充填剤の製造方法、充填剤及びカラム
【課題】本発明は、耐久性に優れ、ヒドロキシル基の残存量を減少させると共に、イオン交換基を導入することが可能な充填剤の製造方法、該充填剤の製造方法を用いて製造されている充填剤及び該充填剤が充填されているカラムを提供することを目的とする。
【解決手段】充填剤の製造方法は、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物と反応させる第二の工程と、ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物と反応させた無機粒子を脱保護することにより１級アミノ基を生成させる第三の工程を有する。
【解決手段】充填剤の製造方法は、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物と反応させる第二の工程と、ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物と反応させた無機粒子を脱保護することにより１級アミノ基を生成させる第三の工程を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充填剤の製造方法、充填剤及びカラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体クロマトグラフィーで用いられるカラムに充填される充填剤として、シリカゲルの表面のシラノール基を各種のシランカップリング剤でシリル化することにより化学修飾したものが汎用されている。シランカップリング剤としては、オクタデシルクロロシラン化合物、オクチルクロロシラン化合物、ブチルクロロシラン化合物、シアノプロピルクロロシラン化合物、フェニルクロロシラン化合物等が挙げられ、中でもオクタデシルクロロシラン化合物が最も広範に使用されている。
【０００３】
しかしながら、このような充填剤は、シリカゲルの表面にシラノール基が残存するという問題がある。
【０００４】
特許文献１には、化学修飾されたシリカゲル又は多孔質ガラスに残存したシラノール基と、エンドキャップ剤を気相中２５０℃以上の反応温度で反応させる方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、このような方法を用いると、シリカゲル又は多孔質ガラスの表面にイオン交換基を導入することができないことに加え、耐久性が低いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２１２０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、耐久性に優れ、ヒドロキシル基の残存量を減少させると共に、イオン交換基を導入することが可能な充填剤の製造方法、該充填剤の製造方法を用いて製造されている充填剤及び該充填剤が充填されているカラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、充填剤の製造方法において、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物と反応させる第二の工程と、該化合物と反応させた無機粒子を脱保護することにより１級アミノ基を生成させる第三の工程を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の充填剤の製造方法において、前記化合物は、一般式
【００１０】
【化１】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、クロロ基又は炭素数が１以上４以下のアルキル基であり、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、保護基であり、ｍは１以上２０以下の整数であり、ｎは１以上２０以下の整数である。）
で表されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、充填剤の製造方法において、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、１級アミノ基と反応することが可能な基を有する第一の化合物と反応させる第二の工程と、該第一の化合物と反応させた無機粒子を、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第三の工程を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の充填剤の製造方法において、前記第一の化合物は、一般式
【００１３】
【化２】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、クロロ基又は炭素数が１以上４以下のアルキル基であり、ｌは１以上６０以下の整数である。）
で表され、前記１級ジアミンは、一般式
【００１４】
【化３】
（式中、ｍは１以上２０以下の整数であり、ｎは１以上２０以下の整数である。）
で表され、前記１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物は、一般式
【００１５】
【化４】
（式中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｘ−は、１価の陰イオンであり、ｌ及びｍは、それぞれ独立に、１以上２０以下の整数であり、ｎは０以上２０以下の整数である。）
で表されることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、充填剤の製造方法において、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第二の工程を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の充填剤の製造方法において、前記化合物は、一般式
【００１８】
【化５】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、クロロ基又は炭素数が１以上４以下のアルキル基であり、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立に、炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｘ−は、１価の陰イオンであり、ｌ及びｍは、それぞれ独立に、１以上２０以下の整数であり、ｎは１以上２０以下の整数である。）
で表されることを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の充填剤の製造方法において、前記第一の工程は、前記ヒドロキシル基を有する無機粒子を、前記炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤と反応させる工程と、該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、アルケニル基又はアルキニル基を有さないシランカップリング剤と反応させる工程を含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、充填剤の製造方法において、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、１級アミノ基と反応することが可能な基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第二の工程を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の充填剤の製造方法において、前記１級ジアミンは、一般式
【００２２】
【化６】
（式中、ｍは１以上２０以下の整数であり、ｎは１以上２０以下の整数である。）
で表され、前記１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物は、一般式
【００２３】
【化７】
（式中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｘ−は、１価の陰イオンであり、ｌ及びｍは、それぞれ独立に、１以上２０以下の整数であり、ｎは０以上２０以下の整数である。）
で表されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９に記載の充填剤の製造方法において、前記第一の工程は、前記ヒドロキシル基を有する無機粒子を、前記１級アミノ基と反応することが可能な基を有するシランカップリング剤と反応させる工程と、該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、１級アミノ基と反応することが可能な基を有さないシランカップリング剤と反応させる工程を含むことを特徴とする。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、充填剤において、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の充填剤の製造方法を用いて製造されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１２に記載の発明は、カラムにおいて、請求項１１に記載の充填剤が充填されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、耐久性に優れ、ヒドロキシル基の残存量を減少させると共に、イオン交換基を導入することが可能な充填剤の製造方法、該充填剤の製造方法を用いて製造されている充填剤及び該充填剤が充填されているカラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】分析例１の分析結果を示す図である。
【図２】分析例２の分析結果を示す図である。
【図３】分析例３の分析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００３０】
本発明の充填剤の製造方法の第一の実施形態は、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、炭素数が２〜８のアルケニル基及び／又は炭素数が２〜７のアルキニル基を有するシランカップリング剤（以下、第一のシランカップリング剤という）を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物と反応させる第二の工程と、ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物と反応させた無機粒子を脱保護することにより１級アミノ基を生成させる第三の工程を有する。このように、無機粒子の表面に、ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物由来の基を導入する前に、無機粒子の表面近傍に存在するヒドロキシル基と、シランカップリング剤を反応させるため、無機粒子の表面近傍のヒドロキシル基の残存量を減少させると共に、１級アミノ基を導入することができる。
【００３１】
保護基としては、特に限定されないが、トリメチルシリル基、ｔ−ブトキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基、９−フルオレニルメチルオキシカルボニル基、２，２，２−トリクロロエトキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基、トリフルオロアセチル基、ｐ−トルエンスルホニル基、２−ニトロベンゼンスルホニル基等が挙げられる。また、同一の窒素原子に結合しているＲ３及びＲ４は、環を形成していてもよく、このような保護基としては、特に限定されないが、フタロイル基等が挙げられる。
【００３２】
ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物としては、特に限定されないが、一般式（１）で表される化合物が好ましい。
【００３３】
一般式（１）で表される化合物としては、特に限定されないが、３−［Ｎ，Ｎ−ビス（トリメチルシリル）アミノ］プロピルジメチルシラン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００３４】
