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JP6131443B2 - Separation medium, column using the separation medium, liquid chromatograph equipped with the column, and method for producing the separation medium - Google Patents
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Separation medium, column using the separation medium, liquid chromatograph equipped with the column, and method for producing the separation medium Download PDF

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Description

本発明は分析化学の分野に関し、特に、試料成分の分離に使用するカラムや前処理用のカートリッジの充填材として使用される分離媒体に関する。本発明は、高速液体クロマトグラフ(HPLC)を主とする液体クロマトグラフで使用する分析カラムや、分析前の前処理などに使用するカラム(カートリッジ形状を含む。)のような、その分離媒体を用いた装置にも関する。   The present invention relates to the field of analytical chemistry, and more particularly to a separation medium used as a packing material for a column or pretreatment cartridge used for separating sample components. The present invention provides a separation medium such as an analytical column used in a liquid chromatograph mainly including high performance liquid chromatograph (HPLC) and a column (including a cartridge shape) used for pretreatment before analysis. It also relates to the equipment used.

分離媒体の用途の1つは液体クロマトグラフ用のカラム充填材である。カラム充填材としては、シリカゲル及びシリカゲルにODS(オクタデシルシリル)基などの官能基を結合させたものがよく用いられている。そのような充填材を用いた液体クロマトグラフィーでは、シリカゲル中の残留不純物(主に金属成分)が、分析対象成分のピーク形状の悪化を引き起こしていた。特に金属配位性の高い成分を分析する場合にピークテーリングが起こることから、その原因はシリカゲル中の金属不純物と配位性化合物との二次的相互作用によるものであると考えられている。そのため、シリカゲル又はシリカゲルに官能基を結合させた充填材の合成や、カラムへの充填の際には、できるだけこの金属成分を除去する工夫がなされている。   One use of the separation medium is as a column packing material for liquid chromatographs. As the column packing material, silica gel and silica gel bonded with a functional group such as ODS (octadecylsilyl) group are often used. In liquid chromatography using such a packing material, residual impurities (mainly metal components) in silica gel cause deterioration of the peak shape of the analysis target component. In particular, peak tailing occurs when analyzing a component having a high metal coordination property, and it is considered that the cause is due to a secondary interaction between the metal impurity in the silica gel and the coordination compound. For this reason, in order to synthesize silica gel or a packing material in which a functional group is bonded to silica gel, or to fill a column, there has been devised to remove this metal component as much as possible.

しかし、シリカゲル中の金属不純物を完全に除去することは困難である。そこで、ODSシリカゲル充填材の場合に、ODSシリカゲル充填材に対する二次シリル化、すなわち、エンドキャッピングの回数や反応試薬を工夫することによって、ODSシリカゲル充填材に残ったシラノール基と金属不純物を不活性化する提案がなされている(特許文献1参照。)。そこでは、アミン化合物を用いた一次エンドキャッピング、別のアミン化合物を用いた二次エンドキャッピング、さらに第三級アミンを用いた追加のエンドキャッピングを行っている。   However, it is difficult to completely remove metal impurities in silica gel. Therefore, in the case of ODS silica gel filler, the silanol groups and metal impurities remaining in the ODS silica gel filler are inactivated by devising the secondary silylation of the ODS silica gel filler, that is, the number of end capping and the reaction reagent. (See Patent Document 1). There, primary end capping using an amine compound, secondary end capping using another amine compound, and additional end capping using a tertiary amine are performed.

現在使用されているODSシリカゲル充填材のシリカゲル内の金属不純物は一定濃度以下になるように管理されている。例えば、金属として、Na,Ca,Mg,Al,Fe、Tiなどをそれぞれ10ppm以下、全金属不純物の合計で30ppm以下となるように管理されている(例えば、株式会社島津製作所の製品であるShim-pack)。したがって、通常、全金属不純物の合計30ppm以下という濃度が充填材のシリカゲル内の不純物濃度の基準値である。   The metal impurities in the silica gel of the ODS silica gel filler currently used are controlled so as to be below a certain concentration. For example, Na, Ca, Mg, Al, Fe, Ti, and the like as metals are controlled so that each is 10 ppm or less, and the total of all metal impurities is 30 ppm or less (for example, Shimadzu Corporation, a product of Shimadzu Corporation). -pack). Therefore, normally, the total concentration of all metal impurities of 30 ppm or less is the reference value of the impurity concentration in the silica gel of the filler.

分離媒体の他の用途としては、分析対象を液体クロマトグラフに供する前に夾雑物などを除去するための前処理を行うカラムの充填材がある。そのような充填材においても分析カラムの充填材と同様の問題がある。   As another use of the separation medium, there is a packing material for a column that performs a pretreatment for removing impurities and the like before subjecting the analysis target to a liquid chromatograph. Such a packing material has the same problem as the packing material of the analytical column.

特開2008−232802号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2008-232802 特表2006−504854号公報JP-T-2006-504854

特許文献1記載の方法はODSシリカゲル充填材に残ったシラノール基と金属不純物を不活性化することによりそれらによる悪影響を除去する上では有効な方法であり、本来のODS官能基の機能のみを発揮させようとするものである。そのため、ODSシリカゲル充填材の機能としてはODS基の機能のみが発揮され、それ以外の機能は発揮されない。   The method described in Patent Document 1 is an effective method for removing the adverse effects caused by inactivating the silanol groups and metal impurities remaining in the ODS silica gel filler, and demonstrates only the functions of the original ODS functional groups. I will try to let you. Therefore, as the function of the ODS silica gel filler, only the function of the ODS group is exhibited, and other functions are not exhibited.

本発明は、分析対象成分と分離媒体中の金属イオンとの間の相互作用を利用する新しいシリカベースの分離媒体を提供することを目的とするものである。   It is an object of the present invention to provide a new silica-based separation medium that utilizes the interaction between components to be analyzed and metal ions in the separation medium.

さらに、本発明は、その分離媒体を用いて分析カラムや前処理用カラムを得ること、そのようなカラムを利用して液体クロマトグラフを構成することも目的としている。   Another object of the present invention is to obtain an analytical column and a pretreatment column using the separation medium, and to construct a liquid chromatograph using such a column.

分離媒体の残留金属成分を完全に除去するのは困難であるため、本発明は残留金属成分を完全に除去するのではなく、逆にその残留金属成分よりも高濃度に金属成分を導入することにより金属成分を分離特性に影響を与えるように積極的に利用することにより、新たな分離特性をもった分離媒体を得ることができるとの知見を得た。   Since it is difficult to completely remove the residual metal component of the separation medium, the present invention does not completely remove the residual metal component, but instead introduces the metal component at a higher concentration than the residual metal component. As a result, it was found that a separation medium having new separation characteristics can be obtained by positively using the metal component so as to affect the separation characteristics.

本発明の分離媒体は、シリカゲルである担体又はシリカゲルを成分として含む担体と、前記担体に疎水性を与えるように前記担体に結合した50ppm以上の金属とを含む。本明細書において、上記「金属」は、「金属塩」、「金属イオン」、「金属アコイオン」等と特に別の記載をしない限り、金属塩を構成する金属イオン及び当該金属イオンに由来する金属(例えば、FeCl3におけるFe)を含む概念である。上記「金属」は、少なくとも分離媒体の使用時には、水又は水溶液に浸漬された担体において、金属イオンを与えると考えられる。本明細書において、「金属イオン」は、金属アコイオンを含む概念である。本明細書において、担体に対する「結合」とは、担体構成分子の三次元構造による捕捉のほか、吸着、水素結合等の分子間力による相互作用をも含む概念であり、本明細書における、担体に対する「固定化」と実質的に同義である。The separation medium of the present invention includes a carrier which is silica gel or a carrier containing silica gel as a component, and 50 ppm or more of metal bonded to the carrier so as to impart hydrophobicity to the carrier. In the present specification, the “metal” means a metal ion constituting the metal salt and a metal derived from the metal ion unless otherwise specified as “metal salt”, “metal ion”, “metal acoion”, and the like. (For example, Fe in FeCl 3 ). The “metal” is considered to give metal ions in a carrier immersed in water or an aqueous solution at least when the separation medium is used. In the present specification, the “metal ion” is a concept including a metal acoion. In the present specification, “binding” to the carrier is a concept including not only trapping by the three-dimensional structure of the carrier constituting molecule but also interaction by intermolecular forces such as adsorption and hydrogen bonding. Is substantially synonymous with “immobilization”.

通常、液体クロマトグラフの充填材に使用されているシリカゲル内の金属不純物濃度は合計で30ppm以下となるように管理されている。本発明においては、担体に対し、金属不純物よりも高濃度に金属を導入する。従って、本発明における50ppm以上の金属濃度は、担体に導入した金属のみならず、担体に予め不純物として含まれる金属をも含むものであってよく、担体に不純物として含まれる金属の種類及び導入した金属の種類の全ての合計である。金属は担体に飽和状態となる濃度で結合しているのが好ましい。   Usually, the concentration of metal impurities in the silica gel used for the packing material of the liquid chromatograph is controlled to be 30 ppm or less in total. In the present invention, a metal is introduced into the carrier at a higher concentration than the metal impurities. Therefore, the metal concentration of 50 ppm or more in the present invention may include not only the metal introduced into the carrier but also the metal previously contained in the carrier as an impurity. It is the sum of all metal types. The metal is preferably bound to the support at a concentration that will saturate.

合計で50ppm以上となる金属を構成する各金属の種類は、好ましくは、通常シリカゲルに不純物として含まれる金属の種類であり、例えば、Al、Fe、Zn、Mn、Ni、Mg又はAgなどを含む。担体に導入する金属の種類は、好ましくは、通常シリカゲルに不純物として含まれる金属の種類から選択し、より好ましくは、Al、Fe、Zn、Mn、Ni、Mg及びAgからなる群から選ばれる少なくとも1種である。   The type of each metal constituting the metal that is 50 ppm or more in total is preferably a type of metal usually contained as an impurity in silica gel, and includes, for example, Al, Fe, Zn, Mn, Ni, Mg, Ag, or the like. . The type of metal to be introduced into the support is preferably selected from the types of metals usually contained as impurities in silica gel, more preferably at least selected from the group consisting of Al, Fe, Zn, Mn, Ni, Mg and Ag. One type.

本発明はシリカゲルの残留金属不純物に起因する問題を解決するものであるので、そのような問題をもつ担体はシリカゲルに限らずシリカゲルを成分として含む担体も含む。シリカゲルを成分として含むそのような担体としては、特許文献2に記載されているような無機/有機ハイブリッド粒子を挙げることができる。   Since the present invention solves the problem caused by residual metal impurities in silica gel, the carrier having such a problem is not limited to silica gel but also includes a carrier containing silica gel as a component. Examples of such a carrier containing silica gel as a component include inorganic / organic hybrid particles as described in Patent Document 2.

分離媒体の第1の形態は、担体には、分析対象成分に対してシリカゲルとは異なる親和力を与える官能基が結合していないものである。上記官能基は、ODS基等の、後述する分離媒体の第2の形態を特徴づける官能基である。   In the first form of the separation medium, a functional group that gives an affinity different from that of silica gel to a component to be analyzed is not bound to the carrier. The functional group is a functional group that characterizes a second form of a separation medium to be described later, such as an ODS group.

分離媒体の第2の形態は、担体には50ppm以上の金属のほかに分析対象成分に対してシリカゲルとは異なる親和力を与える官能基がさらに結合しているものである。そのような官能基としては、ODS基、オクチル基、ブチル基又はアミノプロピル基などを挙げることができる。具体的には、例えばシリカゲルにODS基等の官能基を結合させる工程の前後に、担体に金属塩水溶液を添加し、金属もシリカゲルに固定化する。その結果、得られる分離媒体は、金属塩水溶液添加前のシリカゲル中の残留金属量と比較すると圧倒的に多量の金属がシリカゲルに存在することにより、新たな分離選択性を生み、ピーク形状の悪化等も見られない分離媒体となる。   In the second form of the separation medium, in addition to the metal of 50 ppm or more, a functional group that gives an affinity different from that of silica gel to the component to be analyzed is further bound to the support. Examples of such a functional group include an ODS group, an octyl group, a butyl group, and an aminopropyl group. Specifically, for example, before and after the step of bonding a functional group such as an ODS group to silica gel, an aqueous metal salt solution is added to the carrier, and the metal is also immobilized on the silica gel. As a result, the resulting separation medium has a new separation selectivity due to the presence of an overwhelmingly large amount of metal in the silica gel compared to the amount of residual metal in the silica gel before the addition of the aqueous metal salt solution. It becomes a separation medium that cannot be seen.

