KR101874596B1 - 실리카겔 표면이 다층의 메트릭스 구조로 봉쇄되어 내화학성이 개선된 충전제 및 이의 제조방법 - Google Patents

실리카겔 표면이 다층의 메트릭스 구조로 봉쇄되어 내화학성이 개선된 충전제 및 이의 제조방법 Download PDF

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(주)영진바이오크롬
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Abstract

실리카겔의 표면을 본딩제 등을 이용하여 두껍게 봉쇄하는 것으로 산, 염기 등과의 접촉이 어렵게 되어 충전제의 내화학성을 향상시킨 실리카겔 표면이 다층의 메트릭스 구조로 봉쇄되어 내화학성이 개선된 충전제 및 이의 제조방법이 개시된다. 본 발명은 (a) 실리카겔을 전처리 하는 단계; (b) 트리클로로옥타데실실란에서 트리하이드록시옥타데실실란을 합성하는 단계; (c) 상기 트리하이드록시옥타데실실란에 유기 실록산을 반응시켜 본딩제를 합성하는 단계; (d) 상기 전처리된 실리카겔에 상기 합성된 본딩제를 결합시키는 단계;및 (e) 상기 본딩제와 결합된 실리카겔에 앤드캡핑 시약을 첨가하여 앤드캡핑하는 단계를 포함하는 실리카겔 표면이 다층의 메트릭스 구조로 봉쇄된 충전제의 제조방법을 제공한다.

Description

실리카겔 표면이 다층의 메트릭스 구조로 봉쇄되어 내화학성이 개선된 충전제 및 이의 제조방법{Filler with Silica Gel Surface Blocked by Multi-layer Matrix Structure and Improving Chemical Resistance and Manufacturing the Same}
본 발명은 실리카겔 표면이 다층의 메트릭스 구조로 봉쇄되어 내화학성이 개선된 충전제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리카겔의 표면을 본딩제 등을 이용하여 두껍게 봉쇄하는 것으로 산, 염기 등과의 접촉이 어렵게 되어 충전제의 내화학성을 향상시킨 실리카겔 표면이 다층의 메트릭스 구조로 봉쇄되어 내화학성이 개선된 충전제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
HPLC용 실리카겔 충전제로 관능기가 탄화수소계인 역상 크로마토그래피 충전제가 가장 많이 사용되고 있으나, 이들 충전제는 이온성 화합물, 특히 염기성 화합물과 비가역적으로 상호작용을 일으키고, 또한 강산성 조건에서 사용하면 컬럼의 내구성이 급격히 나빠지는 등의 문제가 있다. 특히, 펩타이드, 단백질 및 핵산염기 등의 화합물을 분석하거나 분취하는 용도로 사용될 때 그 영향은 더 크게 나타난다.
이러한 산 또는 염기에 의한 비가역적 상호작용을 막기 위하여 실리카겔 표면을 개질하는 방법이 개발되어 왔다. 하지만 표면의 단순 개질만으로는 반응후에 남아있는 실란올(silanol)기와 실리카겔 모체에 남아있는 미량의 금속이온을 완전히 제거하지 못하여 실리카겔의 수명이 짧아진다는 문제점을 여전히 가지고 있다(비특허문헌 1 및 2 참조).
잔존 실란올기를 줄이는 방법으로는 엔드캡핑(2차 실릴(silyl화) 방법이 있다. 가장 잘 알려진 일반적인 방법으로는, 피리딘(pyridin) 등의 유기염기를 첨가하고 톨루엔(toluene) 용매에서 리플럭스하면서 트리메틸클로로실란(trimethylchlorosilane; 이하 'TMS'라 함)으로 실릴화하는 방법이다(비특허문헌 3 및 4 참조).
이 이외에도 반응 온도를 200℃이상의 고온으로 하는 방법(비특허문헌 5 참조), 밀폐 용기에 불활성 가스를 넣고 기상에서 반응시키는 방법(특허문헌 １ 참조), 초임계 유체 중에서 반응시키는 방법(특허문헌 2 참조) 등이 알려져 있다. 또한 반응을 시킬 때, 2종류의 다른 유기염기를 사용하고, 엔드캡핑을 2회 이상으로 나누어 하는 것도 효과가 좋다고 알려져 있다(특허문헌 3 참조).
