JPH1183826A

JPH1183826A - 液体クロマトグラフィー用充填剤

Info

Publication number: JPH1183826A
Application number: JP9248658A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Oishi; 和之大石; Norihito Horii; 則人堀井; Kazuhiko Shimada; 一彦嶋田
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 1999-03-26

Abstract

(57)【要約】【課題】耐圧性に優れ、高圧下における充填が可能で
あり、溶離液を切り替えた分析方法を用いた場合でも迅
速に分析し得る液体クロマトグラフィー用充填剤を提供
する。【解決手段】水溶解度が５重量％以下のアクリル酸誘
導体、メタクリル酸誘導体またはスチレン誘導体から選
択した架橋性単量体９０〜１００重量％と、非架橋性単
量体０〜１０重量％とを含む単量体組成物を重合して得
られた重合体からなり、平均粒径１〜１００μｍである
液体クロマトグラフィー用充填剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重合体を用いた液
体クロマトグラフィー用充填剤に関し、より詳細には、
特定の単量体を用いることにより耐圧性が高められた液
体クロマトグラフィー用充填剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】高分子系の液体クロマトグラフィー用充
填剤は、重合性単量体を、懸濁重合、分散重合またはシ
ード重合などの重合方法により重合することにより得ら
れている。その場合、重合性単量体としては、重合性不
飽和二重結合を有するアクリル系もしくはスチレン系誘
導体が主として用いられている。

【０００３】一般に、液体クロマトグラフィー用充填剤
は、カラム内に高圧下で圧入される。また、使用に際し
ては、カラムに溶離液が圧送され、一定以上の圧力が充
填剤に負荷された状態で測定が行われる。

【０００４】上記カラムへの充填時、並びに測定時に加
わる圧力により、充填剤が変形したり、破壊したりする
と、カラム圧力のばらつきや変動が生じ、測定精度が低
下し、かつ再現性が損なわれる。

【０００５】また、液体クロマトグラフィー用充填剤が
破壊した場合には、大きなデッドボリュームが発生し、
カラムにおける分離状態が極端に悪化したり、破壊され
た微小片がフィルタに目詰まりし、溶離液が流れなくな
ったりする。

【０００６】従って、液体クロマトグラフィー用充填剤
では、十分な耐圧性を有することが求められる。そこ
で、従来、高分子系の液体クロマトグラフィー用充填剤
において、耐圧性を高めるために、重合性不飽和二重結
合を１分子中に１つ有する非架橋性単量体に対し重合性
不飽和二重結合を１分子中に２つ以上有する架橋性単量
体を一定割合以上混合し、重合する方法が提案されてい
る（特開平１−２６０３６０号公報、特開平２−９９８
６０号公報など）。

【０００７】しかしながら、これらの先行技術に記載の
方法では、架橋性単量体の重合割合の上限は６０％程度
であり、実際の液体クロマトグラフィー用充填剤製品で
は架橋性単量体の重合割合は５０％以下であった。

【０００８】そのため、より一層耐圧性が高められた液
体クロマトグラフィー用充填剤の提供が望まれている。
すなわち、液体クロマトグラフィー用充填剤において、
分離能を一層高めるには、より高い圧力下で充填剤を充
填したり、１５０ｍｍ以上の長いカラムに充填したりす
る必要がある。また、測定時間を短くするには、高流速
下で測定する必要がある。従って、これらの条件では、
液体クロマトグラフィー用充填剤により、一層高い圧力
が加わる。

【０００９】よって、上記先行技術に記載のクロマトグ
ラフィー用充填剤では、これらの高い圧力が加わる条件
下では再現性に優れた測定結果を得ることが困難であ
り、また、充填剤の耐久性を維持することも困難であっ
た。

【００１０】加えて、組成の異なる複数の溶離液を用い
て分析する場合には、溶離液の切り替えにより、充填剤
の膨潤や収縮が起こりやすく、カラム圧力の変動や切り
替え後の溶離液に対しての平衡化が円滑に進行しないと
いう問題もあった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、より
一層耐圧性に優れ、従って高い圧力が加わる条件や複数
の溶離液を切り替えて用いる場合においても、高精度に
測定を行うことができ、かつ測定の再現性を維持し得る
液体クロマトグラフィー用充填剤を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、水溶解度が５重量％以下のアクリル酸誘導体、メタ
クリル酸誘導体またはスチレン誘導体からなる群から選
択した架橋性単量体９０〜１００重量％と、非架橋性単
量体０〜１０重量％とを含む単量体組成物を重合して得
られた重合体からなり、平均粒径１〜１００μｍである
ことを特徴とする。

