C18カラムのエンドキャッピングはここまで進化した！耐久性を実現する技術とその性能
クロマニックテクノロジーズ
塚本友康 小島瞬 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
シラノールアクティビティコントロール

シラノールアクティビティコントロール
Sunrise C18-SAC

高吸着性
シラノール
CH3H
O

SiOO

H OSiSi

SiHO
Si

Silanol
ActivityControl
Technology

シロキサン結合に変換
CH 3SiOOSiSiHOO
Si

シラノールの活性コントロール

シリカは結晶構造ではなくアモルファス

条件次第では原子を動かすことができるSiシラノールによる分離の変化■ ピリジンの溶出順とピーク形状の比較

Column size: 4.6 X 150mm
Mobile phase: CH3OH/H2O = 30:70
Sample: 1 = Uracil, ② = Pyridine, 3 = Phenol■ カフェインの保持の比較

Column size: 4.6x150 mm
Mobile phase:
CH3OH/20mM Phosphate buffer pH4.5 = 30:70
Flow rate: 1.0 mL/min, Temperature: 40 °C
Sample: 1 = Theobromine, 2 = Theophylline
3 = Caffeine, 4 = Phenol塩基性化合物の選択性の比較
Column size: 4.6x150 mm
Mobile phase:
CH3CN/20mM Phosphate buffer pH3.0 or pH4.5 = 50:50
Flow rate: 1.0 mL/min
Temperature: 40 ºC
Sample: 1 = Uracil
HNONHO

2 = Propranolol
CH3O

3 = Nortriptyline

NHCH3OH

4 = Amitriptyline

NHN

5 = Toluene

CH3CH3CH3CH3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

SiOSiSiSiO

Si

SiSiOOSiOSiOSi O SiSi O
O O

OOSiOOOOOSi

Si O OOSiOSiSi

HOOOSiSiOOO O Si

OSiO
O OH
O
SiOOO
Si
SiSi
O O
OO O
O OOO
Si O
O Si OSiOO

Si OO OOSiOSiSiOSiOOOOSiシリカ表面の疎水性
既存のエンドキャッピング
Stationary phase
C18C18C18C18C18

End-capping layer

低疎水性Sunniest エンドキャッピング
Stationary phase
C18C18C18C18

End-capping layer

C18

高Sunniestエンドキャッピングの効果
Column size: 4.6 x 150 mm
Particle size: 5 µm
Mobile phase:
CH3CN/20mM Phosphate buffer pH7.0 =60/40
Flow rate: 1.0 mL/min
Temperature: 40 ºC or 22 ºC
Sample: 1 = Uracil
CH
2 = Propranolol
ONH
CH
33OH

12

3 = Nortriptyline
NHCH3

1 2

4 = Amitriptyline

CH3N

1CH3耐アルカリ性試験
ブチルベンゼンの相対理論段数 (%)

120100◆Sunniest C18, pH10 – 50ºC
■Sunniest C8, pH9.2 – 40ºC

80

60402000200

400

600

通液時間(h)Column: Sunniest C18, C8, 5 µm 4.6 x 150 mm
Mobile phase:
C18: CH3OH/20mM Sodium borate/10mM NaOH=30/21/49 (pH10)
C8: CH3OH/20mM Sodium borate (pH9.2) =30/70
Flow rate: 1.0 mL/min, Temperature: C18 - 50 ºC, C8 - 40 ºC

800

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

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

OH2 OO H2SiSiCOCOCSiSiCOH2H2O H2O H2 O
SiCCSiOCSiSiCH2 O
H2OO

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

劣化の仕方の違い
酸での劣化

アルカリでの劣化

HOHOSiSiOOSi

Si OOSiSiOSi

O O Si

Si

OSi

Si
Si O
OO O
Si O SiO OH
OSi
SiSiOOOOOSi
SiO SiOSiSiSiOO
HO O
OO
Si
OO O
O OOSiO
SiOSiOOSiSi
Si
Si O
Si
O O
O Si O O O
OOSiOOOOOOOOSiOOOSiOSiO

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 O

Si

OSiOO O Si

Si
Si
Si
Si OOO O
Si O SiO OH
OSi
SiSiOOOOOSi
SiO SiOSiSiSiOOHO OOOSiOO OO OOSiOSiOSiOOSi
SiSi
Si OSiO O
O Si O O OOO
SiOO
OOO
O
OOSi
OOO
Si