이와 같이, 엔드캡핑의 방법에 대해서는 다수 개시되고 있지만, 반응시약, 특히 실릴화 시약에 대한 문헌(비특허문헌 6 참조)은 그다지 많지 않다.
또한 실리카겔에 C18을 결합시킨 후에 TMS와 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane, 이하 'HMDS'라 함)를 동시에 첨가해 2차 엔드캡핑하고, 이어서 TMS를 사용해 3차 엔드캡핑하는 방법(특허문헌 4 참조)이나, 불활성 가스로 치환하고 250 이상의 고온에서 시클로실록산(cyclosiloxane)류나 HMDS로 엔드캡핑을 기상에서 하는 방법(특허문헌 5 참조）등이 알려져 있다.
이러한 선행기술에 개시된 엔드캡핑 방법으로 제조된 많은 HPLC 충전제가 있지만, 그 어떤 방법도 잔존 실란올기를 완벽하게 엔드캡핑 했다라고 말하기는 어렵다. 엔드캡핑 시약으로 사용하는 TMS, HMDS 및 고온에서 가교되는 시클로실록산류를 사용해 실리카겔 표면의 실란올기를 디메틸실릴(dimethylsilyl)화시켜 엔드캡핑하고 있으나, 실제로 모든 실란올기를 엔드캡핑하는 것은 입체적인 구조를 고려해 보면 어려울 수밖에 없다.
[비특허문헌]
- 비특허문헌 1: M.Vezel and C. Dewaele, Chromatographia, 18(1984)314.
- 비특허문헌 2: K.Kimata, N.Tanaka and T.Arai, J. chromatogr., 594(1992)87.
- 비특허문헌 3: C.H.Lochmueller,and D.B. Marshall, Analitica Chimica Acta,142(1982)63.
- 비특허문헌 4: N.Nagae, Y.Hatano and D.Ishii, Chromatography, 14(1993)45R.
- 비특허문헌 5: Y.Sakai, D.Hamakawa and S.Ohta, the 2ndTechnoplaza Proceedings,BP2 (1995) 51.
- 비특허문헌 6: K.Sakaki, Separation Sciences, '94 Proceedings, 21P(1994).
[특허문헌]
- 특허문헌 1: 일본 등록특허공보 제2611545호(1997.02.27)
- 특허문헌 2: 일본 등록특허공보 제2818857호(1998.08.28)
- 특허문헌 3: 일본 공개특허공보 특개2003-172733호(2003.06.20)
- 특허문헌 4: 일본 공개특허공보 특개2008-232802호(2008.10.02)
- 특허문헌 5: 일본 공개특허공보 특개1992-212058호(1992.08.03)
따라서 본 발명은 상기 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 실리카겔 충전제를 제조함에 있어서, 실리카겔 표면을 다층 메트릭스구조로 봉쇄하여 극성화합물이 흡착되지 않도록 하고, 또한 강산성 용매의 사용 조건에서 내구성이 향상된 충전제를 제조하는 방법 및 이를 이용하여 제조된 충전제를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여
본 발명의 제1양태는 (a) 실리카겔을 전처리 하는 단계; (b) 트리클로로옥타데실실란에서 트리하이드록시옥타데실실란을 합성하는 단계; (c) 상기 트리하이드록시옥타데실실란에 유기 실록산을 반응시켜 본딩제를 합성하는 단계; (d) 상기 전처리된 실리카겔에 상기 합성된 본딩제를 결합시키는 단계;및 (e) 상기 본딩제와 결합된 실리카겔에 앤드캡핑 시약을 첨가하여 앤드캡핑하는 단계를 포함하는 실리카겔 표면이 다층의 메트릭스 구조로 봉쇄된 충전제의 제조방법을 제공한다.
또한 상기 (a)단계는 (i) 실리카겔을 100~150℃에서 1~10시간 동안 건조하는 단계; 또는 (ii) 실리카겔에 메틸트리메톡시실란을 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제의 제조방법을 제공한다.
또한 상기 (ii) 단계는 (1) 실리카겔, 메틸트리메톡시실란 및 톨루엔을 혼합하는 단계; (2) 상기 (1)단계의 혼합물을 리플럭스하면서 반응시키는 단계; 및 (3) 반응이 완료된 이후 톨루엔 및 메탄올을 이용하여 세정하고 건조하는단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제의 제조방법을 제공한다.
