JPS6139619B2 - - 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、そ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、水溶性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剤として使
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ＸメチロールアルキルＹ
（メタ）アクリレート（式中Ｘ，Ｙは整数であり
Ｘ＞Ｙ≧２である）を、該アクリレートを溶解す
るがそのポリマー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ポリマーより
なる液体クロマトグラフ用充填材及びＸメチロー
ルアルキルＹ（メタ）アクリレート（式中Ｘ，Ｙ
は整数でありＸ＞Ｙ≧２である）とヒドロキシア
ルキル（メタ）アクリレート、アルキル（メタ）
アクリレート、アクリロニトリル、スチレン、エ
チルスチレン、多価アルコールの（メタ）アクリ
ル酸飽和エステル、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及びトリアリ
ールシアヌレートからなる群から選ばれた一種又
は二種以上のモノマーを、前記Ｘメチロールアル
キルＹ（メタ）アクリレート及び前記モノマーを
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ポリマ
ーよりなる液体クロマトグラフ用充填材に存す
る。

本発明で用いられるＸメチロールアルキルＹ
（メタ）アクリレートは式中Ｘ及びＹは正の整数
であつてＸ＞Ｙ≧２であり、その分子中に少くと
も１個のメチロール基と２個以上のアクリレート
又はメタアクリレート基を有する化合物であつて
たとえば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トリメタアクリレー
ト、トリメチロールエタンジアクリレート、トリ
メチロールエタンジメタアクリレート、トリメチ
ロールプロパンジアクリレート、トリメチロール
プロパンジメタアクリレート等があげられる。上
記（メタ）アクリレートは単独で用いられてもよ
く、二種以上が混合されて用いられてもよい。又
重合した際に三次元架橋が進み、粒子が堅く且細
孔が多いほうが好ましいのでテトラメチロールメ
タントリアクリレート及びテトラメチロールメタ
ントリメタアクリレートが好適に用いられる。

本発明においては上記ＸメチロールアルキルＹ
（メタ）アクリレートは該アクリレートを溶解す
るがそのポリマー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、上記有機溶媒
としては上記アクリレートを溶解するがそのポリ
マー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アクリレートに対して20〜
200重量％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
アクリレートに均一に溶解されて、前記アクリレ
ートが水性懸濁重合されるので得られたポリマー
粒子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ポ
リマーが得られるのである。

従つて前記アクリレート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ポリマー
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Ｘメチ
ロールアルキルＹ（メタ）アクリレート及びラジ
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
キサイド等の有機過酸化物、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
プ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ポリマー
粒子は加熱等により乾操され粒子中の有機溶媒が
放出されることによつて多孔性ポリマーとなさ
れ、該多孔性ポリマーが液体クロマトグラフ用充
填材となされているのである。そして液体クロマ
トグラフ用充填材となされるのには多孔性ポリマ
ー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径により異なるが
一般に粒子の内部に向つて50〜2000オングスロー
ムあるのが好ましい。

又本発明においてはＸメチロールアルキルＹ
（メタ）アクリレートはヒドロキシアルキル（メ
タ）アクリレート、アルキル（メタ）アクリレー
ト、アクリロニトリル、スチレン、エチルスチレ
ン、多価アルコールの（メタ）アクリル酸飽和エ
ステル、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及びトリアリールシア
ヌレートからなる群から選ばれた一種又は二種以
上のモノマーと共重合せしめてもよい。

共重合体のモノマー比率は任意に変えてもよい
が、前記ＸメチロールアルキルＹ（メタ）アクリ
レートの比率が小さくなると親水性が低下し、機
械強度が小さくなるためGPC用充填材としては
不適当になるので前記ＸメチロールアルキルＹ
（メタ）アクリレートは共重合体中において10重
量％以上であるのが好ましく、より好ましくは30
重量％以上でありさらに好ましくは40重量％以上
である。

又上記のモノマーを共重合せしめる際には、有
機溶媒としてはＸメチロールアルキルＹ（メタ）
アクリレートと上記モノマーの両者を溶解する
が、得られた共重合体は溶解しないすべての有機
溶媒が使用される他は前述の液体クロマトグラフ
用充填材の製造と同様にして製造される。又上記
ヒドロキシ（メタ）アクリレートとしてはたとえ
ば２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒド
ロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシド
デシルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアク
リレート、２−ヒドロキシプロピルメタアクリレ
ート、２−ヒドロキシドデシルメタアクリレート
等があげられ、アルキル（メタ）アクリレートと
してはメチルアクリレート、エチルアクリレー
ト、ブチルアクリレート、メチルメタアクリレー
ト、エチルメタアクリレート、ブチルメタアクリ
レート、オクチルメタアクリレート等があげられ
る。

又、多価アルコールの（メタ）アクリル酸飽和
エステルとしては、たとえばエチレングリコール
ジアクリレート、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、ネオペンチルグリコー
ルジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメ
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テトラアクリレー
ト、テトラメチロールメタンテトラメタアクリレ
ート等があげられる。

本発明の構成は上述の通りであり、得られた充
填材はＸメチロールアルキルＹ（メタ）アクリレ
ートを含むので、その分子中にかならず水酸基を
有し且多くの疎水性基を有するので液体クロマト
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ＸメチロールアルキルＹ（メタ）アクリレー
トは複数個のアクリレート基を有するので重合す
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用充填材として特に好適である。

