JP2004099790A - 改質されたポリマー粒子、クロマトグラフィー用充填剤、それらの製造方法及びクロマトグラフィー用カラム - Google Patents
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-
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Abstract
【課題】エステル結合を含むポリマー粒子を強酸性または強アルカリ性溶液下で使用した場合に見られるエステル結合の加水分解によるカルボキシル基の遊離を抑制し、ポリマー粒子の酸・アルカリ耐久性を向上させることを課題とする。
【解決手段】エステル結合を含有するポリマー粒子を酸またはアルカリの含水溶液で処理することにより、その表面に露出した加水分解しやすいエステル結合をあらかじめ加水分解しカルボキシル基を遊離させ、更にその遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングすることにより、上記課題を解決できる。
【選択図】 なし
【解決手段】エステル結合を含有するポリマー粒子を酸またはアルカリの含水溶液で処理することにより、その表面に露出した加水分解しやすいエステル結合をあらかじめ加水分解しカルボキシル基を遊離させ、更にその遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングすることにより、上記課題を解決できる。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子、改質されたクロマトグラフィー用充填剤、その製造方法、改質方法及び該充填剤を用いたクロマトグラフィー用カラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からアクリレート及びメタクリレート系のポリマー粒子はイオン交換用樹脂や各種クロマトグラフィー用充填剤として利用されている。しかし分子内にエステル結合を含有することから酸またはアルカリ溶液中で使用するとエステル結合の加水分解による強度の低下、又はクロマトグラフィー用充填剤として用いた時には遊離したカルボキシル基による分析パターンの変化等が起こるため、使用可能な溶液のｐＨ範囲に制限があった。
【０００３】
クロマトグラフィー用充填剤の使用例として陰イオン分析用クロマトグラフィーが挙げられる。陰イオンクロマトグラフィーにはサプレッサー法（サプレッサーを使う方法）とノンサプレッサー法（サプレッサーを使わない方法）がある。サプレッサー法では溶離液として炭酸バッファーや水酸化ナトリウム等のｐＨ１０以上のアルカリ溶液が用いられ、一方のノンサプレッサー法ではｐ−ヒドロキシ安息香酸、フタル酸、トリメシン酸等の弱酸性溶液が用いられる。そのため従来のアクリレート及びメタクリレート系の充填剤はノンサプレッサー法用の充填剤としてのみに使用が制限されていた（特許文献１参照。）。
【０００４】
また、アクリレート及びメタクリレート系のエステル結合を含む陰イオン交換体をアルカリ溶液で処理しエステル結合を分解し、水酸基及び／またはカルボキシル基を生成させることを特徴とした陰イオン交換体の製造方法、陰イオン交換体、及びそれを用いた陰イオンの測定方法が示されている（特許文献２参照）。しかしこの場合、エステル結合を含むポリマーを酸またはアルカリの含水溶液で処理する目的は、水酸基及び／またはカルボキシル基を遊離させ、これら遊離基を利用して分析時の陰イオンの保持時間を調節するためのものである。
【０００５】
その他のクロマトグラフィー用充填剤の使用例として逆相クロマトグラフィーが挙げられる。逆相カラム用の充填剤としてオクタデシル化シリカゲル（以下、「ＯＤＳ」という。）などのシリカ系粒子が最もよく用いられているが、化学的安定性に問題があることからポリマー粒子も用いられており、アクリレート系またはメタクリレート系の充填剤として、エチレングリコールジメタクリレート／アルキルメタクリレート共重合体、グリセリンジメタクリレート単独重合体にオクタデカノイル基を導入したものなどが挙げられる。
【０００６】
シリカ系粒子には、未反応のシラノール基が残っている場合が多く、そのため逆相カラム用として十分な分離性能が得られないことがある。シラノール基残存量の程度は、充填カラムにピリジンなどの有機塩基を注入し、そのピーク形状を比較することによって調べることができ、一般に残存シラノール基が多いほどピークのテーリングが激しくなることが知られている。
【０００７】
シリカ系充填剤に見られるような上記問題の解決法として、残存シラノール基を不活性基でキャッピングする方法があり、最近ではより高密度にキャッピングを行なう方法として、不活性ガス雰囲気下の密閉容器中で一部錯体化合物を形成する２種の末端付加剤を反応させる方法（特開平１０−７２５７９）、超臨界流体中で化学修飾剤と反応させる方法（特開平９−４９８２９）などが報告されている。
【０００８】
一方でポリマー粒子を充填したカラムは、シリカカラムに比べて化学的安定性が優れているという長所を持つが、▲１▼保持容量のロット差が大きい、▲２▼保持容量の再現性が悪い、▲３▼テーリングが激しい、▲４▼理論段数が低い、等の点においてシリカカラムのレベルには至っていないため、市販されているポリマー系分配吸着カラムの種類は極めて少なく、使用される機会も非常に限られる。これらの問題点は、特に塩を全く添加しない溶離液を用いるときに、顕著に現れる。この問題点をポリマー系充填剤の遊離カルボキシル基を、不活性基によりキャッピングして上記ポリマー粒子の課題を解決したことが示されている（特許文献３参照）。しかし、この場合も酸・アルカリ耐久性は十分とは言えず、使用溶離液のｐＨ範囲には制限があった。
【０００９】
また特願２００１−３０２８３８において、ポリマー粒子を架橋性エポキシ化合物で被い且つ炭素鎖をエーテル結合で導入した充填剤が、高い酸・アルカリ耐性を有することが示されている。しかしこれらの場合でも、アクリレート系またはメタクリレート系の粒子を基材ゲルとして用いた場合、強酸または強アルカリ溶液を溶離液として使用すると粒子表面に露出したエステル結合が加水分解され新たな遊離カルボキシル基が生成してしまうため、分析時に使用可能な溶離液のｐＨ範囲に制限がある。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２２１１７９号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９４１１７号公報
【特許文献３】
特開２０００−３１０６２３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、エステル結合を含むポリマー粒子を液体クロマトグラフィー分析に用いるに際し、強酸または強アルカリ溶液下でも使用可能な酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子を提供することを課題の一つとする。すなわち、本発明は、酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子、改質されたクロマトグラフィー用充填剤、その製造方法及びそれを用いたクロマトグラフィー用カラムを提供することを課題の一つとする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、エステル結合を含有するポリマー粒子を酸またはアルカリの含水溶液で処理することにより、液に接触し易く加水分解し易いエステル結合をあらかじめ加水分解してカルボキシル基を遊離させ、更にその遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングすることによって、ポリマー粒子の酸・アルカリ耐久性が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち本発明は、例えば、次の事項に関する。
【００１４】
［１］エステル結合を含有するポリマー粒子を酸またはアルカリの含水溶液で処理することにより、一部のエステル結合を加水分解してカルボキシル基を遊離させ、更にその遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングすることを特徴とする酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
【００１５】
［２］一部のエステル結合が、液に接触し易いエステル結合であることを特徴とする［１］に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
【００１６】
［３］アミド化に使用するアミンが式（１）
ＮＨＲ１Ｒ２ （１）
（Ｒ１、Ｒ２は独立に水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする［１］に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
【００１７】
［４］アミド化に使用するアミンが式（２）
ＮＨ２Ｒ３ （２）
（Ｒ３は水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする［３］に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
【００１８】
［５］ポリマー粒子を内径４．６ｍｍ長さ１５０ｍｍのカラムに充填したものを用いて次の方法でアルカリ耐久性を評価したときに、アルカリ溶離液通液後のピリジン保持能の増加率が５０％以下である酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
評価方法： ▲１▼アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
▲２▼同じカラムにアセトニトリル／０．０１モル水酸化ナトリウム水溶液＝５０／５０のアルカリ溶離液を流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして４時間通液した後、アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
▲３▼▲１▼のピリジン保持能に対する▲２▼のピリジン保持能を比較する。
【００１９】
［６］ポリマー粒子の平均粒径が１〜５０μｍであることを特徴とする［１］〜［５］のいずれかに記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
【００２０】
［７］エステル結合を含有するポリマー粒子を酸またはアルカリの含水溶液で処理することにより、一部のエステル結合を加水分解してカルボキシル基を遊離させ、更にその遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングすることを特徴とする酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子を使用することを特徴とするクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。
【００２１】
［８］一部のエステル結合が、液に接触し易いエステル結合であることを特徴とする［７］に記載のクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。
【００２２】
［９］アミド化に使用するアミンが式（１）
