JP6813247B2 - クロマトグラフィー用の固定相 - Google Patents

Description

本発明は、クロマトグラフィー用の固定相に関する。より詳しくは液体クロマトグラフィーや超臨界流体クロマトグラフィーに用いられる固定相に関する。

混合物の成分およびその含量を分析し、また分離精製するための方法として、クロマトグラフィーはもっとも有効な手段である。これは、カラムあるいはキャピラリーと呼ばれる管の中で空間的に固定された多孔質固体（固定相）と、その隙間を移動する流体（移動相）に対する物質固有の分配比（吸着平衡とも理解される）を利用して、異なる物質を分離するものである。その代表的なものとしてガスクロマトグラフィーと液体クロマトグラフィーがある。前者は移動相として気体を用いるものである。

しかし、分離対象が気相に混じって移動するためには、一定以上の蒸気圧がなければならず、そのため分子量が低く、また電荷を持たない比較的限られた分析対象にしか応用できない。一方、液体クロマトグラフィーは移動相として液体を用いるものであり、適切な移動相を選べば、大抵の物質に適用できる。

液体クロマトグラフィーとは別に、混合物の成分およびその含量を分析し、また分離精製するための方法として、超臨界流体クロマトグラフィー（ＳＦＣ）がある。これは、超臨界、あるいは亜臨界状態にある流体が、気体に比べてはるかに他の化合物をよく溶解し、液体に比べて低い粘度、高い拡散速度を有するという特徴を利用したものである。超臨界流体として二酸化炭素を用いるＳＦＣが安全性や装置上の理由から一般的に採用されており、徐々に利用が拡がりつつある。

液体クロマトグラフィーにおいては、極性の高い固定相と低い移動相の組み合わせを用いる順相クロマトグラフィー、この逆の極性である逆相クロマトグラフィーが代表的なモードである。最近はさらに両相とも極性であるＨＩＬＩＣといったものも注目されている。
これに対して、超臨界流体クロマトグラフィー（ＳＦＣ）は、その特徴が順相クロマトグラフィーに似ているといわれている。しかし、その特徴、メカニズムは未だよく解っていない点が多い。また超臨界、あるいは亜臨界二酸化炭素を主とする移動相から徐々に極性の強い移動相、すなわち逆相系に移行することにより広い極性範囲の分離対象をカバーする考え方もある。

液体クロマトグラフィー用の固定相として、ポリビニルピロリドンを利用する例が知られている。
具体的には、架橋によって溶媒に溶けなくしたポリ（１−ビニル−２−ピロリドン）（ＰＶＰ）の粒子をカラムに充填して固定相として用いた例が存在する（例えば、非特許文献１）。
また、硬質のゲルであるシリカゲルの表面にＰＶＰを結合することも試みられている。例えば、タンパクや微生物の分離においてシリカゲルを固定相とすると、いわゆる変性により目的物の性質が変わったり、回収率が著しく低くなることがあるため、これを防ぐために表面を親水性のポリマーで被覆し、シリカゲルの影響を遮蔽することを意図したものがある（非特許文献２）。
また、ＰＶＰを結合する方法についてはいくつかの試みがある。例えばＰＶＰをシリカゲル上にコーティングしたのち、γ−線によって架橋処理することが報告されている（非特許文献１）。また別の報告ではシリカゲルに、ビニル基やメタクリロキシ基を持つシランカップリング剤を結合した上で、これにビニルピロリドンモノマーを共重合させる方法が開示されている（非特許文献３）。しかし、これらは一般にピークがブロードであるためか、ＨＰＬＣのような液体クロマトグラフィーではあまり利用されていない。

ＳＦＣに用いられる固定相としては、例えば非特許文献４に紹介されるように、シリカゲルあるいはその表面を様々な原子団で修飾したものがある。
修飾基としては、様々な鎖長の飽和アルキル鎖を含むもの、ひとつあるいは二つのベンゼン環、縮合多環芳香族炭化水素基をアルキル鎖又は、アミド結合、エーテル結合を含むアルキル鎖でつないだもの、ハロゲン置換ベンゼン環を特徴とするもの、ハロゲン化アルキル基をつないだもの、２，３−ジヒドロキシプロピル基、ＣＮ基、ＮＨ_２基などの極性基をつないだもの、高分子修飾基として架橋ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールなどがある。また、グラファイト構造を持った炭素も特徴ある固定相である。これらの中で、特にＳＦＣにおいてよく用いられるものは、２−エチルピリジンと呼ばれる、（２−ピリジル）エチル基を結合したものであり、普通の固定相ではテーリングして幅広いピークを与える塩基性化合物もシャープなピークとなって溶出するだけでなく、酸性化合物も適度に保持可能であるため、好んで用いられる。

しかしながら、やはり非特許文献３に指摘されるように、様々な化合物に対する保持の傾向が相似的であり、特徴の差がない固定相も少なくない。

これまでにＳＦＣ用の固定相として用いられてきたものの多くは、シリカゲルあるいはその表面を様々な低分子化合物で修飾したものが大多数であった。一方で、シリカゲル表面を高分子で修飾した固定相の報告例もある。たとえば、特許文献１は、主鎖の繰り返し単位に芳香環と双極性原子団を有するポリマーを固定相としており、様々な化合物の分離に有効であるだけでなく、良好な分子形状認識性を有することが知られている。しかし、前述の２−エチルピリジンカラムと異なり、塩基性物質の分析時にテーリングし、幅広いピークを与えるといった問題点があった。

また、これらの固定相は上記ポリマーを粒子状あるいはモノリス状の担体に担持させて調製したものである。そのため、本来これを溶かしうる溶媒あるいはそれを含む混合溶媒を展開溶媒とすると、一部あるいは全部が溶解し、カラムとしての機能を損ねる場合がある。

特願２０１２−１６２５１８号公報

Kohler, Chromatographia, 21 (1986) 573 I. Krasilnikov 他、J. Chromatogr., 446 (1988) 211 C. R. Kou 他、, Fresenius J. Anal. Chem., 336 (1990) 409 C. West 他、J. Chromatogr. A, 1203 (2008) 105

本発明は、上記のような問題を解決するものであり、良好な分子識別能を有するクロマトグラフィー用の固定相を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、主鎖の繰り返し単位にピロリドン骨格またはピペリドン骨格と、イミド骨格とを有するポリマーが担持されている担体から構成される固定相が、クロマトグラフィーにおいて良好な分子識別能が発現されることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は以下のとおりである。
［１］ 主鎖の繰り返し単位にピロリドン骨格またはピペリドン骨格と、イミド骨格とが含まれるポリマーが担持されている担体から構成される、クロマトグラフィー用の固定相。
［２］ 以下の式（ＩＩＩ−１）または式（ＩＩＩ−２）で示される構造を有する、［１］記載のクロマトグラフィー用の固定相。

（式ＩＩＩ−１またはＩＩＩ−２中、Ｗ’は、単結合または分岐鎖を有してもよい炭素数１〜１０のアルキレン基であり、Ｘは、アミド基、エステル基、炭素数１〜３のＮ−アルキルアミド基、エーテル基、スルホキシド基、スルホン基、スルフィド基、炭素数６〜２０のアリーレン基またはリン酸エステル基であり、Ｙは、炭素数１〜３０のアルキレン基であり、Ｖは担体表面と結合したエーテル基、炭素数１〜５のアルコキシ基または炭素数
１〜３のアルキル基である。ｐは１〜１０であり、ｑは１０〜１５００である。Ｒは水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数３〜１２のシクロアルキル基、フェニル基及びヒドロキシフェニル基から選ばれる基である。）
［３］ 球状粒子状であることを特徴とする、［１］または［２］に記載のクロマトグラフィー用の固定相。
［４］ 平均粒径が０．１μｍ〜１０００μｍであることを特徴とする、［３］に記載のクロマトグラフィー用の固定相。
［５］ モノリス状であることを特徴とする、［１］または［２］に記載のクロマトグラフィー用の固定相。
［６］ 超臨界流体クロマトグラフィー用の固定相である、［１］〜［５］のいずれかに記載のクロマトグラフィー用の固定相。
［７］ ［１］〜［５］のいずれかに記載の固定相と、溶離液または超臨界流体を含む移動相とを用いて目的物質を分離する工程を含む、目的物質の分離方法。
［８］ １−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピぺリドンと下記式（Ｉ）で示される化合物と、重合性官能基が結合している担体とを共重合させる工程を含む、クロマトグラフィー用の固定相の製造方法。

