(57)【要約】【課題】本発明は、高い性能効率およびまた高い機械的強度を確保する範囲で、大きなメジアン細孔直径または平均細孔直径、細孔容積、ならびにまた分離効率をさらに改善する役に立つ狭い細孔サイズ分布の望ましい組み合わせを有する、改善された多孔質シリカ材料を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、２１０Å〜５００Åのメジアン細孔直径、および０．８０ｃｍ３ｇ−１〜１．２ｃｍ３ｇ−１の細孔容積を有する多孔質シリカに関する。本発明はまた、（ｉ）ブレンステッド酸と、２つ以上の第一級もしくは第二級アミン基を有するアミン化合物と、または（ｉｉ）アミノ酸のいずれかの存在下、液相分散ナノ粒子状シリカをゲル化させる、多孔質シリカを生成する方法に関する。  本発明はさらに、分離のための固定相としての多孔質シリカの使用に関し、多孔質シリカを含有する分離カラムまたは容器にも関する。【選択図】図２
2020193144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２１０Åの平均細孔直径、および少なくとも０．８０ｃｍ３ｇ−１の細孔容積を有する多孔質シリカ。
【請求項２】
前記細孔直径が最大５００Åであり、および／または前記細孔容積が最大１．２ｃｍ３ｇ−１である、請求項１に記載の多孔質シリカ。
【請求項３】
次の条件
（ｉ）前記細孔容積が、少なくとも０．８４ｃｍ３ｇ−１である
（ｉｉ）前記細孔容積が、最大１．０ｃｍ３ｇ−１である
（ｉｉｉ）前記平均細孔直径が、少なくとも２５０Åである
（ｉｖ）前記平均細孔直径が、最大４５０Åであり、および／または最大３５０Åである
（ｖ）比表面積が、５０〜５００ｍ２ｇ−１の範囲内であり、および／または８０〜３００ｍ２ｇ−１の範囲内である
（ｖｉ）表面が、１種または複数の有機基によって改質されている
（ｖｉｉ）細孔サイズ分布、Ｄ９０／Ｄ１０が、０．１０〜２．３０、または１．００〜２．３０の範囲内である
（ｖｉｉｉ）前記多孔質シリカが、固体形態である
のうちの１つまたは複数が当てはまる、請求項１または２に記載の多孔質シリカ。
【請求項４】
（ｉ）ブレンステッド酸と、第一級アミン基および第二級アミン基から選択される２つ以上のアミン基を有するアミン化合物と、または（ｉｉ）アミノ酸の存在下、液相分散ナノ粒子状シリカをゲル化させる、請求項１に記載の多孔質シリカを生成するためのプロセス。
【請求項５】
前記ナノ粒子状シリカの一次粒子が、２〜２００ｎｍの範囲内の平均直径を有し、かつ／または前記ナノ粒子状シリカの液相分散液が、油中水型エマルジョンもしくは分散液であり、水相が、前記ナノ粒子状シリカと、任意のブレンステッド酸、アミン化合物、およびアミノ酸とを含み、油相が、水中で不溶性または水中で部分的に溶解性の少なくとも１種の有機化合物を含み、水中の前記有機化合物の溶解性、および／または前記有機化合物中の水の溶解性が、１０重量％以下である、請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記ナノ粒子状シリカが、コロイド状シリカの形態である、請求項４または５に記載のプロセス。
【請求項７】
次の条件
（ｉ）前記コロイド状シリカが、水性であり、溶解性ケイ酸塩またはポリケイ酸溶液から作製され、８〜１２の範囲内のｐＨを有する
（ｉｉ）前記コロイド状シリカが、１０〜９５％の範囲内のＳ値を有する
（ｉｉｉ）前記コロイド状シリカ粒子が、５０〜１０００ｍ２ｇ−１の範囲内の表面積を有する
のうちの１つまたは複数が当てはまる、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
前記アミン化合物が、式１〜３のうちのいずれか１つによる式を有し、
【化１】
2020193144.tif 000014
・Ｒｄは、各出現において独立して、Ｈ、ならびにハロゲン（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ）、−ＯＲｅ、−ＣＯＯＲｅ、および−Ｎ［Ｒｅ］２［式中、各Ｒｅは独立して、ＨおよびＣ１〜６アルキルから選択される］からそれぞれ選択される１つまたは２つの基によって任意選択で置換されたＣ１〜６アルキル基から選択され、
・Ａは、各出現において独立して、任意選択で１つまたは複数のＣ１〜３アルキル基によって置換されたＣ１〜３アルキレン単位（例えば、Ｃ２〜３アルキレン単位）から選択され、
・Ｘは、各出現において独立して、−Ｏ−、−ＮＲｄ−、および
【化２】
2020193144.tif 000015
から選択され、
・ｑは、各出現において独立して、０〜７の範囲内の非負整数から選択される、
請求項４から７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記酸が、シュウ酸、炭酸、カルボン酸、スルホン酸、およびホスホン酸から任意選択で選択される有機酸である、請求項４から８のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記カルボン酸、スルホン酸、およびホスホン酸が、式Ｒ−Ｃ（Ｏ）ＯＨ、Ｒｃ−ＳＯ３Ｈ、およびＲｃＲ２ＰＯ３Ｈのものから選択され、式中、
・各Ｒは独立して、Ｈ、任意選択で置換されたＣ１〜３０脂肪族基、任意選択で置換されたＣ５〜１０アリール基、および任意選択で置換されたＣ５〜１０ヘテロアリール基から選択され、
・Ｒｃは、任意選択で置換されたＣ１〜３０脂肪族基、任意選択で置換されたＣ５〜１０アリール基、および任意選択で置換されたＣ５〜１０ヘテロアリール基から選択される、
請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
・前記Ｃ１〜３０脂肪族基が、飽和であっても不飽和であってよく、直鎖状、分岐状、または環状であってよく、
・Ｃ１〜３０脂肪族有機基のそれぞれが、−ＯＲ、−Ｃ（Ｏ）ＯＨ、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、−ＯＣ（Ｏ）Ｒ、−ＮＲＣ（Ｏ）Ｒ、−ＮＲ−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ２、−ＮＲ２、−［ＮＲ３］＋、ハライド、エポキシ、オキソ、Ｃ５〜６芳香族基、Ｃ５〜６ヘテロ芳香族基、および一般式−［Ｏ−（ＣＲａ２）ｎ］ｍ−ＯＲｂのグリコールエーテル基から選択される１つまたは複数の基によって任意選択で置換され、
・前記Ｃ５〜１０アリール基およびＣ５〜１０ヘテロアリール基のそれぞれが、−ＯＲ、−Ｃ（Ｏ）ＯＨ、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、−ＯＣ（Ｏ）Ｒ、−ＮＲＣ（Ｏ）Ｒ、−ＮＲ−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ２、−ＮＲ２、−［ＮＲ３］＋、ハライド、エポキシ、オキソ、Ｃ１〜３０脂肪族基、および一般式−［Ｏ−（ＣＲａ２）ｎ］ｍ−ＯＲｂのグリコールエーテル基から選択される１つまたは複数の基によって任意選択で置換され、
式中、
・各Ｒは、水素、Ｃ１〜３０脂肪族基、Ｃ５〜６芳香族基、およびＣ５〜６ヘテロ芳香族基から選択され、
・各Ｒａは、水素およびＣ１〜４アルキル基から選択され、
・各Ｒｂは、水素またはＣ１〜１０アルキル基であり、
・ｎは２〜３の整数であり、
・ｍは２〜２０の整数であり、
ならびに式中、
・任意選択の置換基において、任意の芳香族基、ヘテロ芳香族基、脂肪族基、アルキル基、またはアルコキシ基は、ヒドロキシル、Ｃ１〜４アルコキシ、カルボキシル、ハライド、および−ＮＨ２から選択される１つまたは複数の置換基によって、それ自体、任意選択で置換されてもよく、
・任意のヘテロ芳香族基または環式脂肪族基が、環内に、Ｏ、Ｓ、およびＮ、典型的にはＯまたはＮから選択される１つまたは複数のヘテロ原子を有しうる、請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
次の条件
（ｉ）前記アミン化合物および／または前記アミノ酸とシリカとの重量比（ＳｉＯ２の乾燥重量に基づく）が、０．００５〜１の範囲内である
（ｉｉ）全合成混合物のシリカの含有率（ＳｉＯ２の乾燥重量に基づく）が、０．００１〜５０重量％の範囲内である
（ｉｉｉ）前記有機酸および／またはアミノ酸とシリカとの重量比（ＳｉＯ２の乾燥重量に基づく）が、０．００５：１〜１：１の範囲内である
（ｉｖ）有機酸と前記アミン化合物との重量比が、０．０２：１〜１：１の範囲内である
（ｖ）前記アミン化合物が、請求項８に記載の式（１）および式（２）のものから選択される
のうちの１つまたは複数が当てはまる、請求項４から１１のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記多孔質シリカが液相から分離され、１種または複数の有機基によって任意選択で改質される、請求項４から１２のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１４】
クロマトグラフィーにおける固定相としての、請求項１から３のいずれか一項に記載の多孔質シリカの使用。