또한 상기 (b)단계는 (i) 톨루엔 물을 혼합한 다음, 탄산나트륨을 혼합하고, 트리클로로옥타데실실란(C18SiCl3)을 혼합하는 단계; 및 (ii) 상기 (i)단계에서 생성된 침전물을 여과하여 분리하고 액상의 트리하이드록시옥타데실실란을 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제의 제조방법을 제공한다.
또한 상기(i)단계는 2~10회 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 충전제의 제조방법을 제공한다.
또한 상기 (c)단계는 (i) 상기 트리하이드록시옥타데실실란에 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄을 혼합하는 단계; 및 (ii) 톨루엔을 추가로 혼합한 다음 리플럭스하여 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제의 제조방법을 제공한다.
또한 상기 (e)단계는 (i) 상기 본딩제와 결합된 실리카겔에 톨루엔 및 헥사메틸디실라잔(Hexamethyldisiloxane)을 첨가하고 리플럭스하여 반응시키는 단계; 및 (ii) 반응이 완료된 이후 메탄올 및 디틀로로메탄을 이용하여 세척하고 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명의 제2양태는 상기 방법으로 제조된 충전제를 제공한다.
또한 본 발명의 제3양태는 상기 충전제로 충전된 충전칼럼을 제공한다.
이러한 본 발명에 따르면, 실리카겔 표면을 다층 메트릭스 구조로 봉쇄하고 있으므로, 산 또는 염기에 의한 실리카겔의 손상을 최소화함과 더불어 극성 화합물이 흡착되지 않는 충전제를 제조하는 방법과 이를 이용하여 제조된 충전제 및 충전컬럼을 제공할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명은 (a) 실리카겔을 전처리 하는 단계; (b) 트리클로로옥타데실실란에서 트리하이드록시옥타데실실란을 합성하는 단계; (c) 상기 트리하이드록시옥타데실실란에 유기 실록산을 반응시켜 본딩제를 합성하는 단계; (d) 상기 전처리된 실리카겔에 상기 합성된 본딩제를 결합시키는 단계;및 (e) 상기 본딩제와 결합된 실리카겔에 앤드캡핑 시약을 첨가하여 앤드캡핑하는 단계를 포함하는 실리카겔 표면이 다층의 메트릭스 구조로 봉쇄된 충전제의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 (a)단계는 (i) 실리카겔을 100~150℃에서 1~10시간 동안 건조하는 단계; 또는 (ii) 실리카겔에 메틸트리메톡시실란을 반응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 실리카겔은 전처리를 수행한 다음 본딩제와 결합되는 것이 바람직하다. 이때 상기 전처리는 기존의 방법과 같이 실리카겔을 단순히 건조하는 것도 가능하지만, 실리카겔에 메틸트리메톡시실란을 반응시키는 커플링공정을 수행한 다음 건조하는 것이 바람직하다.
기존의 방법을 사용하여 실리카겔을 건조하는 경우 100~150℃에서 1~10시간 동안 건조하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 110~130℃에서 3~8시간 동안 건조할 수 있으며, 가장 바람직하게는 120℃에서 5시간 동안 건조할 수 있다. 100℃ 미만 이거나 1시간 미만으로 건조하는 경우 실리카겔 내부의 수분이 건조되지 않아 부반응이 일어나거나 본딩제의 부착이 어려울 수 있으며, 150℃를 초과하거나 10시간을 초과하여 건조하는 경우 실리카겔이 열에 의하여 갈라지거나 분해될 수 있다.
커플링 공정을 수행하는 경우 (1) 실리카겔, 메틸트리메톡시실란 및 톨루엔을 혼합하는 단계; (2) 상기 (1)단계의 혼합물을 리플럭스하면서 반응시키는 단계; 및 (3) 반응이 완료된 이후 톨루엔 및 메탄올을 이용하여 세정하고 건조하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 (1)단계는 실리카겔 20~80g, 메틸트리메톡시실란 2~8g 및 톨루엔 100~500ml, 바람직하게는 실리카겔 40~60g, 메틸트리메톡시실란 4~6g 및 톨루엔 200~300ml, 가장 바람직하게는 실리카겔 50g, 메틸트리메톡시실란 4.6g 및 톨루엔 250ml를 이용하여 수행될 수 있다. 이때 실리카겔이 20g미만이거나 메틸트리메톡시실란이 8g을 초과하여 사용되는 경우 미반응된 메틸트리메톡시실란이 충전제의 사용시 산 또는 염기와의 반응으로 인하여 수명이 짧아질 수 있으며, 실리카겔이 80g 초과 또는 메틸트리메톡시실란이 2g 미만으로 사용되는 경우에는 실리카겔이 충분한 메틸트리메톡시실란이 반응하지 못하여 충전제로의 성능이 떨어질 수 있다.
