JP4278866B2

JP4278866B2 - 平面クロマトグラフィー用多孔質薄膜

Info

Publication number: JP4278866B2
Application number: JP2000531734A
Authority: JP
Inventors: ハインツ−エミールハウック，; ロルフアイマン，; グンターザトラー，
Original assignee: Merck Patent GmbH
Current assignee: Merck Patent GmbH
Priority date: 1998-02-11
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2019-01-19
Also published as: DE59915220D1; JP2002503809A; WO1999041602A1; DE19805395A1; US6395178B1; EP1055120A1; EP1055120B1

Description

【０００１】
本発明は、厚みが小さい多孔質分離媒体膜を備えており、ｎＬ規模で物質を分離するのに適する平面クロマトグラフィー用分離材料に関する。
分析法の性能、特に速度および検出感度にかかわる性能の増強が要求されている。この要求は、薄層クロマトグラフィー（平面クロマトグラフィー）の場合に従来得ることができたものよりも格別に薄い、すなわち５０μｍ未満の分離媒体膜が必要であることを意味する。
クレマー(Cremer)およびナウ(Nau) は、クロマトグラフィーによる分離を、極薄の膜で行った実験を開示している(Natur-wissenschaften,55,651頁、1968) 。使用された膜は、酸化インジウム、酸化ビスマスまたは酸化スズからなり、また１μｍまたはそれ以下の厚みを有していた。これらの膜は、蒸着されていた。モデル装置では、物質を分離することができたが、この方法には、さらなる用途は見出されなかった。薄層クロマトグラフィーの場合、従来の実施では、球状または不規則な形態を有することができる特別の分離媒体を支持体に施用していた。この方法では、結合剤、蛍光指示薬、反射増強剤などの助剤を、当該膜に添加することができる。このような添加剤は、当業者に周知である。この方法では、明らかに分離媒体膜の厚みを５０μｍよりも薄くすることはできない。
【０００２】
薄層クロマトグラフィー用シリカゲルの分離媒体膜の製造に従来は慣用されていなかった、完全に相違する原理を用いて、格別にさらに薄い分離媒体膜、例えば約１０μｍの厚みを有する膜を製造することができることが見出された。
本発明によって、これらの方法およびこれらの方法により製造される薄層クロマトグラフィー用分離材料が提供される。
DE 19 08 695には、プラスティック薄膜に、１μｍよりも薄い厚みを有する二酸化チタンおよび／または二酸化ジルコンの薄い塗布膜を施用する方法が開示されている。この方法では、分離媒体膜中へのプラスティックからの夾雑物の移行が防止されるものと言われている。しかしながら、これらの二酸化チタンおよび／または二酸化ジルコニウムの膜は、クロマトグラフィー作用を有していない。
【０００３】
本発明は、支持体および分離媒体膜からなる薄層クロマトグラフィー用分離材料であって、
ａ）支持体を洗浄すること、
ｂ）この支持体に、ポリケイ酸エステルを含有する液状薄膜を施用すること、
ｃ）この液状薄膜を有する支持体を、ポリケイ酸エステルの加水分解および引続く重合が行なわれる雰囲気中に導入すること、
ｄ）このポリケイ酸エステルを、一定温度において加水分解させ、次いで重合させること、
ｅ）このシリカ膜を洗浄すること
ｆ）このシリカ膜を乾燥させること、
工程によって得られる分離材料を提供する。
本発明はさらに、そのシリカゲル表面が、分離エフェクターによって変性されている前記特徴を有する分離材料を提供する。
【０００４】
本発明はまた、少なくとも２種の物質の薄層クロマトグラフィーによる分離における、前記特徴を有する分離材料の使用に関する。
さらにまた、本発明は、下記工程を包含する分離材料の製造方法を提供し、この方法は、
ａ）支持体を洗浄し、
ａ）支持体を洗浄すること、
ｂ）この支持体に、ポリケイ酸エステルを含有する液状薄膜を施用すること、
ｃ）この液状薄膜を有する支持体を、ポリケイ酸エステルの加水分解および引続く重合が行なわれる雰囲気中に導入すること、
ｄ）このポリケイ酸エステルを、一定温度において加水分解させ、次いで重合させること、
ｅ）このシリカ膜を洗浄すること、
ｆ）このシリカ膜を乾燥させること、
工程を包含する。
【０００５】
好適態様において、上記処理工程ｂ）は、当該溶液を支持体上に噴霧するか、または先ず支持体上の一点に当該液体を施し、次いでこの施用点の周囲で支持体を回転させることにより液状薄膜を施用するか（ここで回転軸は、支持体平面に対して垂直にする）、または液状薄膜をローラーを用いて分布させることによって行われる。
