JPS6128099B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体クロマトグラフ用、特にゲルバー
ミエーシヨンクロマトグラフ（以下GPCと略
す）に用いる充填剤に関するものである。

従来、天然高分子や合成高分子の分子量及び分
子量分布を迅速に測定する方法として、液体クロ
マトグラフの一種であるGPCが広く利用されて
いるが、これに用いられるカラム充填剤により試
料に対して用いられる溶媒の種類が制限され、従
つて測定の対象となる高分子の種類も制約を受け
ざるを得ない。

現在GPC用充填剤としてはポリスチレンゲル
が最も広く使用されている。ポリスチレンゲルと
はスチレンとジビニルベンゼンの共重合体であ
り、優れた分解能、広い分子量分布に対する優れ
た分割能、大きな機械的強度等の長所を有してい
るが、この共重合体は非極性高分子であり疎水性
のものであるので、殆んどすべての有機溶媒にて
溶解した試料液を適用することができるが、水溶
液となされた試料液に適用して分子量を測定する
ことはできない。

そのため、水溶液の試料を適用し得る充填剤と
して、上記スチレンゲルの代りに、種々の親水性
充填剤、例えば、多孔性シリカ、多孔性ガラス又
は架橋デキストランゲル等が使用されてきた。し
かしながら上記多孔性シリカや多孔性ガラス等の
無機系充填剤は機械的強度は大きいが分子量分割
能が小さく、分子量分割範囲が狭いという欠点を
有し、又架橋デキストランゲルは分子量分割範囲
が狭く機械的強度が小さく比較的高圧の条件下で
用いる高速液体クロマトグラフ用充填材として使
用できないという欠点を有している。

本発明は上述のような従来のGPC用充填剤の
欠点を解消し、水性試料液を適用することがで
き、かつ高分解能並びに高理論段数を有する充填
剤を提供することを目的としてなされたものであ
る。

即ち本発明の要旨は一般式； （式中R₁は水素又はメチル基、R₂は炭素数が
１〜20の炭化水素基を表わす。）で表わされる化
合物と分子中に２個以上のビニル基を有する疎水
性多官能性単量体を、前記一般式で表わされる化
合物及び前記多官能性単量体を溶解するが、その
共重合体は溶解しない有機溶媒の存在下に水性懸
濁重合して得られた多孔性共重合体粒子よりなる
液体クロマトグラフ用充填材に存する。

本発明で使用される一般式 で表わされる化合物は、式中R₁は水素又はメチ
ル基であり、R₂は炭素数が１〜20の炭化水素基
である。

該炭化水素基は炭素数が１〜20のものであれば
直鎖のもの及び側鎖を有するもののどちらかであ
つてもよく、又不飽和基を有していてもよく、好
ましくは炭素数２〜10である。そして上記一般式
であらわされる化合物としてはたとえばメトキシ
メチル（メタ）アクリルアミド、エトキシメチル
（メタ）アクリルアミド、プロポキシメチル（メ
タ）アクリルアミド、イソプロポキシメチル（メ
タ）アクリルアミド、ブトキシメチル（メタ）ア
クリルアミド、イソブトキシメチル（メタ）アク
リルアミド、アミロキシメチル（メタ）アクリル
アミド、イソアミロキシメチル（メタ）アクリル
アミド、オクトキシメチル（メタ）アクリルアミ
ド、ラウロキシメチル（メタ）アクリルアミド、
ステロキシメチル（メタ）アクリルアミド等があ
げられ、ブトキシメチルアクリルアミドが好適に
使用される。本発明で使用される多官能性単量体
は、その分子中に２個以上のビニル基を有する疎
水性単量体である。ここでいう疎水性単量体とは
常温の水100ｇに対する溶解度が1.0ｇ以下である
単量体を意味する。

