JP4456228B2

JP4456228B2 - クロマトグラフィー用固定相

Info

Publication number: JP4456228B2
Application number: JP2000153051A
Authority: JP
Inventors: 亮太西岡; 哲郎上重; 義人戸部; 敬治廣瀬
Original assignee: Sumika Chemical Analysis Service Ltd
Current assignee: Sumika Chemical Analysis Service Ltd
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2020-05-24
Also published as: JP2001327863A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロマトグラフィー用固定相に関するものである。より詳細には、特定構造の擬クラウンエーテル基を有する化合物が、担体に化学結合していることを特徴とするクロマトグラフィー用固定相に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、クラウンエーテル化合物の分離用カラムの充填剤等への応用が提案されている。例えば、特開平２−６９４７２号公報は、ビナフトール基から誘導されるクラウンエーテル化合物を多孔質担体に吸着させてなる吸着剤、およびその吸着剤を充填させてなる各種光学異性体分離用カラムが開示されている。この分離剤は、クラウンエーテル化合物と担体との吸着力を高め、耐久性が向上されたものであったが、その耐久性はいまだに十分なものではなくその向上が望まれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、より耐久性に優れかつ分離能等の分離剤としての性質も優れたクロマトグラフィー用固定相を開発するべく検討した結果、特定構造の擬クラウンエーテル基を有する化合物が担体に化学結合していることを特徴とするクロマトグラフィー用固定相がこの目的を達成することを見出し本発明を完成した。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の構造式（１）
【化２】

［式中、Ｒ_１、Ｒ_２およびＲ_３は、それぞれ独立に一価の基であって、Ｒ_１、Ｒ_２およびＲ_３の中で少なくとも一つは担体と反応し化学結合を形成し得る基である。Ｒ_４は、水素または炭素数１から１０のアルキル基を表す。Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８、Ｒ_９、Ｒ_１０、Ｒ_１１およびＲ₁₂は、それぞれ独立に、水素、または置換基を有していてもよい炭素数１から３０のアルキル基、環状アルキル基またはアリール基を表すが、Ｒ_６とＲ_７及びＲ₁₀とＲ₁₁はそれぞれ結合して、炭素数２から６０のアルキレン基を形成してもよい。ｎは１から１０の整数を表す。Ｘは、−ＮＨＣＯ−またはＮＨ−を表す。］
で表わされるオルガノシラン化合物が、担体に化学結合していることを特徴とするクロマトグラフィー用固定相を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
構造式（１）において、Ｒ_１、Ｒ_２およびＲ_３は、それぞれ独立に、一価の基である。それぞれ独立にとは、それぞれが同じ基であってもよくまたはそれぞれ異なった基であってもよいとの意味である。Ｒ_１、Ｒ_２およびＲ_３の中で少なくとも一つは担体と反応し化学結合を形成し得る基でなければならない。Ｒ_１、Ｒ_２またはＲ_３となり得る基としては、アルキル基、アルコキシル基、ヒドロキシル基またはハロゲノ基が例示される。担体と反応し化学結合を形成し得る基としてはアルコキシル基、ヒドロキシル基またはハロゲノ基が例示される。
式（１）において、Ｒ_４は水素または炭素数１から１０のアルキル基を表わすが、水素またはメチル基が好ましい。
Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８、Ｒ_９、Ｒ_１０、Ｒ_１１およびＲ₁₂は、それぞれ独立に、置換されていてもよい炭素数１から３０のアルキル基、環状アルキル基またはアリール基を表す。または、Ｒ_６とＲ_７及びＲ₁₀とＲ₁₁はそれぞれ結合して、炭素数２から６０のアルキレン基を形成してもよい。すなわち、Ｒ_６、Ｒ_７とそれらが結合する２個の炭素原子とで環状アルキルを形成してもよい。同様に、Ｒ_１０、Ｒ_１１とそれらが結合する２個の炭素原子とで環状アルキルを形成してもよい。
Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８、Ｒ_９、Ｒ_１０、Ｒ_１１およびＲ₁₂は、それぞれ同じ基であってもよいし異なっていてもよい。Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８、Ｒ_９、Ｒ_１０、Ｒ_１１およびＲ₁₂に置換してもよい置換基としては、水酸基、チオール基、アミノ基、ニトロ基、ハロゲン原子が挙げられる。
Ｒ_８およびＲ_１２としては、フェニル基や１−ナフチル基等のアリール基および１−アダマンチル基等の環状アルキル基が好ましく、より具体的には、フェニル基、１−ナフチル基、１−アダマンチル基、１−（３，５−ジメチル）フェニル基または１−ビ−２−ナフチル基が好ましい。
Ｘとしては、−ＮＨＣＯ−が好ましい。
【０００６】
本発明のクロマトグラフィー用固定相を、光学分割のために使用するためには、式（１）で表わされるオルガノシラン化合物はキラルなもの、すなわち光学活性なものでなければならない。すなわち、式（１）で表わされるオルガノシラン化合物としては、光学活性なものが好ましい。
式（１）において（ＣＨ_２）ｎは、担体と擬クラウンエーテル基とをつなぐ基を表す。ｎは１から１０の整数を表すが、ｎは３であることが好ましい。
式（１）で表わされるオルガノシラン化合物としては、式（１）において、ｎが３、Ｘが−ＮＨＣＯ−基、Ｒ_４がメチル基、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_９、Ｒ_１０及びＲ_１１が水素、Ｒ_８及びＲ_１２がフェニル基である化合物が例示される。
他に下記の構造式で表される化合物等が例示される。
【化３】