【００１３】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明に係る液体クロマトグラフィー用充填剤に
おいて、上記非架橋性単量体として、イオン交換基を有
する単量体を用いたことを特徴とする。以下、本発明の
詳細を説明する。

【００１４】（架橋性単量体）本発明に係る液体クロマ
トグラフィー用充填剤では、耐圧性を高めるために、特
定の架橋性単量体が用いられる。すなわち、水溶解度が
５重量％以下であるアクリル酸誘導体、メタクリル酸誘
導体またはスチレン誘導体からなる群から選択した架橋
性単量体が用いられる。

【００１５】このような架橋性単量体の具体的な例とし
ては、エチレングリコールジアクリレート、ポリエチレ
ングリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリコ
ールジアクリレート、１，６−ヘキサグリコールジアク
リレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポ
リプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロー
ルエタントリアクリレート、トリメチロールプロパント
リアクリレート、テトラメチロールメタントリアクリレ
ート、テトラメチロールメタンテトラアクリレートなど
のアクリル酸誘導体；エチレングリコールジメタクリレ
ート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリ
エチレングリコールジメタクリレート、１，３−ブチレ
ングリコールジメタクリレート、１，６−ヘキサグリコ
ールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタ
クリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレー
ト、トリメチロールエタントリメタクリレート、トリメ
チロールプロパントリメタクリレート、テトラメチロー
ルプロパントリメタクリレートなどのメタクリル酸誘導
体；ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキ
シレン、ジビニルエチルベンゼン、ジビニルナフタレン
などのスチレン誘導体などの、分子内に重合性不飽和結
合を２つ以上有するものを挙げることができる。

【００１６】上記架橋性単量体は、用いる全単量体１０
０重量％に対し、９０〜１００重量％、好ましくは９５
〜１００重量％、より好ましくは１００重量％用いられ
る。すなわち、もっとも好ましくは、上記架橋性単量体
のみを重合して得られた重合体により、液体クロマトグ
ラフィー用充填剤が構成される。

【００１７】本発明においては、上記架橋性単量体のみ
を重合してクロマトグラフィー用充填剤を構成すること
が好ましいが、生成技術的な限界あるいは生成に際して
の手間を考慮すると、後述の非架橋性単量体が１０重量
％以下の割合で含まれていてもよく、その場合であって
も、架橋性単量体の使用割合が９０重量％以上であれ
ば、十分な耐圧性を有する液体クロマトグラフィー用充
填剤を得ることができる。

【００１８】上記架橋性単量体は、その水に対する溶解
度は５重量％以下、好ましくは０〜４重量％、より好ま
しくは０〜３重量％であることが望ましい。水溶解度が
５重量％よりも高い架橋性単量体では、充填剤として用
いた場合に水系における分析に際し、高耐圧性が得難
く、また、膨潤したり、収縮しやすくなる。

【００１９】なお、上記架橋性単量体として、何れの単
量体を用いるかについては、その物理的性質や化学的性
質が、充填剤として用いた場合の分離特性に影響を与え
るため、分離対象に応じて、あるいは他の分析条件に応
じて、適宜選択すればよい。また、上記架橋性単量体
は、１種類を単独で用いてもよく、複数種を併用しても
よい。

【００２０】本発明においては、上記単量体組成物に
は、非架橋性単量体が０〜１０重量％の範囲で含まれる
ように用いられる。上述したとおり、非架橋性単量体
は、用いないことが望ましいが、１０重量％以下の範囲
で用いたとしても、十分な耐圧性を有する液体クロマト
グラフィー用充填剤を得ることができる。

【００２１】非架橋性単量体としては、上記架橋性単量
体と共に重合され得る重合性単量体であれば特に限定さ
れるわけではないが、分子内に１つの重合性不飽和結合
を有する化合物、例えば、塩化ビニル、酢酸ビニル、プ
ロピオン酸ビニル、ステアリン酸ビニルなどのビニルエ
ステル類；アクリロニトリル、メタクリロニトリルなど
の不飽和ニトリル類；アクリルアミド、メタクリルアミ
ド、Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−エチルアクリルア
ミド、Ｎ−メチルメタクリルアミド、Ｎ−エチルメタク
リルアミドなどの酸アミド類；メチルアクリレート、メ
チルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタ
クリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレー
ト、２−エチルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキ
シルメタクリレート、ステアリルアクリレート、ステア
リルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シ
クロヘキシルメタクリレート、アクリロニトリル、グリ
シジルメタクリレートなどの（メタ）アクリル酸エステ
ル誘導体；スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチル
スチレン、クロロメチルスチレンなどのスチレン誘導体
を挙げることができる。

