JPS5845658B2 - 液体クロマトグラフ用充填材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体クロマトグラフ用、特にゲルパーミェーシ
ョンクロマトグラフ（以下ＧＰＣと略す）に用いる充填
材に関するものである。

従来、天然高分子や合成高分子の分子量及び分子量分布
を迅速に測定する方法として、液体クロマトグラフの一
種であるＧＰＣが広く利用されているが、これに用いら
れるカラム充填材により試料に対して用いられる溶媒の
種類が制限され、従って測定の対象となる高分子の種類
も制約を受けざるを得ない。

現在ＧＰＣ用充填材としてはポリスチレンゲルが最も広
く使用されている。

ポリスチレンゲルとはスチレンとジビニルベンゼンの共
重合体であり、優れた分解能、広い分子量分布に対する
優れた分割能、大きな機械的強度等の長所を有している
が、この共重合体は非極性高分子であり疎水性のもので
あるので、殆んどすべての有機溶媒にて溶解した試料液
を適用することができるが、水溶液となされた試料液に
適用して分子量を測定することはできない。

そのため、水溶液の試料を適用し得る充填材として、上
記スチレンゲルの代りに、種々の親水性充填材、例えば
、多孔性シリカ、多孔性ガラス又は架橋デキストランゲ
ル等が使用されてきた。

しかしながら上記多孔性シリカや多孔性ガラス等の無機
系充填材は機械的強度は大きいが分子量分割能が小さく
、分子量分割範囲が狭いという欠点を有し、又架橋デキ
ストランゲルは分子量分割範囲が狭く機械的強度が小さ
く比較的高圧の条件下で用いる高速液体クロマトグラフ
用充填材として使用できないという欠点を有している。

本発明は上述のような従来のＧＰＣ用充填材の欠点を解
消し、水性試料液を適用することができ、かつ高分解能
並びに高理論段数を有する充填材を提供することを目的
としてなされたものである。

即ち本発明の要旨は、一般式 ＣＨ２＝Ｃ−Ｃ−０（−ＣＨ２−ＣＨ２−０）ｎＣ−Ｃ
＝ＣＨ２１１１ １００Ｒ２ （式中Ｒ，，Ｒ２は水素又はメチル基、ｎは３〜１８の
整数である）で表わされる化合物１００重量部とＸメチ
ロールアルキルｙ（メタ）アクリレート（式中Ｘ、ｙは
整数であり、Ｘ≧ｙ≧３である）５〜６０重量部よりな
る混合物が、該混合物は溶解するがその重合体は溶解し
ない有機溶媒の存在下に水性懸濁重合されて得られた多
孔質ポリマーよりなる液体クロマトグラフ用充填材に存
する。

本発明で使用される一般式 ％式％ で表わされる化合物は式中Ｒ１，Ｒ４は水素又はメチル
基、ｎは３〜１８の整数である、グリコールの（メタ）
アクリル酸エステルであって、たとえばトリエチレング
リコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメ
タクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレー
ト、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ノナ
エチレングリコールジアクリレート、ノナエチレングリ
コールジメタクリレート、テトラデカエチレングリコー
ルジアクリレート、テトラデカエチレングリコールジメ
タクリレート等があげられる。

上記一般式で表わされる化合物はｎがｌ又は２の際には
疎水性が大であり親水性試料に適用できず、又ｎが１９
より犬になると粒子が軟らかくなりＧＰＣ用充填材とし
ては機械的強度が不足するので、ｎは３〜１８に限定さ
れるのであり好ましくは４〜１４である。

本発明で使用されるＸメチロールアルキルｙ（メタ）ア
クリレートは式中Ｘ及びｙは正の整数であってＸ≧ｙ≧
３であり、その分子中に少くとも３個のメチロール基と
３個以上のアクリレート又はメタアクリレート基を有す
る化合物であってたとえばテトラメチロールメタンテト
ラアクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタク
リレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、
テトラメチロールメタントリメタクリレート、トリメチ
ロールメタントリアクリレート、トリメチロールメタン
トリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアク
リレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート
等があげられテトラメチロールメタンテトラアクリレー
ト、テトラメチロールメタントリアクリレート及びテト
ラメチロールメタンＬ、リメククリレートが好適に使用
される。

そして、前記一般式で表わされる化合物と前記メチロー
ルアルキルｙ（メタ）アクリレートとは混合物になされ
るが、Ｘメチロールアルキルｙ（メタ）アクリレートの
添加量が少ないと得られた多孔性ポリマーが軟らかく逆
に多すぎると吸着、分配等の現象が発生し分割能が低下
するので、前記一般式で表わされる化合物１００重量部
に対し５〜６０重量部添加されるのであり好ましくは１
０〜４０重量部である。

