JPH0247550A - 架橋共重合体粒子の製造法およびカラム充填剤 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体クロマトグラフィー用カラム充填剤、特
に、逆相分配液体クロマトグラフィー用カラム充填剤と
して有用な架橋共重合体粒子の製造法およびカラム充填
剤に関する。

〔従来の技術〕

従来より液体クロマトグラフィーの一分離様式として、
試料の疎水性の相違による保持の強弱に基づき分離する
逆相分配クロマトグラフィーが知られており、一般的に
、逆相液体クロマトグラフィーで用いられるカラム充填
剤としては以下のものが知られている。

（１）シリカゲルの表面にオクタデシル基等を有するシ
ランカップリング剤で化学修飾した化学結合型シリカゲ
ル〔ジェイ・ジェイ・カークランド、ジェイ・ジ壬イ・
デステエファノ、ジャーナル・オブ・クロマトグラフィ
ー・サイエンス（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ　ｃｈｒｏｍａｔ
ｏｇｒａｐｈｙ　５ｃｉｅｎｃｅ）第８巻、３０９頁、
１９７０年〕 （２）スチレン−ジビニルベンゼン共重合体粒子〔エム
・デイ−・グリーサー、デイ−・ジエイ・ピートザンク
、アナリティカル・ケミストリー（＾ｎａｌｙｔｉｃａ
ｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）第４５巻、１３８３頁、１９
７３年〕 （３）長鎖アルキル鎖を持つメタクリル酸エステル系共
重合体粒子（特開昭６２−９０５３３号公報） 〔発明が解決しようとする課題〕 以上のうち（１）のシリカゲルは、アルカリに弱く、溶
離液のｐＨも２〜８と制限され、すべてのｐＨ範囲で用
いることができないという欠点があり、更に、シリカ表
面のすべてのシラノール基に化学結合させることは難し
く、未反応のシラノール基が残存していることから、塩
基性の試料について特異吸着をおこすという問題がある
。

また、（２）及び（３）の共重合体粒子は、（１）シリ
カゲルに関する問題は解決しているものの、各種溶媒間
での膨潤・収縮が激しく、カラム内の溶離液を変えて、
クロマトグラフィーを行うことが困難であるという問題
点がある。

本発明はこのような問題点を解決し、耐酸・耐アルカリ
性を有し、各種溶媒間での膨潤・収縮の差が小さい、逆
相分配液体クロマトグラフィー用カラム充填剤として有
用な架橋共重合体粒子を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコールのビ
ニルエステル又は炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコー
ルのビニルエーテル（Ｉ）と、グリシジルモノビニルエ
ステル又はグリシジルモノビニルエーテル（ＩＩ）と、
多価アルコールのポリビニルエステル又は多価アルコー
ルのポリビニルエーテル（ＩＩＩ）を水性懸濁重合させ
て得られるゲル粒子のグリシジル基を、グリシジル基と
反応しない酸の存在下で加水分解させることを特徴とす
る架橋共重合体粒子の製造法に関する。

本発明に用いられる脂肪族アルコールの脂肪族鎖は、分
離機能を付与するために必要であり、炭素原子数が５以
下の場合は分離精度が悪くなり、炭素原子数が２５以上
となると、合成が困難となり実用上適さない。

本発明に用いられる炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコ
ールのビニルエステル又は炭素原子数６〜２４の脂肪族
アルコールのビニルエーテル（Ｉ）としでは、炭素原子
数６〜２４の脂肪族アルコールのメタクリル酸エステル
、アクリル酸エステル或いはアリルエーテルなどが挙げ
られる。反応性、耐アルカリ性、工業的入手の容易なこ
とを考慮すると、ステアリルメタクリレートおよびラウ
リルメタクリレートが好ましい。

本発明に用いられるグリシジルモノビニルエステル又は
グリシジルモノビニルエーテルのグリシジル基は、ビニ
ル基で共重合した後、グリシジル基と反応しない酸の存
在下で加水分解され、水酸基を生成する。この水酸基の
働きにより、生成した架橋共重合体粒子の膨潤・収縮の
差を小さくすることができる。

本発明に用いられるグリシジルモノビニルエステル又は
グリシジルモノビニルエーテルとしては、メタクリル酸
グリシジル、アクリル酸グリシジル、アリルグリシジル
エーテルなどが挙げられるが、反応性、耐アルカリ性を
考慮すると、グリシジルメタクリレートが好ましい。

