專利名稱：改性聚合物顆粒、填充材料和色譜法用柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在耐酸堿方面改善了的聚合物顆粒、色譜法用改性填充材料、其生產(chǎn)和改性方法和使用該填充材料的色譜柱。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，已將丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基聚合物顆粒用作離子交換樹脂或各種類型色譜法用填充材料。但是，這些聚合物顆粒在分子內(nèi)含有酯鍵，并且由于酯鍵的水解，在酸或堿溶液中使用這種聚合物會導致強度降低，或者由于分離的羧基，將其用作色譜法用填充材料會導致分析圖形的改變等等。因此，限制了可以使用的溶液的pH范圍。
色譜法用填充材料的應用實例包括用于陰離子分析的色譜法。陰離子色譜法包括抑制劑法(一種使用抑制劑的方法)和非抑制劑法(一種不使用抑制劑的方法)。作為洗脫液，在抑制劑法中使用pH為10或更多的堿溶液，如碳酸鹽緩沖溶液或氫氧化鈉，而在非抑制劑法中使用弱酸溶液，如對羥基苯甲酸、鄰苯二甲酸和均苯三酸。因此，丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基填充材料一般僅局限于用作用于非抑制劑法的填充材料(參見JP-A-2000-221179(此處所用術(shù)語“JP-A”意思是“未審公開的日本專利申請”))。
并且，已知陰離子交換劑的生產(chǎn)方法、陰離子交換劑和使用交換劑測量陰離子的方法，其特征在于采用堿溶液處理丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基含酯鍵的陰離子交換劑，以使酯鍵分解，從而產(chǎn)生羥基和/或羧基(參見JP-A-2002-1941117)。但是，在這種情況下，為了使羥基和/或羧基分離和通過使用分離的基團調(diào)節(jié)在分析時的陰離子保留時間，采用酸性或堿性水溶液進行含酯鍵的聚合物的處理。
色譜法用填充材料的其它應用實例包括反相色譜法。作為反相色譜柱用填充材料，主要使用基于二氧化硅的顆粒，如十八酸處理過的硅膠。但是，這種填充材料在化學穩(wěn)定性方面具有一定問題，并且因此還使用聚合物顆粒。丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基填充材料的實例包括二甲基丙烯酸乙二醇酯/甲基丙烯酸烷基酯共聚物和在其中引入十八酰基基團的二甲基丙烯酸甘油酯均聚物。
在基于二氧化硅的顆粒中，許多情況下仍殘留未反應的硅醇基團，因此，不可能獲得如反相柱一樣足夠高的分離性能。硅醇基團的殘余量的程度可通過將有機堿如吡啶注入到填充柱中并比較其峰形來檢測。通常已知隨著殘余硅醇基團的數(shù)目變大，峰更易拖尾。
為了解決在使用基于二氧化硅的填充材料的過程中遇到的上述問題，已知采用惰性基團將殘余的硅醇基團封閉的方法。最近，為了在較高密度下進行封閉，例如已報道了在惰性氣氛中在密封容器內(nèi)使均能部分形成絡合物的兩種末端加成劑反應的方法(JP-A-10-72579)和在超臨界流體中使填充材料與化學改性劑反應的方法(JP-A-9-49829)。
另一方面，與二氧化硅柱相比，聚合物顆粒填充柱的優(yōu)點在于化學穩(wěn)定性極好，但是，這種柱子劣于二氧化硅柱的地方在于例如(1)保留體積的批次差異大，(2)保留體積的再現(xiàn)性差，(3)拖尾加強，(4)理論塔板數(shù)小。因此，聚合物基分布-吸附柱在市場上可購得的產(chǎn)品量方面非常小，且使用所述柱子的可能極其有限。特別當使用完全無鹽的洗脫劑時，上述問題嚴重顯現(xiàn)出來。聚合物顆粒的這種問題可通過用惰性基團使聚合物基填充材料的自由的羧基封閉的方法(參見JP-A-2000-310623)解決。但是，也是在這種情況下，耐酸堿性不足夠高且限制了所用的洗脫劑的pH范圍。
JP-A-2003-176363描述了一種通過采用可交聯(lián)的環(huán)氧化合物覆蓋聚合物顆粒并通過醚鍵引入碳鏈獲得的填充材料，并且所述填充材料具有高的耐酸堿性。但是，即使在這種情況下，當使用丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基顆粒作為基礎(chǔ)材料凝膠并且使用強酸性或強堿性溶液作為洗脫劑時，暴露于顆粒表面的酯鍵水解，產(chǎn)生新的自由的羧基，因此，限制了分析時可用的洗脫劑的pH范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供耐酸堿性改善了的聚合物顆粒，通過使用含有酯鍵的聚合物顆粒可將其用于進行液相色譜分析，并且甚至可將其用于強酸性或強堿性溶液中。更特別地，本發(fā)明的一個目的是提供耐酸堿性改善了的聚合物顆粒、色譜法用改性填充材料、其生產(chǎn)方法和使用該填充材料的色譜柱。
本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，當采用酸性或堿性水溶液處理含有酯鍵的聚合物顆粒，從而使易于與液體接觸并易于水解的酯鍵預先水解分離羧基，然后通過酰胺化將自由的羧基封閉時，可提高聚合物顆粒的耐酸堿性。基于所述發(fā)現(xiàn)已完成本發(fā)明。
