JPS6233550B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、クロマトグラフイー用充填材に適し
たイオン交換担体およびその製法に関するもので
ある。特に、高速液体クロマトグラフイーにおい
て、水系溶媒中でイオン交換作用によつて、糖、
アミノ基、タンパク質、核酸およびその構成成
分、有機酸、アミン類など重要な水溶性生化学関
連物質を分離するために適したイオン交換担体お
よびその製法に関するものである。 従来、この種の物質に適用できるイオン交換担
体としては、架橋デキストラン、アガロース、セ
ルロース等を基材としてイオン交換基を導入した
担体が知られている。これらのゲルは水溶性物質
に対する疎水性吸着などによる非可逆的吸着性が
弱く、上記のような水溶性物質の分折および精製
用手段として生化学分野で大きな役割を果してき
た。しかし、これらのゲルは機械的強度が小さい
ため、低流速でしか使用できず、多大な時間を必
要とした。また溶離液のPH、イオン強度、溶離液
組成の変化によつて担体の膨潤度が変化し、カラ
ム効率を著しく低下させることも知られている。 近年、高速液体クロマトグラフイーの発達によ
つて、高流速で使用できる機械的強度を有し、使
用溶離液の変化に対するカラム安定性のよい分離
担体が要望されており、スチレン系ゲル、メタク
リル酸系ゲルなどが開発利用されてきている。こ
れらのゲルを利用して石油化学分野やアミノ酸分
析などの分野では大きな成果を得ているが、疎水
性吸着によるサンプルの変性の起き易さや溶離液
の変化に対するカラム安定性の点等において問題
がある。特に、前記の軟質ゲルの果していた生化
学関連物質に対する適用は不充分であつた。 最近、J.Chromatography125 130−114
（1976）でグリセロールプロピルシラン結合ポー
ラスガラスにエポキシ基含有有機物結合し、さら
にイオン交換基を付与したイオン交換体の性能が
報告されているが、ポーラスガラスは単位表面積
あたりのシラノール基の数が少ないことおよび製
法上の制約からの破砕状のものしか得られず、流
速特性が悪く同程度の粒子径の球状ゲルを使用し
た場合より、疎水性吸着分離能等がおとる。 即ち、ポーラスガラスは、その表面積のコント
ロールがむずかしく、特に、細孔径が小さくなる
と、その表面積は小さくなり、当然そのイオン交
換能は小さくなつてしまう。従つて、イオン交換
担体としてその分離能において、問題がある。ま
た、液体クロマトグラフイー用担体として、重要
な疎水性吸着の問題においても、その原因である
基体の表面シラノール基の濃度が薄いため、以後
の有機物処理においても、その付加量が少ないた
め、親水性が少なく、従つて、その疎水性吸着性
に問題がある。 以上の如く、従来のイオン交換用担体は、高速
液体クロマトグラフイー用担体として要求され
る。 (1) その機械的強度 (2) 試料の非疎水性吸着性 (3) 分離能（イオン交換能） の基本的要件において、欠点のあるものである。
本発明者らは、分離能が大きく、試料の吸着性を
改善し、さらに高流速でのカラム効率の高い硬質
ゲルを開発すべく検討した結果、基材としてシリ
カゲルを用い、これに分子量のあまり大きくない
エポキシ基を末端に有するオルガノシランを化学
結合することにより、細孔表面を緻密にオルガノ
シランで覆い、その上で、オルガノシランのエポ
キシ基を利用し、イオン交換基を有する。親水性
物質を付加して、イオン交換基を有する親水性有
機物層を形成させることにより、前記の半硬質及
び硬質担体より、さらに吸着性を低下させ、高流
速でのカラム効率を改良することができることを
見出した。即ち、上記欠点を改良するため、イオ
ン交換基および一定以上のエポキシ基を含有した
親水性有機物層とオルガノシランのもつエポキシ
基と反応させ化合結合することにより、吸着性で
は前記の軟質ゲルを基材としたものの用途をほぼ
満足し、しかも高速化に適し、高分解能でかつ安
定なカラム性能が得られる硬質イオン交換担体を
見い出し、本発明を完成したものである。 すなわち、本発明は細孔表面にシラノール基を
有するシリカゲルに、エポキシ基を有し、ケイ素
原子と結合している有機基のうち最大の有機基の
構成原子の原子量の総和が57〜147のオルガノシ
ランを、Si−Ｏ−Si結合で化学結合し、さらにイ
オン交換基を有する有機物およびエポキシ基含有
有機物とを共重合することによつて細孔表面をイ
オン交換基を有する親水性高分子で覆つたりシリ
