(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂チューブ、及び前記樹脂チューブ内に形成された有機ポリマーモノリスを有し、
前記樹脂がポリエーテルエーテルケトンを含み、
前記有機ポリマーモノリスが、前記樹脂チューブに、スルホニル基を介して結合している、液体クロマトグラフィー用カラム。
【請求項２】
前記有機ポリマーモノリスが、前記樹脂チューブに、スルホニルオキシ基を介して結合している、請求項１記載の液体クロマトグラフィー用カラム。
【請求項３】
前記有機ポリマーモノリスが、分子内に重合性の炭素−炭素間二重結合を有する重合性単量体を重合させることにより得られるモノリスである、請求項１又は２記載の液体クロマトグラフィー用カラム。
【請求項４】
前記有機ポリマーモノリスが、（メタ）アクリル系樹脂モノリスである、請求項１〜３いずれか記載の液体クロマトグラフィー用カラム。
【請求項５】
前記樹脂チューブの内壁にスルホン酸基を導入し、
導入されたスルホン酸基とグリシジル基を有するビニル単量体とを反応させることにより、前記樹脂チューブの内壁にビニル基を導入し、
ビニル基が導入された前記樹脂チューブ内で、分子内に重合性の炭素−炭素間二重結合を有する重合性単量体を重合し、前記樹脂チューブ内に有機ポリマーモノリスを形成する、請求項３又は４記載の液体クロマトグラフィー用カラムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体クロマトグラフィー用カラム、及び液体クロマトグラフィー用カラムの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な高速液体クロマトグラフィー用カラムは、空カラム（筒状のチューブ）に樹脂粒子を充填して作製される。樹脂粒子は懸濁重合などで合成後、粒子径が均一になるよう分級が必要であり、また、カラムに均一に充填できるよう、充填圧、充填時間などの調整が必要であり、カラム作製上の大きな隘路となっている。
【０００３】
これを解決するために、空カラム（チューブ）内で原料を直接重合し、多孔質の樹脂（モノリス）を形成する方法が知られている（ｉｎ  Ｓｉｔｕ重合法）（例えば、非特許文献１参照）。モノリスは、材質によって、シリカ系モノリスと有機ポリマー系モノリスに大別され、シリカモノリスカラムは、タンパク質の分離などの用途で普及しつつある（例えば、非特許文献２参照）。
【０００４】
一方、有機ポリマーモノリスは、シリカモノリスに比べ耐アルカリ性が高いなどの特徴があるものの、カラム内での重合時、体積収縮がおきやすく、有機ポリマーモノリスとカラム内壁との間に隙間が生じやすい。その結果、モノリスが抜け落ちる（例えば、特許文献１参照）、理論段数の低下を招くなどの問題を引き起こすため、汎用高速液体クロマトグラフィー用カラムとしての利用は少ない（例えば、非特許文献３参照）。
【０００５】
有機ポリマーモノリスとカラム内壁との間の隙間を少なくするため、空カラム（チューブ）としてフューズドシリカチューブ（Ｐｏｌｙｍｉｃｒｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．製）を用い、二重結合を有するシランカップリング剤を反応させ、その後、有機ポリマーモノリスをｉｎ  Ｓｉｔｕ重合で作製し、有機ポリマーモノリスをチューブの表面に固定する方法が知られている（例えば、非特許文献４参照）。
【０００６】
しかし、本方法では、空カラムとしてフューズドシリカチューブを用いるため、耐アルカリ性が著しく低下し、本来有機モノリスが有する優れた耐ｐＨ性が十分に発揮できず、理論段数の低下を招くという欠点が残る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３１６８００６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．６８，３４９８（１９９６）
【非特許文献２】Ｃｈｒｏｍｏｌｉｔｈ  Ｒｅｖｅｒｓｅｄ−ｐｈａｓｅ  ＨＰＬＣ  ｃｏｌｕｍｎｓ  Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ，Ｍｅｒｃｋ
【非特許文献３】梅村知也、小島徳久、植木悠二、「有機ポリマーモノリスを用いる高速・高性能分離分析法の開発」、分析化学、日本分析化学会、２００８年、Ｖｏｌ．５７，Ｎｏ．７，Ｐ．５１７−５２９
