(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子を含む、多孔質の無機／有機ハイブリッド材料であって、前記粒子が、式Za(R')bSi-R［式中、Z＝Cl、Br、I、C1-C5のアルコキシ基、ジアルキルアミノ基又はトリフルオロメタンスルホネート基であり；ａ及びｂは、ａ＋ｂ＝３であることを条件に０から３までの間の整数であり；R'はC1-C6の直鎖、環式又は分岐鎖式アルキル基であり；そしてＲは機能付与基である］を有する表面改質剤で改質されており、前記粒子が、（ａ）オルガノアルコキシシラン及びテトラアルコキシシランを初期重合させてポリオルガノアルコキシシロキサンを生成するステップと、（ｂ）前記ポリオルガノアルコキシシロキサンの界面活性剤含有水性懸濁液を調製するステップと、（ｃ）前記懸濁液を塩基触媒の存在下でゲル化させて多孔質粒子を生成させるステップと、（ｄ）前記多孔質粒子のポア構造を水熱処理により改質するステップと、によって得ることができ、クロマトグラフィを向上させるポア・ジオメトリを有する、上記ハイブリッド材料。
【請求項２】
前記ハイブリッド材料の前記無機部分が、アルミナ、シリカ、酸化チタン又は酸化ジルコニウム、及びセラミック材料のうちのいずれかから選択される、請求項１に記載のハイブリッド材料。
【請求項３】
前記ハイブリッド材料の前記無機部分がシリカである、請求項１に記載のハイブリッド材料。
【請求項４】
表面改質前に式SiO2/(R2pR4qSiOt)n又はSiO2/[R6(R2rSiOt)m]n［式中、R2及びR4は個別にC1-C18アルキル又はアリール部分であり（前記部分はさらにアルキル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、及び、イオン交換もしくはエンベッドされた極性官能基で置換されてもよく）；R6は、二つ以上のケイ素原子を架橋した、置換型又は非置換型C1-C18アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、又はアリーレン部分であり；ｐ及びｑは０、１又は２であり、但し条件としてｐ＋ｑ＝１又は２であり、ｐ＋ｑ＝１のときにはｔ＝１．５であり、そしてｐ＋ｑ＝２のときにはｔ＝１であり；ｒは０又は１であり、但し条件としてｒ＝０のときｔ＝１．５であり、ｒ＝１のときｔ＝１であり；ｍは２以上の整数であり、そしてｎは０．１から１までの数である］を有する、請求項３に記載のハイブリッド材料。
【請求項５】
ｎが０．２０から０．５０までの数である、請求項４に記載のハイブリッド材料。
【請求項６】
表面改質前の前記粒子が、約０．５から１００μｍの平均粒子サイズを有し、表面改質前の前記粒子が約５０から８００ｍ２／ｇの比表面積を有し、表面改質前の前記粒子が約０．２５から１．５ｃｍ３／ｇの比ポア容積を有し、そして前記粒子が約５０から５００オングストロームの平均的ポア直径を有する、請求項１に記載のハイブリッド材料。
【請求項７】
R'がメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t-ブチル基、s-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、及び、シクロヘキシル基のうちのいずれかから選択される、請求項１に記載のハイブリッド材料。
【請求項８】
前記機能付与基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、陽イオンもしくは陰イオン交換基、又は、エンベッドされた極性の官能基のうちのいずれかから選択される、請求項１に記載のハイブリッド材料。
【請求項９】
前記機能付与基ＲがC1-C20アルキル基である、請求項１に記載のハイブリッド材料。
【請求項１０】
前記表面改質剤が、オクチルジメチルクロロシラン及びオクタデシルジメチルクロロシランのうちのいずれかから選択される、請求項１に記載のハイブリッド材料。
【請求項１１】
ａ）多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子を形成するステップと、
ｂ）前記多孔質の粒子のポア構造を改質して、クロマトグラフィを向上させるポア・ジオメトリを有する無機／有機ハイブリッド粒子を形成するステップと、
を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子を作製する方法。
【請求項１２】
前記方法が、前記多孔質の粒子を表面改質するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記表面改質するステップが、式Za(R')bSi-R［式中、Z＝Cl、Br、I、C1-C5アルコキシ基、ジアルキルアミノ基、又は、トリフルオロメタンスルホネートであり；ａ及びｂは、ａ＋ｂ＝３であることを条件にそれぞれ０から３までの間の整数であり；R'はC1-C6の直鎖、環状又は分岐鎖式アルキル基であり；そしてＲは機能付与基である］を有する表面改質剤で前記多孔質の粒子を表面改質するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
R'がメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t-ブチル基、s-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、及び、シクロヘキシル基のうちのいずれかから選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記機能付与基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、陽イオンもしくは陰イオン交換基、又は、エンベッドされた極性の官能基のうちのいずれかから選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記機能付与基ＲがC1-C20アルキル基である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記表面改質剤が、オクチルジメチルクロロシラン及びオクタデシルジメチルクロロシランのうちのいずれかから選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記表面改質するステップ後に残った遊離シラノール基に、エンドキャップがされる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記粒子が、ポリマー・コーティングにより表面改質されている、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記多孔質の粒子が、オルガノアルコキシシラン及びテトラアルコキシシランを初期重合させてポリオルガノアルコキシシロキサンを生成するステップと、前記ポリオルガノアルコキシシロキサンの水性懸濁液を調製するステップと、塩基触媒の存在下でゲル化させて前記多孔質の粒子を生成させるステップと、により調製される、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
