PowerPoint プレゼンテーション

Size: px

Start display at page:

Download "PowerPoint プレゼンテーション"

ほだかとみもと
4 years ago
Views:

1 今までのカラムと何が違う? コアシェルカラムの基礎の基礎クロマニックテクノロジーズ塚本友康長江徳和

2 市販されているコアシェルカラム SunShell( クロマニックテクノロジーズ ) : C18, PFP, C8, RP-Aqua, C4-30, C8-30 Halo(AMT) Capcell Core( 資生堂 ) Kinetex ( フェノメネックス ) Kinetex Aeris( フェノメネックス ) : C18, PFP, CN, PentaHILIC, BioClass : C18, PFP, AQ, PC : C18, PFP, C8, XB-C18, HILIC, EVOC18 : C18, C8, C4 ( タンパクペプチド分析用 ) Ascentis Express( シグマアルドリッチ ) : C18, F5(PFP), C8, OH5, RP-Amide BioSehll ( シグマアルドリッチ ) : C4, C8, C18 PoroShell( アジレントテクノロジ-) Accucore( サーモフィッシャー ) Nuculeoshell( ナーゲル ) Brownlee SPP( パーキンエルマー ) Blue Shell(KNAUER) Cortecs (Waters) Raptor (Restek) Ultracore (Ace) SpeedCore (Fortis) Coresep (Sielc) COSMOCORE (Nacarai) Meteoric Core (YMC) InertCore (GLサイエンス) ReproShell (Dr.Maisch) : C18, C8, CN, SB-AQ, HPH-C18 : C18, PFP, Phenyl-Hexyl, aq, RP-MS : C18, PFP, Phenyl-Hexyl, HILIC : C18, PFP, C8, Amide, HILIC : C18, PFP, Phenyl-Hexyl, C18A, HILIC : C18, C18+, HILIC : Biphenyl, ARC18 : C18, Phenyl-Hexyl : C18, PFP, Diphenyl, HILIC : Mixmode : C18, Cholester : C18, C8, C18Bio : C18 : C18 ClassicShell (Kromasil) : C18, C8 ( 固定相は抜粋 )

3 市販されているコアシェル粒子コア粒子径 μm μm μm 4-5 μm 細孔径 9-10 nm 8-16 nm, 30 nm nm 8-12 nm 多孔質層 μm μm μm 0.?- 0.6 μm ( 非公開あり ) 比表面積 m 2 /g m 2 /g, 40 m 2 /g 15 m 2 /g ( 非公開あり ) 90 m 2 /g ( 非公開あり ) 多孔質 % 58 78% 58-77% 27% 60%

Number/% 粒度分布 12 10 8 6 4 2 0 1 2 4 8 a. 中位径 Particle diameter/μm SunSehll C18 (2.54 μm) Ascentic Express C18 (2.52 μm) Accucore C18 (2.53 μm) Kinetex C18 (2.

4 Number/% 粒度分布 a. 中位径 Particle diameter/μm SunSehll C18 (2.54 μm) Ascentic Express C18 (2.52 μm) Accucore C18 (2.53 μm) Kinetex C18 (2.34 μm) PoroShell C18 (2.34 μm) Cortecs C18 (2.77 μm) *C18 充填剤を 600 で 8 時間焼成し, アルキル基を焼き飛ばした後のコアシェル粒子を Beckman Coulter Multisizer 3 で測定しましたこの測定値はオリジナルのコアシェル粒子の値とは異なります a a a a a a

5 Van Deemter の式粒子径を dp アナライトの移動相中の拡散係数を Dm A 項 : 多流路拡散渦巻き拡散 B 項 : カラム軸方向への拡散 C 項 : 物質移動の項 : 固定相 - 移動相での物質移動粒子内での拡散による物質移動に依存 1. F. D. Antia and C. Horvath, J. Chromatogr., 435 (1988) 1-15.

