JP4677623B2

JP4677623B2 - 液体クロマトグラフィー用担体、該担体を充填したクロマトグラフィー用カラム、及び該カラムを用いた有機物の分離方法

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Publication number: JP4677623B2
Application number: JP2007516261A
Authority: JP
Inventors: 雅彦沼田; 嘉枝青柳; 葉子津田
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2026-05-12
Also published as: US20090095676A1; JPWO2006123576A1; WO2006123576A1

Description

本発明は、芳香族化合物をはじめとする有機化合物の分離に好適に用いられる液体クロマトグラフィー用担体、該担体を充填したクロマトグラフィー用カラム、及び該カラムを使用する有機化合物の分離方法に関する。

芳香族環を持つ有機化合物には、発ガン性を示すベンゾピレンなどの多環芳香族炭化水素（ＰＡＨ）や揮発性で大気汚染物質として知られるベンゼン・トルエン類など様々な環境汚染物質が知られており、それらについて環境中の濃度を適宜監視する必要があるが、その精確な分析は一般に容易ではない。

重要な汚染物質であり、やはり芳香族化合物であるポリクロロビフェニル（ＰＣＢ）を例にして説明すると、排水・廃油・食品など様々な媒質に含まれるＰＣＢを物理・化学的性質の類似した鉱物油などの油分などと分離することは一般に困難であって、しばしばそれら妨害物質の混入が定量操作に用いるガスクロマトグラフィー装置の汚損やＰＣＢ分析精度の低下の原因となる。そこで通常はＰＣＢを試料マトリックスからある程度分離してからガスクロマトグラフィーにかける必要がある。

例えば絶縁油中のＰＣＢの公定分析法である「特別管理産業廃棄物に係る基準の検定方法」（平成４年厚生省告示第１９２号、改正平成１０年８月第２２２号）や工業廃水などの公定分析法であるＪＩＳＫ００９３などでは、極性溶媒であるジメチルスルホキシドによってＰＣＢを大部分の油分より抽出分離する、強酸である濃硫酸や発煙硫酸、あるいは強アルカリである水酸化カリウムによって妨害物質を分解除去する、シリカゲル・アルミナなどの充填剤を用いたクロマトグラフィーにより各成分を相互に分離するなどといった方法が規定されているほか、近年はゲル浸透クロマトグラフィーを用いた分離操作も開発されている（非特許文献１参照）。
環境化学、２００３、[１３]、Ｐ１０３３

しかし、極性溶媒・強酸・アルカリなどを用いた液−液抽出法は、その操作が煩雑な上に、有害性の高い試薬を比較的大量に扱う必要のあることが問題であった。
一方、クロマトグラフィーは物質を相互に分離する手段として信頼性が高く、操作法も比較的簡便であり、ＰＣＢ等分離の目的では上述のシリカゲル・アルミナなどの他、シリカゲル表面をアミノプロピル基・シアノ基等で修飾したものなど、表面が親水性の担体を用いたいわゆる順相カラムを用い、ヘキサン等の非〜微極性溶媒を移動相とする方法が広く行われている（例えば、非特許文献２、特許文献１参照）。
Fresenius Journal of Analytical Chemistry, 1993, [346], P766 特開２００３−１１４２２２号公報

しかしこれら順相クロマトグラフィー、あるいは前述したゲル浸透クロマトグラフィー、いずれの方法においても十分な分離を行うためには一般に長大なカラムを用いて大量の有機溶媒による溶出を行わねばならず、作業の効率やコスト、作業者の安全や環境面で改善の余地があるといえる。

したがって、本発明は上記のような従来技術の問題点を解消して、少量の担体および有機溶媒でＰＣＢ等の芳香族化合物を他の物質から特異的かつ迅速に回収できるクロマトグラフィー担体、該担体を充填したクロマトグラフィー用カラム、及び該カラムを使用した効率的なＰＣＢ等の有機化合物の分離法を提供することを目的とする。

本発明者等は鋭意検討した結果、スルホキシド基を含有する有機基を、有機溶媒に不溶性の支持体に共有結合又はイオン結合により直接固定して、クロマトグラフィー担体を構成することによって上記課題が解決されることを発見し、本発明を構成したものである。

