28AB-am299
高耐アルカリ性を有する
逆相シリカカラムの開発と評価
クロマニックテクノロジーズ
塚本友康 長江徳和
Email: info@chromanik.co.jp

http://chromanik.co.jp

求められる耐久性
公定法において、高pHの移動相を使用する分析方法が採用
シリカカラムに耐久性が求められる

シリカカラムはアルカリ性移動相への耐久性は低い

耐久性を向上させる方法を検討

アルカリ性移動相による劣化

HO
Si
O
Si
Si
Si

O

Si

O
Si

O
Si
O
O

SiO

OO

O

Si

O

O

Si

SiO

Si
O O Si

O

Si
Si
O
O OH
O
Si
Si
SiO
OO
O
Si
O
Si
Si
Si
HO O
O O
O
O
O
SiO
Si
OO
O
Si
O
Si OO
O Si O O Si OO
SiO
SiOOOOOO

Si
Si O
SiO
O OOOSiO O

塩基性下における劣化はシリカに対する加水分解

Si O

結果としてシリカが溶け出す。

理論段数の低下、ピークの広がり耐アルカリ性を高めるための手段
ハイブリッド基材

コーティング

エンドキャッピングO
H2 O
O H2SiSiCOCSiOCSiSiCO
H2H2O H2O H2 O
SiSiCCSi
OOCSi
Si
C
H2 O
H2O
O

溶け難くする

接触を減らすエンドキャッピングをさらに高効率に高い耐アルカリ性カラムの製造可能

従来の技術サニエスト結合（エンドキャッピング）技術
Hexamethyloctadecyltetrasilane (C18 reagent A)の合成

Final TMS

シリカ表面に結合
HO

トルエン中で還流

SiO
Si
SiOSi

OSi

O O SiOSiO
O OHOSiOOOOSiOSiOSiSiSi
HO O
O OSiOO OO OOSiOSiOSiOOSi
O Si O O Si O Si OSiO Si O OOSiOOOOOOOOSiOOOSiOSiOOSi O SiSiOOOSiSi OO OSiSiSiアルカリ性条件での耐久性
Relative plate of butylbenzene/%

1008060

SunShell C18Company D
C18Company A
C18Company B
C184020001,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000

Durable test condition
Column size: 50 x 2.1 mm
Mobile phase:
CH3OH/20mM Sodium
borate/10mM NaOH=30/21/49(pH10)
Flow rate: 0.4 mL/min
Temperature: 50 ºCMeasurement condition
Column size: 50 x 2.1 mm
Mobile phase: CH3OH/H2O=70/30
Flow rate: 0.4 mL/min
Temperature: 40 ºC
Sample: 1 = Butylbenzene

Elution volume/mL

従来の方法でも、他の方法と比較すると耐アルカリ性は高くなる

エンドキャッピングのみでも高耐アルカリ性の実現できる！？

SunShell C18カラムを用いたアルカリ性条件(pH 9.5)での連続分析
341
22700th
2500th2000th
1500th1000th500th
1stRetention time / min

Column: SunShell C18, 2.6 μm 50 x 2.1 mm
Mobile phase: A) 10 mM Ammonium bicarbonate pH 9.5B) Acetonitrile
Gradient program: Time (min) 0 1 3 3.1 5%B3090903030pH 9.5 のアルカリ性条件下でも2500回以上の分析が可能です。

Flow rate: 0.5 mL/min
Temperature: 40 oC
Detection: UV@250nm
Sample: 1=Uracil, 2=Propranolol, 3= Nortriptyline, 4=Amitriptyline

新規シリル化剤

MeCl

MeMe
SiO

MeMe
SiO

MeSiO

MeSiSiSi

MeO
OMe
OMe OMe OMe

MeCl

C18 reagent B

MeMe
SiO

MeMe
SiO

MeSi

MeSi

OO
OMe

MeMe Me MeMeSi

SiSiOO

C18 reagent CCl

シリカへの結合

AとBの混合比率（2:1）（1:1）（1:2）
トルエン中で還流MeMeMe
SiCl

MeMe
SiO

MeSiOSiOMe
OMeOMeMeMeSiClO

MeMeSi SiOOMe
SiO
OMe
OMe
SiOMe
O

MeMe

MeSi

Finally endcapping TMS

シリカゲル
5 μm, 340 m2/g

Mixture of reagent A and B
AとCの混合比率（2:1）（1:1）（1:2）

Finally endcapping TMS

トルエン中で還流

MeCl

MeMe
SiO

MeMe
SiO

MeSiO

SiOMeOMe

MeCl

MeMe
SiO

MeMe
SiO

MeSi

O

MeSiOOMe

MeMe Me Me
MeSiSiSiOO

Mixture of reagent A and CCl

シリカゲル
5 μm, 340 m2/g
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2010-耐アルカリ性評価
試薬比率

