专利名称：改性聚合物颗粒、填充材料和色谱法用柱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在耐酸碱方面改善了的聚合物颗粒、色谱法用改性填充材料、其生产和改性方法和使用该填充材料的色谱柱。
背景技术：
传统上，已将丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基聚合物颗粒用作离子交换树脂或各种类型色谱法用填充材料。但是，这些聚合物颗粒在分子内含有酯键，并且由于酯键的水解，在酸或碱溶液中使用这种聚合物会导致强度降低，或者由于分离的羧基，将其用作色谱法用填充材料会导致分析图形的改变等等。因此，限制了可以使用的溶液的pH范围。
色谱法用填充材料的应用实例包括用于阴离子分析的色谱法。阴离子色谱法包括抑制剂法(一种使用抑制剂的方法)和非抑制剂法(一种不使用抑制剂的方法)。作为洗脱液，在抑制剂法中使用pH为10或更多的碱溶液，如碳酸盐缓冲溶液或氢氧化钠，而在非抑制剂法中使用弱酸溶液，如对羟基苯甲酸、邻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仅局限于用作用于非抑制剂法的填充材料(参见JP-A-2000-221179(此处所用术语“JP-A”意思是“未审公开的日本专利申请”))。
并且，已知阴离子交换剂的生产方法、阴离子交换剂和使用交换剂测量阴离子的方法，其特征在于采用碱溶液处理丙烯酸酯基和甲基丙烯酸酯基含酯键的阴离子交换剂，以使酯键分解，从而产生羟基和/或羧基(参见JP-A-2002-1941117)。但是，在这种情况下，为了使羟基和/或羧基分离和通过使用分离的基团调节在分析时的阴离子保留时间，采用酸性或碱性水溶液进行含酯键的聚合物的处理。
色谱法用填充材料的其它应用实例包括反相色谱法。作为反相色谱柱用填充材料，主要使用基于二氧化硅的颗粒，如十八酸处理过的硅胶。但是，这种填充材料在化学稳定性方面具有一定问题，并且因此还使用聚合物颗粒。丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基填充材料的实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团的二甲基丙烯酸甘油酯均聚物。
在基于二氧化硅的颗粒中，许多情况下仍残留未反应的硅醇基团，因此，不可能获得如反相柱一样足够高的分离性能。硅醇基团的残余量的程度可通过将有机碱如吡啶注入到填充柱中并比较其峰形来检测。通常已知随着残余硅醇基团的数目变大，峰更易拖尾。
为了解决在使用基于二氧化硅的填充材料的过程中遇到的上述问题，已知采用惰性基团将残余的硅醇基团封闭的方法。最近，为了在较高密度下进行封闭，例如已报道了在惰性气氛中在密封容器内使均能部分形成络合物的两种末端加成剂反应的方法(JP-A-10-72579)和在超临界流体中使填充材料与化学改性剂反应的方法(JP-A-9-49829)。
另一方面，与二氧化硅柱相比，聚合物颗粒填充柱的优点在于化学稳定性极好，但是，这种柱子劣于二氧化硅柱的地方在于例如(1)保留体积的批次差异大，(2)保留体积的再现性差，(3)拖尾加强，(4)理论塔板数小。因此，聚合物基分布-吸附柱在市场上可购得的产品量方面非常小，且使用所述柱子的可能极其有限。特别当使用完全无盐的洗脱剂时，上述问题严重显现出来。聚合物颗粒的这种问题可通过用惰性基团使聚合物基填充材料的自由的羧基封闭的方法(参见JP-A-2000-310623)解决。但是，也是在这种情况下，耐酸碱性不足够高且限制了所用的洗脱剂的pH范围。
JP-A-2003-176363描述了一种通过采用可交联的环氧化合物覆盖聚合物颗粒并通过醚键引入碳链获得的填充材料，并且所述填充材料具有高的耐酸碱性。但是，即使在这种情况下，当使用丙烯酸酯基或甲基丙烯酸酯基颗粒作为基础材料凝胶并且使用强酸性或强碱性溶液作为洗脱剂时，暴露于颗粒表面的酯键水解，产生新的自由的羧基，因此，限制了分析时可用的洗脱剂的pH范围。
发明内容
本发明的一个目的是提供耐酸碱性改善了的聚合物颗粒，通过使用含有酯键的聚合物颗粒可将其用于进行液相色谱分析，并且甚至可将其用于强酸性或强碱性溶液中。更特别地，本发明的一个目的是提供耐酸碱性改善了的聚合物颗粒、色谱法用改性填充材料、其生产方法和使用该填充材料的色谱柱。
本发明人已发现，当采用酸性或碱性水溶液处理含有酯键的聚合物颗粒，从而使易于与液体接触并易于水解的酯键预先水解分离羧基，然后通过酰胺化将自由的羧基封闭时，可提高聚合物颗粒的耐酸碱性。基于所述发现已完成本发明。
即，本发明涉及例如以下主题。
一种耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒，其通过采用酸性或碱性水溶液处理含有酯键的聚合物颗粒以使酯键部分水解并分离羧基，并通过酰胺化将自由的羧基封闭获得。
