(57)【要約】  クロマトグラフ分離用材料、これを調製する方法、およびクロマトグラフ材料を含む分離装置。特に、多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリスは、表面の有機基の濃度を低下させ、およびｐＨ安定性を改良し、クロマトグラフの分離能を向上させ、および充填層の安定性を改良する。これらのモノリスは表面修飾することができ、これにより、結合相表面の濃度がより高くなり、および低ｐＨでの安定性を向上させることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリスを含み、前記モノリスは内部領域と外表面とを有し、前記モノリスは下記式、
［Ａ］ｙ［Ｂ］ｘ    （式Ｉ）
{ｘおよびｙは整数であり、およびＡは、
ＳｉＯ２／（Ｒ１ｐＲ２ｑＳｉＯｔ）ｎ（式ＩＩ）および／またはＳｉＯ２／［Ｒ３（Ｒ１ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎ（式ＩＩＩ）
［Ｒ１およびＲ２は、独立に、置換もしくは非置換のＣ１からＣ７アルキル基であるかまたは置換もしくは非置換のアリール基であり、Ｒ３は、２つ以上のケイ素原子を架橋する、置換もしくは非置換の、Ｃ１からＣ７の、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基またはアリーレン基であり、ｐおよびｑは、０、１または２であり（ただし、ｐ＋ｑ＝１または２、およびｐ＋ｑ＝１の場合、ｔ＝１．５であり、およびｐ＋ｑ＝２の場合、ｔ＝１である。）；ｒは０または１であり（ただし、ｒ＝０の場合、ｔ＝１．５であり、およびｒ＝１の場合、ｔ＝１である。）；ｍは２以上の整数であり；ならびにｎは０．０１から１００までの数である。］であり；
Ｂは、
ＳｉＯ２／（Ｒ４ｖＳｉＯｔ）ｎ    （式ＩＶ）
［Ｒ４は、ヒドロキシル、フッ素、アルコキシ、アリールオキシ、置換されたシロキサン、タンパク質、ペプチド、炭水化物、核酸またはこれらの組合せであり、Ｒ４は、ＲｌでもＲ２でもＲ３でもなく；ｖは１または２であり（ただし、ｖ＝１の場合、ｔ＝１．５であり、およびｖ＝２の場合、ｔ＝１である。）；ならびにｎは０．０１から１００までの数である。］である。}で表され、
前記モノリスの前記内部がＡの組成を有し、前記モノリスの前記外表面がＡおよびＢで表される組成を有し、前記外部の組成は、組成Ｂが約１から約９９％であり、残りがＡを含む
クロマトグラフ分離用材料。
【請求項２】
前記外表面は、組成Ｂが約５０から約９０％であり、残りが組成Ａを含む組成を有する、請求項１に記載の材料。
【請求項３】
前記外表面は、組成Ｂが約７０から約９０％であり、残りが組成Ａを含む組成を有する、請求項１に記載の材料。
【請求項４】
Ｒ４がヒドロキシルである、請求項１に記載の材料。
【請求項５】
Ｒ４がフッ素である、請求項１に記載の材料。
【請求項６】
Ｒ４がメトキシである、請求項１に記載の材料。
【請求項７】
Ｒ４が、
−ＯＳｉ（Ｒ５）２−Ｒ６    （式Ｖ）
［Ｒ５は、Ｃ１からＣ６の、直鎖、環状もしくは分枝の、アルキル基、アリール基もしくはアルコキシ基であるか、ヒドロキシル基またはシロキサン基であり、およびＲ６は、Ｃ１からＣ３６の、直鎖、環状または分枝の、アルキル基、アリール基またはアルコキシ基であり、ここで、Ｒ６は、非置換であるか、またはハロゲン、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エーテル、カルボニル、エポキシド、スルホニル、陽イオン交換体、陰イオン交換体、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク質、炭水化物、核酸の官能基およびこれらの組合せからなる群から選択される１つもしくは複数の部分で置換されている。］
である、請求項１に記載の材料。
【請求項８】
Ｒ６がＣ１８基である、請求項７に記載の材料。
【請求項９】
Ｒ６がシアノプロピル基である、請求項７に記載の材料。
【請求項１０】
約５０から約８００ｍ２／ｇの比表面積を有する、請求項１に記載の材料。
【請求項１１】
約１９０から約５２０ｍ２／ｇの比表面積を有する、請求項１に記載の材料。
【請求項１２】
約０．５から約２．５ｃｍ３／ｇの比細孔容積を有する、請求項１に記載の材料。
【請求項１３】
約１から約２ｃｍ３／ｇの比細孔容積を有する、請求項１に記載の材料。
【請求項１４】
約３５から５００Åの平均細孔直径を有する、請求項１に記載の材料。
【請求項１５】
約１００から３００Åの平均細孔直径を有する、請求項１に記載の材料。
【請求項１６】
ポリマーコーティングによって表面修飾されている、請求項１に記載の材料。
【請求項１７】
サンプルを請求項１に記載の材料と接触させることを含む、クロマトグラフ分離を行う方法。
【請求項１８】
前記サンプルが、請求項１に記載の材料を含む、クロマトグラフのカラムに通される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
Ｒ６の表面濃度が約１．０μｍｏｌ／ｍ２を超える、請求項７に記載の材料。
【請求項２０】
Ｒ６の表面濃度が約２．０μｍｏｌ／ｍ２を超える、請求項７に記載の材料。
【請求項２１】
Ｒ６の表面濃度が約３．０μｍｏｌ／ｍ２を超える、請求項７に記載の材料。
【請求項２２】
Ｒ６の表面濃度が約１．０から３．４μｍｏｌ／ｍ２である、請求項７に記載の材料。
【請求項２３】
約５０から約８００ｍ２／ｇの比表面積を有する、請求項２０に記載の材料。
【請求項２４】
約１９０から約５２０ｍ２／ｇの比表面積を有する、請求項２０に記載の材料。
【請求項２５】
約０．５から約２．５ｃｍ３／ｇの比細孔容積を有する、請求項２０に記載の材料。
【請求項２６】
約１から約２ｃｍ３／ｇの比細孔容積を有する、請求項２０に記載の材料。
【請求項２７】
約３５から５００Åの平均細孔直径を有する、請求項２０に記載の材料。
【請求項２８】
約１００から３００Åの平均細孔直径を有する、請求項２０に記載の材料。
【請求項２９】
ポリマーコーティングによって表面修飾されている、請求項２０に記載の材料。
【請求項３０】
サンプルを請求項２０に記載の材料と接触させることを含む、分離を行う方法。
【請求項３１】
前記サンプルが、請求項２０に記載の材料を含むクロマトグラフのカラムに通される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
請求項１に記載の材料を含む分離装置。
【請求項３３】
前記装置が、クロマトグラフのカラム、薄層クロマトグラフプレート、濾過膜、サンプルクリーンアップ装置、固相有機合成用担体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３０に記載の分離装置。
【請求項３４】
前記モノリスが、クロマトグラフを向上させる細孔の幾何学形状を有する、請求項１に記載の材料。
【請求項３５】
前記モノリスが、クロマトグラフを向上させる細孔の幾何学形状を有する、請求項３０に記載の分離装置。
【請求項３６】
多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリスを含み、前記モノリスが内部領域と外表面とを有し、ここで前記モノリスは下記式、
［Ａ］ｙ［Ｂ］ｘ    （式Ｉ）
{ｘおよびｙは整数であり、およびＡは、
ＳｉＯ２／（Ｒ１ｐＲ２ｑＳｉＯｔ）ｎ（式ＩＩ）および／またはＳｉＯ２／［Ｒ３（Ｒ１ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎ（式ＩＩＩ）
［Ｒ１およびＲ２は、独立に、置換もしくは非置換のＣ１からＣ７アルキル基であるか、または置換もしくは非置換のアリール基であり、Ｒ３は、２つ以上のケイ素原子を架橋する、置換もしくは非置換の、Ｃ１からＣ７の、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基またはアリーレン基であり、ｐおよびｑは、０、１または２であり（ただし、ｐ＋ｑ＝１または２、およびｐ＋ｑ＝１の場合、ｔ＝１．５であり、およびｐ＋ｑ＝２の場合、ｔ＝１である。）；ｒは０または１であり（ただし、ｒ＝０の場合、ｔ＝１．５であり、およびｒ＝１の場合、ｔ＝１である）；ｍは２以上の整数であり；ならびにｎは０．０１から１００までの数である。］であり；
Ｂは、
ＳｉＯ２／（Ｒ４ｖＳｉＯｔ）ｎ    （式ＩＶ）
［Ｒ４は、ヒドロキシル、フッ素、アルコキシ、アリールオキシ、置換されたシロキサン、タンパク質、ペプチド、炭水化物、核酸またはこれらの組合せであり、Ｒ４は、ＲｌでもＲ２でもＲ３でもなく；ｖは１または２であり（ただし、ｖ＝１の場合、ｔ＝１．５であり、およびｖ＝２の場合、ｔ＝１である。）；ならびにｎは０．０１から１００までの数である。］である。}で表され、
前記モノリスの前記内部がＡの組成を有し、前記モノリスの前記外表面がＡおよびＢで表される組成を有し、前記外部の組成は、組成Ｂが約１から約９９％であり、残りがＡを含むクロマトグラフ分離用材料を調製するための、
以下ａ）からｇ）、
ａ）酸触媒、および界面活性剤または複数の界面活性剤の組合せの存在下、１つまたは複数の有機アルコキシシランとテトラアルコキシシランとの混合物の水溶液を調製して、ポリ有機アルコキシシロキサンを生産すること；
ｂ）前記溶液を温置することにより、相互に連結した連続的な細孔構造を有する３次元ゲルを生じさせること；
ｃ）制御されたｐＨおよび温度で前記ゲルを熟成させ、固体のモノリス材料を得ること；
ｄ）前記モノリス材料を、高温で、塩基性水溶液で洗浄すること；
ｅ）前記モノリス材料を水で洗浄し、次いで溶媒交換を行うこと；
ｆ）前記モノリス材料を室温で乾燥し、および減圧下、高温で乾燥すること；および
ｇ）前記モノリスの表面にある、Ｃ１からＣ７アルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、置換もしくは非置換の、Ｃ１からＣ７の、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基またはアリーレン基の、１つまたは複数を、ヒドロキシル、フッ素、アルコキシ、アリールオキシまたは置換されたシロキサン基で置換すること
を含む方法。
【請求項３７】
ステップｄ）の後に、前記モノリス材料の細孔構造が、水熱処理によって修飾されることをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記置換することが、前記ハイブリッドモノリスを、水性Ｈ２Ｏ２、ＫＦおよびＫＨＣＯ３と、有機溶液中で反応させることを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記有機トリアルコキシシランおよび前記テトラアルコキシシランのモル比が、約１００：１から０．０１：１である、請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
前記界面活性剤が、アルキルフェノキシポリエトキシエタノールおよび／またはプルロニックブロックコポリマーである、請求項３４に記載の方法。
【請求項４１】
ステップａ）における前記溶液が、さらに多孔化剤を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項４２】
前記テトラアルコキシシランが、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、請求項３４に記載の方法。
【請求項４３】
前記置換することが、前記ハイブリッドモノリスの表面を、表面修飾剤で修飾することを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項４４】
前記表面修飾剤が、Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ
［ＺはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１からＣ５アルコキシ、ジアルキルアミノであり；ａおよびｂはそれぞれ、０から３までの整数であり（ただし、ａ＋ｂ＝３である。）；Ｒ’は、Ｃ１からＣ６の、直鎖、環状または分枝のアルキル基であり；ならびにＲは官能化基である。］
である、請求項４１に記載の方法。
【請求項４５】
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４２に記載の方法。
【請求項４６】
官能化基Ｒが、アルキル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、陽イオンまたは陰イオン交換基および組み込まれた極性官能基からなる群から選択される、請求項４２に記載の方法。
【請求項４７】
前記表面修飾剤がハロ有機シランである、請求項４２に記載の方法。
【請求項４８】
ハロ有機シランが、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る、請求項４５に記載の方法。
【請求項４９】
前記ハイブリッドモノリスの表面をエンドキャッピングすることをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項５０】
前記ハイブリッドモノリスの表面が、トリアルキルハロシランでエンドキャッピングされている、請求項４７に記載の方法。
【請求項５１】
トリアルキルハロシランがトリメチルクロロシランである、請求項４８に記載の方法。
【請求項５２】
多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリスを含み、前記モノリスは内部領域と外表面とを有し、前記モノリスは下記式、
［Ａ］ｙ［Ｂ］ｘ    （式Ｉ）
{ｘおよびｙは整数であり、およびＡは、
ＳｉＯ２／（Ｒ１ｐＲ２ｑＳｉＯｔ）ｎ（式ＩＩ）および／またはＳｉＯ２／［Ｒ３（Ｒ１ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎ（式ＩＩＩ）
