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WO2007114144A1 - 修飾シリカゲル及びその利用 - Google Patents

修飾シリカゲル及びその利用 Download PDF

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WO2007114144A1
WO2007114144A1 PCT/JP2007/056590 JP2007056590W WO2007114144A1 WO 2007114144 A1 WO2007114144 A1 WO 2007114144A1 JP 2007056590 W JP2007056590 W JP 2007056590W WO 2007114144 A1 WO2007114144 A1 WO 2007114144A1
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WO
WIPO (PCT)
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silica gel
compound
alkyldisilane
group
general formula
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/056590
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English (en)
French (fr)
Inventor
Osakazu Nakajima
Original Assignee
Daiso Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daiso Co., Ltd. filed Critical Daiso Co., Ltd.
Priority to US12/294,554 priority Critical patent/US20090206034A1/en
Priority to JP2008508552A priority patent/JP4962490B2/ja
Publication of WO2007114144A1 publication Critical patent/WO2007114144A1/ja

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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/157—After-treatment of gels
    • C01B33/159—Coating or hydrophobisation
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    • B01J20/3268—Macromolecular compounds
    • B01J20/328—Polymers on the carrier being further modified

Definitions

  • the present invention relates to a silica gel having a modified surface, a production method thereof, a chromatography carrier using the modified silica gel, a column for liquid chromatography, and a method for analyzing or fractionating a sample.
  • Silica gel, organic polymer, titer, zircoa, alumina, and the like are used as chromatographic carriers such as column fillers for liquid chromatography.
  • silica gel is frequently used because it allows easy diffusion of solute molecules into its pores and has high separation performance.
  • silica gel itself is used as a carrier for normal phase chromatography, and a silanol group on the surface of the silica gel is chemically modified with an alkyl silane, thereby allowing octadecyl, octyl, butyl, methyl
  • a group into which a group is introduced is often used as a carrier for reversed phase chromatography.
  • Patent Document 1 discloses that a part of the silica gel surface is covered with a silicone polymer having a hydrosilyl group, and a silanol group is a first polymer such as octadecyl group.
  • a modified silica gel is described in which it is modified with a chemically modifying group and the hydrosilyl group is modified with a second chemical modifying group such as a sulfone group.
  • Patent Document 2 discloses a chromatographic packing material having a porous inorganic mono-organic compound and an hybrid particle force produced by mixing a compound containing an organic unit during the production of silica gel.
  • the modified silica gel of Patent Document 1 is difficult to synthesize in large quantities because the surface is coated with hydrosilane and the manufacturing process is complicated and the conditions are severe.
  • the filler having the hybrid material strength described in Patent Document 2 is not preferable because the properties as a filler for liquid chromatography and the separation performance are greatly different from those of silica gel.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-75421
  • Patent Document 2 JP 2004-538468 A
  • Silica group is chemically modified by reacting silica gel with an alkyldisirane compound represented by the following general formula [I] or Z and the following general formula [ ⁇ ].
  • a modified silica gel in which part or all of the surface of the silica gel is covered with the polymer or copolymer of the alkyldisilane compound is obtained. .
  • This modified silica gel is very excellent in resistance to alkalinity.
  • X 1 is the same or different and represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and n represents an integer of 1 to 10).
  • X 2 is the same or different and represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms
  • R 1 is the same or different and is an alkyl having 1 to 30 carbon atoms.
  • m represents an integer of 1 to 10.
  • R 2 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and by reacting with the product, the silanol group remaining on the surface of the modified silica gel is chemically modified with an alkyl monosilane compound. (2-stage modified silica gel in which some or all of the silanol groups on the surface of the modified silica gel are modified with the following alkyl monosilane compound is obtained.
  • This two-stage modified silica gel has higher alkali resistance.
  • X 3 is the same or different and represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms
  • R 2 is the same or different and has 1 to 30 carbon atoms.
  • the present invention has been completed based on the above findings, and provides the following modified silica gel, a method for producing a modified silica gel, a carrier for chromatography, and the like.
  • Item 1 Part or all of the force on the silica gel surface
  • Item 2 The modified silica gel according to Item 1, wherein the polymer or copolymer and silica gel are bonded by a siloxane bond.
  • Item 3 The modified silica gel according to Item 1 or 2, wherein a weight ratio of the polymer or copolymer to the silica gel (polymer or copolymer Z silica gel) is 0.01 to 10.
  • Item 4 The modified silica gel according to any one of Items 1 to 3, wherein the polymer or copolymer covering the silica gel has a thickness of 2 to 20A.
  • Item 5 Part or all of the silanol groups on the surface of the modified silica gel according to any one of Items 1 to 4 Force modified with an alkyl monosilane compound represented by the above general formula [III] or In the above general formula [III], R 2 is modified with an alkyl monosilane compound having an alkyl group having 4 to 30 carbon atoms, and in the above general formula [III], R 2 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. Modified silica gel that has been modified with an alkyl monosilane compound shown.
  • Item 6 Silica gel and at least one alkyldisilane compound selected from the group consisting of a compound represented by the above general formula [I] and a compound represented by the above general formula [II] A first step of reacting to modify the silanol group of the silica gel with this alkyldisilane compound;
  • a second step of polymerizing or copolymerizing the alkyldisilane compound by reacting the reaction product of the first step with water;
  • a modified silica gel obtained by a method comprising:
  • Item 7 The modified silica gel according to Item 6, wherein the weight ratio of the alkyldisilane compound to the silica gel in the first step (alkyldisilane compound Z silica gel) is 0.01 to 10.
  • Item 8 Silica gel and at least one alkyldisilane compound selected from the group consisting of the compound represented by the general formula [I] and the compound represented by the general formula [ ⁇ ] A first step of reacting to modify the silanol group of the silica gel with this alkyldisilane compound;
  • the reaction product of the second step is reacted with the alkyl monosilane compound represented by the above general formula [III], or the reaction product of the second step and R 2 in the above general formula [III] is By reacting with an alkyl monosilane compound having an alkyl group having 4 to 30 carbon atoms, and further reacting with an alkyl monosilane compound in which R 2 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms in the general formula [III]. Modifying the remaining silanol group with an alkyl monosilane compound
  • a modified silica gel obtained by a method comprising:
  • Item 9 Amount of alkyl disilane compound used in the first step The weight ratio of alkyl disilane compound to silica gel (alkyl disilane compound Z silica gel)
  • silica gel and at least one alkyldisilane compound selected from the group consisting of a compound represented by the above general formula [I] and a compound represented by the above general formula [II] A first step of reacting to modify the silanol group of the silica gel with this alkyldisilane compound;
  • a second step of polymerizing or copolymerizing the alkyldisilane compound by reacting the reaction product of the first step with water;
  • Item 11 The method according to Item 10, wherein the reaction temperature in the first step is 60 to 200 ° C, and the reaction temperature in the second step is 30 to 200 ° C.
  • Item 12 The method according to Item 10 or 11, wherein the amount of alkyldisilane compound used in the first step is 0.01 to 10 in terms of weight ratio of alkyldisilane compound to silica gel (alkyldisilane compound Z silica gel). .
  • Item 13 The reaction product of the second step and the alkyl monosilane compound represented by the above general formula [III] are reacted, or the reaction product of the second step and the above general formula [III] III] in which R 2 represents an alkyl monosilane compound in which R 2 represents an alkyl group having 4 to 30 carbon atoms, and in the above general formula [III], R 2 represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. By reacting with the compound, the remaining silanol group is combined with this alkyl monosilane.
  • Item 13 The method according to any one of Items 10 to 12, which comprises a third step of modifying with a product.
  • Item 14 A chromatographic carrier comprising the modified silica gel according to any one of Items 1 to 9.
  • Item 15 A liquid chromatography column packed with the chromatography carrier according to Item 14.
  • Item 16 A method for analyzing or fractionating a sample using the chromatography carrier according to Item 14.
  • silica gel is reacted with at least one alkyldisilane compound selected from the group consisting of the compound represented by the above general formula [I] and the compound power represented by the above general formula [II].
  • the first step of modifying the silanol group of the silica gel with this alkyldisilane compound, and the second step of polymerizing or copolymerizing the alkyldisilane compound by reacting the reaction product of the first step with water A method including:
  • the raw silica gel has a particle diameter of usually about 1 to about LOOO ⁇ m, preferably about 2 to 200 ⁇ m.
  • the pore diameter is typically 10: about LOOOOA, and preferably about 50 to 3000 A
  • the surface area is usually 1 ⁇ : L000m 2 Zg about, if preferably 5 ⁇ 600m 2 Zg approximately porous silica gel Good.
  • the pore diameter is within the above range, the compound to be analyzed or separated easily enters and a sufficient surface area can be obtained. Further, when the surface area is within the above range, the number of silanol groups is sufficient and the effect of improving alkali resistance by surface modification can be sufficiently obtained.
  • the shape of the silica gel is not limited, but a spherical shape is preferable in order to obtain high separation performance. High purity silica gel is preferred.
  • the group or the substituted silyl group may be the same or different. In some respects, they are preferably the same.
  • compound a compound containing chlorine or bromine as X 1 includes a chlorine atom as a good Mashigu X 1 is more preferable. These compounds are preferred because of their high reactivity with silanol groups.
  • n is preferably 1 to 8, and more preferably 1 to 3. Within this range, the polymer or copolymer of the alkyldisilane compound of the present invention is easily formed in the surface direction over the silica gel surface.
  • Such compounds include bis (dichlorosilyl) methane, bis (trichlorosilyl) methane, bis (trichlorosilyl) ethane, bis (trichlorosilyl) propane, bis (trichlorosilyl) butane, Bis (trichlorosilyl) hexane, bis (trichlorosilyl) octane, bis (trimethoxysilyl) ethane, bis (triethoxysilyl) ethane, bis (triethoxysilyl) methane, bis (triethoxysilyl) propane, bis ( And triethoxysilyl) octane and bis (trimethoxysilyl) octane.
  • the substituted silyl groups may be the same or different, but are preferably the same in terms of easy production.
  • R 1 in the general formula [ ⁇ ⁇ ] may be a straight-chain alkyl group, a branched alkyl group, or a cyclic alkyl group, but is straight-chain in terms of easy availability.
  • An alkyl group is preferred.
  • the number of carbon atoms of R 1 is from 1 to 3 are preferred.
  • the polymer or copolymer of the alkyl disilane compound of the present invention is formed on the surface of the silica gel and is formed in the surface direction. Easy to make.
  • R 1 is terminally selected from an aryl group, an amino group (one NH 3), a cyan group (one CN), or -tro.
  • Bamate group (O—C (O) —NH), Carbamide group (NH—C (O) —NH), ester group (O—C (O)), and carbonate group (O—C (O) —O) It may be an alkyl group having at least one functional group selected from the group consisting of force.
  • a compound containing a chlorine atom or a bromine atom as X 2 is more preferably a compound containing chlorine atoms as good Mashigu X 2. These compounds are preferred because of their high reactivity with silanol groups.
  • m is preferably 1 to 8, and more preferably 1 to 3. Within this range, the polymer or copolymer of the alkyldisilane compound of the present invention is easily formed in the surface direction over the silica gel surface.