如[1]中所述的耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒，其中已水解的酯键为易于与液体接触的酯键。
如[1]中所述的耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒，其中用于酰胺化的胺为由式(1)表示的胺NHR1R2(1)(其中，R1和R2各独立地表示氢原子、可以为支化的或可由卤素取代的碳数为18或更少的烷基基团、或苯基基团)。
如[3]中所述的耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒，其中用于酰胺化的胺为由式(2)表示的胺
NH2R3(2)(其中，R3表示氢原子、可以为支化的或可由卤素取代的碳数为18或更少的烷基基团、或苯基基团)。
一种耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒，其中当在内径为4.6mm且长度为150mm的柱内填充聚合物颗粒且通过下述方法使用柱评价耐碱性时，通过碱性洗脱液后吡啶保留性升高的百分率为50％或更少评价方法(1)使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脱液在0.3ml/min的流速下通过30分钟，柱温设定在40℃，并通过使用乙腈/水＝30/70的洗脱液在0.5ml/min的流速下测量吡啶保留性，(2)使乙腈/0.01mol氢氧化钠水溶液＝50/50的碱性洗脱液在柱温为40℃下在0.5ml/min的流速下通过同一柱子4小时，然后使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脱液在0.3ml/min的流速下通过30分钟，柱温设定在40℃，并通过使用乙腈/水＝30/70的洗脱液在0.5ml/min的流速下测量吡啶保留性，和(3)将(2)的吡啶保留性与(1)的保留性进行比较。
如[1]-[5]中任一项所述的耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒，其中聚合物颗粒的平均粒度为1-50μm。
一种色谱法用聚合物基填充材料，其使用耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒，其中聚合物颗粒通过采用酸性或碱性水溶液处理含有酯键的聚合物颗粒以使酯键部分水解并分离羧基，然后通过酰胺化将自由的羧基封闭获得。
如[7]中所述的色谱法用聚合物基填充材料，其中已水解的酯键为易于与液体接触的酯键。
如[7]中所述的色谱法用聚合物基填充材料，其中用于酰胺化的胺为由式(1)表示的胺NHR1R2(1)
(其中，R1和R2各独立地表示氢原子、可以为支化的或可由卤素取代的碳数为18或更少的烷基基团、或苯基基团)。
如[9]中所述的色谱法用聚合物基填充材料，其中用于酰胺化的胺为由式(2)表示的胺NH2R3(2)(其中，R3表示氢原子、可以为支化的或可由卤素取代的碳数为18或更少的烷基基团、或苯基基团)。
一种色谱法用聚合物基填充材料，其使用耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒，以致于当在内径为4.6mm且长度为150mm的柱内填充聚合物颗粒且通过下述方法使用柱评价耐碱性时，通过碱性洗脱液后吡啶保留性升高的百分率为50％或更少评价方法(1)使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脱液在0.3ml/min的流速下通过30分钟，柱温设定在40℃，并通过使用乙腈/水＝30/70的洗脱液在0.5ml/min的流速下测量吡啶保留性，(2)使乙腈/0.01mol氢氧化钠水溶液＝50/50的碱性洗脱液在柱温为40℃下在0.5ml/min的流速下通过同一柱子4小时，然后使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脱液在0.3ml/min的流速下通过30分钟，柱温设定在40℃，并通过使用乙腈/水＝30/70的洗脱液在0.5ml/min的流速下测量吡啶保留性，和(3)将(2)的吡啶保留性与(1)的保留性进行比较。
如[7]-[11]中任一项所述的色谱法用聚合物基填充材料，其中聚合物颗粒的平均粒度为1-50μm。
一种生产耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒的方法，其包括采用酸性或碱性水溶液处理含有酯键的聚合物颗粒以使酯键部分水解并分离羧基，然后通过酰胺化将自由的羧基封闭。