또한 상기 (2)단계의 리플럭스는 1~10시간, 바람직하게는 4~8시간, 가장 바람직하게는 6시간 동안 수행되면서 반응하는 것이 바람직하며, 상기 (3)단계의 건조는 50~120℃에서 2~20시간, 바람직하게는 70~100℃에서 6~10시간, 가장 바람직하게는 85℃에서 8시간 동안 진공 건조되는 것이 바람직하다. 리플럭스가 1시간 미만으로 수행되는 경우 실리카겔과 메틸트리메톡시실란의 반응이 충분히 수행되지 못할 수 있으며, 10시간을 초과하여 수행되는 경우 부반응이 일어나 실리카겔의 성능이 감소할 수 있다. 또한 상기 (3)단계의 건조시 50℃ 미만이거나 2시간 미만으로 건조하는 경우 실리카겔 내부가 건조되지 않아 부반응이 일어나거나 본딩제의 부착이 어려울 수 있으며, 120℃를 초과하거나 20시간을 초과하여 건조하는 경우 실리카겔이 열에 의하여 갈라지거나 분해될 수 있으며, 실리카겔이 부착된 메틸트리메톡시실란이 분해되거나 실리카겔과의 결합이 끊어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (b)단계는 (i) 톨루엔 물을 혼합한 다음, 탄산나트륨을 혼합하고, 트리클로로옥타데실실란(C18SiCl3) 혼합하는 단계; 및 (ii) 상기 (i)단계에서 생성된 침전물을 여과하여 분리하고 액상의 트리하이드록시옥타데실실란을 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 (b)단계를 상세히 설명하면 다음과 같다.
① 무수톨루엔에 톨루엔 함수율 이론치(톨루엔 100ml 당 물 0.67g)에 해당하는 순수를 첨가하고 용기에 순수가 보이지 않을 때까지 혼합한다.
② 탄산나트륨(Na2CO3) 0.5~3g을 첨가한 다음 1~40분간 교반한다.
③ 트리클로로옥타데실실란(C18SiCl3) 2~5g을 첨가한 다음, 10~60분간 교반한다.
④ 순수를 톨루엔 함수율 이론치 만큼 추가로 첨가한 다음, 용기에 순수가 보이지 않을 때까지 혼합한다.
⑤ 탄산나트륨(Na2CO3) 0.5~3g을 추가로 첨가한 다음 1~40분간 교반한다.
⑥ 트리클로로옥타데실실란(C18SiCl3) 2~5g을 추가로 첨가한 다음, 10~60분간 교반한다.
⑦ ④~⑥단계의 과정을 1~10회 반복한다.
⑧ 마지막으로 순수, 탄산나트륨 및 트리클로로옥타데실실란의 양을 상기 양의 1/2~1/4로 하여 ④~⑥단계의 과정을 1~3회 반복한다.
⑨용기내의 고형분을 여과하여 분리한다.
상기 (b)단계는 트리클로로옥타데실실란을 트리하이드록시옥타데실실란으로 합성하는 단계로 합성의 단계를 2~10회 반복하는 것으로 메트릭스 구조를 가지는 트리하이드록시옥타데실실란을 합성하는 것이 가능하다.
본 발명에 있어서, 상기 (c)단계는 트리하이드록시옥타데실실란에 유기 실록산을 반응시켜 본딩제를 합성하는 단계인 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 유기 실록산은 트리하이드록시옥타데실실란과 반응하여 본딩제를 형성하는 것이라면 제한없이 사용 가능하지만, 바람직하게는 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄을 사용할 수 있다. 상기 (c)단계는 트리하이드록시옥타데실실란용액에 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄을 30~50g첨가하고 톨루엔에서 10~15시간 동안 리플럭스하여 제조되는 것이 바람직하다. 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄이 30g미만으로 첨가되는 경우 본딩제의 반응이 완결되지 못하여 최종 생성물인 실리카겔에 본딩이 완전히 수행되지 않을 수 있으며, 50g을 초과하여 첨가하는 경우 미반응 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄에 의하여 본딩이 방해 받을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (d)단계는 전처리된 실리카겔에 상기 합성된 본딩제를 결합시키는 단계인 것을 특징으로 할 수 있다. (a)단계에서 전처리된 실리카겔은 상기 (c)단계에서 합성된 본딩제와 결합하게 되는데, 실리카겔을 상기 액상의 본딩제에 투입한 다음 12-36시간 리플럭스하여 반응을 수행하는 것이 바람직하다. 본딩이 완료되면 메탄올, 디클로로메탄을 이용하여 세정하고 요과한 다음, 메탄올, 물, 포름산이 각각 700:300:1이 혼합된 용액을 첨가하고 2시간동안 교반한다, 이후 메탄올로 세정하고 진공 건조하여 본딩제와 결합된 실리카겔을 수득할 수 있다.