即，本發(fā)明涉及例如以下主題。
一種耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒，其通過采用酸性或堿性水溶液處理含有酯鍵的聚合物顆粒以使酯鍵部分水解并分離羧基，并通過酰胺化將自由的羧基封閉獲得。
如[1]中所述的耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒，其中已水解的酯鍵為易于與液體接觸的酯鍵。
如[1]中所述的耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒，其中用于酰胺化的胺為由式(1)表示的胺NHR1R2(1)(其中，R1和R2各獨立地表示氫原子、可以為支化的或可由鹵素取代的碳數(shù)為18或更少的烷基基團、或苯基基團)。
如[3]中所述的耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒，其中用于酰胺化的胺為由式(2)表示的胺
NH2R3(2)(其中，R3表示氫原子、可以為支化的或可由鹵素取代的碳數(shù)為18或更少的烷基基團、或苯基基團)。
一種耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒，其中當在內(nèi)徑為4.6mm且長度為150mm的柱內(nèi)填充聚合物顆粒且通過下述方法使用柱評價耐堿性時，通過堿性洗脫液后吡啶保留性升高的百分率為50％或更少評價方法(1)使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脫液在0.3ml/min的流速下通過30分鐘，柱溫設(shè)定在40℃，并通過使用乙腈/水＝30/70的洗脫液在0.5ml/min的流速下測量吡啶保留性，(2)使乙腈/0.01mol氫氧化鈉水溶液＝50/50的堿性洗脫液在柱溫為40℃下在0.5ml/min的流速下通過同一柱子4小時，然后使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脫液在0.3ml/min的流速下通過30分鐘，柱溫設(shè)定在40℃，并通過使用乙腈/水＝30/70的洗脫液在0.5ml/min的流速下測量吡啶保留性，和(3)將(2)的吡啶保留性與(1)的保留性進行比較。
如[1]-[5]中任一項所述的耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒，其中聚合物顆粒的平均粒度為1-50μm。
一種色譜法用聚合物基填充材料，其使用耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒，其中聚合物顆粒通過采用酸性或堿性水溶液處理含有酯鍵的聚合物顆粒以使酯鍵部分水解并分離羧基，然后通過酰胺化將自由的羧基封閉獲得。
如[7]中所述的色譜法用聚合物基填充材料，其中已水解的酯鍵為易于與液體接觸的酯鍵。
如[7]中所述的色譜法用聚合物基填充材料，其中用于酰胺化的胺為由式(1)表示的胺NHR1R2(1)
(其中，R1和R2各獨立地表示氫原子、可以為支化的或可由鹵素取代的碳數(shù)為18或更少的烷基基團、或苯基基團)。
如[9]中所述的色譜法用聚合物基填充材料，其中用于酰胺化的胺為由式(2)表示的胺NH2R3(2)(其中，R3表示氫原子、可以為支化的或可由鹵素取代的碳數(shù)為18或更少的烷基基團、或苯基基團)。
一種色譜法用聚合物基填充材料，其使用耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒，以致于當在內(nèi)徑為4.6mm且長度為150mm的柱內(nèi)填充聚合物顆粒且通過下述方法使用柱評價耐堿性時，通過堿性洗脫液后吡啶保留性升高的百分率為50％或更少評價方法(1)使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脫液在0.3ml/min的流速下通過30分鐘，柱溫設(shè)定在40℃，并通過使用乙腈/水＝30/70的洗脫液在0.5ml/min的流速下測量吡啶保留性，(2)使乙腈/0.01mol氫氧化鈉水溶液＝50/50的堿性洗脫液在柱溫為40℃下在0.5ml/min的流速下通過同一柱子4小時，然后使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脫液在0.3ml/min的流速下通過30分鐘，柱溫設(shè)定在40℃，并通過使用乙腈/水＝30/70的洗脫液在0.5ml/min的流速下測量吡啶保留性，和(3)將(2)的吡啶保留性與(1)的保留性進行比較。
如[7]-[11]中任一項所述的色譜法用聚合物基填充材料，其中聚合物顆粒的平均粒度為1-50μm。
一種生產(chǎn)耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒的方法，其包括采用酸性或堿性水溶液處理含有酯鍵的聚合物顆粒以使酯鍵部分水解并分離羧基，然后通過酰胺化將自由的羧基封閉。
如[13]中所述的生產(chǎn)耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒的方法，其中已水解的酯鍵為易于與液體接觸的酯鍵。