如[13]中所述的生产耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒的方法，其中已水解的酯键为易于与液体接触的酯键。
如[13]中所述的生产耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒的方法，其中用于酰胺化的胺为由式(1)表示的胺NHR1R2(1)(其中，R1和R2各独立地表示氢原子、可以为支化的或可由卤素取代的碳数为18或更少的烷基基团、或苯基基团)。
如[15]中所述的生产耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒的方法，其中用于酰胺化的胺为由式(2)表示的胺NH2R3(2)(其中，R3表示氢原子、可以为支化的或可由卤素取代的碳数为18或更少的烷基基团、或苯基基团)。
如[13]-[16]中任一项所述的生产耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒的方法，其中当在内径为4.6mm且长度为150mm的柱内填充聚合物颗粒且通过下述方法使用柱评价耐碱性时，通过碱性洗脱液后吡啶保留性升高的百分率为50％或更少评价方法(1)使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脱液在0.3ml/min的流速下通过30分钟，柱温设定在40℃，并通过使用乙腈/水＝30/70的洗脱液在0.5ml/min的流速下测量吡啶保留性，(2)使乙腈/0.01mol氢氧化钠水溶液＝50/50的碱性洗脱液在柱温为40℃下在0.5ml/min的流速下通过同一柱子4小时，然后使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脱液在0.3ml/min的流速下通过30分钟，柱温设定在40℃，并通过使用乙腈/水＝30/70的洗脱液在0.5ml/min的流速下测量吡啶保留性，和(3)将(2)的吡啶保留性与(1)的保留性进行比较。
如[13]-[16]中任一项所述的生产耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒的方法，其中聚合物颗粒的平均粒度为1-50μm。
一种生产色谱法用聚合物基填充材料的方法，其包括在将聚合物基填充材料填充在柱内的情况下，通过进行采用酸性或碱性水溶液的一者或二者的水解处理和通过酰胺化的封闭处理生产在[6]-[12]中任一项所述的色谱法用聚合物基填充材料。
一种色谱柱，其使用在[6]-[12]中任一项所述的耐酸碱性改善了的色谱法用聚合物基填充材料。
发明的实施方案在本发明中，在使用含有酯键的聚合物颗粒进行液相色谱法时，预先使易于与液体接触且易于水解的酯键水解以分离羧基，并通过酰胺化将羧基封闭，从而抑制了在色谱分析中使用时发生的酯的水解，改善了聚合物颗粒的耐酸碱性，并可进行稳定的分析。
更具体地，在JP-A-2000-310623中，将在用于生产聚合物颗粒的聚合步骤中产生的羧基封闭，而在本发明中，使易于水解的酯键主动地水解，从而显著改善了耐酸碱性。
通过本发明的方法改性的聚合物颗粒是在分子中含有酯键的聚合物颗粒，且其实例包括含有聚酯结构的可交联聚合物。此外，即使在其中在部分结构中含有作为问题的酯键的聚合物颗粒的情况下，当认为酯键导致耐酸碱性的降低时，这是通过本发明的方法改性的聚合物颗粒。
含有聚酯结构的聚合物颗粒的实例包括二(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产物、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产物、三(甲基)丙烯酸三羟甲基丙烷酯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、三(甲基)丙烯酸三羟甲基丙烷酯均聚物、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产物、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯均聚物及其改性产物、(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环氧乙烷环的水解或改性产物。
在部分结构中含有作为问题的酯键的聚合物颗粒的实例包括除上述酯结构之外，同时还含有一个或多个选自酰胺、酰亚胺、醇、醚、芳环、烷基链等部分结构的聚合物颗粒。
所述聚合物颗粒含有酯键，并且当在酸性或碱性水溶液中使用聚合物颗粒时，暴露于颗粒表面的酯键水解。因此，所述聚合物颗粒的耐酸碱性低。
