ポリマーテクノロジーとの融合による高耐熱性グラフト型逆相HPLC用固定相株式会社 クロマニックテクノロジーズ

2006/08/31

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1

HPLC固定相の耐久性 【durability】
長く持ち堪えられる力2

2006/08/31

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1

HPLC固定相に要求される耐久性・耐久力
n 耐圧性

機械的安定性n 高圧下での破壊・変形

n 耐酸性

化学的安定性n 酸性下での基材・官能基の分解・変性

n 耐アルカリ性

化学的安定性n アルカリ下での基材・官能基の分解･変性

n 耐熱性

化学的・物理的安定性

n 高温下での分解・軟化・溶融3

2006/08/31

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HPLC固定相の安定性が向上できれば…
n 高安定性基材を用いることの利点
n 測定対象に最も適した条件で分離が可能
n カラムの安定性・寿命についての不安が解消
n 安定なメソッドが構築でき，信頼性が向上

n 高い化学的安定性
n 高イオン性物質を単純なイオン抑制法で分離可能
n イオンペア剤不要なため，再現性が高く，条件設定が容易

n 高い熱的安定性
n 分離平衡が速やかになり，理論段数が向上
n 保持容量が小さくなり，ハイスループット分離が可能
42006/08/31

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2抗ヒスタミン剤の高温・高速分離
1=Doxylamine, 2=Methapyrilene, 3=Chlorpheniramine, 4=Triprolidine, 5=Meclizinea) 21 ºC

ZirChrom®-PBD
Temperature: 21 ºC
Flow rate: 1.35 mL/min.
Pressure drop: 195 bar
Resolution (2,3): 2.1
Analysis time: 12.5 minb) 140 ºC

ZirChrom®-PBD
Temperature: 140 ºC
Flow rate: 4.20 mL/min.
Pressure drop: 194 bar
Resolution (2,3): 2.1
Analysis time: 0.85 min

1212-fold
Faster!

Mobile Phase, a) 20.5/79.5 ACN/50mM Tetramethylammonium hydroxide, pH 12.2;b) 26.5/73.5 ACN/50mM Tetramethylammonium hydroxide, pH 12.2;
Injection volume, a) 0.2 µL, b) 0.5 µL; detection, UV @ 254nm;

5

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高pH条件 (pH12) 下での長期安定性a) Before (Initial Injection)b) After (15,000 column volumes)
37,393 mL = 623 HourRT –9%LC CONDITIONS
ZirChrom®-PBD, 150 x 4.6 mm, Mobile phase: 28/72 ACN/20 mM Potassium phosphate, pH 12.0
Flow rate: 1.0 mL/min, Injection volume: 5 µL, Temperature: 30 ºC, Detection: UV @ 254 nm
ANALYTES: β-Blockers
1 – Labetalol, 2 – Atenolol, 3 – Acebutolol, 4 – Metoprolol, 5 – Oxeprenolol, 6 – Lidocaine,
7 – Quinidine, 8 – Alprenolol, 9 - Propranolol

6

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3HPLC用固定相の特性比較
無Silica
◎

機械的強度
使用可能
pH範囲 *系
Zirconia◎ポ リ マ ー 系
PS **PMA **△∼○△∼○

2 ∼ 101 ∼ 121 ∼ 121 ∼ 142 ∼ 12(3 ∼ 8)

(2 ∼ 10)(2 ∼ 10)(2 ∼ 12)(3 ∼ 10)∼ 50 ºC∼ 200 ºC

∼ 200 ºC

∼ 140 ºC

∼ 100 ºC(∼ 40 ºC)(∼ 60 ºC)(∼ 60 ºC)(∼ 60 ºC)(∼ 60 ºC)

2.0 ∼ 2.5
イオン交換
吸着

6.5 ∼ 7.0

6.0 ∼ 6.5

イオン交換
Lewis acid

イオン交換
Lewis acid−π-π相互作用−
親水性相互作用

○△△

◎

◎

◎

△△○

◎

使用可能
最高温度 *
等イオン点
特異的な相互作用
細孔調整の容易さ
化学修飾の容易さ

機
Titania◎* 官能基・導入方法によって異なる。** PS：ポリスチレン系ポリマー，PMA：ポリメタクリレート系ポリマー

72006/08/31

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シリカ系HPLC固定相の利点と欠点
n利点

n 機械的強度が高く，高圧高流量下で使用可能
n 細孔調節が比較的容易で，多様化が可能 (3 ∼ 30 nm)
n 化学修飾・官能基の導入が容易で，多様化が可能
n 化学結合型は分離平衡が早く，高分解能n (5 µm: 100,000 TP/m, 3 µm: 160,000 TP/m)n欠点

n 使用可能pH範囲が狭い (pH 2 ∼ 10)
n 化学結合型は耐熱性が低い ( ∼ 40 ºC)

耐久性さえもう少し向上できれば….