該多官能性単量体としては、たとえば、エチレ
ングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレ
ングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチ
レングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエ
チレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリ
プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、
２，2′ビス（４−アクリロキシジエトキシフエニ
ル）プロパン、ネオペンチルグリコールジ（メ
タ）アクリレート、16ヘキサングリコールジ（メ
タ）アクリレート、トリメチロールエタントリ
（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパン
トリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメ
タントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロー
ルメタンテトラ（メタ）アクリレートなどの分子
中に２個以上の（メタ）アクリレート基、すなわ
ち（CH₂＝CH−COO）−又は〔CH₂＝Ｃ CH₃−
COO−〕で示される基を有する（メタ）アクリ
レート系化合物やジビニルベンゼン、トリビニル
ベンゼン、ジアリールフタレート、ジアリールイ
ソフタレート、ジアリールマレート、ジアリール
アジペート、ジアリールグリコレート、ジエチレ
ングリコールビスアリールカーボネート、トリア
リールシアヌレート等があげられ、そして上記
（メタ）アクリレート系化合物やジビニベンゼン
が好適に用いられる。又、該多官能性単量体は前
記一般式で表わされる化合物100重量部に対し５
重量部以上添加されるのが好ましく、より好まし
くは10重量部以上である。

本発明においては、上記一般式であらわされる
化合物と上記多官能性単量体とは混合され、両者
を溶解するが、その共重合体は溶解しない有機溶
媒の存在下に水性懸濁重合されるのであるが該有
機溶媒としては、前記一般式で表わされた化合物
と多官能性単量体の両者を溶解するがその共重合
体は溶解しないすべての有機溶媒が使用可能であ
り、たとえばトルエン、キシレン、ジエチルベン
ゼン、ドデシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、
ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等の飽和
炭化水素類、イソアミルアルコール、ヘキシルア
ルコール、オクチルアルコール等のアルコール類
があげられ、その添加量はなんら限定されるもの
ではないが前記一般式で表わされる化合物と多官
能性単量体との混合物100重量物に対して20〜200
重量部用いられるのが好ましく、より好ましくは
30〜150重量部である。なお有機溶媒は前記混合
物に均一に溶解されて、前記混合物が水性懸濁重
合されるので得られた共重合体中に分散して存在
しており、重合終了後上記有機溶媒を粒子中から
取除くことにより多孔性共重合体粒子が得られる
のである。

従つて前記一般式で表わされる化合物と多官能
性単量体との混合物と相溶性の異なる種々の有機
溶媒を使用することにより多孔性共重合体粒子の
細孔の大きさを任意に変化することができる。

又水性懸濁重合は公知の任意の方法が採用され
ればよく、たとえば前記有機溶媒に、前記一般式
で表わされる化合物と多官能性単量体との混合物
及びラジカル発生触媒を溶解し、得られた溶液を
ポリビニルアルコール、リン酸カルシウム等の懸
濁重合安定剤の分散された水相に添加し撹拌しな
がら50〜100℃に加熱することにより行なわれ
る。

上記ラジカル発生触媒は反応開始剤としてラジ
カルを発生する触媒であるが、該触媒としてはた
とえばベンゾイルパーオキサイド、クメンパーオ
キサイド等の有機酸化物、過酸化水素、過硫酸カ
リウム、過硫酸アンモニウム等の無機過酸化物、
アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソブチ
ロアミド等のアゾ化合物など公知の任意のラジカ
ル発生触媒が使用される。

上記水性懸濁重合によつて重合された共重合体
粒子は水や有機溶剤等によつて抽出されるか又は
加熱等によつて乾燥されるかして粒子中の有機溶
媒が放出されることによつて多孔性共重合体粒子
となされ、該多孔性共重合体粒子が液体クロマト
グラフ用充填材となされるのである。そして液体
クロマトグラフ用充填材となされるには多孔性共
重合体粒子の粒子径は均一であり且つ３〜50μｍ
の範囲であるのが好ましく又細孔は粒子の内部に
まで達しているのが好ましく、そしてその孔径は
50〜2000オングストロームであるのが好ましい。
なお、必要ならばパラトルエンスルホン酸、塩
酸、りん酸、硫酸等の触媒の存在下に、水溶液中
で加熱するか或いは単に130〜150℃の雰囲気中で
加熱すると多孔性共重合体粒子から脱アルコール
反応が発生し縮合架橋し、粒子の機械強度が向上
するので、高圧で液体クロマトグラフする際に
は、加熱して架橋するのか好ましい。