本发明中所涉及的改性聚合物颗粒包括含上述酯键的所有聚合物颗粒，其中预先通过酸性或碱性水溶液切断暴露于表面且易于水解的酯键，并通过酰胺化将产生的自由的羧基封闭。
酰胺键不如酯键易水解(参见《有机合成中的保护基团》(“PROTECTIVE GROUPS in ORGANIC SYNTHESIS”)第3版第442页中间栏)，因此，当预先将易于与液体接触的酯键切断并通过酰胺化将产生的自由的羧基封闭并转化为酰胺键时，即使在酸或碱溶液中使用聚合物颗粒，也可抑制羧基的产生并提高了聚合物的耐用性。
即，本发明中所涉及的易于与液体接触的酯键为相对接近聚合物表面处的酯键。通过将所述酯键转化为酰胺键，用如上所述的不易水解的酰胺键保护聚合物表面，结果，在用作色谱柱等时未被酸或碱处理水解的酯键变得更难以与液体接触，从而认为聚合物颗粒耐酸碱性提高。
在本发明中，作为改性对象的聚合物颗粒根据用途可具有各种粒度。在用作色谱法用填充材料的情况下，优选聚合物颗粒具有的平均粒度为1-50μm，较优选为1.5-30μm，更优选为2-10μm。如果平均粒度少于1μm，柱压升高过度，超出颗粒的强度极限，这不是优选的，而如果平均粒度超过50μm，分离能力低且实践中这不是优选的。
以下具体描述本发明中为了使认为暴露于聚合物颗粒表面的易水解的酯键切断而采用酸性或碱性水溶液进行处理的方法。
作为酸性水溶液，可以使用盐酸、硫酸等的水溶液。在聚合物颗粒在所述溶液中较不可润湿的情况下，可在使用水溶液之前加入适量在强酸性溶液中不进行反应的水溶性有机溶剂，如二甲基亚砜。浓度并不特别限定，只要可使在聚合物颗粒表面上的酯键水解即可，但是通过适当地控制浓度以便溶液具有的pH为3或更少，优选1-2，以使聚合物悬浮。反应温度并不特别限定，只要可使在聚合物颗粒表面上的酯键水解即可，但适当地将反应温度设定在20-100℃，优选30-80℃，更优选40-60℃。反应时间并不特别限定，只要可使在聚合物颗粒表面上的酯键水解即可，但适当地在搅拌下使反应进行30分钟-24小时，优选30分钟-10小时，优选1-6小时。
作为碱性水溶液，可以使用氢氧化物，如氢氧化钠和氢氧化钾的水溶液。在聚合物颗粒在所述溶液中较不可润湿的情况下，可在使用水溶液之前加入适量在强碱性溶液中不进行反应的水溶性有机溶剂，如二甲基亚砜。浓度并不特别限定，只要可使在聚合物颗粒表面上的酯键水解即可，但是通过适当地控制浓度以便溶液具有的pH为10-14，优选11-13，以使聚合物悬浮。反应温度并不特别限定，只要可使在聚合物颗粒表面上的酯键水解即可，但适当地将反应温度设定在20-100℃，优选30-80℃，更优选40-60℃。反应时间并不特别限定，只要可使在聚合物颗粒表面上的酯键水解即可，但适当地在搅拌下使反应进行20分钟-24小时，优选30分钟-10小时，优选1-6小时。
可单独调整和使用在酯键的水解条件中的pH、反应温度和反应时间的范围，但优选组合调整所有的条件。
以下具体描述本发明中用于实现封闭的酰胺化方法。
用于酰胺化的胺基本上不限定，只要可将自由的羧基封闭即可，但考虑到酰胺化下的反应性、由于位阻而引入的局限性和转化为酰胺后的稳定性，优选所用的胺为由式(1)表示的胺NHR1R2(1)(其中，R1和R2各独立地表示氢原子、可以为支化的或可由卤素取代的碳数为18或更少的烷基基团、或苯基基团)。
更优选胺为由式(2)表示的伯胺NH2R3(2)(其中，R3表示氢原子、可以为支化的或可由卤素取代的碳数为18或更少的烷基基团、或苯基基团)。
较小的取代基团体积的有利之处在于，由于小的位阻而引入效率提高并且改性前聚合物颗粒的疏水性的变化不大。但是，在待封闭的自由的羧基的数量非常小的情况下，即使引入相对大的惰性基团，疏水性也改变较小。因此，可以使用具有达到一定程度的大体积的取代基。更具体地，在烷基胺的情况下，烷基基团优选具有的碳数为18或更少，较优选12或更少，更优选6或更少，且特别优选4或更少。
其实例包括氨、甲胺、乙胺、1-丙胺、异丙胺、1-丁胺、异丁胺、叔丁胺、1-己胺、环己胺、1-辛胺、二甲胺、二乙胺和二(1-丙基)胺。
对于本发明中的酰胺化，可以使用肽合成中通常使用的方法等等。但是，必须对除了需改性的聚合物颗粒的自由的羧基之外的部分无不利影响。此外，考虑到实用方面，如引入效率、处理的容易程度和成本，优选通过使用下述的试剂组合进行酰胺化。
(A)(i)生产混合的酸酐的试剂，如氯甲酸乙酯；叔胺，如三乙胺；和有机溶剂，如氯仿，和(ii)由式(1)表示的胺。
(B)由式(2)表示的胺，如1-丙胺；脱水缩合剂，如N，N’-二异丙基碳二亚胺；和有机溶剂，如甲苯和N，N-二甲基甲酰胺。
本发明的含有酯键的聚合物颗粒的改性方法的特征在于，采用上述酸性或碱性水溶液处理聚合物颗粒，并使其与含有所述酰胺化试剂的溶液或悬浮液接触。
