JPS5947260B2 - 薄層クロマトグラフイ用分離材料およびその製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は薄層クロマトグラフィ用分離用材料およびその
製法に関する。

薄層クロマトグラフィ（ＴＬＣ）の応用範囲が拡大する
に従つてより性能のよい分離材料の開発が必要となつて
きをら性能が高くなればそれによつてその実用価値も大
となる。

すなわち一つには分離性能の向上と検出限界の拡大、そ
してもう一つには結果の再現性に関する効率が重要であ
る。薄層クロマトグラフィにおいては分離材料として通
常、吸着剤で被覆した支持物質が使用されその場合ガラ
スプレートもしくは金属箔上にシリカゲル層を形成せし
めたものがよく用いられていることはよく知られている
ことである。その場合に用いられる吸着剤粒径は最も容
易に入手し得る市販品の場合約５〜２５μｍ程度であり
また該粒径は約１０〜１５μｍの範囲で変化する。従来
、粒径の小なるものは一般に不利であるとされている。
その理由は一般に知られているように粒形が小さくなる
に従つて溶出液の流速が相当減小し、そのために必要な
分離時間が非常に長くなり、これに伴つて拡散作用が増
大し、分離能が低下するからである。それ故、粗粒子の
分離材料さえもが提案されており（たとえばドイチエ・
アポテーカアツアイトウング（４）ＥｕｔｓｃｈｅＡｐ
Ｏｔｈｅｋｅｒｚｅｉｔｕｎｇ）第１１３巻（１９７３
年）７９１頁参照）、またそれは他の通常のＴＬＣプレ
ートとほとんど同様の分離能を与えるといわれている。
また、既に超薄層シリカゲルおよび酸化アルミニウム層
上でのクロマトグラフイ分離も提案されている（たとえ
ばツアイトシユリフト・フユル・ヘミ一（Ｚ．Ｃｈｅｍ
．）１９７２年、１５２〜１５３頁参照）。

しかしその場合にはクロマトグラフイ用試料物質として
非常に微細な不定の粒子部分が用いられ、このものは支
持物質洗浄後、プレートに吸着して残留する。それ故、
かかる層を使用するとき、再現性のある結果および比較
可能な結果を得ることができない。更に、広く使用され
ているレミツシヨン分析法を用いた機器分析には超薄層
は不適当である。水平展開のみを許容する低吸引力とと
もに、唯一可能なトランスミツシヨン分析法に制限され
るという相当な不利がある。更に上記のごとき困難を避
けるため、いわゆるフイルム薄層クロマトグラフイが提
案されている（たとえばドイツ国特許第１９４３３０４
号明細書参照）。その場合には蒸着により塗布された薄
層（く１０１ｔｍ）、例えば一酸化インジウムが固定相
として使用されている。しかしかかる蒸着層は毛細管作
用が極端に小であつて、そのため移動率が著しく低く、
展開時間が著しくおそく、展開の高さが小であつて僅か
数闘にすぎない。それ故、分離し得る物質の種類が著し
く制限される。上記のごとき困難を克服するため従来か
ら、最少量の試料で迅速に分離を行い得る薄層クロマト
グラフィのための効率のよい分離材料の必要性が認めら
れている。

本発明はかかる分離材料を得るための課題を解決するも
のである。本発明者らは薄層クロマトグラフイにおける
通常の支持物質上に、粒径が比較的小であつて限定され
ており、非常に狭い粒径範囲を有する粒状のシリカゲル
を通常の厚さになるように層状に被覆するとき、性能の
高い薄層クロマトグラフイの分離材料が得られることを
見出し、本発明を完成するに至つた。

本発明の分離材料は分離能において現在得られる最もす
ぐれた薄層クロマトグラフイの材料より遥かにすぐれた
性能を有する。本発明の課題はシリカゲルを含有する薄
層により被覆された支持物質から構成され、この薄層が
更に結合剤および／または指示薬を含有することもある
薄層クロマトグラフイ用分離材料において、該シリカゲ
ルの少くとも８０重量％が３〜８μｍという狭い粒径範
囲を有する粒子から成り、薄層の厚さが約１００〜３０
０μｍであることを特徴とする分離材料を提供するにあ
る。