カゲル系イオン交換液体クロマトグラフイー用担
体およびその製法を提供するものである。 さらに詳しくは、シリカゲル担体細孔表面のシ
ラノール基Siと下記一般式（）SiとがSi−Ｏ−
Siにより結合されていることを特徴とするイオン
交換液体クロマトグラフイー用担体、 一般式（） ｛R₁；Ｃ−Ｃ、Ｃ−Ｏ、Ｃ−ＨおよびＯ−Ｈの結
合またはＣ−Ｃ、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｈ、Ｏ−Ｈおよび
Ｃ−Ｘ（Ｘ；ハロゲン原子）の結合（ハロゲン原
子含有量は20重量％以下）で構成され、SiとはSi
−Ｃ結合からなり、ＣとＯの原子比（Ｃ／Ｏ）が
2.5以下の有機基、 R₂；R₁と同じ有機基、メトキシ基、エトキシ
基または水酸基、 R₃；メチル基、エチル基、メトキシ基、エト
キシ基または水酸基、 R₄；Ａ−Ｂ−Ｃで示される分子量400以下の有
機基（Ａ：イオン交換基で第１級アミノ基、第２
級アミノ基、第３級アミノ基、第４級アンモニウ
ム塩基、グアニド基、これらを含むポリアミノ
基、カルボキシル基、スルホン酸基またはリン酸
基、Ｂ：炭素数１ないし４の脂肪族基または炭素
数３ないし18のエチレンオキサイドもしくはプロ
ピレンオキサイドのオリゴマーまたはポリオール
骨格を有するポリエーテル基、Ｃ：エーテル結
合、第２級アミノ基、第３級アミノ基、エステル
結合、Ｃ−Ｃ結合によりR₁と結合している） ｍ；１以上の整数、 ｎ；０または１以上の整数｝ およびシリカゲル担体細孔表面のシラノール基と
一般式（） ｛R₅；エポキシ基を有し構成原子の原子量の総和
が57〜147の有機基、 R₆；R₅と同じ有機基、メトキシ基、エトキシ
基、またはハロゲン原子、 R₇、R₈；メチル基、エチル基、メトキシ基、
エトキシ基またはハロゲン原子｝ で表わされるオルガノシランを担体およびオルガ
ノシランに不活性な溶媒の存在下あるいは非存在
下、20℃ないし300℃で反応させSi−Ｏ−Si結合
を形成し、次いでＣ−Ｃ、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｈおよび
Ｏ−Ｈの結合またはＣ−Ｃ、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｈ、Ｏ
−ＨおよびＣ−Ｘ（Ｘ；ハロゲン原子）の結合
（ハロゲン原子含有量は20重量％以下）で構成さ
れ、ＣとＯの原子比（Ｃ／Ｏ）が2.5以下、分子
量1000以下かつエポキシ当量（分子量／エポキシ
基の数）350以下のエポキシ基含有有機および一
般式Ａ−Ｂ−Ｄ ｛Ａ；イオン交換基で第１級アミノ基、第２級ア
ミノ基、第３級アミノ基、第４級アンモニウム塩
基、グアニド基、これらを含むポリアミノ基、カ
ルボキシル基、スルホン酸基またはリン酸基、 Ｂ；炭素数１ないし４の脂肪族基または炭素数
３ないし18のエチレンオキサイドもしくはプロピ
レンオキサイドのオリゴマーまたはポリオール骨
格を有するポリエーテル基、 Ｄ；水酸基、エポキシ基、第１級アミノ基、第
２級アミノ基、カルボン酸基、ハロゲン原子また
は水素原子｝ で示され、かつ分子量400以下のイオン交換基を
有する有機物をオルガノシラン処理担体と、これ
らに不活性な溶媒中で、触媒の存在下あるいは非
存在下、−20℃ないし200℃で共重合または付加反
応させることを特徴とするイオン交換液体クロマ
トグラフイー用担体の製法を提供するものであ
る。 以下、本発明をさらに詳細に説明する。 本発明のイオン交換担体はシリカゲルとエポキ
シ基を有しケイ素原子と結合している有機基のう
ち最も大きい有機基の構成原子の原子量の総和が
57〜147のオルガノシランとSi−Ｏ−Si結合で化
学結合し、さらにイオン交換基を有する有機物お
よびエポキシ基含有有機物と共重合することによ
つて得られ、シリカゲルの表面がイオン交換基を
有する親水性高分子で覆われた担体で、特に、粒
子径１μｍ以上、細孔径20Å以上のイオン交換担
体が高速イオン交換液体クロマトグラフイー用担
体として優れた性能を有している。 本発明において、シリカゲルにオルガノシラン
をSi−Ｏ−Si結合させる方法は、シラノール基を
有するシリカゲルを溶媒で希釈したエポキシ基を
有し、ケイ素原子と結合している有機基のうち、
最も大きい有機基の構成原子の原子量の総和が57
〜147のオルガノシラン溶液中に含侵させ、所定
温度、所定時間、通常の還流を行い、生成したシ
