JP3400262B2 - シリカ系多孔体及びこれを用いた分離方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，シリカ系多孔体及びこれを用い
た分離方法に関し，特に，固定相の製造工程数が少な
く，分離性能に優れた逆相クロマトグラフに関する。

【０００２】

【従来技術】液体クロマトグラフは，固定相に試料混合
物を置いて，これを移動相で移動させ，各成分の吸着性
や分配係数の差異に基づく移動速度の差を利用して，各
成分を分離する技術である。この液体クロマトグラフに
おいては，固定相及び移動相のうち，一方は常に他方よ
り極性がはるかに低くなければならない。極性の高いも
のが固定相となる場合を順相クロマトグラフ，逆に極性
の高いものが移動相となる場合を逆相クロマトグラフと
いう。一般に生体分子等を分離する場合には，移動相と
して水及びその混合物系の極性溶媒を用いた逆相クロマ
トグラフにより，分離することが多い。

【０００３】逆相クロマトグラフにおいては，特開昭６
２−８１４００号公報に開示されているごとく，シリカ
表面をアルキル基を有するシラン化合物等の表面修飾剤
で修飾することにより，表面の疎水化を行い，これを固
定相として用いる技術が，一般的に行われている。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の逆
相クロマトグラフにおいては，上記のごとくシリカ表面
を表面修飾剤により修飾する工程が必要である。そのた
め，固定相の製造工程数が増えて，コスト高の原因とな
る。また，逆相クロマトグラフにおいて固定相を使用す
る際に，加水分解等により，表面修飾剤であるシラン化
合物等がシリカ表面から遊離するため，分離性能が低下
し，分離物に表面処理剤が混ざってしまうなどの問題点
があった。

【０００５】本発明はかかる従来の問題点に鑑み，固定
相の製造工程数が少なく，分離性能に優れた，シリカ系
多孔体及びこれを用いた逆相クロマトグラフによる分離
方法を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題の解決手段】請求項１の発明は，逆相クロマトグ
ラフの固定相として用いるシリカ系多孔体であって，該
シリカ系多孔体は，表面修飾されることなく，疎水性を
示す表面を持ち，その中心細孔直径は１〜１０ｎｍの範
囲内にあり，中心細孔直径の±２．５ｎｍの範囲内の直
径を有する細孔の合計容積は全細孔容積の６０〜１００
％であり，また，Ｘ線回折において，ｄ値が１ｎｍ以上
に相当する回折角（２θ）の位置に，１本以上のピーク
を有することを特徴とする逆相クロマトグラフに用いる
シリカ系多孔体にある。

【０００７】請求項１の発明において，シリカ系多孔体
の中心細孔直径は１〜１０ｎｍの範囲内にある。これに
より，試料混合物に対する高い分離性能を示すという効
果が期待できる。一方，１ｎｍ未満の場合，又は１０ｎ
ｍを越える場合には，細孔径の制御が不十分で，十分な
分離性能を得られないという問題がある。

【０００８】また，シリカ系多孔体の中心細孔直径の±
２．５ｎｍの範囲内の直径を有する細孔の合計容積は，
全細孔容積の６０〜１００％である。これにより，細孔
の大きさが均一になる。一方，上記合計容積が全細孔容
積の６０％未満の場合には，細孔径の分布が広くなり，
試料混合物の分離性能が低下する場合がある。

【０００９】次に，請求項１の発明の作用及び効果につ
いて説明する。本発明においては，シリカ系多孔体は，
表面が疎水性である。そのため，このシリカ系多孔体
を，そのまま逆相クロマトグラフの固定相として用いる
ことができる。そのため，シリカ表面をアルキル基を有
するシラン化合物等の表面修飾剤で修飾するという工程
が不要である。もちろん，シリカ系多孔体には表面修飾
を行っていないので，表面修飾剤がシリカ表面から分離
することはない。それ故，試料混合物を分離した分離物
に，表面修飾剤が混ざることはない。

【００１０】また，シリカ系多孔体は結晶性が高く，上
記のごとく細孔の大きさが均一であり，規則的に細孔が
配列している。このため，中心細孔直径に近い大きさの
分子を試料混合物とした場合，細孔の中に入ることがで
きる分子と入ることができない分子との分離に適してい
る。従って，本発明のシリカ系多孔体によれば，逆相ク
ロマトグラフの分離性能を高くすることができる。一
方，従来のシリカゲルの多孔構造は不規則であるため細
孔の径も不均一であり，分離性能は低い。

【００１１】また，上記シリカ系多孔体は，疎水性を示
す表面を持ち，また，Ｘ線回折において，ｄ値が１ｎｍ
以上に相当する回折角（２θ）の位置に，１本以上のピ
ークを有する。

【００１２】上記シリカ系多孔体は，ｄ値が１ｎｍ以上
に相当する回折角（２θ）の位置に，１本以上のピーク
を有する。このため，細孔径の大きさが均一になる。ま
た，細孔の配列も規則的になる。一方，上記ピークが１
本未満の場合には，細孔径の分布が広くなり，試料混合
物の分離性能が低下する場合がある。ここに，上記ｄ値
とは，回折実験で求められる，結晶の面間距離をいう。

【００１３】上記シリカ系多孔体をＸ線回折すると，ｄ
値が１ｎｍ以上に相当する回折角の位置に，１本以上の
ピークが観察される。このピークは，そのピーク角度に
相当するｄ値の周期構造がシリカ系多孔体の中にあるこ
とを意味する。

【００１４】そのため，本発明のシリカ系多孔体は上記
のごとくピークが観察されるため，ピーク角度に相当す
るｄ値（例えば，ｄ＝０．１５〜１２ｎｍ）の周期構造
を有する。それ故，シリカ系多孔体は結晶性が高く，上
記のごとく細孔が均一で規則的に配列する。このため，
分離性能に優れている。