【非特許文献４】Ｙｉ−Ｍｉｎｇ  Ｌｉ，ｅｔ  ａｌ．「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｂｅｄｓ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ：Ｃａｔｉｏｎ−Ｅｘｃｈａｎｇｅ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ」、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２２３，１５３−１５８（１９９４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、有機ポリマーモノリスと樹脂チューブ内壁との間に隙間が発生することを防ぎ、使用時に有機ポリマーモノリスが樹脂チューブ内から抜け落ち難く、高理論段数が得られる液体クロマトグラフィー用カラムを提供することを目的とするものである。また、本発明は、有機ポリマーモノリスと樹脂チューブ内壁との間に隙間が発生することを防ぎ、使用時に有機ポリマーモノリスが樹脂チューブ内から抜け落ち難く、高理論段数が得られる液体クロマトグラフィー用カラムの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、樹脂チューブとしてポリエーテルエーテルケトンを含むチューブを使用し、樹脂チューブと有機ポリマーモノリスとを、スルホニル基を介する化学結合により固定することで、重合時の体積収縮による樹脂チューブ内壁からの有機ポリマーモノリスの剥離（隙間の発生）を抑えられることを見出し、使用時に有機ポリマーモノリスが樹脂チューブ内から抜け落ちることのない、高理論段数の液体クロマトグラフィー用カラムを発明するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、樹脂チューブ、及び前記樹脂チューブ内に形成された有機ポリマーモノリスを有する液体クロマトグラフィー用カラムであって、前記樹脂がポリエーテルエーテルケトンを含み、前記有機ポリマーモノリスが、前記樹脂チューブに、スルホニル基を介して結合していることを特徴とする液体クロマトグラフィー用カラムに関する。
本発明の液体クロマトグラフィー用カラムの好ましい態様として、前記有機ポリマーモノリスが、前記樹脂チューブに、スルホニルオキシ基を介して結合している液体クロマトグラフィー用カラム、前記有機ポリマーモノリスが、分子内に重合性の炭素−炭素間二重結合を有する重合性単量体を重合させることにより得られるモノリスである液体クロマトグラフィー用カラム、前記有機ポリマーモノリスが、（メタ）アクリル系樹脂モノリスである液体クロマトグラフィー用カラムなどが挙げられる。
また、本発明は、前記樹脂チューブの内壁にスルホン酸基を導入し、導入されたスルホン酸基とグリシジル基を有するビニル単量体とを反応させることにより、前記樹脂チューブの内壁にビニル基を導入し、ビニル基が導入された前記樹脂チューブ内で、分子内に重合性の炭素−炭素間二重結合を有する重合性単量体を重合し、前記樹脂チューブ内に有機ポリマーモノリスを形成する液体クロマトグラフィー用カラムの製造方法に関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、有機ポリマーモノリスと樹脂チューブ内壁との間に隙間が発生することを防ぎ、使用時に有機ポリマーモノリスが樹脂チューブ内から抜け落ち難く、高理論段数が得られる液体クロマトグラフィー用カラムを提供することができる。また、本発明によれば、有機ポリマーモノリスと樹脂チューブ内壁との間に隙間が発生することを防ぎ、使用時に有機ポリマーモノリスが樹脂チューブ内から抜け落ち難く、高理論段数が得られる液体クロマトグラフィー用カラムの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ポリエーテルエーテルケトン製カラムへのスルホニル基導入工程及びビニル基導入工程を示す概略図である。
【図２】試料サンプルを、実施例１で作製したカラムを用いて液体クロマトグラフィーで分析した結果である。
【図３】実施例１で得られた液体クロマトグラフィー用カラムの断面ＳＥＭ写真である。
【図４】比較例１で得られた液体クロマトグラフィー用カラムの断面ＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明の液体クロマトグラフィー（ＬＣ）用カラムは、樹脂チューブに有機ポリマーモノリスが、スルホニル基を解した結合により固定されていることを特徴する。
【００１５】
本発明では、樹脂チューブとして、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を含有する樹脂により形成されたチューブが用いられる。樹脂成分としてＰＥＥＫのみを含有する樹脂により形成されたチューブの他、ＰＥＥＫと他の樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリカーボネート、高密度ポリプロピレン、高密度ポリエチレンなどを含有する混合樹脂により形成されたチューブを用いることも可能である。ＰＥＥＫ製チューブとしては市販品を用いることができ、例えば、ＮＰＫ−０２６、ＮＰＫ−００３（仁礼工業（株）製）などがある。