ラン処理担体を口別し、希釈溶媒で数回洗浄後減
圧乾燥するものである。 本発明に用いられるシリカゲルは、細孔表面を
緻密にオルガノシランで覆い、さらにオルガノシ
ランに有機物がそれぞれ結合し、高分子層を形成
するため、熱処理等によりシラノール基をほとん
ど失なつたシリカゲルでなく、特に、細孔表面に
シラノール基を0.5個／ｎm²以上、好ましくは1.0
〜6.0個／ｎm²有するものが最適である。また、
該担体の形状は、任意の形状を有するものを使用
することが出来るが、特に、クロマトグラフイー
用としては、球状のものが好ましい。さらに、該
担体の粒子径は１〜500μｍ、好ましくは２〜200
μｍ、細孔の大きさは平均細孔径20〜2500Åの担
体が適用できる。 本発明におけるエポキシ基を有するオルガノシ
ランとしてはシリカゲルの細孔表面のシラノール
基と結合し易く、かつシリカゲル表面を出来るだ
け密に覆うことが出来るものが望ましいため、ケ
イ素原子と結合している有機基のうち、最大の有
機基構成原子の原子量の総和が57〜147であり、
１分子中に低級アルコキシ基またはハロゲン原子
を１ないし３もち、その他はエポキシ基が末端に
結合した有機基が１ないし２で、その他はメチル
基ないしエチル基であるものが好ましい。 例えば、一般式（） ｛R₅；エポキシ基を有し構成原子の原子量の総和
が57〜147の有機基、 R₆；R₅と同じ有機基、メトキシ基、エトキシ
基またはハロゲン原子、 R₇、R₈；メチル基、エチル基、メトキシ基、
エトキシ基またはハロゲン原子｝ で示される化合物で、特に、γ−グリシジルオキ
シプロピルモノメチルジメトキシシラン、γ−グ
リシジルオキシジメチルメトキシシラン、γ−グ
リシジルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ
−グリシジルオキシプロピルトリクロルシラン、
γ−グリシジルオキシプロピルモノメチルジクロ
ルシラン、γ−グリシジルオキシプロピルジメチ
ルモノクロルシラン、３・４−エポキシブタント
リメトキシシラン、３・４−エポキシブタンモノ
メチルジクロルシラン、３・４−エポキシブタン
トリエトキシシラン、ジ−γ−グリシジルオキシ
プロピルジクロルシラン、４−エポキシ−フエニ
ルエチルトリメトキシシラン、グリシジルトリク
ロルシランなどを挙げることができる。 本発明において、シリカゲルのシラノール基に
オルカノシランを化学結合させるとき、溶媒の存
在は必須の要件ではないが表面処理の均一性に対
する安定度や操作性の点から、通常溶媒の存在下
で反応を行う方が有利である。 溶媒としては、オルガノシランを溶かし、シリ
カゲルおよびオルガノシランに不活性であればよ
く、たとえばエーテル類、ケトン類、エステル
類、炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、ニトリ
ル類、Ｎ−置換アミド類、スルホキシド類、第３
級アミン類などをあげることができるが、特に好
ましい溶媒としては、ｎ−ブチルエーテル、エチ
レングリコールジメチルエーテル、ジエチレング
リコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラ
ン、ジオキサンなどのエーテル類、トルエン、キ
シレン、ｎ−ヘキサンなどの炭化水素類、クロル
ベンゼン、ジブロムブタンなどのハロゲン化炭化
水素類、ジメチルホルムアミド、ジエチルアセト
アミド、Ｎ−メチルピロリドンなどのＮ−置換ア
ミド類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシ
ド類をあげることができる。 本発明のシリカゲル表面のシラノール基とオル
ガノシランとの反応は公知の方法であり、低温で
は反応速度が遅く、オルガノシランの結合量も充
分ではない。逆に高温ではオルガノシランのエポ
キシ基の安定性が低下するので、その後のエポキ
シ基含有有機物との共重合が進行しなくなるた
め、20℃ないし300℃好ましくは60℃ないし200℃
の温度範囲で行うのがよい。また、シリカゲルに
対するオルガノシランの使用量はシリカゲル中に
存在するシラノール基の量に依存するが、本発明
で使用するオルガノシランでは最大でも3.3μ
mole／m²しか結合しないので（担体の表面積）×
（3.3μmole／m²）以上のオルガノシランを使用す
れば充分である。 該シラン処理シリカゲルはシラノール基を有す
るシリカゲルとオルガノシランとがSi−Ｏ−Si結
