(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）２種以上のモノマーの反応によりゾル−ゲルを生成させるステップ；
ｂ）重合反応を開始させるステップ；
ｃ）重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応により前記モノマーを反応させるステップ；および
ｄ）材料のポア構造を修飾するステップ；
を含み、こうしてハイブリッド無機／有機モノリスが調製される、第２の材料の表面と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含み重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備えるハイブリッド無機／有機モノリスの調製方法であって、
前記支持骨格官能基が、ビニル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン、ジビニルベンゼン、イタコネート、フマラート、アルキン、およびこれらの組合せからなる群から選択され、
前記化学的相互作用が、共有結合の生成であり、
前記第２の材料が、固定する官能基により変性され、
前記固定する官能基が、ビニル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン、ジビニルベンゼン、イタコネート、フマラート、アルキン、アゾ化合物、およびこれらの組合せからなる群から選択され、
前記ハイブリッドモノリスの前記ポア構造が、前記ＰＳＧ反応に界面活性剤または異なる界面活性剤の組合せをさらに含めることにより、かつ、前記ハイブリッドモノリスに水熱処理を行うことにより修飾されている
ことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記ゾル−ゲル反応が酸で触媒される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記酸が酢酸である請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ゾル−ゲル反応が、０℃から室温の範囲の温度で実施される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ゾル−ゲル反応が、０℃の温度で実施される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ゾル−ゲル反応が室温で実施される請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記ゾル−ゲル反応がｐＨ２〜３で実施される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ゾル−ゲル反応が尿素の存在の下で行われる請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記重合反応がラジカル開始剤により開始される請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記重合反応が、室温を超える温度で、ラジカル開始剤により開始される請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記温度が、６０〜６５℃である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ラジカル開始剤が、最低限に水に可溶である請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
ラジカル開始剤が、２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩、４，４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）、過硫酸カリウム、および過酢酸からなる群から選択される請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
重合／ゾル−ゲル反応が、重合とゾル−ゲル反応が同時に起こるのに十分な温度で実施される請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
重合／ゾル−ゲル反応が６５℃で実施される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
重合／ゾル−ゲル反応が、ハイブリッド無機／有機モノリスを調製するのに十分な時間実施される請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
第２の材料が、前記重合した支持骨格ナノコンポジット材料を受け入れることができる表面をもつ閉じ込め容器である請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
支持骨格官能基と固定する反応基とが共重合可能である請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
閉じ込め容器が、キャピラリカラム、ガラスライナー付きスチールカラム、ラジアルコンプレッションカラム、トラップカラム、マイクロ流体デバイス、マイクロチップ、センサ、電子回路、小型ＳＰＥデバイス、およびオンカラムフリットからなる群から選択される請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
閉じ込め容器がキャピラリカラムである請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
閉じ込め容器が溶融シリカキャピラリカラムである請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
共有結合が共重合により生成する請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記重合した支持骨格ナノコンポジットが、有機シランと無機シランのモノマーの反応生成物である請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記重合した支持骨格ナノコンポジットが、無機シランのモノマーとしてのテトラアルコキシシランと、少なくとも１つの重合性の基を含む有機シランとの反応生成物である請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記テトラアルコキシシランが、式、Ｓｉ（ＯＲ１）４（Ｒ１はＣ１〜Ｃ３アルキル部分である）をもつ請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記有機シランが、式、Ｒ２Ｓｉ（ＯＲ１）３もしくはＲ６［Ｓｉ（ＯＲ１）３］ｍをもつオルガノアルコキシシラン（式中、Ｒ２は、スチリル、ビニル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジビニルベンゼン、イタコネート、フマラート、置換もしくは無置換Ｃ１〜Ｃ１８のアルケニレン、アルキニレンまたはアリーレン、あるいはこれらの組合せであり；Ｒ１はＣ１〜Ｃ４アルキル部分であり；Ｒ６は、２個以上のケイ素原子に架橋結合している置換もしくは無置換Ｃ１〜Ｃ１８のアルケニレン、アルキニレンまたはアリーレン部分であり；また、ｍは２以上の整数である）である請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
Ｒ２が、ビニル、メタクリルオキシプロピル、メタクリルアミドプロピル、もしくはスチリルエチルであり、Ｒ１がメチルもしくはエチルであるか、あるいは、Ｒ６が、架橋結合している、Ｎ，Ｎ−ビス（プロピレン）アクリルアミド基であり、ｍ＝２であり、Ｒ１がエチルもしくはメチルである請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
有機シランが最低限に水に可溶である請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記テトラアルコキシシランが、テトラメトキシシランおよびテトラエトキシシランからなる群から選択される請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
テトラアルコキシシランがテトラメトキシシランである請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
重合性の基が３−メタクリルオキシプロピルである請求項２４に記載の方法。
【請求項３２】
重合性の基がスチリルエチルである請求項２４に記載の方法。
【請求項３３】
テトラアルコキシシランが最低限に水に可溶である請求項２４に記載の方法。
【請求項３４】
有機シランが（３−メタクリルオキシプロピル）トリメトキシシランである請求項２４に記載の方法。
【請求項３５】
有機シランが（３−メタクリルオキシプロピル）トリメトキシシランであり、無機シランモノマーがテトラメトキシシランである請求項２３に記載の方法。
【請求項３６】
（３−メタクリルオキシプロピル）トリメメトキシシランと、テトラメトキシシランが１：４の体積：体積比で存在する請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記方法が、前記モノリスを表面修飾することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３８】
前記モノリスが、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組合せからなる群から選択される表面修飾剤により表面修飾されている請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記モノリスがポリマーコーティング表面修飾剤により表面修飾されている請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記モノリスが、有機基表面修飾剤とシラノール基表面修飾剤の組合せにより表面修飾されている請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記モノリスが、有機基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤の組合せにより表面修飾されている請求項３８に記載の方法。
【請求項４２】
前記モノリスが、シラノール基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤の組合せにより表面修飾されている請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
前記モノリスが、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、およびポリマーコーティング表面修飾剤の組合せにより表面修飾されている請求項３８に記載の方法。
【請求項４４】
前記モノリスが、シラノール基表面修飾剤により表面修飾されている請求項３８に記載の方法。
【請求項４５】
前記モノリスが、モノリスの有機基と表面修飾剤との間での共有結合の生成により表面修飾されている請求項３８に記載の方法。
【請求項４６】
前記界面活性剤または界面活性剤の組合せが非イオン界面活性剤である請求項１に記載の方法。
【請求項４７】
前記モノリスが、界面活性剤をさらに含めることにより修飾されている請求項１に記載の方法。
【請求項４８】
界面活性剤が、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとのブロックコポリマーからなる界面活性剤、アルキルフェノキシポリエトキシエタノールからなる界面活性剤、ならびにポリエチレングリコールからなる群から選択される請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
界面活性剤がポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックコポリマーである請求項４６に記載の方法。
【請求項５０】
前記界面活性剤または界面活性剤の組合せが、０から６０の範囲の親水性−親油性バランスをもつ界面活性剤から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項５１】
前記界面活性剤または界面活性剤の組合せが、１０から５０の範囲の親水性−親油性バランスをもつ界面活性剤から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項５２】
前記界面活性剤または界面活性剤の組合せが、２０から４０の範囲の親水性−親油性バランスをもつ界面活性剤から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項５３】
前記界面活性剤または界面活性剤の組合せが、３０から４０の範囲の親水性−親油性バランスをもつ界面活性剤から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項５４】
前記界面活性剤または界面活性剤の組合せが、３３の親水性−親油性バランスをもつ界面活性剤から選択される請求項１に記載の方法。
【請求項５５】
水熱処理が、モノリスを６０〜２００℃の温度の下に置くことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５６】
水熱処理が、前記モノリスを６５〜１２５℃の温度の下に置くことを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５７】
水熱処理の温度が１２０℃である請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
ポア構造が、重合／ゾル−ゲル反応の間に形成されたシロキサン網目のさらなる縮合と、ポア構造の表面からのおよび表面へのケイ酸シリケートの溶解および再析を含む水熱処理により修飾される請求項４７に記載の方法。
【請求項５９】
縮合が塩基で触媒される請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
塩基がアンモニアである請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
アンモニアが尿素の高温分解により生成する請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
表面処理ステップが、式、Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ（式中、Ｚ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１〜Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノまたはトリフルオロメタンスルホナートであり；ａおよびｂは、ａ＋ｂ＝３という条件で、それぞれ、０から３の整数であり；Ｒ’はＣ１〜Ｃ６の線状、環状もしくは分岐状のアルキル基であり；また、Ｒは機能付与基である）をもつ表面修飾剤により前記モノリスを表面修飾することを含み、
前記機能付与基Ｒが、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エステル、陽イオンもしくは陰イオン交換基、埋め込まれた極性官能基を含むアルキル、または埋め込まれた極性官能基を含むアリール基からなる群から選択される請求項３７に記載の方法。
【請求項６３】
Ｒ’が、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシルおよびシクロヘキシルからなる群から選択される請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記機能付与基Ｒが、Ｃ１〜Ｃ３０アルキル基である請求項６２に記載の方法。
【請求項６５】
前記機能付与基Ｒが、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル基である請求項６２に記載の方法。
【請求項６６】
前記機能付与基Ｒが、Ｃ１〜Ｃ１０アルキル基である請求項６２に記載の方法。
【請求項６７】
前記表面修飾剤が、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルジメチルクロロシラン、オクタデシルジメチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノシラン、およびオクタデシルジメチルクロロシランからなる群から選択される請求項６２に記載の方法。
【請求項６８】
