(57)【要約】  本発明は、金属でできているチューブで覆われた、モノリシックな吸着剤に関する。該金属被覆は、冷間成形によって、モノリシックな吸着剤に、直接適用されることができる。これは、モノリシックな吸着剤の機械的にきわめて安定な被覆を、最低限のデッドスペースで可能にする。
2018535420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）円柱状のモノリシックな吸着剤、および、該モノリシックな吸着剤の直径より大きい内径を有する金属チューブの提供
ｂ）金属チューブへのモノリシックな吸着剤の導入
ｃ）冷間成形によるモノリシックな吸着剤への金属チューブの適用
により、金属チューブで覆われたモノリシックな吸着剤を含有しているクロマトグラフィーカラムを製造する方法。
【請求項２】
金属チューブが、ステンレス鋼チューブであることを特徴とする、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
工程ｃ）の冷間成形が、回転式スエージングによって実行されることを特徴とする、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
工程ｃ）の回転式スエージングが、２つのハンマリングジョーを有するハンマリングツールを使用して実行され、回転速度が、５００分−１と１５００分−１との間であることを特徴とする、請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
工程ａ）において、金属チューブの内径が、モノリシックな吸着剤の外径より０．１〜０．２５ｍｍ大きいことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項６】
モノリシックな吸着剤が、シリカゲルまたは無機／有機ハイブリッド材料からなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項７】
工程ａ）において、１ｃｍ〜３０ｃｍの長さおよび１ｍｍ〜５ｃｍの直径を有するモノリシックな吸着剤が提供されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項８】
追加の工程ｄ）において、金属チューブで覆われたモノリシックな吸着剤が、溶媒供給および放出のための連結とともに提供されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
工程ａ）において提供されるモノリシックな吸着剤が、分離エフェクターによって誘導体化されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の製造方法によって製造できる、金属チューブで覆われたモノリシックな吸着剤を有するクロマトグラフィーカラム。
【請求項１１】
金属チューブが、モノリシックな吸着剤と直接接触していることを特徴とする、請求項１０に記載のクロマトグラフィーカラム。
【請求項１２】
ステンレス鋼チューブの壁厚が、１ｍｍと７．５ｍｍとの間にあることを特徴とする、請求項１０または１１に記載のクロマトグラフィーカラム。
【請求項１３】
モノリシックな吸着剤が、シリカゲルからなることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のクロマトグラフィーカラム。
【請求項１４】
少なくとも２つの物質のクロマトグラフィーによる分離のための、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のクロマトグラフィーカラムの使用。
【請求項１５】
クロマトグラフィーによる分離が、５０〜４００バールの溶媒圧で実行されることを特徴とする、請求項１４に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属（好ましくはステンレス鋼）でできているチューブで覆われた、モノリシックな吸着剤に関する。該金属被覆は、特別な生産プロセスによって、モノリシックな吸着剤に、直接適用されることができる。これは、モノリシックな吸着剤の機械的にきわめて安定な被覆を、最低減のデッドスペースで可能にする。
【背景技術】
【０００２】
粒状の吸着剤を含有している従来のクロマトグラフィーカラムの生産のために、充填物が、正確にフィットする末端を有するステンレス鋼またはプラスチックのチューブ内へ加圧下で導入される。この結果、吸着剤の土台がカラムのおおいと密接に接触し、そして、粒子は、カラムの断面全体に渡って均一に分布する。
【０００３】
たとえば、ＷＯ９４／１９  ６８７とＷＯ９５／０３  ２５６中に開示されるように、粒状の吸着剤が、モノリシックな吸着剤によって置き換えられる場合、液密で圧力の安定したやり方で吸着剤の被覆を密封する上で問題が生じる。無機または有機の成形体は、それらの生産の間に収縮する可能性があり、それはそれらがしばしば原形を留めないことを意味する。それらは、それ故、典型的に新たな液密で圧力の安定な被覆を供される。この方法でのみ、サンプルおよび溶出剤が吸着剤だけを通って運搬されることが保証される。
【０００４】
それ故、現在は、シリカゲルベースの商業的に入手可能なモノリシックＨＰＬＣカラムは、ＨＰＬＣ用カラムを通る移動相を注ぎ込むことを可能とするために、通常、機械的に安定であり耐溶媒性であるポリマーで覆われている多孔質シリカケルロッドからなる。