すなわち、本発明は次の１〜１１の構成を採用するものである。
１．次の一般式（１）で表されるスルホキシド基を含有する有機基を、有機溶媒に不溶性の支持体に共有結合又はイオン結合により直接固定したことを特徴とするクロマトグラフィー用担体：
Ｒ_１−ＳＯ−Ｒ_２− （１）
（式中、Ｒ_１は炭素数１〜３のアルキル基、Ｒ_２は炭素数１〜１０の２価の炭化水素基を表す。）
２．クロマトグラフィー用担体が、芳香族化合物用のクロマトグラフィー用担体であることを特徴とする１に記載のクロマトグラフィー用担体。
３．上記一般式（１）で表されるスルホキシド基を含有する有機基を、イミン結合、アミド結合又はエステル結合、又はシロキサン結合を介して支持体に固定したことを特徴とする１又は２に記載のクロマトグラフィー用担体。
４．支持体が、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、チタニア及びシリカゲルからなる群から選択された多孔質粒子であることを特徴とする１〜３のいずれかに記載のクロマトグラフィー用担体。
５．支持体である多孔質粒子の粒径が５〜２００μｍで、比表面積が１００〜７００ｍ^２／ｇであることを特徴とする１〜４のいずれかに記載のクロマトグラフィー用担体。
６．上記一般式（１）で表されるスルホキシド基の含有量が、０．２〜２．５ｍｍｏｌ／ｇ−支持体であることを特徴とする１〜５のいずれかに記載のクロマトグラフィー用担体。
７．カラムに１〜６のいずれかに記載されたクロマトグラフィー用担体を充填したことを特徴とするクロマトグラフィー用カラム。
８．７に記載されたクロマトグラフィー用カラムに、芳香族化合物を含有する試料を添加し、非極性溶媒により芳香族化合物以外の成分を溶出した後に、引き続き非極性溶媒により、或いは極性溶媒を含む溶媒により芳香族化合物を溶出させることを特徴とする芳香族化合物の分離方法。
９．芳香族化合物がハロゲン化芳香族化合物であることを特徴とする８に記載の芳香族化合物の分離方法。
１０．ハロゲン化芳香族化合物がポリクロロビフェニルであることを特徴とする９に記載の芳香族化合物の分離方法。
１１．芳香族化合物が多環芳香族炭化水素であることを特徴とする８に記載の芳香族化合物の分離方法。

本発明によれば、長大なカラムや大量の有機溶媒による溶出を必要とせずに、少量の担体及び有機溶媒でＰＣＢやＰＡＨ等の芳香族化合物を他の物質から特異的かつ迅速に回収できるクロマトグラフィー用担体を得ることができる。また、このクロマトグラフィー用担体を充填したカラムを使用することにより、ＰＣＢやＰＡＨなどの芳香族化合物を効率良く分離することができる。

実施例２における分離カラムからの溶出に用いた溶媒の量と溶出した油分およびＰＣＢの回収率を示すグラフである。実施例４における分離カラムからの溶出に用いた溶媒の量と溶出した油分およびＰＣＢの回収率を示すグラフである。比較例１における分離カラムからの溶出に用いた溶媒の量と溶出した油分およびＰＣＢの回収率を示すグラフである。実施例１０における分離カラムからの溶出に用いた溶媒の量と溶出した油分およびＰＣＢの回収率を示すグラフである。実施例１２における分離カラムからの溶出に用いた溶媒の量と溶出した油分およびＰＡＨの回収率を示すグラフである。実施例１３における分離カラムからの溶出に用いた溶媒の量と溶出した油分およびＰＣＢの回収率を示すグラフである。実施例１４における分離カラムからの溶出に用いた溶媒の量と溶出した油分およびＰＣＢの回収率を示すグラフである。

本発明では、次の一般式（１）で表されるスルホキシド基を含有する有機基を、有機溶媒に不溶性の支持体に共有結合又はイオン結合により直接固定することによりクロマトグラフィー用担体を構成する。
Ｒ_１−ＳＯ−Ｒ_２− （１）
（式中、Ｒ_１は炭素数１〜３のアルキル基、Ｒ_２は炭素数１〜１０の２価の炭化水素基を表す。）