前記表面修飾剤が、オクタデシルジメチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノシランである請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
前記表面修飾処置で残存するいずれかの遊離シラノール基がエンドキャップされる請求項３７に記載の方法。
【請求項７０】
ａ）重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備えるモノリス材料を受け入れることができ、固定する官能基を備える表面；および
ｂ）前記表面の固定する官能基と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含み重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備え、前記支持骨格官能基と固定する官能基との間の化学的相互作用により前記表面に固定されているハイブリッド無機／有機モノリス；
を備える分離デバイスであって、
前記固定する官能基が、ビニル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン、ジビニルベンゼン、イタコネート、フマラート、アルキン、アゾ化合物、およびこれらの組合せからなる群から選択され、
前記支持骨格官能基が、ビニル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン、ジビニルベンゼン、イタコネート、フマラート、アルキン、およびこれらの組合せからなる群から選択され、
前記化学的相互作用が、共有結合の生成であり、
前記ハイブリッドモノリスが、
ａ）２種以上のモノマーの反応によりゾル−ゲルを生成させるステップ、
ｂ）重合反応を開始させるステップ、
ｃ）重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応により前記モノマーを反応させるステップ、および
ｄ）前記ハイブリッドモノリスのポア構造を修飾するステップ
を含む方法によって調製され、
前記ハイブリッドモノリスの前記ポア構造が、前記ＰＳＧ反応に界面活性剤または異なる界面活性剤の組合せをさらに含めることにより、かつ、前記ハイブリッドモノリスに水熱処理を行うことにより修飾されている
ことを特徴とする、分離デバイス。
【請求項７１】
前記デバイスが、クロマトグラフィーカラム、薄層プレート、濾過膜、試料洗浄デバイス、およびマイクロタイタープレートからなる群から選択される請求項７０に記載の分離デバイス。
【請求項７２】
前記デバイスがクロマトグラフィーカラムである請求項７０に記載の分離デバイス。
【請求項７３】
クロマトグラフィーカラムが、５０μｍを超える内径（Ｉ．Ｄ．）をもつ請求項７２に記載の分離デバイス。
【請求項７４】
クロマトグラフィーカラムが、１００μｍを超えるＩ．Ｄ．をもつ請求項７２に記載の分離デバイス。
【請求項７５】
クロマトグラフィーカラムが、１５０μｍを超えるＩ．Ｄ．をもつ請求項７２に記載の分離デバイス。
【請求項７６】
クロマトグラフィーカラムが、２００μｍを超えるＩ．Ｄ．をもつ請求項７２に記載の分離デバイス。
【請求項７７】
クロマトグラフィーカラムが、２５０μｍを超えるＩ．Ｄ．をもつ請求項７２に記載の分離デバイス。
【請求項７８】
前記デバイスがキャピラリカラムである請求項７２に記載の分離デバイス。
【請求項７９】
前記デバイスが溶融無機キャピラリカラムであり、該無機の部分が、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、セラミック、酸化スズ、およびこれらの組合せからなる群から選択される請求項７２に記載の分離デバイス。
【請求項８０】
モノリスに、壁との付着性の向上、および収縮に対する耐性の向上からなる群から選択される性質の向上がある請求項７０に記載の分離デバイス。
【請求項８１】
壁との付着性の向上が、ポリマーの支持骨格官能基と、閉じ込め容器の固定する官能基との間の化学的相互作用の結果である請求項８０に記載の分離デバイス。
【請求項８２】
ａ）重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）材料を含むモノリスを受け入れることができ、固定する官能基を備える内部表面が円柱状である溶融シリカキャピラリカラム；および
ｂ）前記表面の固定する官能基と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含み重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備え、前記支持骨格官能基と固定する官能基との間の化学的相互作用により前記表面に固定されているハイブリッド無機／有機モノリス；
を備える溶融シリカキャピラリカラムであって、
前記固定する官能基が、ビニル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン、ジビニルベンゼン、イタコネート、フマラート、アルキン、アゾ化合物、およびこれらの組合せからなる群から選択され、
前記支持骨格官能基が、ビニル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン、ジビニルベンゼン、イタコネート、フマラート、アルキン、およびこれらの組合せからなる群から選択され、
前記化学的相互作用が、共有結合の生成であり、
前記ハイブリッドモノリスが、
ａ）２種以上のモノマーの反応によりゾル−ゲルを生成させるステップ、
ｂ）重合反応を開始させるステップ、
ｃ）重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応により前記モノマーを反応させるステップ、および
ｄ）前記ハイブリッドモノリスのポア構造を修飾するステップ
を含む方法によって調製され、
前記ハイブリッドモノリスの前記ポア構造が、前記ＰＳＧ反応に界面活性剤または異なる界面活性剤の組合せをさらに含めることにより、かつ、前記ハイブリッドモノリスに水熱処理を行うことにより修飾されている
ことを特徴とする、キャピラリカラム。
【請求項８３】
キャピラリカラムが、５０μｍを超える内径（Ｉ．Ｄ．）をもつ請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項８４】
キャピラリカラムが、１００μｍを超えるＩ．Ｄ．をもつ請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項８５】
キャピラリカラムが、１５０μｍを超えるＩ．Ｄ．をもつ請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項８６】
キャピラリカラムが、２００μｍを超えるＩ．Ｄ．をもつ請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項８７】
キャピラリカラムが、２５０μｍを超えるＩ．Ｄ．をもつ請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項８８】
支持骨格官能基と固定する官能基とが共重合可能である請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項８９】
共有結合が重合により生成する請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項９０】
重合がラジカル開始剤により開始される請求項８９に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項９１】
ラジカル開始剤が最低限に水に可溶である請求項９０に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項９２】
ラジカル開始剤が、２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩、４，４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）、過硫酸カリウム、および過酢酸からなる群から選択される請求項９１に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項９３】
ハイブリッド材料の無機の部分が、アルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、およびセラミック材料からなる群から選択される材料である請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項９４】
ハイブリッド材料の無機の部分がシリカである請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項９５】
前記重合した支持骨格ナノコンポジットが、有機シランと無機シランのモノマーの反応生成物である請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項９６】
前記重合した支持骨格ナノコンポジットが、無機シランのモノマーとしてのテトラアルコキシシランと、少なくとも１つの重合性の基を含む有機シランとの反応生成物である請求項９５に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項９７】
前記テトラアルコキシシランが、式、Ｓｉ（ＯＲ１）４（Ｒ１はＣ１〜Ｃ３アルキル部分である）をもつ請求項９６に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項９８】
前記有機シランが、式、Ｒ２Ｓｉ（ＯＲ１）３もしくはＲ６［Ｓｉ（ＯＲ１）３］ｍをもつオルガノアルコキシシラン（式中、Ｒ２は、スチリル、ビニル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジビニルベンゼン、イタコネート、フマラート、置換もしくは無置換Ｃ１〜Ｃ１８のアルケニレン、アルキニレンまたはアリーレン、あるいはこれらの組合せであり；Ｒ１はＣ１〜Ｃ４アルキル部分であり；Ｒ６は、２個以上のケイ素原子に架橋結合している置換もしくは無置換Ｃ１〜Ｃ１８のアルケニレン、アルキニレンまたはアリーレン部分であり；また、ｍは２以上の整数である）である請求項９６に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項９９】
Ｒ２が、ビニル、メタクリルオキシプロピル、メタクリルアミドプロピル、もしくはスチリルエチルであり、Ｒ１がメチルもしくはエチルであるか、あるいは、Ｒ６が、架橋結合している、Ｎ，Ｎ−ビス（プロピレン）アクリルアミド基であり、ｍ＝２であり、Ｒ１がエチルもしくはメチルである請求項９８に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１００】
有機シランが最低限に水に可溶である請求項９６に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１０１】
前記テトラアルコキシシランが、テトラメトキシシランおよびテトラエトキシシランからなる群から選択される請求項９６に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１０２】
テトラアルコキシシランがテトラメトキシシランである請求項９６に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１０３】
重合性の基が３−メタクリルオキシプロピルである請求項９６に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１０４】
重合性の基がスチリルエチルである請求項９６に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１０５】
テトラアルコキシシランが最低限に水に可溶である請求項９６に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１０６】
有機シランが（３−メタクリルオキシプロピル）トリメトキシシランである請求項９６に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１０７】
前記界面活性剤または界面活性剤の組合せが非イオン界面活性剤である請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１０８】
界面活性剤が、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとのブロックコポリマーからなる界面活性剤、アルキルフェノキシポリエトキシエタノールからなる界面活性剤、ならびにポリエチレングリコールからなる群から選択される請求項１０７に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１０９】
界面活性剤がポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロックコポリマーである請求項１０７に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１１０】
前記界面活性剤または界面活性剤の組合せが、０から６０の範囲の親水性−親油性バランスをもつ界面活性剤から選択される請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１１１】
前記界面活性剤または界面活性剤の組合せが、１０から５０の範囲の親水性−親油性バランスをもつ界面活性剤から選択される請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１１２】
前記界面活性剤または界面活性剤の組合せが、２０から４０の範囲の親水性−親油性バランスをもつ界面活性剤から選択される請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１１３】
前記界面活性剤または界面活性剤の組合せが、３０から４０の範囲の親水性−親油性バランスをもつ界面活性剤から選択される請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１１４】
前記界面活性剤または界面活性剤の組合せが、３３の親水性−親油性バランスをもつ界面活性剤から選択される請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１１５】
前記モノリスが、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組合せからなる群から選択される表面修飾剤により表面修飾されている請求項８２に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１１６】
前記モノリスがポリマーコーティング表面修飾剤により表面修飾されている請求項１１５に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１１７】
前記モノリスが、有機基表面修飾剤とシラノール基表面修飾剤の組合せにより表面修飾されている請求項１１５に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１１８】
前記モノリスが、有機基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤の組合せにより表面修飾されている請求項１１５に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１１９】
前記モノリスが、シラノール基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤の組合せにより表面修飾されている請求項１１５に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１２０】
前記モノリスが、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、およびポリマーコーティング表面修飾剤の組合せにより表面修飾されている請求項１１５に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１２１】
前記モノリスが、シラノール基表面修飾剤により表面修飾されている請求項１１５に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１２２】
前記モノリスが、モノリスの有機基と表面修飾剤との間での共有結合の生成により表面修飾されている請求項１１５に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１２３】