【０００５】
この方法で生産されるモノリシックＨＰＬＣカラムの不利な点は、その圧力安定性に関する制限である。有機ポリマー被覆は極端に高い圧力に負けるため、カラムは、対応する溶離システムおよび流速によって、２００バールの最大カラム背圧まででのみ操作することができる。
【０００６】
ＨＰＬＣ用のモノリシックカラムの質は、たとえば、一方では分離効率（Ｎ／ｍ）によって、そして他方では、ピークの対称性によって記述され得る。良好な分析カラムは、約７０，０００−１００，０００Ｎ／ｍの分離効率を有する。理想的な場合、ピーク形状は、ガウス曲線に対応する。この対称形状からの逸脱は、「フロンティング」または「テーリング」の結果となる。カラム本体の固有の分離効率およびピーク対称性は、クロマトグラフィー使用試験における、溶媒緊密化（すなわち、最小のデッドスペースとなる）のための被覆終了後は、それ以上変化するべきではない。
【０００７】
不適切な被覆の場合、該被覆は、カラム本体に最低限のデッドスペースで密接に接触しない。カラムは、カラム本体／被覆界面でのサンプルのより速い通過の結果として、最初から前ピークまたは少なくとも「ピークフロンティング」を呈する。
不適切なポリマーでの被覆はまた、最初のクロマトグラフィーの試験においては良好な分離効率およびピーク対称性を与え得ても、さらなる使用において２つの品質パラメータの変化／悪化の結果となり得る。カラム背圧があまりに高い場合、原則として適切であるポリマーでの被覆も、これらの効果を呈し得る。
【０００８】
対照的に、粒状の吸着剤を含有している従来のＨＰＬＣカラムは、顕著により圧力安定的である。それらは通常ステンレス鋼チューブから成り、高圧（＞５００バール）を使用して、その中にシリカゲル粒子の懸濁液導入する。これらのカラムは、通常約４００バールまで圧力安定的である。ＵＨＰＬＣ（超高速液体クロマトグラフィ）のためのより最近のＨＰＬＣカラムは、同様に適切なステンレス鋼チューブから成り、シリカゲル懸濁液はさらにより高い圧力でその中に導入される。粒状カラムの高圧安定性の理由は、特にステンレス鋼カラムチューブである。
【０００９】
それ故、モノリシックな吸着剤の被覆として、ステンレス鋼チューブを用いることが可能であることも望ましい。
S. Miyazaki et al, J.Chromatogr. 2011, 1218, pp. 1988-1994において、シリカゲルを含むモノリシックなカラムが、ステンレス鋼チューブに導入されている。このために、モノリスを最初にポリマーチューブ（たとえばテフロン（登録商標）収縮チューブ）で囲んでいる。続いて、この方法で被覆されたモノリスをステンレス鋼チューブに導入し、そして、ポリマーで覆われたモノリスとステンレス鋼チューブとの間の空間を液状プラスチック（エポキシ樹脂）で満たし、続けてその後硬化させる。
【００１０】
これらのカラムの生産のためのプロセスは、きわめて複雑である。加えて、両方のプラスチック中間層は可撓性で、圧力の適用に負けるので、これらのカラムが、圧力安定性の増加という結果にならないことが見出された。
【００１１】
モノリシックな吸着剤がステンレス鋼チューブの中で直接重合される、ステンレス鋼被覆を有するモノリシックなカラムもまた公知である（たとえば、J. Zhong et al. J.Chromatogr. 2014, 1333, pp. 79-86またはF. Yang et al, Anal. Bioanal. Chem. 2013, 405, pp. 6639-6648中に記載されている）。これらのカラムの不利な点は、ステンレス鋼チューブ中のポリマーネットワークが、吸着剤の生産の間、収縮するということである。これは、モノリス／ステンレス鋼チューブ界面のデッドスペースという結果となり、それは分離効率を低減させる結果となる。
【発明の概要】
【００１２】
モノリシックな吸着剤（たとえばシリカゲルベースの、圧力安定的で、たとえばステンレス鋼チューブなどの金属チューブと最低限のデッドスペースを有するもの）は、モノリシックなカラムをそれよりわずかに大きい直径の金属チューブの中へ導入し、続いて吸着剤と最低限のデッドスペースで接触するまで金属チューブを冷間成形によって吸着剤に適用することによって、被覆できることが分かった。
得られるモノリシックなＨＰＬＣカラムは、機械的により安定な金属のため、約５００バールまでのカラム背圧で操作することができる。
【００１３】
本発明は、それ故、
ａ）円柱状のモノリシックな吸着剤、および、該モノリシックな吸着剤の外径より大きい内径を有する金属チューブの提供
ｂ）金属チューブへのモノリシックな吸着剤の導入
ｃ）冷間成形によるモノリシックな吸着剤への金属チューブの適用
による、金属被覆を有するモノリシックな吸着剤の被覆のためのプロセスに、そして、少なくとも金属チューブ覆われたモノリシックな吸着剤からなるクロマトグラフィーカラムの生産のためのプロセスに関する。
【００１４】
この場合の適用は、金属チューブが、吸着剤の全長にわたって最低限のデッドスペースで吸着剤と接触するように、その内径が十分に低減されるまで、金属チューブを冷間成形によって処理することを意味する。
好ましい態様において、金属チューブは、モノリシックな吸着剤に直接、そして他の材料、たとえばポリマーなど、の中間層なしで適用される。
【００１５】
好ましい態様において、金属チューブは、ステンレス鋼から作製される。