【００１５】一方，従来固定相として用いられていたシ
リカゲルのＸ線回折パターンには，明瞭な回折ピークは
観察されない。そのため，ｄ＝０．１５〜１２ｎｍの周
期構造がない。それ故，非晶質であり，細孔が不均一
で，分離性能も低い。

【００１６】また，逆相クロマトグラフでは，極性が低
く疎水性の物質を固定相として用いる。本発明のシリカ
系多孔体は，表面が元来疎水性である。そのため，シリ
カ系多孔体をそのまま固定相として用いることができ
る。それ故，シリカ表面を表面修飾剤で修飾するという
工程が不要である。また，試料混合物を分離した分離物
に，表面修飾剤が混ざることはない。

【００１７】次に，上記請求項１に係るシリカ系多孔体
の詳細について説明する。上記請求項１に係るシリカ系
多孔体は，表面が疎水性である。かかる表面疎水性を有
するシリカ系多孔体としては，例えば，ＦＳＭ／１６が
挙げられる。ＦＳＭ／１６は，表面シラノール基が１．
３５個／ｎｍ²存在する。一方，通常のシリカゲルで
は，表面シラノール基が５〜１０個／ｎｍ²存在する。
このように，ＦＳＭ／１６は，通常のシリカゲルに比べ
て疎水性が強い。なお，このＦＳＭ／１６に限られるこ
となく，本発明の特定事項を満足するシリカ系多孔体
は，通常のシリカゲルよりも疎水性が強い。

【００１８】上記シリカ系多孔体としては，例えば，層
状シリケートに界面活性剤を作用させて合成したメソ多
孔体（Ｔ．Ｙａｎａｇｉｓａｗａ ｃｔ．，Ｂｕｌｌ．
Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｊａｐｎ．，６３，９８８−９９２
（１９９０））を用いることができる。

【００１９】このメソ多孔体は，２〜１２ｎｍの一定の
周期で湾曲したシリケートが凸部で上下のシート間で結
合した構造を有する。このシートの隙間には，直径１〜
１０ｎｍのシリンダー状の細孔が一定の周期で配列して
いる。このメソ多孔体のＸ線回折パターンは，２ｎｍ以
上のｄ値を持つ位置に最大強度を持つ回折ピークを含
め，少なくとも１つ以上のピークが観察される。また，
その中には，六方構造を示す２〜４本の回折ピークが見
られ，その透過電子顕微鏡写真には蜂の巣状の骨格構造
が観察される（Ｓ．Ｉｎａｇａｋｉ，ｅｔ ａｌ．，Ｃ
ｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕ．，Ｎｏ．
８，６８０−６８２（１９９３））。

【００２０】また，他のシリカ系多孔体としては，界面
活性剤のミセル構造を鋳型として合成したメソポーラス
モリキュラーシーブ（ＭＣＭ−４１）がある（Ｋｒｅｓ
ｇｅｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ，３５９，７１０（１
９９２）。このＭＣＭ−４１は，直径１〜１０ｎｍのシ
リンダ状の細孔が規則的に配列した構造を有し，蜂の巣
状の断面を呈するが，上記メソ多孔体とは細孔壁内の原
子配列や細孔壁の厚さについての構造が異なる。このＭ
ＣＭ−４１のＸ線回折パターンは，２ｎｍ以上のｄ値を
持つ位置に，最大の強度を持つ回折ピークを含め，少な
くとも１つ以上のピークが観察される。

【００２１】上記シリカ系多孔体の組成は，純粋なシリ
カでもよいが，シリカに，アルミニウム（Ａｌ），チタ
ニウム（Ｔｉ），マグネシウム（Ｍｇ），ジルコニウム
（Ｚｒ），ガリウム（Ｇａ），ベリリウム（Ｂｅ），イ
ットリウム（Ｙ），ランタン（Ｌａ），スズ（Ｓｎ），
鉛（Ｐｂ），バナジウム（Ｖ），ホウ素（Ｂ）等が混ざ
ったものでも良い。

【００２２】次に，シリカ系多孔体の製造方法について
説明する。その製造方法としては，例えば，第１に層状
ケイ酸塩と界面活性剤とを用いる方法，第２に非晶質の
ケイ酸塩と界面活性剤とを用いる方法，第３にアルコキ
シシランと界面活性剤と水とを用いる方法がある。以
下，これら３種類の製造方法について，詳細に説明す
る。

【００２３】（層状ケイ酸塩と界面活性剤とを用いる
方法） まず，層状ケイ酸塩を，界面活性剤を溶解させた溶媒に
分散させて，分散液を調製する。層状ケイ酸塩として
は，例えば，カネマイト（ＮａＨＳｉ₂ Ｏ₅ ・３Ｈ
₂ Ｏ）が好ましい。また，他の層状ケイ酸塩としては，
ジケイ酸ナトリウム結晶（Ｎａ₂ Ｓｉ₂ Ｏ₅ ），マカタ
イト（Ｎａ₂ Ｓｉ₄ Ｏ₉ ・５Ｈ₂ Ｏ），アイラアイト
（Ｎａ₂ Ｓｉ₈ Ｏ₁₇・ｘＨ₂ Ｏ），マカディアイト（Ｎ
ａ₂ Ｓｉ₁₄Ｏ₂₉・ｘＨ₂ Ｏ），ケニアイト（Ｎａ₂ Ｓｉ
₂₀Ｏ₄₁・ｘＨ₂ Ｏ）等があるが，これらに限定されな
い。

【００２４】界面活性剤としては，例えば，アルキルト
リメチルアンモニウム，ジメチルアルキルアンモニウ
ム，アルキルアンモニウム若しくはベンジルメチルアン
モニウム等の塩化物，臭化物又はヨウ化物がある。溶媒
としては，水が好ましいが，水−アルコール混合溶媒や
その他の溶媒でもよい。