このシリカゲルの重量に関する比表面積は約０．５〜０
．７ｒｒ１′／ｆの値を示す。本発明の課題は薄層クロ
マトグラフイに適する吸着剤層を形成せしめるため、少
くとも８０重量％の粒子の大きさが３〜８μｍという狭
い範囲の分布を有し、重量に関する比表面積が約０．５
〜０．７ｄ／ｔであるシリカゲルを使用し、かかる吸着
剤層を通常の支持物質上に１００〜３００ｔｔｍの厚さ
に形成せしめた分離材料を提供するにある。

更に、本発明の課題は結合剤および／または指示薬を含
有することもあるシリカゲル被覆層で支持物質を被覆す
ることにより、薄層クロマトグラフイ用分離材料を製造
するに当り、少くとも８０重量％が３〜８μｍの粒径を
有する粒子から成るシリカゲルを含有する水性懸濁液を
支持物質に均一に塗布し、これを乾燥して厚さ１００〜
３００μｍの層を形成せしめることを特徴とする分離材
料の製法に関する。類似の範囲の粒径を有するシリカゲ
ルのあるものは一部高圧液体クロマトグラフイ用の担体
物質として知られており、またこれは一般に知られてい
るように高圧下、技術的観点から相当高額の出費を伴う
特別な装置により使用し得る。

高圧液体クロマトグラフイにおいて高度の分離効果を得
るためには、数鱈の直径を有する細いカラムに詰めた狭
い粒匝範囲担体と高圧（従つて高流速）条件を正しく結
合して操作する必要がある。数百気圧までもの高圧を用
いることによつて微細粒子の使用を補償することができ
る。微細な粒径のシリカゲルを使用するとき、低圧力で
処理するかまたは流体静力学的圧力下に処理した場合は
満足な分離効果を達成することができないかあるいは全
く分離を行うことは不可能である。薄層クロマトグラフ
イにおける層の厚さを通常の厚さに保持し、使用するシ
リカゲルの粒径を比較的細かくするときは、ＴＬＣにお
ける移動相の移動特性が完全に異なり、また全く流体静
力学的圧力となるため、分離効果の改良を予見すること
も、またこれを期待することもできない。

しかし本発明によれば、薄層クロマトグラフイ装置に対
して更に特別の追加的出費をすることなく、単に従来の
ＴＬＣ装置を使用するだけで、ＴＬＣの分離能が適確に
改良される分離材料を得ることができる。本発明の分離
材料に使用するシリカゲル粒子の最も好ましい粒径の範
囲は３〜８μｍである。

従来の概念と異なり、驚くべきことに平均的強度（層の
厚さ１００〜３００μｍ）の層上に上記のごとき粒径の
微細なシリカゲルを有する本発明の薄層プレートはＴＬ
Ｃにおける分離効果をより大ならしめることができる。
上記のごとき狭い範囲のシリカゲル粒径は本発明の分離
材料の品質にとつて重要な意義を有する。本発明におけ
るシリカゲル粒径について更に説明を加えれば、シリカ
ゲル粒子の少くとも８０重．量％は約３〜８μｍの粒径
を保持しなければならない。

いかなる場合にも最高約１０％のシリカゲルの粒径は３
μｍより小さいかあるいは８μｍを超えてもよい。これ
らの条件を満たす場合に薄層クロマトグラフイに用いら
れる公知の物質を使用する場合よりも、実質的により良
い分離効果を達成することを従来技術から推論すること
は不可能である。驚くべきことにこの粒径範囲を変える
こと、特により細かい粒径の方に変えることはその効果
を明らかに低下させる結果となる。本発明において使用
すべきシリカゲルの重量に関する比表面積は０．５〜０
．７ｒｒ？／ Ｖであることができる。

比表面積が正確にこの範囲内であれば、驚くべきことに
最適の分離結果を与えることができる。薄層クロマトグ
ラフイにおいて従来使用されているシリカゲルの対応す
る比表面積の値は実質的にこれより低く、一般にたとえ
ば０．３イ／ｆ以下であり、また非常に細かく粉砕した
シリカゲル粒子の比表面積は実質的により高い値たとえ
ば１イ／Ｖである。本発明の分離材料の製造はそれ自体
、常法により行うことができる。

