專利名稱：色譜分析用整體柱分離介質(zhì)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有與具有三維網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的有機(jī)聚合物的骨架相聯(lián)通的細(xì)孔的色譜 分析用的整體柱分離介質(zhì)及其制造方法。
背景技術(shù)：
已知貫通流路與骨架成為一體的多孔質(zhì)體(稱為整體柱，Monolith)用作高速液 相色譜分析用的分離介質(zhì)時(shí)，顯現(xiàn)出現(xiàn)有的粒子填充型色譜柱不能看到的優(yōu)越性基于寬 流路和細(xì)骨架可得到高的色譜柱性能，或即使在基于低壓力損失的高流速下也可抑制性能 下降。主要使用硅膠的整體柱基于微細(xì)的結(jié)構(gòu)控制實(shí)現(xiàn)了高性能，部分產(chǎn)品也在市場上有
佳口。還存在以有機(jī)高分子為基質(zhì)的聚合物整體柱?，F(xiàn)有的有機(jī)聚合物整體柱的疏水性 單體成分中組合有作為不良溶劑的致孔性溶劑(致孔劑)。在該溶液體系中，與成長的聚合 物鏈的空間位阻相比，聚合物鏈間的范德華力變得更大，聚合物鏈凝聚。因此，由聚合物鏈 的相互纏繞引起的核形成和由聚合物鏈凝聚引起的微凝膠粒子的成長導(dǎo)致體系的表面能 急劇上升，進(jìn)而微凝膠粒子凝聚，凝膠持續(xù)地相似性成長(分型化，日文原文-乃”隊(duì) 化)而粗大化。這樣的單體和溶液體系的特征在于，在凝膠采取粒子凝聚的形態(tài)成長的同 時(shí)，相分離與凝膠化競爭性地很快產(chǎn)生，形成比表面積小的整體柱形態(tài)被固定化的粒子凝 聚型整體柱。因此，現(xiàn)有的有機(jī)聚合物整體柱中沒有骨架結(jié)構(gòu)，貫通細(xì)孔的迷宮系數(shù)(日文 原文迷路係數(shù))大。因而，本質(zhì)上存在高流速下的背壓上升、由整體柱壓縮性引起的形態(tài) 變化等問題。另外，現(xiàn)有的有機(jī)聚合物整體柱直接形成于內(nèi)徑1mm以上的空色譜柱管內(nèi)時(shí)，由 于有機(jī)聚合物整體柱自身的收縮性而存在有機(jī)聚合物整體柱從空色譜柱剝離的問題，難以 實(shí)現(xiàn)在空色譜柱管上直接形成有機(jī)聚合物整體柱。本發(fā)明人等為了解決這樣的課題進(jìn)行了專心研究，結(jié)果制成了骨架相由二官能性 以上的環(huán)氧化合物和二官能性以上的胺化合物的加成聚合物構(gòu)成的、具有可導(dǎo)入新的官能 團(tuán)的官能團(tuán)的整體柱分離介質(zhì)(參照專利文獻(xiàn)1。)。作為其他的有機(jī)聚合物整體柱，已知有骨架相包含GMA(甲基丙烯酸縮水甘油酯) 和EDMA(二甲基丙烯酸乙二醇酯)的共聚物的、使存在于其骨架相表面的環(huán)氧基與乙二胺 反應(yīng)并導(dǎo)入氨基作為官能團(tuán)的有機(jī)聚合物整體柱(參照非專利文獻(xiàn)1，2。)。專利文獻(xiàn)1 :W0 2007/083348A1非專利文獻(xiàn)1 Journal of Peptide Science (《肽科學(xué)雜志》)，Vol. 10， p. 719-730，2004非專利文獻(xiàn)2 Journal of Combinational Chemistry (《組合化學(xué)雜志》)，Vol. 4， no. 1，p.33-37,200