【００２５】溶媒として水を用いたとき，溶媒の中にお
ける界面活性剤の濃度は，０．０５〜１Ｍが好ましい。
層状ケイ酸塩としてカネマイトを用い，界面活性剤の濃
度が０．１Ｍのとき，溶媒１０００ｍｌに対し，例え
ば，５〜２００ｇの割合でカネマイトを添加することが
好ましい。これにより，細孔の均一なメソ多孔体を製造
することができる。

【００２６】次いで，上記分散液を３０〜１５０℃で加
熱する。これにより，分散液中に固形生成物が生成す
る。加熱時間は３時間以上が好ましい。加熱の際に，分
散液を攪拌しても，しなくてもよい。また，分散液のｐ
Ｈは特に調整しなくてもよいが，初め１０以上の高いｐ
Ｈで加熱した後に，９以下まで下げて更に加熱すること
が好ましい。これにより，結晶性及び耐熱性の特に高
い，シリカ系多孔体としてのメソ多孔体を得ることが出
来る。

【００２７】分散液の加熱の後，固形生成物をろ過し
て，回収する。この固形生成物を水で繰り返し洗浄する
ことが好ましい。これにより，より耐熱性の高いメソ多
孔体を得ることが出来る。

【００２８】次に，固形生成物を乾燥させ，その後，５
５０℃以上の高温で焼成，或いは塩酸／エタノール混合
溶液で処理する。これにより，固形生成物の結晶中に取
り込まれた界面活性剤が除去される。焼成するときに
は，空気，酸素，窒素等の雰囲気で，１時間以上加熱す
ることが好ましい。以上により，シリカ系多孔体として
のメソ多孔体を得ることが出来る。このメソ多孔体は，
特に結晶性が高く，耐熱性に優れているという特徴を有
する。

【００２９】（非晶質のケイ酸塩と界面活性剤とを用
いる方法） この方法は，上記のごとく層状ケイ酸塩を用いる代わり
に，水ガラス，粉末ケイ酸ソーダ等の非晶質のケイ酸塩
を用いる方法である。本法において，その他の合成条件
は，上記層状ケイ酸塩と界面活性剤とを用いる方法と同
様である。以上により，本発明のシリカ系多孔体を製造
することができる。本法により得られたシリカ系多孔体
は，特に一次粒子が小さいという特徴を有する。

【００３０】（アルコキシシランと界面活性剤と水と
を用いる方法） この方法は，アルコキシシラン，水及び界面活性剤を原
料として混合，反応させ，シリカ／界面活性剤の複合体
を形成し，その後，該複合体から界面活性剤を除去する
ことにより，シリカ系多孔体を製造する方法である。本
法によれば，特に高密度の多孔体を得ることができる。

【００３１】上記アルコキシシランとしては，例えば，
テトラメトキシシラン，テトラエトキシシラン，テトラ
プロポキシシラン，メチルトリメトキシシラン等のアル
キルアルコキシシラン等の１種又は２種を用いることが
できる。これらの中，特にテトラアルコキシシランが好
ましい。これにより，比較的容易に高密度のシリカ系多
孔体を製造することができる。

【００３２】上記界面活性剤は，アルキル基及び親水基
を有する化合物であることが好ましい。この化合物を用
いることにより，反応溶液中で界面活性剤の分子集合体
が形成され，その分子集合体の大きさに対応した，中心
細孔直径が１〜１０ｎｍの範囲内において均一な細孔が
高密度で製造することができる。

【００３３】また，上記アルキル基としては，炭素原子
数が２〜１８のものが好ましい。これらのアルキル基よ
りなる界面活性剤を用いることにより，上記分子集合体
が効率よく形成されるという効果を得ることができる。
一方，炭素原子数が１である場合，つまりアルキル基が
メチル基である場合には，上記分子集合体が形成されな
いおそれがあり，中心細孔直径が１〜１０ｎｍの均一な
細孔が形成されないおそれがある。逆に，炭素原子数が
１８を越える場合には，界面活性剤を容易に入手するこ
とが困難となるおそれがある。

【００３４】また，上記親水基としては，例えば，−Ｎ
⁺ （ＣＨ₃ ）₃ ，＝Ｎ⁺ （ＣＨ₃ ）₂ ，Ｎ⁺ （ＣＨ₃ ）
Ｎ⁺ ，−ＮＨ₂ ，−ＮＯ，−ＯＨ，−ＣＯＯＨ等を用い
ることができる。

【００３５】次に，上記界面活性剤としては，Ｃ_n Ｈ
_2n+1Ｎ（ＣＨ₃ ）₃ Ｘからなる化学式に示される化合物
を用いることが好ましい。この化学式の中，ｎは，２〜
１８の整数を，Ｘは，例えば塩化物イオン，臭化物イオ
ン等のハロゲン化物イオンを意味する。かかる界面活性
剤を用いることにより，反応溶液中で界面活性剤の分子
集合体が効率的に形成され，その分子集合体に対応した
１〜１０ｎｍの均一な細孔が形成され易いという効果を
得ることが出来る。

【００３６】上記化学式に示される界面活性剤として
は，アルキルトリメチルアンモニウムを用いることが好
ましい。これにより，均一な細孔を形成することができ
る。かかる界面活性剤の具体例としては，ヘキサデシル
トリメチルアンモニウムクロライド，テトラデシルトリ
メチルアンモニウムクロライド，ドデシルトリメチルア
ンモニウムブロマイド，デシルトリメチルアンモニウム
ブロマイド，オクチルトリメチルアンモニウムブロマイ
ド等を挙げることができる。