エンドキャッピングに関しては、シラノール基の影響を抑えるための通常程度のエンドキャッピングを行うことは排除しない。   Regarding end capping, it is not excluded to perform end capping at a normal level for suppressing the influence of silanol groups.

本発明のカラムは、第1の形態又は第2の形態の分離媒体がチューブに充填されたものである。そのカラムの第1の形態の一例は、第1の形態の分離媒体が充填されオフラインで使用されるカートリッジ形状に構成されたものであり、液体クロマトグラフィーの前処理カラムとして使用するのに適したものである。そのような前処理カラムは、例えば、試料中の分析対象成分を捕捉し夾雑物を排出した後、その捕捉された分析対象成分を溶出させて液体クロマトグラフィーの試料に供するように使用される。   The column of the present invention is such that the separation medium of the first form or the second form is packed in a tube. An example of the first form of the column is a cartridge shape that is filled with the separation medium of the first form and used off-line, and is suitable for use as a pretreatment column for liquid chromatography. Is. Such a pretreatment column is used, for example, to capture an analysis target component in a sample and discharge impurities, and then to elute the captured analysis target component and use it for a liquid chromatography sample.

そのカラムの第1の形態の他の例は、第1の形態の分離媒体が充填されオンラインで使用されるカラム形状に構成された前処理カラムである。このような前処理カラムは液体クロマトグラフの一構成要素として使用することができる。そのような液体クロマトグラフの一例は、この前処理カラムと、この前処理カラムに試料中の1又は複数の分析対象成分を保持させる第1の溶媒をこの前処理カラムに供給する第1溶媒供給流路と、この前処理カラムに保持された分析対象成分を溶出させる第2の溶媒であって、第1の溶媒とは異なる溶媒をこの前処理カラムに供給する第2溶媒供給流路と、この前処理カラムからの溶出液が流れる流路に接続される分析対象成分分離用の分析カラムと、分析カラムの下流に接続されて分析カラムで分離された分析対象成分を検出する検出器と、第1溶媒供給流路をこの前処理カラムに接続する第1流路と、第2溶媒供給流路をこの前処理カラムに接続しこの前処理カラムからの溶出液流路を分析カラムに接続する第2流路との間で切り換える流路切換え機構とを備えたものである。   Another example of the first form of the column is a pretreatment column that is packed with the separation medium of the first form and configured in a column shape that is used online. Such a pretreatment column can be used as a component of a liquid chromatograph. An example of such a liquid chromatograph is a first solvent supply that supplies the pretreatment column and a first solvent that causes the pretreatment column to hold one or more components to be analyzed in the sample. A second solvent supply flow path for supplying a flow path and a second solvent for eluting the analysis target component held in the pretreatment column to the pretreatment column, the second solvent being different from the first solvent; An analytical column for separating the analyte to be analyzed connected to the flow path through which the eluate from the pretreatment column flows, a detector for detecting the analyte separated by the analytical column connected downstream of the analytical column, A first flow path that connects the first solvent supply flow path to the pretreatment column, a second solvent supply flow path is connected to the pretreatment column, and an eluate flow path from the pretreatment column is connected to the analysis column. Switch between the second flow path It is obtained by a flow path switching mechanism.

本発明のカラムの第2の形態は、担体に50ppm以上の金属のほかに分析対象成分に対してシリカゲルとは異なる親和力を与える官能基がさらに結合している第2の形態の分離媒体が充填されオンラインで使用されるカラム形状に構成されたものである。第2の形態のカラムは前処理カラムを備えているか否かに拘わらず、液体クロマトグラフでの分析カラムとして使用することができる。そのような液体クロマトグラフとしては、第1の形態のカラムを前処理カラムとして備えた液体クロマトグラフも含む。   The second form of the column of the present invention is packed with a separation medium of the second form in which a functional group giving an affinity different from that of silica gel is further bound to a component to be analyzed in addition to a metal of 50 ppm or more on a carrier. The column shape is used on-line. The column of the second form can be used as an analysis column in a liquid chromatograph regardless of whether or not a pretreatment column is provided. Such a liquid chromatograph includes a liquid chromatograph provided with the column of the first embodiment as a pretreatment column.

本発明の分離媒体は以下の工程(A)及び(B)を含んで製造する。
(A)シリカゲルである担体又はシリカゲルを成分として含む担体を金属の金属塩水溶液に浸した後、前記担体を乾燥する工程、及び
(B)その後、400〜1200℃の範囲の温度で加熱処理する工程。
The separation medium of the present invention is produced by including the following steps (A) and (B).
(A) a step of immersing a carrier which is silica gel or a carrier containing silica gel as a component in an aqueous metal salt solution, and then drying the carrier; and (B) a heat treatment at a temperature in the range of 400 to 1200 ° C. Process.

上記工程(A)における「浸す」は、担体を金属塩水溶液によって十分に湿潤した状態にする方法であれば特に限定されず、例えば、担体を金属塩水溶液に浸漬する方法、カラム又はカートリッジに充填した担体に金属塩水溶液を滴下する方法によるもの等が挙げられる。   The “dipping” in the above step (A) is not particularly limited as long as it is a method in which the support is sufficiently wetted with the metal salt aqueous solution, for example, a method in which the support is immersed in the metal salt aqueous solution, a column or a cartridge is packed. And the like by a method in which an aqueous metal salt solution is dropped onto the prepared carrier.

前記金属は、好ましくは、Al、Fe、Zn、Mn、Ni、Mg及びAgからなる群から選ばれる少なくとも1種である。   The metal is preferably at least one selected from the group consisting of Al, Fe, Zn, Mn, Ni, Mg, and Ag.

得られる分離媒体は、上記加熱処理を施す前よりも疎水性をもつ。シリカゲルに疎水性をもたせる方法としてシリル化が考えられるが、本発明の上記方法は、シリル化剤を使用せずに、シリカゲルの加熱処理(シラノール基の不活性化)による疎水性相互作用と、シリカゲルの表面に存在する金属アコイオンによる陽イオン交換相互作用とを同時にシリカゲルに与える点に特徴がある。   The resulting separation medium is more hydrophobic than before the heat treatment. Silylation is conceivable as a method for imparting hydrophobicity to silica gel, but the above-described method of the present invention uses a hydrophobic interaction by heat treatment of silica gel (inactivation of silanol groups) without using a silylating agent. It is characterized in that the cation exchange interaction by the metal acoion existing on the surface of the silica gel is simultaneously given to the silica gel.

一実施形態では、工程(A)はシリカゲルに金属を飽和状態に結合させる。   In one embodiment, step (A) bonds the metal to silica gel in a saturated state.

他の実施形態では、工程(A)の前若しくは後又は工程(B)の後に、担体にオクタデシルシリル基、オクチル基、ブチル基又はアミノプロピル基からなる官能基を結合させる工程をさらに含む。   In another embodiment, the method further includes a step of bonding a functional group comprising an octadecylsilyl group, an octyl group, a butyl group, or an aminopropyl group to the support before or after the step (A) or after the step (B).

第1の形態の分離媒体は、オクタデシルシリル基などの、分析対象成分に対してシリカゲルとは異なる親和力を与える官能基が担体に結合していないものである。この分離媒体は、疎水性の性質をもち、疎水性相互作用メカニズムによって酸性化合物、中性化合物及び塩基性化合物と相互作用することができる。さらに、シリカゲルの表面上の金属イオンは、酸性の性質をもっており、選択的な静電的相互作用メカニズム(つまり陽イオン交換モード)によって塩基性化合物と相互作用することができる。陽イオン交換相互作用の強さは、Fe(III)イオン、Alイオン、Agイオン又はNiイオン等のそれぞれの酸性度、つまりpKa値に依存するので、金属種を選択することにより金属イオンの酸性度の違いにより静電的相互作用を制御することができる。この結果は、広範囲な塩基性化合物の分析に金属イオン親和クロマトグラフィーを適用できることを意味している。   The separation medium of the first form is one in which a functional group that gives an affinity different from that of silica gel, such as an octadecylsilyl group, is not bound to a carrier. This separation medium has a hydrophobic property and can interact with acidic, neutral and basic compounds by a hydrophobic interaction mechanism. Furthermore, the metal ions on the surface of the silica gel have acidic properties and can interact with basic compounds by a selective electrostatic interaction mechanism (ie, cation exchange mode). The strength of the cation exchange interaction depends on the acidity of Fe (III) ion, Al ion, Ag ion or Ni ion, that is, the pKa value, so that the acidity of the metal ion can be selected by selecting the metal species. The electrostatic interaction can be controlled by the difference in degree. This result means that metal ion affinity chromatography can be applied to the analysis of a wide range of basic compounds.

第2の形態の分離媒体は、担体に50ppm以上の金属のほかに分析対象成分に対してシリカゲルとは異なる親和力を与えるODS基などの官能基がさらに結合しているものである。この分離媒体が充填された分析カラムを用いて分析することにより、固定化する金属の種類によって、例えば塩基性化合物の保持がより強くなり、一般的なODSカラムとは異なる選択性を示すようになる。これは分析対象成分である塩基性化合物のpKa値と疎水性に依存すると推測される。また、固定化する金属の種類により、その分離媒体としての挙動も異なるので、分離しようとする分析対象成分に応じて固定化する金属種を異ならせることにより分離の最適化を図ることができる。さらに、移動相の有機溶媒量、緩衝液のpHおよび塩濃度等、種々のパラメータを最適化することにより、さらに柔軟な対応が可能となる。   In the separation medium of the second form, a functional group such as an ODS group that gives an affinity different from that of silica gel to the analysis target component in addition to a metal of 50 ppm or more is further bonded to the carrier. By analyzing using an analytical column packed with this separation medium, for example, the retention of a basic compound becomes stronger depending on the type of metal to be immobilized, and the selectivity is different from that of a general ODS column. Become. This is presumed to depend on the pKa value and hydrophobicity of the basic compound as the analysis target component. Moreover, since the behavior as the separation medium varies depending on the type of metal to be immobilized, the separation can be optimized by varying the metal species to be immobilized according to the component to be analyzed. Further, by optimizing various parameters such as the amount of the organic solvent in the mobile phase, the pH of the buffer solution, and the salt concentration, it becomes possible to respond more flexibly.

