JPWO2017110817A1 - クロマトグラフィー用分離剤、クロマトグラフィーカラム、及びクロマトグラフィーによる分離方法 - Google Patents
クロマトグラフィー用分離剤、クロマトグラフィーカラム、及びクロマトグラフィーによる分離方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明のクロマトグラフィー用分離剤は、シラン官能基で表面修飾された多孔質基材からなる。このシラン官能基は下記一般式:
本発明の分離剤を用いることで、クロマトグラフィーカラムを提供することができる。本発明によるクロマトグラフィーカラムは、筒状のカラム本体と、カラム本体に充填又は形成される本発明の分離剤とを備えたものである。カラム本体を構成する材料は特に限定されず、例えばステンレスやガラスなどが挙げられる。カラム本体の内径及び長さは用途に応じて適宜決定すればよく特に限定されない。分離剤の充填又は形成はいかなる手法により行ってもよい。例えば、カラム本体に粒子状の分離剤を詰め込んでもよいし、カラム本体(例えばキャピラリーチューブ)中にモノリス等のバルク状の多孔質基材(例えばモノリス型シリカゲル)を形成させてもよい。すなわち、本発明によるクロマトグラフィーカラムは、モノリス型キャピラリーカラムの形態としてもよい。
本発明のクロマトグラフィー用分離剤或いはそれを含むクロマトグラフィーカラムを用いて複数の物質の分離を行うことができる。すなわち、本発明のクロマトグラフィーによる分離方法は、クロマトグラフィー用分離剤を用いて複数の物質の分離を行う工程を含む。すなわち、クロマトグラフィーの固定相として本発明の分離剤を用いる。一方、クロマトグラフィーに用いる移動相は、液体、気体、及び超臨界流体のいずれであってもよいが、液体又は超臨界流体が好ましい。すなわち、本発明の分離方法は、クロマトグラフィーの原理を利用したいかなる分離方法であってよく、化学分析手法としての各種クロマトグラフィーは勿論のこと、化学分析の前処理として化合物を分離又は濃縮するために用いられる手法の一つである固相抽出を含むものである。本発明の分離方法が採用可能なクロマトグラフィーは、液体クロマトグラフィー(例えば高速液体クロマトグラフィー(HPLC))、ガスクロマトグラフィー、及び超臨界クロマトグラフィーのいずれであってもよいが、液体クロマトグラフィー又は超臨界流体クロマトグラフィーが好ましい。液体クロマトグラフィーの分離モードは特に限定されず、順相クロマトグラフィー、HILIC(親水性相互作用クロマトグラフィー)、逆相クロマトグラフィー等であってよいが、本発明の分離剤は親水性固定相としての性質を望ましく有しうることから、順相クロマトグラフィー又はHILIC(順相クロマトグラフィーの一種)が特に好ましい。シリカゲル等の多孔質基材の劣化を防ぐ観点から、好ましい分離温度は50℃以下、より好ましくは10〜50℃、さらに好ましくは15〜40℃、特に好ましくは20〜30℃である。
(1)分離剤の合成
平均粒子径5μm、平均細孔径12nm、比表面積300m2/gの多孔質シリカゲル10gをトルエン50mLに分散させ、ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランを11g添加後、還流するまで加温し6時間反応させた。室温に冷却後、反応後のシリカゲルをろ過、洗浄し、減圧乾燥して下記一般式で表されるシラン官能基で表面修飾されたシリカゲルをクロマトグラフィー用分離剤として得た。
得られた分離剤をステンレス製のカラム本体(カラム長:250mm、カラム内径:4.6mm)に充填し、クロマトグラフィーカラムを得た。このクロマトグラフィーカラムに対し、HILICモードにおけるクロマトグラフィー性能の評価(評価1及び2)を、以下の化合物の幾つか又は全部に対して行った。
以下に示される3種類の糖の各々について、以下に示される各濃度の各種標準溶液サンプルを調製し、各標準溶液サンプルに対し、以下の条件で上記クロマトグラフィーカラムを用いて分析した。
‐ サンプル:
D−(+)−キシロース 0.5、0.25、0.125及び0.0625mg/mL、
D−(+)−グルコース 0.5、0.25、0.125及び0.0625mg/mL、並びに
D−(−)−マンニトール 0.5、0.25、0.125及び0.0625mg/mL
‐ 移動相:アセトニトリル/水=75/25
‐ 流速:1.0mL/min
‐ 温度:25℃
‐ 検出:RI(示差屈折)
‐ サンプル注入量:20μL
以下に示される4種類の糖を以下の濃度で含むサンプル溶液を調製し、以下の分析条件でクロマトグラフィーカラムを用いて分析した。
‐ サンプル:D−(+)−キシロース 0.8mg/mL、
D−(+)−グルコース 0.8mg/mL、
D−(−)−マンニトール 0.8mg/mL及び
D−(+)−トレハロース二水和物 0.8mg/mL