ＮＨＲ１Ｒ２ （１）
（Ｒ１、Ｒ２は独立に水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする［７］に記載のクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。
【００２３】
［１０］アミド化に使用するアミンが式（２）
ＮＨ２Ｒ３ （２）
（Ｒ３は水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする［９］に記載のクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。
【００２４】
［１１］ポリマー粒子を内径４．６ｍｍ長さ１５０ｍｍのカラムに充填したものを用いて次の方法でアルカリ耐久性を評価したときに、アルカリ溶離液通液後のピリジン保持能の増加率が５０％以下である酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子を使用することを特徴とするクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。
評価方法： ▲１▼アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
▲２▼同じカラムにアセトニトリル／０．０１モル水酸化ナトリウム水溶液＝５０／５０のアルカリ溶離液を流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして４時間通液した後、アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
▲３▼▲１▼のピリジン保持能に対する▲２▼のピリジン保持能を比較する。
【００２５】
［１２］ポリマー粒子の平均粒径が１〜５０μｍであることを特徴とする［７］〜［１１］のいずれかに記載のクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。
【００２６】
［１３］エステル結合を含有するポリマー粒子を酸またはアルカリの含水溶液で処理することにより、一部のエステル結合を加水分解してカルボキシル基を遊離させ、更にその遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングすることを特徴とする酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子の製造方法。
【００２７】
［１４］一部のエステル結合が、液に接触し易いエステル結合であることを特徴とする［１３］に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子の製造方法。
【００２８】
［１５］アミド化に使用するアミンが式（１）
ＮＨＲ１Ｒ２ （１）
（Ｒ１、Ｒ２は独立に水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする［１３］に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子の製造方法。
【００２９】
［１６］アミド化に使用するアミンが式（２）
ＮＨ２Ｒ３ （２）
（Ｒ３は水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする［１５］に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子の製造方法。
【００３０】
［１７］ポリマー粒子が内径４．６ｍｍ長さ１５０ｍｍのカラムに充填したものを用いて次の方法でアルカリ耐久性を評価したときに、アルカリ溶離液通液後のピリジン保持能の増加率が５０％以下であることを特徴とする［１３］〜［１６］のいずれかに記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子の製造方法。
評価方法： ▲１▼アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
【００３１】
▲２▼同じカラムにアセトニトリル／０．０１モル水酸化ナトリウム水溶液＝５０／５０のアルカリ溶離液を流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして４時間通液した後、アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
【００３２】
▲３▼▲１▼のピリジン保持能に対する▲２▼のピリジン保持能を比較する。
【００３３】
［１８］ポリマー粒子の平均粒径が１〜５０μｍであることを特徴とする［１３］〜［１６］のいずれかに記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
【００３４】
［１９］［６］〜［１２］のいずれかに記載のクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤を製造する際に、酸またはアルカリの含水溶液による加水分解処理とアミド化によるキャッピング処理の一方または両方をポリマー系充填剤をカラムに充填した状態で行なうことを特徴とするクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤の製造方法。
【００３５】
［２０］［６］〜［１２］のいずれかに記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤を用いるクロマトグラフィー用カラム。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明は、エステル結合を含有するポリマー粒子を液体クロマトグラフィーに使用するに際し、液に接触し易く、加水分解し易いエステル結合を予め加水分解し、カルボキシル基を遊離させ、そのカルボキシル基をアミド化してキャッピングすることにより、クロマトグラフィー分析の使用中におこるエステル加水分解を抑制し、ポリマー粒子の酸・アルカリ耐久性を改質し、安定した分析を可能とするものである。
【００３７】
すなわち、特許文献３においては、ポリマー粒子を重合し、製造した際に生じているカルボキシ基をキャッピングしているのに対し、本発明では、加水分解をし易いエステル結合を積極的に加水分解せしめており、このことにより、酸・アルカリ耐久性を著しく改善している。
【００３８】
本発明の方法で改質を施す対象となるポリマー粒子は、分子内にエステル結合を含有するものであり、例えばポリエステル構造を含む架橋性粒子等が対象となる。さらに、問題となるエステル結合が構造の一部に含まれているポリマー粒子であっても、そのエステル結合が酸・アルカリ耐久性を低下させる原因になっていると考えられる場合は、本発明の方法で改質を施す対象となる。
【００３９】
ポリエステル構造を含むポリマー粒子の例としては、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート／アルキル（メタ）アクリレート共重合体、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート単独重合体、グリセリンジ（メタ）アクリレート／アルキル（メタ）アクリレート共重合体、グリセリンジ（メタ）アクリレート単独重合体及びそれを修飾したもの、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート／グリセリンジ（メタ）アクリレート共重合体及びそれを修飾したもの、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート／アルキル（メタ）アクリレート共重合体、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート単独重合体、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート／アルキル（メタ）アクリレート共重合体及びそれを修飾したもの、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート単独重合体及びそれを修飾したもの、ビニル（メタ）アクリレート単独重合体、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート／グリシジル（メタ）アクリレート共重合体のオキシラン環を加水分解あるいは修飾したものなどが挙げられる。
【００４０】
問題となるエステル結合が構造の一部に含まれているポリマー粒子の例としては、上記例示にあるようなエステル構造に加えて、アミド、イミド、アルコール、エーテル、芳香環、アルキル鎖などから選ばれる一つあるいは複数の部分構造を同時に含むもの、などが挙げられる。
【００４１】
これらのポリマー粒子にはエステル結合が含まれるため、これらを酸またはアルカリの含水溶液中で使用した時に粒子表面に露出したエステル結合が加水分解されてしまうので、酸・アルカリ耐久性は低い。
【００４２】
本発明でいう改質されたポリマー粒子とは、上に例示したようなエステル結合を含有するポリマー粒子の表面に露出した加水分解され易いエステル結合を酸またはアルカリの含水溶液であらかじめ切断し、生成した遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングしたものすべてを含むものである。
【００４３】
アミド結合はエステル結合より加水分解されにくい（ＰＲＯＴＥＣＴＩＶＥ ＧＲＯＵＰＳ ｉｎ ＯＲＧＡＮＩＣ ＳＹＮＴＨＥＳＩＳ 第３版 ４４２ページ中段 参照）ので、液に接触し易いエステル結合をあらかじめ切断し、生成した遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングしてアミド結合に変換しておけば、酸またはアルカリ溶液中で使用してもカルボキシル基の生成を抑制することができ、ポリマー粒子の耐久性が向上する。
【００４４】
すなわち、本発明の液に接触し易いエステル結合とは、ポリマーの比較的表面にあるエステル結合である。この様なエステル結合をアミド結合に変換することにより、上記の様にポリマー表面が加水分解されにくいアミド結合で保護される。その為、酸またはアルカリ処理で、加水分解しなかったエステル結合は、カラム等としての使用時には更に液に接触しにくくなる。そのことにより、ポリマー粒子の酸・アルカリ耐久性が増すと考えられる。
【００４５】
本発明において改質対象となるポリマー粒子は、用途により種々の大きさのものが可能である。中でもクロマトグラフィー用充填剤としては平均粒径１〜５０μｍのものを用いるのがよく、好ましくは１．５〜３０μｍ、より好ましくは２〜１０μｍのものを用いる。平均粒径が１μｍより小さい場合は、カラム圧力が上がりすぎて粒子の強度限界を越えてしまうため好ましくなく、５０μｍより大きい場合は，分離能が低く実用上好ましくない。
【００４６】
本発明において、ポリマー粒子表面に露出したと考えられ加水分解され易いエステル結合を切断するために、酸またはアルカリの含水溶液で処理する方法について、その具体例を述べる。
【００４７】