本発明の液体クロマトグラフ用充填材の構成は
上述の通りであり、多孔性共重合体粒子は親水性
基と疎水性基の両者を有し且細孔を有しているの
であるから液体クロマトグラフ用充填材として使
用した際に親水性ポリマーに対しても又疎水性ポ
リマーに対しても良好な分子量分割能を有するの
である。

又多官能性単量体は２個以上のビニル基を有し
ているので共重合すると三次元網状架橋するの
で、粒子の機械強度が大きくGPC用充填剤とし
て好適である。

共重合体粒子は加熱すると脱アルコール反応が
おこり縮合架橋され、機械強度がさらに大きくな
りGPC用充填材として特に好適である。

さらに又、本発明の液体クロマトグラフ用充填
材は有機溶媒の存在下に水性懸濁重合することに
よつて製造するのであるから充填剤である微粒子
内に多くの細孔を有し分子量分割能が高く、有機
溶媒を変化することにより任意の大きさの細孔を
形成でき又重合条件を変化すると任意の粒子径の
粒子が得られるので、任意の液体クロマトグラフ
に適用しうる充填材が製造でき非常に有効であ
る。

なお本発明の液体クロマトグラフ用充填材は分
配クロマトグラフイ−モードで分離することも可
能である。即ち本発明の充填剤で水を溶離液とし
て使用して分離すると分子量の小さいものから順
次分離することができるのである。

次に本発明の実施例を説明する。

実施例 １ 冷却器、撹拌機、温度計及び滴下ロートの設置
された５セバラブルフラスコに３重量％のポリ
ビニルアルコール水溶液2.5とブトキシメチル
アクリルアミド125ｇ、テトラメチロールメタン
トリアクリレート180ｇ、トルエン300ｇ、及びベ
ンゾイルパーオキサイド3.5ｇよりなる混合液を
供給した。次に400〜500r.p.mの撹拌速度で撹拌
しながら80℃に昇温し10時間重合反応を行つて冷
却した。冷却後重合生成物を母液分離した後、熱
水及びアセトンで洗浄して粒子径が５〜20μｍの
多孔性共重合体粒子を得た。

得られた多孔性共重合体粒子のうち微粒子及び
粗粒子を取除いて得られた粒子径12〜17μｍの液
体クロマトグラフ用充填材35mlを80mlの蒸留水に
分散し、GPC用ステンレスカラム（直径7.9mm、
長さ50cm）に高圧定流量ポンプにより蒸留水を
8.0ml／分の速度で圧送して充填した。

得られた充填カラムを高速液体クロマトグラフ
（島津製作所社製、商品名島津デユポン高速液体
クロマトグラフ830型）に接続し、分子量の異な
る標準デキストランを試料とし、蒸留水を溶離液
として分子量を測定したところ分子量20万以下に
おいて良好な分子量分割能を有していた。又上記
多孔性共重合体粒子のうち微粒子及び粗粒子を取
除いて得られた粒子径8010μｍの液体クロマトグ
ラフ用充填材35mlを300mlのテトラヒドロフラン
−テトラクロロエチレンの混合液に分散し、
GPC用ステンレスカラム（直径7.9mm、長さ50
cm）に高圧定流量ポンプによりテトラヒドロフラ
ンを4.0ml／分の速度で圧送して充填した。

得られた充填カラムを高速液体クロマトグラフ
（島津製作所社製、商品名島津デユポン高速液体
クロマトグラフ830型）に接続し、分子量の異な
る標準ポリスチレンを試料として、テトラヒドロ
フランを溶液として用い分子量を測定した。