最良・最高の逆相分配HPLC用固定相!!
82006/08/31

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4

シロキサン結合の切断 (加水分解)
H2O
O
Si

O
Si

O
Si

O

O

Si

O

Si

SiO
Si

Si

切断O
Si

O
Si

O
Si

OH

OH

Si

Si

O

O

Si

O
Si

Si

シリカゲルの分解は高温・高アルカリ下で促進される
9JAIMA 2006 ㈱クロマニックテクノロジーズ 新技術説明会

2006/08/31

酸性/アルカリ性下でのシリカゲルの分解
R

R
Si

H3C

O

CH3CH3Si

R

in Acid

R
Si

H3C

CH3CH3Si

OOOSiSiSi

OOOOOOR

RSi

H

H3C+H

O

Si

OSi

O

O

官能基の切断OHOO

CH3CH3Si

OSi
O

O

O

O

in Alkaline
基材の切断
H3C

CH3CH3Si
O

10O

2006/08/31

R

H3C

SiOH

OSiO

R-Si
O

O

CH3CH3 R
Si
HSi

OO

OO

OSiOO

O

H3C

R

CH3CH3Si

ROSi

Si
OOO

RHSiOOSiOHOOJAIMA 2006 ㈱クロマニックテクノロジーズ 新技術説明会

5

官能基の導入方法の違いによる耐久性
Monofunctional

H3C

Si

CH3

Difunctional

H3C

Trifunctional

SiClSiClClCl

H3C

Si

H3C

CH3SiO

Si

H3C

O
O

SiOO

Si
OO

O

O

OOO

Si

SiOO

酸性下
アルカリ性下2006/08/31

SiO

SiO

O

O
Si

H3C

O

Si
O

O

H3C

O

SiO

O

O

(この形態は存在し難い)

11

Cl
Cl

SiO

O

O
O

(主な存在形態)

Mono- ≪ Di- ≪ TriMono- ≫ Di- ≧ Tri-

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シリカゲルの耐久性向上のための改質方法
n ゾルゲル法によるハイブリッドシリカゲル
n 有機性官能基を含むシリケートを用いてシリカゲルを製造する
n 有機性官能基の存在により，アルカリ分解の速度を低減するn 有機シリケートコート・グラフト
n 無機シリカゲル表層に，有機シリケート層を形成し，基材シリカゲルへのアルカリの浸透を低減し，分解速度を低減する
n 異種酸化金属処理
n シリカゲル表面に，耐熱性・耐アルカリ性の高いチタニア，ジルコニア等の皮膜を形成し，耐アルカリ性を向上させる
n ポリマーコートn シリカ表面に，重合反応により耐アルカリ性の高いポリマーを形成し，耐アルカリ性を向上させる
12