支持物質としては、通常用いる物質はすべて使用するこ
とができるが、ガラスプレートが好ましい。しカル金属
箔（たとえばアルミニウム箔）または合成樹脂フイルム
をも使用することができる。吸着剤を被覆可能な通常の
水性懸濁液にスラリー化し、そして強く攪拌し要すれば
脱気した後、これを通常の被覆用器具、機械もしくは装
置で前記支持物質に塗布する。通常、吸着剤には付着力
と摩耗抵抗性を増強するための結合剤および／または指
示薬も添加される。結合剤としてはドイツ国特許第１４
４２４４６号明細書またはドイツ国特許公開第１５１７
９２９号明細書に記載の有機結合剤が好ましい。最もし
ばしば用いられる指示薬は螢光指示薬、好ましくは波長
２５４ｎｍの紫外線を吸収するマグネシウム活性化珪酸
亜鉛である。一般に結合剤は約０．１〜１０％、指示薬
は約０．５〜５重量％の量で使用することができる。被
覆後、得られた分離材料を常法により乾燥する。

乾燥後の層の厚さが１００〜３００μｍとなるように被
覆装置を調整する。乾燥は通常、約１２０〜１５０℃の
乾燥管（Ｃａｎａｌ）中で行う。乾燥時間は乾燥管の長
さに依存する。従来から知られた技術的結果によれば（
たとえばジャーナル・オブ・クロマトグラフイ第７９巻
（１９７３年）１７９〜１８５頁およびナトウルビイツ
センシヤフテン第６０巻（１９７３年）５５３頁参照）
、分離能を改良し、検出限界の改善を達成するためには
、シリカゲル径子の大きさのみならず、シリカゲルの層
の厚さをも小さくしなければならないと推定されよう。

かかる推定から考えれば本発明による解決方法は驚くべ
きことである。すなわち、従来の条件でその分離能を向
上させるたには層の厚さをたとえば２５〜５０μｍに減
少することが要請されるが、この厚さは従来のＴＬＣ用
吸着層の厚さ約２００〜２５０ｐｍの１／１０ないし１
／２０に相当する厚さである。しかし驚くべきことに本
発明によれば、粒子の大きさを前記の範囲に小さくする
ことによつて層の厚さを従来の厚さに保持したまま、明
らかに分離能を著しく高めることができる。かかる事実
は従来の高圧液体クロマトグラフイの経験から全く予見
できなかつたことであつて、従来、圧力を著しく増大さ
せる場合は別として、粒子の大きさを小にするときはそ
れに伴つてカラムの横断面積を縮少せねばならなかつた
。吸着層の横断面における粒子の数は従来のＴＬＣ吸着
層の粒子と比較して減少させるべきでなく、むしろ増加
させるのがよい。高密度充てんの場合本発明の分離材料
の吸着層の横断面における粒子の密度を電子顕微鏡図で
観察した結果、吸着層の厚さにより異なるが約２０〜６
０個の粒子を検出し得る。本発明の分離材料は従来の薄
層クロマトグラフィに用ぃるすべてのものに比し、その
分離能が著しくすぐれている。

特に溶出液の展開距離が比較的長い場合にはたしかに溶
出液の展開時間は幾分長くなる。しかし、分離能を実質
的に改良しているため展開距離を短かくすることができ
、そのためにこの展開時間に関する不利な要素が現われ
ない。分離材料の分離能は特定の展開高さにおいて得ら
れる分離段数により評価することができるから、分離段
数が２倍もしくはそれ以上ということは顕著な特性であ
る。本発明の分離材料は、たとえば槽内飽和した通常の
Ｎの展開槽中２２℃のベンゼン溶出液を用いてクロマト
グラフイを行う場合には、溶出液の展開距離２０〜３０
ｗｎ、展開速度係数ｋ：４〜２ｍＪ／Ｓｅｃにより行う
とき、および溶出液の展開距離４０〜８０ｍ．ｋ：５〜
７ｍＩｔ／Ｓｅｃにより行うとき、良好な分離能を与え
ることができる。