分離媒体の一実施形態であるカートリッジを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cartridge which is one Embodiment of a separation medium. 分離媒体の他の実施形態であるカラムを示す一部切欠き断面図である。It is a partially cutaway sectional view showing a column which is another embodiment of the separation medium. 一実施例の前処理カラムが実装された液体クロマトグラフを示す流路構成図である。It is a flow-path block diagram which shows the liquid chromatograph by which the pre-processing column of one Example was mounted. ~ 酸性条件下での各種前処理カラムによる分析対象成分ごとの回収率を示すグラフである。It is a graph which shows the collection | recovery rate for every analysis target component by the various pretreatment columns on acidic conditions. ~ 中性条件下での各種前処理カラムによる分析対象成分ごとの回収率を示すグラフである。It is a graph which shows the recovery rate for every analysis object component by various pretreatment columns under neutral conditions. 前処理カラムによる酸性条件下での分析対象成分のlogPと回収率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between logP and the recovery rate of the analysis object component under the acidic condition by a pretreatment column. 前処理カラムによる中性条件下での分析対象成分のlogPと回収率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between logP and the recovery rate of the analysis object component under neutral conditions by a pre-processing column. ~ 各種前処理カラムによる分析対象成分ごとの酸性溶媒濃度と回収率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the acidic solvent density | concentration for every analysis target component by various pre-processing columns, and a recovery rate. ~ 各種前処理カラムによる分析対象成分ごとの中性溶媒濃度と回収率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the neutral solvent density | concentration for every analysis target component by various pre-processing columns, and a recovery rate. 一実施例の分析カラムが実装された液体クロマトグラフを示す流路構成図である。It is a flow-path block diagram which shows the liquid chromatograph by which the analysis column of one Example was mounted. 第1のグラジエント分析における実施例の金属固定化ODSカラムによるクロマトグラフを比較例のODSカラムによるクロマトグラフと比較して示す図である。It is a figure which compares the chromatograph by the metal fixed ODS column of the Example in a 1st gradient analysis with the chromatograph by the ODS column of a comparative example. 同グラジエント分析における実施例の金属固定化ODSカラムによるクロマトグラフを比較例のODSカラムによるクロマトグラフと比較して示す図である。It is a figure which compares the chromatograph by the metal fixed ODS column of the Example in the same gradient analysis with the chromatograph by the ODS column of a comparative example. 第2のグラジエント分析における実施例の金属固定化ODSカラムによるクロマトグラフを比較例のODSカラムによるクロマトグラフと比較して示す図である。It is a figure which compares the chromatograph by the metal fixed ODS column of the Example in a 2nd gradient analysis with the chromatograph by the ODS column of a comparative example. 同グラジエント分析における実施例の金属固定化ODSカラムによるクロマトグラフを比較例のODSカラムによるクロマトグラフと比較して示す図である。It is a figure which compares the chromatograph by the metal fixed ODS column of the Example in the same gradient analysis with the chromatograph by the ODS column of a comparative example. 第3のグラジエント分析における実施例の金属固定化ODSカラムによるクロマトグラフを比較例のODSカラムによるクロマトグラフと比較して示す図である。It is a figure which compares the chromatograph by the metal fixed ODS column of the Example in a 3rd gradient analysis with the chromatograph by the ODS column of a comparative example. 同グラジエント分析における実施例の金属固定化ODSカラムによるクロマトグラフを比較例のODSカラムによるクロマトグラフと比較して示す図である。It is a figure which compares the chromatograph by the metal fixed ODS column of the Example in the same gradient analysis with the chromatograph by the ODS column of a comparative example. 第4のグラジエント分析における実施例の金属固定化ODSカラムによるクロマトグラフを比較例のODSカラムによるクロマトグラフと比較して示す図である。It is a figure which shows the chromatograph by the metal fixed ODS column of the Example in a 4th gradient analysis compared with the chromatograph by the ODS column of a comparative example. 同グラジエント分析における実施例の金属固定化ODSカラムによるクロマトグラフを比較例のODSカラムによるクロマトグラフと比較して示す図である。It is a figure which compares the chromatograph by the metal fixed ODS column of the Example in the same gradient analysis with the chromatograph by the ODS column of a comparative example. 移動相に塩としてKClを添加した場合と添加しなかった場合について、実施例の(Fe(III)−ODSカラムによるクロマトグラフを比較例のODSカラムによるクロマトグラフと比較して示す図である。It is a figure which compares the chromatograph by the (Fe (III) -ODS column of an Example) and the chromatograph by the ODS column of a comparative example about the case where KCl is added as a salt to a mobile phase. 移動相に塩としてKClを添加した場合と添加しなかった場合について、実施例の(Fe(II)−ODSカラムによるクロマトグラフを比較例のODSカラムによるクロマトグラフと比較して示す図である。It is a figure which compares the chromatograph by the (Fe (II) -ODS column of an Example) with the chromatograph by the ODS column of a comparative example about the case where KCl is not added as a salt to a mobile phase. 移動相に塩としてKClを添加した場合と添加しなかった場合について、実施例のAl−ODSカラムによるクロマトグラフを比較例のODSカラムによるクロマトグラフと比較して示す図である。It is a figure which compares the case where KCl is added as a salt with a mobile phase, and the case where it does not add, comparing the chromatograph by the Al-ODS column of an Example with the chromatograph by the ODS column of a comparative example. 移動相に塩としてKClを添加した場合と添加しなかった場合について、実施例のAg−ODSカラムによるクロマトグラフを比較例のODSカラムによるクロマトグラフと比較して示す図である。It is a figure which compares the case where KCl is added as a salt with a mobile phase, and the case where it does not add, comparing the chromatograph by the Ag-ODS column of an Example with the chromatograph by the ODS column of a comparative example. 移動相に塩としてPFPAを添加した場合と添加しなかった場合について、実施例の(Fe(III)−ODSカラムによるクロマトグラフを比較例のODSカラムによるクロマトグラフと比較して示す図である。It is a figure which compares the chromatograph by the (Fe (III) -ODS column of an Example) with the chromatograph by the ODS column of a comparative example about the case where PFPA is not added as a salt to a mobile phase. 移動相に塩としてPFPAを添加した場合と添加しなかった場合について、実施例のAl−ODSカラムによるクロマトグラフを比較例のODSカラムによるクロマトグラフと比較して示す図である。It is a figure which compares the case where PFPA is added as a salt with a mobile phase, and the case where it does not add, comparing the chromatograph by the Al-ODS column of an Example with the chromatograph by the ODS column of a comparative example. 移動相に塩としてPFPAを添加した場合と添加しなかった場合について、実施例のAg−ODSカラムによるクロマトグラフを比較例のODSカラムによるクロマトグラフと比較して示す図である。It is a figure which compares the chromatograph by the Ag-ODS column of an Example with the chromatograph by the ODS column of a comparative example about the case where PFPA is not added as a salt to a mobile phase.

(第1の実施形態)
分析対象成分に対してシリカゲルとは異なる親和力を与える官能基が担体に結合していない分離媒体:
担体としてシリカゲルを用いる場合、シリカゲルの形態は特に限定されないが、好ましい形態としては、粒子径は1〜300μm、より好ましくは1〜200μm、さらにより好ましくは1〜150μm、細孔径は2〜100nm、より好ましくは3〜30nm、比表面積は50〜800m2/g、より好ましくは200〜400m2/gを挙げることができる。上記粒子径は、更に、前処理用には10〜100μmが特に好ましく、分析カラム用には2〜20μmが特に好ましい。担体としては無機/有機ハイブリッド粒子を用いてもよい。以下の説明ではシリカゲルを用いる場合について説明するが、無機/有機ハイブリッド粒子を用いる場合も同様である。
(First embodiment)
Separation medium in which a functional group that gives an affinity different from that of silica gel for a component to be analyzed is not bound to a carrier:
When silica gel is used as a carrier, the form of silica gel is not particularly limited, but as a preferred form, the particle diameter is 1 to 300 μm, more preferably 1 to 200 μm, even more preferably 1 to 150 μm, and the pore diameter is 2 to 100 nm. More preferably, 3-30 nm and a specific surface area are 50-800 m < 2 > / g, More preferably, 200-400 m < 2 > / g can be mentioned. Further, the particle diameter is particularly preferably 10 to 100 μm for pretreatment and particularly preferably 2 to 20 μm for an analytical column. As the carrier, inorganic / organic hybrid particles may be used. In the following description, the case of using silica gel will be described, but the same applies to the case of using inorganic / organic hybrid particles.

担体に金属を結合させる。その方法として、担体をAl、Fe、Zn、Mn、Ni、Mg、Ag等の金属の金属塩水溶液に浸す等接触させ、乾燥させた後に加熱する。上記金属塩としては、AlCl3、FeCl3、FeCl2、ZnCl2、MnCl2、NiCl2、MgCl2、AgNO3等が挙げられる。金属塩水溶液は、特に限定されないが、例えば、金属塩の0.01〜1質量%水溶液、好ましくは0.05〜0.5質量%水溶液を、担体の乾燥質量として100質量部に対し、例えば0.2〜20質量部、好ましくは0.5〜10質量部の割合で担体に添加し、例えば3〜24時間、好ましくは5〜12時間攪拌する。次に、金属を含む担体をガラスフィルタ等で濾過し、水等で洗浄する。得られる担体を例えば80〜200℃、好ましくは100〜170℃において、例えば30分〜10時間、好ましくは1〜5時間乾燥し、続いて、例えば300〜1500℃、好ましくは400〜1200℃、より好ましくは400〜1100℃において、例えば30分〜10時間、好ましくは2〜4時間加熱して分離媒体を得ることができる。A metal is bound to the support. As the method, the support is immersed in a metal salt aqueous solution of a metal such as Al, Fe, Zn, Mn, Ni, Mg, Ag, etc., dried, and heated. Examples of the metal salt include AlCl 3 , FeCl 3 , FeCl 2 , ZnCl 2 , MnCl 2 , NiCl 2 , MgCl 2 , AgNO 3 and the like. Although the metal salt aqueous solution is not particularly limited, for example, a 0.01 to 1% by mass aqueous solution of a metal salt, preferably a 0.05 to 0.5% by mass aqueous solution, with respect to 100 parts by mass as a dry mass of the carrier, for example, It is added to the carrier at a ratio of 0.2 to 20 parts by mass, preferably 0.5 to 10 parts by mass, and stirred for 3 to 24 hours, preferably 5 to 12 hours. Next, the metal-containing carrier is filtered through a glass filter or the like and washed with water or the like. The obtained carrier is dried at, for example, 80 to 200 ° C., preferably 100 to 170 ° C., for example, 30 minutes to 10 hours, preferably 1 to 5 hours, and subsequently, for example, 300 to 1500 ° C., preferably 400 to 1200 ° C. More preferably, the separation medium can be obtained by heating at 400 to 1100 ° C., for example, for 30 minutes to 10 hours, preferably 2 to 4 hours.

分離媒体を得る具体的な例を示す。塩化第二鉄の0.2%水溶液、塩化アルミニウム6水和物の0.2%水溶液、硝酸銀の0.2%水溶液及び硝酸ニッケルの0.2%水溶液のそれぞれを、別々のシリカゲル(粒径:50μm、気孔サイズ:12nm)に加え、5〜10時間攪拌した。その結果、シリカゲルに金属が飽和状態に結合したと推定される状態となった。次に、金属を含むシリカゲルをガラスフィルタ(3番)で濾過し、200mLの水で洗浄した。最後に、金属を含むシリカゲルを150℃で2時間乾燥し、続いて、400〜1000℃で2〜4時間加熱して分離媒体を得た。   A specific example of obtaining a separation medium is shown. Each of a 0.2% aqueous solution of ferric chloride, a 0.2% aqueous solution of aluminum chloride hexahydrate, a 0.2% aqueous solution of silver nitrate, and a 0.2% aqueous solution of nickel nitrate was separated on a separate silica gel (particle size : 50 μm, pore size: 12 nm) and stirred for 5 to 10 hours. As a result, it was estimated that the metal was bound to the silica gel in a saturated state. Next, the silica gel containing a metal was filtered with a glass filter (No. 3) and washed with 200 mL of water. Finally, the silica gel containing the metal was dried at 150 ° C. for 2 hours, and subsequently heated at 400 to 1000 ° C. for 2 to 4 hours to obtain a separation medium.

このようにして得られる分離媒体を本明細書において「金属−シリカゲル」と表すことがある。具体的な金属として、Al、Fe(II)(第1鉄)、Fe(III)(第2鉄)等の記号が入る。   The separation medium thus obtained may be referred to as “metal-silica gel” in the present specification. As specific metals, symbols such as Al, Fe (II) (ferrous iron), and Fe (III) (ferric iron) are included.

このようにして得た分離媒体は、試料を液体クロマトグラフに導入する前に夾雑物などを除去するための前処理用の分離媒体として利用することができ、また、液体クロマトグラフの分離分析用の分離媒体として利用することもできる。   The separation medium obtained in this way can be used as a pretreatment separation medium for removing impurities before introducing the sample into the liquid chromatograph, and for separation analysis of liquid chromatographs. It can also be used as a separation medium.

前処理用分離媒体としてのひとつの利用形態は、図1Aに示されるカートリッジ2である。円筒状の本体4の上端に注ぎ口6が設けられ下端に出口8が設けられた筒状の容器に、フィルター12を介して分離媒体14が充填されたものである。   One use form as a pretreatment separation medium is the cartridge 2 shown in FIG. 1A. A cylindrical container in which a spout 6 is provided at the upper end of the cylindrical main body 4 and an outlet 8 is provided at the lower end is filled with a separation medium 14 via a filter 12.

カートリッジ2はオフラインで使用するものである。夾雑物を含む試料溶液を注ぎ口6から注入することにより、分析対象成分が分離媒体14に捕捉され、夾雑物は出口8から排出される。その後、分離媒体14に捕捉された分析対象成分を溶出させるための溶媒を注ぎ口6から注入することにより、分析対象成分が出口8から溶出されて、夾雑物のない試料溶液となる。   The cartridge 2 is used offline. By injecting a sample solution containing impurities from the spout 6, the analysis target component is captured by the separation medium 14, and the impurities are discharged from the outlet 8. Thereafter, a solvent for eluting the analysis target component captured in the separation medium 14 is injected from the spout 6, whereby the analysis target component is eluted from the outlet 8, and a sample solution without impurities is obtained.