상기와 같은 방법으로 분딩제와 결합된 실리카겔을 수득하였더라도, 실리카겔의 수명을 늘리기 위하여 엔드 캡핑을 수행하는 것이 바람직하다. 따라서 상기 (e)단계는 (i) 상기 본딩제와 결합된 실리카겔에 톨루엔 및 헥사메틸디실라잔(Hexamethyldisiloxane)을 첨가하고 리플럭스하여 반응시키는 단계; 및 (ii) 반응이 완료된 이후 메탄올 및 디틀로로메탄을 이용하여 세척하고 건조하는 단계인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 엔드캡핑에 사용되는 엔드켑핑제는 실리카게의 엔드캡핑을 수행할 수 있는 것이라면 제한없이 사용 가능하지만, 바람직하게는 헥사메틸디실라잔(Hexamethyldisiloxane)을 사용할 수 있다. 또한 상기와 같이 엔드 캡핑된 실리카겔은 메탄올, 디클로로메탄, 메탄올을 순서대로 사용하여 세정하고 여과한 다음 건조하여 최종 실리카겔을 수득할 수 있다.
또한 본 발명의 제2양태는 상기 방법으로 제조된 충전제에 관한 것이다. 본 발명에 의하여 제조되는 실리카겔은 본딩제를 이용하여 다층의 메트릭스가 표면에 형성되므로 산 염기에 매우 높은 내구성을 가질 수 있으므로, 충전제로 사용이 가능하다.
또한 본 발명의 제3양태는 상기 충전제로 충전된 충전칼럼에 관한 것이다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1
(1) 실리카겔의 전처리
실리카겔 50g과 메틸트리메톡시실란 4.6g을 톨루엔 250ml과 혼합한 다음, 6시간 동안 리플럭스하여 반응을 수행하였다. 반응 이후 톨루엔 250ml과 메탄올 1L를 이용하여 세정하고 85℃에서 8시간 동안 진공건조하여 실리카겔을 전처리 하였다.
(2) 본딩제의 합성
30℃의 무수톨루엔 800ml에 순수 0.536g을 첨가한 다음, 용기에 물방울이 없는 것을 확인할 때까지 혼합한다. 탄산나트륨(무수Na2CO3) 1.59g을 첨가한 다음 10분간 교반하고 트리클로로옥타데실실란(C18SiCl3) 3.87g을 첨가한 다음 30분간 교반하였다. 상기 순수, 탄산나트륨 및 트리클로로옥타데실실란의 혼합과정을 3회 반복하여 총 4회를 수행한 다음, 상기 순수, 탄산나트륨 및 트리클로로옥타데실실란 혼합과정과 동일하되, 각각의 혼합량을 1/3으로 줄여 1회의 혼합을 수행한다. 이때 사용되는 순수, 탄산나트륨 및 트리클로로옥타데실실란의 양은 하기와 같다.
순수 : 0.536g x 4회 + 0.18g = 2.324g,
무수 Na2CO3 : 1.59g x 4회 + 0.49g = 6.85g
C18SiCl3 : 3.87g x 4회 + 1.2g = 16.68g
상기와 같은 방법으로 제조된 트리하이드로옥타데실실란에서 고형분을 제거한 다음, 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄 45g을 첨가하고 톨루엔에서 12시간동안 리플럭스하여 본딩제를 수득한다.