  • Such compounds include bis (methyldichlorosilyl) methane, bis (methyldichlorosilyl) ethane, bis (methyldichlorosilyl) propane, bis (methyldichlorosilyl) butane, and bis ( Methyldichlorosilyl) hexane, bis (methyldichlorosilyl) octa
  • Toxisilyl) hexane bis (methyldimethoxysilyl) octane and the like.
  • Bis (methyldichlorosilane) preferred by propane
  • silica gel by reacting silica gel with a compound represented by the above general formula [I] and at least one alkyldisilane compound selected from the group consisting of the compound power represented by the above general formula [II]. Then, the silanol group on the silica gel surface is chemically modified with an alkyldisilane compound. As a result, a product in which the alkyldisilane compound is bonded to part or all of the silanol groups of the silica gel via a siloxane bond is obtained.
  • This chemical modification reaction may be usually performed by heating silica gel and the above alkyldisilan compound as a chemical modifier in a solvent.
  • the reaction temperature is preferably about 60 to 200 ° C, more preferably about 100 to 160 ° C. If it is the said temperature range, introduction
  • the reaction time is preferably about 0.5 to 20 hours, more preferably about 3 to 10 hours.
  • the type of the solvent is not particularly limited, but aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, dichlorobenzene, which do not react with the above alkyldisilane compound and are stable at the reaction temperature.
  • aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, mesitylene, dichlorobenzene, which do not react with the above alkyldisilane compound and are stable at the reaction temperature.
  • a substituted aromatic compound such as is preferable.
  • the amount of the alkyldisilane compound used is preferably about 0.01 to 10, more preferably about 0.1 to 1, based on the weight ratio of the alkyldisilane compound to the silica gel (alkyldisilane compound Z silica gel). A range of 0.1 to 0.5 is even more preferable. When the ratio is within the above range, the resulting chemically modified silica gel can provide a sufficient effect of improving alkali resistance without impairing the function of the silica gel as a chromatographic carrier.
  • the chemical modification reaction is preferably carried out in the presence of a basic compound such as pyridine, triptylamine, or imidazole.
  • a basic compound such as pyridine, triptylamine, or imidazole.
  • the condensation reaction between is promoted.
  • the polymer By reacting the reaction product after the chemical modification reaction with water, The polymer is polymerized. This polymerization can be carried out by mixing the product of the chemical modification reaction in the first step with water and heating as necessary. As a result, among the functional groups of the alkyldisilane compound, unreacted reactive sites that have not undergone a condensation reaction with the silanol groups of silica gel are hydrolyzed and converted to silanol groups.
  • the temperature of the hydrolysis reaction is preferably about 30 to 200 ° C, more preferably about 100 to 160 ° C.
  • the hydrolysis reaction time is preferably about 0.5 to 20 hours. 1 to about LO time is more preferable. If the temperature and time are within the above ranges, the hydrolysis reaction proceeds sufficiently and the polymerized alkyldisilane compound does not desorb!
  • the amount of water used is preferably about 0.1 to about LO in terms of the weight ratio of water to the alkyldisilane compound (water Z alkyldisilan compound), more preferably about 0.1 to 2. If it is the said range, a hydrolysis reaction will fully advance and dehydration does not require a long time.
  • the modified silica gel thus obtained may be further chemically modified.
  • the reaction solution after the hydrolysis reaction may be used as it is for the next chemical modification reaction.
  • V ⁇ may be taken out of the solid, washed and dried, and then subjected to the next chemical modification reaction.
  • the second chemical modification reaction is performed by reacting the modified silica gel with at least one alkyl monosilane compound represented by the general formula [III].
  • the functional group derived from the alkyl monosilane compound is introduced into the silanol group generated by hydrolysis of the alkyl disilane compound and the silanol group remaining on the surface of the silica gel.
  • R 2 is preferably an alkyl group having 4 to 30 carbon atoms because it is easily available. Usually, an octadecyl group, an octyl group or a butyl group is used.
  • the compounds of general formula [III] are typically octadecyldimethylchlorosilane, octadecyldimethylethoxysilane, octyldimethylchlorosilane, octyldimethylethoxysilane, butyldimethylchlorosilane. Orchid, butyldimethylethoxysilane and the like.
  • the conditions of the second chemical modification reaction using the alkyl monosilane compound of the general formula [III] are not particularly limited, and can be performed under known conditions. Usually, the reaction may be carried out by heating the modified silica gel and the alkylmonosilane compound in a solvent.
  • the reaction temperature is preferably about 60 to 200 ° C, more preferably about 100 to 160 ° C.
  • the reaction time is preferably about 0.5 to 20 hours, more preferably about 3 to 10 hours.
  • the type of the solvent is not particularly limited! However, aromatic carbonization such as benzene, toluene, xylene, and mesitylene, which does not react with the alkyl monosilane compound and is stable at the reaction temperature. Hydrogen, substituted aromatic compounds such as dichlorobenzene, and the like are preferable.
  • the amount of the alkyl monosilane compound used is preferably about 0.01 to 10 in terms of the weight ratio of the alkyl monosilane compound to the silica gel (alkyl monosilane compound Z silica gel). More preferred.
  • the silica gel here is a raw silica gel before being modified with an alkyldisilane compound.
  • the chemical modification reaction is preferably performed in the presence of a basic compound such as pyridine, tryptylamine, or imidazole.
  • the alkyl monosilane compound of the general formula [III] includes, for example, an alkyl group having 4 or more carbon atoms and is sterically large, some silanol groups may remain.
  • the second alkyl monosilane compound having 1 to 3 carbon atoms of the alkyl group in the general formula [III] is further reacted to convert the unreacted silanol group into the first group. Modify with the alkyl monosilane compound of 2 to perform so-called end-cabbing.
  • a part or all of the silanol group force on the surface of the modified silica gel of the present invention is modified with the compound represented by the above general formula [III], or R in the above general formula [III] 2 is modified with a compound having an alkyl group having 4 to 30 carbon atoms, and the above general formula [III]
  • R 2 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms
  • the modified silica gel of the present invention has at least one surface selected from the group consisting of the compound represented by the above general formula [I] and the compound power represented by the above general formula [II].
  • the modified silica gel of the present invention includes at least one selected from the group consisting of silica gel, a compound represented by the above general formula [I], and a compound power represented by the above general formula [II].
  • the first step in which the silanol group of the silica gel is modified with the alkyl disilane compound by reacting with the alkyl disilane compound, and the reaction product of the first step is reacted with water to produce the alkyl disilane compound.
  • a second step of polymerizing or copolymerizing the product is performed in which the silanol group of the silica gel is modified with the alkyl disilane compound by reacting with the alkyl disilane compound.
  • a second step of polymerizing or copolymerizing the product.
  • the modified silica gel of the present invention is usually bonded to the above polymer or copolymer by a siloxane bond formed by condensation.
  • the weight ratio of the polymer or copolymer to the silica gel is preferably about 0.01 to 10, more preferably about 0.1 to 1.
  • the weight ratio of the polymer or copolymer to the silica gel is approximately the same as the weight ratio of the alkyldisilane compound of general formula [I] or Z and general formula [ ⁇ ] to the silica gel at the time of production.
  • the thickness of the polymer or copolymer covering the silica gel surface is usually about 2 to 30 A, especially 2 to: LO A It will be moderate.
  • the thickness of the polymer or copolymer film is a value measured by the BET method using an automatic specific surface area Z pore size distribution measuring device.
  • a modified silica gel having a carbon element ratio of about 0.5 to 10%, particularly about 1 to 5% by elemental analysis is obtained.
  • the carbon element ratio in the present invention is a value obtained by elemental analysis by a combustion method.
  • the weight ratio of the above-mentioned polymer or copolymer, the thickness of the polymer or copolymer, and the carbon element ratio are within the ranges, the effect of improving alkali resistance can be sufficiently obtained.
  • the above range Therefore, when the polymer or copolymer layer has an appropriate thickness, and thus the silica gel pore size is appropriate, and it is used as a chromatographic support, the compound to be analyzed easily enters the pores of the silica gel and is sufficiently separated. To be done.
  • the silanol group inside the polymer or copolymer layer produced by hydrolysis can be sufficiently modified with an alkyl monosilane compound as described later. That is, there is no problem due to steric hindrance in the modification reaction.
  • the modified silica gel of the present invention has a force that is modified with a compound in which R 2 is 1 to 30 carbon atoms in the general formula [III] of a part or all of the surface of the silanol group. Further, R 2 may be modified with a compound having 4 to 30 carbon atoms, and further may be modified with a compound having R 2 having 1 to 3 carbon atoms in the general formula [III].
  • This two-stage modified silica gel reacts the reaction product of the second step with the alkyl monosilane compound represented by the general formula [III] in addition to the first and second steps described above. Or the reaction product of the second step and an alkylmonosilane compound in which R 2 is a carbon number of 4 to 30 in the general formula [III], and the reaction product is further reacted in the general formula [III] It is obtained by a method including a third step in which R 2 is reacted with an alkyl monosilane compound having 1 to 3 carbon atoms and the remaining silanol group is modified with the alkyl monosilane compound.
  • the weight ratio of the alkyl monosilane compound to the silica gel is preferably about 0.01 to 10, more preferably about 0.1 to 1.
  • the weight ratio of the alkyl monosilane compound to the silica gel is almost the same as the weight ratio of the alkyl monosilane compound of general formula [III] or Z and general formula [IV] to the silica gel at the time of production.
  • the ratio of carbon element by elemental analysis is usually about 5 to 30%, particularly about 10 to 25%, and the two-stage modified silica genore. Become.
  • the chromatographic support of the present invention contains the above-described modified silica gel of the present invention.
  • the type of chromatography is not particularly limited. Any of column chromatography, thin layer chromatography and the like may be used. Further, any of partition chromatography, adsorption chromatography, gel permeation chromatography, ion exchange chromatography and the like may be used.
  • a modified silica gel obtained by modifying the silanol group of silica gel with an alkyldisilane compound and then polymerizing or copolymerizing the alkyl disilane compound by adding water, silanol groups are generated on the surface by hydrolysis.
  • This one-stage modified silica gel can be suitably used, for example, as a carrier for normal phase partition chromatography.
  • This one-stage modified silica gel has better alkali resistance than the raw silica gel because it is covered with a polymer containing carbon chains.
  • the two-stage modified silica gel obtained by modifying the residual silanol group of the first-stage modified silica gel with an alkyl monosilane compound has high hydrophobicity, and thus can be suitably used, for example, as a carrier for reverse phase partition chromatography. .
  • the column for liquid chromatography of the present invention is a column in which the modified silica gel of the present invention is packed.
  • sample analysis or fractionation method of the present invention uses the chromatography carrier of the present invention to analyze (qualitatively, quantitatively) or fractionate the sample by any chromatography. Is a method of sorting.
  • the modified silica gel of the present invention is used as a chromatography carrier, the separation performance does not deteriorate even when an alkaline solution is passed, and the life is long.
  • the modified silica gel of the present invention maintains the excellent separation performance of silica gel as a chromatographic carrier and is excellent in resistance to an alkaline solution. Therefore, even when used under alkaline conditions, the separation performance is maintained for a long time.
  • a modified silica gel having excellent alkali resistance can be produced with simple steps, simple reaction equipment and low cost.