好ましい態様において、工程ｃ）の冷間成形は、回転式スエージングによって実行される。
好ましい態様において、工程ｃ）の回転式スエージングは２つのハンマリングジョーを有するハンマリングツールを使用して実行され、回転速度は、５００分−１と１５００の分−１との間である。
【００１６】
好ましい態様において、工程ａ）の金属チューブの内径は、モノリシックな吸着剤の外径より０．０５〜２ｍｍ大きい。
とくに好ましい態様において、工程ａ）の金属チューブの内径は、モノリシックな吸着剤の外径より０．１〜０．２５ｍｍ大きい。
【００１７】
好ましい態様において、モノリシックな吸着剤は、シリカゲルまたは無機／有機ハイブリッド材料からなる。吸着剤は、分離エフェクターによって任意に官能化されている。
好ましい態様において、２．５ｃｍ〜３０ｃｍの長さおよび１ｍｍ〜３０ｍｍの直径を有するモノリシックな吸着剤が工程ａ）において提供される。
【００１８】
好ましい態様において、追加の工程ｄ）において、金属チューブに覆われたモノリシックな吸着剤が、溶媒供給および放出のための連結とともに提供される。
本発明は、少なくとも金属チューブに覆われたモノリシックな吸着剤からなるクロマトグラフィーカラムにも関し、それは上記のプロセスによって生産され得る。
【００１９】
好ましい態様において、金属チューブは、最低限のデッドスペースで吸着剤と直接接触している。これは特に、たとえば無孔性または微小孔性ポリマーなどの他の材料（吸着剤でない）を含む中間層が、吸着剤と金属チューブとの間に置かれないことを意味する。
好ましい態様において、モノリシックな吸着剤は、シリカゲルを備える。それは、任意に、分離エフェクターによって誘導体化されている。
本発明は、少なくとも２つの物質のクロマトグラフィーでの分離のための、本発明に従って被覆された成形体の使用にも関する。
好ましい態様において、クロマトグラフィーでの分離は、少なくとも５０バール、好ましくは５０バールと４００バールとの間の溶媒圧で、実行される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明に従ってステンレス鋼チューブで直接被覆されたモノリシックなシリカゲル吸着剤を示す。吸着剤と被覆との間には、ポリマー中間層および空洞がない。
【図２】図２は、金属チューブに直接覆われ、寸法１００×３ｍｍの、ＲＰ１８でin situで誘導体化されたモノリシックなシリカゲル吸着剤でのクロマトグラフィーによって生産されたクロマトグラムを示す。更なる詳細は、例１に見いだすことができる。
【００２１】
【図３】図３は、金属チューブに直接覆われ、寸法１５０×３ｍｍの、Ｃ１８ｅ修飾を有するモノリシックなシリカゲル吸着剤でのクロマトグラフィーによって生産されたクロマトグラムを示す。更なる詳細は、例２に見いだすことができる。
【図４】図４は、金属チューブによって直接覆われ、寸法１５０×３ｍｍの、Ｃ１８ｅ修飾を有するモノリシックなシリカゲル吸着剤でのクロマトグラフィーによって生産されたさらなるクロマトグラムを示す。更なる詳細は、例３に見いだすことができる。
【００２２】
【図５】図５は、寸法１００×３ｍｍの、ＲＰ１８修飾を有するシリカゲルモノリスで、圧力安定性の検査を実行するためのフローチャートを示す。
【図６】図６Ａ〜Ｅは、関連するクロマトグラムを示す。更なる詳細は、例４に見いだすことができる。
【００２３】
本発明の最低限のデッドスペースを有する被覆は、それがクロマトグラフィーカラムの分離効率に対する悪影響を引き起こさないほど、吸着剤としてのモノリシックな成形体と被覆との間のデッドスペースまたは空洞が小さいことを意味する。
【００２４】
本発明のクロマトグラフィーカラムは、少なくとも吸着剤および被覆からなる。一般に、クロマトグラフィーカラムは、追加として、シールおよび／またはフィルターならびにサンプルおよび溶出剤の供給のための連結を有する。クロマトグラフィーカラムは、対応する連結によって直接提供されるか、またはカートリッジシステムに挿入されることができる。
クロマトグラフィーカラムおよびそれらの使用は、当業者に公知である。
【００２５】
冷間成形（低温加工とも）は、金属加工の当業者に公知である。それは、金属チューブを高温の作用なしで形づくるプロセスに関与する。これらのプロセスにおける形成の間の温度は、一般に１００℃未満、典型的には室温である。冷間成形の例は、引抜、ピルガー圧延（pilgering）、および回転式スエージングである。すべての冷間成形プロセスに共通する特徴は、少なくともチューブの内径を変化させる、特に減少させることができるということである。典型的には、外径および場合により金属チューブの壁厚も同時に変化する。
【００２６】
引抜（冷間引抜とも呼ばれる）は、金属チューブを、該チューブより小さい金型を通して、引き抜くプロセスである。これを促進するために、チューブを、一方をわずかに先細りさせるか、または、金型にフィットするように機械加工する。続いて、引抜台の上で、金型を通して引き抜く。マンドレルなしで働く、および、チューブの内径を定義するマンドレルまたは心棒ありで働く冷間引抜プロセスは公知である。本発明のプロセスは、マンドレルなしで実行される。
【００２７】