合していれば、エポキシ基が開環変性されていて
もなんら差支えない。 しかし、エポキシ基が開環変性されている場合
結合する化合物は種々の水溶性物質と疎水性相互
作用の原因とならないように充分な親水性を有す
ることが必要であり、またエポキシ基含有有機物
が反応することを阻害するものであつてはならな
く、かつ開環反応は後に続くイオン交換基を有す
る有機物およびエポキシ基含有有機物との共重合
反応により充分に細孔表面が親水性高分子で覆わ
れるために必要な量のエポキシ基を残しておく必
要がある。 そのため、エポキシ基の開環変性割合が、多く
とも60％以下、好ましくは40％以下であり、開環
変性が、加水分解あるいは分子量200以下のエチ
レングリコール、グリセリン、エリスリトール、
ペンタエリスリトール、ソルビトールなどの脂肪
族ポリオールまたは一般式HO−（CH₂−CH₂−Ｏ
−）_oＨ（ｎ＝１〜５）で示されるポリエチレング
リコールの付加を伴う開環であることが好まし
い。特に、加水分解による開環を行うときは、
H₂Oの存在下、触媒として、硫酸、塩酸、過塩素
酸、リン酸などのプロトン酸を使用し、該シラン
処理シリカゲルを含浸しておけばよい。また脂肪
族ポリオールまたはポリエチレングリコール付加
を伴う開環を行うときは、当該脂肪族ポリオール
またはポリエチレングリコール存在および溶媒の
存在または非存在下で60℃以上に加熱するか、ま
たは、触媒によつて開環変性することができる。 該反応で使用される溶媒としては、オルガノシ
ラン、付加する脂肪族ポリオールおよびポリエチ
レングリコールに不活性であればよく、脂肪族ま
たは脂環族のエーテル類、ケトン類、エステル
類、炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、ニトリ
ル類、Ｎ−置換アミド、スルホキシド類などをあ
げることができる。 特に、好ましい溶媒としては、エチレングリコ
ール、ジメチルエーテル、ジエチレングリコール
ジメチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル
類、１・２−ジクロルエタン、１・２−ジクロル
プロパン、１・１・１−トリクロルエタンなどの
ハロゲン炭化水素類、Ｎ・Ｎ−ジメチルホルムア
ミド、Ｎ−メチルピロリドンなどのＮ−置換アミ
ド類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド
類などをあげることができる。該反応で使用され
る触媒としては、硫酸、塩酸、過塩素酸、リン酸
などのプロトン酸、三弗化ホウ素、三弗化ホウ素
エーテラート、四弗化ホウ素亜鉛などのルイス酸
および塩化第一または第二スズ、四塩化チタン、
塩化アルミニウムなどの金属ハロゲン化物などを
挙げることができるが、特に三弗化ホウ素エーテ
ラートなどのルイス酸が好ましい。 次に、該シラン処理シリカゲルとイオン交換基
を有する有機物およびエポキシ基含有有機物との
共重合方法は、該シラン処理シリカゲルとイオン
交換基を有する有機物およびエポキシ基含有有機
物とを不活性溶媒および触媒の存在下あるいは非
存在下で、所定温度、所定時間、撹拌しながら反
応させるものである。 本発明で使用されるエポキシ含有有機物として
は、やはり水溶性物質との疎水性、相互作用の原
因とならないように充分な親水性を有することが
必要であり親水性基すなわち水酸基やエーテル基
を多く含有しているものが望ましく、また共重合
反応によつて、細孔表面が高分子層で覆われるよ
うに一定量以上のエポキシ基を含有している必要
がある。 さらに、分子量が大きくなるほどシリカゲルの
内部容積は減少し好ましくない。 このため、本発明におけるエポキシ基含有有機
物とはＣ−Ｃ、Ｃ−Ｏ、Ｃ−ＨおよびＯ−Ｈの結
合で構成され、炭素原子と酸素原子の数の比
（Ｃ／Ｏ）が2.5以下、分子量1000以下で、かつエ
ポキシ当量（分子量／エポキシ基の数）350以
下、好ましくは200以下の化合物（以下、エポキ
シ基含有有機物という）あるいはＣ−Ｃ、Ｃ−
Ｏ、Ｃ−Ｈ、Ｃ−Ｘ（Ｘ：ハロゲン）およびＯ−
Ｈの結合で構成され、炭素原子と酸素原子の数の
比（Ｃ／Ｏ）が2.5以下、分子量1000以下、エポ
キシ当量（分子量／エポキシ基の数）350以下、
好ましくは200以下で、かつハロゲン原子含有量
が20重量％以下、好ましくは15重量％以下の化合
物（以下、エポキシ基含有有機物という）を用
いるものである。 エポキシ基含有有機物としては、エチレンオ