【００１６】
樹脂チューブを形成する樹脂としては、ＰＥＥＫを含有せず、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ポリカーボネート、高密度ポリプロピレン、又は、高密度ポリエチレンなどを含有する樹脂が用いられることがあるが、ＰＥＥＫは、耐有機溶媒性、耐酸性、耐アルカリ性に優れ、かつ、耐圧性にも優れることから、液体クロマトグラフィー用空カラム（チューブ）として特に適している。また、ＰＥＥＫは、スルホニル基の導入が容易であるという点でも好ましい。
【００１７】
また、耐溶剤性のない塩化ビニル、耐酸性のないスチール、耐アルカリ性に乏しいシリカゲルコーティングなどは液体クロマトグラフィー用空カラム（チューブ）として適さない。
【００１８】
樹脂チューブの直径は特に限定されるものではないが、大きすぎると、熱収縮により樹脂チューブとモノリスとの間に隙間ができやすくなる、樹脂チューブとモノリスとが剥離しやすいなどの傾向がある。また、小さすぎると、樹脂チューブの強度が不足し、折れ、曲がりなどを生じやすい、モノリスを形成しても液体クロマトグラフィー用としては樹脂成分が少なすぎ分離が不十分になりやすいという傾向がある。樹脂チューブの直径（内径）は、例えば、０．１φｍｍ〜１０φｍｍとすることができる。
【００１９】
樹脂チューブの長さも特に限定されるものではなく、液体クロマトグラフィー用カラムとした場合、長い方が理論段数が出やすく有利となる。ただし、樹脂チューブが長すぎると折れ曲りやすくなるので、樹脂チューブが長い場合には、基盤などに固定して用いることが望ましい。樹脂チューブの長さは、例えば、５ｃｍ〜３００ｃｍとすることができる。
【００２０】
本発明における有機ポリマーモノリスとして、例えば、（メタ）アクリル系樹脂モノリス、スチレン系樹脂モノリス、アリル系樹脂モノリスなどを挙げることができる。（メタ）アクリル系樹脂モノリスは、重合の容易さ、官能基の修飾のしやすさの点から好ましく用いられる。本発明において、有機ポリマーモノリスは、例えば、後述する分子内に重合性の炭素−炭素間二重結合（重合性基）を有する重合性単量体の重合反応によって形成することができる。
【００２１】
本発明の液体クロマトグラフィー用カラムは、有機ポリマーモノリスが樹脂チューブにスルホニル基を介して結合している。スルホニル基により結合された有機ポリマーモノリスは、耐アルカリ性、耐酸性に優れ、本来有機ポリマーモノリスが有する優れた耐ｐＨ性を発揮することができる。
【００２２】
本発明の液体クロマトグラフィー用カラムは、例えば、まず始めに、樹脂チューブ内壁にスルホン酸基を導入し、次いで、導入されたスルホン酸基と、グリシジル基を有するビニル単量体とを反応させることにより、前記樹脂チューブの内壁にビニル基を導入し、有機ポリマーモノリスを結合させる足場を形成する。その後、ビニル基が導入された前記樹脂チューブ内で、有機ポリマーモノリスの原料となる重合性単量体を重合するという方法により得ることができる。
以下、この方法について詳細に説明するが、本発明の液体クロマトグラフィー用カラムの製造方法はこの方法に限定されるものではない。
【００２３】
まず、ＰＥＥＫ（ポリエーテル−エーテル−ケトン）製のチューブにスルホン酸基を導入し（スルホン酸基導入工程）、その後、グリシジル基を有するビニル単量体を反応させビニル基を導入する（ビニル基導入工程）工程を記す。
【００２４】
（スルホン酸基導入工程）
まず、ＰＥＥＫチューブ内に硫酸水溶液を注入し、両末端を密栓し、反応させることにより、ＰＥＥＫチューブの内壁にスルホン酸基を導入（スルホン化）する。反応条件として、硫酸水溶液の濃度は５０ｗｔ％以上であることが好ましく、反応温度は１５℃〜８０℃であることが好ましく、また、反応時間は５分〜７日であることが好ましい。但し、スルホン化条件が厳しくなるとＰＥＥＫチューブ内壁が凸凹に荒れやすくなり、理論段数が出にくくなる傾向があるので、５０ｗｔ％〜９０ｗｔ％の硫酸水溶液で５分〜２日、１５℃〜６０℃でのスルホン化条件が好ましい。スルホン化後は、イオン交換水で中性になるまでよく洗い、その後、ＰＥＥＫチューブ内にアセトンまたはメタノールを流し、窒素気流、または真空乾燥器で十分に乾燥させる。
【００２５】
（ビニル基導入工程）