酸の含水溶液としては、塩酸や硫酸等の水溶液を用いることができる。これらの水溶液がポリマー粒子に馴染みにくい場合は、強酸溶液中で反応しない水溶性有機溶媒、例えばジメチルスルホキシド等を適当量加えたうえで使用してもよい。濃度はポリマー粒子表面のエステル結合を加水分解可能であれば特に限定されないが、溶液のｐＨが３以下、好ましくはｐＨが１〜２になるように適宜調節しポリマー粒子を懸濁させる。反応温度はポリマー粒子表面のエステル結合を加水分解可能であれば特に限定されないが、２０℃以上１００℃以下、好ましくは３０℃以上８０℃以下、更に好ましくは４０℃以上６０℃以下に設定する。反応時間もポリマー粒子表面のエステル結合を加水分解可能であれば特に限定されないが、３０分以上２４時間以下、好ましくは３０分以上１０時間以下、更に好ましくは１時間以上６時間以下攪拌、反応する。
【００４８】
アルカリの含水溶液としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等の水酸化物の水溶液を用いることができる。これらの水溶液がポリマー粒子に馴染みにくい場合は、強アルカリ溶液中で反応しない水溶性有機溶媒、例えばジメチルスルホキシド等を適当量加えたうえで使用してもよい。濃度はポリマー粒子表面のエステル結合を加水分解可能であれば特に限定されないが、溶液のｐＨが１０以上１４以下、好ましくはｐＨが１１〜１３になるように適宜調節しポリマー粒子を懸濁させる。反応温度はポリマー粒子表面のエステル結合を加水分解可能であれば特に限定されないが、２０℃以上１００℃以下、好ましくは３０℃以上８０℃以下、更に好ましくは４０℃以上６０℃以下に設定する。反応時間もポリマー粒子表面のエステル結合を加水分解可能であれば特に限定されないが、２０分以上２４時間以下、好ましくは３０分以上１０時間以下、更に好ましくは１時間以上６時間以下攪拌、反応する。
【００４９】
上記の様なエステル結合の加水分解の条件におけるｐＨ、反応温度、反応時間の範囲は、単独に調整し、用いてもよいが、全ての条件を組み合わせて用いることが望ましい。
【００５０】
本発明においてキャッピングに用いられるアミド化の具体的方法を述べる。
【００５１】
アミド化に使用するアミンは、遊離したカルボキシル基をキャッピングできれば、基本的には制限はないが、アミド化の際の反応性、立体障害による導入の制限、アミドとなった時の安定性等を考慮すると式（１）
ＮＨＲ１Ｒ２ （１）
（Ｒ１、Ｒ２は独立に水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンが好ましく用いられる。
【００５２】
より好ましくは、式（２）
ＮＨ２Ｒ３ （２）
（Ｒ３は水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表される１級アミンが望ましい。
【００５３】
置換基の大きさとしては、小さいほど、立体障害が小さいので導入効率が上がり、改質前のポリマー粒子の疎水性に大きな変化を及ぼさないなどの利点がある。しかしながら、キャッピングすべき遊離カルボキシル基の量が極めて少ない場合には、比較的大きい不活性基を導入しても疎水性の変化が少なくてすむためある程度の大きさを有していても使用可能である。すなわち、アルキルアミンにおいては、アルキル基が、炭素数１８以下のものから、好ましくは炭素数１２以下のものから、更に好ましくは炭素数６以下のものから、殊更好ましくは炭素数４以下のものから選ぶのが好ましい。
【００５４】
例示すれば、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、１−プロピルアミン、イソプロピルアミン、１−ブチルアミン、イソブチルアミン、ｔ−ブチルアミン、１−へキシルアミン、シクロヘキシルアミン、１−オクチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ（１−プロピル）アミン等を例示することができる。
【００５５】
本発明におけるアミド化は、ペプチド合成などで使われる一般的方法が適用できる。ただし、改質を施すポリマー粒子の遊離カルボキシル基以外の部分に好ましくない変化を及ぼさないことが必要である。さらに、導入効率、扱いやすさ、コストなど実用面を考慮すると、以下のような試薬の組み合わせでアミド化を行うことが好ましく用いられる。
【００５６】
（Ａ）▲１▼クロロ蟻酸エチルなどの混合酸無水物生成用試薬；トリエチルアミンなどの三級アミン；クロロホルムなどの有機溶媒、次いで、▲２▼式（１）で表されるアミン。
【００５７】
（Ｂ）１−プロピルアミンなどの式（２）で表されるアミン；Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピルカルボジイミドなどの脱水縮合剤；トルエン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどの有機溶媒。
【００５８】
本発明におけるエステル結合を含有するポリマー粒子の改質方法は、ポリマー粒子を上記酸またはアルカリの含水溶液で処理し、更に上記アミド化試薬を含む溶液または懸濁液を接触させることを特徴とする。
【００５９】
すなわち、まず酸またはアルカリの含水溶液で処理することによりポリマー粒子表面に露出しいると考えられる加水分解を受け易いエステル結合を加水分解し、更にアミド化試薬を含む溶液または懸濁液をポリマー粒子に接触させることによって、遊離したカルボキシル基をアミド基に変換するのである。
【００６０】
改質を施されるポリマー粒子は、あらかじめカラムに充填されていてもいなくてもかまわない。すなわち、酸またはアルカリの含水溶液による加水分解処理とアミド化によるキャッピング処理の一方または両方を、ポリマー粒子がカラムに充填された状態で行なってもよい。充填された状態で処理するには、試薬を含む溶液または懸濁液をカラムに送り込む方法が用いられる。送り込みの量・温度・速度・時間に関するパターン、送り込み後の静置条件等については、反応を完結させるための必要に応じて適宜設定される。
【００６１】
液に接触し易いエステル結合を含有するポリマー粒子が充填された従来の液体クロマトグラフィー用カラムでは、強酸性または強アルカリ性の溶離液を通液する前後において、ピリジンなどの有機塩基の溶出時間及びピーク形状が大きく変化することがある。それに対して、本発明のポリマー粒子が充填された液体クロマトグラフィー用カラムでは、強酸性または強アルカリ性の溶離液を通液する前後における、ピリジンなどの有機塩基の溶出時間及びピーク形状の変化は、顕著に抑制されている。
【００６２】
液に接触し易いエステル結合を含有するポリマー粒子が充填された従来の液体クロマトグラフィー用カラムで測定時に見られた上記の問題点は、強酸性または強アルカリ性の溶離液を通液する時にポリマー粒子表面に露出していたエステル結合が加水分解され、遊離カルボキシル基が生成されることに起因していると考えられる。遊離カルボキシル基はプロトン型（Ｒ−ＣＯＯＨ）と金属型（Ｒ−ＣＯＯＭ）が共存すると考えられる。ピリジンなどの有機塩基（以下、「ピリジン」という。）の吸着を大きくするのは、主に前者である。これはプロトン型（Ｒ−ＣＯＯＨ）の近傍では局部的にｐＨが低くなっているため、ピリジンとピリジニウムイオンの平衡が後者に傾き、Ｒ−ＣＯＯ（−）→ＨＮＣ５Ｈ５（＋）というイオン結合を生じ易くなるからである。この現象は塩を全く添加しない溶離液を用いると更に顕著に現れる。というのは、溶離液に微量の金属が混在していると、それがプロトン型（Ｒ−ＣＯＯＨ）の近傍を通るときに捕捉され、カラム内に濃縮されていく。その結果、金属型（Ｒ−ＣＯＯＭ）が増加し、ピリジンは吸着されにくくなるからである。アルカリ耐久性を正確に評価するためには金属型（Ｒ−ＣＯＯＭ）をプロトン型（Ｒ−ＣＯＯＨ）に変換する必要がある。そのためピリジンを分析する前にカラムにリン酸等を含有した酸溶液を通液すればよい。
【００６３】
これらの点から、評価対象カラムに対して強酸性または強アルカリ性の溶離液を通液する前後でピリジン分析をすれば、改質の効果を明確に検出することができる。
【００６４】
すなわち、エステル結合が加水分解され遊離カルボキシル基が生成すると、ピリジンの保持容量が増大し且つピーク形状がテーリングするため、本発明における改質後のポリマー粒子を改質前のポリマー粒子と比較することにより、本発明の効果を検知することが可能である。
【００６５】
上記方法により、酸またはアルカリの含水溶液による加水分解処理とアミド化によるキャッピング処理からなる、ポリマー粒子の酸・アルカリ耐久性の改質効果を、明らかにすることができた。
【００６６】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。実施例１では、逆相液体クロマトグラフィーカラム用に好適なポリマー系充填剤の製造過程を、最初の基材ゲルの調製から最後の炭素鎖の導入に至るまで一貫して記載するが、本発明に本質的に関わる部分は、工程３及び工程４である。このように、本発明の方法は、ポリマー粒子を製造する一連の工程の途中に挿入して利用することが可能である。
【００６７】
（実施例１）
＜工程１：基材架橋重合体粒子合成＞
グリセリンジメタクリレート２０００ｇと１−ヘキサノール９００ｇの混合液に、２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）３０ｇを溶解させ、油相を調製した。一方、ポリビニルアルコール（クラレ株式会社製クラレポバールＰＶＡ−２２４）１８０ｇを水３リットルに溶解させ、そこへ水７リットル、次いで塩化ナトリウム２４０ｇを水２リットルに溶解させた溶液及びドデシル硫酸ナトリウム１５ｇを水４８５ｍｌに溶解させた溶液を加えて混合し、水相を調製した。２０Ｌのステンレス製容器内で上記油相と上記水相を混合し、高速分散機（ホモジナイザー）にかけ、回転数と分散時間を調節することにより、油滴の最大粒子径が３μｍになるように調整した。
【００６８】
次いで、１５０ｒｐｍで撹拌しながら、７０℃で４時間反応を行った。生成した架橋重合体粒子を遠心分離（２０００ｒｐｍ、１０分間）して上澄みを捨て、沈澱を７０℃の温水１２リットルに分散（超音波洗浄器使用）後、７０℃で３時間撹拌した。これを吸引濾過し、漏斗上のゲルを７０℃の温水６０リットル、次いでアセトン１８リットルで洗浄した後、ステンレス製バットに広げて風乾し、さらに６０℃で２４時間減圧乾燥した。これを風力分級装置で分級し、重量平均粒子径３μｍの架橋重合体粒子（以下、「基材ゲル」という。）７１６ｇを得た。
【００６９】
＜工程２：徹底洗浄＞
工程１で得られた基材ゲル５０ｇに純水５００ｍｌを加え、６０℃で５時間加熱撹拌した後、粒子を濾取し、７０℃の温水２０００ｍｌ、メタノール３００ｍｌで順次洗浄した。これをステンレス製バットに広げて風乾後、更に６０℃で２４時間減圧乾燥し、徹底洗浄済み基材ゲル４９ｇを得た。
【００７０】
＜工程３：アルカリの含水溶液による加水分解処理＞
工程２で得られた徹底洗浄済み基材ゲル１０ｇを０．１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液５０ｍｌに分散させ、５０℃で２時間撹拌した。反応液を吸引濾過し、漏斗上のゲルを０．０１Ｎ塩酸溶液１００ｍｌ、水５００ｍｌ、アセトン１００ｍｌで順次洗浄した。これをステンレス製バットに広げて風乾後、さらに６０℃で３時間減圧乾燥し、加水分解処理済みゲル１０ｇを得た。
【００７１】
＜工程４：アミド化キャッピング＞
工程３で得られた加水分解処理済みゲル１０ｇを２５℃のクロロホルム５０ｍｌに分散させた。それを２５℃の水浴中で撹拌しながら、まずトリエチルアミン２．３ｇを添加し、５分後にクロロ蟻酸エチル２．５ｇを添加した。それから３０分後、１−プロピルアミン１．６ｇを添加し、その後３時間反応させた。反応混合物を吸引濾過し、漏斗上のゲルをクロロホルム１００ｍｌ、水５００ｍｌ、アセトン１００ｍｌで順次洗浄した。これをステンレス製バットに広げて風乾後、さらに６０℃で３時間減圧乾燥し、アミド化キャッピング済みゲル１０ｇを得た。