表面修飾剤が、Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ（式中、Ｚ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１〜Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノまたはトリフルオロメタンスルホナートであり；ａおよびｂは、ａ＋ｂ＝３という条件で、それぞれ、０から３の整数であり；Ｒ’は、Ｃ１〜Ｃ６線状、環状もしくは分岐状アルキル基であり；またＲは、機能付与基である）をもち、
前記機能付与基Ｒが、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エステル、陽イオンもしくは陰イオン交換基、埋め込まれた極性官能基を含むアルキルもしくはアリール基からなる群から選択される請求項１１５に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１２４】
Ｒ’が、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシルおよびシクロヘキシルからなる群から選択される請求項１２３に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１２５】
前記機能付与基Ｒが、Ｃ１〜Ｃ３０アルキル基である請求項１２３に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１２６】
前記機能付与基Ｒが、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル基である請求項１２３に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１２７】
前記表面修飾剤が、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクタデシルジメチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノシラン、オクチルジメチルクロロシラン、およびオクタデシルジメチルクロロシランからなる群から選択される請求項１２３に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１２８】
前記表面修飾剤が、オクタデシルジメチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノシランである請求項１２３に記載の溶融シリカキャピラリカラム。
【請求項１２９】
キャピラリカラムの内部表面に、固定する官能基を生成させること；および
前記キャピラリカラムの内側に、前記表面の固定する官能基と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含み重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備えるハイブリッド無機／有機モノリスを形成すること；
を含み、前記モノリスは、
ａ）２種以上のモノマーの反応によりゾル−ゲルを生成させること；
ｂ）重合反応を開始させること；
ｃ）重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応により前記モノマーを反応させること；および
ｄ）前記モノリスのポア構造を修飾すること；
により形成され、こうして前記支持骨格官能基と前記固定する官能基とが化学的に相互作用して前記モノリスを前記表面に固定し、その結果、ハイブリッド無機／有機モノリスが溶融シリカキャピラリカラム内にｉｎ  ｓｉｔｕに調製される、溶融シリカキャピラリカラムの調製方法であって、
前記固定する官能基が、ビニル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン、ジビニルベンゼン、イタコネート、フマラート、アルキン、アゾ化合物、およびこれらの組合せからなる群から選択され、
前記支持骨格官能基が、ビニル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン、ジビニルベンゼン、イタコネート、フマラート、アルキン、およびこれらの組合せからなる群から選択され、
前記化学的相互作用が、共有結合の生成であり、
前記ハイブリッドモノリスの前記ポア構造が、前記ＰＳＧ反応に界面活性剤または異なる界面活性剤の組合せをさらに含めることにより、かつ、前記ハイブリッドモノリスに水熱処理を行うことにより修飾されている
ことを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００３年、５月２８日に出願された米国特許仮出願第６０／４７４０６８号の特典を主張し、その出願の開示はこの参照を通じてその全体が本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフィー（ＬＣ）の充填材料は、一般に、２つのタイプに分類される：有機材料、例えばポリジビニルベンゼン；および、シリカが典型である無機材料。多くの有機材料は強アルカリおよび強酸の移動相に対して化学的に安定であり、移動相ｐＨの選択における自由度がある。しかし、有機クロマトグラフィー材料では、一般に、カラムの効率は低く、分離性能は不適切なものとなり、特に低分子量アナライトでそうである。さらに、多くのクロマトグラフィー材料は、移動層の組成が変わると収縮し膨潤する。加えて、ほとんどの有機クロマトグラフィー材料には、典型的なクロマトグラフィーシリカの機械的強度がない。
【０００３】
主にこれらの制約のために、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）において、シリカが最も広く使用されている材料である。最も一般的な用途では、オクタデシル（Ｃ１８）、オクチル（Ｃ８）、フェニル、アミノ、シアノなどのような有機の基で表面変性された（ｓｕｒｆａｃｅ−ｄｅｒｉｖａｔｉｚｅｄ）シリカが用いられる。ＨＰＬＣの固定相として、これらの充填材料からは、高効率であり、収縮または膨潤するという形跡を示さないカラムが得られる。
【０００４】
しかし、シリカ粒子とポリマー粒子に付随するさらなる問題は充填ベッドの安定性である。球状粒子を充填されたクロマトグラフィーカラムは、粒子間の隙間がカラム入口からカラム出口まで連続網目（ｎｅｔｗｏｒｋ）を形作るランダム最密充填格子であると考えられる。この網目が充填ベッドの間隙容積となり、充填カラムを通って流体が流れる道筋としての役目を果たす。充填ベッドの安定性を最大にするために、粒子はぎっしりと充填され、従ってまた、カラム内における間隙容積が限られたものとなる。結果として、このようなぎっしりと充填されたカラムは、望ましくない大きな背圧をカラムに生じる。さらに、これらのクロマトグラフィーカラムでのベッドの安定性の問題は、粒子の再配置により、一層典型的に認められる。
【０００５】
現在のＨＰＬＣの開発動向は、生命科学のような分野に由来する、限られた量であることが多い試料を取り扱う必要に迫られての、カラム径の小型化である。ミニ−およびマイクロボア（ｍｉｃｒｏｂｏｒｅ）カラムならびにキャピラリカラムでは、粒径と背圧との間の兼合いが一層際立って難しくなる。例えば、ＭａｃＮａｉｒ等（１）は、トリプシン消化物をＨＰＬＣで分離するために、１μｍのシリカ粒子が充填された２５ｃｍの長さのキャピラリカラムにおいて、５００ＭＰａのような高い運転圧力を可能にする、特別に設計されたハードウェアを必要とした。この圧力は、市販のＨＰＬＣ装置の典型的な限界値である４０ＭＰａより１桁高い。
【０００６】
充填ベッドの安定性と低い背圧および大きな流量での高効率分離とが絡み合った問題を克服するために、いくつかのグループが、クロマトグラフィー分離におけるモノリス材料の使用を報告している。モノリス材料は、大きなマクロポア（ベッドを不安定にすることなく骨格の大きさに無関係にその大きさを変えることができる）が、相互に連結した連続的なポア構造により特徴付けられる。大きなマクロポアの存在により、液体が非常に小さい抵抗で直ちに貫流できるので、大きな流量の場合でさえ背圧は非常に小さくなる。
【０００７】
モノリスカラムは、粒子充填ベッドに付随する兼合いの規則に従わないように設計されている。理論的には、それらは、圧力駆動液体クロマトグラフィーにおける充填粒子カラムの限界を超える低い背圧と高い効率とを併せ持つ性質を示し得る。ポリマー、無機シリカ、および有機−無機ハイブリッドの材料を含むキャピラリモノリスカラムが研究されており、文献（２、３）に報告されている。ポリマーモノリスは、メタクリレートもしくはスチレン−ジビニルベンゼン（ＤＶＢ）モノマーのラジカル重合により主として製造され、高圧の下ではそれらの機械的強度は限られているので、電気クロマトグラフィー用途における電気浸透流と、低圧ポンプ駆動用途の下で使用されている。
【０００８】
シリカモノリスもまた、Ｎａｋａｎｉｓｈｉ等（３）によりＨＰＬＣ分離に応用され、効率は５μｍの粒子に似ているが、透過率は２５〜３０倍の大きさであることが示された。しかし、シリカ骨格の収縮のために、Ｉ．Ｄ．が５０μｍより大きいシリカキャピラリでは、効率はずっと低く、すべての場合において、モノリスとキャピラリ壁との間に形成される、収縮により発生する大きな空隙を除去するために、キャピラリが使用される前に、各キャピラリの長さの５〜１５％を端から切り取らなければならなかった。
【０００９】
別の出版物において、Ｎａｋａｎｉｓｈｉ等（４）は、テトラメトキシシランおよびメチルトリメトキシシランの混合物から、２００μｍの内径（Ｉ．Ｄ．）のキャピラリカラムを製造する可能性を示した。しかし、これらのハイブリッド型シリカモノリスキャピラリには、はやり、モノリスとキャピラリ壁との間に形成される、収縮による大きな空隙があり、使用前に、各キャピラリの長さの５〜１５％を端から切り取ることが必要であった。このハイブリッド型シリカモノリスでは、さらに、Ｉ．Ｄ．が５０μｍの同類のシリカモノリスカラムに対して、分離インピーダンスが３倍に増加した。
【００１０】
（３−メタクリルオキシプロピル）トリメトキシシランのＵＶ重合により調製されたポリマーキャピラリモノリスカラムは、Ｚａｒｅ等（５）により２００１年に最初に報告された。Ｚａｒｅのカラムの溶出順序は、大きな分子量またはより疎水性のアナライトが、小さい分子量またはより親水性のアナライトより後で溶出する逆相カラムのそれと同様であり、重合したメタクリレート基がモノリス構造の表面に位置することを示している。Ｚａｒｅの仕事は電気クロマトグラフィーに応用され成功したが、カラム効率の低さ、キャピラリ壁とモノリス構造体との間の付着性（ａｄｈｅｓｉｏｎ）の悪さ、ならびに、モノリス構造の不均一性が、圧力駆動分離において認められた（６）。さらに、熱重合でなく光重合を利用する結果として、ガラスキャピラリのポリイミドコーティングが使用前に除去されなければならない。この保護されていない溶融シリカ管は、非常に脆くなり、割れやすい。したがって、限られた長さのカラムだけがこの方法により作製され得る。
【００１１】
現在のモノリスカラムはかなり収縮するので壁との付着性が悪く、結果的に、１５０μｍ未満のＩ．Ｄ．をもつカラムだけが作製されている。したがって、知られている材料に付随する問題を克服する新規な材料が求められている。特に、１５０μｍ以上のＩ．Ｄ．をもつクロマトグラフィーカラムを作製するのに使用され得る、収縮に対する耐性が向上し、壁との付着性が向上したモノリス材料が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は新規なハイブリッド無機／有機材料ならびにそれらの調製方法を提供する。特に、本発明は、収縮に対する耐性が向上し、新規な物理的特性をもつナノコンポジットモノリス材料を提供する。本発明のナノコンポジットでは、従来技術によるモノリス材料に比べて、キャピラリ壁との付着性が改善されている。本発明のモノリスの改善された付着性により、内径（Ｉ．Ｄ．）≧１５０μｍのキャピラリカラムの作製が可能になる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
こうして、一態様において、本発明は、重合した支持骨格ナノコンポジット（ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄ  ｓｃａｆｆｏｌｄｉｎｇ  ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ、ＰＳＮ）を備えるハイブリッド無機／有機材料を提供し、前記ナノコンポジットは、第２の材料の表面と化学的に相互作用できる支持骨格官能基（ｓｃａｆｆｏｌｄｉｎｇ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
別の態様において、本発明は、第２の材料の表面と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含み重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備えるハイブリッド無機／有機モノリスを提供する。
【００１５】
さらに、本発明は、第２の材料の表面と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含み重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備えるハイブリッド無機／有機モノリスの調製方法を提供し、前記方法は、
ａ）２種以上のモノマーの反応によりゾル−ゲルを生成させるステップ；
ｂ）重合反応を開始させるステップ；および
ｃ）重合／ゾル−ゲル（ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｓｏ−ｇｅｌ、ＰＳＧ）反応により前記モノマーを反応させるステップ；
を含み、こうして前記ハイブリッド無機／有機モノリスが調製される。
【００１６】
関連する態様において、本発明は、第２の材料の表面と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含み重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備えるハイブリッド無機／有機モノリスの調製方法を提供し、前記方法は、
ａ）２種以上のモノマーの反応によりゾル−ゲルを生成させるステップ；
ｂ）重合反応を開始させるステップ；
ｃ）重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応により前記モノマーを反応させるステップ；および
ｄ）前記材料のポア構造を修飾する（ｍｏｄｉｆｙ）ステップ；
を含み、こうしてハイブリッド無機／有機モノリスが調製される。
【００１７】
さらに別の態様において、本発明は、
ａ）重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備えるモノリス材料を受け入れることができ、固定する官能基（ａｎｃｈｏｒｉｎｇ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ）を備える表面；および
ｂ）前記表面の前記固定する官能基と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含み重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備え、前記支持骨格官能基と固定する官能基との間の化学的相互作用により前記表面に固定されているハイブリッド無機／有機モノリス；
を備える分離デバイスを提供する。
【００１８】
関連する態様において、本発明は、
ａ）重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）材料を含むモノリスを受け入れることができ、固定する官能基を備える、内部表面が円柱状である溶融シリカキャピラリカラム；および
ｂ）前記表面の前記固定する官能基と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含み重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備え、前記支持骨格官能基と固定する官能基との間の化学的相互作用により前記表面に固定されているハイブリッド無機／有機モノリス；
を備える溶融シリカキャピラリカラムを提供する。
【００１９】
本発明の別の態様では、溶融シリカキャピラリカラム内でのハイブリッド無機／有機モノリスのｉｎ  ｓｉｔｕな調製方法が提供され、前記方法は、
前記キャピラリカラムの内部表面に、固定する官能基を生成させること；および