次に、有機ポリマーモノリス形成時に、スルホン酸基と有機ポリマーモノリスとで橋架け（結合）ができるよう、スルホン酸基にグリシジル基を有するビニル単量体を反応させる。これにより、ＰＥＥＫチューブ内壁にはスルホニル基を介して、特にこの場合はスルホニルオキシ基を介して、ビニル基が導入される。グリシジル基を有するビニル単量体としてはエポキシ基を有するアクリル酸、メタクリル酸の誘導体、エポキシ基を有するスチレンの誘導体が挙げられ、例えば、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、グリシジルクロネート、グリシジルイタコネート、グリシジルフマレート、グリシジルマレート、ビニルベンジルグリシジルエステル等が挙げられる。導入の方法としては、例えば、グリシジル基を有するビニル単量体を有機溶剤で希釈し、スルホン酸基を導入した樹脂チューブ内に注入し、両末端を密栓し、反応させる。反応条件として、グリシジル基を有するビニル単量体の濃度は０．０５ｍｏｌ／Ｌ〜１０ｍｏｌ／Ｌであることが好ましく、反応温度は１５℃〜１００℃であることが好ましく、また、反応時間は３〜４８時間であることが好ましい。希釈用の有機溶剤はジエチルエーテル、ジメチルスルホオキシド、テトラヒドロフラン、ベンジルアルコール、クロロホルム、トルエン、アセトン、塩化メチレン等が挙げられる。ＰＥＥＫとの馴染み易さの点から塩化メチレン、ジエチルエーテル、アセトンが望ましい。反応後は放冷し、アセトンまたはメタノールで洗浄後、窒素気流、または真空乾燥器で十分に乾燥させる。
【００２６】
図１に、ＰＥＥＫへのスルホン酸基導入工程及びビニル基導入工程の概略図を示す。
【００２７】
次に、有機ポリマーモノリスの作製工程の例を示す。本工程では、ビニル基が導入された前記樹脂チューブ内で、有機ポリマーモノリスの原料となる重合性単量体を重合する（有機ポリマーモノリス重合工程）。
【００２８】
（有機ポリマーモノリス重合工程）
本発明において、有機ポリマーモノリスは、分子内に１つ以上の重合性の炭素−炭素間二重結合を有する重合性単量体の重合反応によって形成することができる。例えば、非架橋性重合性単量体と架橋性重合性単量体との重合性炭素−炭素間二重結合の共重合反応、又は、架橋性重合性単量体の重合性炭素−炭素間二重結合の重合反応などである。
【００２９】
本発明において、使用される非架橋性重合性単量体は、１分子中に１個の重合性の炭素−炭素間二重結合を有する単量体である。具体的には、アクリル系、メタクリル系、スチレン系、及びアリル系の非架橋性重合性単量体が挙げられ、アクリル系及びメタクリル系の非架橋性重合性単量体が好ましく用いられる。また、非架橋性重合性単量体としては、アルキル基の他、水酸基、エポキシ基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基等を有する非架橋性重合性単量体が挙げられる。
【００３０】
アルキル基を有する非架橋性重合性単量体としては、アルキル基を有するアクリル酸、メタクリル酸の誘導体が挙げられ、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸ヘプチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ノニル、アクリル酸デシル、アクリル酸ウンデシル、アクリル酸ドデシル等、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ペンチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸ヘプチル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ノニル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸ウンデシル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸ラウリル等が挙げられる。
【００３１】
水酸基を有する非架橋性重合性単量体としては、水酸基を有するアクリル酸、メタクリル酸の誘導体が挙げられ、例えば、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチル、アクリル酸２−ヒドロキシ−３−フエニルオキシプロピル、２−ヒドロキシエチルアクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレート、ネオぺンチルグリコールモノアクリレート等や、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸２−ヒドロキシ−３−フエニルオキシプロピル、２−ヒドロキシエチルメタアクリレート、４−ヒドロキシブチルメタアクリレート、ネオぺンチルグリコールモノメタアクリレート等が挙げられる。
【００３２】
エポキシ基を有する非架橋性重合性単量体の誘導体としては、エポキシ基を有するアクリル酸、メタクリル酸の誘導体、エポキシ基を有するスチレンの誘導体などが挙げられ、例えば、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、グリシジルクロネート、グリシジルイタコネート、グリシジルフマレート、グリシジルマレート、ビニルベンジルグリシジルエステル等が挙げられる。