【００２２】また、好ましくは、上記非架橋性単量体と
して、イオン交換基を有する単量体が用いられ、このよ
うなイオン交換基を有する単量体を用いることにより、
イオン交換クロマト用充填剤とすることができる。イオ
ン交換基を有する非架橋性単量体の例としては、特に限
定されるわけではないが、スチレンスルホン酸、アクリ
ル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、ホマル
酸などのカチオン交換基含有単量体；ジメチルアミノエ
チルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレー
ト、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルア
ミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタク
リレート、アリルアミン、メタクリレートハイドロオキ
シプロピルトリメチルアンモニウムクロライドなどのア
ニオン交換基含有単量体などを例示することができる。

【００２３】上記非架橋性単量体についても、１種の非
架橋性単量体を用いてもよく、あるいは複数種の非架橋
性単量体を用いてもよい。本発明に係る液体クロマトグ
ラフィー用充填剤を得るにあたっては、上記架橋性単量
体を、あるいは上記架橋性単量体と非架橋性単量体との
混合物を重合することにより得られるが、この場合の重
合方法については特に限定されるわけではなく、例え
ば、懸濁重合、乳化重合、分散重合などの適宜の重合方
法を用いることができる。また、ラジカル反応を利用し
た重合方法を用いることが好ましい。

【００２４】ラジカル反応を利用した重合方法を用いる
場合には、ラジカル重合開始剤を単量体組成物に添加す
ることが望ましく、その場合、公知の水溶性もしくは油
溶性ラジカル重合開始剤を用いることができる。使用し
得るラジカル重合開始剤の例としては、特に限定される
わけではないが、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、
過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩；ｏ−ベンゾイルパ
ーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、オクタノイ
ルパーオキサイド、ｏ−クロロベンゾイルパーオキサイ
ド、アセチルパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパー
オキサイド、ｔ−ブチルパーオキシアセテイト、ｔ−ブ
チルパーオキシイソブチレート、３，５，５−トリメチ
ルヘキサノイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ
−２−エチルヘキサノエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキ
サイドなどの有機過酸化物；２，２−アゾビスイソブチ
ロニトリル、２，２−アゾビス（２，４−ジメチルバレ
ロニトリル）、４，４−アゾビス（４−シアノペンタン
酸）、２，２−アゾビス（２−メチルブチロニトリ
ル）、２，２−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニト
リル）、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリルなどの
アゾ化合物を挙げることができる。

【００２５】上記ラジカル重合開始剤は、上記単量体の
全体を１００重量部とした場合、０．１〜５０重量部の
割合で用いることが好ましい。０．１重量部未満では、
ラジカル反応を引き起こし難く、引き起こし得たとして
も重合に長時間を要し、５０重量部を超えると、急激な
重合反応により重合安定性が損なわれるおそれがある。

【００２６】上記ラジカル重合の具体的な方法について
は特に限定されるわけではないが、例えば、ラジカル発
生源の存在下、不活性ガス雰囲気中にて単量体を分散し
た反応溶媒を攪拌し、ラジカル発生源がラジカルを発生
する温度まで系を昇温することにより重合反応を行うこ
とができる。得られた重合体粒子は、必要に応じて、洗
浄、乾燥、分級などの作業を経て充填剤とされる。

【００２７】本発明に係る液体クロマトグラフィー用充
填剤は、上記のようにして得られた重合体であって、平
均粒径が１〜１００μｍの範囲にあることを特徴とす
る。充填剤の平均粒径が、１μｍ未満の場合には、液体
クロマトグラフィー用充填剤として用いるのに圧力損失
が大きくなりすぎて不適当であり、１００μｍを超える
と、高分離能が得られなくなる。充填剤の平均粒径は、
好ましくは、１〜５０μｍ、より好ましくは１．５〜２
０μｍとされる。また、必要に応じて、重合により得ら
れた重合体粒子を分級することにより、所望の粒径の液
体クロマトグラフィー用充填剤とすることができる。