前記多孔質の粒子の前記ポア構造が、さらに界面活性剤を前記懸濁液に含めるステップと、前記多孔質の粒子に水熱処理を行うステップと、により改質される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記初期重合させるステップが、オルガノトリアルコキシシラン及びテトラアルコキシシランの混合物を、酸触媒の存在下で加水分解及び縮合させて、前記ポリオルガノアルコキシシロキサンを生成するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記オルガノアルコキシシラン及びテトラアルコキシシランのモル比が、約０．５：１から０．２：１である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記懸濁液がさらにポア発生因子を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記ポア発生因子がトルエンである、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記塩基触媒がアルカリ又はアルカリ土類金属陽イオンを含まない、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記塩基触媒が水酸化アンモニウムである、請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
前記テトラアルコキシシランが式Si(OR1)4を有し、ただし式中R1がC1-C3アルキル部分である、請求項２０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及びテトラエトキシシランのうちのいずれかから選択される、請求項２０に記載の方法。
【請求項３０】
前記オルガノアルコキシシランが式R2Si(OR1)3又はR6[Si(OR1)3]mを有し、但し式中R2はC1-C18の脂肪族又は芳香族部分であり、R1はC1-C4アルキル部分であり、R6は二つ以上のケイ素原子を架橋したC1-C18アルキレン、アルケニレン、アルキニレン又はアリーレン部分であり、ｍは２以上の整数である、請求項２０に記載の方法。
【請求項３１】
R2はメチル基、エチル基又はフェニル基であり、そしてR1がエチル基である；あるいはR6が架橋エチレン基であり、ｍ＝２であり、R1がエチル基である、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
表面改質前の前記多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子が式SiO2/(R2pR4qSiOt)n又はSiO2/[R6(R2rSiOt)m]n［式中、R2及びR4は個別にC1-C18アルキル又はアリール部分であり（前記部分はさらにアルキル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、及び、イオン交換又はエンベッドされた極性官能基で置換されてもよく）；R6は、二つ以上のケイ素原子を架橋した置換型又は非置換型C1-C18アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、又はアリーレン部分であり；ｐ及びｑは０、１又は２であり、但し条件としてｐ＋ｑ＝１又は２であり、ｐ＋ｑ＝１のときにはｔ＝１．５であり、そしてｐ＋ｑ＝２のときにはｔ＝１であり；ｒは０又は１であり、但し条件としてｒ＝０のときｔ＝１．５であり、ｒ＝１のときｔ＝１であり；ｍは２以上の整数であり、そしてｎは０．１から１までの数である］を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項３３】
表面改質前の前記粒子が、約０．５から１００μｍの平均粒子サイズを有し、表面改質前の前記粒子が約５０から８００ｍ２／ｇの比表面積を有し、表面改質前の前記粒子が約０．２５から１．５ｃｍ３／ｇの比ポア容積を有し、そして前記粒子が約５０から５００オングストロームの平均的ポア直径を有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項３４】
請求項１〜１０のいずれかに記載された多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子を含む固定相を有する分離装置。
【請求項３５】
前記装置が、クロマトグラフィ・カラム、カートリッジ、濾過メンブレン、試料精製装置、及びマイクロタイタ・プレートのうちのいずれかから選択される、請求項３４に記載の分離装置。
【請求項３６】
ａ）充填材料を受容するために筒状の内部を有するカラムと、
ｂ）表面改質前に式SiO2/(R2pR4qSiOt)n又はSiO2/[R6(R2rSiOt)m]n［式中、R2及びR4は個別にC1-C18アルキル又はアリール部分であり（前記部分はさらにアルキル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、及び、イオン交換もしくはエンベッドされた極性官能基で置換されてもよく）；R6は、二つ以上のケイ素原子を架橋した、置換型又は非置換型C1-C18アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、又はアリーレン部分であり；ｐ及びｑは０、１又は２であり、但し条件としてｐ＋ｑ＝１又は２であり、ｐ＋ｑ＝１のときにはｔ＝１．５であり、そしてｐ＋ｑ＝２のときにはｔ＝１であり；ｒは０又は１であり、但し条件としてｒ＝０のときはｔ＝１．５であり、ｒ＝１のときｔ＝１であり；ｍは２以上の整数であり、そしてｎは０．１から１までの数である］を有する請求項１〜１０のいずれかに記載の多孔質の粒子を含む充填されたクロマトグラフィ・ベッド、ここで、前記多孔質のハイブリッドシリカによるクロマトグラフィマトリックスが約１００から３００オングストロームの平均的ポア直径を有する、と、
を含んでなる、より寿命の長いクロマトグラフィ・カラム。
【請求項３７】
ａ）オルガノアルコキシシラン及びテトラアルコキシシランの混合物を、酸触媒の存在下で初期重合させて、ポリオルガノアルコキシシロキサンを生成するステップと、
ｂ）前記ポリオルガノアルコキシシロキサンの水性懸濁液であって、さらに界面活性剤を有する水性懸濁液を調製し、塩基触媒の存在下でゲル化させて、多孔質粒子を生成させるステップと、
ｃ）水熱処理により前記多孔質粒子のポア構造を改質するステップと、
を含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の多孔質粒子を調製する方法。
【請求項３８】
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である、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記懸濁液がさらにポア発生因子を含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記テトラアルコキシシランが、テトラメトキシシラン及びテトラエトキシシランのうちのいずれかから選択される、請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
