コアシェルカラム，メーカー間の差はあるの？
1社のカラムのみで評価したら大失敗！
長江徳和
株式会社クロマニックテクノロジーズ
Email: info@chromanik.co.jp
Http://chromanik.co.jp

コアシェル型シリカの歴史(1) J.J. Kirkland, F.A. Truszkowski, C.H. Dilks, and G.S. Engel, J. Chromatogr.,
A 890, 3–13 (2000).
(2) J.J. Kirkland, T.J. Langlois, and J.J. DeStefano, Am. Lab. 39, 18–21 (2007).
2

二種類のコアシェル構造のシリカ粒子

モノレイヤー（単層）多孔質構造

マルチレイヤー（多層）多孔質層構造

5種類のコアシェル型C18の比較比較したカラム
1. Kinetex C18, 2.6 μm

2. Accucore C18, 2.6 μm
3. PoroShell C18 EC, 2.7 μm

4. Ascentis Express C18, 2.7 μm
5. SunShell C18, 2.6 μm
ChromaNik Technologies Inc.

標準試料の分離比較
Column:Company A C18, 150 x 4.6 mm (26.1 MPa)
Company B C18, 150 x 4.6 mm (22.7 MPa)
Company C C18, 150 x 4.6 mm (30.6 MPa)
Company D C18, 150 x 4.6 mm (22.2 MPa)
SunShell C18, 150 x 4.6 mm (21.8 MPa)
Mobile phase: CH3OH/H2O=75/25
Flow rate: 1.0 mL/min
Temperature: 40 ºC
Sample: 1 = Uracil, 2 = Caffeine, 3 = Phenol, 4 = Butylbenzene
5 = o-Terphenyl, 6 = Amylbenzene, 7 = Triphenylene
水素結合性(Caffeine/Phenol)

疎水性

立体選択性(Amylbenzene/Butylbenzene) (Triphenylene/o-Terphenyl)

Company A C18

0.48

1.54

1.20

Company B C180.35

1.56

1.50

Company C C18

0.42

1.57

1.25

Company D C18

0.44

1.60

1.31

SunShell C18

0.39

1.60

1.46

ピリジンピークの比較

金属配位性化合物オキシンの比較
Column:Company A C18, 150 x 4.6 mm
Company B C18, 150 x 4.6 mm
Company C C18, 150 x 4.6 mm
Company D C18, 150 x 4.6 mm
SunShell C18, 150 x 4.6 mm
Mobile phase: CH3CN/20mM H3PO4=10/90
Flow rate: 1.0 mL/min
Temperature: 40 ºC
Detection: UV@250nm
Sample: 1 = 8-Quinolinol (Oxine)
2 = Caffeine

ギ酸ピークの比較

標準試料の分離比較のまとめ
カラム圧 保持指数 ピリジン オキシン
Pressurea Retentionb Pyridine Oxine

ギ酸Formic acid Point

SunShell C18◎21.810.4◎◎◎

12Company D C18

◎22.2

9.7

△△×5

Company C C18×30.69.0◎△◎7Company B C18◎22.7

7.4××△4Company A C18

△26.1

5.4×◎

◎

7a. Mobile phase, methanol:water=75:25, 40 oC, 1mL/min 150 x 4.6mm
b. Retention factor of amylbenzene◎: 3 point, ○: 2 point, △: 1 point, ×: 0 point他社コアシェル粒子の粒度分布
Coulter counter

Volume (%)

D90/D10=1.12Particle size (mm)

10

粒度分布
109SunSehll C18 (2.54 μm)a
Company D C18 (2.52 μm)a
Company B C18 (2.53 μm)a
Company A C18 (2.34 μm)a
Company C C18 (2.34 μm)a

Number/%87654321012Particle diameter/μm4a. 中位径*C18充填剤を600℃で8時間焼成し，アルキル基を焼き飛ばした後のコアシェル粒子をBeckman Coulter Multisizer 3 で測定しました。この測定値はオリジナルのコアシェル粒子の値とは異なります。