［Ｒ１およびＲ２は、独立に、置換もしくは非置換のＣ１からＣ７アルキル基であるかまたは置換もしくは非置換のアリール基であり、Ｒ３は、２つ以上のケイ素原子を架橋する、置換もしくは非置換の、Ｃ１からＣ７の、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基またはアリーレン基であり、ｐおよびｑは、０、１または２であり（ただし、ｐ＋ｑ＝１または２、およびｐ＋ｑ＝１の場合、ｔ＝１．５であり、およびｐ＋ｑ＝２の場合、ｔ＝１である。）；ｒは０または１であり（ただし、ｒ＝０の場合、ｔ＝１．５であり、およびｒ＝１の場合、ｔ＝１である。）；ｍは２以上の整数であり；ならびにｎは０．０１から１００までの数である。］であり；
Ｂは、
ＳｉＯ２／（Ｒ４ｖＳｉＯｔ）ｎ    （式ＩＶ）
［Ｒ４は、ヒドロキシル、フッ素、アルコキシ、アリールオキシ、置換されたシロキサン、タンパク質、ペプチド、炭水化物、核酸またはこれらの組合せであり、Ｒ４は、ＲｌでもＲ２でもＲ３でもなく；ｖは１または２であり（ただし、ｖ＝１の場合、ｔ＝１．５であり、およびｖ＝２の場合、ｔ＝１である。）；ならびにｎは０．０１から１００までの数である。］である。}で表され、
前記モノリスの前記内部がＡの組成を有し、前記モノリスの前記外表面がＡおよびＢで表される組成を有し、前記外部の組成は、組成Ｂが約１から約９９％であり、残りがＡを含み、
以下ａ）からｇ）、
ａ）酸触媒、および界面活性剤または複数の界面活性剤の組合せの存在下、１つまたは複数の有機アルコキシシランとテトラアルコキシシランとの混合物の水溶液を調製して、ポリ有機アルコキシシロキサンを生産すること；
ｂ）前記溶液を温置することにより、相互に連結した連続的な細孔構造を有する３次元ゲルを生じさせること；
ｃ）制御されたｐＨおよび温度で前記ゲルを熟成させ、固体のモノリス材料を得ること；
ｄ）前記モノリス材料を、高温で、塩基性水溶液で洗浄すること；
ｅ）前記モノリス材料を水で洗浄し、次いで溶媒交換を行うこと；
ｆ）前記モノリス材料を室温で乾燥し、および減圧下、高温で乾燥すること；および
ｇ）前記モノリスの表面にある、Ｃ１からＣ７アルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、置換もしくは非置換の、Ｃ１からＣ７の、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基またはアリーレン基の、１つまたは複数を、ヒドロキシル、フッ素、アルコキシ、アリールオキシまたは置換されたシロキサン基で置換すること
を含む方法によって調製されるクロマトグラフ分離用材料。
【請求項５３】
以下（ａ）から（ｅ）、
（ａ）表面にケイ素−アルキル基を有する、多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリスを形成すること；
（ｂ）前記ハイブリッドモノリスの、表面のケイ素−アルキル基の１つまたは複数をヒドロキシル基で置換すること；
（ｃ）表面のケイ素−アルキル基の１つまたは複数をハロ基で置換すること；
（ｄ）置換されたシロキサン基の１つまたは複数を前記ハイブリッドモノリスの表面に結合させること；および
（ｅ）前記ハイブリッドモノリスの表面を、トリアルキルハロシランでエンドキャッピングすること
を含む、多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリスを形成する方法。
【請求項５４】
アルキルがメチルであり、およびハロがクロロである、請求項５１に記載の方法。
【請求項５５】
置換されたシロキサン基の１つまたは複数を、前記ハイブリッドモノリスの表面に結合させることにより結合相を生成する、請求項５１に記載の方法。
【請求項５６】
前記結合相が、オクタデシルジメチルシロキサン基（ＯＤＳ）またはＣＮを含む、請求項５３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
液体クロマトグラフィー（ＬＣ）用の充填材料は、一般に２種類に分類される。すなわち、ポリスチレン系ポリマーなどの、有機またはポリマー担体を有するもの、およびシリカゲルに代表される無機担体を有するものである。該ポリマー材料は、アルカリ性および酸性の移動相に対して化学的に安定である。それ故、ポリマー系のクロマトグラフ材料と共に使用される溶離液のｐＨの範囲は、シリカの担体に比べて広い。しかしながら、ポリマー系のクロマトグラフ材料を用いると、一般にカラム効率が低く、特に低分子量の分析物の場合には分離能が不十分となる。さらに、ポリマー系のクロマトグラフ材料は、溶離液の溶媒組成を切り替えるときに収縮および膨張を引き起こす。
【０００２】
一方で、ＨＰＬＣカラムなどの、シリカゲルを基材としたクロマトグラフ装置が最も多く使用されている。最も一般的な応用では、オクタデシル（Ｃ１８）、オクチル（Ｃ８）、フェニル、アミノ、シアノ（ＣＮ）基などの有機官能基で表面を誘導体化したシリカを用いる。ＨＰＬＣ用の固定相としてこれらの充填材料を使用すると、理論段数が高い／効率が高いカラムとなり、および収縮および膨張した形跡を示さない。シリカゲルは、この表面上にシラノール基が存在することを特徴とする。オクタデシルジメチルクロロシランとの反応など、通常の誘導体化方法での処理中に、表面のシラノール基の少なくとも５０％は未反応のまま残存する。
【０００３】
液体クロマトグラフィー（ＬＣ）用の充填材料は、一般に２種類に分類される。すなわち、ポリスチレン系ポリマーなどの、有機またはポリマー担体を有するもの、およびシリカゲルに代表される無機担体を有するものである。該ポリマー材料は、アルカリ性および酸性の移動相に対して化学的に安定である。それ故、ポリマー系のクロマトグラフ材料と共に使用される溶離液のｐＨの範囲は、シリカの担体に比べて広い。しかしながら、ポリマー系のクロマトグラフ材料を用いると、一般にカラム効率が低く、特に低分子量の分析物の場合には分離が不十分となる。さらに、ポリマー系のクロマトグラフ材料は、溶離液の溶媒組成を切り替えるときに収縮および膨張を引き起こす。
【０００４】
一方で、ＨＰＬＣカラムなどの、シリカゲルを基材としたクロマトグラフ装置が最も多く使用されている。最も一般的な応用では、オクタデシル（Ｃ１８）、オクチル（Ｃ８）、フェニル、アミノ、シアノ（ＣＮ）基などの有機官能基で表面を誘導体化したシリカを用いる。ＨＰＬＣ用の固定相としてこれらの充填材料を使用すると、理論段数が高い／効率が高いカラムとなり、および収縮および膨張した形跡を示さない。シリカゲルは、この表面上にシラノール基が存在することを特徴とする。オクタデシルジメチルクロロシランとの反応など、通常の誘導体化方法での処理中に、表面のシラノール基の少なくとも５０％は未反応のまま残存する。
【０００５】
シリカを基材としたカラムが有する欠点は、加水分解安定性に限界があるということである。第１に、シリカゲルの誘導体化が不完全であると、むき出しのシリカ表面が残存する。これはアルカリ性条件下（通常、ｐＨ＞８．０）で容易に溶解し、その結果続いてクロマトグラフ層が崩壊する可能性がある。第２に、結合相が、酸性条件下（通常、ｐＨ＜２．０）で表面から剥ぎ取られ、および移動相によってカラムから溶出する恐れがあり、その結果、分析物の保持力の損失および表面のシラノール基の濃度上昇を招く。これらの問題を解決するために、超高純度シリカを使用すること、炭化シリカを使用すること、シリカの表面をポリマー材料で被覆すること、および遊離シラノール基をトリメチルクロロシランなどの短鎖の試薬でエンドキャッピングすることを含む、多くの方法が試みられている。これらの取り組みは、実際のところ十分に満足できるものではないことが分かっている。
【０００６】
ハイブリッド粒子は、シリカおよび有機物を基材とした材料の双方の利点を提供する可能性を秘めている。ハイブリッド粒子については、例えば米国特許第４０１７５２８号に記載されている。細孔の幾何学形状をクロマトグラフとして向上させた、多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子については、ＷＯ００／０３０５２、ＷＯ０３／０２２３９２および米国特許第６６８６０３５号に記載されている。
【０００７】
ハイブリッド粒子はある利点を提供するが、これらはまた、ある限界をも有し、この限界は、粒子表面上の有機基（例えばメチル基）に起因する可能性がある。特に、表面に有機基が存在すると、シリカ相と比較して、Ｃ１８およびＣ８シランなどのシランと結合した後の結合相の表面濃度が低下する可能性があり、これはおそらく表面上の有機基が、結合に対して反応しないためである。さらに、多官能のシラン（例えば、ジクロロジアルキルシラン、トリクロロアルキルシラン）から調製された結合相において、粒子表面の有機基は、隣接したアルキル結合相の配位子間の架橋結合の度合いを低下させる可能性がある。このことにより、アルキル配位子が粒子の表面に共有結合を有することがより少なくなるので、低ｐＨでの安定性が減少する。最終的に、保持時間およびピーク圧縮の低減は、表面の有機基によって引き起こされる低ｐＨでの安定性の減少に起因する可能性がある。
【０００８】
表面から有機基を除去した、多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子については、ＷＯ０２／０６０５６２および米国特許第６５２８１６７号に記載されている。これらの粒子は、粒子表面の有機基に関連した限界を克服する。
【０００９】
しかしながら、シリカ粒子およびハイブリッドシリカ粒子に関連したさらなる問題は、充填層の安定性である。球状粒子で充填されたクロマトグラフィーのカラムは、ランダムな最密格子であり、この中で、粒子間の間隙は、カラムの注入口からカラムの出口まで連続的な網目を形成していると考えられ得る。この網目が充填層の間隙容積を形成し、これが充填カラムを貫流する流体のための流路となる。充填層の安定性を最大にするためには、粒子はしっかりと充填される必要があり、それ故、カラム内の間隙容積は制限される。結果として、このようなしっかりと充填されたカラムは、カラム背圧が上昇するが、これは望ましいことではない。その上、これらのクロマトグラフィーのカラムに関する層の安定性の問題は、粒子再配置のために現在でもなお一般的に見られる。
【００１０】
充填層の安定性の問題を克服する試みとして、モノリス材料が開発されている。これにはポリマー系のモノリスが含まれ、その例として、ポリメタクリレートモノリス（米国特許第５４５３１８５号、米国特許第５７２８４５７号）；ポリスチレン−ＤＶＢモノリス（米国特許第４８８９６３２号、米国特許第４９２３６１０号、米国特許第４９５２３４９号）；逆相イオン対クロマトグラフィーの適用を目的とした、電荷を伴ったポリメタクリレートモノリス（米国特許第６２３８５６５号）；ＲＯＭＰメタセシス（開環メタセシス重合反応）に基づいたモノリス（ＷＯ０００７３７８２）および重合可能な水溶性モノマー、例えばビニル、アリル、アクリルおよびメタクリルの化合物などから、多孔化剤（ｐｏｒｏｇｅｎｓ）は使用しないが硫酸アンモニウムなどの高濃度の無機塩存在下で作られる、連続的なモノリスカラム（ＥＰ８５２３３４）などが挙げられる。
【００１１】
ポリマー系のモノリスは、強アルカリ性および強酸性の移動相に対して化学的に安定であり、移動相のｐＨを自由に選択できる。しかしながら、ポリマー系のモノリスは、無機モノリスに比べて効率がより低いので、特に低分子量の分析物の場合、分離能が不十分となる。ポリマー系のモノリスが膨張性を有する結果として、移動相の組成が制限される。ポリマー系のモノリスについて、多くの異なった組成および方法が検討されているという事実にもかかわらず、これらの問題に対する解決策は未だまったく見出されていない。
【００１２】
シリカなど無機物を基材とした、モノリスカラムの類似体には、米国特許第５６２４８７５号、ＷＯ９８／２９３５０、米国特許第６２０７０９８Ｂ１号および米国特許第６２１０５７０に開示されているものが含まれる。無機シリカのモノリスは、機械的に非常に強く、収縮および膨張の形跡を示さない。これらは、クロマトグラフ分離におけるポリマー系の対照と比べて極めて高い効率を発揮する。しかしながら、シリカモノリスには大きな不都合がある。すなわち、シリカがアルカリ性ｐＨ値で溶解することである。ｐＨを変化させることは、クロマトグラフの選択性を操作する場合に最も効果的な手段の１つであるため、モノリス材料に関し、効率を犠牲にすることなく、クロマトグラフ分離の用途をアルカリ性のｐＨ領域へと拡大する必要がある。
【００１３】
細孔の幾何学形状をクロマトグラフとして向上させた、新世代の多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリスについては、ＷＯ０３／０１４４５０に記載されている。これらのモノリスは、上記のモノリスに関連した多くの限界を克服している。
【００１４】
それにもかかわらず、先行技術のハイブリッドモノリスには多くの同じ限界があり、これは、ハイブリッド粒子に関して上に記載したように、表面に有機基が存在することで引き起こされる。これらの限界のうち主要なものは、結合後に結合相の表面濃度が低下すること、低ｐＨでの安定性の減少、保持時間およびピーク圧縮の低減である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって、結合相の表面濃度を上昇させ、ならびに表面の有機基によって引き起こされる、保持時間およびピーク圧縮の低減を縮小または解消し、しかもカラム背圧の上昇を伴わないようなクロマトグラフのハイブリッドモノリス材料が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、結合相表面のより高い濃度、改良された安定性および分離特性を示す、改良された多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリスクロマトグラフ材料に関する。クロマトグラフのハイブリッドモノリス材料は、分離を行うために、または化学反応に関与するために用いることができる。本発明によるモノリスは、例えばオクタデシルジメチルクロロシラン（ＯＤＳ）またはＣＮなど所望の結合相を有し、およびケイ素−有機基の、制御された表面濃度を有する表面を特徴とする。より具体的には、表面のケイ素−有機基は、選択的にシラノール基に置換される。これにより、低ｐＨでの安定性を妨げるような、表面の有機基を低減する。さらに、該材料のモノリシック構造は、望ましくないカラム背圧の上昇を伴わず、しっかりと充填された粒子層に関連した安定性を提供する。モノリシック構造の特徴と、表面上の有機基を低減することとを組み合わせることにより、本発明は、結合相の表面濃度を大いに上昇させ、ｐＨ安定性を改良し、およびクロマトグラフの分離能を向上させたハイブリッドモノリス材料を提供する。