表面改質前の前記ハイブリッドシリカ粒子が、式SiO2/(R2pR4qSiOt)n又はSiO2/[R6(R2rSiOt)m]n［式中、R2及びR4は個別にC1-C18アルキル又はアリール部分であり（前記部分はさらにアルキル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、及び、イオン交換もしくはエンベッドされた極性官能基で置換されてもよく）；R6は、二つ以上のケイ素原子を架橋した、置換型又は非置換型C1-C18アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、又はアリーレン部分であり；ｐ及びｑは０、１又は２であり、但し条件としてｐ＋ｑ＝１又は２であり、ｐ＋ｑ＝１のときにはｔ＝１．５であり、そしてｐ＋ｑ＝２のときにはｔ＝１であり；ｒは０又は１であり、但し条件としてｒ＝０のときｔ＝１．５であり、ｒ＝１のときｔ＝１であり；ｍは２以上の整数であり、そしてｎは０．１から１までの数である］を有する、請求項３７に記載の方法。
【請求項４２】
多孔質ハイブリッド粒子を含む多孔質ハイブリッド材料であって、前記多孔質ハイブリッド粒子が、式SiO2/(R2pR4qSiOt)n又はSiO2/[R6(R2rSiOt)m]n［式中、R2及びR4は個別にC1-C18アルキル又はアリール部分であり（前記部分はさらにアルキル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、及び、イオン交換もしくはエンベッドされた極性官能基で置換されてもよく）；R6は、二つ以上のケイ素原子を架橋した、置換型又は非置換型C1-C18アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、又はアリーレン部分であり；ｐ及びｑは０、１又は２であり、但し条件としてｐ＋ｑ＝１又は２であり、ｐ＋ｑ＝１のときにはｔ＝１．５であり、そしてｐ＋ｑ＝２のときにはｔ＝１であり；ｒは０又は１であり、但し条件としてｒ＝０のときｔ＝１．５であり、ｒ＝１のときｔ＝１であり；ｍは２以上の整数であり、そしてｎは０．１から１までの数である］を有し、前記粒子が、（ａ）オルガノアルコキシシラン及びテトラアルコキシシランを初期重合させてポリオルガノアルコキシシロキサンを生成するステップと、（ｂ）前記ポリオルガノアルコキシシロキサンの界面活性剤含有水性懸濁液を調製するステップと、（ｃ）前記懸濁液を塩基触媒の存在下でゲル化させて多孔質粒子を生成させるステップと、（ｄ）前記多孔質粒子のポア構造を水熱処理により改質するステップと、を含む方法によって得ることができ、クロマトグラフィを向上させるポア・ジオメトリを有する、上記ハイブリッド材料。
【請求項４３】
ｎが０．２０から０．５０までの数である、請求項４２に記載のハイブリッド材料。
【請求項４４】
前記初期重合させるステップが、オルガノトリアルコキシシラン及びテトラアルコキシシランの混合物を、酸触媒の存在下で加水分解及び縮合させて、前記ポリオルガノアルコキシシロキサンを生成するステップを含む、請求項４２または４３に記載の多孔質ハイブリッド材料。
【請求項４５】
前記オルガノアルコキシシラン及びテトラアルコキシシランのモル比が、約０．５：１から０．２：１である、請求項４２〜４４のいずれかに記載のハイブリッド材料。
【請求項４６】
前記懸濁液がさらにポア発生因子を含む、請求項４２〜４５のいずれかに記載のハイブリッド材料。
【請求項４７】
前記ポア発生因子がトルエンである、請求項４６に記載のハイブリッド材料。
【請求項４８】
前記塩基触媒がアルカリ又はアルカリ土類金属陽イオンを含まない、請求項４２〜４７のいずれかに記載の多孔質ハイブリッド材料。
【請求項４９】
前記塩基触媒が水酸化アンモニウムである、請求項４２〜４８のいずれかに記載の多孔質ハイブリッド材料。
【請求項５０】
前記テトラアルコキシシランが、式Si(OR1)4［式中、R1がC1-C3アルキル部分］を有する、請求項４２〜４９のいずれかに記載の多孔質ハイブリッド材料。
【請求項５１】
前記テトラアルコキシシランが、テトラメトキシシラン及びテトラエトキシシランのうちのいずれかから選択される、請求項４２〜５０のいずれかに記載の多孔質ハイブリッド材料。
【請求項５２】
前記オルガノアルコキシシランが式R2Si(OR1)3又はR6[Si(OR1)3]mを有し、但し式中R2はC1-C18の脂肪族又は芳香族部分であり、R1はC1-C4アルキル部分であり、R6は二つ以上のケイ素原子を架橋したC1-C18アルキレン、アルケニレン、アルキニレン又はアリーレン部分であり、ｍは２以上の整数である、請求項４２〜５１のいずれかに記載の多孔質ハイブリッド材料。
【請求項５３】
R2はメチル基、エチル基又はフェニル基であり、そしてR1がエチル基である；あるいはR6が架橋エチレン基であり、ｍ＝２であり、R1がエチル基である、請求項５２に記載の多孔質ハイブリッド材料。
【請求項５４】
前記粒子が、約０．５から１００μｍの平均粒子サイズ、約５０から８００ｍ２／ｇの比表面積、約０．２５から１．５ｃｍ３／ｇの比ポア容積を有し、前記粒子が約５０から５００オングストロームの平均的ポア直径を有する、請求項４２〜５３に記載の多孔質ハイブリッド材料。
【請求項５５】
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である、請求項４２〜５４に記載の多孔質ハイブリッド材料。
【請求項５６】
ａ）多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子を形成するステップと、
ｂ）前記多孔質の粒子のポア構造を改質して、クロマトグラフィを向上させるポア・ジオメトリを有する無機／有機ハイブリッド粒子を形成するステップと、
を含む、請求項４２〜５５のいずれかに記載の多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子を作製する方法。
【請求項５７】
前記多孔質粒子を表面改質するステップをさらに含む、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記表面改質するステップが、式Za(R')bSi-R［式中、Z＝Cl、Br、I、C1-C5アルコキシ基、ジアルキルアミノ基、又は、トリフルオロメタンスルホネートであり；ａ及びｂは、ａ＋ｂ＝３であることを条件にそれぞれ０から３までの間の整数であり；R'はC1-C6の直鎖、環状又は分岐鎖式アルキル基であり；そしてＲは機能付与基である］を有する表面改質剤で前記多孔質の粒子を表面改質するステップを含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
R'が、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t-ブチル基、s-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、及び、シクロヘキシル基のうちのいずれかから選択される、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記機能付与基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、陽イオンもしくは陰イオン交換基、又は、エンベッドされた極性の官能基のうちのいずれかから選択される、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