（式中、Ｒは水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数３〜１２のシクロアルキル基、フェニル基及びヒドロキシフェニル基から選ばれる基である。）
［９］ 前記重合性官能基が、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基またはω位に二重結合を有する炭素数４〜１２のアルケニル基である、［８］に記載のクロマトグラフィー用の固定相の製造方法。
［１０］ 重合性官能基が結合している担体は、下記式（ＩＩ）で表される化合物と、シリカゲルとをシランカップリングすることにより得られる表面修飾シリカゲルである、［８］または［９］に記載のクロマトグラフィー用の固定相の製造方法。

（式（ＩＩ）中、Ｗは、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基またはω位に二重結合を有する炭素数４〜１２のアルケニル基であり、Ｘは、アミド基、エステル基、炭素数１〜３のＮ−アルキルアミド基、エーテル基、スルホキシド基、スルホン基、スルフィド基、またはリン酸エステル基であり、Ｙは、炭素数１〜３０のアルキレン基であり、Ｒはそれぞれ独立して炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｚは式（ＩＩ）中のケイ素原子と担体との間に結合を作らせ得る脱離基である。ｎは１〜３の整数である。）
［１１］ 前記Ｗがビニル基であり、Ｘがアミド基または炭素数１〜３のＮ−アルキルアミド基であり、Ｙが炭素数１〜５のアルキレン基であり、Ｒが独立してメチル基、エチル基またはプロピル基であり、Ｚは炭素数１〜５のアルコキシ基、ハロゲン、炭素数１〜２０のアルキルメルカプチル基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ピロリジノ基、イミダゾリル基、アリル基または２−メチル−２−プロペニル基である、［１０］に記載のクロマトグラフィー用の固定相の製造方法。
［１２］ １−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピぺリドンと式（Ｉ）で示される化合物とを、末端に反応性シリル基を有する連鎖移動剤の存在下でラジカル重合させてポリマーを得る工程と、得られたポリマーを担体表面でシランカップリングする工程を含む、クロマトグラフィー用の固定相の製造方法。

（式中、Ｒは水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数３〜１２のシクロアルキル基、フェニル基及びヒドロキシフェニル基から選ばれる基である。）
［１３］ 末端に反応性シリル基を有する連鎖移動剤が下記式（ＩＶ）で示される化合物である、［１２］に記載のクロマトグラフィー用の固定相の製造方法。

（式（ＩＶ）中、Ｒはそれぞれ独立して炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｚは式（ＩＶ）中のケイ素原子と担体との間に結合を作らせ得る脱離基である。Ｙは炭素数１〜３０のアルキレン基であり、Ｔは連鎖移動性官能基である。ｎは１〜３の整数である。）
［１４］ 前記クロマトグラフィー用の固定相が超臨界流体クロマトグラフィー用の固定相である、［８］〜［１３］のいずれかに記載の製造方法。

本発明によれば、良好な分子識別能を有する、クロマトグラフィー用の固定相を提供することができる。

実施例１の固定相を用い、ＳＦＣによりカフェイン、テオフィリン、テオブロミン、パラキサンチンを分離して得たクロマトグラムである。 実施例１の固定相を用い、ＳＦＣにより２’−、３’−、４’−ヒドロキシフラバノン異性体を分離して得たクロマトグラムである。 実施例３の固定相を用い、ＳＦＣによりカフェイン、テオフィリン、テオブロミン、パラキサンチンを分離して得たクロマトグラムである。 比較例１の固定相を用い、ＳＦＣにより２’−、３’−、４’−ヒドロキシフラバノン異性体を分離して得たクロマトグラムである。 比較例１の固定相を用い、ＳＦＣによりカフェイン、テオフィリン、テオブロミン、パラキサンチンを分離して得たクロマトグラムである。

本発明のクロマトグラフィー用の固定相は、主鎖の繰り返し単位にピロリドン骨格またはピぺリドン骨格と、イミド骨格とが含まれるコポリマーが担持している担体を含むものである。
なお、本発明における固定相とは、クロマトグラフィー法において、分析用具（カラムまたはキャピラリー）の内部に固定され、これと接触しながら移動する流体との間で分離対象物質を分配し、分離に導く材料を意味するが、これが粒子である場合には、該粒子が充填されることによって形成された集合体を指すこともあり、またその個別の粒子を指すこともある。

ピロリドン骨格またはピぺリドン骨格と、イミド骨格とを主鎖の繰り返し単位に有するとは、以下の式で示されるピロリドン骨格またはピペリドン骨格とイミド骨格とがコポリマー分子の主鎖に結合していることをいう。なお、本発明において、コポリマー分子中のピロリドン骨格またはピぺリドン骨格の単位の割合は、１０〜９０モル％であり、イミド骨格の割合が９０〜１０モル％であることが、固定相として性能を確保する観点から好ましく、この割合は、ピロリドン骨格またはピぺリドン骨格の単位が２０〜８０モル％、イミド骨格の単位が８０〜２０モル％であることがより好ましい。

（式中、アスタリスクはコポリマーの主鎖と結合する位置を示す。）

（式中、アスタリスクはコポリマーの主鎖と結合する位置を示す。）

（式中、Ｒは水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数３〜１２のシクロアルキル基、フェニル基及びヒドロキシフェニル基から選ばれる基である。アスタリスクはコポリマーの主鎖と結合する位置を示す。なお、上記イミド骨格に結合する２つの立体化学には、ｃｉｓ体とｔｒａｎｓ体が存在するが、どちらかに限定されるものではない。）

イミド骨格は、以下の式（Ｉ）で示されるマレイミド化合物に由来するものであることが好ましい。

（式中、Ｒは水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数３〜１２のシクロアルキル基、フェニル基及びヒドロキシフェニル基から選ばれる基である。）

上記式（Ｉ）中、Ｒは水素、シクロヘキシル基、またはフェニル基であることが好ましい。

本発明の固定相では、その安定性、分離性能の見地から担体にコポリマーが担持されており、コポリマーとの間に化学結合を形成させることがより好ましい態様である。具体的には、例えば以下の製造方法を例示することができる。
以下の製造方法のうち、（１）〜（７）の製造方法によれば、コポリマーと担体との間に化学結合（共有結合）が生じるものである。一方、（８）と（９）の製造方法によれば、担体の表面上でポリマー同士が架橋して存在することにより、担体表面からコポリマーが溶出したりすることがない。
超臨界流体クロマトグラフィー用の固定相において、担体との物理的結合を利用してコポリマーをコーティングすることは可能であるが、そのような場合には溶媒によってコポリマーが溶出することもあるので、好ましい方法とはいえない。
（１）１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと、式（Ｉ）で示される化合物と、重合性官能基が結合している担体とをラジカル共重合させる工程を含む製造方法。
（２）１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと、式（Ｉ）で示される化合物とを、末端に反応性シリル基を有する連鎖移動剤の存在下でラジカル重合させてコポリマーを得る工程と、得られたコポリマーを担体表面でシランカップリングする工程を含む製造方法。
（３）担体表面にドーマント種となる共有結合を導入し、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと式（Ｉ）で示される化合物とを用いて担体表面からリビングラジカル重合を行うことにより、担体表面にピロリドン骨格またはピペリドン骨格と、イミド骨格を主鎖の繰り返し単位に含むポリマーを導入する工程を含む製造方法。
（４）重合性二重結合を有するシランカップリング剤と、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと式（Ｉ）で示される化合物とを共重合させる工程と、得られたコポリマーを担体表面でシランカップリングする工程を含む製造方法。
（５）担体表面に連鎖移動性官能基を導入し、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと式（Ｉ）で示される化合物とをラジカル重合する工程を含む製造方法。
（６）開始末端に反応性シリル基を有するアニオン開始剤と１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと式（Ｉ）で示される化合物とをアニオン重合させて、コポリマーを得る工程と、得られたコポリマーを担体表面でシランカップリングする工程を含む製造方法。
（７）アニオン開始剤と１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと式（Ｉ）で示される化合物をアニオン重合後、反応性シリル基を有する停止剤を作用させてコポリマーを得る工程と、得られたコポリマーを担体表面でシランカップリングする工程を含む製造方法。
（８）１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと式（Ｉ）で示される化合物と、架橋剤と、開始剤とを含む組成物と、担体とを混合して、架橋反応を行わせる工程を含む製造方法。
（９）１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと式（Ｉ）で示される化合物とを共重合して得たコポリマーを担体の表面にコーティングし、γ線あるいは電子線の照射により、架橋反応を行わせる工程を含む製造方法。
いずれの方法でも重合時の重合温度、重合溶媒、添加剤等により、生成コポリマーの立体規則性を制御することも可能である。