【００２８】（作用）請求項１に記載の発明に係る液体
クロマトグラフィー用充填剤では、上記特定の架橋性単
量体を全単量体の９０重量％以上の割合で含む単量体組
成物を重合することにより得られた重合体を用いて構成
されている。すなわち、水溶解度が５重量％以下のアク
リル酸誘導体、メタクリル酸誘導体またはスチレン誘導
体は、その使用割合を全単量体の９０重量％以上とした
場合であっても、ラジカル重合などにより重合すること
ができ、平均粒径１〜１００μｍの重合体粒子を得るこ
とができる。従って、殆どが架橋性単量体を用いて構成
されている重合体粒子により液体クロマトグラフィー用
充填剤が構成されているため、該クロマトグラフィー用
充填剤の耐圧性が効果的に高められる。

【００２９】すなわち、請求項１に記載の発明は、架橋
性単量体として、上記特定の架橋性単量体を用いること
により、該架橋性単量体の割合を９０重量％以上とした
重合体粒子を得ることを可能とし、それによって液体ク
ロマトグラフィー用充填剤として要求される高い耐圧性
を有する重合体を得ることを可能としたことに特徴を有
する。

【００３０】請求項２に記載の発明では、上記非架橋性
単量体が、イオン交換基を有する単量体で構成されてい
るため、イオン交換クロマト用充填剤とすることができ
る。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の非限定的な実施例を挙げるこ
とにより本発明を説明する。（実施例１）トリエチレングリコールジメタクリレート
（新中村化学社製）３００ｇに、ベンゾイルパーオキサ
イド１ｇ（キシダ化学社製）を溶解し、得られた溶液
を、５重量％ポリビニルアルコール（日本合成化学社
製、品番：ＧＨ−２０）水溶液２．５Ｌに添加し、攪拌
しつつ系を窒素置換し、８０℃に昇温し、８０℃で７時
間重合した。しかる後、系を室温まで冷却し、生成物を
イオン交換水及びアセトンで洗浄した。次に、重合生成
物を室温で十分乾燥した後、空気分級機（日鉄鉱業社
製、品番ＴＮ−１５Ｃ）にて分級し、平均粒径６．２μ
ｍの充填剤Ａを得た。

【００３２】得られた充填剤Ａ５ｇを、５０ｍＭリン酸
ナトリウム水溶液（ｐＨ＝３．０）：アセトニトリル＝
９：１（重量比）の混合溶液３０ｍＬに分散した。この
分散液を５分間超音波処理した後、カラム充填用パッカ
ーに移し、パッカーを送液ポンプ（サヌキ工業社製）及
び空カラム（４．６ｍｍ径×１５０ｍｍ）に連結し、分
散液を１５ｍＬ／分でカラムに定流量送液した。このよ
うにして得られたカラムを、ポンプ（島津製作所製、品
番：ＬＣ−９Ａ）、オートサンプラ（積水化学社製、品
番：ＡＳＵ−４２０）及び検出器（島津製作所製、品
番：ＳＰＤ−６ＡＶ）を有する液体クロマトグラフィー
システムに設置し、流速１．０ｍＬ／分、検出波長２５
４ｎｍで、測定試料としてカフェイン及びテオフィリン
（和光純薬社製）を用い、液体クロマトグラフィー分析
を行った。

【００３３】（実施例２）架橋性単量体として、トリエ
チレングリコールジメタクリレートに代えて、ジビニル
ベンゼン２７０ｇ、及びグリシジルメタクリレート３０
ｇを用いたことを除いては、実施例１と同様にして充填
剤Ｂを得た。

【００３４】（実施例３）トリエチレングリコールジメ
タクリレートの使用量を２９０ｇとし、非架橋性単量体
としてメタクリル酸１０ｇを用いたことを除いては、実
施例１と同様にして充填剤Ｃを得た。

【００３５】（比較例１）トリエチレングリコールジメ
タクリレートの使用量を２３０ｇとし、非架橋性単量体
としてメタクリル酸７０ｇを用いたことを除いては、実
施例１と同様にして充填剤Ｄを得た。

【００３６】（比較例２）トリエチレングリコールジメ
タクリレートの使用量を１５０ｇとし、非架橋性単量体
としてメタクリル酸１５０ｇを用いたことを除いては、
実施例１と同様にして充填剤Ｅを得た。

【００３７】（比較例３）架橋性単量体としてジビニル
ベンゼン１５０ｇを用い、非架橋性単量体としてグリシ
ジルメタクリレート１５０ｇを用い、これらの単量体を
用いたことを除いては、実施例１と同様にして充填剤Ｆ
を得た。

【００３８】なお、実施例２，３及び比較例１〜３にお
いて得られた充填剤Ｂ〜Ｆの平均粒径については、下記
の表１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】（充填剤Ａ〜Ｆの評価方法及び評価結果）
実施例１〜３及び比較例１〜３で得た各充填剤Ａ〜Ｆに
ついて、以下の要領で、評価を行った。