【請求項１５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の多孔質シリカを含む、分離カラムまたは容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質シリカ粒子を含む材料、およびこれらを生成する方法に関する。粒子は、そのまま、または表面改質後のいずれかに多くの用途に用いることができ、特にクロマトグラフィー分離技法における固定相として用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
シリカ系材料は、多くの用途において、例えば、クロマトグラフィーにおける固定相として、触媒もしくは触媒担体として、またはイオン交換材として、一般に用いられる。異なる用途には、例えば、粒子純度、アルカリ金属含有率、細孔の特徴、および機械的強度など、異なる要件がある。
【０００３】
シリカの利点は、例えば、細孔の特徴を変化させることによって、または表面を化学的に改質することによって、その特性を大いに調整することができることである。これは、例えば、このような多様性によって多くの異なるタイプの分離に用いることが可能となるため、分離用途において大いに有用でありうる。
【０００４】
分離技術に好適な多孔質シリカ材料を作製するための一般的な経路は、例えばゾル−ゲル化学によるものであり、ナノ粒子状またはコロイド状シリカのようなシリカ前駆体が、制御条件下でゲル化される。このような技法は、欧州特許第０２９８０６２号明細書に記載されている。これは、典型的には、最大１００Åの平均細孔直径を有する多孔質シリカを生成する。このようなシリカは、比較的小さな分子、例えば１００００以下の分子量を有する分子を分離するために用いることができる。しかしながら、分子量がかなり大きい、タンパク質のような大きな分子の分離については、より大きな細孔、典型的には２００Å超、しばしば３００Åのオーダーの細孔が好ましい。
【０００５】
このような大きな細孔の材料は、シリカ前駆体材料（例えば、１００Åのオーダーの細孔サイズを有するもの）のオストワルド熟成によって作製することができるが、これは時間のかかるプロセスであり、例えば小さい分子のための分離媒体として、または触媒担体として、それ自体に価値があるシリカを消費することも多い。加えて、要求される特徴を有する最終的な大きな細孔の生成物に到達するためには、シリカ出発材料を製造するための労力と時間とを要する場合もある。
【０００６】
大きな細孔のシリカを作製するための他の技法は、米国特許第３８５５１７２号明細書、および米国特許第４８７４５１８号明細書に記載されている。しかしながら、先行技術の材料によるさらなる問題は、大きな細孔サイズには、しばしば比較的広い細孔サイズ分布が付随し、機械的強度に否定的な影響を及ぼしうることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第０２９８０６２号明細書
【０００８】
【特許文献２】米国特許第３８５５１７２号明細書
【特許文献３】米国特許第４８７４５１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、高い性能効率およびまた高い機械的強度を確保する範囲で、大きなメジアン細孔直径または平均細孔直径、細孔容積、ならびにまた分離効率をさらに改善する役に立つ狭い細孔サイズ分布の望ましい組み合わせを有する、改善された多孔質シリカ材料を提供することを目的とする。本発明はまた、分離のための固定相としてのこのような材料の使用を目的とする。本発明はさらに、このような材料を作製するための方法を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一態様では、本発明は、２１０Å〜５００Åのメジアン細孔直径、および０．８０ｃｍ３ｇ−１〜１．２ｃｍ３ｇ−１の細孔容積を有する多孔質シリカに関する。
【００１１】
別の態様では、本発明は、（ｉ）ブレンステッド酸と、２つ以上の第一級もしくは第二級アミン基を有するアミン化合物と、または（ｉｉ）アミノ酸のいずれかの存在下、液相分散ナノ粒子状シリカをゲル化させる、多孔質シリカを生成する方法に関する。
【００１２】
さらなる態様では、本発明は、分離のための固定相としての多孔質シリカの使用に関する。
【００１３】
さらに別の態様では、本発明は、多孔質シリカを含有する分離カラムまたは容器に関する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】Ｄ１０、Ｄ５０、およびＤ９０値をどのように解釈するかを強調した、多孔質材料の累積細孔容積対細孔直径の例示的なプロットである。
【図２】本発明の材料および比較材料のＢＪＨ脱着ｄＶ／ｄＤ細孔容積プロットである。両曲線は、１に正規化されている。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［多孔質シリカ］
多孔質シリカは、典型的には、１０重量％以下の他の酸化物成分を含む。実施形態では、５重量％以下の他の酸化物成分が存在する。他の酸化物成分は、他の耐熱性酸化物、例えば、アルミニウム、チタン、鉄、クロム、亜鉛、ジルコニウム、マグネシウム、カルシウム、およびセリウムの酸化物でありうる。
【００１６】
アルカリ含有率およびアルカリ土類含有率も、典型的には低く、例えば合計１重量％未満であり、さらなる実施形態では０．１重量％未満、例えば１００ｐｐｍ未満である。
【００１７】
実施形態では、シリカは、０．１重量％以下、例えば１００ｐｐｍ以下の、任意の他の酸化物またはアルカリ／アルカリ土類金属不純物を含む。
【００１８】
上記他の酸化物のレベルに対する例外は、多孔質シリカの表面、または多孔質シリカを作製するために用いるナノ粒子状シリカの表面が、故意に改質またはドーピングされている実施形態である。これは、下にさらに詳細に記載するが、実施形態では、最大１０重量％の酸化アルミニウム、例えば最大５重量％の酸化アルミニウムが存在しうる。
【００１９】
多孔質シリカは、０．８０〜１．２ｃｍ３ｇ−１の範囲内の細孔容積を有する。実施形態では、細孔容積は、０．８１〜１．２ｃｍ３ｇ−１の範囲内、０．８１〜１．０ｃｍ３ｇ−１の範囲内などである。
【００２０】
実施形態では、多孔質シリカの平均細孔直径は、１００〜５００Åの範囲内、例えば２００〜４５０Åの範囲内、２２０〜４００または２２０〜３５０Åなどである。
【００２１】
多孔質シリカは、５０〜５００ｍ２ｇ−１、例えば８０〜３００ｍ２ｇ−１の範囲内の比（合計）表面積を有しうる。実施形態では、比表面積は、９０〜２００ｍ２ｇ−１、または９５〜１５０ｍ２ｇ−１、例えば９５〜１３５ｍ２ｇ−１の範囲内である。
【００２２】
多孔質シリカは、２１０〜５００Å、または２５０〜４５０Åのメジアン細孔直径を有しうる。実施形態では、シリカは、３００〜４００Åの範囲内の平均／メジアン細孔直径を有する。
【００２３】
メジアン細孔直径は、任意選択で「Ｄ５０」細孔直径と称する場合もある。メジアン（Ｄ５０）細孔直径以下の直径を有する細孔は、材料の合計細孔容積の５０％を含有する。同様に、「Ｄ１０」または「Ｄ９０」細孔直径は、それぞれ、細孔容積の１０％または９０％が含まれる直径である。したがって、Ｄ１０またはＤ９０直径以下の直径を有する細孔は、それぞれ、合計細孔容積の１０％または９０％を含有する。Ｄ１０、Ｄ５０、およびＤ９０点を、図１に示す。
【００２４】
細孔サイズ分布は、材料における細孔サイズの広がりの尺度である。これは、Ｄ９０／Ｄ１０比によって好都合に表すことができる。より小さい数は、細孔サイズのより狭い広がりを示唆する。
【００２５】
実施形態では、Ｄ９０／Ｄ１０比は、２．３０以下である。さらなる実施形態では、Ｄ９０／Ｄ１０比は、０．０１〜２．３０の範囲内である。さらなる実施形態では、Ｄ９０／Ｄ１０比は、０．１０〜２．３０または１．００〜２．３０の範囲内である。またさらなる実施形態では、Ｄ９０／Ｄ１０比は、１．５０〜２．３０の範囲内である。他の実施形態では、Ｄ９０／Ｄ１０値についての上限は、２．２５である。
【００２６】
細孔サイズ分布、ならびにＤ１０、Ｄ５０、およびＤ９０細孔直径を測定する好適な方法は、特に脱着等温線から、窒素吸着／脱着に基づくＢａｒｒｅｔｔ−Ｊｏｙｎｅｒ−Ｈａｌｅｎｄａ（ＢＪＨ）法によるものである。表面積、細孔容積、ならびに（表面積および細孔容積から）平均細孔直径を測定する好適な方法は、やはり窒素吸着／脱着に基づくＢｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔｔ−Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）法によるものであり、表面積は、典型的には、等温線の線形部分から計算される。このような方法の例は、ＩＳＯ  ９２７７：２０１０（ＢＥＴについて）、およびＩＳＯ  １５９０１−２：２００６（ガス吸着／脱着について）に与えられる。
【００２７】