  • FIG. 1 After 2 hours of passing an alkaline mobile phase through each of the columns packed with the packing material for liquid chromatography obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2, 4 It is a figure which shows the change from the initial state of the elution time of the naphthalene peak as a result of having performed the column standard test after 7 hours after 11 hours.
  • FIG. 2 (A) is a liquid chromatography chart in which a column standard test was performed on the liquid chromatography packing material obtained in Example 1 before passing through an alkali, and (B) is an example. 2 is a liquid chromatography chart in which a column standard test was conducted after 11 hours of alkali passage using the liquid chromatography packing material obtained in 1.
  • FIG. 3 (A) is a liquid chromatography chart in which a column standard test was conducted before passing through an alkali for the liquid chromatography packing material obtained in Comparative Example 1, and (B) is a comparative example. 2 is a liquid chromatography chart in which a column standard test was conducted after 11 hours of alkali passage using the liquid chromatography packing material obtained in 1.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of alkyldisilane compound used and the distribution of silica gel pore diameter.
  • elemental analysis was performed by a combustion method using an organic element analyzer (CHN Coda-ichi MT-6M; Yanagimoto Works), and the carbon element ratio was calculated.
  • CHN Coda-ichi MT-6M organic element analyzer
  • BET method multi-point method
  • AUTOSO RB-1-KR fully automatic gas adsorption amount measuring device
  • pore diameter of silica gel The pore diameter of the modified silica gel was measured, and one half of the difference was taken as the thickness of the polymer coating.
  • Daiso gel SP-120-5P spherical high-purity silica gel, average particle size 5 m, pore size 120 A, surface area 300 m 2 Zg
  • 5.5 g of bis (trichlorosilyl) methane and 9.4 g of pyridine were added and heated to reflux for 4 hours.
  • the hydrolysis reaction was completed by refluxing for a while. After cooling to room temperature, azeotropic dehydration was performed again, 14 octadecyldimethylchlorosilane and 3.5 g of pyridine were collected and heated to reflux for 4 hours.
  • Example 1 bis (trichlorosilyl) ethane was used in place of bis (trichlorosilyl) methane as the alkyldisilane compound.
  • Daiso Gel SP-120-5P spherical high-purity silica gel, average particle diameter 5 m, pore diameter 120 A, surface area 300 m 2 / g
  • azeotropic dehydration in 150 ml toluene under an atmosphere bis (trichlorosilyl) ethane (5.8 g) and pyridine (9.4 g) were added, and the mixture was heated to reflux for 4 hours. After cooling to room temperature, 2. Og of pure water was added and refluxed for 2 hours to complete the hydrolysis reaction. After cooling to room temperature, azeotropic dehydration was again performed, 14.
  • octadecyldimethylchlorosilane and 3.5 g of pyridine were added, and the mixture was heated to reflux for 4 hours. After cooling to room temperature, 3.9 g of trimethylchlorosilane and 2.9 g of pyridine were added for end cubbing and refluxed for 4 hours to complete the reaction. After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature, filtered, and washed 10 times with 200 ml of methanol. Thereafter, it was dried under reduced pressure at 70 ° C. for 24 hours to obtain a packing material for liquid chromatography.
  • Example 1 bis (trichlorosilyl) propane was used in place of bis (trichlorosilyl) methane as the alkyldisilane compound.
  • Daiso Gel SP-120-5P spherical high-purity silica gel, average particle diameter of 5 m, pore diameter of 120 A, surface area of 300 m 2 / g
  • Daiso Gel SP-120-5P spherical high-purity silica gel, average particle diameter of 5 m, pore diameter of 120 A, surface area of 300 m 2 / g
  • azeotropic dehydration in 150 ml toluene under an atmosphere 6. lg of bis (trichlorosilyl) propane and 9.4 g of pyridine were added and heated to reflux for 4 hours. After cooling to room temperature, 2.Og of pure water was added and refluxed for 2 hours to complete the hydrolysis reaction. After cooling to room temperature Azeotropic dehydration was carried out again, 14.
  • Example 1 bis (trichlorosilyl) hexane was used in place of bis (trichlorosilyl) methane as the alkyldisilane compound.
  • Daiso Gel SP-120-5P spherical high-purity silica gel, average particle size of 5 m, pore size of 120 A, surface area of 300 m 2 / g
  • Daiso Gel SP-120-5P spherical high-purity silica gel, average particle size of 5 m, pore size of 120 A, surface area of 300 m 2 / g
  • azeotropic dehydration in 150 ml toluene under an atmosphere 6.9 g of bis (trichlorosilyl) hexane and 9.4 g of pyridine were added and heated to reflux for 4 hours. After cooling to room temperature, 2. Og of pure water was added and refluxed for 2 hours to complete the hydrolysis reaction.
  • Example 1 bis (trichlorosilyl) octane was used in place of bis (trichlorosilyl) methane as the alkyldisilane compound.
  • Daiso Gel SP-120-5P spherical high-purity silica gel, average particle size of 5 m, pore size of 120 A, surface area of 300 m 2 / g
  • Daiso Gel SP-120-5P spherical high-purity silica gel, average particle size of 5 m, pore size of 120 A, surface area of 300 m 2 / g
  • 7.4 g of bis (trichlorosilyl) octane and 9.4 g of pyridine were added and heated to reflux for 4 hours.
  • 2.Og of pure water was added and refluxed for 2 hours to complete the hydrolysis reaction.
  • Azeotropic dehydration was carried out again, 14.
  • Example 1 bis (trichlorosilyl) methane was substituted as the alkyldisilane compound.
  • Daiso Gel SP-120-5P spherical high-purity silica gel, average particle size 5 m, pore size 120 A, surface area 300 m 2 / g
  • azeotropic dehydration in 150 ml toluene under atmosphere bis (methyldichlorosilyl) ethane 5.
  • Og and pyridine 5.5 g were added and heated to reflux for 4 hours. After cooling to room temperature, 2. Og of pure water was added and refluxed for 2 hours to complete the hydrolysis reaction.
  • a conventional modified silica gel in which an octadecyl group and a methyl group were directly introduced into a silica gel was prepared without using an alkyldisilane compound of the general formula [I] or [II].
  • Daiso Gel SP-120-5P spherical high-purity silica gel, average particle size 5 m, pore size 120 A, surface area 300 m 2 / g
  • Daiso Gel SP-120-5P spherical high-purity silica gel, average particle size 5 m, pore size 120 A, surface area 300 m 2 / g
  • 14. lg of octadecyldimethylchlorosilane and 3.5 g of pyridine were added and heated to reflux for 4 hours.
  • reaction mixture was cooled to room temperature, filtered, and washed 10 times with 200 ml of methanol. Thereafter, it was dried under reduced pressure at 70 ° C. for 24 hours to obtain a packing material for liquid chromatography.
  • a two-stage modified silica gel was prepared using methyltrichlorosilane instead of the alkyldisilane compound of general formula [I] or [II].
  • Daiso Gel SP-120-5P spherical high-purity silica gel, average particle diameter 5 m, pore diameter 120 A, surface area 300 m 2 / g
  • Daiso Gel SP-120-5P spherical high-purity silica gel, average particle diameter 5 m, pore diameter 120 A, surface area 300 m 2 / g
  • 2.9 g of methyltrichlorosilane and 4.7 g of pyridine were added and heated to reflux for 4 hours.
  • 2. Og of pure water was added and refluxed for 2 hours to complete the hydrolysis reaction.
  • azeotropic dehydration was performed again to obtain 14.
  • Each of the packing materials for liquid chromatography obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 2 was packed into a stainless steel column having an inner diameter of 4.6 mm and a length of 150 mm by a slurry method.
  • Retention rate (%) [(Naphthalene elution time after alkali passage) Z (Naphthalene elution time before alkali passage)] X 100
  • Figure 1 shows the changes in the elution time of the naphthalene peak from the initial state. As shown in Fig. 1, when alkaline solution is passed through the column, the peak dissolution time gradually becomes faster. This is considered because silica gel itself melt
  • the alkyl disilane compound shown in the general formula [I] or the general formula [II] is used to chemically modify the silica gel surface, and then the octadecyl group is used.
  • the change in the elution time of the naphthalene peak is small even when an alkaline solution is passed, and the maintenance rate of the peak time is high. That is, the alkali resistance is high.
  • the surface of the silica gel is chemically modified using an alkyldisilane compound having a hydrocarbon chain inside the structure, such as an alkyldisilane compound of the general formula [I] or [II]. It can be seen that the alkali resistance is greatly improved by performing.
  • FIG. 2 Chromatographic chart of alkaline mobile phase before and after the liquid electrolyte
  • FIG. 2 The durography charts are shown in Figs. (A) in FIG. 2 is a chromatography chart before the alkaline mobile phase is passed through the packing material of Example 1, and (B) in FIG. 2 is a flow through the alkaline mobile phase through the packing material of Example 1. It is a chromatography chart after doing.
  • Fig. 3 (A) is a chromatography chart before passing the alkaline mobile phase through the packing material of Comparative Example 1
  • Fig. 3 (B) shows the flow of the alkaline mobile phase through the packing material of Comparative Example 1. It is a later chromatographic chart.
  • Example 2 the weight ratio of bis (trichlorosilyl) ethane and silica gel used (bis (trichlorosilyl) ethane Z silica gel) was 0.19. When this ratio was 0.10, and In each case of 0.38, the same procedure as in Example 2 was followed until the third step to obtain a modified silica gel.
  • Figure 4 shows the pore diameter distributions of the raw silica gel (Daiiso-gel SP-120-5P) and the above three modified silica gels.
  • the distribution curve of the pore diameter shifts in the direction of decreasing the diameter as the weight ratio of bis (trichlorosilyl) ethane Z silica gel increases, indicating that a polymer film is uniformly formed in the pores.