一般式（１）で表される化合物において、ｎが２〜２０である場合は、複数のＲ３及びｍは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００３５】
なお、ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物と反応させた無機粒子を脱保護する前に、公知の方法を用いて、無機粒子に残存したシランカップリング剤由来のシラノール基を封鎖してもよい。
【００３６】
本発明の充填剤の製造方法の第二の実施形態は、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、第一のシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、１級アミノ基と反応することが可能な基を有する第一の化合物と反応させる第二の工程と、第一の化合物と反応させた無機粒子を、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第三の工程を有する。このように、無機粒子の表面に、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物由来の基を導入する前に、無機粒子の表面近傍に存在するヒドロキシル基と、シランカップリング剤を反応させるため、無機粒子の表面近傍のヒドロキシル基の残存量を減少させると共に、１級アミノ基、スルホン酸基、カルボキシル基又は４級アンモニウム塩基を導入することができる。
【００３７】
１級アミノ基と反応することが可能な基としては、特に限定されないが、エポキシ基、ハロゲン基、クロロカルボニル基、カルボキシル基、イソシアネート基等が挙げられる。
【００３８】
ヒドロシリル基と、１級アミノ基と反応することが可能な基とを有する第一の化合物としては、特に限定されないが、一般式（２）で表される化合物が好ましい。
【００３９】
一般式（２）で表される化合物としては、特に限定されないが、５，６−エポキシヘキシルジメチルシラン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００４０】
１級ジアミンとしては、特に限定されないが、一般式（３）で表される化合物が好ましい。
【００４１】
一般式（３）で表される化合物において、ｎが２〜２０である場合は、複数のｍは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００４２】
一般式（３）で表される化合物としては、特に限定されないが、ペンタエチレンヘキサミン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００４３】
１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物としては、特に限定されないが、スルファニル酸等が挙げられる。
【００４４】
１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物としては、特に限定されないが、４−アミノ酪酸等が挙げられる。
【００４５】
１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物としては、特に限定されないが、一般式（４）で表される化合物が好ましい。
【００４６】
４級アンモニウム塩基の対イオンとしては、１価の陰イオンであれば、特に限定されないが、塩化物イオン等が挙げられる。
【００４７】
一般式（４）で表される化合物において、ｎが２〜２０である場合は、複数のＲ１及びｍは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００４８】
一般式（４）で表される化合物としては、特に限定されないが、３−アミノプロピルトリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００４９】
なお、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる前に、公知の方法を用いて、無機粒子に残存したシランカップリング剤由来のシラノール基を封鎖してもよい。
【００５０】
本発明の充填剤の製造方法の第三の実施形態は、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、第一のシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第二の工程を有する。このように、無機粒子の表面に、ヒドロシリル基と、４級アンモニウム塩基を有する化合物由来の基を導入する前に、無機粒子の表面近傍に存在するヒドロキシル基と、シランカップリング剤を反応させるため、無機粒子の表面近傍のヒドロキシル基の残存量を減少させると共に、４級アンモニウム塩基を導入することができる。
【００５１】
ヒドロシリル基と、４級アンモニウム塩基を有する化合物としては、特に限定されないが、一般式（５）で表される化合物が好ましい。
【００５２】
一般式（５）で表される化合物において、ｎが２〜２０である場合は、複数のＲ３及びｍは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００５３】
一般式（５）で表される化合物としては、特に限定されないが、二種以上併用してもよい。
【００５４】
なお、シランカップリング剤と反応させた無機粒子をヒドロシリル基と、４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させると反応させる前に、公知の方法を用いて、無機粒子に残存したシランカップリング剤由来のシラノール基を封鎖してもよい。
【００５５】
本発明の充填剤の製造方法の第一、第二、第三の実施形態の第一の工程で、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、シランカップリング剤と反応させる際には、公知の方法を用いることができ、例えば、トルエン等の溶媒の存在下、０〜４００℃で３０分〜７２時間反応させる。
【００５６】
本発明の充填剤の製造方法の第一、第二、第三の実施形態の第二の工程で、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基を有する化合物と反応させる際には、公知の方法を用いることができ、例えば、トルエン等の溶媒の存在下、５０〜３００℃で２時間以上反応させる。触媒としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム又は白金の化合物を用いることができるが、パラジウム化合物又は白金化合物が好ましい。パラジウム化合物としては、特に限定されないが、塩化パラジウム（ＩＩ）、塩化テトラアンミンパラジウム（ＩＩ）酸アンモニウム、酸化パラジウム（ＩＩ）、水酸化パラジウム（ＩＩ）等が挙げられる。白金化合物としては、特に限定されないが、塩化白金（ＩＩ）、テトラクロロ白金酸（ＩＩ）、塩化白金（ＩＶ）、ヘキサクロロ白金酸（ＩＶ）、ヘキサクロロ白金酸（ＩＶ）アンモニウム、酸化白金（ＩＩ）、水酸化白金（ＩＩ）、二酸化白金（ＩＶ）、酸化白金（ＩＶ）、二硫化白金（ＩＶ）、硫化白金（ＩＶ）、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸カリウム等が挙げられる。
【００５７】
本発明の充填剤の製造方法の第二の実施形態の第三の工程で、ヒドロシリル基と、１級アミノ基と反応することが可能な基を有する第一の化合物と反応させた無機粒子を、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる際には、公知の方法を用いることができる。例えば、一般式（３）又は（４）で表される化合物を溶解させた水又は水とメタノールの混合溶媒中に、一般式（２）で表される化合物と反応させた無機粒子を入れて加熱する方法が挙げられる。
【００５８】
本発明の充填剤の製造方法の第一の実施形態の第三の工程で、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物と反応させた無機粒子を脱保護する際には、公知の方法を用いることができる。例えば、一般式（１）で表される化合物と反応させた無機粒子をメタノール中で加熱する方法が挙げられる。
【００５９】
第一のシランカップリング剤が、炭素数が９以上のアルケニル基を有する場合及び／又は炭素数が８以上のアルキニル基を有する場合は、立体障害のため、ヒドロキシル基を有する無機粒子と、シランカップリング剤の反応が進行しにくくなる。
【００６０】
一般式（１）、（２）又は（５）で表される化合物において、Ｒ１又はＲ２が、炭素数が５以上のアルキル基であると、立体障害のため、炭素数が２〜８のアルケニル基及び／又は炭素数が２〜７のアルキニル基が導入された無機粒子と、一般式（１）、（２）又は（５）で表される化合物の反応が進行しにくくなる。
【００６１】
本発明の充填剤の製造方法の第一、第二、第三の実施形態の第一の工程で、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、第一のシランカップリング剤のみと反応させてもよいが、アルケニル基の導入量を制御できることから、第一のシランカップリング剤及びアルケニル基又はアルキニル基を有さないシランカップリング剤（以下、第二のシランカップリング剤という）と反応させることが好ましい。このとき、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、所定量の第一のシランカップリング剤と反応させた後、過剰量の第二のシランカップリング剤と反応させることがさらに好ましい。これにより、無機粒子の表面のアルケニル基及び／又はアルキニル基の導入量を制御すると共に、ヒドロキシル基の残存量を減少させることができる。
【００６２】
なお、本発明の充填剤の製造方法の第二の実施形態においては、第二の工程と第三の工程の間で、ヒドロキシル基を有する無機粒子を第二のシランカップリング剤と反応させてもよい。
【００６３】
また、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、第一のシランカップリング剤及び／又は第二のシランカップリング剤と複数回反応させてもよい。
【００６４】
ヒドロキシル基を有する無機粒子としては、特に限定されないが、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、ゼオライト等が挙げられる。中でも、シリカゲル、多孔質ガラス、モノリスシリカ等のヒドロキシル基を有する多孔質粒子が好ましい。
【００６５】
ヒドロキシル基を有する無機粒子は、平均粒子径が１〜２００μｍであることが好ましく、３〜５０μｍがさらに好ましい。また、ヒドロキシル基を有する多孔質粒子は、細孔径が１〜１００ｎｍであることが好ましく、４〜５０ｎｍがさらに好ましい。さらに、ヒドロキシル基を有する多孔質粒子は、比表面積が５０〜８００ｍ２／ｇであることが好ましく、１００〜６００ｍ２／ｇがさらに好ましい。
【００６６】
本願の明細書及び請求の範囲において、ヒドロキシル基を有する無機粒子は、ヒドロキシル基を有する無機粒子とヒドロキシル基を有するシランカップリング剤を反応させることにより得られる粒子等のヒドロキシル基を有する有機無機ハイブリッド粒子を含む。
【００６７】
第一のシランカップリング剤としては、特に限定されないが、一般式
【００６８】
【化８】
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の少なくとも一つは、炭素数が２〜８のアルケニル基又は炭素数が２〜７のアルキニル基であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の少なくとも一つは、水素原子、ハロゲン基、ヒドロキシル基又は炭素数が１〜４のアルコキシル基であり、上記以外のＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、炭素数が１〜８の置換若しくは無置換のアルキル基、炭素数が２〜８の置換アルケニル基、炭素数が２〜７の置換アルキニル基又は炭素数が６〜１２の置換若しくは無置換のアリール基である。）