OSi

O

O

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アルカリ性移動相による劣化

HOSi
OSi
Si
Si

OSi

Si
Si

OOSi

O

SiOO

Si

Si
Si O
Si O
O O
SiOOO

SiOSiOOOSi

Si
OOSiO

SiOOSiOOSiOSiOOOOSi

HOOOSiSiOOO OOOO O

O OH
SiO
Si
SiOOOSiOOSi
O O OOSiOSiOOSiOOOSiO

アルカリ性下における劣化はシリカに対する加水分解

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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
MeMeMeMeSi
ClMeMeMe
SiO

Si
O

SiOMe
OMe

OMeMe
MeSi
ClO

MeSi SiOOMe
SiOOMe
OMe
Si O
OMe

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

MeMe
MeSiClMeMe
SiO

MeSiOSiO

OMeOMeMeMeMeSiClMeMeSiOSiOMeMeSiOOOMe

MeMe Me MeMeSiSiO

SiO

Mixture of reagent A and C

Cl

シリカゲル
5 μm, 340 m2/g
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 201052986

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)

従来 C18A

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=1:2

14.9%

20 時間

3.3 mm82%

Prototype 513

A:D=1:1

16.3%

50 時間

1.0 mm92%

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 C18Hybrid
PoroShell
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

ギ酸ピークの比較
1

TF=1.45

SunArmor C18 (5 µm)
32

1

TF=1.46

3

2SunShell C18 (2.6 µm)
32

Not detect
Not detect
TF=1.86
TF=1.79
TF=3.2101

11Company A C18 Hybrid type (2.7 µm)
32Company P C18 Hybrid type (5 µm)
32Company T C18 (2.7 µm)
32Company W C18 (2.7 µm)
2

31Company S C18 (2.7 µm)
2

3

4Retention 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

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

1234
567Retention time/min

SunArmorC18 (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.: 40oC
Sample: 1=Uracil, 2=Propranolol, 3= Nortriptyline, 4=Amitriptyline

10CH3N
CH3Amitriptyline

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(pH 10)
Flow rate: 0.2 mL/min
Temperature: 40 ºC

100

80

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

NH2カラムの耐久性比較
Durable test condition
Column size: 250 x 4.6 mm
Mobile phase: CH3CN/water,=75/25
Flow rate: 1 mL/min
Temperature: 40 ºC
Detection: RI, Sample: Sucrose

100

保持時間/%

9080

SunArmor NH270Company A NH260
Company B NH250403020
1000100

200

300400
通液時間/hour

500600

一般的なアミノプロピルカラムの二倍の耐久性を実現

Relative retention time / %SunArmorNH2の耐久性100Durable test condition
Column size: 250 x 4.6 mm
Mobile phase: CH3CN/water,=75/25 or 50/50
Flow rate: 1 mL/min
Temperature: 40 ºC
Detection: RI, Sample: Sucrose

80
0.75
75/25

60
0.550/50

402000100

200

300

400500600Time / h

移動相中の水の割合が増えても耐久性を維持アプリケーション糖の分離に！

アミノ酸の分離に！

スクロースとパラチノースの分離

分岐鎖アミノ酸の分離

1. L-Leucine

1. Sucrose
2113

2. L-Isoleucine

2. Palatinose

2

3. L-Valine

05101520Retention time/min

Column: SunArmor NH2, 5 µm 250 x 4.6 mm
Mobile phase:
Acetonitrile/50 mM ammonium acetate=75/25
Flow rate: 1.0 mL/min
Temperature: 40 oC
Detection: RI05Retention time/min

10Column: SunArmor NH2, 5 µm 250 x 4.6 mm
Mobile phase:
Acetonitrile:10mM ammonium acetate=70:30
Flow rate: 1.0 mL/min
Temperature: 40 oC
Detection: RI

アプリケーション2
糖アルコールの分離に！

デキストリンの分離に！

12Column: SunArmor NH2, 5 µm 250 x 4.6 mm
Mobile phase: Acetonitrile:Water = 80:20
Flow rate: 1.0 mL/min
Temperature: 40 oC
Detection: RI31234 5051015

200Retention time/min
1. Grycerine

2. Erythritol2468101214Retention time/min
3. Xylitol

Column: SunArmor NH2, 5 µm 250 x 4.6 mm
Mobile phase: Acetonitrile/Water = 60/40
Flow rate: 1.0 mL/min, Temperature: 25 oC
Detection: RI, Sample: 1= α-Cyclodextrin, 2= β-Cyclodextrin,
3=γ-Cyclodextrin
4. Sorbitol

5. Mannitolまとめ• 他社ハイブリッドタイプとの比較から、エンドキャッピングのみでも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。
• 順相カラムに耐アルカリ性エンドキャッピング技術を応用することで、耐久性を改善することが可能であった。