‐ 移動相:アセトニトリル/水=85/15
‐ 流速:1.0mL/min
‐ 温度:25℃
‐ 検出:RI(示差屈折)
‐ サンプル注入量:20μL
比較例1はHILICモードで糖分析する場合における、最も一般的な分離剤に関する例である。
平均粒子径5μm、平均細孔径12nm、比表面積300m2/gの多孔質シリカゲル10gをトルエン50mLに分散させ、3−アミノプロピルトリエトキシシランを4g添加後、還流するまで加温し6時間反応させた。室温に冷却後、反応後のシリカゲルをろ過、洗浄し、減圧乾燥して下記一般式で表されるシラン官能基で表面修飾されたシリカゲルをクロマトグラフィー用分離剤として得た。
上記分離剤を用いたこと以外は実施例1と同様にして、HILICモードにおけるクロマトグラフィー性能の評価1及び2を行った。
実施例1の評価1と同様にして評価を行った結果、各糖について図3に示される検量線が得られた。図3から分かるように、還元糖であるグルコースの回収率が低く、同じく還元糖であるキシロースの回収率はさらに低かった。このことから、還元糖であるグルコース及びキシロースと本例の分離剤との間でシッフ塩基が形成されたものと考えられる。なお、本例の分離剤は塩基性であるため、還元糖のアノマー分離は起こらなかった。
実施例1の評価2と同様にして評価を行った結果、図4に示されるクロマトグラムが得られた。しかしながら、図4から分かるように、グルコースとマンニトールとを分離できなかった。
比較例2は、還元糖等の有機化合物との間でシッフ塩基が形成されない立体障害の大きい4級アンモニウムの分離剤である。
平均粒子径5μm、平均細孔径12nm、比表面積300m2/gの多孔質シリカゲル10gをトルエン50mLに分散させ、N−(トリメトキシシリルエチル)ベンジル―N,N,N−トリメチルアンモニウムクロライドを10g添加後、還流するまで加温し6時間反応させた。室温に冷却後、反応後のシリカゲルをろ過、洗浄し、減圧乾燥して下記一般式で表されるシラン官能基で表面修飾されたシリカゲルをクロマトグラフィー用分離剤として得た。
上記分離剤を用いたこと以外は実施例1と同様にして、HILICモードにおけるクロマトグラフィー性能の評価1を行った。
実施例1の評価1と同様にして分析したところ、図5〜7に示されるクロマトグラムが得られた。図5に示されるようにマンニトールはピークが割れずに検出されたが、図6及び7に示されるように還元糖であるグルコース及びキシロースはそれぞれピークが割れて検出されてしまい、還元糖であるグルコース及びキシロースのアノマー分離が発生したことが示唆された。本比較例の分離剤を用いた固定相は4級アンモニウムを有する強塩基性固定相であるが、ルイス塩基のようにプロトンを引き込むことはできないため、アノマー変換を促す塩基として作用しなかった結果、アノマー分離が発生したものと考えられた。
実施例1、比較例1及び2の各分離剤での還元糖の分析結果を表1にまとめた。さらに各分離剤での分析の再現性を評価するため、各濃度3回ずつ実施した先述の測定の中で比較的ピーク面積値のばらつきが大きかったキシロース0.0625mg/mLの面積値からCV値(変動係数)を算出し、表に併記した。
Claims (9)
- 前記R1が−(CH2)m−(式中、mは1〜10である)である、請求項1に記載のクロマトグラフィー用分離剤。
- 前記R2及びR3が独立して−(CH2)n−(式中、nは1〜6である)である、請求項1又は2に記載のクロマトグラフィー用分離剤。
- 前記R1が−(CH2)3−であり、かつ、R2及びR3が−(CH2)2−である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のクロマトグラフィー用分離剤。
- 前記多孔質基材が、多孔質無機粒子、多孔質無機バルク体、多孔質高分子粒子及び多孔質高分子バルク体からなる群から選択される少なくともいずれか1種である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のクロマトグラフィー用分離剤。
- 前記多孔質基材が多孔質無機粒子又は多孔質無機バルク体であり、該多孔質無機粒子又は多孔質無機バルク体がシリカゲルである、請求項1〜5のいずれか一項に記載のクロマトグラフィー用分離剤。
- 筒状のカラム本体と、
前記カラム本体に充填又は形成される、請求項1〜6のいずれか一項に記載のクロマトグラフィー用分離剤と、
を備えた、クロマトグラフィーカラム。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載のクロマトグラフィー用分離剤を用いて複数の物質の分離を行う工程を含む、クロマトグラフィーによる分離方法。
- 前記複数の物質の少なくとも一つが糖である、請求項8に記載の分離方法。
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