一方、充填作業時の充填剤の沈降を防止し
て、均一な充填層を形成するために、充填剤が沈降し難
いスラリーを用いる方法が、平衡スラリー充填法として
知られており、この方法には粘度の高い溶媒を用いる方
法と、充填剤の比重に近い溶媒を用いる方法がある。こ
のうち、粘度の高い溶媒を用いる例としては、メタノー
ル／エチレングリコール系溶媒を用いる方法（Ｊ．Ｌｉ
ｑ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．２，１２９，１９７９）等
がある。また、充填剤の比重に近い溶媒を用いる例とし
ては、テトラブロムエタン／四塩化炭素系を用いる方法
（“カラム充填剤の選択と使い方” 講談社サイエンテ
フィック ｐ２６ １９８３）等がある。これらの方法
は、分析カラム等の小型のパックドカラム作成用のスラ
リーとして紹介されている。

【０００６】なお、沈降速度の速い、粒径が大きな充填
剤の充填には、従来、これをスラリーとし、撹拌機でス
ラリーを撹拌しながら、カラム内を自由に移動可能な可
動栓を有しないカラムにスラリーポンプにて充填する方
法が一般的に使用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図２（ａ）〜（ｄ）に
示す従来の充填方法では、粒径が大きい充填剤はスラリ
ー中で沈降速度が速く、スラリーをカラムに投入してか
ら充填終了までの間に充填剤が可動栓上に沈降する。こ
のため、形成される充填層中には、可動栓と反対側から
積層する充填層と、可動栓上に自然沈降した充填層との
２層の充填層が存在することになる。また、可動栓上に
沈降した充填層は、これを可動栓で押し上げるため、こ
の沈降充填層内に歪みが生ずるおそれもある。このよう
なことから、この方法で作成された充填層は不均一な充
填層となり、カラム性能（理論段数、ピーク形状）が悪
い。

【０００８】また、スラリー中の充填剤の沈降を防止す
る平衡スラリー充填法として、流動パラフィンやエチレ
ングリコール等で溶媒の粘性を高める、或いは、充填剤
の比重に近い有機ハロゲン系の溶媒を用いる方法は、充
填後、その溶媒を液体クロマトグラフィーの精製に使用
する溶媒に完全に置換する必要がある。この場合、置換
のための時間や手間がかかる上に、完全に置換されたこ
とを確認するために多大な時間と手間を要するという問
題がある。しかも、充填用溶媒と精製用溶媒とが必要と
なることから溶媒コストが高くつき経済的に不利である
上に、特に、近年、有機ハロゲン系の溶媒は環境問題の
面から使用を控える傾向にある。このようなことから、
充填スラリーには精製用溶媒と同一ないし近似した性質
の溶媒を用いることが望ましく、精製用溶媒とは異なる
分散媒を用いる平衡スラリー充填法は工業的に有利な方
法とは言えない。

【０００９】ところで、粒径が大きな充填剤のスラリー
を、撹拌しながらスラリーポンプで可動栓を有しないカ
ラムに充填する方法は、比較的カラム性能の良いカラム
が作成できる方法である。

【００１０】しかし、液体クロマトグラフィー用カラム
では、充填剤の充填作業性のみならず、充填剤の抜き出
し作業性も重要な要件である。即ち、例えば、シリカゲ
ルの粗粒径充填剤は、スラリー中で沈降速度の速い充填
剤であるが、比較的安価であるため、前処理、或いは使
い捨て充填剤としてよく用いられており、充填及び抜き
出し操作の頻度が非常に多い。

【００１１】可動栓のないカラムでは、充填剤の抜き出
しの際、通常、カラム下部の蓋を開け、充填剤を抜き出
すが、カラムが大型になると蓋の重量が重くなり、充填
剤の抜き出し操作の作業性が非常に悪くなることが問題
視されている。

【００１２】これに対し、可動栓を有するカラムであれ
ば、可動栓を上昇させ、カラムの上部から充填剤を抜き
出すことができる。この操作はカラムが大型化しても、
上蓋をチェーンブロック等で外せば良く、充填剤も、可
動栓の上昇速度を制御すれば徐々に押し上げることがで
きるため、抜き出し作業が非常に簡単で、かつ安全に行
える。