【００１７】
例を挙げれば、１つの態様においては、本発明は、内部領域と外表面とを有し、以下で表される、多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリスを提供する。
［Ａ］ｙ［Ｂ］ｘ    （式Ｉ）
ここで、ｘおよびｙは整数であり、Ａは以下で表される。
ＳｉＯ２／（Ｒ１ｐＲ２ｑＳｉＯｔ）ｎ（式ＩＩ）、および／またはＳｉＯ２／［Ｒ３（Ｒ１ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎ（式ＩＩＩ）
ここで、Ｒ１およびＲ２は、独立に、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ７アルキル基であるかまたは置換もしくは非置換のアリール基であり、Ｒ３は、２つ以上のケイ素原子を架橋する、置換もしくは非置換の、Ｃ１〜Ｃ７の、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基またはアリーレン基であり、ｐおよびｑは、０、１または２であり（ただし、ｐ＋ｑ＝１または２、およびｐ＋ｑ＝１の場合、ｔ＝１．５であり、およびｐ＋ｑ＝２の場合、ｔ＝１である。）；ｒは０または１であり（ただし、ｒ＝０の場合、ｔ＝１．５であり、およびｒ＝１の場合、ｔ＝１である。）；ｍは２以上の整数であり；ならびにｎは０．０１〜１００の数である。
Ｂは以下で表される。
ＳｉＯ２／（Ｒ４ｖＳｉＯｔ）ｎ    （式ＩＶ）
ここで、Ｒ４は、ヒドロキシル、フッ素、アルコキシ（メトキシなど）、アリールオキシ、置換されたシロキサン、タンパク質、ペプチド、炭水化物、核酸およびこれらの組合せであってよく、およびＲ４は、ＲｌでもＲ２でもＲ３でもない。ｖは１または２であり（ただし、ｖ＝１の場合、ｔ＝１．５であり、およびｖ＝２の場合、ｔ＝１である。）；ならびにｎは０．０１〜１００の数である。該モノリスの該内部はＡの組成を有し、該モノリスの該外表面はＡおよびＢで表される組成を有し、ならびに該外部の組成は、組成Ｂが約１〜約９９％であり、残りがＡを含む。
これらのモノリスにおいて、Ｒ４は以下で表すことができる。
−ＯＳｉ（Ｒ５）２−Ｒ６    （式Ｖ）
ここで、Ｒ５は、Ｃ１〜Ｃ６の、直鎖、環状もしくは分枝の、アルキル基、アリール基もしくはアルコキシ基であるか、またはヒドロキシル基またはシロキサン基であってよく、およびＲ６は、Ｃ１〜Ｃ３６の、直鎖、環状または分枝の、アルキル基（Ｃ１８、シアノプロピルなど）、アリール基またはアルコキシ基であってよく、ここで、Ｒ６の基は、非置換であるか、または１つもしくは複数の部分で置換されている。かかる部分としては、ハロゲン、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エーテル、カルボニル、エポキシド、スルホニル、陽イオン交換体、陰イオン交換体、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク質、炭水化物、および核酸の官能基が挙げられる。
【００１８】
１つの実施形態においては、Ｒ６の表面濃度は約１．０μｍｏｌ／ｍ２を超えてよく、より好ましくは約２．０μｍｏｌ／ｍ２を超えてよく、さらに一層好ましくは約３．０μｍｏｌ／ｍ２を超えてよい。より好ましい実施形態においては、Ｒ６の表面濃度は約１．０〜約３．４μｍｏｌ／ｍ２である。
【００１９】
他の態様においては、本発明は、サンプル中の成分の分離を行うための方法を提供する。該方法は、該サンプルを本発明のクロマトグラフ材料と接触させることを含む。１つの実施形態においては、該サンプルは、本発明のクロマトグラフ材料を含む、クロマトグラフのカラムに通される。
【００２０】
さらに他の態様においては、本発明は、本発明のクロマトグラフ材料を含む、分離装置を提供する。
【００２１】
さらなる態様においては、本発明は、本発明のクロマトグラフ材料を調製するための方法を提供する。該方法は以下のステップを含む。すなわち、
ａ）酸触媒、および界面活性剤または複数の界面活性剤の組合せの存在下、１つまたは複数の有機アルコキシシランとテトラアルコキシシランとの混合物の水溶液を調製して、ポリ有機アルコキシシロキサンを生産すること；
ｂ）該溶液を温置することにより、相互に連結した連続的な細孔構造を有する３次元ゲルを生じさせること；
ｃ）制御されたｐＨおよび温度で該ゲルを熟成させ、固体のモノリス材料を得ること；
ｄ）該モノリス材料を、高温で、塩基性水溶液で洗浄すること；
ｅ）該モノリス材料を水で洗浄し、次いで溶媒交換を行うこと；
ｆ）該モノリス材料を室温で乾燥し、および減圧下、高温で乾燥すること；および
ｇ）該モノリスの表面にある、Ｃ１〜Ｃ７アルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、置換もしくは非置換の、Ｃ１〜Ｃ７の、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基またはアリーレン基の、１つまたは複数を、ヒドロキシル、フッ素、アルコキシ、アリールオキシまたは置換されたシロキサン基で置換することである。
【００２２】
関連した態様においては、本発明は、以下のステップを含む方法により調製された、本発明のクロマトグラフ材料を提供する。
ａ）酸触媒、および界面活性剤または複数の界面活性剤の組合せの存在下、１つまたは複数の有機アルコキシシランとテトラアルコキシシランとの混合物の水溶液を調製して、ポリ有機アルコキシシロキサンを生産すること；
ｂ）該溶液を温置することにより、相互に連結した連続的な細孔構造を有する３次元ゲルを生じさせること；
ｃ）制御されたｐＨおよび温度で該ゲルを熟成させ、固体のモノリス材料を得ること；
ｄ）該モノリス材料を、高温で、塩基性水溶液で洗浄すること；
ｅ）該モノリス材料を水で洗浄し、次いで溶媒交換を行うこと；
ｆ）該モノリス材料を室温で乾燥し、および減圧下、高温で乾燥すること；および
ｇ）該モノリスの表面にある、Ｃ１〜Ｃ７アルキル基、置換もしくは非置換のアリール基、置換もしくは非置換の、Ｃ１〜Ｃ７の、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基またはアリーレン基の、１つまたは複数を、ヒドロキシル、フッ素、アルコキシ、アリールオキシまたは置換されたシロキサン基で置換することである。
【００２３】
さらに他の態様においては、本発明は、多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリスを形成する方法を提供する。該方法は以下を含む。すなわち、
（ａ）表面にケイ素−アルキル基を有する、多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリスを形成すること；
（ｂ）該ハイブリッドモノリスの、表面のケイ素−アルキル基の１つまたは複数をヒドロキシル基で置換すること；
（ｃ）表面のケイ素−アルキル基の１つまたは複数をハロ基で置換すること；
（ｄ）置換されたシロキサン基の１つまたは複数を該ハイブリッドモノリスの表面に結合させること；および
（ｅ）該ハイブリッドモノリスの表面を、トリアルキルハロシランでエンドキャッピングすることである。
【００２４】
定義
本発明は、下記に説明する定義を参照することにより、より十分に理解されよう。
【００２５】
「モノリス」という用語は、個々の部分において、相互に連結した連続的な細孔構造を有する、多孔質の３次元材料を含むことを意図する。モノリスは、例えば、前駆物質を所望の形の金型に流し込むことにより調製される。モノリスという用語は、層構造中に充填された個々の粒子の集合とは区別されるが、これにおける最終生成物は個々の粒子を含むものとする。
【００２６】
「凝集している」および「凝集された」という用語は、加熱などの、適切な化学的方法または物理的方法によって、いくつかの個々の成分が互いに密着するようになり、結果として１つの新しい成分を生じることとなった材料を表すことを意図する。凝集されたという用語は、層構造などの、物理的に極めて接近した状態の個々の粒子の集合とは区別されるが、これにおける最終生成物は個々の粒子を含むものとする。
【００２７】
「温置」という用語は、無機／有機ハイブリッドモノリス材料の調製中、前駆物質がゲル化し始める時間を表すことを意図する。
【００２８】
「熟成」という用語は、無機／有機ハイブリッドモノリス材料の調製中、モノリス材料の固形ロッドが形成される時間を表すことを意図する。
【００２９】
「マクロポア」という用語は、抵抗を減らして、クロマトグラフに有用な流速で、液体が材料を直接貫流するのを可能にするような、材料の細孔を含むことを意図する。例えば、本発明のマクロポアは、約０．０５μｍを超える細孔直径を有する細孔と、約０．０５μｍ〜約１００μｍの範囲にある細孔直径を有する細孔と、約０．１１μｍ〜約１００μｍの範囲にある細孔直径を有する細孔と、約０．５μｍ〜約３０μｍの範囲にある細孔直径を有する細孔とを含むことを意図するが、これらに限るものではない。
【００３０】
「クロマトグラフに有用な流速」という用語は、クロマトグラフィーの分野における当業者が、クロマトグラフィーの方法において使用するであろう流速を含むことを意図する。
【００３１】
「クロマトグラフを向上させる細孔の幾何学形状」という用語は、本明細書において開示されている、多孔質の無機／有機ハイブリッド材料の細孔構造の幾何学形状を含むことを意図する。かかる幾何学形状は、該材料のクロマトグラフ分離能力を高めることが見出されており、例えば当技術分野における他のクロマトグラフ媒体とは区別されるものである。例えば、ある幾何学形状は、形成されるか、選択されるか、または構築されることができ、ならびに種々の特性および／またはファクターを使用して、該材料のクロマトグラフ分離能力が、例えば、当技術分野において知られているかまたは従来通り使用されている幾何学形状と比較して、「高められた」かどうかを決定することができる。これらのファクターの例としては、分離効率の高さ、より一層のカラム寿命の長さ、および物質移動特性の高さが含まれる。（これは、例えば、バンド広がりの減少およびピーク形状の良好さなどによって証明される。）これらの特性は、当分野において認知されている手法を用いて測定または観察することが可能である。例えば、本多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリスの、クロマトグラフを向上させる細孔の幾何学形状は、「インク瓶形」または「貝殻形」の、細孔の幾何学形状または形態が存在しないということにより、従来技術のモノリスとは区別される。かかるどちらの細孔の幾何学形状または形態も、例えば物質移動速度が減少することで、より低効率になるなどの理由から所望されていない。
【００３２】
クロマトグラフを向上させる細孔の幾何学形状が見出されるのは、ハイブリッド材料（粒子またはモノリスなど）において、ミクロポアの総数がほんのわずかしかなく、メゾポアの総数が十分にあることを含む場合である。ミクロポアの総数がわずかであることが、ハイブリッド材料において実現されるのは、約３４Å未満の直径に属する全細孔が、材料の比表面積に対し約１１０ｍ２／ｇ未満となる場合である。このようにミクロポア表面積が小さいハイブリッド材料は、高い分離効率および良好な物質移動特性を含む、クロマトグラフの性能向上をもたらす。（これは、例えば、バンド広がりの減少およびピーク形状の良好さなどによって証明される。）ミクロポア表面積は、３４Å以下の直径を有する細孔の表面積と定義され、多点窒素吸着分析によって、等温線の吸着レッグ（ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｌｅｇ）から、ＢＪＨ法を用いて測定される。
【００３３】
メゾポアの総数が十分にあることが、ハイブリッド材料において実現されるのは、以下の場合である。すなわち、約３５Å〜約５００Å、例えば、好ましくは約６０Å〜約５００Å、例えば、さらに好ましくは約１００Å〜約３００Åの直径に属する全細孔が、該材料の比表面積に対して十分に寄与する場合であり、例えば該材料の比表面積に対して、約５０〜約８００ｍ２／ｇ、例えば、好ましくは約７５〜約６５０ｍ２／ｇ、例えば、さらに好ましくは約１９０〜約５２０ｍ２／ｇとなる場合である。
【００３４】