（１）の製造方法について説明する。
本発明の固定相の（１）の製造方法に用いられる重合性官能基が結合している担体は、以下の方法により作製することができる。
担体に結合している重合性官能基として、ラジカル重合性官能基を挙げることができ、例えば、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、またはω位に二重結合を有する炭素数４〜１２のアルケニル基を挙げることができる。この中でも、ビニル基、アリル基またはイソプロペニル基が好ましい。
また、担体としては、多孔質有機担体又は多孔質無機担体が挙げられ、好ましくは多孔質無機担体を挙げることができる。多孔質有機担体として適当なものは、ポリスチレン、ポリ（メタ）アクリルアミド、ポリ（メタ）アクリレート等から選択される高分子物質であり、多孔質無機担体として適当なものは、シリカゲル、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マグネシア、ガラス、カオリン、酸化チタン、ケイ酸塩、ヒドロキシアパタイトなどである。好ましい担体はシリカゲル、アルミナ、又はガラスである。
また最近のクロマトグラフィー用充填粒子には、コアシェルあるいはペリフェラルと呼ばれる、表層のみを多孔質にした担体を用いたものがあり、高いカラム効率を与えるとされる。本発明でも、これらの担体を用いることができ、上記で列挙した材料を用いたコアシェル型あるいはペリフェラル型の担体を用いてもよい。
担体として多孔質有機担体を用いる場合、公知の架橋剤との共重合法やＸ線、γ線、電子線による架橋により、上記の重合性官能基を担体と化学結合させることができる。
担体としてシリカゲルを用いる場合には、シリカゲルが有するシラノール基を介して、上記の重合性官能基が担体と化学結合する態様を挙げることができる。
シリカゲル以外の担体を用いる場合には、担体の表面処理を行うことにより、担体自体への分離対象物質の過剰な吸着を抑制できるとともに、表面処理で導入された基を介して重合性官能基と結合させることができる。表面処理剤としては、アミノプロピルシランのようなシランカップリング剤や、チタネート系・アルミネート系カップリング剤を挙げることができる。

上記のような、重合性官能基が結合している担体は、例えば下記式（ＩＩ）で表される化合物と、担体としてシリカゲルを用いる場合はシリカゲルとをシランカップリングすることにより得られる。

（式（ＩＩ）中、Ｗは、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、またはω位に二重結合を有する炭素数４〜１２のアルケニル基であり、Ｘは、アミド基、エステル基、炭素数１〜３のＮ−アルキルアミド基、エーテル基、スルホキシド基、スルホン基、スルフィド基、炭素数６〜２０のアリーレン基またはリン酸エステル基であり、Ｙは、炭素数１〜３０のアルキレン基であり、Ｒはそれぞれ独立して炭素数１〜３のアルキル基であり、Ｚは式（ＩＩ）中のケイ素原子と担体との間に結合を作らせ得る脱離基である。ｎは１〜３の整数である。）

上記式（ＩＩ）中、Ｗは、ビニル基、アリル基、またはイソプロペニル基であることが好ましい。
上記式（ＩＩ）中、Ｘは、Ｗと末端のＺ基とのリンカーの一部であり、アミド基、炭素数１〜３のＮ−アルキルアミド基、エステル基、フェニレン基であることが好ましい。
上記式（ＩＩ）のＹは、炭素数１〜５のアルキレンであることが好ましく、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基のいずれかであることがより好ましい。
上記式（ＩＩ）のＲは、メチル基、またはエチル基であることが好ましい。
なお、式（ＩＩ）中、Ｘが「アミド基」である場合、−Ｎ−ＣＯ−Ｙと、−ＣＯ−Ｎ−Ｙの態様を含み、Ｘが「Ｎ−アルキルアミド基」である場合、−ＮＲ−ＣＯ−Ｙと、−ＣＯ−ＮＲ−Ｙの態様を含む。
上記式（ＩＩ）において、Ｗがビニル基で、Ｘがアミド基またはＮ−アルキルアミド基である態様と、Ｗがイソプロペニル基で、Ｘがアミド基またはＮ−アルキルアミド基である態様が、合成が容易な点と分離対象が塩基性物質である場合に良好なピーク形状を得る点で好ましい。
なお、式（ＩＩ）のＸが「アミド基」の場合、−ＣＯ−ＮＨ−の構造において、窒素にＹが結合し、「Ｎ−アルキルアミド基」の場合、−ＣＯ−ＮＲ−（Ｒは炭素数１〜３のアルキル基）の構造において、窒素にＹが結合している態様が好ましい。

上記式（ＩＩ）中のＺは、脱離基であり、式（ＩＩ）中のケイ素原子と、担体を構成する酸素のような原子との間に結合を作らせ得るものであれば、いかなる原子団であってもよい。取り扱いのしやすさと反応性のバランスが良いために、一般的に用いられるものは、炭素数１〜５のアルコキシ基、特に好ましくはメトキシ基あるいはエトキシ基を挙げることができ、ハロゲン（塩素、臭素またはヨウ素）、炭素数１〜２０のアルキルメルカプチル基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ピロリジノ基、イミダゾリル基のような窒素含有基、アリル基または２−メチル−２−プロペニル基を挙げることができる。脱離基の種類によって反応条件（触媒添加も含めて）を調整できる。

上記式（ＩＩ）で表される化合物は、上記式（ＩＩ）のＷで表される構造を有する化合物と、上記式（ＩＩ）の−Ｙ−ＳｉＲ_３−ｎＺ_ｎの構造を有する化合物とを反応させることにより得ることができる。
それらの化合物同士の反応により、上記式（ＩＩ）の「−Ｘ−」が生じる。

Ｗで表される構造を有する化合物としては、ビニル基の１−位に結合する水素が、炭素数が１〜１２のアルキル基で置換されていてもよいα−アルキルアクリル酸や、ビニル基の１−位に結合する水素が、炭素数が１〜１２のアルキル基で置換されていてもよいα−アルキルアクリル酸のハロゲン化物を挙げることができる。

上記式（ＩＩ）の−Ｙ−ＳｉＲ_３−ｎＺ_ｎの構造を有する化合物としては、上記で説明したＸの前駆体である基を有し、脱離基として炭素数が１〜５のアルコキシ基を有するシランカップリング剤を挙げることができる。具体的には、アミノアルキルアルコキシシランやヒドロキシアルキルアルコキシシランを挙げることができる。

本発明で用いる重合性官能基が結合している担体は、上記式（ＩＩ）で表される化合物と、シリカゲルとをシランカップリングすることによって得られる表面修飾シリカゲルであることが好ましい。

上記式（ＩＩ）で表される化合物を用いることとは別に、まず最初に上記式（ＩＩ）の−Ｙ−ＳｉＲ_３−ｎＺ_ｎの構造を有する化合物（例えばアミノアルキルアルコキシシランやヒドロキシアルキルアルコキシシラン）と、担体としてのシリカゲルとをカップリングした後、Ｗで表される構造を有する化合物（例えばビニル基に結合する炭素の水素がアルキルで置換されてもよいα−アルキルアクリル酸）を用いて反応を起こさせることもできる。

本発明の固定相は、上記で説明した（１）の製造方法で製造する場合、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと式（Ｉ）で示される化合物と重合性官能基が結合している担体とを共重合させて得られるものである。
その共重合の態様としては、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンのビニル基と、式（Ｉ）で示される化合物の二重結合と、重合性官能基の全てについて共重合を起こさせることが挙げられ、その際の反応条件は公知の方法を用いることができる。

上記で説明した原料や製造方法を用いて得られる本発明の固定相は、以下の構造を有すると推定される。

（式ＩＩＩ−１またはＩＩＩ−２中、Ｗ’は、式（ＩＩ）のＷに由来し、付加重合により生成する基であり、Ｘは、アミド基、エステル基、炭素数１〜３のＮ−アルキルアミド基、エーテル基、スルホキシド基、スルホン基、スルフィド基、フェニレン基、またはリン酸エステル基であり、Ｙは、炭素数１〜３０のアルキレン基であり、Ｖは担体表面と結合したエーテル基、もしくは未反応の上記式（ＩＩ）中のＺ基、またはＲ基である。なお、式ＩＩＩ−１中において、ピロリドン骨格とイミド骨格は必ずしも交互に存在していなくてもよい。式ＩＩＩ−２中においても、ピペリドン骨格とイミド骨格は必ずしも交互に存在していなくてもよい。）