細孔容積、細孔直径、および狭い細孔サイズ分布の組み合わせは、多孔質シリカが、大きな分子（例えばタンパク質）の分離における固定相として大いに有効であることを意味している。これは、細孔サイズが十分に大きく、このような大きな分子が細孔を出入りする良好な質量移動が可能となり、効率的に吸収することができるためである。加えて、大きな表面積および狭い細孔サイズ分布と組み合わせた、十分に大きな細孔容積は、高度に規定された細孔構造をもたらし、これも高い分離効率を確保する役に立つ。さらに、細孔容積が大きすぎない状態を確保することによって、多孔質シリカの機械的強度および完全性を維持することができ、したがって、例えば分離カラム充填の際の材料への損傷を回避し、重ねて高い分離効率を確保することができる。
【００２８】
多孔質シリカは、固体形態において、例えば乾燥粉末として、提供することができる。実施形態では、多孔質シリカを、分離カラム、例えばＨＰＬＣカラムに充填することができる。乾燥粉末形態では、粒子サイズ（直径）は、０．５〜１００μｍの範囲内、例えば０．７〜５０μｍ、０．８〜３０μｍ、または１〜２５μｍの範囲内でありうる。実施形態では、より狭く、より特定的な範囲の粒子サイズを与えるように、これらをふるい分けすることができる。
【００２９】
［オルガノシラン改質シリカ］
実施形態では、多孔質シリカは、１種または複数の有機基、例えば１種もしくは複数のＣ１〜Ｃ３０脂肪族基、または１種もしくは複数のＣ５〜１０芳香族基、またはＣ５〜１０ヘテロ芳香族基（以後、「Ａ」基）によって、改質することができる。実施形態では、芳香族基またはヘテロ芳香族基は、Ｃ５〜６芳香族基またはヘテロ芳香族基である。
【００３０】
Ａにおいて、脂肪族有機基は、例えば、−ＯＲ、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、−ＯＣ（Ｏ）Ｒ、−ＮＲＣ（Ｏ）Ｒ、−ＮＲ−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ２、−ＮＲ２、−［ＮＲ３］＋、ハライド、エポキシ、オキソ、Ｃ５〜６芳香族基、Ｃ５〜６ヘテロ芳香族基、Ｃ５〜６ヘテロ環式脂肪族基、および一般式−［Ｏ−（ＣＲａ２）ｎ］ｍ−ＯＲｂのグリコールエーテル基から選択される１つまたは複数の基によって任意選択で置換されてもよい。
【００３１】
Ａにおいて、芳香族有機基は、例えば、−ＯＲ、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、−Ｃ（Ｏ）ＯＲ、−Ｃ（Ｏ）ＮＲ２、−ＯＣ（Ｏ）Ｒ、−ＮＲＣ（Ｏ）Ｒ、−ＮＲ−Ｃ（Ｏ）−ＮＲ２、−ＮＲ２、−［ＮＲ３］＋、ハライド、エポキシ、オキソ、Ｃ１〜３０脂肪族基、Ｃ５〜６ヘテロ環式脂肪族基、および一般式−［Ｏ−（ＣＲａ２）ｎ］ｍ−ＯＲｂのグリコールエーテル基から選択される１つまたは複数の基によって任意選択で置換されてもよい。
【００３２】
各Ｒ基は、独立して、水素、Ｃ１〜３０脂肪族基、Ｃ５〜６芳香族基、Ｃ５〜６ヘテロ芳香族基、およびＣ５〜６ヘテロ環式脂肪族基から選択され、各Ｒａは、水素およびＣ１〜４アルキル基から選択され、各Ｒｂ基は、水素またはＣ１〜１０アルキル基であり、ｎは２〜３の整数であり、ｍは２〜２０の整数である。
【００３３】
本明細書に記載する任意の脂肪族基またはアルキル基（アルコキシ、アミド、アミン、およびエステル基などの官能基におけるものを含む）は、直鎖状、分岐状、または環状であってよく、飽和であっても不飽和であってもよい。典型的には、これらは飽和である。実施形態では直鎖基および分岐鎖基を用い、さらなる実施形態では直鎖基を用いる。
【００３４】
Ｒ基（水素以外）は、ヒドロキシル、エポキシ、Ｃ１〜４アルコキシ、カルボキシル、ハライド（例えば、フッ素または塩素）、および−ＮＨ２から選択される１つまたは複数の置換基によって任意選択で置換されてもよい。
【００３５】
ＲａおよびＲｂ基（水素以外）は、ヒドロキシル、Ｃ１〜４アルコキシ、およびハライド（例えば、フッ素または塩素）から選択される１つまたは複数の置換基によって任意選択で置換されてもよい。実施形態では、Ｒａ基はハライド置換されていない。実施形態では、Ｒａおよび／またはＲｂ基は、いずれの任意選択の置換基も含まない。
【００３６】
本明細書に記載する任意のヘテロ芳香族基またはヘテロ環式脂肪族基は、環内に、Ｏ、Ｓ、およびＮから選択される１つまたは複数のヘテロ原子、典型的にはＯまたはＮを有しうる。実施形態では、環内に３つ以下、例えば２つ以下のヘテロ原子があり、さらなる実施形態では、１つのみのヘテロ原子がある。
【００３７】
不飽和脂肪族基は、１つもしくは複数の二重結合、および／または１つもしくは複数の三重結合を含みうる。実施形態では、三重結合はない。
【００３８】
荷電基、例えば−Ｃ（Ｏ）Ｏ−または−［ＮＲ３］＋基を含む化合物については、これらはそれぞれ、対カチオンまたは対アニオンも含む場合がある。カチオンは、プロトン（Ｈ＋）、アルカリ金属、アルカリ土類金属、式［ＮＲ４］＋のアンモニウムイオンまたはオルガノアンモニウムイオンから選択されうる［式中、Ｒは上に定義した通りである］。アニオンは、ハライド（例えばＦ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、およびＩ−）、水酸化物塩、硝酸塩、硫酸塩、塩素酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、リン酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩、式ＲｃＳＯ３−のスルホン酸塩、ならびに式ＲｃＲ２ＰＯ３−のホスホン酸塩から選択されうる［式中、各Ｒは上に定義した通りであり、各Ｒｃは、Ｃ１〜３０脂肪族基、Ｃ５〜６芳香族基、およびＣ５〜６ヘテロ芳香族基から選択され、これらはＲ基について上に記載したように任意選択で置換されてもよい］。
【００３９】
シリカの改質は、シリカを好適な有機化合物と、例えば、要求される基を含むオルガノシランと反応させることによって、達成することができる。これは、公知の手順、例えば、国際公開第ＷＯ２００７／０７０００１号パンフレットに記載されている手順を用いて、達成することができる。オルガノシランは、式Ｓｉ［Ｚ］４−ｙ［Ａ］ｙによって表すことができる。各Ｚは、典型的には、ハライド、ヒドロキシル、および低級アルコキシ基、例えば、Ｃ１〜６アルコキシ基、またはＣ１〜４アルコキシ基から選択される。実施形態では、Ｚは、ヒドロキシル、および低級アルコキシ基から選択される。
【００４０】
各Ａは、任意選択で置換された、上に定義したＣ１〜３０脂肪族基、Ｃ５〜１０芳香族基、またはＣ５〜１０ヘテロ芳香族基である。ｙは、１〜３の範囲内の整数である。ｙが１より大きい場合、各Ａは、同じであっても異なってもよい。ｙが３未満である場合、各Ｚは、同じであっても異なってもよいが、実施形態では、すべてのＺ基が同じである。このような化合物は、商業的に購入することができ、または公知の技法、例えば、Ullmann's Encyclopadie der Technischen Chemie in the section "Silicium-Verbindungen, Organische"、およびthe Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, in the section "Silicon Compounds (Silanes)"に記載されている技法によって、調製することができる。
【００４１】
シリカを改質するためにオルガノシランを用いる場合、１つまたは複数の表面シラノール基との反応によって、シリカ表面と１つまたは複数のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ連結を形成する。便宜のため、この連結を［ＳｉＯ２］−Ｓｉ−［Ａ］ｙによって表す場合がある。
【００４２】
他の実施形態では、これらは、式ＨＯ−ＣＲ（ＣＲ２Ｘ）Ａをベースとするハロヒドリン化合物を用いて改質することができる［式中、ＲおよびＡは、それぞれ上に定義した通りであり、Ｘは、ハロゲン、典型的には塩素または臭素、好ましくは塩素である］。これらは、公知の技法、例えば、国際公開第ＷＯ２０１４／２０６８９３号パンフレットに記載されている技法を用いて、シリカ表面と反応させることができる。実施形態では、各Ｒは、Ｈまたはメチルである。ハロヒドリン化合物は、商業的に購入することができ、または例えば、国際公開第ＷＯ２０１３／０９２７７８号パンフレット、Ullmann's Encyclopadie der Technischen Chemie, in the section on "Epoxidverbindungen"、およびまたthe Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, in the section on "Chlorohydrins"に記載されているように、公知の手順を用いて生成することができる。
【００４３】
シリカ表面と反応させると（例えば、化合物をシリカとともに高温で撹拌することによって）、ヒドロキシル基は、シリカの表面シラノール基と反応する。便宜のため、これを［ＳｉＯ２］−Ｏ−ＣＲ（ＣＲ２Ｘ）Ａによって表す場合がある。
【００４４】
シリカを２種以上の異なる有機基によって改質する場合、これは、異なる改質反応物質（例えば、２種の異なるＳｉ［Ｚ］４−ｙ［Ａ］ｙ反応物質、または２種の異なるＨＯ−Ｃ（ＣＲ２Ｘ）Ａ反応物質）のいずれかを用いることによって、達成することができる［式中、各反応物質は、異なるＡ基を有する］。他の実施形態では、Ｓｉ［Ｚ］４−ｙ［Ａ］ｙ反応物質を用いることができる［式中、ｙは少なくとも２であり、２種以上の異なるＡ基を含む］。