【００４１】（１）体膨潤性試験；充填剤Ｃ，Ｄ及びＥ
を、実施例１と同様の方法でカラムに充填した。充填剤
Ｃ，Ｄ及びＥが充填された各カラムを、上記液体クロマ
トグラフィーシステムに接続し、溶離液Ｘ〔１００ｍＭ
リン酸緩衝液（ｐＨ＝５．０）〕を１０分間送液した
後、溶離液Ｙ〔１００ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ＝８．
０）〕に切り替えた。溶離液切り替え前後におけるカラ
ム圧力（送液ポンプの表示値）を確認したところ、充填
剤Ｃでは３ｋｇ／ｃｍ²上昇し、充填剤Ｄでは１０ｋｇ
／ｃｍ²上昇し、充填剤Ｅでは１８ｋｇ／ｃｍ²上昇し
た。また、切り替え後の圧力が一定になるまでに要した
時間を測定したところ、充填剤Ｃでは１．６分、充填剤
Ｄでは５．７分、充填剤Ｅでは１０．２分であった。従
って、充填剤Ｃは充填剤Ｄ，Ｅに比べ膨潤や収縮が少な
く、溶離液に対する平衡化が早いことが確認された。

【００４２】（２）耐圧性試験；充填剤Ｂ及び充填剤Ｆ
を、それぞれ、実施例１の方法に準じてカラムに充填し
た。その際、定流量送液ではなく、６００ｋｇ／ｃｍ²
の定圧送液で充填した。充填後、再びカラムを開け、充
填剤を取り出し、光学顕微鏡で観察したところ、充填剤
Ｂは充填前と同様の形状を維持していたが、充填剤Ｆは
一部が破損していた。

【００４３】（３）高圧充填による効果の確認；充填剤
Ａ，Ｂを、充填圧力６００ｋｇ／ｃｍ²で実施例１に準
じて充填した。また、充填剤Ｆを充填圧力１５０ｋｇ／
ｃｍ²で同様に充填した。なお、充填剤Ｆを、１５０ｋ
ｇ／ｃｍ²の充填圧力で充填した場合には充填剤Ｆは破
損していなかった。

【００４４】上記のように充填圧力６００ｋｇ／ｃｍ²
で充填剤Ａ，ＢまたはＦを充填した後、実施例１と同様
にして液体クロマトグラフィー分析を行った。繰り返し
測定を行った場合のカフェインピークの理論段数の変化
を調べた。結果を図１に示す。

【００４５】図１から明らかなように、充填剤Ａ，Ｂで
は、検体数が増加したとしても理論段数の変化が殆どな
かったのに対し、充填剤Ｆでは検体数の増加につれて理
論段数が大幅に低下した。従って、高圧充填可能な充填
剤Ａ，Ｂでは、充填剤Ｆに比べて耐久性に優れているこ
とがわかる。

【００４６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明に係る液体クロマ
トグラフィー用充填剤では、水溶解度が５重量％以下の
アクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体またはスチレン
誘導体からなる群から選択した架橋性単量体を９０重量
％以上含む単量体組成物を重合して得られた重合体から
なり、平均粒径が１〜１００μｍである液体クロマトグ
ラフィー用充填剤であるため、すなわち、上記架橋性単
量体が９０重量％以上の割合で重合されている重合体よ
りなるため、耐圧性に優れ、高圧下における充填が可能
であり、耐久性においても優れており、かつ膨潤や収縮
が少ないため、組成の異なる溶離液を切り替えて用いた
場合においても迅速に分析を行うことができる。

【００４７】また、請求項２に記載の発明に係る液体ク
ロマトグラフィー用充填剤は、イオン交換クロマト用充
填剤として好適に用い得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例において液体クロマトグラフィー分析
を繰り返し行った場合の理論段数の変化を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０８Ｆ 290/06 Ｃ０８Ｆ 290/06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水溶解度が５重量％以下のアクリル酸誘
導体、メタクリル酸誘導体またはスチレン誘導体からな
る群から選択した架橋性単量体９０〜１００重量％と、
非架橋性単量体０〜１０重量％とを含む単量体組成物を
重合して得られた重合体からなり、平均粒径１〜１００
μｍであることを特徴とする液体クロマトグラフィー用
充填剤。
【請求項２】前記非架橋性単量体が、イオン交換基を
有する単量体である請求項１に記載の液体クロマトグラ
フィー用充填剤。