上記式（ＩＩＩ−１）または（ＩＩＩ−２）において、Ｗ’の具体例としては、単結合、分岐鎖を有してもよい炭素数１〜１０のアルキレン基を挙げることができる。好ましくは、単結合、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基を挙げることができる。
式（ＩＩＩ−１）または（ＩＩＩ−２）中のＸ及びＹの好ましい基は、上記式（ＩＩ）と同様のものを採用できる。
式（ＩＩＩ−１）または（ＩＩＩ−２）中、ｐは１以上を例示でき、ｑは１０〜１５００程度を例示できる。ｐは好ましくは１〜１０であり、ｑは好ましくは１５〜１１００、更に好ましくは２０〜１０００である。なお、ｐ、ｑ、いずれも２以上の場合、式（ＩＩＩ−１）または（ＩＩＩ−２）では、ピロリドン骨格またはピペリドン骨格を有する単位、イミド骨格を有する単位と担体との結合を有する単位とは、それぞれが連続するブロック共重合体のように見えるが、式（ＩＩＩ−１）または（ＩＩＩ−２）は、それぞれの残基の数のみを表現しているのであり、実際には交互性の高いランダムな共重合体であろうと推定される。
式（ＩＩＩ−１）または（ＩＩＩ−２）のＶについて、上記式（ＩＩ）で示される化合物において、ｎ＝１の場合、Ｖ＝Ｒであり、ｎ＝２の場合、全てのＶの数に対し、Ｒ基の割合は５０％であり、未反応のＺ基またはＺ基が反応によって担体表面に置き換わった構造がそれぞれ０〜５０％および５０％〜０％であり、ｎ＝３の場合、未反応のＺ基またはＺ基が反応によって担体表面に置き換わった構造がそれぞれ０〜１００％および１００％〜０％である。

なお、上記式（ＩＩＩ−１）や（ＩＩＩ−２）で示される化合物の重合の際には、溶媒と１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンの混合溶液に重合性官能基が結合している担体を分散させて重合させてもよいし、少量の溶媒とともに１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンを重合開始剤を、重合性官能基が結合している担体に吸収させた後、溶媒を除去して担体の表面で実質的に無溶媒下で重合させることもできる。また、後者の場合、溶媒をある程度残しながらも、重合溶液が担体に吸収されていて、担体の粒子が流動しない状態で重合させることもできる。

次に、本発明の固定相を得るための（２）の製造方法について説明する。
（２）の製造方法は、末端に反応性シリル基を有する連鎖移動剤の存在下でラジカル重合させる工程と、得られたコポリマーを担体表面でシランカップリングする工程を含む製造方法である。
（２）の製造方法で用いる、末端に反応性シリル基を有する連鎖移動剤として、以下の式（ＩＶ）で示される化合物を例示することができる。本発明における反応性シリル基とは、下記の式（ＩＶ）のＺで示されるような脱離基が結合しているシリル基のことであり、ケイ素を含む金属水酸化物に対して縮合によりＳｉ−Ｏ−Ｍ（Ｍは金属原子）の形の結合を形成する性質のことである。以下の他の製法において用いる化合物においても同様である。

（式（ＩＶ）中、Ｒはそれぞれ独立して炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｚは式（ＩＶ）中のケイ素原子と担体との間に結合を作らせ得る脱離基である。Ｙは炭素数１〜３０のアルキレン基であり、Ｔは連鎖移動性官能基である。ｎは１〜３の整数である。）

式（ＩＶ）中、Ｒは、メチル基、エチル基、あるいはプロピル基であることが好ましい。Ｚは、脱離基であり、式（ＩＶ）中のケイ素原子とシリカゲルを構成する酸素との間に結合を作らせ得るものであれば、いかなる原子団であってもよい。
取り扱いのしやすさと反応性のバランスが良いために、脱離基として一般的に用いられるものは、炭素数１〜５のアルコキシ基であり、その中でもメトキシ基あるいはエトキシ基を例示でき、ハロゲン（塩素、臭素またはヨウ素）、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ピロリジノ基、イミダゾリル基のような窒素含有基、またアリル基やイソプロペニル基も用いることができ、脱離基の種類によって反応条件（触媒添加も含めて）を調整できる。Ｙは、炭素数１〜１０のアルキレン基であることがより好ましい。Ｔは連鎖移動性官能基である。連鎖移動性官能基とは重合反応において、生長活性種の移動および再開始反応を伴う連鎖移動反応が活発に起こる官能基のことである。連鎖移動性官能基があることで、生成ポリマーの分子量や末端構造の制御がある程度可能となる。連鎖移動性官能基の具体例としては、ハロゲン化された炭素数１〜１２のアルキル基、末端にチオールを有する炭素数１〜１２のアルキル基またはジスルフィド基を基内に有する炭素数１〜１２のアルキル基が好ましい。
前記ハロゲン化された炭素数１〜１２のアルキル基のハロゲンは塩素、臭素またはヨウ素を挙げることができ、そのアルキル基としては、炭素数１〜３のアルキル基を挙げることができる。
このような連鎖移動剤の存在下、少量のラジカル発生剤を触媒に用い、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンのラジカル重合を行うことで、下記式（Ｖ−１）または（Ｖ−２）で示される構造を有すると推定される化合物を得ることができる。このときに、連鎖移動剤とモノマーのモル比からある程度の分子量の制御が可能となる。ラジカル発生剤は、重合反応に用いる公知のものを用いることができ、その具体例としては、アゾ化合物や過酸化物を挙げることができる。

（式Ｖ−１またはＶ−２中、Ｔ’は式（ＩＶ）のＴに由来し、連鎖移動反応により生成する基である。Ｙ、Ｒ、Ｚは式（ＩＶ）のものと同じものを示し、ｑは２〜１５００の整数である。）

式（Ｖ−１）または（Ｖ−２）において、Ｔ’は、Ｔが末端にハロゲンが結合している炭素数１〜１２のアルキル基の場合、そのハロゲンが置換された炭素数１〜１２のアルキレン残基であり、Ｔが末端にチオールを有する炭素数１〜１２のアルキル基またはジスルフィド基を基内に有する炭素数１〜１２のアルキル基である場合はチオエーテルである。
本発明の固定相の（２）の製造方法で用いる担体は、（１）の製造方法で用いる担体と同じものを用いることができる。
式（Ｖ−１）または（Ｖ−２）で示される化合物と、担体とをシランカップリング反応によって結合させる方法ついては、公知のシランカップリングの方法を用いることができる。
式（Ｖ−１）または（Ｖ−２）で示される化合物と、担体とを結合させて得られる固定相は以下の構造を有していると推察される。

（式ＶＩ−１またはＶＩ−２中、Ｔ’は式ＩＶのＴに由来し、連鎖移動反応により生成する基である。ｑは２〜１５００の整数である。Ｖは担体表面と結合したエーテル基、もしくは未反応の上記式（ＩＶ）で示されるＺ基、またはＲ基である。）

式（ＶＩ−１）または（ＶＩ−２）のＶについて、上記式（ＩＶ）で示される化合物において、ｎ＝１の場合、Ｖ＝Ｒであり、ｎ＝２の場合、全てのＶの数に対し、Ｒ基の割合は５０％であり、未反応のＺ基またはＺ基が反応によって担体表面に置き換わった構造がそれぞれ０〜５０％および５０％〜０％であり、ｎ＝３の場合、未反応のＺ基またはＺ基が反応によって担体表面に置き換わった構造がそれぞれ０〜１００％および１００％〜０％である。