前記機能付与基ＲがC1-C20アルキル基である、請求項５８に記載の方法。
【請求項６２】
前記表面改質剤が、オクチルジメチルクロロシラン及びオクタデシルジメチルクロロシランのうちのいずれかから選択される、請求項５８に記載の方法。
【請求項６３】
前記表面改質するステップ後に残った遊離シラノール基に、エンドキャップがされる、請求項５８に記載の方法。
【請求項６４】
前記粒子が、ポリマー・コーティングにより表面改質されている、請求項５７に記載の方法。
【請求項６５】
前記多孔質の粒子が、オルガノアルコキシシラン及びテトラアルコキシシランを初期重合させてポリオルガノアルコキシシロキサンを生成するステップと、前記ポリオルガノアルコキシシロキサンの水性懸濁液を調製するステップと、塩基触媒の存在下でゲル化させて前記多孔質の粒子を生成させるステップと、により調製される、請求項５６に記載の方法。
【請求項６６】
前記多孔質の粒子の前記ポア構造が、さらに界面活性剤を前記懸濁液に含めるステップと、前記多孔質の粒子に水熱処理を行うステップと、により改質される、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記初期重合させるステップが、オルガノトリアルコキシシラン及びテトラアルコキシシランの混合物を、酸触媒の存在下で加水分解及び縮合させて、前記ポリオルガノアルコキシシロキサンを生成するステップを含む、請求項６５に記載の方法。
【請求項６８】
前記オルガノアルコキシシラン及びテトラアルコキシシランのモル比が、約０．５：１から０．２：１である、請求項６５に記載の方法。
【請求項６９】
前記懸濁液がさらにポア発生因子を含む、請求項６５に記載の方法。
【請求項７０】
前記ポア発生因子がトルエンである、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記塩基触媒がアルカリ又はアルカリ土類金属陽イオンを含まない、請求項６５に記載の方法。
【請求項７２】
前記塩基触媒が水酸化アンモニウムである、請求項６５に記載の方法。
【請求項７３】
前記テトラアルコキシシランが式Si(OR1)4を有し、ただし式中R1がC1-C3アルキル部分である、請求項６５に記載の方法。
【請求項７４】
前記テトラアルコキシシランが、テトラメトキシシラン及びテトラエトキシシランのうちのいずれかから選択される、請求項６５に記載の方法。
【請求項７５】
前記オルガノアルコキシシランが式R2Si(OR1)3又はR6[Si(OR1)3]mを有し、但し式中R2はC1-C18の脂肪族又は芳香族部分であり、R1はC1-C4アルキル部分であり、R6は二つ以上のケイ素原子を架橋したC1-C18アルキレン、アルケニレン、アルキニレン又はアリーレン部分であり、ｍは２以上の整数である、請求項６５に記載の方法。
【請求項７６】
R2はメチル基、エチル基又はフェニル基であり、そしてR1がエチル基である；あるいはR6が架橋エチレン基であり、ｍ＝２であり、R1がエチル基である、請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
前記多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子が、式SiO2/(R2pR4qSiOt)n又はSiO2/[R6(R2rSiOt)m]n［式中、R2及びR4は個別にC1-C18アルキル又はアリール部分であり（前記部分はさらにアルキル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、及び、イオン交換又はエンベッドされた極性官能基で置換されてもよく）；R6は、二つ以上のケイ素原子を架橋した置換型又は非置換型C1-C18アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、又はアリーレン部分であり；ｐ及びｑは０、１又は２であり、但し条件としてｐ＋ｑ＝１又は２であり、ｐ＋ｑ＝１のときにはｔ＝１．５であり、そしてｐ＋ｑ＝２のときにはｔ＝１であり；ｒは０又は１であり、但し条件としてｒ＝０のときｔ＝１．５であり、ｒ＝１のときｔ＝１であり；ｍは２以上の整数であり、そしてｎは０．１から１までの数である］を有する、請求項５６に記載の方法。
【請求項７８】
前記粒子が、約０．５から１００μｍの平均粒子サイズ、約５０から８００ｍ２／ｇの比表面積、約０．２５から１．５ｃｍ３／ｇの比ポア容積、約５０から５００オングストロームの平均的ポア直径を有する、請求項５６に記載の方法。
【請求項７９】
請求項４２〜５５のいずれかに記載された多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子を含む固定相を有する分離装置。
【請求項８０】
前記装置が、クロマトグラフィ・カラム、カートリッジ、濾過メンブレン、試料精製装置、及びマイクロタイタ・プレートのうちのいずれかから選択される、請求項７９に記載の分離装置。
【請求項８１】
ａ）充填材料を受容するために筒状の内部を有するカラムと、
ｂ）式SiO2/(R2pR4qSiOt)n又はSiO2/[R6(R2rSiOt)m]n［式中、R2及びR4は個別にC1-C18アルキル又はアリール部分であり（前記部分はさらにアルキル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、及び、イオン交換もしくはエンベッドされた極性官能基で置換されてもよく）；R6は、二つ以上のケイ素原子を架橋した、置換型又は非置換型C1-C18アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、又はアリーレン部分であり；ｐ及びｑは０、１又は２であり、但し条件としてｐ＋ｑ＝１又は２であり、ｐ＋ｑ＝１のときにはｔ＝１．５であり、そしてｐ＋ｑ＝２のときにはｔ＝１であり；ｒは０又は１であり、但し条件としてｒ＝０のときはｔ＝１．５であり、ｒ＝１のときｔ＝１であり；ｍは２以上の整数であり、そしてｎは０．１から１までの数である］を有する請求項４２〜５５のいずれかに記載の多孔質粒子を含む充填されたクロマトグラフィ・ベッド、ここで、前記多孔質のハイブリッドシリカによるクロマトグラフィマトリックスが約１００から３００オングストロームの平均的ポア直径を有する、と、
を含んでなる、より寿命の長いクロマトグラフィ・カラム。
【請求項８２】
ａ）オルガノアルコキシシラン及びテトラアルコキシシランの混合物を、酸触媒の存在下で初期重合させて、ポリオルガノアルコキシシロキサンを生成するステップと、
ｂ）前記ポリオルガノアルコキシシロキサンの水性懸濁液であって、さらに界面活性剤を有する水性懸濁液を調製し、塩基触媒の存在下でゲル化させて、多孔質粒子を生成させるステップと、
ｃ）水熱処理により前記多孔質粒子のポア構造を改質するステップと、