上記一般式（１）で表されるスルホキシド基を含有する有機基を、有機溶媒に不溶性の支持体に固定するには、例えば下記の一般式（２）で表される、ＳＯに炭素数１〜３程度のアルキル基（Ｒ_１）と脂肪族ないし芳香族の炭化水素骨格（Ｒ_２）が結合し、さらにＲ₂には水酸基、アミノ基、カルボキシル基、ホルミル基、クロロシリル基、アルコキシシリル基など、支持体に結合する際に必要な官能基Ｘを１つ以上有する、スルホキシド化合物を使用することができる。
Ｒ_１−ＳＯ−Ｒ_２−Ｘ（２）
（式中、Ｒ_１は炭素数１〜３のアルキル基、Ｒ_２は炭素数１〜１０の２価の炭化水素基、そしてＸは水酸基、アミノ基、カルボキシル基、ホルミル基、クロロシリル基又はアルコキシシリル基を表す。）
なお、上記式中のＲ_２としては、炭素数が１〜１０の脂肪族又は芳香族炭化水素基を用いることが好ましい。特に好ましいＲ_２としては、炭素数が１〜４の脂肪族炭化水素又はベンジル基が挙げあられる。Ｒ_２の炭素数が大きすぎる場合には、疎水性相互作用により脂肪族炭化水素などもまた本担体に保持されることになり、分離効率の低下をもたらす。

スルホキシド基をもつこれらの化合物を入手しがたい場合には、相当するスルフィド化合物を１．０〜１．２倍程度のモル数の過酸化水素あるいは過ヨウ素酸塩など適当な酸化剤によって支持体に結合する前あるいは後に酸化することにより、スルホキシドに変換するようにしてもよい。

本発明における溶媒に不溶な支持体としては、上記の官能基と結合可能な官能基を有するものであれば特に制限はないが、スルホキシド基を支持体に高密度に結合させて分離すべき物質とスルホキシド基を十分に相互作用させると同時に、移動相の流れの乱れを抑えて物質間の分離をより良好なものとするためには、多孔質の球状粒子を使用するのが最も望ましい。たとえばこの目的に、ポリスチレン、ポリビニルアルコールなどの有機高分子や、シリカゲルなどの無機物質など、さらにそれらの表面を化学的に修飾して必要な官能基を導入したものなどを用いることができる。

本発明では、上記のスルホキシド化合物を、適宜に公知の反応を適用することにより共有結合あるいはイオン結合を介して、支持体に直接固定することで、クロマトグラフィー用担体を調製することができる。
このような反応を例示すれば、例えばアミノ基とホルミル基は直接反応し、脱水縮合によってイミンとして相互に結合する。また、カルボキシル基は塩化チオニル、カルボジイミドなどにより活性化され、アミノ基、水酸基とアミド結合またはエステル結合を形成する。その他にクロロシリルまたはアルキルシリル基と支持体であるシリカゲル表面の水酸基との縮合、あるいは１〜４級アミンとカルボキシル基またはスルホン基との間のイオン結合などを利用して固定を行うことができる。

本発明によって得られる、側鎖にスルホキシド基を有するクロマトグラフィー用担体は、通常のオープンカラムを利用した液体クロマトグラフィー、耐圧性のカラムに充填してポンプにより移動相を高圧で送液することで迅速な分離を可能とする高速液体クロマトグラフィー、また小型のカートリッジ等に充填して取り扱いを簡便にしたいわゆる固相抽出などに適用することができ、それぞれＰＣＢ等の分離操作に用いることができる。

本発明の分離方法は、上記の本発明により得られる担体を充填したカラムに、例えばＰＣＢ等の芳香族化合物を含む試料を添加した後に、ヘキサン等の非極性溶媒を加えることで鉱物油などのおもに脂肪族化合物からなる成分を溶出させ、しかる後に溶媒による溶出を継続して芳香族化合物を回収し、相互の分離を行うという過程からなる。
その際、芳香族化合物の溶出には引き続き非極性溶媒を用いてもかまわないが、アセトンなどの極性溶媒、あるいは極性溶媒と非極性溶媒の適当な混合物により溶出を行えばより迅速な回収が可能である。