6 コアシェル構造の利点 Van Deemter の式の A 項,B 項および C 項が小さくなるコアシェル粒子は粒度分布が狭く, 密な充填が比較的簡単にできるこの密な充填が A 項を小さくする高い理論段数が得られるカラムの性能が高いコアが溶質の拡散を妨害し, 溶質のカラム軸方向への拡散が抑えられるため,B 項が小さくなる流速が遅い条件でも理論段数の低下が少ない多孔質層が薄く, 多孔質内での溶質の拡散距離 ( 移動距離 ) が短くなるため,C 項が小さくなる流速が速い条件でも理論段数の低下が少ないカラムにしたときは同じ表面処理をしていれば全多孔性シリカカラムと同じ選択性を示す

コアシェルカラムを UHPLC で使う 69,629 なんとほぼ 70,000 段 62,349 69,079 61,564 2.

7 コアシェルカラムを UHPLC で使う 69,629 なんとほぼ 70,000 段 62,349 69,079 61, μm Column: SunShell C18, 2.6 mm, 250 x 4.6 mm Mobile phase: CH 3 CN/H 2 O= 70/30 Flow rate: 1.8 ml/min, Temperature: 25 ºC Pressure: 45 MPa for 2.6 mm Detection: UV@250 nm Sample: 1 = Uracil, 2 = Toluene, 3 = Acenaphthene, 4 = Butylbenzene, HPLC: Jasco X-LC

6 mm Mobile phase: CH 3 CN/H 2 O= 70/30 Flow rate: 1 ml/min, Temperature: 40 ºC

8 SunShell 2.6μm, 5μm 4.6x250mm カラムの性能 42,053 41,043 41,610 39,255 5μm Column: SunShell C18, 5 mm 250 x 4.6 mm Mobile phase: CH 3 CN/H 2 O= 70/30 Flow rate: 1 ml/min, Temperature: 40 ºC Pressure: 6.7 MPa for 5 mm Detection: UV@250 nm Sample: 1 = Uracil, 2 = Toluene, 3 = Acenaphthene, 4 = Butylbenzene, HPLC: Hitachi LaChrom ELITE

9 全多孔性シリカカラムと比べるとコアシェルカラムは圧力が低い全多孔性シリカも粒度を揃えればコアシェルカラムと同じになる? 全多孔性シリカカラムと比べるとコアシェルカラムは保持が短いコアシェルカラムは負荷量が少ない

10 カラムの背圧カラムの背圧は粒子径の 2 乗に反比例 HPLC Brand F C18, 5 mm 250 x 4.6 mm MPa N(4)=19, Retention time/min Mobile phase: CH 3 CN/20mM Phosphoric acid = 45/55 Flow rate: 1.0 ml/min, Temperature: 25 ºC Detection: UV@230 nm HPLC: Hitachi LaChrom ELITE ( 内径 0.25mm の配管仕様 ) SunShell C18, 2.6 mm 100 x 4.6 mm MPa 4 N(4)=20, μm では 5 μm の約 3.7 倍の圧になる Retention time/min / 2.5 = 14.1 粒子径に準じた背圧

11 単位圧力あたりの段数比較 Plates Pressure(MPa) Plates/pressure Sunniest C18-HT 2.0 mm 9, Brand A C mm 7, Brand B C mm 10, Brand C C mm 11, SunShell C mm 9, Sunniest C18-HT 2.0 mm Brand A C mm Brand B C mm Brand C C mm 2~3 倍 SunShell C mm 0 5,000 10, Column: 50 x 2.1 mm C18, Mobile phase: Acetonitrile/water=(70/30), Temperature: 25 o C

12 全多孔性シリカカラムと比べるとコアシェルカラムは圧力が低い圧力は粒子径通りの高さだが理論段数は高い

13 粒度分布の比較 2 全多孔性粒子コアシェル粒子 Santasania et al. Poster presentation, P-332-Mon, HPLC 2012

14 Van Deemter Plot の比較 ( コアシェル vs 全多孔性 ) H/d p B 項は異なる C 項は異なる Santasania et al. Poster presentation, P-332-Mon, HPLC 2012

15 インピーダンスタイム t 0 /N 2 カラム圧が一定の場合の t 0 ( 保持がないときの溶出時間 ) は N 2 ( 理論段数の 2 乗 ) に比例する t 0 N 2 t 0 = A N 2 A = t 0 /N 2 理論段数カラム長さカラム圧流速 t 0 10, cm 10 MPa 1.0 ml/min 100 S 20, cm 20 MPa 1.0 ml/min 200 S 20, cm 10 MPa 0.5 ml/min 400 S 10 MPa の一定圧力条件で, 理論段数 (N) を 2 倍にするためにはカラム長さを 2 倍にし, 流速を 1/2 にしなければならない t 0 は 4 倍になる Desmet et al. Anal. Chem. 77,4058 (2005).

