(57)【要約】  以下の構造の一つを有する多官能性のシリコン化合物：【化１】2007510644.tif 000018  ここで、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3の少なくとも一つは脱離基であり、該基は脱離の後に前記構造の一におけるＳｉが、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ又はＳｉ−Ｏ−Ｚｒ結合を形成することを可能とするものであり、  Ｌ1、Ｌ2及びＬ3は、長さが１から１００の置換アルキル鎖又はアルキル鎖を含み、  ｍ＝１−１００であり；  Ｎ−ＰＧ、Ｎ−ＰＧ1及びＮ−ＰＧ2は窒素含有極性基であり；  Ｅ、Ｅ1及びＥ2のそれぞれが、アルキル基、置換アルキル基、アリール基又は置換アリール基を含み、１−５０の炭素原子を含み、かつ以下から成る群より選択される官能基を含まない；ヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、チオ、ハロ及びスルホネート部分。同様に、該化合物はクロマトグラフィーのパッキングとして使用するための基材に結合する。【選択図】          なし
2007510644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の構造の一つを有する多官能性シリコン化合物：
【化１】
2007510644.tif 000012
ここで、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3の少なくとも一つは脱離基であり、該基は脱離の後に、前記構造の一におけるＳｉが、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ又はＳｉ−Ｏ−Ｚｒ結合を形成することを可能とするものであり、
Ｌ1、Ｌ2及びＬ3は、長さが１から１００の置換アルキル鎖又はアルキル鎖を含み、
ｍ＝１−１００であり；
Ｎ−ＰＧ、Ｎ−ＰＧ1及びＮ−ＰＧ2は窒素含有極性基であり；
Ｅ、Ｅ1及びＥ2のそれぞれが、アルキル基、置換アルキル基、アリール基又は置換アリール基を含み、１−５０の炭素原子を含み、かつ以下から成る群より選択される官能基を含まない；ヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、チオ、ハロ及びスルホネート部分。
【請求項２】
Ｅ、Ｅ1及びＥ2がシアノ末端部分を含む、請求項１に記載のシリコン化合物。
【請求項３】
前記シリコン化合物が基材に結合するときに、Ｅ、Ｅ1及びＥ2が、前記シリコン化合物が支持体に結合された場合、逆相クロマトグラフィーの媒体として使用することができるように充分な長さのアルキル鎖を含む、請求項１に記載のシリコン化合物。
【請求項４】
Ｅ、Ｅ1及びＥ2が、長さが少なくとも１炭素のアルキル鎖を含む、請求項１に記載のシリコン化合物。
【請求項５】
Ｎ−ＰＧがアミド、カルバメート、スルホンアミド及びウレアからなる群より選択される、請求項１に記載のシリコン化合物。
【請求項６】
Ｒ1、Ｒ2又はＲ3がヒドロキシル、アルコキシ、ハライド及びアミノ部分からなる群より選択される、請求項１に記載のシリコン化合物。
【請求項７】
基材に共有結合した請求項１に記載のシリコン化合物であって、ここでＬ1及びＬ2に結合したＳｉ基は、前記Ｌ1−Ｓｉ又はＬ2−Ｓｉ結合のＳｉのＲ1、Ｒ2又はＲ3と、シラノール、アルコキシシラン、ハロシラン及びアミノシラン部分からなる群より選択される前記基材の反応基との反応によって共有結合されるシリコン化合物。
【請求項８】
前記基材がシリカゲルを含む、請求項１に記載のシリコン化合物。
【請求項９】
前記基材がガラスを含む、請求項１に記載のシリコン化合物。
【請求項１０】
前記基材がゾル−ゲル又はハイブリッドゾル−ゲル／ポリマーを含む、請求項１に記載のシリコン化合物。
【請求項１１】
以下の構造を有する請求項１に記載のシリコン化合物：
【化２】
2007510644.tif 000013
【請求項１２】
以下の構造を有する請求項１に記載のシリコン化合物：
【化３】
2007510644.tif 000014
【請求項１３】
以下の構造の一を有する、基材に共有結合したシリコン化合物を含む組成物：
【化４】
2007510644.tif 000015
ここで、Ｒ1及びＲ2の少なくとも一つは、独立にアルキル基又は置換アルキル基又は脱離基であり、該脱離基は脱離の後に、前記構造の一におけるＳｉが、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ又はＳｉ−Ｏ−Ｚｒ結合を形成することを可能とするものであり、
ｍ＝１−１００であり；
Ｎ−ＰＧ、Ｎ−ＰＧ1及びＮ−ＰＧ2は窒素含有極性基であり；
Ｅ、Ｅ1及びＥ2はそれぞれ、アルキル基、置換アルキル基、アリール基又は置換アリール基を含み、１から５０炭素原子を含み、かつ以下から成る群より選択される官能基を含まない：ヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、チオ、ハロ及びスルホネート部分。