即，首先通过采用酸性或碱性水溶液处理聚合物颗粒使认为暴露于聚合物颗粒表面的易水解的酯键水解，然后通过使聚合物颗粒与含有酰胺化试剂的溶液或悬浮液接触将分离的羧基转化为酰胺基团。
可以将或不将进行改性的聚合物颗粒预先填充在柱中。更特别地，可在将聚合物颗粒填充到柱内的情况下，进行采用酸性或碱性水溶液的水解处理和通过酰胺化的封闭处理的一步或两步。为了在填充的状态下处理聚合物，使用将含有试剂的溶液或悬浮液加入到柱内的方法。根据完成反应的需要，适当选择有关加入量、温度、速率和时间的形式。
采用填充有含有易于与液体接触的酯键的聚合物颗粒的传统液相色谱柱，通过强酸性或强碱性洗脱液之前和之后之间有机碱如吡啶的洗脱时间和峰形有时改变很大。另一方面，采用填充有本发明的聚合物颗粒的液相色谱柱，显著抑制了通过强酸性或强碱性洗脱液之前和之后之间有机碱如吡啶的洗脱时间和峰形的改变。
认为使用填充有含有易于与液体接触的酯键的聚合物颗粒的传统液相色谱柱测量时遇到的问题是由于产生自由的羧基，所述羧基由通过强酸性或强碱性洗脱液时暴露于聚合物颗粒表面的酯键的水解产生。作为自由的羧基，认为同时存在质子型(R-COOH)羧基和金属型(R-COOM)羧基。有机碱如吡啶(有机碱此后称作“吡啶”)主要强烈吸附于前者。这是因为在质子型羧酸(R-COOH)的附近pH局部低且吡啶和吡啶鎓盐离子的平衡倾向于吡啶鎓盐离子，结果，易于产生的离子键。如果使用完全无盐的洗脱液，则更显著地出现这种现象。因为如果在洗脱液中混合少量的金属，在质子型羧酸(R-COOH)附近通过时将金属俘获并集中在柱内，结果，金属型羧酸(R-COOM)增加且使吡啶较少吸附。为了精确评价耐碱性，需要将金属型羧酸(R-COOM)转化为质子型羧酸(R-COOH)。为此，可以在分析吡啶之前使含磷酸的酸溶液通过柱子。
考虑到这一点，在使强酸性或强碱性洗脱液通过待评价的对象柱之前和之后进行吡啶分析时，可清楚地检测到改性的效果。
更特别地，当使酯键水解并产生自由的羧基时，吡啶的保留体积增加且峰形拖尾，因此，可通过对根据本发明改性之后聚合物颗粒与改性之前聚合物颗粒进行比较检验本发明的效果。
通过所述方法，可确认对聚合物颗粒耐酸碱性的影响，所述影响通过包括采用酸性或碱性水溶液的水解处理和通过酰胺化的封闭处理的改性获得。
实施例以下通过参考实施例更详细地描述本发明，但是，本发明并不限于这些实施例。在实施例1中，从首先制备基础材料凝胶直到最后引入碳链，描述了适用于反相液相色谱柱的聚合物基填充材料的生产方法，但步骤3和4为主要涉及本发明的部分。这样，可通过将本发明的方法在引入生产聚合物颗粒的一系列步骤的过程中利用本发明的方法。
(实施例1)<步骤1基础材料交联聚合物颗粒的合成>
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，将30g 2，2’-偶氮二异丁腈溶解制备油相。分别将180g聚乙烯醇(KURARAYPOVAL PVA-224，由Kuraray Co.，Ltd.生产)溶解在3升水中，并向其中加入7升水，且随后加入通过将240g氯化钠溶解在2升水中获得的溶液和通过将15g十二烷基硫酸钠溶解在485ml的水中获得的溶液，并进行混合制备水相。将获得的油相和水相在20L体积不锈钢容器内混合并在高速分散器(均化器)中通过调节转数和分散时间进行分散，以使油滴的最大粒度为3μm。
在150rpm下搅拌的同时，将获得的分散体在70℃下反应4小时。将产生的交联聚合物颗粒离心分离(在2,000rpm下10分钟)，在除去上层清液之后，将沉淀物在12升70℃的热水中分散(通过使用超声波清洗机)，然后在70℃下搅拌3小时。将所得到的溶液吸滤，漏斗上的凝胶用60升70℃的热水清洗，然后用18升丙酮清洗，通过将其分散在不锈钢槽内进行风干，并进一步在60℃下在减压下干燥24小时。用气动分级器将获得的聚合物颗粒分粒，获得716g重均粒度为3μm的交联聚合物颗粒(此后，将所述聚合物颗粒称作“基础材料凝胶”)。
<步骤2彻底清洗>
将纯水(500ml)加入到50g步骤1中获得的基础材料凝胶中，并在60℃下加热搅拌5小时。其后，通过过滤、依次采用2,000ml 70℃的热水，然后采用300ml甲醇清洗收集颗粒，然后通过将颗粒分散在不锈钢槽内进行风干，并进一步在60℃下在减压下干燥24小时，获得49g彻底清洗的基础材料凝胶。
<步骤3采用碱性水溶液的水解处理>
将步骤2中获得的彻底清洗的基础材料凝胶(10g)分散在50ml的0.1N的氢氧化钠水溶液中，并在50℃下搅拌2小时。将反应液体吸滤，并依次采用100ml的0.01N的盐酸溶液、采用500ml的水和采用100ml的丙酮清洗漏斗上的凝胶，然后通过将凝胶分散在不锈钢槽内进行风干，并进一步在60℃下在减压下干燥3小时，获得10g水解凝胶。
<步骤4通过酰胺化的封闭>