又、ＸメチロールアルキルＹ（メタ）アクリレ
ートとヒドロキシアルキル（メタ）アクリレー
ト、アルキル（メタ）アクリレート、スチレン、
多価アルコールの（メタ）アクリル酸飽和エステ
ル、ジビニルベンゼン等とを共重合することによ
り液体クロマトグラフ用充填材の親水性及び疎水
性を任意に変化でき又機械強度も任意に変化する
ことができるので広範囲の用途に好適に使用でき
るのでる。

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材である微粒子
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。

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セパラプルフラスコに４重量％のポリ
ビニルアルコール水溶液2.5とテトラメチロー
ルメタントリメタアクリレート250ｇ、イソアミ
ルアルコール281ｇ、ジエチルベンゼン94ｇ及び
ベンゾイルパーオキサイド3.75ｇ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、
熱水及びアセントで洗浄して粒子径が５〜20μｍ
の多孔性ポリマーを得た。

得られた多孔性ポリマーのうち微粒子及び粗粒
子を取除いて得られた粒子径12〜15μｍ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6.5ml／分の速
度で圧送した充填した。

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。又アセ
トンを用いて測定したカラム１本当りの理論段数
は5000段1/0.5ｍであつた。

又上記多孔性ポリマーのうち微粒子及び粗粒子
を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
50cm）に高圧定流量ポンプにより10.2ml／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、商品名デユボン高速液体クロ
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、20万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
りの論理段数は7000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 テトラメチロールメタントリアクリレート156
ｇ、ジビニルベンゼン165ｇ、トルエン313ｇ及び
ベンゾイルパーオキサイド4.69ｇよりなる混合液
を使用した以外は実施例１で行つたと同様にして
水性懸濁重合を行い、粒子径７〜24μｍの多孔性
ポリマーを得た。

得られた多孔性ポリマーのうち微粒子及び粗粒
子を取除いて得られた粒子径10〜17μｍ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、7.2ml／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、分子量の異なるデ
キストランを試料とし、蒸留水とメタノールの混
合液を溶離液とし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。又アセトンを用いて測定したカラム１本当
りの理論段数は4000段／0.5ｍであつた。

又上記多孔性ポリマーのうち微粒子及び粗粒子
を取除いて得られた粒子径13〜16μｍ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8.8ml／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、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55000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8000段／0.5ｍであつた。

実施例 ３ テトラメチロールメタントリアクリレート188
ｇ、メチルメタアクリレート125ｇ、トルエン313
ｇ及びベンゾイルパーオキサイド4.69ｇよりなる
混合液を使用した以外は実施例１で行つたと同様
にして水性懸濁重合を行い粒子径４〜20μｍの多
孔性ポリマーを得た。

得られた多孔性ポリマーのうち微粒子及び粗粒
子を取除いて得られた粒子径８〜14μｍ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2.4ml／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
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
ところ分子量８万以下において良好な分子量分割
能を有していた。又アセトンを用いて測定したカ
ラム１本当りの理論段数は5000段／0.5ｍであつ
た。

又、上記多孔性ポリマーのうち微粒子及び粗粒
子を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5.8ml／分の速
度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13万以下におい
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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ＸメチロールアルキルＹ（メタ）アクリレー
   ト（式中Ｘ，Ｙは整数でありＸ＞Ｙ≧２である）
   を、該アクリレートを溶解するがそのポリマーは
   溶解しない有機溶媒の存在下に水性懸濁重合して
   得られた多孔性ポリマーよりなる液体クロマトグ
   ラフ用充填材。 ２ ＸメチロールアルキルＹ（メタ）アクリレー
   トがテトラメチロールメタントリアクリレートで
   ある特許請求の範囲第１項記載の充填材。 ３ ＸメチロールアルキルＹ（メタ）アクリレー
   トがテトラメチロールメタントリメタアクリレー
   トである特許請求の範囲第１項記載の充填材。 ４ ＸメチロールアルキルＹ（メタ）アクリレー
   ト（式中Ｘ，Ｙは整数でありＸ＞Ｙ≧２である）
   と、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、
   アルキル（メタ）アクリレート、アクリロニトリ
   ル、スチレン、エチルスチレン、多価アルコール
   の（メタ）アクリル酸飽和エステル、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
   ート及びトリアリールシアヌレートからなる群か
   ら選ばれた一種又は二種以上のモノマーを、前記
   ＸメチロールアルキルＹ（メタ）アクリレート及
   び前記モノマー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
   れた多孔性ポリマーよりなる液体クロマトグラフ
   用充填材。 ５ 共重合体中におけるＸメチロールアルキルＹ
   （メタ）アクリレート成分が10重量％以上である
   特許請求の範囲第４項記載の充填材。 ６ ＸメチロールアルキルＹ（メタ）アクリレー
   トがテトラメチロールメタントリアクリレートで
   ある特許請求の範囲第４項又は第５項記載の充填
   材。 ７ ＸメチロールアルキルＹ（メタ）アクリレー
   トがテトラメチロールメタントリメタアクリレー
   トである特許請求の範囲第４項又は第５項記載の
   充填材。