如[13]中所述的生產(chǎn)耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒的方法，其中用于酰胺化的胺為由式(1)表示的胺NHR1R2(1)(其中，R1和R2各獨立地表示氫原子、可以為支化的或可由鹵素取代的碳數(shù)為18或更少的烷基基團、或苯基基團)。
如[15]中所述的生產(chǎn)耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒的方法，其中用于酰胺化的胺為由式(2)表示的胺NH2R3(2)(其中，R3表示氫原子、可以為支化的或可由鹵素取代的碳數(shù)為18或更少的烷基基團、或苯基基團)。
如[13]-[16]中任一項所述的生產(chǎn)耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒的方法，其中當在內(nèi)徑為4.6mm且長度為150mm的柱內(nèi)填充聚合物顆粒且通過下述方法使用柱評價耐堿性時，通過堿性洗脫液后吡啶保留性升高的百分率為50％或更少評價方法(1)使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脫液在0.3ml/min的流速下通過30分鐘，柱溫設(shè)定在40℃，并通過使用乙腈/水＝30/70的洗脫液在0.5ml/min的流速下測量吡啶保留性，(2)使乙腈/0.01mol氫氧化鈉水溶液＝50/50的堿性洗脫液在柱溫為40℃下在0.5ml/min的流速下通過同一柱子4小時，然后使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脫液在0.3ml/min的流速下通過30分鐘，柱溫設(shè)定在40℃，并通過使用乙腈/水＝30/70的洗脫液在0.5ml/min的流速下測量吡啶保留性，和(3)將(2)的吡啶保留性與(1)的保留性進行比較。
如[13]-[16]中任一項所述的生產(chǎn)耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒的方法，其中聚合物顆粒的平均粒度為1-50μm。
一種生產(chǎn)色譜法用聚合物基填充材料的方法，其包括在將聚合物基填充材料填充在柱內(nèi)的情況下，通過進行采用酸性或堿性水溶液的一者或二者的水解處理和通過酰胺化的封閉處理生產(chǎn)在[6]-[12]中任一項所述的色譜法用聚合物基填充材料。
一種色譜柱，其使用在[6]-[12]中任一項所述的耐酸堿性改善了的色譜法用聚合物基填充材料。
發(fā)明的實施方案在本發(fā)明中，在使用含有酯鍵的聚合物顆粒進行液相色譜法時，預先使易于與液體接觸且易于水解的酯鍵水解以分離羧基，并通過酰胺化將羧基封閉，從而抑制了在色譜分析中使用時發(fā)生的酯的水解，改善了聚合物顆粒的耐酸堿性，并可進行穩(wěn)定的分析。
更具體地，在JP-A-2000-310623中，將在用于生產(chǎn)聚合物顆粒的聚合步驟中產(chǎn)生的羧基封閉，而在本發(fā)明中，使易于水解的酯鍵主動地水解，從而顯著改善了耐酸堿性。
通過本發(fā)明的方法改性的聚合物顆粒是在分子中含有酯鍵的聚合物顆粒，且其實例包括含有聚酯結(jié)構(gòu)的可交聯(lián)聚合物。此外，即使在其中在部分結(jié)構(gòu)中含有作為問題的酯鍵的聚合物顆粒的情況下，當認為酯鍵導致耐酸堿性的降低時，這是通過本發(fā)明的方法改性的聚合物顆粒。
含有聚酯結(jié)構(gòu)的聚合物顆粒的實例包括二(甲基)丙烯酸乙二醇酯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯均聚物、二(甲基)丙烯酸甘油酯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、二(甲基)丙烯酸甘油酯均聚物及其改性產(chǎn)物、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯/二(甲基)丙烯酸甘油酯共聚物及其改性產(chǎn)物、三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷酯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、三(甲基)丙烯酸三羥甲基丙烷酯均聚物、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物及其改性產(chǎn)物、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯均聚物及其改性產(chǎn)物、(甲基)丙烯酸乙烯酯均聚物和二(甲基)丙烯酸乙二醇酯/(甲基)丙烯酸甘油酯共聚物的環(huán)氧乙烷環(huán)的水解或改性產(chǎn)物。
在部分結(jié)構(gòu)中含有作為問題的酯鍵的聚合物顆粒的實例包括除上述酯結(jié)構(gòu)之外，同時還含有一個或多個選自酰胺、酰亞胺、醇、醚、芳環(huán)、烷基鏈等部分結(jié)構(gòu)的聚合物顆粒。
