JPH0850123A

JPH0850123A - クロマトグラフィー用カラムの充填方法

Info

Publication number: JPH0850123A
Application number: JP18742494A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Tsutsumi; 敏則堤; Masami Kazui; 正巳数井; Minoru Toyoda; 稔豊田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【目的】分取クロマトグラフィー用カラムへの充填剤
の充填に際し、充填層が膨張してカラム性能が悪化する
のを防止する。【構成】カラムに充填剤スラリーを圧入してカラム内
に所定長さの充填層を形成したのち、比誘電率が５以下
の無極性溶媒を圧入してカラム内の溶媒をこれで置換
し、次いで水性溶媒を圧入して無極性溶媒を水性溶媒で
置換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体クロマトグラフィー
用カラムの充填方法に関するものである。特に本発明は
分取クロマトグラフィー用の大口径カラムに適用するの
に好適なカラムの充填方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液体クロマトグラフィー用カラムの性能
は、基本的には充填剤により決定されるが、カラムの充
填方法によっても大きく影響されることは良く知られて
いる。カラムは均一に且つ密に充填されていなければな
らず、充填密度に部分的に粗密があったり、充填剤の粒
径分布が部分的に偏っていると、カラムは所期の性能を
発揮し得ない。

【０００３】カラムへの充填剤の充填は、通常、図１に
示す装置を用いて行なわれる。図１において、（１）は
底部にフィルターを装着したカラムであり、垂直に保持
されている。カラム（１）の頭部には筒状の容器である
パッカー（２）が設置されている。パッカー（２）と押
し出し液タンク（３）とは、ポンプ（４）を介して配管
（５）で連絡されている。カラムに充填剤を充填するに
は、先ず充填剤を分散媒に分散させてスラリーとする。
分散は充填剤が個々の粒子にまで分散するように十分に
行なうことが必要である。スラリーは次いで脱気したの
ちパッカーに移す。超音波分散器を用いると、分散と脱
気が同時に達成されるので好ましい。ポンプを作動させ
て押し出し液（通常、これはスラリーの分散媒と同じ液
体である）をパッカーに圧入し、その圧力でスラリーを
カラムに流入させる。カラムに流入したスラリーのうち
分散媒は底部のフィルターを通って流出し、充填剤はフ
ィルター上に堆積する。充填が終了したならば押し出し
液の圧入を停止し、カラムとパッカーとを切り離す。カ
ラムの頭部にフィルターを装着し、カラム内の溶媒を溶
離液に置換して充填作業を終了する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のカラムへの充填
法では、押し出し液の圧入を停止してパッカーとカラム
とを切り離したときに、カラム内に形成されている充填
剤の充填層が膨張することがある。この現象は、分取用
のカラムの如き大口径のカラム、特にカラム直径が２０
ｍｍ以上のカラムにおいて著るしい。また、カラムの直
径Ｄに比して充填層長Ｌの短いカラム、特にＬ／Ｄが１
０以下のカラムにおいても著るしい。

【０００５】押し出し液の圧入を停止したときに充填層
が膨張するのは、加圧下で形成された充填層の残留応力
がカラム内壁と充填層との摩擦力を上廻るためであると
考えられる。すなわち充填層は押し出し液の圧入中はそ
の圧力で圧縮された状態にあるが、圧入が停止されると
圧縮状態から無圧縮状態に復元しようとする。この復元
しようとする力に対抗するのが充填層とカラム内壁との
摩擦力であり、大口径カラムやＬ／Ｄの小さいカラムで
は、この摩擦力が相対的に小さいので、充填層の膨張が
生ずる。

【０００６】膨張した充填層は溶離液の通液中に再び収
縮する。この際、充填層の充填密度が部分的に変化し、
カラムの分離性能を低下させる。特に膨張した状態でカ
ラム頭部にフィルターを取付けると、フィルターと充填
層との間に隙間が生じ、カラムの性能を低下させる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、カラム
への充填剤の充填に際し、押し出し液の圧入を停止して
から直ちに溶離液で液の置換を行なわずに、先ず比誘電
率の小さい無極性溶媒で押し出し液を置換し、次いでこ
の無極性溶媒を溶離液で置換することにより、充填層の
膨張を回避しつつカラムの充填を行なうことができる。
本発明について詳細に説明するに、本発明は液体クロマ
トグラフィー用カラムの充填に広く適用することができ
るが、特に直径が２０ｍｍ以上の大口径カラム又は直径
Ｄと充填層Ｌの長さの比Ｌ／Ｄが１０以下のカラムに適
用すると効果が著しい。