【００３７】上記アルコキシシラン，水及び界面活性剤
からなる原料の中のＨ₂ Ｏ／Ｓｉモル比は１０以下であ
ることが好ましい。その理由は，アルコキシシランが直
鎖状のアルコキシシラン重合物を経て，ゆっくり縮合す
るため，緻密なシリカ組織が形成され，密度が高くなる
という効果を得ることができるからである。上記原料の
混合方法としては，特に限定しないが，最初にアルコキ
シシランに水を添加し，室温で１０分〜３時間攪拌し，
その後界面活性剤を添加することが好ましい。

【００３８】また，水は上記アルコキシシランが含有す
る珪素１モルに対して，０．５〜１０モル添加すること
が好ましい。この混合方法によりアルコキシシランが直
鎖状のアルコキシシラン重合物を経て，ゆっくり縮合す
るため，緻密なシリカ組織が形成され，密度が高くなる
という効果を得ることができる。

【００３９】上記水の添加量が０．５モル未満の場合に
は，アルコキシシランの加水分解は不十分となるおそれ
がある。また，強固な高密度多孔体の骨格が形成されな
いおそれがある。また，多孔体の密度が低下するおそれ
がある。一方，１０モルを越える場合には，アルコキシ
シランの加水分解及び縮合が急速に行われ，シリカ組織
が粗となり高密度多孔体の密度が低下するおそれがあ
る。

【００４０】また，上記攪拌時間が１０分間未満の場合
には，高密度多孔体の密度が低下するおそれがある。一
方，３時間を越える場合には，均一な細孔が形成されな
いおそれがある。更に，上記混合の際には，ｐＨ調整剤
として少量の酸を添加することが好ましい。これによ
り，各成分が溶解しやすくなり，均一な溶液が調製しや
すくなる。上記酸としては，希塩酸（例えば２規定）を
用いることができるが，硫酸等の他の酸でもよい。

【００４１】上記混合の際にはｐＨを１〜４の範囲に調
整することが好ましい。ｐＨが１未満の場合には，加水
分解及び縮合が急速に進行し，均一な細孔の形成が妨げ
られるおそれがある。また，生成した多孔体の密度が低
下するおそれがある。一方，ｐＨが４を越える場合に
は，各成分の溶解が不十分となり，必要な加水分解が行
われないおそれがある。

【００４２】また，界面活性剤は粉末のまま添加しても
よいが，少量の水に溶解させて添加してもよい。そし
て，界面活性剤の添加量は，全原料中に含まれるケイ素
（Ｓｉ）１モルに対して，１〜１０モルとなるように添
加することが好ましい。一方，１モル未満の場合には，
上記シリカ／界面活性剤複合体の形成に関与しない余剰
のシリカが，該複合体に混在し，均一な細孔が形成され
ている部分の比率が低下し，必要な機能が十分に発現さ
れないおそれがある。更に，シリカが，シリカ／界面活
性剤複合体の表面に厚い層を形成して，付着するため，
これにより得られた高密度多孔体の細孔容積が減少する
おそれもある。逆に，１０モルを越える場合には，上記
複合体の形成に関与しない余剰の界面活性剤が，上記複
合体に混在し，高密度多孔体を得ることが困難となるお
それがある。また，製造コストが高くなるおそれがあ
る。

【００４３】シリカ／界面活性剤複合体を含有する溶液
は，そのまま放置すると次第に溶液全体が均一な状態を
保ったまま固化する。従って，この溶液を密閉容器中，
又は開放容器中において放置することにより，上記溶液
を固化させて塊状の個体となす。得られた個体は，乾燥
し，粉砕することが好ましい。これにより，界面活性剤
の除去操作を容易に行なうことができる。

【００４４】次に，上記シリカ／界面活性剤複合体より
界面活性剤を除去する方法としては，例えば，焼成によ
る除去方法，溶剤を用いる除去方法等が挙げられる。

【００４５】まず，焼成による除去方法を説明する。こ
の除去方法は，上記シリカ／界面活性剤複合体を，４０
０〜１０００℃の範囲で，好ましくは５００〜７００℃
の範囲で加熱する方法である。一方，加熱時間が４００
℃未満の場合には，温度が低すぎるため，界面活性剤を
充分に燃焼除去することができないおそれがある。ま
た，加熱温度が１０００℃を越える場合には，温度が高
すぎて，上記シリカ／界面活性剤複合体の細孔構造が崩
壊するおそれがある。

【００４６】加熱時間は３０分間以上とすれば，実用上
差し支えない程度に界面活性剤を除去することができ
る。更に好ましくは，加熱時間は１時間以上である。こ
れにより，上記シリカ／界面活性剤複合体より，上記界
面活性剤を完全に除去することができる。加熱に当たっ
ての雰囲気は，空気を流通させればよい。更に好ましく
は，加熱処理は，窒素ガス等の不活性ガスを流通させる
ことが好ましい。これにより，加熱時の燃焼ガスの発生
を抑制できる。

【００４７】次に，溶剤を用いる除去方法を説明する。
まず，界面活性剤に対する溶解度の大きい溶媒に，少量
の陽イオン成分を添加した溶剤を調製する。この溶剤
に，上記シリカ／界面活性剤複合体を分散させ，攪拌す
る。これにより，シリカ／界面活性剤複合体より界面活
性剤が溶剤中に溶解し，分散する。その後，上記溶剤に
より固形分を回収する。回収された固形分が，高密度の
シリカ系多孔体である。

【００４８】上記溶媒としては，例えば，エタノール，
メタノール等のアルコール，またはアセトン等を用いる
ことができる。また，上記陽イオン成分としては，例え
ば，塩酸，酢酸，塩化ナトリウム，塩化カリウム等を用
いることが好ましい。これにより，一層効率よく界面活
性剤をシリカ／界面活性剤複合体から分離することがで
きる。

【００４９】そして，陽イオン成分の添加量は，溶媒に
対して，０．１〜１０モル／リットルとすることが好ま
しい。０．１モル／リットル未満の場合には，界面活性
剤の分離が不十分となり，シリカ系多孔体に界面活性剤
が残存するおそれがある。一方，１０モル／リットルを
越える場合には，それ以上添加する効果はなく，コスト
高となるおそれがある。また，高密度シリカ系多孔体の
シリカ骨格が崩壊するおそれがある。