所述聚合物顆粒含有酯鍵，并且當在酸性或堿性水溶液中使用聚合物顆粒時，暴露于顆粒表面的酯鍵水解。因此，所述聚合物顆粒的耐酸堿性低。
本發(fā)明中所涉及的改性聚合物顆粒包括含上述酯鍵的所有聚合物顆粒，其中預先通過酸性或堿性水溶液切斷暴露于表面且易于水解的酯鍵，并通過酰胺化將產(chǎn)生的自由的羧基封閉。
酰胺鍵不如酯鍵易水解(參見《有機合成中的保護基團》(“PROTECTIVE GROUPS in ORGANIC SYNTHESIS”)第3版第442頁中間欄)，因此，當預先將易于與液體接觸的酯鍵切斷并通過酰胺化將產(chǎn)生的自由的羧基封閉并轉(zhuǎn)化為酰胺鍵時，即使在酸或堿溶液中使用聚合物顆粒，也可抑制羧基的產(chǎn)生并提高了聚合物的耐用性。
即，本發(fā)明中所涉及的易于與液體接觸的酯鍵為相對接近聚合物表面處的酯鍵。通過將所述酯鍵轉(zhuǎn)化為酰胺鍵，用如上所述的不易水解的酰胺鍵保護聚合物表面，結(jié)果，在用作色譜柱等時未被酸或堿處理水解的酯鍵變得更難以與液體接觸，從而認為聚合物顆粒耐酸堿性提高。
在本發(fā)明中，作為改性對象的聚合物顆粒根據(jù)用途可具有各種粒度。在用作色譜法用填充材料的情況下，優(yōu)選聚合物顆粒具有的平均粒度為1-50μm，較優(yōu)選為1.5-30μm，更優(yōu)選為2-10μm。如果平均粒度少于1μm，柱壓升高過度，超出顆粒的強度極限，這不是優(yōu)選的，而如果平均粒度超過50μm，分離能力低且實踐中這不是優(yōu)選的。
以下具體描述本發(fā)明中為了使認為暴露于聚合物顆粒表面的易水解的酯鍵切斷而采用酸性或堿性水溶液進行處理的方法。
作為酸性水溶液，可以使用鹽酸、硫酸等的水溶液。在聚合物顆粒在所述溶液中較不可潤濕的情況下，可在使用水溶液之前加入適量在強酸性溶液中不進行反應的水溶性有機溶劑，如二甲基亞砜。濃度并不特別限定，只要可使在聚合物顆粒表面上的酯鍵水解即可，但是通過適當?shù)乜刂茲舛纫员闳芤壕哂械膒H為3或更少，優(yōu)選1-2，以使聚合物懸浮。反應溫度并不特別限定，只要可使在聚合物顆粒表面上的酯鍵水解即可，但適當?shù)貙⒎磻獪囟仍O(shè)定在20-100℃，優(yōu)選30-80℃，更優(yōu)選40-60℃。反應時間并不特別限定，只要可使在聚合物顆粒表面上的酯鍵水解即可，但適當?shù)卦跀嚢柘率狗磻M行30分鐘-24小時，優(yōu)選30分鐘-10小時，優(yōu)選1-6小時。
作為堿性水溶液，可以使用氫氧化物，如氫氧化鈉和氫氧化鉀的水溶液。在聚合物顆粒在所述溶液中較不可潤濕的情況下，可在使用水溶液之前加入適量在強堿性溶液中不進行反應的水溶性有機溶劑，如二甲基亞砜。濃度并不特別限定，只要可使在聚合物顆粒表面上的酯鍵水解即可，但是通過適當?shù)乜刂茲舛纫员闳芤壕哂械膒H為10-14，優(yōu)選11-13，以使聚合物懸浮。反應溫度并不特別限定，只要可使在聚合物顆粒表面上的酯鍵水解即可，但適當?shù)貙⒎磻獪囟仍O(shè)定在20-100℃，優(yōu)選30-80℃，更優(yōu)選40-60℃。反應時間并不特別限定，只要可使在聚合物顆粒表面上的酯鍵水解即可，但適當?shù)卦跀嚢柘率狗磻M行20分鐘-24小時，優(yōu)選30分鐘-10小時，優(yōu)選1-6小時。
可單獨調(diào)整和使用在酯鍵的水解條件中的pH、反應溫度和反應時間的范圍，但優(yōu)選組合調(diào)整所有的條件。
以下具體描述本發(fā)明中用于實現(xiàn)封閉的酰胺化方法。
用于酰胺化的胺基本上不限定，只要可將自由的羧基封閉即可，但考慮到酰胺化下的反應性、由于位阻而引入的局限性和轉(zhuǎn)化為酰胺后的穩(wěn)定性，優(yōu)選所用的胺為由式(1)表示的胺NHR1R2(1)(其中，R1和R2各獨立地表示氫原子、可以為支化的或可由鹵素取代的碳數(shù)為18或更少的烷基基團、或苯基基團)。
更優(yōu)選胺為由式(2)表示的伯胺NH2R3(2)(其中，R3表示氫原子、可以為支化的或可由鹵素取代的碳數(shù)為18或更少的烷基基團、或苯基基團)。
較小的取代基團體積的有利之處在于，由于小的位阻而引入效率提高并且改性前聚合物顆粒的疏水性的變化不大。但是，在待封閉的自由的羧基的數(shù)量非常小的情況下，即使引入相對大的惰性基團，疏水性也改變較小。因此，可以使用具有達到一定程度的大體積的取代基。更具體地，在烷基胺的情況下，烷基基團優(yōu)選具有的碳數(shù)為18或更少，較優(yōu)選12或更少，更優(yōu)選6或更少，且特別優(yōu)選4或更少。
其實例包括氨、甲胺、乙胺、1-丙胺、異丙胺、1-丁胺、異丁胺、叔丁胺、1-己胺、環(huán)己胺、1-辛胺、二甲胺、二乙胺和二(1-丙基)胺。
對于本發(fā)明中的酰胺化，可以使用肽合成中通常使用的方法等等。但是，必須對除了需改性的聚合物顆粒的自由的羧基之外的部分無不利影響。此外，考慮到實用方面，如引入效率、處理的容易程度和成本，優(yōu)選通過使用下述的試劑組合進行酰胺化。
(A)(i)生產(chǎn)混合的酸酐的試劑，如氯甲酸乙酯；叔胺，如三乙胺；和有機溶劑，如氯仿，和(ii)由式(1)表示的胺。
(B)由式(2)表示的胺，如1-丙胺；脫水縮合劑，如N，N’-二異丙基碳二亞胺；和有機溶劑，如甲苯和N，N-二甲基甲酰胺。