【請求項１４】
Ｎ−ＰＧがアミド、カルバメート、スルホンアミド及びウレアから成る群より選択される、請求項１３に記載の組成物。
【請求項１５】
前記基材がシリカ基材である、請求項１３に記載の組成物。
【請求項１６】
前記シリカ基材がシリカゲルを含む、請求項１３に記載の組成物。
【請求項１７】
前記基材がゾル−ゲル又はハイブリッドゾル−ゲル／ポリマーを含む、請求項１３に記載のシリコン化合物。
【請求項１８】
逆相クロマトグラフィーの分離媒体としての使用に適したフロー−スルーベッドにおける、請求項１３に記載の組成物。
【請求項１９】
以下の構造を有する請求項１３に記載の組成物：
【化５】
2007510644.tif 000016
【請求項２０】
以下の構造を有する請求項１３に記載の組成物：
【化６】
2007510644.tif 000017
【請求項２１】
請求項１３の組成物を含む分離媒体のベッドを通して、水性液状流を流すことを含む、クロマトグラフィー法。
【請求項２２】
液状試料中の検体をクロマトグラフィーで分離する方法であって、前記液状試料を、請求項１３の組成物を含む媒体を通って流すことを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（本発明の背景）
本発明は、多官能性シリコン化合物、及び分離媒体のような用途の基材に対する、該化合物の結合に関する。通常のＣ１８（ＯＤＳ）シリカカラムは、汎用固定相として広く認められている。しかしながらいくつかの欠点が、ある用途に対するこれらのカラムの使用を妨害しており、該欠点とは塩基性検体のピークテーリング、及び高い水性環境における“相崩壊”（“ｐｈａｓｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ”）（又は、“ディウェッティング”（“ｄｅ−ｗｅｔｔｉｎｇ”））を含む。シリカ合成及び結合技術における近年の進歩は、高純度シリカの徹底的なエンドキャッピングを伴う高密度結合を用いて、該塩基のテーリングを最小化する解決策を提供する。密に結合しかつ高度に疎水性のＯＤＳカラムは、１００％の水の中で使用することができず、それは“相崩壊”（“ｐｈａｓｅ ｃｏｌｌａｐｓｅ”）が通常生じ、大幅に減少した保持又は再生不可能な保持を引き起こすからである。
【０００２】
極性埋込（ｐｏｌａｒ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）相は、塩基性検体のピーク形状を改良しかつ高い水性環境下でＲＰカラムを十分に操作できるように導入された。これらの相は本来疎水性であるが、シリカ表面近傍に取り込まれた親水性基を有する。普通に用いられる極性基はアミド、ウレア、エーテル及びカルバメート官能基である。一般的に、極性埋込（ｐｏｌａｒ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）相は通常のＣ１８パッキングと比較して以下のような利点を有している：それらは塩基性検体の良好なピーク形状、高水性移動相との良好な適合性、及び汎用Ｃ１８カラムによって示される選択性と異なるものを提供する。一方で、該極性埋込（ｐｏｌａｒ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）相はそれら自身の欠点を有しており、例えば通常のＣ１８カラムと比較して、塩基性及び非極性化合物の保持の著しい減少、及び加水分解に対する安定性の劣化を有する。そのため、これらはしばしば、Ｃ１８カラムを補完し、より狭いｐＨ範囲で操作される。
【０００３】
加水分解に対して安定なシリカベースの固定相を製造するいくつかの方法が、開発されてきた。Ｒ．Ｐ．Ｆｉｓｋ ｅｔ ａｌ．（ＷＯ ００／４５９５１）は、さらなる改良のためのベースとなる固形支持体として、多孔質の無機／有機ハイブリッドシリカ粒子を提供する方法を開示する。シリル化剤、例えばジメチルオクタデシルクロロシランとの反応後、該パッキング材料は、１−１２のｐＨ範囲内で、加水分解に対する高められた安定性を示したと述べられている。ＨＰＬＣ装置用の安定なシリカパッキングを作成する他の方法が、Ｊ．Ｌ．Ｇｌａｊｃｈ ｅｔ ａｌ．（米国特許 ４，７０５，７２５）により開発された。それは、珪素原子に結合した二つの立体障害基を含む単官能シランによって共有結合的に修飾した安定な支持体構造を記載している。これら材料を充填したカラムは、低いｐＨで加水分解に対する高められた安定性を示したと述べられている。しかしながら、かさ高いシリル化剤の使用は不利な点となり得、それは結合された相がしばしば低い表面の被覆度を有し、結果として高いｐＨにおける相安定性を減少させるためである。Ｊ．Ｊ．Ｋｉｒｋｌａｎｄ ｅｔ ａｌ．は、逆相ＨＰＬＣ用の二座型シラン固定相の調製を報告した（Ｊ．Ｊ．Ｋｉｒｋｌａｎｄ；Ｊ．Ｂ．Ａｄａｍｓ，Ｊｒ．；Ｍ．Ａ．ｖａｎ Ｓｔｒａｔｅｎ；Ｈ．Ａ．Ｃｌａｅｓｓｅｎｓ，Ａｎａｌｙｔｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，７０：４３４４−４３５２（１９９８））。このパッキング材料が、ｐＨレベルの広い範囲（１．５−１１．５）で、良好な加水分解に対する安定性を提供し、及び十分なカラム効率が結果として得られると述べられている。Ｇ．ＭａＧａｌｌ（米国特許６，２６２，２１６ Ｂ１）は、二つの反応性シリル部分及び一つの誘導体化できる官能基、例えばヒドロキシル、アミノ、カルボキシル、チオ、ハロ、及びスルホネートを含んだ三級アミン基を有する、多官能性シランの合成及びその使用について記載している。