次に（３）の製造方法について説明する。
担体表面にドーマント種となる安定な共有結合を導入し、表面からリビングラジカル重合を行うことにより、シリカゲルのような担体表面にピロリドン骨格またはピペリドン骨格と、イミド骨格とを主鎖の繰り返し単位に含むポリマーを導入することが可能である。
この手法では、シリカゲルのような担体表面上に高密度にピロリドン骨格またはピペリドン骨格と、イミド骨格とを主鎖の繰り返し単位に含むポリマーを導入でき、高度に配向可能なブラシ状ポリマーを得ることが可能である。
上記「ドーマント種となる安定な共有結合の導入とリビングラジカル重合」に関して、よく用いられている例を以下の（i）〜（iii）に示す。
(i) シリカゲルのような担体表面に、銅・鉄・ルテニウムなどの遷移金属触媒によって活性化可能な炭素−ハロゲン結合を導入し、一電子酸化還元機構によりハロゲンの引き抜きと引き戻しを可逆的に行うことで、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと、式（Ｉ）で示される化合物の重合をリビング的に進行させる。この技術を用いることでシリカゲルのような担体表面上に、高密度にピロリドン骨格またはピペリドン骨格と、イミド骨格とを主鎖の繰り返し単位に含むコポリマーを導入することが可能である。
(ii) シリカゲルのような担体表面に、例えばアルコキシアミンを導入し、そのアルコキシアミンの炭素−酸素結合が熱的に解離して炭素ラジカルとニトロキシドを生成すると、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと、式（Ｉ）で示される化合物の重合が進行するとともに生長炭素ラジカルはニトロキシドにより可逆的にすばやくキャッピングされることで再びドーマント種に戻り、重合反応が制御される。この技術を用いることでシリカゲルのような担体表面上に、高密度にピロリドン骨格またはピペリドン骨格と、イミド骨格とを主鎖の繰り返し単位に含むコポリマーを導入することが可能である。
（iii）シリカゲルのような担体表面に、チオカルボニル化合物やヨウ素化合物を導入した場合、ポリマー末端間でのラジカル種とドーマント種との交換反応による可逆的な連鎖移動が速く起こることで、すべてのコポリマー鎖が同じように生長する機会が与えられて、分子量の制御が可能となる。この技術を用いることでシリカゲルのような担体表面上に、高密度にピロリドン骨格またはピペリドン骨格と、イミド骨格とを主鎖の繰り返し単位に含むコポリマーを導入することが可能である。

上記（i）〜（iii）のいずれにおいても、担体については、シリカゲルの他には上記（１）や（２）の製造方法で用いられるものと同じものを用いることができる。

次に（４）の製造方法について説明する。
この製造方法は、重合性二重結合を有するシランカップリング剤と、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンとを共重合させる工程と、得られたポリマーを担体表面でシランカップリングする工程を含む方法である。

重合性二重結合を有するシランカップリング剤としては、例えば上記の式（ＩＩ）で表される構造を有する化合物を挙げることができる。上記式（ＩＩ）における置換基及びその好ましい例についても、上記式（ＩＩ）で説明したものと同じ条件を用いることができる。
上記（４）の製造方法においても、担体については、シリカゲルの他には上記（１）や（２）の製造方法で用いるものと同じものを用いることができ、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンや式（Ｉ）で示される化合物についても、（１）や（２）の製造方法と同じものを用いることができる。
この製造方法では、コポリマー合成の際に適当な連鎖移動剤や、上述のリビングラジカル重合法を用いることで、分子量の制御も可能である。得られたコポリマーと担体とをシランカップリング反応によって結合させる方法ついては、公知のシランカップリングの方法を用いることができる。

次に（５）の方法について説明する。
この製造方法は、担体表面に連鎖移動性官能基を導入し、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと式（Ｉ）で示される化合物をラジカル重合する工程を含む製造方法である。

上記のような連鎖移動性官能基が結合している担体は、例えば下記式（ＶＩＩ）で表される化合物と、担体としてシリカゲルを用いる場合はシリカゲルとをシランカップリングすることにより得られる。

（式（ＶＩＩ）中、Ｔは連鎖移動性官能基であり、Ｙは炭素数１〜３０のアルキレン基であり、Ｒはそれぞれ独立して炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｚは式（ＶＩＩ）中のケイ素原子と担体との間に結合を作らせ得る脱離基である。ｎは１〜３の整数である。）

式（ＶＩＩ）中、Ｒは、メチル基、エチル基、あるいはプロピル基であることが好ましい。Ｚは、脱離基であり、式（ＶＩＩ）中のケイ素原子と、担体がシリカゲルである場合、シリカゲルを構成する酸素との間に結合を作らせ得るものであれば、いかなる原子団であってもよい。担体がシリカゲルでない場合でも、担体を構成する原子との間に結合を作らせ得るものである。
Ｔについては、（２）と同じものを、ＲやＺについても、（１）や（２）や（４）で用いたものと同じものを好ましく用いることができる。
本発明で用いる連鎖移動性官能基が結合している担体は、上記式（ＶＩＩ）で表される化合物と、シリカゲルとをシランカップリングすることによって得られる表面修飾シリカゲルであることが好ましい。

表面に連鎖移動性官能基が導入された（化学結合した）担体の存在下、少量のラジカル発生剤を触媒として用い、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと、式（Ｉ）で示される化合物のラジカル重合を行うことで、担体表面にコポリマーを固定化することが可能となる。上記（５）の製造方法においても、担体については、シリカゲルの他には上記（１）や（２）の製造方法で用いるものと同じものを用いることができる。また、ラジカル発生剤についても、（２）の製造方法で用いるものと同じものを用いることができる。

次に（６）の方法について説明する。
この製造方法は、開始末端に反応性シリル基を有するアニオン開始剤と１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンとをアニオン重合させてコポリマーを得る工程と、得られたコポリマーを担体表面でシランカップリングする工程を含む製造方法である。

上記のような開始末端に反応性シリル基を有するアニオン開始剤は、例えば下記式（ＶＩＩＩ）で表される化合物と、担体としてシリカゲルを用いる場合、そのシリカゲルとをシランカップリングすることにより得られる。

（式（ＶＩＩＩ）中、Ｒはそれぞれ独立して炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｚは式（ＶＩＩＩ）中のケイ素原子と担体との間に結合を作らせ得る脱離基であり、Ｙは、任意の水素が芳香環を有する基で置換されもよい炭素数１〜３０の分岐または直鎖状のアルキレン基である。Ｍはアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属である。ｎは１〜３の整数である。）

式（ＶＩＩＩ）中、Ｒはメチル基、エチル基またはプロピル基であることが好ましく、Ｙ、Ｚは前記式（ＩＩ）と同じものを好ましく挙げることができ、Ｍはリチウム、ナトリウム、カリウム、またはマグネシウムを好ましく挙げることができる。
Ｙについて、任意の水素が置換されてもよい芳香環を含む基としては、例えば１つまたは２つのフェニル基を有する炭素数４〜２０のアルキル基を挙げることができ、より具体的には１，１−ジフェニルヘキシル基などを挙げることができる。

このようなアニオン開始剤の存在下、公知の方法により末端に反応性シリル基を有するピロリドン骨格またはピペリドン骨格と、イミド骨格とを主鎖の繰り返し単位に含むコポリマーを合成できる。
ただし、重合時の副反応により開始末端に直接シランカップリング剤を導入することが難しい場合、保護基により開始末端を保護した誘導体を合成し、重合後に脱保護し、定量的にシランカップリング剤へと変換することによっても得ることができる。このようにして得られたコポリマーと担体とをシランカップリング反応によって結合させる方法ついては、公知のシランカップリングの方法を用いることができる。

次に（７）の方法について説明する。
この製造方法は、アニオン開始剤と１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと、式（Ｉ）で示される化合物をアニオン重合させ、反応性シリル基を有する停止剤を作用させてコポリマーを得る工程と、得られたコポリマーを担体表面でシランカップリングする工程を含む製造方法である。停止末端に直接シランカップリング剤を導入することが難しい場合、保護基により保護した誘導体を用いて停止後に脱保護し、定量的にシランカップリング剤へと変換することによっても得ることができる。

アニオン開始剤を用いた重合は、公知の方法を用いることができる。また、反応性シリル基を有する停止剤は、例えば下記式（ＩＸ）で表される化合物が挙げられる。

（式（ＩＸ）中、Ｒはそれぞれ独立して炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｚは式（ＩＸ）中のケイ素原子と担体との間に結合を作らせ得る脱離基であり、Ｙは、任意の水素が芳香環を含む基で置換されていてもよい炭素数１〜３０の分岐または直鎖状のアルキレン基である。Ｚ’は、生長アニオン末端と停止剤との反応で脱離する基であり、ｎは１〜３の整数である。）

Ｚの具体例としては、前記式（ＩＩ）で具体例として挙げられているものを好ましく挙げることができる。
Ｚ’の具体例としては、ハロゲン（塩素、臭素、またはヨウ素）、炭素数１〜５のアルコキシ基、その中でも好ましくはメトキシ基あるいはエトキシ基、アルキルメルカプチル基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ピロリジノ基、イミダゾリル基のような窒素含有基、アリル基または２−メチル−２−プロペニル基を挙げることができる。脱離基の種類によって反応条件（触媒添加も含めて）を調整できる。
Ｙについて、任意の水素が置換されてもよい芳香環を含む基としては、例えば１つまたは２つのフェニル基を有する炭素数４〜２０のアルキル基を挙げることができ、より具体的には１，１−ジフェニルヘキシル基などを挙げることができる。
このようにして得られたコポリマーと担体とをシランカップリング反応によって結合させる方法については、公知のシランカップリングの方法を用いることができる。