従来のシリカゲルやアミノ基修飾シリカゲル等は、芳香族化合物に対する特異性があまり大きくないために、ＰＣＢ等と他の物質との十分な分離を行うためには長大なカラムを用いて、大量の有機溶媒による溶出を行わなければならなかった。これに対して、スルホキシド基はベンゼン環と特異的な相互作用をするために、ＰＣＢ等の芳香族化合物はスルホキシド基を持つ本発明の担体に保持されやすく、従って大部分の夾雑物に比べて遅く溶出されるので、より効率のよい分離を実施することが可能となる。さらに分離条件を選べば、該クロマトグラフィー担体は化合物群のおおまかな分画だけではなく、個別の有機化合物の相互分離にも利用することが可能である。

なお、本発明の担体を用いたクロマトグラフィーの前に、シリカゲル等を充填した短いカラムないしカートリッジに試料を通過させることで、これらの担体に非可逆的に吸着する成分をあらかじめ除くことができる。そのような前処理を施した試料を用いれば、本発明の担体は分離操作後にアセトンなどの極性溶媒およびヘキサンなどの非極性溶媒によって洗浄再生し反復使用することが可能となり、コストの低減を図ることができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。
（実施例１）
３−（メチルチオ）プロピオンアルデヒド（CH₃-S-(CH₂)₂-CHO）２５ｇをアミノプロピル化シリカゲル（粒径約０．０２〜０．１ｍｍ、細孔径５４Å、比表面積５２１ｍ^２／ｇ、アミノ基密度３．１μｍｏｌ／ｍ^２）２５ｇに加え、０℃で３時間反応させてイミンとして結合させた。これをメタノールで十分洗浄した後に、真空乾燥して得られた担体中のイオウの重量分析結果より、スルフィドが担体の乾燥重量１ｇに対して１．４ｍｍｏｌ固定化されていることが確かめられた。そこで、この担体１０ｇに対し０．０５Ｍメタ過ヨウ素酸ナトリウム水溶液２９ｍＬを加え、０℃で２４時間反応させてスルフィドをスルホキシドに酸化した。これを純水及びアセトンで十分洗浄した後、真空乾燥を行って、スルホキシドで修飾された担体を得た。この担体２．５ｇを内径１０ｍｍのガラスカラム（フッ素樹脂コック付き）にアセトンを用いて湿式充填し、ＰＣＢ分離用カラムとした。

（実施例２）
約４ｐｐｍのＰＣＢ混合物（カネカ社製、カネクロール３００，４００，５００，６００の１：１：１：１混合物）を含む鉱物油（変圧器用絶縁油）０．２５ｍＬを、０．３ｇのシリカゲルを充填した小型カラム（内径８．５ｍｍ）に加え、シリカゲルに非可逆的に吸着する成分を吸着させた後に、８ｍＬのヘキサンで溶出した。つぎに、溶出液を０．２ｍＬにまで窒素気流で濃縮し、これを上記実施例１で得られたＰＣＢ分離用カラムに加えて、ヘキサン６ｍＬ、引き続いてヘキサン／アセトン混合液（体積比４：１）によって溶出させ、鉱物油とＰＣＢの分離を行った。
溶出液を適当量に分けて回収し、蒸発残留成分の重量から鉱物油の回収率を、各溶出液を一定量に濃縮しガスクロマトグラフィー−質量分析計（ＧＣ／ＭＳ）に注入して得られた各ＰＣＢ同族体のピーク面積からＰＣＢの回収率をそれぞれ求めて溶出パターンを作成し、図１に示した。図１から明らかなように、ＰＣＢと鉱物油との分離は良好であり、クロマトグラム上でも油分によるＰＣＢ同族体ピークへの妨害は確認できなかった。