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種整體柱分離介質(zhì)，所述整體柱分離介質(zhì)的骨架相由二 官能性以上的環(huán)氧化合物和二官能性以上的胺化合物的加成聚合物構(gòu)成，其通過新型材料 的組合具有同樣的骨架相。本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，為了解決上述課題，通過將具有特定的分子結(jié)構(gòu)的環(huán)氧化合物 溶解在致孔劑中，在其中加入二官能性以上的胺化合物進(jìn)行加熱聚合，使聚合物和致孔劑 旋節(jié)分解(spinodal decomposition)，通過相分離的成長在過渡為粒子凝聚結(jié)構(gòu)前穩(wěn)定地 進(jìn)行交聯(lián)，從而將不是粒子凝聚型的共連續(xù)結(jié)構(gòu)凍結(jié)，接著除去致孔劑，由此可得到骨架結(jié) 構(gòu)極其均勻的多孔體。所謂具有特定的分子結(jié)構(gòu)的環(huán)氧化合物，是指1，3_雙(N，N’ - 二縮 水甘油基氨基甲基)環(huán)己燒(l，3-bis(N，N，-diglycidylaminomethyl)cyclohexane)。1， 3-雙(N，N’ - 二縮水甘油基氨基甲基)環(huán)己烷是具有4個(gè)環(huán)氧基的環(huán)氧化合物，是一種液 態(tài)的在室溫下不聚合而在高溫下發(fā)生聚合反應(yīng)的環(huán)氧化合物。對(duì)于基于如此所得的本發(fā)明的有機(jī)聚合物整體柱的分離介質(zhì)而言，其具備骨架 相、由該骨架相所形成的以三維網(wǎng)眼狀連續(xù)的細(xì)孔、存在于骨架相的可導(dǎo)入新的官能團(tuán)的 官能團(tuán)，其骨架相具有亞微米至微米尺寸的平均直徑，具有不是粒子凝聚型的共連續(xù)結(jié)構(gòu)， 由作為環(huán)氧化合物的1，3_雙(N，N’ - 二縮水甘油基氨基甲基)環(huán)己烷和二官能性以上的 胺化合物的加成聚合物構(gòu)成，富含有機(jī)物質(zhì)，且不含來源于芳香族的碳原子或雜環(huán)。所謂存在于骨架相可導(dǎo)入新的官能團(tuán)的官能團(tuán)，除了由環(huán)氧基和氨基的反應(yīng)生成 的羥基以外，還包括未進(jìn)行反應(yīng)而殘存的氨基或環(huán)氧基。本發(fā)明的制造方法是用于制造基于本發(fā)明的有機(jī)聚合物整體柱的分離介質(zhì)的方 法，包括以下的工序㈧和(B)。(A)在致孔劑中將作為環(huán)氧化合物的1，3_雙(N，N’ -二縮水甘油基氨基甲基)環(huán)己 燒和二官能性以上的胺化合物在60°C至200°C的范圍加熱使之聚合得到凝膠狀體的工序；及(B)其后，將凝膠狀體用水等溶劑清洗除去致孔劑而留下骨架相的工序。在致孔劑中的聚合溫度是用于環(huán)氧化合物及胺化合物分別在致孔劑中溶解以進(jìn) 行聚合反應(yīng)的適當(dāng)?shù)臏囟?，根?jù)環(huán)氧化合物、胺化合物及致孔劑的種類適當(dāng)設(shè)定即可。胺化合物是作為固化劑所使用的化合物，其為脂肪族胺類、脂環(huán)式多胺類或者脂 肪族聚酰胺胺類，可以使用含有兩個(gè)以上的伯胺的多胺類。作為脂肪族胺類，可以使用乙二胺、二乙三胺、三乙四胺、四乙五胺、亞氨基二丙基 胺、雙(六甲撐)三胺、1，3，6_三氨甲基己烷、聚亞甲基二胺、三甲基六甲撐二胺、聚醚二胺寸。作為脂環(huán)式多胺類，可以使用異佛爾酮二胺、孟烷二胺、N-氨基乙基哌嗪、3，9_雙 (3-氨基丙基)2，4，8，10-四氧雜螺、雙(4-氨基環(huán)己基)甲烷或它們的改性品等。作為脂肪族聚酰胺胺類，可以使用由多胺類和二聚酸形成的聚酰胺胺。作為胺化合物，特別優(yōu)選的是雙(4-氨基環(huán)己基)甲烷及雙(4-氨基-3-甲基環(huán) 己基)甲燒。所謂致孔劑，是指能夠溶解環(huán)氧化合物及固化劑、并且在這些物質(zhì)聚合后可產(chǎn)生 反應(yīng)誘導(dǎo)相分離的溶劑。作為致孔劑，可以使用溶纖劑類、酯類或者二醇類。作為溶纖劑類，可以使用甲基溶纖劑及乙基溶纖劑等。
作為酯類，可以使用乙二醇單甲醚醋酸酯及丙二醇單甲醚醋酸酯等。作為二醇類，可以使用聚乙二醇及聚丙二醇等。