キサイド、グリシードル、１・２・３・４−ジエ
ポキシブタン、ジグリシジルエーテル、エチレン
グリコール（モノないしジ）グリシジルエーテ
ル、グリセリンポリグリシジルエーテル、ペンタ
エリスリトールポリグリシジルエーテル、ソルビ
トールポリグリシジルエーテル、ジグリセロール
ポリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコー
ル（モノないしジ）グリシジルエーテル、（ポリ
エチレングリコールの重合度９以下）ポリプロピ
レングリコール（モノないしジ）グリシジルエー
テル（ポリプロピレングリコールの重合度３以
下）、１・４−ブタンジオール（モノないしジ）
グリシジルエーテル、１・３−プロパンジオール
（モノないしジ）グリシジルエーテルおよびその
他類似物が例としてあげられる。 ここにあげたグリシジルエーテル化合物は、た
とえば相当する脂肪族ポリオールとエピハロヒド
リンとの反応によつて、通常の方法で製造される
が、通常、製造過程でグリシジルエーテル化合物
のオリゴマーまたはエポキシ基の加水分解により
グリコール基となつたもの、さらにハロヒドリン
基の閉環反応が不充分なため残つたハロヒドリン
基を含有するものなどが副生するが、これるの化
合物もまた本発明において好ましいエポキシ基含
有有機物であり、混合物として使用しても何等問
題はない。 エポキシ基含有有機物としては、３−グリシ
ジルオキシプロピレンクロルヒドリン、エチレン
グリコールグリシジルクロルヒドロキシプロピル
エーテル、グリセロールジグリシジル−クロルヒ
ドロキシピロピルエーテル、ジエチレングリコー
ルグリシジルクロルヒドロキシプロピルエーテ
ル、ソルビトールトリグリシジルブロモヒドロキ
シプロピルエーテル、ジグリセロールジグリシジ
ルクロルヒドロキシプロピルエーテルおよびその
類似物が例としてあげられらる。 一方イオン交換基を有する有機物としては、水
溶性物質との疎水性相互作用の原因とならないよ
うに、大きな疎水基のあるものは好ましくなく、
水酸基、エーテル基、鎖長の短かい脂肪族基など
で構成されているものが望ましい。また分子量が
大きくなるほどシリカゲルの内部容積を減少し、
かつシリカゲルのイオン交換容量も減少させるた
め好ましくないので、分子量は400以下のものが
好ましい。 このため、イオン交換基を有する有機物は上記
条件を満たす、通常のイオン交換付与有機化合物
で 一般式 Ａ−Ｂ−Ｄ （Ａ：イオン交換基で第１級アミノ基、第２級ア
ミノ基、第３級アミノ基、第４級アンモニウム塩
基、グアニド基、これらを含むポリアミノ基、カ
ルボキシル基、スルホン酸基またはリン酸基 Ｂ：炭素数１ないし４の脂肪族基または炭素数
３ないし18のエチレンオキサイドもしくはプロピ
レンオキサイドのオリゴマーまたはポリオール骨
格を有するポリエーテル基 Ｄ：水酸基、エポキシ基、第１級アミノ基、第
２級アミノ基、カルボン酸基、ハロゲン原子また
は、水素原子） で示され、かつ分子量400以下のイオン交換基を
有する有機化合物で、特に、好ましい有機化合物
としては、水酸基を有するものとして、エタノー
ルアミン、トリエタノールアミン、ジエチルアミ
ノエタノール、グアニドプロピルアルコール、ヨ
ウ化トリメチルエタノール、トリエチレングリコ
ール、３−ジブチルアミノ−２−ヒドロキシプロ
ピルエーテル、リンゴ酸、グリコール酸、β−オ
キシ−プロピオン酸、３−ヒドロキシプロピルス
ルホン酸、ヒドロキシエチルリン酸エステル、第
１、２級アミンを有するものとして、ジエチルア
ミン、プロピルアミン、エポキシ基を有するもの
として３・４−エポキシ−２−ヒドロキシブチル
ジエチルアミン、グリシジルオキシプロピルスル
ホン酸、アミノ基を有するものとして、エチレン
ジアミン、トリエチレンテトラミン、メチルアミ
ノプロピルジメチルアミン、ハロゲン基を有する
ものとしてモノクロル酢酸、臭化トリメチルエタ
ノールアミン、カルボン酸基を有するものとし
て、マロン酸、グルタール酸などを挙げることが
できる。また、ここに挙げたイオン交換基を有す
る有機物と前記のエポキシ基含有有機物の付加物
も、本発明の原料として、好ましいエポキシ基含
有有機物であり、目的と同じイオン交換基を有し
ていれば混合物として使用しても何等問題はな
い。 本発明のシリカゲルに結合したオルガノシラン
とイオン交換基を有する有機物およびエポキシ基
含有有機物の共重合に使用される触媒としては、
硫酸、塩酸、過塩素酸、リン酸などのプロトン