を含む、請求項４２〜５５のいずれかに記載の多孔質粒子を調製する方法。
【請求項８３】
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である、請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
前記懸濁液がさらにポア発生因子を含む、請求項８２に記載の方法。
【請求項８５】
前記テトラアルコキシシランが、テトラメトキシシラン及びテトラエトキシシランのうちのいずれかから選択される、請求項８２に記載の方法。
【請求項８６】
前記ハイブリッドシリカ粒子が、式SiO2/(R2pR4qSiOt)n又はSiO2/[R6(R2rSiOt)m]n［式中、R2及びR4は個別にC1-C18アルキル又はアリール部分であり（前記部分はさらにアルキル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、及び、イオン交換もしくはエンベッドされた極性官能基で置換されてもよく）；R6は、二つ以上のケイ素原子を架橋した、置換型又は非置換型C1-C18アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、又はアリーレン部分であり；ｐ及びｑは０、１又は２であり、但し条件としてｐ＋ｑ＝１又は２であり、ｐ＋ｑ＝１のときにはｔ＝１．５であり、そしてｐ＋ｑ＝２のときにはｔ＝１であり；ｒは０又は１であり、但し条件としてｒ＝０のときｔ＝１．５であり、ｒ＝１のときｔ＝１であり；ｍは２以上の整数であり、そしてｎは０．１から１までの数である］を有する、請求項８２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
液体クロマトグラフィ（ＬＣ）用の充填材料は、一般に、ポリスチレンポリマなどの有機又は高分子の担体や、シリカゲルを代表とする無機担体といった、二つの種類に分類される。高分子材料はアルカリ性及び酸性の移動相に対して化学的に安定であり、従って高分子のクロマトグラフィ材料と一緒に用いられる溶出剤のｐＨ域は、シリカ担体に比べて幅広い。しかしながら、一般的には、高分子のクロマトグラフィ材料を用いると高分子カラムの効率が低くなり、特に分析物の分子量が低い場合には、分離が不充分となることが多い。さらに、高分子のクロマトグラフィ材料は溶出液中の溶剤を取り替えると収縮したり膨張したりする。
【０００２】
他方で、ＨＰＬＣカラムなど、シリカゲルを基にしたクロマトグラフィ装置が最も頻繁に用いられている。最も一般的な用途では、オクタデシル基（C18）、オクチル基（C8）、フェニル基、アミノ基、シアノ基、等々などの有機官能基で表面誘導体化させたシリカが用いられている。ＨＰＬＣの固定相としてこれらの充填材を用いると、高理論段数／高効率のカラムが得られ、収縮又は膨張も示さない。シリカゲルは、その表面にシラノール基を持つことを特徴とする。オクタデシルジメチルクロロシランとの反応など、典型的な誘導体化プロセスの際に、表面のシラノール基の少なくとも５０％が未反応のまま残る。これらの残留、又は遊離したシラノール基は、イオン交換、水素結合及び双極子機構を通じて、塩基性分析物及び酸性分析物と相互作用する。遊離シラノール基は、固定の増加、過剰なピーク・テーリング、及び、サンプルの不可逆的な吸着を含め、問題を生ずる。シリカを基にしたカラムのその他の欠点はそれらの加水分解安定性に限界があることである。第一に、シリカゲルの誘導体化が不完全な結果、シリカ表面が裸のまま残るが、この表面は、典型的にはｐＨが８．０を越えるアルカリ性条件下で簡単に溶解するため、クロマトグラフ担体ベッドが崩壊してしまう。第二に、結合相は、一般的にはｐＨが２．０未満という酸性条件下では表面から剥がれてしまい、移動相でカラムから溶離して、分析物の固定が損なわれ、表面シラノール基の濃度も高くなる。
【０００３】
遊離シラノール基の作用や、加水分解による不安定性という、シリカを基にした固定相の問題を克服するために数多くの方法が試されており、その中には超純シリカや炭化シリカの利用、シリカ表面を高分子材料で被覆する方法、トリメチルシランなどの短鎖の試薬で遊離シラノール基にエンドキャップをする方法、及び、アミンなどの抑制剤を溶離液に添加する方法、がある。実際には、これらの方法は完全に満足がいくものと立証されたことはない。
【０００４】
ある一つの方法が、米国特許第４，０１７，５２８号に開示されている。アルキル官能基を、シリカの骨格構造と表面の両方に結合させる「ハイブリッド」シリカを調製するプロセスが開示されている。この’５２８号特許によると、このハイブリッドシリカは二つの方法で調製することができる。一番目の方法では、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）及びアルキルトリエトキシシランの混合物を、酸触媒の存在下で同時加水分解させて、ポリアルキルエトキシシロキサン（ＰＡＳ）オリゴマを含有する液体材料を形成する。次に、このＰＡＳを水性媒質中に懸濁させて、塩基触媒の存在下でゲル化させて多孔質の粒子にする。二番目の方法では、懸濁液の液滴がアルキルトリエトキシシラン及びポリエトキシシロキサン（ＰＥＳ）オリゴマの混合物である点を除き、一番目の方法で説明したのと同様な手法によって材料が調製され、この後者はＴＥＯＳの部分的な加水分解で調製される。
【０００５】
’５２８号のハイブリッド材料にはいくつかの問題がある。第一に、これらのハイブリッド材料は多数のマイクロポア、即ち直径が３０オングストローム未満のポア、を含有する。このようなマイクロポアは、溶質の物質移動を妨げるため、ピーク形状が不鮮明となり、バンドも広くなることが知られている。第二に、’５２８号ハイブリッド材料のポア構造は、ゲル化の際に懸濁液の液滴中にポア発生因子として存在するエタノール（ゲル化プロセスの副産物）が原因で形成される。ポアの容積は、ＰＡＳ又はＰＥＳの分子量、即ち架橋の程度で制御される。ＰＡＳ又はＰＥＳの分子量が低いほど、又は、架橋の程度が小さいほど、ゲル化反応でより多くのエタノールが生成し、より大きな容積のポアが生ずる。しかしながら、ゲル化の際の懸濁液の液滴中に生ずるエタノールの一部は、分配によって、水相中に拡散させることができる。懸濁液液滴中に生ずるエタノールの量が多すぎる場合、エタノールの分配の結果、液滴の構造が壊れ、不均一な形状の粒子が形成されることになる。従って、開示文献に説かれたハイブリッド材料のポア容積を制御する戦略には、特に０．８ｃｃ／ｇより大きいポア容積が必要なハイブリッド材料を調製するには、いくつかの限界がある。第三に、’５２８号のハイブリッド材料は、「シェル形」の粒子を含んでおり、クロマトグラフィのための性質が好ましくなく、物質移動特性の乏しい溶質分子に対する機械的強度も弱い。これは、塩基触媒が、まずＰＡＳ液滴表面の近傍で反応して、大変小型のポアを有する「皮を剥がされた」材料層を形成してしまうという、ゲル化作用の結果である。こうして、この層を通って液滴中心に向かう触媒の拡散によってその後のゲル化が制限され、「シェル形」のポア形態を持つ粒子が形成されてしまう。
【０００６】
発明の概要