で表される化合物、一般式
【００６９】
【化９】
（式中、ｎは、１〜１００であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の少なくとも一つは、炭素数が２〜８のアルケニル基又は炭素数が２〜７のアルキニル基であり、上記以外のＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン基、ヒドロキシル基、ビニルジメチルシロキシ基、炭素数が１〜４のアルコキシル基、炭素数が１〜８の置換若しくは無置換のアルキル基、炭素数が２〜８の置換アルケニル基、炭素数が２〜７の置換アルキニル基又は炭素数が６〜１２の置換若しくは無置換のアリール基であり、複数のＲ１及びＲ３並びに複数存在する場合のＲ３は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。）
で表される化合物、一般式
【００７０】
【化１０】
（式中、ｎは、３〜５０であり、複数のＲ１及びＲ２の少なくとも一つは、炭素数が２〜８のアルケニル基又は炭素数が２〜７のアルキニル基であり、上記以外のＲ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン基、ヒドロキシル基、炭素数が１〜４のアルコキシル基、炭素数が１〜８の置換若しくは無置換のアルキル基、炭素数が２〜８の置換アルケニル基、炭素数が２〜７の置換アルキニル基又は炭素数が６〜１２の置換若しくは無置換のアリール基であり、Ｘは、オキシ基又はイミノ基である。）
で表される化合物、一般式
【００７１】
【化１１】
（式中、複数のＲ１、Ｒ２及びＲ３の少なくとも一つは、炭素数が２〜８のアルケニル基又は炭素数が２〜７のアルキニル基であり、上記以外のＲ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン基、ヒドロキシル基、炭素数が１〜４のアルコキシル基、炭素数が１〜８の置換若しくは無置換のアルキル基、炭素数が２〜８の置換アルケニル基、炭素数が２〜７の置換アルキニル基又は炭素数が６〜１２の置換若しくは無置換のアリール基であり、Ｘは、単結合、イミノ基又は一般式
【００７２】
【化１２】
（式中、Ｒ４及びＲ５は、それぞれ独立に、水素原子又はトリメチルシリル基であり、ｎは、１〜８の整数である。）
で表される基である。）
で表される化合物、１，１−ビス（トリメトキシシリルメチル）エチレン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００７３】
なお、一般式（６）〜（９）において、炭素数が２〜８のアルケニル基又は炭素数が２〜７のアルキニル基としては、ヒドロシリル基を有する化合物とのヒドロシリル化反応が可能であれば、特に限定されないが、ビニル基、エチニル等が挙げられる。また、ハロゲン基としては、無機粒子が有するヒドロキシル基との縮合反応が可能であれば、特に限定されないが、クロロ基、ブロモ基、ヨード基等が挙げられる。さらに、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基における置換基としては、反応を阻害しない置換基であれば、特に限定されないが、シアノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミド基、イミド基、スルホ基、アミノ基、グリセロイル基等が挙げられる。
【００７４】
一般式（６）で表される化合物としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルフェニルメチルシラン、ビニルフェニルメチルクロロシラン、ビニルフェニルジエトキシシラン、ビニルフェニルジクロロシラン、ビニルジフェニルクロロシラン、ビニルジフェニルエトキシシラン、ビニルオクチルジクロロシラン、ビニルジメチルシラン、ビニルジメチルクロロシラン、ジビニルジクロロシラン、トリビニルクロロシラン、トリビニルメトキシシラン、トリビニルエトキシシラン、トリビニルシラン等が挙げられる。
【００７５】
一般式（７）で表される化合物としては、１，５−ジビニル−３，３−ジフェニル−１，１，５，５−テトラメチルトリシロキサン等が挙げられる。
【００７６】
一般式（８）で表される化合物としては、１，３，５−トリビニル−１，３，５−トリメチルシクロトリシロキサン、１，３，５−トリビニル−１，３，５−トリメチルシクロトリシラザン等が挙げられる。
【００７７】
一般式（９）で表される化合物としては、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシラザン等が挙げられる。
【００７８】
第二のシランカップリング剤としては、特に限定されないが、一般式
【００７９】
【化１３】
（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、炭素数が１〜９のアルキル基であり、Ｘは、単結合又はイミノ基である。）
で表される化合物、一般式
【００８０】
【化１４】
（式中、ｎは、０〜５０であり、複数のＲ１、Ｒ２及びＲ３のうち、１〜３個は、水素原子又は炭素数が１〜４のアルコキシル基であり、上記以外のＲ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、炭素数が１〜９のアルキル基である。）
で表される化合物、一般式
【００８１】
【化１５】
（式中、ｎは、１〜５０であり、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、炭素数が１〜９のアルキル基である。）
で表される化合物、一般式
【００８２】
【化１６】
（式中、ｎは、３〜１０であり、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、炭素数が１〜９のアルキル基であり、Ｘは、オキシ基又はイミノ基である。）
で表される化合物等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００８３】
一般式（１０）で表される化合物としては、ヘキサメチルジシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられる。
【００８４】
一般式（１１）で表される化合物としては、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルメチルシラン、トリエチルシラン、トリメチルメトキシシラン、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，１，３，３，５，５−ヘキサメチルトリシロキサン、１，３−ジメトキシテトラメチルジシロキサン等が挙げられる。
【００８５】
一般式（１２）で表される化合物としては、ヘキサメチルジシロキサン、テトラデカメチルヘキサシロキサン等が挙げられる。
【００８６】
一般式（１３）で表される化合物としては、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシラザン等が挙げられる。
【００８７】
本発明の充填剤の製造方法の第四の実施形態は、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、１級アミノ基と反応することが可能な基を有するシランカップリング剤（以下、第三のシランカップリング剤という）を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第二の工程を有する。このように、無機粒子の表面に、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物由来の基を導入する前に、無機粒子の表面近傍に存在するヒドロキシル基と、シランカップリング剤を反応させるため、無機粒子の表面近傍のヒドロキシル基の残存量を減少させると共に、１級アミノ基、スルホン酸基、カルボキシル基又は４級アンモニウム塩基を導入することができる。
【００８８】
１級アミノ基と反応することが可能な基としては、特に限定されないが、エポキシ基、ハロゲン基、クロロカルボニル基、カルボキシル基、イソシアネート基等が挙げられる。
【００８９】
１級ジアミンとしては、特に限定されないが、一般式（３）で表される化合物が好ましい。
【００９０】
一般式（３）で表される化合物において、ｎが２〜２０である場合は、複数のｍは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００９１】
一般式（３）で表される化合物としては、特に限定されないが、ペンタエチレンヘキサミン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００９２】
１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物としては、特に限定されないが、スルファニル酸等が挙げられる。
【００９３】
１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物としては、特に限定されないが、４−アミノ酪酸等が挙げられる。
【００９４】
１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物としては、特に限定されないが、一般式（４）で表される化合物が好ましい。
【００９５】
４級アンモニウム塩基の対イオンとしては、１価の陰イオンであれば、特に限定されないが、塩化物イオン等が挙げられる。
【００９６】
一般式（４）で表される化合物において、ｎが２〜２０である場合は、複数のＲ１及びｍは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００９７】
一般式（４）で表される化合物としては、特に限定されないが、３−アミノプロピルトリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００９８】
なお、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる前に、公知の方法を用いて、無機粒子に残存したシランカップリング剤由来のシラノール基を封鎖してもよい。
【００９９】
本発明の充填剤の製造方法の第四の実施形態の第一の工程で、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、シランカップリング剤と反応させる際には、公知の方法を用いることができ、例えば、トルエン等の溶媒の存在下、０〜４００℃で３０分〜７２時間反応させる。
【０１００】
本発明の充填剤の製造方法の第四の実施形態の第二の工程で、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる際には、公知の方法を用いることができる。例えば、一般式（３）又は（４）で表される化合物を溶解させた水又は水とメタノールの混合溶媒中に、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を入れて加熱する方法が挙げられる。
【０１０１】
本発明の充填剤の製造方法の第四の実施形態の第一の工程で、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、第三のシランカップリング剤のみと反応させてもよいが、１級アミノ基と反応することが可能な基の導入量を制御できることから、第三のシランカップリング剤及び１級アミノ基と反応することが可能な基を有さないシランカップリング剤（以下、第四のシランカップリング剤という）と反応させることが好ましい。このとき、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、所定量の第三のシランカップリング剤と反応させた後、過剰量の第四のシランカップリング剤と反応させることがさらに好ましい。これにより、無機粒子の表面の１級アミノ基と反応することが可能な基の導入量を制御すると共に、ヒドロキシル基の残存量を減少させることができる。
【０１０２】