【０００４】
本発明の目的は、極性埋込（ｐｏｌａｒ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）パッキングの利点を有する結合したシリカ相を提供し、これらの寿命を増加させる、組込極性断片を有する多官能性シリル化試薬を提供することである。ＨＰＬＣ用固定相の開発に使用できる、改良された多官能性シリカ化合物を提供することへの要望がある。
【０００５】
（本発明の概要）
本発明の一の態様は、以下の構造の一を有する多官能性シリコン化合物である：
【化１】
2007510644.tif 000003
構造Ｉ                                              構造ＩＩ
ここで、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3の少なくとも一つは脱離基であり、該基は脱離の後に、前記構造の一におけるＳｉが、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ又はＳｉ−Ｏ−Ｚｒ結合を形成することを可能とするものであり、
Ｌ1、Ｌ2及びＬ3は、長さが１から１００炭素の置換アルキル鎖又はアルキル鎖を含み、
ｍ＝１−１００であり；
Ｎ−ＰＧ、Ｎ−ＰＧ1及びＮ−ＰＧ2は窒素含有極性基であり；及び
Ｅ、Ｅ1及びＥ2のそれぞれが、アルキル基、置換アルキル基、アリール基又は置換アリール基を含み、１−５０の炭素原子を含み、かつ以下から成る群より選択される官能基を含まない；ヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、チオ、ハロ及びスルホネート部分。
【０００６】
本発明の他の態様は、以下の構造の一を有する基材に対して、共有結合したシリコン化合物を含む組成物である：
【化２】
2007510644.tif 000004
構造ＩＩＩ                                      構造ＩＶ
ここで、Ｒ1及びＲ2の少なくとも一つは、独立にアルキル基又は置換アルキル基又は脱離基であり、該脱離基は脱離の後、前記構造の一におけるＳｉが、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ又はＳｉ−Ｏ−Ｚｒ結合を形成することを可能とするものであり、
Ｌ1、Ｌ2及びＬ3は、長さが１から１００炭素の置換アルキル鎖又はアルキル鎖を含み、
ｍ＝１−１００であり、
Ｎ−ＰＧ、Ｎ−ＰＧ1及びＮ−ＰＧ2は窒素含有極性基であり、
Ｅ、Ｅ1及びＥ2のいずれもが、アルキル基、置換アルキル基又はアリール基又は置換アリール基を含み、該基は１−５０の炭素原子を含み、かつ以下から成る群より選択される官能基を含まない；ヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、チオ、ハロ及びスルホネート部分。
他の態様において、液体試料中における検体は、前述の組成物を含む媒体を通して流すことにより分離される。
【０００７】
（好ましい態様の詳細な説明）
商業上入手可能であるか又は本明細書で述べるように合成可能である多種類のシリコン化合物を、本明細書で開示する方法において使用して、基材表面と反応させて広範囲の用途用の官能基を持たせた基材を形成できる。一の態様において、該シリコン化合物を該基材の表面に共有結合的に結合させて、種々の官能基でこれら基材を修飾する。例えば、該シリコン化合物をシリカゲルの表面に結合させて、クロマトグラフィーのパッキング用の、官能基を持たせたシリカ粒子を提供できる。
【０００８】
本明細書で使用するものとして、用語“シリコン化合物”は、極性埋込（ｐｏｌａｒ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）の官能基、例えばアミド、カルバメート、スルホンアミド又はウレア及び少なくとも二つの珪素原子を含む化合物を意味する。好ましい態様において、該シリコン化合物は、少なくとも二つの活性化シリコン基、例えばヒドロキシシラン、アルコキシシラン、ハロシラン又はアミノシランを含むシリル化剤である。これらの基は、官能基と、例えば基材表面で反応して、表面との共有結合を形成できる。シリコン化合物の活性化シリコン基は基材、例えばＳｉ−ＯＨ又はＺｒ−ＯＨ基をそれぞれ含むシリカ又はジルコニアの表面と反応して、シリコン化合物と基材の間でＳｉ−Ｏ−Ｓｉ又はＳｉ−Ｏ−Ｚｒ結合を形成できる。活性化シリコン基の具体例は、−Ｓｉ（ＯＭｅ）3；−ＳｉＭｅ（ＯＭｅ）2；−ＳｉＭｅ2（ＯＭｅ）；−Ｓｉ（ＯＥｔ）3；−ＳｉＭｅ（ＯＥｔ）2；−ＳｉＭｅ2（ＯＥｔ）及び−ＳｉＣｌ3、−ＳｉＭｅ2Ｎ（Ｍｅ）2を含むが、これらに限定されない。
