JPH01503256A - 化学的に変性したカラム壁を有する溶融シリカマイクロボア充填クロマトグラフィカラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 化学的に変性したカラム壁を有する溶融シリカマイクロポア充填クロマトグラフ ィカラム見豆立！見 マイクロポア・クロマトグラフィ・カラム、すなわち内径約０．６１またはそれ 以下のカラムは近代的な液相クロマトグラフィにおいて次第に重要な器具になっ てきている。溶融シリカはこのようなカラムを作る好適な材料である。その物性 が他の入手可能な材料に比し多くの利点を呈するからである。溶融シリカは可撓 性があり、丈夫で、高圧に耐えることができ、光学的に透明であり、そして非常 に良好な化学的不活性をもっている。

その上、溶融シリカから作られたカラムは、壁効果を最小にするきわめて滑らか な内壁を有している。これに対し、ステンレススチールチューブも普通にクロマ トグラフィで使用されているが、比較的表面が粗であって壁効果を悪化させる。

溶融シリカ・マイクロポア・カラムは、例えば本発明者の先願米国特許第４，４ ８３，７７３号に示されるように充填され、または例えば本発明者の記事“オー プン・チューブラ−・カラムＬＣ：理論と実際”第２０巻第２４１頁以降、ジャ ーナル・オブ・クロマトグラフィ・サイエンス（１９８２年）、および“コンテ ンポラリ・キャピラリ・カラム・テクノロジー・フォア・クロマトグラフィ″１ ９８６年５−６月クロマトグラム・フォーラム第３８頁以降、ジョーンズはか、 に示されるように開放のままとされる。これらの記事および特許に記載されてい るように、両方のタイプのカラム、すなわち充填型および開放型はガスまたは液 相クロマトグラフィのいずれかに使用され得る。

オーブンチューブクロマトグラフィ用に溶融シリカ・マイクロポア・カラムを作 る時必要なのは、カラム内壁を不活性化し。

ついで固定相の均一層を壁表面に化学的に結合することである。

固定相は、サンプル諸成分を分ける仕切り媒体となるもので、カラムの意図され た用途に応じて多くの物質から選択されるべきものである。溶融シリカは伝統的 なＬＣ充填材に使用されるシリカ基質と化学的に類似しており、従って同様な固 定相材料が使用され得る。固定相の層は典型的に０．１μ墓から５μ鳳の厚さを 有するであろう０表面不活性化および固定相材料の化学的結合の方法は、当業者 に周知であるから、これ以上の説明は省略する０例えば、上述の“コンテンポラ リ・キャピラリ・カラム・テクノロジー・フォア・クロマトグラフィ”をこれら 方法の概観のため参照されたい。

上述したように、溶融シリカカラムは、壁効果を最小にする傾向のきわめて滑ら かな内壁を有している。充填マイクロポア溶融シリカカラムについては、伝統的 にカラム壁はカラムの作用において何も重要な役割を演じないと考えられてきた 。従って、過去に充填溶融シリカ・マイクロポア・カラムのカラム壁を不活性化 し、または化学的に変性するための努力はこれまでなされてきていない。

３ｊＦｌ」！ 本発明は、不活性化した。および（または）化学的に変性したカラム壁を有する 充填溶融シリカ・マイクロポア・カラムから成るものである。カラム壁の化学的 変性は１種々な方法でカラムの性能を変性改良するのに使用され得る。カラム壁 に結合された固定相は充填材に結合された固定相と異なってもよい、これがなさ れるとカラムの性能は、理由はまだ十分に解明されていないけれども、大いに強 化される。

量Ｉ！１１１虻脱ｊ− 第１図は本発明に係るマイクロポア充填カラムの一部分を示す断面図。

第２図は、本発明に従い内壁に固定相を結合した充填マイクロポアカラムを使用 して得られたクロマトグラムを示すものである。

日の　な１己゛１ 第１図には本発明の溶融シリカ・マイクロポア・カラムの一部が断面として示さ れている。このカラムは、溶融シリカ・マイクロポア・チューブ１５から成る。

「マイクロポア」という語は。

管の内径が約０．６１以下であることを表わすために使用される。

カラムの長さは、用途とクロマトグラフ実施者の必要とに応じて相当に変化する 。　１０ｃｍから２００ｃｍの長さが典型的である。このような溶融シリカ・マ イクロポア・チューブの作り方は当業者に周知であるから、詳説は省く。