なお、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、第三のシランカップリング剤及び／又は第四のシランカップリング剤と複数回反応させてもよい。
【０１０３】
ヒドロキシル基を有する無機粒子としては、特に限定されないが、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、ゼオライト等が挙げられる。中でも、シリカゲル、多孔質ガラス、モノリスシリカ等のヒドロキシル基を有する多孔質粒子が好ましい。
【０１０４】
ヒドロキシル基を有する無機粒子は、平均粒子径が１〜２００μｍであることが好ましく、３〜５０μｍがさらに好ましい。また、ヒドロキシル基を有する多孔質粒子は、細孔径が１〜１００ｎｍであることが好ましく、４〜５０ｎｍがさらに好ましい。さらに、ヒドロキシル基を有する多孔質粒子は、比表面積が５０〜８００ｍ２／ｇであることが好ましく、１００〜６００ｍ２／ｇがさらに好ましい。
【０１０５】
本願の明細書及び請求の範囲において、ヒドロキシル基を有する無機粒子は、ヒドロキシル基を有する無機粒子とヒドロキシル基を有するシランカップリング剤を反応させることにより得られる粒子等のヒドロキシル基を有する有機無機ハイブリッド粒子を含む。
【０１０６】
第三のシランカップリング剤としては、特に限定されないが、３−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【０１０７】
第四のシランカップリング剤としては、特に限定されないが、第二のシランカップリング剤と同様の化合物を用いることができる。
【０１０８】
本発明のカラムは、本発明の充填剤の製造方法を用いて製造されている充填剤が充填されており、液体クロマトグラフィーに適用して、糖、ヌクレオチド糖の試料を分析又は分取することができる。
【実施例】
【０１０９】
以下、本発明の実施例について、さらに詳しく説明する。なお、本発明は、これにより限定されるものではない。
【０１１０】
［実施例１］
平均粒子径が５μｍ、比表面積が４５０ｍ２／ｇのシリカゲル１５ｇを脱水トルエン６０ｍＬ中に分散させた。次に、ピリジン５．７９ｍＬ及びビニルトリクロロシラン３．１２ｍＬを加え、３時間加熱還流した後、冷却し、ろ過した。得られた残渣を、トルエン１００ｍＬ、アセトニトリル１００ｍＬ及び６０質量％アセトニトリル水溶液１００ｍＬで洗浄した。さらに、６０質量％アセトニトリル水溶液１００ｍＬ中に分散させ、室温で１．５時間撹拌し、ろ過した。得られた残渣を、６０質量％アセトニトリル水溶液１００ｍＬ及びメタノール１００ｍＬで洗浄した後、１２０℃で１０時間減圧乾燥させた。得られた粒子は、炭素の含有量が４．００質量％であった。
【０１１１】
得られた粒子２ｇをアンプルに入れ、１２０℃で１０時間減圧乾燥させた。アンプルを冷却した後、窒素雰囲気下でジメチルジメトキシシラン０．４１６ｍＬを加えて密閉し、３５０℃で６時間反応させた。さらに、生成物を取り出し、クロロホルム２０ｍＬ及びメタノール２０ｍＬで洗浄した後、１２０℃で１０時間減圧乾燥させた。
【０１１２】
得られた粒子０．７ｇを脱水トルエン３ｍＬ中に分散させた後、３−［Ｎ，Ｎ−ビス（トリメチルシリル）アミノ］プロピルジメチルシラン３．０ｍＬを加えて撹拌した。次に、塩化白金酸の３質量％トルエン溶液８．０μＬを加えて、７０℃で８時間反応させた後、冷却し、ろ過した。得られた残渣をクロロホルム１０ｍＬ及びメタノール１０ｍＬで洗浄した後、１２０℃１０時間減圧乾燥させた。
【０１１３】
得られた粒子０．５ｇをメタノール２ｍＬ中に分散させた後、濃塩酸０．１ｍＬを加え、室温で一昼夜攪拌し、ろ過した。得られた残渣をメタノール１０ｍＬ、ミリＱ水１０ｍＬ及びメタノール１０ｍＬで洗浄した後、８０℃で１０時間減圧乾燥させ、充填剤を得た。
【０１１４】
［分析例１］
実施例１の充填剤を、内径が２．０ｍｍ、長さが１５０ｍｍのカラムに充填した。充填剤を充填したカラムを高速液体クロマトグラフに設置し、移動相として、８０質量％アセトニトリル水溶液を用い、流速を０．２ｍＬ／ｍｉｎ、温度を４０℃に設定し、フルクトース、グルコース及びラクトースの混合物を移動相で希釈した試料７μＬを注入して分析した。図１に、分析結果を示す。なお、検出器として、ＲＩ検出器を用いた。
【０１１５】
［分析例２］
実施例１の充填剤を、内径が２．０ｍｍ、長さが１５０ｍｍのカラムに充填した。充填剤を充填したカラムを高速液体クロマトグラフに設置し、移動相として、５０ｍｍｏｌ／Ｌリン酸水素二アンモニウム水溶液（ｐＨ＝３）を用い、流速を１．０ｍＬ／ｍｉｎ、温度を４０℃に設定し、ＣＭＰ、ＡＭＰ、ＵＭＰ及びＧＭＰの混合物を移動相で希釈した試料７μＬを注入して分析した。図２に、分析結果を示す。なお、検出器として、ＵＶ検出器（波長２５４ｎｍ）を用いた。
【０１１６】
［実施例２］
平均粒子径が５μｍ、比表面積が４５０ｍ２／ｇのシリカゲル１５ｇを脱水トルエン６０ｍＬ中に分散させた。次に、３−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン６．９ｍＬを加え、５時間加熱還流した後、冷却し、ろ過した。得られた残渣を、トルエン１００ｍＬ、メタノールで洗浄した後、１２０℃で１０時間減圧乾燥させた。得られた粒子は、炭素の含有量が４．１７質量％であった。
【０１１７】
得られた粒子２ｇをアンプルに入れ、１２０℃で１０時間減圧乾燥させた。アンプルを冷却した後、窒素雰囲気下でジメチルジメトキシシラン０．４１６ｍＬを加えて密閉し、３５０℃で６時間反応させた。さらに、生成物を取り出し、クロロホルム２０ｍＬ及びメタノール２０ｍＬで洗浄した後、１２０℃で１０時間減圧乾燥させた。
【０１１８】
得られた粒子０．７ｇを脱水メタノール３ｍＬ中に分散させた後、エチレンジアミン０．３ｍＬを加えて撹拌し、２５℃で１６時間反応させ、ろ過した。得られた残渣をミリＱ水１０ｍＬ及びメタノール１０ｍＬで洗浄した後、１２０℃で１０時間減圧乾燥させた。
【０１１９】
［分析例３］
実施例２の充填剤を、内径が２．０ｍｍ、長さが１５０ｍｍのカラムに充填した。充填剤を充填したカラムを高速液体クロマトグラフに設置し、移動相として、８０質量％アセトニトリル水溶液を用い、流速を０．２ｍＬ／ｍｉｎ、温度を４０℃に設定し、フルクトース、グルコース、スクロース、ラクトース及びマルトースの混合物を移動相で希釈した試料４μＬを注入して分析した。図３に、分析結果を示す。なお、検出器として、ＣＡＤ検出器を用いた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充填剤の製造方法、充填剤及びカラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体クロマトグラフィーで用いられるカラムに充填される充填剤として、シリカゲルの表面のシラノール基を各種のシランカップリング剤でシリル化することにより化学修飾したものが汎用されている。シランカップリング剤としては、オクタデシルクロロシラン化合物、オクチルクロロシラン化合物、ブチルクロロシラン化合物、シアノプロピルクロロシラン化合物、フェニルクロロシラン化合物等が挙げられ、中でもオクタデシルクロロシラン化合物が最も広範に使用されている。
【０００３】
しかしながら、このような充填剤は、シリカゲルの表面にシラノール基が残存するという問題がある。
【０００４】
特許文献１には、化学修飾されたシリカゲル又は多孔質ガラスに残存したシラノール基と、エンドキャップ剤を気相中２５０℃以上の反応温度で反応させる方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、このような方法を用いると、シリカゲル又は多孔質ガラスの表面にイオン交換基を導入することができないことに加え、耐久性が低いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２１２０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の従来技術が有する問題に鑑み、耐久性に優れ、ヒドロキシル基の残存量を減少させると共に、イオン交換基を導入することが可能な充填剤の製造方法、該充填剤の製造方法を用いて製造されている充填剤及び該充填剤が充填されているカラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、充填剤の製造方法において、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物と反応させる第二の工程と、該化合物と反応させた無機粒子を脱保護することにより１級アミノ基を生成させる第三の工程を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の充填剤の製造方法において、前記化合物は、一般式
【００１０】
【化１】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、クロロ基又は炭素数が１以上４以下のアルキル基であり、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、保護基であり、ｍは１以上２０以下の整数であり、ｎは１以上２０以下の整数である。）
で表されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、充填剤の製造方法において、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、１級アミノ基と反応することが可能な基を有する第一の化合物と反応させる第二の工程と、該第一の化合物と反応させた無機粒子を、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第三の工程を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の充填剤の製造方法において、前記第一の化合物は、一般式
【００１３】
【化２】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、クロロ基又は炭素数が１以上４以下のアルキル基であり、ｌは１以上６０以下の整数である。）
で表され、前記１級ジアミンは、一般式
【００１４】
【化３】
（式中、ｍは１以上２０以下の整数であり、ｎは１以上２０以下の整数である。）
で表され、前記１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物は、一般式
【００１５】
【化４】
（式中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｘ−は、１価の陰イオンであり、ｌ及びｍは、それぞれ独立に、１以上２０以下の整数であり、ｎは０以上２０以下の整数である。）
で表されることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、充填剤の製造方法において、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第二の工程を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の充填剤の製造方法において、前記化合物は、一般式
【００１８】
【化５】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、クロロ基又は炭素数が１以上４以下のアルキル基であり、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立に、炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｘ−は、１価の陰イオンであり、ｌ及びｍは、それぞれ独立に、１以上２０以下の整数であり、ｎは１以上２０以下の整数である。）