「多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリス」においての「ハイブリッド」という用語は、無機物を基材とした構造を含む。ここで、有機官能基は、内部のまたは「骨格の」無機構造およびハイブリッド材料の表面の双方に不可欠なものである。ハイブリッド材料の無機部分は、例えば、アルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたはセラミック材料であってよく、好ましい実施形態においては、ハイブリッド材料の無機部分はシリカである。好ましい実施形態において、該無機部分がシリカである場合、「ハイブリッドシリカ」とは、式ＳｉＯ２／（Ｒ２ｐＲ４ｑＳｉＯｔ）ｎまたはＳｉＯ２／［Ｒ６（Ｒ２ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎを有する材料を指す。ここで、Ｒ２およびＲ４は、独立に、Ｃ１〜Ｃ１８脂肪族部分、スチリル、ビニル、プロパノール、または芳香族部分であり（これらは、アルキル、アリール、シアノ、アミノ、ヒドロキシル、ジオール、ニトロ、エステル、イオン交換の官能基または組み込まれた極性官能基で、さらに置換されていてよい。）、Ｒ６は、２つ以上のケイ素原子を架橋する、置換もしくは非置換の、Ｃ１〜Ｃ１８の、アルキレン、アルケニレン、アルキニレンまたはアリーレンの部分であり、ｐおよびｑは、０、１または２であり（ただし、ｐ＋ｑ＝１または２、およびｐ＋ｑ＝１の場合、ｔ＝１．５であり、およびｐ＋ｑ＝２の場合、ｔ＝１である。）；ｒは０または１であり（ただし、ｒ＝０の場合、ｔ＝１．５であり、およびｒ＝１の場合、ｔ＝１である。）；ｍは２以上の整数であり、ならびにｎは０．０３〜１、より好ましくは０．１〜１、およびさらに好ましくは０．２〜０．５の数である。Ｒ２は、官能化基Ｒでさらに置換されていてもよい。
【００３５】
「結合相」は、官能基をハイブリッドシリカの表面に付加することにより形成され得る。ハイブリッドシリカの表面はシラノール基を含み、これが反応性の高い有機シランと反応して、「結合相」を形成することができる。結合は、ハイブリッドモノリスの表面で、シラノール基と、ハロ置換またはアルコキシ置換されたシランとの反応を伴って行われ、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−Ｃ結合を形成する。
【００３６】
一般に、熱処理されたシリカ上にあるＳｉ−ＯＨ基は、最大５０％しかトリメチルシリル単位と反応することができず、オクタデシルシリル基などのより大きな単位との反応はもっと少ない。結合被覆率を増加させることに役立つ因子は、シラン化を２回行うこと、大過剰のシラン化剤を使用すること、三官能性の試薬を使用すること、酸捕捉剤存在下でシラン化を行うこと、シラン化されるべき表面を次いでヒドロキシル化すること、炭化水素系よりもむしろ塩素系の溶媒を使用すること、および表面をエンドキャッピングすることを含む。
【００３７】
シリカの表面上にある、近くの隣接したヒドロキシル基のあるものは、二官能性の反応が、シリカ表面とおよび二官能性または三官能性の試薬との間に起こることができるような距離にある。シリカの表面上にある隣接したヒドロキシル基が、二官能性の反応に適した空間を持たない場合には、したがって単官能性の反応のみが起こる。
【００３８】
結合されたシリカを生成するためのシランは、反応性が減少していく順に、ＲＳｉＸ３、Ｒ２ＳｉＸ２およびＲ３ＳｉＸを含む（ここで、Ｘは、ハロ（クロロなど）またはアルコキシである。）。結合されたシリカを生成するための具体的なシランは、反応性が減少していく順に、ｎ−オクチルジメチル（ジメチルアミン）シラン（Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｎ（ＣＨ３）２）、ｎ−オクチルジメチル（トリフルオロアセトキシ）シラン（Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＣＨ３）２ＯＣＯＣＦ３）、ｎ−オクチルジメチルクロロシラン（Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｃｌ）、ｎ−オクチルジメチルメトキシシラン（Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＣＨ３）２ＯＣＨ３）、ｎ−オクチルジメチルエトキシシラン（Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＣＨ３）２ＯＣ２Ｈ５）、およびビス−（ｎ−オクチルジメチルシロキサン（Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２Ｃ８Ｈ１７）を含む。
【００３９】
結合されたシリカを生成する際に使用することができる他のモノクロロシランには以下のものが含まれる。すなわち、Ｃｌ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−（ＣＨ２）ｎ−Ｘ、（ここで、Ｘは、Ｈ、ＣＮ、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、フェニル、シクロヘキシルまたはビニルであり、およびｎは、０〜３０（好ましくは２〜２０、より好ましくは８〜１８）である。）；Ｃｌ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−（ＣＨ２）８−Ｈ（ｎ−オクチルジメチルシリル）；Ｃｌ−Ｓｉ（ＣＨ（ＣＨ３）２）２−（ＣＨ２）ｎ−Ｘ、（ここで、Ｘは、Ｈ、ＣＮ、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、フェニル、シクロヘキシルまたはビニルである。）；およびＣｌ−Ｓｉ（ＣＨ（フェニル）２）２−（ＣＨ２）ｎ−Ｘ、（ここで、Ｘは、Ｈ、ＣＮ、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、フェニル、シクロヘキシルまたはビニルである。）が挙げられる。
【００４０】
ジメチルモノクロロシラン（Ｃｌ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−Ｒ）は、以下に示すような２段階の方法により合成できる。
【００４１】
ＣｎＨ２ｎ＋１−Ｂｒ＋Ｍｇ  →  ＣｎＨ２ｎ＋１−ＭｇＢｒ
ＣｎＨ２ｎ＋１ＭｇＢｒ＋（ＣＨ３）２ＳｉＣｌ２  →  ＣｎＨ２ｎ＋１Ｓｉ（ＣＨ３）２Ｃｌ
【００４２】
別の方法として、ジメチルモノクロロシラン（Ｃｌ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−Ｒ）は、末端オレフィンの、触媒を用いた１段階のヒドロシリル化により合成できる。この反応は、反マルコフニコフ付加生成物の形成に有利に働く。使用される触媒は、ヘキサクロロ白金酸六水和物（Ｈ２ＰｔＣ６−６Ｈ２Ｏ）であってよい。
【００４３】
【化１】
2007523331.tif 000002
【００４４】
ハイブリッドシリカの表面誘導体化は、標準的な方法に従って、例えば、有機溶媒中、還流条件下でオクタデシルジメチルクロロシランとの反応により行われる。トルエンなどの有機溶媒が、この反応に通常使用される。ピリジンまたはイミダゾールなどの有機塩基が、該反応に触媒作用を及ぼすために、該反応混合物に加えられる。生成物は、次いで水、トルエンおよびアセトンで洗浄し、減圧下１００℃で１６時間乾燥させる。
【００４５】
「官能化基」という用語は、クロマトグラフの固定相に、特定のクロマトグラフの官能性を付与する有機基、例えばオクタデシル（Ｃ１８）またはフェニルなどを含む。かかる官能化基は、例えば本明細書に開示されているような表面修飾剤中に存在し、これらの表面修飾剤は、例えば、誘導体化または被覆、およびその後の架橋によって基材に結合し、該基材に該表面修飾剤の化学的特性を付与する。ある実施形態において、かかる表面修飾剤は、式Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ［ここで、Ｚ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１〜Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノ（ジメチルアミノなど）、またはトリフルオロメタンスルホネートであり；ａおよびｂはそれぞれ、０〜３の整数であり（ただし、ａ＋ｂ＝３）；Ｒ’は、Ｃ１〜Ｃ６の、直鎖、環状または分枝のアルキル基であり、ならびにＲは官能化基である。］を有する。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ってよく、好ましくは、Ｒ’はメチルである。
【００４６】
多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリス材料は、有機基およびシラノール基の双方を有し、これらの基は、表面修飾剤でさらに置換または誘導体化し得る。「表面修飾剤」は、（通常）、クロマトグラフの固定相に、特定のクロマトグラフの官能性を付与する有機基を含む。本明細書に開示されているような表面修飾剤は、例えば誘導体化または被覆、およびその後の架橋によって基材に結合し、該基材に該表面修飾剤の化学的特性を付与する。１つの実施形態において、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形成する。該修飾剤は、有機化学およびポリマー化学においてよく知られている多くの機構によって、該材料の有機基への有機共有結合を形成することができる。かかる機構には、求核反応、求電子反応、付加環化反応、遊離ラジカル反応、カルベン反応、ナイトレン反応、およびカルボカチオン反応が含まれるが、これらに限るものではない。有機共有結合は、有機化学においてはよく知られた元素間に共有結合を形成することを含むとものと定義される。かかる元素には、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が含まれるが、これらに限るものではない。なお、炭素−ケイ素結合および炭素−酸素−ケイ素結合は有機共有結合と定義されるが、ケイ素−酸素−ケイ素結合は有機共有結合と定義されない。一般的に、多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリス材料は、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、および上記表面修飾剤の組合せ物によって修飾することができる。
【００４７】
例えばシラノール基は、式Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ［ここで、ＺはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１〜Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノ（ジメチルアミノなど）、またはトリフルオロメタンスルホネートであり；ａおよびｂはそれぞれ、０〜３の整数であり（ただし、ａ＋ｂ＝３）；Ｒ’は、Ｃ１〜Ｃ６の、直鎖、環状または分枝のアルキル基であり、ならびにＲは官能化基である。］を有する化合物で表面修飾される。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得、好ましくは、Ｒ’はメチルである。ある実施形態においては、該有機基は同様に官能化されてよい。
【００４８】
官能化基Ｒは、アルキル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、陽イオンもしくは陰イオン交換基、または組み込まれた極性官能基を含み得る。適切な官能化基Ｒの例として、オクチル（Ｃ８）、オクタデシル（Ｃ１８）などのＣ１〜Ｃ２０アルキルおよびトリアコンチル（Ｃ３０）を含む、Ｃ１〜Ｃ３０アルキル；Ｃ１〜Ｃ４−フェニルなどのアルカリール；シアノプロピルなどのシアノアルキル基；プロピルジオールなどのジオール基；アミノプロピルなどのアミノ基；および例えば、米国特許第５３７４７５５号（この本書は参照によっ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などの極性官能基を組み込んだ、アルキル基またはアリール基などが挙げられる。かかる基は、下記一般式
【００４９】
【化２】
2007523331.tif 000003
［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、ならびにｑは０〜１９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；ならびにＺ、Ｒ’、ａおよびｂは上記定義の通りである。］のものを含む。好ましくは、該カルバメート官能基は下記に示す一般構造を有する。
【００５０】
【化３】
2007523331.tif 000004
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ってよい。Ｒ５は、オクチル、ドデシル、またはオクタデシルであるのが有利である。
【００５１】
好ましい実施形態において、該表面修飾剤は、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などの有機トリハロシランであり得る。さらなる好ましい実施形態において、該表面修飾剤は、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などのハロポリ有機シランであり得る。ある実施形態においては、該表面修飾剤はオクタデシルトリメトキシシランである。
【００５２】
他の実施形態において、ハイブリッド材料の有機基およびシラノール基は、双方とも表面修飾または誘導体化される。他の実施形態において、ハイブリッド材料がポリマーで被覆されることによって表面修飾される。
【００５３】
トリメチルシランなどの小さなシリル化剤を使用して、充填剤表面上に残存しているシラノール基を結合させる場合に、クロマトグラフの固定相は、「エンドキャップされる」と言われる。エンドキャッピングは、逆相充填剤について最もよく使用され、塩基性化合物またはイオン化合物の、所望されていない吸着を減少させることができる。例えば、エンドキャッピングは、結合されたハイブリッドシリカが、トリメチルクロロシランなどの短鎖シランとさらに反応する場合に起こり、残存しているシラノール基をエンドキャップする。エンドキャッピングの目的は、できるだけ多くの残存シラノールを除去することである。エンドキャッピング用にトリメチルシリル供与体として使用することができる試薬には、反応性の減少していく順に、トリメチルシリルイミダゾール（ＴＭＳＩＭ）、ビス−Ｎ，Ｏ−トリメチルシリルトリフルオロアセトアミド（ＢＳＴＦＡ）、ビス−Ｎ，Ｏ−トリメチルシリルアセトアミド（ＢＳＡ）、トリメチルシリルジメチルアミン（ＴＭＳＤＭＡ）、トリメチルクロロシラン（ＴＭＳ）およびヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）が含まれる。好ましいエンドキャッピング試薬には、トリメチルクロロシラン（ＴＭＳ）、含ピリジントリメチルクロロシラン（ＴＭＳ）およびトリメチルシリルイミダゾール（ＴＭＳＩＭ）が含まれる。