本開示は、クロマトグラフィ分離のための新規な材料、その調製のためのプロセス、及び、当該クロマトグラフィ材料を含有する分離装置、に関するものである。具体的には、適宜表面改質でき、当業で公知のクロマトグラフィ分離よりも効率的な分離を行える、クロマトグラフィを向上させるポア・ジオメトリを備えた多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子を紹介する。この新規な種類の充填材料は化学的に安定であり、望ましくないポア・ジオメトリを持たず、また優れた分離性能を呈する。本ハイブリッド材料の無機部分は、例えばアルミナ、シリカ、酸化チタン又は酸化ジルコニウム、又はセラミック材料であってよく、好適な実施例では、このハイブリッド材料の無機部分はシリカである。
【０００７】
実施例の一つでは、当該粒子は、式Za(R')bSi-Rを有する表面改質剤で表面改質され、このときZ＝Cl、Br、I、C1-C5アルコキシ基、例えばジメチルアミノ基などのジアルキルアミノ基、又は、トリフルオロメタンスルホネートであり；a及びbはそれぞれ、a + b = 3であることを条件に0から3までの間の整数であり；R'はC1 - C6の直鎖、環式又は分岐鎖式アルキル基であり；そしてRは機能付与基である。R'は例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t-ブチル基、s-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基又はシクロヘキシル基であってよく、好ましくはR'はメチル基であるとよい。機能付与基Rには、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、又はエンベッドされた極性の官能基を含めてもよい。適したR機能付与基Rの例には、オクチル（C8）基及びオクタデシル（C18）基などのC1-C20アルキル基；C1-C4フェニル基などのアルカリール基；シアノプロピル基などのシアノアルキル基；プロピルジオール基などのジオール基；アミノプロピルなどのジアルキルアミノなどのアミノ基、及び、言及によってその文章をここに編入することとする米国特許第５，３７４，７５５号に開示されたものなど、カルバメート官能基などのエンベッドされた極性官能基、がある。このような基には、一般式
【０００８】
【化１】
0004750280.tif 000002
【０００９】
のものが含まれ、
但し式中、l、m、o、r、及びsは0又は1であり、nは0、1、2又は3であり、pは0、1、2、3又は4であり、そしてqは0から19までの間の整数であり、R3は、水素、アルキル基、シアノ基及びフェニル基のうちのいずれかから群から選択され、そしてZ、R、a及びbは上に定義した通りである。好ましくは、カルバメート官能基は、下に示す一般構造：
【００１０】
【化２】
0004750280.tif 000003
【００１１】
を有するとよく、但し式中、R5は例えばシアノアルキル基、t-ブチル基、ブチル基、オクチル基、ドデシル基、テトラデシル基、オクタデシル基、又はベンジル基、であってよい。R5がオクチル又はオクタデシルであると有利である。好適な実施例の一つでは、表面改質剤は、例えばオクチルジメチルクロロシラン又はオクタデシルジメチルクロロシランなどのハロポリオルガノシランであってよい。別の実施例では、ポリマコーティングにより、粒子は表面改質される。
【００１２】
別の態様では、クロマトグラフィを向上させるポア・ジオメトリを有する、ハイブリッド・シリカによる多孔質の粒子を調製する方法が開示されており、この方法では、多孔質のハイブリッド・シリカ粒子を形成し、この多孔質の粒子のポア構造を改質して、クロマトグラフィを向上させるポア・ジオメトリを有するハイブリッド・シリカ粒子を形成する。好適な実施例の一つでは、この粒子は、例えば卵形又は球形など、楕円形であるが、より好ましくは球形であるとよい。一実施例では、オルガノアルコキシシラン及びテトラアルコキシシランを初期重合させて、ポリオルガノアルコキシシロキサンを生成し、このポリオルガノアルコキシシロキサンの水性サーファクタント（界面活性剤）含有懸濁液を調製し、塩基触媒の存在下でゲル化を行って、多孔質粒子を生成した後、水熱処理によってこの多孔質粒子のポア構造を改質し、その他の用途を有する中間生成物を生成し、この多孔質粒子の表面を改質する。有利な実施例では、初期重合ステップは、オルガノアルコキシシラン及びテトラアルコキシシランの混合物を、酸触媒の存在下で加水分解及び縮合させて、ポリオルガノアルコキシシロキサンを生成するステップを含む。
【００１３】
さらに別の態様では、本開示は、クロマトグラフィ・カラム、例えば固相抽出カラムなどの試料精製カラム、薄層クロマトグラフィ（ＴＬＣ）プレート、濾過メンブレン、マイクロタイタプレート、等々といった、クロマトグラフィを向上させるポア・ジオメトリを有する多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子を備えた固定相を有する分離器具に関するものである。この固定相は、特定の器具の必要に応じて、充填、コーティング、含浸、等々によって導入してよい。特に有利な実施例では、当該のクロマトグラフィ器具をＨＰＬＣで用いられるものなど、充填されたクロマトグラフィ・カラムである。
【００１４】
さらに別の態様では、本開示は、充填材料を受容する筒状内部を有するカラムと、式SiO2/(R2pR4qSiOt)n 又はSiO2/[R6(R2rSiOt)m]n のハイブリッド・シリカの多孔質粒子を含む充填されたクロマトグラフィ担体ベッドと、を備える、寿命の向上したクロマトグラフィ・カラムに関するものであり、但し前記式中、R2及びR4は個別にC1 - C18のアルキル又はアリール部分であり（この部分はさらにアルキル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、及び、イオン交換もしくはエンベッドされた極性官能基で置換されてもよく）；R6は、二つ以上のケイ素原子を架橋した置換型又は非置換型C1 - C18アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、又はアリーレン部分であり；p及びqは0、1又は2であり、但し条件としてp+q = 1 又は2であり、p+q=1のときにはt=1.5であり、そしてp+q=2のときには t=1であり; rは0又は1であり、但し条件としてr = 0のときt = 1.5であり、r = 1のとき t = 1であり；mは２以上の整数であり、そしてnは0.1から1までの数、より好ましくは0.2から0.5までであり、ハイブリッドシリカの多孔質粒子は表面改質され、また約１００から３００オングストロームまでの平均的ポア直径を有する。
【００１５】
発明の詳細な説明
以下、本発明を、下に記載の定義を参照しながらより十二分に説明することとする。
【００１６】