次に（８）の製造方法について説明する。
この製造方法は、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと、式（Ｉ）で示される化合物と、架橋剤と、開始剤とを含む組成物と、担体とを混合して、架橋反応を行わせる工程を含む。
この製造方法では、該モノマーと架橋剤とを共重合することによって不溶性の重合物とするものである。具体的には、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと、式（Ｉ）で示される化合物と、架橋剤として例えばジビニルベンゼン、メチレンビスアクリルアミド、エチレングリコールジメタクリレートなどを前記モノマーに対し０．０１〜１当量、適量のラジカル開始剤、必要に応じて溶媒を混じたものを該担体に吸収させ、開始剤が重合を開始する条件におくことができる。
また、ラジカル開始剤としては、一般的なラジカル重合反応に用いる公知のものを使用でき、その具体例としては、アゾ化合物や過酸化物を挙げることができる。

次に（９）の製造方法について説明する。
（９）の製造方法は、非特許文献２に記載されている方法を改良したものである。
まず１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと式（Ｉ）で示される化合物とを共重合して得たコポリマーを溶解した溶液に担体を分散させ、溶媒を除去する。溶媒除去後、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと式（Ｉ）で示される化合物とを共重合して得たコポリマーが表面にコーティングされた担体に熱を加える。その際の温度としては、５０℃〜１８０℃程度を挙げることができる。熱を加えることにより、担体上に１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと、式（Ｉ）で示される化合物とを共重合して得たコポリマーを固定化し、その後、γ線や電子線を照射して、架橋反応を起こさせて、担体と１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと、式（Ｉ）で示される化合物とを共重合して得たコポリマーを結合させる。

上記（１）〜（９）のいずれの方法により得られた固定相も超臨界流体クロマトグラフィー用の固定相として優れた性能を有する。

上記の操作を経て得られる、本発明の固定相の担体に担持された、主鎖の繰り返し単位にピロリドン骨格またはピペリドン骨格と、イミド骨格とが含まれるポリマーの重量平均分子量は、１，０００〜５，０００，０００であることが好ましい。なお、本発明でいうコポリマーの重量平均分子量は、例えば上記式（ＩＩＩ−１）、（ＩＩＩ−２）や（Ｖ−１）、（Ｖ−２）で示される構造の場合、主鎖の繰り返し単位である−（ＣＨ_２−ＣＡＢ）_ｎ−の部位のものである。
上記重量平均分子量は、コポリマーの溶媒への溶解性、コポリマーを担体に担持させる際の粒子の凝集の防止、移動相溶媒への溶解の抑制、担体に化学結合する際の結合量の維持、等の観点から、上記範囲が好ましい。最適点はコポリマーの種類によって異なる。
ただし、本発明の固定相の製造方法（１）においては、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドン及び式（Ｉ）で示される化合物の重合とシリカゲルへの固定化が同時に起こるため、重合溶液の上澄みから重量平均分子量を見積もる。
製造方法（２）、（４）、（６）、（７）においては、主鎖の繰り返し単位にピロリドン骨格またはピペリドン骨格と、イミド骨格とを含むコポリマーを担体に結合させる前に、そのコポリマーの重量平均分子量を測定する。
重量平均分子量はポリスチレンを標準物質としたゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）方法により測定できる。ＧＰＣ溶媒としては、コポリマーの溶解の程度に応じてＤＭＦ、ＮＭＰ、ＴＨＦを適宜用いることができる。ＤＭＦやＮＭＰを用いる場合は、異常なピーク形状を避けるため、１０−１００ｍＭの塩化リチウムあるいは臭化リチウムを添加してもよい。

本発明の固定相のうち、製造方法（１）〜（７）を用いて得られるものでは、主鎖の繰り返し単位にピロリドン骨格またはピペリドン骨格と、イミド骨格とが含まれるコポリマーが担体表面に共有結合しているので、本来これらのコポリマーを溶かしうる溶媒あるいはそれを含む混合溶媒を展開溶媒に用いても、溶解することなく、固定相としての機能を損ねることはない。
また、本発明の固定相のうち、製造方法（８）、（９）を用いて得られるものも、担体上でコポリマー同士が架橋していることにより、本来これらコポリマーを溶かしうる溶媒あるいはそれを含む混合溶媒を展開溶媒に用いても、溶解することがない。

本発明の固定相の比表面積は用いる担体の比表面積に相当するため、所望の比表面積の担体を選択すればよい。担体が、例えばシリカゲルである場合、適当な製品を選ぶことで調整することができる。一般的に、コポリマーを担体に担持させる態様では、担持の前後で比表面積に誤差以上の変化はないため、固定相の比表面積は、用いる担体の比表面積と同一とみなすことができる。

本発明で用いることができる、このような担体の平均粒径は、通常０．１〜１０００μｍ、好ましくは１〜５０μｍであり、平均孔径は、通常１０〜１００００Å、好ましくは５０〜１０００Å、さらに好ましくは１００〜１０００Åである。この範囲においても、細孔が小さいほど表面積が大きいため、ポリマー結合率が大きくなるが、担体であるシリカゲルによる吸着への影響も大きくなる（例えば塩基性試料の保持が大きくなり、ピークがテイリングする）傾向があり、表面積が小さいほどポリマー結合率が上がりにくい傾向が見られる。
また、担体の比表面積は、通常５〜１０００ｍ^２／ｇ、好ましくは１０〜５００ｍ^２／ｇである。一般的に、コポリマーを担体に担持させる場合であれば、担持の前後で比表面積に誤差以上の変化はないため、固定相の平均粒径は、用いる担体の平均粒径と同一とみなすことができる。つまり、本発明の固定相が粒子状である場合には、その平均粒径は、０．１μｍ〜１０００μｍである態様を挙げることができ、好ましくは１〜５０μｍである。

担体に担持された該コポリマーの平均厚み（担体ｇ当たり担持量／担体比表面積）は通常０．５〜５ｎｍが好ましい。上記範囲であれば、ピークがシャープになる傾向があり好ましい。

このように、コポリマーが担体上に担持された固定相において、固定相１００質量部中に含まれるコポリマーの質量部の割合（％）は、好ましくは１〜５０質量％であり、より好ましくは３〜３０質量％であり、さらに好ましくは５〜２０質量％である。このような割合とすることで、コポリマーの吸着能力を適切に発現させながら、徒に保持を強くすることやピークを幅広にすることを避けることができ、好ましい。
なお、固定相１００質量部中に含まれるコポリマーの質量部の割合（％）は、元素分析により測定することが可能であり、コポリマーが担持する前の担体の炭素含有量と、得られた固定相の炭素含有量を測定結果に基づき、コポリマーが担持する前の担体に含まれる炭素以外の炭素は、全てコポリマーに由来するものとし、さらにポリマー中のモノマー組成を便宜上１：１（モル比）と仮定して固定相中のコポリマーの質量部の割合を算出する。

本発明の固定相が粒子状である場合の平均粒径は、球形であればその直径を指し、不定形粒子の場合には、該粒子体積と等しくなる球の直径で表される。平均粒径は顕微鏡画像用いて測定する装置、例えばＭａｌｖｅｒｎ社製Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ ２０００Ｅにより測定することができる。

本発明の固定相を粒子として用いる場合には、アスペクト比が２以下、好ましくは１．５以下である球状粒子状であることが好ましい。真球に近ければ近いほど好ましいので、下限は、１まで特に制限されない。
アスペクト比は以下のとおりに測定する。試料を観察台上に無作為に散布した状態で真上から電子顕微鏡あるいは光学顕微鏡によって観察し、独立した（他のどの粒子とも接触あるいは重複していない）一次粒子が１０個以上観察される任意の画面において、画面内の個々の独立した一次粒子に対し、長軸および短軸（長軸に垂直で最も長い部分の長さ）を求め、両者の比を個別粒子のアスペクト比とする。画面内のすべての独立した一次粒子に対するアスペクト比を相加平均したものを、本発明におけるアスペクト比とする。一次粒子とは、粒子間の界面が明瞭に観察することができる粒子のことである。通常、観察は試料台上での一次粒子の重なりを避けるように適度に分散させて行うが、偶発的重なりは避けがたく、また、複数の一次粒子が凝集したバルク状粒子もあるが、これらは観察対象から除かれる。