【０００７】
本発明のクロマトグラフィー用固定相の担体としては、シリカゲル等のシリカ含有担体が例示されるが、特に、粒径３〜５μｍ、細孔径８〜１２ｎｍ程度の粒径の揃った球状シリカゲルが好ましい。
【０００８】
本発明のクロマトグラフィー用固定相は、構造式（１）で表わされるオルガノシラン化合物が、担体に化学結合していることを特徴とする。このクロマトグラフィー用固定相を製造ずる方法は特に限定されない。担体としてシリカゲルを用い、式（１）中のｎが３であり、Ｒ_１、Ｒ_２およびＲ_３がエトキシ基であり、Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_９、Ｒ_１０およびＲ_１１が水素であり、Ｘが−ＮＨＣＯ−である場合は、例えば、次のように製造することができる。
まず、シリカゲルと３−アミノプロピルトリエトキシシランを溶媒、例えばトルエン等の炭化水素溶媒中に添加して反応させ、３−アミノプロピルシリル化されたシリカゲルを得る。この反応にあたって、シリカゲルは乾燥しておくことが好ましい。反応温度としては２０℃〜１００℃程度が採用される。
続いて、このようにして得られた３−アミノプロピルシリル化されたシリカゲルと下記の構造式（２）
【化４】

［式中、Ｒ_４、Ｒ_８およびＲ_１２は前記の意味を表わし、Ｒ_１３は−ＯＨ、−ＯＣＨ_３、−ＮＨＣＨ_３またはハロゲン原子を表わす。］
で表わされる擬クラウンエーテル化合物とを反応させ、３−アミノプロピルシリル基中のアミノ基と−ＣＯＲ_１３を縮合することにより、本発明のクロマトグラフィー用固定相を得ることができる。
【０００９】
式（２）で表わされる擬クラウンエーテル化合物は、式（２）中のＲ_８およびＲ_１２がフェニルのものは、例えば、次のようにして製造することができる。
先ず、マンデル酸エステルとジヒドロピランを反応させマンデル酸エステルテトラヒドロピラン保護体を製造した後還元してアルコール体とし、そのアルコール体を３，５−ジブロモメチル−４−メトキシブロモベンゼンと反応させる。次に、その反応生成物とジエチレングリコールトシラート等を反応させてＢｒ基を有する擬クラウンエーテル化合物を生成させた後、そのＢｒ基を−ＣＯＲ_１３に常法により置換することにより式（２）で表わされる擬クラウンエーテル化合物を得ることができる。
【００１０】
本発明のクロマトグラフィー用固定相は、クロマトグラフィー用充填剤として、アミン、アミノアルコール、アミノ酸の分離等に使用される。特に、式（１）の擬クラウンエーテル基として光学活性なものを用いた場合は、各種光学異性体分離用のカラムとしても用いることができる。例えば、ナフチルエチルアミン、フェニルアラニン、トリプトファン、アラニンナフチルエステル、フェニルプロパノールアミン等の光学異性体分離用に用いることができる。
クロマトグラフィー用充填剤としての使用の条件は通常のクロマトグラフィーの使用の条件と特に異なることはない。
【００１１】
【発明の効果】
本発明のクロマトグラフィー用固定相は、通常クロマトグラフィー用充填剤として使用され、特に各種光学異性体分離において高い分離能を示すのみならず、その耐久性が著しく向上されている。その結果、従来はカラムの耐久性の点から用いることができなかった移動相を用いることができ、分析することができなかった対象も分析できるようになり、又従来は採用することができなかった分析条件も採用できるようになった。例えば、従来困難であった疎水性アミンの光学異性体分離が可能になった。すなわち本発明によって、移動相、分析対象や分析条件の選択範囲を大きく広げることができる。さらに、本発明のクロマトグラフィー用固定相を用いることにより、クロマトグラフィー用カラムの寿命を延ばすことができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明を実施例にてより詳細に説明するが、実施例は本発明の範囲をなんら限定するものではない。