「クロマトグラフィを向上させるポア・ジオメトリ」という文言には、例えば当業で公知のその他の媒体と比較したときに、材料のクロマトグラフィ分離能を向上させることが判明した、ここに開示された多孔質無機／有機ハイブリッド粒子のポア構造のジオメトリが含まれる。例えば、ジオメトリを形成、選択又は構造しておき、様々な性質及び／因子を用いて、その材料のクロマトグラフィ分離能が、例えば当業で公知又は従来より用いられているジオメトリに比較したときなどに比べて、「向上して」いるかどうかを調べてもよい。これらの因子の例には、（例えばバンドの広がりの減少や、良好なピーク形状が証左となる）高い分離効率、より長いカラム寿命、及び高い物質移動特性、がある。これらの特性は、当業で公知の技術を用いて測定又は観察できる。例えば、本発明の多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子の持つクロマトグラフィを向上させるポア・ジオメトリは、従来技術の粒子からは、物質移動速度を低下させ、ひいては効率を下げることなどの理由から望ましくない特徴である「インクびん」又は「シェル形状」のポア・ジオメトリ又は形態を持たないことを違いとしている。
【００１７】
「多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子」のように用いられる「ハイブリッド」には、有機官能基が、内部の又は「骨格の」無機構造と、ハイブリッド材料表面の両方に一体であるような無機を基にした構造が含まれる。当該ハイブリッド材料の無機部分は、例えばアルミナ、シリカ、酸化チタン又は酸化ジルコニウム、又はセラミック材料でもよく、好適な実施例では、当該ハイブリッド材料の無機部分はシリカである。前述したように、ハイブリッド材料の例が、言及によりその文章をここに編入することとする米国特許第４，０１７，５２８号に示されている。無機部分がシリカである好適な実施例では、「ハイブリッドシリカ」とは、式SiO2/(R2pR4qSiOt)n 又はSiO2/[R6(R2rSiOt)m]n を有する材料を言い、但し前記式中、R2及びR4は個別にC1 - C18のアルキル又はアリール部分であり（この部分はさらにアルキル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、及びイオン交換もしくはエンベッドされた極性官能基で置換されてもよく）；R6は、二つ以上のケイ素原子を架橋した置換型又は非置換型のC1 - C18のアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、又はアリーレン部分であり；p及びqは0、1又は2であり、但し条件としてp+q = 1 又は2であり、p+q=1のときにはt=1.5であり、そしてp+q=2のときには t=1であり; rは0又は1であり、但し条件としてr = 0のときt = 1.5であり、r = 1のとき t = 1であり；mは２以上の整数であり、そしてnは0.1から1までの数、より好ましくは0.2から0.5までの数である。R2はさらに機能付与基Rで置換されてもよい。
【００１８】
「機能付与基」には、例えばオクタデシル（C18）基、フェニル基、イオン交換基、等々を含め、クロマトグラフィの固定相に対し、特定のクロマトグラフ機能を与える（典型的には）有機の官能基が含まれる。このような機能付与基は、例えば誘導体化又はコーティング及びその後の架橋などによって、ベース材料に結合させて、そのベース材料に表面改質剤の化学的性質を与えるような、例えばここで開示した表面改質剤中などに存在する。実施例の一つでは、このような表面改質剤は、式Za(R')bSi-Rを有し、このときZ＝Cl、Br、I、C1-C5のアルコキシ基、ジメチルアミノ基などのジアルキルアミノ基、又は、トリフルオロメタンスルホネートであり；a及びbは、それぞれ、a + b = 3であることを条件に0から3までの間の整数であり；R'はC1 - C6の直鎖、環式又は分岐鎖式アルキル基であり；そしてRは機能付与基である。R'は例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t-ブチル基、s-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基又はシクロヘキシル基であってよく、好ましくはR'はメチル基であるとよい。
【００１９】
機能付与基Rには、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、又はエンベッドされた極性の官能基が含まれよう。適したR機能付与基の例には、オクチル（C8）基及びオクタデシル（C18）基などのC1-C20アルキル基；C1-C4フェニル基などのアルカリール基；シアノプロピル基などのシアノアルキル基；プロピルジオール基などのジオール基、アミノプロピル基などのアミノ基、及び、例えば、言及によってその文章をここに編入することとする米国特許第５，３７４，７５５号に開示されたものなど、カルバメート官能基などのエンベッドされた極性官能基、がある。好適な実施例の一つでは、表面改質剤は、例えばオクチルジメチルクロロシラン又はオクタデシルジメチルクロロシランなどのハロポリオルガノシランであってよい。エンベッドされた極性官能基には、言及によってその文章をここに編入することとする米国特許第５，３７４，７５５号に開示されたものなど、カルバメート官能基が含まれる。このような基には、一般式
【００２０】
【化３】
0004750280.tif 000004
【００２１】
のものが含まれ、
但し式中、l、m、o、r、及びsは0又は1であり、nは0、1、2又は3であり、pは0、1、2、3又は4であり、そしてqは0から19までの間の整数であり、R3は、水素、アルキル基、シアノ基及びフェニル基のうちのいずれかから選択され、そしてZ、R、a及びbは上に定義した通りである。好ましくは、カルバメート官能基は、下に示す一般構造：
【００２２】
【化４】
0004750280.tif 000005
【００２３】
を有するとよく、但し式中、R5は例えばシアノアルキル基、t-ブチル基、ブチル基、オクチル基、ドデシル基、テトラデシル基、オクタデシル基、又はベンジル基、であってよい。R5がオクチル基又はオクタデシル基であると有利である。好適な実施例の一つでは、表面改質剤は、例えばオクチルジメチルクロロシラン又はオクタデシルジメチルクロロシランなどのハロポリオルガノシランであってよい。別の実施例では、ポリマコーティングにより、粒子を表面改質する。
【００２４】
「脂肪族の基」という用語には、典型的には１個から２２個の炭素原子を有する、直鎖又は分岐鎖を特徴とする有機化合物が含まれる。脂肪族の基には、アルキル基、アルケニル基及びアルキニル基が含まれる。複雑な構造では、これら鎖は分岐鎖式でも、又は架橋していてもよい。アルキル基には、直鎖アルキル基及び分岐鎖アルキル基を含め、一個以上の炭素原子を有する飽和炭化水素が含まれる。このような炭化水素部分は、一個以上の炭素上で、例えば一個のハロゲン、一個のヒドロキシル基、一個のチオール基、一個のアミノ基、一個のアルコキシ基、一個のアルキルカルボキシ基、一個のアルキルチオ基、又は一個のニトロ基、など、で置換されてもよい。炭素数を他に明示しない場合には、ここで用いられる「低級脂肪族の」とは、上に定義したような（例えば低級アルキル、低級アルケニル、低級アルキニル）、しかし１個から６個の炭素原子を有する脂肪族の基を意味する。