【０００９】
本明細書で使用するものとして、用語“多官能性シリコン化合物”は、少なくとも二つの活性シリル基及び極性埋込（ｐｏｌａｒ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）官能基、例えばアミド、カルバメート、スルホンアミド又はウレアを含む化合物を意味する。これらシリコン化合物の一般的な構造は、以下のものである：
【化３】
2007510644.tif 000005
構造Ｉ                                        構造ＩＩ
ここで、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3の少なくとも一つは脱離基であり、該基は脱離の後に、前記構造の一におけるＳｉが、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ又はＳｉ−Ｏ−Ｚｒ結合を形成することを可能とするものであり、
Ｌ1、Ｌ2及びＬ3は、長さが１から１００炭素の置換アルキル鎖又はアルキル鎖を含み、
ｍ＝１−１００であり；
Ｎ−ＰＧ、Ｎ−ＰＧ1及びＮ−ＰＧ2は窒素含有極性基であり；及び
Ｅ、Ｅ1及びＥ2のそれぞれが、アルキル基、置換アルキル基、アリール基及び置換アリール基を含み、かつ以下から成る群より選択される官能基を含まない；ヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、チオ、ハロ及びスルホネート部分。Ｅ、Ｅ1及びＥ2は、１から５０の炭素原子、好ましくは１から３０の炭素原子、より好ましくは１から２０の炭素原子を含む。
【００１０】
構造Ｉ及びＩＩにおいて、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3の少なくとも一つは脱離基であり、該基は脱離の後に、前記構造の一におけるＳｉが、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ又はＳｉ−Ｏ−Ｚｒ結合を形成することを可能とするものである。適切な脱離基はヒドロキシ基、アルコキシ基、ハライド基又はアミノ基を含み、例えば−ＯＭｅ又はＯＥｔである。一の態様において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は全て−ＯＭｅである。他の態様において、Ｒ1及びＲ2は独立に反応性基、例えばヒドロキシ基、アルコキシ基、ハライド基又はアミノ基である。例えば、−ＯＭｅ又はＯＥｔであり、かつＲ3はアルキル基、例えばＭｅ又は置換アルキル基であってよい。他の態様において、Ｒ1は反応性基、例えばヒドロキシ基、アルコキシ基、ハライド基又はアミノ基であってよい。例えば、−ＯＭｅであり、かつＲ2及びＲ3は独立にアルキル基、例えばＭｅ又は置換アルキル基であってよい。
【００１１】
構造Ｉ及びＩＩにおいて、Ｌ1、Ｌ2及びＬ3は独立にアルキル鎖又は置換アルキル鎖、好ましくは炭素鎖の長さが１から１００、より好ましくは１から５０の長さの−（ＣＨ2）n−である。基Ｌ1、Ｌ2及びＬ3はヘテロ原子、例えば窒素、酸素、珪素及び硫黄を含んでも良い。Ｌ3は、芳香族断片及びヘテロ芳香族断片、例えばそれぞれフェニル及びピリジルを含んでも良い。
一態様における構造Ｉ及びＩＩにおいて、＝Ｎ−ＰＧは窒素含有極性埋込（ｐｏｌａｒ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）官能基であり、極性基とも言う。適切な極性基は、アミド基、カルバメート基、スルホンアミド基又はウレア基を含む。
構造Ｉ及びＩＩにおいて、Ｅ、Ｅ1及びＥ2は、誘導されない官能基、特にアルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基を含み、以下から成る群より選択される官能基を含まない；ヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、チオ、ハロ及びスルホネート部分。
【００１２】
一の態様において、Ｅ、Ｅ1及びＥ2はシアノ末端部分を含む。Ｅ、Ｅ1及びＥ2は、前記シリコン化合物が基材に結合された場合、逆相クロマトグラフィーの媒体として使用可能となるのに充分な長さのアルキル鎖を含むことができる。Ｅ、Ｅ1及びＥ2は、１から５０の炭素原子、好ましくは１から３０の炭素原子、より好ましくは１から２０の炭素原子から成る分子断片である。
構造ＩＩにおいて、ｍ＝１から１００、好ましくは１から１０である。例えば、ｍ＝１、Ｌ1＝Ｌ2＝Ｌ3＝（−ＣＨ2−）2である場合、該構造ＩＩは結果として、特定の置換基を有する化合物１０又は１１となる。
【００１３】
構造Ｉの例示的な化合物は以下の通りである：
【化４】
2007510644.tif 000006
【００１４】
構造ＩＩの例示的な化合物は以下の通りである：
【化５】
2007510644.tif 000007