酸、三弗化ホウ素、三弗化ホウ素、エーテラー
ト、四弗化ホウ素亜鉛などのルイス酸および塩化
第一または第二スズ、四塩化チタン、塩化アルミ
ニウムなどの金属ハロゲン化物、ヨウ化テトラエ
チルアミン、臭化ベンジルトリエチルアミンなど
の第４級アンモニウム塩などを挙げることができ
るが、特に、三弗化ホウ素、エーテラートなどの
ルイス酸が好ましい。 また、該反応において、溶媒の存在は必須の要
件ではないが、表面処理の均一性や操作性の点か
ら通常溶媒の存在下で反応を行う方が有利であ
る。溶媒としては、オルガノシランや付加する有
機物に不活性であればよく、脂肪族または脂環族
のエーテル類、ケトン類、エステル類、炭化水素
類、ハロゲン化炭化水素類、ニトリル類、スルホ
キシド類などをあげることが出来る。 特に、好ましい溶媒としては、エチルエーテ
ル、ジエチレングリコールメチルエーテル、エチ
レングリコールジブチルエーテル、テトラヒドロ
フラン、ジオキサンなどのエーテル類、１・２−
ジクロルエタン、１・４−ジブロモブタン、１・
２−ジクロルプロパン、１・１・２−トリクロル
エタンなどのハロゲン化炭化水素類、ジメチルス
ルホキシドなどのスルホキシド類等をあげること
ができる。 該反応において、反応は低温でも反応速度が速
いものもあるが、一般に遅くなり実用性に乏し
く、逆に高温では、種々の副反応が起こり、吸着
性に対して好ましくないので−20℃ないし200℃
の温度範囲で行うことができる。最適な反応温度
は、付加化合物や、共重合用エポキシ基含有有機
物の種類、溶媒の種類、触媒の種類等によつて選
択されるが、通常０℃ないし150℃の範囲で行う
のがよい。 共重合用エポキシ基含有有機物の使用量はシリ
カゲル中に存在するエポキシ基に対して、当量以
上必要であり、通常、反応を促進し高分子層によ
りシリカゲル表面を充分に覆うために、当量の２
倍以上に使用する。ただし溶媒中で行う場合、エ
ポキシ基含有有機物単独でゲル化が生ずる濃度以
上に濃度をあげる必要はない。 以上説明したように、オルガノシランとして一
般式（）のR₆にR₅と同じエポキシ基の含有の
有機基を用いると、R₅、R₆両方のエポキシ基部
分で共重合または付加反応がおきて、一般式
（）のR₁、R₂での連鎖となり、ｍ、ｎともに１
以上の整数となる。一方、R₆にR₅と同じ有機基
以外のものを用いると、R₅のエポキシ基により
R₁での連鎖はおきるものの、R₆に対応するR₂で
の連鎖は生じないため、ｍは１以上の整数となる
が、ｎはこの場合０となる。 また、オルガノシラン中に存在するハロゲン原
子は、シラノールとの反応でSi−Ｏ−Si結合を生
成する際、HClに変化する。さらに、ここで未反
応となつたハロゲン原子も後の含水溶液との接触
時に水と反応してHClに変化し、これらはすべて
水酸基とおきかわる。 本発明の担体は、公知である従来の担体に比較
して、高速イオン交換液体クロマトグラフイー用
担体としてきわめて優れた性能を有している。そ
の特徴の第一は疎水性相互作用に基づく吸着性が
極めて少ないことにある。これはシリカゲルの細
孔表面がイオン交換基を有する親水性高分子層で
覆われているため、被測定物質と担体表面との疎
水性相互作用が極めて小さいことによる。第２に
担体の基材として、公知の方法で容易に作製でき
るシリカゲルがあり、有機ポリマー系の担体に比
べ細孔径の分布が非常に狭く、溶媒の違いによる
膨潤度に変化がなく、さらに微細で球状の硬質の
ゲルが得られる。従つて分離能が非常に高く、し
かも高速化が容易で、カラム安定性がよい。さら
に、細孔径の調節は基材となる担体に依つてきま
るが、各種の細孔径のシリカゲルの調製法は公知
の方法で可能である。 それゆえ本発明で得られた親水性担体はきわめ
て優れた性能を有し、生化学物質たとえば、たん
ぱく質、酵素、ポリペプチド、アミノ酸、核酸、
ヌクレオチド、糖類、ビタミン類、ホルモン類な
どを水溶媒または水と他の極性溶媒との混合系等
でイオン交換液体クロマトグラフイーより分離す
る場合極めて効果がある。 以下、実施例によつて本発明をさらに詳細に説
明するが、これら実施例のみに限定されるもので
はない。 実施例 １ 基材としたシリカゲル担体の物性は 形 状 球 形 粒子径 ８−10μｍ 比表面積 33m²／ｇ 平均細孔径 100Å である。 このシリカゲルを還流冷却器付きのフラスコに
60℃、10mmHgで６時間乾燥後24部（以下すべて
重量部）をとり、一般式（）のR₅としてγ−