ピルガー圧延またはチューブ狭小化は、外径、内径、および壁厚を典型的に収縮する。ピルガー圧延は、ピルガー式ローラー（pilgering roll）を用いて実行される。適切な器具は、例えば、ほぼ円錐形に先細りの間隙を有する２つのローラージョー付きの枠を有する。ローラージョーは、チューブを転がって延ばすことができ、よって通り抜けるチューブの外径、壁厚および内径も収縮することできる。加えて、チューブまたはロールは、通過の間たびたび回転し、その結果、正確な円形のチューブ断面が生産される。
【００２８】
回転式スエージング（回転式ハンマリングとも呼ばれる）は、チューブ、ロッド、および他の回転対称なワークピースの非切断成形のための正確なプロセスである。
【００２９】
回転式スエージングプロセスは、固体ロッドまたはチューブの断面が力の作用によって収縮される冷間成形プロセスである。
それは、ネットシェイプ成形プロセスの領域に帰属し、成形されたワークピースの最終的な輪郭が、切断によらず、または、ほんのわずかの切断によって達成されるという事実により区別される。回転式スエージングにおいて、成形金型（スウェージングジョー）は、ワークピースの周りに同心円状に配置される。
成形金型は、短いストロークで高頻度で振動し、よって取り巻いているワークピース上に放射状の圧力を発揮し、よって、処理されたワークピースに小さい断面を与える。ほとんどの場合、金型セットは、２または４つのスエージングジョーからなる。適用に応じて、２〜８つのジョーを用いることも可能である。
【００３０】
本発明の意味におけるモノリシックな吸着剤は、柱状または円柱状の成形体の形の、無機、有機、または無機／有機ハイブリッド材料である。それらは、単一の、好ましくは均一な成形体からなる。好適な材料の例は、任意に対相応に官能化されたポリマー（たとえばポリアクリルアミド、ポリアクリラート、ビニルポリマーまたはポリスチレン／ジビニルベンゼンコポリマー）または、シリカゲル、シリケート、金属酸化物（たとえば酸化アルミニウム）、水酸化鉄、ヒドロキシルアパタイトまたはガラスあるいはまた、他の酸化物（たとえば、ＺｒＯ２）を含有する二酸化ケイ素を含む複合材料である。
【００３１】
さらにその上、無機／有機ハイブリッド材料が、好適である。これらは、たとえば、一方では調製するためのモノマーゾルが、アルコキシシランだけでなく、オルガノアルコキシシラン（すなわち典型的には少なくとも１０％、好ましくは２０〜１００％のオルガノアルコキシシラン）も含む有機／無機のコポリマーまたはシリカハイブリッド材料であり得る。特に好適なのは、シリカゲルまたはシリカハイブリッド材料である。これらは好ましくは、ゾル−ゲルプロセスによってアルコキシシランから調製される。
【００３２】
好適なアルコキシシランは、テトラアルコキシシラン（ＲＯ）４Ｓｉであり、Ｒが、典型的にはアルキル、アルケニル、またはアリール基（Ｃ１〜Ｃ２０のアルキル、Ｃ２〜Ｃ２０のアルケニル、またはＣ５〜Ｃ２０のアリール、好ましくはＣ１〜Ｃ８のアルキル基など）である。特に好適なのは、テトラエトキシ−および特にテトラメトキシシランである。テトラアルコキシシランは、異なるアルキル基を等量含有してもよい。アルコキシシランは、それらのモノマー型のかわりに予備重合型、たとえばオリゴマーで用いられ得る。
【００３３】
別の態様において、オルガノアルコキシシランまたはオルガノアルコキシシランとテトラアルコキシシランとの混合物を、アルコキシシランまたは２つ以上のアルコキシシランの混合物の代わりに用いることができる。好適なオルガノアルコキシシランは、テトラアルコキシシランの１〜３つ、好ましくは１つのアルコキシ基が、有機基（好ましくはＣ１〜Ｃ２０のアルキル、Ｃ２〜Ｃ２０のアルケニル、またはＣ５〜Ｃ２０のアリール）と置き換えられたものである。更なるオルガノアルコキシシランは、たとえば、ＷＯ０３／０１４４５０またはＵＳ４，０１７，５２８中に開示されている。アルコキシシランおよびオルガノアルコキシシランは、モノマー型のかわりに予備重合型、たとえばオリゴマーで用いられ得る。
【００３４】
テトラアルコキシシランおよびオルガノアルコキシシランは、典型的には有機溶媒（たとえばトルエンまたはエタノールなど）中の２〜２５％、好ましくは５〜１０％（重量％）溶液の形で用いられる。ＷＯ９５／０３２５６およびとくにＷＯ９８／２９３５０は、ゾル−ゲルプロセスによる、無機のモノリシックな成形体の生産のための発明に従って、好ましいプロセスを開示する。
【００３５】
さらにその上、本発明の意味におけるモノリシックな吸着剤は、３Ｄプリンティング（特に圧力および溶媒に安定な熱可塑性プラスチックを含むもの）によって生産されるモノリシックな吸着剤である。
好ましい態様において、熱可塑性プラスチックポリマーは、ポリエーテルイミド、ポリアリラート、ポリエーテルケトン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンソイミダゾール、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニルスルホン、またはポリオキシメチレン、ならびにこれらの材料の２つ以上の混合物の群から選択される。
【００３６】
好ましい態様において、熱可塑性プラスチックポリマーは、１５０℃より上に融点を有する。
特に好ましい態様において、熱可塑性プラスチックポリマーは、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）またはＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）である。
【００３７】