で表されることを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の充填剤の製造方法において、前記第一の工程は、前記ヒドロキシル基を有する無機粒子を、前記炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤と反応させる工程と、該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、アルケニル基又はアルキニル基を有さないシランカップリング剤と反応させる工程を含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、充填剤の製造方法において、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、１級アミノ基と反応することが可能な基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第二の工程を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の充填剤の製造方法において、前記１級ジアミンは、一般式
【００２２】
【化６】
（式中、ｍは１以上２０以下の整数であり、ｎは１以上２０以下の整数である。）
で表され、前記１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物は、一般式
【００２３】
【化７】
（式中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｘ−は、１価の陰イオンであり、ｌ及びｍは、それぞれ独立に、１以上２０以下の整数であり、ｎは０以上２０以下の整数である。）
で表されることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、請求項８又は９に記載の充填剤の製造方法において、前記第一の工程は、前記ヒドロキシル基を有する無機粒子を、前記１級アミノ基と反応することが可能な基を有するシランカップリング剤と反応させる工程と、該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、１級アミノ基と反応することが可能な基を有さないシランカップリング剤と反応させる工程を含むことを特徴とする。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、充填剤において、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の充填剤の製造方法を用いて製造されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１２に記載の発明は、カラムにおいて、請求項１１に記載の充填剤が充填されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、耐久性に優れ、ヒドロキシル基の残存量を減少させると共に、イオン交換基を導入することが可能な充填剤の製造方法、該充填剤の製造方法を用いて製造されている充填剤及び該充填剤が充填されているカラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】分析例１の分析結果を示す図である。
【図２】分析例２の分析結果を示す図である。
【図３】分析例３の分析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００３０】
本発明の充填剤の製造方法の第一の実施形態は、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、炭素数が２〜８のアルケニル基及び／又は炭素数が２〜７のアルキニル基を有するシランカップリング剤（以下、第一のシランカップリング剤という）を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物と反応させる第二の工程と、ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物と反応させた無機粒子を脱保護することにより１級アミノ基を生成させる第三の工程を有する。このように、無機粒子の表面に、ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物由来の基を導入する前に、無機粒子の表面近傍に存在するヒドロキシル基と、シランカップリング剤を反応させるため、無機粒子の表面近傍のヒドロキシル基の残存量を減少させると共に、１級アミノ基を導入することができる。
【００３１】
保護基としては、特に限定されないが、トリメチルシリル基、ｔ−ブトキシカルボニル基、ベンジルオキシカルボニル基、９−フルオレニルメチルオキシカルボニル基、２，２，２−トリクロロエトキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基、トリフルオロアセチル基、ｐ−トルエンスルホニル基、２−ニトロベンゼンスルホニル基等が挙げられる。また、同一の窒素原子に結合しているＲ３及びＲ４は、環を形成していてもよく、このような保護基としては、特に限定されないが、フタロイル基等が挙げられる。
【００３２】
ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物としては、特に限定されないが、一般式（１）で表される化合物が好ましい。
【００３３】
一般式（１）で表される化合物としては、特に限定されないが、３−［Ｎ，Ｎ−ビス（トリメチルシリル）アミノ］プロピルジメチルシラン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００３４】
一般式（１）で表される化合物において、ｎが２〜２０である場合は、複数のＲ３及びｍは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００３５】
なお、ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物と反応させた無機粒子を脱保護する前に、公知の方法を用いて、無機粒子に残存したシランカップリング剤由来のシラノール基を封鎖してもよい。
【００３６】
本発明の充填剤の製造方法の第二の実施形態は、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、第一のシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、１級アミノ基と反応することが可能な基を有する第一の化合物と反応させる第二の工程と、第一の化合物と反応させた無機粒子を、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第三の工程を有する。このように、無機粒子の表面に、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物由来の基を導入する前に、無機粒子の表面近傍に存在するヒドロキシル基と、シランカップリング剤を反応させるため、無機粒子の表面近傍のヒドロキシル基の残存量を減少させると共に、１級アミノ基、スルホン酸基、カルボキシル基又は４級アンモニウム塩基を導入することができる。
【００３７】
１級アミノ基と反応することが可能な基としては、特に限定されないが、エポキシ基、ハロゲン基、クロロカルボニル基、カルボキシル基、イソシアネート基等が挙げられる。
【００３８】
ヒドロシリル基と、１級アミノ基と反応することが可能な基とを有する第一の化合物としては、特に限定されないが、一般式（２）で表される化合物が好ましい。
【００３９】
一般式（２）で表される化合物としては、特に限定されないが、５，６−エポキシヘキシルジメチルシラン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００４０】
１級ジアミンとしては、特に限定されないが、一般式（３）で表される化合物が好ましい。
【００４１】
一般式（３）で表される化合物において、ｎが２〜２０である場合は、複数のｍは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００４２】
一般式（３）で表される化合物としては、特に限定されないが、ペンタエチレンヘキサミン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００４３】
１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物としては、特に限定されないが、スルファニル酸等が挙げられる。
【００４４】
１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物としては、特に限定されないが、４−アミノ酪酸等が挙げられる。
【００４５】
１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物としては、特に限定されないが、一般式（４）で表される化合物が好ましい。
【００４６】
４級アンモニウム塩基の対イオンとしては、１価の陰イオンであれば、特に限定されないが、塩化物イオン等が挙げられる。
【００４７】
一般式（４）で表される化合物において、ｎが２〜２０である場合は、複数のＲ１及びｍは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００４８】
一般式（４）で表される化合物としては、特に限定されないが、３−アミノプロピルトリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００４９】
なお、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる前に、公知の方法を用いて、無機粒子に残存したシランカップリング剤由来のシラノール基を封鎖してもよい。
【００５０】
本発明の充填剤の製造方法の第三の実施形態は、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、第一のシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第二の工程を有する。このように、無機粒子の表面に、ヒドロシリル基と、４級アンモニウム塩基を有する化合物由来の基を導入する前に、無機粒子の表面近傍に存在するヒドロキシル基と、シランカップリング剤を反応させるため、無機粒子の表面近傍のヒドロキシル基の残存量を減少させると共に、４級アンモニウム塩基を導入することができる。
【００５１】
ヒドロシリル基と、４級アンモニウム塩基を有する化合物としては、特に限定されないが、一般式（５）で表される化合物が好ましい。
【００５２】
一般式（５）で表される化合物において、ｎが２〜２０である場合は、複数のＲ３及びｍは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００５３】
一般式（５）で表される化合物としては、特に限定されないが、二種以上併用してもよい。
【００５４】
なお、シランカップリング剤と反応させた無機粒子をヒドロシリル基と、４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させると反応させる前に、公知の方法を用いて、無機粒子に残存したシランカップリング剤由来のシラノール基を封鎖してもよい。
【００５５】
本発明の充填剤の製造方法の第一、第二、第三の実施形態の第一の工程で、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、シランカップリング剤と反応させる際には、公知の方法を用いることができ、例えば、トルエン等の溶媒の存在下、０〜４００℃で３０分〜７２時間反応させる。
【００５６】
本発明の充填剤の製造方法の第一、第二、第三の実施形態の第二の工程で、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基を有する化合物と反応させる際には、公知の方法を用いることができ、例えば、トルエン等の溶媒の存在下、５０〜３００℃で２時間以上反応させる。触媒としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム又は白金の化合物を用いることができるが、パラジウム化合物又は白金化合物が好ましい。パラジウム化合物としては、特に限定されないが、塩化パラジウム（ＩＩ）、塩化テトラアンミンパラジウム（ＩＩ）酸アンモニウム、酸化パラジウム（ＩＩ）、水酸化パラジウム（ＩＩ）等が挙げられる。白金化合物としては、特に限定されないが、塩化白金（ＩＩ）、テトラクロロ白金酸（ＩＩ）、塩化白金（ＩＶ）、ヘキサクロロ白金酸（ＩＶ）、ヘキサクロロ白金酸（ＩＶ）アンモニウム、酸化白金（ＩＩ）、水酸化白金（ＩＩ）、二酸化白金（ＩＶ）、酸化白金（ＩＶ）、二硫化白金（ＩＶ）、硫化白金（ＩＶ）、ヘキサクロロ白金（ＩＶ）酸カリウム等が挙げられる。