在這些致孔劑中，優(yōu)選分子量為600以下的聚乙二醇，特別優(yōu)選分子量為300以下
的聚乙二醇。在本發(fā)明的制造方法中，胺化合物相對(duì)于環(huán)氧化合物的原料組成用摩爾比表示， 適宜為環(huán)氧化合物胺化合物=11 13的范圍。另外，致孔劑的添加量相對(duì)于環(huán)氧化合物、胺化合物及致孔劑的總重適宜為1
99重量％。1，3_雙(N，N’ - 二縮水甘油基氨基甲基)環(huán)己烷是具有光學(xué)對(duì)映體的手性化合 物，在本發(fā)明中，外消旋物質(zhì)和旋光性物質(zhì)均可以使用。作為胺化合物，可以使用手性化合物，作為胺化合物，外消旋物質(zhì)和旋光性物質(zhì)均 可以使用。對(duì)于利用液體色譜法以分離光學(xué)對(duì)映體的S體和R體為目的的光學(xué)拆分用的分離 介質(zhì)而言，可以通過環(huán)氧化合物及胺化合物均使用旋光性物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明中，由于在粒子凝聚前進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，因此，可以實(shí)現(xiàn)具有清晰的骨架相 的共連續(xù)結(jié)構(gòu)的有機(jī)聚合物整體柱。另外，由于是多官能性環(huán)氧化合物，因此容易進(jìn)行交聯(lián) 反應(yīng)，可期待因交聯(lián)反應(yīng)而引起的有機(jī)聚合物整體柱的收縮較小。特別是由于作為環(huán)氧化 合物的1，3_雙(N，N’_ 二縮水甘油基氨基甲基)環(huán)己烷是液體，在室溫下的反應(yīng)性不足，因 此，與像作為固體的環(huán)氧化合物那樣的需要在高溫下溶解在致孔劑中的環(huán)氧化合物相比， 容易填充到色譜柱等中。另外，由于1，3-雙(N，N’ - 二縮水甘油基氨基甲基)環(huán)己烷是四 官能性環(huán)氧化合物，因此，相分離后進(jìn)行交聯(lián)而凝膠化時(shí)收縮小。對(duì)于這樣的本發(fā)明的整體柱分離介質(zhì)而言，其骨架相具有亞微米至微米尺寸的平 均直徑，具有不是粒子凝聚型的共連續(xù)結(jié)構(gòu)，由二官能性以上的環(huán)氧化合物和二官能性以 上的胺化合物的加成聚合物構(gòu)成，富含有機(jī)物質(zhì)，且不含來源于芳香族的碳原子，由此，作 為可提供以往完全不能見到的高性能的液相色譜用固定相是有效的。而且，從毛細(xì)管色譜 柱至普通尺寸的色譜柱中均可使用。由于本發(fā)明的制造方法是將環(huán)氧化合物和胺化合物在致孔劑中進(jìn)行加熱使之聚 合的極其簡便的方法，因此，可以有效地應(yīng)用于毛細(xì)管色譜柱至具有比較大的直徑的色譜 柱。


圖1是表示由一個(gè)實(shí)施例制造的有機(jī)聚合物整體毛細(xì)管色譜柱的掃描電鏡照片 的圖。圖2是利用同一實(shí)施例的毛細(xì)管色譜柱分離尿嘧啶和苯的色層分離譜。圖3是利用由比較例制造的有機(jī)聚合物整體柱毛細(xì)管色譜柱分離尿嘧啶和苯的 分離色譜圖。
具體實(shí)施例方式以非粒子凝聚型形成高性能的聚合物整體柱而成的本發(fā)明的分離介質(zhì)，通過原料中使用的作為環(huán)氧化合物的1，3_雙(N，N’ - 二縮水甘油基氨基甲基)環(huán)己烷和固化劑的 特定組合來形成。具體而言，環(huán)氧化合物的1，3_雙(N，N’ - 二縮水甘油基氨基甲基)環(huán)己 烷是四官能性的非芳香族環(huán)氧化合物，固化劑是二官能性以上的非芳香族胺化合物。由此， 可得到非粒子凝聚型且具有三維分支結(jié)構(gòu)的高性能聚合物整體柱分離介質(zhì)。下面，對(duì)于本發(fā)明中可以使用的環(huán)氧化合物及固化劑進(jìn)行示例。