【００７２】
＜工程５：表面架橋及びエポキシ開環反応＞
工程４で得られたアミド化キャッピング済みゲル１０ｇとエチレングリコールジグリシジルエーテル１ｇをトルエン５０ｍｌに加え、４０℃の水浴中で撹拌下、三ふっ化ほう素ジエチルエーテル錯体０．５ｇを添加し、３時間反応させた。反応混合物を吸引濾過し、漏斗上のゲルをアセトン１００ｍｌ、次いで水５００ｍｌで洗浄した。ゲルを反応容器に移し０．１Ｎ塩酸５０ｍｌを加え５０℃で１時間反応させた。これを吸引濾過し、漏斗上のゲルを水５００ｍｌ、次いでアセトン１００ｍｌで洗浄した。これをステンレス製バットに広げて風乾後、さらに６０℃で３時間減圧乾燥し、表面架橋済みゲル１１．５ｇを得た。
【００７３】
＜行程６：Ｃ１８化反応＞
工程５で得られた表面架橋済みゲル１０ｇとオクタデシルグリシジルエーテル３ｇをトルエン１００ｍｌに分散させ、４０℃の水浴中で撹拌下、三ふっ化ほう素ジエチルエーテル錯体０．５ｇを添加し、３時間反応させた。反応混合物を吸引濾過し、漏斗上のゲルをトルエン１００ｍｌ、テトラヒドロフラン３００ｍｌ、水５００ｍｌ、アセトン１００ｍｌで順次洗浄した。これをステンレス製バットに広げて風乾後、さらに６０℃で３時間減圧乾燥し、炭素鎖導入済みゲル１０．５ｇを得た。
【００７４】
＜修飾ゲルの充填＞
工程６で得られた炭素鎖導入済みゲルを、内径４．６ｍｍ×長さ１５０ｍｍのステンレス製カラムにスラリー法で充填し、逆相クロマトグラフィー用カラムを作製した（以下「カラムＡ」という。）。
【００７５】
（比較例１）
実施例１のカラム製造工程において工程３及び工程４を除いて作製した（以下「カラムＢ」という。）。
【００７６】
（比較例２）
実施例１のカラム製造工程において工程４を除いて作製した（以下「カラムＣ」という。）。
【００７７】
（１．アルカリ耐久性の比較）
実施例１（カラムＡ）、比較例１（カラムＢ）のアルカリ耐久性を以下の方法で評価した。また、アミド化キャッピングの効果を明確にするため比較例２（カラムＣ）のピリジン／フェノール試験結果も示した。
【００７８】
１−１．アルカリ耐久性評価方法
１−１−１．初期状態のピリジン／フェノール試験
まず、試験対象カラムに酸性溶離液を以下の条件で通液する。これは、遊離カルボキシル基が存在する場合にそれをプロトン型（ＲＣおおＨ）に偏らせるためである。
・溶離液：ＣＨ３ＣＮ／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０（ｖ／ｖ）
・流量：０．３ｍｌ／ｍｉｎ
・カラム温度：２５℃
・通液時間：３０分
続いて下記の条件に変更し、３０分以上液置換をした後でピリジンとフェノールを分析する。
・溶離液：ＣＨ３ＣＮ／Ｈ２Ｏ＝３０／７０（ｖ／ｖ）
・流量：１．００ｍｌ／ｍｉｎ
・カラム温度：４０℃
【００７９】
１−１−２．強アルカリ性溶離液の通液
初期状態のピリジン／フェノール試験を済ませた試験対象カラムに、強アルカリ性の溶離液を以下の条件で通液する。この操作により、液に接触し易いエステル結合が存在する場合は、それが加水分解されて遊離カルボキシル基を生ずる。
・溶離液：ＣＨ３ＣＮ／０．０１Ｎ−ＮａＯＨ（ｐＨ１２）＝５０／５０（ｖ／ｖ）
・流量：０．５０ｍｌ／ｍｉｎ
・カラム温度：４０℃
・通液時間：４時間
【００８０】
１−１−３．強アルカリ通液後のピリジン／フェノール試験
強アルカリ通液後の試験対象カラムについて、上記１−１−１．と同様な手順でピリジン／フェノール試験を実施する。
【００８１】
１−２．アルカリ耐久性評価結果
カラムＡとカラムＢの評価結果を表１に示す。表中の保持能ｋ’は非保持時間ｔ０と化合物の保持時間ｔｒを用い下式、
ｋ’＝（ｔｒ−ｔ０）／ｔ０
によって算出した。
またテーリング係数Ｔは５％ピーク高さのピーク幅Ｗ０．０５ｈとピーク立ち上がり側のピーク幅ｆを用い下式、
Ｔ＝Ｗ０．０５ｈ／ｆ
によって算出した。
【００８２】
【表１】
【００８３】
カラムＡ、カラムＢともに、初期状態と強アルカリ通液後でフェノールの保持能ｋ’は変化しなかったが、カラムＢではピリジンの保持能が５６％大きくなりテーリング係数も増加した。これは強アルカリ性溶離液通液中にエステル結合が加水分解され遊離カルボキシル基が生成したことを示すと考えられる。これに対してカラムＡではピリジンピークにほとんど変化がなかったことから、本発明の効果が顕著に現れていると考えられる。
【００８４】
またカラムＡとカラムＣとの初期状態でのピリジン保持能とテーリング係数を比較することにより、充填剤製造工程のアルカリ処理により生じたカルボキシル基がアミド化キャッピングされたことを確認できる。
【００８５】
（２．酸耐久性の比較）
実施例１（カラムＡ）と比較例１（カラムＢ）の酸耐久性を以下の方法で評価した。
【００８６】
２−１．酸耐久性評価方法
２−１−１．初期状態のピリジン／フェノール試験
上記１−１−１．と同様の手順でピリジン／フェノール試験を実施する。
【００８７】
２−１−２．強酸性溶離液の通液
初期状態のピリジン／フェノール試験を済ませた試験対象カラムに、強酸性の溶離液を以下の条件で通液する。この操作により、液に接触し易いエステル結合が存在する場合は、それが加水分解されて遊離カルボキシル基を生ずる。
・溶離液：ＭｅＯＨ／１％トリフルオロ酢酸水溶液（ｐＨ１．２）＝１０／９０（ｖ／ｖ）
・流量：１．００ｍｌ／ｍｉｎ
・カラム温度：４０℃
・通液時間：７０時間
【００８８】
２−１−３．強酸通液後のピリジン／フェノール試験
強酸通液後の試験対象カラムについて、上記１−１−１．と同様な手順でピリジン／フェノール試験を実施する。
【００８９】
２−２．酸耐久性評価結果
カラムＡとカラムＢの評価結果を表２に示す。表中の保持能ｋ’は非保持時間ｔ０と化合物の保持時間ｔｒを用い下式、
ｋ’＝（ｔｒ−ｔ０）／ｔ０
によって算出した。
また、テーリング係数Ｔは５％ピーク高さのピーク幅Ｗ０．０５ｈとピーク立ち上がり側のピーク幅ｆを用い下式、
Ｔ＝Ｗ０．０５ｈ／ｆ
によって算出した。
【００９０】
【表２】
【００９１】
カラムＡ、カラムＢともに、初期状態と強酸通液後でフェノールの保持能は変化しなかったが、カラムＢではピリジンの保持能が６３％大きくなりテーリング係数も増加した。これは強酸性溶離液通液中にエステル結合が加水分解され遊離カルボキシル基が生成したことを示すと考えられる。これに対してカラムＡではピリジンピークにほとんど変化がなかったことから、本発明の効果が顕著に現れていると考えられる。
【００９２】
本発明の方法で改質したポリマー粒子を充填してクロマトグラフィー用カラムを作り、強酸性または強アルカリ性溶離液を通液する前後で、ピリジンなどの有機塩基を分析して比較してみると、保持能の増大、及びピークのテーリングが未処理のものに比べて顕著に抑制されていることがわかり、本発明の効果を確認することができた。
【００９３】
【発明の効果】
本発明の改質されたポリマー粒子は、表面に近く、液に接触し易いエステル結合を加水分解し、そのカルボキシル基をアミド基に変換しているため、その後は、加水分解しにくいアミド結合が表面に存在し、液が残存したエステル結合と接触し難くなるため、酸・アルカリ耐久性が増すと考えられる。
【００９４】
本発明のポリマー粒子は、クロマトグラフィー用充填剤として用いることができ、これを充填したカラムは、酸・アルカリ耐久性が高いため、特に医・農薬、食品添加物及びそれらの中間体、天然または合成ポリマー及びそれらの添加物及び環境汚染物質の分離・分析など幅広い分野に有用である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子、改質されたクロマトグラフィー用充填剤、その製造方法、改質方法及び該充填剤を用いたクロマトグラフィー用カラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からアクリレート及びメタクリレート系のポリマー粒子はイオン交換用樹脂や各種クロマトグラフィー用充填剤として利用されている。しかし分子内にエステル結合を含有することから酸またはアルカリ溶液中で使用するとエステル結合の加水分解による強度の低下、又はクロマトグラフィー用充填剤として用いた時には遊離したカルボキシル基による分析パターンの変化等が起こるため、使用可能な溶液のｐＨ範囲に制限があった。
【０００３】
クロマトグラフィー用充填剤の使用例として陰イオン分析用クロマトグラフィーが挙げられる。陰イオンクロマトグラフィーにはサプレッサー法（サプレッサーを使う方法）とノンサプレッサー法（サプレッサーを使わない方法）がある。サプレッサー法では溶離液として炭酸バッファーや水酸化ナトリウム等のｐＨ１０以上のアルカリ溶液が用いられ、一方のノンサプレッサー法ではｐ−ヒドロキシ安息香酸、フタル酸、トリメシン酸等の弱酸性溶液が用いられる。そのため従来のアクリレート及びメタクリレート系の充填剤はノンサプレッサー法用の充填剤としてのみに使用が制限されていた（特許文献１参照。）。
【０００４】
また、アクリレート及びメタクリレート系のエステル結合を含む陰イオン交換体をアルカリ溶液で処理しエステル結合を分解し、水酸基及び／またはカルボキシル基を生成させることを特徴とした陰イオン交換体の製造方法、陰イオン交換体、及びそれを用いた陰イオンの測定方法が示されている（特許文献２参照）。しかしこの場合、エステル結合を含むポリマーを酸またはアルカリの含水溶液で処理する目的は、水酸基及び／またはカルボキシル基を遊離させ、これら遊離基を利用して分析時の陰イオンの保持時間を調節するためのものである。
【０００５】
その他のクロマトグラフィー用充填剤の使用例として逆相クロマトグラフィーが挙げられる。逆相カラム用の充填剤としてオクタデシル化シリカゲル（以下、「ＯＤＳ」という。）などのシリカ系粒子が最もよく用いられているが、化学的安定性に問題があることからポリマー粒子も用いられており、アクリレート系またはメタクリレート系の充填剤として、エチレングリコールジメタクリレート／アルキルメタクリレート共重合体、グリセリンジメタクリレート単独重合体にオクタデカノイル基を導入したものなどが挙げられる。
【０００６】
シリカ系粒子には、未反応のシラノール基が残っている場合が多く、そのため逆相カラム用として十分な分離性能が得られないことがある。シラノール基残存量の程度は、充填カラムにピリジンなどの有機塩基を注入し、そのピーク形状を比較することによって調べることができ、一般に残存シラノール基が多いほどピークのテーリングが激しくなることが知られている。
【０００７】
シリカ系充填剤に見られるような上記問題の解決法として、残存シラノール基を不活性基でキャッピングする方法があり、最近ではより高密度にキャッピングを行なう方法として、不活性ガス雰囲気下の密閉容器中で一部錯体化合物を形成する２種の末端付加剤を反応させる方法（特開平１０−７２５７９）、超臨界流体中で化学修飾剤と反応させる方法（特開平９−４９８２９）などが報告されている。
【０００８】