本發(fā)明的含有酯鍵的聚合物顆粒的改性方法的特征在于，采用上述酸性或堿性水溶液處理聚合物顆粒，并使其與含有所述酰胺化試劑的溶液或懸浮液接觸。
即，首先通過采用酸性或堿性水溶液處理聚合物顆粒使認為暴露于聚合物顆粒表面的易水解的酯鍵水解，然后通過使聚合物顆粒與含有酰胺化試劑的溶液或懸浮液接觸將分離的羧基轉(zhuǎn)化為酰胺基團。
可以將或不將進行改性的聚合物顆粒預先填充在柱中。更特別地，可在將聚合物顆粒填充到柱內(nèi)的情況下，進行采用酸性或堿性水溶液的水解處理和通過酰胺化的封閉處理的一步或兩步。為了在填充的狀態(tài)下處理聚合物，使用將含有試劑的溶液或懸浮液加入到柱內(nèi)的方法。根據(jù)完成反應的需要，適當選擇有關(guān)加入量、溫度、速率和時間的形式。
采用填充有含有易于與液體接觸的酯鍵的聚合物顆粒的傳統(tǒng)液相色譜柱，通過強酸性或強堿性洗脫液之前和之后之間有機堿如吡啶的洗脫時間和峰形有時改變很大。另一方面，采用填充有本發(fā)明的聚合物顆粒的液相色譜柱，顯著抑制了通過強酸性或強堿性洗脫液之前和之后之間有機堿如吡啶的洗脫時間和峰形的改變。
認為使用填充有含有易于與液體接觸的酯鍵的聚合物顆粒的傳統(tǒng)液相色譜柱測量時遇到的問題是由于產(chǎn)生自由的羧基，所述羧基由通過強酸性或強堿性洗脫液時暴露于聚合物顆粒表面的酯鍵的水解產(chǎn)生。作為自由的羧基，認為同時存在質(zhì)子型(R-COOH)羧基和金屬型(R-COOM)羧基。有機堿如吡啶(有機堿此后稱作“吡啶”)主要強烈吸附于前者。這是因為在質(zhì)子型羧酸(R-COOH)的附近pH局部低且吡啶和吡啶鎓鹽離子的平衡傾向于吡啶鎓鹽離子，結(jié)果，易于產(chǎn)生的離子鍵。如果使用完全無鹽的洗脫液，則更顯著地出現(xiàn)這種現(xiàn)象。因為如果在洗脫液中混合少量的金屬，在質(zhì)子型羧酸(R-COOH)附近通過時將金屬俘獲并集中在柱內(nèi)，結(jié)果，金屬型羧酸(R-COOM)增加且使吡啶較少吸附。為了精確評價耐堿性，需要將金屬型羧酸(R-COOM)轉(zhuǎn)化為質(zhì)子型羧酸(R-COOH)。為此，可以在分析吡啶之前使含磷酸的酸溶液通過柱子。
考慮到這一點，在使強酸性或強堿性洗脫液通過待評價的對象柱之前和之后進行吡啶分析時，可清楚地檢測到改性的效果。
更特別地，當使酯鍵水解并產(chǎn)生自由的羧基時，吡啶的保留體積增加且峰形拖尾，因此，可通過對根據(jù)本發(fā)明改性之后聚合物顆粒與改性之前聚合物顆粒進行比較檢驗本發(fā)明的效果。
通過所述方法，可確認對聚合物顆粒耐酸堿性的影響，所述影響通過包括采用酸性或堿性水溶液的水解處理和通過酰胺化的封閉處理的改性獲得。
實施例以下通過參考實施例更詳細地描述本發(fā)明，但是，本發(fā)明并不限于這些實施例。在實施例1中，從首先制備基礎(chǔ)材料凝膠直到最后引入碳鏈，描述了適用于反相液相色譜柱的聚合物基填充材料的生產(chǎn)方法，但步驟3和4為主要涉及本發(fā)明的部分。這樣，可通過將本發(fā)明的方法在引入生產(chǎn)聚合物顆粒的一系列步驟的過程中利用本發(fā)明的方法。
(實施例1)<步驟1基礎(chǔ)材料交聯(lián)聚合物顆粒的合成>
在含有2,000g二甲基丙烯酸甘油酯和900g 1-己醇的混合溶液中，將30g 2，2’-偶氮二異丁腈溶解制備油相。分別將180g聚乙烯醇(KURARAYPOVAL PVA-224，由Kuraray Co.，Ltd.生產(chǎn))溶解在3升水中，并向其中加入7升水，且隨后加入通過將240g氯化鈉溶解在2升水中獲得的溶液和通過將15g十二烷基硫酸鈉溶解在485ml的水中獲得的溶液，并進行混合制備水相。將獲得的油相和水相在20L體積不銹鋼容器內(nèi)混合并在高速分散器(均化器)中通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)和分散時間進行分散，以使油滴的最大粒度為3μm。
在150rpm下攪拌的同時，將獲得的分散體在70℃下反應4小時。將產(chǎn)生的交聯(lián)聚合物顆粒離心分離(在2,000rpm下10分鐘)，在除去上層清液之后，將沉淀物在12升70℃的熱水中分散(通過使用超聲波清洗機)，然后在70℃下攪拌3小時。將所得到的溶液吸濾，漏斗上的凝膠用60升70℃的熱水清洗，然后用18升丙酮清洗，通過將其分散在不銹鋼槽內(nèi)進行風干，并進一步在60℃下在減壓下干燥24小時。用氣動分級器將獲得的聚合物顆粒分粒，獲得716g重均粒度為3μm的交聯(lián)聚合物顆粒(此后，將所述聚合物顆粒稱作“基礎(chǔ)材料凝膠”)。
<步驟2徹底清洗>
將純水(500ml)加入到50g步驟1中獲得的基礎(chǔ)材料凝膠中，并在60℃下加熱攪拌5小時。其后，通過過濾、依次采用2,000ml 70℃的熱水，然后采用300ml甲醇清洗收集顆粒，然后通過將顆粒分散在不銹鋼槽內(nèi)進行風干，并進一步在60℃下在減壓下干燥24小時，獲得49g徹底清洗的基礎(chǔ)材料凝膠。
<步驟3采用堿性水溶液的水解處理>