(實(shí)施例1) 對(duì)分離介質(zhì)的實(shí)施例和適于制造該分離介質(zhì)的制造方法的實(shí)施例進(jìn)行說明。環(huán) 氧化合物為1，3_雙(N，N’ - 二縮水甘油基氨基甲基)環(huán)己烷(BDAC)，作為胺化合物使用 雙(4-氨基環(huán)己基)甲烷(BACM)，作為致孔劑使用分子量為300的聚乙二醇(PEG300 日本 Nacalai Tesque公司的商品名)。1，3_雙(N，N’_ 二縮水甘油基氨基甲基)環(huán)己烷可以是 外消旋物質(zhì)，也可以是旋光性物質(zhì)。BDAC和BACM的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下所示。 [聚合物整體柱的制作]按照相對(duì)于0. 93g的BDAC，以使BACM為0. 47g、PEG300為3. 6g的比例進(jìn)行混合，
在室溫下填充于熔融石英毛細(xì)管中，用150°C的油浴加熱24小時(shí)使其聚合。其后，用甲醇和 水清洗。將上述利用聚合制造的有機(jī)聚合物整體柱的毛細(xì)管色譜柱的掃描電鏡照片示于 圖1?？芍?，該有機(jī)聚合物整體柱的骨架相具有微米尺寸的平均直徑，具有不是粒子凝聚的 共連續(xù)結(jié)構(gòu)，由該骨架相所形成的細(xì)孔呈三維網(wǎng)眼狀。使用上述制造的本實(shí)施例的有機(jī)聚合物整體毛細(xì)管色譜柱(內(nèi)徑100 μ m、長度 20cm)分離尿嘧啶和苯，將分離色譜圖示于圖2。移動(dòng)相為60%的乙腈水溶液(利用20mM 磷酸緩沖液，PH7. 0)，柱溫為室溫，利用在210nm的紫外線吸收進(jìn)行檢測。圖2中，前側(cè)的峰 為尿嘧啶，后側(cè)的峰為苯，N是理論塔板數(shù)。理論塔板數(shù)采用半峰寬法由下式進(jìn)行計(jì)算。N = 5. 54 (tr/W。.5h)2在此，tr為保留時(shí)間，Wa5h為半峰寬。(比較例)
使用作為芳香族化合物的2-[(4-{l-甲基-l-[4-(2環(huán)氧乙基甲氧基)苯基] 乙基}苯氧基)甲基]環(huán)氧乙烷(2- [ (4- {1-methyl-l- [4- (2oxiranylmethoxy) phenyl] ethyl}phenoxy)methyl]oxirane =BADE)作為環(huán)氧化合物，胺化合物和致孔劑與實(shí)施例1相 同，使用BACM作為胺化合物，使用分子量為200的聚乙二醇(PEG200 日本Nacalai Tesque 公司的商品名)作為致孔劑。將0. 52g的BACM加熱溶解于7. 20g的PEG200中，其后加入2. 33g的BADE進(jìn)行混合、攪拌。將該溶液填充于熔融石英毛細(xì)管中，用120°C的烘箱加熱1小時(shí)進(jìn)行聚合。其后，用水和甲醇清洗后進(jìn)行真空干燥。使用上述制造的比較例的有機(jī)聚合物整體毛細(xì)管色譜柱(內(nèi)徑100 μ m、長度 20cm)分離尿嘧啶和苯，將分離色譜圖示于圖3。移動(dòng)相為60%的乙腈水溶液(利用20mM 磷酸緩沖液，PH7. 0)，柱溫為室溫，移動(dòng)相的流量為0. 15mL/分鐘，線速度為1. Olmm/秒，壓 力為50kg/cm2，用配置在距色譜柱9cm的位置的內(nèi)徑50 μ m的毛細(xì)管利用210nm的紫外線 吸收進(jìn)行檢測。在圖3中，前側(cè)的峰為尿嘧啶，后側(cè)的峰為苯。利用半峰寬法求出的理論塔板數(shù) 對(duì)尿嘧啶而言為3085、對(duì)于苯為378，比實(shí)施例1的本發(fā)明的有機(jī)聚合物整體柱毛細(xì)管色譜 柱差?？梢哉J(rèn)為，這是因?yàn)橛捎谑褂梅枷阕寤衔镒鳛榄h(huán)氧化合物而導(dǎo)致所形成的骨架相 含有來自芳香族的碳原子的緣故。產(chǎn)業(yè)上的可應(yīng)用性本發(fā)明的整體柱分離介質(zhì)作為液相色譜用固定相可以應(yīng)用于毛細(xì)管色譜柱至普 通尺寸的色譜柱。