（実施例３）
実施例１で使用したアミノプロピル化シリカゲル１５ｇを冷却管の付いた４つ口フラスコに入れ、１５０ｍＬの無水テトラヒドロフランと５ｇのトリエチルアミンを加えた。窒素雰囲気下、内容物を撹拌しつつ、３−（メチルチオ）プロピオン酸クロリド（CH₃-S-(CH₂)₂-COCl）５ｇを滴下漏斗から徐々に加え、全量を加え終わった後に８０℃の湯浴上で還流しつつ２時間反応させ、スルフィドがアミド結合をした支持体を得た。これをメタノールで十分洗浄した後に、真空乾燥して得られた担体中のイオウの重量分析結果より、スルフィドが担体の乾燥重量１ｇに対して０．８４ｍｍｏｌ固定化されていることが確かめられた。
この乾燥担体５ｇを取り、１５ｍＬのアセトン中で３０％過酸化水素水０．６ｍＬと室温で７日間反応させてスルフィドをスルホキシドに酸化した。これをアセトンで十分洗浄した後、真空乾燥を行って、スルホキシドで修飾された担体を得た。この担体２．５ｇを実施例１と同様にガラスカラムに充填し、ＰＣＢ分離用カラムとした。

（実施例４）
約４ｐｐｍのＰＣＢ混合物（カネカ社製、カネクロール３００，４００，５００，６００の１：１：１：１混合物）を含む鉱物油（変圧器用絶縁油）０．２５ｍＬを、実施例２と同様にシリカゲル充填小型カラムで処理した後に、同様にヘキサンで溶出し濃縮した溶出液を実施例３で得られたＰＣＢ分離用カラムに加えて、ヘキサンによって溶出させ、鉱物油とＰＣＢの分離を行った。実施例２と同様の方法で鉱物油とＰＣＢの溶出パターンを求め、図２に示した。そして、実施例と同様に鉱物油成分とＰＣＢは良好に分離したことが確認された。

（比較例１）
実施例１で使用したアミノプロピル化シリカゲル２．５ｇを、実施例１と同様にしてガラスカラムに充填し、ＰＣＢ分離用カラムとした。
約４ｐｐｍのＰＣＢ混合物（カネカ社製、カネクロール３００，４００，５００，６００の１：１：１：１混合物）を含む鉱物油（変圧器用絶縁油）０．２５ｍＬを実施例２と同様にシリカゲル充填小型カラムで処理した後に、同様にヘキサンで溶出し濃縮した溶出液をこのＰＣＢ分離用カラムに加えて、ヘキサンによって溶出させ、鉱物油とＰＣＢの分離を行った。そして実施例２と同様の方法で鉱物油とＰＣＢの溶出パターンを求め、図３に示した。
実施例２、４と異なり、鉱物油成分とＰＣＢは十分には分離できず、実施例２、４と同等の分離能を得るためには、少なくとも５倍量の担体と溶出のための溶媒が必要であったことから、本発明によるクロマトグラフィー担体の高い分離効率が確認された。

（実施例５）
プロピルカルボン酸修飾シリカゲル４ｇ（粒径約０．０２〜０．１ｍｍ、細孔径５４Å、比表面積５２１ｍ^２／ｇ、カルボキシル基密度０．８ｍｍｏｌ／ｇ）を三角フラスコに入れ、２５ｍＬのリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．５）、１．９ｇの１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）−カルボジイミド塩酸塩、０．９２ｇのＮ−ヒドロキシサクシンイミドを加え、室温で振とうして２．５時間反応させた。
カルボジイミドによってカルボキシル基が活性化された支持体をリン酸ナトリウム緩衝液で洗浄した後、リン酸ナトリウム緩衝液２５ｍＬとＤＬ−メチオニンスルホキシド１．７ｇを加え、室温で振とうして２時間反応させた。これを純水およびアセトンで十分洗浄した後に真空乾燥を行って、支持体表面のカルボキシル基とメチオニンスルホキシド中のアミノ基がアミド結合した担体を得た。この担体中のイオウの重量分析結果より、スルホキシドが担体の乾燥重量１ｇに対して０．７ｍｍｏｌ固定化されていることが確かめられた。この担体２．５ｇを内径１０ｍｍのガラスカラム（フッ素樹脂コック付き）にアセトンを用いて湿式充填し、ＰＣＢ分離用カラムとした。このカラムは、良好なＰＣＢ分離性能を有する。