【００１３】従って、充填剤の充填作業のみならず、抜
き出し作業も考慮した場合には、可動栓を有するカラム
を用いるのが好適である。

【００１４】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであり、可動栓を有するカラムを用い、かつ、精製
用溶媒と同一ないし近似した性質の溶媒の充填剤スラリ
ーを投入して、均一な充填層を形成する液体クロマトグ
ラフィー用カラムの充填方法を提供することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１の液体クロマト
グラフィー用カラムの充填方法は、充填剤を溶媒に混合
してなるスラリーを、カラム内をその下端側から上端側
へ移動可能な可動栓を備えるカラムに、該可動栓を前記
カラムの下端側へ後退させた状態で投入した後、該カラ
ムの該上端側に溶媒の流出口および多孔板を有する蓋を
取り付け、その後、該可動栓を該上端側へ上昇させるこ
とにより、カラム内に充填剤の充填層を形成する液体ク
ロマトグラフィー用カラムの充填方法において、該可動
栓を多孔性とし、更に、充填作業中に、該可動栓からカ
ラム内に流体を供給してカラム内のスラリーを撹拌しな
がら該可動栓を上昇させることを特徴とする。

【００１６】請求項２の液体クロマトグラフィー用カラ
ムの充填方法は、請求項１の方法において、前記スラリ
ーをカラムに投入する直前又は直後に気体の供給を開始
し、その後、前記可動栓の上昇開始直前に該気体の供給
を停止すると共に、液体の供給を開始し、充填が終了す
るまで該液体の供給を継続することを特徴とする。

【００１７】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明
する。図１（ａ）〜（ｅ）は本発明の液体クロマトグラ
フィー用カラムの充填方法の一実施例方法を示す断面図
であり、図２に示す部材と同一機能を奏する部材には同
一符号を付してある。

【００１８】本発明の方法は、充填作業中に、カラム内
の充填剤スラリーに可動栓を経て気体又は液体を供給し
てスラリーを撹拌することにより、充填中のスラリー内
の充填剤の沈降を防止するものである。

【００１９】本発明の実施に当り、可動栓側から気体を
供給する場合、充填層が積層し始めてから気体を通気す
ると気体が積層する充填層を乱す可能性がある。また、
充填剤スラリーをカラムに投入してから上蓋を取り付け
る前に、可動栓側から液体を通液すると、スラリーがカ
ラム上部から溢れ出る可能性がある。

【００２０】このような不具合を解消するために、本発
明の実施に当っては、図１（ａ）〜（ｅ）に示す如く、
下記手順に従って通気、通液を切り替えて行うのが好ま
しい。

【００２１】 まず、充填剤スラリー３をカラム２に
投入する直前（又は直後）に可動栓１を経て気体の通気
を開始し（図１（ａ））、この状態でスラリー３をカラ
ム２内に投入する。カラムに投入されたスラリーは、通
気による気泡６でバブリングされ、充填剤は良好な浮遊
状態となり、沈降が防止される（図１（ｂ））。

【００２２】 スラリー３の投入終了後は、通気状態
のままスリット付き上蓋４を取り付ける（図１
（ｃ））。

【００２３】 その後、可動栓１からの通気を停止し
て液体の通液に切り替えると共に、可動栓１の上昇を開
始し（図１（ｄ））、通液を継続した状態で可動栓１を
上昇させて充填を終了する（図１（ｅ））。充填終了後
は通液を停止する。

【００２４】なお、本発明において、気体としては、充
填剤や溶媒に影響を及ぼすことがないものであれば良
く、通常の場合、窒素、空気等が用いられる。この気体
の通気速度は、カラム内のスラリーが十分な撹拌状態と
なるような程度であれば良く、特に制限はないが、通常
の場合、カラム単位断面積当り０．０２〜０．２Ｎｌ／
ｍｉｎ／ｃｍ² 程度とされる。

【００２５】また、液体としては、通常の場合、充填剤
スラリーと同一の溶媒が用いられる。この溶媒の通液速
度もまた、カラム内のスラリーが十分な撹拌状態となる
ような程度であれば良く、特に制限はないが、通常の場
合、線速度２〜１０ｍ／ｈｒ程度とされる。なお、この
通液量は、カラムの上蓋からの溶媒流出量よりも小さい
ことが必要とされる。

【００２６】本発明において、充填剤スラリーに用いる
溶媒や充填する充填剤スラリー濃度については、従来の
方法と同様のものを採用することができる。

【００２７】このような本発明の方法は、特に、工業的
に広く使用されているシリカゲルの粗粒径充填剤の充填
に極めて有効である。

【００２８】

【作用】可動栓から供給する流体により、カラム内の充
填剤スラリーを十分に撹拌して、充填剤の沈降を防止す
ることができる。このため、充填剤を可動栓と反対の側
から積層された連続する均一な充填層として充填するこ
とができる。

【００２９】請求項２の方法によれば、より良好な充填
作業を行える。

【００３０】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００３１】実施例１ 図１（ａ）〜（ｅ）に示す方法に従って、充填剤の充填
を行った。用いたカラムの大きさ、充填剤、溶媒及びス
ラリー濃度は次の通りである。