シリカゲルの代わりに表面変性したシリカゲルたとえば
シラン化シリカゲルまたは有機ラジカルで変性したシリ
カゲルを使用することができる。

適当なタイプのシリカゲルは市販品としてこれを得るこ
とができ、また文献に言凸或されている。本発明の分離
材料は従来から通常用いられているＴＬＣ製品と同様の
方法により使用することができる。この分離材料は特に
少量試料の迅速検出に適する。本発明の分離材料を用い
れば僅か１０ｎｔの容量（約１〜１０ｎｇの適用量に相
当する。）の試料に対してさえも極めて優れた分離を行
うことができる。一方、従来の微量薄層クロマトグラフ
イでは一般に実質的にそれよりも多い適用量を必要とし
た。更に、本発明の分離材料を使用することによつて、
１０ｎｇ以下の濃度でクロマトグラフイ分離した試料を
直接プレート上で定量分光分析に付し、またこれをエミ
ツシヨン分析に付することが初めて可能となる。

可視部または紫外部吸収を有する物質は２・００ｐｇま
で満足すべき標準偏差（最高１０％）で検出することが
できる。固有の螢光を有する物質を分析する場合には、
ｌ／１０低い濃度でもなお同様の検出精度で検出するこ
とができる。たとえばアフラトキシン類を検出する際に
デンシトメータ（励起波長３６６ｎｍ、測定波長４６０
ｎｍ）を用い、濃度２００、１００および５０ｐｇにつ
いて修正曲線を決定した。また計算により得られた回帰
線はゼロ点通過を示し、相関係数〉０．９９８を有する
。かかる分離能は従来、得られていなかつた。次に実施
例を挙げて本発明の具体的実施態様を説明する。

実施例 １ ４００ｔ容器中、脱塩した水２４０ｔを強く撹拌しなが
らこれにシリカゲル９７％、螢光指示薬（マンガンで活
性化した珪酸亜鉛）２％および結合剤（ポリアクリル酸
ナトリウム）１％の混合物１００Ｋｆをゆつくり加える
。

シリカゲルは比表面積５００イ／ｔ、細孔の容積０．７
５ｍｅ／ｆ、細孔の平均幅６０Ａのものを用いた０ＷＡ
ＳＰＳ（ＷｉｄｅａｎｇｌｅｓｃａｎｎｉｎｇｐｈＯｔ
ＯｓｅｄｉｍｅｎｔＯｍｅｔｅｒ）法により、０．０３
４容量％の水溶液中、２４℃（シリカゲルの密度２．２
４、フアクタ一２７０）でシリカゲル粒子の大きさを測
定した結果を次に示す。

上記値からｄ値を計算した結果、Ｄ５＝３．８、ＤｌＯ
＝４．１、Ｄ５Ｏ＝５●２、Ｄ９Ｏ＝７．１、Ｄ９５＝
７．９（単位はμｍ）であつた。

ここにｄは制限である。

すなわち、Ｄ５は粒子の５重量％が所定の粒径より小、
これに対し、Ｄ９５は粒子の５重量％が所定の粒径より
大であつたことを示す。重量に関する比表面積は０．５
２イ／ｔであつた。

かたまりを完全に均一にし、減圧下に空気を除いた後、
２００Ｘ２００×１．２Ｆｍのガラスプレートに通常の
被覆装置で塗布し、乾燥管中、１５０℃で１０分間乾燥
する。乾燥後の層の厚さは１７５μｍであつｔら実施例
２ ４ｔ容器中、脱塩した７Ｉ（２．６ｔを強くｆ坤しなが
らこれにシリカゲル９６．５％、螢光指示薬（マンガン
で活性化した珪酸亜鉛）２．０’Ｆ６および結合剤（ポ
リメタクリル酸ナトリウム）１．５％の混合物１Ｋｖを
加える。