構造Ｉの多官能性シリコン化合物を合成する一つの方法は、以下の通りである：ジアリルアミンを最初に試薬、例えば適切な官能基を含むアシルクロライド、カルバモイルクロライド、スルホニルクロライド又はイソシアネートと反応させる。得られた極性埋込（ｐｏｌａｒ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）のジアリル化合物は、その後、Ｐｔ触媒及び式ＳｉＨＲ1Ｒ2Ｒ3のシリコン化合物の存在下でヒドロシリル化され、構造Ｉの多官能性シリコン化合物が生じる。
【００１５】
下記式１は、構造Ｉの多官能性シリコン化合物の合成例を提供する。式１はシリコン化合物１の合成を示す。
（式１）
【化６】
2007510644.tif 000008
多官能性シリコン化合物を製造する代替的な方法は、商業的に入手できるアミノシラン、例えばビス（トリメトキシシリルプロピル）アミンに基づいている（式２）。式２はシリコン化合物３の合成を示す。
【００１６】
（式２）
【化７】
2007510644.tif 000009
構造ＩＩのシリコン化合物の合成は、式１及び式２の方法に従って、同様に行うことができる。
一の態様において、好ましくは、充填層中のようなクロマトグラフィーの分離媒体として使用するために、構造Ｉ又はＩＩのシリコン化合物は基材に結合される。
【００１７】
特定の態様において、該基材はシリカ表面を含む。シリカ表面に結合した官能基層の加水分解に対する安定性は、シリカ表面と、堆積させた官能基層との間の共有結合の数を増加させることにより高めることができる。シリカ基材に対して１より多い結合個所を有する新規な官能基層の一般構造は、以下の構造ＩＩＩ及び構造ＩＶで図示される：
【化８】
2007510644.tif 000010
構造ＩＩＩ                                    構造ＩＶ
ここでＲ1及びＲ2は、独立にアルキル基又は置換アルキル基又は脱離基であり、該脱離基は脱離の後に、前記構造の一におけるＳｉが、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ又はＳｉ−Ｏ−Ｚｒ結合を形成することを可能とするものであり、
Ｌ1、Ｌ2及びＬ3は長さが１から１００炭素の置換アルキル鎖又はアルキル鎖を含み、
ｍ＝１−１００であり、
Ｎ−ＰＧ、Ｎ−ＰＧ1及びＮ−ＰＧ2は窒素含有極性基であり、
Ｅ、Ｅ1及びＥ2はそれぞれ、アルキル基、置換アルキル基、アリール基、置換アリール基を含み、かつ以下から成る群より選択される官能基を含まない；ヒドロキシル、カルボキシル、アミノ、チオ、ハロ及びスルホネート部分。Ｅ、Ｅ1及びＥ2は、１から５０の炭素原子を含む分子断片である。
【００１８】
適切には、該シリコン化合物は基材に共有結合し、ここでＬ1及びＬ2に結合したＳｉ基は、前記Ｌ1−Ｓｉ又はＬ2−Ｓｉ結合のＳｉのＲ1、Ｒ2又はＲ3と、シラノール、アルコキシシラン、ハロシラン及びアミノシラン部分からなる群より選択される前記基材の反応基との反応によって、基材に共有結合される。
該多官能性シリコン化合物を、種々の基材に共有結合的に結合できる。例示的な基材は、活性化シリル基を含む多官能性シリコン化合物と反応できる官能基を含む物質を含む。このように、該多官能性シリコン化合物を、例えばシリカベースの物質、例えばガラス表面又は他の酸化珪素、酸化チタン、酸化ゲルマニウム、酸化ジルコニウム及び酸化アルミニウムをベースとする物質の表面；及びさらに、種々の炭化処理した物質の表面、金属、架橋した又は架橋していないポリマーであって、本発明のシリコン化合物と反応する適切な官能基を含むものの表面に結合できる。上述の適切な官能基の例は、シラノール類、アルコキシシラン類、チタン水酸化物類、ジルコニウム水酸化物類等である。開発したシリコン化合物を、反応性シリコン官能基を利用することにより、ポリマー又はゾル−ゲルのネットワークに取り込むこともできる。重合可能な基又はラジカル及び／又はイオン−ラジカル及び／又はイオンに転化することができる基を含む、構造Ｉ及びＩＩの化合物は、これらの基及び／又は反応性シリコン官能基を利用することにより、ポリマー材料を作成しかつ表面にグラフトさせることに使用できる。結果得られた材料は、吸着剤、膜、フィルター、微少流体のデバイス、マイクロチップ並びに分離、検出及び分析のさまざまな種類のための官能基を持たせた表面を開発するために利用できる。この発明は特に、種々のクロマトグラフィーによる分離のための新たな固定相の開発に利用され、特に逆相分離で利用され得る。
【００１９】
一の態様において、単層及び複層の表面は、構造Ｉ及びＩＩの多官能性シリコン化合物で、シリカ基材を処理することにより調製される。該シリコン化合物は種々の基材、例えばシリカゲル、ジルコニア、ハイブリッドゾル−ゲル／ポリマー又はガラス板に共有結合させることができる。適切なシリカゲルは、無孔質又は異なる細孔径の多孔質シリカ粒子が含まれ、細孔径は好ましくは２０Åから３０００Å、より好ましくは６０Åから２０００Åであり：異なる粒子径としては、好ましくは０．２μｍから１０００μｍ、より好ましくは２μｍから５０μｍである。該処理反応を、トルエンのような不活性溶媒のシリカゲルスラリー中で、上昇させた温度で行うことができる。水、酸又は塩基触媒を、分離媒体に求められる特性の種類に応じて、表面の被覆度を高めるために利用できる。