【００４５】
実施形態では、シリカを、１種または複数のＡ基によって改質することができ、Ａ基はそれぞれ、Ｃ１〜３０アルキル基から選択され、それぞれ上に記載したように任意選択で置換されるが、実施形態では、アルキル基は非置換である。実施形態では、シリカを、Ｃ１０〜２０アルキル基とＣ１〜４アルキル基とによって改質することができ、それぞれ上に記載したように任意選択で置換されるが、実施形態では、両方のアルキル基が非置換である。
【００４６】
シリカは、公知の技法を用いて、例えば、塩基性ｐＨの水溶液中で、上に定義した１種または複数のオルガノシラン化合物とともにシリカを撹拌することによって、改質することができる。このような技法は、例えば、国際公開第ＷＯ２００７／０７０００１号パンフレット、および国際公開第ＷＯ２０１４／２０６８９３号パンフレットに記載されている。
【００４７】
他の実施形態では、本発明によるシリカを生成するため、出発材料に有機改質を与えることができる。例えば、オルガノシラン化合物を加水分解して、オルガノシラン改質シリカ粒子を形成することができ、または他の実施形態では、例えば、国際公開第ＷＯ２００４／０３５４７３号パンフレット、および国際公開第ＷＯ２００４／０３５４７４号パンフレットに記載されている手順を用いて、コロイド状シリカ出発材料を、ゲル化する前にオルガノシランによって改質し、本発明によるシリカを形成することができる。
【００４８】
［ナノ粒子状シリカ］
本発明の大細孔シリカの生成において、ナノ粒子状シリカという供給源を用いる。これは、下にさらに記載するように、コロイド状シリカの形態であってもよい。他の実施形態では、ナノ粒子状シリカという供給源は、液相中に分散または懸濁した、固体形態のシリカであってもよい。実施形態では、シリカナノ粒子（分散または懸濁の前）は、ヒュームドシリカ、沈降シリカ、またはシリカヒュームの形態である。これらのタイプのシリカにおいて、一次粒子サイズは、好ましくは２００ｎｍ以下、例えば４〜２００ｎｍの範囲内である。一次粒子は、より大きな粒子に凝結または凝集する傾向があり、３００ｎｍ〜１００μｍの範囲の直径（または有効直径）を有しうる。
【００４９】
結晶形態のシリカ、例えば石英を用いることもできる。しかしながら、結晶形態は健康に有害な場合があるため、これらは、好ましくは回避される。
【００５０】
［コロイド状シリカ］
本発明の好ましい実施形態では、ナノ粒子状シリカという供給源は、２〜２００ｎｍの範囲内の直径を有する一次コロイド状シリカ粒子が、水性媒体中に懸濁しているコロイド状シリカである。典型的には、一次粒子の凝集のレベルは低く、シリカコロイドは数カ月の期間、典型的には４カ月以上、実施形態では６カ月以上にわたって、高度に安定である（すなわち、自動的にゲル化または凝結しない）。コロイド状シリカは、シリカゾルと称されることも多く、この開示では、これらの２つの用語を互換的に用いる。
【００５１】
コロイド状シリカのゲル化または凝結の程度は、いわゆる「Ｓ値」によって記載することができる。実施形態では、非改質コロイド状シリカについて、Ｓ値は１０〜９５％、例えば、２０〜９０％、または３０〜９０％の範囲内である。Ｓ値は、Iler & Daltonによって記載されているように(Iler & Dalton; J. Phys. Chem., 60 (1956), 955-957)、測定および計算される。高いＳ値は、低い凝結のレベルで、シリカ粒子が高度に分散していることを示す。反対に、より低いＳ値は、より高いレベルのミクロ凝結を示す。
【００５２】
コロイド状シリカを用いる場合、これらは一般に、有機溶媒を含有しない、または少量含有する水性ゾルである。有機溶媒が存在する場合、水性媒体は、通常、１０重量％以下の有機溶媒、例えば５重量％以下の有機溶媒を含有する。有機溶媒が存在する場合、有機溶媒は、好ましくは水混和性であり、例えば、Ｃ１〜６アルキルアルコール、Ｃ１〜６アルデヒド、Ｃ３〜６ケトン、Ｃ１〜６カルボン酸およびそのＣ１〜６アルキルエステルのうちの１種または複数から選択される。典型的には、有機溶媒が存在する場合、有機溶媒はＣ１〜６アルコールから選択される。
【００５３】
水性コロイド状シリカは、８．０〜１２．０、例えば８．５〜１１．０の範囲内のｐＨを有する、塩基性であってもよい。このようなゾルの他の成分としては、アルカリ金属の存在、典型的には、リチウム、ナトリウム、およびカリウムのうちの１つもしくは複数、またはアンモニウムもしくはオルガノアンモニウムイオン［ＮＲｐ４］＋が挙げられる［式中、各Ｒｐは独立して、水素、Ｃ１〜３０脂肪族基、Ｃ５〜６芳香族基、およびＣ５〜６ヘテロ芳香族基から選択され、これらは、１つまたは複数の−ＯＨまたはＣ１〜４アルコキシ基によって任意選択で置換される］。
【００５４】
水性シリカゾルを作製するために用いることができる好適な水性ケイ酸塩または水ガラスの例としては、ケイ酸アンモニウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、およびケイ酸カリウムが挙げられる。
【００５５】
中性または酸性ｐＨを有するコロイド状シリカも、例えば２〜７のｐＨ値において、用いることができる。このような実施形態では、シリカ粒子は、例えば、国際公開第ＷＯ０１／９８２２７号パンフレット、米国特許第５３６８８３３号明細書、およびIlerによってThe Chemistry of Silica, John Wiley and Sons (1979)に記載されているように、アルミニウムイオンなどのカチオンによって、表面改質してもよい。
【００５６】
実施形態では、コロイド状シリカは、溶解性ケイ酸塩（例えば水ガラス）、またはポリケイ酸溶液から作製する。これは、イオン交換または酸による処理により、溶解性ケイ酸塩をポリケイ酸（典型的には、１〜３の範囲内のｐＨを有する）に変換し、アルカリ金属または［ＮＲｐ４］＋の水酸化物またはケイ酸塩などの塩基性塩を用いて、ｐＨを７以上、典型的には８〜１２、例えば８．５〜１１に上昇させることによって、達成することができる。
【００５７】
出発シリカゾル中の［ＮＲｐ４］＋またはアルカリ金属の含有率は、［ＮＲｐ４］としてまたはアルカリ金属酸化物として表され、典型的には、０．０１〜５．０重量％の範囲内である。実施形態では、含有率は０．０７〜３．０重量％である。
【００５８】
コロイド状シリカ中のシリカ濃度は、ＳｉＯ２として表され、典型的には、１〜６０重量％、例えば、２〜５０重量％または３〜３５重量％の範囲内である。コロイド状シリカ粒子は、典型的には、５０〜５００ｍ２ｇ−１の範囲内、例えば７５〜３００ｍ２ｇ−１の範囲内、１００〜１５０ｍ２ｇ−１などの表面積を有する。シリカゾル中のコロイド状シリカ粒子の表面積は、Searsの方法（Sears; Anal. Chem., 1956, 28(12), 1981-1983）に従って、ＮａＯＨ滴定から計算することができる。
【００５９】
コロイド状シリカ粒子は、２〜１５０ｎｍ、例えば、２〜１００ｎｍ、または３〜７５ｎｍの範囲の平均一次粒子直径を有しうる。さらなる実施形態では、粒子直径は、４〜５０ｎｍの範囲内である。
【００６０】
平均粒子直径は、"The Chemistry of Silica"にIler, K. Ralph, page 465, John Wiley & Sons (1979)によって記載されている方法を用いて、滴定表面積から計算することができる。シリカ粒子が２．２ｇｃｍ−３の密度を有し、すべての粒子が同じサイズであり、平滑な平面領域を有し、球状であるという仮定に基づくならば、平均粒子直径（ＰＤ）は、式１から計算することができる。
【００６１】
【数１】
2020193144.tif 000003
【００６２】
平均粒子直径を測定する他の方法としては、ＥＳ−ＤＭＡ（エレクトロスプレー微分型移動度分析）、ＣＬＳ（液相遠心分析）、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、およびＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）が挙げられる。
【００６３】
シリカゾルの密度は、少なくとも部分的には、シリカ含有率に依存するが、典型的には１．０１〜１．３０ｇｃｍ−３の範囲内であり、実施形態では１．２ｇｃｍ−３未満である。
【００６４】
コロイド状シリカの粘度は、典型的には４０ｃＰ未満、例えば３０ｃＰ未満、特に２０ｃＰ未満である。実施形態では、粘度は１０ｃＰ未満である。これらの粘度は、２０．０℃において測定する。シリカゾルの粘度は、本明細書に記載するものを含めて、従来の回転式粘度計を用いて測定することができる。用いることができる方法は、ＡＳＴＭ  Ｄ４０１６−１４である。
【００６５】
水性系において、コロイド状シリカ粒子は、アルカリ金属（例えば、Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｌｉ＋）、および式［ＮＲ４］＋のアンモニウムイオンまたはアミノイオンから選択することができる安定化カチオンの存在下、分散することができる［式中、Ｒは上に定義した通りである］。典型的には、これらはアルカリ金属およびアンモニウム（ＮＨ４＋）から選択され、アルカリ金属イオンは、例えば、高純度のクロマトグラフィー分離用途には望ましくないことが多いため、好ましい実施形態では、アンモニウムイオンを用いる。