前処理用分離媒体としての他の利用形態は、図1Bに示されるようなオンライン用のカラム16である。カラム16はステンレス製チューブなどのカラム本体18に分離媒体20が充填されたものである。カラム本体18の両端には液体クロマトグラフの流路に接続するための接続口22、24が設けられている。   Another form of use as the pretreatment separation medium is an online column 16 as shown in FIG. 1B. The column 16 is a column main body 18 such as a stainless steel tube filled with a separation medium 20. At both ends of the column main body 18, connection ports 22 and 24 for connection to the flow path of the liquid chromatograph are provided.

このようなカラム16は、前処理カラムだけでなく、液体クロマトグラフで分析対象成分を分離するための分析カラムとしても使用される。分析カラムとして使用するときは、一般に前処理カラムよりも長いものが用いられる。   Such a column 16 is used not only as a pretreatment column but also as an analysis column for separating an analysis target component by a liquid chromatograph. When used as an analytical column, one longer than the pretreatment column is generally used.

カラム16を前処理カラムとして液体クロマトグラフに備えた例を図2に示す。分析対象成分に対してシリカゲルとは異なる親和力を与える官能基が担体に結合していない分離媒体が充填された前処理カラム16Aは、流路切換え機構を構成する六方バルブ30の2つのポート間に接続されている。前処理カラム16Aは、ステンレス製のカラム管(長さ10mm、内径4.0mm)に分離媒体を充填したものである。   An example in which the column 16 is used as a pretreatment column in a liquid chromatograph is shown in FIG. A pretreatment column 16A packed with a separation medium in which a functional group that gives an affinity different from that of silica gel for a component to be analyzed is not bonded to a carrier is interposed between two ports of a hexagonal valve 30 constituting a flow path switching mechanism. It is connected. The pretreatment column 16A is a column tube made of stainless steel (length 10 mm, inner diameter 4.0 mm) filled with a separation medium.

バルブ30の他のポートには、前処理カラム16Aに分析対象成分を捕捉させ夾雑物などを排出するための前処理用溶媒を供給する流路35が接続されている。その流路35には、溶媒36Aを供給するポンプ38Aからなる流路と、溶媒36Bを供給するポンプ38Bからなる流路が並列に接続されている。流路35には試料溶液を注入するインジェクタ40が設けられている。   The other port of the valve 30 is connected to a flow path 35 for supplying a pretreatment solvent for capturing the component to be analyzed in the pretreatment column 16A and discharging impurities and the like. A flow path consisting of a pump 38A for supplying the solvent 36A and a flow path consisting of a pump 38B for supplying the solvent 36B are connected to the flow path 35 in parallel. The channel 35 is provided with an injector 40 for injecting a sample solution.

バルブ30のさらに他のポートには液体クロマトグラフの分析カラム32が接続されている。分析カラム32はカラムオーブン(図示せず。)に収容されて一定温度に保たれている。分析カラム32の下流には分析カラム32から溶出した分析対象成分を検出する紫外可視分光光度計などの検出器34が接続されている。分析カラム32は前処理カラム16Aよりも長く、分析カラム32内には前処理カラム16Aとは異なる別の分離媒体が充填されている。分析カラム32の分離媒体は、特に限定されず、例えば、後述の第2の実施形態である、シリカゲルに金属とODSなどの官能基を結合させた分離媒体であってもよいが、図2における液体クロマトグラフ装置では、シリカゲルに官能基としてODSが結合された逆相クロマトグラフィー用カラムである。   An analysis column 32 of a liquid chromatograph is connected to the other port of the valve 30. The analytical column 32 is housed in a column oven (not shown) and kept at a constant temperature. A detector 34 such as an ultraviolet-visible spectrophotometer that detects an analysis target component eluted from the analysis column 32 is connected downstream of the analysis column 32. The analysis column 32 is longer than the pretreatment column 16A, and the analysis column 32 is filled with another separation medium different from the pretreatment column 16A. The separation medium of the analytical column 32 is not particularly limited, and may be, for example, a separation medium in which a functional group such as metal and ODS is bonded to silica gel, which is a second embodiment described later. The liquid chromatograph apparatus is a column for reverse phase chromatography in which ODS is bonded as a functional group to silica gel.

前処理カラム16Aに捕捉された分析対象成分を溶出して分析カラム32に導くために、バルブ30のさらに他のポートには分析用溶媒を供給する流路41が接続されている。その流路41は、2種類の溶媒によるグラジエント分析を行うことができるように、溶媒42Aを供給するポンプ44Aからなる流路と、溶媒42Bを供給するポンプ44Bからなる流路が並列に接続されている。   In order to elute the analysis target component captured by the pretreatment column 16A and guide it to the analysis column 32, a flow path 41 for supplying an analysis solvent is connected to the other port of the valve 30. The channel 41 includes a channel composed of a pump 44A for supplying the solvent 42A and a channel composed of the pump 44B for supplying the solvent 42B, which are connected in parallel so that the gradient analysis using two types of solvents can be performed. ing.

バルブ30のさらに他のポートは液を排出するドレイン用ポートとなっている。   Still another port of the valve 30 is a drain port for discharging liquid.

前処理カラムに試料溶液とともに供給する溶媒は、何種類を用いてもよく、例えば1〜5種類の溶媒を用いることができる。かかる溶媒としては、試料成分に適切であれば特に限定されないが、例えば、酢酸緩衝液、リン酸緩衝液等の緩衝液等が挙げられ、必要に応じ、アセトニトリル、メタノール、エタノール等の有機溶媒との混合液(体積比は、有機溶媒:水=90:10〜1:99が好ましく、80:20〜20:80がより好ましい。)を用いることができる。上記溶媒の供給は、例えば0.5〜20mL/分、好ましくは1〜10mL/分の流量により、例えば0.2〜10分間、好ましくは1〜5分間行う。 Any number of solvents may be used to be supplied to the pretreatment column together with the sample solution. For example, 1 to 5 types of solvents may be used. Such a solvent is not particularly limited as long as it is suitable for the sample components, and examples thereof include buffer solutions such as an acetate buffer solution and a phosphate buffer solution, and if necessary, an organic solvent such as acetonitrile, methanol, ethanol and the like. (The volume ratio is preferably organic solvent: water = 90: 10 to 1:99, more preferably 80:20 to 20:80). The solvent is supplied, for example, at a flow rate of 0.5 to 20 mL / min, preferably 1 to 10 mL / min, for example, 0.2 to 10 minutes, preferably 1 to 5 minutes.

図2における液体クロマトグラフ装置では、前処理として溶媒36A又は36Bがそれぞれのポンプ38A又は38Bにより供給され、インジェクタ40から試料溶液が注入される。試料溶液は前処理カラム16Aを経てドレインへ流れる。その間に分析対象成分が前処理カラム16Aに捕捉され、夾雑物が排出される。前処理中も液体クロマトグラフの分析流路を安定化させるために、流路41から分析カラム32へ溶媒を一定流量で流す。   In the liquid chromatograph apparatus in FIG. 2, as a pretreatment, the solvent 36A or 36B is supplied by each pump 38A or 38B, and the sample solution is injected from the injector 40. The sample solution flows to the drain through the pretreatment column 16A. Meanwhile, the analysis target component is captured by the pretreatment column 16A, and impurities are discharged. In order to stabilize the analysis flow path of the liquid chromatograph even during pretreatment, the solvent is flowed from the flow path 41 to the analysis column 32 at a constant flow rate.

前処理終了後、バルブ30が切り換えられ、流路41から分析用溶媒が前処理カラム16Aを経て分析カラム32に流される。これにより、前処理カラム16Aに捕捉されていた分析対象成分が分析用溶媒により溶出されて分析カラム32に導入される。分析カラム32で分離された分析対象成分は検出器34で検出される。分析用溶媒によるグラジエント分析は、行わなくてもよいが、図2における液体クロマトグラフ装置では、ポンプ44Aと44Bを時間的に調節することにより、その混合比を変化させ、グラジエント分析を行うことができる。   After completion of the pretreatment, the valve 30 is switched, and the analysis solvent flows from the flow path 41 to the analysis column 32 through the pretreatment column 16A. As a result, the analysis target component captured by the pretreatment column 16A is eluted by the analysis solvent and introduced into the analysis column 32. The analysis target component separated by the analysis column 32 is detected by the detector 34. The gradient analysis using the analysis solvent may not be performed. However, in the liquid chromatograph apparatus in FIG. 2, the mixture ratio is changed by temporally adjusting the pumps 44A and 44B to perform the gradient analysis. it can.

溶媒の具体的な例を示す。溶媒36Aとして酢酸アンモニウム5mmol/Lの水溶液、又は酢酸0.1%の水溶液を使用し、溶媒36B(図3〜図7ではM4と表示されている。)として酢酸アンモニウム5mmol/Lを含むアセトニトリルと水の混合液(体積比6:4)、又は酢酸0.1%を含むアセトニトリルと水の混合液(体積比6:4)を使用する。前処理は溶媒36A又は36Bを均一濃度で流量2mL/分で1分間流す。   The specific example of a solvent is shown. An aqueous solution of 5 mmol / L of ammonium acetate or an aqueous solution of 0.1% acetic acid is used as the solvent 36A, and acetonitrile containing 5 mmol / L of ammonium acetate is used as the solvent 36B (shown as M4 in FIGS. 3 to 7). A mixture of water (volume ratio 6: 4) or a mixture of acetonitrile and water containing 0.1% acetic acid (volume ratio 6: 4) is used. In the pretreatment, the solvent 36A or 36B is allowed to flow at a uniform concentration for 1 minute at a flow rate of 2 mL / min.

溶媒42Aとしてトリフルオロ酢酸の0.1%水溶液を使用し、溶媒42Bとしてトリフルオロ酢酸0.1%を含むアセトニトリルと水の混合液(体積比6:4)を使用する。これらの溶媒は、1mL/分の流量でグラジエント溶離モードで導入する。グラジエント条件は、溶媒42Bの濃度を12分間で0から100%に変化させる条件と、溶媒42Bの濃度を3分間で0から100%に変化させる条件とする。   A 0.1% aqueous solution of trifluoroacetic acid is used as the solvent 42A, and a mixed solution (volume ratio 6: 4) of acetonitrile and water containing 0.1% trifluoroacetic acid is used as the solvent 42B. These solvents are introduced in gradient elution mode at a flow rate of 1 mL / min. The gradient conditions are a condition for changing the concentration of the solvent 42B from 0 to 100% in 12 minutes and a condition for changing the concentration of the solvent 42B from 0 to 100% in 3 minutes.

分析カラム32としてODSカラム(長さ150mm、内径4.6mm、シリカゲル粒径5μm)を使用し、カラム温度を40℃とする。インジェクタ40への試料注入量を10μLとする。検出器34では280nmでの紫外線吸光度を測定する。   An ODS column (length: 150 mm, inner diameter: 4.6 mm, silica gel particle size: 5 μm) is used as the analysis column 32, and the column temperature is set to 40 ° C. The amount of sample injected into the injector 40 is 10 μL. The detector 34 measures the ultraviolet absorbance at 280 nm.

(第1の形態のシリカゲルの評価)
図2に示した液体クロマトグラフ装置により、その前処理カラム16Aとして使用した分離媒体の保持特性を評価した。評価には回収率を求める方法を採用した。回収率は次のように求めた。モデル化合物を試料として注入し、前処理カラム16Aに捕捉した後、バルブ30を切り換えて分析カラム32で分離して検出器34で検出したときの各モデル化合物のピーク面積(A)と、前処理カラム16Aを経ないでモデル化合物を分析カラム32へ導入し分離して検出器34で検出したときの各モデル化合物のピーク面積(B)とを測定する。回収率は次の式により求めた。
回収率(%)=(A/B)×100
(Evaluation of silica gel of the first form)
With the liquid chromatograph apparatus shown in FIG. 2, the retention characteristics of the separation medium used as the pretreatment column 16A were evaluated. A method for obtaining the recovery rate was adopted for the evaluation. The recovery rate was determined as follows. After the model compound is injected as a sample and captured in the pretreatment column 16A, the peak area (A) of each model compound when separated by the analysis column 32 and detected by the detector 34 by switching the valve 30 and the pretreatment The model compound is introduced into the analysis column 32 without passing through the column 16A, separated, and the peak area (B) of each model compound when detected by the detector 34 is measured. The recovery rate was determined by the following formula.
Recovery rate (%) = (A / B) × 100

第1の形態のシリカゲルとして、加熱処理された5種類のFe(III)−シリカゲルを使用した。加熱処理条件は次の5種類である。
(1)1000℃で4時間
(2)1000℃で2時間
(3)800℃で2時間
(4)600℃で2時間
(5)400℃で2時間
Five types of heat-treated Fe (III) -silica gel were used as the silica gel of the first form. There are five types of heat treatment conditions as follows.
(1) 4 hours at 1000 ° C (2) 2 hours at 1000 ° C (3) 2 hours at 800 ° C (4) 2 hours at 600 ° C (5) 2 hours at 400 ° C

比較のために、金属を含まず加熱処理もされていないシリカゲル(コントロールという。)も分離媒体として回収率を測定した。金属を含まないというのは、実施例のように意図的に金属を含ませないという意味であり、不純物として30ppm程度の金属が含まれていてもよい。   For comparison, the recovery rate was also measured using a silica gel containing no metal and not heat-treated (referred to as control) as a separation medium. The fact that no metal is contained means that no metal is intentionally contained as in the embodiment, and about 30 ppm of metal may be contained as an impurity.