一方でポリマー粒子を充填したカラムは、シリカカラムに比べて化学的安定性が優れているという長所を持つが、▲１▼保持容量のロット差が大きい、▲２▼保持容量の再現性が悪い、▲３▼テーリングが激しい、▲４▼理論段数が低い、等の点においてシリカカラムのレベルには至っていないため、市販されているポリマー系分配吸着カラムの種類は極めて少なく、使用される機会も非常に限られる。これらの問題点は、特に塩を全く添加しない溶離液を用いるときに、顕著に現れる。この問題点をポリマー系充填剤の遊離カルボキシル基を、不活性基によりキャッピングして上記ポリマー粒子の課題を解決したことが示されている（特許文献３参照）。しかし、この場合も酸・アルカリ耐久性は十分とは言えず、使用溶離液のｐＨ範囲には制限があった。
【０００９】
また特願２００１−３０２８３８において、ポリマー粒子を架橋性エポキシ化合物で被い且つ炭素鎖をエーテル結合で導入した充填剤が、高い酸・アルカリ耐性を有することが示されている。しかしこれらの場合でも、アクリレート系またはメタクリレート系の粒子を基材ゲルとして用いた場合、強酸または強アルカリ溶液を溶離液として使用すると粒子表面に露出したエステル結合が加水分解され新たな遊離カルボキシル基が生成してしまうため、分析時に使用可能な溶離液のｐＨ範囲に制限がある。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−２２１１７９号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９４１１７号公報
【特許文献３】
特開２０００−３１０６２３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、エステル結合を含むポリマー粒子を液体クロマトグラフィー分析に用いるに際し、強酸または強アルカリ溶液下でも使用可能な酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子を提供することを課題の一つとする。すなわち、本発明は、酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子、改質されたクロマトグラフィー用充填剤、その製造方法及びそれを用いたクロマトグラフィー用カラムを提供することを課題の一つとする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、エステル結合を含有するポリマー粒子を酸またはアルカリの含水溶液で処理することにより、液に接触し易く加水分解し易いエステル結合をあらかじめ加水分解してカルボキシル基を遊離させ、更にその遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングすることによって、ポリマー粒子の酸・アルカリ耐久性が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち本発明は、例えば、次の事項に関する。
【００１４】
［１］エステル結合を含有するポリマー粒子を酸またはアルカリの含水溶液で処理することにより、一部のエステル結合を加水分解してカルボキシル基を遊離させ、更にその遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングすることを特徴とする酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
【００１５】
［２］一部のエステル結合が、液に接触し易いエステル結合であることを特徴とする［１］に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
【００１６】
［３］アミド化に使用するアミンが式（１）
ＮＨＲ１Ｒ２ （１）
（Ｒ１、Ｒ２は独立に水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする［１］に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
【００１７】
［４］アミド化に使用するアミンが式（２）
ＮＨ２Ｒ３ （２）
（Ｒ３は水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする［３］に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
【００１８】
［５］ポリマー粒子を内径４．６ｍｍ長さ１５０ｍｍのカラムに充填したものを用いて次の方法でアルカリ耐久性を評価したときに、アルカリ溶離液通液後のピリジン保持能の増加率が５０％以下である酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
評価方法： ▲１▼アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
▲２▼同じカラムにアセトニトリル／０．０１モル水酸化ナトリウム水溶液＝５０／５０のアルカリ溶離液を流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして４時間通液した後、アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
▲３▼▲１▼のピリジン保持能に対する▲２▼のピリジン保持能を比較する。
【００１９】
［６］ポリマー粒子の平均粒径が１〜５０μｍであることを特徴とする［１］〜［５］のいずれかに記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
【００２０】
［７］エステル結合を含有するポリマー粒子を酸またはアルカリの含水溶液で処理することにより、一部のエステル結合を加水分解してカルボキシル基を遊離させ、更にその遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングすることを特徴とする酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子を使用することを特徴とするクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。
【００２１】
［８］一部のエステル結合が、液に接触し易いエステル結合であることを特徴とする［７］に記載のクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。
【００２２】
［９］アミド化に使用するアミンが式（１）
ＮＨＲ１Ｒ２ （１）
（Ｒ１、Ｒ２は独立に水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする［７］に記載のクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。
【００２３】
［１０］アミド化に使用するアミンが式（２）
ＮＨ２Ｒ３ （２）
（Ｒ３は水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする［９］に記載のクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。
【００２４】
［１１］ポリマー粒子を内径４．６ｍｍ長さ１５０ｍｍのカラムに充填したものを用いて次の方法でアルカリ耐久性を評価したときに、アルカリ溶離液通液後のピリジン保持能の増加率が５０％以下である酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子を使用することを特徴とするクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。
評価方法： ▲１▼アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
▲２▼同じカラムにアセトニトリル／０．０１モル水酸化ナトリウム水溶液＝５０／５０のアルカリ溶離液を流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして４時間通液した後、アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
▲３▼▲１▼のピリジン保持能に対する▲２▼のピリジン保持能を比較する。
【００２５】
［１２］ポリマー粒子の平均粒径が１〜５０μｍであることを特徴とする［７］〜［１１］のいずれかに記載のクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。
【００２６】
［１３］エステル結合を含有するポリマー粒子を酸またはアルカリの含水溶液で処理することにより、一部のエステル結合を加水分解してカルボキシル基を遊離させ、更にその遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングすることを特徴とする酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子の製造方法。
【００２７】
［１４］一部のエステル結合が、液に接触し易いエステル結合であることを特徴とする［１３］に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子の製造方法。
【００２８】
［１５］アミド化に使用するアミンが式（１）
ＮＨＲ１Ｒ２ （１）
（Ｒ１、Ｒ２は独立に水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする［１３］に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子の製造方法。
【００２９】
［１６］アミド化に使用するアミンが式（２）
ＮＨ２Ｒ３ （２）
（Ｒ３は水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする［１５］に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子の製造方法。
【００３０】
［１７］ポリマー粒子が内径４．６ｍｍ長さ１５０ｍｍのカラムに充填したものを用いて次の方法でアルカリ耐久性を評価したときに、アルカリ溶離液通液後のピリジン保持能の増加率が５０％以下であることを特徴とする［１３］〜［１６］のいずれかに記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子の製造方法。
評価方法： ▲１▼アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
【００３１】
▲２▼同じカラムにアセトニトリル／０．０１モル水酸化ナトリウム水溶液＝５０／５０のアルカリ溶離液を流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして４時間通液した後、アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
【００３２】
▲３▼▲１▼のピリジン保持能に対する▲２▼のピリジン保持能を比較する。
【００３３】
［１８］ポリマー粒子の平均粒径が１〜５０μｍであることを特徴とする［１３］〜［１６］のいずれかに記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
【００３４】
［１９］［６］〜［１２］のいずれかに記載のクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤を製造する際に、酸またはアルカリの含水溶液による加水分解処理とアミド化によるキャッピング処理の一方または両方をポリマー系充填剤をカラムに充填した状態で行なうことを特徴とするクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤の製造方法。