【００２０】
代替的なものとして、アミノシラン化合物、例えばビス（トリメトキシシリルプロピル）アミンは、表面に反応性アミノ基を取り込むことにより、誘導されていないシリカゲルの修飾に使用できる。その後、薬剤、例えば適切な官能基を含むアシルクロライド、カルバミルクロライド、スルホニルクロライド又はイソシアネートを、アミン化シリカゲルと反応させて、対応する結合した相を形成できる。この変換のための合成経路が、式３に図式化されている。式３は、新たな極性埋込（ｐｏｌａｒ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）リガンドを有するシリカ支持体の修飾のための、代替的な手順（二段階合成）を図式化している。
（式３）
【化９】
2007510644.tif 000011
【００２１】
この発明は、加水分解に対する優れた安定性を有する新規な種々の固形支持体を製造するための、単純かつ融通の利く手法を提供する。該合成方法は、基材表面、特にはシリカ基材の表面に異なる官能基を有効に取り込むことを許容する。結果として得られる物質は、吸着剤、膜、フィルター、微少流体のデバイス、マイクロチップ、並びに種々の種類の分離、検出及び分析のための官能基を持たせた表面を開発するために利用できる。この発明は、種々のクロマトグラフィーによる分離、特に逆相クロマトグラフィー用の新たな固定相の開発に利用できる。
【００２２】
以下の例は、説明目的のみで提供されるものであり、本発明を制限も定義づけもしない。
（例１）
この例は、新規な多官能性シリコン化合物の合成方法を説明する。
Ｎ，Ｎ−ビス（アリル）極性埋込（ｐｏｌａｒ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）先駆体の合成：
ジアリルアミンを、ＣＨ2Ｃｌ2中の過剰量のＥｔ3Ｎ（２．０当量）と混合し、０℃で２０分保持された。その後、アシルクロライド、スルホニルクロライド又はイソシアネート（１．０当量）のＣＨ2Ｃｌ2の溶液がゆっくりと添加され、該反応混合物は周囲温度で１２時間攪拌された。該反応混合物は水で洗浄され、Ｎａ2ＳＯ4で乾燥された。減圧下で全ての揮発分を除去した後、対応するＮ，Ｎ−ビス（アリル）極性埋込（ｐｏｌａｒ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）先駆体が得られた。イソシアネートを使用した場合には、対応するＮ，Ｎ−ビス（アリル）ウレア埋込（ｕｒｅａ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）先駆体が、トルエン中のジアリルアミンとイソシアネートを混合することにより得られた。合成された化合物の構造は、1ＨＮＭＲ分光法及び質量分光法によって確認された。
【００２３】
Ｎ，Ｎ−ビス（プロピルシリル）多官能性シリコン化合物の合成：
Ｎ，Ｎ，−ビス（アリル）極性埋込（ｐｏｌａｒ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）先駆体が、モノ−、ジ−又はトリエトキシシラン（シランの２から２０モル過剰）に添加された。その後、触媒（０．１モル％）、例えば最小量のエタノール中のヘキサクロロ白金酸が、該反応混合物に導入された。５０℃で２４時間攪拌した後、過剰量の揮発分が減圧下で除去され、対応するＮ，Ｎ−ビス（プロピルシリル）多官能性シリコン化合物が生成した。合成された化合物の構造は、1ＨＮＭＲ分光法及び質量分光法によって確認された。
【００２４】
（例２）
この例は、Ｎ，Ｎ−ビス（シリル）アミン類、例えばビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン又はビス［（３−トリメトキシシリル）プロピル］エチレンジアミンを出発材料として使用したときの、新規な多官能性シリコン化合物を合成する代替的な方法を説明する。
多官能性シリコン化合物の代替的な合成。
Ｎ，Ｎ−ビス（シリル）アミン、例えばビス（トリメトキシシリルプロピル）アミン又はビス［（３−トリメトキシシリル）プロピル］エチレンジアミンが、ＣＨ2Ｃｌ2中の過剰量のＥｔ3Ｎ（２．０当量）と混合され、０℃で２０分間保持された。その後、アシルクロライド、スルホニルクロライド又はイソシアネート（１．０当量）のＣＨ2Ｃｌ2溶液がゆっくりと添加され、該反応混合物は周囲温度で４時間攪拌された。該反応混合物は水で洗浄され、Ｎａ2ＳＯ4で乾燥された。減圧下で全ての揮発分を除去した後、対応する多官能性シリコン化合物が得られた。イソシアネートを使用した場合には、対応するウレア埋込（ｕｒｅａ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）のシランリガンドが、トルエン中のＮ，Ｎ−ビス（シリル）アミンとイソシアネートを混合することによって得られた。合成された化合物の構造は、1ＨＮＭＲ分光法及び質量分光法によって確認された。
【００２５】
（例３）