【００１３】
合成例１キラルクラウンエーテル（１）の合成
（１）(S)-(+)-マンデル酸３０．５ｇを脱水メタノール２００ｍＬに溶解させ、氷浴で冷却下、塩化チオニル１６．５ｍＬを滴下ロートで滴下し、そのまま１時間攪拌させた。その後減圧濃縮し、有機溶媒で抽出を行い、有機層を飽和食塩水で洗浄した。洗浄後の有機層を無水ＭｇＳＯ_４で乾燥させた後濃縮して、(S)-(+)-マンデル酸メチルエステル（以下１−１と記す）を得た。
（２）（１−１）５０．８ｇを蒸留したＣＨＣｌ_３７００ｍＬに溶解させ、ジヒドロピラン１１０ｍＬを加えて氷浴下で１５分攪拌し、そこへpyridinium p-toluene sulfonate（以下ＰＰＴＳと記す）４．０１ｇを加えた。室温に戻して３時間攪拌した後、水、飽和食塩水で洗浄した。その後無水ＭｇＳＯ_４で乾燥、濃縮し、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、(S)-(+)-マンデル酸メチルテトラヒドロピラン保護体（１−２）を得た。
【００１４】
（３）テトラヒドロフラン９００ｍＬに、窒素気流下、シリコーンオイル／ドライアイス冷却下、水素化アルミニウムリチウム（ＬＡＨ）１１．０ｇを加え、さらにテトラヒドロフラン１００ｍＬに溶かした（１−２）７２．９ｇを滴下した。４時間還流させた後シリコーンオイル／ドライアイスで０℃まで冷却し、アセトン４２．５ｍＬを加えた。一晩攪拌した後、この溶液を吸引ろ過した。有機溶媒で抽出した後、有機層を飽和食塩水で洗浄、無水ＭｇＳＯ_４で乾燥、濃縮して、下記構造式で表わされるアルコール体（１−３）を得た。
【化５】

式中ＴＨＰは、テトラヒドロピラン基を表わす。
（４）2,6-Bis(hydroxymethyl)-4-bromo phenol２４９．３ｇを、アセトン１．５Ｌに溶解させ、これにジメチル硫酸１４９．１ｇを加えた。その後炭酸カリウム２２２．０ｇを加え、５５℃で２０時間加熱した後、氷浴下で水酸化ナトリウム水溶液を加えた。減圧濃縮し、酢酸エチルで抽出、飽和食塩水で洗浄後、無水ＭｇＳＯ_４で乾燥、濃縮して、ブロモフェノールメトキシ体（１−４）を得た。
【００１５】
（５）（１−４）５．０３ｇを脱水テトラヒドロピラン７０ｍＬに溶解させ、これにＰＢｒ_３８．２ｇの脱水テトラヒドロピラン溶液７０ｍＬを氷浴下で滴下し室温で３時間攪拌し、続いて氷浴下で冷水を５０ｍＬ加えた。有機溶媒で抽出し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄後、無水ＭｇＳＯ_４で乾燥、濃縮し、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、下記構造式で表わされるトリブロミド体（１−５）を得た。
【化６】

（６）窒素気流下、６０％ｏｉｌ水素化ナトリウム７．８１ｇを脱水テトラヒドロピラン３００ｍＬに溶解させ、そこへ脱水テトラヒドロピラン１５０ｍＬに溶解させた（１−３）１８．６ｇを滴下した。還流させながら、脱水テトラヒドロピラン１５０ｍＬに溶解させた（１−５）１２．０ｇを滴下し、６時間還流させた後４５℃の熱をかけて一晩攪拌した。氷浴下で水３５ｍＬを滴下した後、溶液を減圧濃縮し、有機溶媒で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄した後無水ＭｇＳＯ_４で乾燥、濃縮した。生成物を脱水エタノール１２５ｍＬに溶解させ、ＰＰＴＳ０．９６６ｇを加え、５０℃の熱をかけて一晩攪拌した。溶媒を減圧濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、下記構造式で表わされる（S,S）-ジオール体（１−６）を得た。
【化７】