【００３５】
［２０］［６］〜［１２］のいずれかに記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤を用いるクロマトグラフィー用カラム。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明は、エステル結合を含有するポリマー粒子を液体クロマトグラフィーに使用するに際し、液に接触し易く、加水分解し易いエステル結合を予め加水分解し、カルボキシル基を遊離させ、そのカルボキシル基をアミド化してキャッピングすることにより、クロマトグラフィー分析の使用中におこるエステル加水分解を抑制し、ポリマー粒子の酸・アルカリ耐久性を改質し、安定した分析を可能とするものである。
【００３７】
すなわち、特許文献３においては、ポリマー粒子を重合し、製造した際に生じているカルボキシ基をキャッピングしているのに対し、本発明では、加水分解をし易いエステル結合を積極的に加水分解せしめており、このことにより、酸・アルカリ耐久性を著しく改善している。
【００３８】
本発明の方法で改質を施す対象となるポリマー粒子は、分子内にエステル結合を含有するものであり、例えばポリエステル構造を含む架橋性粒子等が対象となる。さらに、問題となるエステル結合が構造の一部に含まれているポリマー粒子であっても、そのエステル結合が酸・アルカリ耐久性を低下させる原因になっていると考えられる場合は、本発明の方法で改質を施す対象となる。
【００３９】
ポリエステル構造を含むポリマー粒子の例としては、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート／アルキル（メタ）アクリレート共重合体、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート単独重合体、グリセリンジ（メタ）アクリレート／アルキル（メタ）アクリレート共重合体、グリセリンジ（メタ）アクリレート単独重合体及びそれを修飾したもの、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート／グリセリンジ（メタ）アクリレート共重合体及びそれを修飾したもの、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート／アルキル（メタ）アクリレート共重合体、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート単独重合体、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート／アルキル（メタ）アクリレート共重合体及びそれを修飾したもの、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート単独重合体及びそれを修飾したもの、ビニル（メタ）アクリレート単独重合体、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート／グリシジル（メタ）アクリレート共重合体のオキシラン環を加水分解あるいは修飾したものなどが挙げられる。
【００４０】
問題となるエステル結合が構造の一部に含まれているポリマー粒子の例としては、上記例示にあるようなエステル構造に加えて、アミド、イミド、アルコール、エーテル、芳香環、アルキル鎖などから選ばれる一つあるいは複数の部分構造を同時に含むもの、などが挙げられる。
【００４１】
これらのポリマー粒子にはエステル結合が含まれるため、これらを酸またはアルカリの含水溶液中で使用した時に粒子表面に露出したエステル結合が加水分解されてしまうので、酸・アルカリ耐久性は低い。
【００４２】
本発明でいう改質されたポリマー粒子とは、上に例示したようなエステル結合を含有するポリマー粒子の表面に露出した加水分解され易いエステル結合を酸またはアルカリの含水溶液であらかじめ切断し、生成した遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングしたものすべてを含むものである。
【００４３】
アミド結合はエステル結合より加水分解されにくい（ＰＲＯＴＥＣＴＩＶＥ ＧＲＯＵＰＳ ｉｎ ＯＲＧＡＮＩＣ ＳＹＮＴＨＥＳＩＳ 第３版 ４４２ページ中段 参照）ので、液に接触し易いエステル結合をあらかじめ切断し、生成した遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングしてアミド結合に変換しておけば、酸またはアルカリ溶液中で使用してもカルボキシル基の生成を抑制することができ、ポリマー粒子の耐久性が向上する。
【００４４】
すなわち、本発明の液に接触し易いエステル結合とは、ポリマーの比較的表面にあるエステル結合である。この様なエステル結合をアミド結合に変換することにより、上記の様にポリマー表面が加水分解されにくいアミド結合で保護される。その為、酸またはアルカリ処理で、加水分解しなかったエステル結合は、カラム等としての使用時には更に液に接触しにくくなる。そのことにより、ポリマー粒子の酸・アルカリ耐久性が増すと考えられる。
【００４５】
本発明において改質対象となるポリマー粒子は、用途により種々の大きさのものが可能である。中でもクロマトグラフィー用充填剤としては平均粒径１〜５０μｍのものを用いるのがよく、好ましくは１．５〜３０μｍ、より好ましくは２〜１０μｍのものを用いる。平均粒径が１μｍより小さい場合は、カラム圧力が上がりすぎて粒子の強度限界を越えてしまうため好ましくなく、５０μｍより大きい場合は，分離能が低く実用上好ましくない。
【００４６】
本発明において、ポリマー粒子表面に露出したと考えられ加水分解され易いエステル結合を切断するために、酸またはアルカリの含水溶液で処理する方法について、その具体例を述べる。
【００４７】
酸の含水溶液としては、塩酸や硫酸等の水溶液を用いることができる。これらの水溶液がポリマー粒子に馴染みにくい場合は、強酸溶液中で反応しない水溶性有機溶媒、例えばジメチルスルホキシド等を適当量加えたうえで使用してもよい。濃度はポリマー粒子表面のエステル結合を加水分解可能であれば特に限定されないが、溶液のｐＨが３以下、好ましくはｐＨが１〜２になるように適宜調節しポリマー粒子を懸濁させる。反応温度はポリマー粒子表面のエステル結合を加水分解可能であれば特に限定されないが、２０℃以上１００℃以下、好ましくは３０℃以上８０℃以下、更に好ましくは４０℃以上６０℃以下に設定する。反応時間もポリマー粒子表面のエステル結合を加水分解可能であれば特に限定されないが、３０分以上２４時間以下、好ましくは３０分以上１０時間以下、更に好ましくは１時間以上６時間以下攪拌、反応する。
【００４８】
アルカリの含水溶液としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等の水酸化物の水溶液を用いることができる。これらの水溶液がポリマー粒子に馴染みにくい場合は、強アルカリ溶液中で反応しない水溶性有機溶媒、例えばジメチルスルホキシド等を適当量加えたうえで使用してもよい。濃度はポリマー粒子表面のエステル結合を加水分解可能であれば特に限定されないが、溶液のｐＨが１０以上１４以下、好ましくはｐＨが１１〜１３になるように適宜調節しポリマー粒子を懸濁させる。反応温度はポリマー粒子表面のエステル結合を加水分解可能であれば特に限定されないが、２０℃以上１００℃以下、好ましくは３０℃以上８０℃以下、更に好ましくは４０℃以上６０℃以下に設定する。反応時間もポリマー粒子表面のエステル結合を加水分解可能であれば特に限定されないが、２０分以上２４時間以下、好ましくは３０分以上１０時間以下、更に好ましくは１時間以上６時間以下攪拌、反応する。
【００４９】
上記の様なエステル結合の加水分解の条件におけるｐＨ、反応温度、反応時間の範囲は、単独に調整し、用いてもよいが、全ての条件を組み合わせて用いることが望ましい。
【００５０】
本発明においてキャッピングに用いられるアミド化の具体的方法を述べる。
【００５１】
アミド化に使用するアミンは、遊離したカルボキシル基をキャッピングできれば、基本的には制限はないが、アミド化の際の反応性、立体障害による導入の制限、アミドとなった時の安定性等を考慮すると式（１）
ＮＨＲ１Ｒ２ （１）
（Ｒ１、Ｒ２は独立に水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンが好ましく用いられる。
【００５２】
より好ましくは、式（２）
ＮＨ２Ｒ３ （２）
（Ｒ３は水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表される１級アミンが望ましい。
【００５３】
置換基の大きさとしては、小さいほど、立体障害が小さいので導入効率が上がり、改質前のポリマー粒子の疎水性に大きな変化を及ぼさないなどの利点がある。しかしながら、キャッピングすべき遊離カルボキシル基の量が極めて少ない場合には、比較的大きい不活性基を導入しても疎水性の変化が少なくてすむためある程度の大きさを有していても使用可能である。すなわち、アルキルアミンにおいては、アルキル基が、炭素数１８以下のものから、好ましくは炭素数１２以下のものから、更に好ましくは炭素数６以下のものから、殊更好ましくは炭素数４以下のものから選ぶのが好ましい。
【００５４】
例示すれば、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、１−プロピルアミン、イソプロピルアミン、１−ブチルアミン、イソブチルアミン、ｔ−ブチルアミン、１−へキシルアミン、シクロヘキシルアミン、１−オクチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ（１−プロピル）アミン等を例示することができる。
【００５５】
本発明におけるアミド化は、ペプチド合成などで使われる一般的方法が適用できる。ただし、改質を施すポリマー粒子の遊離カルボキシル基以外の部分に好ましくない変化を及ぼさないことが必要である。さらに、導入効率、扱いやすさ、コストなど実用面を考慮すると、以下のような試薬の組み合わせでアミド化を行うことが好ましく用いられる。
【００５６】
（Ａ）▲１▼クロロ蟻酸エチルなどの混合酸無水物生成用試薬；トリエチルアミンなどの三級アミン；クロロホルムなどの有機溶媒、次いで、▲２▼式（１）で表されるアミン。
【００５７】
（Ｂ）１−プロピルアミンなどの式（２）で表されるアミン；Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピルカルボジイミドなどの脱水縮合剤；トルエン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどの有機溶媒。
【００５８】
本発明におけるエステル結合を含有するポリマー粒子の改質方法は、ポリマー粒子を上記酸またはアルカリの含水溶液で処理し、更に上記アミド化試薬を含む溶液または懸濁液を接触させることを特徴とする。
【００５９】
すなわち、まず酸またはアルカリの含水溶液で処理することによりポリマー粒子表面に露出しいると考えられる加水分解を受け易いエステル結合を加水分解し、更にアミド化試薬を含む溶液または懸濁液をポリマー粒子に接触させることによって、遊離したカルボキシル基をアミド基に変換するのである。
【００６０】