本発明の固定相は、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）や超臨界流体クロマトグラフィー（ＳＦＣ）、薄層クロマトグラフィーの固定相として用いることができる。
本発明の固定相をＳＦＣ用に用いると、酸性化合物や塩基性化合物について優れた分離特性を有し、さらに、例えば縮合環芳香族化合物や、芳香族化合物の異性体の分離特性にも優れる。

本発明の固定相は、通常のＨＰＬＣ用のカラムに充填して用いることができる。カラムへの充填は、スラリー充填法を用いることができる。
ＨＰＬＣの溶離液としては、分離対象とする目的物質に応じて、公知のものを限定なく使用することができる。

また、本発明の固定相は、例えば特開２００６−０５８１４７号に記載のような、超臨界流体クロマトグラフィー用の公知のカラムに充填して用いることができる。
超臨界流体クロマトグラフィーでは、超臨界流体と溶剤とを含有する流体を移動相として用いる。ここで言う超臨界流体クロマトグラフィーとは、超臨界流体を主たる移動相とするクロマトグラフィーに対する一般的名称である。前記超臨界流体は、臨界圧力以上及び臨界温度以上の状態（すなわち超臨界状態）にある物質である。超臨界流体として用いられる物質としては、例えば二酸化炭素、アンモニア、二酸化硫黄、ハロゲン化水素、亜酸化窒素、硫化水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、エチレン、プロピレン、ハロゲン化炭化水素、水等をあげることができるが、適当な臨界条件、安全性、コストなどから、実質的には二酸化炭素を利用する態様を挙げることができる。また厳密に超臨界であることは必要ではなく、亜臨界状態での使用も含めて“超臨界流体クロマトグラフィー”と呼ばれる。また、亜臨界も含む「超臨界」条件から、徐々に移動相中の通常液体の含量を増やし、実質的に液体クロマトグラフィー条件に移行させることも行われるようになっている（このような手法をインテグレーテッドクロマトグラフィーと呼ぶこともある）。

前記溶剤としては、前記目的の物質の種類や超臨界流体の種類等に応じて、公知の種々の溶剤の中から一種又は二種以上が選ばれる。前記溶剤としては、例えばメタノール、エタノールや２−プロパノール等の低級アルコール、アセトン等のケトン、アセトニトリル、酢酸エチル、ＴＨＦ、ジクロロメタン、クロロホルム等が挙げられる。また、塩基性、酸性、両性化合物、極性化合物を分離する際にはピークの形状をよくするために、水、酸、アミン塩基、アンモニウム塩などをさらに少量添加することもある。
前記超臨界流体クロマトグラフィーは、前記超臨界流体と前記溶剤とを含有する流体を移動相に用いるクロマトグラフィーであれば特に限定されない。

本発明の固定相を用いた高速液体クロマトグラフィー及び超臨界流体クロマトグラフィーは、分析用であってもよいし分取用であってもよい。
分取用の高速液体クロマトグラフィー及び超臨界流体クロマトグラフィーは、カラムで分離した目的の物質に応じて、カラムを通過した後の移動相をフラクションコレクタで分け取る工程を含む高速液体クロマトグラフィー又は超臨界流体クロマトグラフィーであれば特に限定されない。

充填するカラムは、ＨＰＬＣ用、ＳＦＣ用共に公知のサイズのものを用いることができる。
また、流速もそれぞれ適宜調整して用いることができ、例えば内径０．４６ｍｍのカラムの場合、０．３〜１０ｍｌ／ｍｉｎの態様を挙げることでき、好ましくは１〜６ｍｌ／ｍｉｎの態様を挙げることができる。
また、それぞれのカラム温度も０〜５０℃程度の態様を挙げることができ、２０〜４０℃程度を挙げることができる。
ＳＦＣ用の場合、背圧は１２０〜１８０ｂａｒ程度の態様を挙げることができ、１３０〜１６０ｂａｒ程度を挙げることができる。

また、本発明の固定相は、モノリスとして用いることもできる。本発明の固定相をモノリスにする場合には、予めモノリス状に成形されているとともに、重合性官能基が結合している担体、あるいはモノリス状に成形される担体となる原料で重合性官能基が結合しているものと、１−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピペリドンと式（Ｉ）で示される化合物とを反応させることで得ることができる。

本発明の固定相を用いた高速液体クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィーによれば、芳香族あるいはヘテロ芳香族環を有する化合物の置換位置異性体のような化合物の分離性能に優れている。

以下、実施例を参照して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例の態様に制限されない。

＜実施例１＞
（シリカゲルのＮ−メチル−Ｎ−［３−（トリメトキシシリル）プロピル］２−プロペンアミド処理）
（調製例１）
３００ｍＬ三首フラスコの中にトルエン２００ｍＬ、トリメトキシ［３−（メチルアミノ）プロピル］シラン ３．９１ｇ、トリエチルアミン２．７４ｇ、４−ピロリジルピリジン約５０ｍｇを入れ、撹拌しながら、この中に塩化アクリロイル２．１０ｇ、トルエン４ｍＬの混合液を滴下した。滴下終了後、約３時間８０℃に加温し、結晶性生成物（トリエチルアミン塩酸塩）が浮遊した淡褐色液体を得た。
一方、３００ｍＬ三首フラスコの中に１６０℃で真空乾燥した公称孔径３００Å、粒子径５μｍのシリカゲル２０.６０ｇを入れ、撹拌羽をセットした。ここに前記反応で得た淡褐色液体をグラスフィルターを通して流し込み、グラスフィルターに残った固体は５０ｍＬのトルエンで伴洗いした。このフラスコを撹拌しながらオイルバス中、９０℃で１時間、１２５℃で５時間、加温した。この間、側管より約１００ｇのトルエンを留出した。得られたシリカゲルを０．５μｍメンブレンフィルター上でろ別し、５０ｍＬのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、１００ｍＬのメタノール、５０ｍＬのアセトンで洗浄した後、６０℃で真空乾燥した。
収量２１．７４ｇ 重量増加率は６．５％であった。
元素分析値はＣ：２．６５、Ｈ：０．５５、Ｎ：０．４４（各％）であった。

調製例１で得たシリカゲルへの１−ビニル−２−ピロリドン（ＶＰ）及びＮ−フェニルマレイミドの共重合
調製例１で得たシリカゲル２．１５ｇに窒素雰囲気下、１−ビニル−２−ピロリドン５１０ｍｇ、アゾビスイソブチロニトリル２０．４ ｍｇ、Ｎ−フェニルマレイミド７８４ｍｇ、ＮＭＰ４．００ｍＬの混合液に窒素バブリングした液を注ぎ、６５℃２時間、８０℃１時間、９０℃１時間加熱した。得られたスラリーをグラスフィルター上でＮＭＰ、ＴＨＦ、メタノール各４０ｍＬで洗浄し、アセトン２０ｍＬでリンスして、６０℃の真空乾燥機で乾燥した。実施例１で得られた粉体は２．４７５ｇであり、１５％の重量増加であった。
得られたコポリマー結合シリカゲルは、以下の構造を有していることが推定できた。

また、重合反応後の液相、および洗浄液を合して濃縮、ポリマー成分のＧＰＣ測定を行ったところ、その重量平均分子量は３８２２であった。交互共重合体であると仮定すると、１−ビニル−２−ピロリドンとＮ−フェニルマレイミド併せて約２７個のモノマーからなると推定された。シリカゲルに結合したコポリマーの分子量は測定できないが、同等であると推定された。

ＧＰＣ測定は以下の条件で行った。
カラムは東ソー（株）製ＴＳＫｇｅｌ α−Ｍ＋ＴＳＫｇｅｌ ｇｕａｒｄｃｏｌｕｍｎ−α、移動相は塩化リチウム１００ｍＭｏｌ／Ｌを含むＤＭＦ、送液は１．０ｍＬ／ｍｉｎ、温度は４０℃、検出には示差屈折計検出器を用い、分子量はポリスチレン標準（東ソー（株）製）で換算した。

＜実施例２＞
１−ビニル−２−ピロリドン２０１ｍｇ、Ｎ−シクロヘキシルマレイミド３２１ｍｇ、アゾビスイソブチロニトリル８．１ｍｇを３．００ｍＬのアセトンに溶解し、これを調製例１で作製したシリカゲル２．０８ｇに吸収させた後、アセトンを減圧留去した。残った粉体を窒素雰囲気下、実施例１と同じ温度／と時間で熱処理し、同様に洗浄、乾燥した。得られた粉体は２．４８ｇであり、約１９％の重量増加であった。