【００１６】
（７）窒素気流下、６０％ｏｉｌ水素化ナトリウム２．４８３ｇを脱水テトラヒドロピラン７００ｍＬに溶解させ、還流下、脱水テトラヒドロピラン１００ｍＬに溶解させたジエチレングリコールジトシラート７．９６０ｇと（１−６）の９．３０２ｇの混合溶液を針付き滴下ロートを用いて滴下した。２０時間攪拌した後、ＤＭＳＯを４５ｍＬ滴下し、さらに３３時間攪拌した。その後氷浴下で水２０ｍＬを滴下し、溶液を減圧濃縮させ、有機溶媒で抽出し、有機層を飽和食塩水で洗浄した後無水ＭｇＳＯ_４で乾燥、濃縮して、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、キラルクラウンエーテルブロモ体（１−７）を得た。
（８）窒素気流下、（１−７）０．８３９ｇを脱水テトラヒドロピラン２５ｍＬに溶解させ、ドライアイス−エタノールバスで−７１℃まで冷却させる。これにｎ−ブチルリチウム／ヘキサン溶液３．２ｍｍｏｌ相当を滴下し、１．５時間攪拌した後、二酸化炭素を入れさらに２時間攪拌した。室温まで上昇させ、さらに２０時間攪拌を続けた。１Ｎ塩酸３ｍＬを滴下した後、有機溶媒で抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄、無水ＭｇＳＯ_４で乾燥、濃縮して、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、下記構造式で表わされるキラルクラウンエーテル（１）を得た。
【化８】

【００１７】
合成例２キラルクラウンエーテル（２）の合成
窒素気流下、水素化ナトリウム２．７３６ｇを加えた脱水ジメチルホルムアミド１００ｍＬ溶液に、氷浴下、エタンチオール５．４ｍＬを滴下した。２時間攪拌した後、キラルクラウンエーテル（１）１．７８２ｇの脱水ジメチルホルムアミド溶液１００ｍＬを滴下し、８０℃で３時間攪拌した。氷浴下、水２０ｍＬを滴下し、０．５Ｎ塩酸水溶液を添加してｐＨを４．０として析出を行い、ジエチルエーテルで抽出した。有機層を飽和食塩水で洗浄、無水ＭｇＳＯ_４で乾燥、濃縮して、粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、下記構造式で表わされるキラルクラウンエーテル（２）を得た。
【化９】

【００１８】
実施例１固定相（１）の合成
シリカゲル（平均粒径５μｍ、平均孔径１２０Å、表面積３３０ｍ^２／ｇ）１０ｇを減圧下に１３０℃で４時間乾燥させた後、３−アミノプロピルトリエトキシシラン２０ｇの脱水トルエン（２００ｍＬ）溶液に加え、６０℃で６時間攪拌した。次いで、濾過して得られた固体をクロロホルム３００ｍＬ、メタノール３００ｍＬで順次洗浄し、乾燥して、３−アミノプロピルシリル化されたシリカゲル（以下、「ＡＰＳ」と記す）を得た。元素分析結果より、３−アミノプロピル基がシリカゲル１ｇあたり約０．８５ｍｍｏｌグラフト化されたものと算定された。
合成されたキラルクラウンエーテル（１）１．４８ｇを脱水テトラヒドロフラン４０ｍＬに溶解し、氷冷下に攪拌しながらＮ−エトキシカルボニル−２−エトキシ−１，２−ジヒドロキノリン０．８５ｇを加え、氷冷下１時間攪拌した。これに前述のＡＰＳ２．５０ｇを加えて懸濁させ、室温で１８時間攪拌した。次いで、濾過して得られた固体をテトラヒドロフラン、クロロホルム、メタノール各１００ｍＬで順次４回洗浄し、乾燥して、本発明の固定相（１）を得た。
【００１９】
実施例２固定相（２）の合成
合成されたキラルクラウンエーテル（２）１．４４ｇを脱水テトラヒドロフラン４０ｍＬに溶解し、氷冷下に攪拌しながらＮ−エトキシカルボニル−２−エトキシ−１，２−ジヒドロキノリン０．８５ｇを加え、氷冷下１時間攪拌した。これに前述のＡＰＳ２．５０ｇを加えて懸濁させ、室温で１８時間攪拌した。次いで、濾過して得られた固体をテトラヒドロフラン、クロロホルム、メタノール各１００ｍＬで順次４回洗浄し、乾燥して、本発明の固定相（２）を得た。
【００２０】
実施例３
試料（ナフチルエチルアミン、フェニルプロパノールアミン、トリプトファン、フェニルアラニン、3,4-ジヒドロキシフェニルアラニン（表中ＤＯＰＡと略す）、イソロイシン、メチオニン、アラニン-β-ナフチルアミドの各々のラセミ体混合物）をそれぞれ測定する移動相に溶解し、試料濃度約１ｍｇ／ｍＬ溶液として、上記実施例１および２で得られる固定相を詰めたカラムにより下記条件下に分析して、保持係数及び分離係数を求めた。結果を表１に示す。
【００２１】
移動相Ａ：過塩素酸水溶液（ｐＨ＝２．０）／アセトニトリル（７０／３０）
移動相Ｂ：過塩素酸水溶液（ｐＨ＝１．３）／アセトニトリル（９０／１０）
移動相Ｃ：過塩素酸水溶液（ｐＨ＝２．０）／アセトニトリル（９０／１０）
移動相Ｄ：ヘキサン／エタノール／トリフルオロ酢酸（７０／３０／０．５）
移動相Ｅ：ヘキサン／クロロホルム／エタノール／トリフルオロ酢酸
（１０／８０／１０／０．５）
移動相Ｆ：ヘキサン／エタノール／トリエチルアミン（７０／３０／０．５）
カラム温度：室温
カラム１：固定相（１）を充填したカラム（内径４．６ｍｍ、長さ１５ｃｍ）
カラム２：固定相（１）を充填したカラム（内径２．１ｍｍ、長さ１５ｃｍ）
カラム３：固定相（２）を充填したカラム（内径２．１ｍｍ、長さ１５ｃｍ）
【００２２】
【表１】