2006/08/31

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6ハイブリッド技術による耐久性の改善

４：１の比率で配合

シルエチレン基の導入より，アルカリ分解速度を低減※Waters社技術資料より作成
13

2006/08/31

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有機シリケートコート技術による耐久性の改善

SiO

O

SiO
O

Si
O

O

O

Si

O

O

Si

O

Si

OSi

O

H3C

Si

O

Si

Si

CH3SiO

Si

Si

O

CH3Si

CH3SiOSi

O

Si

Si

CH3O

Si

O

Si

Si

Si

O

Si

CH3Si

CH3Si

O

Si

Si

Si

O

Si

O

Si

Si

有機シリケート
コート層

O

Si

O

O
CH3Si

OOO

O
O

O

O

O

O
O

CH3O

O
O

Si

Si

OOO

OO

O
H3C

O

O

O

O

O

Si

O

O

O
Si

Si

O

O
O

O
O

O

O

O
O

O
CH3O
O

Si
O

Si
H3C
O

Si

OH

Si
O

Si
Si

O

O

O

O

O

O
O

O

O

O
O

CH3O

O

OH
O

Si

O

HO

Si
OH

Si

OH
Si
O

Si

O

O

O

H3C

CH3OH
O

メチル基の存在
シラノールの減少

Si

O

O
O

Si

無機シリカゲル層O※Phenomenex社技術資料を参考に作成
142006/08/31JAIMA 2006 ㈱クロマニックテクノロジーズ 新技術説明会

7

ハイブリッドゲルと有機シリケートコートゲル
n ハイブリッドシリカゲル
n 基材内部まで有機成分を含むため，シリカゲルとポリマーゲルの中間の性質を示す
n pH 1 ∼ 12で安定，ポリマー系ゲルよりは機械強度が高い
n 無機シリカゲルに比べ，分解能，分離能，保持力が減少
n 有機シリケートコートゲル (Twin™-Technology: Phenomenex)n 無機シリカゲルの表層のみに有機シリケート薄層 (silica-organic shell) を形成するため，高い機械的強度と分解能を維持できるとともに，耐薬品性も向上させることが可能
n pH 1 ∼ 12で安定，無機シリカゲルの機械的強度を持つ※Phenomenex社技術資料を参考に作成
15

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2006/08/31

キャピラリーガスクロマトグラフィー用固定相CH3CH3CH3OCH3OO

Sin(OV-1, SE30…)

OSiCH3Poly[dimethylsiloxane]

CH3CH3Si

Si

CH3CH3R1OnSi

O

R2m

R=

C3H6CN

Poly[alkylsiloxane]/[dimethylsiloxane](phenyl:OV-5, OV-17, cyano/phenyl:V-225, OV-1701…)
R1OnSiO

R2m

GC/MS用低ブリード型固定相
耐熱性，化学的安定性の向上
酸化分解を受け難い

Silarylene (silphenylene)silphenylene) type stationary phase

アルキル基導入で，熱的・化学的耐久性が向上?!
アルキル基導入で，熱的・化学的耐久性が向上?!
But, シラノール基が無い!!
シラノール基が無い!!官能基の導入が出来ない!!
16

2006/08/31

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8ChromaNikのターゲットとソリューション
Target・ 化学的安定性の向上 (pH 1 ∼ 12)・ 熱的安定性の向上 (使用可能全pH範囲で ∼ 80 ºC)・ シラノール基の減少を防ぐ
・ シリカゲル固有の機械的強度は維持・ 当然，分解能，分離能，保持力は最高レベルを維持

Solution

有機シリケートグラフト技術 (OSG-Technology)
アルキレンシリケートとオリゴシリケートをシリカゲルにグラフト結合し，化学的・熱的安定性の高い有機シリケートコポリマー層を形成する
17JAIMA 2006 ㈱クロマニックテクノロジーズ 新技術説明会

2006/08/31

高純度シリケートによる有機シリケート層の形成
CH3H3C

CH2O

CH2O

O

CH2H3C

Si O

O

Si

CH2 CH3O

CH3CH3CH2CH2H3COO
CH2 CH3O

H2C

H2C

CH3O
O

SiCH2Si

CH2CH3CH3

EthyleneBis[TriEthoxySilane](EBTES)

CH3CH3CH3CH3CH2CH2CH2CH2O
CH2OOSi OSi OSiOOO

CH3H2CCH3CH2 CH3H2C

CH2CH2CH2Si OO

CH3H2C

CH3O

H2C

Oligo[TetraEthoxySilane](OTES, n=4∼6)O
H2COOnCH3TetraEthoxySilane(TES)

CH2CH3H2Cn

CH3CH2O
CH2Si OO

H2C
CH3

Estimated alkylene diethoxysilane copolymer
18

2006/08/31

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9グラフト型逆相HPLC用固定相の概念構造
疎水性官能基TMS，C4，C8C18，長鎖アルキル

極性官能基

CN，NH2，DiolTMS
Si
R1R1OOSiSiR
R22CH2O

CH2SiOSiRR22OOSi19SiOnO

CH2OSiRR22OOSiOSiO

CH2OOOSiR1R1OOOSiSiSiR1R1OO

有機シリケート層(2 ∼ 4層)

TMS

SiOOO

O

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2006/08/31

グラフト型逆相カラムの標準クロマトグラム
3ChromaNik POST-X2 RP-H11

5150 x 4.6 mm i.d., 5 µm,
Mobile phase: 74/26 = ACN/ H2OFlow rate: 1.0 mL/min
Pressure: 2.7MPa
Temperature： 60 ºC
Detection: UV @ 250 nm
Sample:1. Uracil, 2. Caffeine, 3. Phenol,
4. Butylbenzene, 5. o-Terphenyl,
6. Triphenylene, 7. Amylbenzene