本発明においては上記混合物は溶解するがその重合体は
溶解しない有機溶媒の存在下に水性懸濁重合されるので
あるが、上記有機溶媒としては上記混合物を溶解するが
その重合体は溶解しないすべての有機溶媒が使用可能で
あり、たとえばトルエン、キシレン、ジエチルベンゼン
、ドデシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、ヘキサン、
ヘプタン、オクタン、デカン等の飽和炭化水素類、イソ
アミルアルコール、ヘキシルアルコール、オクチルアル
コール等のアルコール類があげられ、その添加量はなん
ら限定されるものではないが前記混合物に対して１５〜
２００重量％用いられるのが好ましく、より好ましくは
２０−１５０重量部である。

なお有機溶媒は前記混合物に均一に溶解されて、前記混
合物が水性懸濁重合されるので得られた重合体粒子中に
分散して存在しており、重合終了後上記有機溶媒を粒子
中から取除くことにより多孔性ポリマーが得られるので
ある。

従って前記混合体と相溶性の異なる種々の有機溶媒を使
用することにより多孔性ポリマーの細孔の大きさを任意
に変化することができる。

又水性懸濁重合は公知の任意の方法が採用されｈ−ｒよ
く、たとえば前記有機溶媒に、前記混合物及びラジカル
発生触媒を溶解し、得られた溶液をポリビニルアルコー
ル、リン酸カルシウム等の懸濁重合安定剤の分散された
水相に添加し攪拌しなから５Ｏ−１００℃に加熱するこ
とにより行なわれる。

上記ラジカル発生触媒は反応開始剤としてラジカルを発
生する触媒であるが、該触媒としてはたとえばベンゾイ
ルパーオキサイド、クメンパーオキサイド等の有機過酸
化物、過酸化水素、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウ
ム等の無機過酸化物、アブビスイソブチロニトリル、ア
ゾビスイソブチロアミド等のアゾ化合物など公知の任意
のラジカル発生触媒が使用される。

上記水性懸濁重合によって重合されたポリマー粒子は加
熱等により乾燥され粒子中の有機溶媒が放出されること
によって多孔性ポリマーとなされ、液体クロマトグラフ
用充填材となされるのである。

そして液体クロマトグラフ用充填材となされるには多孔
性ポリマーの粒子径は均一であり且３〜４０μｍの範囲
であるのが好ましく又細孔は粒子径により異なるが一般
に粒子の内部に向って５０〜２０００オングストローム
あるのが好ましい。

本発明の構成は上述の通りであり、得られた充填材は前
記一般式で表わされる化合物とＸメチロールアルキルｙ
（メタ）アクリレートの重合体なので、その分子中にか
ならず多くの親水性基を有し且多くの疎水性基を有する
ので液体クロマトグラフ用充填材として使用した際に親
水性ポリマーに対しても又疎水性ポリマーに対しても良
好な分子量分割能を有するものである。

又前記一般式で表わされる化合物とＸメチロールアルキ
ルｙ（メタ）アクリレートは共に複数間のアクリレート
基を有するので重合すると三次元網状架橋するので、粒
子の機械強度が太きくＧＰＣ用充填材として特に好適で
ある。

さらに又、本発明の液体クロマトグラフ用充填材は有機
溶媒の存在下に水性懸濁重合することによって製造する
のであるから充填材である微粒子内に多くの細孔を有し
分子量分割能が高く、有機溶媒を変化することにより任
意の大きさの細孔を形成でき又重合条件を変化すると任
意の粒子径の粒子が得られるので、任意の液体クロマト
グラフに適用しうる充填材が製造でき非常に有効である
。

次に本発明の詳細な説明する。

実施例 ｌ 冷却器、攪拌機、温度計及び滴下ロートの設置された２
１セパラブルフラスコに４重量％のポリビニルアルコー
ル水溶液４００ｍ１とテトラエチレングリコールジメタ
クリレート８０ｇ、テトラメチロールメタントリアクリ
レート２１．）ルエン１００ｇ及びベンゾイルパーオキ
サイド１．５ｇよりなる混合液を供給した。

次に４０Ｏｒ、ｐ、ｍの攪拌速度で攪拌しながら８０℃
に昇温し１０時間重合反応を行って冷却した。

冷却後重合生成物を母液分離した後、熱水及びアセトン
で洗浄して粒子径が５〜１３μｍの多孔性ポリマーを得
た。

得られた多孔性ポリマーのうち微粒子及び粗粒子を取除
いて得られた粒子径８〜１０μｍの液体クロマトグラフ
用充填材３５ＴＬｌを８０ｍ１の蒸留水に分散し、ＧＰ
Ｃ用スデステンレスカラム径７．９朋、長さ５０ｃｆｒ
Ｌ）に高圧定流量ポンプにより蒸留水を１．６＋７１１
／分の速度で正送して充填した。