炭素含有量

通液時間

カラムの凹み量段数(相対値)

A

15.6%

14 時間

1.3 mm90%

Prototype 501

A:B=2:115.8%

34 時間

2.7 mm83%

Prototype 502

A:B=1:1

16.1%

34 時間

2.2 mm90%

Prototype 504

A:B=1:214.7%

34 時間

4.3 mm62%

Prototype 505

A:C=2:1

15.7%

34 時間

3.0 mm85%

Prototype 507

A:C=1:1

16.3%

34 時間

2.0 mm91%

Prototype 508

A:C=1:214.9%

20 時間

3.3 mm82%

Prototype 513

A:D=1:1

16.3%

50 時間

1.0 mm92%

従来C18

アルカリ性移動相の通液
Column dimension: 150 x 4.6 mm
Mobile phase:
CH3OH/50mM Sodium phosphate buffer 10 / 90 (pH11.5)
Flow rate: 1 mL/min，Temperature: 40 ºC

試薬B,Cを使用した方法では限界がある

カラム性能の確認（凹み量）
Mobile phase: CH3CN/H2O=70/30
Flow rate: 1 mL/min
Temperature: 40 ºC
Sample: 1 = Butylbenzene

新たな方法を使用した結果耐久性が向上した

Relative plate of butylbenzene /%pH10.5，60℃での安定性評価
Durable test condition
Column dimension: 50 x 2.1 mm
Mobile phase:
CH3OH/10mM Ammonium
bicarbonate (pH 10.5)=30/70
Flow rate: 0.8 mL/min
Temperature: 60 ºC

1008060

Prototype◆Prototype
513 513
Kinetex
EVOHybrid
C18 type■CompanyP C1840▲CompanyA C18HybridPoroShell
C18HPHtype20005000

10000

15000

20000

25000

Elution volume /mL

30000

35000

Measurement condition
Column dimension: 50 x 2.1 mm
Mobile phase: CH3CN/H2O=60/40
Flow rate: 0.2 mL/min
Temperature: 40 ºC
Sample: 1 = Butylbenzene

他社ハイブリッドタイプのカラムと比較してもそれ以上の耐久性を示した

塩基性化合物アミトリプチリンの比較
123

TF=1.18

Company A C18 Hybrid type (2.7 μm)

TF=1.89

Company P C18 Hybrid type (5 μm)

TF=3.59

Company T C18 (2.7 μm)

TF=2.73

Company W C18 (2.7 μm)

TF=3.12Company S C18 (2.7 μm)

TF=3.24

1234
567Retention time/min

Prototype 513 C18 (5 μm)

SunShell C18 (2.6 μm)

TF=1.200489Mobile phase: Acetonitrile/10mM ammonium acetate pH6.8=(40:60)
Column dimension: 150 x 4.6 mm, Flow rate: 1.0 mL/min, Temp.: 40 oC
Sample: 1=Uracil, 2=Propranolol, 3= Nortriptyline, 4=Amitriptyline

10CH3NCH3Amitriptyline

ギ酸ピークの比較
1

TF=1.45

SunShell C18 (2.6 μm)
32

Not detect

Not detect
TF=1.86 1
TF=1.79

1

TF=3.21 101

Prototype 513 C18 (5 μm)

321

TF=1.46

32Company A C18 Hybrid type (2.7 μm)
32Company P C18 Hybrid type (5 μm)
32Company T C18 (2.7 μm)

2323Company W C18 (2.7 μm)
Company S C18 (2.7 μm)

234Retention time/min

56Mobile phase:
CH3CN/0.1% H3PO4=2/98
Flow rate: 1.0 mL/min
Temperature: 40 ºC
Detection: UV@210nm
Sample:1 = Formic acid,
2 = Acetic acid,
3 = Propionic Acid

Relative plate of butylbenzene /%SunArmor RPAQUAの耐久性
Durable test condition
Column dimension: 50 x 2.1 mm
Mobile phase:
10mM Ammonium bicarbonate(pH10)
Flow rate: 0.2 mL/min
Temperature: 40 ºC

10080

SunArmor RPAQUA
60

4020001000

2000

3000

4000

Elution volume /mL

5000

6000

Measurement condition
Column dimension: 50 x 2.1 mm
Mobile phase: CH3CN/H2O=70/30
Flow rate: 0.2 mL/min
Temperature: 40 ºC
Sample: acenaphthene

有機溶媒を用いないpH10の移動相でも高い耐アルカリ性

まとめ• 他社ハイブリッドタイプとの比較から、作成したカラムは十分な耐久性を示した• 作成したカラムでは酸性、塩基性物質共に良好なピーク形状が得られた。
• 一方で多社ハイブッリド型カラムではテーリングや吸着が観察された。
• エンドキャッピング技術を応用することでアルカリ性条件下での耐久性を向上させることが可能であった。