【００５４】
「多孔化剤（ｐｏｒｏｇｅｎｓ）」については、Ｓｍａｌｌらによる米国特許第６０２７６４３号に記載されている。多孔化剤は追加の材料であり、重合終了後に除去すると、ハイブリッドモノリスの孔隙率が増加する。該孔隙率は、ポリマー相を通る液体が容易に流れるようにするようなものであると同時に、ポリマー相および液相間で適切な接触領域を提供するようなものである必要がある。多孔化剤は、ポリマーが形成される際に該ポリマーによって拒絶される溶媒であることができ、および続いて別の溶媒または水によって置換される。適切な液体多孔化剤は、アルコールを含み、例えばＡｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、Ｖｏｌ．６８、Ｎｏ．２、ｐｐ．３１５〜３２１、Ｊａｎ．１５、１９９６に記載されている方法で使用される。逆ミセル系が、Ｍｅｎｇｅｒらにより、Ｊ  Ａｍ  Ｃｈｅｍ  Ｓｏｃ（１９９０）１１２：１２６３〜１２６４に多孔化剤として記載されている重合可能なモノマーに、水および適当な界面活性剤を加えることにより得られる。多孔化剤の他の例は、Ｌｉらによる米国特許第５１６８１０４号およびＭｉｋｅｓらによる米国特許第４１０４２０９号に見出すことができる。
【００５５】
本明細書において使用される「界面活性剤」という用語は、単一の界面活性剤または２つ以上の界面活性剤の組合せを含むことを意図する。
【００５６】
「孔隙率」は、粒子間隙と粒子本体との容積比である。
【００５７】
「細孔容積」は、多孔質充填剤における細孔の全容積であり、および通常ｍＬ／ｇで表す。これは、窒素吸着のＢＥＴ法か、または高圧下で細孔にＨｇを注入する水銀圧入法によって測定することができる。Ｑｕｉｎｎらによる米国特許第５９１９３６８号に記載されているように、「細孔容積」は、層にアセトンを注入することにより、浸透している全プローブとして、および続いて分子量６×１０６のポリスチレン溶液を注入することにより、完全に排除されたプローブとして測定することができる。各標準物質が層を通り抜ける通過時間、すなわち溶出時間は、２５４ｎｍでの紫外吸光検出によって測定することができる。浸入百分率は、各プローブの溶出容積から排除されたプローブの溶出容積を差し引き、細孔容積で割って算出することができる。別の方法として、細孔容積は、Ｐｅｒｅｇｏらによる米国特許第５８８８４６６号に記載されているように、Ｃａｒｌｏ  Ｅｒｂａ製Ｓｏｒｐｔｏｍａｔｉｃ  １９００装置を使用し、７７°ＫでのＮ２吸着／脱着サイクルによって測定することができる。
【００５８】
Ｃｈｉｅｎｇらによる米国特許第５８６１１１０号に記載されているように、「細孔直径」は、４Ｖ／Ｓ  ＢＥＴから、細孔容積から、または細孔表面積から算出することができる。細孔直径は重要である。その理由は、細孔直径によって溶質分子の自由拡散が可能になり、したがって溶質分子が固定相と相互作用することができるからである。６０Åおよび１００Åの細孔直径が最もよく知られている。生体分子の分離に使用される充填剤については、細孔直径が３００Åを超えるものが使用されている。
【００５９】
Ｃｈｉｅｎｇらによる米国特許第５８６１１１０号に、同様に記載されているように、「粒子表面積」は、１点ＢＥＴまたは多点ＢＥＴによって測定することができる。例えば、多点窒素吸着測定は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  ＡＳＡＰ  ２４００装置で行うことができる。比表面積は、次いで多点ＢＥＴ法を使用して算出し、および平均細孔直径は、最も多い直径であり、対数微分細孔容積分布（ｄＶ／ｄｌｏｇ（Ｄ）対Ｄ曲線）から求める。細孔容積は、約３０００Å未満の直径を有する細孔の、１点全細孔容積として算出する。
【００６０】
「脂肪族基」という用語は、通常１〜２２個の炭素原子を有する、直鎖または分枝鎖を特徴とする有機化合物を含む。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、該鎖は、分岐または架橋され得る。アルキル基は、１つまたは複数の炭素原子を有する飽和炭化水素を含み、これには、直鎖アルキル基および分岐鎖アルキル基が含まれる。かかる炭化水素部分は、１つまたは複数の炭素について、例えばハロゲン基、ヒドロキシル基、チオール基、アミノ基、アルコキシ基、アルキルカルボキシ基、アルキルチオ基、またはニトロ基で置換されてよい。炭素の数を特に明記しない限り、本明細書において使用される「低級脂肪族」とは、上記定義のように、（例えば低級アルキル、低級アルケニル、低級アルキニルなどの）、ただし、１〜６個の炭素原子を有する、脂肪族基を意味する。低級アルキル基などの、かかる低級脂肪族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。
【００６１】
本明細書において使用される場合、「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；「ヒドロキシル」という用語は−ＯＨを意味する。
【００６２】
「脂環式基」という用語は、３個以上の炭素原子の閉環構造物を含む。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、２つ以上の二重結合を有する不飽和の、シクロオレフィンおよびナフタレン、ならびに三重結合を有するシクロアセチレンが含まれる。脂環式基は芳香族基を含まない。シクロパラフィンの例としては、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としては、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、さらに、縮合環構造物および置換脂環式基、例えばアルキル置換された脂環式基が含まれる。該脂環式基の場合には、かかる置換基はさらに、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などを含むことができる。
【００６３】
「複素環基」という用語は、環中の１つ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ような閉環構造物を含む。複素環基は、飽和または不飽和であってもよく、ならびにピロールおよびフランなどの複素環基は芳香族性を有することができる。複素環基は、キノリンおよびイソキノリンなどの縮合環構造物を含む。複素環基の他の例としては、ピリジンおよびプリンが含まれる。複素環基はさらに、１つまたは複数の構成元素が、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などで置換されることも可能である。適当なヘテロ芳香族基およびヘテロ脂環式基は、一般に、１〜３個の、別々の環または縮合環を有し、環１つにつき３〜約８員を有し、および１つまたは複数の、Ｎ、ＯもしくはＳの原子を有する。この例としては、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などが挙げられる。
【００６４】
「芳香族基」という用語は、１つまたは複数の環を含む不飽和の環状炭化水素を含む。芳香族基は、０〜４個のヘテロ原子を含んでいてもよい、５および６員の単環基を含み、例としては、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挙げられる。芳香環は、１つまたは複数の環位置が、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などで置換されていてもよい。
【００６５】
「アルキル」という用語は、飽和脂肪族基を含み、これには、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、アルキル置換されたシクロアルキル基、およびシクロアルキル置換されたアルキル基が含まれる。好ましい実施形態においては、直鎖または分岐鎖のアルキルが、この主鎖中に２０個以下の炭素原子を有し（例えば、直鎖の場合はＣ１〜Ｃ２０、分岐鎖の場合はＣ３〜Ｃ２０）、およびさらに好ましくは１２個以下の炭素原子を有する。同様に、好ましいシクロアルキルはこの環構造中に４〜１０個の炭素原子を有し、さらに好ましくは環構造中に４〜７個の炭素原子を有する。「低級アルキル」という用語は、鎖中に１〜６個の炭素を有するアルキル基、および環構造中に３〜６個の炭素を有するシクロアルキル基を指す。
【００６６】
さらに、本明細書および特許請求の範囲の全体にわたって使用される「アルキル」（「低級アルキル」を含む）という用語は、「非置換アルキル」および「置換アルキル」の双方を含み、後者は、置換基を有するアルキル部分を指し、炭化水素主鎖のうちの、１つまたは複数の炭素上にある水素が置換基に取って代わっている。かかる置換基は、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、アルコキシル、ホスフェート、ホスホナート、ホスフィナート、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を含む）、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、およびウレイドを含む）、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、スルフェート、スルホナート、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、ヘテロシクリル、アラルキル、もしくは芳香族またはヘテロ芳香族の、部分を含むことができる。炭化水素鎖上の置換部分が、これ自体、適切な場合に置換され得ることは、当業者によって理解されよう。シクロアルキル基がさらに、例えば上記の置換基で置換されていてもよい。「アラルキル」部分は、例えば、１〜３個の、別々の環または縮合環、および６〜約１８個の環炭素原子を有するアリールで置換されたアルキル（例えばフェニルメチル（ベンジル））を含む。
【００６７】
本明細書において使用される「アルキルアミノ」という用語は、本明細書において定義されるように、アミノ基が結合しているアルキル基を意味する。適当なアルキルアミノ基は、１〜約１２個の炭素原子、好ましくは１〜約６個の炭素原子を有する基を含む。「アルキルチオ」という用語は、上記定義のように、スルフヒドリル基が結合しているアルキル基を指す。適当なアルキルチオ基は、１〜約１２個の炭素原子、好ましくは１〜約６個の炭素原子を有する基を含む。本明細書において使用される「アルキルカルボキシル」という用語は、上記定義のように、カルボキシル基が結合しているアルキル基を意味する。本明細書において使用される「アルコキシ」という用語は、上記定義のように、酸素原子が結合し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〜約１２個の炭素原子、好ましくは１〜約６個の炭素原子を有する基、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。「アルケニル」および「アルキニル」という用語は、アルキルと類似の不飽和脂肪族基を指すが、それぞれ、少なくとも１つの二重結合または三重結合を含む。適当なアルケニル基およびアルキニル基は、２〜約１２個の炭素原子、好ましくは１〜約６個の炭素原子を有する基を含む。
【００６８】
「アリール」という用語は、０〜４個のヘテロ原子を含んでよい、５および６員の単環芳香族基を含み、この例としては、非置換または置換の、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ある。アリール基はさらに、例えばナフチル、キノリル、インドリルなどの縮合多環式芳香族基を含む。該芳香環は、１つまたは複数の環位置が、例えばアルキル基に関して上に記載したような置換基で置換されてよい。適当なアリール基は、非置換または置換のフェニル基を含む。本明細書において使用される「アリールオキシ」という用語は、上記定義のように、酸素原子が結合しているアリール基を意味する。本明細書において使用される「アラルコキシ」という用語は、上記定義のように、酸素原子が結合しているアラルキル基を意味する。適切なアラルコキシ基は、１〜３個の、別々の環または縮合環、および６〜約１８個の環炭素原子、例えばＯ−ベンジルを有する。
【００６９】
本明細書において使用される場合、「アミノ」という用語は、式−ＮＲａＲｂの非置換または置換の部分を指す。ここで、ＲａおよびＲｂはそれぞれ独立に、水素、アルキル、アリール、もしくはヘテロシクリルを指すか、またはＲａおよびＲｂは、これらが結合している窒素原子と一緒になって、３〜８個の原子を環中に有する環状部分を形成する。したがって「アミノ」という用語は、特に明記しない限り、環状アミノ部分、例えば、ピペリジニル基またはピロリジニル基などを含む。「アミノ置換アミノ基」とは、ＲａおよびＲｂの少なくとも一方が、さらにアミノ基で置換されているアミノ基を指す。
【００７０】
本発明の組成および方法
本発明は、クロマトグラフ分離などの分離を行うための、または化学反応に関与するための、ハイブリッドモノリス材料を提供する。本発明によるモノリスは、内部領域と外表面を有し、下記に説明する式Ｉで表される。
［Ａ］ｙ［Ｂ］ｘ    （式Ｉ）
ここで、ｘおよびｙは整数であり、Ａは下記式ＩＩおよび／または式ＩＩＩで表される。