【００５０】次に，上記溶媒に対するシリカ／界面活性
剤複合体の分散量は，溶剤１００ｍｌに対し，０．５〜
５０ｇであることが好ましい。０．５ｇ未満の場合に
は，シリカ／界面活性剤複合体の処理効率が悪く，溶剤
のコストや製造コストが高くなるおそれがある。一方，
５０ｇを越える場合には，界面活性剤の分離が不十分で
あり，シリカ系多孔体に界面活性剤が残存するおそれが
ある。

【００５１】また，溶剤にシリカ／界面活性剤複合体を
分散させた後の攪拌は，２５〜１００℃の温度範囲にお
いて行うことが好ましい。これにより，界面活性剤の分
離のための処理時間を短縮することができる。一方，２
５℃未満の場合には，処理時間の短縮が期待できないお
それがある。逆に，１００℃を越える場合には，加熱の
ためのエネルギーコストが高くなるおそれがある。ま
た，溶剤の揮発によるロスが多くなるおそれがある。

【００５２】次に，請求項２の発明は，疎水性の固定相
の一端に試料混合物を置き，上記固定相に極性溶媒から
なる移動相を流し入れることにより上記試料混合物を移
動させ，試料混合物の各成分の移動速度の差を利用して
試料混合物の各成分を分離する，逆相クロマトグラフに
よる分離方法において，上記固定相は，請求項１に記載
のシリカ系多孔体であることを特徴とする逆相クロマト
グラフによる分離方法である。

【００５３】請求項２の発明において最も注目すべきこ
とは，逆相クロマトグラフの固定相として，請求項１の
シリカ系多孔体を用いたことである。このシリカ系多孔
体は，上記のごとく細孔が均一であるため，これを固定
相として用いることにより，試料混合物を精度良く分離
することができる。

【００５４】また，上記極性溶媒は，シリカに対する溶
媒強度パラメーターε⁰ が０．３４以上の単一溶媒又は
混合溶媒であることが好ましい。これにより，移動相の
極性が高くなり，分離性能が高くなる。

【００５５】ここに示す，「シリカに対する溶媒強度パ
ラメータεー⁰ 」は，吸着剤の単位面積当たりの溶媒の
吸着エネルギーに対するパラメーターで，実験的に算出
されたものである。ε⁰ が大きい程，極性が大きい溶媒
であることを示す。ε⁰ 値は吸着剤の種類によって変わ
るが，例えばアルミナとシリカゲルに対する相対値は，
ε⁰ （シリカ）≒０．７７×ε⁰ （アルミナ）である。

【００５６】上記ε⁰ 値は，Ｌ．Ｒ．Ｓｎｙｄｅｒ：Ｐ
ｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｃ
ｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ，Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋ
ｅｒ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９６８．において言及され
ている。

【００５７】また，上記極性溶媒は，水，メタノール，
エタノール，１−プロパノール，イソプロピルアルコー
ル，アセトニトリル，ＤＭＳＯ，アセトン，エチレング
リコール，テトラヒドロフラン，ジオキサン，酢酸，酢
酸エチル，酢酸メチル，及びエーテルのグループから選
ばれる１種又は２種以上であることが好ましい。これら
の極性溶媒は上記ε⁰ 値を満足するため，移動相の極性
が高い。そのため，上記極性溶剤を移動相として用いる
ことにより，逆相クロマトグラフの分離性能を向上させ
ることができる。

【００５８】上記逆相クロマトグラフによる分離方法
は，カラムクロマトグラフ，高性能液体クロマトグラフ
（ＨＰＬＣ），薄層クロマトグラフ（ＴＬＣ）等に使用
できる。本発明に用いる移動相は，アミノ酸，蛋白質等
の生体分子等の分離に適している。また，本発明に用い
るシリカ系多孔体は，結晶性が高く均一で規則的に配列
した細孔を有するため，中心細孔直径に近い分子からな
る試料混合物の分離に適している。

【００５９】

【発明の実施の形態】

実施形態例１ 本発明の実施形態例は，逆相クロマトグラフの固定相と
して用いるシリカ系多孔体である。本例のシリカ系多孔
体の製造方法について説明する。まず，日本化学工業
（株）製の粉末ケイ酸ソーダ（ＳｉＯ₂ ／Ｎａ₂ Ｏ＝
２．００）を７００℃で６時間，空気中で焼成して，結
晶化させることにより，ジケイ酸ソーダ（δ−Ｎａ₂ Ｓ
ｉ₂ Ｏ₅ ）を得た。この結晶５０ｇを５００ｍｌの水に
分散させ，３時間撹拌した。

【００６０】次に，ろ過により固形分を回収して，カネ
マイト結晶を得た。乾燥重量で５０ｇのカネマイトを
０．１Ｍのヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロラ
イド（Ｃ₁₆Ｈ₃₃Ｎ（ＣＨ₃ ）₃ Ｃｌ）水溶液１０００ｍ
ｌに分散させ，７０℃で３時間撹拌しながら加熱した。
加熱初期のｐＨは１２．３であった。次に，７０℃で加
熱，撹拌しながら，２Ｎの塩酸を添加して，分散液のｐ
Ｈを８．５に下げた。次に，７０℃で３時間加熱し，そ
の後室温に放冷した。

【００６１】次に，得られた固形生成物を一旦濾過し，
１０００ｍｌのイオン交換水中に分散させ，撹拌した。
このろ過，分散撹拌を５回繰り返した。次に，固形生成
物を６０℃で２４時間乾燥した。その後，固形生成物を
空気中で５５０℃で６時間焼成することにより，シリカ
系多孔体であるメソ多孔体を得た。得られたシリカ系多
孔体を，用いたヘキサデシルトリメチルアンモニウムの
アルキル（Ｃ_n Ｈ_2n+1）鎖長の長さの数字（ｎ＝１６）
を付け，ＦＳＭ／１６とした。