【００３２】 カラムの大きさ：内径３００ｍｍ，長さ１０００ｍｍ 充填剤：シリカゲル２３０／４００メッシュ（Ｍｅｒｃ
ｋ社製） 溶媒 ：ｎ−ヘキサン／酢酸エチル混合溶液 スラリー濃度：３００ｇ−シリカゲル／ｌ−溶媒 充填に当っては、まず、スラリーをカラムに投入する直
前に可動栓を経て窒素の供給を開始し（供給速度１００
Ｎｌ／ｍｉｎ）、その後スラリー１３０リットルを投入
し、上蓋を取り付けた。そして、可動栓を上昇させる直
前に窒素の供給を停止すると共に、上記スラリーの溶媒
と同一の溶媒の供給を開始し（供給量５リットル／ｍｉ
ｎ）、次いで、可動栓を上昇させて充填を行った（溶媒
の流出速度は１０リットル／ｍｉｎ）。充填終了後可動
栓からの溶媒の供給を停止した。

【００３３】得られた充填カラムについて、下記測定条
件で標準性能を測定した。結果を図３（ａ）及び表１に
示す。

【００３４】 移動相：ｎ−ヘキサン／酢酸エチル混合溶媒 流速 ：３．６ｍ／ｈ（流量４．２リットル／ｍｉｎ） 検出 ：ＵＶ ２５４ｎｍ 温度 ：２５℃ 試料 ：トルエン 比較例１ 可動栓からの窒素及び溶媒の供給を行わず、図２（ａ）
〜（ｄ）に示す従来法に従って充填剤の充填を行った。
なお、用いたカラム、充填剤、溶媒及びスラリー濃度は
実施例１と同様とした。

【００３５】得られた充填カラムについて、実施例１と
同様にして標準性能を測定し、結果を図３（ｂ）及び表
１に示した。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１及び図３より、実施例１では比較例１
に比べて均一な充填層を形成することができることか
ら、カラム性能が良く、理論段数及びピーク形状共に、
非常に良好な結果が得られることが明らかである。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の液体クロマ
トグラフィー用カラムの充填方法によれば、可動栓を有
するカラムを用い、充填中のスラリー内の充填剤の沈降
を防止して、均一な充填層を容易かつ効率的に形成して
カラム性能に優れたカラムを作成することができる。こ
のため、本発明によれば、 充填用溶媒として特殊な溶媒を用いる必要がなく、
液体クロマトグラフィーの精製用溶媒と同一又は近似し
た性質の溶媒を用いることができることから、充填後の
溶媒の置換が不要又は少量である。このため、置換のた
めの時間及び手間が解消され、また、溶媒コストの低減
も図れる。 大型のカラムや、スラリー中での沈降速度の速い充
填剤であっても、可動栓を有するカラムにて良好な充填
層を形成して高性能カラムを作成できる。 可動栓を有するカラムを用いることから、充填剤の
抜き出し作業が容易となり、安全性も高められる。 といった効果が奏される。

【００３９】請求項２の方法によれば、より良好な充填
作業を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体クロマトグラフィー用カラムの充
填方法の一実施例方法を示す断面図である。

【図２】従来の充填方法を示す断面図である。

【図３】実施例１及び比較例１における分析結果を示す
グラフである。

【符号の説明】

１ 多孔板を有する可動栓 ２ カラム ３ スラリー ４ 多孔板及び溶媒流出口付き上蓋 ５ 充填層

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充填剤を溶媒に混合してなるスラリー
   を、カラム内をその下端側から上端側へ移動可能な可動
   栓を備えるカラムに、該可動栓を前記カラムの下端側へ
   後退させた状態で投入した後、該カラムの該上端側に溶
   媒の流出口を有する蓋を取り付け、その後、該可動栓を
   該上端側へ上昇させることにより、カラム内に充填剤の
   充填層を形成する液体クロマトグラフィー用カラムの充
   填方法において、 該可動栓を多孔性とし、更に、充填作業中に、該可動栓
   からカラム内に流体を供給してカラム内のスラリーを撹
   拌しながら該可動栓を上昇させることを特徴とする液体
   クロマトグラフィー用カラムの充填方法。
2. 【請求項２】 請求項１の方法において、前記スラリー
   をカラムに投入する直前又は直後に気体の供給を開始
   し、 その後、前記可動栓の上昇開始直前に該気体の供給を停
   止すると共に、液体の供給を開始し、充填が終了するま
   で該液体の供給を継続することを特徴とする液体クロマ
   トグラフィー用カラムの充填方法。