その結果、18万以下の分子量で良好な分子量分
割能を有していた。

又、ベンゼンを用いて測定したカラム１本あた
りの理論段数は14500段／0.5mであつた。

上述の如く得られた液体クロマトグラフ用充填
材は有機溶媒を溶離液とする疎水性ポリマー（ポ
リスチレン）と、水を溶離液とする親水性ポリマ
ー（デキストラン）の両者に対し良好な分子量分
割能を有していた。

実施例 ２ 実施例１で使用したのと同じセパラブルフラス
コに３重量％のポリビニルアルコール水溶液2.5
とブトキシメチルアクリルアミド125ｇ、テト
ラメチロールメタンテトラアクリレート180ｇ、
トルエン300ｇ及びベンゾイルパーオキシサイド
3.5ｇよりなる混合物を供給した。次に400〜
500r.p.mの撹拌速度で撹拌しながら、60℃に昇
温して３時間重合反応し、さらに30℃に昇温して
５時間重合反応した。その後冷却し実施例１で行
つたと同様にして粒子径が６〜15μｍの多孔性共
重合体粒子を得た。

得られた多孔性共重合体粒子のうち微粒子及び
粗粒子を取除いて得られた粒子径９〜14μｍの液
体クロマトグラフ用充填材35mlを蒸留水80mlに分
散し、GPC用ステンレスカラム（直径7.9mm、長
さ50cm）に高圧定流量ポンプにより、蒸留水を
4.8ml／分の速度で圧送して充填した。

得られた充填カラムを実施例１で使用した高速
液体クロマトグラフに接続し、エチレングリコー
ルと分子量600及び1000のポリエチレンアルコー
ルの２重量％水溶液を試料とし、蒸留水を溶離液
として用いて分離したところエチレングリコー
ル、分子量600のポリエチレングリコール、分子
量1000のポリエチレングリコールと分子量の小さ
いものから順番に、各々のピークが完全に分割さ
れて溶出した。

又同様にして人アルブミン及びカタラーゼの１
重量％水溶液を試料とし、蒸留水を溶離液として
１ml／分の速度で溶出したところ人アルブミンは
３分50秒で溶出し、カタラーゼは６分30秒で溶出
し完全に分離された。

さらに又同様にして分子量600のポリエチレン
アルコールの２重量％水溶液を試料とし、蒸留水
を溶離液として１ml／分の速度で溶出したとこ
ろ、５量体から19量体まで分子量の小さい順に15
個のピークに分割された。

実施例 ３ 実施例１で使用したのと同じセパラブルフラス
コに３重量％のポリビニルアルコール水溶液2.5
とブトキシメチルアクリルアミド125ｇ、テト
ラエチレングリコールジメトキシメタクリレート
180ｇ、トルエン300ｇ及びアゾビスイソブチロニ
トリル３ｇよりなる混合物を供給した。

次に400〜500r.p.mの撹拌速度で撹拌しながら
60℃に昇温して10時間重合反応を行つた。その後
冷却し、実施例１で行つたと同様にして粒子径が
５〜20μｍの多孔性共重合体粒子を得た。

得られた多孔性共重合体粒子のうち微粒子及び
粗粒子の取除いて得られた粒子径10〜15μｍの液
体クロマトグラフ用充填材35mlをテトラヒドロフ
ラン−テトラクロロエチレンの混合液300mlに分
散しGPC用スチレンカラム（直径7.9mm、長さ50
cm）に高圧定流量ポンプによりテトラヒドロフラ
ンを4.3ml／分の速度で圧送して充填した。

得られた充填カラムを実施例１で使用した高速
液体クロマトグラフに接続し、分子量の異なる標
準ポリスチレンを試料としてテトラヒドロフラン
を溶離液として用いて分子量を測定したところ分
子量10万以下において良好な分子量分割能を有し
ていた。又ベンゼンを用いて測定したカラム１本
当りの理論段数は8500段／0.5ｍであつた。