【０００８】充填剤としては公知の有機、無機の種々の
ものを用いることができる。その粒径は一般に２〜１０
０μｍである。また充填剤は多孔質であるのが好まし
く、その細孔容積は通常０．５〜４．０ｍｌ／ｇであ
る。充填剤として特に好ましいのは親水化処理を施した
シリカゲルである。また、充填剤をスラリー化するのに
用いる分散媒としては一般に水や極性有機溶媒が単独で
又は溶液として用いられる。分散媒としては比誘電率が
１５〜８０のものが好ましい。分散媒の粘度は通常０．
６〜２０ｍＰａＳであり、また密度は０．７〜１．５ｇ
／ｃｍ³である。スラリー中の充填剤の濃度は通常、２
〜２０ｇ／１００ｍｌ溶媒である。

【０００９】充填層の形成は常法に従って定流量ポンプ
又は定圧ポンプを用いて行なわれる。カラムへのスラリ
ーの流入速度は、充填層の堆積速度として、通常１５〜
３００ｃｍ／時間である。また、流入圧力は充填層長１
ｃｍ当り通常１〜５ｋｇ−ｆ／ｃｍ² である。所定長さ
の充填層が形成されたならば押し出し液の圧入を停止
し、代りに比誘電率が５以下の無機性溶媒を圧入して、
カラム内の溶媒をこの無機性溶媒で置換する。無極性溶
媒の圧入は、押し出し液の圧入に用いたのと同じポンプ
で行なうのが好ましい。このような無極性溶媒として
は、エチルエーテル、キシレン、クロロホルム、Ｏ−ク
ロロトルエン、１，１−ジクロロエタン、１，２−ジク
ロルエチレン、ジクロルベンゼン、シクロヘキサン、ス
チレン、テトラクロルエチレン、トリクロルエチレン、
トルエン、ブチルエーテル、ベンゼン、ペンタン、ヘキ
サン、オクタン等があげられる。

【００１０】無極性溶媒は、液の置換を完全に行なうた
め、カラム内に存在する液と相溶性のあるものを用いる
のが好ましい。本発明の好ましい一態様では、押し出し
液の圧入停止後、カラム内の液を分散媒と比誘電率が５
以下の無極性溶媒との中間物性の溶媒、例えば密度及び
粘度が分散媒と同じか、これよりも若干小さく且つ比誘
電率の小さな溶媒で置換し、次いで、この溶媒を比誘電
率が５以下の無極性溶媒で置換する。従って押し出し液
として、このような中間物性の溶媒を用いてもよい。操
作が煩雑になるのを厭わなければ、中間物性の溶媒とし
て分散媒に近いものから比誘電率が５以下の無極性溶媒
に近いものまで数種類を順次用いてカラム内の液を置換
していってもよい。このように中間物性の溶媒での置換
を行なうと、充填剤に与える影響を少なくすることがで
きる。また、中間物性の溶媒による置換を介在させる場
合には、中間物性の溶媒はカラム内の液と相溶性のある
ものを用いるのが好ましい。すなわち順次に相溶性のあ
る溶媒で置換することにより、充填剤の内部まで容易に
液の置換を行なうことができる。

【００１１】無極性溶媒による置換が終了したならば、
次いでカラムとパッカーとを切り離し、カラムの頭部に
フィルターを装着する。この操作に際し充填層の膨張は
見られない。更に、この無極性溶媒をカラム内の液の最
終的な液性である水性溶媒で置換する。この場合も、無
極性溶媒と水性溶媒との双方に相溶性のある溶媒による
置換を中間に介在させるのが好ましい。また、これらの
置換操作は全て押し出し液の圧入に用いたのと同じポン
プで行なうのが好ましい。水性溶媒による置換が終ると
カラムの充填作業は終了する。

【００１２】

【実施例】以下に実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。〔実施例１〕粒径１０μｍ、細孔容積１．４ｍｌ／ｇで
表面をジオール処理したシリカゲル２５０ｇを、４７％
グリセリン水溶液２．７ｌに加えた。これを超音波分散
器で処理して分散・脱気し、充填剤スラリーを調製し
た。

