カラムを長く使うには？最高峰のエンドキャッピングがもたらす驚きの効果とは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

エンドキャッピング

塩基性化合物のピーク形状の改善

ピンポイントなエンドキャッピング

表面を覆うようなエンドキャッピング
手法

TMS化、マルチステージタイプ、
ポリメリックエンドキャッピング
高温気相エンドキャッピング
Sunniest エンドキャッピング

弊社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

Si
O
Si
SiSiO

SiO

SiO
SiOO
OO

SiSiO

O

SiOOO

Si

Si O Si
Si O
O O

SiOOOOOSiSiO OOOOSi O OOSiSiOOSiOSiOO O SiOSiO
O OH
OSiSiOOOSiSiSiO O
OO O
O OOO
Si O
O Si OSiOOSi OHOSiSi

塩基性化合物のピーク形状
31

TF=1.18

4

SunShell C18(core shell)

2P C18(core shell)

TF=2.43

T C18(core shell)
W C18(core shell)
S C18(core shell)

TF=4.38

0

1

2

3

4

5
6
Retention time/min

CH3N
CH3Sunniest
C18 3μm(fully porous)

TF=1.25

TF=3.173= Nortriptyline, 4=Amitriptyline

A C18(core shell)

TF=1.42

TF=3.21

Sample: 1=Uracil, 2=Propranolol,

78910Mobile phase: Acetonitrile/20mM phosphate buffer pH7.0=(60:40)
Column dimension: 150 x 4.6 mm, Flow rate: 1.0 mL/min, Temp.: 40oC

アルカリ性条件での耐久性
Relative plate of butylbenzene/%

1008060

SunShell C18
Company D C1840

Company A C18
Company B C1820

Company C C1800

1,000 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 ºC
Measurement condition
Column size: 50 x 2.1 mmMobile 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！？

単糖の分離123450510Retention time (min)615
データ提供：東海大学 小玉修嗣先生

Column: SunShell RP-AQUA, 2.6um 100 x 4.6 mm
Mobile phase: 5 mM Phosphate and 25 mM tetraborate (pH 9.6)
Flow rate: 1.0 mL/min
Temperature: 20 ºC
Detection: UV@220 nm
Sample: Monosacchraides derivatized with L-Tryptphan
1 D-Galactose, 2 L-Galactose, 3 D-Glucose 4, L-Mannose, 5 L-Glucose, 6 L-Mannose

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

カラム劣化
充填剤の劣化アルカリ

酸
吸
着・酸やアルカリによる加水分解
・物質の吸着充填状態の変化衝撃

圧力・衝撃や圧力による充填ベッドの崩れ

段数の低下、ピーク形状の悪化、保持時間の変化

アルカリ性移動相による劣化

HO
Si
O
Si

Si

O

Si

Si
Si

O

SiO

O
O

Si

Si O

Si

O O

O

O

O

O

O

O

Si

Si
O

O

Si
Si

O

O

Si
O

O
O
Si

O

Si
O

O

Si

Si O

O

O

O

Si

O
Si
Si
HOO

O

SiO

アルカリ性下における劣化はシリカに対する加水分解

Si

OO

SiO
Si

O OH
OOOSi
Si
Si
O O
O O O
OO
Si O
O Si O
SiOO
Si

Si

O O

OSi
OO
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 H2SiSiCOCOCSiSiCO
H2H2O H2O H2 O
SiCCSi
OC
Si
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

新規シリル化剤

MeCl

MeMe
Si

O

MeMe

MeMeSi

Si

Si

MeO
OMe
SiO
OMe
OMe
SiOMeO

C18 reagent B

MeMe Me MeMeMeSi
Si
Si
MeSiO
MeMe
SiCl
OOOMeSiOMeOSiOCl
MeMe

C18 reagent C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
SiClMeMe
SiO

MeSiOOSiOMeOMe

MeMeMeSiClO

MeMe
SiO

MeMeSi Si
OOMeOOMe
OMeOMeMeSi

Si

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

MeSiOMe
SiOSiOMeO

MeCl

MeMe
SiO

MeMe
Si O

MeSiO

MeMeMe Me MeMeSi
Si O Si SiOOClOMe

Mixture of reagent A and C

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=2:1

15.8%

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=2:115.7%

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/%

pH10，50℃での安定性評価
1008060

Prototype 507
40

Poroshell
HPH-C18Company
A C18 (pH1-12) Hybrid type
Ultracore
C18 Ac C18 (pH1.5-11)
Company20Kinetex
c18 P C18 (pH1.5-10)
Company