シリカゲルは比表面積４００ｒｎ″／ｙ、細孔の容積１
．０ゴ／Ｖ，細孔の平均幅１００Ａのものを使用した。

実施例１と同様の測定方法により、０．０３１容量’Ｆ
６の水溶液中、２４℃でシリカゲル粒子の大きさを測定
した結果を次に示す。

上記値からｄ値を計算した結果、Ｄ５＝ ３．２、Ｄｌ
Ｏ＝ ３．５、Ｄ５Ｏ＝４．５、Ｄ９Ｏ＝ ７．３、Ｄ
９５＝９．６（単位はμｍ）であつた。

重量に関する比表面積は０．６０イ／ｔであつた。

かたまりを完全に均一にし、実施例１と同様の操作によ
りガラスプレートに塗布し、乾燥する。乾燥後の層の厚
さは２２５μｍであつた。実施例 ３ ４０ι容器中、脱塩した水を強く攪拌しながらこれにシ
リカゲル９６％、螢光指示薬（マンガンで活性化した珪
酸亜鉛）２％および結合剤（ポリアクリル酸ナトリウム
およびポリメタクリル酸ナトリウム（１：１ ）２％の
混合物ＩＯＫｇを加える。

シリカゲルは比表面積６５０ｗ？／ Ｖ）細孔の容シ積
０．６５ゴ／Ｖ、細孔の平均幅４０Ａのものを使用した
。

得られた粒子の大きさを実施例１と同様のＷＡＳＰＳ法
により、０．０３８容量％の水溶液中、２４℃で測定し
た結果を次に示す。

ＤｌＯ＝３．４、Ｄ５Ｏ＝４．４、Ｄ９Ｏ＝６．０，．
ｄ９５＝６．３（単位はμｍ）であつＴＱ重量に関する
比表面積は０．６２ｒｒ？／ Ｖであつた。

かたまりを完全に均一にし、減圧下に空気を除き、幅２
００ｒｗｔＮ厚さ１００ｐｍのロール状アルミニウム箔
および幅２００ｗｍＮ厚さ１９０Ｉｔｍのロール状ポリ
エステルフイルムに、通常の被覆装置で塗布する。乾燥
後、これを２００×２００ｒｆｒｍまたは１００ＸＩ０
０ｆｆｃｍの形に切断する。吸着剤層の乾燥後の厚さは
１２５μｍであつた。実施例 ４ シリカゲル９８％、結合剤（ポリアクリル酸ナトリウム
）２ ’Ｆ６の混合物１００Ｋｇを使用し、実施例１と
同様の処理を行つて被覆用懸濁液を製造する。

シリカゲルは比表面積５００ｒｒ７／ ｙ、細孔の容積
０．７５ゴ／Ｖ、細孔の平均幅６０Ａのものを使用した
。得られた粒子の大きさは次のとおりであつた。上記値
からｄ値を計算した結果、Ｄ５＝３．０、ＤｌＯ＝３．
２、Ｄ５Ｏ＝４．３、Ｄ９Ｏ＝６．１）Ｄ９５＝７．５
（単位はμｍ）であつた。

重量に関する比表面積は０．６４７ｒ？／ Ｖであつた
。

実施例１と同様の処理を行つて得られた乾燥ガラスプレ
ート上の吸着剤層の厚さは２００ｐｍであつた。次に用
途に関する実施例を次に述べる。

実施例 Ａ 実施例１に従つて製せられた薄層クロマトグラフイ用ガ
ラスプレートを予め活性化処理（１２０℃で１５分間加
熱）した後、次に示す分析に用いた。

槽内飽和した通常の展開槽内でベンゼン（溶出剤）を用
ぃ２２℃でクロマトグラフイを行い、展開速度系数ｋ（
カツパ）を算出した。クロマトグラフイ用展開槽中の溶
出液の高さに注意しながら、層上に１０〜１００ｒｆｒ
１ｎの距離にしるしをつける。展開槽内でのプレートの
位置を決めた後、溶出液先端が特定の展開距離に達する
までの時間を測定する。次式から展開速度系数（ｋ）を
算出する。