図１は、染料物質の分離を、拡大した形で示す模式図である。分離された染料Ａ、ＢおよびＣは、分離材料（１）上の４本のトラックに示されている。（２）は、溶出フロントの位置を表わす。この分離材料の元の大きさは、約１４×５６ｍｍである；この実験の詳細は、下記で説明する（使用例Ａ）。
本発明の目的にかかわり、支持体の用語は基本的に、薄層クロマトグラフィーに慣用の支持体、例えばプラスティック薄膜または金属薄片、および特にガラス板を意味する。しかしながら、本発明の分離材料を小さくするために、慣用の薄層材料に従来使用されていなかった別種の支持体も、原則的に使用することができる。
例えばコスト的理由によって使用されていなかったもの；シリコンウェハーまたは石英ガラス(fused quartz)の支持体が考えられる。
【０００６】
クロマトグラフィーによる分離は、分離媒体膜で行なわれる。従来技術において、薄層クロマトグラフィー用分離材料の分離媒体は、例えば粒状シリカゲルを含有し、これは分離エフェクターにより変性することができ、また追加の添加剤、例えば結合剤、蛍光染料または反射増強剤により改良することもできる。本発明による分離媒体膜は、ポリケイ酸エステル化合物から、加水分解および重合によってその場で生成されるシリカゲルを含有する。本発明の分離膜は、慣用の添加剤をさらに含有することができ、例えばこれらは、分離エフェクターを用いて変性させることができ、または例えば蛍光指示薬を、分離媒体膜中に配合することもできる。
本発明に従い用いられるポリケイ酸エステルを構成するアルコール成分は、Ｃ₁ 〜Ｃ₅ −アルコール、特にメタノール、エタノール、ｎ−プロパノールまたはｉ−プロパノールから誘導される。本発明に従い用いられるポリケイ酸エステルの平均分子量は、５００〜２０００、好ましくは８００〜１５００の範囲にある。このようなポリケイ酸エステル化合物は、市販されている。
【０００７】
本発明に従い用いられるポリケイ酸エステルは、純粋物質として、または種々の分子量および／または相違するアルコール成分を有する混合物として使用することができる。本発明に従い用いられるポリケイ酸エステルはまた、適当な溶媒によって稀釈することができる。特に有用であることが見出された溶剤は、Ｃ₁ 〜Ｃ₅ −アルコール、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノールまたはｉ−プロパノールである。この溶媒は、当該溶媒とポリケイ酸エステルのアルコール成分とが同一であると好ましい。この稀釈溶液中のポリケイ酸エステル含有量は、少なくとも３０重量％でなければならない。
支持体の洗浄は、重要な第一操作工程である。水酸化ナトリウム溶液および洗剤［例えば、エクストラン(Extran)（登録商品名）］の使用は、有用であることが見出された；引続く工程の前に、支持体は、水により充分にすすぎ処理する。
【０００８】
引続いて、このポリケイ酸エステルを、均一液状薄膜として支持体に施用しなければならない。この目的には、２種の方法が特に有用であることが見出された：
ａ）充分な液量のポリケイ酸エステルを、支持体の中央に施用する；この支持体を次いで、この施用点を通って伸びており、支持体面に対して垂直である軸の周囲で回転させる。これにより、均一液状薄膜が生成される；
ｂ）ポリケイ酸エステル化合物を、稀釈状態または未稀釈状態で、支持体上に噴霧する。
別の方法には、例えばスクリーン印刷に類似する技術を用いる方法、またはローラーを用いる方法がある。
【０００９】
引続く、ポリケイ酸エステルの加水分解および重合が生じる雰囲気は、アンモニアまたは塩酸とともに水蒸気を含有する。このような雰囲気は、例えば液状ポリケイ酸エステルが施用されている支持体を、発煙塩酸を含有する開放型容器が配置されている室中に導入し、次いでこの室中に熱い水蒸気を導入することによって、生じさせることができる。
ポリケイ酸エステルの重合は、１５〜８０℃、特に４０〜６０℃において行うと好ましく、また温度に依存して３分間〜１時間、行うと好ましい。重合後、次いでこのシリカ膜を洗浄した後、この分離材料を、１５〜１２０℃において、常習的方法によって乾燥させる（温度に依存して、５〜３０分間）。本発明により得られる分離膜は、２〜２０μｍ、特に４〜１０μｍの厚みを有する。
本発明の方法によって形成された中程度の孔は、常習的方法により、特に水性アンモニア溶液で処理することにより、拡大させることができる。
【００１０】
支持体上のシリカゲルはさらに、常習的方法によって変性させることができる。一例として、イオン交換クロマトグラフィー用のイオン性基、または逆相クロマトグラフィー用の疎水性基などの分離エフェクターを導入することができる。このような変性方法および適当な分離エフェクターは、当業者にとって公知であり、参考書、例えば Packings and Stationary Phases in Chromatographic Techniques(K.K.:Unger ed.;Marcel Dekker,New york and Basel(1990);またはPorous Silica(K.K.Unger ed.;Elsevier,Ansterdam,Oxford New York(1979)] に記載されている。薄層クロマトグラフィー用の分離媒体に対する特に適当な変性方法には、DE 27 12 133およびDE 27 09 137に記載の方法がある。