回収率は5つのモデル化合物(酸性化合物、中性化合物及び塩基性化合物)について求めた。図3−4、6−7において、(A)から(E)はそれぞれ次のモデル化合物を表わす。   The recovery rate was determined for five model compounds (acidic compound, neutral compound and basic compound). 3-4 and 6-7, (A) to (E) represent the following model compounds, respectively.

(酸性化合物)
(A)ケトプロフェン(Ketoprofen:pKa = 3.9, logP = 2.911)
(中性化合物)
(B)プロピルパラベン(Propyl paraben:logP = 2.901)(塩基性化合物)
(C)トリメトプリム(Trimethoprim:pKa = 7.1, logP = 0.79)
(D)ドネペジル(Donepezil:pKa = 9.4, logP = 3.913)
(E)イミプラミン(Imipramine:pKa = 9.4, logP = 4.355)
(Acidic compounds)
(A) Ketoprofen (Ketoprofen: pKa = 3.9, logP = 2.911)
(Neutral compound)
(B) Propyl paraben (log P = 2.901) (basic compound)
(C) Trimethoprim (Trimethoprim: pKa = 7.1, logP = 0.79)
(D) donepezil (Donepezil: pKa = 9.4, logP = 3.913)
(E) Imipramine (pmi = 9.4, logP = 4.355)

前処理の移動相を酸性条件(溶媒36Aが酢酸0.1%水溶液、溶媒36Bが酢酸0.1%を含むアセトニトリルと水の混合溶液で、溶媒36Bの割合を0〜40%の範囲で変化させた。pHは約4)としたときの結果を図3A〜図3Eに示し、前処理の移動相を中性条件(溶媒36Aが酢酸アンモニウム5mmol/L水溶液、溶媒36Bが酢酸アンモニウム5mmol/Lを含むアセトニトリルと水の混合溶液で、溶媒36Bの割合を0〜40%の範囲で変化させた。pHは約7)としたときの結果を図4に示す。   The mobile phase of the pretreatment is acidic (solvent 36A is a mixed solution of 0.1% acetic acid in water and solvent 36B is a mixed solution of acetonitrile and water containing 0.1% acetic acid, and the ratio of solvent 36B varies in the range of 0 to 40%. 3A to 3E show the results when the pH was about 4), and the mobile phase of the pretreatment was neutral conditions (solvent 36A was ammonium acetate 5 mmol / L aqueous solution, solvent 36B was ammonium acetate 5 mmol / L Fig. 4 shows the results when the ratio of the solvent 36B was changed in the range of 0 to 40% with a pH of about 7).

Fe(III)−シリカゲルは、コントロールに比べて、何れのモデル化合物についても回収率の増加を示したが、特に3つの塩基性化合物(トリメトプリム、ドネペジルおよびイミプラミン)について、回収率の増加は著しく、酸性条件下でその傾向は強かった。   Fe (III) -silica gel showed an increase in the recovery rate for any model compound compared to the control, but the increase in the recovery rate was remarkable especially for the three basic compounds (trimethoprim, donepezil and imipramine) The tendency was strong under acidic conditions.

また、酸性条件下でも中性条件下でも、モデル化合物の回収率はFe(III)−シリカゲルの加熱処理の温度が高くなるほど増加した。   Moreover, the recovery rate of the model compound increased as the temperature of the heat treatment of Fe (III) -silica gel increased under both acidic and neutral conditions.

上記の結果は、シリカゲルを加熱処理することによりシリカゲルの表面の疎水性が増加すること、また、当該疎水性は加熱処理の温度が高くなると増加することを示す。   The above results indicate that the hydrophobicity of the surface of the silica gel increases when the silica gel is heat-treated, and that the hydrophobicity increases as the temperature of the heat treatment increases.

以上から、酸性条件下でも中性条件下でも、加熱処理されたシリカゲルによるモデル化合物の回収率は、当該シリカゲルとの疎水性相互作用によって増加するといえる。   From the above, it can be said that the recovery rate of the model compound by the heat-treated silica gel is increased by the hydrophobic interaction with the silica gel under both acidic and neutral conditions.

ケトプロフェンは、中性条件下よりも酸性条件下で回収率が増加した。この結果は、ケトプロフェンは中性条件下では、疎水性を減少させ、Fe(III)アコイオンによって反発される陰イオンとして存在することを示す。   Ketoprofen increased in recovery under acidic conditions than under neutral conditions. This result indicates that ketoprofen decreases hydrophobicity under neutral conditions and exists as an anion repelled by Fe (III) acoion.

次に、加熱処理(1000℃で2時間)されたFe(III)−シリカゲルを用い、移動相を酸性条件(A)と中性条件(B)で溶媒36Bの濃度を20%としたときの各種モデル化合物の回収率を、モデル化合物のlogPとの関係において、図5に示す。高い疎水性(高いlogP)の塩基性化合物であるドネペジルとイミプラミン、及び、低い疎水性(低いlogP)の塩基性化合物であるトリメトプリムは何れも高い回収率を示した。酸性化合物と中性化合物は、トリメトプリムよりもlogPが高いにも拘わらず、加熱処理されたFe(III)−シリカゲルにはほとんど保持されなかった。   Next, when Fe (III) -silica gel that has been heat-treated (1000 ° C. for 2 hours) is used, the mobile phase is 20% under acidic conditions (A) and neutral conditions (B) and the concentration of solvent 36B is 20%. The recovery rates of various model compounds are shown in FIG. 5 in relation to the log P of the model compound. Donepezil and imipramine, which are basic compounds with high hydrophobicity (high logP), and trimethoprim, which is a basic compound with low hydrophobicity (low logP), all showed high recoveries. The acidic compound and the neutral compound were hardly retained in the heat-treated Fe (III) -silica gel, although the log P was higher than that of trimethoprim.

以上から、Fe(III)−シリカゲル中の金属イオンは酸性であり、回収率がlogP値に対する依存性を示さなかったことからも、塩基性化合物は陽イオン交換モードと同様の静電的相互作用の機構により選択的に保持されるといえる。   From the above, since the metal ions in Fe (III) -silica gel are acidic and the recovery does not show dependence on the logP value, the basic compound has the same electrostatic interaction as that in the cation exchange mode. It can be said that it is selectively held by this mechanism.

以上のように、3つの塩基性化合物は、疎水性相互作用と陽イオン交換相互作用の両方により、回収率が著しく増加する。特に、ドネペジルとイミプラミンは、トリメトプリムより高いpKa値をもち、陽イオン交換相互作用により強く保持される。   As described above, the recovery rates of the three basic compounds are significantly increased by both hydrophobic interaction and cation exchange interaction. In particular, donepezil and imipramine have higher pKa values than trimethoprim and are strongly retained by cation exchange interactions.

3つの塩基性化合物は、酸性条件下よりも中性条件下でより高い回収率を示した。これは、中性条件下での塩基性化合物の疎水性の増加、加熱処理されたシリカゲルの表面の疎水性の増加、及び塩基性化合物とFe(III)イオンとの間の陽イオン交換相互作用によるものと推定される。もっとも、中性条件下では、加熱処理されたFe(III)−シリカゲル上の金属イオンと塩基性化合物との間の陽イオン交換相互作用よりも、塩基性化合物の疎水性の増加による効果が大きい。   The three basic compounds showed higher recoveries under neutral conditions than under acidic conditions. This is due to increased hydrophobicity of the basic compound under neutral conditions, increased hydrophobicity of the surface of the heat-treated silica gel, and cation exchange interaction between the basic compound and Fe (III) ions. It is estimated that However, under neutral conditions, the effect of increasing the hydrophobicity of the basic compound is greater than the cation exchange interaction between the metal ion on the heat-treated Fe (III) -silica gel and the basic compound. .

次に、異なる酸性度(すなわちpKa値)の金属イオン(金属種はFe(III)、Al、AgおよびNi)と塩基性化合物との間の相互作用に関し、1000℃で2時間の加熱処理を施した金属−シリカゲルを用いて、5つのモデル化合物の回収率を測定した。前処理に酸性移動相を使用した酸性条件下での結果を図6に、中性移動相を使用した中性条件下での結果を図7にそれぞれ示す。   Next, regarding the interaction between metal ions (metal species are Fe (III), Al, Ag and Ni) having different acidities (ie, pKa values) and basic compounds, heat treatment is performed at 1000 ° C. for 2 hours. Using the applied metal-silica gel, the recovery rate of five model compounds was measured. The results under acidic conditions using an acidic mobile phase for pretreatment are shown in FIG. 6, and the results under neutral conditions using a neutral mobile phase are shown in FIG.

3つの塩基性化合物は、酸性条件下と中性条件下での前処理において、加熱処理された金属−シリカゲル(金属種はFe(III)、Al、AgまたはNi)で様々な回収率を示した。加熱処理されたFe(III)−シリカゲルは、酸性条件下では塩基性化合物で最も高い回収率を示した。一方、すべての加熱処理された金属−シリカゲルは、酸性条件下よりも中性条件下の方が塩基性化合物の回収率が高くなった。   The three basic compounds show various recoveries with heat-treated metal-silica gel (metal species is Fe (III), Al, Ag or Ni) in pre-treatment under acidic and neutral conditions. It was. The heat-treated Fe (III) -silica gel showed the highest recovery rate for basic compounds under acidic conditions. On the other hand, all the heat-treated metal-silica gels showed higher recovery rates of basic compounds under neutral conditions than under acidic conditions.

これらの結果は、金属アコイオンと塩基性化合物との間の相互作用の程度はFe(III)、Al、AgおよびNiの各アコイオンの酸性度が影響することを示している。尚、金属アコイオンは種々のpKa値を示す。pKa値は金属イオンのサイズ及び電荷に依存し、さらに元素の電気陰性度に依存する。一般に、金属イオンのサイズが小さくなるほど、またサイズが同じであれば電荷が大きくなるほど、金属イオンはより酸性になる。元素の電気陰性度が高くなるほど金属イオンは酸性になる。Fe(III)、Al、AgおよびNiの各アコイオンのpKa値はそれぞれ2.2、5.0、12.0および9.9であることが知られている。   These results indicate that the degree of interaction between the metal acoion and the basic compound is affected by the acidity of each acoion of Fe (III), Al, Ag, and Ni. In addition, a metal acoion shows various pKa values. The pKa value depends on the size and charge of the metal ion, and further depends on the electronegativity of the element. In general, the smaller the metal ion size, and the greater the charge for the same size, the more acidic the metal ion. The higher the element electronegativity, the more acidic the metal ions. It is known that the pKa values of Fe (III), Al, Ag, and Ni ako ions are 2.2, 5.0, 12.0, and 9.9, respectively.

したがって、加熱処理された金属−シリカゲルの金属アコイオン(特にFe(III)アコイオン)を使用すると、塩基性化合物は静電的相互作用(つまり陽イオン交換モード)によって保持され、移動相のpHにより疎水性相互作用によっても保持される。例えば、酸性条件(0.1%の酢酸;pHは約4)下では疎水性相互作用によっても保持される。   Thus, using heat-treated metal-silica gel acoions (especially Fe (III) acoions), the basic compounds are retained by electrostatic interactions (ie, cation exchange mode) and become hydrophobic depending on the pH of the mobile phase. It is also retained by sexual interaction. For example, it is retained by hydrophobic interactions under acidic conditions (0.1% acetic acid; pH is about 4).