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Description

明 細 書
修飾シリカゲル及びその利用
技術分野
[0001] 本発明は、表面が修飾されたシリカゲル、その製造方法、この修飾シリカゲルを用 いたクロマトグラフィー用担体、液体クロマトグラフィー用カラム、及び試料の分析又 は分画方法に関する。
背景技術
[0002] 液体クロマトグラフィーのカラム充填剤のようなクロマトグラフィー用担体としては、シ リカゲル、有機ポリマー、チタ-ァ、ジルコ-ァ、アルミナなどが用いられる。特に、シ リカゲルはその細孔への溶質分子の拡散が容易であって高い分離性能を有すること 力 多用されている。
[0003] 例えば、分配クロマトグラフィー用担体では、シリカゲル自体が順相クロマトグラフィ 一用担体として用いられ、シリカゲル表面のシラノール基をアルキルシランで化学修 飾することによりォクタデシル基、ォクチル基、ブチル基、メチル基などを導入したも のが逆相クロマトグラフィー用担体として多く用いられる。
[0004] 液体クロマトグラフィーによる化合物の分析および分取においては、移動相として酸 性溶液やアルカリ性溶液を用いることが多い。シリカゲルは、アルカリ性条件下で使 用するとシリカゲルの溶解等により、理論段数が低下したりピーク形状が変化すると いう問題がある。アルキル基で修飾したシリカゲルでも、アルカリ性条件下での劣化 が避けられない。
[0005] 従来のカラム充填剤用の高耐久性シリカゲルとして、特許文献 1には、シリカゲル表 面の一部がヒドロシリル基を有するシリコーンポリマーで覆われており、シラノール基 がォクタデシル基などの第 1化学修飾基で修飾され、ヒドロシリル基がスルホン基など の第 2ィ匕学修飾基で修飾された修飾シリカゲルが記載されている。
[0006] また特許文献 2には、シリカゲルの製造時に有機のユニットを含む化合物を混合す ることにより製造された、多孔質の無機一有機ノ、イブリツド粒子力もなるクロマトグラフ ィー用充填剤が記載されている。 [0007] しかし、特許文献 1の修飾シリカゲルは、ヒドロシランによる表面コーティングを行う ため製造工程が複雑で条件も厳しく大量合成し難い。また、特許文献 2のハイブリツ ド材料力もなる充填剤は、液体クロマトグラフィー用充填剤としての性質ひ 、ては分 離性能がシリカゲルとは大きく異なる点で好ましくない。
特許文献 1：特開 2003— 75421号公報
特許文献 2：特開 2004 - 538468号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 本発明は、耐アルカリ性に優れる修飾シリカゲル、及び耐アルカリ性に優れるクロマ トグラフィー用担体を提供することを課題とする。また本発明は、耐アルカリ性に優れ る修飾シリカゲルを簡単に製造できる方法を提供することを課題とする。
課題を解決するための手段
[0009] 本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、以下の知見を得た。
(0 シリカゲルと下記一般式 [I]又は Z及び下記一般式 [Π]で表されるアルキルジシ ランィ匕合物とを反応させてシラノール基をィ匕学修飾し、次 、でこの反応生成物と水と を反応させてアルキルジシラン化合物をシリカゲル表面で重合又は共重合させること により、シリカゲルの表面の一部又は全部がこのアルキルジシラン化合物の重合体 又は共重合体で覆われた修飾シリカゲルが得られる。
[0010] この修飾シリカゲルはアルカリ性に対する耐性に非常に優れる。
[0011] [化 1]
Figure imgf000004_0001
[0012] (式中、 X1は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、もしくは炭素数 1〜4の アルコキシ基を示し、 nは 1〜10の整数を示す。 )
[0013] [化 2]
Figure imgf000005_0001
[0014] (式中、 X2は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、もしくは炭素数 1〜4の アルコキシ基を示し、 R1は、同一又は異なって、炭素数 1〜30のアルキル基を示し、 mは 1〜10の整数を示す。 )
(ii) (i)の修飾シリカゲルと下記一般式 [III]で表されるアルキルモノシランィ匕合物とを 反応させるか、又は、（0の修飾シリカゲルと下記一般式 [III]において R2が炭素数 4〜 30のアルキル基を示すアルキルモノシランィ匕合物とを反応させ、さらに下記一般式
[III]にお 、て R2が炭素数 1〜3のアルキル基を示— 、物と反 応させて、修飾シリカゲル表面に残存するシラノール基をアルキルモノシランィ匕合物 で化学修飾することにより、（0の修飾シリカゲルの表面の一部又は全部のシラノール 基が下記のアルキルモノシランィ匕合物で修飾された 2段修飾シリカゲルが得られる。
[0015] この 2段修飾シリカゲルは、一層高 、耐アルカリ性を有する。
[0016] [化 3]
Figure imgf000005_0002
[0017] (式中、 X3は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数 1〜4のァ ルコキシ基を示し、 R2は、同一又は異なって、炭素数 1〜30のアルキル基を示す。） (iii) (i)の修飾シリカゲル及び (ii)の 2段修飾シリカゲルをクロマトグラフィー用担体とし て用い、アルカリ性溶液を通液しても、クロマトグラフィー特性に変化は見られない。
[0018] 本発明は上記知見に基づき完成されたものであり、下記の修飾シリカゲル、修飾シ リカゲルの製造方法、及びクロマトグラフィー用担体などを提供する。
[0019] 項 1. シリカゲル表面の一部又は全部力 上記一般式 [I]で表される化合物及び 上記一般式 [II]で表される化合物力 なる群より選ばれる少なくとも 1種のアルキルジ シランィ匕合物の重合体又は共重合体で覆われた修飾シリカゲル。
[0020] 項 2. 上記重合体又は共重合体とシリカゲルとがシロキサン結合で結合している 項 1に記載の修飾シリカゲル。
[0021] 項 3. シリカゲルに対する上記重合体又は共重合体の重量比（重合体又は共重 合体 Zシリカゲル）が 0. 01〜10である項 1又は 2に記載の修飾シリカゲル。
[0022] 項 4. シリカゲルを覆う上記重合体又は共重合体の厚みが 2〜20Aである項 1〜 3の 、ずれかに記載の修飾シリカゲル。
[0023] 項 5. 項 1〜4のいずれかに記載の修飾シリカゲルの表面の一部又は全部のシラ ノール基力 上記一般式 [III]で表されるアルキルモノシラン化合物で修飾されている 力 又は、上記一般式 [III]において R2が炭素数 4〜30のアルキル基を示すアルキ ルモノシランィ匕合物で修飾され、さらに上記一般式 [III]において R2が炭素数 1〜3の アルキル基を示すアルキルモノシラン化合物で修飾されている修飾シリカゲル。
[0024] 項 6. シリカゲルと、上記一般式 [I]で表される化合物及び上記一般式 [II]で表さ れる化合物からなる群より選ばれる少なくとも 1種のアルキルジシランィ匕合物とを反応 させて、シリカゲルのシラノール基をこのアルキルジシランィ匕合物で修飾する第 1ェ 程と、
第 1工程の反応生成物と水とを反応させることにより、アルキルジシランィ匕合物を重 合又は共重合させる第 2工程と
を含む方法により得られる修飾シリカゲル。
[0025] 項 7. 第 1工程におけるアルキルジシラン化合物の使用量力 シリカゲルに対する アルキルジシラン化合物の重量比（アルキルジシラン化合物 Zシリカゲル）にして 0. 01〜 10である項 6に記載の修飾シリカゲル。
[0026] 項 8. シリカゲルと、上記一般式 [I]で表される化合物及び上記一般式 [Π]で表さ れる化合物からなる群より選ばれる少なくとも 1種のアルキルジシランィ匕合物とを反応 させて、シリカゲルのシラノール基をこのアルキルジシランィ匕合物で修飾する第 1ェ 程と、
第 1工程の反応生成物と水とを反応させることにより、アルキルジシランィ匕合物を重 合又は共重合させる第 2工程と
第 2工程の反応生成物と上記一般式 [III]で表されるアルキルモノシランィ匕合物とを 反応させるか、又は、第 2工程の反応生成物と上記一般式 [III]において R2が炭素数 4〜30のアルキル基を示すアルキルモノシランィ匕合物とを反応させ、さらに上記一般 式 [III]において R2が炭素数 1〜3のアルキル基を示すアルキルモノシラン化合物と 反応させることにより、残存するシラノール基をアルキルモノシランィヒ合物で修飾する 第 3工程と
を含む方法により得られる修飾シリカゲル。
[0027] 項 9. 第 1工程におけるアルキルジシラン化合物の使用量力 シリカゲルに対する アルキルジシラン化合物の重量比（アルキルジシラン化合物 Zシリカゲル）にして 0.
01〜 10である項 8に記載の修飾シリカゲル。
[0028] 項 10. シリカゲルと、上記一般式 [I]で表される化合物及び上記一般式 [II]で表さ れる化合物からなる群より選ばれる少なくとも 1種のアルキルジシランィ匕合物とを反応 させて、シリカゲルのシラノール基をこのアルキルジシランィ匕合物で修飾する第 1ェ 程と、
第 1工程の反応生成物と水とを反応させることにより、アルキルジシランィ匕合物を重 合又は共重合させる第 2工程と
を含む修飾シリカゲルの製造方法。
[0029] 項 11. 第 1工程の反応温度が 60〜200°Cであり、第 2工程の反応温度が 30〜2 00°Cである項 10に記載の方法。
[0030] 項 12. 第 1工程におけるアルキルジシラン化合物の使用量力 シリカゲルに対す るアルキルジシラン化合物の重量比（アルキルジシラン化合物 Zシリカゲル）にして 0 . 01〜10である項 10又は 11に記載の方法。
[0031] 項 13. 第 2工程の反応生成物と上記一般式 [III]で表されるアルキルモノシランィ匕 合物とを反応させるか、又は、第 2工程の反応生成物と上記一般式 [III]において R2 が炭素数 4〜30のアルキル基を示すアルキルモノシランィ匕合物とを反応させ、さらに 上記一般式 [III]において R2が炭素数 1〜3のアルキル基を示すアルキルモノシラン 化合物と反応させることにより、残存するシラノール基をこのアルキルモノシランィ匕合 物で修飾する第 3工程を含む項 10〜 12のいずれかに記載の方法。
[0032] 項 14. 項 1〜9のいずれかに記載の修飾シリカゲルを含むクロマトグラフィー用担 体。
[0033] 項 15. 項 14に記載のクロマトグラフィー用担体が充填された液体クロマトグラフィ 一用カラム。
[0034] 項 16. 項 14に記載のクロマトグラフィー用担体を用いて試料を分析又は分画する 方法。
[0035] 以下、本発明を詳細に説明する。先ず、製造方法について説明し、次いで、修飾シ リカゲル、及びクロマトグラフィー用担体などについて説明する。
[0036] Π )修飾シリカゲルの觀告方法
本発明の製造方法は、シリカゲルと、上記一般式 [I]で表される化合物及び上記一 般式 [II]で表される化合物力 なる群より選ばれる少なくとも 1種のアルキルジシラン 化合物とを反応させて、シリカゲルのシラノール基をこのアルキルジシラン化合物で 修飾する第 1工程と、第 1工程の反応生成物と水とを反応させることにより、アルキル ジシランィ匕合物を重合又は共重合させる第 2工程とを含む方法である。