【００３３】
アルキルオキシ基を有する非架橋性重合性単量体としては、アルキルオキシ基を有するアクリル酸、メタクリル酸の誘導体が挙げられ、例えば、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸エトキシエチル、アクリル酸プロポキシエチル、アクリル酸ブトキシエチル、アクリル酸メトキシジエチレングリコール、アクリル酸エトキシジエチレングリコール、アクリル酸メトキシエチレングリコール、アクリル酸ブトキシトリエチレングリコール、アクリル酸メトキシジプロピレングリコール等や、メタクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸エトキシエチル、メタクリル酸プロポキシエチル、メタクリル酸ブトキシエチル、メタクリル酸メトキシジエチレングリコール、メタクリル酸エトキシジエチレングリコール、メタクリル酸メトキシエチレングリコール、メタクリル酸ブトキシトリエチレングリコール、メタクリル酸メトキシジプロピレングリコール等が挙げられる。
【００３４】
また、アリールオキシ基又はアラルキルオキシ基を有する非架橋性重合性単量体としては、アリールオキシ基又はアラルキルオキシ基を有するアクリル酸、メタクリル酸の誘導体が挙げられ、例えば、アクリル酸フェノキシエチル、アクリル酸フェノキシジエチレングリコール、アクリル酸フェノキシテトラエチレングリコール等や、メタクリル酸フェノキシエチル、メタクリル酸フェノキシジエチレングリコール、メタクリル酸フェノキシテトラエチレングリコール等が挙げられる。
【００３５】
さらに、使用できるその他の官能基を有する非架橋性重合性単量体としては、例えば、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸ジシクロペンテニル、メタクリル酸ジシクロペンテニル、アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、メタクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、アクリル酸Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、メタクリル酸Ｎ−ビニル−２−ピロリドン等が挙げられる。
非架橋性重合性単量体としては、これら具体例に限定されるものではなく、さらに、これらを数種混合して使用することもできる。
【００３６】
一方、本発明に使用される架橋性重合性単量体としては、１分子中に２個以上の重合性の炭素−炭素間二重結合を有する単量体であればいずれでもよい。１分子中に２個の重合性基を有する単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン、グリコールとメタクリル酸あるいはアクリル酸のジエステル、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、１，３−ブチレングリコールジメタクリレ−ト、１，３−ブチレングリコールジアクリレ−ト、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，５−ペンタンジオールジメタクリレート、１，５−ペンタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ジ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、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチ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、トリプロピレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、テトラメチロールメタンジメタクリレート、テトラメチロールメタンジアクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート等があり、１分子中に３個以上の重合性基を有する単量体としては、例えば、トリメチロールプロパ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、トリメチロールエタントリメタクリレート、トリメチロールエ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、テトラメチロールメタントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等が挙げられる。
架橋性重合性単量体としては、これら具体例に限定されるものではなく、さらに、これらを数種混合して使用することもできる。
【００３７】