【００６６】
出発水性シリカゾルとして用いることができるゾルの例としては、ＮｏｕｒｙｏｎからＬｅｖａｓｉｌ（商標）またはＢｉｎｄｚｉｌ（商標）の名称で販売されているシリカゾル、特に、におけるものなど、アルカリ金属不含グレードが挙げられる。
【００６７】
［２つ以上のアミン基を有するアミン化合物］
ナノ粒子状シリカは、２つ以上の第一級または第二級アミン基を有する（すなわち、少なくとも１つのＮ−Ｈ結合を有する）アミン化合物の存在下でゲル化する。ゲル化は、ブレンステッド酸の存在下で起こる。
【００６８】
実施形態では、アミン化合物は、下の式１〜３のうちのいずれか１つによる分子式を有する。
【００６９】
【化１】
2020193144.tif 000004
・Ｒｄは、各出現において独立して、Ｈ、ならびにハロゲン（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ）、−ＯＲｅ、−ＣＯＯＲｅ、および−Ｎ［Ｒｅ］２［式中、各Ｒｅは独立して、ＨおよびＣ１〜６アルキルから選択される］からそれぞれ選択される１つまたは２つの基によって任意選択で置換されたＣ１〜６アルキル基から選択され、
・Ｔは、各出現において独立して、１つまたは複数のＣ１〜３アルキル基によって任意選択で置換されたＣ１〜３アルキレン単位（例えば、Ｃ２〜３アルキレン単位）から選択され、
・Ｘは、各出現において独立して、−Ｏ−、−ＮＲｄ−、および
【００７０】
【化２】
2020193144.tif 000005
から選択され、
・ｑは、各出現において独立して、０〜７の範囲内の非負整数から選択される。
【００７１】
２つ以上のアミン基を含む、式１および２におけるアミン化合物の例としては、すべてのＴの出現がＣ２エチレン基であるものが挙げられ、例えば、エチレンジアミン（ＥＤＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、テトラエチレンペンタアミン（ＴＥＰＡ）、ペンタエチレンヘキサアミン（ＰＥＨＡ）、ピペラジン（ＰＩＰ）、アミノエチルピペラジン（ＡＥＰ）、ヒドロキシエチルエチレンジアミン（ＨＥ−ＥＤＡ）、ヒドロキシエチルジエチレントリアミン（ＨＥ−ＤＥＴＡ）、ヒドロキシエチルトリエチレンテトラミン（ＨＥ−ＴＥＴＡ）、ヒドロキシエチルピペラジン（ＨＥＰ）、メチルエチレンジアミン（ＭｅＥＤＡ、すなわち、Ｍｅ−ＮＨ−ＣＨ２−ＣＨ２−ＮＨ２）、およびテトラメチルエチレンジアミン（ＴＭＥＤＡ、すなわち、Ｍｅ２Ｎ−ＣＨ２ＣＨ２−ＮＭｅ２）である。
【００７２】
さらなる例としては、少なくとも１つ、任意選択ですべてのＴの出現が、Ｃ３プロピレン基であるものが挙げられ、プロピレンジアミン（ＰＤＡ）、ジプロピレントリアミン（ＤＰＴＡ）、トリプロピレンテトラミン（ＴＰＴＡ）、１，５−ジアゾカン（ＤＡＺ）、アミノプロピル−１，５−ジアゾカン（ＡＰ−ＤＡＺ）、ヒドロキシプロピルプロピレンジアミン（ＨＰ−ＰＤＡ）、ヒドロキシプロピルジプロピレントリアミン（ＨＰＤＰＴＡ）、ヒドロキシプロピルプロピレンジアミン（ＨＰ−ＰＤＡ）、ヒドロキシプロピルジプロピレントリアミン（ＨＰ−ＤＰＴＡ）、ヒドロキシプロピルトリプロピレンテトラミン（ＨＰ−ＴＰＴＡ）、およびヒドロキシプロピル−１，５−ジアゾカン（ＨＰ−ＤＡＺ）などである。
【００７３】
またさらなる例としては、少なくとも１つ、任意選択ですべてのＴの出現が、メチル置換基を有するＣ２アルキレン基であるものが挙げられ、イソプロピルジアミン（ｉＰＤＡ）、およびジイソプリルアミントリアミン（ＤｉＰＴＡ）などである。
【００７４】
またさらなる例としては、Ｔ基がＣ２アルキレン、メチル置換Ｃ２アルキレン、およびＣ３アルキレンから選択されるものが挙げられ、例えば、アミノプロピルエチレンジアミン（ＡＰ−ＥＤＡ）、ジアミノプロピルエチレンジアミン（ＤＡＰ−ＥＤＡ）、ジアミノイソプロピルエチレンジアミン（ＤＡｉＰ−ＥＤＡ）、およびアミノプロピルピペラジン（ＡＰ−ＰＩＰ）である。
【００７５】
そのため、実施形態では、Ｔは、Ｃ２アルキレン、モノメチル置換Ｃ２アルキレン、およびＣ３アルキレン単位から選択される。さらなる実施形態では、ｐは、０〜４の範囲内の非負整数であり、Ｒｄは、Ｈ、ならびにＯＨおよび／またはＮ［Ｒｅ］２［式中、Ｒｅは、ＨまたはＣ１〜３アルキルである］によって任意選択で置換されたＣ１〜３アルキルから選択される。
【００７６】
ｐが２以上である化合物については、異なる異性体が存在しうる。ＴＥＴＡ、ＴＥＰＡ、およびＰＥＨＡを例に挙げると、直鎖形態および異なる分岐形態が存在しうる。
Ｌ−ＴＥＴＡ（直鎖状異性体）
Ｈ２Ｎ−Ｃ２Ｈ４−ＮＨ−Ｃ２Ｈ４−ＮＨ−Ｃ２Ｈ４−ＮＨ２
Ｉ−ＴＥＴＡ（分岐状異性体、トリス（アミノエチル）アミンとしても知られる）
【００７７】
【化３】
2020193144.tif 000006
Ｌ−ＴＥＰＡ（直鎖状異性体）
Ｈ２Ｎ−Ｃ２Ｈ４−ＮＨ−Ｃ２Ｈ４−ＮＨ−Ｃ２Ｈ４−ＮＨ−Ｃ２Ｈ４−ＮＨ２
Ｉ−ＴＥＰＡ（分岐状異性体）
【００７８】
【化４】
2020193144.tif 000007
Ｌ−ＰＥＨＡ（直鎖状異性体）
Ｈ２Ｎ−Ｃ２Ｈ４−ＮＨ−Ｃ２Ｈ４−ＮＨ−Ｃ２Ｈ４−ＮＨ−Ｃ２Ｈ４−ＮＨ−Ｃ２Ｈ４−ＮＨ２
Ｉ１−ＰＥＨＡ（分岐状異性体）
【００７９】
【化５】
2020193144.tif 000008
Ｉ２−ＰＥＨＡ（分岐状異性体）
【００８０】
【化６】
2020193144.tif 000009
Ｉ３−ＰＥＨＡ（二重分岐状異性体）
【００８１】
【化７】
2020193144.tif 000010
【００８２】
このような異性体はすべて、上の定義に含まれる。
【００８３】
式３による化合物の例は、１つまたは複数のＡ基が、任意選択でメチル置換されたＣ２アルキレン基であり、各場合におけるｑが、０、１、または２でありうるものでもある。
【００８４】
実施形態では、式１、２、または３のいずれかにおいて、Ｒｄは、Ｈまたは非置換Ｃ１〜６アルキル、例えば、ＨまたはＣ１〜２アルキルでありうる。実施形態では、Ｔは、非置換Ｃ２〜３アルキレンである。Ｘは、ＯおよびＮＲｄから選択される［式中、Ｒｄは、Ｈまたは非置換Ｃ１〜６アルキル、例えば、ＨまたはＣ１〜２アルキルである］。
【００８５】
実施形態では、アミン化合物は、式１または２のものである。さらなる実施形態では、アミン化合物は、式１のもの、例えばＥＤＡである。
【００８６】
１種、または２種以上のアミン化合物を用いることができる。
【００８７】
［ブレンステッド酸］
ブレンステッド酸は、有機酸であっても、無機酸であってもよい。
【００８８】
好適な無機ブレンステッド酸としては、ハロゲン化水素酸（例えば、塩化水素酸、臭化水素酸、またはヨウ化水素酸）、ハロゲン酸（例えば、塩素酸、臭素酸、またはヨウ素酸、ＨＩＯ３）、過ハロゲン酸（例えば、過塩素酸、過臭素酸、過ヨウ素酸）、硝酸、亜硝酸、硫酸、亜硫酸、リン酸、および亜リン酸が挙げられる。
【００８９】
好適な有機ブレンステッド酸としては、カルボン酸、例えば、１つまたは複数のＣＯＯＨ基を含む式Ａの有機化合物が挙げられる。典型的には、有機酸は、１つまたは複数のＣＯＯＨ基、例えば、１、２、または３つのＣＯＯＨ基を含むＣ１〜８有機酸である。実施形態では、カルボン酸は、例えば、対応するハロゲン化アシル（例えば、塩化アシル、臭化アシル、もしくはヨウ化アシル）または無水物を用い、（例えば、水との反応を通じて）これらが加水分解されてカルボン酸を生成する条件をもたらすことによって、ｉｎ  ｓｉｔｕで形成することができる。有機酸は、２つ以上のカルボン酸基、例えば、２つまたは３つのカルボン酸基を含みうる。例としては、任意選択で１つまたは複数のヒドロキシル置換基を有する、Ｃ１〜８カルボン酸、ジカルボン酸、およびトリカルボン酸が挙げられる。炭酸も含まれる。カルボン酸の具体例としては、酢酸、クエン酸、およびシュウ酸が挙げられる。
【００９０】
有機酸は、スルホン酸またはホスホン酸であってもよい。スルホン酸およびホスホン酸の例としては、式ＲｃＳＯ３ＨおよびＲｃＲ２ＰＯ３Ｈのものが挙げられる［式中、ＲおよびＲｃは、上に定義した通りである］。
【００９１】
有機酸の塩も用いることができる。塩を用いる場合、これらは典型的には、アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩、または上に定義したような、式［ＮＲｐ４］＋のカチオンを有する、アンモニウム塩もしくはオルガノアンモニウム塩である。
【００９２】
実施形態では、ブレンステッド酸は、有機酸またはその塩である。さらなる実施形態では、有機酸は、カルボン酸、炭酸、またはシュウ酸である。有機酸は、多孔質シリカを調製する際に使用されうるプロセスステップである高温焼成の後、シリカ表面に残留物（例えば、不揮発性の硝酸部分またはリン酸部分の形態で）が残らないという利点を有する。同様の理由により、有機酸の塩を用いる場合、これらは好ましくは、上に定義したような［ＮＲｐ４］＋塩などの有機塩である。
【００９３】