更なる好ましい態様において、熱可塑性ポリマーは、添加剤、たとえば、繊維材料、無機の材料または顔料（たとえばチョーク、タルク、マイカなど）、または無機の酸化物（二酸化ケイ素、酸化アルミニウムなど）、シリコンカーバイド、グラスまたはカーボンファイバー、好ましくは二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化ジルコニウム、またはシリコンカーバイド、またはそれらの混合物、とくに好ましくは二酸化ケイ素などを含む。
【００３８】
モノリシックな吸着剤（多孔性成形体または成形体とも呼ばれる）は、柱状、すなわち円柱状である。典型的な直径は、０．５ｍｍと１０ｃｍの間、好ましくは１ｍｍと５ｃｍとの間である。典型的な長さは、１ｃｍと５０ｃｍとの間、好ましくは２．５ｃｍと２５ｃｍとの間である。
【００３９】
本発明によれば、モノリシックな吸着剤は、モノモーダル、バイモーダル、またはオリゴモーダルの孔構造を有する。それらは好ましくは、通過流孔として働く少なくとも０．１μｍ超の直径を有するマクロ孔を有する。マクロ孔は典型的には、０．１と１０，０００μｍとの間、好ましくは０．５と１０００μｍとの間の直径を有する。好ましい態様において、成形体は、バイモーダルまたはオリゴモーダルの孔分布を有し、マクロ孔に加えて、たとえば２と５００ｎｍとの間、好ましくは５と１００ｎｍとの間の孔直径を有するメソ孔が存在する。特に好ましい態様において、メソ孔は、マクロ孔の壁の中に存在し、これにより成形体の表面積を増大させる。
【００４０】
好ましいモノリシックな吸着剤は、約０．２〜５μｍのマクロ孔直径を有するスルーフロー孔としてのマクロ孔およびマクロ孔の壁の中の約４〜５０ｎｍの直径を有するメソ孔による、バイモーダルの孔システムを有する。
【００４１】
スルーフロー孔は、たとえば液体または気体が成形体を通してスルーフロー可能な孔または流路である。液体はあるところから成形体に入ることができ、他のところから再び出ることができる。柱状成形体の場合、液体は、好ましくはカラムの一端から入り、他端から出る。したがって、成形体の表面に切り込みの形でのみ存在する孔は、通過流孔ではない。
【００４２】
マクロ孔の直径は、水銀多孔度によって典型的には測定され、一方で、メソ孔の直径は、ＢＥＴ法による窒素の吸着／脱着によって決定される。
【００４３】
本発明で用いられる成形体の総孔容積は、典型的には０．１ｍｌ／ｇと１０ｍｌ／ｇとの間、好ましくは１ｍｌ／ｇと８ｍｌ／ｇとの間である。本発明で用いられる成形体の表面積は、典型的に１ｍ２／ｇと１０００ｍ２／ｇとの間、好ましくは５ｍ２／ｇと５００ｍ２／ｇとの間である。
【００４４】
モノリシックな吸着剤のための被覆は、以下の特性をすべて、理想的には満たすべきである：
−クロマトグラフィーで慣習的な溶媒、たとえば、アセトニトリル、ＭｅＯＨ、水、ジオキサン、ヘプタンなどの溶媒に安定である（移動相は、１以上のこれらの成分からなるため）。
−比較的高い流速で、問題なくより速くクロマトグラフィー可能なように、機械的に安定である。比較的高い流速では、カラムの中で背圧が高まる。被覆は、４００バールまでの背圧で、その外形も変化してはならない。
【００４５】
−金属／カラム本体界面の無制御溶出剤流による分離効率の損失および物質ピークのフロンティングまたは前ピークを防止するために、最低限のデッドスペースでのモノリシックなカラム本体との接触。
−被覆のミクロ孔での無制御拡散プロセスにより、物質ピークの不利なテーリングを防ぐために、孔フリーである。
【００４６】
予想外に、金属加工（冷間成形）から公知のプロセスが、金属チューブでのモノリシックな吸着剤の被覆のために適切であることが見いだされた。シリカゲルを含むきわめて強固でもろい成形体でさえ、冷間成形によって被覆可能であることが見いだされた。モノリシックな吸着剤は、冷間成形の間、破損しない。それどころか、均一でまっすぐな被覆形成体は、最低限のデッドスペースで吸着剤と接触する。公知のプロセスとは対照的に、本発明のプロセスでは、中間層は吸着剤と金属被覆の間に存在しない。
【００４７】
本発明のプロセスのために、柱状のモノリシックな吸着剤および金属チューブが提供される。吸着剤を金属チューブに押し込むことができるために、チューブは吸着剤の直径より大きい内径を有しなければならない。金属チューブは、典型的には、モノリシックな吸着剤の外径より０．０５〜２ｍｍ大きい内径を有する。押し込んだ後に吸着剤と金属チューブの間に大きい間隙が形成されないために、金属チューブの内径およびモノリシックな吸着剤の直径は、好ましくは可能な限り類似している。金属チューブの内径は、好ましくは０．０５と１ｍｍとの間、とくに好ましくは０．１と０．２５ｍｍとの間だけ、モノリシックな吸着剤の直径より大きい。
【００４８】
金属チューブは、モノリシックな吸着剤より、長く、等しく、または短くあり得る。
より長い場合、切り離されるか、または、典型的には接続、シーリング、またはフリットシステムが両側の突出部に後から導入され得る。より短い場合、突出した吸着剤は、被覆の後に両側を切り離され、その結果、それは金属チューブと平坦な末端となる。
【００４９】