【００６２】実施形態例２〜５ 本例においては，実施形態例１で用いたヘキサデシルト
リメチルアンモニウムクロライドの代わりに，アルキル
（Ｃ_n Ｈ_2n+1）鎖長の長さ（ｎ）が異なる４種類のアル
キルトリメチルアンモニウム（Ｃ_n Ｈ_2n+1Ｎ（ＣＨ₃ ）
₃ ）クロライド（ｎ＝１４）又はブロマイド（ｎ＝８，
１０，１２）を用いて，計４種類のメソ多孔体を製造し
た。

【００６３】得られたシリカ系多孔体を，それぞれ，Ｆ
ＳＭ／８（実施形態例２），ＦＳＭ／１０（実施形態例
３），ＦＳＭ／１２（実施形態例４），ＦＳＭ／１４
（実施形態例５）とした。

【００６４】実施形態例６〜８ 本例においては，０．１Ｍのヘキサデシルトリメチルア
ンモニウムクロライドに加えて，更にメシチレン（Ｃ₆
Ｈ₃ （ＣＨ₃ ）₃ ）を添加した他は，実施形態例１と同
じ条件でメソ多孔体を製造した。メシチレンの添加量
は，０．０５，０．１，０．２モルの３条件とし，それ
ぞれ，得られたメソ多孔体を，ＦＳＭ／Ｍ０５（実施形
態例６），ＦＳＭ／Ｍ１０（実施形態例７），ＦＳＭ／
Ｍ２０（実施形態例８）とした。

【００６５】実施形態例９，１０ 本例においては，無定型のケイ酸ソーダ又は粉末ケイ酸
ソーダを用いてシリカ系多孔体を製造した。即ち，ま
ず，無定型のケイ酸ソーダ（日本化学工業：粉末ケイ酸
ソーダ，ＳｉＯ₂ ／Ｎａ₂ Ｏ＝２．００）５０ｇを得
た。また，粉末ケイ酸ソーダを７００℃で６時間空気中
で焼成して，δ−Ｎａ₂ Ｓｉ₂ Ｏ₅ ５０ｇを得た。ここ
に，後者の粉末ケイ酸ソーダには，前者の無定型のケイ
酸ソーダの他，結晶性のα〜δ−Ｎａ₂ Ｓｉ₂ Ｏ₅ の粉
末及びそれらの混合物を含むものである。

【００６６】次に，得られた無定型のケイ酸ソーダ５０
ｇ，δ−Ｎａ₂ Ｓｉ₂ Ｏ₅ ５０ｇを，それぞれ０．１Ｍ
のヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロライド水溶
液１０００ｍｌに分散させ，７０℃で３時間撹拌しなが
ら加熱した。次に，２Ｎの塩酸水溶液を滴下することに
より分散液のｐＨを８．５に調整した。次に，更に７０
℃で３時間撹拌し，その後室温まで冷却して，固形生成
物を得た。

【００６７】次に，固形生成物を濾過して，１０００ｍ
ｌのイオン交換水に分散させてから約５分間撹拌し，再
びろ過を行なった。この分散とろ過の操作を５回繰り返
した。次に，固形生成物を乾燥させ，その後５５０℃で
焼成して，２種類の粉末状のシリカ系多孔体を得た。出
発物質として無定型のケイ酸ソーダを用いたものをＦＳ
Ｍ／１６Ｐ（実施形態例９），δ−Ｎａ₂ Ｓｉ₂ Ｏ₅ を
用いたものをＦＳＭ／１６Ｄ（実施形態例１０）とし
た。

【００６８】実施形態例１１ 本例は，アルコキシシラン，水及び界面活性剤を用いて
シリカ系多孔体を製造した点が，上記実施形態例１〜１
０と相違する。即ち，まず，アルコキシシランであるテ
トラメトキシシラン（以下，ＴＭＯＳともいう。）１
５．２ｇに，水３．６ｇ及び２Ｎの塩酸約０．１ｇを添
加し，室温で１時間攪拌した。

【００６９】次に，得られた溶液に，界面活性剤である
ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド（Ｃ₁₂Ｈ₂₅
Ｎ（ＣＨ₃ ）₃ Ｃｌ）（以下，ＤＤＴＭＡ⁺ ともい
う。）７．７１ｇを更に添加し，数分間激しく攪拌し，
溶液に粘性を生じさせた。

【００７０】次に，この溶液を密閉容器中において，２
〜３日放置した。これにより，溶液が固化して，透明で
均一な固体を得た。この固体が，シリカ／界面活性剤複
合体である。次に，この固体を乾燥し，その後５５０
℃，６時間，空気中で焼成し，該シリカ／界面活性剤複
合体より界面活性剤を除去して，シリカ系多孔体を得
た。このシリカ系多孔体を，ＦＳＭ／１２Ｈ（実施形態
例１１）とした。

【００７１】実施形態例１２ 本例においては，上記実施形態例１１のＤＤＴＭＡ⁺ の
代わりに，ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロラ
イド（Ｃ₁₆Ｈ₃₃Ｎ（ＣＨ₃ ）₃ Ｃｌ）を用いて，シリカ
系多孔体であるメソ多孔体を製造した。得られたシリカ
系多孔体を，ＦＳＭ／１６Ｈ（実施形態例１２）とし
た。

【００７２】（実験例１）本例においては，上述の全て
のシリカ系多孔体の粉末Ｘ線回折パターンを測定した。
Ｘ線回折は，理学ＲＡＤ−Ｂ装置を用い，ＣｕＫαを線
源として２度（２θ）／分でスキャンした。スリット幅
は，１度−０．３ｍｍ−１度，０．５度−０．１５ｍｍ
−０．５度である。