67214N (Peak 4) = 9,484 TP/col.
N (Peak 7) = 11,456 TP/col.
0201

2006/08/31

23 4 5 6 7 8retention time / min

910

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10

80 ºC，pH 8.0における理論段数の変化

相対理論段数 / %

120
10080

∆10%
400 hour60

試験条件
ChromaNik POST-X2 RP-H11, 150 mm x 2.1 mm i.d.
40:60=ACN/ 20 mM 酢酸アンモニウム+TEA pH8.0,0.2 mL/min, 80 ºC

40200021100200300
通液時間 / hour

400500JAIMA 2006 ㈱クロマニックテクノロジーズ 新技術説明会

2006/08/31

80 ºC，pH 3.0における保持時間の変化

相対保持時間 / %1201008060
試験条件
ChromaNik POST-X2 RP-H11, 150 x 2.1 mm i.d.

4020

40:60=ACN/ 20 mM 酢酸 pH3.0, 0.2 mL/min, 80 ºC

0022

2006/08/31

100200300
通液時間 / hour

400500JAIMA 2006 ㈱クロマニックテクノロジーズ 新技術説明会

11ハイブリッド型逆相固定相との保持力比較a) 高耐久性ハイブリッド型C18N (Peak 4) = 9,819 TP/col.
N (Peak 7) = 9,473 TP/col.

b) 高耐久性グラフト型C18
1∼3N (Peak 4) = 10,059 TP/col.
N (Peak 7) = 9,968 TP/col.

1∼37645

高い保持力405010 15 20 25 30
retention time / min556 7

10 15 20 25 30
retention time / minColumn: a) HybridHybrid-C18,C18 b) ChromaNik POST-X2 RP-H11, 150 x 4.6 mm i.d., 5 µm
Mobile phase: 75:25=CH3OH/ H2O, 1.0 mL/min, Temperature: 40 ºC, Detection: UV @ 250 nm.
1. Uracil, 2. Caffeine, 3. Phenol, 4. Butylbenzene, 5. Amylbenzene, 6. o-Terphenyl, 7. Triphenylene

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2006/08/31

塩基性薬物 (三環系抗うつ剤) の分離例
CH3OHNOONN
H

NH

5CH3CH3OH1N

2

CH3CH3NHCH334012345678/ min

Column: ChromaNik POST-X2 RP-H11, 150 x 4.6 mm i.d., 5 µm
Mobile phase: 69:31=C2H5OH/ 25 mM PBS pH7.5, 1.0 mL/min, 6.6 MPa
Temperature: 60 ºC, Detection: UV @ 250 nm, Injection: 2 µL.
1. Uracil, 2. Propranolol, 3. Toluene, 4. Nortriptyline, 5. Amitriptyline

24

2006/08/31

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12代表的な逆相モード用移動相溶媒の物性
溶媒THF

溶離力δδdδoδaδhε高いlog Pη

9.1

7.64 ._3 ._00.45

0.460.55

アセトン9.4

6.8

5 ._

2.5

00.56

-0.24

0.36

1,41,4-ジオキサン

9.8

7.8

4 ._

3 ._

0

0.56

-0.42

1.54

プロパノール

10.2

7.2

2.5

4 ._

40.82

エタノール

11.2

6.8

4.0

5 ._

5

0.88

-0.31

1.20

アセトニトリル

11.8

6.5

8 ._

2.5

00.65

-0.34

0.37

酢酸

12.4

7.0

メタノール

12.9

6.2

5

7.5

7.5

0.95

21._

6.3

大大

大低い

水

2.3_
2.3_

1.0_

1.26
-0.77

0.6_
1.0_

δ：Hildebrandの溶解パラメータ δd：分散力・ロンドン力の相互作用 (ハロゲン，硫黄を含む化合物等)
δo：双極子配向力の相互作用 (ニトロ，アミド，ニトリル，スルホキシド等)
δa：プロトン受容体の相互作用 (対酸，フェノール等) δh：プロトン供与体の相互作用 (対アミン，スルホキシド等)
ε：アルミナに対する溶媒強度 logP：疎水性パラメータ η:粘度 (cP)25

2006/08/31

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有機溶媒−水混合溶媒の粘度3.5Propanol
δ=10.2