［アミノ酸］
実施形態では、多孔質シリカの調製において、アミノ酸を用いることができる。実施形態では、アミノ酸は、式ＮＲａ２−ＣＲａＲｆ−ＣＯＯＨを有する。
【００９４】
各Ｒａは上に定義した通りであり、実施形態では、すべてのＲａがＨである。
【００９５】
Ｒｆは、Ｃ１〜Ｃ３０脂肪族基から選択され、これらの基は−ＯＲａ、−ＳＲａ、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、Ｃ（Ｏ）ＯＲａ、−Ｃ（Ｏ）−ＮＲａ２；Ｒａおよび−ＯＨから選択される１つまたは複数の基によって任意選択で置換されたＣ５〜１０芳香族基；ならびにＲａおよび−ＯＨから選択される１つまたは複数の基によって任意選択で置換されたＣ５〜１０ヘテロ芳香族基から選択される１つまたは複数の基によって任意選択で置換される。
【００９６】
また、実施形態では、ＣＲａＲｆ基は、Ｃ５〜６環式脂肪族基またはＣ５〜６ヘテロ環式脂肪族基であってもよく、これらのそれぞれは、Ｒａおよび−ＯＨから選択される１つまたは複数の基によって任意選択で置換されうる。
【００９７】
［他の成分］
他の成分が、混合物中に存在してもよい。
【００９８】
油中水型エマルジョンの安定化を支援するため、１種または複数の乳化剤を用いることができる。乳化剤は、有機乳化剤から選択することができ、有機乳化剤は典型的には、アニオン性、カチオン性、両性、双性イオン性、またはノニオン性界面活性剤であり、一般に公知であり、市販されている。
【００９９】
例としては、脂肪酸、脂肪族アミン、および多価アルコール（例えば、モノ、ジ、もしくはトリグリセリド）の脂肪酸エステルもしくは部分的脂肪酸エステル、またはこれらの対応する無水物が挙げられる。脂肪基は、Ｃ６〜２２脂肪族基から選択することができる。
【０１００】
乳化剤のさらなる例としては、ソルビタンエステル（Ｓｐａｎ（商標）の商品名で販売されているものなど）、例えば、モノラウリン酸ソルビタン（例えばＳｐａｎ（商標）  ２０）、およびモノオレイン酸ソルビタン（例えばＳｐａｎ（商標）  ８０）が挙げられる。さらなる例としては、ポリエトキシル化ソルビタンエステル（例えば、Ｔｗｅｅｎ（商標）の商品名で販売されているものなど）、例えば、ＰＥＧ−２０モノラウリン酸ソルビタン（Ｔｗｅｅｎ（商標）  ２０）、ＰＥＧ−２０モノオレイン酸ソルビタン（Ｔｗｅｅｎ（商標）  ８０）、およびトリオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン（Ｔｗｅｅｎ（商標）  ８５）が挙げられる。他の例としては、Ｃ６〜Ｃ２２硫酸アルキル、例えばドデシル硫酸ナトリウム；式ＣｎＨ２ｎ＋１（ＯＣｍＨ２ｍ）ｐ−ＯＳＯ３−［式中、ｎは６〜２２であり、ｍは２〜３であり、ｐは２〜４である］のアニオンとの硫酸塩、例えば、ラウリルエーテル硫酸ナトリウム、およびＣ１２〜１４パレス−３硫酸ナトリウム；Ｃ６〜２２アルキルグリコシド、例えばラウリルグルコシド；式ＣｎＨ２ｎ＋１Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｘ）ＣＨ２（Ｃ４Ｈ４［ＯＨ］４）ＣＨ２ＯＨ［式中、ｎは６〜２２であり、Ｘは、ＨまたはＣ１〜４アルキルである］のグルカミド、例えば、カプリルメチルグルカミド、ラウリルメチルグルカミド、およびドデシルグルカミド；Ｃ２〜１６カルボキシレート基によって置換されたアミノ酸およびその塩、例えば、ココイルグルタミン酸ナトリウムまたはココイルグルタミン酸ジナトリウム、およびラウロイルサルコシンナトリウム；Ｃ６〜２２脂肪酸およびその塩、例えば、オレイン酸ナトリウムおよびオレイン酸カリウム；５〜２５グリコール単位を有するポリエチレングリコール置換フェノール、例えば、ポリエチレングリコールｐ−（１，１，３，３−テトラメチルブチル）−フェニルエーテル（Ｔｒｉｔｏｎ（商標）  Ｘ−１００として入手可能）；Ｃ６〜２２アルキルアミンオキシド、例えば、ラウラミンオキシドおよびＣ６〜２２アルキルアルコール、例えば、セチルアルコールおよびステアリルアルコールが挙げられる。さらなる例としては、ポリマー性乳化剤、例えば、（メタ）アクリレートポリマーおよび（メタ）アクリル酸ポリマー（例えば、ポリメチルメタクリル酸）、ならびに少なくとも１つのＣ３〜１０アルケニル基および少なくとも１つのＣ１〜４アルキル基を有する、オルガノアンモニウム塩系のポリマー、例えば、塩化ポリジアリルジメチルアンモニウム（ポリＤＡＤＭＡＣ）が挙げられる。
【０１０１】
しばしば乳化剤と組み合わせて、１種または複数の保護コロイドを用いることができる。例としては、ポリビニルアルコール、またはポリビニルピロリドンが挙げられる。
【０１０２】
ポリビニルアルコールは、部分的にまたは完全に、任意選択でけん化することができる。実施形態では、ポリビニルアルコールは、７０〜１００ｍｏｌ％の範囲内、例えば、８０〜１００ｍｏｌ％、または８０〜９８ｍｏｌ％の範囲内の加水分解度を有する。４％水溶液中のへプラー粘度は、１〜７０ｍＰａｓ、または他の実施形態では、３〜４０ｍＰａｓの範囲内でありうる（ＤＩＮ  ５３０１５に従って、２０℃において測定）。
【０１０３】
１種または複数の増粘剤を用いることができ、例えば、水溶性の多糖類系またはタンパク質系増粘剤、セルロース誘導体およびデンプンなどから選択される。
【０１０４】
セルロース誘導体としては、アルキルセルロースエーテル、ヒドロキシアルキルセルロースエーテル、カルボキシアルキルセルロースエーテル、ヒドロキシアルキルポリオキシアルキルセルロースエーテル、ならびにアルキル、ヒドロキシアルキル、カルボキシアルキルおよび／またはヒドロキシアルキルポリオキシアルキルから選択される、少なくとも２種の異なる置換基を有する混合エーテルが挙げられる。アルキル基は、Ｃ１〜Ｃ１０アルキル基でありうる。セルロース誘導体も、または代替的に、乳化剤として用いることができる。
【０１０５】
セルロースエーテルは、１．２〜２．９、例えば１．６〜２．２の範囲内の置換度（ＤＳ）を有しうるが、しかしセルロースの完全なエーテル化を意味する最大３にも達しうる。置換基は、アルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、および／またはプロポキシ基などのＣ１〜４アルコキシ基でありうる。実施形態では、少なくとも１種の増粘剤は、メチルセルロース、エチルセルロース、プロピルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルヒドロキシメチルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルヒドロキシメチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシプロピルセルロース、プロピルヒドロキシメチルセルロース、プロピルヒドロキシエチルセルロース、およびプロピルヒドロキシプロピルセルロースから選択される。
【０１０６】
他の用いることができる多糖類としては、化学的に改質された、または非改質の多糖類、例えば、グアー、デキストラン、キチン、キトサン、マンナン、ガラクタン、キシラン、デンプン、キサンタンガム、ウェランガム、ゲランガム、アルギン酸塩、アラビノキシラン、グルカン、およびペクチンが挙げられる。
【０１０７】
ゼラチンも、増粘剤として用いることができる。
【０１０８】
１種または複数のゲル化促進剤を用いることもできる。例としては、−ＯＨおよびハライド（例えば、フッ化物または塩化物）から選択される１つまたは複数の基によって任意選択で置換された、Ｃ１〜４アルキル基を含む第四級アンモニウム化合物、例えば塩化［３−クロロ−２−プロピル］トリメチルアンモニウムが挙げられる。促進剤の別の例は、ヘキサメチレンテトラミン（または、別名メテナミンとして知られる）である。
【０１０９】
［油中水型エマルジョンまたは分散液］
プロセスは、典型的には、油中水型分散液またはエマルジョンの形成を含む。
【０１１０】
水相は、典型的には、例えば、水性媒体中に固体形態のナノ粒子状シリカを懸濁させることによって、またはナノ粒子状シリカの供給源として水性コロイド状シリカを用いることによって、ナノ粒子状シリカを含む。
【０１１１】
連続「油」相は、典型的には、水中で不溶性または水中で部分的に溶解性の少なくとも１種の有機化合物を含み、水中の有機化合物の溶解性、および／または有機溶媒中の水の溶解性は、１０重量％以下、例えば５重量％以下、例えば、１重量％〜１０重量％または１重量％〜５重量％の範囲内である。
【０１１２】
実施形態では、「油」相を形成する有機化合物（または有機化合物のうちの少なくとも１種）は、水の沸点より高い、すなわち、１００℃超、例えば、１１０℃以上、１５０℃以上などの沸点を有する。実施形態では、沸点は４００℃以下である。
【０１１３】
１種または複数の有機化合物を、分散液の連続「油」相に用いることができる。これらを水相と混合して、エマルジョンまたは分散液を形成することができる。エマルジョンの安定性を改善するため、乳化剤、増粘剤、および／または保護コロイドを用いることができる。
【０１１４】