【００７３】Ｘ線回折の結果を，図１〜図４に示した。
図１，図２にはスリット幅が１度−０．３ｍｍ−１度の
場合，図３，図４にはスリット幅が０．５度−０．１５
ｍｍ−０．５度の場合を示した。

【００７４】これらのＸ線回折結果について考察する。
まず，図１，図２に示すごとく，スリット幅が１度−
０．３ｍｍ−１度の場合には，ＦＳＭ／１２，ＦＳＭ／
１４，ＦＳＭ／１６，ＦＳＭ／Ｍ０５，ＦＳＭ／１６
Ｐ，ＦＳＭ／１６Ｄについては，ｄ＝１ｎｍ以上のｄ値
を持つピークが３〜４本観察された。これらのピーク
は，シリカ系多孔体の六方構造に由来するものである。

【００７５】一方，ＦＳＭ／８，ＦＳＭ／１０，ＦＳＭ
／Ｍ１０については，ｄ＝１ｎｍ以上のｄ値を持つピー
クが１〜２本観察された。また，ＦＳＭ／Ｍ２０につい
ては，図１に示すごとく，スリット幅が１度−０．３ｍ
ｍ−１度の場合にはピークが観察されなかったが，図３
に示すごとく，スリット幅が０．５度−０．１５ｍｍ−
０．５度の場合には，ｄ＝１ｎｍ以上の位置に１本のピ
ークが観察された。

【００７６】また，図４に示すごとく，ＦＳＭ／１２
Ｈ，ＦＳＭ／１６Ｈについては，ＦＳＭ／Ｍ２０と同様
に，スリット幅が０．５度−０．１５ｍｍ−０．５度の
場合に，ｄ＝１ｎｍ以上の位置に１本のピークが観察さ
れた。これらのＸ線回折パターンの結果から，これらの
メソ多孔体は，規則的な周期構造を持っていることがわ
かる。

【００７７】（実験例２）本例においては，上記実施形
態例１〜１２のシリカ系多孔体の細孔分布曲線をもとめ
た。この細孔分布曲線をもとめるにあたり，まず，以下
の方法により，シリカ系多孔体の窒素吸着等温線を作成
した。

【００７８】即ち，シリカ系多孔体を入れたサンプル管
と，サンプル管と接続する真空ラインと，真空ラインに
接続する圧力センサー（ＭＫＳ，Ｂａｒａｔｏｎ １２
７ＡＡ，レンジ１０００ｍｍＨｇ）及び２個のコントロ
ールバルブ（ＭＫＳ，２４８Ａ）とからなる測定装置を
準備した。この測定装置は，窒素ガスを真空ライン及び
サンプル管に自動に導入できるようになっている。

【００７９】シリカ系多孔体約４０ｍｇをガラス製のサ
ンプル管に入れ，該サンプル管を真空ラインに接続し
た。サンプル管を１３０℃で約１時間真空脱気した。到
達真空度は，１０^-4ｍｍＨｇであった。サンプル管を液
体窒素に浸漬し，真空ラインに所定圧の窒素ガスを導入
した。圧力が安定した後，サンプル管のコントロールバ
ルブを開き，圧力が一定になった後，平衡圧を記録し
た。平衡圧が０〜８００ｍｍＨｇの範囲で１６〜１８点
同じ操作を繰り返した。平衡までの時間は，圧力により
変化するが，２０〜６０分の範囲であった。この平衡圧
と圧力変化とから吸着量をもとめた。この吸着量を，相
対蒸気圧に対応させてグラフ上にプロットした。これに
より，シリカ系多孔体の窒素吸着等温線を作成した。

【００８０】次に，窒素吸着等温線から，Ｃｒａｎｓｔ
ｏｎ−Ｉｎｋｌａｙ法により，細孔分布曲線を求めた。
その結果を，図８〜図１０に示した。これらの図より，
細孔分布曲線における最大のピークを示す細孔直径（こ
れを中心細孔直径という。），及び中心細孔直径の±
２．５ｎｍの細孔範囲内の直径を有する採用の合計容積
の全細孔容積の割合を，表１に示した。表１より，これ
らのシリカ系多孔体は，中心細孔直径が１〜１０ｎｍの
範囲にあり，かつ細孔分布曲線における最大のピークを
示す細孔直径の±２．５ｎｍの細孔径範囲に全細孔容積
の６０％以上が含まれていることがわかる。

【００８１】次に，比較例として，クロマトグラフ用の
シリカゲルＢＷ−３００（富士シリシア化学）の窒素吸
着等温線及び細孔分布曲線を図１１，図１２に示した。
シリカゲルＢＷ−３００は，中心細孔直径が５．５ｎｍ
であり，上記シリカ系多孔体と同様に１〜１０ｎｍの範
囲にあるが，中心細孔直径の±２．５ｎｍの細孔範囲に
含まれる細孔容積の全細孔容積の割合は５６％であり，
６０％には及ばなかった。

【００８２】

【表１】

【００８３】（実験例３）本例においては，上記実施形
態例１のシリカ系多孔体について，高速液体クロマトグ
ラフ（以下，ＨＰＬＣという）により分離性能の評価を
行った。評価に際し，実施形態例１のシリカ系多孔体
（ＦＳＭ／１６）を粉砕して，１５０〜２５０メッシュ
に分級し，次いでメタノールスラリーとして５回のデカ
ンテーションにより微粉を除き乾燥させた。次いで，乾
燥したＦＳＭ／１６を，内径４．６ｍｍ，長さ２５０ｍ
ｍのステンレスカラムに乾式充填し，メタノールで洗浄
した。その後，ＨＰＬＣを行い，試料混合物の分離性能
の評価試験を行った。