本発明に用いられる多価アルコールのポリビニルエステ
ル及び多価アルコールのポリビニルエーテルとしては、
例えばエチレングリコールジメタクリレート、エチレン
グリコールジアクリレート、プロピレングリコールジメ
タクリレート、プロピレングリコールジアクリレートの
ようなアルキレングリコールジビニルエステル、ポリエ
チレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレング
リコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジ
アクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレー
ト等のポリアルキレングリコールのジビニルエステル、
グリセリンのジ又はトリアクリレート、グリセリンのジ
又はトリメタクリレート、トリメチロールプロパンのジ
又はトリメタクリレート、トリメチロールプロパンのジ
又はトリアクリレート、テトラメチロールメタンのジ、
トリ又はテトラメタクリレート、テトラメチロールメタ
ンのジ、トリ又はテトラアクリレート、エチレングリコ
ールジアリルエーテル、プロピレングリコールジアリル
エーテル、ポリエチレングリコールジアリルエーテル、
ポリプロピレングリコールジアリルエーテル、グリセリ
ンのジ又はトリアリルエーテル、トリメチロールプロパ
ンのジ又はトリアリルエーテル、テトラメチロールメタ
ンのジ、トリ又はテトラアリルエーテル等が挙げられる
が、反応性及び生成した架橋共重合粒子の耐圧性を考慮
すると、多価アルコールのポリメタクリル酸エステルが
好ましい。そのなかでもエチレングリコールジメタクリ
レート、テトラメチロールメタンのジ、トリ又はテトラ
メタクリレートがより好ましい。

多価アルコールのポリビニルエステル又は多価アルコー
ルのポリビニルエーテル（ＩＩ［）は、５〜７０モル％
の範囲で使用されることが好ましい。

５モル％未満では、生成した架橋共重合体粒子の耐圧性
が劣る。７０モル％を超える場合は、生成した架橋共重
合体粒子の分離精度が悪くなる。

炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコールのビニルエステ
ル又は炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコールのビニル
エーテル（１）と、グリシジルモノビニルエステル又は
グリシジルモノビニルエーテル（ＩＩ）の比率は、（Ｉ
）が少なすぎると、逆相クロマトグラフィー用カラム充
填剤として分離精度が悪くなり、（ＩＩ）が少なすぎる
と、生成した架橋共重合体粒子の溶媒間での膨潤・収縮
の差が太き（なるために、（ｒ）／（ＩＩ）のモル比率
は、５〜０．０３の範囲であることが好ましい。

本発明において炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコール
のビニルエステル又は炭素原子数６〜２４の脂肪族アル
コールのビニルエーテル（Ｉ）と、グリシジルモノビニ
ルエステル又はグリシジルモノビニルエーテル（ＩＩ）
と、多価アルコールのポリビニルエステル又は多価アル
コールのポリビニルエーテル（ＩＩＩ）は、必要に応じ
て水と相溶しない有機溶媒の存在下に、水性懸濁重合さ
せ、架橋共重合体粒子とされる。

水性懸濁重合は水性媒体中で懸濁重合を行うものである
が、この水性媒体としては、水は必須であり、また、懸
濁系の安定性を阻害しない範囲で水溶性有機溶媒を溶解
した水を使用してもよい。

本発明において使用するため好適な重合開始剤としでは
、過酸化ベンゾイル、過酸化ジクロルベンゾイル、過酸
化ジクミル、過酸化ジー第３ブチル、２．５−ジ（ペル
オキシベンゾエート）ヘキシン−３，１，３−ビス（第
３ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、過酸化ラ
ウロイル、過酢酸第３ブチル、２，５−ジメチル−２，
５−ジ（第３ブチルペルオキシ）ヘキシン−３，２，５
ジメチル−２，５−ジ（第３−ブチルペルオキシ）ヘキ
サン及び過安患香酸第３ブチル、メチルエチルケトンペ
ルオキシド、メチルシクロヘキサノンペルオキシド等の
有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル及びジメチ
ルアゾジイソブチレート等のアゾ系化合物があり、これ
らの１種又は２種以上が使用できる。この使用量は、ビ
ニル系単量体の種類などにより決められるものであるが
、好ましくはビニル系単量体に対して０．１〜４．０重
量％使用される。