この例は、新規な多官能性シリコン化合物を使用した、シリカの官能化の方法を説明する。
シリカの官能化の一般的な手順：
該反応は、不活性な溶媒、例えばトルエン中の選択したシリカゲルと多官能性シリコン化合物とのスラリー中において、上昇させた温度条件で行われた。水、酸又は塩基触媒は、特定の用途に応じて、官能化したシリカゲルの表面の被覆度を制御するために利用できる。クロマトグラフィーによる分離用のパッキング材料を製造するためには、適切なエンドキャッピング又は他の種類の後誘導化反応（ｐｏｓｔ−ｄｅｒｉｖａｔｉｚａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ）を必要に応じて使用できる。
【００２６】
（例４）
この例は、多官能性シリコン化合物３から製造された、オクタデシルアミド官能化シリカの、クロマトグラフィーにおける評価を述べる。合成されたサンプルは、以下の物理特性を有する高い純度の原料シリカゲルから調製された：平均粒径、５．０μｍ；比表面積、２９５ｍ2／ｇ；平均細孔径、１３６Å；細孔容積、１．００ｍＬ／ｇ；結合されたシリカは、従来の高圧スラリー技術を用いて、４．６×１５０ｍｍのステンレス鋼カラムに充填された。
【００２７】
極性選択性試験：
試験の基準は、ウラシル、ジメチルフタレート、ブチルパラベン、トルエン及びフェナンスレンの混合物であった。試験の条件は：溶離剤、ＣＨ3ＣＮ／Ｈ2Ｏ（７０：３０ｖ／ｖ）；流速、１ｍＬ／ｍｉｎ；注入容積、５μＬ；温度、３０℃；及び検出、２５４ｎｍ。図１は、該新たな相が通常のＲＰ Ｃ１８材料の比較として、異なる選択性を有することを示しており、トルエン及びブチルパラベン検体の異なる溶離順序を表示する。
【００２８】
アミトリプチリン試験：
該試験混合物は、ウラシル、トルエン、エチルベンゼン、アミトリプチリン及びキニザリンを含んでいた。該試験条件は：溶離剤、ＭｅＯＨ／２０ｍＭ Ｋ2ＨＰＯ4／ＫＨ2ＰＯ4（８０：２０ｖ／ｖ）；流速、１ｍＬ／ｍｉｎ；注入容積、５μＬ；温度、３０℃；及び検出、２５４ｎｍ。
ｐH７の移動相で行ったアミノトリプチリン（ｐＫａ＝９．３）試験は、シラノール活性のモニタリングに感受性のある方法である。このｐHにおいて、残存シラノールの多数が負に荷電し、塩基プローブは完全にプロトン化される。該プロトン化された塩基分子は、イオン交換機構を経由してイオン化されたシラノールと影響し合い、そのためテーリングの程度はシラノール活性の直接の指標である。図２に示すように、該新たな相はアミトリプチリンの優れたピーク形状及び低い非対称性を提供し（Ａｓアミトリプチリン＜１．２）、これは、該新たな相に取り込まれた極性部分が、塩基と残存シラノール間の相互作用を実に効果的に減少させることを示す。
【００２９】
極性試験：
試験混合物は、ウラシル（ボイドマーカー（ｖｏｉｄ ｍａｒｋｅｒ））、ピリジン（塩基性）、フェノール（酸性）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン（塩基性）、ｐ−ブチル安息香酸(酸性)及びトルエン（無極性）を含む。試験条件は：溶離剤、ＣＨ3ＣＮ／５０ｍＭ Ｋ2ＨＰＯ4／ＫＨ2ＰＯ4（６０：４０ｖ／ｖ）；流速、１ｍＬ／ｍｉｎ；注入容積、５μＬ；温度、３０℃；及び検出、２５４ｎｍ。試験結果が図３に示されている。全ての酸性、塩基性及び無極性検体の優れたピーク形状が、該新たなアミド埋込（ａｍｉｄｅ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）相で達成できたことを示しており、良好な全体としてのカラム性能を示唆する。
【００３０】
相崩壊試験：
該結合された相が１０ｍＭ Ｈ3ＰＯ4、ｐＨ２．４移動相中で、３０℃で試験された。新たに充填されたカラムは、５０カラム容積のＣＨ3ＣＮで洗浄され、その後、１００カラム容積の移動相で平衡状態にした。試料溶液は、シトシン、ウラシル及びチミンを含んでいた。ストップ−フロー実験において、いずれの試験サイクルも二つの処理からなっていた。処理１：該カラムは２０分間移動相で平衡状態にされ、その後該試料が注入され、データ取得は次の１０分間で行われた。処理２：次のサイクルを開始する前に、フローは３０分間止められた。５０サイクルが各結合された相に対して行われた。
新たに開発したアミド埋込（ａｍｉｄｅ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）相を、１００％水性溶離剤中の“ストップ−フロー”試験を用いて、新たな市販の高密度Ｃ１８相（ブランドＡ）と比較した（図４）。高密度Ｃ１８カラムに、最初のストップ−フローサイクルの後に、シトシン、ウラシル及びチミンに対する突然の保持の減少が生じたことが見出された（図４）。さらに保持の緩やかな減少が、続くサイクルにおいて観察された。これに対して、該新たに開発したアミド埋込（ａｍｉｄｅ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）相は、同一環境下で、一貫して充分に機能した。保持のほんのごくわずかな減少が、５０ストップ−フローサイクルの後に、全三検体について観察された（シトシン、ウラシル及びチミンの保持低下は、それぞれ１．０、１．０及び５．０％より少ない）。