吸着剤は、好ましくは被覆と平坦な末端となる。それにより、この方法で生産されるカラムは、カートリッジとして直接使用されることができる。たとえば、この目的のために提供されたチューブに配置され、そしてフィットする末端ピースを有するチューブに固定されることができる。標準末端ピースにねじ込むことができるように、適切なスレッドカッターを使用するスレッドの設定も可能である。さらにその上、ＨＰＬＣシステムへの接続のために、ねじ接続、たとえばManuCART（登録商標）ねじ接続を使用するために、チューブの中にねじ溝を設定することもまた可能である。当業者は、クロマトグラフィーカラム用の様々な接続システムに精通している。
【００５０】
好適な金属チューブ，好ましくはステンレス鋼チューブは、好ましくは１ｍｍ〜７．５ｍｍの壁厚を有する。２ｍｍと３ｍｍとの間、特に２．５ｍｍの壁厚が、とくに好ましい。
金属チューブは、たとえば、ステンレス鋼、鋼、またはチタンからなることができる。ステンレス鋼チューブが好ましい。適切なステンレス鋼のグレードは、１．４４３５、１．４４４１、および１．４４０１である。
【００５１】
モノリシックな吸着剤は、金属チューブの中へ導入される。
金属チューブへのモノリシックな吸着剤の導入の後、モノリシックな吸着剤上で金属チューブの冷間成形が実行される。
適切な冷間成形プロセスは、ピルガー圧延、引抜加工、または回転式スエージングである。冷間成形は、好ましくは回転式スエージングによって実行される。
【００５２】
回転式スエージングは、好ましくは、多数のパスで実行され、スエージングは、典型的には、連続的にそしてチューブの一方から他方まで実行される。この目的で、好ましくは、２つのハンマリングジョーおよび１０〜１６のロール、とくに好ましくは１２のロールを有するハンマリングツールが用いられる。このハンマリングヘッドの寸法は、好ましくは２ｍｍと２０ｍｍとの間、とくに好ましくは約１０ｍｍである。回転の速度は、好ましくは５００ｍｉｎ−１と１５００ｍｉｎ−１との間、とくに好ましくは１０００ｍｉｎ−１である。
【００５３】
金属チューブが、最低限のデッドスペースを有する十分に密着したやり方で、吸着剤と接触しているかどうかをチェックすることが望ましい場合、これは、たとえば、クロマトグラフィーでの分離を参照してなされることができる。得られたクロマトグラムを参照すると、当業者は、分離の質が充分かどうか、または、欠陥が、吸着剤と被覆との間のデッドスペースによって引き起こされて発生するかどうかを決定することが可能である。
【００５４】
前記方法ほど正確でない代わりの試験は、耐圧試験である。この目的で、カラムの背圧は、溶媒の適用について測定される。当業者は、対応する吸着剤に関して予想されるべき背圧に精通している。これらが予想通りの高さでない場合、これは吸着剤と被覆との間のデッドスペースの徴候である。冷間成形は、提案された使用のために、十分に小さいデッドスペースを有する被覆が得られるまで実行される。
【００５５】
本発明のプロセスは、クロマトグラフィーの目的のための吸着剤として用いられるように、有機および無機の成形体、または無機／有機ハイブリッドの成形体をも被覆するために使用されることができる。該プロセスは、室温で実行されることができるので、とくに穏やかである。有機のポリマーによる被覆は、比較的高い温度でしばしば実行され、ゆえにたとえば、温度感受性分離エフェクターが破壊される可能性がある一方で、この危険が本発明に従うプロセスの場合は存在しない。後述するように、モノリシックな吸着剤は、被覆の間に分離エフェクターが破壊される危険を伴わず、被覆の前でさえ分離エフェクターによって官能化されてもよい。
【００５６】
少なくとも２つの物質のクロマトグラフィーによる分離に関する使用のために、本発明の被覆されたモノリシックな吸着剤を、好ましくは、溶媒供給および放出のための、および任意にフィルター、シールなどのための接続システムとともに提供される。
この目的で、被覆された吸着剤は、対応する接続を有するカートリッジシステムに配置するか、または直接接続されることができる。このタイプの構造は、粒状であるかモノリシックな吸着剤を含有しているクロマトグラフィーカラムに関する当業者に、公知である。
【００５７】
クロマトグラフィーによる分離のために、成形体は、通常は被覆の前または被覆の後に、分離エフェクターで官能化される。吸着剤の官能化は、一定の官能基の導入によって、一定の分離特性の調整のために役に立つ。更なる官能基の導入のために役に立つこともできる官能基は、ＯＨ基である。分離特性に影響する好適な官能基（分離エフェクターと呼ばれる）は、当業者に公知である。
【００５８】
例としては、イオン交換クロマトグラフィーのためのイオン基、または逆相クロマトグラフィーのための疎水基である。適切な誘導体化プロセスおよび適切な分離エフェクターは、当業者に公知であり、Packings and Stationary Phases in Chromatographic Techniques(K.K: Unger ed.; Marcel Dekker, New York and Basle (1990))またはPorous Silica (K.K. Unger ed.; Elsevier, Amsterdam, Oxford, New York (1979))などのマニュアル中に記載されている。
【００５９】
好ましい分離エフェクターは、以下である；
−アミノ基
−アミノ官能基
−アルキル基、特にＣ８およびＣ１８の基
−ジオール
−シアノ
−フェニル
−陽イオン交換体、たとえばＳＯ３２−など
−アニオン交換体
【００６０】