(3) 실리카겔과 본딩제의 결합
상기 (1)에서 제조된 실리카겔을 상기 (2)에서 제조된 본딩제에 침지하고 24시간동안 리플럭스하여 반응하였다. 반응이 완료된 이후 메탄올 500ml, 디클로로메탄 500ml, 메탄올 500ml의 순서로 세정하고 여과한 다음, 메탄올 : 물 : 포름산 = 700 : 300 : 1의 비율로 구성되는 혼합용액 500ml를 첨가하고 50℃에서 2시간 동안 교반하였다. 이후 메탄올 500ml로 세정한 다음 여과하고 85℃ 에서 8시간 동안 진공 건조하였다.
(4) 엔드캡핑
상기 본딩제와 결합된 실리카겔에 톨루엔 250ml과 헥사메틸디실라잔 30ml을 첨가한 다음, 12시간 동안 리플럭스 시키면서 반응하였다. 반응이 완료된 이후 메탄올 500ml, 디클로로메탄 500ml, 메탄올 500ml의 순서로 세정하고 여과한 다음, 85℃ 에서 8시간 동안 진공 건조하였다.
실시예 2
실시예 1에서 (1)단계의 실리카겔 전처리를 하기의 (1`)단계로 수행한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 실리카겔을 제조하였다.
(1`) 실리카겔 50g을 120℃에서 5시간 동안 건조하였다.
비교예1
본딩제를 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실리카겔을 제조하였다.
비교예2
(4)단계인 엔드캡핑 단계를 수행하지 않을 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 실리카겔을 제조하였다.
비교예 3
(2)단계의 본딩제 합성 과정에서 순수, 탄산나트륨 및 트리클로로옥타데실실란의 혼합을 1회만 수행한 것을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 실리카겔을 제조하였다.
비교예 4
(2)단계의 본딩제 합성 과정에서 순수, 탄산나트륨 및 트리클로로옥타데실실란의 혼합을 10회 반복하여 수행한 것을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 실리카겔을 제조하였다.
비교예 5
비교예로서 일반적으로 알려진 충전제 합성 방법으로 충전제를 제조하였다.
구형 5㎛, 세공경 120Å, 비표면적 350㎡/g인 다공성 실리카겔(UniMS SIL 5-120, Uni Microsep사) 10g을 120℃에서 6시간 진공 건조하고, 무수톨루엔 50㎖에 분산시키고, 옥타데실디메틸클로로실란(octadecyldimethylchlorosilane)을 20mM 첨가하고, 이와 같은 양의 피리딘을 첨가하고 가열해 리플럭스시키면서 16시간 동안 반응시켰다. 반응 후, 글라스 필터로 여과하고, 톨루엔 200㎖로 세정 여과하였다. 톨루엔 150㎖, 아세트니트릴 150㎖로 세정 여과 후, 이어서 아세톤 150㎖로 여과 세정하고, 질소 가스 분위기에서 120℃에서 ６시간 동안 진공 건조시켰다. 이어서 건조 담체 10g을 탈수 톨루엔 50㎖에 분산시키고, 트리메틸클로로실란과 헥사메틸디실라잔을 4.8mM 씩 첨가하고, 이어서 피리딘도 같은 양 첨가하고, 질소 가스 분위기에서, 16시간 동안 가열해 리플럭스시켰다. 반응 후, 글라스 필터로 여과하고, 클로로포름 150㎖로 세정 여과 후, 아세트니트릴 150㎖, 이어서 아세톤 150㎖로 여과 세정하고, 질소 가스 분위기에서 80℃에서 8시간 동안 진공 건조시켰다.
실험예
상기 실시예 1, 2, 비교예 1~5의 충전제를 내경 4.6mmI.D.×150mm의 스텐레스 스틸 컬럼에 평형 슬러리법으로 충전하고, 잔존 실란올기의 영향을 보는 테일링 계수를 측정하고, 강산성에서 내구성 평가 시험을 수행하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 테일링 계수 측정 및 강산성에서 내구성 평가는 하기 방법에 따라 수행되었다. 한편, 컬럼 재질은 스텐레스 스틸에만 한정하지 않고 글래스(glass), 폴리에틸렌(polyethylene; PE), 폴리프로필렌(polypropylene; PP) 또는 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone; PEEK)을 사용할 수도 있다.