ＳｉＯ２／（Ｒ１ｐＲ２ｑＳｉＯｔ）ｎ（式ＩＩ）および／またはＳｉＯ２／［Ｒ３（Ｒ１ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎ（式ＩＩＩ）
ここで、Ｒ１およびＲ２は、独立に、置換もしくは非置換のＣ１〜Ｃ７アルキル基であるか、または置換もしくは非置換のアリール基であり、Ｒ３は、２つ以上のケイ素原子を架橋する、置換もしくは非置換の、Ｃ１〜Ｃ７の、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基またはアリーレン基であり、ｐおよびｑは、０、１または２であり（ただし、ｐ＋ｑ＝１または２、およびｐ＋ｑ＝１の場合、ｔ＝１．５であり、およびｐ＋ｑ＝２の場合、ｔ＝１である。）；ｒは０または１であり（ただし、ｒ＝０の場合、ｔ＝１．５であり、およびｒ＝１の場合、ｔ＝１である。）；ｍは２以上の整数であり；ならびにｎは０．０１〜１００の数である。Ｂは下記式ＩＶで表される。
ＳｉＯ２／（Ｒ４ｖＳｉＯｔ）ｎ    （式ＩＶ）
ここで、Ｒ４は、ヒドロキシル、フッ素、アルコキシ（メトキシなど）、アリールオキシ、置換されたシロキサン、タンパク質、ペプチド、炭水化物、核酸およびこれらの組合せからなる群から選択され、およびＲ４は、ＲｌでもＲ２でもＲ３でもなく；ｖは１または２であり（ただし、ｖ＝１の場合、ｔ＝１．５であり、およびｖ＝２の場合、ｔ＝１である。）；ならびにｎは０．０１〜１００の数である。該粒子の該内部はＡの組成を有し、該モノリスの該外表面はＡおよびＢで表される組成を有し、ならびに該外部の組成は、組成Ｂが約１〜約９９％であり、残りがＡを含む。上記式において、Ｒ４は以下で表され得る。
−ＯＳｉ（Ｒ５）２−Ｒ６    （式Ｖ）
ここで、Ｒ５は、Ｃ１〜Ｃ６の、直鎖、環状もしくは分枝の、アルキル基、アリール基もしくはアルコキシ基であるか、またはヒドロキシル基またはシロキサン基からなる群から選択され、およびＲ６は、Ｃ１〜Ｃ３６の、直鎖、環状または分枝の、アルキル基（Ｃ１８、シアノプロピルなど）、アリール基またはアルコキシ基からなる群から選択され、ここで、Ｒ６の該基は、非置換であるか、またはハロゲン、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エーテル、カルボニル、エポキシド、スルホニル、陽イオン交換体、陰イオン交換体、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク質、炭水化物、および核酸の官能基からなる群から選択される１つもしくは複数の部分で置換されている。
【００７１】
一般的に、本発明のハイブリッドモノリスは、相当するハイブリッド粒子と比較して、より大きい、細孔容積および表面積を有する。例えば、ある実施形態において、本発明のハイブリッドモノリスは、約０．５〜約２．５ｃｍ３／ｇの比細孔容積を有する。他の実施形態において、本発明のハイブリッドモノリスは、約１〜約２ｃｍ３／ｇの比細孔容積を有する。同様に、ある実施形態において、本発明のハイブリッドモノリスは、約５０〜約８００ｍ２／ｇの比表面積を有する。他の実施形態において、本発明のハイブリッドモノリスは、約１９０〜約５２０ｍ２／ｇの比表面積を有する。
【００７２】
１つの実施形態において、Ｒ６の表面濃度は約１．０μｍｏｌ／ｍ２を超えてもよく、より好ましくは約２．０μｍｏｌ／ｍ２を超えてよく、さらに一層好ましくは約３．０μｍｏｌ／ｍ２を超えてよい。より好ましい実施形態では、Ｒ６の表面濃度は約１．０〜約３．４μｍｏｌ／ｍ２である。
【００７３】
本発明の多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリス材料は、ケイ素−メチル基の表面濃度が約２．５μｍｏｌ／ｍ２未満であってよい。
【００７４】
本発明の多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリス材料は、アルキル基結合相の表面濃度が約１．０μｍｏｌ／ｍ２を超えてよい。
【００７５】
ケイ素−メチル基の表面濃度は、約２．５μｍｏｌ／ｍ２未満、好ましくは約０．１〜約２．５μｍｏｌ／ｍ２、より好ましくは約０．２５〜約２．５μｍｏｌ／ｍ２であってよい。アルキル基結合相の表面濃度は、通常約１．０μｍｏｌ／ｍ２を超え、より好ましくは約３．０μｍｏｌ／ｍ２を超え、さらに一層好ましくは約１．０〜約３．４μｍｏｌ／ｍ２である。
【００７６】
ハイブリッド材料は、Ｃ１８、Ｃ８、シアノプロピルまたは３−シアノプロピルなどの結合相を有し得る。
【００７７】
１つの実施形態においては、該ハイブリッド材料は、約３５〜約５００Å、より好ましくは約１００〜約３００Åの平均細孔直径を有する。上記ハイブリッド材料は、低ｐＨ（例えば４未満、３未満、２未満）での安定性が増している。高速液体クロマトグラフィーを行う方法において、ｐＨ３未満、４未満または５未満のサンプルを、上記ハイブリッド材料の１つを含むカラムに貫流させ得る。
【００７８】
ある実施形態においては、本発明の多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリス材料は、クロマトグラフを向上させる細孔の幾何学形状を有する。かかるモノリスについては、ＷＯ０３／０１４４５０に記載されている。
【００７９】
多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリス材料は、下記のように、および実施例において説明する具体例にあるように作製することができる。特に、本発明のハイブリッドモノリス材料は、無機／有機ハイブリッド粒子を凝集することによって、間接的に調製してもよいし、または無機および有機前駆物質から直接的に調製してもよい。
【００８０】
該間接的な方法に従って、ハイブリッドシリカの多孔質球状粒子は、１つの実施形態において、多段階の方法によって調製することができる。第１段階において、１つまたは複数の有機アルコキシシラン、例えばメチルトリエトキシシランなどと、テトラアルコキシシラン、例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）とを酸触媒存在下、２つ以上の成分の混合物を同時加水分解させることによって予備重合し、ポリ有機アルコキシシロキサン（ＰＯＳ）、例えばポリアルキルアルコキシシロキサンを形成させる。第２段階において、界面活性剤または複数の界面活性剤の組合せの存在下、ＰＯＳを水性媒体中に懸濁し、塩基触媒を使用してゲル化させ、ハイブリッドシリカの多孔質球状粒子にする。第３段階において、ハイブリッドシリカ粒子の細孔構造を水熱処理によって修飾し、下記のように、特定の目的自体に対して使用できる、または望ましくはさらに処理することができるハイブリッドシリカ中間体生成物を得る。
【００８１】
ハイブリッドシリカの多孔質粒子は、上記方法によって調製されるように、さらに修飾することなく使用することができる。これらのハイブリッド粒子は、未結合のシリカなどの第２の材料と混合され、カラムなどの容器に充填される。充填終了後、該混合物を凝集（例えば焼結）させ、およびその後、洗浄工程によって第２の材料を除去する。生じたモノリス材料は、例えば溶媒で洗浄するなど、さらに処理し、ハイブリッドモノリス材料が得られる。
【００８２】
別の方法として、モノリス材料は、無機および有機前駆物質から直接的に調製することができる。直接調製する方法の例は、ゾル−ゲル法である。無機モノリス材料に対する現行のゾル−ゲル法には、４００℃を超える温度に達する焼成工程が必要である。この方法は、有機部分が破壊される可能性があるため、ハイブリッドモノリス材料には適していない。さらに、４００℃を超えると、シラノール基が不可逆的に縮合してしまい、より酸性のシラノールが残る可能性がある。結果として、一部の分析物、特に塩基性の分析物では、保持力が増大し、テーリングおよび不可逆的な吸着が過剰に生じてしまう。無機／有機ハイブリッドモノリス材料を低温で調製する、本発明のゾル−ゲル法によれば、モノリス材料中の有機部分が保護され、不可逆的なシラノールの縮合が避けられる。
【００８３】
無機および有機前駆物質から１段階で、無機／有機ハイブリッドモノリス材料を直接的に調製する一般的な方法は、以下の方法を特徴とすることができる。
【００８４】
第１に、酢酸などの水性酸、界面活性剤、テトラアルコキシシランなどの無機前駆物質、および有機アルコキシシラン、有機トリアルコキシシランなどの有機前駆物質とを含む溶液を調製する。酸の濃度範囲は、約０．１ｍＭ〜５００ｍＭ、より好ましくは約１０ｍＭ〜１５０ｍＭ、およびさらに好ましくは約５０ｍＭ〜１２０ｍＭである。界面活性剤の濃度範囲は、約３重量％〜１５重量％、より好ましくは約７重量％〜１２重量％、さらに好ましくは約８重量％〜１０重量％である。さらに、この方法において用いられる、例えばメチルトリメトキシシランおよびテトラメトキシシランなどの全シラン濃度の範囲は、約５ｇ／ｍｌ未満、より好ましくは２ｇ／ｍｌ未満、さらに好ましくは１ｇ／ｍｌに維持される。
【００８５】
次いで、ゾル溶液を制御された温度で温置し、相互に連結した連続的な細孔構造を有する３次元ゲルを生じさせる。温置の温度範囲は、溶液の約氷点付近〜９０℃、より好ましくは約２０℃〜７０℃、さらに好ましくは約３５℃〜６０℃である。該ゲルの熟成を、制御されたｐＨ（好ましくはｐＨ約２〜３）、および制御された温度（好ましくは約２０〜７０℃、より好ましくは約３５℃〜６０℃）で、約５時間〜約１０日間、より好ましくは約１０時間〜約７日間、さらに好ましくは約２日間〜約５日間行い、固体のモノリス材料を得る。
【００８６】
該ハイブリッド材料をさらにゲル化し、および界面活性剤を除去するために、モノリス材料を塩基性水溶液、例えば、水酸化アンモニウムで、約０℃〜８０℃、より好ましくは約２０℃〜７０℃、およびさらに好ましくは約４０℃〜６０℃の温度で洗浄する。また、ある実施形態において、塩基の濃度は約１０−５Ｎ〜１Ｎであり、より好ましくは約１０−４Ｎ〜０．５Ｎ、およびさらに好ましくは約１０−３Ｎ〜０．１Ｎである。該モノリス材料は、約１〜６日間、より好ましくは約１．５〜４．５日間、およびさらに好ましくは約２〜３日間洗浄する。
【００８７】
１つの実施形態において、調製したままのハイブリッド材料の細孔構造は、水熱処理によって変性され、ＢＥＴ窒素（Ｎ２）吸着分析によって確認されるように、細孔直径のみならず細孔の開口部も増大する。該水熱処理は、調製したままのハイブリッド材料および有機塩基の水溶液を含むスラリーを調製し、このスラリーをオートクレーブ中、高温（例えば約１４３〜１６８℃）で約６〜２８時間加熱することによって行う。該スラリーのｐＨは、濃酢酸を使用して約８．０〜９．０の範囲に調節される。該スラリーの濃度は、塩基溶液４〜１０ｍｌにつき、ハイブリッド材料１ｇの範囲にある。このようにして処理したハイブリッド材料を濾過し、濾液のｐＨが７に達するまで水およびアセトンで洗浄し、次いで、１００℃で減圧下、１６時間乾燥する。得られたハイブリッド材料は、約１００〜３００Åの範囲の平均細孔直径を示す。
【００８８】
シリカモノリス材料の表面に、タンパク質またはペプチドを結合させるために、モノリスを、アルデヒドを含むシラン試薬と処理することができる。ＭａｃＢｅａｔｈらによる（２０００）Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２８９：１７６０〜１７６３。アルデヒドはタンパク質上で第一アミンと容易に反応し、シッフ塩基結合を形成する。該アルデヒドはさらにリジンと反応することもある。別の方法として、タンパク質、ペプチドおよび他の目的分子は、シリカモノリスの表面に、Ｎ−｛ｍ−｛３−（トリフルオロメチル）ジアジリン−３−イル｝フェニル｝−４−マレイミドブチルアミドを使用することによって結合させることができる。かかる試薬は、システインチオールの熱化学改変によるマレイミド官能基、および光依存性によるアリールジアジリン官能基を有し、カルベンを介在してシリカモノリスに結合する。Ｃｏｌｌｉｏｕｄらによる（１９９３）Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅ  ４：５２８〜５３６。カルベンを生成するアリールジアジリンを、３５０−ｎｍ光源を用いて活性化させることにより、生物活性が損なわれない条件下で、タンパク質、酵素、免疫試薬、炭水化物および核酸の共有結合の形成が可能であることが示されている。タンパク質またはペプチドは、３−アミノプロピル−トリエトキシシラン（ＡＰＴＳ）、すなわち３−ＮＨ２（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３を用いて、シリカモノリスの表面シラノール基を誘導体化することにより、シリカモノリスの表面に結合させることも可能である。Ｈａｎらによる（１９９９）Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２１：９８９７〜９８９８。
【００８９】
炭水化物をシリカモノリス材料の表面に結合させる例では、カリックス｛４｝レゾルカレンのオクタガラクトース誘導体が、ラクトノラクトンとオクタアミンとの反応によって得られる。Ｆｕｊｉｍｏｔｏら、（１９９７）Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１９：６６７６〜６６７７。シリカ−モノリス材料は、オクタガラクトース誘導体の水溶液中に浸すと、得られたオクタガラクトース誘導体は、シリカモノリス材料の表面に容易に吸着される。オクタガラクトース誘導体とシリカモノリス材料との相互作用は、水素結合を伴う。Ｈｏ  Ｃｈａｎｇらによる米国特許第４０２９５８３号には、シランカップリング剤の使用について記載されている。この試薬は、シリカモノリス材料に結合可能なケイ素官能基、および炭水化物部分に結合可能な有機官能基を有する、有機シランである。
【００９０】