將步驟2中獲得的徹底清洗的基礎(chǔ)材料凝膠(10g)分散在50ml的0.1N的氫氧化鈉水溶液中，并在50℃下攪拌2小時。將反應液體吸濾，并依次采用100ml的0.01N的鹽酸溶液、采用500ml的水和采用100ml的丙酮清洗漏斗上的凝膠，然后通過將凝膠分散在不銹鋼槽內(nèi)進行風干，并進一步在60℃下在減壓下干燥3小時，獲得10g水解凝膠。
<步驟4通過酰胺化的封閉>
將步驟3中獲得的水解凝膠(10g)在25℃下分散在50ml的氯仿中。在25℃的水浴中攪拌分散體的同時，加入2.3g三乙胺，5分鐘后，加入2.5g氯甲酸乙酯，在此后30分鐘后，加入1.6g的1-丙胺。然后，使它們反應3小時。將反應混合物吸濾，并依次采用100ml的氯仿、采用500ml的水和采用100ml的丙酮清洗漏斗上的凝膠，然后通過將凝膠分散在不銹鋼槽內(nèi)進行風干，并進一步在60℃下在減壓下干燥3小時，獲得10g酰胺化并封閉的凝膠。
<步驟5表面交聯(lián)和環(huán)氧環(huán)開環(huán)反應>
將步驟4中獲得的酰胺化并封閉的凝膠(10g)和1g 乙二醇二縮水甘油醚加入到50ml甲苯中，并且同時在40℃的水浴中將它們進行攪拌。加入0.5g三氟化硼二乙醚絡合物，并使它們反應3小時。將反應混合物吸濾，并采用100ml的丙酮、然后采用500ml的水清洗漏斗上的凝膠，然后將凝膠轉(zhuǎn)移到容器內(nèi)，并向其中加入50ml的0.1N的鹽酸，并在50℃下反應1小時。將反應混合物吸濾，并采用500ml的水，然后采用100ml的丙酮清洗漏斗上的凝膠，其后通過將凝膠分散在不銹鋼槽內(nèi)進行風干，并進一步在60℃下在減壓下干燥3小時，獲得11.5g表面交聯(lián)的凝膠。
<步驟6C18形成的反應>
將步驟5中獲得的表面交聯(lián)的凝膠(10g)和3g十八烷基縮水甘油醚分散在100ml的甲苯中，并且同時在40℃的水浴中進行攪拌。加入0.5g三氟化硼二乙醚絡合物，并使它們反應3小時。將反應混合物吸濾，并依次采用100ml的甲苯、采用300ml的四氫呋喃、采用500ml的水和采用100ml的丙酮清洗漏斗上的凝膠，然后通過將凝膠分散在不銹鋼槽內(nèi)進行風干，并進一步在60℃下在減壓下干燥3小時，獲得10.5g引入碳鏈的凝膠。
<改性凝膠的填充>
通過淤漿法將步驟6中獲得的引入碳鏈的凝膠填充到4.6mm(內(nèi)徑)×150mm(長度)的不銹鋼柱內(nèi)，生產(chǎn)反向色譜柱(此后稱作“柱A”)。
(比較例1)通過在實施例1的柱生產(chǎn)方法中除去步驟3和4生產(chǎn)柱(此后稱作“柱R”)。
(比較例2)通過在實施例1的柱生產(chǎn)方法中除去步驟4生產(chǎn)柱(此后稱作“柱C”)。
(1.耐堿性比較)通過下述方法針對耐堿性評價實施例1(柱A)和比較例1(柱B)。
為了清楚地顯示通過酰胺化封閉的影響，還顯示出比較例(柱C)的吡啶/苯酚試驗結(jié)果。
1-1.耐堿性試驗方法1-1-1.初始狀態(tài)下的吡啶/苯酚試驗使酸性洗脫液在下述條件下通過試驗對象柱。進行上述步驟以使自由的羧基(如果存在的話)偏向質(zhì)子型(RCOOH)。
·洗脫液CH3CN/0.1％磷酸水溶液＝30/70(v/v)·流速0.3ml/min·柱溫25℃·洗脫液通過時間30分鐘隨后，將條件改變?yōu)橄率鰲l件，并在液體置換30分鐘或更長之后，分析吡啶和苯酚。
·洗脫液CH3CN/H2O＝30/70(v/v)·流速1.00ml/min·柱溫40℃1-1-2.通過強堿性洗脫液在初始狀態(tài)下完成吡啶/苯酚試驗之后，通過試驗對象柱，在下述條件下使強堿性洗脫液通過。通過所述操作，使易于與液體接觸的酯鍵(如果存在的話)水解產(chǎn)生自由的羧基。
·洗脫液CH3CN/0.01N-NaOH(pH12)＝50/50(v/v)·流速0.50ml/min·柱溫40℃·洗脫液通過時間4小時
1-1-3.通過強堿性洗脫液之后的吡啶/苯酚試驗在通過強堿性洗脫液之后，使用試驗對象柱通過與上述1-1-1中相同的方法進行吡啶/苯酚試驗。
1-2.耐堿性評價結(jié)果柱A和柱B的評價結(jié)果示于表1。在表中，根據(jù)下式由無保留時間t0和復合保留時間tr計算保留性k’k’＝(tr-t0)/t0根據(jù)下式由峰高的5％處的峰寬W0.05h和峰上升側(cè)的峰寬f計算拖尾系數(shù)TT＝W0.05h/f表1

在柱A和柱B中，在初始狀態(tài)和在通過強堿性洗脫液之后苯酚保留性k’未改變，但在柱B中，吡啶保留性升高56％，且拖尾系數(shù)也升高。這說明，在通過強堿性洗脫液的過程中酯鍵水解并產(chǎn)生自由的羧基。相反，在柱A中，吡啶峰幾乎未改變，這顯著顯示出本發(fā)明的效果。
此外，通過將柱A在初始狀態(tài)下的吡啶保留性和拖尾系數(shù)與柱C的進行比較，可證實由填充材料的生產(chǎn)方法中的堿處理產(chǎn)生的羧基通過酰胺化封閉。
(2.耐酸性的比較)通過下述方法，針對耐酸性對實施例1(柱A)和比較例1(柱B)。
2-1.耐酸性評價方法2-1-1.初始狀態(tài)下的吡啶/苯酚試驗通過如上述1-1-1中相同的方法進行吡啶/苯酚試驗。
2-1-2.通過強酸性洗脫液在初始狀態(tài)下完成吡啶/苯酚試驗之后，通過試驗對象柱，在下述條件下使強酸性洗脫液通過。通過所述操作，使易于與液體接觸的酯鍵(如果存在的話)水解產(chǎn)生自由的羧基。