グリシジルオキシプロピル基

【式】R₆、R₇、R₈として メトキシ基を有するγ−グリシジルオキシプロピ
ルトリメトキシシラン20をトルエン200部で希釈
した溶液中に含浸した。生成するメタノールを留
出させながら還流下８時間反応し、次いでシラン
処理シリカゲルを別し、トルエン100部で３回
洗浄し、減圧乾燥した。次に得られたシラン処理
シリカゲルの全量とエポキシ基含有有機物として
グリセリンポリグリシジルエーテル 10部、一般式Ａ−Ｂ−Ｄの有機物としてジエチル
アミノエタノール（Ａ；ジエチルアミノ基、Ｂ；
エチレン基、Ｄ；水酸基）20部を１・４−ジオキ
サン200部で希釈した溶液を撹拌機付き反応器中
に入れ、室温で撹拌、三弗化ホウ素エーテラート
を１部入れ、その後80℃に昇温し２時間反応し
た。 次にジオキサン200部で３回洗浄し、さらに水
200部で３回洗浄した。 この様にして得られた担体の一般式（）の
R₁は で、R₂、R₃は水酸基、R₄はジエチルアミノエチ
ル基である。 本実施例におけるシラン処理後のシリカゲルお
よび共重合反応後の担体の乾燥状態における組成
分析の結果を以下に示す。

【表】 すなわち、組成分析よりイオン交換能は、
0.6meq／ｇであつた。 得られた担体を、内径7.5mm長さ150mmのステン
レスカラムに湿式充填し下記の条件下でイオン交
換液体クロマトグラフイー用充填剤としての性能
を調べた。 測定条件 装 置：高速液体クロマトグラフ（東洋曹達工業
(株)製商品名HLC−802UR） 検出器：示差屈折計および紫外線吸収検出器
（280nｍ） 溶離液：水、0.1M酢酸ソーダ水溶液（PH8.0） 流 速：１ml／min 試料注入量：0.1％溶液200μ（タンパク質）
0.2〜0.5溶液100μ（その他） 温 度：室温 溶離液として水を用いて、グルコースを測定
し、溶出量とカラム効率を求めた。溶出量は4.4
ml、カラム効率（理論段数）は11000理論段／
fectであつた。 次に溶離液を0.1M酢酸ソーダ水溶液（PH8.0）
でトリプトフアンを測定した。溶出量は7.7ml、
カラム効率11000理論段／fectであつた。 実施例 ２ 実施例１と同じシリカゲルを使用し、同じオル
ガノシランで同一条件下でシラン処理した後、イ
オン交換基を有する有機物として、一般式Ａ−Ｂ
−Ｄの有機物としてグリコール酸（Ａ；カルボキ
シル基、Ｂ；メチレン基、Ｄ；水酸基）を使用し
た以外はすべて実施例１と同一条件下で反応させ
た。得られた担体の一般式（）のR₁〜R₃は実
施例１と同じであり、R₄はカルボキシルメチル
基である。共重合反応後の担体の乾燥状態におけ
る組成分析の結果を以下に示す。 Ｃ％ Ｈ％ SiO₂％ 16.0 2.6 7.25 また本実施例において得られた担体の赤外線ス
ペクトルは、2940cm^-1、2880cm^-1のパラフイン類
の吸収および1720cm^-1にカルボニルの吸収がみら
れるが、それ以外の吸収はシリカゲル自体の吸収
によつて隠されている。 また、得られた担体を0.1N塩酸100部で３回洗
浄後蒸留水100部で５回洗浄し、0.1N水酸化ナト
リウムで滴定し、終点をPH7.5としてイオン交換
容量を測定したところ0.8meq／ｇであつた。 実施例 ３〜８ 実施例１と同一シリカゲルを用い各種のオルガ
ノシランおよびエポキシ基含有有機物、イオン交
換基を有する有機物、溶媒、触媒を用いて実施例
１と同一条件下で反応させた後得られた担体の組
成分析値を第１表に示す。 なお、各実施例における各化合物の一般式との
対応を第２表に示す。

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】 ／
C_２H_５

【表】 ＼
C_２H_４
実施例 ９ 基材のシリカゲルの物性 形 状 球 形 粒子径 12〜15μ 比表面積 100m²／ｇ 平均細孔径 460Å である。 このシリカゲルを実施例１と同一条件下で処理
して得られた担体の組成分析結果を以下に示す。

【表】 すなわち、組成分析値よりイオン交換能は、
0.2meq／ｇであつた。 担体を実施例１と同様に内径7.5mm×長さ150mm
のステンレスカラムに充填しタンパク質の回収率
を調べた。 溶離液は以下に示すが、その他の溶離条件は実
施例１に全て同じである。回収率は吸光光度計
（280nｍ）を用いて、カラム通過サンプルと、カ
ラムを通さないサンプルの吸光度を比較して求め
た。結果値は３回試行した平均値である。 溶離液：0.05Mトリス塩酸緩衝液PH8.0、0.3M