得られたコポリマー結合シリカゲルは、以下の構造を有していることが推定できた。

＜実施例３＞
調製例１で作製したシリカゲル２．１５ｇに窒素雰囲気下、１−ビニル−２−ピロリドン５４２ｍｇ、アゾビスイソブチロニトリル１９．７ｍｇ、マレイミド４８４ｍｇ、シクロヘキサノン４．００ｍＬの混合液に窒素バブリングした液を注ぎ、７２℃４時間２０分加熱した。得られたスラリー（重合物のためゲル状になっている）にＮＭＰ１０ｍＬを加え、溶液とした後、グラスフィルターでシリカゲルをろ別し、ＮＭＰ３０ｍＬ、メタノール２０ｍＬ、アセトン２０ｍＬでリンスして、６０℃の真空乾燥機で乾燥した。得られた粉体は２．６２ｇであり、約２３％の重量増加であった。
得られたコポリマー結合シリカゲルは、以下の構造を有していることが推定できた。

また重合反応の後の液相および洗浄液を併せ、蒸発濃縮し、コポリマー成分のＧＰＣを測定したところ、そのポリスチレン換算重量平均分子量は１９１，５００であった。これは、交互共重合体であると仮定すると、両モノマー併せて１，８４０個と推定された。シリカゲルに結合したコポリマーの分子量は測定できないが、同等であると推定された。

＜比較例１＞
ＶＰ ９８４ｍｇ、ＮＭＰ４．２ｍＬ、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）２３ｍｇを混合し、窒素バブリングの後、調製例１で得たシリカゲル２．０８４ｇを入れたフラスコに移液した。液を均一に混和、フラスコを窒素置換した後、ロータリエバポレータに接続し、回転しながら、６５℃、８０℃、９０℃にそれぞれ２時間保温した。得られた液は、５．５μｍグラスフィルタに移し、ＮＭＰ５０ｍＬ、メタノール５０ｍＬ、アセトン５０ｍＬをそれぞれ何回かに分けて洗浄し、真空乾燥（６０℃）した。収量２．２６２ｇ、調製例１で得たシリカゲルに対する重量増加は８．５％、シリカゲル元素分析値はＣ：７．９１、Ｈ：１．３７、Ｎ：１．４８（各％）であった。
得られたポリ（１−ビニル−２−ピロリドン）結合シリカゲルは、以下の構造を有していることが推定できた。

実施例１、３及び比較例１で得た固定相をエタノールを用いた湿式充填によって４．６ｍｍφ×１５０ｍｍのステンレスカラムに充填した。
これらのカラムを用いてカフェインと３種のジメチルキサンチン異性体（テオフィリン、テオブロミン、パラキサンチン）をＳＦＣで分析した結果（図１：実施例１、図３：実施例３、図５：比較例１）と、２’−，３’−，４’−ヒドロキシフラバノン異性体をＳＦＣで分析した結果（図２：実施例１、図４：比較例１）を示す。
いずれも移動相はＣＯ_２／メタノール ９：１（ｖ／ｖ）、流速は４．０ ｍＬ／ｍｉｎ、カラム温度は４０℃、カラム背圧（ＢＰＲ）は１５０ ｂａｒ、検出にはＵＶ検出器（２５４ｎｍ）を用いた。
図２と図４を比べると、比較例１の固定相では、２’−，３’−，４’−ヒドロキシフラバノン異性体の分離が不十分であることが分かる。図５（比較例１の固定相）を参照すると、２番目のピークにおいて、テオフィリンとテオブロミンが重なっていることが分かる。

本発明の固定相は、ＨＰＬＣ用やＳＦＣ用で用いた場合に良好な分離特性を有する。特に、ＳＦＣ用の固定相として用いた場合は、特定の化合物について良好な分離特性を有する。具体的には、カラム段数の向上が見込まれる。このことから本発明の固定相は、これまで分離が難しかった様々な物質の新たな分離条件の発見や改良だけでなく、分離された物質の同定、解析の利便性の向上に寄与することが期待される。

Claims (14)

1. 主鎖の繰り返し単位にピロリドン骨格またはピペリドン骨格と、イミド骨格とが含まれるポリマーが担持されている担体から構成される、クロマトグラフィー用の固定相。
2. 以下の式（ＩＩＩ−１）または（ＩＩＩ−２）で示される構造を有する、請求項１に記載のクロマトグラフィー用の固定相。
   

   

   

   （式ＩＩＩ−１またはＩＩＩ−２中、Ｗ’は、単結合または分岐鎖を有してもよい炭素数１〜１０のアルキレン基であり、Ｘは、アミド基、エステル基、炭素数１〜３のＮ−アルキルアミド基、エーテル基、スルホキシド基、スルホン基、スルフィド基、炭素数６〜２０のアリーレン基またはリン酸エステル基であり、Ｙは、炭素数１〜３０のアルキレン基であり、Ｖは担体表面と結合したエーテル基、炭素数１〜５のアルコキシ基または炭素数１〜３のアルキル基である。ｐは１〜１０であり、ｑは１０〜１５００である。Ｒは水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数３〜１２のシクロアルキル基、フェニル基及びヒドロキシフェニル基から選ばれる基である。）
3. 球状粒子状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の固定相。
4. 平均粒径が０．１μｍ〜１０００μｍであることを特徴とする、請求項３に記載のクロマトグラフィー用の固定相。
5. モノリス状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の固定相。
6. 超臨界流体クロマトグラフィー用の固定相である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のクロマトグラフィー用の固定相。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の固定相と、溶離液または超臨界流体を含む移動相とを用いて目的物質を分離する工程を含む、目的物質の分離方法。
8. １−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピぺリドンと下記式（Ｉ）で示される化合物と、重合性官能基が結合している担体とを共重合させる工程を含む、クロマトグラフィー用の固定相の製造方法。
   

   

   （式中、Ｒは水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数３〜１２のシクロアルキル基、フェニル基及びヒドロキシフェニル基から選ばれる基である。）
9. 前記重合性官能基が、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基またはω位に二重結合を有する炭素数４〜１２のアルケニル基である、請求項８に記載のクロマトグラフィー用の固定相の製造方法。
10. 重合性官能基が結合している担体は、下記式（ＩＩ）で表される化合物と、シリカゲルとをシランカップリングすることにより得られる表面修飾シリカゲルである、請求項８または９に記載のクロマトグラフィー用の固定相の製造方法。
    

    

    （式（ＩＩ）中、Ｗは、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基またはω位に二重結合を有する炭素数４〜１２のアルケニル基であり、Ｘは、アミド基、エステル基、炭素数１〜３のＮ−アルキルアミド基、エーテル基、スルホキシド基、スルホン基、スルフィド基、またはリン酸エステル基であり、Ｙは、炭素数１〜３０のアルキレン基であり、Ｒはそれぞれ独立して炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｚは式（ＩＩ）中のケイ素原子と担体との間に結合を作らせ得る脱離基である。ｎは１〜３の整数である。）
11. 前記Ｗがビニル基であり、Ｘがアミド基または炭素数１〜３のＮ−アルキルアミド基であり、Ｙが炭素数１〜５のアルキレン基であり、Ｒが独立してメチル基、エチル基またはプロピル基であり、Ｚは炭素数１〜５のアルコキシ基、ハロゲン、炭素数１〜２０のアルキルメルカプチル基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ピロリジノ基、イミダゾリル基、アリル基または２−メチル−２−プロペニル基である、請求項１０に記載のクロマトグラフィー用の固定相の製造方法。
12. １−ビニル−２−ピロリドンまたは１−ビニル−２−ピぺリドンと式（Ｉ）で示される化合物とを、末端に反応性シリル基を有する連鎖移動剤の存在下でラジカル重合させてポリマーを得る工程と、得られたポリマーを担体表面でシランカップリングする工程を含む、クロマトグラフィー用の固定相の製造方法。
    

    

    （式中、Ｒは水素、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数３〜１２のシクロアルキル基、フェニル基及びヒドロキシフェニル基から選ばれる基である。）
13. 末端に反応性シリル基を有する連鎖移動剤が下記式（ＩＶ）で示される化合物である、請求項１２に記載のクロマトグラフィー用の固定相の製造方法。
    

    

    （式（ＩＶ）中、Ｒはそれぞれ独立して炭素数１〜５のアルキル基であり、Ｚは式（ＩＶ）中のケイ素原子と担体との間に結合を作らせ得る脱離基である。Ｙは炭素数１〜３０のアルキレン基であり、Ｔは連鎖移動性官能基である。ｎは１〜３の整数である。）
14. 前記クロマトグラフィー用の固定相が超臨界流体クロマトグラフィー用の固定相である、請求項８〜１３のいずれか一項に記載の製造方法。

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