[테일링 계수 측정]
상기 제조된 충전제를 충전한 컬럼을 사용하여 20mM potassium phosphate buffer : methanol이 체적 비율로 20：80인 이동상, 컬럼 온도 23℃, 유속 1.0㎖/min.의 조건으로 강염기성 물질인 아미트리프틸린(amitriptyline)을 HPLC로 분석하고, 그 테일링 계수를 측정해 산성기인 실란올기가 고도로 엔드캡핑되어 있는지를 평가하였다. 여기서, 잔존 실란올기가 많을수록 아미트리프틸린이 쉽게 흡착되기 때문에 테일링 계수도 커진다. 테일링 계수는 0.9~1.9 사이인 것이 좋다.
[강산성에서 내구성 평가]
상기 제조된 충전제를 충전한 컬럼을 사용하여 온도 70℃의 1% TFA(trifluoroaceric acid）함유 10% 아세트니트릴 수용액을 1.0㎖/min 의 유속으로 흘려주면서, 20시간 마다 부틸 벤조에이트(butyl benzoate)를 분석해 리텐션 타임을 확인하고, 계속해서 100시간 동안 흘려주었다. 부틸 벤조에이트의 처음 리텐션 타임을 100%로 했을 때, 20시간 간격으로 리텐션 타임을 측정하였다. 여기서, 100시간 흘려준 후의 리텐션 타임이 처음 값의 90% 이상인 것이 강산성 조건에서 내구성이 좋은 것으로 볼 수 있다.
테일링 계수 리텐션 타임(%)
실시예1 1.1 93.5
실시예2 1.8 91.3
비교예1 1.7 75.2
비교예2 2.9 86.6
비교예3 2.0 85.9
비교예4 0.5 94.6
비교예5 4.0 78.6
표1에 나타난 바와 같이 본원 발명의 실시예 1 및 2의 경우 테일링 계수 및 리텐션 타임이 적정범위 내로 측정되어 실란올기가 고도로 엔드 캐핑되어 있으며, 강산에서의 내구성도 높은 것으로 나타났다. 하지만 본딩제를 사용하지 않은 비교예1의 경우 테일링계수는 규정치 이내로 나타났지만, 리텐션 타임이 급격히 감소하여 강산에서의 내구성이 떨어지는 것으로 나타났으며, 이는 본 발명에 사용된 본딩제에 의하여 실리카겔의 강산에서의 내구성이 향상된 것을 의미한다.
엔드캡핑을 수행하지 않은 비교예 2의 경우 리텐션 타임은 약간 상승하여 규정치에 근접하였지만, 테일링계수가 증가하고 있으므로, 잔존 실란올기에 극성화합물이 흡착되어 실리카겔의 내구성이 떨어질 수 있다.
본딩제 제조시 메트릭스 구조를 형성하지 않은 비교예3의 경우 본딩제에 의한 실리카겔의 보호효과가 떨어지게 되므로 테일링계수가 상승하며, 리텐션 타임이 감소하는 것을 보이고 있다, 또한 과도한 메트릭스 구조를 형성한 비교예 4의 경우 테일링 계수가 급격히 떨어지고 있어 과도한 메트릭스 구조에 의하여 실리카겔의 성능 자체가 감소하는 것을 알 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. (a) 실리카겔을 전처리 하는 단계;
    (b) 트리클로로옥타데실실란에서 트리하이드록시옥타데실실란을 합성하는 단계;
    (c) 상기 트리하이드록시옥타데실실란에 유기 실록산을 반응시켜 본딩제를 합성하는 단계;
    (d) 상기 전처리된 실리카겔에 상기 합성된 본딩제를 결합시키는 단계;및
    (e) 상기 본딩제와 결합된 실리카겔에 앤드캡핑 시약을 첨가하여 앤드캡핑하는 단계를 포함하는 실리카겔 표면이 다층의 메트릭스 구조로 봉쇄된 충전제의 제조방법으로서,
    상기 (a)단계는
    (i) 실리카겔을 100~150℃에서 1~10시간 동안 건조하는 단계; 또는
    (ii) 실리카겔에 메틸트리메톡시실란을 반응시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제의 제조방법.