得られた充填カラムを高速液体クロマトグラフ（島津製
作所製、商品名島津デュポン高速液体クロマトグラフ８
３０型）に接続し、分子量の異なる標準デキストラン及
びポリエチレングリコールを試料とし、蒸留水を溶離液
として分子量を測定したところ分子量３０万以下におい
て良好な分子量分割能を有しており、各ピークは正常な
対称形であった。

又エチレングリコールを用いて測定したカラム１本当り
の理論段数は６０００段１０．５扉であった。

又、上記多孔性ポリマーのうち微粒子及び粗粒子を取除
いて得られた粒子径９〜１１１Ｌｍの液体クロマトグラ
フ用充填材３５１ｒＬｌを蒸留水８０ｍ１に分散し、Ｇ
ＰＣ用スデステンレスカラム径７．９朋、長さ５０ｃｒ
ｒＬ）に高圧定流量ポンプによりテトラヒドロフランを
２．０ ｍｌ／分の速度で圧送して充填した。

得られた充填カラムを使用し、分子量の異なる単分散ポ
リスチレンを試料とし、テトラヒドロフランを溶離液と
して同様にして分子量を測定したところ、分子量２５万
以下において良好な分子量分割能を有していた。

又アセトンを用いて測定したカラム１本当りの理論段数
は４０００段１０．５扉であった。

実施例 ２ トリエチレングリコールジメタクリレート８０ｇ１テト
ラメチロールメタンテトラアクリレート２０ｇ、トルエ
ン１００ｇ及びベンゾイルパーオキサイド１．５ｇより
なる混合液を使用した以外は実施例１で行ったと同様に
して水性懸濁重合を行い、粒子径４〜１３μｍの多孔性
ポリマーを得た。

得られた多孔性ポリマーのうち微粒子及び粗粒子を取除
いて得られた粒子径５〜７μｍの液体クロマトグラフ用
充填材３５ｒｆＬｌを蒸留水８０ＴｒＬｌに分散し、Ｇ
ＰＣ用スデステンレスカラム径７．９朋、長さ５０ｃｒ
ｒＬ）に高圧定流量ポンプにより、蒸留水を２．０ｍｌ
／分の速度で正送して充填した。

得られた充填カラムを実施例１で使用した高速液体クロ
マトグラフに接続し、分子量の異なる標準デキストラン
及びポリエチレングリコールを試料とし、蒸留水を溶離
液として分子量を測定したところ分子量２０万以下にお
いて良好な分子量分割能を有していた。

又グルコースを用いて測定したカラム１本当りの理論段
数は５０００段１０．５汎であった。

実施例 ３ ノナエチレングリコールジメタクリレート６５ｇ１テト
ラメチロールメタンテトラアクリレート３１．１−ルエ
ン１００ｇ及びペンソイルパーオキサイド１．５ｇより
なる混合液を使用した以外は実施例１で行ったと同様に
して水性懸濁重合を行い粒子径５〜２０μｍの多孔性ポ
リマーを得た。

得られた多孔性ポリマーのうち微粒子及び粗粒子を取除
いて得られた粒子径ｔｏ−１５μｍの肢体クロマトグラ
フ用充填材３５ＴＬｌを蒸留水８０７７１１に分散し、
ＧＰＣ用スデステンレスカラム径７．９朋、長さ５０ｃ
ＩＩＬ）に高圧定流量ポンプにより蒸留水をＬ５ｒｒｔ
ｌ／分で正送して充填した。

得られた充填カラムを使用し、分子量の異なる標準デキ
ストラン及びポリエチレングリコールを試料とし、蒸留
水を溶離液とし、実施例１で行ったと同様にして分子量
を測定したところ、分子量５０万以下において良好な分
子量分割能を有していた。

又エチレングリコールを用いて測定したカラム１本当り
の理論段数は４０００段／ ０．５ ｍであった。

実施例 ４ テトラエチレングリコールジメタクリレートｓｏｙ、テ
トラメチロールメタントリメタクリレート２０ｇ、イソ
アミルアルコールｓｏｙ、ジエチルベンゼン２０ｇ及び
ベンゾイルパーオキサイド１．５ｇよりなる混合液を使
用した以外は実施例１で行ったと同様にして水性懸濁重
合を行い粒子径５〜１５μｍの多孔性ポリマーを得た。