本発明で用いるモノリスは、好ましくは、前記非架橋性重合性単量体を、上記架橋性重合性単量体と共重合させることにより得られる。または、本発明で用いるモノリスは、架橋性重合性単量体のみを重合させることにより得ることもできる。非架橋性重合性単量体と架橋性重合性単量体とを併用する場合、両者の配合割合は、重合性単量体総量に対し、上記の非架橋性重合性単量体を５０〜９０重量％、架橋性重合性単量体を１０〜５０重量％とすることが好ましい。
【００３８】
架橋性重合性単量体が１０重量％未満であると、得られるモノリスの機械強度が乏しく、繰り返し使用における耐久性が劣り、安定した検知、分析が難しくなる傾向がある。また、架橋性重合性単量体が５０重量％を超えると、場合によっては細孔径の調整ができにくくなる傾向がある。
【００３９】
モノリスを製造する際の重合には、重合開始剤を用いることができる。用いられる重合開始剤としては、過酸化物系ラジカル重合開始剤、アゾ系ラジカル重合開始剤が好ましく、例えば、過酸化ベンゾイル、過安息香酸２−エチルヘキシル、過酸化アセチル、過酸化イソブチリル、過酸化オクタノイル、過酸化ラウロイル、過酸化ジｔｅｒｔ−ブチル、クメンヒドロペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、４，４，６−トリメチルシクロヘキサノンジｔｅｒｔ−ブチルペルオキシケタール、シクロヘキサノンペルオキシド、メチルシクロヘキサノンペルオキシド、アセチルアセトンペルオキシド、シクロヘキサノンジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシケタール、アセトンジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシケタール、ジイソプロピルヒドロペルオキシド等の過酸化物系ラジカル重合開始剤、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、（１−フェニルエチル）アゾジフェニルメタン、２，２’−アゾビス（４−メトキシー２，４−ジメチルバレロニトリル）、ジメチル−２，２’−アゾビスイソブチレート、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、１，１’−アゾビス（１−シクロヘキサンカーボニトリル）、２−（カーバモイルアゾ）イソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（２，４，４−トリメチルペンタン）、２−フェニルアゾー２，４−ジメチル−４−メトキシバレロニトリル、２，２’−アゾビス（２−メチルプロパン）等のアゾ系ラジカル重合開始剤が挙げられる。
重合開始剤としては、これら具体例に限定されるものではなく、さらに、これらを数種混合して使用することもできる。
【００４０】
重合開始剤が使用される場合、重合開始剤は、重合性単量体１００重量部に対して０．０５〜１０重量部使用されることが好ましい。使用量が０．０５重量部未満では重合時間が長くなり、また未反応の単量体が有機ポリマーモノリス中に残存する傾向がある。一方、使用量が１０重量部を超える場合は重合開始剤が無駄であるばかりでなく、重合中の発熱制御が困難で、分子鎖長が不十分等の問題が発生しやすくなる傾向がある。
【００４１】
通常、モノリスの多孔性を維持するため、さらに細孔調節剤として、重合時に種々の溶媒が加えられる。この溶媒としては、重合性単量体は溶解するが、得られる重合体は溶解しないものが好ましく、具体的にはトルエン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ヘプタノール、イソアミルアルコール、プロパノール、１，４−ブタンジオール、酢酸エチル、酢酸ブチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等の脂肪族又は芳香族エステル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、ヘキサン、オクタン、デカン等、公知のものが使用できる。これらは得られる有機ポリマーモノリスの原料となる単量体の種類によって適宜使い分けられ、単独でもよいし、数種類併用しても良い。
【００４２】
これらの溶媒の配合割合は、多孔性の観点から重合性単量体総量に対して、好ましくは５〜３００重量％、より好ましくは２０〜２００重量％、さらに好ましくは５０〜１００重量％添加される。この配合割合が５重量％未満であったり、３００重量％を超えると所望の多孔性が得られにくくなる傾向がある。
【００４３】
本発明で使用するモノリスは上記の重合性単量体、並びに、必要に応じて重合開始剤及び細孔調節剤を含む組成物を、スルホン酸基を導入したＰＥＥＫチューブ内で重合することにより得ることができる。一般的な条件は、重合温度は５０℃〜１００℃、重合時間は３〜２４時間である。