[0037] シリカゲノレ
原料シリカゲルは、粒子直径が通常 1〜： LOOO μ m程度、好ましくは 2〜200 μ m程 度であればよい。また、細孔直径が通常 10〜： LOOOOA程度、好ましくは 50〜3000 A程度であり、表面積が通常 1〜： L000m2Zg程度、好ましくは 5〜600m2Zg程度 である多孔性シリカゲルであればよい。上記細孔直径の範囲であれば、分析又は分 取対象の化合物が進入し易ぐかつ十分な表面積が得られる。また、上記表面積の 範囲であれば、シラノール基数が十分で表面修飾による耐アルカリ性向上効果が十 分に得られる。
[0038] シリカゲルの形状は限定されないが、高い分離性能を得るためには球形のものが 好ましい。また、高純度のシリカゲルが好ましい。
[0039] 本発明のアルキルジシラン化合物
一般式 [I]の化合物において、メチレン基（一 (CH ) -) に結合している二つのシリ
2 n
ル基又は置換シリル基は、同一であってもよく異なっていてもよいが、製造が容易で ある点で、同一であるのが好ましい。
[0040] 一般式 [I]の化合物の中では、 X1として塩素原子又は臭素原子を含む化合物が好 ましぐ X1として塩素原子を含む化合物がより好ましい。これらの化合物は、シラノー ル基との反応性が高 、点で好ま 、。
[0041] また、一般式 [I]の化合物の中では、全ての X1がメトキシ基又はエトキシ基である化 合物も好ましぐ全ての X1がメトキシ基である化合物がより好ましい。これらの化合物 は、シラノール基との反応時に有毒ガスを発生せず、またシラノールとの反応時に生 成するアルコールを揮発により反応系から除去し易 、点で好ま 、。
[0042] また、 nは、 1〜8が好ましぐ 1〜3がより好ましい。この範囲であれば、本発明のァ ルキルジシラン化合物の重合体又は共重合体がシリカゲル表面にぉ 、て面方向に 形成され易い。
[0043] このような化合物として、具体的には、ビス (ジクロロシリル)メタン、ビス（トリクロロシリ ル)メタン、ビス（トリクロロシリル）ェタン、ビス（トリクロロシリル）プロパン、ビス（トリクロ ロシリル）ブタン、ビス（トリクロロシリル）へキサン、ビス（トリクロロシリル）オクタン、ビス（ トリメトキシシリル）ェタン、ビス（トリエトキシシリル）ェタン、ビス（トリエトキシシリル)メタ ン、ビス（トリエトキシシリル）プロパン、ビス（トリエトキシシリル)オクタン、ビス（トリメトキ シシリル)オクタンなどが挙げられる。中でも、ビス（トリクロロシリル)メタン、ビス（トリク ロロシリル）ェタン、ビス（トリクロロシリル）プロパン、ビス（トリメトキシシリル）ェタン、ビ ス（トリエトキシシリル)メタン、ビス（トリエトキシシリル）ェタン、ビス（トリエトキシシリル） プロパンが好ましぐビス（トリクロロシリル)メタン、ビス（トリクロロシリル）ェタン、ビス（ト リクロロシリル)プロパンがより好ましい。
[0044] 一般式 [II]の化合物において、メチレン基（一（CH )一） に結合している二つの置
2 n
換シリル基は、同一であってもよく異なっていてもよいが、製造が容易である点で、同 一であるのが好ましい。
[0045] 一般式 [Π]中の R1は、直鎖型アルキル基、分岐型アルキル基、又は環状アルキル 基の 、ずれであってもよ 、が、入手が容易である点で直鎖型アルキル基であるのが 好ましい。また、 R1の炭素数は、 1〜3が好ましい。この範囲であれば、本発明のアル キルジシランィ匕合物の重合体又は共重合体がシリカゲル表面にぉ 、て面方向に形 成され易い。
[0046] また R1は、末端にァリール基、アミノ基（一NH )、シァノ基（一CN)、もしくは-トロ
2
基（ NO )を有する力 又は Z並びに非末端にアミド基（-NH— C (O)— )、カー
2
バメート基（ O— C (O)— NH ）、カーバマイド基（ NH— C (O)— NH ）、エス テル基（ O— C (O) )、及びカーボネート基（ O— C (O)— O )力らなる群より 選ばれる少なくとも 1種の官能基を有するアルキル基であってもよ 、。
[0047] 一般式 [II]の化合物の中では、 X2として塩素原子又は臭素原子を含む化合物が好 ましぐ X2として塩素原子を含む化合物がより好ましい。これらの化合物は、シラノー ル基との反応性が高 、点で好ま 、。
[0048] また、一般式 [II]の化合物の中では、全ての X2カ^トキシ基である化合物も好まし い。これらの化合物は、シラノール基との反応時に有毒ガスを発生せず、またシラノ ールとの反応時に生成するアルコールを揮発により反応系から除去し易い点で好ま しい。
[0049] また、 mは、 1〜8が好ましぐ 1〜3がより好ましい。この範囲であれば、本発明のァ ルキルジシラン化合物の重合体又は共重合体がシリカゲル表面にぉ 、て面方向に 形成され易い。
[0050] このような化合物として、具体的には、ビス (メチルジクロロシリル)メタン、ビス (メチ ルジクロロシリル）ェタン、ビス（メチルジクロロシリル）プロパン、ビス（メチルジクロロシ リル）ブタン、ビス（メチルジクロロシリル）へキサン、ビス（メチルジクロロシリル）ォクタ
トキシシリル)へキサン、ビス (メチルジメトキシシリル)オクタンなどが挙げられる。中で も、ビス（メチルジクロロシリル）メタン、ビス（メチルジクロロシリル）ェタン、ビス（メチル ジクロロシリル）プロパン、ビス（メチルジメトキシシリル)メタン、ビス（メチルジメトキシシ リル）ェタン、ビス（メチルジメトキシシリル）プロパンが好ましぐビス（メチルジクロロシ
より好まし 、。
[0051] 一般式 [I]の化合物と一般式 [II]の化合物とでは、反応点が多ぐ重合がより容易 である点で、一般式 [I]の化合物の方が好ま U、。
[0052]
<第 1工程 >
先ず、シリカゲルと上記一般式 [I]で表される化合物及び上記一般式 [II]で表され る化合物力 なる群より選ばれる少なくとも 1種のアルキルジシランィ匕合物とを反応さ せることにより、シリカゲル表面のシラノール基をアルキルジシラン化合物で化学修飾 する。これにより、シリカゲルのシラノール基の一部又は全部に、シロキサン結合を介 して、上記アルキルジシランィ匕合物が結合したものが得られる。
[0053] この化学修飾反応は、通常、シリカゲルと化学修飾剤としての上記アルキルジシラ ン化合物を溶媒中で加温することにより行えばよい。反応温度は、 60〜200°C程度 が好ましぐ 100〜160°C程度がより好ましい。上記温度範囲であれば、シラノール 基へのアルキルジシランィ匕合物の導入が十分に進行するとともに、アルキルジシラン 化合物の分解が生じない。反応時間は、 0. 5〜20時間程度が好ましぐ 3〜10時間 程度がより好ましい。
[0054] 溶媒の種類は特に限定されないが、上記アルキルジシランィ匕合物とは反応せずか つ反応温度下で安定であるベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンのような芳香族 炭化水素、ジクロロベンゼンのような置換芳香族化合物等が好適である。
[0055] アルキルジシラン化合物の使用量は、シリカゲルに対するアルキルジシラン化合物 の重量比（アルキルジシランィ匕合物 Zシリカゲル）にして、 0. 01〜10程度が好ましく 、0. 1〜1程度がより好ましぐ 0. 1〜0. 5程度がさらにより好ましい。上記使用比率 の範囲であれば、得られる化学修飾シリカゲルにおいて、シリカゲルの有するクロマ ログラフィー用担体としての機能を損なうことなぐ耐アルカリ性向上効果が十分に得 られる。
[0056] また、化学修飾反応は、ピリジン、トリプチルァミン、イミダゾールのような塩基性ィ匕 合物の存在下で行うことが好ましぐ塩基性ィ匕合物の存在によりシラノール基とアルキ ルジシラン化合物との間の縮合反応が促進される。
[0057] <第 2工程 >
化学修飾反応終了後の反応生成物と水とを反応させることにより、アルキルジシラ ン化合物をポリマー化する。このポリマー化は、第 1工程の化学修飾反応による生成 物と水とを混合して、必要に応じて加温することにより行うことができる。またこれにより 、アルキルジシランィ匕合物の官能基のうち、シリカゲルのシラノール基との縮合反応 が行われな力つた未反応の反応点が加水分解されてシラノール基に変換される。
[0058] 加水分解反応の温度は、 30〜200°C程度が好ましぐ 100〜160°C程度がより好 ましい。また加水分解反応の時間は 0. 5〜20時間程度が好ましぐ 1〜： LO時間程度 力 り好ましい。上記温度、時間の範囲であれば、十分に加水分解反応が進行する とともに、ポリマー化したアルキルジシランィ匕合物が脱離することがな!、。
[0059] 水の使用量は、アルキルジシラン化合物に対する水の重量比（水 Zアルキルジシラ ン化合物）にして 0. 1〜： LO程度が好ましぐ 0. 1〜2程度がより好ましい。上記範囲 であれば、十分に加水分解反応が進行し、脱水に長時間を要さない。
[0060] このようにして、シリカゲルの表面の一部又は全部力 少なくとも 1種の上記アルキ ルジシランィ匕合物の重合体又は共重合体の被膜で覆われており、この重合体又は 共重合体とシリカゲルとが縮合により形成されたシロキサン結合で結合している本発 明の修飾シリカゲルが得られる。
[0061] <第 3工程 >
本発明方法では、このようにして得られた修飾シリカゲルをさらに化学修飾してもよ い。この場合、加水分解反応後の反応液をそのまま次の化学修飾反応に用いてもよ Vヽが、固形分を取り出してこれを洗浄乾燥してカゝら次の化学修飾反応を行ってもょ 、
[0062] 第 2の化学修飾反応は、上記修飾シリカゲルと上記一般式 [III]で表されるアルキル モノシランィ匕合物の少なくとも 1種とを反応させることにより行う。これにより、上記アル キルジシランィ匕合物の加水分解により生じたシラノール基、及びシリカゲル表面に残 存するシラノール基に、アルキルモノシラン化合物に由来する官能基が導入される。
[0063] R2は、容易に入手できる点で炭素数 4〜30のアルキル基が好ましぐ通常、ォクタ デシル基、ォクチル基、ブチル基が使用される。一般式 [III]の化合物としては、代表 的にはォクタデシルジメチルクロロシラン、ォクタデシルジメチルエトキシシラン、オタ チルジメチルクロロシラン、ォクチルジメチルエトキシシラン、ブチルジメチルクロロシ ラン、ブチルジメチルエトキシシラン等が挙げられる。
[0064] 一般式 [III]のアルキルモノシランィ匕合物を用いた第 2の化学修飾反応の条件は特 に限定されず、公知の条件で行うことができる。通常、修飾シリカゲルとアルキルモノ シランィ匕合物とを溶媒中で加温することにより反応を行えばよい。反応温度は、 60〜 200°C程度が好ましぐ 100〜160°C程度がより好ましい。反応時間は、 0. 5〜20時 間程度が好ましぐ 3〜10時間程度がより好ましい。
[0065] 溶媒の種類は、特に限定されな!、が、アルキルモノシランィ匕合物とは反応せず、か つ反応温度下で安定であるベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンのような芳香族 炭化水素、ジクロロベンゼンのような置換芳香族化合物等が好適である。
[0066] 上記アルキルモノシラン化合物の使用量は、シリカゲルに対するアルキルモノシラ ン化合物の重量比（アルキルモノシラン化合物 Zシリカゲル）にして、 0. 01〜10程 度が好ましぐ 0. 1〜1程度がより好ましい。ここでいうシリカゲルはアルキルジシラン 化合物で修飾する前の原料シリカゲルである。
