HPLC,UHPLCそれぞれの視点から見た
コアシェル型充填カラムと全多孔性充填カラムとの比較○塚本 友康，長江 徳和(クロマニックテクノロジーズ)

1

表面多孔性シリカ（コアシェル）
細孔のない核（コア）と多孔質層から形成されているシリカ粒子であり、全多孔性シリカ粒子に比べ表面積は小さい
粒子全体に対する多孔質層の割合が77%と高いため，試料負荷量が低くなる欠点を克服
粒子細孔径が9nmで低分子化合物の分離に適している
同じサイズの全多孔性粒子の1.5倍の理論段数を有している
全多孔性シリカより狭い粒径分布が得られる

2

単位圧力あたりの段数比較
PlatesPressure(MPa)

Plates/pressure

Sunniest C18-HT 2.0 mm

9,900

16.7593

Brand A C18 1.9 mm

7,660

16.3470

Brand B C18 1.8 mm

10,10019.6515

Brand C C18 1.7 mm11,14032.0348

SunShell C18 2.6 mm

9,600

9.7990Sunniest C18-HT 2.0 mm
Brand A C18 1.9 mm
Brand B C18 1.8 mm

2～3 倍

Brand C C18 1.7 mm
SunShell C18 2.6 mm
05,00010,00001020300300

600

900Column: 50 x 2.1 mm C18, Mobile phase: Acetonitrile/water=(70/30), Temperature: 25 oC

3全多孔性とコアシェル型の理論段高さの比較
1816

Fully porous 5 um

Plate Height, um

14

Fully porous 3 um

12

Fully proous 1.8 um

10Core Shell 2.6 um

8Fully porous 2.6 um

6Column: C18, 50 x 4.6 mm
Mobile phase:
Acetonitrile/water=(60/40)
Temperature: 25 oC
Sample : Naphthalene

4200510

Mobile Phase Velocity, mm/sec

154コアシェル型と全多孔性充填剤の比較
拡散幅
Ca. 2.0 mm
sampleコアシェル型

拡散幅
試料成分が充填剤内に入った後拡散して広がる

2.0 mmsample

全多孔性

2.0 mm
1.6 mm
2.6 mm理論段高さのA項は粒子径ではな
く，拡散の幅に関係している？
52 µm全多孔性カラムとの比較
Column: Sunniest C18, 2 µm 50 x 2.1 mm
Mobile phase: CH3CN/H2O=60/40
Flow rate: 0.6 mL/min
Pressure: 28 MPa
Temperature: 40ºC

3N(3)=10307

24132N(3)=10313

140123Column: SunShell C18, 2.6 μm 50 x 2.1 mm
Mobile phase: CH3CN/H2O=60/40
Flow rate: 0.3 mL/min
Pressure: 10 MPa
Temperature: 25 ºC

45Sample: 1 = Uracil, 2 = Toluene, 3 = Acenaphthene, 4 = BUtylbenzene

6温度の影響20Column: C18, 50 x 2.1 mm
Mobile phase:
Acetonitrile/water=(60/40)
Sample : Naphthalene

Plate height (μm)

1625 ℃
40℃
40℃-プレヒート
2µm-40℃

1284000.20.4

Flow late mL /min

0.60.817

塩基性化合物 の分離の比較ASunniest C18 (HMODTS), 5 mm
143TF(4)=1.04

2B

Sunniest C18-HT(HMODTS), 2 mm
1234TF(4)=1.21

Column size: 150 x 4.6 mm for A, D and E
100 x 2.1 mm for B and C
Mobile phase:
CH3CN/20mM Phosphate buffer pH7.0=60/40
Flow rate: 1.0 mL/min for A, D, and E
0.4 mL/min for B and C
Temperature: 40 ºC
Sample: 1 = Uracil
CH
2 = Propranolol
ONHCH
3C

SunShell C18(HMODTS), 2.6 mm core shell type
34

1 2OHTF(4)=1.20
3 = Nortriptyline

DEBrand D C18, 2.6 mm
11324

core shell type３CH 3TF(4)=2.24
4 = Amitriptyline

Brand E C18, 5 mm
2NH4TF(4)=5.24

CH 3N

TF: USP tailing factor

CH 33

コアシェルC18の標準試料の分離例
UHPLC使用13

サブ2mm（1.8mm）と同じ段数

20421Column: SunShell C18, 2.6 mm 100 x 2.1 mm
Mobile phase: CH3CN/H2O=60/40
Flow rate: 0.3 mL/min
Pressure: 12.5 MPa
サブ2mm（1.8mm）のTemperature: 25 ºC
半分以下の圧力段数(3)=21,300