·洗脫液MeOH/0.1％三氟乙酸水溶液(pH1.2)＝10/90(v/v)·流速1.00ml/min·柱溫40℃·洗脫液通過時間70小時2-1-3.通過強酸性洗脫液之后的吡啶/苯酚試驗在通過強酸性洗脫液之后，使用試驗對象柱通過與上述1-1-1中相同的方法進行吡啶/苯酚試驗。
2-2.耐酸性評價結(jié)果柱A和柱B的評價結(jié)果示于表2。在表中，根據(jù)下式由無保留時間t0和復合保留時間tr計算保留性k’k’＝(tr-t0)/t0根據(jù)下式由峰高的5％處的峰寬W0.05h和峰上升側(cè)的峰寬f計算拖尾系數(shù)TT＝W0.05h/f
表2

在柱A和柱B中，在初始狀態(tài)和在通過強酸性洗脫液之后苯酚保留性k’未改變，但在柱B中，吡啶保留性升高63％，且拖尾系數(shù)也升高。這說明，在通過強酸性洗脫液的過程中酯鍵水解并產(chǎn)生自由的羧基。相反，在柱A中，吡啶峰幾乎未改變，這顯著顯示出本發(fā)明的效果。
將通過本發(fā)明的方法改性的聚合物顆粒進行填充，以生產(chǎn)色譜法用柱，在通過強酸性或強堿性洗脫液之前和之后分析有機堿如吡啶，并進行比較，結(jié)果，顯著抑制了保留性的升高和峰的拖尾，并可證實本發(fā)明的效果。
工業(yè)適用性在本發(fā)明的改性聚合物顆粒中，使在表面附近存在且易于與液體接觸的酯鍵水解，并將產(chǎn)生的羧基轉(zhuǎn)化為酰胺基團，因此，在處理之后，在表面上存在較不易水解的酰胺鍵，并且殘余的酯鍵變得難以與液體接觸，結(jié)果，認為提高了耐酸堿性。
本發(fā)明的聚合物顆?？捎米魃V法用填充材料，且采用所述聚合物顆粒填充的柱子顯示出高耐酸堿性，因此，其在寬范圍的領(lǐng)域內(nèi)，如醫(yī)藥制劑或農(nóng)業(yè)化學制劑、食品添加劑、其中間體、天然或合成聚合物、其添加劑和環(huán)境污染物的分離和分析的領(lǐng)域內(nèi)是有用的。
權(quán)利要求
1.一種耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒，其通過采用酸性或堿性水溶液處理含有酯鍵的聚合物顆粒以使酯鍵部分水解并分離羧基，并通過酰胺化將自由的羧基封閉獲得。
2.權(quán)利要求1的耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒，其中已水解的酯鍵為易于與液體接觸的酯鍵。
3.權(quán)利要求1的耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒，其中用于酰胺化的胺為由式(1)表示的胺NHR1R2(1)其中，R1和R2各獨立地表示氫原子、可以為支化的或可由鹵素取代的碳數(shù)為18或更少的烷基基團、或苯基基團。
4.權(quán)利要求3的耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒，其中用于酰胺化的胺為由式(2)表示的胺NH2R3(2)其中，R3表示氫原子、可以為支化的或可由鹵素取代的碳數(shù)為18或更少的烷基基團、或苯基基團。
5.一種耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒，其中當在內(nèi)徑為4.6mm且長度為150mm的柱內(nèi)填充聚合物顆粒且通過下述方法使用柱評價耐堿性時，通過堿性洗脫液后吡啶保留性升高的百分率為50％或更少評價方法(1)使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脫液在0.3ml/min的流速下通過30分鐘，柱溫設(shè)定在40℃，并通過使用乙腈/水＝30/70的洗脫液在0.5ml/min的流速下測量吡啶保留性，(2)使乙腈/0.01mol氫氧化鈉水溶液＝50/50的堿性洗脫液在柱溫為40℃下在0.5ml/min的流速下通過同一柱子4小時，然后使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脫液在0.3ml/min的流速下通過30分鐘，柱溫設(shè)定在40℃，并通過使用乙腈/水＝30/70的洗脫液在0.5ml/min的流速下測量吡啶保留性，和(3)將(2)的吡啶保留性與(1)的保留性進行比較。
6.權(quán)利要求1-5中任一項的耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒，其中聚合物顆粒的平均粒度為1-50μm。
7.一種色譜法用聚合物基填充材料，其使用耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒，其中聚合物顆粒通過采用酸性或堿性水溶液處理含有酯鍵的聚合物顆粒以使酯鍵部分水解并分離羧基，然后通過酰胺化將自由的羧基封閉獲得。
8.權(quán)利要求7的色譜法用聚合物基填充材料，其中已水解的酯鍵為易于與液體接觸的酯鍵。
9.權(quán)利要求7的色譜法用聚合物基填充材料，其中用于酰胺化的胺為由式(1)表示的胺NHR1R2(1)其中，R1和R2各獨立地表示氫原子、可以為支化的或可由鹵素取代的碳數(shù)為18或更少的烷基基團、或苯基基團。