得られた多孔性ポリマーのうち微粒子及び粗粒子を取除
いて得られた粒子径８〜１０μｍの液体クロマトグラフ
用充填材３５ｍ７！を蒸留水８０ＴＬｌに分散し、ＧＰ
Ｃ用スデステンレスカラム径７．９ｍｍ。

長さ５０ｃＩｆｔ）に高圧定流量ポンプにより蒸留水を
２、０ ｍｌ／分で圧送して充填した。

得られた充填カラムを使用し分子量の異なる標準デキス
トランを試料とし、蒸留水を溶離液とし実施例１で行っ
たと同様にして分子量を測定したところ、分子量７０万
以下において良好な分子量分割能を有していた。

又グルコースを用いて測定したカラム１本当りの理論段
数は５５００段１０．５ｍであった。

比較例 ｌ ジエチレングリコールジメタクリレート８０ｇ、テトラ
メチロールメタントリアクリレート２０ｇ、トルエン１
００ｇ及びベンゾイルパーオキサイド１．５９よりなる
混合液を使用した以外は実施例１で行ったと同様にして
水性懸濁重合を行い、粒子径４〜２０μｍの多孔性ポリ
マーを得た。

得られた多孔性ポリマーのうち微粒子及び粗粒子を取除
いて得られた粒子径６〜９μｍの液体クロマトグラフ用
充填材３５ＴＬｌを実施例２で行ったと同様にしてＧＰ
Ｃ用スデステンレスカラム填し、ポリエチレングリコー
ルを試料とし、実施例２で行ったと同様にして分天量を
測定したがポリエチレングリコールは溶出せず測定でき
なかった。

比較例 ２ テトラエチレングリコールジメタクリレートｔｏｏｙ、
トルエンｔ ｏｏｇ及びベンゾイルパーオキサイド
１．５ｇよりなる混合液を使用した以外は重施例１で行
ったと同様にして水性懸濁重合を行い粒子径５〜２５μ
の多孔性ポリマーを得た。

得られた多孔性ポリマーのうち微粒子及び粗粒子を取除
いて粒子径８ｚｌＯμｍの液体クロマトグラフ用充填材
Ａと粒子径１５〜２０μｍの液体クロマトグラフ用充填
材Ｂを得た。

充填材Ａ３５７ｒＬｌを蒸留水８０ｍ１に分散し、ＧＰ
Ｃ用スデステンレスカラム玉定流量ポンプにより蒸留水
を０．５ｍｌ／分の速度で正送したところ目づまりをお
こして充填できなかった。

又充填材Ｂは１．６ｍｌ／分の速度で圧送した以外は同
様にして充填し、標準デキストランを試料とし実施例２
で行ったと同様にして分子量を測定したがピークが非対
称であり測定できなかった。

又テトラエチレングリコールジメタクリレートにかえて
ノナエチレングリコールジメタクリレートを使用し同様
にして水性懸濁重合を行い、粒子径８〜２３μｍの多孔
性ポリマーを得、同様にしてカラム充填しようとしたが
ポリマーが軟く充填できなかった。

比較例 ３ テトラエチレングリコールジメタクリレート５０ｇ、テ
トラメチロールメタントリメタクリレ−１−５０ｇ、イ
ソアミルアルコール８０バジエチルベンゼン２１及びベ
ンゾイルパーオキサイド１．５ｇよりなる混合液を使用
した以外は実施例１で行ったと同様にして粒子径５〜１
５μｍの多孔性ポリマーを得た。

得られた多孔性ポリマーのうち微粒子及び粗粒子を取除
いて得られた粒子径７〜１０μｍの肢体クロマトグラフ
用充填材を実施例４で行ったと同様にしてＧＰＣ用スデ
ステンレスカラム填し、ポリエチレングリコールを試料
とし、実施例２で行ったと同様にして分子量を測定した
がポリエチレングリコールは溶出せず測定できなかった
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式； ％式％ （式中Ｒ，，Ｒ２は水素又はメチル基、ｎは３〜１８の
   整数である）で表わされる化合物１００重量部とＸメチ
   ロールアルキルｙ（メタ）アクリレート（式中ｘ、ｙは
   整数であり、Ｘ≧ｙ≧３である）５〜６０重量部よりな
   る混合物が、該混合物は溶解するがその重合体は溶解し
   ない有機溶媒の存在下に水性懸濁重合されて得られた多
   孔性ポリマーよりなる液体クロマトグラフ用充填材。 ２ 一般式で表わされる化合物のｎが４〜１４である特
   許請求の範囲第１項記載の充填材。 ３ ｘメチロールアルキルｙ（メタ）アクリレートが１
   ０〜３０重量部である特許請求の範囲第１項記載の充填
   材。