46Sample: 1 = Uracil
2 = Toluene
3 = Acenaphthene
4 = BUtylbenzene

8Retention time/min

2Plates(3)=38,000
3Retention time/min

4Column: SunShell C18, 2.6 mm 150 x 4.6 mm
Mobile phase: CH3CN/H2O=70/30
Flow rate: 1.0 mL/min
Pressure: 11.5 MPa
Temperature: 25 ºC

9HPLC使用時のコアシェルC18の標準試料の分離例
HPLC使用103 Plates(3)=20,000
42246
Retention time/min

HPLC使用103Sample:
1 = Uracil
10
2 = Toluene
3 = Acenaphthene
4 = BUtylbenzene

8Plates(3)=31,000
422Column: SunShell C18, 2.6 mm 100 x 4.6 mm
150 x 4.6 mm
Mobile phase: CH3CN/H2O=70/30
Flow rate: 1.0 mL/min
Pressure: 9.5 MPa,13.5 MPa
Temperature: 25 ºC

46Retention time/min

8105mm 4.6x250mm（20,000段）と同じ段数
SunSell C18 100x4.6mm
分析時間40%
使用溶媒量40%10カラム－検出器間における配管の影響
Column: SunShell C18, 2.6 μm 50 x 2.1 mm
Mobile phase: CH3CN/H2O=60/40
Flow rate: 0.3 mL/min
Temperature: 25 ºC

0.25㎜

0.1㎜

0.06㎜
012

三番目ピークの理論段数の平均値

理論段数(n=3)340.06㎜

0.1㎜

0.25㎜

10704

10345

7998

511イソクラチック溶離例

5mm,3 mmC18からの移行

Mobile phase:CH3CN/20mM Phosphoric acid = 45/55
Flow rate: 1.0 mL/min, Temperature: 25 ºC, Detection: UV230 nm
Pressure: 9.5 MPa for Brand F C18 5 mm, 13.4 MPa for SunShell C18 2.6 mm
Sample: 1 = Benzydamine, 2 = Ketoprofen, 3 = Naproxen, 4 = Indomethacin, 5 = Ibuprofen
HPLC: Hitachi LaChrom ELITE (内径0.25mmの配管仕様）

12イソクラチック溶離例

UHPLC

Column: SunShell C18, 2.6 mm 100 x 4.6 mm
Mobile phase:CH3CN/20mM Phosphoric acid = 45/55
Flow rate: 1.0 mL/min, 1.8 mL/min
Temperature: 25 ºC
Pressure 13.4 MPa Detection: UV230 nm
Sample: 1 = Benzydamine, 2 = Ketoprofen, 3 = Naproxen, 4 = Indomethacin, 5 = Ibuprofen
UHPLC: Jasco X-LC

13グラジエント溶離例

5mm C18からの移行
Column:Brand G C18, 5 mm 150 x 4.6 mm
SunShell C18, 2.6 mm 75 x 4.6 mm
Mobile phase:A) 0.1% Phosphoric acidB) CH3CN
Gradient program for Brand G C18
Time%B0 min
2%

15 min25%

20 min25%0 min2%

7.5 min25%

10 min25%

for SunShell C18
Time%B

Flow rate: 1.0 mL/min,
Temperature: 25 ºC
Detection: UV@250 nm
Sample: Oolong tea
1 = Gallocatechin, 2 = Epigallocatechin,
3 = Catechin, 4 = Caffeine, 5 = Epicatechin,
6 = Epigallocatechin gallate,
7 = Gallocatechin gallate,
8 = Epicatechin gallate,
9 = Catechin gallate
HPLC: Hitachi LaChrom ELITE（内径0.25mmの配管仕様）
UHPLC: Jasco X-LC
14

まとめ
コアシェル型カラムの理論段数をHPLCとUHPLCで比較した結果、UHPLCでは25%程度高い性能を示した
内径0.1 mmの配管を用いると0.25 mmの配管とに比べ、20%程度理論段数の改善が観察されたコアシェル型カラムでは、粒子径5 mm, 3 mmのカラムに比べ、短いカラムで同等の分離が達成され、分析時間・使用溶媒量が大幅に削減できる
コアシェル型カラムをHPLCに用いることは、分析の高速化、高感度化に有用であることが示唆された
15

オキシンのピーク比較ギ酸のピーク比較

16コアシェルC18の酸性条件での耐久性耐久性試験条件

相対保持(%)

100

P company C18Column size: 50 x 2.1 mm
Mobile phase: CH3CN/1.0% TFA,
pH1=10/90
Flow rate: 0.4 mL/min
Temperature: 80 ºC

S company C18

保持時間測定条件

SunShell C18

Column size: 50 x 2.1 mm
Mobile phase: CH3CN/H2O=60/40
Flow rate: 0.4 mL/min
Temperature: 40 ºC
Sample: 1 = Uracil
2 = Butylbenzene