また、本発明において、分散剤として難溶性リン酸塩、
水溶性高分子保護コロイドなどを重合系に添加すること
ができる。

難溶性リン酸塩としては、リン酸三カルシウム、リン酸
マグネシウム等がある。高分子保護コロイドとしては、
ポリビニルアルコール、アルキルセルロース、ヒドロキ
シアルキルセルロース、カルボキシアルキルセルロース
等の水溶性セルロース誘導体、ポリアクリル酸ナトリウ
ム等がある。難溶性リン酸塩は重合系に存在する物質全
量に対して０．０１重量％以上、水溶性高分子保護コロ
イドは１〜Ｏ，ＯＯ１重量％の範囲で使用されるのが好
ましい。

その他、粒径調節等のために分散助剤として陰イオン系
界面活性剤を重合系に添加したり、単量体や水と相溶し
ない有機溶媒の水への溶解性を低下させる等のために水
溶性無機塩を重合系に添加することができる。

炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコールのビニルエステ
ル又は炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコールのビニル
エーテル（ＩＬグリシジルモノビニルエステル又はグリ
シジルモノビニルエーテル（ＩＩ）、多価アルコールの
ポリビニルエステル又は多価アルコールのポリビニルエ
ーテル（ＩＩ［）、分散剤、重合開始剤及び必要に応じ
て分散助剤、必要に応じて用いられる水と相溶しない有
機溶媒は、これらを予め混合して又は各々別々に水性媒
体に添加して分散させる。この場合、よく分散させるた
めに、ホモミキサー等により高速撹拌するのが好ましく
、この高速撹拌は、重合初期まで行うことができる。こ
れ以後の重合は、プロペラ撹拌機等を用いる普通の撹拌
下に行われる。

なお、水性媒体は、炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコ
ールのビニルエステル又は炭素原子数６〜２４の脂肪族
アルコールのビニルエーテル（Ｉ）、グリシジルモノビ
ニルエステル又はグリシジルモノビニルエーテル（ＩＩ
）、多価アルコールのポリビニルエステル又は多価アル
コールのポリビニルエーテル（ＩＩＩ）及び前記水と相
溶しない有機溶媒の総量に対して１〜５０重量倍使用す
るのが好ましい、この場合、水性媒体としては、水が使
用されるが、懸濁系の安定性を阻害しない範囲で水溶性
有機溶媒を溶解して含む水を使用してもよい。

懸濁重合で得られたゲル粒子のグリシジル基の加水分解
には、グリシジル基と反応しない酸を使用する。そのよ
うな酸としては、硫酸、過塩素酸、トルエンスルホン酸
、ベンゼンスルホン酸等がある。用いる酸溶液の初期の
濃度は、０．１　Ｎ〜５Ｎが好ましい。これより薄いと
、反応が進行せず、濃いとエステル結合の加水分解が起
こる傾向にある。また、酸溶液には、水が少なくとも１
０重量％以上含有されていることが好ましい。

上記酸溶液の調整用に用いられる溶媒としては酸及び水
と相溶し、酸及びグリシジル基に対して不活性なもので
あれば特に制限はなく、アセトン、メチルエチルケトン
、ジオキサン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル等
を用いてもよいが、これらの溶媒を用いずに単に水を溶
媒として用いても、特に問題はない。

用いられる酸溶液の量は、ゲル粒子が溶媒に浸漬するの
に十分な量があればよく、ゲル重量と同量以上あればよ
い。この反応は２５°Ｃ〜１００°Ｃで３〜１０時間行
うことが好ましい。ゲル粒子の有するグリシジル基は、
８０％以上が加水分解されることが好ましい。

このようにして１つのグリシジル基に酸を作用させて加
水分解すると、１つのグリシジル基が生成する。

重合時に水と相溶しない有機溶媒を添加することにより
生成した架橋共重合体粒子を多孔性にすることができる
。

本発明で用いられる水と相溶しない有機溶媒は、２５°
Ｃで水１００ｇに対しての溶解量が１５ｇ以下のもので
あり、例えばトルエン、ジエチルベンゼン、ドデカン、
イソアミルアルコール、クロロベンゼン、酢酸エチル、
酢酸プロピル、酢酸ブチル等がある。これらの溶媒は、
単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよ
い。これらの使用量は、単量体総量に対して０〜３００
重景％使電食れるのが好ましい。この水と相溶しない有
機溶媒が少なすぎると、得られる粒子を多孔性にしにく
くなり、多すぎると、得られる粒子の空隙率が太き（な
り、耐圧性が乏しくなる傾向にある。