8物性値
炭素含有量Carbonloading (%)

細孔容積
比表面積
Specific surface Pore volume aarea a (m2/g)(mL)

細孔径Pore diameter a(nm)SunShell C18

7.3 (7)b125 (150)b0.261

8.34 (9)bCompany D C18

8.0133 (150)b0.278

8.20 (9)bCompany C C18

8.5 (8)b135 (130)b0.414

12.3 (12)bCompany B C18

8.8 (9)b130 (130)b0.273

8.39 (8)bCompany A C18

4.9(12 effective)b102(200 effective)b

0.237

9.25 (10)ba. C18充填剤を600℃で8時間焼成し，アルキル基を焼き飛ばした後のコアシェル粒子を測定しました。この測定値はオリジナルのコアシェル粒子の値より小さくなります。
b. カタログに記載されている値*全ての測定はクロマニックテクノロジーズ社内で行いました。

アミトリプチリンの負荷量比較 I
Mobile phase: Acetonitrile/20mM phosphate buffer pH7.0=(60:40)
Column dimension: 150 x 4.6 mm, Flow rate: 1.0 mL/min, Temp.: 40oC
16000

TF=1.18

14000

Theoretical plate

12000
10000

100 times

SunShell C18

TF=1.42Company C C18

8000

Sunniest C18 3um
Company A C18

6000

TF=1.25Company B C18
Company D C18

4000

TF=2.43

2000
TF=3.2100.0010.01

0.1

1Sample weight/mg
理論段数はピークの高さの4.4%のピーク幅を用いる5シグマ法を用いました。

10TF=4.38

Sample: 1=Uracil, 2=Propranolol,
3= Nortriptyline, 4=Amitriptylineアミトリプチリンの負荷量比較 I
Mobile phase: Acetonitrile/20mM phosphate buffer pH7.0=(60:40)
Column dimension: 150 x 4.6 mm, Flow rate: 1.0 mL/min, Temp.: 40oC
16000
14000

Theoretical plate

12000
10000

100 times

SunShell C18
Company C C18

8000

Sunniest C18 3um

Company A C186000

Company B C18
Company D C18

4000
2000
00.0010.01

0.1

110Sample weight/mg
理論段数はピークの高さの4.4%のピーク幅を用いる5シグマ法を用いました。

Sample: 1=Uracil, 2=Propranolol,
3= Nortriptyline, 4=Amitriptylineアミトリプチリンの負荷量比較 IIMobile phase: Acetonitrile/10mM ammonium acetate pH6.8=(40:60)
Column dimension: 150 x 4.6 mm, Flow rate: 1.0 mL/min, Temp.: 40oC
14000

Theoretical plate

12000
10000
8000

6000

SunShell C18(core shell)
Sunshell C18
Company A C18
Company P C18
Company T C18
Company S C18

A C18(core shell)

30 times

P C18(core shell)

4000

T C18(core shell)

2000
00.001S C18(core shell)
0.01

0.1

1

10Sample weight/mg
理論段数はピークの高さの4.4%のピーク幅を用いる5シグマ法を用いました。

Sample: 1=Uracil, 2=Propranolol,
3= Nortriptyline, 4=Amitriptylineアミトリプチリンの負荷量比較 III
Mobile phase: Acetonitrile/0.1% formic acid=(30:70)
Column dimension: 150 x 4.6 mm, Flow rate: 1.0 mL/min, Temp.: 40oC
4.5USP tailing factor

4USP tailing factor

Company D C18
3.533.6

Company B C18

2.9Company A C18

Company C C18
2.5

SunShell C18

2.4
7 times

1.8

2

1.3

1.5
10.00140.01

0.15 min

61Sample weight/μg
アセトニトリル/0.1%ギ酸移動相を用いるような，酸性でイオン強度の低い条件ではアミトリプチリンの負荷量は極端に低くなり，過負荷量では上図のようにテーリングを示すようになります。