粘度 /cP

3.0
2.5Ethanol
δ=11.22.0Methanol
δ=12.91.5
1.0

Acetonitrile
δ=11.80.50.0026

2006/08/31

204060有機溶媒組成 /%80100

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13高粘性溶媒の使用 −選択性のコントロール
82% Methanol
1 ∼ 3 η=0.37, 4.4MPa
δ=12.9, δd=6.2

1∼368% 1,4-Dioxaneη=1.54, 7.3MPa
δ=9.8, δd=7.87656
Peak 6

Peak774027

1. Uracil
2. Caffeine
3. Phenol
4. Butylbenzene
5. Amylbenzene
6. o-Terphenyl
7. Triphenylene

4510retention time / min

05510retention time / min

Column: ChromaNik POST-X2 RP-H11, 150 x 4.6 mm i.d., 5 µm
Temperature: 60 ºC, Detection: UV @ 250 nm.
2006/08/31

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高耐久性逆相HPLCカラム POST-X2 RP(Post-Square-X)

n 新開発のOSG-Technologyn “POST-X2” は，シリカおよびポリマー充填剤の製造技術の融合により開発された次世代の逆相HPLC用固定相です

n 化学的安定性の高い逆相HPLC用固定相
n “POST-X2” は，pH 1∼12で安定ですので，測定対象に最も適した条件を設定することが可能です

n 耐熱性の高い逆相HPLC固定相
n “POST-X2” は，60ºC以上の高温条件で使用可能です。高粘度溶媒も使用可能ですので，選択性の改善範囲が拡大します

n 不活性な表面構造
n “POST-X2” は，化学的安定性の高い有機シリケート層を持つだけでなく，高度なエンドキャッピングを施してあります28

2006/08/31

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ChromaNik POST-X2 RP Column(Post-Square-X)

POST-X2
RP-L15

POST-X2
RP-M07

POST-X2
RP-H11

POST-X2
RP-H27

炭素量8%

13 %

15 %

15 %

反応試薬単官能型

三官能型

三官能型

三官能型

エンドキャップ有り有り有り有り

粒子径3 µm, 5 µm

3 µm, 5 µm

3 µm, 5 µm

3 µm, 5 µm

使用可能pHpH 2∼12pH 1∼12pH 1∼12pH 1∼12使用可能温度∼ 60 ºC∼ 80 ºC∼ 80 ºC∼ 80 ºC

対応逆相カラム

短鎖カラム
C4∼C6相当

中疎水性カラム
C8相当

高疎水性カラム
高疎水性カラム
C18相当
ポリメリックC18相当※本逆相カラムは試作開発品です。本資料掲載のデータは変更することもあります。
本資料の詳細に関しては，㈱クロマニックテクノロジーズにお問い合わせください。

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2006/08/31

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POST-X2 は逆相型固定相の可能性を拡げます

保持特性

ChromaNik
POST-X2

耐アルカリ性※ square ： 長方形の，平方の，2 乗の耐熱性

選択性

公平な，きちんとした，明瞭な，適合した，調和した30

2006/08/31

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15分離剤の新たな機能を創造する

ご清聴ありがとうございました

2006/08/31

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31

分離剤の新たな機能開発への挑戦！
クロマニックテクノロジーズは，長年にわたって蓄積したシリカ/長年にわたって蓄積したシリカ/ポリマー系分離剤の合成経験を基に新規な高機能分離剤の開発を行います。
主な取り扱い製品
・ハイブリッド型ポリマー/シリカ系HPLC用充填剤・固相抽出剤
・複合官能基型ポリマー/シリカ系HPLC用充填剤・固相抽出剤
・汎用型ポリマー/シリカ系HPLC用充填剤・固相抽出剤
・元素選択的ポリマー系固相抽出剤

その他の取り扱い製品

・SeQuant社製HILICモード用HPLCカラムZIC®-HILICの輸入・販売
・ZirChrom社製ジルコニア基材HPLCカラムの輸入・販売
・高耐圧PEEK製HPLCカラム，SPEカートリッジの設計・製造・販売* ZIC®は，SeQuant社の登録商標です株式会社 クロマニックテクノロジーズ〒660-0083兵庫県尼崎市道意町7-1-3 ARIC 207
TEL: 06-6416-5905，FAX: 06-6416-5906
www.chromanik.co.jp info@chromanik.co.jp

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