以上のようにして得られた粒径１〜２ｏｏｕｍ、好まし
くは１〜１５μｍの球状粒子は、必要に応じて分級し、
逆相クロマトグラフィー用カラム充填剤として使用可能
である。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。

実施例１ （１）重合反応 ステアリルメタクリレート４０．５　ｇ、グリシジルメ
タクリレート７１．０ｇ、エチレングリコールジメタク
リレート８８．５　ｇ、トルエン２００　ｇ。

アゾビスイソブチロニトリル１．０ｇの混合物を０．１
重量％のメチルセルロース水溶液２．２２に懸濁させ、
ホモミキサーを使用して高速撹拌下、室温で１０分間は
ど混合し、その後普通のプロペラ撹拌装置に移して８０
°Ｃで６時間反応させて、水及び有機溶媒に不溶なゲル
粒子を得た。このゲルを一戸遇して集め、水２１、次い
でメタノール２！で洗浄後、風乾した。このゲルのグリ
シジル基量（塩酸〜塩化カルシウム法で測定）は、２ｔ
ｔｒｅｑ／ｇであった。

（２）加水分解反応 （１）で得られたゲル粒子１００ｇにメタノールを含浸
させた後、０．５　Ｎ硫酸１．０２に懸濁させ、８０°
Ｃで８時間反応させた。これを−濾過して集めよく洗浄
した後乾燥した。このゲルのグリシジル基量（塩酸−塩
化カルシウム法で測定）は、Ｏｍｅｑ／ｇであった。

実施例２ ステアリルメタクリレート５３．６　ｇ、グリシジルメ
タクリレート７１．０ｇ、エチレングリコールジメタク
リレート７５．４　ｇを使用した以外は、実施例Ｉと同
様に重合反応及び加水分解反応を行った。重合反応後の
グリシジル基量（塩酸−塩化カルシウム法で測定）は、
２ＩＩｌｅｑ／ｇ、加水分解反応後のグリシジル基量（
塩酸−塩化カルシウム法で測定）は、Ｏｍｅｑ／ｇであ
った。

実施例３ ステアリルメタクリレ−）６７．５ｇ、グリシジルメタ
クリレート７１．０ｇ、エチレングリコールジメタクリ
レート６１．５ｇを使用した以外は、実施例１と同様に
重合反応及び加水分解反応を行った。重合反応後のグリ
シジル基量（塩酸−塩化カルシウム法で測定）は、２　
ｍｅｑ　／　ｇ、加水分解反応後のグリシジル基量（塩
酸−塩化カルシウム法で測定）は、Ｏｍｅｑ／ｇであっ
た。

比較例１ ステアリルメタクリレート５３．６　ｇ、エチレングリ
コールジメタクリレート１４６．４　ｇを使用した以外
は、実施例１と同様に重合反応を行った。

比較例２ グリシジルメタクリレート１６０ｇ、エチレングリコー
ルジメタクリレート４０ｇを使用した以外は、実施例１
と同様に重合反応及び加水分解反応を行った。重合反応
後のグリシジル基量（塩酸塩化カルシウム法で測定）は
、４．５　ｍｅｑ／　ｇ　。

加水分解反応後のグリシジル基量（塩酸−塩化カルシウ
ム法で測定）は、Ｏｍｅｑ／ｇであった。

第１表に、実施例及び比較例で得られたゲルの膨潤度を
示した。膨潤度はゲル１ｇを１０ｄメスシリンダーに採
り、溶媒を１０ＩＩ１１の目盛まで添加し、よく分散さ
せた後、７２時間放置した時のゲルの容積をメスシリン
ダーの目盛より読みとった値で表した。第１表より、比
較例１以外は、溶媒による膨潤・収縮の差が小さ（、良
好であることが分かる。