それぞれの加熱処理された金属−シリカゲルをオンライン固体抽出カラムとし、それぞれに試験溶液を注入したが、クロマトグラフィー性能の低下もカラム圧力の目立った変化も見られなかった。これらの結果は、それらの加熱処理された金属−シリカゲルは十分な安定性と再利用可能性をもっていることを示している。   Each heat-treated metal-silica gel was used as an on-line solid extraction column, and a test solution was injected into each column, but no decrease in chromatographic performance or noticeable change in column pressure was observed. These results indicate that these heat-treated metal-silica gels have sufficient stability and reusability.

上述の結果からわかることは、これらの加熱処理された金属−シリカゲルは、ミックスモード逆相−陽イオン交換HPLCカラムとして使用すれば、疎水性のアルキル鎖とイオン性官能基に適応できるということである。従来は、ミックスモードのHPLCは、ODS固定相をもつカラムと陽イオン交換固定相をもつカラムの2つのカラムを接続したり、逆相固定相とイオン交換固定相の2種類の固定相を1つのカラム内で混合したり、又はアルキル鎖中のイオン化可能な官能基をシリカベースの担体に化学的に結合させたりすることによって実現されてきた。   From the above results it can be seen that these heat-treated metal-silica gels can be adapted to hydrophobic alkyl chains and ionic functional groups when used as mixed-mode reversed-phase-cation exchange HPLC columns. is there. Conventionally, in mixed mode HPLC, two columns, a column having an ODS stationary phase and a column having a cation exchange stationary phase, are connected, or two types of stationary phases, a reverse phase stationary phase and an ion exchange stationary phase, are used as one. It has been realized by mixing in two columns or by chemically binding an ionizable functional group in the alkyl chain to a silica-based support.

そこで、加熱処理された金属−シリカゲルの代表として、加熱処理(1000℃で2時間)されたFe(III)−シリカゲルを用い、そのミックスモード逆相−陽イオン交換についての能力を検討した。カラム切換え式HPLCシステムで前処理用移動相として酸性移動相(0.1%酢酸をむ水溶液)と中性移動相(5mmol/Lの酢酸アンモニウムを含む水溶液)を用い、試料として濃度0.5mg/mLのイミプラミン溶液を使用した。加熱処理されたFe(III)−シリカゲルに注入したイミプラミンの量とピーク面積との関係を調べた。その結果、酸性移動相を使用した場合も中性移動相を使用した場合も、イミプラミンの量とピーク面積の関係は注入量25μgまでほとんど直線的であった。その結果、加熱処理された金属−シリカゲルは、塩基性化合物用のミックスモード逆相−陽イオン交換に対して十分な能力をもっていることがわかる。   Thus, as a representative of the heat-treated metal-silica gel, Fe (III) -silica gel that had been heat-treated (2 hours at 1000 ° C.) was used, and the ability of the mixed-mode reverse-phase / cation exchange was examined. An acidic mobile phase (aqueous solution containing 0.1% acetic acid) and a neutral mobile phase (aqueous solution containing 5 mmol / L ammonium acetate) are used as a pretreatment mobile phase in a column switching HPLC system, and a concentration of 0.5 mg is used as a sample. A / mL imipramine solution was used. The relationship between the amount of imipramine injected into the heat-treated Fe (III) -silica gel and the peak area was examined. As a result, the relationship between the amount of imipramine and the peak area was almost linear up to an injection amount of 25 μg regardless of whether an acidic mobile phase was used or a neutral mobile phase was used. As a result, it can be seen that the heat-treated metal-silica gel has sufficient capacity for mixed mode reverse phase-cation exchange for basic compounds.

(第2の実施形態)
シリカゲルに金属とODSなどの官能基を結合させた分離媒体:
担体としてシリカゲルを用いる場合、シリカゲルの形態は特に限定されないが、化学修飾を効率的に行うことのできるものであることが好ましい。シリカゲルのそのような好ましい形態としては、粒子径は1〜200μm、より好ましくは1〜15μm、細孔径は4〜100nm、より好ましくは4〜30nm、比表面積は50〜800m2/g、より好ましくは200〜400m2/gを挙げることができる。担体としては無機/有機ハイブリッド粒子を用いてもよい。以下の説明ではシリカゲルを用いる場合について説明するが、無機/有機ハイブリッド粒子を用いる場合も同様である。
(Second Embodiment)
Separation medium in which a metal and a functional group such as ODS are bonded to silica gel:
When silica gel is used as a carrier, the form of silica gel is not particularly limited, but it is preferable that the chemical modification can be efficiently performed. As such a preferable form of silica gel, the particle diameter is 1 to 200 μm, more preferably 1 to 15 μm, the pore diameter is 4 to 100 nm, more preferably 4 to 30 nm, and the specific surface area is 50 to 800 m 2 / g, more preferably. May be 200 to 400 m 2 / g. As the carrier, inorganic / organic hybrid particles may be used. In the following description, the case of using silica gel will be described, but the same applies to the case of using inorganic / organic hybrid particles.

シリカゲルに金属を結合させる。その方法として、シリカゲルとAl、Fe、Zn、Mn、Ni、Mg又はAgの金属塩水溶液を接触させ、乾燥させた後に加熱する。そのような金属塩としては、AlCl3、FeCl3、FeCl2、ZnCl2、MnCl2、NiCl2、MgCl2、AgNO3などを挙げることができる。Bond metal to silica gel. As the method, silica gel is contacted with an aqueous metal salt solution of Al, Fe, Zn, Mn, Ni, Mg, or Ag, dried, and then heated. Examples of such metal salts include AlCl 3 , FeCl 3 , FeCl 2 , ZnCl 2 , MnCl 2 , NiCl 2 , MgCl 2 , AgNO 3 and the like.

シリカゲルにオクタデシルシリル基、オクチル基、ブチル基、シアノプロピル基又はアミノプロピル基等の官能基を結合させる。シリカゲルにオクタデシルシリル基等の官能基を結合させる反応はカラム充填材製造分野ではよく知られた方法である。例えば、オクタデシルシリル基を結合させる場合を説明すると以下のようになる。トルエンなどの非極性溶媒中でモノクロロジメチルオクタデシルシラン等のシリル化剤とシリカゲルを混合し、還流しながら反応させる。使用溶媒、温度、時間、触媒添加の有無などによって反応収率は異なる。また、シリル化剤の種類によって結合形式が異なるが、ここではそれらを制限しない。   A functional group such as octadecylsilyl group, octyl group, butyl group, cyanopropyl group or aminopropyl group is bonded to the silica gel. The reaction of bonding a functional group such as octadecylsilyl group to silica gel is a well-known method in the field of column packing production. For example, the case where an octadecylsilyl group is bonded will be described as follows. A silylating agent such as monochlorodimethyloctadecylsilane and silica gel are mixed in a nonpolar solvent such as toluene and reacted while refluxing. The reaction yield varies depending on the solvent used, temperature, time, presence or absence of catalyst addition, and the like. Further, although the bonding form varies depending on the type of silylating agent, they are not limited here.

このようにして得られた分離媒体を液体クロマトグラフ用カラム充填材として使用する場合は、通常エンドキャッピング処理をすることが多い。エンドキャッピング処理法はカラム充填材製造分野でよく知られた方法であるが、エンドキャッピング処理の有無、および、その方法については制限しない。   When the separation medium thus obtained is used as a liquid chromatograph column packing material, an end-capping process is usually performed in many cases. The end capping method is a well-known method in the column packing material manufacturing field, but the presence or absence of the end capping process and the method thereof are not limited.

シリカゲルに金属を結合させる工程とシリカゲルに官能基を結合させる工程は、いずれを先に行ってもよい。また、結合をより強固にするために、これらの工程を複数回行ってもよい。   Any of the step of bonding a metal to silica gel and the step of bonding a functional group to silica gel may be performed first. Further, these steps may be performed a plurality of times in order to further strengthen the bond.

実施例(1)として、さらに具体的に示す。シリカゲル粒子を約2gはかりとる。シリカゲル粒子は特に限定されるものではないが、例えば平均粒子径5μm、平均細孔径12nm、平均比表面積350m2/gのものである。This will be more specifically shown as Example (1). Weigh about 2 g of silica gel particles. The silica gel particles are not particularly limited, and for example, those having an average particle diameter of 5 μm, an average pore diameter of 12 nm, and an average specific surface area of 350 m 2 / g.

これに適当な濃度(例えば、0.2重量%)の金属塩(例えば、塩化第二鉄、又は塩化アルミニウム)水溶液を200mL加える。この溶液を6〜12時間攪拌した後、洗浄し、ろ過してシリカゲル粒子を捕集する。このシリカゲル粒子を約150℃で2時間程度乾燥させる。さらに、500〜1200℃で2〜5時間程度加熱する。金属塩水溶液の濃度及び添加量は厳密でなくてもよい。これらを変化させることにより、シリカゲルに対する金属の量を調節することは可能であるが、シリカゲルに残存する微量金属の影響を小さくするためには、飽和状態まで結合させることが好ましい。そのため、シリカゲルに金属を結合させる工程において、シリカゲルに対して金属が過剰になるように添加するだけで、所期の目的を達成させる金属固定化ODS分離媒体を調製することができる。   To this, 200 mL of an aqueous solution of a metal salt (for example, ferric chloride or aluminum chloride) having an appropriate concentration (for example, 0.2% by weight) is added. The solution is stirred for 6-12 hours, then washed and filtered to collect silica gel particles. The silica gel particles are dried at about 150 ° C. for about 2 hours. Furthermore, it heats at 500-1200 degreeC for about 2 to 5 hours. The concentration and addition amount of the aqueous metal salt solution need not be exact. By changing these, it is possible to adjust the amount of metal relative to the silica gel, but in order to reduce the influence of trace metals remaining on the silica gel, it is preferable to bond to a saturated state. Therefore, a metal-immobilized ODS separation medium that achieves the intended purpose can be prepared by simply adding the metal in excess to the silica gel in the step of bonding the metal to the silica gel.

固定化された金属はシリカゲルの表面に結合していればよい。シリカゲルは多孔質であるので、表面とはその外表面だけでなく、細孔内側の表面も含む。しかし、金属はシリカゲル結晶の内部にまで入っている必要はない。上に示した金属濃度は内部に取り込まれた金属も含めた平均としての金属濃度である。平均濃度が充填材の特性と直接に関係するものではない。   The immobilized metal may be bonded to the surface of the silica gel. Since silica gel is porous, the surface includes not only the outer surface but also the surface inside the pores. However, the metal need not be contained within the silica gel crystal. The metal concentration shown above is an average metal concentration including the metal incorporated in the inside. The average concentration is not directly related to the properties of the filler.

このようにして金属を固定化したシリカゲル粒子に、一般的な方法でオクタデシル基などのような官能基を結合させることにより、実施例(1)の分離媒体を調製する。シリカゲル粒子にオクタデシル基を官能基として結合させる一般的な方法として、例えばシリカゲルにトリエトキシオクタデシルシランを反応させる。   The separation medium of Example (1) is prepared by bonding a functional group such as an octadecyl group to the silica gel particles on which the metal is immobilized in this manner by a general method. As a general method for bonding an octadecyl group as a functional group to silica gel particles, for example, triethoxyoctadecylsilane is reacted with silica gel.

このようにして得られる実施例(1)の分離媒体は金属固定化ODS分離媒体であり、これを以下「MAqC−ODS」と表示することがある。金属を示すMAqCの具体的な金属として、Al、Fe(II)(第1鉄)、Fe(III)(第2鉄)などの記号が入る。実施例のMAqC−ODS分離媒体に対し、比較例として金属を固定化していないODS分離媒体を使用する。比較例のODS分離媒体は金属を結合させる工程を経ていない点で実施例の分離媒体と異なっている。   The separation medium of Example (1) obtained in this manner is a metal-immobilized ODS separation medium, which may be hereinafter referred to as “MAqC-ODS”. Symbols such as Al, Fe (II) (ferrous iron), and Fe (III) (ferric iron) are included as specific metals of MAqC indicating metals. For the MAqC-ODS separation medium of the example, an ODS separation medium in which no metal is immobilized is used as a comparative example. The ODS separation medium of the comparative example is different from the separation medium of the example in that it does not undergo a step of bonding metal.

実施例(2)として、前処理カラムやカートリッジに使用するのに適する分離媒体を調製した。シリカゲル粒子を約2gはかりとる。シリカゲル粒子は特に限定されるものではないが、例えば平均粒子径50μm、平均細孔径12nm、平均比表面積350m2/gのものである。このシリカゲル粒子は実施例(1)のものと比較すると、平均粒子径が大きい。As Example (2), a separation medium suitable for use in a pretreatment column or cartridge was prepared. Weigh about 2 g of silica gel particles. The silica gel particles are not particularly limited, but for example, those having an average particle diameter of 50 μm, an average pore diameter of 12 nm, and an average specific surface area of 350 m 2 / g. The silica gel particles have a larger average particle diameter than that of Example (1).