オリゴヌクレオチドをシリカモノリス材料の表面に結合させるために、シリカモノリス材料を、ＡＰＴＳにより処理することで、アミノシラン修飾されたモノリス材料を生成することができる。該アミノシラン修飾されたモノリス材料は、次いで、ｐ−ニトロフェニルクロロホルメート（ＮＰＣ）（フルカ）、グルタルアルデヒド（ＧＡ）（シグマ）、無水マレイン酸（ＭＡ）（アルドリッチ）と処理され、次いで、５’−ＮＨ２−標識ＤＮＡまたは５’−ＳＨ−標識ＤＮＡと処理される。Ｙａｎｇらによる（１９９８）Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｐｐ．２５７〜２５８。別の方法として、オリゴヌクレオチドを、シリカモノリス材料の表面に加えることが可能である。これは、３−グリシオドキシプロピルトリメトキシシラン（３−ｇｌｙｃｉｏｄｏｘｙｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）をシリカモノリス材料と反応させることにより、シラノール基が生成し、次いで、得られたエポキシドが酸性条件下で、ジオールまたは水と結合することによる。Ｍａｓｋｏｓらによる（１９９２）Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ２０（７）：１６７９〜１６８４。オリゴヌクレオチドはまた、ホスホラミデートの、アミノ官能基を含むシリカモノリス材料への結合を通して、シリカモノリス材料の表面に結合することができる。例えば、アミノ官能基を含むシリカモノリス材料は、５’−リン酸イミダゾリド誘導体と反応させた。Ｇｈｏｓｈらによる（１９８７）Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  １５（１３）：５３５３〜５３７３。５’−リン酸化オリゴヌクレオチドは、Ｎ−メチルイミダゾール緩衝液中、水溶性の１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）−カルボジイミド（ＥＤＣ）の存在下でアミノ基と反応させた。光照射化学合成を使用して、オリゴヌクレオチドをシリカモノリス材料の表面に結合させることができる。該方法を開始するために、光化学的に除去可能な保護基で修飾されたリンカーが、固体基質に結合させられる。光が写真平板マスクを通して該表面の特定の範囲に導入され、この領域が化学結合用に活性化される。Ｌｉｐｓｈｕｔｚらによる（１９９３）ＢｉｏＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  １９（３）：４４２〜４４７。
【００９１】
ここまでの調製されたハイブリッドシリカの表面は、まだシラノール基を含んでいる。このシラノール基は、反応性の高い有機シランと反応することによって誘導体化し得る。ハイブリッドシリカの表面誘導体化は、標準的な方法に従って、例えば、有機溶媒中、還流条件下でオクタデシルジメチルクロロシランとの反応により行われる。トルエンなどの有機溶媒が、この反応に通常使用される。ピリジンまたはイミダゾールなどの有機塩基が、該反応に触媒作用を及ぼすために、該反応混合物に加えられる。このようにして得られた生成物は、次いで水、トルエンおよびアセトンで洗浄し、減圧下１００℃で１６時間乾燥させる。得られたハイブリッドシリカは、トリメチルクロロシランなどの短鎖シランとさらに反応させ、上記の類似の手順を用いることにより、残存し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。
【００９２】
ハイブリッドシリカモノリス材料の表面はまた、表面修飾剤、例えばＺａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ［ここで、ＺはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１〜Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノ（例えばジメチルアミノ）、またはトリフルオロメタンスルホネートであり；ａおよびｂはそれぞれ、０〜３の整数であり（ただし、ａ＋ｂ＝３）；Ｒ’は、Ｃ１〜Ｃ６の、直鎖、環状または分枝のアルキル基であり、ならびにＲは官能化基である。］で表面修飾すること、およびポリマーコーティングにより表面修飾することもできる。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ってよく、好ましくは、Ｒ’はメチルである。
【００９３】
官能化基Ｒは、アルキル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、陽イオンもしくは陰イオン交換基、または組み込まれた極性官能基を含んでいてよい。適当な官能化基Ｒの例としては、オクチル（Ｃ８）およびオクタデシル（Ｃ１８）などのＣ１〜Ｃ２０アルキル；Ｃ１〜Ｃ４−フェニルなどのアルカリール；シアノプロピルなどのシアノアルキル基；プロピルジオールなどのジオール基；アミノプロピルなどのアミノ基；ならびに例えば、米国特許第５３７４７５５号に開示され、および本明細書の上記に詳述したようなカルバメート官能基などの、組み込まれた極性官能基などが挙げられる。好ましい実施形態においては、該表面修飾剤は、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などのハロ有機シランであってよい。Ｒは、オクチルまたはオクタデシルであるのが有利である。
【００９４】
ポリマーコーティングは、文献において知られており、通常、ポリマー層が支持体への化学結合を起こすことなく、表面上に物理吸着したモノマーの、重合もしくは重縮合によって（タイプＩ）、ポリマー層が支持体への化学結合を起こして、表面上に物理吸着したモノマーの、重合もしくは重縮合によって（タイプＩＩ）、物理吸着したプレポリマーの支持体への固定化によって（タイプＩＩＩ）、および予備合成されたポリマーの支持体表面への化学吸着によって（タイプＩＶ）実現することができる。例えば、ＨａｎｓｏｎらによるＪ．Ｃｈｒｏｍａｔ．Ａ６５６（１９９３）３６９〜３８０を参照のこと。
【００９５】
当技術分野の現況では、ハイブリッド有機／無機物を基材としたＲＰ  ＨＰＬＣカラム充填剤は、クロロシランをハイブリッドモノリス材料に結合させることによって調製される。該ハイブリッドモノリス材料は、モノリスの構造に完全に組み込まれたメチル−ケイ素基を有する。すなわち、該メチル基は、ハイブリッドケイ酸塩主鎖の内部構造と、モノリスの外表面上の双方において見出される。内部および外部のメチル基により、純シリカを基材とした材料と比較した場合、高ｐＨの移動相におけるハイブリッド材料の安定性が改良されることが示されている。しかしながら、該表面のメチル基はまた、シリカ相と比較して、Ｃ１８およびＣ８シランなどのシランと結合した後の結合相の表面濃度をより低下させることにつながるが、これはおそらく、表面上のメチル基が、結合に対して反応しないためである。例えば、低ｐＨ（約ｐＨ５など）の移動相を使用する場合、三官能性のＣ１８結合相を有するＸＴｅｒｒａ（商標）ＭＳ  Ｃ１８などのハイブリッド製品は、従来の、シリカを基材とした三官能性のＣ１８結合相と比較して、安定性がより低い。ハイブリッドモノリスの表面メチル基は、隣接したＣ１８配位子間の架橋結合の度合いを低下させる可能性があり、本来メチル基は、該結合を妨げる。この影響により、該Ｃ１８配位子が表面に共有結合を有することがより少なくなるので、低ｐＨでの安定性が減少することが予想されるであろう。
【００９６】
本発明は、表面のケイ素−メチル基をシラノール基に、選択的に変換する手順を提供する。反応条件によって、該モノリスの内部構造には支障を来たさないか、または内部のメチル基がただわずかに影響を受ける程度である。その結果これにより、最初のハイブリッドモノリスとは異なったモノリスに至ることになる。このモノリスの表面は、今や純シリカの表面とかなり似ている。該モノリスの新規な組成は、標準的な分析の解析手法（ＣＨＮ、ＢＥＴ、ＮＭＲ）により裏付けられている。
【００９７】
これらの改変されたモノリスはまた、クロロシランとの結合後のＣ１８の表面濃度が高くなることが見出されている。おそらくこれは、新しく形成された表面シラノール基が、シロキサン配位子に変換されたためであろう。
【００９８】
表面Ｓｉ−ＣＨ３基のＳｉ−ＯＨ基およびＳｉ−Ｆ基への変換
該ハイブリッドモノリスの表面におけるＳｉ−ＣＨ３基は、以下の反応によってＳｉ−ＯＨ基およびＳｉ−Ｆ基に変換することができる。
【００９９】
【化４】
2007523331.tif 000005
【０１００】
上記反応は、メタノール／ＴＨＦ／水中で実施されるので、完全に湿った状態にすることおよび全細孔に接近することが可能のはずである。開裂の機構は、改変されたバイヤー−ヴィリガー酸化であると思われる。この反応は、最小限の遷移状態要件を有しなければならない。メチル基が失われることは、例えば、反応生成物のＣＨＮ燃焼分析などによって測定できる。ここで、反応物対未処理物の炭素含量（％Ｃ）の減少が、表面メチル基が失われた量、したがって、表面上に存在するメチル基の量とみなされる。ＩＲおよびＮＭＲ分析もまた、この変化を測定するため、および表面の、他のいずれの変化も探すために用いることができる。
【０１０１】
他のフッ素化試薬が、ＫＦの代わりに使用可能である。例として、フッ化水素カリウム（ＫＨＦ２）、フッ化テトラブチルアンモニウム（｛ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２｝４ＮＦ）、三フッ化ホウ素−酢酸錯体（ＢＦ３−２｛ＣＨ３ＣＯ２Ｈ｝）またはテトラフルオロホウ酸ジエチルエーテル化合物（ＨＢＦ４−Ｏ（ＣＨ２ＣＨ３）２）が、ＫＦの代わりに使用可能である。
【０１０２】
炭酸水素ナトリウムなどの他の炭酸塩試薬が、例えば、炭酸水素カリウムの代わりに使用可能である。
【０１０３】
他の試薬を、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の代わりに使用することができる。例として、３−クロロペルオキシ安息香酸（ＣｌＣ６Ｈ４ＣＯ３Ｈ）および過酢酸（ＣＨ３ＣＯ３Ｈ）が、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の代わりに使用可能である。
【０１０４】
別の方法として、ケイ素−炭素結合は、ケイ素化合物を、以下に示すように、ｍ−クロロ過安息香酸（ＭＣＰＢＡ）と反応させることによって開裂し得る。この合成の説明は、Ｔａｍａｏらによる（１９８２）Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ  ３９（６）：９８３〜９９０中に見出すことができる。
【０１０５】
【化５】
2007523331.tif 000006
【０１０６】
同様に、ケイ素−炭素結合は、ケイ素化合物を、以下に示すように、過酸化水素と反応させることによって開裂し得る。この合成の説明は、Ｔａｍａｏらによる（１９８３）Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ  ２：１６９４〜１６９６中に見出すことができる。
【０１０７】
【化６】
2007523331.tif 000007
【０１０８】
本発明の多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリス材料は、分離科学において種々の幅広い最終用途を有する。この例としては、クロマトグラフのカラム用材料（かかるカラムは、アルカリ性移動相に対する安定性が向上し得、および塩基性分析物に対するピークテーリングが減少し得る。）、薄層クロマトグラフ（ＴＬＣ）プレート、濾過膜、マイクロタイタープレート、スカベンジャー樹脂、固相有機合成用担体などが挙げられる。これらは、クロマトグラフを向上させる細孔の幾何学形状を有する、多孔質の無機／有機ハイブリッド材料、および本発明の多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリス材料を含む固定相を有する。該固定相は、個々の装置の要求に従って、充填、コーティング、または含浸、被覆、包囲、または当技術分野において認識されているその他の手法などによって導入することができる。特に有利な実施形態においては、クロマトグラフ装置とは、ＨＰＬＣにおいて広く使用されているようなクロマトグラフのカラムである。
【０１０９】
（実施例）
本発明は、多孔質の無機／有機ハイブリッドモノリス材料の調製について記載する以下の実施例によってさらに説明することができるが、これらの実施例に限るものではない。
【０１１０】
材料
すべての試薬は、特に断りのない限り、入荷したままの状態で使用された。当業者であれば、以下の供給品および供給業者の同等物が存在することを認識する。このように、下記掲載の供給業者は、これらに限ると解釈されるべきではない。
【０１１１】
Ｇｅｌｅｓｔ  Ｉｎｃ．、ペンシルバニア州モリスビル：（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）、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＯＳ）、ビス（トリメトキシシリル）−エタン（ＢＴＭＥ）およびオクタデシルジメチルクロロシラン（ＯＤＳ）；ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐ．、ニュージャージー州マウントオリーヴ：プルロニック（登録商標）Ｐ１０５、プルロニック（登録商標）Ｐ１２３；Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ、ウィスコンシン州ミルウォーキー：イミダゾール、トリトンＸ−１００トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン（ＴＲＩＳ）、フッ化カリウム（ＫＦ）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）、３０％過酸化水素（３０％Ｈ２Ｏ２）、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、オクタデシルジメチルクロロシラン；Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、ニュージャージー州フィリップスバーグ：尿素、塩化メチレン、メタノール、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトニトリル、アセトン、トルエン、ピリジン、塩酸、アンモニア水および氷酢酸。溶媒はすべてＨＰＬＣグレードであった。水は、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｍｉｌｌｉ−Ｑ（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐ．、マサチューセッツ州ベッドフォード）から直接使用した。高圧滅菌器（オートクレーブ）は、Ｐａｒｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｉｎｃ．、イリノイ州モリーン製であった。