權(quán)利要求
一種有機(jī)高分子凝膠狀色譜分析用整體柱分離介質(zhì)，其具備骨架相、由所述骨架相形成的三維網(wǎng)眼狀連續(xù)的細(xì)孔、以及存在于所述骨架相并可導(dǎo)入新的官能團(tuán)的官能團(tuán)，所述骨架相具有亞微米至微米尺寸的平均直徑，具有不是粒子凝聚型的共連續(xù)結(jié)構(gòu)，由作為環(huán)氧化合物的1，3-雙(N，N’-二縮水甘油基氨基甲基)環(huán)己烷和二官能性以上的胺化合物的加成聚合物構(gòu)成，富含有機(jī)物質(zhì)，且不含來源于芳香族的碳原子或雜環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體柱分離介質(zhì)，其中，所述胺化合物是脂肪族胺類、脂環(huán)式 多胺類或脂肪族聚酰胺胺類，且是含有2個(gè)以上的伯胺的多胺類。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的整體柱分離介質(zhì)，其中，所述胺化合物是脂環(huán)式多胺的雙 (4-氨基環(huán)己基)甲烷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的整體柱分離介質(zhì)，其中，所述環(huán)氧化合物及所 述胺化合物均為光學(xué)活性物質(zhì)，該分離介質(zhì)對(duì)光學(xué)對(duì)映體具有分離能力。
5.一種制造權(quán)利要求1所述的整體柱分離介質(zhì)的方法，其具備以下的工序(A)及(B)，(A)在致孔劑中將作為環(huán)氧化合物的1，3_雙(N，N’_二縮水甘油基氨基甲基)環(huán)己烷 和二官能性以上的胺化合物在60°C至200°C的范圍加熱使之聚合得到凝膠狀體的工序；及(B)其后，將該凝膠狀體用溶劑清洗除去致孔劑從而留下骨架相的工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其中，所述胺化合物為脂肪族胺類、脂環(huán)式多胺類 或脂肪族聚酰胺胺類。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造方法，其中，所述胺化合物為脂環(huán)式多胺的雙(4-氨基環(huán) 己基)甲燒。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中的任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，所述致孔劑為溶纖劑類、酯類或者二醇類。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其中，所述致孔劑為聚乙二醇。
全文摘要
本發(fā)明提供一種整體柱分離介質(zhì)，其具備骨架相和三維網(wǎng)眼狀連續(xù)的細(xì)孔，骨架相的表面具有可導(dǎo)入新的官能團(tuán)的官能團(tuán)。骨架相具有亞微米至微米尺寸的平均直徑，具有不是粒子凝聚型的共連續(xù)結(jié)構(gòu)，由作為環(huán)氧化合物的1，3-雙(N，N’-二縮水甘油基氨基甲基)環(huán)己烷和二官能性以上的胺化合物的加成聚合物構(gòu)成，富含有機(jī)物質(zhì)，且不含來源于芳香族的碳原子。形成非粒子凝聚型的有機(jī)聚合物整體柱分離介質(zhì)。
文檔編號(hào)B01J20/26GK101861518SQ20078010097
公開日2010年10月13日 申請日期2007年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月17日
發(fā)明者坂本麻里, 堀池重吉, 細(xì)矢憲 申請人:株式會(huì)社島津制作所