これに適当な濃度(例えば、0.2重量%)の金属塩(例えば、塩化第二鉄、又は塩化アルミニウム)水溶液を200mL加える。この溶液を5〜10時間接絆した後、水およびメタノールで洗浄し、ろ過してシリカゲル粒子を捕集する。このシリカゲル粒子を約150℃で2時間程度乾燥させる。   To this, 200 mL of an aqueous solution of a metal salt (for example, ferric chloride or aluminum chloride) having an appropriate concentration (for example, 0.2% by weight) is added. The solution is bonded for 5 to 10 hours, washed with water and methanol, and filtered to collect silica gel particles. The silica gel particles are dried at about 150 ° C. for about 2 hours.

実施例(3)としては、実施例(1)の分離媒体にさらにオクタデシル基などのような官能基を結合させ、分離媒体を調製する。   In Example (3), a functional group such as an octadecyl group is further bonded to the separation medium of Example (1) to prepare a separation medium.

この分離媒体も金属固定化ODS分離媒体であり、これも以下「MAqC−ODS」と表示することがある。金属を示すMAqCの具体的な金属として、Al、Fe(II)(第1鉄)、Fe(III)(第2鉄)などの記号が入る。本発明に係るMAqC−ODS分離媒体に対し、比較例として金属を固定化していないODS分離媒体を使用する。比較例のODS分離媒体は金属を結合させる工程を経ていない点で本発明に係るものと異なっている。   This separation medium is also a metal-immobilized ODS separation medium, which may also be referred to as “MAqC-ODS” hereinafter. Symbols such as Al, Fe (II) (ferrous iron), and Fe (III) (ferric iron) are included as specific metals of MAqC indicating metals. For the MAqC-ODS separation medium according to the present invention, an ODS separation medium in which no metal is immobilized is used as a comparative example. The ODS separation medium of the comparative example is different from that according to the present invention in that it does not undergo a step of bonding metal.

本発明に係る分離媒体と比較例の分離媒体を従来から用いられている方法により空カラムに充填することにより、HPLC用カラムを製作する。   An HPLC column is manufactured by filling an empty column with the separation medium according to the present invention and the separation medium of the comparative example by a conventionally used method.

<HPLC用カラムの特徴>
上記の方法で製作したカラムの保持特性を比較例のODS分離媒体を充填したODSカラムと比較して示すために、それらのカラムをHPLC装置に装着した。そのHPLC装置の一例の流路構成図を図8に示す。分析流路68上に、上流側から送液ポンプ54、オートサンプラ52、分析カラム16B及び検出器58が接続されている。送液ポンプ54は2つのポンプ54A,54Bを備え、ポンプ54Aの吸引側は移動相62Aを収容した容器に、ポンプ54Bの吸引側は移動相62Aとは異なる移動相62Bを収容した容器にそれぞれデガッサ64を介して接続されている。分析カラム16Bとして、本発明に係るカラム又は比較例のODSカラムを使用する。
<Characteristics of HPLC column>
In order to show the retention characteristics of the columns produced by the above method in comparison with the ODS columns packed with the ODS separation medium of the comparative example, these columns were mounted on an HPLC apparatus. FIG. 8 shows a flow path configuration diagram of an example of the HPLC apparatus. On the analysis flow path 68, the liquid feed pump 54, the autosampler 52, the analysis column 16B, and the detector 58 are connected from the upstream side. The liquid feeding pump 54 includes two pumps 54A and 54B. The suction side of the pump 54A is a container containing the mobile phase 62A, and the suction side of the pump 54B is a container containing a mobile phase 62B different from the mobile phase 62A. They are connected via a degasser 64. As the analytical column 16B, the column according to the present invention or the ODS column of the comparative example is used.

ポンプ54A,54Bの吐出側はともにミキサ66に接続されている。ミキサ66の下流側にはオートサンプラ52が接続され、分析流路68中に試料が注入される。オートサンプラ52の下流側に接続された分析カラム16Bはカラムオーブン56内に収容されて一定温度に保持され、オートサンプラ52により注入された試料を成分ごとに分離する。分析カラム16Bの下流側に接続された検出器58は分析カラム16Bを経た液の光学的測定を行なうものである。検出器58としては紫外吸光度検出器が使用されている。   The discharge sides of the pumps 54A and 54B are both connected to the mixer 66. An autosampler 52 is connected to the downstream side of the mixer 66, and a sample is injected into the analysis flow path 68. The analysis column 16B connected to the downstream side of the autosampler 52 is accommodated in a column oven 56 and maintained at a constant temperature, and the sample injected by the autosampler 52 is separated into components. The detector 58 connected to the downstream side of the analysis column 16B performs optical measurement of the liquid that has passed through the analysis column 16B. As the detector 58, an ultraviolet absorbance detector is used.

ここに示したHPLC装置は一例であり、本発明のカラムが使用される液体クロマトグラフは図8に示されたものに限られない。   The HPLC apparatus shown here is an example, and the liquid chromatograph in which the column of the present invention is used is not limited to that shown in FIG.

また、本発明の分離媒体は、注入した試料を前処理した後に分析カラムに導くトラップカラムの充填材としても利用可能であり、トラップ注入方式の装置構成とすることも当然に可能である。   In addition, the separation medium of the present invention can be used as a filler for a trap column for preliminarily processing an injected sample and leading it to an analysis column, and it is naturally possible to adopt a trap injection type apparatus configuration.

図8のHPLC装置において、以下の条件で分析してクロマトグラムを得た。ここでの分析条件は、逆相モードでよく使用されるものである。   In the HPLC apparatus of FIG. 8, a chromatogram was obtained by analysis under the following conditions. The analysis conditions here are often used in the reverse phase mode.

カラム16B:内径4.6mm、長さ150mm
HPLCでの分析条件は次の通りである。
移動相:A液(後述)
B液(後述)
グラジエントプログラム:
B液濃度:0%(0分)→100%(12分)
移動相流量:1.0mL/分
検出:波長280nm
カラム温度:40℃
Column 16B: inner diameter 4.6 mm, length 150 mm
The analysis conditions by HPLC are as follows.
Mobile phase: Liquid A (described later)
B liquid (described later)
Gradient program:
B liquid concentration: 0% (0 minutes) → 100% (12 minutes)
Mobile phase flow rate: 1.0 mL / min Detection: wavelength 280 nm
Column temperature: 40 ° C

試料:以下の8成分がそれぞれ62.5μg/mLの濃度で含まれている。
(中性化合物)
(1)メチルパラベン
(2)プロピルパラベン(酸性化合物)
(3)安息香酸
(4)ケトプロフェン
(塩基性化合物)
(5)トリメトプリム
(6)イミプラミン
(7)アゼラスチン
(8)ドネペジル
Sample: Each of the following 8 components is contained at a concentration of 62.5 μg / mL.
(Neutral compound)
(1) Methylparaben (2) Propylparaben (acidic compound)
(3) Benzoic acid (4) Ketoprofen (basic compound)
(5) Trimethoprim (6) Imipramine (7) Azelastine (8) Donepezil

HPLCのインジェクタへの試料注入量:10μL   Sample injection volume to the HPLC injector: 10 μL

クロマトグラムの説明:
カラム充填材の種類は各図中に示されている。図中のCapcell Pack ODSは金属が固定化されていないODS充填材で株式会社資生堂の商品、ODSは本発明に係る分離媒体の製造方法における金属固定化の工程を省略して製造したものである。Capcell Pack ODSとODSのクロマトグラムは比較例として示したものである。
Chromatogram description:
The type of column packing is shown in each figure. The Capcell Pack ODS in the figure is an ODS filler with no metal immobilized thereon and is manufactured by Shiseido Co., Ltd., and the ODS is produced by omitting the metal immobilization step in the method for producing a separation medium according to the present invention. . The chromatograms of Capcell Pack ODS and ODS are shown as comparative examples.

各クロマトグラムにおいて、ピークに付された数字は試料中の上記の成分を表わしている。各クロマトグラムの横軸は時間を表わし、最大(右端)の目盛は20分である。クロマトグラムの縦軸は吸光度(mAU)であり、各クロマトグラムのフルスケールは200mAUである。これらのクロマトグラムで重要なのはピークが現れる順序、すなわち分析対象成分である化合物の溶出順序であり、保持時間とピーク高さの絶対値ではない。図9〜図23は主として化合物の溶出順序を示すためのものである。   In each chromatogram, the numbers attached to the peaks represent the above components in the sample. The horizontal axis of each chromatogram represents time, and the maximum (right end) scale is 20 minutes. The vertical axis of the chromatogram is absorbance (mAU), and the full scale of each chromatogram is 200 mAU. What is important in these chromatograms is the order in which the peaks appear, that is, the elution order of the compounds that are the components to be analyzed, and not the absolute values of the retention time and peak height. 9 to 23 are mainly for showing the elution order of the compounds.

図9から図16のクロマトグラムを得た移動相A液とB液は次の通りである。
図9〜図10:
A液:水/酢酸=1000/1(V/V)
B液:アセトニトリル/水/酢酸=600/400/1(V/V/V)
移動相の成分比率のVは体積、Wは重量を表わしている。
図11〜図12:
A液:水/酢酸=1000/1(V/V)
B液:アセトニトリル/水/TFA=600/400/1(V/V/V)
TFAはトリフルオロ酢酸である。
図13〜図14:
A液:水/リン酸=1000/1(V/V)
B液:アセトニトリル/水/リン酸=600/400/1(V/V/V)
図15〜図16:
A液:水/酢酸アンモニウム=1000/0.77(V/W)
B液:アセトニトリル/水/酢酸アンモニウム=600/400/0.77(V/V/W)
The mobile phase A liquid and B liquid which obtained the chromatogram of FIGS. 9-16 are as follows.
9 to 10:
Liquid A: water / acetic acid = 1000/1 (V / V)
Liquid B: acetonitrile / water / acetic acid = 600/400/1 (V / V / V)
The mobile phase component ratio V represents volume, and W represents weight.
FIGS. 11-12:
Liquid A: water / acetic acid = 1000/1 (V / V)
Liquid B: acetonitrile / water / TFA = 600/400/1 (V / V / V)
TFA is trifluoroacetic acid.
13 to 14:
Liquid A: water / phosphoric acid = 1000/1 (V / V)
Liquid B: acetonitrile / water / phosphoric acid = 600/400/1 (V / V / V)
15 to 16:
Liquid A: water / ammonium acetate = 1000 / 0.77 (V / W)
Liquid B: acetonitrile / water / ammonium acetate = 600/400 / 0.77 (V / V / W)

図9から図16のクロマトグラムにおいて、金属を固定化していないODSカラムと固定化したODSカラムによるクロマトグラムと比較すると、移動相の種類にも依存するが、塩基性化合物に対する保持が選択的に強くなる傾向がみられる。特にFe(III)、Fe(II)又はAlを固定化したODSカラムを用いた場合に顕著になる。移動相によっては塩基性化合物の保持が強すぎて溶出されなくなる場合もある。   In the chromatograms of FIGS. 9 to 16, when compared with the chromatograms of the ODS column without immobilized metal and the immobilized ODS column, the retention on the basic compound is selectively observed, depending on the type of mobile phase. There is a tendency to become stronger. This is particularly noticeable when an ODS column in which Fe (III), Fe (II) or Al is immobilized is used. Depending on the mobile phase, the retention of the basic compound may be too strong to be eluted.

金属の種類によっては塩基性化合物に対して選択的に保持力が強くなる傾向は顕著ではないものもあるが、それでも分析対象成分の溶出順序が比較例のODSカラムによるクロマトグラムとは異なっており、保持特性に対する固定化金属の効果が表れているということができる。   Depending on the type of metal, the tendency for selective retention to be strong against basic compounds may not be significant, but the elution order of the components to be analyzed is still different from the chromatogram of the comparative ODS column. In other words, it can be said that the effect of the immobilized metal on the retention characteristics appears.

このように固定化させる金属種ごとに保持挙動が異なるので、様々な保持特性をもつカラムが製作可能となる。このことは分離しようとする成分に適したカラムを得る選択肢が広くなることを意味する。   Since the retention behavior varies depending on the metal species to be immobilized in this way, columns having various retention characteristics can be manufactured. This means that the options for obtaining a column suitable for the component to be separated are widened.