【００４４】
以上に、説明した製造方法では、スルホン酸基導入工程、ビニル基導入工程、有機ポリマーモノリス重合工程をこの順に行ったが、他の方法として、スルホン酸基導入工程の後、有機ポリマーモノリス重合工程を行なう方法を用いることも可能である。
具体的には、まず始めに、樹脂チューブ内壁にスルホン酸基を導入する（スルホン酸基導入工程）。その後、スルホン酸基が導入された前記樹脂チューブ内で、有機ポリマーモノリスの原料となる重合性単量体を重合する（有機ポリマーモノリス重合工程）。この場合、重合性単量体としては、上述の分子内に重合性の炭素−炭素間二重結合を有する重合性単量体から選択して使用することが可能であるが、少なくとも、スルホン酸基と反応し得る重合性単量体を含有させる。スルホン酸基と反応し得る重合性単量体により、スルホン酸基と有機ポリマーモノリスとの間に橋架け（結合）を形成することが可能となる。スルホン酸基と反応し得る重合性単量体としては、例えば、上述のエポキシ基を有する非架橋性重合性単量体を用いることができる。
【００４５】
本発明において、上述のアルキル基を有する非架橋性重合性単量体を用いたモノリスカラムは、アルキル鎖が疎水性であるため疎水性高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）カラムとして能力を示す。
【００４６】
また、アクリル酸、メタクリル酸などフリーのカルボン酸基を有する非架橋性単量体を用いたモノリスカラムは、カルボン酸基が酸性であるためカチオン交換ＨＰＬＣカラムとして能力を示す。
【００４７】
また、水酸基、グリシジル基を有する非架橋性単量体を用いたモノリスカラムは、アミノ基、スルホン酸基等の導入が容易であり、これらの基を導入したモノリスカラムは、それぞれ、アニオン交換、カチオン交換ＨＰＬＣカラムとして使用できる。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例により本発明の液体クロマトグラフィー用カラム及びその製造方法について具体的に説明するが、当該実施例によって本発明が制限されるものではない。
【００４９】
（実施例１）
＜ＰＥＥＫチューブのスルホン化＞
内径１ｍｍ、長さ１０ｃｍのＰＥＥＫチューブ（ＮＰＫ−０２６  仁礼工業（株）製）に９０％硫酸水溶液を満たし、両末端を密栓し、４０℃で１０分反応させ、その後、イオン交換水５ｍｌ、アセトン５ｍｌをチューブ内に流し洗浄し、窒素をパージして乾燥させた。
【００５０】
ＰＥＥＫチューブ内壁の表面の元素組成率をエネルギー分散形Ｘ線分光器（ＥＤＸ）（Ｉｎｃａ  Ｅｎｅｒｇｙ  ３５０、オックスフォード・インストゥルメンツ（株）製）で測定した結果を表１に示す。Ｓ原子１．１％（原子数％）の含有が確認され、ＰＥＥＫチューブの内壁にスルホン酸基が導入されたことがわかった。
【００５１】
＜ビニル基導入＞
次に、１ｍｏｌ／Ｌのグリシジルメタクリレート／塩化メチレン溶液を上記のチューブに満たし、両末端を密栓し、２５℃で２４時間反応させ、その後、アセトン５ｍｌをチューブ内に流し洗浄し、窒素をパージして乾燥させた。
【００５２】
＜モノリス重合＞
ラウリルメタクリレート３１２．８ｍｇ、エチレングリコールジメタクリレート４２ｍｇ、１−プロパノール３０５．８ｍｇ、１，４−ブタノール２２１．５ｍｇ、アゾビスイソブチロニトリル４ｍｇをフラスコ中で混合し、アゾビスイソブチロニトリルを超音波洗浄器で溶解した。スルホン化した後ビニル基を導入したＰＥＥＫチューブに上記の混合モノマー溶液を注射器で注入し、両末端を漏れないように栓をし、ウォータバスで６０℃、２４時間加温した。
【００５３】
＜評価＞
得られたカラムを輪切りにし、ＳＥＭ（ＳＵ−７０、（株）日立ハイテクノロジーズ製）観察を行った。
また、得られたカラムの片末端を高速液体クロマトグラフィーポンプに接続し、もう一方の末端を開放して、水／アセトニトリル５０：５０（体積比）を通液した。１５Ｍｐａまで圧力をかけてカラムからモノリスが抜け出ないか確認した。
さらに、下記の条件で高速液体クロマトグラフィー（Ｌ２０００、株式会社日立ハイテクノロジーズ製）を用い測定を行った。
溶離液：水／アセトニトリル５０：５０（体積比）
流速：０．２５ｍｌ／ｍｉｎ
測定波長：２１４ｎｍ（セミミクロ用セル）
サンプル：ウラシル（１ｍＭ）
メチルベンゼン、エチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、ペンチルベンゼン（各１０ｍＭ）
注入量：１μｍ
【００５４】
ＳＥＭ観察の結果、チューブと有機ポリマーモノリスとの間が密着していることが確認できた（図３）。
また、得られたカラムの片末端を開放した状態で通液しても、モノリスはチューブから抜け出ることはなく、１５ＭＰａ以上耐圧性があることが確認できた。