【００８４】また，比較のために，クロマトグラフ用の
シリカゲルＢＷ−３００（富士シリシア化学）を上記と
同様にしてステンレスカラムに充填して，分離性能の評
価試験を行った。

【００８５】ＨＰＬＣを行うに当たって，移動相として
４０％メタノール／水の混合極性溶媒を用いた。移動相
の流量は，１．０ｍｌ／ｍｉｎ．とした。検出光は，波
長２５４ｎｍの紫外線を用いた。分離すべき試料混合物
は，ウラシル，ナフタレン，アントラセンの混合物を用
いた。

【００８６】上記ＨＰＬＣの測定結果を，図１３，図１
４に示した。図１３には実施形態例１（ＦＳＭ／１６）
のシリカ系多孔体を用いた場合を，図１４にはシリカゲ
ルＢＷ−３００を用いた場合の測定結果を示した。

【００８７】図１３に示すごとく，ＦＳＭ／１６を用い
た場合には，試料混合物の各成分に対応したピークがみ
られた。一方，図１４に示すごとく，上記シリカゲルを
用いた場合にはピークは全くみられなかった。このよう
にＦＳＭ／１６は逆相クロマトグラフにおいて分離性能
を有効に発揮することができる。これは，ＦＳＭ／１６
の表面が疎水性であるため表面処理を必要としない。ま
た，細孔が均一で規則的に配列しているためであると考
えられる。一方，表面が親水性である通常のシリカゲル
では，表面疎水化処理を行うことなくそのまま逆相クロ
マトグラフの固定相として用いる場合には何ら分離性能
を有しないことがわかる。

【００８８】

【発明の効果】本発明によれば，固定相の製造工程数が
少なく，分離性能に優れた，シリカ系多孔体及びこれを
用いた逆相クロマトグラフによる分離方法を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実験例１における，スリット幅が１度−０．３
ｍｍ−１度の場合における，ＦＳＭ／８，ＦＳＭ／１
０，ＦＳＭ／１２，ＦＳＭ／１４，ＦＳＭ／１６，ＦＳ
Ｍ／Ｍ０５，ＦＳＭ／Ｍ１０，ＦＳＭ／Ｍ２０のＸ線回
折パターンを示す図。

【図２】実験例１における，スリット幅が１度−０．３
ｍｍ−１度の場合における，ＦＳＭ／１６Ｐ，ＦＳＭ／
１６ＤのＸ線回折パターンを示す図。

【図３】実験例１における，スリット幅が０．５度−
０．１５ｍｍ−０．５度の場合における，ＦＳＭ／Ｍ２
０のＸ線回折パターンを示す図。

【図４】実験例１における，スリット幅が０．５度−
０．１５ｍｍ−０．５度の場合における，ＦＳＭ／１２
Ｈ，ＦＳＭ／１６ＨのＸ線回折パターンを示す図。

【図５】実験例２における，ＦＳＭ／８，ＦＳＭ／１
０，ＦＳＭ／１２，ＦＳＭ／１４，ＦＳＭ／１６，ＦＳ
Ｍ／Ｍ０５，ＦＳＭ／Ｍ１０，ＦＳＭ／Ｍ２０の窒素吸
着等温線を示す図。

【図６】実験例２における，ＦＳＭ／１６Ｐ，ＦＳＭ／
１６Ｄの窒素吸着等温線を示す図。

【図７】実験例２における，ＦＳＭ／１６Ｈ，ＦＳＭ／
１２Ｈの窒素吸着等温線を示す図。

【図８】実験例２における，ＦＳＭ／８，ＦＳＭ／１
０，ＦＳＭ／１２，ＦＳＭ／１４，ＦＳＭ／１６，ＦＳ
Ｍ／Ｍ０５，ＦＳＭ／Ｍ１０，ＦＳＭ／Ｍ２０の細孔分
布曲線を示す図。

【図９】実験例２における，ＦＳＭ／１６Ｐ，ＦＳＭ／
１６Ｄの細孔分布曲線を示す図。

【図１０】実験例２における，ＦＳＭ／１６Ｈ，ＦＳＭ
／１２Ｈの細孔分布曲線を示す図。

【図１１】実験例２における，シリガゲル（比較例）の
窒素吸着等温線を示す図。

【図１２】実験例２における，シリガゲル（比較例）の
細孔分布曲線を示す図。

【図１３】実験例３における，ＦＳＭ／１６を用いたＨ
ＰＬＣの分離性能を示す図。

【図１４】実験例３における，シリガゲル（比較例）を
用いたＨＰＬＣの分離性能を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福嶋 喜章 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 信原 一敬 愛知県春日井市高蔵寺町２丁目1846番地 富士シリシア化学株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−244036（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−35736（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−17787（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−81400（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 30/48 B01D 15/08 C01B 33/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 逆相クロマトグラフの固定相として用い
   るシリカ系多孔体であって， 該シリカ系多孔体は，表面修飾されることなく，疎水性
   を示す表面を持ち，その中心細孔直径は１〜１０ｎｍの
   範囲内にあり，中心細孔直径の±２．５ｎｍの範囲内の
   直径を有する細孔の合計容積は全細孔容積の６０〜１０
   ０％であり，また，Ｘ線回折において，ｄ値が１ｎｍ以
   上に相当する回折角（２θ）の位置に，１本以上のピー
   クを有することを特徴とする逆相クロマトグラフに用い
   るシリカ系多孔体。
2. 【請求項２】 疎水性の固定相の一端に試料混合物を置
   き，上記固定相に極性溶媒からなる移動相を流し入れる
   ことにより上記試料混合物を移動させ，試料混合物の各
   成分の移動速度の差を利用して試料混合物の各成分を分
   離する，逆相クロマトグラフによる分離方法において， 上記固定相は，請求項１に記載のシリカ系多孔体である
   ことを特徴とする逆相クロマトグラフによる分離方法。