前記キャピラリカラムの内側に、前記表面の前記固定する官能基と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含み重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備えるハイブリッド無機／有機モノリスを形成すること；
を含み、前記モノリスは、
ａ）２種以上のモノマーの反応によりゾル−ゲルを生成させること；
ｂ）重合反応を開始させること；および
ｃ）重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応により前記モノマーを反応させること；
により形成され、こうして前記支持骨格官能基と前記固定する官能基とが化学的に相互作用して前記モノリスを前記表面に固定し、その結果、ハイブリッド無機／有機モノリスが溶融シリカキャピラリカラム内にｉｎ  ｓｉｔｕに調製される。
【００２０】
別の関連する態様において、本発明は、溶融シリカキャピラリカラム内でのハイブリッド無機／有機モノリスのｉｎ  ｓｉｔｕな調製方法を提供し、この方法は、
前記キャピラリカラムの内部表面に、固定する官能基を生成させること；および
前記キャピラリカラムの内側に、前記表面の前記固定する官能基と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含み重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備えるハイブリッド無機／有機モノリスを形成すること；
を含み、前記モノリスは、
ａ）２種以上のモノマーの反応によりゾル−ゲルを生成させること；
ｂ）重合反応を開始させるステップ；
ｃ）重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応により前記モノマーを反応させること；および
ｄ）前記モノリスのポア構造を修飾すること；
により形成され、こうして前記支持骨格官能基と前記固定する官能基とが化学的に相互作用して前記モノリスを前記表面に固定し、その結果、ハイブリッド無機／有機モノリスが溶融シリカキャピラリカラム内にｉｎ  ｓｉｔｕに調製される。
【００２１】
本発明の別の態様では、第２の材料の表面と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を備える無機／有機ハイブリッドモノリスが提供され、前記モノリスは、
ａ）２種以上のモノマーの反応によりゾル−ゲルを生成させること；
ｂ）重合反応を開始させること；および
ｃ）重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応により前記モノマーを反応させること；
からなる方法により製造される。
【００２２】
関連する態様において、本発明は、第２の材料の表面と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を備える無機／有機ハイブリッドモノリスを提供し、前記モノリスは、
ａ）２種以上のモノマーの反応によりゾル−ゲルを生成させること；
ｂ）重合反応を開始させること；
ｃ）重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応により前記モノマーを反応させること；および
ｄ）前記モノリスのポア構造を修飾すること；
からなる方法により製造される。
【００２３】
さらに別の関連する態様において、本発明は、重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備えるハイブリッド無機／有機材料の調製方法を提供し、前記方法は、
ａ）２種以上のモノマーの反応によりゾル−ゲルを生成させるステップ；
ｂ）重合反応を開始させるステップ；および
ｃ）重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応により前記モノマーを反応させるステップ；
を含み、こうしてハイブリッド無機／有機モノリスが調製され、前記モノリスは、第２の材料の表面と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含む。
【００２４】
別の態様において、本発明は、重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備えるハイブリッド無機／有機材料の調製方法を提供し、前記方法は、
ａ）２種以上のモノマーの反応によりゾル−ゲルを生成させるステップ；
ｂ）重合反応を開始させるステップ；
ｃ）重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応により前記モノマーを反応させるステップ；および
ｄ）前記材料のポア構造を修飾するステップ；
を含み、こうしてハイブリッド無機／有機材料が調製され、前記ナノコンポジットは、第２の材料の表面と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含む。
【００２５】
本発明のさらに別の態様では、キャピラリカラムが提供され、前記キャピラリカラムの内部表面は固定する重合性官能基をもつように変性されている。
【００２６】
図１Ａ〜１Ｄは、重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応により製造されるモノリスを概略的に示したものである。
【００２７】
本発明は、新規なハイブリッド無機／有機材料、ならびにそれらの調製方法を提供する。特に、本発明は、収縮に対する耐性が増し、新規な物理的特性をもつナノコンポジットモノリス材料を提供する。本発明のナノコンポジットでは、従来技術によるモノリス材料に比べて、キャピラリ壁との付着性が向上している。本発明のモノリスの向上した付着性により、内径（Ｉ．Ｄ．）≧１５０μｍであるキャピラリカラムの作製が可能である。
【００２８】
利点のある実施形態において、本発明は、溶融シリカキャピラリカラム内の新規な無機／有機モノリス材料を提供する。この実施形態によれば、本発明のモノリスは、少なくとも１つの重合性の有機基を含む有機シランモノマー（例えば（３−メタクリルオキシプロピル）トリメトキシシラン）を含有するシラン混合物の、同時に起こる有機の重合とゾル−ゲル反応により、表面修飾された溶融シリカキャピラリカラム内でｉｎ  ｓｉｔｕに調製される。
【００２９】
定義
本発明のこれら、および他の実施形態は、便利なようにここに纏められている以下の定義に基づいて説明されるであろう。
【００３０】
「脂環式基」という用語には、３個以上の炭素原子の閉じた環構造が含まれる。脂環式基には、飽和環状炭化水素であるシクロパラフィンもしくはナフテン、２つ以上の２重結合をもち不飽和であるシクロオレフィン、ならびに、３重結合をもつシクロアセチレンが含まれる。それらは芳香族基を含まない。シクロパラフィンの例には、シクロプロパン、シクロヘキサン、およびシクロペンタンが含まれる。シクロオレフィンの例には、シクロペンタジエンおよびシクロオクタテトラエンが含まれる。脂環式基にはまた、縮合環構造と、アルキル置換脂環式基のような置換脂環式基も含まれる。脂環式基の場合において、このような置換基としては、さらに、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルコキシ、低級アルキルチオ、低級アルキルアミノ、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、−ＣＦ３、−ＣＮなどが含まれ得る。
【００３１】
「脂肪族基」という用語には、直鎖もしくは分岐鎖により特徴付けられ、通常１と２２個の間の炭素原子をもつ有機化合物が含まれる。脂肪族基には、アルキル基、アルケニル基およびアルキニル基が含まれる。複雑な構造においては、それらの鎖は分岐状であって架橋していてもよい。アルキル基には、直鎖アルキル基および分岐鎖アルキル基を含めて、１個または複数の炭素原子をもつ飽和炭化水素が含まれる。このような炭化水素部分は、１個または複数の炭素原子上で、例えば、ハロゲン、ヒドロキシル、チオール、アミノ、アルコキシ、アルキルカルボキシ、アルキルチオ、またはニトロ基により置換されていてもよい。本明細書では、炭素の数が特に指定されなければ、「低級脂肪族」は、上で定義されたもの（例えば、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルキニル）であるが、１から６個の炭素原子をもつ脂肪族基を意味する。このような低級脂肪族基、例えば低級アルキル基の代表的なものは、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、２−クロロプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、２−アミノブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、３−チオペンチルなどである。本明細書では、「ニトロ」という用語は、ＮＯ２を意味し、「ハロゲン」という用語は、−Ｆ、−Ｃｌ，−Ｂｒまたは−Ｉを表し、「チオール」という用語はＳＨを意味し、また、「ヒドロキシ」という用語は−ＯＨを意味する。
【００３２】
「アルケニル」および「アルキニル」という用語は、アルキルに似ているが、それぞれ、少なくとも１つの２重または３重結合を含む不飽和脂肪族基を表す。適切なアルケニルおよびアルキニル基には、２から約１２個の炭素原子、好ましくは、１から約６個の炭素原子をもつ基が含まれる。
【００３３】
本明細書では、「アルコキシ」という用語は、それに結合している酸素原子をもつ、本明細書において定義されているアルキル基を意味する。代表的なアルコキシ基には、１から約１２個の炭素原子、好ましくは、１から約６個の炭素原子をもつ基、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシなどが含まれる。
【００３４】
「アルキル」という用語には飽和脂肪族基が含まれ、直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、シクロアルキル（脂環式）基、アルキルで置換されたシクロアルキル基、およびシクロアルキルで置換されたアルキル基が含まれる。特定の実施形態において、直鎖または分岐鎖アルキルは、その骨格に３０個以下の炭素原子、例えば、直鎖ではＣ１〜Ｃ３０、分岐鎖ではＣ３〜Ｃ３０をもつ。特定の実施形態において、直鎖もしくは分岐鎖アルキルは、その骨格に２０個以下の炭素原子、例えば、直鎖ではＣ１〜Ｃ２０、分岐鎖ではＣ３〜Ｃ２０をもち、より好ましくは１８個以下をもつ。同様に、好ましいシクロアルキルは、それらの環構造に４〜１０個の炭素原子をもち、より好ましくは、それらの環構造に４〜７個の炭素原子をもつ。「低級アルキル」という用語は、その鎖に１から６個の炭素原子をもつアルキル基と、その環構造に３から６個の炭素をもつシクロアルキルを表す。
【００３５】
さらに、本明細書および請求範囲の全体を通して、「アルキル」（「低級アルキル」を含めて）という用語には、「無置換アルキル」および「置換アルキル」の両方が含まれ、後者は、炭化水素骨格の１個または複数の炭素上で水素に代わる置換基をもつアルキル部分を表す。このような置換基としては、例えば、ハロゲン、ヒドロキシル、アルキルカルボニルオキシ、アリールカルボニルオキシ、アルコキシカルボニルオキシ、アリールオキシカルボニルオキシ、カルボキシレート、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アミノカルボニル、アルキルチオカルボニル、アルコキシ、ホスフェート、ホスホナト、ホスフィナト、シアノ、アミノ（アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリールアミノ、ジアリールアミノ、およびアルキルアリールアミノが含まれる）、アシルアミノ（アルキルカルボニルアミノ、アリールカルボニルアミノ、カルバモイルおよびウレイドが含まれる）、アミジノ、イミノ、スルフヒドリル、アルキルチオ、アリールチオ、チオカルボキシレート、サルフェート、スルホナト、スルファモイル、スルホンアミド、ニトロ、トリフルオロメチル、シアノ、アジド、複素環式基、アラルキル、あるいは、芳香族または複素芳香族部分が含まれる。炭化水素鎖上の置換部分は、それら自体、適切であれば、置換されていてもよいことは、当業者により理解されるであろう。シクロアルキルは、例えば前記置換基により、さらに置換されていてもよい。「アラルキル」部分は、アリール（例えば、１から３個の独立した、もしくは縮合した環と、６から１８個の環内炭素原子をもつ）で置換されたアルキル、例えばフェニルメチル（ベンジル）である。
【００３６】
本明細書では、「アルキルアミノ」という用語は、それに結合しているアミノ基をもつ、本明細書において定義されているアルキル基を意味する。例示的なアルキルアミノ基には、１から１２個の炭素原子、好ましくは、１から６個の炭素原子をもつ基が含まれる。
【００３７】
「アルキルチオ」という用語は、それに結合しているスルフヒドリル基をもつ、本明細書に定義されているアルキル基を表す。例示的なアルキルチオ基には、１から１２個の炭素原子、好ましくは、１から６個の炭素原子をもつ基が含まれる。本明細書では、「アルキルカルボキシル」という用語は、それに結合しているカルボキシル基をもつ、上に定義されているアルキル基を表す。本明細書では、「アミノ」という用語は、無置換であるか、もしくは置換されている、式、−ＮＲａＲｂの部分を表し、式中、ＲａおよびＲｂは、それぞれ独立に、水素、アルキル、アリールまたは複素環式基であるか、あるいは、ＲａおよびＲｂは、それらが結合している窒素原子と共に、３から８個の環内原子をもつ環状部分を形成する。こうして、「アミノ」という用語は、そうではないと指摘されなければ、環状アミノ部分、例えばピペリジニルもしくはピロリジニル基を含む。「アミノ置換アミノ基」という用語は、ＲａおよびＲｂの少なくとも一方がアミノ基によりさらに置換されているアミノ基を表す。
【００３８】
「固定する官能基」という語は、ＰＳＮ材料と化学的に相互作用する第２の材料の能力を増進させる官能性の部分を含むと想定されている。特定の実施形態において、固定する官能基は重合性の基であり、それには、これらに限定されないが、ビニル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン、ジビニルベンゼン、イタコネート、フマラート、アルキン、アゾ化合物、ならびにこれらの組合せが含まれる。
【００３９】
「固定する」という用語は、１つの材料を第２の材料に付着させる作用を表す。付着の度合いは、第１の材料と第２の材料との化学的相互作用の直接の結果であり、自由度のある（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）相互作用から完全な固定化にまで渡る範囲の相互作用が含まれると想定されている。
【００４０】
「芳香族基」という用語には、１つまたは複数の環を含む不飽和環状炭化水素が含まれる。芳香族基には、ゼロから４個のヘテロ原子を含み得る５および６員の単環基、例えば、ベンゼン、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジンおよびピリミジンなどが含まれる。芳香族環は、１つまたは複数の環の位置で、例えば、ハロゲン、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルコキシ、低級アルキルチオ、低級アルキルアミノ、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、−ＣＦ３、−ＣＮなどにより置換されていてもよい。
【００４１】
「アリール」という用語には、ゼロから４個のヘテロ原子を含み得る５および６員の単環芳香族基、例えば、無置換もしくは置換のベンゼン、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジンおよびピリミジンなどが含まれる。アリール基には、多環縮合芳香族基、例えば、ナフチル、キノリル、インドリルなどもまた含まれる。芳香族環は、１つまたは複数の環の位置で、例えばアルキル基に対して上に記載したような置換基により置換されていてもよい。適切なアリール基には、無置換および置換フェニル基が含まれる。
【００４２】
本明細書では、「アリールオキシ」という用語は、それに結合している酸素原子をもつ、上で定義されたアリール基を意味する。本明細書では、「アラルコキシ」という用語は、それに結合している酸素原子をもつ、上で定義されたアラルキル基を意味する。適切なアラルコキシ基は、１から３個の独立した、もしくは縮合した環と、６から約１８個の環内炭素原子をもち、例えば、Ｏ−ベンジルである。
【００４３】