追加の説明を要することなく、当業者は、上記記載を、その最も広い範囲で使用することができるものと見做される。従って、好適態様および例は、単に説明のためのものであって、いかなる制限も与えるものではない。
上記および下記の特許出願、特許および刊行物、およびまた１９９８年２月１１日付けで出願された対応する特許出願 DE 198 05 395.9の全記述を引用して、本明細書に組み入れてある。
【００１１】
例
製造例
例１
薄層クロマトグラフィー用支持体として慣用である、２０×２０ｃｍガラス板を、水酸化ナトリウム溶液により、次いでエクストラン(Extran)（登録商品名）により、最後に水により洗浄する。この支持体上に次いで、ポリエトキシシラン（平均分子量約１１００）の５０％（ｖ：ｖ）エタノール性溶液約０．８ｍｌを噴霧する。この噴霧されたガラス板を、発煙塩酸を含有する開放容器が配置されている閉鎖チャンバー内に導入し、熱い水蒸気（４バール）を導入し、次いでこのガラス板を、６０℃で３０分間、この方法で処理する。この塗布されたガラス板を次いで、水で洗浄し、次いで乾燥させる。使用時点で、このガラス板は、所望の大きさおよび形状の一片に切り取ることができる。
これにより、分離媒体膜が約５μｍの厚みの多孔質シリカゲルからなる薄層クロマトグラフィー用分離材料が得られる。この分離媒体膜は、４１０ｍ² ／ｇの比表面積および約０．３２ｍｌ／ｇの比孔容積（ＢＥＴ法による窒素吸収による）を有する；これは、３ｎｍの平均孔寸法をもたらす。
【００１２】
例２
例１に記載のとおりに製造された分離材料を、メチルオクタデシル−ジクロロシランの溶液（トルエン中の１０重量％）中に、５分間、浸漬する。この分離材料を次いで、各種溶剤に浸漬することによってすすぐ：トルエン中で５分間、ジクロロメタン／メタノール（１：１；ｖ：ｖ）中、アセトン／水（１：１；ｖ：ｖ）中、およびメタノール中でそれぞれ、１分間。この板を次いで、通風室内で室温において３０分間、乾燥させ、次いで乾燥炉内で１００℃においてさらに１５分間、乾燥させる。
これにより、逆相クロマトグラフィー用のＣ₁₈−変性分離材料が得られる。
【００１３】
例３
発煙塩酸１５０ｍｌを、空調チャンバーに入れる。この閉鎖チャンバーを、乾燥炉内で６０℃に予備加熱する。上記閉鎖チャンバーを、乾燥炉から取り出し、次いでこのチャンバー内に、水蒸気を導入する（封鎖バルブを、約５秒間、僅かに開ける）。
洗浄したガラス板（１０×２０ｃｍ）を、エタノールで洗浄し、次いで乾燥させる。このガラス板に次いで、ポリエトキシシラン（平均分子量：１０００）４００μｌを施用し、次いで１２μｍローラーを用いて引き延ばす。この塗布されたガラス板を、空調チャンバー内で、発泡ポリスチレン板（２０×２０ｃｍ）上に置き、６０℃で３０分間、加熱する。このＴＬＣ板を次いで、水で洗浄し、次いで空気乾燥させる。
このシリカゲル膜は、１２±１μｍの厚みを有し、ガラス板に強固に接着している。
このシリカゲル膜は、例２に記載のとおりに変性させることができる。
【００１４】
使用例
使用例Ａ：染料混合物の分離
トルエン中に溶解したシコ(Sico)油溶性ブルー５０４０１Ｎ０．１重量％、バイオレットＩ(VIOLET I)０．１重量％およびファーストニトロブルー２Ｂ(fast nitro blue 2B)０．１重量％を含有する染料混合物を、それぞれ５０ｎｌづつ、ハミルトン(Hamilton)シリンジを用いて、例１に記載のとおりに製造された１４×５６ｍｍＴＬＣ板に、４個のスポットとして施用する。溶離剤としては、トルエンを標準室（蓋としてクロックガラスを備えた５０ｍｌガラスビーカー）内で使用し、チャンバー飽和(chamber saturation)は用いない。１分間の溶出時間の後、充分な分離が達成された；溶出距離は、８ｍｍである。
図１は、この実験の結果を示す模式図である。
【００１５】
使用例Ｂ：コレステロールのクロマトグラフィー
コレステロール溶液（ジクロロメタン／メタノール（１：１；ｖ：ｖ）中の０．１重量％）５０ｎｌを、ハミルトン(Hamilton)シリンジを用いて、例１に記載のとおりに製造された１４×５６ｍｍＴＬＣ板に適用し、次いでクロマトグラムをアセトン／水（９５：５；ｖ：ｖ）中で展開させる（チャンバー飽和；溶出距離：７ｍｍ；溶出時間：約５分間）。この板を乾燥させた後、ＭｎＣｌ_２／硫酸試薬を噴霧し、次いで乾燥炉内で１２０℃において、色を発現させる（５分間）。
２８．６のｈＲｆ値が見出された；この数値は、シリカゲル膜が変性されており、またコレステロールが固定相により保持されていることを示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】例１の染料混合物の分離を示す模式図。