【００５７】
本発明の充填剤の製造方法の第二の実施形態の第三の工程で、ヒドロシリル基と、１級アミノ基と反応することが可能な基を有する第一の化合物と反応させた無機粒子を、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる際には、公知の方法を用いることができる。例えば、一般式（３）又は（４）で表される化合物を溶解させた水又は水とメタノールの混合溶媒中に、一般式（２）で表される化合物と反応させた無機粒子を入れて加熱する方法が挙げられる。
【００５８】
本発明の充填剤の製造方法の第一の実施形態の第三の工程で、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物と反応させた無機粒子を脱保護する際には、公知の方法を用いることができる。例えば、一般式（１）で表される化合物と反応させた無機粒子をメタノール中で加熱する方法が挙げられる。
【００５９】
第一のシランカップリング剤が、炭素数が９以上のアルケニル基を有する場合及び／又は炭素数が８以上のアルキニル基を有する場合は、立体障害のため、ヒドロキシル基を有する無機粒子と、シランカップリング剤の反応が進行しにくくなる。
【００６０】
一般式（１）、（２）又は（５）で表される化合物において、Ｒ１又はＲ２が、炭素数が５以上のアルキル基であると、立体障害のため、炭素数が２〜８のアルケニル基及び／又は炭素数が２〜７のアルキニル基が導入された無機粒子と、一般式（１）、（２）又は（５）で表される化合物の反応が進行しにくくなる。
【００６１】
本発明の充填剤の製造方法の第一、第二、第三の実施形態の第一の工程で、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、第一のシランカップリング剤のみと反応させてもよいが、アルケニル基の導入量を制御できることから、第一のシランカップリング剤及びアルケニル基又はアルキニル基を有さないシランカップリング剤（以下、第二のシランカップリング剤という）と反応させることが好ましい。このとき、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、所定量の第一のシランカップリング剤と反応させた後、過剰量の第二のシランカップリング剤と反応させることがさらに好ましい。これにより、無機粒子の表面のアルケニル基及び／又はアルキニル基の導入量を制御すると共に、ヒドロキシル基の残存量を減少させることができる。
【００６２】
なお、本発明の充填剤の製造方法の第二の実施形態においては、第二の工程と第三の工程の間で、ヒドロキシル基を有する無機粒子を第二のシランカップリング剤と反応させてもよい。
【００６３】
また、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、第一のシランカップリング剤及び／又は第二のシランカップリング剤と複数回反応させてもよい。
【００６４】
ヒドロキシル基を有する無機粒子としては、特に限定されないが、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、ゼオライト等が挙げられる。中でも、シリカゲル、多孔質ガラス、モノリスシリカ等のヒドロキシル基を有する多孔質粒子が好ましい。
【００６５】
ヒドロキシル基を有する無機粒子は、平均粒子径が１〜２００μｍであることが好ましく、３〜５０μｍがさらに好ましい。また、ヒドロキシル基を有する多孔質粒子は、細孔径が１〜１００ｎｍであることが好ましく、４〜５０ｎｍがさらに好ましい。さらに、ヒドロキシル基を有する多孔質粒子は、比表面積が５０〜８００ｍ２／ｇであることが好ましく、１００〜６００ｍ２／ｇがさらに好ましい。
【００６６】
本願の明細書及び請求の範囲において、ヒドロキシル基を有する無機粒子は、ヒドロキシル基を有する無機粒子とヒドロキシル基を有するシランカップリング剤を反応させることにより得られる粒子等のヒドロキシル基を有する有機無機ハイブリッド粒子を含む。
【００６７】
第一のシランカップリング剤としては、特に限定されないが、一般式
【００６８】
【化８】
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の少なくとも一つは、炭素数が２〜８のアルケニル基又は炭素数が２〜７のアルキニル基であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の少なくとも一つは、水素原子、ハロゲン基、ヒドロキシル基又は炭素数が１〜４のアルコキシル基であり、上記以外のＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、炭素数が１〜８の置換若しくは無置換のアルキル基、炭素数が２〜８の置換アルケニル基、炭素数が２〜７の置換アルキニル基又は炭素数が６〜１２の置換若しくは無置換のアリール基である。）
で表される化合物、一般式
【００６９】
【化９】
（式中、ｎは、１〜１００であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の少なくとも一つは、炭素数が２〜８のアルケニル基又は炭素数が２〜７のアルキニル基であり、上記以外のＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン基、ヒドロキシル基、ビニルジメチルシロキシ基、炭素数が１〜４のアルコキシル基、炭素数が１〜８の置換若しくは無置換のアルキル基、炭素数が２〜８の置換アルケニル基、炭素数が２〜７の置換アルキニル基又は炭素数が６〜１２の置換若しくは無置換のアリール基であり、複数のＲ１及びＲ３並びに複数存在する場合のＲ３は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。）
で表される化合物、一般式
【００７０】
【化１０】
（式中、ｎは、３〜５０であり、複数のＲ１及びＲ２の少なくとも一つは、炭素数が２〜８のアルケニル基又は炭素数が２〜７のアルキニル基であり、上記以外のＲ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン基、ヒドロキシル基、炭素数が１〜４のアルコキシル基、炭素数が１〜８の置換若しくは無置換のアルキル基、炭素数が２〜８の置換アルケニル基、炭素数が２〜７の置換アルキニル基又は炭素数が６〜１２の置換若しくは無置換のアリール基であり、Ｘは、オキシ基又はイミノ基である。）
で表される化合物、一般式
【００７１】
【化１１】
（式中、複数のＲ１、Ｒ２及びＲ３の少なくとも一つは、炭素数が２〜８のアルケニル基又は炭素数が２〜７のアルキニル基であり、上記以外のＲ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン基、ヒドロキシル基、炭素数が１〜４のアルコキシル基、炭素数が１〜８の置換若しくは無置換のアルキル基、炭素数が２〜８の置換アルケニル基、炭素数が２〜７の置換アルキニル基又は炭素数が６〜１２の置換若しくは無置換のアリール基であり、Ｘは、単結合、イミノ基又は一般式
【００７２】
【化１２】
（式中、Ｒ４及びＲ５は、それぞれ独立に、水素原子又はトリメチルシリル基であり、ｎは、１〜８の整数である。）
で表される基である。）
で表される化合物、１，１−ビス（トリメトキシシリルメチル）エチレン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００７３】
なお、一般式（６）〜（９）において、炭素数が２〜８のアルケニル基又は炭素数が２〜７のアルキニル基としては、ヒドロシリル基を有する化合物とのヒドロシリル化反応が可能であれば、特に限定されないが、ビニル基、エチニル等が挙げられる。また、ハロゲン基としては、無機粒子が有するヒドロキシル基との縮合反応が可能であれば、特に限定されないが、クロロ基、ブロモ基、ヨード基等が挙げられる。さらに、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基における置換基としては、反応を阻害しない置換基であれば、特に限定されないが、シアノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミド基、イミド基、スルホ基、アミノ基、グリセロイル基等が挙げられる。
【００７４】
一般式（６）で表される化合物としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ビニルフェニルメチルシラン、ビニルフェニルメチルクロロシラン、ビニルフェニルジエトキシシラン、ビニルフェニルジクロロシラン、ビニルジフェニルクロロシラン、ビニルジフェニルエトキシシラン、ビニルオクチルジクロロシラン、ビニルジメチルシラン、ビニルジメチルクロロシラン、ジビニルジクロロシラン、トリビニルクロロシラン、トリビニルメトキシシラン、トリビニルエトキシシラン、トリビニルシラン等が挙げられる。
【００７５】
一般式（７）で表される化合物としては、１，５−ジビニル−３，３−ジフェニル−１，１，５，５−テトラメチルトリシロキサン等が挙げられる。
【００７６】
一般式（８）で表される化合物としては、１，３，５−トリビニル−１，３，５−トリメチルシクロトリシロキサン、１，３，５−トリビニル−１，３，５−トリメチルシクロトリシラザン等が挙げられる。
【００７７】
一般式（９）で表される化合物としては、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシラザン等が挙げられる。
【００７８】
第二のシランカップリング剤としては、特に限定されないが、一般式
【００７９】
【化１３】
（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、炭素数が１〜９のアルキル基であり、Ｘは、単結合又はイミノ基である。）
で表される化合物、一般式
【００８０】
【化１４】
（式中、ｎは、０〜５０であり、複数のＲ１、Ｒ２及びＲ３のうち、１〜３個は、水素原子又は炭素数が１〜４のアルコキシル基であり、上記以外のＲ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、炭素数が１〜９のアルキル基である。）
で表される化合物、一般式
【００８１】
【化１５】
（式中、ｎは、１〜５０であり、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、炭素数が１〜９のアルキル基である。）
で表される化合物、一般式
【００８２】
【化１６】
（式中、ｎは、３〜１０であり、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、炭素数が１〜９のアルキル基であり、Ｘは、オキシ基又はイミノ基である。）
で表される化合物等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００８３】
一般式（１０）で表される化合物としては、ヘキサメチルジシラン、ヘキサメチルジシラザン等が挙げられる。
【００８４】
一般式（１１）で表される化合物としては、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルメチルシラン、トリエチルシラン、トリメチルメトキシシラン、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，１，３，３，５，５−ヘキサメチルトリシロキサン、１，３−ジメトキシテトラメチルジシロキサン等が挙げられる。
【００８５】
一般式（１２）で表される化合物としては、ヘキサメチルジシロキサン、テトラデカメチルヘキサシロキサン等が挙げられる。
【００８６】
一般式（１３）で表される化合物としては、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサン、ヘキサメチルシクロトリシラザン等が挙げられる。