本発明に係る金属固定化ODS分離媒体を用いたカラムは、移動相に塩を添加することによっても異なる保持特性を示すようになる。次に移動相中の塩の効果について示す。添加する塩としては、KCl、MgCl2、(NH42SO4、EDTA(エチレンジアミン四酢酸:キレート化剤)、PFPA(パーフルオロプロピオン酸:ペアードイオン試薬)などを用いることができる。そのうち、移動相にKClとPFPAをそれぞれ添加した場合の効果を図17から図23に示す。The column using the metal-immobilized ODS separation medium according to the present invention exhibits different retention characteristics even when a salt is added to the mobile phase. Next, the effect of the salt in the mobile phase is shown. As the salt to be added, KCl, MgCl 2 , (NH 4 ) 2 SO 4 , EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid: chelating agent), PFPA (perfluoropropionic acid: paired ion reagent) and the like can be used. Of these, the effects of adding KCl and PFPA to the mobile phase are shown in FIGS.

クロマトグラムの説明:
カラム充填材の種類、塩の種類及びその濃度は各図中に示されている。図中のODS−onlyは本発明に係るODS分離媒体の製造方法における金属固定化の工程を省略して製造したものであり、比較例として示したものである。
Chromatogram description:
The type of column packing material, the type of salt and the concentration thereof are shown in each figure. ODS-only in the figure is produced by omitting the metal fixing step in the production method of the ODS separation medium according to the present invention, and is shown as a comparative example.

図17から図23のクロマトグラムを得た移動相A液とB液は次の通りである。
A液:水/酢酸=1000/1(V/V)
B液:アセトニトリル/水/酢酸=600/400/1(V/V)
塩はB液中に添加されており、その濃度は図中に記載されている。
The mobile phase A liquid and B liquid which obtained the chromatogram of FIGS. 17-23 are as follows.
Liquid A: water / acetic acid = 1000/1 (V / V)
Liquid B: acetonitrile / water / acetic acid = 600/400/1 (V / V)
The salt is added in the B liquid, and the concentration is described in the figure.

カラムのサイズ、HPLCでの分析条件及び試料は図9から図16のクロマトグラムを得たときのものと同じである。   The column size, HPLC analysis conditions, and sample are the same as those obtained when the chromatograms of FIGS. 9 to 16 were obtained.

図17から図23の結果から明らかなように、例えば、逆相モードにおいて、移動相に塩を添加することにより、保持の強い塩基性化合物を溶出させることができる。つまり、本発明に係る金属固定化ODS分離媒体を充填したカラムは移動相に塩を添加することによりその保持特性を制御できることがわかる。例えば、通常のODSカラムでは十分に分離できない成分に対し、固定化する金属の種類を選ぶことにより、さらに移動相に適当な塩を添加することにより分離させることができるようになるなど、多様な分析に寄与することができる。   As is apparent from the results of FIGS. 17 to 23, for example, in the reverse phase mode, a basic compound having a strong retention can be eluted by adding a salt to the mobile phase. That is, it can be seen that the column packed with the metal-immobilized ODS separation medium according to the present invention can control the retention characteristics by adding salt to the mobile phase. For example, components that cannot be sufficiently separated by a normal ODS column can be separated by adding an appropriate salt to the mobile phase by selecting the type of metal to be immobilized. Can contribute to the analysis.

この分離媒体を充填した分析カラムの保持挙動は、逆相モードと陽イオン交換モードの両方を有し、また、上述のように固定化する金属種を変えることにより保持挙動も異なるので、分離モードに対する様々な要求に対応できる。陽イオン交換モードが発揮されていることは、例えば図17から推測できる。“Column:ODS−Only,KCl=0mM”と“Column:ODS−Only,KCl=10mM”を比較すると、両者のクロマトグラムにはほとんど変化がないのに対し、“Column:Fe(III)−ODS,KCl=0mM”と“Column:,Fe(III)−ODS,KCl=10mM”を比較すると、KCl=0mMでは溶出していなかった塩基性化合物が、KCl=10mMで塩を添加することにより溶出している。この結果は陽イオン交換モードが働いていることを示している。   The retention behavior of the analytical column packed with this separation medium has both a reverse phase mode and a cation exchange mode, and the retention behavior varies depending on the metal species to be immobilized as described above. It can respond to various requests for It can be estimated from FIG. 17 that the cation exchange mode is exhibited. When “Column: ODS-Only, KCl = 0 mM” and “Column: ODS-Only, KCl = 10 mM” are compared, there is almost no change in both chromatograms, whereas “Column: Fe (III) -ODS”. , KCl = 0 mM ”and“ Column :, Fe (III) -ODS, KCl = 10 mM ”, a basic compound that was not eluted at KCl = 0 mM was eluted by adding a salt at KCl = 10 mM. doing. This result shows that the cation exchange mode is working.

以上、本発明に係る金属固定化ODS分離媒体を充填材としたカラムを液体クロマトグラフ装置に備えた構成に基づいて説明をしたが、このような特性を有する分離媒体はオフラインでの利用も可能である。オフラインで利用する場合は、本発明に係る分離媒体をカラム充填材として利用する場合よりも少し粒子径を大きく調整し、カートリッジとして使用することが好ましい。粒子径を大きくすれば、カートリッジへの通液のための大きな圧力は必要なく、シリンジ等の手操作による前処理も可能となる。ある成分に対して強い保持力を示すカートリッジを選択して使用することで、分析対象からその成分を除去する前処理カートリッジとして利用できる。オフラインであるため流路の組み替えも不要であり、条件検討が容易となる。   As described above, the column using the metal-immobilized ODS separation medium according to the present invention as a packing material has been described based on the configuration provided in the liquid chromatograph apparatus. However, the separation medium having such characteristics can be used offline. It is. When used off-line, it is preferable to adjust the particle diameter to be slightly larger than when the separation medium according to the present invention is used as a column packing material and use it as a cartridge. If the particle diameter is increased, a large pressure for passing the liquid through the cartridge is not necessary, and pretreatment by manual operation of a syringe or the like is also possible. By selecting and using a cartridge that exhibits a strong holding force for a certain component, it can be used as a pretreatment cartridge that removes that component from the analysis target. Since it is off-line, it is not necessary to rearrange the flow path, and the condition study becomes easy.

2 カートリッジ
14,20 分離媒体
16 カラム
16A 前処理カラム
16B,32 分析カラム
30 六方バルブ
34,58 検出器
35 前処理用溶媒を供給する流路
40 インジェクタ
52 オートサンプラ
68 分析流路
2 Cartridge 14 and 20 Separation medium 16 Column 16A Pretreatment column 16B and 32 Analysis column 30 Six-way valve 34 and 58 Detector 35 Flow path for supplying pretreatment solvent 40 Injector 52 Autosampler 68 Analysis flow path

Claims (9)

シリカゲルである担体又はシリカゲルを成分として含む担体と、
前記担体に疎水性を与えるように前記担体に結合した50ppm以上の金属と、を含
前記金属は、Al、Fe、Zn、Mn、Ni、Mg及びAgからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
前記担体に、オクタデシルシリル基、オクチル基、ブチル基及びアミノプロピル基からなる群から選ばれる1種である官能基が、前記金属のほかに分析対象成分に対してシリカゲルとは異なる親和力を与える官能基として結合しており、
該分離媒体は分析対象成分に対して疎水性相互作用と陽イオン交換相互作用の両方を行う分離媒体。
A carrier that is silica gel or a carrier comprising silica gel as a component;
See containing and a more metals 50ppm bound to the carrier to provide hydrophobicity to said carrier,
The metal is at least one selected from the group consisting of Al, Fe, Zn, Mn, Ni, Mg, and Ag,
A functional group which is one type selected from the group consisting of an octadecylsilyl group, an octyl group, a butyl group and an aminopropyl group is provided on the carrier, in addition to the metal, which gives an affinity different from that of silica gel to components to be analyzed. As a group,
The separation medium is a separation medium that performs both a hydrophobic interaction and a cation exchange interaction with a component to be analyzed.
前記金属は前記担体に飽和状態となる濃度で結合している請求項1に記載の分離媒体。   The separation medium according to claim 1, wherein the metal is bonded to the carrier at a concentration at which the metal is saturated. 請求項1又は2に記載の分離媒体がチューブに充填されたカラム。 A column in which the separation medium according to claim 1 or 2 is packed in a tube. 請求項1又は2に記載の分離媒体が充填され注ぎ口と出口をもつカートリッジ形状に構成された請求項に記載のカラム。 The column according to claim 3 , wherein the column is filled with the separation medium according to claim 1 or 2 and has a cartridge shape having a spout and an outlet. 請求項1又は2に記載の分離媒体がカラム本体に充填され前記カラム本体の両端に流路への接続口をもつカラム形状に構成された請求項に記載のカラムからなる前処理カラムと、
前記前処理カラムに試料中の1又は複数の分析対象成分を保持させる第1の溶媒を前記前処理カラムに供給する第1溶媒供給流路と、
前記前処理カラムに保持された分析対象成分を溶出させる第2の溶媒であって、前記第1の溶媒とは異なる溶媒を前記前処理カラムに供給する第2溶媒供給流路と、
前記前処理カラムからの溶出液が流れる流路に接続される分析対象成分分離用の分析カラムと、
前記分析カラムの下流に接続されて前記分析カラムで分離された分析対象成分を検出する検出器と、
前記第1溶媒供給流路を前記前処理カラムに接続する第1流路と、前記第2溶媒供給流路を前記前処理カラムに接続し前記前処理カラムからの溶出液流路を前記分析カラムに接続する第2流路との間で切り換える流路切換え機構と、
を備えた液体クロマトグラフ。
A pretreatment column comprising the column according to claim 4 , wherein the separation medium according to claim 1 or 2 is packed in a column body and configured in a column shape having connection ports to flow paths at both ends of the column body;
A first solvent supply channel that supplies the pretreatment column with a first solvent that holds one or more components to be analyzed in the sample;
A second solvent for eluting the analysis target component held in the pretreatment column, and supplying a solvent different from the first solvent to the pretreatment column;
An analytical column for separating an analysis target component connected to a flow path through which an eluate from the pretreatment column flows;
A detector that is connected downstream of the analytical column and detects an analyte component separated by the analytical column;
A first flow path that connects the first solvent supply flow path to the pretreatment column, and a second flow path that connects the second solvent supply flow path to the pretreatment column and an eluent flow path from the pretreatment column to the analysis column A flow path switching mechanism for switching between the second flow path connected to
A liquid chromatograph equipped with
以下の工程(A)及び(B)を含んで請求項1又は2に記載の分離媒体を製造する方法。
(A)シリカゲルである担体又はシリカゲルを成分として含む担体100質量部を金属の0.01〜1質量%金属塩水溶液0.2〜20質量部に浸した後、前記担体を乾燥する工程
(B)その後、400〜1200℃の範囲の温度で加熱処理する工程
The method to manufacture the separation medium of Claim 1 or 2 including the following processes (A) and (B).
(A) A step of drying the carrier after immersing 100 parts by mass of a carrier that is silica gel or a carrier containing silica gel as a component in 0.2 to 20 parts by mass of a metal salt aqueous solution of 0.01 to 1% by mass. ) Then, the process of heat-processing at the temperature of the range of 400-1200 degreeC.
前記工程(A)はシリカゲルに金属を飽和状態に結合させる請求項に記載の分離媒体製造方法。 The method for producing a separation medium according to claim 6 , wherein in the step (A), a metal is bonded to silica gel in a saturated state. 前記金属は、Al、Fe、Zn、Mn、Ni、Mg及びAgからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項6又は7に記載の分離媒体製造方法。 The method for producing a separation medium according to claim 6 or 7 , wherein the metal is at least one selected from the group consisting of Al, Fe, Zn, Mn, Ni, Mg, and Ag. さらに、前記工程(A)の前若しくは後又は前記工程(B)の後の少なくとも何れかにおいて、前記担体にオクタデシルシリル基、オクチル基、ブチル基及びアミノプロピル基からなる群から選ばれる官能基を結合させる工程を含む請求項6から8のいずれか一項に記載の分離媒体製造方法。 Further, at least either before or after the step (A) or after the step (B), the support is provided with a functional group selected from the group consisting of an octadecylsilyl group, an octyl group, a butyl group, and an aminopropyl group. The method for manufacturing a separation medium according to any one of claims 6 to 8 , further comprising a step of bonding.
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