Claims

下記の構造式（１）

［式中、Ｒ_１、Ｒ_２およびＲ_３は、それぞれ独立に一価の基であって、Ｒ_１、Ｒ_２およびＲ_３の中で少なくとも一つは担体と反応し化学結合を形成し得る基である。Ｒ_４は、水素または炭素数１から１０のアルキル基を表す。Ｒ_５、Ｒ_６、Ｒ_７、Ｒ_８、Ｒ_９、Ｒ_１０、Ｒ_１１およびＲ₁₂は、それぞれ独立に、水素、または置換基を有していてもよい炭素数１から３０のアルキル基、環状アルキル基またはアリール基を表すが、Ｒ_６とＲ_７及びＲ₁₀とＲ₁₁はそれぞれ結合して、炭素数２から６０のアルキレン基を形成してもよい。ｎは１から１０の整数を表す。Ｘは、−ＮＨＣＯ−またはＮＨ−を表す。］
で表わされる光学活性なオルガノシラン化合物が、担体に化学結合していることを特徴とするクロマトグラフィー用固定相。
構造式（１）において、Ｒ_１、Ｒ_２およびＲ_３が、それぞれ独立に、アルキル基、アルコキシ基、ヒドロキシル基またはハロゲン原子を表すことを特徴とする請求項１記載のクロマトグラフィー用固定相。
構造式（１）において、ｎが３、Ｘが−ＮＨＣＯ−基、Ｒ _４が水素またはメチル基、Ｒ _５、Ｒ _６、Ｒ _７、Ｒ _９、Ｒ _１０及びＲ _１１が水素、Ｒ _８及びＲ _１２がそれぞれ独立に、フェニル基、１−ナフチル基、１−アダマンチル基、１−（３，５−ジメチル）フェニル基または１−ビ−２−ナフチル基である請求項１又は２記載のクロマトグラフィー用固定相。
構造式（１）において、ｎが３、Ｘが−ＮＨＣＯ−基、Ｒ _４がメチル基、Ｒ _５、Ｒ _６、Ｒ _７、Ｒ _９、Ｒ _１０及びＲ _１１が水素、Ｒ _８及びＲ _１２がフェニル基である請求項１又は２記載のクロマトグラフィー用固定相。
担体がシリカゲルである請求項１〜４のいずれか記載のクロマトグラフィー用固定相。
３−アミノプロピルシリル化されたシリカゲルと、下記構造式（２）
構造式（２）

［式中、Ｒ _４がメチル基、Ｒ _８およびＲ _１２がフェニル基を表わし、Ｒ _１３は−ＯＨ、−ＯＣＨ _３、−ＮＨＣＨ _３またはハロゲン原子を表わす。］
で表わされる光学活性なクラウンエーテル化合物とを縮合反応させることを特徴とするクロマトグラフィー用固定相の製造方法。