【００１３】内径５３．５ｍｍ、充填部長さ３００ｍｍ
で、底部にフィルターを装着したカラムを垂直に保持
し、その頭部にオリフィスを介して内径５３．５ｍｍ、
長さ９００ｍｍのパッカーを結合した。充填剤スラリー
をパッカーに入れ、４７％グリセリン水溶液を押し出し
液として定流量ポンプで３１ｍｌ／分で６６分間パッカ
ーに圧入した。圧力は最終的に６０ｋｇ／ｃｍ² Ｇに達
した。次いでパッカー内の液をアセトンに交換し、更に
パッカーにアセトンを３０ｍｌ／分で３０分間、次いで
６０ｍｌ／分で更に４５分間圧入した。更にパッカー内
の液をｎ−ヘキサンに交換し、パッカーにｎ−ヘキサン
を６０ｍｌ／分で３０分間圧入した。

【００１４】以上の操作が終了した時点でパッカーをカ
ラムから切り離し、カラムの頭部にフィルターを取付け
た。パッカーとカラムとを切り離しても、充填層の膨張
は見られなかった。次いで再びパッカーとカラムとを結
合し、アセトンを４０ｍｌ／分で２０分間圧入したのち
水を４０ｍｌ／分で２０分間圧入してカラム内の液を水
で置換し、充填作業を終了した。

【００１５】〔比較例１〕実施例１において、押し出し
液のグリセリン水溶液の圧入を終了した時点でパッカー
とカラムとを切り離した。充填層が膨張したので、膨出
部分を取り去ってフィルターを取付けた。次いで再びパ
ッカーとカラムとを結合し、水を３０ｍｌ／分で３０分
間圧入してカラム内の液を水で置換し、充填作業を終了
した。

【００１６】〔比較例２〕実施例１において、押し出し
液のグリセリン水溶液を置換するためのアセトンの送入
を終了した時点で、パッカーとカラムとを切り離した。
充填層が膨張したので膨出部分を取り去ってフィルター
を取付けた。次いで再びパッカーとカラムとを結合し、
水を４０ｍｌ／分で２０分間圧入してカラム内の液を水
で置換し、充填作業を終了した。

【００１７】〔性能試験〕上記で作製したカラムについ
て、エチレングリコールの分離性能を試験した。試験
は、全自動分取型高速液体クロマトグラフＨＬＣ−８３
７（東ソー社製品）を用い、これに１％エチレングリコ
ール水溶液を３ｍｌ注入し、溶離液として水を４７ｍｌ
／分で通液した。検出器は屈折計を用いた。その結果、
実施例１のカラムでは１２．８９分の位置にシャープな
単一のピークが現われた。これに対し比較例１のカラム
では１０．４７分の位置に比較的シャープに立上ったの
ちゆっくりと低下するブロードなピークが出現し、充填
密度にむらのあることが示唆された。また、比較例２の
カラムでは１１．７６分の位置にブロードなピークが出
現し、同じく充填密度に差のあることが示唆された。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来法で用いられているカラム充填装置の１例
である。

【符号の説明】

１カラム２パッカー３押し出し液タンク４ポンプ５押し出し液配管６圧力計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クロマトグラフィー用カラムの充填方法
であって、（１）充填剤を水溶性の極性溶媒に分散させてスラリー
とする（２）スラリーを加圧下にカラムに送入し、充填剤はカ
ラム内に留め極性溶媒はカラム外に排出する（３）比誘電率が５以下の無極性溶媒をカラムに送入
し、カラム内の溶媒を無極性溶媒で置換する（４）水性溶媒をカラムに送入し、カラム内の溶媒を水
性溶媒で置換するの各工程を順次経ることを特徴とする
方法。
【請求項２】クロマトグラフィー用カラムの充填方法
であって（１）充填剤を水溶性の極性溶媒に分散させてスラリー
とする（２）スラリーを加圧下にカラムに送入し、充填剤はカ
ラム内に留め極性溶媒はカラム外に排出する（３）比誘電率が５より大きく且つカラム内の溶媒より
も小さな溶媒をカラムに送入し、カラム内の溶媒をこの
溶媒で置換する（４）比誘電率が５以下の無極性溶媒をカラムに送入
し、カラム内の溶媒を無極性溶媒で置換する（５）水性溶媒をカラムに送入し、カラム内の無極性溶
媒を水性溶媒で置換するの各工程を順次経ることを特徴
とする方法。
【請求項３】充填剤の粒径が２〜１００μｍであるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】充填剤の細孔容積が０．４〜４．０ｍｌ
／ｇであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
かに記載の方法。
【請求項５】充填剤が親水化処理を施したシリカ粒子
であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに
記載の方法。
【請求項６】カラムの直径が２０ｍｍ以上であること
を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方
法。
【請求項７】カラムの直径（Ｄ）と長さ（Ｌ）との比
（Ｌ／Ｄ）が１０以下であることを特徴とする請求項１
ないし６のいずれかに記載の方法。