[0067] また、化学修飾反応は、ピリジン、トリプチルァミン、イミダゾールのような塩基性ィ匕 合物の存在下で行うことが好まし 、。
[0068] 上記一般式 [III]のアルキルモノシランィ匕合物が例えば炭素数 4以上のアルキル基 を含み立体的に大きいために、一部のシラノール基が残存する場合がある。その場 合は、必要に応じて、上記一般式 [III]においてアルキル基の炭素数が 1〜3である 第 2のアルキルモノシランィ匕合物をさらに反応させて、未反応のシラノール基を第 2の アルキルモノシラン化合物で修飾する 、わゆるエンドキヤッビングを行えばょ 、。
[0069] 第 2のアルキルモノマーのシラン化合物（式 [III]において R2が 1〜3のアルキル基 である化合物）で表される化合物としては、通常トリメチルクロロシラン、トリメチルエト キシシラン等が使用される。第 2のアルキルモノシラン試薬は立体的に小さ 、ため、 未反応のシラノール基との反応が容易に行われる。反応条件は、一般式 [III]の第 1の アルキルモノシランィ匕合物による化学修飾反応と同様である。
[0070] これにより、本発明の修飾シリカゲルの表面の一部又は全部のシラノール基力 上 記一般式 [III]で表される化合物で修飾されている力、又は上記一般式 [III]において R2が炭素数 4〜30のアルキル基である化合物で修飾され、さらに上記一般式 [III]に おいて R2が炭素数 1〜3のアルキル基である化合物で修飾された 2段修飾シリカゲル が得られる。
[0071] (2)修飾シリカゲル
本発明の修飾シリカゲルは、表面の一部又は全部が、上記一般式 [I]で表される化 合物及び上記一般式 [II]で表される化合物力 なる群より選ばれる少なくとも 1種の アルキルジシランィ匕合物の重合体又は共重合体で覆われた修飾シリカゲルである。
[0072] 換言すれば、本発明の修飾シリカゲルは、シリカゲルと、上記一般式 [I]で表される 化合物及び上記一般式 [II]で表される化合物力 なる群より選ばれる少なくとも 1種 のアルキルジシラン化合物とを反応させて、シリカゲルのシラノール基をこのアルキル ジシランィ匕合物で修飾する第 1工程と、第 1工程の反応生成物と水とを反応させるこ とにより、アルキルジシランィ匕合物を重合又は共重合させる第 2工程とを含む方法に より得られるちのである。
[0073] 本発明の修飾シリカゲルは、通常、上記の重合体又は共重合体と、縮合により形成 されたシロキサン結合で結合して 、る。
[0074] シリカゲルに対する上記重合体又は共重合体の重量比（重合体又は共重合体 Z シリカゲル）は、 0. 01〜10程度が好ましぐ 0. 1〜1程度がより好ましい。シリカゲル に対する重合体又は共重合体の重量比は、製造時のシリカゲルに対する一般式 [I] 又は Z及び一般式 [Π]のアルキルジシランィ匕合物の重量比とほぼ一致する。
[0075] この範囲の重量比でアルキルジシランィ匕合物を使用することにより、通常、シリカゲ ル表面を覆う重合体又は共重合体の厚みは、通常 2〜30A程度、特に 2〜： LO A程 度となる。重合体又は共重合体の被膜の厚さは、自動比表面積 Z細孔径分布測定 装置を用いて BET法で測定した値である。
[0076] また、この範囲の重量比でアルキルジシラン化合物を使用することにより、元素分析 による炭素元素の比率が 0. 5〜10%程度、特に 1〜5%程度の修飾シリカゲルとな る。本発明における炭素元素の比率は、燃焼法による元素分析により得られる値であ る。
[0077] 上記の重合体又は共重合体の重量比、重合体又は共重合体の厚み、及び炭素元 素比率の範囲であれば、耐アルカリ性向上効果が十分に得られる。また、上記範囲 であれば、重合体又は共重合体層の厚み、ひいてはシリカゲルの細孔径が適切にな つて、クロマトグラフィー用担体として用いた場合に分析対象化合物がシリカゲルの 細孔に進入し易ぐ分離が十分に行われる。さらに、上記範囲であれば、加水分解に より生じた重合体又は共重合体層の内部のシラノール基まで後述するようにアルキ ルモノシランィ匕合物により十分に修飾することができる。即ち、修飾反応に当たり立体 的障害による問題が生じない。
[0078] 本発明の修飾シリカゲルは、その表面の一部又は全部のシラノール基力 一般式 [ III]において R2が炭素数 1〜30である化合物で修飾されている力 一般式 [III]にお いて R2が炭素数 4〜30である化合物で修飾され、さらに一般式 [III]において R2が炭 素数 1〜3である化合物で修飾されて 、てもよ 、。
[0079] この 2段修飾シリカゲルは、前述した第 1工程及び第 2工程に加えて、第 2工程の反 応生成物と一般式 [III]で表されるアルキルモノシランィ匕合物とを反応させる力 又は 、第 2工程の反応生成物と一般式 [III]において R2が炭素数 4〜30であるアルキルモ ノシランィ匕合物とを反応させ、その反応生成物をさらに一般式 [III]において R2が炭 素数 1〜3であるアルキルモノシランィ匕合物とを反応させて、残存するシラノール基を このアルキルモノシランィ匕合物で修飾する第 3工程を含む方法により得られるもので ある。
[0080] シリカゲルに対するアルキルモノシラン化合物の重量比（アルキルモノシラン化合 物 Zシリカゲル）は、 0. 01〜10程度が好ましぐ 0. 1〜1程度がより好ましい。シリカ ゲルに対するアルキルモノシランィ匕合物の重量比は、製造時のシリカゲルに対する 一般式 [III]又は Z及び一般式 [IV]のアルキルモノシランィ匕合物の重量比とほぼ一 致する。
[0081] この範囲の重量比でアルキルモノシランィ匕合物を使用することにより、通常、元素 分析による炭素元素の比率が 5〜30%程度、特に 10〜25%程度の 2段修飾シリカ ゲノレとなる。
[0082] 上記のアルキルモノシラン化合物の重量比、及び炭素元素比率の範囲であれば、 耐アルカリ性向上効果が十分に得られる。
[0083] (3)クロマトグラフィー用担体'液体クロマトグラフィー用カラム'分析又は分画方法 本発明のクロマトグラフィー用担体は、上記説明した本発明の修飾シリカゲルを含 む。クロマトグラフィーの種類は特に限定されない。カラムクロマトグラフィー、薄層クロ マトグラフィーなどのいずれであってもよい。また、分配クロマトグラフィー、吸着クロマ トグラフィー、ゲル浸透クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィーなどのいずれ であってもよい。
[0084] シリカゲルのシラノール基をアルキルジシラン化合物で修飾した後、水を加えてァ ルキルジシラン化合物を重合又は共重合させることにより得られる修飾シリカゲルは、 加水分解により表面にシラノール基が生成している。この 1段修飾シリカゲルは、例え ば順相の分配クロマトグラフィー用担体として好適に使用できる。この 1段修飾シリカ ゲルは、炭素鎖を含むポリマーで覆われている分、原料シリカゲルより耐アルカリ性 が優れる。
[0085] また、 1段修飾シリカゲルの残存シラノール基をアルキルモノシランィ匕合物で修飾し た 2段修飾シリカゲルは、疎水性が高いため、例えば逆相の分配クロマトグラフィー用 担体として好適に使用できる。
[0086] また、本発明の液体クロマトグラフィー用カラムは、カラムに本発明の修飾シリカゲ ルを充填したものである。
[0087] また、本発明の試料の分析又は分画方法は、本発明のクロマトグラフィー用担体を 用いて 、ずれかのクロマトグラフィーにより試料を分析 (定性、定量)又は分画な!/、し は分取する方法である。
[0088] 本発明の修飾シリカゲルをクロマトグラフィー用担体として用いるときは、アルカリ性 溶液を通液しても分離性能などが低下せず、長寿命のものとなる。
発明の効果
[0089] 本発明の修飾シリカゲルは、クロマトグラフィー用担体としてのシリカゲルの優れた 分離性能を維持しているとともに、アルカリ性溶液に対する耐性に優れる。従って、ァ ルカリ性条件下で使用してもその分離性能が長期にわたり保たれる。
[0090] 本発明方法によれば、簡単な工程で、簡易な反応設備でかつ低コストに、耐ァルカ リ性に優れる修飾シリカゲルを製造することができる。
図面の簡単な説明 [0091] [図 1]実施例 1〜6及び比較例 1〜2で得られた液体クロマトグラフィー用充填剤を充 填したカラムのそれぞれに、アルカリ性移動相を通液して 2時間後、 4時間後、 7時間 後、 11時間後にカラム標準試験を行った結果の、ナフタレンのピークの溶出時間の 初期状態からの変化を示す図である。
[図 2] (A)は、実施例 1で得られた液体クロマトグラフィー用充填剤について、アルカリ 通液前にカラム標準試験を行った液体クロマトグラフィーチャートであり、（B)は、実 施例 1で得られた液体クロマトグラフィー用充填剤にっ 、て、 11時間のアルカリ通液 後にカラム標準試験を行った液体クロマトグラフィーチャートである。
[図 3] (A)は、比較例 1で得られた液体クロマトグラフィー用充填剤について、アルカリ 通液前にカラム標準試験を行った液体クロマトグラフィーチャートであり、（B)は、比 較例 1で得られた液体クロマトグラフィー用充填剤にっ 、て、 11時間のアルカリ通液 後にカラム標準試験を行った液体クロマトグラフィーチャートである。
[図 4]アルキルジシランィ匕合物の使用量とシリカゲル細孔直径の分布との関係を示す 図である。
発明を実施するための最良の形態
[0092] 以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定さ れるものではない。
[0093] 以下の実施例では、有機元素分析装置 (CHNコーダ一 MT— 6M； (株)柳本製 作所)を用いて燃焼法により元素分析を行い、炭素元素の比率を算出した。また、自 動比表面積 Z細孔径分布測定装置として全自動ガス吸着量測定装置 (AUTOSO RB- 1 - KR； Quantachrome instruments社）を用いて BET法（多点法）でシリ 力ゲルの細孔直径及び修飾シリカゲルの細孔直径を測定し、その差の 2分の 1を重 合体被膜の厚さとした。
[0094] 実施例 1
300mlの 3つ口フラスコを用いてダイソーゲル SP— 120— 5P (球形高純度シリカゲ ル、平均粒子径 5 m、細孔径 120A、表面積 300m2Zg) 30gを窒素雰囲気下、 1 50mlトルエン中で共沸脱水した後、ビス（トリクロロシリル)メタン 5. 5gとピリジン 9. 4g を加え、加熱して 4時間還流させた。室温まで冷却した後、純水 2. Ogをカ卩えて、 2時 間還流させて加水分解反応を完了させた。室温まで冷却した後、再度共沸脱水を行 ぃォクタデシルジメチルクロロシラン 14. lgとピリジン 3. 5gをカ卩え、加熱して 4時間還 流させた。室温まで冷却した後、エンドキヤッビングのためにトリメチルクロロシラン 3. 9g及びピリジン 2. 9gを加えて、 4時間還流させて反応を完了させた。反応終了後に 室温まで冷却した後、ろ過をおこない、 200mlのメタノールにより 10回洗浄した。そ の後、 70°Cで 24時間減圧乾燥して液体クロマトグラフィー用充填剤を得た。
[0095] 実施例 2
実施例 1において、アルキルジシランィ匕合物として、ビス（トリクロロシリル)メタンに代 えてビス（トリクロロシリル)エタンを用いた。