806040200020406080

通液時間 (h)10012017標準試料の保持比較
752 31462 341126

SunShell C1843Column:
CompanyP C18,
2.6 mmx mm
4.6 mmKinetex C18,2.6 mm
150150x 4.6Company PCompanyS C18, 2.74.6 mm
Ascentis ExpressC18,mm
2.7150mmx150x 4.6 mm
C18
SunShell C18, 2.6 mm 150 x 4.6 mm
Mobile phase: CH3OH/H2O=75/25
Flow rate: 1.0 mL/min
Temperature: 40 ºC
57Sample: 1 = Uracil, 2 = Caffeine, 3 = Phenol, 4 = Butylbenzene
Company S C18
5 = o-Terphenyl, 6 = Amylbenzene, 7 = Triphenylene

水素結合性

疎水性(Caffeine/Phenol)(Amylbenzene/Butylbenzene)(Triphenylene/o-Terphenyl)

Company P C180.481.54

1.20Company S C18

0.44

1.60

1.31

SunShell C18

0.39

1.60

1.46

756

立体選択性18コアシェルC18の標準試料の分離例

2021Plates(3)=38,000
346Retention time/min

HPLC使用0Column: SunShell C18, 2.6 mm 150 x 4.6 mm
Mobile phase: CH3CN/H2O=70/30
Flow rate: 1.0 mL/min
Pressure: 13.5 MPa
Temperature: 25 ºC

UHPLC使用

134Sample: 1 = Uracil
2 = Toluene
10
3 = Acenaphthene
4 = BUtylbenzene

8Plates(3)=31,000
422

UHPLCとHPLCの比較

46Retention time/min

81019背景高速、高感度分析の必要性からサブ2 μmの充填剤を用いる分析が注目されている
それらカラムを使用する場合、圧力が高くなるため、高耐圧な装置(UHPLC)が必要となる
コアシェル型充填剤は粒子径が2.6 μmであるが、サブ2 μmの充填剤と同等の性能が得られる。しかし、粒子径が約3 μmであるた
め、圧力がそれほど高くならない
様々なメーカーからUHPLCは販売されているが、現在でも多くのHPLCが使用されている

コアシェル型カラムのHPLCへの適用についてC18カラムを用いて検討を行った
20

単位圧力あたりの段数比較
PlatesPressure(MPa)

Plates/pressure

Sunniest C18-HT 2.0 mm

9,900

16.7593

Brand A C18 1.9 mm

7,660

16.3470

Brand B C18 1.8 mm

10,10019.6515

Brand C C18 1.7 mm

11,14032.0348

SunShell C18 2.6 mm

9,600

9.7990Sunniest C18-HT 2.0 mm
Brand A C18 1.9 mm
Brand B C18 1.8 mm

2～3 倍

Brand C C18 1.7 mm
SunShell C18 2.6 mm
05,00010,00001020300300600900

Column: 50 x 2.1 mm C18, Mobile phase: Acetonitrile/water=(70/30), Temperature: 25 oC

21SunShell C8とPFPの分離例

22

アミトリプチリンのピーク比較Ⅰ
N(4) =11,000
TF(4) =1.03

A44

1N(4)=10,000
TF(4)=1.50

32

Brand E C1831B

N(4) =9,000
TF(4) =1.06

442N(4)=5,800
TF(4)=2.86

Column: Sunniest C18(HMODTS), 5 mm 150 x 4.6 mm
Re: Brand E C18, 5 mm 150 x 4.6 mm
Mobile phase:A) CH3OH/20mM Phosphate buffer pH7.5 = 80/20
B) CH3OH/20mM Phosphate buffer pH6.0 = 80/20
C) CH3CN/20mM Phosphate buffer pH7.0 = 60/40
Flow rate: 1.0 mL/min
Temperature: 40 ºC for A and C , 22 ºC for B
Sample: 1 = Uracil,CH
2 = Propranolol,
3O

Brand E C18

1C2NHCH 3OH

3 = Nortriptyline,NH3
N(4) =12,500
TF(4) =1.04
44

N(4)=4,300
TF(4)=5.24
Brand E C18

4 = Amitriptyline,

CH 3CH 3N

CH 3TF: USP tailing factor

23イソクラチック溶離例

5mm C18からの移行

Column: Brand F C18, 5 m 250 x 4.6 mm
SunShell C18, 2.6 μm 100 x 4.6 mm
Mobile phase:CH3CN/20mM Phosphoric acid = 45/55
Flow rate: 1.0 mL/min, Temperature: 25 ºC, Detection: UV230 nm
Pressure: 9.5 MPa for Brand F C18 5 mm, 13.4 MPa for SunShell C18 2.6 mm
Sample: 1 = Benzydamine, 2 = Ketoprofen, 3 = Naproxen, 4 = Indomethacin, 5 = Ibuprofen
HPLC: Hitachi LaChrom ELITE (内径0.25mmの配管仕様）

2425