16 t 0 /N 2 (ns) コアシェル型充填剤と全多孔性充填剤の t 0 /N 2 ( インピーダンスタイム ) と N( 理論段数 ) との関係 mm 3 mm 2 mm 1.4 mm t 0 =10000 s t 0 =1000 s t 0 =100 s 1 3,162, ,228 1,000,000 31, ,000 10,000 3,162 N Core Shell 2.6 mm t 0 =10 s t 0 =1 s 40 MPa 評価条件 : 圧力 40 MPa,flow resistance parameter Φ=700, 移動相粘度 η= Pa s, 溶質の拡散係数 Dm = m2/s, 粒子充填型カラムにおける Knox 式 h = 0.65ν 1/3 + 2/ν ν, 粒子径 (dp) 1.4,2,3 および 5mm

17 全多孔性シリカも粒度を揃えればコアシェルカラムと同じようになるんじゃんんんんんんコアシェルカラムとは同じになりません

18 全多孔性粒子と何が違う? アルカリに弱い素材はシリカ核を有した構造比表面積が小さい重量が重い全多孔性シリカカラムで注意すべきことコアシェルシリカカラムで注意すべきこと

19 二種類のコアシェル構造のシリカ粒子モノレイヤー ( 単層 ) 多孔質構造マルチレイヤー ( 多層 ) 多孔質層構造

20 全多孔性シリカとコアシェル型シリカ 2.6mm と 5mm の標準試料の保持比較全多孔性シリカ Sunniest C18, 5 mm コアシェル型シリカ SunShell C18, 2.6 mm コアシェル型シリカ SunShell C18, 5 mm 比表面積 340 m 2 /g 150 m 2 /g 90 m 2 /g 保持時間 (t R ) 保持指数 (k) 保持時間 (t R ) 保持指数 (k) 保持時間 (t R ) 保持指数 (k) 1) ウラシル ) カフェイン ) フェノール ) ブチルベンゼン ) o- ターフェニル ) アミルベンゼン ) トリフェニレン相対値アミルベンゼン 100% 100% 83% 106% 67% 87% コアシェル型シリカ 5 mm コア径 :3.4 mm シェル層厚 :0.6 mm 移動相 : Methanol/water(75:25) 温度 : 40 o C カラム : 150 x 4.6 mm 流速 : 1.0 ml/min

21 標準試料の分離比較 k6=5.4 N6=30,800 k6=7.4 N6=31,600 k6=7.7 N6=23,300 k6=9.0 N6=30, SunShell C MPa Company P C MPa k6= N6=31, Company S C MPa Retention time/min Company T C MPa 7 Company W C MPa 7 Company A C MPa k6=10.4 N6=31,900 7 Column: Company P C18, 2.6 μm 150 x 4.6 mm (26.1 Mpa, 30,800 plate ) Company T C18, 2.6 μm 150 x 4.6 mm (22.7 Mpa, 31,600 plate) Company W C18, 2.7 μm 150 x 4.6 mm (18.5 Mpa, 23,300 plate) Company A C18, 2.7 μm 150 x 4.6 mm (30.6 Mpa, 30,200 plate) Company S C18, 2.7 μm 150 x 4.6 mm (22.2 Mpa, 31,800 plate) SunShell C18, 2.6 μm 150 x 4.6 mm (21.8 Mpa, 31,900 plate) Mobile phase: CH 3 OH/H 2 O=75/25 Flow rate: 1.0 ml/min Temperature: 40 ºC Sample: 1 = Uracil, 2 = Caffeine, 3 = Phenol, 4 = Butylbenzene 5 = o-terphenyl, 6 = Amylbenzene, 7 = Triphenylene 水素結合性 (Caffeine/Phenol) 疎水性 (Amylbenzene/Butylbenzen e) 立体選択性 (Triphenylene/o-Terphenyl) Company P C Company T C Company W C Company A C Company S C SunShell C

