HPLCの高速化と高性能化のためのキャピラリー型シリカ連続体カラムの開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12554032
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 田中 信男 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 教授 (60127165)
• 研究分担者: 水口 博義 有限会社エムアールシー, 研究部, リーダー(研究職) ; 中西 和樹 京都大学, 大学院・光学研究科, 助教授 (00188989) ; 細矢 憲 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助教授 (00209248) ; 池上 亨 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助手 (20301252)
• キーワード: ミクロ液体クロマトグラフィー / 電気クロマトグラフィー / 多孔性シリカ連続対 / HPLC充填剤 / カラム圧力 / ドメインサイズ / シリカモノリス / 理論段数

研究概要

HPLCの高速化と高性能化を目的として、シリカキャピラリー中でゾルーゲル法による網目状シリカ連続体の調製を行い、(1)実用化的な大口径キャピラリー中の調製、(2)高性能化を可能とする小さな網目構造をもつシリカ連続体の調製、ならびに(3)HPLCおよびCEC(キャピラリー電気クロマトグラフィー)条件下での評価を行った。その結果、HPLCにおいて、粒子充填型カラムより2-10倍高い性能をもたらすシリカ連続体を50-250ミクロンのキャピラリー中に調製する方法を開発した。CECはその約2倍の高性能を与えた。テトラメトキシシラン(TMOS)から調製された骨格2ミクロン、空隙8ミクロンの網目状シリカ連続体は、粒子充填型カラムの約30分の1のカラム圧力で同等の理論段数を発生することができ、130cmのカラムは10万段以上の理論段数を発生した。しかし、50ミクロンより大きなキャピラリー中での調製が困難であった。一方TMOSとメチルトリメトキシシランの混合物を出発物質として、内径50-250ミクロンのキャピラリー中に網目状シリカめ調製を可能とした。そのシリカ骨格サイズと骨格間隙の流路サイズの効果の検討は、ドメインサイズの減少が粒子径の減少と同様の効果をもち、小さなドメインサイズ(2.5ミクロン)のシリカ連続体が圧力の増加と引き替えに高い性能をもたらすことを示した。250ミクロンキャピラリー中のシリカ連続体は、現在の粒子充填型カラムより2-3倍高い性能と実用に近い使用性とを併せ持つものである。さらに大きなキャピラリー中での調製、新規な性能-流速関係式の理論的、実験的解明、多様な選択性をもたらす化学修飾のためのオンカラム反応の開発が今後の課題である。

研究成果

• [文献書誌] N.Tanaka, et al.: "Monolithic columns-A new type of chromatographic support for liquid chromatography"Analytical Chemistry. 73. 420a-429a (2001)
• [文献書誌] M.Turowski, et al.: "Selectivity of stationary phases in reversed-phase liquid chromatography based on the dispersion interactions"Journal of Chromatography, A. 911. 177-190 (2001)
• [文献書誌] N.Ishizuka, et al.: "Monolithic Silica Columns For High-Efficiency Separations By HPLC"Journal of Chromatography, A. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] N.Tanaka, et al.: "Monolithic Silica Columns For High-Efficiency Chromatographic Separations"Journal of Chromatography, A. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] M.Motokawa, et al.: "Monolithic Silica Columns with Various Skeleton Size and Through-Pore Size for Capillary Liquid Chromatography"Journal of Chromatography, A. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] H.Kobayashi, et al.: "Capillary Electrochromatography On Monolithic Silica Columns"Analytical Science. 18. 89-92 (2002)
• [文献書誌] N.Tanaka, H.Kobayashi: ""Capillary electrochromatography on monolithic silica columns"in "Capillay Electrochromatography""Elsevier. 165-181/429 (2001)