応用例１ 実施例２で得られたゲルを振るい分けして、１０−１５
μｍの粒度とし、直径６，０ｍｍＸ１５０帥のステンレ
スカラムに充填した。このカラムでベンゼン、ナフタレ
ン、アントラセンを分離したクロマトグラムを第１図に
示す。第１図において、１．２及び３の符号は、それぞ
れベンゼン、ナフタレン、アントラセンの溶出容量のピ
ークを示すものである。移動相は、メタノール：水〔９
５：５（容積比）〕、流量は１．０戚／謔、検出はＵＶ
２５４ｎｍで行った。また、水１００％、メタノール１
００％を流した場合でも、カラムに空隙はなかった。

応用例２ 比較例２で得られたゲルを応用例１と同様に振るい分け
、カラム充填し、応用例１と同一条件でベンゼン、ナフ
タレン、アントラセンの分離ヲ行った。第２図にそのク
ロマトグラムを示したが、ベンゼン、ナフタレン、アン
トラセンは分離されず、逆相系充填剤としては使用でき
なかった。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、耐酸性及び耐アルカリ性に優れ
、各種溶媒間での膨潤・収縮の差が小さく、逆相分配ク
ロマトグラフィー用カラム充填剤として有用な架橋共重
合体粒子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例２によって製造したゲル粒子
を充填剤として用いた応用例１において得られたクロマ
トグラム、第２図は、比較例２によって製造したゲル粒
子を充填剤として用いた応用例２において得られたクロ
マトグラムである。 符号の説明 １・・・ベンゼンの溶出ピーク ２・・・ナフタレンの溶出ピーク ３・・・アントラセンの溶出ピーク 溶叔各１（γＬ） 第 図 溶 払路量（７ｒｔｌ） 拓 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコールのビニルエ
   ステル又は炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコールのビ
   ニルエーテル（ I ）と、グリシジルモノビニルエステ
   ル又はグリシジルモノビニルエーテル（II）と、多価ア
   ルコールのポリビニルエステル又は多価アルコールのポ
   リビニルエーテル（III）を水性懸濁重合させて得られ
   るゲル粒子のグリシジル基を、グリシジル基と反応しな
   い酸の存在下で加水分解させることを特徴とする架橋共
   重合体粒子の製造法。 ２、炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコールのビニルエ
   ステル又は炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコールのビ
   ニルエーテル（ I ）と、グリシジルモノビニルエステ
   ル又はグリシジルモノビニルエーテル（II）と、多価ア
   ルコールのポリビニルエステル又は多価アルコールのポ
   リビニルエーテル（III）を水性懸濁重合させる際に、
   多価アルコールのポリビニルエステル又は多価アルコー
   ルのポリビニルエーテル（III）を５〜７０モル％の範
   囲で配合する請求項１記載の架橋共重合体粒子の製造法
   。 ３、炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコールのビニルエ
   ステル又は炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコールのビ
   ニルエーテル（ I ）と、グリシジルモノビニルエステ
   ル又はグリシジルモノビニルエーテル（II）と、多価ア
   ルコールのポリビニルエステル又は多価アルコールのポ
   リビニルエーテル（III）を水性懸濁重合させる際に、
   炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコールのビニルエステ
   ル又は炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコールのビニル
   エーテル（ I ）と、グリシジルモノビニルエステル又
   はグリシジルモノビニルエーテル（II）を（ I ）／（
   II）のモル比で５〜０．０３で配合する請求項１又は２
   記載の架橋共重合体粒子の製造法。 ４、炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコールのビニルエ
   ステル又は炭素原子数６〜２４の脂肪族アルコールのビ
   ニルエーテル（ I ）がラウリルメタクリレート又はス
   テアリルメタクリレートである請求項１、２又は３記載
   の架橋共重合体粒子の製造法。 ５、グリシジルモノビニルエステル又はグリシジルモノ
   ビニルエーテル（II）がグリシジルメタクリレートであ
   る請求項１、２、３又は４記載の架橋共重合体粒子の製
   造法。 ６、多価アルコールのポリビニルエステル又は多価アル
   コールのポリビニルエーテル（III）が多価アルコール
   のポリメタクリル酸エステルである請求項１、２、３、
   ４、又は５記載の架橋共重合体粒子の製造法。 ７、請求項１記載の架橋共重合体粒子からなる逆相クロ
   マトグラフィー用カラム充填剤。