22 物性値炭素含有量 Carbon loading (%) 比表面積 Specific surface area a (m 2 /g) 細孔容積 Pore volume a (ml) 細孔径 Pore diameter a (nm) SunShell C Company S C Company A C Company T C Company W C Company P C a. C18 充填剤を 600 で 8 時間焼成し, アルキル基を焼き飛ばした後のコアシェル粒子を測定しましたこの測定値はオリジナルのコアシェル粒子の値より小さくなります * 全ての測定はクロマニックテクノロジーズ社内で行いました

23 Theoretical plate アミトリプチリンの負荷量比較 I CH 3 N CH 3 Mobile phase: Acetonitrile/20mM phosphate buffer ph7.0=(60:40) Column dimension: 150 x 4.6 mm, Flow rate: 1.0 ml/min, Temp.: 40 o C SunShell C18 Company A C18 Sunniest C18 3um Company P C18 Company T C18 Compnay W C18 Company S C times Sample weight/μg 理論段数はピークの高さの 4.4% のピーク幅を用いる 5 シグマ法を用いました 4.4% 3 4 TF= TF=3.21 TF=3.17 TF=1.42 TF=1.25 TF=2.43 TF=4.38 SunShell C18 (core shell) A C18 (core shell) Retention time/min Sample: 1=Uracil, 2=Propranolol, 3= Nortriptyline, 4=Amitriptyline Sunniest C18 3μm (fully porous) P C18 (core shell) T C18 (core shell) W C18 (core shell) S C18 (core shell)

24 全多孔性シリカカラムと比べるとコアシェルカラムは保持が短い保持時間は短いが保持指数はほぼ同じ負荷量は少ないがその差は 20% コアシェルカラムは保持時間負荷量共にメーカ間の差が大きい

25 まとめコアシェルカラムは幅広く粒子固定相の選択ができるようになってきているコアシェルカラムは特別圧力が低いわけではなく近い性能を有する全多孔性シリカカラムと比較すると圧力は低い全多孔性シリカでは粒度分布が狭くなったとしてもコアシェルカラムの様にはならないコアシェルカラムの保持は同じ化学修飾をした全多孔性シリカカラムと比較すると保持時間は短くなるが保持指数は変わらないコアシェルカラムのサンプル負荷量は全多孔性カラムと比較すると 20% 減少する

UHPLC カラム待望の SunShell C18 2 μm 0.4 μm なんと!

1 x 150 mm 1 2 0 1 2 3 4 5 6 3 Retention time / min

25 o C Sample: 1 = Uracil 2 = Ethylbenzoate 3 =

26 UHPLC カラム待望の SunShell C18 2 μm 0.4 μm なんと! 307,000 N/m SunShell C18, 2 μm 2.1 x 150 mm Retention time / min 2 μm 4 Mobile phase: Acetonitrile/water=70/30 Flow rate: 0.4 ml/min N 4 =46,100 Pressure: 64 MPa Temperature: 25 o C Sample: 1 = Uracil 2 = Ethylbenzoate 3 = Acenaphthene 4 = Butylbenzene クロマニックテクノロジーズ 1.2 μm Core Pore size: 9 nm Surface area: 120 m 2 /g Carbon loading: 6.5% (C18)

27 HPLC column サンアーマー SunArmor C18 使用 ph 範囲 :ph 2 ph 12 ChromaNik Technologies Inc.

Microsoft PowerPoint - LCテクノ　ポスター　塚本

Microsoft PowerPoint - LCテクノ　ポスター　塚本 HPLC,UHPLCそれぞれの視点から見たコアシェル型充填カラムと全多孔性充填カラムとの比較塚本友康, 長江徳和 ( クロマニックテクノロジーズ ) 表面多孔性シリカ ( コアシェル ) 細孔のない核 ( コア ) と多孔質層から形成されているシリカ粒子であり全多孔性シリカ粒子に比べ表面積は小さい粒子全体に対する多孔質層の割合が 77% と高いため, 試料負荷量が低くなる欠点を克服粒子細孔径が