本発明の好適実施例においては、固定相２ｏが溶融シリカチューブ１５の内壁に 化学的に結合される。固定相２ｏを結合する前に、好適に内壁は開放管溶融シリ カカラムの製作技術に習熟した者に周知の方法で不活性化される。固定相として は、例えばメチルフェニルシロキサン、ジメチルポリシロキサン、ポリエチレン グリコール、ジメチルジフェニルポリシロキサン、オクタデシルシロキサン、オ クチルシロキサン、アミノプロピルシロキサン、プロピルシロキサン、シアノプ ロピルシロキサン、カチオンまたはアニオン交換シロキサン、液晶等々が特定の 用途の必要に従って選択され得る０選択された固定相を結合する方法は、開放管 溶融シリカカラムの製作技術に習熟した者に周知である。その結果の固定相の層 ２０は厚さが０．１μｍから５μｍの範囲であり得る。しかし、以下に記載する ように、比較的薄い層（０，１〜１．０μｍ）の範囲が好適である。

カラムには、微粒子状シリカから成る充填材２５が満たされる。

選択された固定相（図示せず）が、充填の前に微粒子状シリカに結合される。充 填材は好適に、１〜２００μｍの範囲内の径をもつ実質的に均一な粒子から成る べきである。マイクロポア溶融シリカカラムの充填方法は本発明者の米国特許第 ４，４８３，７７３号に記載されている。

本発明によれば、充填材用に選択された固定相がカラム壁に結合した固定相２０ と同じであることは必要ない、事実、充填材の固定相と異なる固定相を内壁用に 選択することにより明白な利点が得られる。適切な表面変性化学剤を選択するこ とによって１表面吸着位置（ｓｉｔａｓ）を最小にし、溶質分子とカラム壁土の 活性位置との間の物理化学的相互作用を変性させることができることが実験的に 認められる。

内壁表面の化学的変性の範囲には、例えば以下が含まれる。

１）表面親水性又は疎水性の変性。

もし溶質分子がカラム壁から撥かれるなら良好なカラム効率が得られる。これは 溶質ピークを拡げるトランスカラム領域を最小にすると想定される。

２）表面吸着位置のマスキングまたは創出。

表面吸着位置１例えば５ｉＯＨは公知の技術による単純なカラム壁の化学的不活 性化によりマスクされ得る０選択的な表面吸着位置は、固定相を壁土に付着させ るか、または本発明に従って壁の化学的変性を行なうかによって創出され得る。

３）追加的な選択度、保持率、分解能およびサンプル容量を得るため化学的に結 合した固定相による変性。

選択層、例えば液晶も、異性体およびその他の分離のために表面を変性させるの に使用し得る。

第１表は、４つの異なるカラムについての、トルエンとベンゼンの間の相対的保 持率と、アントラセンの総プレート数とのクロマトグラフ特性を示す、３つのカ ラムは本発明に従って調製され、未処理の溶融シリカカラム（従来技術）と比較 される。

トルエンとベンゼンの間の相対的保持率αは、未処理カラム（αｚ１．４１）に 比し化学的変性カラム（α２１．５２）で増加している。相対的保持率のこの増 加は、溶質分子とカラム壁上の固定相との間の重要な分子間相互作用を示唆して いる。

第１表 純粋溶融シリカ　１．４１　７１に １．０μ鳳力−ボワツクス２０Ｍ　１．５１　２５７に未処理カラムについての プレート数は、アントラセンにつき７１．０００プレート／鳳である。カラム壁 を５％フェニルメチルシロキサンで変性した後、プレート数は、０．２５μ膳フ ィルムについて３９．０００に減少し、１．０μ■フイルムについては２３　、 ０００に減少する。

異なるフィルム間での２つの試験成分の相対的保持率αには、ごくわずかな差が あるだけであるから、厚いフィルムでのプレート数の悪化は、フィルムの厚さに 起因する非平衡的分布から来るものであろう、これらの結果は、薄いフィルムは ど好適であり得ることを示唆する。

カーボワックス（ポリエチレングリコール）変性では、カラムプレート数におけ る非常に重要な改良が測定される。これはまた第２図にも示されている。減少し たプレート高さ！、９　（２５７に７分、アントラセン、に’＝３６．５）が、 ２μ薦○ＤＳ、３５ｃｍ　Ｘ　Ｏ，３２■（内径）カラムについて測定された。