分離エフェクターは、本発明の被覆の前か後に適用され得る。分離エフェクターは、好ましくは、被覆の前に適用される。金属チューブによる被覆は室温で行われるため、たとえば有機ポリマーによる被覆の場合には、高温で適用されるのでよくあるが、分離エフェクターが被覆との界面で燃えつくされることがないので、これは問題なく可能である、
【００６１】
本発明により覆われたモノリシックな吸着剤は、優れた分離特性を呈する。溶媒中での貯蔵および様々な圧力での頻繁な使用の後でさえ、分離効率の悪化は明らかでない。本発明により覆われる吸着剤は、５００バールまでまたはそれを超えてさえ、好ましくは５０と４００バールとの間の溶媒圧で用いられることができる。このように、本発明による被覆は、機械的に、そして、化学的にとくに安定で、更に最低限のデッドスペースでモノリシックな成形体と接触している被覆を有するモノリシックなクロマトグラフィーカラムの生産を初めて保証する。
【００６２】
吸着剤と被覆との間のポリマー中間層は要求されない。被覆が、結果として生産のあとにモノリシックな吸着剤に適用されるという事実は、生産の間の吸着剤の収縮が、役割を果たさないことを意味する。本発明によって生産されるクロマトグラフィーカラムは、ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィ）およびＵＨＰＬＣ（超圧液体クロマトグラフィー）プロセスのために用いることができる。
【００６３】
更なるコメントがなくても、当業者は、最も幅広い範囲で、上記の記載を利用することが可能であろうと仮定される。好ましい態様および例は、したがって、どんな形であれ、まったく限定しない単なる描写的な開示としてみなされなければならない。
上記および下記に引用されるすべての出願、特許、および公開、および対応する２０１５年１１月２５日に出願されたＥＰ  １５１９６３２２．０出願の完全に開示された内容は、参照として本出願に組み込まれる。
【００６４】
例
例１
寸法１５０×３ｍｍのシリカゲルモノリスは、ＷＯ９８／２９３５０およびＥＰ  １８４３１５５に開示されるように、ゾル−ゲルプロセスによって生産された。得られたモノリスは、約１−２μｍのマクロ孔寸法および１３−１５ｎｍのメソ孔を有するバイモーダル孔システムを有する。モノリスは、続いて、中間層の更なる適用または金属チューブの前処理なく、正確にフィットする金属チューブに配置され、「回転式スエージング」用の適切な装置に締着される。
【００６５】
ステンレス鋼チューブは、続いて金属チューブが界面でデッドスペースなくモノリスと直接接触するまで、同時の回転を伴う複数の作業ステップのなかで、シリカゲルモノリス上で、放射状に「スエージング加工される」。この方法で覆われるモノリスは、末端で短かくされ、スレッドと末端のフィッティングがない寸法１００×３ｍｍのカートリッジの形となる（図１を参照）。
【００６６】
この方法で覆われるモノリスは、続いて適切なホルダーに固定される。該金属ホルダーは、それぞれの末端で、スレッドによって提供される金属チューブからなる。金属被覆されたモノリスカートリッジは、チューブの中に設置され、２つのスレッド上で回転する２つの末端ピースによって外側から固定される。最終的なシーリングのために、溶出剤がポンピング通過の間に逃げることができないように、ホルダーチューブ上にねじ込まれるときにカートリッジをシールする金属リングを有する金属フリットが、末端のフィットに配置される。
【００６７】
表面修飾のために、金属被覆されたカートリッジは、金属ホルダーの中に固定され、J.Chromatogr.1130(2006) 175-181に記載されているように、Ｃ１８シランによってその位置で誘導体化される。この目的で、シリカゲルモノリスは、最初に１ｍｌ／分で２時間、スルーフロー中のＡＣＮおよび乾燥トルエンによって洗浄される。ＡＣＮのオクタデシルジメチル−Ｎ、Ｎ−ジエチルアミノシランの２０％（ｖ／ｖ）溶液は、その後遅い流速（約０．１ｍｌ／分）で５時間、カラムをポンプ通過される。この手順の間、カラムは６０℃のオーブン中に置かれ、そして、シラン溶液の予備加熱のために、６０ｃｍの長さのキャピラリー（オーブン中に同様に置かれる）が、カラムの最上部に接続している。
【００６８】
この方法で生産されるカラムは、適切なＨＰＬＣシステムに固定され、ＡＣＮ／水（６０／４０；ｖ／ｖ）によるクロマトグラフィーによって、分離効率およびピーク対称性を試験される。
ＨＰＬＣ条件：
溶出剤：ＡＣＮ／水６０／４０
流速：０．８５ｍｌ／分
検出：ＵＶ  ２５４ｎｍ
温度：室温
注入容量：１．０μｌ
サンプル：チオ尿素                  ２．１ｍｇ
ビフェニル−２−オール    ５．４ｍｇ
プロゲステロン            １１．６ｍｇ
ヘキサノフェノン          １２．３ｍｇ
アントラセン              １００ｍｌ中に１．８ｍｇ溶解
【００６９】
得られたクロマトグラムは、図２に示される。
カラムは、ベースラインの５つの物質の分離を示す；アントラセン（５番のピーク）は、１Ｎ／ｍ：９６．１１０およびＴｕｓｐ：１．３のピーク対称性（わずかなテーリング）を示す。二重ピークまたはフロンティング（モノリスと金属チューブとの間のデッドスペースの徴候を与えうる）は、観察されない。
【００７０】
例２