将步骤3中获得的水解凝胶(10g)在25℃下分散在50ml的氯仿中。在25℃的水浴中搅拌分散体的同时，加入2.3g三乙胺，5分钟后，加入2.5g氯甲酸乙酯，在此后30分钟后，加入1.6g的1-丙胺。然后，使它们反应3小时。将反应混合物吸滤，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胶，然后通过将凝胶分散在不锈钢槽内进行风干，并进一步在60℃下在减压下干燥3小时，获得10g酰胺化并封闭的凝胶。
<步骤5表面交联和环氧环开环反应>
将步骤4中获得的酰胺化并封闭的凝胶(10g)和1g 乙二醇二缩水甘油醚加入到50ml甲苯中，并且同时在40℃的水浴中将它们进行搅拌。加入0.5g三氟化硼二乙醚络合物，并使它们反应3小时。将反应混合物吸滤，并采用100ml的丙酮、然后采用500ml的水清洗漏斗上的凝胶，然后将凝胶转移到容器内，并向其中加入50ml的0.1N的盐酸，并在50℃下反应1小时。将反应混合物吸滤，并采用500ml的水，然后采用100ml的丙酮清洗漏斗上的凝胶，其后通过将凝胶分散在不锈钢槽内进行风干，并进一步在60℃下在减压下干燥3小时，获得11.5g表面交联的凝胶。
<步骤6C18形成的反应>
将步骤5中获得的表面交联的凝胶(10g)和3g十八烷基缩水甘油醚分散在100ml的甲苯中，并且同时在40℃的水浴中进行搅拌。加入0.5g三氟化硼二乙醚络合物，并使它们反应3小时。将反应混合物吸滤，并依次采用100ml的甲苯、采用300ml的四氢呋喃、采用500ml的水和采用100ml的丙酮清洗漏斗上的凝胶，然后通过将凝胶分散在不锈钢槽内进行风干，并进一步在60℃下在减压下干燥3小时，获得10.5g引入碳链的凝胶。
<改性凝胶的填充>
通过淤浆法将步骤6中获得的引入碳链的凝胶填充到4.6mm(内径)×150mm(长度)的不锈钢柱内，生产反向色谱柱(此后称作“柱A”)。
(比较例1)通过在实施例1的柱生产方法中除去步骤3和4生产柱(此后称作“柱R”)。
(比较例2)通过在实施例1的柱生产方法中除去步骤4生产柱(此后称作“柱C”)。
(1.耐碱性比较)通过下述方法针对耐碱性评价实施例1(柱A)和比较例1(柱B)。
为了清楚地显示通过酰胺化封闭的影响，还显示出比较例(柱C)的吡啶/苯酚试验结果。
1-1.耐碱性试验方法1-1-1.初始状态下的吡啶/苯酚试验使酸性洗脱液在下述条件下通过试验对象柱。进行上述步骤以使自由的羧基(如果存在的话)偏向质子型(RCOOH)。
·洗脱液CH3CN/0.1％磷酸水溶液＝30/70(v/v)·流速0.3ml/min·柱温25℃·洗脱液通过时间30分钟随后，将条件改变为下述条件，并在液体置换30分钟或更长之后，分析吡啶和苯酚。
·洗脱液CH3CN/H2O＝30/70(v/v)·流速1.00ml/min·柱温40℃1-1-2.通过强碱性洗脱液在初始状态下完成吡啶/苯酚试验之后，通过试验对象柱，在下述条件下使强碱性洗脱液通过。通过所述操作，使易于与液体接触的酯键(如果存在的话)水解产生自由的羧基。
·洗脱液CH3CN/0.01N-NaOH(pH12)＝50/50(v/v)·流速0.50ml/min·柱温40℃·洗脱液通过时间4小时
1-1-3.通过强碱性洗脱液之后的吡啶/苯酚试验在通过强碱性洗脱液之后，使用试验对象柱通过与上述1-1-1中相同的方法进行吡啶/苯酚试验。
1-2.耐碱性评价结果柱A和柱B的评价结果示于表1。在表中，根据下式由无保留时间t0和复合保留时间tr计算保留性k’k’＝(tr-t0)/t0根据下式由峰高的5％处的峰宽W0.05h和峰上升侧的峰宽f计算拖尾系数TT＝W0.05h/f表1
在柱A和柱B中，在初始状态和在通过强碱性洗脱液之后苯酚保留性k’未改变，但在柱B中，吡啶保留性升高56％，且拖尾系数也升高。这说明，在通过强碱性洗脱液的过程中酯键水解并产生自由的羧基。相反，在柱A中，吡啶峰几乎未改变，这显著显示出本发明的效果。
此外，通过将柱A在初始状态下的吡啶保留性和拖尾系数与柱C的进行比较，可证实由填充材料的生产方法中的碱处理产生的羧基通过酰胺化封闭。
(2.耐酸性的比较)通过下述方法，针对耐酸性对实施例1(柱A)和比较例1(柱B)。
2-1.耐酸性评价方法2-1-1.初始状态下的吡啶/苯酚试验通过如上述1-1-1中相同的方法进行吡啶/苯酚试验。
2-1-2.通过强酸性洗脱液在初始状态下完成吡啶/苯酚试验之后，通过试验对象柱，在下述条件下使强酸性洗脱液通过。通过所述操作，使易于与液体接触的酯键(如果存在的话)水解产生自由的羧基。
·洗脱液MeOH/0.1％三氟乙酸水溶液(pH1.2)＝10/90(v/v)·流速1.00ml/min·柱温40℃·洗脱液通过时间70小时2-1-3.通过强酸性洗脱液之后的吡啶/苯酚试验在通过强酸性洗脱液之后，使用试验对象柱通过与上述1-1-1中相同的方法进行吡啶/苯酚试验。