「アゾ化合物」という語は、表面官能基としてのアゾ含有基を含むと想定されている。表面上のこれらのアゾ基は、表面からナノコンポジット本体内に向かって重合を開始させることができる。この手法は、アゾ基をそれらに含み、ガラスキャピラリの壁上に結合され得るシランを用いて実現される９、１０。
【００４４】
「化学的相互作用」という語は、これらに限定されないが、疎水性／親水性、イオン性（例えば、クーロン引力／斥力、イオン−双極子、電荷移動）、化学結合、ファンデルワールス、および水素結合を含むと想定されている。化学的相互作用という用語は、物理的相互作用、例えば表面間の物理的摩擦と区別されるということを表そうとするものである。
【００４５】
「化学結合」という語は、共有結合（例えば、有機共有結合または無機共有結合）の生成を含むと想定されている。有機共有結合は、これらに限定されないが、水素、ホウ素、炭素、窒素、酸素、ケイ素、リン、硫黄、およびハロゲンを含めて、有機化学の一般的な元素間での共有結合の生成を含むと定義されている。さらに、炭素−ケイ素および炭素−酸素−ケイ素の結合は、有機共有結合と定義され、他方、ケイ素−酸素−ケイ素の結合は、有機共有結合とは定義されない、すなわち、ケイ素−酸素−ケイ素の結合は、無機共有結合と定義されている。
【００４６】
「キャピラリカラム」という用語は、５０〜２０００μｍの範囲の内径（Ｉ．Ｄ．）をもつクロマトグラフィーカラムを表す。
【００４７】
「合体している（ｃｏａｌｅｓｃｉｎｇ）」ならびに、「合体した粒子」という語において使われる「合体した（ｃｏａｌｅｓｃｅｄ）」という用語は、適当な化学的または物理的な方法、例えば加熱により、いくつかの別個の成分が互いに密着して１つの新しい成分となった材料を表すと想定されている。合体したという用語は、例えばベッドを形成して物理的に近接している個別の粒子に集団（この場合、最後に出来上がるものは個別の粒子を含んでいる）と区別されるということを表そうとするものである。
【００４８】
「緻密な材料（ｄｅｎｓｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）」という語は、材料表面の軸方向横断面から見て、ハイブリッド材料と、ハイブリッド材料を隔てる０．５μｍ未満の平均径をもつマクロポアとからなるハイブリッド材料を含むと想定されている。
【００４９】
「変性された」または「変性」という用語は、第２の材料の受け入れ表面の官能基を、例えばコーティングもしくは化学結合（例えば重合）により別の官能基に変換することにより、別の官能基をもつ機能剤を第２の材料上に固定またはコーティングするという特性もしくは特徴を含むと想定されている。
【００５０】
「機能付与基（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｉｎｇ  ｇｒｏｕｐ）」という用語には、クロマトグラフィー固定相に特定のクロマトグラフィー機能を付与する有機の基（例えば、オクタデシル（Ｃ１８）またはフェニルが含まれる）が含まれる。このような機能付与基は、例えば本明細書において開示されているような表面修飾剤（ｓｕｒｆａｃｅ  ｍｏｄｉｆｉｅｒ）に存在し、これらの表面修飾剤は、例えば変性、あるいはコーティングと後の架橋により基部材料（ｂａｓｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）に結合され、基部材料に表面修飾剤の化学的特長を付与する。一実施形態において、このような表面修飾剤は、式、Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒをもち、式中、Ｚ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１〜Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノまたはトリフルオロメタンスルホナートであり；ａおよびｂは、ａ＋ｂ＝３という条件で、それぞれ、０から３の整数であり；Ｒ’は、Ｃ１〜Ｃ６線状、環状もしくは分岐状アルキル基であり；またＲは、機能付与基である。Ｒ’は、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシルまたはシクロヘキシルであり、好ましくは、Ｒ’はメチルである。
【００５１】
機能付与基Ｒには、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エステル、陽イオンもしくは陰イオン交換基、埋め込まれた（ｅｍｂｅｄｄｅｄ）極性官能基、あるいは、埋め込まれた極性官能基を含むアルキルまたはアリール基が含まれ得る。適切な機能付与基Ｒの例には、Ｃ１〜Ｃ３０アルキル（オクチル（Ｃ８）、オクタデシル（Ｃ１８）のようなＣ１〜Ｃ２０、およびトリアコンチル（Ｃ３０）が含まれる）；アルカリール、例えば、Ｃ１〜Ｃ４−フェニル；シアノアルキル基、例えば、シアノプロピル；ジオール基、例えば、プロピルジオール；アミノ基、例えば、アミノプロピル；埋め込まれた極性基（例えば米国特許第５３７４７５５号（この特許は参照を通じて本明細書に組み込まれる）に開示されているようなカルバメート官能基）をもつアルキルまたはアリール基；が含まれる。このような基には、次の一般式のものが含まれ、
【００５２】
【化１】
0005459933.tif 000002
式中、ｌ、ｍ、ｏ、ｒおよびｓは０または１であり、ｎは０、１、２または３であり、ｐは０、１、２、３または４であり、ｑは０から１９の整数であり；Ｒ３は、水素、アルキル、シアノおよびフェニルからなる群から選択され；また、Ｚ、Ｒ’、ａおよびｂは上で定義された通りである。好ましくは、カルバメート官能基は下に示される一般式をもち：
【００５３】
【化２】
0005459933.tif 000003
式中、Ｒ５は、例えば、シアノアルキル、ｔ−ブチル、ブチル、オクチル、ドデシル、テトラデシル、オクタデシルまたはベンジルであり得る。有利には、Ｒ５はオクチル、ドデシル、またはオクタデシルである。
【００５４】
「複素環式基」という用語には、環内の１個または複数の原子が炭素以外の元素、例えば、窒素、硫黄、または酸素である閉じた環構造が含まれる。複素環式基は、飽和であっても不飽和であってもよく、ピロールおよびフランのような複素環式基は芳香属性をもち得る。それらには、キノリンおよびイソキノリンのような縮合環構造が含まれる。複素環式基の他の例にはピリジンおよびプリンが含まれる。複素環式基はまた、１個または複数の構成原子の位置で、例えば、ハロゲン、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルコキシ、低級アルキルチオ、低級アルキルアミノ、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、−ＣＦ３、−ＣＮなどにより置換されていてもよい。適切な複素芳香族および複素脂環式の基は、通常、１から３個の独立した、もしくは縮合した環をもち、１個の環当たり３から約８員で、１個または複数のＮ、ＯもしくはＳ原子を有し、例えば、クマリニル、キノリニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジル、フリル、ピロリル、チエニル、チアゾリル、オキサゾリル、イミダゾリル、インドリル、ベンゾフラニル、ベンゾチアゾリル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニル、ピペリジニル、モルホリノおよびピロリジニルであろう。
【００５５】
「ハイブリッド」、すなわち、「無機／有機ハイブリッド材料」もしくは「無機／有機ハイブリッドモノリス」という語において使用される用語には、内部または「骨格」の無機構造の両方に有機官能基が一体化されている無機系構造体が含まれる。ハイブリッド材料の無機部分は、これらに限定されないが、アルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、およびセラミック材料から選択され得る。一実施形態において、ハイブリッド材料の無機部分はシリカである。
【００５６】
親水性−親油性バランス（ＨＬＢ）という語は業界で認められており、界面活性剤の溶解性を特徴付けようとするものである。この値は当業者に、所定のエマルジョンにおいてどの界面活性剤を使用すべきか決める指針となる。ＨＬＢ値＜１０（あるいは、利用者の基準に応じて、３〜６）の界面活性剤では、水よりもオイルに対する親和性があり、その結果、油相において水滴が形成される傾向がある。ＨＬＢ値＞１０（あるいは、８〜１３）の界面活性剤では、この逆が正しく、それらは、オイルよりも水に対する親和性があり、その結果、水相において油滴が形成される傾向がある。特定の実施形態において、ＨＬＢ値は、代表的に、０から約１５の範囲であるが、６０のように大きいこともあり得る。ＨＬＢ値は、正確な値よりも相対値を与える、様々な方法により得られ得る。
【００５７】
本明細書では、「材料」という用語は、１つの塊として形成された３次元コポリマーを含むと想定されている。一実施形態において、本発明の材料は、望みの形状のモールドに前駆体を投入することにより調製される。本発明の材料には、これらに限定されないが、モノリスもしくは非モノリス材料のようなポリマー材料、例えば、粒子、多孔度の低いコポリマー、あるいは、相互に連結したポア構造をもたない多孔性コポリマーが含まれる。
【００５８】
「マクロポア」という用語は、クロマトグラフィーで有用な流量で、低い抵抗で、材料を通して液体が直接流れることを可能にする材料のポア、もしくは材料を貫くチャネルを含むと想定されている。例えば、本発明のマクロポアは、これらに限定されないが、約０．０５μｍより大きいポア径をもつポア、約０．１μｍから約１０μｍの範囲のポア径をもつポア、約０．５μｍから約５μｍの範囲のポア径をもつポア、および、約０．８μｍから約４μｍの範囲のポア径をもつポアを含むと想定されている。クロマトグラフィーに使用される本発明の材料におけるマクロポアの大きさの選択は、少なくともカラムの背圧と効率に基づいて解析され得ることが理解されるべきである。マクロポアの大きさが小さすぎると、クロマトグラフィーで使用するにはカラムの背圧が大きくなりすぎ、一方、マクロポアの径が大きすぎると、カラムはクロマトグラフィーの効率を維持できないであろう。
【００５９】
「最低限に水に可溶」という語は、起こそうとする反応が前に進むのに十分なだけは少なくとも可溶のままである化合物の能力を含むと想定されている。特定の実施形態において、「最低限に可溶」という語は、かろうじて可溶と完全に可溶の間の溶解性の範囲を含むと想定されている。溶解性は、例えば、熱もしくはさらなる試薬を用いることにより引き起こされる溶解性を含むと理解されるべきである。特定の実施形態において、２，２’−アゾビス（イソブチルロニトリル）は、最低限に水溶であると、当業者により了解されるであろう。
【００６０】
「モノリス」という用語は、１つの塊において相互に連結した連続ポア構造をもつ多孔性の３次元材料を表す。モノリスという用語は、充填されてベッドを形成する個別の粒子の集団（この場合、最後に出来上がるものは個別の粒子を含む）と区別されるということを表そうとするものである。モノリスという用語はまた、相互に連結に連結したポア構造をもたない、多孔度が低い３次元ポリマーまたは多孔性３次元ポリマーと区別されるということを表そうとするものである。一実施形態において、本発明のモノリスは、望みの形状のモールドに前駆体を投入することにより調製される。別の実施形態において、モノリスは、合体した粒子を含む。さらに別の実施形態において、モノリス材料はクロマトグラフィー使用され得る、すなわち、そのモノリスはクロマトグラフィーで有用な材料、例えば、クロマトグラフィーカラムである。
【００６１】
「ナノフェーズ（ｎａｎｏｐｈａｓｅ）」という用語は、分子レベルでの相分離に基づいて形成された、有機または無機の相の集まりを表す。本発明の特定の実施形態において、分子レベルでの相分離は、重合／ゾル−ゲル反応によるハイブリッドモノマーおよび無機モノマーの同時反応で生じる。図１は、有機および無機のナノフェーズの生成に至る、本発明の重合／ゾル−ゲル反応を図式的に示したものである。
【００６２】
「重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）」という語は、無機ナノフェーズ（例えば、重合したシロキサン）により囲まれた重合した有機ナノフェーズを含むハイブリッドコンポジット材料を表し、これらのナノフェーズは独立した反応、例えば重合とゾル−ゲル反応により独立に形成され、有機および無機のナノフェーズは、ハイブリッドモノマーによる化学結合の生成により、例えば、無機モノマーへの例えばハイブリッドモノマー無機相の縮合と、有機相の重合（例えばラジカル重合）により、相互に連結しており、こうして、ハイブリッド材料は多数の表面支持骨格官能基をもって生成する。
【００６３】
「重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応」という語は、同時に起こる重合反応とゾル−ゲル反応とを用いるハイブリッド材料の調製手法を表し、有機および無機のナノフェーズは、ハイブリッドモノマーとの相互作用による化学結合の生成により、例えば、無機モノマーへの例えばハイブリッドモノマー無機相の縮合と、有機層の重合（例えばラジカル重合）により、相互に連結しており、こうしてハイブリッド材料は生成する。特定の実施形態において、これらの材料は、テトラアルコキシシラン、例えば、テトラメトキシシランと、重合性の有機シラン、例えば、（３−メタクリルオキシプロピル）トリメトキシシランとの混合物から製造され、この有機シランは、最低限に水に可溶（例えば、重合した支持骨格ナノコンポジットを生成するのに十分なだけ）である（すなわち、重合性の基がこの溶解性に影響を及ぼすであろう）。例えば、出発シランは水に対する限られた溶解性をもつ。ＳｉＯＲ結合はＳｉＯＨに加水分解され、生成するＳｉＯＨモノマーは実質的に水に可溶である。
【００６４】
「重合」という用語は、小さい分子の結合もしくはカップリングの結果、より大きい分子を生成する過程を表す。当業者は、「重合」という用語が、様々な重合度の範囲、すなわち、１回の反応（例えば、２個の分子が反応して２量体を生成する）から、複数の反応（例えば、多数の分子が反応して高分子を生成する）に渡る範囲を含むと想定されていることを了解するであろう。
【００６５】
「支持骨格官能基」という語は、第２の材料（例えば閉じ込め容器（ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ  ｖｅｓｓｅｌ））の表面と化学的に相互作用できるので、ＰＳＮ材料を第２の材料に固定し、それに対して動けなくすることができる例えば有機シランの有機官能基のような官能部分を表す。本発明の特定の実施形態において、前記官能部分は、「重合性の基」であり、それには、これらに限定されないが、ビニル、アクリレート、メタクリレート（例えば、３−メタクリルオキシプロピル）、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン（例えば、スチリルエチル）、ジビニルベンゼン、イタコネート、フマラート、アルキン、およびこれらの組合せが含まれる。当業者は、支持骨格官能基が選択された反応条件に応じて様々な度合いで重合反応の間に消費されるであろうということ、また、上で列挙された官能基は、未反応もしくはモノマーの状態で供用されることを理解するであろう。
【００６６】
「第２の材料」という語は、ＰＳＮ材料を受け入れることができる表面をもつどのような第２の材料も含むと想定されている。
【００６７】
「表面修飾剤」という語は、クロマトグラフィーの固定相に特定のクロマトグラフィーの機能を付与する機能付与基を含むと想定されている。本明細書において開示されているような表面修飾剤は、例えば、変性、あるいはコーティングと後の架橋により基部材料に結合され、基部材料に表面修飾剤の化学的特性を付与する。
【００６８】
「壁との付着性」という語は、材料（例えばＰＳＮ材料）の性質を表し、その性質がある場合には、材料は、その材料と第２の材料（例えば、キャピラリカラムの内壁）との間の十分な化学的相互作用を持っているので、追加の要因（例えば、クロマトグラフィー分離において材料を使用している間）の下にその材料が置かれた際にその化学的相互作用は保持される。特定の実施形態において、ＰＳＮ材料は、ＰＳＮ材料と第２の材料（例えば、クロマトグラフィーカラム）との間の流路を最少化もしくは排除するのに十分な壁との付着性を持ち、前記流路は、クロマトグラフィーカラムにおける分離効率にとって悪影響があるであろう。
【００６９】
Ｉ．材料の組成
一態様において、本発明は、第２の材料の表面と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含み重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備えるハイブリッド無機／有機材料を提供する。前記ハイブリッド材料は、有機官能基が内部または「骨格」の無機構造体の両方に一体化された無機系構造体を含み、無機の部分は、これらに限定されないが、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、セラミック、酸化スズ、およびこれらの組合せから選択される。