【００８７】
本発明の充填剤の製造方法の第四の実施形態は、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、１級アミノ基と反応することが可能な基を有するシランカップリング剤（以下、第三のシランカップリング剤という）を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第二の工程を有する。このように、無機粒子の表面に、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物由来の基を導入する前に、無機粒子の表面近傍に存在するヒドロキシル基と、シランカップリング剤を反応させるため、無機粒子の表面近傍のヒドロキシル基の残存量を減少させると共に、１級アミノ基、スルホン酸基、カルボキシル基又は４級アンモニウム塩基を導入することができる。
【００８８】
１級アミノ基と反応することが可能な基としては、特に限定されないが、エポキシ基、ハロゲン基、クロロカルボニル基、カルボキシル基、イソシアネート基等が挙げられる。
【００８９】
１級ジアミンとしては、特に限定されないが、一般式（３）で表される化合物が好ましい。
【００９０】
一般式（３）で表される化合物において、ｎが２〜２０である場合は、複数のｍは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００９１】
一般式（３）で表される化合物としては、特に限定されないが、ペンタエチレンヘキサミン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００９２】
１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物としては、特に限定されないが、スルファニル酸等が挙げられる。
【００９３】
１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物としては、特に限定されないが、４−アミノ酪酸等が挙げられる。
【００９４】
１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物としては、特に限定されないが、一般式（４）で表される化合物が好ましい。
【００９５】
４級アンモニウム塩基の対イオンとしては、１価の陰イオンであれば、特に限定されないが、塩化物イオン等が挙げられる。
【００９６】
一般式（４）で表される化合物において、ｎが２〜２０である場合は、複数のＲ１及びｍは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００９７】
一般式（４）で表される化合物としては、特に限定されないが、３−アミノプロピルトリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００９８】
なお、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる前に、公知の方法を用いて、無機粒子に残存したシランカップリング剤由来のシラノール基を封鎖してもよい。
【００９９】
本発明の充填剤の製造方法の第四の実施形態の第一の工程で、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、シランカップリング剤と反応させる際には、公知の方法を用いることができ、例えば、トルエン等の溶媒の存在下、０〜４００℃で３０分〜７２時間反応させる。
【０１００】
本発明の充填剤の製造方法の第四の実施形態の第二の工程で、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる際には、公知の方法を用いることができる。例えば、一般式（３）又は（４）で表される化合物を溶解させた水又は水とメタノールの混合溶媒中に、シランカップリング剤と反応させた無機粒子を入れて加熱する方法が挙げられる。
【０１０１】
本発明の充填剤の製造方法の第四の実施形態の第一の工程で、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、第三のシランカップリング剤のみと反応させてもよいが、１級アミノ基と反応することが可能な基の導入量を制御できることから、第三のシランカップリング剤及び１級アミノ基と反応することが可能な基を有さないシランカップリング剤（以下、第四のシランカップリング剤という）と反応させることが好ましい。このとき、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、所定量の第三のシランカップリング剤と反応させた後、過剰量の第四のシランカップリング剤と反応させることがさらに好ましい。これにより、無機粒子の表面の１級アミノ基と反応することが可能な基の導入量を制御すると共に、ヒドロキシル基の残存量を減少させることができる。
【０１０２】
なお、ヒドロキシル基を有する無機粒子を、第三のシランカップリング剤及び／又は第四のシランカップリング剤と複数回反応させてもよい。
【０１０３】
ヒドロキシル基を有する無機粒子としては、特に限定されないが、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、ゼオライト等が挙げられる。中でも、シリカゲル、多孔質ガラス、モノリスシリカ等のヒドロキシル基を有する多孔質粒子が好ましい。
【０１０４】
ヒドロキシル基を有する無機粒子は、平均粒子径が１〜２００μｍであることが好ましく、３〜５０μｍがさらに好ましい。また、ヒドロキシル基を有する多孔質粒子は、細孔径が１〜１００ｎｍであることが好ましく、４〜５０ｎｍがさらに好ましい。さらに、ヒドロキシル基を有する多孔質粒子は、比表面積が５０〜８００ｍ２／ｇであることが好ましく、１００〜６００ｍ２／ｇがさらに好ましい。
【０１０５】
本願の明細書及び請求の範囲において、ヒドロキシル基を有する無機粒子は、ヒドロキシル基を有する無機粒子とヒドロキシル基を有するシランカップリング剤を反応させることにより得られる粒子等のヒドロキシル基を有する有機無機ハイブリッド粒子を含む。
【０１０６】
第三のシランカップリング剤としては、特に限定されないが、３−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【０１０７】
第四のシランカップリング剤としては、特に限定されないが、第二のシランカップリング剤と同様の化合物を用いることができる。
【０１０８】
本発明のカラムは、本発明の充填剤の製造方法を用いて製造されている充填剤が充填されており、液体クロマトグラフィーに適用して、糖、ヌクレオチド糖の試料を分析又は分取することができる。
【実施例】
【０１０９】
以下、本発明の実施例について、さらに詳しく説明する。なお、本発明は、これにより限定されるものではない。
【０１１０】
［実施例１］
平均粒子径が５μｍ、比表面積が４５０ｍ２／ｇのシリカゲル１５ｇを脱水トルエン６０ｍＬ中に分散させた。次に、ピリジン５．７９ｍＬ及びビニルトリクロロシラン３．１２ｍＬを加え、３時間加熱還流した後、冷却し、ろ過した。得られた残渣を、トルエン１００ｍＬ、アセトニトリル１００ｍＬ及び６０質量％アセトニトリル水溶液１００ｍＬで洗浄した。さらに、６０質量％アセトニトリル水溶液１００ｍＬ中に分散させ、室温で１．５時間撹拌し、ろ過した。得られた残渣を、６０質量％アセトニトリル水溶液１００ｍＬ及びメタノール１００ｍＬで洗浄した後、１２０℃で１０時間減圧乾燥させた。得られた粒子は、炭素の含有量が４．００質量％であった。
【０１１１】
得られた粒子２ｇをアンプルに入れ、１２０℃で１０時間減圧乾燥させた。アンプルを冷却した後、窒素雰囲気下でジメチルジメトキシシラン０．４１６ｍＬを加えて密閉し、３５０℃で６時間反応させた。さらに、生成物を取り出し、クロロホルム２０ｍＬ及びメタノール２０ｍＬで洗浄した後、１２０℃で１０時間減圧乾燥させた。
【０１１２】
得られた粒子０．７ｇを脱水トルエン３ｍＬ中に分散させた後、３−［Ｎ，Ｎ−ビス（トリメチルシリル）アミノ］プロピルジメチルシラン３．０ｍＬを加えて撹拌した。次に、塩化白金酸の３質量％トルエン溶液８．０μＬを加えて、７０℃で８時間反応させた後、冷却し、ろ過した。得られた残渣をクロロホルム１０ｍＬ及びメタノール１０ｍＬで洗浄した後、１２０℃１０時間減圧乾燥させた。
【０１１３】
得られた粒子０．５ｇをメタノール２ｍＬ中に分散させた後、濃塩酸０．１ｍＬを加え、室温で一昼夜攪拌し、ろ過した。得られた残渣をメタノール１０ｍＬ、ミリＱ水１０ｍＬ及びメタノール１０ｍＬで洗浄した後、８０℃で１０時間減圧乾燥させ、充填剤を得た。
【０１１４】
［分析例１］
実施例１の充填剤を、内径が２．０ｍｍ、長さが１５０ｍｍのカラムに充填した。充填剤を充填したカラムを高速液体クロマトグラフに設置し、移動相として、８０質量％アセトニトリル水溶液を用い、流速を０．２ｍＬ／ｍｉｎ、温度を４０℃に設定し、フルクトース、グルコース及びラクトースの混合物を移動相で希釈した試料７μＬを注入して分析した。図１に、分析結果を示す。なお、検出器として、ＲＩ検出器を用いた。
【０１１５】
［分析例２］
実施例１の充填剤を、内径が２．０ｍｍ、長さが１５０ｍｍのカラムに充填した。充填剤を充填したカラムを高速液体クロマトグラフに設置し、移動相として、５０ｍｍｏｌ／Ｌリン酸水素二アンモニウム水溶液（ｐＨ＝３）を用い、流速を１．０ｍＬ／ｍｉｎ、温度を４０℃に設定し、ＣＭＰ、ＡＭＰ、ＵＭＰ及びＧＭＰの混合物を移動相で希釈した試料７μＬを注入して分析した。図２に、分析結果を示す。なお、検出器として、ＵＶ検出器（波長２５４ｎｍ）を用いた。
【０１１６】
［実施例２］
平均粒子径が５μｍ、比表面積が４５０ｍ２／ｇのシリカゲル１５ｇを脱水トルエン６０ｍＬ中に分散させた。次に、３−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン６．９ｍＬを加え、５時間加熱還流した後、冷却し、ろ過した。得られた残渣を、トルエン１００ｍＬ、メタノールで洗浄した後、１２０℃で１０時間減圧乾燥させた。得られた粒子は、炭素の含有量が４．１７質量％であった。
【０１１７】
得られた粒子２ｇをアンプルに入れ、１２０℃で１０時間減圧乾燥させた。アンプルを冷却した後、窒素雰囲気下でジメチルジメトキシシラン０．４１６ｍＬを加えて密閉し、３５０℃で６時間反応させた。さらに、生成物を取り出し、クロロホルム２０ｍＬ及びメタノール２０ｍＬで洗浄した後、１２０℃で１０時間減圧乾燥させた。
【０１１８】
得られた粒子０．７ｇを脱水メタノール３ｍＬ中に分散させた後、エチレンジアミン０．３ｍＬを加えて撹拌し、２５℃で１６時間反応させ、ろ過した。得られた残渣をミリＱ水１０ｍＬ及びメタノール１０ｍＬで洗浄した後、１２０℃で１０時間減圧乾燥させた。
【０１１９】
［分析例３］
実施例２の充填剤を、内径が２．０ｍｍ、長さが１５０ｍｍのカラムに充填した。充填剤を充填したカラムを高速液体クロマトグラフに設置し、移動相として、８０質量％アセトニトリル水溶液を用い、流速を０．２ｍＬ／ｍｉｎ、温度を４０℃に設定し、フルクトース、グルコース、スクロース、ラクトース及びマルトースの混合物を移動相で希釈した試料４μＬを注入して分析した。図３に、分析結果を示す。なお、検出器として、ＣＡＤ検出器を用いた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒドロキシル基を有する無機粒子を、炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、
該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物と反応させる第二の工程と、
該化合物と反応させた無機粒子を脱保護することにより１級アミノ基を生成させる第三の工程を有することを特徴とする充填剤の製造方法。
【請求項２】
前記化合物は、一般式
【化１】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、クロロ基又は炭素数が１以上４以下のアルキル基であり、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、保護基であり、ｍは１以上２０以下の整数であり、ｎは１以上２０以下の整数である。）