2-2.耐酸性评价结果柱A和柱B的评价结果示于表2。在表中，根据下式由无保留时间t0和复合保留时间tr计算保留性k’k’＝(tr-t0)/t0根据下式由峰高的5％处的峰宽W0.05h和峰上升侧的峰宽f计算拖尾系数TT＝W0.05h/f
表2
在柱A和柱B中，在初始状态和在通过强酸性洗脱液之后苯酚保留性k’未改变，但在柱B中，吡啶保留性升高63％，且拖尾系数也升高。这说明，在通过强酸性洗脱液的过程中酯键水解并产生自由的羧基。相反，在柱A中，吡啶峰几乎未改变，这显著显示出本发明的效果。
将通过本发明的方法改性的聚合物颗粒进行填充，以生产色谱法用柱，在通过强酸性或强碱性洗脱液之前和之后分析有机碱如吡啶，并进行比较，结果，显著抑制了保留性的升高和峰的拖尾，并可证实本发明的效果。
工业适用性在本发明的改性聚合物颗粒中，使在表面附近存在且易于与液体接触的酯键水解，并将产生的羧基转化为酰胺基团，因此，在处理之后，在表面上存在较不易水解的酰胺键，并且残余的酯键变得难以与液体接触，结果，认为提高了耐酸碱性。
本发明的聚合物颗粒可用作色谱法用填充材料，且采用所述聚合物颗粒填充的柱子显示出高耐酸碱性，因此，其在宽范围的领域内，如医药制剂或农业化学制剂、食品添加剂、其中间体、天然或合成聚合物、其添加剂和环境污染物的分离和分析的领域内是有用的。
权利要求
1.一种耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒，其通过采用酸性或碱性水溶液处理含有酯键的聚合物颗粒以使酯键部分水解并分离羧基，并通过酰胺化将自由的羧基封闭获得。
2.权利要求1的耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒，其中已水解的酯键为易于与液体接触的酯键。
3.权利要求1的耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒，其中用于酰胺化的胺为由式(1)表示的胺NHR1R2(1)其中，R1和R2各独立地表示氢原子、可以为支化的或可由卤素取代的碳数为18或更少的烷基基团、或苯基基团。
4.权利要求3的耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒，其中用于酰胺化的胺为由式(2)表示的胺NH2R3(2)其中，R3表示氢原子、可以为支化的或可由卤素取代的碳数为18或更少的烷基基团、或苯基基团。
5.一种耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒，其中当在内径为4.6mm且长度为150mm的柱内填充聚合物颗粒且通过下述方法使用柱评价耐碱性时，通过碱性洗脱液后吡啶保留性升高的百分率为50％或更少评价方法(1)使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脱液在0.3ml/min的流速下通过30分钟，柱温设定在40℃，并通过使用乙腈/水＝30/70的洗脱液在0.5ml/min的流速下测量吡啶保留性，(2)使乙腈/0.01mol氢氧化钠水溶液＝50/50的碱性洗脱液在柱温为40℃下在0.5ml/min的流速下通过同一柱子4小时，然后使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脱液在0.3ml/min的流速下通过30分钟，柱温设定在40℃，并通过使用乙腈/水＝30/70的洗脱液在0.5ml/min的流速下测量吡啶保留性，和(3)将(2)的吡啶保留性与(1)的保留性进行比较。
6.权利要求1-5中任一项的耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒，其中聚合物颗粒的平均粒度为1-50μm。
7.一种色谱法用聚合物基填充材料，其使用耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒，其中聚合物颗粒通过采用酸性或碱性水溶液处理含有酯键的聚合物颗粒以使酯键部分水解并分离羧基，然后通过酰胺化将自由的羧基封闭获得。
8.权利要求7的色谱法用聚合物基填充材料，其中已水解的酯键为易于与液体接触的酯键。
9.权利要求7的色谱法用聚合物基填充材料，其中用于酰胺化的胺为由式(1)表示的胺NHR1R2(1)其中，R1和R2各独立地表示氢原子、可以为支化的或可由卤素取代的碳数为18或更少的烷基基团、或苯基基团。
10.权利要求9的色谱法用聚合物基填充材料，其中用于酰胺化的胺为由式(2)表示的胺NH2R3(2)其中，R3表示氢原子、可以为支化的或可由卤素取代的碳数为18或更少的烷基基团、或苯基基团。