【００３１】
加水分解に対する安定性試験
該結合されたシリカカラムは、ＣＨ3ＣＮ／１％ＴＦＡ，ｐＨ１（５０：５０ｖ／ｖ）移動相により５０℃で、及びＣＨ3ＣＮ／２０ｍＭ Ｅｔ3Ｎ  ｐＨ１１．５（５０：５０ｖ／ｖ）溶離剤により３０℃で試験された。最初に、新しく充填され又は購入されたカラムは、５０カラム容積のＣＨ3ＣＮで洗浄され、その後５０カラム容積の移動相により平衡状態にされた。試料溶液は、ウラシルとトルエンを含んでいた。トルエンのｋ値は、二回の注入の平均を用いて測定された。該カラムは、１ｍＬ／ｍｉｎの流速で移動相によりパージされ、１０から３０日の間に定期的に試験し直された。
該新たなアミド相及び周知の市販の極性埋込（ｐｏｌａｒ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）相（ブランドＢ）は、ｐＨ１及び５０℃で低ｐＨ安定性試験が行われた。３０日の試験期間の間、１％より小さいトルエンｋの低下が新たな相で観察され、一方、同一条件下においてブランドＢカラムが試験された場合に、２０％近くのｋ値の低下が生じた（図５）。官能性シリコン化合物とシリカ表面間の共有結合数の増加が、この発明において述べた新たなアミド極性埋込（ｐｏｌａｒ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）相の、優れた安定性の主たる理由であると考えられる。
【００３２】
新たなアミド極性埋込（ｐｏｌａｒ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）相を、同じ原料シリカゲルをもとにして調製された高密度Ｃ１８相と、ｐＨ１１．５、３０℃での高ｐＨ安定性試験を用いて比較した(図６)。高密度Ｃ１８相はカラム床の崩壊により、連続パージの１０日後に機能しなくなったことが見出された。これに対して、該新たなアミド相は同一条件下において１６日間安定しており、これは安定性の６０％近い増加と言い換えられる。多重結合が、各リガンド分子及びシリカ表面との間で形成されたことにより、及びある程度の架橋がほぼ達成されたことにより、該開発されたアミド埋込（ａｍｉｄｅ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）相の官能基層は安定化効果を有し、高いｐＨにおけるシリカバックボーンの迅速な溶解を防止した。
【００３３】
本発明で述べた方法は、加水分解に対する高められた安定性、及び以下を含む優れたクロマトグラフィーの特性を有した、種々の固定相の開発の足がかりとして役立つ。
１．低ｐＨ及び高ｐＨ両方における加水分解に対する高められた安定性
２．１００％水性溶離剤との適合性
３．通常のＣ１８逆相と異なる選択性
４．塩基性検体及び酸性検体両方に対するピークの低い非対称性
５．通常の高密度Ｃ１８カラムと類似する親水性検体の保持を提供する高い相容量。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、通常のＣ１８相と、新たに開発したアミド埋込（ａｍｉｄｅ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）Ｃ１８相を使用した、極性選択性試験の比較を示す。
【図２】図２は、新たに開発したアミド埋込（ａｍｉｄｅ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）Ｃ１８相を使用した、アミトリプチリン試験を示す。
【図３】図３は、新たに開発したアミド埋込（ａｍｉｄｅ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）Ｃ１８相を使用した、極性試験を示す。
【図４】図４は、層崩壊の試験を、新たに開発したアミド埋込（ａｍｉｄｅ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）Ｃ１８相を使用し、通常のＣ１８カラムと比較して示す。
【図５】図５は、ｐＨ１及び５０℃で、新たに開発したアミド埋込（ａｍｉｄｅ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）Ｃ１８カラムと、周知の市販の極性埋込（ｐｏｌａｒ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）相（ブランドＢ）を使用した、加水分解に対する安定性試験を示す。
【図６】図６は、ｐＨ１１．５及び３０℃で、新たに開発したアミド埋込（ａｍｉｄｅ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）Ｃ１８カラムと、通常の高密度Ｃ１８相（ブランドＣ）を使用した、加水分解に対する安定性試験を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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