有機化合物は、典型的には、室温（大気圧下、すなわち、１．０１３ｂａｒａで２５℃）で液相であり、分子が極性基、例えば、エステル、アミド、アルデヒド、ケトン、アルコール（グリコールを含む）、エーテル、およびスルホキシドから選択される１つまたは複数の基を含むものから選択することができる。実施形態では、有機分子は、３〜１２個の炭素原子を有する。エステル、ケトン、およびエーテルは、実施形態では、環状構造の一部でありうる。
【０１１５】
実施形態では、加えて、または代替的に、有機化合物が非極性であってもよく、例えば、１つまたは複数のハライド（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩ）によって任意選択で置換される、アルカンまたは芳香族化合物から選択される。例としては、Ｃ１〜２０パラフィン、Ｃ１〜２０ハロパラフィン、Ｃ６〜２０芳香族化合物、およびＣ６〜２０ハロ芳香族化合物が挙げられ、芳香族化合物またはハロ芳香族化合物は、１つまたは複数のＣ１〜１０アルキル基、またはＣ１〜１０ハロアルキル基を含みうる。
【０１１６】
用いることができる有機化合物の例としては、酢酸エチル、ギ酸エチル、ギ酸ｎ−プロピル、ギ酸イソプロピル、酢酸ｎ−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸イソブチル、酢酸ｎ−ブチル、ギ酸ｎ−ペンチル、ギ酸イソペンチル、酢酸ｎ−ペンチル、酢酸イソペンチル、プロピオン酸エチル、イソ酪酸イソブチル、プロピオン酸ｎ−ブチル、３−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸２−エチルヘキシル、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソアミルケトン、メチルｎ−アミルケトン、メシチルオキシド、アセトフェノン、シクロヘキサノン、フタル酸ジエチル、酢酸ベンジル、メチルシクロヘキサノン、ベンズアルデヒド、ベンジルアルコール、ジイソプロピルエーテル、およびアニソール、フェネトールが挙げられる。溶媒の他の例としては、トルエン、キシレン、塩化メチル、クロロホルム、四塩化炭素、臭化メチル、ヨウ化メチル、トリクロロエチレン、およびテトラクロロエチレンが挙げられる。有機溶媒は、２種以上の溶媒の混合物であってもよい。
【０１１７】
［プロセス条件］
本発明によるプロセスでは、ナノ粒子状シリカをゲル化させ、多孔質シリカを生成する。
【０１１８】
ゲル化は、連続「油」相中に分散または乳化した水相を含む、二相系で行われる。
【０１１９】
この方法では、塩基性ナノ粒子状分散液（例えば、上に記載したような塩基性水性コロイド状シリカ）を、有機媒体と混合し、油中水型分散液またはエマルジョンを形成する。ナノ粒子状シリカを含有する水性液滴の長時間にわたる分散を維持するための、激しい撹拌のような能動的な手順の必要性を回避するため、エマルジョンが好ましい。有機媒体は、上に記載したように、少なくとも１種または複数の非水溶性または部分的に水溶性の有機溶媒を含む。
【０１２０】
ナノ粒子状シリカは、水相中に存在する。系内のアミン化合物および酸、またはアミノ酸も、これらが完全に、または大部分が水相に混合するように、水混和性であってよく、すなわち、これらは水溶性または少なくとも部分的に水溶性であり、例えば、周囲条件下（すなわち、大気圧、２５℃）で、少なくとも１重量％、例えば、少なくとも１０重量％、または少なくとも２０重量％（すなわち、少なくとも１０ｇｄｍ−３、例えば、少なくとも１００ｇｄｍ−３、または少なくとも２００ｇｄｍ−３）の水中溶解性を有する。水溶性が部分的にすぎない実施形態では、用いる量は、これらが水溶性限度の範囲内となるようにする。
【０１２１】
アミン化合物またはアミノ酸とシリカとの重量比（ＳｉＯ２の乾燥重量に基づく）は、実施形態では、０．００５〜１の範囲内、例えば、０．０１〜０．６の範囲内である。
【０１２２】
全合成混合物中のシリカの含有率（ＳｉＯ２の乾燥重量に基づく）は、０．０１〜５０重量％の範囲内、例えば、０．１〜３０重量％、０．５〜１５重量％、または１〜１０重量％の範囲内でありうる。
【０１２３】
ブレンステッド酸またはアミノ酸とシリカとの重量比（ＳｉＯ２の乾燥重量に基づく）は、０．００５：１〜１：１の範囲内、例えば、０．０１：１〜０．６：１、または０．０１：１〜０．３：１の範囲内でありうる。
【０１２４】
実施形態では、有機酸とアミン化合物との重量比は、０．０２：１〜１：１、例えば、０．０５：１〜０．８：１の範囲内である。
【０１２５】
上記比において、２種以上のアミノ酸、アミノ化合物、またはブレンステッド酸が存在する場合、計算は、アミノ酸、全アミノ化合物、および全ブレンステッド酸の総量に基づく。アミノ酸は、アミノ化合物とブレンステッド酸との両方として数える。
【０１２６】
多孔質シリカのより大きな粒子へのナノ粒子状シリカのゲル化は、系から水を除去することによって、典型的には、加熱および／または減圧を用いることによって行う。ゲル化を補助するため、他の条件も制御してよい。
【０１２７】
例えば、上に記載したように、ゲル化剤を加えてもよい。
【０１２８】
実施形態では、分散液／エマルジョンのｐＨ、または少なくとも分散液／エマルジョンの水相のｐＨは、５〜９の範囲内でありうる。ｐＨを制御するため、酸または塩基を加えることができる。例えば、上に定義したようなブレンステッド酸、アミノ化合物、またはアミノ酸を用いることができる。用いることができる他の塩基性化合物としては、上に定義したように、水酸化アルカリ金属、水酸化アルカリ土類金属、アンモニアもしくは水酸化アンモニウム、または［ＮＲｐ４］＋イオンの水酸化物、典型的には、アンモニウムイオンが挙げられる。実施形態では、塩基性ｐＨを用いる。実施形態では、ゲル化、洗浄、および焼成の後に、多孔質シリカに金属残留物が残らないように、水酸化アルカリ金属および水酸化アルカリ土類金属は回避される。
【０１２９】
典型的なゲル化条件としては、０〜１００℃の温度が挙げられる。ゲル化の速度を上昇させるため、例えば、５０〜１００℃、または５５〜９５℃の範囲内の高温を用いることができる。高温では、水の蒸発の速度が上昇する傾向にある。
【０１３０】
０．０１〜１．１０ｂａｒａ（ｂａｒ絶対圧）の範囲内の圧力を用いることができる。実施形態では、水の蒸発を支援するため、減圧、例えば、０．０１〜０．５０ｂａｒａの範囲内、例えば、０．０３〜０．２５ｂａｒａの範囲内の圧力を用いる。
【０１３１】
本発明の大細孔多孔質シリカを回収するため、例えば、遠心分離、デカンテーション、または濾過によって、液体の残り（典型的には、大部分が有機相）を除去する。次いで、固体多孔質シリカ生成物を、必要であれば洗浄し、かつ／または乾燥させ、任意選択で焼成してよい。焼成条件としては、４００℃〜９００℃、例えば５５０〜７００℃の範囲内の温度、かつ０．５〜５．０ｂａｒａの範囲内、例えば０．９〜２．５ｂａｒａの範囲内の圧力において、空気中、または５〜１００体積％の酸素を含む酸素含有ガス下で、加熱することが挙げられる。
【０１３２】
上に定義した酸およびアミン化合物、またはアミノ酸の組み合わせを使用しない、これまでに用いた方法では、要求される大きな細孔サイズおよび大きな細孔容積の特徴の組み合わせを有するシリカに、達することができなかった。典型的には、大きな細孔サイズを達成することはできるが、細孔容積は遥かに小さく、固定相として用いる場合、著しく低下した分離効率をもたらす。
【０１３３】
理論に束縛されるものではないが、アミン化合物およびブレンステッド酸が塩として作用し、シリカナノ粒子の電荷を遮蔽することができ、静電反発力を低下させると考えられる。これによって、粒子間Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合がより容易となり、分散液の含水率を（例えば、蒸発を通じて）単に低下させることによって、別の方法で達成されるであろう速度より速い速度で、水性液滴内に存在するシリカナノ粒子が、互いに結合するのを支援する。このゲル化速度の上昇は、より大きな細孔容積および表面積をもたらす。さらなる利点は、細孔サイズ分布が小さくなることであり、これは、クロマトグラフィー分離効率をさらにいっそう改善することの達成を支援するための、望ましい特性である。
【実施例】
【０１３４】
[実施例１]
２８６Åの平均細孔サイズ、１２８ｍ２ｇ−１の表面積、および０．９１ｃｍ３ｇ−１の細孔容積を有するシリカを調製した。
【０１３５】
シリカは、オーバーヘッドスターラーを装備した１５００ｃｍ３反応器を用いて調製した。５００ｇのベンジルアルコールを反応器に加え、続いて４２．６ｇの水と、２．３ｇのヘキサメチレンテトラミンと、０．４ｇのセルロースエーテル（Ｂｅｒｍｏｃｏｌｌ  Ｅ２３０Ｘ−エチルヒドロキシエチルセルロース）との溶液を加えた。均質になるまで、混合物を撹拌した。
【０１３６】
一定で撹拌しながら、９１．６ｇの１４重量％水性コロイド状シリカ（４０重量％のＬｅｖａｓｉｌ（商標）  ＣＳ４０−６１４Ｐシリカゾルの希釈によって作製し、Ｓｅａｒの滴定法によれば、１３０ｍ２ｇ−１のシリカ粒子表面積を有する）を加えた。安定な油中水型エマルジョンを確保するため、撹拌を３０分間継続した。
【０１３７】