で表されることを特徴とする請求項１に記載の充填剤の製造方法。
【請求項３】
ヒドロキシル基を有する無機粒子を、炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、
該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、１級アミノ基と反応することが可能な基を有する第一の化合物と反応させる第二の工程と、
該第一の化合物と反応させた無機粒子を、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第三の工程を有することを特徴とする充填剤の製造方法。
【請求項４】
前記第一の化合物は、一般式
【化２】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、クロロ基又は炭素数が１以上４以下のアルキル基であり、ｌは１以上６０以下の整数である。）
で表され、
前記１級ジアミンは、一般式
【化３】
（式中、ｍは１以上２０以下の整数であり、ｎは１以上２０以下の整数である。）
で表され、
前記１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物は、一般式
【化４】
（式中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｘ−は、１価の陰イオンであり、ｌ及びｍは、それぞれ独立に、１以上２０以下の整数であり、ｎは０以上２０以下の整数である。）
で表されることを特徴とする請求項３に記載の充填剤の製造方法。
【請求項５】
ヒドロキシル基を有する無機粒子を、炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、
該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第二の工程を有することを特徴とする充填剤の製造方法。
【請求項６】
前記化合物は、一般式
【化５】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、クロロ基又は炭素数が１以上４以下のアルキル基であり、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立に、炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｘ−は、１価の陰イオンであり、ｌ及びｍは、それぞれ独立に、１以上２０以下の整数であり、ｎは１以上２０以下の整数である。）
で表されることを特徴とする請求項５に記載の充填剤の製造方法。
【請求項７】
前記第一の工程は、前記ヒドロキシル基を有する無機粒子を、前記炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤と反応させる工程と、該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、アルケニル基又はアルキニル基を有さないシランカップリング剤と反応させる工程を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の充填剤の製造方法。
【請求項８】
ヒドロキシル基を有する無機粒子を、１級アミノ基と反応することが可能な基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、
該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第二の工程を有することを特徴とする充填剤の製造方法。
【請求項９】
前記１級ジアミンは、一般式
【化６】
（式中、ｍは１以上２０以下の整数であり、ｎは１以上２０以下の整数である。）
で表され、
前記１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物は、一般式
【化７】
（式中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｘ−は、１価の陰イオンであり、ｌ及びｍは、それぞれ独立に、１以上２０以下の整数であり、ｎは０以上２０以下の整数である。）
で表されることを特徴とする請求項８に記載の充填剤の製造方法。
【請求項１０】
前記第一の工程は、前記ヒドロキシル基を有する無機粒子を、前記１級アミノ基と反応することが可能な基を有するシランカップリング剤と反応させる工程と、該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、１級アミノ基と反応することが可能な基を有さないシランカップリング剤と反応させる工程を含むことを特徴とする請求項８又は９に記載の充填剤の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の充填剤の製造方法を用いて製造されていることを特徴とする充填剤。
【請求項１２】
請求項１１に記載の充填剤が充填されていることを特徴とするカラム。
【請求項１】
ヒドロキシル基を有する無機粒子を、炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、
該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、保護基により保護されている１級アミノ基を有する化合物と反応させる第二の工程と、
該化合物と反応させた無機粒子を脱保護することにより１級アミノ基を生成させる第三の工程を有することを特徴とする充填剤の製造方法。
【請求項２】
前記化合物は、一般式
【化１】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、クロロ基又は炭素数が１以上４以下のアルキル基であり、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、保護基であり、ｍは１以上２０以下の整数であり、ｎは１以上２０以下の整数である。）
で表されることを特徴とする請求項１に記載の充填剤の製造方法。
【請求項３】
ヒドロキシル基を有する無機粒子を、炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、
該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、１級アミノ基と反応することが可能な基を有する第一の化合物と反応させる第二の工程と、
該第一の化合物と反応させた無機粒子を、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第三の工程を有することを特徴とする充填剤の製造方法。
【請求項４】
前記第一の化合物は、一般式
【化２】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、クロロ基又は炭素数が１以上４以下のアルキル基であり、ｌは１以上６０以下の整数である。）
で表され、
前記１級ジアミンは、一般式
【化３】
（式中、ｍは１以上２０以下の整数であり、ｎは１以上２０以下の整数である。）
で表され、
前記１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物は、一般式
【化４】
（式中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｘ−は、１価の陰イオンであり、ｌ及びｍは、それぞれ独立に、１以上２０以下の整数であり、ｎは０以上２０以下の整数である。）
で表されることを特徴とする請求項３に記載の充填剤の製造方法。
【請求項５】
ヒドロキシル基を有する無機粒子を、炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、
該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、ヒドロシリル基と、４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第二の工程を有することを特徴とする充填剤の製造方法。
【請求項６】
前記化合物は、一般式
【化５】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、水素原子、クロロ基又は炭素数が１以上４以下のアルキル基であり、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５及びＲ６は、それぞれ独立に、炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｘ−は、１価の陰イオンであり、ｌ及びｍは、それぞれ独立に、１以上２０以下の整数であり、ｎは１以上２０以下の整数である。）
で表されることを特徴とする請求項５に記載の充填剤の製造方法。
【請求項７】
前記第一の工程は、前記ヒドロキシル基を有する無機粒子を、前記炭素数が２以上８以下のアルケニル基及び／又は炭素数が２以上７以下のアルキニル基を有するシランカップリング剤と反応させる工程と、該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、アルケニル基又はアルキニル基を有さないシランカップリング剤と反応させる工程を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の充填剤の製造方法。
【請求項８】
ヒドロキシル基を有する無機粒子を、１級アミノ基と反応することが可能な基を有するシランカップリング剤を含むシランカップリング剤と反応させる第一の工程と、
該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、１級ジアミン、１級アミノ基とスルホン酸基を有する化合物、１級アミノ基とカルボキシル基を有する化合物又は１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物と反応させる第二の工程を有することを特徴とする充填剤の製造方法。
【請求項９】
前記１級ジアミンは、一般式
【化６】
（式中、ｍは１以上２０以下の整数であり、ｎは１以上２０以下の整数である。）
で表され、
前記１級アミノ基と４級アンモニウム塩基を有する化合物は、一般式
【化７】
（式中、Ｒ１は、水素原子又は炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、それぞれ独立に、炭素数が１以上５以下のアルキル基であり、Ｘ−は、１価の陰イオンであり、ｌ及びｍは、それぞれ独立に、１以上２０以下の整数であり、ｎは０以上２０以下の整数である。）
で表されることを特徴とする請求項８に記載の充填剤の製造方法。
【請求項１０】
前記第一の工程は、前記ヒドロキシル基を有する無機粒子を、前記１級アミノ基と反応することが可能な基を有するシランカップリング剤と反応させる工程と、該シランカップリング剤と反応させた無機粒子を、１級アミノ基と反応することが可能な基を有さないシランカップリング剤と反応させる工程を含むことを特徴とする請求項８又は９に記載の充填剤の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の充填剤の製造方法を用いて製造されていることを特徴とする充填剤。
【請求項１２】
請求項１１に記載の充填剤が充填されていることを特徴とするカラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−７８３４６（Ｐ２０１２−７８３４６Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８８２０（Ｐ２０１１−１５８８２０）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００１９５９）株式会社 資生堂 (1,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００１９５９）株式会社 資生堂 (1,748)
【Ｆターム（参考）】
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