[0096] 具体的には、 300mlの 3つ口フラスコを用いてダイソーゲル SP— 120— 5P (球形 高純度シリカゲル、平均粒子径 5 m、細孔径 120A、表面積 300m2/g) 30gを窒 素雰囲気下、 150mlトルエン中で共沸脱水した後、ビス（トリクロロシリル)ェタン 5. 8 gとピリジン 9. 4gを加え、加熱して 4時間還流させた。室温まで冷却した後、純水 2. Ogを加えて、 2時間還流させて加水分解反応を完了させた。室温まで冷却した後、 再度共沸脱水を行いォクタデシルジメチルクロロシラン 14. lgとピリジン 3. 5gを加え 、加熱して 4時間還流させた。室温まで冷却した後、エンドキヤッビングのためにトリメ チルクロロシラン 3. 9g及びピリジン 2. 9gを加えて、 4時間還流させて反応を完了さ せた。反応終了後に室温まで冷却した後、ろ過をおこない、 200mlのメタノールによ り 10回洗浄した。その後、 70°Cで 24時間減圧乾燥して液体クロマトグラフィー用充 填剤を得た。
[0097] 実施例 3
実施例 1において、アルキルジシランィ匕合物として、ビス（トリクロロシリル)メタンに代 えてビス（トリクロロシリル)プロパンを用いた。
[0098] 具体的には、 300mlの 3つ口フラスコを用いてダイソーゲル SP— 120— 5P (球形 高純度シリカゲル、平均粒子径 5 m、細孔径 120A、表面積 300m2/g) 30gを窒 素雰囲気下、 150mlトルエン中で共沸脱水した後、ビス（トリクロロシリル)プロパン 6. lgとピリジン 9. 4gをカ卩え、加熱して 4時間還流させた。室温まで冷却した後、純水 2 . Ogを加えて、 2時間還流させて加水分解反応を完了させた。室温まで冷却した後、 再度共沸脱水を行いォクタデシルジメチルクロロシラン 14. lgとピリジン 3. 5gを加え 、加熱して 4時間還流させた。室温まで冷却した後、エンドキヤッビングのためにトリメ チルクロロシラン 3. 9g及びピリジン 2. 9gを加えて、 4時間還流させて反応を完了さ せた。反応終了後に室温まで冷却した後、ろ過をおこない、 200mlのメタノールによ り 10回洗浄した。その後、 70°Cで 24時間減圧乾燥して液体クロマトグラフィー用充 填剤を得た。
[0099] 実施例 4
実施例 1において、アルキルジシランィ匕合物として、ビス（トリクロロシリル)メタンに代 えてビス（トリクロロシリル)へキサンを用いた。
[0100] 具体的には、 300mlの 3つ口フラスコを用いてダイソーゲル SP— 120— 5P (球形 高純度シリカゲル、平均粒子径 5 m、細孔径 120A、表面積 300m2/g) 30gを窒 素雰囲気下、 150mlトルエン中で共沸脱水した後、ビス（トリクロロシリル)へキサン 6 . 9gとピリジン 9. 4gをカ卩え、加熱して 4時間還流させた。室温まで冷却した後、純水 2. Ogを加えて、 2時間還流させて加水分解反応を完了させた。室温まで冷却した後 、再度共沸脱水を行いォクタデシルジメチルクロロシラン 14. lgとピリジン 3. 5gを加 え、加熱して 4時間還流させた。室温まで冷却した後、エンドキヤッビングのためにトリ メチルクロロシラン 3. 9g及びピリジン 2. 9gをカ卩えて、 4時間還流させて反応を完了さ せた。反応終了後に室温まで冷却した後、ろ過をおこない、 200mlのメタノールによ り 10回洗浄した。その後、 70°Cで 24時間減圧乾燥して液体クロマトグラフィー用充 填剤を得た。
[0101] 実施例 5
実施例 1において、アルキルジシランィ匕合物として、ビス（トリクロロシリル)メタンに代 えてビス（トリクロロシリル)オクタンを用いた。
[0102] 具体的には、 300mlの 3つ口フラスコを用いてダイソーゲル SP— 120— 5P (球形 高純度シリカゲル、平均粒子径 5 m、細孔径 120A、表面積 300m2/g) 30gを窒 素雰囲気下、 150mlトルエン中で共沸脱水した後、ビス（トリクロロシリル)オクタン 7. 4gとピリジン 9. 4gをカ卩え、加熱して 4時間還流させた。室温まで冷却した後、純水 2 . Ogを加えて、 2時間還流させて加水分解反応を完了させた。室温まで冷却した後、 再度共沸脱水を行いォクタデシルジメチルクロロシラン 14. lgとピリジン 3. 5gを加え 、加熱して 4時間還流させた。室温まで冷却した後、エンドキヤッビングのためにトリメ チルクロロシラン 3. 9g及びピリジン 2. 9gを加えて、 4時間還流させて反応を完了さ せた。反応終了後に室温まで冷却した後、ろ過をおこない、 200mlのメタノールによ り 10回洗浄した。その後、 70°Cで 24時間減圧乾燥して液体クロマトグラフィー用充 填剤を得た。
[0103] 実施例 6
実施例 1において、アルキルジシランィ匕合物として、ビス（トリクロロシリル)メタンに代
Figure imgf000020_0001
[0104] 具体的には、 300mlの 3つ口フラスコを用いてダイソーゲル SP— 120— 5P (球形 高純度シリカゲル、平均粒子径 5 m、細孔径 120A、表面積 300m2/g) 30gを窒 素雰囲気下、 150mlトルエン中で共沸脱水した後、ビス (メチルジクロロシリル)ェタン 5. Ogとピリジン 5. 5gをカ卩え、加熱して 4時間還流させた。室温まで冷却した後、純 水 2. Ogを加えて、 2時間還流させて加水分解反応を完了させた。室温まで冷却した 後、再度共沸脱水を行いォクタデシルジメチルクロロシラン 14. lgとピリジン 3. 5gを 加え、加熱して 4時間還流させた。室温まで冷却した後、エンドキヤッビングのために トリメチルクロロシラン 3. 9g及びピリジン 2. 9gをカ卩えて、 4時間還流させて反応を完 了させた。反応終了後に室温まで冷却した後、ろ過をおこない、 200mlのメタノール により 10回洗浄した。その後、 70°Cで 24時間減圧乾燥して液体クロマトグラフィー用 充填剤を得た。
[0105] 比較例 1
比較例として、一般式 [I]又は [II]のアルキルジシランィ匕合物を用いず、シリカゲル に直接ォクタデシル基及びメチル基を導入した従来の修飾シリカゲルを作製した。
[0106] 具体的には、 300mlの 3つ口フラスコを用いてダイソーゲル SP— 120— 5P (球形 高純度シリカゲル、平均粒子径 5 m、細孔径 120A、表面積 300m2/g) 30gを窒 素雰囲気下、 150mlトルエン中で共沸脱水した後、ォクタデシルジメチルクロロシラ ン 14. lgとピリジン 3. 5gをカ卩え、加熱して 4時間還流させた。室温まで冷却した後、 エンドキヤッビングのためにトリメチルクロロシラン 3. 9g及びピリジン 2. 9gを加えて、 4時間還流させて反応を完了させた。反応終了後に室温まで冷却した後、ろ過をお こない、 200mlのメタノールにより 10回洗浄した。その後、 70°Cで 24時間減圧乾燥 して液体クロマトグラフィー用充填剤を得た。
[0107] 比較例 2
比較例として、一般式 [I]又は [II]のアルキルジシランィ匕合物に代えてメチルトリクロ ロシランを用いて 2段修飾シリカゲルを作製した。
[0108] 具体的には、 300mlの 3つ口フラスコを用いてダイソーゲル SP— 120— 5P (球形 高純度シリカゲル、平均粒子径 5 m、細孔径 120A、表面積 300m2/g) 30gを窒 素雰囲気下、 150mlトルエン中で共沸脱水した後、メチルトリクロロシラン 2. 9gとピリ ジン 4. 7gをカ卩え、加熱して 4時間還流させた。室温まで冷却した後、純水 2. Ogをカロ えて、 2時間還流させて加水分解反応を完了させた。室温まで冷却した後、再度共 沸脱水を行いォクタデシルジメチルクロロシラン 14. lgとピリジン 3. 5gをカ卩え、加熱 して 4時間還流させた。室温まで冷却した後、エンドキヤッビングのためにトリメチルク ロロシラン 3. 9g及びピリジン 2. 9gをカ卩えて、 4時間還流させて反応を完了させた。 反応終了後に室温まで冷却した後、ろ過をおこない、 200mlのメタノールにより 10回 洗浄した。その後、 70°Cで 24時間減圧乾燥して液体クロマトグラフィー用充填剤を 得た。
[0109] 耐アルカリ試験
実施例 1〜6及び比較例 1〜2で得られた液体クロマトグラフィー用充填剤のそれぞ れを、内径 4. 6mm、長さ 150mmのステンレスカラムにスラリー法により充填した。
[0110] カラムにアルカリ性移動相を通液して、 2時間後、 4時間後、 7時間後、 11時間後に それぞれ通液を止めた。これらのカラムを用いて標準カラム試験を行った。即ち、こ れらのカラムに、標準サンプルをアプライしてクロマトチャートを得て、チャートからナ フタレンのピークの溶出時間を測定した。標準カラム試験の条件を以下に示す。
[0111] <アルカリ性移動相の诵液条件 >
移動相：ァセトニトリル Ζθ. 01N 水酸ィ匕ナトリゥム水溶液 11= 12) = 10790 ( 体積比）
流速： 1. OmlZ分間 温度： 40°C
[0112] <カラム標準試験条件 >
移動相：メタノール Z水 = 60/40 (体積比）
流速： 1. OmlZ分間
温度： 40°C
検出 UV波長： 254nm
サンプル量：1. 0 ^ 1
サンプル： (1)ゥラシル (2)安息香酸メチル (3)トルエン (4)ナフタレン
[0113] <ナフタレンのピークの溶出時間の維持率の計算 >
維持率（％) =〔（アルカリ通液後のナフタレンの溶出時間） Z (アルカリ通液前のナ フタレンの溶出時間）〕 X 100
[0114] ナフタレンのピークの溶出時間につ 、て初期状態からの変化をみた結果を図 1に 示す。図 1から分力るように、カラムに対してアルカリ性溶液を通液するとピークの溶 出時間は次第に早くなる。これは、シリカゲル自身が溶解するためと考えられる。
[0115] 実施例 1〜6で得られた充填剤のように、一般式 [I]又は一般式 [II]に示すアルキ ルジシランィ匕合物を用いてシリカゲル表面に化学修飾を施した後にォクタデシル基 を導入したものは、アルカリ性溶液を通液してもナフタレンのピークの溶出時間の変 化は少なぐピーク時間の維持率が高い。すなわち耐アルカリ性が高い。
[0116] 一方、比較例 1で得られた充填剤のように、シリカゲルに直接にォクタデシル基を導 入する化学修飾を行ったものは、アルカリ性溶液を通液するとナフタレンのピークの 溶出時間の変化が大きぐピーク時間の維持率が低い。すなわち耐アルカリ性が十 分ではない。また比較例 2で得られた充填剤のように、一般式 [I]又は一般式 [II]に 示すアルキルジシランィ匕合物に代えて単純な構造を持つメチルトリクロロシランでシリ 力ゲルを表面修飾してもその効果は少ないことが分かる。
[0117] 以上より、一般式 [I]又は一般式 [II]のアルキルジシランィ匕合物のように、構造内部 に炭化水素鎖を有するアルキルジシランィ匕合物を用いてシリカゲル表面に化学修飾 を行うことにより、耐アルカリ性が大きく向上することがわかる。
[0118] アルカリ性移動相の诵液前後のクロマトグラグラフィーチャート 実施例 1と比較例 1で得られた各液体クロマトグラフィー用充填剤につ 、て、上記の ようにしてアルカリ性移動相を 11時間通液した前後にカラム標準試験を行った際のク 口マトダラグラフィーチャートを図 2及び図 3に示す。図 2の (A)は実施例 1の充填剤 にアルカリ性移動相を通液する前のクロマトグラフィーチャートであり、図 2の（B)は実 施例 1の充填剤にアルカリ性移動相を通液した後のクロマトグラフィーチャートである 。図 3の (A)は比較例 1の充填剤にアルカリ性移動相を通液する前のクロマトグラフィ 一チャートであり、図 3の（B)は比較例 1の充填剤にアルカリ性移動相を通液した後 のクロマトグラフィーチャートである。