【０１１２】
特性付け
当業者であれば、以下の機器および供給業者の同等物が存在することを認識しよう。このように、下記掲載の機器は、これらに限ると解釈されるべきではない。
【０１１３】
平均マクロポア直径（ＭＰＤ）およびマクロポア細孔容積（ＭＰＶ）は、水銀ポロシメーター（ＭｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓオートポアＩＩ  ９２２０またはオートポアＩＶ、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ、ジョージア州ノークロス）を用いて測定した。これらの材料の％Ｃ値は、燃焼分析（ＣＥ−４００  元素分析装置（Ｅｌｅｍｅｎｔａｌ  Ａｎａｌｙｚｅｒ）；Ｅｘｅｔｅｒ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｉｎｃ．、マサチューセッツ州ノースチェルムスフォード）を用いて測定した。フッ素含有量（Ｆ）は、Ｇａｌｂｒａｉｔｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、Ｉｎｃ．、テネシー州ノックスビルによる燃焼／ＩＳＥ法によって測定した。これらの材料の、比表面積（ＳＳＡ）、比細孔容積（ＳＰＶ）および平均細孔直径（ＡＰＤ）は、多点Ｎ２吸着法（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  ＡＳＡＰ  ２４００；Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｉｎｃ．、ジョージア州ノークロス）を用いて測定した。比表面積は、ＢＥＴ法を用いて算出し、比細孔容積は、Ｐ／Ｐｏ＞０．９８に対して測定した１点値であり、および平均細孔直径は、ＢＪＨ法を用いて等温線の脱着レグ（ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｌｅｇ）から算出した。
【実施例１】
【０１１４】
プルロニックＰ−１０５  ２１．０ｇを、７０ｍＭ酢酸溶液１５０ｍＬに溶かした。得られた溶液を、プルロニックＰ−１０５が完全に溶解するまで、室温で攪拌し、次いで、氷水浴で冷却した。その間に、メチルトリメトキシ−シラン（２０ｍＬ）およびテトラメトキシシラン（４０ｍＬ）を別の密封フラスコに入れ、室温で混合した。混合したシラン溶液を、冷却した酢酸溶液にゆっくり加えたところ、シラン溶液は数分後に酢酸溶液に溶解した。得られた溶液を、一連の密封ポリプロピレン製バイアル（９．６ｍｍ×１０ｃｍ）中に移し、これらのバイアルを４５℃で２日間静置した。生成した白色の固形ロッドを、続いて０．１Ｎ水酸化アンモニウム水溶液に６０℃で３日間浸した。次いで、モノリスロッドを水で２日間洗浄した。ここで、水の交換は昼間２時間毎に８時間行い、次いで一晩静置した。次いで、湿ったロッド（２０Ｅａ）を０．１Ｍ  ＴＲＩＳ（酢酸でｐＨ７．９に調製済）１５０ｍｌに浸し、次いで、オートクレーブに入れ、加圧下１５５℃で２１時間加熱した。冷却後すぐに、モノリスロッドを水で２日間浸した。ここで、水の交換は昼間２時間毎に８時間行い、次いで一晩静置した。次いで、水で湿ったロッドを６０℃でアセトンに一晩浸し、および最後に減圧下８０℃で４時間乾燥した。次いで、乾燥したロッド（２０Ｅａ）を１Ｎ  ＨＣｌ溶液２０００ｍＬに浸し、９８℃で１７時間加熱した。次いで、冷却後すぐにモノリスロッドを、廃液がｐＨ７．０になるまで水で洗浄した。水で湿ったロッドを、アセトンで洗浄し、および最後に減圧下（３０”Ｈｇ未満）７０℃で一晩乾燥した。実施例１ｂのロッドは、１０カ月間水中で室温保存し、その後、ＴＲＩＳ溶液で処理し、続いて酸洗浄した。代表的なロッドに対する特性データを表１にまとめる。
【０１１５】
【表１】
2007523331.tif 000008
【実施例２】
【０１１６】
プルロニックＰ−１２３  ２１．０ｇを、１００ｍＭ酢酸溶液１５０ｍＬに溶かした。得られた溶液を、プルロニックＰ−１２３が完全に溶解するまで、室温で攪拌し、次いで、氷水浴で冷却した。その間に、ビス（トリメトキシシリル）エタン（２０ｍＬ）およびテトラメトキシシラン（５０ｍＬ）を別の密封フラスコに入れ、室温で混合した。混合したシラン溶液のうち６０ｍＬ分を、冷却した酢酸溶液にゆっくり加えたところ、シラン溶液は３０分かけて酢酸溶液に溶解した。得られた溶液を、一連の密封ポリプロピレン製バイアル（９．６ｍｍ×１０ｃｍ）中に移し、これらのバイアルを室温で３０時間静置した。生成した白色の固形ロッドを、続いて０．１Ｎ水酸化アンモニウム水溶液に６０℃で３日間浸した。生成した白色の固形ロッドを、続いて別の０．１Ｎ水酸化アンモニウム水溶液に９０℃で１６時間浸した。次いで、モノリスロッドを水に浸し、１００℃で１時間加熱した。ここで、この工程はさらに２回繰り返した。次いで、湿ったロッド（１０Ｅａ）を０．３Ｍ  ＴＲＩＳ（酢酸でｐＨ９．５に調製済）２５０ｍｌに浸し、次いで、オートクレーブに入れ、加圧下１５５℃で１７時間加熱した。冷却後すぐに、モノリスロッドを水に３回浸した。ここで、水の交換は２時間毎に行った。次いで、水で湿ったロッドを１Ｎ  ＨＣｌ溶液２０００ｍＬに浸し、１００℃で１６時間加熱した。次いで、冷却後すぐにモノリスロッドを、廃液がｐＨ７．０になるまで水で洗浄した。水で湿ったロッドを、アセトンで洗浄し、および最後に減圧下（３０”Ｈｇ未満）７０℃で一晩乾燥した。実施例２ｂのロッドは、１０カ月間水中で室温保存し、その後、ＴＲＩＳ溶液で処理し、続いて酸洗浄した。代表的なロッドに対する特性データを表２にまとめる。
【０１１７】
【表２】
2007523331.tif 000009
【実施例３】
【０１１８】
トリトンＸ−１００  ２５．０ｇを、１５ｍＭ酢酸溶液１００ｍＬに溶かした。得られた溶液を、トリトンＸ−１００が完全に溶解するまで、室温で攪拌し、次いで、氷水浴で冷却した。その間に、（３−メタクリルオキシプロピル）トリメトキシシラン（１０ｍＬ）およびテトラメトキシシラン（４０ｍＬ）を別の密封フラスコに入れ、室温で混合した。混合したシラン溶液のうち４０ｍＬ分を、冷却した酢酸溶液にゆっくり加えたところ、シラン溶液は６０分かけて酢酸溶液に溶解した。得られた溶液を、一連の密封ポリプロピレン製バイアル（９．６ｍｍ×１０ｃｍ）中に移した。これらのバイアルを室温で１時間静置し、次いで、４５℃で９０時間加熱した。生成した白色の固形ロッドを、続いて０．１Ｎ水酸化アンモニウム水溶液に６０℃で１日間浸した。次いで、モノリスロッドを室温で３時間水に浸した。ここで、この工程はさらに２回繰り返し、最終回では一晩そのまま保管した。次いで、湿ったロッド（１０Ｅａ）を０．３Ｍ  ＴＲＩＳ（酢酸でｐＨ９．５に調製済）１５０ｍｌに浸し、次いで、オートクレーブに入れ、加圧下１５５℃で１８時間加熱した。冷却後すぐに、モノリスロッドを水で１日間浸した。ここで、水の交換は昼間２時間毎に８時間行い、次いで一晩静置した。次いで、水で湿ったロッドを６０℃でアセトンに一晩浸し、および最後に減圧下８０℃で４時間乾燥した。次いで、乾燥したロッド（１０Ｅａ）を１Ｎ  ＨＣｌ溶液２０００ｍＬに浸し、９８℃で１７時間加熱した。次いで、冷却後すぐにモノリスロッドを、廃液がｐＨ７．０になるまで水で洗浄した。水で湿ったロッドを、アセトンで洗浄し、および最後に減圧下（３０”Ｈｇ未満）７０℃で一晩乾燥した。代表的なロッドに対する特性データを表３にまとめる。
【０１１９】
【表３】
2007523331.tif 000010
【実施例４】
【０１２０】
モノリスロッドを、実施例１から通常全部で３〜５本選択し、メタノール（ＭｅＯＨ）とテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）との混合液中に浸した。併用したロッドの種類および重量の一覧を表４に示す。モノリスの破損を避けるために、ロッド同士がお互いから、およびマグネチックスターラーバー（攪拌子）からも離れているよう注意した。次に、フッ化カリウム（ＫＦ）、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）および３０％水性Ｈ２Ｏ２を加えた。ここで、所定量の一覧を表４に示す。これらの混合物を、所定時間（表２に一覧を示す）６０℃に加熱した。冷却後すぐに、これらのロッドを、大量の水で洗浄し、次いで、１Ｍ  ＨＣｌ溶液８００ｍＬ中で１６時間９８〜１００℃に加熱した。冷却後すぐに、ロッドを、廃液のｐＨが中性になるまで大量の水で洗浄した。水で湿ったロッドを、アセトンで洗浄し、および最後に減圧下（３０”Ｈｇ未満）７０℃で一晩乾燥した。代表的なロッドに対する特性データを表５にまとめる。
【実施例５】
【０１２１】
モノリスロッドを、実施例２から通常全部で３〜５本選択し、実施例４に記載した通り処理した。併用したロッドの種類および重量、ならびに試薬の量の一覧を表４に示す。代表的なロッドに対する特性データを表５にまとめる。
【実施例６】
【０１２２】
モノリスロッドを、実施例３から全部で３〜５本選択し、実施例４に記載した通り処理した。併用したロッドの種類および重量、ならびに試薬の量の一覧を表４に示す。代表的なロッドに対する特性データを表５にまとめる。
【０１２３】
【表４】
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【０１２４】
【表５】
2007523331.tif 000012
【実施例７】
【０１２５】
モノリスロッドを、実施例１および４から通常全部で３〜５本選択し、トルエン１５００ｍＬ中で６０分間還流することにより、完全に乾燥させた。４０℃未満に冷却後すぐに、イミダゾール５．６ｇおよびクロロジメチルオクタデシルシラン２３．６ｇを加え、次いで、トルエンを３時間加熱還流した。モノリスの破損を避けるために、ロッド同士がお互いから、およびマグネチックスターラーバー（攪拌子）からも離れているよう注意した。室温に冷却後すぐに、この溶液をロッドから分離し、ロッドをそれぞれ１００ｍＬの、トルエン（３回）、アセトン（２回）、アセトン：水（体積比１：１）（３回）およびアセトン（２回）で洗浄した。次いで、アセトンで湿ったロッドを、アセトン：１Ｍ  ＨＣｌ（体積比８：２）溶液１５００ｍＬ中に吊るし、次いで、６０℃で１６〜２４時間加熱した。室温に冷却後すぐに、この溶液をロッドから分離し、ロッドをそれぞれ１００ｍＬの、アセトン：水（体積比１：１）（２回）、アセトン（２回）、７０℃を超える温度に加熱したトルエン（２回）およびアセトン（２回）で洗浄した。アセトンで湿ったロッドを、減圧下（３０”Ｈｇ未満）７０℃で一晩乾燥した。
【０１２６】
ロッド７ａ〜ｃについては、反応物質または副生成物を含む窒素が、ロッドにおける燃焼分析によって発見され、追加の洗浄工程を行った。すなわち、個々のロッドを、還流トルエン中に１時間吊るし、次いで、トルエンの温度が９０℃を超えているように保ちながら、デカンテーションによってトルエンをロッドから分離した。この工程は、トルエンに関して２回繰り返した。この工程は４回目を繰り返したが、ただしアセトンを使用し、デカンテーションの最低温度は４０℃であった。次いで、アセトンで湿ったロッドを、減圧下（３０”Ｈｇ未満）７０℃で一晩乾燥した。反応物質または副生成物を含む窒素が、ロッドにおける燃焼分析によって、それでもまだ発見された場合には、追加の洗浄工程を繰り返した。
【０１２７】
追加の洗浄工程の代替方法では、上記のトルエンに関するステップの後で、アセトン：水（体積比１：１）の混合物を約６０℃に加熱して用いることができた。代表的なロッドに対する特性データを表６にまとめる。
【実施例８】
【０１２８】
モノリスロッドを、実施例２および５から通常全部で３〜５本選択し、実施例７に記載した通り処理した。ロッド８ａ〜ｃについては、実施例７ａ〜ｃにおいて概説したように、追加の洗浄工程が必要であった。代表的なロッドに対する特性データを表６にまとめる。
【０１２９】
【表６】
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【０１３０】
均等物
当業者であれば、単なる通常の実験手順を使用するだけで、本明細書に記載した特定の手順に対して非常に多くの同等物を認識するか、または確認することができよう。かかる同等物は、本発明の範囲内にあると考えられ、冒頭の特許請求の範囲によって保護される。本出願の全体にわたって引用した、すべての文献、公表された特許、および公開特許出願の内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０１３１】
参照による組み込み
ここにおいて引用した、すべての特許、公開特許出願、および他の文献の全内容が、参照によってこれらの全体を本明細書に明示的に組み込まれる。
【国際調査報告】
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