005,000

10,00015,00020,000Elution volume/mL

Durable test condition
Column dimension: 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 dimension: 50 x 2.1 mm
Mobile phase: CH3CN/H2O=60/40
Flow rate: 0.4 mL/min
25,000Temperature: 40 ºC
Sample: 1 = Butylbenzene

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 C18
HybridPoroShell
C18
HPHtype

20005000

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

TF=1.20

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

TF=3.59

Company T C18 (2.7 μm)

TF=2.73
TF=3.12Company W C18 (2.7 μm)
Company S C18 (2.7 μm)

TF=3.24

1234567Retention time/min

Prototype 513 C18 (5 μm)

SunShell C18 (2.6 μm)

TF=1.890489Mobile phase: Acetonitrile/10mM ammonium acetate pH6.8=(40:60)
Column dimension: 150 x 4.6 mm, Flow rate: 1.0 mL/min, Temp.: 40oCSample: 1=Uracil, 2=Propranolol, 3= Nortriptyline, 4=Amitriptyline

10CH3NCH3Amitriptyline

ギ酸ピークの比較
1

TF=1.45
TF=1.46

TF=1.86 1
TF=1.79

1

TF=3.21 1
0

1SunShell C18 (2.6 μm)
32

Not detect

Prototype 513 C18 (5 μm)

3

2

1

Not detect

32

Company 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=2/98Flow rate: 1.0 mL/min
Temperature: 40 ºC
Detection: UV@210nm
Sample:1 = Formic acid,
2 = Acetic acid,
3 = Propionic Acid

HPLC column

サンアーマー

ChromaNik Technologies Inc.

SunArmor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(pH10.5)
Flow rate: 0.2 mL/min
Temperature: 40 ºC

10080

SunArmor RPAQUA

60

4020001000

2000

3000

4000

5000

6000

Elution volume /mL

有機溶媒を用いないpH10.5の移動相でも高い耐アルカリ性

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

耐久性が高いカラムだからさまざまな分析条件で使っても大丈夫！！と思っていませんか？

使い方に次第ではカラムの寿命を縮めます注意すべき条件• 酸性移動相→アルカリ性移動相
アルカリ性
条件を検討

十分なカラム寿命

別バッチで試験

良好だった
バッチで
試験

短いカラム
寿命

短いカラム
寿命

同じカラム、同じバッチにもかかわらずカラムの耐久性に差が・・・

カラムの使用履歴の違いが原因

劣化の仕方の違い
酸での劣化

アルカリでの劣化

HO

HO

Si

Si

O

O
SiO

Si O

SiSiOSiO O Si

SiOSiSi
Si OOO O
Si O SiO OHOSiSiSiOOOOOSi
SiO SiOSiSi
SiOOHO OOOSiOOOOSi
O
Si
OO
OSi
OOSi
Si
SiSiOOOSiOO Si
O SiOOOOOOOOOOOSiOOOSiOSi

O

酸性下における劣化は
C18の結合部に対する加水分解

C18基やエンドキャプの脱離

Si

OSiSi
Si
OOSi
OOOOOOOSiSi O
Si OOO
Si
OOSi

Si
OO

Si OO OSiO O SiO
SiOO OHOSiOOOO
Si
Si
Si
HO O
OO
OO O
O O
Si
OSi
OOSi
SiSiOOOOO Si
SiOOOOOO

Si OSiOOSiSiOSi
SiSi

アルカリ性下における劣化はシリカに対する加水分解
シリカの溶解酸性条件からアルカリ性条件に変更するとコーティング

エンドキャッピング

酸性条件下で使用
C18やエンドキャップ、コーティングの脱離
アルカリ性条件下で使用
短いカラム寿命

カラムを長く使うために・・
酸、アルカリ性移動相で使用カラムを洗浄毎回洗浄するのは・・酸、アルカリ性移動相で使用カラムを低温で保存※温度が下がることで溶解度が低下し、塩が析出する可能性があるので塩濃度が高い移動相では注意が必要

使用する塩の種類を変える

使用する塩によっても劣化の仕方が変わる。
特にリン酸系のバッファーは劣化が早いと言われている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。
• 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。
• カラムを長く使うためには、条件によっては専用カラムとして使う必要がある

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