【００７０】
特定の実施形態において、ハイブリッド材料の有機官能基は、少なくとも一部は、無機および有機の成分の両方を含む（すなわち、ケイ素−酸素結合と炭素−ケイ素結合の両方が１つのモノマー単位に存在することに関係付けられる）ハイブリッドモノマー、例えば有機シラン（例えばオルガノアルコキシシラン）に由来する。特定の実施形態において、有機シランは、式、Ｒ２Ｓｉ（ＯＲ１）３もしくはＲ６［Ｓｉ（ＯＲ１）３］ｍのオルガノアルコキシシランであり、式中、Ｒ２は、スチリル、ビニル、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジビニルベンゼン、イタコネート、フマラート、置換もしくは無置換Ｃ１〜Ｃ１８のアルケニレン、アルキニレンまたはアリーレン、あるいはこれらの組合せであり；Ｒ１はＣ１〜Ｃ４アルキル部分であり；Ｒ６は、２個以上のケイ素原子に架橋結合している置換もしくは無置換Ｃ１〜Ｃ１８のアルケニレン、アルキニレンまたはアリーレン部分であり；また、ｍは２以上の整数である。特定の実施形態において、Ｒ２は、ビニル、メタクリルオキシプロピル、メタクリルアミドプロピル、またはスチリルエチルであり、Ｒ１は、メチルまたはエチルであるか、あるいは、Ｒ６が、架橋結合している、Ｎ，Ｎ−ビス（プロピレン）アクリルアミド基であり、ｍ＝２であり、Ｒ１はエチルまたはメチルである。本発明の具体的実施形態において、有機シランは、（３−メタクリルオキシプロピル）トリメトキシシランである。特定の実施形態において、有機シランは、最低限に、例えば、重合した支持骨格ナノコンポジットを生成するのに十分なだけ、水に可溶である。
【００７１】
一実施形態において、ＰＳＮは、ハイブリッド有機／無機モノマー（例えば有機シラン）と、無機モノマー（例えばシランモノマー）との反応生成物である。具体的実施形態において、ＰＳＮは、テトラアルコキシシランと、少なくとも１つの重合性の基（例えば、３−メタクリルオキシプロピルまたはスチリルエチル）を含む有機シランとの反応生成物である。
【００７２】
一実施形態において、テトラアルコキシシランは、式、Ｓｉ（ＯＲ１）４（Ｒ１はＣ１〜Ｃ３アルキル部分である）をもち、例えば、テトラメトキシシランまたはテトラエトキシシランである。特定の実施形態において、有機シランおよび／またはテトラアルコキシシランは、最低限に、例えば、重合した支持骨格ナノコンポジットを生成するのに十分なだけ、水に可溶である。特定の実施形態において、（３−メタクリルオキシプロピル）トリメトキシシランとテトラメトキシシランは、１：４（体積：体積）の比で存在する。
【００７３】
ハイブリッド無機／有機材料は、材料の性質が実質的に影響を受けない限り、当業者によく知られている方法（例えばモールド成形）により、どのような形状にも成形され得る。本発明の一実施形態において、ハイブリッド無機／有機材料は、多孔性のハイブリッド無機／有機モノリス、例えばキャピラリモノリスである。本発明のモノリスでは、当技術分野において知られているキャピラリモノリスに比べて、これらに限定されないが、壁との付着性（すなわち、キャピラリ壁との付着性）の向上、収縮に対する耐性の向上、および、機械的安定性の向上を含めて、性質の向上がある。
【００７４】
本発明の特定の実施形態において、重合性の有機基はシリカ骨格の中に埋め込まれており、このために大きな表面シラノール濃度（すなわち、クロマトグラフィーで利用可能な多数のシラノール）を有し、クロマトグラフィーで利用可能もしくは有用な有機基を本質的にまったくもたないモノリスが生成する。これらのモノリスのモノリス骨格は、有機の部分が無機シリカの網目の中に埋め込まれている有機−無機ナノコンポジットからなる。この手法により、収縮に対する耐性が向上し、また、有機溶剤に曝された際の収縮および膨潤に対する耐性が良好なモノリスが得られる。特定の実施形態において、シリカ骨格／支持骨格の収縮は、有機の含量を大きくすることにより最小化されるであろう。こうして、この反応方法を用いて、５０μｍを超える（例えば、１〜２ｍｍ）ＩＤをもつモノリスカラムを、ｉｎ−ｓｉｔｕに調製することができる。
【００７５】
別の実施形態において、重合した有機相は、クロマトグラフィーで利用可能であり、多孔性表面の疎水性を変えるので、クロマトグラフィー分離での新規な選択性を生み出す。特定の実施形態において、有機相がクロマトグラフィーで利用可能である度合いは、ＰＳＮ材料をクロマトグラフィーカラムの内部表面に固定する際に支持骨格官能基が消費される度合いに応じて決まる。特定の実施形態において、未重合の支持骨格官能基は、直接（例えばメタクリレート基）、もしくは間接的に（例えば、加水分化されたメタクリレート基）、クロマトグラフィーで利用可能な有機相となる。この重合反応は、クロマトグラフィーでの望みの選択性を生み出すように制御され得る。
【００７６】
本発明によれば、ＰＳＮは、第２の材料（例えば、閉じ込める容器）と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含んでいるので、ＰＳＮ材料を第２の材料に固定することができる。本発明の特定の実施形態において、支持骨格官能基は、「重合性の基」であり、それには、これらに限定されないが、ビニル、アクリレート、メタクリレート（例えば、３−メタクリルオキシプロピル）、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン（例えば、スチリルエチル）、ジビニルベンゼン、イタコネート、フマラート、アルキン、およびこれらの組合せが含まれる。
【００７７】
本発明によりもたらされる特性の向上、例えば、壁との付着性の向上および／または収縮に対する耐性の向上は、閉じ込め容器の壁にポリマーを固定する支持骨格官能基の結果である。当業者は、支持骨格官能基が重合反応の間に相当消費されるであろうということ、また、上で列挙された官能基は未反応もしくはモノマーの状態で供用されることを理解するであろう。
【００７８】
本発明によれば、第２の材料は、ＰＳＮ材料を受け入れることができる表面をもついずれかの材料である。特定の実施形態において、第２の材料は、ＰＳＮ材料を支える包接体（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）となる閉じ込め容器である。第２の材料、例えば閉じ込め容器は、ＰＳＮ材料調製の最初の反応容器として使用されるか、あるいは、ＰＳＮ材料は第２の材料とは独立に調製され、次に、ＰＳＮ材料が第２の材料と相互作用できるように、第２の材料（例えば、第２の閉じ込め容器）に移されてもよい。
【００７９】
一実施形態において、閉じ込め容器が反応容器として使用され、そのため化学結合（例えば共有結合）のような化学的相互作用は、ＰＳＮ材料の重合中に、生成しているＰＳＮ材料と第２の材料との間に起こる。別の実施形態において、ＰＳＮ材料は、後に第２の材料（例えば第２の閉じ込め容器）に移され、化学結合（例えば共有結合）のような化学的相互作用は、さらなる化学処理、例えば、架橋剤の添加、ラジカル重合反応の光開始、またはヒドロシリル化反応のためのシドロシリル化触媒の添加により起こる。本発明のＰＳＮ材料に利用され得る閉じ込め容器には、これらに限定されないが、クロマトグラフィーカラム、例えば、キャピラリカラム（例えば、溶融シリカキャピラリカラム）、ガラスライナー付きスチールカラム、ラジアルコンプレッションカラム、トラップカラム、マイクロ流体デバイス、マイクロチップ、センサ、電子回路、固相抽出（ＳＰＥ）デバイス（例えば、小型ＳＰＥデバイス）、およびオンカラムフリット（ｏｎ−ｃｏｌｕｍｎ  ｆｒｉｔ）が含まれる。
【００８０】
特定の実施形態において、第２の材料はそれ自体に、ナノコンポジットと相互作用するのに適する官能基をもっている。別の実施形態において、第２の材料の表面は、固定する官能基をもつように変性される、あるいは、処理されて固定する官能基をもつようになる。
【００８１】
固定する官能基と支持骨格官能基は共重合可能であり、支持骨格官能基および固定する官能基の共重合の結果として共有結合が生成する。一実施形態において、この重合は、ラジカル開始剤（これらに限定されないが、２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩、４，４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）、過硫酸カリウム、および過酢酸が含まれる）により開始され得る。さらに、ラジカル開始剤は、少なくとも最低限に可溶、例えば最低限に水に可溶である。
【００８２】
特定の実施形態において、本発明は、シラノール官能基の相互作用、例えば、第２の表面のシラノールとＰＳＮ材料のシラノールとの間の化学結合を含む（すなわち、シリカゾルのＳｉ−ＯＨ基と反応して、ゲル化しているモノリスとキャピラリ壁との間に架橋シロキサンを生成するシラノールを含むガラスキャピラリ表面）。しかし、化学的相互作用が複数のシラノール官能基の相互作用である特定の実施形態において、この相互作用は他の（複数の）化学的相互作用、（例えば有機の化学結合を生成する重合による）例えば化学結合と組み合わさっていることが理解されるべきである。特定の他の実施形態において、化学的相互作用は、複数のシラノール官能基の相互作用ではない。
【００８３】
別の態様において、本発明は、本明細書において下に記載される重合／ゾル−ゲル反応により調製されるコンポジット材料であるＰＳＮを提供する。例えば、一実施形態において、ＰＳＮ材料の調製は以下のステップを含む：
ａ）２種以上のモノマーの反応によりゾル−ゲルを生成させるステップ；
ｂ）重合反応を開始させるステップ；および
ｃ）重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応により前記モノマーを反応させるステップ。
【００８４】
特定の実施形態において、ＰＳＮの調製は、ｄ）前記材料のポア構造を修飾するステップ；をさらに含み得る。本発明の多孔性の無機／有機ハイブリッド材料は、前記、また下のセクションＩＩにおいてさらに記載される方法により、さらなる修飾なしに調製されたままで使用され得る。
【００８５】
別法として、本発明のハイブリッド材料は、１つまたは複数の処理により、例えば、化学的処理（例えば、こうして調製された材料の表面官能基の変性；物理的性質に影響を及ぼす添加剤、例えば、界面活性剤もしくは溶剤（例えばトルエン）のようなポロゲン（ｐｏｒｏｇｅｎ）をＰＳＧ反応に組み入れること）；物理的処理（例えば水熱処理）；あるいは、いくつかの処理の組合せ；により、さらに修飾され得る。
【００８６】
化学的処理
Ａ．添加剤の組み入れ
一実施形態において、本発明の材料（例えばモノリス材料）のポア構造は、界面活性剤、あるいは様々な界面活性剤の組合せをＰＳＧ反応にさらに含めることにより、修飾される。具体的な実施形態において、界面活性剤あるいは界面活性剤の組合せは、少なくとも１種の非イオン界面活性剤を含む。例示的な非イオン界面活性剤には、これらに限定されないが、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールのブロックコポリマーとからなる界面活性剤、アルキルフェノキシポリエトキシエタノールからなる界面活性剤、ならびにポリエチレングリコール、例えば、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ  Ｆ３８が含まれる。特定の実施形態において、界面活性剤あるいは界面活性剤の組合せは、親水性−新油性バランスが約０から６０、例えば約１０から５０、例えば約２０から４０、例えば３０から４０の範囲、例えば約３３である界面活性剤から選択される。
【００８７】
界面活性剤は、重合／ゾル−ゲル反応中、材料表面の水および酸／塩基触媒の濃度を増加させると考えられる。本発明の材料の表面構造を調節するために界面活性剤を使用することにより、反応全体を通して生成しているポリマー材料が安定化され、不均一なモルフォロジーが最少化もしくは抑制される。
【００８８】
Ｂ．表面修飾
調製方法は、本発明の材料（例えば、本発明のモノリス材料）を表面修飾することをさらに含み得る。本発明のハイブリッド材料は、有機基とシラノール基の両方を持ち、それらは、表面修飾剤によりさらに置換もしくは変性され得る。
【００８９】
本発明の一実施形態において、多孔性の無機／有機ハイブリッド材料の表面有機基は、後のステップにおいて、修飾剤と材料の有機基との間での有機共有結合の生成により変性もしくは修飾され、この場合、この材料は第２の材料と相互作用することができるように、十分な支持骨格官能基を持ち続ける。別法として、ハイブリッドシリカの表面シラノール基は、例えば、オルガノトリハロシラン（例えば、オクタデシルトリクロロシラン）、あるいは、ハロポリオルガノシラン（例えば、オクタデシルジメチルクロロシラン）と反応することにより、シロキサン有機基に変性される。別法として、ハイブリッドシリカの表面有機基およびシラノール基のいずれも変性される。
【００９０】
特定の実施形態において、シラノール基は、式、Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒをもつ化合物により表面修飾され、式中、Ｚ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１〜Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノまたはトリフルオロメタンスルホナートであり；ａおよびｂは、ａ＋ｂ＝３という条件で、それぞれ、０から３の整数であり；Ｒ’はＣ１〜Ｃ６の線状、環状もしくは分岐状のアルキル基であり；また、Ｒは機能付与基である。Ｒ’は、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシルもしくはシクロヘキシルであり、好ましくは、Ｒ’はメチルである。さらなる実施形態において、有機基は、同じように機能付与され得る。
【００９１】
一実施形態において、ハイブリッド材料の有機基は、表面修飾剤と反応して有機共有結合を生成する。修飾剤はまた、有機およびポリマーの化学においてよく知られているいくつかの機構（これらに限定されないが、求核、親電子、付加環化、ラジカル、カルベン、ニトレン、および炭素陽イオンの反応が含まれる）により、材料の有機基に有機共有結合を生成し得る。
【００９２】
一実施形態において、表面修飾剤は、オルガノトリハロシラン、例えば、オクチルトリクロロシランまたはオクタデシルトリクロロシランであり得る。さらなる実施形態において、表面修飾剤は、ハロポリオルガノシラン、例えば、オクチルジメチルクロロシランまたはオクタデシルジメチルクロロシランであり得る。特定の他の実施形態において、表面修飾剤は、オクタデシルジメチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノシランである。
【００９３】
別の実施形態において、ハイブリッドシリカ材料の表面はまた、ポリマーによるコーティングにより表面修飾され得る。ポリマーコーティングは文献において知られており、一般に、支持体へのポリマー層の化学結合の無い、表面物理吸着モノマーの重合または縮重合（タイプＩ）、支持体へのポリマー層の化学結合の有る、表面物理吸着モノマーの重合または縮重合（タイプＩＩ）、支持体への物理吸着プレポリマーの固定化（タイプＩＩＩ）、および支持体表面への予め合成したポリマーの化学吸着（タイプＩＶ）により行われる（１１）。上に記載されたように、ポリマーによるハイブリッド材料のコーティングは、本発明において記載されている様々な表面修飾と共に用いられ得る。
【００９４】
さらに、本発明の材料の表面は、有機基に対して反応性である試薬と反応させることにより変性され得る、残留有機基を含み得る。例えば、粒子上のビニル基（例えば、未反応メタクリレート基）を、臭素（Ｂｒ２）、水素（Ｈ２）、ラジカル、成長ポリマーラジカル中心、ジエンなどのような、オレフィンと反応性のある様々な試薬と反応させることができる。別の実施形態において、材料上のヒドロキシル基を、イソシアネート、カルボン酸、カルボン酸塩化物、および、下に記載されている反応性オルガノシランのような、アルコールと反応性のある様々な試薬と反応させることができる。このタイプの反応は文献においてよく知られており、例えば、Ｍａｒｃｈ，Ｊ．著「Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」（３版、Ｗｉｌｅｙ、ニューヨーク、１９８５年）；Ｏｄｉａｎ，Ｇ．著「Ｔｈｅ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ」（２版、Ｗｉｌｅｙ、ニューヨーク、１９８１年）を参照。これらの文献は参照を通じて本明細書に組み込まれる。さらに、（メタクリレート）重合反応の度合いの調節を利用して、有機官能基に反応する試薬により変性される、多くの、または少ない有機基を供給することができる。