改質を施されるポリマー粒子は、あらかじめカラムに充填されていてもいなくてもかまわない。すなわち、酸またはアルカリの含水溶液による加水分解処理とアミド化によるキャッピング処理の一方または両方を、ポリマー粒子がカラムに充填された状態で行なってもよい。充填された状態で処理するには、試薬を含む溶液または懸濁液をカラムに送り込む方法が用いられる。送り込みの量・温度・速度・時間に関するパターン、送り込み後の静置条件等については、反応を完結させるための必要に応じて適宜設定される。
【００６１】
液に接触し易いエステル結合を含有するポリマー粒子が充填された従来の液体クロマトグラフィー用カラムでは、強酸性または強アルカリ性の溶離液を通液する前後において、ピリジンなどの有機塩基の溶出時間及びピーク形状が大きく変化することがある。それに対して、本発明のポリマー粒子が充填された液体クロマトグラフィー用カラムでは、強酸性または強アルカリ性の溶離液を通液する前後における、ピリジンなどの有機塩基の溶出時間及びピーク形状の変化は、顕著に抑制されている。
【００６２】
液に接触し易いエステル結合を含有するポリマー粒子が充填された従来の液体クロマトグラフィー用カラムで測定時に見られた上記の問題点は、強酸性または強アルカリ性の溶離液を通液する時にポリマー粒子表面に露出していたエステル結合が加水分解され、遊離カルボキシル基が生成されることに起因していると考えられる。遊離カルボキシル基はプロトン型（Ｒ−ＣＯＯＨ）と金属型（Ｒ−ＣＯＯＭ）が共存すると考えられる。ピリジンなどの有機塩基（以下、「ピリジン」という。）の吸着を大きくするのは、主に前者である。これはプロトン型（Ｒ−ＣＯＯＨ）の近傍では局部的にｐＨが低くなっているため、ピリジンとピリジニウムイオンの平衡が後者に傾き、Ｒ−ＣＯＯ（−）→ＨＮＣ５Ｈ５（＋）というイオン結合を生じ易くなるからである。この現象は塩を全く添加しない溶離液を用いると更に顕著に現れる。というのは、溶離液に微量の金属が混在していると、それがプロトン型（Ｒ−ＣＯＯＨ）の近傍を通るときに捕捉され、カラム内に濃縮されていく。その結果、金属型（Ｒ−ＣＯＯＭ）が増加し、ピリジンは吸着されにくくなるからである。アルカリ耐久性を正確に評価するためには金属型（Ｒ−ＣＯＯＭ）をプロトン型（Ｒ−ＣＯＯＨ）に変換する必要がある。そのためピリジンを分析する前にカラムにリン酸等を含有した酸溶液を通液すればよい。
【００６３】
これらの点から、評価対象カラムに対して強酸性または強アルカリ性の溶離液を通液する前後でピリジン分析をすれば、改質の効果を明確に検出することができる。
【００６４】
すなわち、エステル結合が加水分解され遊離カルボキシル基が生成すると、ピリジンの保持容量が増大し且つピーク形状がテーリングするため、本発明における改質後のポリマー粒子を改質前のポリマー粒子と比較することにより、本発明の効果を検知することが可能である。
【００６５】
上記方法により、酸またはアルカリの含水溶液による加水分解処理とアミド化によるキャッピング処理からなる、ポリマー粒子の酸・アルカリ耐久性の改質効果を、明らかにすることができた。
【００６６】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。実施例１では、逆相液体クロマトグラフィーカラム用に好適なポリマー系充填剤の製造過程を、最初の基材ゲルの調製から最後の炭素鎖の導入に至るまで一貫して記載するが、本発明に本質的に関わる部分は、工程３及び工程４である。このように、本発明の方法は、ポリマー粒子を製造する一連の工程の途中に挿入して利用することが可能である。
【００６７】
（実施例１）
＜工程１：基材架橋重合体粒子合成＞
グリセリンジメタクリレート２０００ｇと１−ヘキサノール９００ｇの混合液に、２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）３０ｇを溶解させ、油相を調製した。一方、ポリビニルアルコール（クラレ株式会社製クラレポバールＰＶＡ−２２４）１８０ｇを水３リットルに溶解させ、そこへ水７リットル、次いで塩化ナトリウム２４０ｇを水２リットルに溶解させた溶液及びドデシル硫酸ナトリウム１５ｇを水４８５ｍｌに溶解させた溶液を加えて混合し、水相を調製した。２０Ｌのステンレス製容器内で上記油相と上記水相を混合し、高速分散機（ホモジナイザー）にかけ、回転数と分散時間を調節することにより、油滴の最大粒子径が３μｍになるように調整した。
【００６８】
次いで、１５０ｒｐｍで撹拌しながら、７０℃で４時間反応を行った。生成した架橋重合体粒子を遠心分離（２０００ｒｐｍ、１０分間）して上澄みを捨て、沈澱を７０℃の温水１２リットルに分散（超音波洗浄器使用）後、７０℃で３時間撹拌した。これを吸引濾過し、漏斗上のゲルを７０℃の温水６０リットル、次いでアセトン１８リットルで洗浄した後、ステンレス製バットに広げて風乾し、さらに６０℃で２４時間減圧乾燥した。これを風力分級装置で分級し、重量平均粒子径３μｍの架橋重合体粒子（以下、「基材ゲル」という。）７１６ｇを得た。
【００６９】
＜工程２：徹底洗浄＞
工程１で得られた基材ゲル５０ｇに純水５００ｍｌを加え、６０℃で５時間加熱撹拌した後、粒子を濾取し、７０℃の温水２０００ｍｌ、メタノール３００ｍｌで順次洗浄した。これをステンレス製バットに広げて風乾後、更に６０℃で２４時間減圧乾燥し、徹底洗浄済み基材ゲル４９ｇを得た。
【００７０】
＜工程３：アルカリの含水溶液による加水分解処理＞
工程２で得られた徹底洗浄済み基材ゲル１０ｇを０．１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液５０ｍｌに分散させ、５０℃で２時間撹拌した。反応液を吸引濾過し、漏斗上のゲルを０．０１Ｎ塩酸溶液１００ｍｌ、水５００ｍｌ、アセトン１００ｍｌで順次洗浄した。これをステンレス製バットに広げて風乾後、さらに６０℃で３時間減圧乾燥し、加水分解処理済みゲル１０ｇを得た。
【００７１】
＜工程４：アミド化キャッピング＞
工程３で得られた加水分解処理済みゲル１０ｇを２５℃のクロロホルム５０ｍｌに分散させた。それを２５℃の水浴中で撹拌しながら、まずトリエチルアミン２．３ｇを添加し、５分後にクロロ蟻酸エチル２．５ｇを添加した。それから３０分後、１−プロピルアミン１．６ｇを添加し、その後３時間反応させた。反応混合物を吸引濾過し、漏斗上のゲルをクロロホルム１００ｍｌ、水５００ｍｌ、アセトン１００ｍｌで順次洗浄した。これをステンレス製バットに広げて風乾後、さらに６０℃で３時間減圧乾燥し、アミド化キャッピング済みゲル１０ｇを得た。
【００７２】
＜工程５：表面架橋及びエポキシ開環反応＞
工程４で得られたアミド化キャッピング済みゲル１０ｇとエチレングリコールジグリシジルエーテル１ｇをトルエン５０ｍｌに加え、４０℃の水浴中で撹拌下、三ふっ化ほう素ジエチルエーテル錯体０．５ｇを添加し、３時間反応させた。反応混合物を吸引濾過し、漏斗上のゲルをアセトン１００ｍｌ、次いで水５００ｍｌで洗浄した。ゲルを反応容器に移し０．１Ｎ塩酸５０ｍｌを加え５０℃で１時間反応させた。これを吸引濾過し、漏斗上のゲルを水５００ｍｌ、次いでアセトン１００ｍｌで洗浄した。これをステンレス製バットに広げて風乾後、さらに６０℃で３時間減圧乾燥し、表面架橋済みゲル１１．５ｇを得た。
【００７３】
＜行程６：Ｃ１８化反応＞
工程５で得られた表面架橋済みゲル１０ｇとオクタデシルグリシジルエーテル３ｇをトルエン１００ｍｌに分散させ、４０℃の水浴中で撹拌下、三ふっ化ほう素ジエチルエーテル錯体０．５ｇを添加し、３時間反応させた。反応混合物を吸引濾過し、漏斗上のゲルをトルエン１００ｍｌ、テトラヒドロフラン３００ｍｌ、水５００ｍｌ、アセトン１００ｍｌで順次洗浄した。これをステンレス製バットに広げて風乾後、さらに６０℃で３時間減圧乾燥し、炭素鎖導入済みゲル１０．５ｇを得た。
【００７４】
＜修飾ゲルの充填＞
工程６で得られた炭素鎖導入済みゲルを、内径４．６ｍｍ×長さ１５０ｍｍのステンレス製カラムにスラリー法で充填し、逆相クロマトグラフィー用カラムを作製した（以下「カラムＡ」という。）。
【００７５】
（比較例１）
実施例１のカラム製造工程において工程３及び工程４を除いて作製した（以下「カラムＢ」という。）。
【００７６】
（比較例２）
実施例１のカラム製造工程において工程４を除いて作製した（以下「カラムＣ」という。）。
【００７７】
（１．アルカリ耐久性の比較）
実施例１（カラムＡ）、比較例１（カラムＢ）のアルカリ耐久性を以下の方法で評価した。また、アミド化キャッピングの効果を明確にするため比較例２（カラムＣ）のピリジン／フェノール試験結果も示した。
【００７８】
１−１．アルカリ耐久性評価方法
１−１−１．初期状態のピリジン／フェノール試験
まず、試験対象カラムに酸性溶離液を以下の条件で通液する。これは、遊離カルボキシル基が存在する場合にそれをプロトン型（ＲＣおおＨ）に偏らせるためである。
・溶離液：ＣＨ３ＣＮ／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０（ｖ／ｖ）
・流量：０．３ｍｌ／ｍｉｎ
・カラム温度：２５℃
・通液時間：３０分
続いて下記の条件に変更し、３０分以上液置換をした後でピリジンとフェノールを分析する。
・溶離液：ＣＨ３ＣＮ／Ｈ２Ｏ＝３０／７０（ｖ／ｖ）
・流量：１．００ｍｌ／ｍｉｎ
・カラム温度：４０℃
【００７９】
１−１−２．強アルカリ性溶離液の通液
初期状態のピリジン／フェノール試験を済ませた試験対象カラムに、強アルカリ性の溶離液を以下の条件で通液する。この操作により、液に接触し易いエステル結合が存在する場合は、それが加水分解されて遊離カルボキシル基を生ずる。
・溶離液：ＣＨ３ＣＮ／０．０１Ｎ−ＮａＯＨ（ｐＨ１２）＝５０／５０（ｖ／ｖ）
・流量：０．５０ｍｌ／ｍｉｎ
・カラム温度：４０℃
・通液時間：４時間
【００８０】
１−１−３．強アルカリ通液後のピリジン／フェノール試験
強アルカリ通液後の試験対象カラムについて、上記１−１−１．と同様な手順でピリジン／フェノール試験を実施する。
【００８１】
１−２．アルカリ耐久性評価結果
カラムＡとカラムＢの評価結果を表１に示す。表中の保持能ｋ’は非保持時間ｔ０と化合物の保持時間ｔｒを用い下式、
ｋ’＝（ｔｒ−ｔ０）／ｔ０
によって算出した。
またテーリング係数Ｔは５％ピーク高さのピーク幅Ｗ０．０５ｈとピーク立ち上がり側のピーク幅ｆを用い下式、
Ｔ＝Ｗ０．０５ｈ／ｆ
によって算出した。
【００８２】
【表１】
カラムＡ、カラムＢともに、初期状態と強アルカリ通液後でフェノールの保持能ｋ’は変化しなかったが、カラムＢではピリジンの保持能が５６％大きくなりテーリング係数も増加した。これは強アルカリ性溶離液通液中にエステル結合が加水分解され遊離カルボキシル基が生成したことを示すと考えられる。これに対してカラムＡではピリジンピークにほとんど変化がなかったことから、本発明の効果が顕著に現れていると考えられる。
【００８４】
またカラムＡとカラムＣとの初期状態でのピリジン保持能とテーリング係数を比較することにより、充填剤製造工程のアルカリ処理により生じたカルボキシル基がアミド化キャッピングされたことを確認できる。
【００８５】
（２．酸耐久性の比較）
実施例１（カラムＡ）と比較例１（カラムＢ）の酸耐久性を以下の方法で評価した。
【００８６】
２−１．酸耐久性評価方法
２−１−１．初期状態のピリジン／フェノール試験
上記１−１−１．と同様の手順でピリジン／フェノール試験を実施する。
【００８７】
２−１−２．強酸性溶離液の通液
初期状態のピリジン／フェノール試験を済ませた試験対象カラムに、強酸性の溶離液を以下の条件で通液する。この操作により、液に接触し易いエステル結合が存在する場合は、それが加水分解されて遊離カルボキシル基を生ずる。