〔式中、Ｚ，は溶出液の展開距離、すなわち浸漬した高
さと溶出液先端の間の距離（ｍ）、ｔは溶出液の展開時
間（Ｓｅｃ）を表わす。

〕。展開速度系数ｋは使用する溶出剤、吸着層の性質、
展開高さ、展開槽の型、温度に依存する。

同じ展開高さの場合には、ｋ値が高くなればなるほど展
開時間は短くなる。結果を第１表に示す。

これらの数値により次のことが明らかとなつた：特に移
動の高さが小である場合（本発明分離材料の分離段数が
高いために一般に展開の高さが小であつても充分である
。

）には、僅か数分間でクロマトグラムの展開を行うこと
ができる。通常の飽和展開槽を使用する場合に、展開の
高さが増大するに従つて展開速度系数ｘが増加するとい
うこと ５はクロマトグラフイ処理の間に気相による細
孔の部分的飽和が経時的に増大することから説明するこ
とができる。実施例 Ｂ 本発明方法の分離材料と従来知られたもので最５も効果
のある薄層プレートとの比較。

（ａ） この目的のために、その分離段高さＨに関し、
実施例１で製せられたシリカゲルプレートと完成した市
販品として入手し得るＴＬＣ用プレート（ＴＬＣ用シリ
カゲルプレート製品６０Ｆ２５４・（ダルムシユタツト
在エ一・タルク社製））との比較を行つた。

このＨ値は分離効果のための尺度であつて、いわゆるベ
ース高さ（Ｂａｓｅｈｅｉｇｈｔ）に対応する。Ｈ値が
小となればなるほど、吸着剤に含まれるクロマトグラフ
イで分離すべき物質の濃度が大となり、ピークが狭くな
り、類似物質の分離（分割）結果が良好となる。Ｈ値を
平均ＨＲｆ値５０と対照してそれぞれ平均値とし、比較
をより容易にする。比較のための実験において、吸着層
を予め活性化（１２０℃で１５分間加熱）した後、これ
を槽内飽和した通常の展開槽内で、親油系（ベンゼン）
を用いて薄層クロマトゲラフイによる分離を行つｔらミ
クロキヤピラリ一を使用し、下端から距離１５ｒｆｒ１
ｎの位置に既知の染料溶液（セレス・バイオレツトＢＲ
Ｎ、セレス・グリーンＢＢおよびソルベント・ブルー３
５それぞれベンゼン中０．１重量％）それぞれ０．１μ
ｔを適用して複合分析を行う。

従来のクロマトグラフイ用プレート製品と本発明のプレ
ート製品（いずれも２００×２００ｗｍ）を同一の展開
槽（溶出液の高さ１０ｍ）に入れ、別々の実験で溶出液
の展開高さを２０〜６０Ｆｍとして展開する。プロセス
計算機を付属したツアイス・クロマトグラム・スペクト
ロホトメータで結果を求めた。得られた平均値を第表に
示す。第表から明らかなように本発明の分離材料はその
性能の点で従来の最良品に比し、実質的にすぐれている
。

】）更に、本発明の分離材料の有効なる性能に関する所
見を説明するためにその分離段数の相互関係を示す。

最大ＨＲｆ値８０を前提とする場合におぃて、前記測定
値から第表に示す関係が与えられる。

この関係は次のことを示すものである：本発明により完
成したプレートはその分離能において対照品として用い
たそれ自体既に極めて優れた分離能を有する従来のプレ
ートのそれより平均的に率として２倍の高さの性能を有
する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 厚さが約１００〜３００μｍであるシリカゲルの薄
   層により被覆された支持物質からなる薄層クロマトグラ
   フィ用分離材料であつて、前記シリカゲルの少なくとも
   ８０重量％が３〜８μｍの粒径を有する粒子からなるこ
   とを特徴とする、前記薄層クロマトグラフィ用分離材料
   。 ２ ３μｍより小さいまたは８μｍを超える粒径を有す
   るシリカゲルがそれぞれ１０重量％を超えなぃ前記第１
   項記載の分離材料。 ３ シリカゲルが重量に関する比表面積０．５〜０．７
   ｍ＾２／ｇを有する前記第１〜２項のいずれかに記載の
   分離材料。 ４ 支持物質としてガラスを使用している前記第１〜３
   項のいずれかに記載の分離材料。 ５ 前記薄層が結合剤および／または指示薬を含有する
   前記第１〜４項のいずれかに記載の薄層クロマトグラフ
   ィ用分離材料。