Claims

支持体および厚みが５０μｍ未満の分離媒体膜からなる薄層クロマトグラフィー用分離材料であって、下記工程：
ａ）支持体を洗浄すること、
ｂ）この支持体に、ポリケイ酸エステルを含有する液状薄膜を施用すること、
ｃ）この液状薄膜を有する支持体を、ポリケイ酸エステルの加水分解および引続く重合が行なわれる雰囲気中に導入すること、
ｄ）このポリケイ酸エステルを、一定温度において加水分解させ、次いで重合させること、
ｅ）このシリカ膜を洗浄すること、
ｆ）このシリカ膜を乾燥させること、
によって得られる、前記分離材料。
分離媒体膜が２〜２０μｍの厚みを有する、請求項１に記載の分離材料。
分離エフェクターを用いることによって、シリカゲル表面を変性させることをさらに特徴とする、請求項１に記載の分離材料。
支持体および厚みが５０μｍ未満の分離媒体膜からなる薄層クロマトグラフィー用分離材料の製造方法であって、下記工程：
ａ）支持体を洗浄すること、
ｂ）この支持体に、ポリケイ酸エステルを含有する液状薄膜を施用すること、
ｃ）この液状薄膜を有する支持体を、ポリケイ酸エステルの加水分解および引続く重合が行なわれる雰囲気中に導入すること、
ｄ）このポリケイ酸エステルを、一定温度において加水分解させ、次いで重合させること、
ｅ）このシリカ膜を洗浄すること
ｆ）このシリカ膜を乾燥させること、
を含む、前記方法。
液状薄膜を、噴霧により施用する、請求項４に記載の方法。
液状薄膜を、先ず液体を一点に施し、次いでこの施用点の周囲で支持体を、支持体平面に対して垂直である回転軸を中心に回転させることにより施用する、請求項４に記載の方法。
液状薄膜を、ローラーを用いて施用する、請求項４に記載の方法。
少なくとも２種の物質の薄層クロマトグラフィーによる分離における、請求項１〜３のいずれかに記載の分離材料の使用。