０．１６ｇの氷酢酸、０．２２ｇの水酸化テトラブチルアンモニウム、０．３４ｇのエチレンジアミン、０．２２ｇのブチルアミン、および０．２７ｇの水を加えた。得られたエマルジョンを、加熱ジャケットによって７５℃で加熱し、減圧下（２００ｍｂａｒ絶対圧）で蒸留した。１１７ｍｌのエマルジョン液体を蒸留した後、反応器を室温に冷却した。残ったベンジルアルコールおよびシリカ含有懸濁液を遠心分離し、ベンジルアルコール液相をデカンテーションし、回収したシリカをエタノール中に再懸濁させ、濾過した。濾過固体を７９０ｇのエタノールで洗浄し、９０℃のオーブン中で１６時間乾燥させた。次いで、これを６５０℃の空気中で５時間焼成した。
【０１３８】
焼成した材料の細孔容積は０．９１ｃｍ３ｇ−１であり、比表面積は１２８ｍ２ｇ−１であり、平均細孔サイズは２８６Åであり、Ｄ９０／Ｄ１０値は２．０５であった。
【０１３９】
[実施例２]
２５０ｃｍ３丸底フラスコに、５０ｇのベンジルアルコールを加えた。４．５ｇの乳化剤溶液も加えた。乳化剤溶液は、４．２ｇの水と、０．２３ｇのヘキサメチレンテトラミンと、３８ｍｇのセルロースエーテル（Ｂｅｒｍｏｃｏｌｌ  Ｅ２３０Ｘ）との混合物から調製した。ベンジルアルコール／乳化剤混合物を均質になるまで撹拌し、その後、９．２ｇの実施例１と同じ１４％（重量／重量）シリカゾルを、一定で撹拌しながら混合物に加えた。次いで、丸底フラスコをロータリーエバポレータに装着し、安定な油中水型エマルジョンが生成するまで、室温で３０分間回転させた。２３ｍｇの７６％（重量／重量）酢酸水溶液、および９１ｍｇの８７％（重量／重量）エチレンジアミン水溶液を、エマルジョンに加えた。次いで、１６０ｍｂａｒの減圧下、ロータリーエバポレータに付随する加熱浴を用いて、エマルジョンを７０℃の温度に加熱した。約１０ｍＬの液相を蒸留した後、フラスコを室温に冷却した。残りの内容物を濾過して多孔質シリカを取り出し、次いでこれを４０ｇのエタノールによって洗浄した。４０ｇのエタノール中にシリカを再懸濁させ、再濾過し、さらに４０ｇのエタノールで洗浄した。次いで、９０℃のオーブン中でシリカを２０時間乾燥させ、６５０℃の空気中で６時間焼成した。焼成後の細孔容積は０．８７ｍＬ／ｇであり、表面積は１３２ｍ２ｇ−１であり、平均細孔サイズは２６２Åであり、Ｄ９０／Ｄ１０値は２．２４であった。
【０１４０】
[実施例３]
オーバーヘッドスターラーを装備した１５００ｃｍ３反応器に、９００ｇのベンジルアルコールを加え、続いて８２ｇの乳化剤溶液を加えた。乳化剤溶液は、７７．１ｇの水と、４．２ｇのヘキサメチレンテトラミンと、０．７ｇのセルロースエーテル（Ｂｅｒｍｏｃｏｌｌ  Ｅ２３０Ｘ）から作製した。均質になるまで混合物を撹拌し、その後、一定で撹拌しながら、実施例１と同じ４０重量％シリカゾルを希釈することによって作製した、９２．２ｇの２０％（重量／重量）シリカゾルを加えた。安定な油中水型エマルジョンを生成するため、撹拌を３０分間継続した。３０分後、０．９２ｇの７６％（重量／重量）酢酸水溶液、および１．８３ｇの８７％（重量／重量）エチレンジアミン水溶液を、エマルジョンに加えた。次いで、２００ｍｂａｒの減圧下、エマルジョンを加熱した（７５℃の水浴温度）。約１２０ｍＬのエマルジョン液体を蒸留した後、反応器を室温に冷却した。残りの内容物をプラスチックボトルに注ぎ、シリカを一晩沈殿させた。ベンジルアルコールをデカンテーションし、シリカを濾過し、１２０ｇのエタノールで洗浄した。１２０ｇのエタノール中にシリカを再懸濁させ、再濾過し、続いてさらに１２０ｇのエタノールで洗浄した。同じ方法でさらに１回、シリカを再懸濁させ、再濾過し、再洗浄した。得られたシリカを９０℃のオーブン中で２０時間乾燥させ、６５０℃の空気中で６時間焼成した。焼成後の細孔容積は０．８８ｍＬ／ｇであり、表面積は１２８ｍ２ｇ−１であり、平均細孔サイズは２７３Åであり、Ｄ９０／Ｄ１０値は１．８１であった。
【０１４１】
[実施例４]
オーバーヘッドスターラーを装備した１５００ｃｍ３反応器に、７３ｇの乳化剤溶液とともに、ベンジルアルコール８００ｇを加えた。乳化剤溶液は、６８．６ｇの水と、３．７ｇのヘキサメチレンテトラミンと、０．６ｇのセルロースエーテル（Ｂｅｒｍｏｃｏｌｌ  Ｅ２３０Ｘ）から作製した。混合物を均質になるまで撹拌し、その後、９２．２ｇの実施例３と同じ２０％（重量／重量）シリカゾルを、一定で撹拌しながら加えた。混合物をさらに３０分間撹拌して、安定な油中水型エマルジョンを達成し、その後、０．９２ｇの７６％（重量／重量）酢酸水溶液、および１．８３ｇの８７％（重量／重量）エチレンジアミン水溶液を加えた。次いで、２００ｍｂａｒの圧力下、エマルジョンを加熱した（水浴温度７５℃）。約１２０ｍＬの液体を蒸留した時点で、反応器を室温に冷却した。残りの内容物をプラスチックボトルに注ぎ、シリカを一晩沈殿させた。ベンジルアルコールをデカンテーションし、シリカを濾過し、１２０ｇのエタノールで洗浄した。１２０ｇのエタノール中にシリカを再懸濁させ、再び濾過し、さらに１２０ｇのエタノールで洗浄した。同じ方法でさらに１回、シリカを再懸濁させ、再濾過し、再洗浄した。次いで、得られたシリカを９０℃のオーブン中で２０時間乾燥させ、６５０℃の空気中で６時間焼成した。焼成後の細孔容積は０．８７ｍＬ／ｇであり、表面積は１２９ｍ２／ｇであり、平均細孔サイズは２６９Åであり、Ｄ９０／Ｄ１０値は１．９７であった。
【０１４２】
これら４つの実施例の特性を表１に示す。
【０１４３】
【表１】
2020193144.tif 000011
【０１４４】
[比較例５〜１０]
欧州特許第０２９８０６２号明細書に述べられたプロセスによって、比較的小さな細孔サイズのシリカを作製し、これは、１００Åの平均細孔直径、３１９ｍ２ｇ−１の表面積、および０．８４ｃｍ３ｇ−１の細孔容積を有していた。
【０１４５】
次いで、得られた材料をオストワルド熟成に供して粒子を成長させ、平均細孔直径を増加させた。プロセスは、１ｄｍ３スチールオートクレーブに、６１９ｇの水、および７３ｇの２５％アンモニア水溶液とともに、３１ｇのシリカを加えることを伴った。オートクレーブを密封し、１１６時間、１２０℃に加熱した。３０℃に冷却後、１０５ｇの６３重量％硝酸を加えた。次いで、シリカを濾過し、３００ｇの水、続いて１５８ｇのアセトンで洗浄した。次いで、シリカを９０℃のオーブン中、１６時間乾燥させた。この方法を６回再現した。得られたシリカは、表２に述べる特性を有していた。
【０１４６】
明白に見て取れるように、新しい発明の方法は、従来のオストワルド熟成プロセスより単純であり、著しく狭い細孔サイズ分布も達成する。
【０１４７】
この狭い細孔サイズ分布は、実施例２および比較例５について分布を比較する図２から明らかである。
【０１４８】
【表２】
2020193144.tif 000012
【０１４９】
[比較例１１〜１５]
約３００Åの細孔サイズを有し、１０または１５μｍの粒子サイズを有する、５つの市販のブチル改質シリカを、６５０℃の空気中で５時間焼成し、有機改質を除去した。この焼成プロセスは、シリカの多孔性の特徴に、著しい影響は与えない（下の実施例１６〜１７参照）。得られたシリカの特性を表３に示す。
【０１５０】
市販のサンプルの細孔サイズ分布（Ｄ９０／Ｄ１０）は、本明細書に記載する方法によって作製したシリカの細孔サイズ分布より、著しく大きい。比較例の中で最も小さい細孔サイズ分布を有する例１５について、本発明の実施例より細孔容積が著しく大きいことは、注目に値する。これは、シリカの機械的強度の減少の表れである。
【０１５１】
【表３】
2020193144.tif 000013
【０１５２】
次の実施例は、オルガノ改質シリカを焼成することが、得られるシリカの特性に著しい影響を有しないことを示す。
【０１５３】
[実施例１６]
シリカサンプルを、欧州特許第０２９８０６２号明細書の実施例１（４）に記載される後処理と同等の方法で後処理し、後処理の後は、０．９４ｍＬｇ−１の細孔容積、１２２ｍ２ｇ−１の表面積、および３０７Åの平均細孔サイズを有していた。細孔サイズ分布Ｄ９０／Ｄ１０は２．０７であり、Ｄ５０は３８９Åであった。
【０１５４】
７ｇのこの「再ヒドロキシル化」シリカを、２５０ｃｍ３３つ口ガラスフラスコ中、１３９ｇのトルエンに分散させ、蒸発によって約４０ｃｍ３の液体が除去されるまで、沸点に加熱した。次いで、温度を９０℃に低下させ、ピリジン２．１ｇ、およびブチルジメチルクロロシラン２ｇを加えた。シリカ分散液を加熱し、一晩還流させた。１６時間後、温度を室温に低下させ、エタノール３２ｇを加え、残りのシランを不活性化した。シリカスラリーを、ガラスフィルター漏斗に注いで濾過した。濾過ケーキを、３５６ｇのエタノールによって洗浄した。材料を９０℃のオーブン中、１７時間乾燥させた。元素分析は、２．６重量％の炭素含有率を与えたが、これは３．１μｍｏｌｍ−２の配位子被覆率に相当する。
【０１５５】
[実施例１７]
シランを燃やすため、３ｇの実施例１６のオルガノ改質シリカを、６５０℃の空気中で５時間焼成した。後処理の後の細孔容積は０．８９ｍＬｇ−１であり、表面積は１２０ｍ２ｇ−１であり、平均細孔サイズは２９９Åであり、細孔サイズ分布Ｄ９０／Ｄ１０は２．０７であり、Ｄ５０は３７１Åであった。
【図１】
2020193144.tif 000016
【図２】
2020193144.tif 000017
【外国語明細書】
2020193144000001.pdf