酸性条件での耐久性
Relative retention/%100▲

Durable test condition
Column size: 50 x 2.1 mm
Mobile phase: CH3CN/1.0% TFA,
pH1=10/90
Flow rate: 0.4 mL/min
Temperature: 80 ºC▲8060(加速試験）

SunShell C18

Company D C1840Company B C18
Company A C1820

Compnay C C180020

4060Time/h80100120

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

加速試験としてpH1で80℃の条件を用いました。疎水性試料のブチルベンゼンの保持が90％に減少することは，酸によりアルキル基が10％脱離することを意味しています。この10％のアルキル基の脱離でカラム劣化を判断しますとSunShell C18は他社のC18に比べ，2倍から10倍の耐久性を示しました。

Relative plate of butylbenzene/%

アルカリ性条件での耐久性
1008060

SunShell C18

Company D C1840Company A C18
Company B C18

20

Company C C18001,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000

Elution volume/mL

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 ºC
Measurement 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有機溶媒の濃度が30％と比較的低く，pH 10で50℃のアルカリ性条件での耐久性を比較しました。アルカリ性条件下ではシリカが溶け出すため，カラムの入口側がへこみ，段数が低下します。SunShell C18は他社C18の5倍から10倍の耐久性を示しました。

耐久性のまとめ酸性条件 pH 1 アルカリ性 pH 10 カタログに記載のpH 範囲
SunShell C18◎◎1.5 - 10

Company D C18○○2- 9Company C C18△

△2-9Company B C18△△

1 - 11Company A C18△△

1.5 - 10

全多孔性シリカとコアシェル型シリカ2.6μmと5μmのHPLCを用いた理論段数とカラム圧比較

1

SunShell C18 5 mm
2 8 MPa

N6=20,000

35462 SunShell C18 2.6 mm

1321 MPa74

N6=31,000
576N6=14,000
6 MPa

20

移動相: Methanol/water(75:25)
カラム: 150 x 4.6 mm
流速: 1.0 mL/mino
温度: 40 C試料1) ウラシル
2) カフェイン
3) フェノール
4) ブチルベンゼン
5) o-ターフェニル
6) アミルベンゼン
7) トリフェニレン
使用HPLC：
HPLC: Hitachi LaChrom ELITE（内径0.25mmの配管仕様）

通常仕様とセミミクロ仕様のHPLCの比較
35,15034,462

13,99330,56442,05340,139Flow cell

Response Sampling Tubing ID

Normal 13 μL

0.1 sec

0.4 sec

0.25 mm

Semi-micro 3.2 μL 0.1 sec

0.4 sec

0.13 mm

Semi-micro 3.2 μL 0.05 sec

0.05 sec

0.13 mm023Acenaphthene

理論段数Toluene

Butylbenzene

30000
25000
20000

Semi-micro 0.05 sec
Semi-micro 0.1 sec
Normal 0.1 sec

Uracil5000005

ピーク幅/秒

37,8541045678Retention time/min

9Column: SunShell C18, 5 mm 250 x 4.6 mm
Mobile phase: CH3CN/H2O= 70/30
Flow rate: 1.0 mL/min,
Temperature: 40 ºC
Pressure: 6.7 MPa
Detection: UV@250 nm
Sample: 1 = Uracil
2 = Toluene
3 = Acenaphthene
4 = Butylbenzene

40000

10000

34,052

39,25511500041,043

41,610

45000

35000

40,32015

HPLC: Hitachi LaChrom ELITE

1011SunShell 2.6μm, 5μm
4.6x250mmカラムの性能
42,05341,04369,62962,349

なんと
ほぼ70,000段
41,61039,25569,07961,5645μm
2.6μm
01234567Retention time/min
Column: SunShell C18, 2.6 mm, 5 mm 250 x 4.6 mm
Mobile phase: CH3CN/H2O= 70/30
Flow rate: 1.8 mL/min,Temperature: 25 ºC
Pressure: 45 MPa for 2.6 mm and 16 MPa for 5 mm
Detection: UV@250 nm
Sample: 1 = Uracil, 2 = Toluene, 3 = Acenaphthene, 4 = Butylbenzene, HPLC: Hitachi LaChrom ELITE8内径(mm)SunShell C18
SunShell C8