ＨＰＬＣによる評価では、６成分のトップピーク分離ができた（図２）。また、エチルベンゼンの理論段数が４０００段となった。評価結果を表２に記す。
【００５５】
（実施例２）
＜ＰＥＥＫチューブのスルホン化＞
内径１ｍｍ、長さ１０ｃｍのＰＥＥＫチューブ（ＮＰＫ−０２６  仁礼工業（株）製）に８０％硫酸水溶液を満たし、両末端を密栓し、２５℃で２４時間反応させ、その後、イオン交換水５ｍｌ、アセトン５ｍｌをチューブ内に流し洗浄し、窒素をパージして乾燥させた。
＜ビニル基導入＞
次に、１ｍｏｌ／Ｌのグリシジルメタクリレート／アセトン溶液を上記のチューブに満たし、両末端を密栓し、２５℃で２４時間反応させ、その後、アセトン５ｍｌをチューブ内に流し洗浄し、窒素をパージして乾燥させた。
＜モノリス重合＞
ラウリルメタクリレート３１２．８ｍｇ、エチレングリコールジメタクリレート４２ｍｇ、１−プロパノール３０５．８ｍｇ、１，４−ブタノール２２１．５ｍｇ、アゾビスイソブチロニトリル４ｍｇをフラスコ中で混合し、アゾビスイソブチロニトリルを超音波洗浄器で溶解した。スルホン化した後ビニル基を導入したＰＥＥＫチューブに上記の混合モノマー溶液を注射器で注入し、両末端を漏れないように栓をし、ウォータバスで６０℃、２４時間加温した。
【００５６】
評価は実施例１に従って行なった。ＳＥＭ観察の結果、チューブと有機ポリマーモノリスとの間が密着していることが確認できた。また、得られたカラムの片末端を開放した状態で通液しても、モノリスはチューブから抜け出ることはなく、１５ＭＰａ以上耐圧性があることが確認できた。ＨＰＬＣに評価では６成分のトップピーク分離ができた。また、エチルベンゼンの理論段数が４０００段となった。評価結果を表２に記す。
【００５７】
（実施例３）
ＰＥＥＫチューブとして内径１ｍｍ、長さ１００ｃｍのＰＥＥＫチューブ（ＮＰＫ−０２６  仁礼工業（株）製）を用いた。それ以外は実施例１の方法に従ってカラムを作製後、実施例１と同様に評価を行った。
ＳＥＭ観察の結果、チューブと有機ポリマーモノリスとの間が密着していることが確認できた。また、得られたカラムの片末端を開放した状態で通液しても、モノリスはチューブから抜け出ることはなく、１５ＭＰａ以上耐圧性があることが確認できた。ＨＰＬＣに評価では６成分のトップピーク分離ができた。また、エチルベンゼンの理論段数が７０００段となった。評価結果を表２に記す。
【００５８】
（比較例１）
スルホン化及びビニル基導入の工程を行なわず、未処理の内径１ｍｍ、長さ１０ｃｍのＰＥＥＫチューブ（ＮＰＫ−０２６  仁礼工業（株）製）を用いて実施例１の方法に従ってモノリス重合を行いカラムを作製し、評価した。
ＳＥＭ観察の結果、チューブと有機ポリマーモノリスとの間に、樹脂収縮による隙間があることが確認できた（図４）。
また、ＥＤＸではＳ原子が検出されず、カラムに水／アセトニトリルを流速０．０５ｍｌ／ｍｉｎで流すと２ＭＰａでモノリスがチューブから抜け出た。評価結果を表１、表２に記す。
【００５９】
（比較例２）
内径１ｍｍ、長さ１０ｃｍのＰＥＥＫチューブ（ＮＰＫ−０２６  仁礼工業（株）製）に９０％硫酸水溶液を満たし、両末端を密栓し、２５℃で２時間反応させ、その後、イオン交換水５ｍｌ、アセトン５ｍｌをチューブ内に流し洗浄し、窒素をパージして乾燥させた。
次にビニル基導入反応をおこなわず、実施例１に従ってモノリスカラムを作製し、評価を行った。
ＳＥＭ観察の結果、チューブと有機ポリマーモノリスとの間に、樹脂収縮による隙間があることが確認できた。また、水／アセトニトリルを流速０．０５ｍｌ／ｍｉｎで流すと２ＭＰａでモノリスがチューブから抜け出た。評価結果を表２に記す。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
【表２】
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【００６２】
本発明の液体クロマトグラフィー用カラムは、カラム内で有機ポリマーモノリスを作製する際に有機ポリマーモノリスの体積収縮が生じ難く、そのため、使用時に有機ポリマーモノリスがカラムから容易に抜け出てしまうことがなかった。また、カラムにＰＥＥＫを含む樹脂により形成されたチューブを用い、カラムと有機ポリマーモノリスとをスルホニル基を介して結合させているため、耐溶剤性、耐酸性、耐アルカリ性に優れていた。本発明の液体クロマトグラフィー用カラムは高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）に適したカラムであり、本発明の液体クロマトグラフィー用カラムを用いることにより、高い理論段数が得られた。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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