（実施例６）
シリカゲル１５ｇ（粒径約０．０２〜０．１ｍｍ、細孔径５４Å、比表面積５２１ｍ^２／ｇ）を冷却管の付いたナスフラスコに入れ、２５ｍＬの無水トルエンを加えた。窒素雰囲気下、塩化チオニル（SOCl₂）１２．８ｍＬを滴下ろうとから徐々に加え、全量を加え終わった後に８０℃の湯浴上で還流しつつ２時間反応させた。これをロータリーエバポレーターにより８０℃で減圧乾燥し、シリカゲル表面の水酸基が塩素に置換された支持体を得た。
この乾燥担体に、３−（メチルチオ）プロパノール（CH₃-S-(CH₂)₃-OH）５ｇ、ピリジン２０ｍＬ、テトラヒドロフラン３０ｍＬの混合液を加え、８０℃の湯浴上で還流しつつ２時間反応させ、これをメタノール及びアセトンで十分洗浄した後、真空乾燥を行って、スルフィドで修飾された担体を得た。担体中のイオウの重量分析結果より、スルフィドが担体の乾燥重量１ｇに対して０．８４ｍｍｏｌ固定化されていることが確かめられた。この乾燥担体５ｇを取り、１５ｍＬのアセトン中で３０％過酸化水素水０．６ｍＬと室温で７日間反応させてスルフィドをスルホキシドに酸化した。これをアセトンで十分洗浄した後、真空乾燥を行って、スルホキシドで修飾された担体を得た。この担体２．５ｇを内径１０ｍｍのガラスカラム（フッ素樹脂コック付き）にアセトンを用いて湿式充填し、ＰＣＢ分離用カラムとした。このカラムは、良好なＰＣＢ分離性能を有する。

（実施例７）
３−（メチルチオ）プロピオン酸（CH₃-S-(CH₂)₂-COOH）０．７ｇに、アセトン１０ｍＬ、３０％過酸化水素水０．７ｍＬを加えて室温で７日間反応させてスルフィドをスルホキシドに酸化した。一方、５ｇの四級アミン修飾シリカゲル（シリカゲル表面に-(CH₂)₃N(CH₃)₃ ⁺Cl⁻を結合したもの、粒径約０．０２〜０．１ｍｍ、細孔径５４Å、比表面積５２１ｍ^２／ｇ、四級アミン密度０．９ｍｍｏｌ／ｇ）を十分量の炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄して塩化物イオンを炭酸水素イオンに置換し、その後十分量の純水・アセトンで洗浄した。このものに先の反応液を直接加え、ロータリーエバポレーターにより３５℃で減圧乾燥し、シリカゲル表面の四級アミノ基にスルホキシド中のカルボキシル基がイオン結合をした担体を得た。この担体中のイオウの重量分析結果より、スルホキシドが担体の乾燥重量１ｇに対して０．９ｍｍｏｌ固定化されていることが確かめられた。この担体２．５ｇを内径１０ｍｍのガラスカラム（フッ素樹脂コック付き）にアセトンを用いて湿式充填し、ＰＣＢ分離用カラムとした。このカラムは、良好なＰＣＢ分離性能を有する。

（実施例８）
３−（メチルチオ）プロピオンアルデヒド（CH₃-S-(CH₂)₂-CHO）５ｇを、実施例１で使用したアミノプロピル化シリカゲル５ｇに加え、０℃で３時間反応させてイミンとして結合させた。これを純水で十分洗浄した後に、純水５０ｍＬと水素化ホウ素ナトリウム０．１５ｇを加え、室温で２４時間反応させて、イミンを二級アミンに還元した。この担体を純水とアセトンで洗浄した後に真空乾燥して得られた担体中のイオウの重量分析結果より、スルフィドが担体の乾燥重量１ｇに対して１．４ｍｍｏｌ固定化されていることが確かめられた。そこでさらにこの担体に対し０．０５Ｍメタ過ヨウ素酸ナトリウム水溶液１５ｍＬを加え、０℃で２４時間反応させてスルフィドをスルホキシドに酸化した。これを純水及びアセトンで十分洗浄した後、真空乾燥を行って、スルホキシドで修飾された担体を得た。この担体２．５ｇを内径１０ｍｍのガラスカラム（フッ素樹脂コック付き）にアセトンを用いて湿式充填し、ＰＣＢ分離用カラムとした。このカラムは、良好なＰＣＢ分離性能を有する。