SunShell PFPSunShell C18-WP
SunShell RP-AQUA
SunShell Phenyl

SunShell HILIC-Amide
SunShell 2-EP
SunShell HFC18-16
SunShell HFC18-30
SunShell Al

1.0

2.1

3.0

4.6

長さ(mm)型 番

価 格型 番

価 格型 番

価 格型 番

価 格

30
5075
100
150
30
5075
100150
30
50
75
100
150
305075
100
150
30
5075
100
150
30
50
75
100
150
30
5075
100
150
30
50
75
100
150
50
100
150
50
100
150
3040

-----CB6141-----CB6161
CB6171--------------------------------------------------------------------------------CR6141-----CR6161
CR6171--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------¥66,000-----¥79,000¥84,000--------------------------------------------------------------------------------¥66,000-----¥79,000¥84,000---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

CB6931
CB6941
CB6951
CB6961
CB6971
CC6931
CC6941CC6951
CC6961
CC6971
CF6931
CF6941
CF6951
CF6961
CF6971
CW6931
CW6941
CW6951
CW6961
CW6971
CR6931
CR6941
CR6951
CR6961
CR6971
CP6931
CP6941
CP6951
CP6961
CP6971
CH6931
CH6941
CH6951
CH6961
CH6971
CE6931
CE6941
CE6951
CE6961
CE6971
CG6941
CG6961
CG6971
C46941
C46961
C46971------¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥66,000¥79,000¥84,000¥66,000¥79,000¥84,000------

CB6331
CB6341
CB6351
CB6361
CB6371
CC6331
CC6341CC6351
CC6361
CC6371
CF6331
CF6341
CF6351
CF6361
CF6371
CW6331
CW6341
CW6351
CW6361
CW6371
CR6331
CR6341
CR6351
CR6361
CP6371
CP6331
CP6341
CP6351
CP6361
CP6371
CH6331
CH6341
CH6351
CH6361
CH6371
CE6331
CE6341
CE6351
CE6361
CE6371
CG6341
CG6361
CG6371
C46341
C46361
C46371------¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥66,000¥79,000¥84,000¥66,000¥79,000¥84,000------

CB6431
CB6441
CB6451
CB6461
CB6471CC6431CC6441CC6451CC6461CC6471
CF6431
CF6441
CF6451
CF6461
CF6471
CW6431
CW6441
CW6451
CW6461
CW6471
CR6431
CR6441CR6451
CR6461
CR6471
CP6431
CP6441CP6451
CP6461
CR6471
CH6431
CH6441CH6451CH6461CH6471
CE6431
CE6441
CE6451
CE6461
CE6471CG6441CG6461CG6471
C46441
C46461
C46471
CA6431¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥65,000¥66,000¥71,000¥79,000¥84,000¥66,000¥79,000¥84,000¥66,000¥79,000¥84,000¥130,000------------------------------------

CA64B1¥130,000

まとめ コアシェルC18カラムも従来の全多孔性C18カラムと同様にメーカー間，ブランド間に保持やピーク形状に大きな差がある。
 カタログ値はあくまでも参考値であり，実際の測定値と大きくずれる場合がある。特に炭素含有量，比表面積や，使用ｐH範囲は要注意である。
 カラム圧は粒子径に依存し，カラム圧の高い充填剤は測定された粒子径も小さい値であった。
 SunShell C18は保持が大きく，酸性/塩基性・金属配位性化合物のピーク形状も良く，最も高い耐久性を示した。
 SunShell C18, 5 μm 250x4.6mm カラムはHPLCをセミミクロ仕様にすれば40,000段の性能が発揮される。
 SunShell C18, 2.6 μm 250x4.6mm カラムはほぼ70,000段の性能である。