【００９５】
さらに、本発明の材料の表面は、反応性有機シランと反応することにより変性され得るシラノール基を含む。ハイブリッド材料の表面変性は、標準的な方法、例えば、有機溶剤中、高温でのオクタデシルトリクロロシランまたはオクタデシルジメチルクロロシランとの反応により実施され得る。通常、トルエンまたは塩化メチレンのような有機溶剤がこの反応で用いられる。ピリジンまたはイミダゾールのような有機塩基が反応混合物に加えられて反応を触媒する。次に、この反応の生成物は、メタノール、水、トルエン、塩化メチレン、および／またはアセトンのような１種または複数の溶剤で洗われ、さらに、減圧下に約８０℃から１００℃で約１６時間乾燥されることもある。さらに、得られるハイブリッド材料を、トリメチルクロロシランのような短鎖シランと反応させて、前記と同様の手順を用いることにより、残っているシラノール基をエンドキャップすることができる。
【００９６】
Ｃ．水熱処理
加えて、例えば、ＰＳＧ反応の間に形成されたシロキサンポリマー網目のさらなる縮合、ならびに、ポア構造の表面からのケイ酸シリケートの溶解、また同表面へのそれらの再析（ｒｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により材料のポア構造を改善するために、本発明の材料（例えば、本発明のモノリス材料）に、さらに水熱処理を行ってもよい。特に、この処理は、重合により固体状態となった後に適用できるであろう。一実施形態において、水熱処理は、昇温して、または高温で、例えば１２０℃で、塩基性溶液中で行われる（すなわち、水熱処理はキャピラリ中で行われる）。水熱処理のｐＨ範囲は、約６〜１２、例えば約８〜１１、例えば約９〜１０である。次に、モノリス材料は、水で洗われ、その後、溶剤交換され（例えば、メタノール、エタノール、アセトニトリル、またはテトラヒドロフランにより）、その後、室温、例えば約２０〜２５℃で乾燥される。次に、材料は、真空下に一夜、約２５〜１２０℃、好ましくは約７０℃で乾燥される。
【００９７】
一実施形態において、縮合は、塩基、例えばアンモニアにより触媒される。特定の実施形態に置いて、アンモニアは、尿素または適切な有機アミドの高温熱分解により生成される。
【００９８】
水熱処理後のハイブリッド材料の表面は、水熱処理により修飾されていないハイブリッド材料に対する前記修飾と同様の仕方で修飾され得る。例えば、続くステップにおいて、ハイブリッド材料の表面有機基は、場合によっては、モノリス材料の有機基および／またはシラノール基と修飾剤との間での共有結合の生成により修飾され、また、場合によっては、やはり前記のように、ポリマーによるコーティングもまた行われ得る。
【００９９】
ＩＩ．調製方法
関連する態様において、本発明は、重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備えるハイブリッド無機／有機材料の調製方法を提供し、この方法は、
ａ）２種以上のモノマーの反応によりゾル−ゲルを生成させるステップ；
ｂ）重合反応を開始させるステップ；および
ｃ）重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応により前記モノマーを反応させるステップ；
を含み、こうしてハイブリッド無機／有機モノリスが調製され、このモノリスは、第２の材料の表面と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含んでいる。特定の実施形態において、この方法は、さらに、（ｄ）前記材料のポア構造を修飾するステップ；を含む。前記のように、得られるＰＳＮ材料は、後で、第２の材料（例えば、第２の閉じ込め容器）に移されてもよく、化学結合（例えば共有結合）のような化学的相互作用は、さらなる化学処理（例えば、架橋剤の添加、ラジカル重合反応の光開始、またはヒドロシリル化反応のためのヒドロシリル化触媒の添加）により起こる。
【０１００】
別法として、本発明は、クロマトグラフィーカラム、例えばキャピラリカラム（例えば、溶融シリカキャピラリカラム）内に、ｉｎ  ｓｉｔｕに、ハイブリッド無機／有機モノリスを調製する方法を提供する。この方法は、
前記クロマトグラフィーカラムの内部表面に、固定する官能基を生成させること；および
前記クロマトグラフィーカラムの内側に、前記表面の前記固定する官能基と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含み重合した支持ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備えるハイブリッド無機／有機モノリスを形成すること；
を含み、前記モノリスは、
ａ）２種以上のモノマーの反応によりゾル−ゲルを生成させるステップ；
ｂ）重合反応を開始させるステップ；および
ｃ）重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応により前記モノマーを反応させるステップ；
により形成され、こうして前記支持骨格官能基と前記固定する官能基とが化学的に相互作用して前記表面にモノリスを固定し、その結果、ハイブリッド無機／有機モノリスがクロマトグラフィーカラム内に、ｉｎ  ｓｉｔｕに、調製される。特定の実施形態において、このｉｎ  ｓｉｔｕな方法は、前記ＰＳＮ材料と前記クロマトグラフィーカラムの前記表面との間での共有結合の生成、すなわち、第２の材料への共有結合の生成における多数の支持骨格官能基の消費を含む。
【０１０１】
本発明のこれらの態様によれば、ハイブリッド材料は、重合／ゾル−ゲル（ＰＳＧ）反応を用いて調製される。より詳細には、前記ハイブリッド材料は同時に起こる重合反応とゾル−ゲル反応とを用いて調製され、有機および無機のナノフェーズは、ハイブリッドモノマーとの相互作用による化学結合の生成により、例えば、無機モノマーへの例えばハイブリッドモノマー無機相の縮合と、有機層の重合（例えばラジカル重合）により、相互に連結しており、こうしてハイブリッド材料が生成する。特定の実施形態において、前記材料は、テトラアルコキシシラン（例えば、テトラメトキシシラン）と、重合性の有機シラン（例えば、（３−メタクリルオキシプロピル）トリメトキシシラン）との混合物から製造され、前記有機シランは、最低限は、例えば、重合した支持骨格ナノコンポジットを生成するのに十分なだけは、水に可溶である（すなわち、前記重合性の基は、この溶解性に影響を及ぼす）。
【０１０２】
例示的な一実施形態において、ＰＳＧ反応は、加水分解、例えば酸触媒加水分解（例えば酢酸による）と、ハイブリッドモノマーおよび無機モノマー（例えば、テトラメトキシシランと、（３−メタクリルオキシプロピル）トリメトキシシランのような重合性有機シランとの混合物）のゆっくりとした縮合で始まり、低温（例えば、約０℃からほぼ室温（例えば約２０〜２５℃）までの範囲の温度）、低ｐＨ（例えば、約２〜３）で進行し、低分子量オリゴマーの混合物を生成する。次のステップにおいて、重合反応が開始される（例えばラジカルにより開始される）。特定の実施形態において、ラジカル開始反応は、高めの温度で起こる（例えば、室温を超える、例えば６０〜６５℃）。次に、生成したオリゴマーは重合し（例えばラジカル連鎖反応により）、同時に、さらに縮合して重合したゾル−ゲルを生成する（図１に示されている）。さらに、この重合性の基（図１Ａにおいて、化学構造と概形の両方で示されている）は、さらなる集合性の基と反応するか、あるいは、第２の材料の表面との（例えば、クロマトグラフィーカラムの内側表面上の固定する官能基との）反応で停止し得る。重合／ゾル−ゲル反応の生成物の単純化された例が、図１Ｃおよび１Ｄにおいて、ＰＳＮ材料の内部の横断面ブロックとして示されている（すなわち、第２の材料への重合は描かれていない）。しかし、図１は、本発明の範囲を限定しようとするものではない。
【０１０３】
ＰＳＧ反応は、重合とゾル−ゲル反応とが同時に起こるような温度、例えば、６５℃で実施され、ハイブリッド無機／有機材料（例えばＰＳＮ材料）を調製するのに十分な時間、実施される。特定の実施形態において、重合は、ラジカル開始剤、例えば、最低限に水に可溶である開始剤、例えば、２，２’−アゾビス（イソブチロニトリル）、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩、４，４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）、過硫酸カリウム、または過酢酸により開始される。本発明の特定の実施形態において、ゾル−ゲル反応は尿素の存在下に行われる。
【０１０４】
ＩＩＩ．デバイス
本発明の多孔性の無機／有機ハイブリッド材料には、分離科学において、多孔性の無機／有機ハイブリッド材料（例えば、本発明のモノリス材料）を含む固定相をもつ、クロマトグラフィーカラム、薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）プレート、濾過膜、マイクロタイタープレート、スカベンジャー担体（ｓｃａｖｅｎｇｅｒ  ｓｕｐｐｏｒｔ）、固相有機合成担体、キャピラリ−ＬＣカラム、ラジアルコンプレッションカラム、トラップカラム、マイクロ流体デバイス、マイクロチップ、センサ、電子回路、小型固相抽出（ＳＰＥ）デバイスおよびオンカラムフリットなどのための材料のような多様な最終用途がある。固定相は、特定のデバイスの要求に応じて、コーティング、含侵、被覆（ｃｌａｄｄｉｎｇ）、包み込み（ｗｒａｐｐｉｎｇ）、あるいは、本発明の調製方法と両立する当技術分野で知られている他の方法によりデバイスに導入され得る。
【０１０５】
こうして、別の態様において、本発明は、
ａ）重合した支持骨格ナノコンポジット材料（ＰＳＮ）を備えるモノリス材料を受け入れることができ、固定する官能基を備える表面；および
ｂ）前記表面の前記固定する官能基と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含み重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備え、前記支持骨格官能基と固定する官能基との間の化学的相互作用により前記表面に固定されているハイブリッド無機／有機モノリス；
を備える分離デバイスを提供する。特定の実施形態において、本発明によるデバイスには、クロマトグラフィーカラム、例えば、ガラスライナー付スチールカラム、キャピラリカラム、薄層プレート、濾過膜、試料洗浄デバイス、およびマイクロタイタープレートが含まれる。
【０１０６】
特定の実施形態において、前記分離デバイスは、溶融無機キャピラリカラムであり、この無機部分は、これらに限定されないが、シリカ、アルミナ、酸化ジルコニウム、酸化チタン、セラミック、酸化スズ、およびこれらの組合せである。
【０１０７】
特に利点のある実施形態において、本発明は、
ａ）重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）材料を含むモノリスを受け入れることができ、固定する官能基を備える、円柱状内部表面をもつクロマトグラフィーカラム；および
ｂ）前記表面の前記固定する官能基と化学的に相互作用できる支持骨格官能基を含み重合した支持骨格ナノコンポジット（ＰＳＮ）を備え、前記支持骨格官能基と固定する官能基との間の化学的相互作用により前記表面に固定されているハイブリッド無機／有機モノリス；
を備えるクロマトグラフィーカラム、例えばキャピラリカラム（例えば溶融シリカキャピラリカラム）を提供する。
【０１０８】
特定の実施形態において、本発明のデバイスはクロマトグラフィーカラム、例えばキャピラリカラム（例えば溶融シリカキャピラリカラム）であり、このキャピラリカラムの内部表面は重合性の固定する官能基をもつように変性されている。本発明の特定の実施形態において、キャピラリカラムの内径（Ｉ．Ｄ．）は、約５０μｍを超え、例えば約１００μｍを超え、例えば約１５０μｍを超え、例えば約２００μｍを超え、例えば約２５０μｍを超え、例えば約５００μｍを超え、例えば約１．０ｍｍを超え、例えば約２ｍｍを超え、例えば約３ｍｍを超える。特に利点のある実施形態において、クロマトグラフィーデバイスは、ＨＰＬＣにおいて広く使用されているようなクロマトグラフィーカラムである。
【０１０９】
（実施例）
本発明は、多孔性の無機／有機ハイブリッドモノリス材料の調製と、それらの利用を記載する以下の非限定的実施例によりさらに例示される。
【０１１０】
材料
そうではないと指摘されなければ、すべての試薬を購入したままで使用した。当業者は、以下の用品および供給元には同等なものが別に存在し、そのために、下に列挙される供給元は、限定と解釈されるべきでないことを認めるであろう。
【０１１１】
Ｇｅｌｅｓｔ  Ｉｎｃ．（Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ、ペンシルベニア州）：（３−メタクリルオキシプロピル）トリメトキシシラン（ＭＡＰＴＭＯＳ）、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、およびオクタデシルジメチル（ジメチルアミノ）シラン；ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐ．（Ｍｏｕｎｔ  Ｏｌｉｖｅ、ニュージャージー州）：Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ３８；Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ウィスコンシン州）：チオ尿素、アセナフテン、ナフタレン、水酸化ナトリウム；ＤｕＰｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、デラウェア州）：Ｖａｚｏ（登録商標）６４およびＶａｚｏ（登録商標）４４；Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ（Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ニュージャージー州）：尿素、塩化メチレン、メタノール、アセトニトリル、アセトン、トルエン、ピリジン、塩酸および氷酢酸。すべての溶剤はＨＰＬＣグレードであった。水は、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｍｉｌｌｉ−Ｑ（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐ．（Ｂｅｄｆｏｒｄ、マサチューセッツ州））から直接使用した。溶融シリカキャピラリカラム（Ｃａｔ  ＃ＦＳ−１１５、Ｉ．Ｄ．は１５０μｍ、Ｃａｔ  ＃ＦＳ−１５０、Ｉ．Ｄ．は５０μｍ、もしくはこれらと同等のもの）と、すべてのエンドフィッティングおよびユニオン（Ｃａｔ  ＃Ｐ−７６０）は、Ｕｐｃｈｕｒｃｈ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（Ｏａｋ  Ｈａｒｂｏｒ、ワシントン州）製、また、Ｐｏｌｙｍｉｃｒｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｐｈｏｅｎｉｘ、アリゾナ州）製（Ｃａｔ  ＃ＴＳＰ  ５３０６６０、Ｉ．Ｄ．は５２０μｍ、もしくはこれらと同等のもの）であった。圧縮ネジ（ｓｃｒｅｗ）は、Ｗａｔｅｒｓ  Ｃｏｒｐ．（Ｍｉｌｆｏｒｄ、マサチューセッツ州）製であった。
【実施例１】
【０１１２】
Ｈａｒｖａｒｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｍｏｄｅｌ「３３」Ｄｕａｌ  Ｓｙｒｉｎｇｅ  Ｐｕｍｐ（Ｈａｒｖａｒｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｉｎｃ．（Ｈｏｌｌｉｓｔｉｏｎ、マサチューセッツ州）もしくはこれと同等なもの）および１０ｍＬのＰｈａｒｍａｓｅａｌ（登録商標）シリンジ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｐｈａｒｍａｓｅａｌｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ（Ｇｌｅｎｄａｌｅ、カルフォルニア州）もしくはこれと同等なもの）を、キャピラリの充満とパージのステップにおいて用いた。
【０１１３】