  2. (a) 실리카겔을 전처리 하는 단계;
    (b) 트리클로로옥타데실실란에서 트리하이드록시옥타데실실란을 합성하는 단계;
    (c) 상기 트리하이드록시옥타데실실란에 유기 실록산을 반응시켜 본딩제를 합성하는 단계;
    (d) 상기 전처리된 실리카겔에 상기 합성된 본딩제를 결합시키는 단계;및
    (e) 상기 본딩제와 결합된 실리카겔에 앤드캡핑 시약을 첨가하여 앤드캡핑하는 단계를 포함하는 실리카겔 표면이 다층의 메트릭스 구조로 봉쇄된 충전제의 제조방법으로서,
    상기 (b)단계는
    (i) 톨루엔 물을 혼합한 다음, 탄산나트륨을 혼합하고, 트리클로로옥타데실실란(C18SiCl3)을 혼합하는 단계; 및
    (ii) 상기 (i)단계에서 생성된 침전물을 여과하여 분리하고 액상의 트리하이드록시옥타데실실란을 수득하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제의 제조방법.
  3. (a) 실리카겔을 전처리 하는 단계;
    (b) 트리클로로옥타데실실란에서 트리하이드록시옥타데실실란을 합성하는 단계;
    (c) 상기 트리하이드록시옥타데실실란에 유기 실록산을 반응시켜 본딩제를 합성하는 단계;
    (d) 상기 전처리된 실리카겔에 상기 합성된 본딩제를 결합시키는 단계;및
    (e) 상기 본딩제와 결합된 실리카겔에 앤드캡핑 시약을 첨가하여 앤드캡핑하는 단계를 포함하는 실리카겔 표면이 다층의 메트릭스 구조로 봉쇄된 충전제의 제조방법으로서,
    상기 (c)단계는
    (i) 상기 트리하이드록시옥타데실실란에 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄을 혼합하는 단계; 및
    (ii) 톨루엔을 추가로 혼합한 다음 리플럭스하여 반응시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제의 제조방법.
  4. (a) 실리카겔을 전처리 하는 단계;
    (b) 트리클로로옥타데실실란에서 트리하이드록시옥타데실실란을 합성하는 단계;
    (c) 상기 트리하이드록시옥타데실실란에 유기 실록산을 반응시켜 본딩제를 합성하는 단계;
    (d) 상기 전처리된 실리카겔에 상기 합성된 본딩제를 결합시키는 단계;및
    (e) 상기 본딩제와 결합된 실리카겔에 앤드캡핑 시약을 첨가하여 앤드캡핑하는 단계를 포함하는 실리카겔 표면이 다층의 메트릭스 구조로 봉쇄된 충전제의 제조방법으로서,
    상기 (e)단계는
    (i) 상기 본딩제와 결합된 실리카겔에 톨루엔 및 헥사메틸디실라잔(Hexamethyldisiloxane)을 첨가하고 리플럭스하여 반응시키는 단계; 및
    (ii) 반응이 완료된 이후 메탄올 및 디틀로로메탄을 이용하여 세척하고 건조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제의 제조방법.

  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (a)단계는
    (i) 실리카겔을 100~150℃에서 1~10시간 동안 건조하는 단계; 또는
    (ii) 실리카겔에 메틸트리메톡시실란을 반응시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (ii) 단계는
    (1) 실리카겔, 메틸트리메톡시실란 및 톨루엔을 혼합하는 단계;
    (2) 상기 (1)단계의 혼합물을 리플럭스하면서 반응시키는 단계; 및
    (3) 반응이 완료된 이후 톨루엔 및 메탄올을 이용하여 세정하고 건조하는단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제의 제조방법.
  7. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (b)단계는
    (i) 톨루엔 물을 혼합한 다음, 탄산나트륨을 혼합하고, 트리클로로옥타데실실란(C18SiCl3)을 혼합하는 단계; 및
    (ii) 상기 (i)단계에서 생성된 침전물을 여과하여 분리하고 액상의 트리하이드록시옥타데실실란을 수득하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제의 제조방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기(i)단계는 2~10회 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 충전제의 제조방법.
  9. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (c)단계는
    (i) 상기 트리하이드록시옥타데실실란에 1,2-비스(트리에톡시실릴)에탄을 혼합하는 단계; 및
    (ii) 톨루엔을 추가로 혼합한 다음 리플럭스하여 반응시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (e)단계는
    (i) 상기 본딩제와 결합된 실리카겔에 톨루엔 및 헥사메틸디실라잔(Hexamethyldisiloxane)을 첨가하고 리플럭스하여 반응시키는 단계; 및
    (ii) 반응이 완료된 이후 메탄올 및 디틀로로메탄을 이용하여 세척하고 건조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전제의 제조방법.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 충전제.
  12. 제11항의 충전제로 충전된 충전 컬럼.
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