10.權(quán)利要求9的色譜法用聚合物基填充材料，其中用于酰胺化的胺為由式(2)表示的胺NH2R3(2)其中，R3表示氫原子、可以為支化的或可由鹵素取代的碳數(shù)為18或更少的烷基基團、或苯基基團。
11.一種色譜法用聚合物基填充材料，其使用耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒，以致于當在內(nèi)徑為4.6mm且長度為150mm的柱內(nèi)填充聚合物顆粒且通過下述方法使用柱評價耐堿性時，通過堿性洗脫液后吡啶保留性升高的百分率為50％或更少評價方法(1)使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脫液在0.3ml/min的流速下通過30分鐘，柱溫設(shè)定在40℃，并通過使用乙腈/水＝30/70的洗脫液在0.5ml/min的流速下測量吡啶保留性，(2)使乙腈/0.01mol氫氧化鈉水溶液＝50/50的堿性洗脫液在柱溫為40℃下在0.5ml/min的流速下通過同一柱子4小時，然后使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脫液在0.3ml/min的流速下通過30分鐘，柱溫設(shè)定在40℃，并通過使用乙腈/水＝30/70的洗脫液在0.5ml/min的流速下測量吡啶保留性，和(3)將(2)的吡啶保留性與(1)的保留性進行比較。
12.權(quán)利要求7-11中任一項的色譜法用聚合物基填充材料，其中聚合物顆粒的平均粒度為1-50μm。
13.一種生產(chǎn)耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒的方法，其包括采用酸性或堿性水溶液處理含有酯鍵的聚合物顆粒以使酯鍵部分水解并分離羧基，然后通過酰胺化將自由的羧基封閉。
14.權(quán)利要求13的生產(chǎn)耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒的方法，其中已水解的酯鍵為易于與液體接觸的酯鍵。
15.權(quán)利要求13的生產(chǎn)耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒的方法，其中用于酰胺化的胺為由式(1)表示的胺NHR1R2(1)其中，R1和R2各獨立地表示氫原子、可以為支化的或可由鹵素取代的碳數(shù)為18或更少的烷基基團、或苯基基團。
16.權(quán)利要求15的生產(chǎn)耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒的方法，其中用于酰胺化的胺為由式(2)表示的胺NH2R3(2)其中，R3表示氫原子、可以為支化的或可由鹵素取代的碳數(shù)為18或更少的烷基基團、或苯基基團。
17.權(quán)利要求13-16中任一項的生產(chǎn)耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒的方法，其中當在內(nèi)徑為4.6mm且長度為150mm的柱內(nèi)填充聚合物顆粒且通過下述方法使用柱評價耐堿性時，通過堿性洗脫液后吡啶保留性升高的百分率為50％或更少評價方法(1)使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脫液在0.3ml/min的流速下通過30分鐘，柱溫設(shè)定在40℃，并通過使用乙腈/水＝30/70的洗脫液在0.5ml/min的流速下測量吡啶保留性，(2)使乙腈/0.01mol氫氧化鈉水溶液＝50/50的堿性洗脫液在柱溫為40℃下在0.5ml/min的流速下通過同一柱子4小時，然后使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脫液在0.3ml/min的流速下通過30分鐘，柱溫設(shè)定在40℃，并通過使用乙腈/水＝30/70的洗脫液在0.5ml/min的流速下測量吡啶保留性，和(3)將(2)的吡啶保留性與(1)的保留性進行比較。
18.權(quán)利要求13-16中任一項的生產(chǎn)耐酸堿性改善了的改性聚合物顆粒的方法，其中聚合物顆粒的平均粒度為1-50μm。
19.一種生產(chǎn)色譜法用聚合物基填充材料的方法，其包括在將聚合物基填充材料填充在柱內(nèi)的情況下，通過進行采用酸性或堿性水溶液的一者或二者的水解處理和通過酰胺化的封閉處理生產(chǎn)在6-12中任一項所述的色譜法用聚合物基填充材料。
20一種色譜柱，其使用在6-12中任一項所述的耐酸堿性改善了的色譜法用聚合物基填充材料。
全文摘要
本發(fā)明的目的是抑制由酯鍵的水解所產(chǎn)生的羧基的分離，從而改善聚合物顆粒的耐酸堿性，所述酯鍵的水解在強酸性或強堿性溶液的存在下使用含有酯鍵的聚合物顆粒時發(fā)生。當采用酸性或堿性水溶液處理含有酯鍵的聚合物顆粒時，從而預先使位于和暴露在顆粒表面上且易于水解的酯鍵水解，分離羧基，然后通過酰胺化將自由的羧基封閉，從而解決上述問題。
文檔編號G01N30/00GK1681852SQ0382158
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月11日
發(fā)明者小塚隆司, 新保邦明 申請人:昭和電工株式會社