溶融シリカキャピラリカラム（長さは約２ｍ）を以下の５つのステップにより処理した：（１）カラムを１ＮのＮａＯＨにより５０μＬ／ｍｉｎの流量で少なくとも５分間パージし、圧縮フィッティングによりシールし、９０℃に１７時間加熱した；（２）カラムを１ＮのＨＣｌ水溶液により５０μＬ／ｍｉｎの流量で少なくとも５分間パージした；（３）カラムを水、アセトン、次に、トルエンにより５０μＬ／ｍｉｎの流量でそれぞれ１０分間洗った（全容積  約５００μＬ、＞カラム容積の１０倍）；（４）カラムに、（３−メタクリルオキシプロピル）トリメトキシシラン（０．５ｍＬ）／ピリジン（０．５ｍＬ）／トルエン（１０ｍＬ）の混合物を、５０μＬ／ｍｉｎの流量で５分間充満させ、カラムの両端をシールし、次に、９０℃のオーブン中で２１時間加熱した；そして、（５）カラムをトルエン、アセトンおよび水により５０μＬ／ｍｉｎの流量でそれぞれ１０分間洗った。
【０１１４】
表面変性の後、２メートルのキャピラリを切断片にして、後の実験に使用され得る複数の短いキャピラリモノリスを作製した。
【実施例２】
【０１１５】
Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ３８（実施例２ａ−０．６２２ｇ、実施例２ｂ−０．５９６ｇ）および尿素（実施例２ａ−０．５１７ｇ、実施例２ｂ−０．５１５ｇ）を室温でガラスバイアル中の５ｍＬの１５ｍＭ酢酸溶液に加えた。窒素ガスによる少なくとも２分間のパージにより溶液から酸素を除去し、その後、Ｖａｚｏ（登録商標）６４（１〜２ｍｇ）を加え、次に、溶液を０℃に冷却した。別のガラスバイアルにおいて、２ｍＬのシラン混合物（４／１（ｖ／ｖ）のＴＭＯＳ：ＭＡＰＴＭＯＳ）を調製し、次に、０℃に冷却した。次に、このシラン混合物をゆっくりと酢酸溶液に加えた。合わせた溶液を０℃で１時間、次に室温（ｒｔ）で１．７５時間攪拌した。
【０１１６】
得られた溶液を、ステップ（１）を２時間で行ったこと以外は実施例１に記載したようにして表面処理した、２つの別個の５０μｍ（Ｉ．Ｄ．）×４０ｍｍ（Ｌ）のキャピラリカラム内に入れた。次に、これらのカラムの両端を２つの圧縮ネジでシールし、オーブン中４５℃で１８．５時間加熱した。
【０１１７】
各カラムの横断面のモノリスモルフォロジーを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（ＪＥＯＬ（Ｐｅａｂｏｄｙ、マサチューセッツ州））により観察し、大多数のマクロポアが０．５μｍを超える直径をもち、収縮してキャピラリ壁から離れていないモノリス材料の生成が示された。
【実施例３】
【０１１８】
実施例２に記載したように、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ３８および尿素を室温で５ｍＬの酢酸溶液に加えた。窒素ガスによる少なくとも２分間のパージにより溶液から酸素を除去し、その後、Ｖａｚｏ（登録商標）６４を加えた。溶液を攪拌し、一定の時間０℃まで冷却し、２ｍＬの０℃のシラン混合物（４／１（ｖ／ｖ）のＴＭＯＳ：ＭＡＰＴＭＯＳ）を酢酸溶液にゆっくりと添加した。合わされた溶液を０℃で所定の時間、次にｒｔでさらなる時間攪拌した。
【０１１９】
得られた溶液を、実施例１に記載したようにして表面処理した、２つの別個の１５０μｍ（Ｉ．Ｄ．）×４０ｍｍ（Ｌ）のキャピラリカラム内に入れた。次に、これらのカラムの両端を２つの圧縮ネジでシールし、オーブン中６５℃で所定の時間、次に、高温（実施例３ａ、ｂ  １２０℃；実施例３ｃ〜ｊ  １０５℃；実施例３ｋ〜ｏ  １１０℃；実施例３ｐ〜ｔ  １２５℃）でさらなる時間加熱した。
【０１２０】
実施例２に記載したように、各カラムの横断面のモノリスモルフォロジーをＳＥＭにより観察した。反応条件に応じて、緻密なモノリス材料（マクロポアの大部分が０．５μｍ未満の直径をもつ）から、緻密でないモノリス材料（マクロポアの大部分が０．５μｍを超える直径をもつ）まで観察され、壁との付着性は様々なレベルであった。これらの生成物を調製するのに使用された試薬の具体的な量と特性データを表１に列挙する。
【０１２１】
実施例３ｋおよび３ｔを２０ｃｍの長さに切断し、Ｅｌｄｅｘ  Ｍｉｃｒｏｐｒｏ  Ｓｙｒｉｎｇｅ  Ｐｕｍｐ（Ｅｌｄｅｘ（Ｎａｐａ、カルフォルニア州）もしくはこれに相当するもの）を用いてメタノールで長時間パージすることによりモノリス構造から界面活性剤を除去した。カラムを、メタノールにより１．０μＬ／ｍｉｎの流量で５日間パージし、その時点で、ＦＴＩＲ分光法（Ｐｏｌａｒｉｓ、ＴｈｅｒｍｏＭａｔｔｓｏｎ（Ｍａｄｉｓｏｎ、ウィスコンシン州）もしくはこれに相当するもの）により測定して、移動相に界面活性剤をまったく検出できなかった。
【０１２２】
表面修飾
実施例９に記載したクロマトグラフィーとしての評価の後（表４参照）、実施例３ｔを塩化メチレンにより１．０μＬ／ｍｉｎで１６時間パージし、次に、オクタデシルジメチル（ジメチルアミノ）シランの塩化メチレン溶液（１／４（ｖ／ｖ））により、１μＬ／ｍｉｎで３時間パージした。表面修飾の後、カラムを塩化メチレンにより１μＬ／ｍｉｎの流量で１６時間パージし、次に、それを、カラム容積の３倍を超える量でパージすることにより、アセトニトリルに換えた。得られた表面修飾後のモノリスを実施例３ｕとし、次にはそれを実施例９に記載したようにして評価した（表４参照）。
【実施例４】
【０１２３】
実施例２に記載したように、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ３８および尿素を室温で５ｍＬの酢酸溶液に加えた。Ｎ２による少なくとも２分間のパージにより溶液から酸素を除去し、その後、Ｖａｚｏ（登録商標）６４を加えた。溶液を攪拌し、一定の時間０℃まで冷却し、２ｍＬの０℃のシラン混合物（４／１（ｖ／ｖ）のＴＭＯＳ：ＭＡＰＴＭＯＳ）を酢酸溶液にゆっくりと添加した。合わされた溶液をｒｔで所定の時間攪拌した。
【０１２４】
得られた溶液を、実施例１に記載したようにして表面処理した、２つの別個の１５０μｍ（Ｉ．Ｄ．）×４０ｍｍ（Ｌ）のキャピラリカラム内に入れた。次に、これらのカラムの両端を２つの圧縮ネジでシールし、６５℃で所定の時間、次に、高温（実施例４ａ〜ｅ  １２０℃；実施例４ｆ〜ｎ  １１０℃）でさらなる時間加熱した。
【０１２５】
実施例２に記載したように、各カラムの横断面のモノリスモルフォロジーをＳＥＭにより観察した。反応条件に応じて、緻密なモノリス材料（マクロポアの大部分が０．５μｍ未満の直径をもつ）から、緻密でないモノリス材料（マクロポアの大部分が０．５μｍを超える直径をもつ）まで観察され、壁との付着性は様々なレベルであった。これらの生成物を調製するのに使用された試薬の具体的な量と特性データを表２に列挙する。
【０１２６】
【表１】
0005459933.tif 000004
【０１２７】
【表２】
0005459933.tif 000005
【０１２８】
【表３】
0005459933.tif 000006
【実施例５】
【０１２９】
Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ３８（０．４２４ｇ）および０．５０３ｇの尿素を、室温でガラスバイアル中の５ｍＬの１５ｍＭ酢酸溶液に加えた。窒素ガスによる少なくとも２分間のパージにより溶液から酸素を除去し、その後、３ｍｇのＶａｚｏ（登録商標）６４を加え、次に、溶液を０℃に冷却した。別のガラスバイアルにおいて、２ｍＬのシラン混合物（４／１（ｖ／ｖ）のＴＭＯＳ：ＭＡＰＴＭＯＳ）を調製し、次に、０℃に冷却した。次に、このシラン混合物をゆっくりと酢酸溶液に加えた。合わされた溶液を０℃で１時間、次に室温（ｒｔ）で１．７５時間攪拌した。
【０１３０】
得られた溶液を、長さ４０ｃｍ（実施例５ａ〜ｂ）または１２０ｃｍ（実施例５ｃ〜ｄ）で、内径１５０μｍ（実施例５ａ〜ｃ）または５２０μｍ（実施例５ｄ）の溶融シリカキャピラリ（実施例１に記載したようにして、５０μＬ／ｍｉｎの流量で５〜７分間前処理されたもの）内に入れた。
【０１３１】
次に、カラムの両端を、圧縮ネジ（実施例５ａ〜ｂ）またはＵｐｃｈｕｒｃｈ  Ｐ７６０圧縮フィッティングおよび１個のＵｐｃｈｕｒｃｈ  Ｐ７６０ユニオン（実施例５ｃ〜ｄ）を用いてシールした。混合されたシランを酢酸溶液に加えた後、２時間、シールしたカラムを室温に保った。次に、カラムを６５℃のオーブン中で２時間加熱し、１２５℃のオーブンに移し、一夜（２０時間）入れておいた。
【０１３２】
次に、カラムをゆっくりと室温まで冷ました。Ｅｌｄｅｘ  Ｍｉｃｒｏｐｒｏ  Ｓｙｒｉｎｇｅ  Ｐｕｍｐ（Ｅｌｄｅｘ（Ｎａｐａ、カルフォルニア州））を用いて、メタノールにより長時間パージすることによって構造体から界面活性剤を除去した。カラムをメタノールにより０．５μＬ／ｍｉｎの流量で６時間、次に、１．０μＬ／ｍｉｎの流量で２０時間パージした。
【０１３３】
実施例２に記載したように、カラムの横断面のモノリスモルフォロジーをＳＥＭにより観察した。緻密でないモノリス材料（マクロポアの大部分が０．５μｍを超える直径をもつ）が観察され、壁との付着が実現されていた。
【実施例６】
【０１３４】
実施例５ａ〜ｄによるカラムのモノリス表面を、以下の手順を用いて表面修飾し、実施例６ａ〜ｄと類似に定義づけた表面修飾したモノリスを作製した。
【０１３５】
０．３２Ｍのオクタデシルメチル（ジメチルアミノ）シランのトルエンまたはテトラヒドロフラン溶液を調製した。Ｅｌｄｅｘ  Ｍｉｃｒｏｐｒｏ  Ｓｙｒｉｎｇｅ  Ｐｕｍｐを用いて、カラムをこの溶液により１μＬ／ｍｉｎの流量でカラム容積の数倍量でパージし、次に、２５℃から５０〜５５℃まで加熱し、５０〜５５℃に１９時間保った。カラムを、Ｈｏｔ  Ｐａｃｋｅｔカラムヒーター（Ｔｈｅｒｍｏ  Ｈｙｐｅｒｓｉｌ−Ｋｅｙｓｔｏｎｅ（Ｂｅｌｌｅｆｏｎｔｅ、ペンシルベニア州）もしくはこれに相当するもの）を用いて加熱した。冷却して、３５℃、１μＬ／ｍｉｎの流量で少なくとも５時間、メタノールによりカラムをパージした。
【実施例７】
【０１３６】
１．０ｍｍ（Ｉ．Ｄ．）×１５０ｍｍ（Ｌ）のホウケイ酸ガラスライナー付きスチールカラム（ＳＧＥ  Ｉｎｃ．（Ａｕｓｔｉｎ、テキサス州）、もしくはこれに相当するもの）を、ステップ（５）において溶剤を６ｍＬずつ用いたこと以外は実施例１に記載したようにして表面処理した。Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ３８（１．２７２ｇ）および尿素（１．５０６ｇ）をガラスバイアルに秤量して入れ、１５ｍＬの３２ｍＭ酢酸溶液に溶かした。窒素ガスによる５分間のパージにより混合物から酸素を除去した後、９ｍｇのＶａｚｏ（登録商標）６４を添加した。混合物を室温で５分間攪拌し、次に、０℃に２３分間冷却した。
【０１３７】
次に、６ｍＬのシラン混合物（４／１（ｖ／ｖ）のＴＭＯＳ：ＭＡＰＴＭＯＳ）を、０℃でゆっくりと前記混合物に加えた。シランを添加した後、混合物を０℃で１．５時間攪拌した。得られた混合物を前記ガラスライナー付きスチールカラム内に入れた。次に、Ｗａｔｅｒｓステンレススチール圧縮プラグを用いてカラムの両端をシールした。混合シランが酢酸溶液に添加された後、２時間、シール後のカラムを室温に保った。カラムを６５℃のオーブン中で２時間加熱し、次に、１２５℃のオーブンに移し、１８時間入れておいた。次に、カラムを室温までゆっくりと冷ました。
【０１３８】
ＨＰＬＣポンプ（Ｍｏｄｅｌ  ５１５、Ｗａｔｅｒｓ  Ｃｏｒｐ、もしくはこれに相当するもの）を用いて、メタノールにより長時間パージすることにより、モノリス構造から界面活性剤を除去した。メタノールによるパージの後、カラムのエンドフィッティングとフリットを除去した。光学顕微鏡（Ｍｏｄｅｌ  Ｃ−Ｐ−Ｓ、Ｎｉｋｏｎ（東京、日本）もしくはこれに相当するもの）により観察したモノリス構造の検査では、モノリスが収縮したという形跡はなかった。
【実施例８】
【０１３９】
Ｖａｓｏ（登録商標）６４をＶａｓｏ（登録商標）４４に置き換えたこと以外は実施例４に記載したようにして、界面活性剤、尿素、およびシランの酢酸溶液を調製した。得られた溶液を、実施例１に記載したように表面処理した、１５０μｍ（Ｉ．Ｄ．）×４０ｍｍ（Ｌ）の複数の別個のキャピラリカラム内に入れた。実施例４に記載したようにして（実施例８では、前記高温は１１０℃であった）、カラムをシールし、加熱し、調べた。これらの生成物を調製するのに使用された試薬の具体的な量と得られた特性データを表３に列挙する。
【実施例９】
【０１４０】
モノリスカラムでの圧力データを、Ｅｌｄｅｘ  ＭｉｃｒｏＰｒｏ  Ｓｙｒｉｎｇｅ  Ｐｕｍｐ（Ｅｌｄｅｘ（Ｎａｐａ、カルフォルニア州）もしくはこれに相当するもの）の圧力変換器を用いて、表面修飾していなモノリスと表面修飾したモノリスについて集めた。Ｋｏｚｅｎｙ−Ｃａｒｍａｎの式に基づいて等価粒径（見かけの粒径）を求めた。粒子充填カラム間隙の多孔度を０．４とすると、モノリス床と同じ透過性になると仮定した。溶剤混合物の溶剤粘度を、Ｃｏｌｉｎ等［Ｈ．Ｃｏｌｉｎ、Ｊ．Ｃ．Ｄｉｅｚ−Ｍａｓａ、Ｇ．Ｇｕｉｏｃｈｏｎ、Ｔ．Ｃｚａｊｋｏｗｓｋａ、Ｉ．Ｍｉｅｄｚｉａｋ、Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．、１６７（１９７８）４１〜６５］のデータに基づいて求めた。純粋な溶剤の溶剤粘度は、「Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｏｎ  ＣＤ−ＲＯＭ（２００２年版、編集主幹：Ｄ．Ｒ．Ｌｉｄｅ、Ｃｈａｐｍａｎ  ＆  Ｈａｌｌ／ＣＲＣ）」から得た。
【０１４１】
等価粒径の測定結果は表４に纏められている。
【０１４２】
【表４】
0005459933.tif 000007
【実施例１０】
【０１４３】
以下の実施例はハイブリッド無機／有機材料の多孔度を例示し、また、クロマトグラフィーの規準、すなわち、効率とテーリング係数（ｔａｉｌｉｎｇ  ｆａｃｔｏｒ）を用いてさらに材料の特性を評価する。
【０１４４】
実験条件
Ｅｌｄｅｘ  ＭｉｃｒｏＰｒｏ  Ｓｙｒｉｎｇｅ  Ｐｕｍｐ（Ｅｌｄｅｘ（Ｎａｐａ、カルフォルニア州）もしくはこれに相当するもの）、Ｖａｌｃｏ内部試料注入装置（Ｖａｌｃｏ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｃｏ．Ｉｎｃ．（Ｈｏｕｓｔｏｎ、テキサス州）もしくはこれに相当するもの）および、２５０ｎＬキャピラリフローセルを装備したＷａｔｅｒｓ  ２４７８  Ｄｕａｌ  λ吸光度検出器（Ｗａｔｅｒｓ  Ｃｏｒｐ．、あるいはこれに相当するもの）を用いて、実験データを得た。クロマトグラフィーパラメータのデータ獲得と決定を、Ｍｉｌｌｅｎｉｕｍ  ３２ソフトウェア（Ｗａｔｅｒｓ  Ｃｏｒｐ．、あるいはこれに相当するもの）を用いて実施した。アセトニトリルと水を４０／６０の体積比で混合した。チオ尿素、ナフタレンおよびアセナフテンをアナライトとして用いた。ポンプを、０．２５と４．０μＬ／ｍｉｎの間の体積流量で運転した。チオ尿素、ナフタレンおよびアセナフテンを、アセトニトリル−水の５５：４５（ｖ／ｖ）混合物に、２０、１００および４００μｇ／ｍｌでそれぞれ溶かした。注入容積は、２０ｎＬであった。ＵＶ検出を２５４ｎｍで実施した。実験は雰囲気温度（２４℃）で行われた。
【０１４５】
実験手順
カラムを注入装置とキャピラリフローセルの入口に直接連結した（３ｕは例外で、Ｉ．Ｄ．が５０μｍの溶融シリカキャピラリに連結した）。クロマトグラフィーとしての評価結果は表５に要約されている。保持されない化合物（チオ尿素）の溶出容積（ｅｌｕｔｉｏｎ  ｖｏｌｕｍｅ）を全カラム容積により割ることにより、全多孔度を計算した。
【０１４６】
【表５】
0005459933.tif 000008
【０１４７】
【表６】
0005459933.tif 000009
【０１４８】
参照による組込み
本明細書において引用されたすべての特許、公開特許出願および他の参考文献の全内容は、参照を通じてそれらの全体がここで明示的に本明細書に組み込まれる。
【０１４９】
等価物
当業者は、単なる通常の実験法を用いて、本明細書に記載されている具体的な手順に対する多数の等価物を認める、あるいは確認できるであろう。このような等価物は、本発明の範囲内にあると考えられており、特許請求の範囲により包含されている。この出願全体を通して引用されたすべての参考文献、登録済み特許、および公開特許出願の内容は、ここで、参照を通じて組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１Ａ】化学構造と概略の形においてハイブリッドモノマーおよび無機モノマーの例を示す図である。
【図１Ｂ】ハイブリッドモノマーおよび無機のモノマーの加水分解とオリゴマー化を概略的に示す図である。
【図１Ｃ】重合した支持骨格ナノコンポジット材料の横断面ブロックを形作るＰＳＧ反応の単純化された図である。
【図１Ｄ】ＰＳＮ材料の拡大図を含む、ＰＳＮ材料の単純化された横断面図である。
【図１Ａ】
0005459933.tif 000010
【図１Ｂ】
0005459933.tif 000011
【図１Ｃ】
0005459933.tif 000012
【図１Ｄ】
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