実施例 ４ オクトキシメチルアクリルアミド125ｇ、ジビ
ニルベンゼン125ｇ、トルエン300ｇ及びベンゾイ
ルパーオキサイド３ｇよりなる混合物を使用し実
施例１で行つたと同様にして水性懸濁重合を行い
５〜15μｍの多孔性共重合体粒子を得た。

得られた多孔性共重合体粒子のうち微粒子及び
粗粒子を取除いて得られた粒子径８〜13μｍの液
体クロマトグラフ用充填材35mlをテトラヒドロフ
ラン・パークロロエチレン300mlに分散し、GPC
用ステンレスカラム（直径7.9mm、長さ50cm）に
高圧定流量ポンプによりテトラヒドロフランを
3.5ml／分で圧送して充填した。

得られた充填カラムを使用し、分子量の異なる
標準ポリスチレンを試料とし、テトラヒドロフラ
ンを溶離液として実施例１で行つたと同様にして
分子量を測定したところ、分子量３万以下におい
て良好な分子量分割能を有していた。又ベンゼン
を用いて測定したカラム１本当りの理論段数は
10500段／0.5ｍであつた。

実施例 ５ ブトキシメチルアクリルアミド190ｇ、テトラ
メチロールメタンテトラアクリレート60ｇ、イソ
アミルアルコール280ｇ、ジエチルベンゼン90ｇ
及びベンゾイルパーオキサイド3.5ｇよりなる混
合物を使用し実施例１で行つたと同様にして水性
懸濁重合を行い粒子径５〜20μｍの多孔性共重合
体を得た。

得られた多孔性共重合体粒子を次の３通りの方
法で処理した。

(イ) 常温で真空乾燥。

(ロ) 60℃の0.25N−塩酸で３時間処理した後水洗
し常温で真空乾燥。

(ハ) 150℃の熱オーブン中で３時間熱処理。

上記処理が施されて得られた液体クロマトグラ
フ用充填材を水に浸漬し、24時間後の膨潤度を測
定したところ (イ)2.8、(ロ)1.7、(ハ)1.4であつた。

次に上記処理が施された各々の液体クロマトグ
ラフ用充填材35mlを80mlの蒸留水に分散し、
GPC用ステンレスカラム（直径7.9mm、長さ50
cm）に高圧定流量ポンプにより蒸留水を圧送して
充填した。

(イ)は1.5ml／分以上の速度ではカラムに空隙が
発生して均一な充填が不可能であつた。(ロ)は4.8
ml／分、(ハ)は6.2ml／分の速度で均一に充填する
ことができた。

次に得られた充填カラムを使用し、分子量の異
なるデキストランを試料とし、蒸留水を溶離液と
し、実施例１で行つたと同様にして分子量を測定
したところ、(イ)は18万以下、(ロ)は８万以下、(ハ)は
５万以下で良好な分子量分割能を有していた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式； （式中R₁は水素又はメチル基、R₂は炭素数が
   １〜20の炭化水素基を表わす。）で表わされる化
   合物と、分子中に２個以上のビニル基を有する疎
   水性多官能性単量体を前記一般式で表わされる化
   合物及び前記多官能性単量体を溶解するが、その
   共重合体は溶解しない有機溶媒の存在下に水性懸
   濁重合して得られた多孔性共重合体粒子よりなる
   液体クロマトグラフ用充填材。 ２ R₂が炭素数２〜10のアルキル基である特許
   請求の範囲第１項記載の充填材。 ３ 一般式で表わされる化合物がブトキシメチル
   アクリルアミドである特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の充填材。 ４ 疎水性多官能性単量体が一般式で表わされる
   化合物100重量部に対して５重量部以上である特
   許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の充
   填材。 ５ 疎水性多官能性単量体が分子中に２個以上の
   （メタ）アクリレート基を有するものである特許
   請求の範囲第１項記載の充填材。 ６ 疎水性多官能性単量体がジビニルベンゼンで
   ある特許請求の範囲第１項記載の充填材。 ７ 多孔性共重合体粒子が加熱により架橋された
   ものである特許請求の範囲第１項記載の充填材。