このプレート数は、２μｍ粒子を用いるＬＣで報告された最高数を記録するもの である。この結果の理由は十分には理解されていない、カラムプレート数におけ る改良は、アントラセン分子が非極性であり、従って高度に極性のポリエチレン グリコール固定相に大きな可溶度を持たないことから結果するのかもしれない、 こうしてアントラセンはカラム壁から撥かれる。これが、両方の壁吸着効果（シ ラノールと痕跡金属）を最小にし、また溶質バンドのトラン。

スカラム領域の拡がりをも最小にするのであろう、ガラス表面上のシラノール基 のような吸着活性位置の不活性化もカラム効率における成る役割を演じるのでは ないかと推測される。

これまで集められた実験データから、充填マイクロポアカラムの壁のその他の化 学的変性をカラム性能の著しい改良のため使用し得るように思われる。

可能な固定相の数は、かなり大きく１層の厚さは大幅に変化する０選ばれるカラ ム形状はクロマトグラフの意図された用途に大いに依存する。これらの理論的考 察が利用され発展されて。

壁変性に対する系統的な根拠が応用され得ることが望まれる。

国際調査報告

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．液相クロマトグラフィに使用されるマイクロボアカラムであって、内径約６ ００μｍ以下である充填筒状溶融シリカカラムから成り、その内壁が化学的に不 活性化されていて、かつ固定相を化学的に結合されているマイクロボア・クロマ トグラフィ・カラム。
2. ２．前記固定相が充填材に結合した固定相と異なるものである請求の範囲１に記 載のマイクロボア・クロマトグラフィ・カラム。
3. ３．前記固定相が前記内壁上の表面吸着位置をマスクするように選ばれる請求の 範囲２に記載のマイクロボア・クロマトグラフィ・カラム。
4. ４．前記固定相が前記内壁上の表面吸着位置を創出するように選ばれる請求の範 囲２に記載のマイクロボア・クロマトグラフィ・カラム。
5. ５．前記固定相が前記内壁の表面上に親水性作用を強化するように選ばれる請求 の範囲２に記載のマイクロボア・クロマトグラフィ・カラム。
6. ６．前記固定相が前記内壁の表面上に疎水性作用を強化するように選ばれる請求 の範囲２に記載のマイクロボア・クロマトグラフィ・カラム。
7. ７．前記固定相が選択度、保持率、分解能またはサンプル容量を強化するように 選ばれる請求の範囲２に記載のマイクロボア・クロマトグラフィ・カラム。
8. ８．前記固定相がオルガノポリシロキサンである請求の範囲２に記載のマイクロ ボア・クロマトグラフィ・カラム。
9. ９．前記固定相が、メチルフェニルシロキサン、オクチルシロキサン、ジメチル ポリシロキサン、ポリエチレングリコール、ジメチルジフェニルポリシロキサン 、オクタデシルシロキサン、アミノプロピルシロキサンおよびシアノプロピルシ ロキサンから成る群から選ばれる請求の範囲８に記載のマイクロボア・クロマト グラフィ・カラム。
10. １０．液相クロマトグラフィに使用するマイクロボアカラムの製造方法であって 、 所望の長さと約６００μｍ以下である径をもつ溶融シリカ筒状カラムを選択し、 該カラムの内壁を不活性化し、 該内壁に固定相を化学的に結合し、かつ該カラムに均一に充填を行なう ことから成るマイクロボア・クロマトグラフィ・カラムの製造方法。
11. １１．前記固定相が充填材に結合した固定相と異なるものである請求の範囲１０ に記載のマイクロボア・クロマトグラフィ・カラムの製造方法。
12. １２．前記固定相がオルガノポリシロキサンである請求の範囲１０に記載のマイ クロボア・クロマトグラフィ・カラムの製造方法。
13. １３．前記固定相が、メチルフェニルシロキサン、オクチルシロキサン，ジメチ ルポリシロキサン．ポリエチレングリコール．ジメチルジフェニルポリシロキサ ン．オクタデシルシロキサン、アミノプロピルシロキサンおよびシアノプロピル シロキサンから成る群から選ばれる請求の範囲１２に記載のマイクロボア・クロ マトグラフィ・カラムの製造方法。