（実施例９）
実施例１のアミノプロピル化シリカゲル５ｇを冷却管の付いたナス型フラスコに入れ、５０ｍＬの無水テトラヒドロフランと１．７ｇのトリエチルアミンを加えた。内容物を撹拌しつつ、４−（メチルチオ）ベンゾイルクロリド（CH₃-S-(C₆H₄)-COCl）３．２ｇを徐々に加え、全量を加え終わった後に８０℃の湯浴上で還流しつつ２時間反応させ、スルフィドがアミド結合をした担体を得た。これをメタノールで十分洗浄した後に真空乾燥して得られた担体中のイオウの重量分析結果より、スルフィドが担体の乾燥重量１ｇに対して０．６８ｍｍｏｌ固定化されていることが確かめられた。
この乾燥担体５ｇを取り、１５ｍＬのアセトン中で３０％過酸化水素水０．３８ｍＬと室温で７日間反応させてスルフィドをスルホキシドに酸化した。これをアセトンで十分洗浄した後、真空乾燥を行ってスルホキシドで修飾された担体を得た。この固定相２．５ｇを実施例１と同様にガラスカラムに充填し、ＰＣＢ分離用カラムとした。

（実施例１０）
約４ｐｐｍのＰＣＢを含む鉱物油（変圧器用絶縁油）０．２５ｍＬを実施例１と同様にシリカゲル充填小型カラムで処理し、これを上記実施例９で得られたＰＣＢ分離用カラムに加えて、ヘキサンによって溶出させ、鉱物油とＰＣＢの分離を行った。実施例２と同様の方法で鉱物油とＰＣＢの溶出パターンを求めたところ、図４に示すように鉱物油成分とＰＣＢは良好に分離したことが確認された。

（実施例１１）
アミノ基と水酸基を表面に持つアクリル樹脂粒子（粒径約０．０４〜０．０９ｍｍ、アミノ基密度０．６ｍｍｏｌ／ｇ、水酸基密度０．６ｍｍｏｌ／ｇ）１．６ｇを共栓付きの三角フラスコに入れ、２５ｍＬの無水テトラヒドロフランと１ｇのトリエチルアミンを加えた。内容物を撹拌しつつ、３−（メチルチオ）プロピオン酸クロリド（CH₃-S-(CH₂)₂-COCl）１ｇを滴下ろうとから徐々に加え、全量を加え終わった後に室温で穏やかに振とうしつつ２時間反応させ、スルフィドがアミド結合およびエステル結合で固定化された担体を得た。これをメタノールで十分洗浄した後に真空乾燥して得られた担体中のイオウの重量分析結果より、スルフィドが担体の乾燥重量１ｇに対して１．０ｍｍｏｌ固定化されていることが確かめられた。その乾燥担体１．８ｇを取り、１２ｍＬのアセトン中で３０％過酸化水素水０．２ｍＬと室温で７日間反応させてスルフィドをスルホキシドに酸化した。これをアセトンで十分洗浄した後、真空乾燥を行って、スルホキシドで修飾された担体を得た。この担体１．２ｇを実施例１と同様にガラスカラムに充填し、ＰＣＢ分離用カラムとした。このカラムは、良好なＰＣＢ分離性能を有する。

（実施例１２）
実施例８のスルホキシド基が固定化された担体１．５ｇを内径４．４ｍｍ×長さ１５０ｍｍの高速液体クロマトグラフィー用ステンレスカラムに充填した。
各種ＰＡＨ（ナフタレン、フェナントレン、フルオランテン、ベンゾ[a]アントラセン、ペリレン、ベンゾ[ghi]ペリレン、各５０ｐｐｍ）を含む鉱物油（変圧器用絶縁油）０．２ｍＬをヘキサン０．８ｍＬで希釈し、このうち２０μＬを上記実施例１１で得られたカラムに負荷し、有機溶媒を毎分１ｍＬ流すことによって溶出させ（０〜１０分：ヘキサン１００％、１０〜６０分：０〜２０％ジクロロメタン／ヘキサンの直線グラジエント）、鉱物油とＰＡＨ相互の分離を行った。溶出液を適当量に分けて回収し、それぞれをガスクロマトグラフィー−質量分析計（ＧＣ／ＭＳ）に注入して得られた各ＰＡＨのピーク面積からＰＡＨの回収率を、紫外吸収（２５４ｎｍ）から鉱物油の回収率（相対値）をそれぞれ求めて溶出パターンを作成し、図５に示した。図５から明らかなように、芳香族環数が３以上のＰＡＨと鉱物油は明確に分離することができる。また、ＰＡＨ相互の分離については、芳香族環数が２以上であればそれぞれ分離が良好であり、ＰＡＨの分離用としても本担体が有効であることが確認された。