寸法１５０×３ｍｍのシリカゲルモノリスは、１）に記載されるゾル−ゲルプロセスによって生産された。その後５時間、還流下で、トルエン中オクタデシルジメチル−Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノシランの２０％溶液中で、誘導体化する。モノリスを、続いてｎ−ヘプタン中で洗浄され、乾燥する。モノリスを、その後６０℃で２．５時間、ＡＣＮ中トリメチルシリルイミダゾール（ＴＭＳＩ）の２０％溶液中で末端にふたをされ、ＡＣＮ中で洗浄される。
【００７１】
Ｃ１８ｅとして誘導体化されたモノリスは、続いて１）のように、金属チューブで直接覆われ、そして、ＨＰＬＣユニットによってホルダー中でクロマトグラフィー試験のために試験される。
ＨＰＬＣ条件：
溶出剤：ＡＣＮ／水６０／４０
流速：０．８５ｍｌ／分
検出  ＵＶ  ２５４ｎｍ
温度  室温
注入容量：１．０μｌ
サンプル：チオ尿素                  ２．１ｍｇ
ビフェニル−２−オール    ５．４ｍｇ
プロゲステロン            １１．６ｍｇ
ヘキサノフェノン          １２．３ｍｇ
アントラセン              １００ｍｌ中に１．８ｍｇ溶解
【００７２】
得られたクロマトグラムは、図３に示される。以下の表は、追加として数値的に結果を再現する：
【表１】
2018535420.tif 000003
【００７３】
アントラセンは、６２．６３０Ｎ／ｍの分離効率および１．２８Ｔｕｓｐのピーク対称性で、クロマトグラフィーで分離される。被覆が冷却状態で実行されるので、モノリスのエッジ領域のＣ１８−シランの燃え尽き（高温、たとえば、約４００℃などでモノリスに適用されるプラスチック被覆の場合に通常観察されるように）は、生じない。本発明によるプロセスは、それ故更なる後処理もなく、モノリスが、Ｃ１８ｅ誘導体としての金属チューブによって覆われることを可能にする。
【００７４】
例３
２）で記載されるように、更なる寸法１５０×３ｍｍのシリカゲルモノリスは、ゾル−ゲルプロセスおよびＣ１８ｅ誘導体化によって生産され、そして、金属チューブで被覆された。
１）で記載されるように、Ｃ１８ｅとして誘導体化されたモノリスは、続いてクロマトグラフィーによって試験される。
ＨＰＬＣ条件：
溶出剤：ＡＣＮ／水６０／４０
流速：０．８５ｍｌ／分
検出  ＵＶ  ２５４ｎｍ
温度  室温
注入容量：１．０μｌ
資料：チオ尿素                  ２．１ｍｇ
ビフェニル−２−オール    ５．４ｍｇ
プロゲステロン            １１．６ｍｇ
ヘキサノフェノン          １２．３ｍｇ
アントラセン              １００ｍｌ中に１．８ｍｇ溶解
【００７５】
得られたクロマトグラムは、図４に示される。以下の表は、追加として数値的に結果を再現する：
【表２】
2018535420.tif 000004
アントラセンは、７２．０１０Ｎ／ｍの分離効率および１．５０Ｔｕｓｐのピーク対称性で、クロマトグラフで分離される。
二重ピークまたはフロンティング（金属チューブとモノリスとの間のデッドスペースを指す）は、観察されない。
【００７６】
例４
１）で記載されるように、寸法１００×３ｍｍのシリカゲルモノリスが生産され、そして、圧力安定性に関して試験される。
この目的で、金属カートリッジは金属ホルダーに置かれ、ＨＰＬＣシステムに接続している。クロマトグラフィーは、続いて０．８５ｍｌ／分の流速および結果として生じた５０バールのカラム背圧によって実行され、そして、実績データは記録される。
【００７７】
流速は、その後１．７ｍｌ／分までと２倍になり、それは、カラム背圧を２倍にする（１００バール）結果となる。流速は、続いてそれぞれの場合において３．４ｍｌ／分および６．８ｍｌ／分と、さらに二度２倍になる。これらの条件の下で、結果として生じたカラム背圧は、それぞれ１９５バールおよび３２６バールである。後の条件の下で、背圧は、約４００バールであるべきだった。金属ホルダーのネジジョイントでの小さいリークが、おそらく圧力降下につながった。０．８５ｍｌ／分の流速を伴う開始条件の下でのその後の再試験は、最初と同等の実績値を与え、それは、カラムが、これらの条件の下で安定であるという結論を許す。
【００７８】
上記のクロマトグラフィースキームは、図５中のフローチャートとして、再び示される。図６Ａ〜Ｅは、それぞれの工程において得られたクロマトグラムを示す。このＡは、５０バールで得られたクロマトグラムを示し、Ｂは、１００バールその他で得られたクロマトグラムを示す。クロマトグラムＥは、５０バールで再び実行される再試験を示す。
【図１】
2018535420.tif 000005
【図２】
2018535420.tif 000006
【図３】
2018535420.tif 000007
【図４】
2018535420.tif 000008
【図５】
2018535420.tif 000009
【図６Ａ】
2018535420.tif 000010
【図６Ｂ】
2018535420.tif 000011
【図６Ｃ】
2018535420.tif 000012
【図６Ｄ】
2018535420.tif 000013
【図６Ｅ】
2018535420.tif 000014
【国際調査報告】
2018535420.tif 000015
2018535420.tif 000016
2018535420.tif 000017
2018535420.tif 000018
2018535420.tif 000019
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