KCl含有 サンプル 回収率 γ−グロブリン（人血清） 97％ アルブミン（人血清） 98％ 実施例 10 基材のシリカゲルは実施例９と同じものを使用
し実施例２と同じ条件で処理し、同じく実施例２
と同じ方法でイオン交換容量を測定したところ、
0.15meq／ｇであつた。 実施例１と同じカラムに充填し、タンパク質の
回収率を測定した。ただし、溶離液には、0.05M
酢酸緩衝液（PH6.0、0.3M KCl含有）を使用した
以外その他の条件は、実施例１と同様である。 サンプル 回収率 γ−グロブリン（人血清） 98％ アルブミン（人血清） 98％

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シリカゲル担体細孔表面のシラノール基Siと
   下記一般式（）SiとがSi−Ｏ−Siにより結合さ
   れていることを特徴とするイオン交換液体クロマ
   トグラフイー用担体。 一般式（） ｛R₁；Ｃ−Ｃ、Ｃ−Ｏ、Ｃ−ＨおよびＯ−Ｈの結
   合またはＣ−Ｃ、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｈ、Ｏ−Ｈおよび
   Ｃ−Ｘ（Ｘ；ハロゲン原子）の結合（ハロゲン原
   子含有量は20重量％以下）で構成され、SiとはSi
   −Ｃ結合からなり、ＣとＯの原子比（Ｃ／Ｏ）が
   2.5以下の有機基、 R₂；R₁と同じ有機基、メトキシ基、エトキシ
   基または水酸基、 R₃；メチル基、エチル基、メトキシ基、エト
   キシ基または水酸基、 R₄；Ａ−Ｂ−Ｃで示される分子量400以下の有
   機基（Ａ：イオン交換基で第１級アミノ基、第２
   級アミノ基、第３級アミノ基、第４級アンモニウ
   ム塩基、グアニド基、これらを含むポリアミノ
   基、カルボキシル基、スルホン酸基またはリン酸
   基、Ｂ：炭素数１ないし４の脂肪族基または炭素
   数３ないし18のエチレンオキサイドもしくはプロ
   ピレンオキサイドのオリゴマーまたはポリオール
   骨格を有するポリエーテル基、Ｃ：エーテル結
   合、第２級アミノ基、第３級アミノ基、エステル
   結合、Ｃ−Ｃ結合によりR₁と結合している） ｍ；１以上の整数、 ｎ；０または１以上の整数｝ ２ シリカゲル担体細孔表面のシラノール基と一
   般式（） ｛R₅；エポキシ基を有し構成原子の原子量の総和
   が57〜147の有機基、 R₆；R₅と同じ有機基、メトキシ基、エトキシ
   基またはハロゲン原子、 R₇、R₈；メチル基、エチル基、メトキシ基、
   エトキシ基またはハロゲン原子｝ で表されるオルガノシランを担体およびオルガノ
   シランに不活性な溶媒の存在下あるいは非存在
   下、20℃ないし300℃で反応させSi−Ｏ−Si結合
   を形成し、次いでＣ−Ｃ、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｈおよび
   Ｏ−Ｈの結合またはＣ−Ｃ、Ｃ−Ｏ、Ｃ−Ｈ、Ｏ
   −ＨおよびＣ−Ｘ（Ｘ；ハロゲン原子）の結合
   （ハロゲン原子含有量は20重量％以下）で構成さ
   れ、ＣとＯの原子比（Ｃ／Ｏ）が2.5以下、分子
   量1000以下かつエポキシ当量（分子量／エポキシ
   基の数）350以下のエポキシ基含有有機物および
   一般式Ａ−Ｂ−Ｄ ｛Ａ；イオン交換基で第１級アミノ基、第２級ア
   ミノ基、第３級アミノ基、第４級アンモニウム塩
   基、グアニド基、これらを含むポリアミノ基、カ
   ルボキシル基、スルホン酸基またはリン酸基、 Ｂ；炭素数１ないし４の脂肪族基または炭素数
   ３ないし18のエチレンオキサイドもしくはプロピ
   レンオキサイドのオリゴマーまたはポリオール骨
   格を有するポリエーテル基、 Ｄ；水酸基、エポキシ基、第１級アミノ基、第
   ２級アミノ基、カルボン酸基、ハロゲン原子また
   は水素原子｝ で示され、かつ分子量400以下のイオン交換基を
   有する有機物をオルガノシラン処理担体と、これ
   らに不活性な溶媒中で、触媒の存在下あるいは非
   存在下、−20℃ないし200℃で共重合または付加反
   応させることを特徴とするシリカゲル担体細孔表
   面のシラノール基Siと下記一般式（）SiとがSi
   −Ｏ−Siにより結合されているイオン交換液体ク
   ロマトグラフイー用担体の製法。 ｛R₁、R₂、R₃、R₄、ｍ、ｎ；前記に同じ｝