（実施例１３）
約４ｐｐｍのＰＣＢ混合物（カネカ社製、カネクロール３００，４００，５００，６００の１：１：１：１混合物）を含む鉱物油（芳香族化合物［アルキルジフェニルアルカン］を主成分とする絶縁油）０．２５ｍＬを、実施例２と同様にシリカゲル充填小型カラムで処理した後に同様にヘキサンで溶出し濃縮した溶出液を、実施例３で得られたＰＣＢ分離用カラムに加えて、ヘキサンによって溶出させ、鉱物油とＰＣＢの分離を行った。実施例２と同様の方法で鉱物油とＰＣＢの溶出パターンを求め、図６に示した。その結果、実施例２で用いた脂肪族炭化水素を主成分とする鉱物油よりはやや分離効率が劣るものの、鉱物油とＰＣＢの分離が確認された。

（実施例１４）
約４ｐｐｍのＰＣＢ混合物（カネカ社製、カネクロール３００，４００，５００，６００の１：１：１：１混合物）を含む植物油（コーン油）０．２５ｍＬを、実施例２と同様にシリカゲル充填小型カラムで処理した後に同様にヘキサンで溶出し濃縮した溶出液を、実施例３で得られたＰＣＢ分離用カラムに加えて、ヘキサンとアセトンによって溶出させ、植物油とＰＣＢの分離を行った。実施例２と同様の方法で植物油とＰＣＢの溶出パターンを求め、図７に示した。その結果、植物油成分の大部分がシリカゲルおよび実施例３の担体に非可逆的に吸着して除去されるとともに、残りの大部分もＰＣＢより遅れて溶出することで、植物油成分とＰＣＢが良好に分離できることが確認された。

Claims

次の一般式（１）で表されるスルホキシド基を含有する有機基を、有機溶媒に不溶性の支持体に共有結合又はイオン結合により直接固定したことを特徴とする、芳香族化合物を芳香族化合物以外の成分から分離するためのクロマトグラフィー用担体：
Ｒ_１−ＳＯ−Ｒ_２− （１）
（式中、Ｒ_１は炭素数１〜３のアルキル基、Ｒ_２は炭素数１〜１０の２価の脂肪族炭化水素基を表す。）
上記一般式（１）で表されるスルホキシド基を含有する有機基を、イミン結合、アミド結合又はエステル結合、又はシロキサン結合を介して支持体に固定したことを特徴とする請求項１に記載のクロマトグラフィー用担体。
支持体が、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、チタニア及びシリカゲルからなる群から選択された多孔質粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載のクロマトグラフィー用担体。
支持体である多孔質粒子の粒径が５〜２００μｍで、比表面積が１００〜７００ｍ^２／ｇであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクロマトグラフィー用担体。
上記一般式（１）で表されるスルホキシド基の含有量が、担体の乾燥重量１ｇに対して０．２〜２．５ｍｍｏｌであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のクロマトグラフィー用担体。
カラムに請求項１〜５のいずれかに記載されたクロマトグラフィー用担体を充填したことを特徴とするクロマトグラフィー用カラム。
請求項６に記載されたクロマトグラフィー用カラムに、芳香族化合物を含有する試料を添加し、非極性溶媒により芳香族化合物以外の成分を溶出した後に、引き続き非極性溶媒により、或いは極性溶媒を含む溶媒により芳香族化合物を溶出させることを特徴とする芳香族化合物の分離方法。
芳香族化合物がハロゲン化芳香族化合物であることを特徴とする請求項７に記載の芳香族化合物の分離方法。
ハロゲン化芳香族化合物がポリクロロビフェニルであることを特徴とする請求項８に記載の芳香族化合物の分離方法。
芳香族化合物が多環芳香族炭化水素であることを特徴とする請求項７に記載の芳香族化合物の分離方法。