・溶離液：ＭｅＯＨ／１％トリフルオロ酢酸水溶液（ｐＨ１．２）＝１０／９０（ｖ／ｖ）
・流量：１．００ｍｌ／ｍｉｎ
・カラム温度：４０℃
・通液時間：７０時間
【００８８】
２−１−３．強酸通液後のピリジン／フェノール試験
強酸通液後の試験対象カラムについて、上記１−１−１．と同様な手順でピリジン／フェノール試験を実施する。
【００８９】
２−２．酸耐久性評価結果
カラムＡとカラムＢの評価結果を表２に示す。表中の保持能ｋ’は非保持時間ｔ０と化合物の保持時間ｔｒを用い下式、
ｋ’＝（ｔｒ−ｔ０）／ｔ０
によって算出した。
また、テーリング係数Ｔは５％ピーク高さのピーク幅Ｗ０．０５ｈとピーク立ち上がり側のピーク幅ｆを用い下式、
Ｔ＝Ｗ０．０５ｈ／ｆ
によって算出した。
【００９０】
【表２】
カラムＡ、カラムＢともに、初期状態と強酸通液後でフェノールの保持能は変化しなかったが、カラムＢではピリジンの保持能が６３％大きくなりテーリング係数も増加した。これは強酸性溶離液通液中にエステル結合が加水分解され遊離カルボキシル基が生成したことを示すと考えられる。これに対してカラムＡではピリジンピークにほとんど変化がなかったことから、本発明の効果が顕著に現れていると考えられる。
【００９２】
本発明の方法で改質したポリマー粒子を充填してクロマトグラフィー用カラムを作り、強酸性または強アルカリ性溶離液を通液する前後で、ピリジンなどの有機塩基を分析して比較してみると、保持能の増大、及びピークのテーリングが未処理のものに比べて顕著に抑制されていることがわかり、本発明の効果を確認することができた。
【００９３】
【発明の効果】
本発明の改質されたポリマー粒子は、表面に近く、液に接触し易いエステル結合を加水分解し、そのカルボキシル基をアミド基に変換しているため、その後は、加水分解しにくいアミド結合が表面に存在し、液が残存したエステル結合と接触し難くなるため、酸・アルカリ耐久性が増すと考えられる。
【００９４】
本発明のポリマー粒子は、クロマトグラフィー用充填剤として用いることができ、これを充填したカラムは、酸・アルカリ耐久性が高いため、特に医・農薬、食品添加物及びそれらの中間体、天然または合成ポリマー及びそれらの添加物及び環境汚染物質の分離・分析など幅広い分野に有用である。
Claims (20)
- エステル結合を含有するポリマー粒子を酸またはアルカリの含水溶液で処理することにより、一部のエステル結合を加水分解してカルボキシル基を遊離させ、更にその遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングすることを特徴とする酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
- 一部のエステル結合が、液に接触し易いエステル結合であることを特徴とする請求項１に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
- アミド化に使用するアミンが式（１）
ＮＨＲ１Ｒ２ （１）
（Ｒ１、Ｒ２は独立に水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする請求項１に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。 - アミド化に使用するアミンが式（２）
ＮＨ２Ｒ３ （２）
（Ｒ３は水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする請求項３に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。 - ポリマー粒子を内径４．６ｍｍ長さ１５０ｍｍのカラムに充填したものを用いて次の方法でアルカリ耐久性を評価したときに、アルカリ溶離液通液後のピリジン保持能の増加率が５０％以下である酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
評価方法： ▲１▼アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
▲２▼同じカラムにアセトニトリル／０．０１モル水酸化ナトリウム水溶液＝５０／５０のアルカリ溶離液を流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして４時間通液した後、アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
▲３▼▲１▼のピリジン保持能に対する▲２▼のピリジン保持能を比較する。 - ポリマー粒子の平均粒径が１〜５０μｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
- エステル結合を含有するポリマー粒子を酸またはアルカリの含水溶液で処理することにより、一部のエステル結合を加水分解してカルボキシル基を遊離させ、更にその遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングすることを特徴とする酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子を使用することを特徴とするクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。
- 一部のエステル結合が、液に接触し易いエステル結合であることを特徴とする請求項７に記載のクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。
- アミド化に使用するアミンが式（１）
ＮＨＲ１Ｒ２ （１）
（Ｒ１、Ｒ２は独立に水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする請求項７に記載のクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。 - アミド化に使用するアミンが式（２）
ＮＨ２Ｒ３ （２）
（Ｒ３は水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする請求項９に記載のクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。 - ポリマー粒子を内径４．６ｍｍ長さ１５０ｍｍのカラムに充填したものを用いて次の方法でアルカリ耐久性を評価したときに、アルカリ溶離液通液後のピリジン保持能の増加率が５０％以下である酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子を使用することを特徴とするクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。
評価方法： ▲１▼アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
▲２▼同じカラムにアセトニトリル／０．０１モル水酸化ナトリウム水溶液＝５０／５０のアルカリ溶離液を流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして４時間通液した後、アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
▲３▼▲１▼のピリジン保持能に対する▲２▼のピリジン保持能を比較する。 - ポリマー粒子の平均粒径が１〜５０μｍであることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載のクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤。
- エステル結合を含有するポリマー粒子を酸またはアルカリの含水溶液で処理することにより、一部のエステル結合を加水分解してカルボキシル基を遊離させ、更にその遊離カルボキシル基をアミド化によりキャッピングすることを特徴とする酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子の製造方法。
- 一部のエステル結合が、液に接触し易いエステル結合であることを特徴とする請求項１３に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子の製造方法。
- アミド化に使用するアミンが式（１）
ＮＨＲ１Ｒ２ （１）
（Ｒ１、Ｒ２は独立に水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする請求項１３に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子の製造方法。 - アミド化に使用するアミンが式（２）
ＮＨ２Ｒ３ （２）
（Ｒ３は水素原子、枝分かれしていてもよくハロゲンが置換していてもよい炭素数１８以下のアルキル基またはフェニル基を示す。）で表されるアミンであることを特徴とする請求項１５に記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子の製造方法。 - ポリマー粒子が内径４．６ｍｍ長さ１５０ｍｍのカラムに充填したものを用いて次の方法でアルカリ耐久性を評価したときに、アルカリ溶離液通液後のピリジン保持能の増加率が５０％以下であることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれかに記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子の製造方法。
評価方法： ▲１▼アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
▲２▼同じカラムにアセトニトリル／０．０１モル水酸化ナトリウム水溶液＝５０／５０のアルカリ溶離液を流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして４時間通液した後、アセトニトリル／０．１％りん酸水溶液＝３０／７０の溶離液を流量０．３ｍｌ／分で３０分間通液し、アセトニトリル／水＝３０／７０の溶離液を用いて流量０．５ｍｌ／分でカラム温度を４０℃にして、ピリジン保持能を測定する。
▲３▼▲１▼のピリジン保持能に対する▲２▼のピリジン保持能を比較する。 - ポリマー粒子の平均粒径が１〜５０μｍであることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれかに記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたポリマー粒子。
- 請求項６〜１２のいずれかに記載のクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤を製造する際に、酸またはアルカリの含水溶液による加水分解処理とアミド化によるキャッピング処理の一方または両方をポリマー系充填剤をカラムに充填した状態で行なうことを特徴とするクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤の製造方法。
- 請求項６〜１２のいずれかに記載の酸・アルカリ耐久性の改質されたクロマトグラフィー用ポリマー系充填剤を用いるクロマトグラフィー用カラム。
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