11.一种色谱法用聚合物基填充材料，其使用耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒，以致于当在内径为4.6mm且长度为150mm的柱内填充聚合物颗粒且通过下述方法使用柱评价耐碱性时，通过碱性洗脱液后吡啶保留性升高的百分率为50％或更少评价方法(1)使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脱液在0.3ml/min的流速下通过30分钟，柱温设定在40℃，并通过使用乙腈/水＝30/70的洗脱液在0.5ml/min的流速下测量吡啶保留性，(2)使乙腈/0.01mol氢氧化钠水溶液＝50/50的碱性洗脱液在柱温为40℃下在0.5ml/min的流速下通过同一柱子4小时，然后使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脱液在0.3ml/min的流速下通过30分钟，柱温设定在40℃，并通过使用乙腈/水＝30/70的洗脱液在0.5ml/min的流速下测量吡啶保留性，和(3)将(2)的吡啶保留性与(1)的保留性进行比较。
12.权利要求7-11中任一项的色谱法用聚合物基填充材料，其中聚合物颗粒的平均粒度为1-50μm。
13.一种生产耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒的方法，其包括采用酸性或碱性水溶液处理含有酯键的聚合物颗粒以使酯键部分水解并分离羧基，然后通过酰胺化将自由的羧基封闭。
14.权利要求13的生产耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒的方法，其中已水解的酯键为易于与液体接触的酯键。
15.权利要求13的生产耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒的方法，其中用于酰胺化的胺为由式(1)表示的胺NHR1R2(1)其中，R1和R2各独立地表示氢原子、可以为支化的或可由卤素取代的碳数为18或更少的烷基基团、或苯基基团。
16.权利要求15的生产耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒的方法，其中用于酰胺化的胺为由式(2)表示的胺NH2R3(2)其中，R3表示氢原子、可以为支化的或可由卤素取代的碳数为18或更少的烷基基团、或苯基基团。
17.权利要求13-16中任一项的生产耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒的方法，其中当在内径为4.6mm且长度为150mm的柱内填充聚合物颗粒且通过下述方法使用柱评价耐碱性时，通过碱性洗脱液后吡啶保留性升高的百分率为50％或更少评价方法(1)使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脱液在0.3ml/min的流速下通过30分钟，柱温设定在40℃，并通过使用乙腈/水＝30/70的洗脱液在0.5ml/min的流速下测量吡啶保留性，(2)使乙腈/0.01mol氢氧化钠水溶液＝50/50的碱性洗脱液在柱温为40℃下在0.5ml/min的流速下通过同一柱子4小时，然后使乙腈/0.1％磷酸水溶液＝30/70的洗脱液在0.3ml/min的流速下通过30分钟，柱温设定在40℃，并通过使用乙腈/水＝30/70的洗脱液在0.5ml/min的流速下测量吡啶保留性，和(3)将(2)的吡啶保留性与(1)的保留性进行比较。
18.权利要求13-16中任一项的生产耐酸碱性改善了的改性聚合物颗粒的方法，其中聚合物颗粒的平均粒度为1-50μm。
19.一种生产色谱法用聚合物基填充材料的方法，其包括在将聚合物基填充材料填充在柱内的情况下，通过进行采用酸性或碱性水溶液的一者或二者的水解处理和通过酰胺化的封闭处理生产在6-12中任一项所述的色谱法用聚合物基填充材料。
20一种色谱柱，其使用在6-12中任一项所述的耐酸碱性改善了的色谱法用聚合物基填充材料。
全文摘要
本发明的目的是抑制由酯键的水解所产生的羧基的分离，从而改善聚合物颗粒的耐酸碱性，所述酯键的水解在强酸性或强碱性溶液的存在下使用含有酯键的聚合物颗粒时发生。当采用酸性或碱性水溶液处理含有酯键的聚合物颗粒时，从而预先使位于和暴露在颗粒表面上且易于水解的酯键水解，分离羧基，然后通过酰胺化将自由的羧基封闭，从而解决上述问题。
文档编号G01N30/00GK1681852SQ0382158
公开日2005年10月12日 申请日期2003年9月11日 优先权日2002年9月11日
发明者小塚隆司, 新保邦明 申请人:昭和电工株式会社