[0119] 図 2に示すように、実施例 1の充填剤は、 11時間のアルカリ通液により、ピークの溶 出時間だけではなくピークの形状にっ 、ても殆ど変化しな 、。
[0120] 一方、比較例 1の充填剤は、 11時間のアルカリ通液により、ピーク溶出時間が早く なるとともに、リーディングが起こりピークの形状が崩れている。このことからも、一般式 [I]又は一般式 [II]に示すアルキルジシランィ匕合物を用いてシリカゲル表面に化学修 飾を行うことが耐アルカリ性向上効果に大きく寄与することがわかる。
[0121] ま の沏 I定
実施例 1〜5、及び比較例 1、 2で得られた修飾シリカゲルについて、第 2工程後の アルキルジシランィ匕合物の重合体の被膜が形成された段階のもの、及び第 3工程後 のアルキルモノシランィ匕合物により修飾された最終品の双方の炭素元素比率を測定 した。結果を以下の表 1に示す。
[0122] [表 1]
例 炭素含有比率 （％)
(第 1段修飾で使用した化合物） 第 2工程後 第 3工程後 実施例 1 1. 1 1 7. 6 ビス （卜 リ ク ロロシリル）メタン
実施例 2 1 . 8 1 9. 0 ビス（ト リ クロロシリル）ェ夕ン
実施例 3 2. 4 1 7. 5 ビス （ト リ クロロシリル）プロパン
実施例 4 4. 5 1 4. 6 ビス （ト リ ク ロロシリル）へキサン
実施例 5 5. 6 1 4. 7 ビス （ト リ ク ロロシリル）オクタン
比較例 1 ― 1 6. 5 なし
比較例 2 0. 9 1 7. 2 メチル ト リ ク ロロ シラン
[0123] また、実施例 2では、使用したビス（トリクロロシリル)ェタンとシリカゲルとの重量比（ ビス（トリクロロシリル）ェタン Zシリカゲル）は 0.19であったが、この比を 0.10とした 場合、及び 0.38とした場合のそれぞれについて実施例 2と同様にして第 3工程まで 行 、修飾シリカゲルを得た。
[0124] これらにっ 、て、第 2工程後の修飾シリカゲルの炭素含有率、細孔直径、及びビス ( トリクロロシリル)ェタンの重合体の膜厚、並びに第 3工程後の修飾シリカゲルの炭素 含有率を測定した。結果を以下の表 2に示す。
[0125] [表 2]
Figure imgf000025_0001
また、修飾して ヽな 、原料シリカゲル（ダイソ一ゲル SP— 120— 5P)、及び上記 3 種の修飾シリカゲルの細孔直径の分布を図 4に示す。細孔直径の分布曲線は、ビス (トリクロロシリル)ェタン Zシリカゲル重量比が多いほど直径が小さくなる方向にシフト しており、細孔内に均一に重合体被膜が形成されたことが分かる。

Claims

請求の範囲 [1] シリカゲル表面の一部又は全部が、下記一般式 [I]で表される化合物及び下記一 般式 [II]で表される化合物力 なる群より選ばれる少なくとも 1種のアルキルジシラン 化合物の重合体又は共重合体で覆われた修飾シリカゲル。
[化 1]
Figure imgf000026_0001
(式中、 X1は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数] '4のァ ルコキシ基を示し、 nは 1〜10の整数を示す。 )
[化 2]
Figure imgf000026_0002
(式中、 X2は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数 1〜4のァ ルコキシ基を示し、 R1は、同一又は異なって、炭素数 1〜30のアルキル基を示し、 m は 1〜 10の整数を示す。 )
[2] 上記重合体又は共重合体とシリカゲルとがシロキサン結合で結合している請求項 1 に記載の修飾シリカゲル。
[3] シリカゲルに対する上記重合体又は共重合体の重量比（重合体又は共重合体 Z シリカゲル）が 0. 01〜10である請求項 1又は 2に記載の修飾シリカゲル。
[4] シリカゲルを覆う上記重合体又は共重合体の厚みが 2〜20Aである請求項 1〜3 の!、ずれかに記載の修飾シリカゲル。
[5] 請求項 1〜4のいずれかに記載の修飾シリカゲルの表面の一部又は全部のシラノ ール基力 下記一般式 [III]で表されるアルキルモノシラン化合物で修飾されている 力 又は、下記一般式 [III]において R2が炭素数 4〜30のアルキル基を示すアルキ ルモノシランィ匕合物で修飾され、さらに下記一般式 [III]において R2が炭素数 1〜3の アルキル基を示すアルキルモノシラン化合物で修飾されている修飾シリカゲル。
[化 3]
Figure imgf000027_0001
(式中、 X3は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数 1〜4のァ ルコキシ基を示し、 R2は、同一又は異なって、炭素数 1〜30のアルキル基を示す。） シリカゲルと、下記一般式 [I]で表される化合物及び下記一般式 [II]で表される化 合物からなる群より選ばれる少なくとも 1種のアルキルジシランィ匕合物とを反応させて 、シリカゲルのシラノール基をこのアルキルジシランィ匕合物で修飾する第 1工程と、 第 1工程の反応生成物と水とを反応させることにより、アルキルジシランィ匕合物を重 合又は共重合させる第 2工程と
を含む方法により得られる修飾シリカゲル。
[化 4]
X1 -X [I]
Figure imgf000027_0002
(式中、 X1は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数] '4のァ ルコキシ基を示し、 nは 1〜10の整数を示す。 )
[化 5]
Figure imgf000027_0003
(式中、 X2は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数 1〜4のァ ルコキシ基を示し、 R1は、同一又は異なって、炭素数 1〜30のアルキル基を示し、 m は 1〜 10の整数を示す。 )
[7] 第 1工程におけるアルキルジシランィ匕合物の使用量力 シリカゲルに対するアルキ ルジシラン化合物の重量比（アルキルジシラン化合物 Zシリカゲル）にして 0. οι〜ι
0である請求項 6に記載の修飾シリカゲル。
[8] シリカゲルと、下記一般式 [I]で表される化合物及び下記一般式 [Π]で表される化 合物からなる群より選ばれる少なくとも 1種のアルキルジシランィ匕合物とを反応させて 、シリカゲルのシラノール基をこのアルキルジシランィ匕合物で修飾する第 1工程と、 第 1工程の反応生成物と水とを反応させることにより、アルキルジシランィ匕合物を重 合又は共重合させる第 2工程と
第 2工程の反応生成物と下記一般式 [III]で表されるアルキルモノシランィ匕合物とを 反応させるか、又は、第 2工程の反応生成物と下記一般式 [III]において R2が炭素数 4〜30のアルキル基を示すアルキルモノシランィ匕合物とを反応させ、さらに下記一般 式 [III]において R2が炭素数 1〜3のアルキル基を示すアルキルモノシラン化合物と 反応させることにより、残存するシラノール基をアルキルモノシランィヒ合物で修飾する 第 3工程と
を含む方法により得られる修飾シリカゲル。
[化 6]
X1 X1 X1—— Si [ CH2)—— Si X1 [
Figure imgf000028_0001
(式中、 X1は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数 1〜4のァ ルコキシ基を示し、 nは 1〜10の整数を示す。 )
[化 7]
Figure imgf000029_0001
(式中、 X2は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数 1〜4のァ ルコキシ基を示し、 R1は、同一又は異なって、炭素数 1〜30のアルキル基を示し、 m は 1〜 10の整数を示す。 )
[化 8]
Figure imgf000029_0002
(式中、 X3は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数 1〜4のァ ルコキシ基を示し、 R2は、同一又は異なって、炭素数 1〜30のアルキル基を示す。） [9] 第 1工程におけるアルキルジシランィ匕合物の使用量力 シリカゲルに対するアルキ ルジシラン化合物の重量比（アルキルジシラン化合物 Zシリカゲル）にして 0. 01〜1
0である請求項 8に記載の修飾シリカゲル。
[10] シリカゲルと、下記一般式 [I]で表される化合物及び下記一般式 [II]で表される化 合物からなる群より選ばれる少なくとも 1種のアルキルジシランィ匕合物とを反応させて
、シリカゲルのシラノール基をこのアルキルジシランィ匕合物で修飾する第 1工程と、 第 1工程の反応生成物と水とを反応させることにより、アルキルジシランィ匕合物を重 合又は共重合させる第 2工程と
を含む修飾シリカゲルの製造方法。
[化 9]
Figure imgf000029_0003
(式中、 x1は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、もしくは炭素数] '4の アルコキシ基を示し、 nは 1〜10の整数を示す。 )
[化 10]
Figure imgf000030_0001
(式中、 X2は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、もしくは炭素数 1〜4の アルコキシ基を示し、 R1は、同一又は異なって、炭素数 1〜30のアルキル基を示し、 mは 1〜10の整数を示す。 )
[11] 第 1工程の反応温度が 60〜200°Cであり、第 2工程の反応温度が 30〜200°Cであ る請求項 10に記載の方法。
[12] 第 1工程におけるアルキルジシランィ匕合物の使用量力 シリカゲルに対するアルキ ルジシラン化合物の重量比（アルキルジシラン化合物 Zシリカゲル）にして 0. 01〜1 0である請求項 10又は 11に記載の方法。
[13] 第 2工程の反応生成物と下記一般式 [III]で表されるアルキルモノシランィ匕合物とを 反応させるか、又は、第 2工程の反応生成物と下記一般式 [III]において R2が炭素数 4〜30のアルキル基を示すアルキルモノシランィ匕合物とを反応させ、さらに下記一般 式 [III]において R2が炭素数 1〜3のアルキル基を示すアルキルモノシラン化合物と 反応させることにより、残存するシラノール基をこのアルキルモノシランィ匕合物で修飾 する第 3工程を含む請求項 10〜12のいずれかに記載の方法。
[化 11]
Figure imgf000030_0002
(式中、 X3は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数 1〜4のァ ルコキシ基を示し、 R2は、同一又は異なって、炭素数 1〜30のアルキル基を示す。）
[14] 請求項 1〜9のいずれかに記載の修飾シリカゲルを含むクロマトグラフィー用担体。
[15] 請求項 14に記載のクロマトグラフィー用担体が充填された液体クロマトグラフィー用 カラム。
[16] 請求項 14に記載のクロマトグラフィー用担体を用いて試料を分析又は分画する方 法。
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