例えば低級アルキル基など、このような低級脂肪族の基の例は、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、２−クロロプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、２−アミノブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、３−チオペンチル基、等々、である。ここで用いられる場合の「ニトロ基」という用語は-NO2を意味し、「ハロゲン」という用語は-F、-Cl、-Br又は-Iを指し、「チオール基」という用語はSHを意味し、そして「ヒドロキシル基」という用語は-OHを意味する。このように、ここで用いられる「アルキルアミノ基」という用語は、上に定義したように、それに一個のアミノ基を結合させて有した一個のアルキル基を意味する。適したアルキルアミノ基には、１個から約１２個の炭素原子、好ましくは１個から約６個の炭素原子を有する基がある。「アルキルチオ基」という用語は、上に定義したように、一個のスルフヒドリル基をそれに結合させて有したアルキル基を言う。適したアルキルチオ基には、１から約１２個の炭素原子、好ましくは１から約６個の炭素原子を有する基がある。ここで用いられる「アルキルカルボキシル基」という用語は、上に定義したように、一個のカルボキシル基をそれに結合させて有した一個のアルキル基を意味する。ここで用いられる「アルコキシ基」という用語は、上に定義したように、一個の酸素原子をそれに結合させて有した一個の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、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、t-ブトキシ基、等々、好ましくは１から約６個の炭素原子を有する基がある。「アルケニル基」及び「アルキニル基」という用語は、アルキル基に類似であるが、それぞれ少なくとも一個の二重又は三重結合を含有した不飽和脂肪族の基を言う。適したアルケニル基及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個から約６個の炭素原子を有する基がある。
【００２５】
「脂環式の基」という用語には、三個以上の炭素原子から成る閉環構造が含まれる。脂環式の基には、飽和した環状の炭化水素であるシクロパラフィン又はナフテン、二つ以上の二重結合を持って不飽和となったシクロオレフィン、及び、三重結合を持つシクロアセチレン、がある。これらには芳香族の基は含まれない。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、及びシクロペンタンがある。シクロオレフィンの例には、シクロペンタジエン及びシクロオクタテトラエンがある。脂環式の基には、さらに、縮合環構造や、アルキル置換された脂環式の基などの置換型の脂環式の基が含まれる。脂環の場合、このような置換基にはさらに、低級アルキル基、低級アルケニル基、低級アルコキシ基、低級アルキルチオ基、低級アルキルアミノ基、低級アルキルカルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキシル基、-CF3、-CN、等々が含まれていてもよい。
【００２６】
「ヘテロ環式の基」という用語には、環の一つ以上の原子が、窒素、硫黄、又は酸素など、炭素以外の元素であるような閉環構造が含まれる。ヘテロ環式の基は飽和でも不飽和でもよく、ピロール及びフランなどのヘテロ環式の基は芳香族の性質を持つ場合がある。これらには、キノリン及びイソキノリンなどの縮合環構造が含まれる。ヘテロ環式の基のその他の例には、ピリジン及びプリンがある。さらに、ヘテロ環式の基は、一つ以上の構成原子の位置で、例えば一個のハロゲン、一個の低級アルキル基、一個の低級アルケニル基、一個の低級アルコキシ基、一個の低級アルキルチオ基、一個の低級アルキルアミノ基、一個の低級アルキルカルボキシル基、一個のニトロ基、一個のヒドロキシル基、-CF3、-CN、等々などで置換されてもよい。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、モルホリノ及びピロリジニルなど、適したヘテロ芳香族及びヘテロ脂環式の基は、一般に、３から約８員環で、一つ以上のＮ、Ｏ又はＳ原子を持つ１個から３個の別々又は縮合した環を有することとなる。
【００２７】
「芳香族の基」という用語には、一つ以上の環を含有する不飽和の環式炭化水素が含まれる。芳香族の基には、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、ピリダジン及びピリミジン、等々、ゼロから４個のヘテロ原子を含んでいてもよい５から６員環の単一環の基が含まれる。この芳香族の環は、一つ以上の環位置で、例えば一個のハロゲン、一個の低級アルキル基、一個の低級アルケニル基、一個の低級アルコキシ基、一個の低級アルキルチオ基、一個の低級アルキルアミノ基、一個の低級アルキルカルボキシル基、一個のニトロ基、一個のヒドロキシル基、-CF3、-CN、等々で置換されてもよい。
【００２８】
「アルキル基」という用語には、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、アルキル置換シクロアルキル基、及びシクロアルキル置換アルキル基を含め、飽和脂肪族の基が含まれる。好適な実施例では、直鎖又は分岐鎖アルキル基は、２０個以下の炭素原子、より好ましくは１２個以下の炭素原子を、その骨格（例えば直鎖の場合はC1-C20に、分岐鎖の場合はC3-C20）に有する。同様に、好適なシクロアルキル基は、４から１０個の炭素原子をそれらの環構造に有し、より好ましくは４から７個の炭素原子をその環構造に有するものである。「低級アルキル基」という用語は、１から６個の炭素をその鎖に有するアルキル基や、その環構造に３から６個の炭素を有するシクロアルキル基を言う。
【００２９】
さらに、本明細書及び請求の範囲を通じて用いられている（低級アルキル基を含む）「アルキル基」という用語には、「非置換型のアルキル」及び「置換型のアルキル」の両方が含まれるが、この後者は、炭化水素の骨格の一つ以上の炭素についた水素を置換した置換基を有するアルキル部分を言う。このような置換基には、例えば、ハロゲン、ヒドロキシル基、アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アリールオキシカルボニルオキシ基、カルボキシレート基、アルキルカルボニル基、アルコキシカルボニル基、アミノカルボニル基、アルキルチオカルボニル基、アルコキシル基、ホスフェート基、ホスホナート基、ホスフィナート基、シアノ基、アミノ基（アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ジアリールアミノ基、及びアルキルアリールアミノ基を含む）、アシルアミノ基（アルキルカルボニルアミノ基、アリールカルボニルアミノ基、カルバモイル基及びウレイド基を含む）、アミジノ基、イミノ基、スルフヒドリル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、チオカルボキシレート基、スルフェート基、スルホナート基、スルファモイル基、スルホンアミド基、ニトロ基、トリフルオロメチル基、シアノ基、アジド基、ヘテロシクリル基、アラルキル基、又は一個の芳香族又はヘテロ芳香族の部分を含めることができる。当業者であれば、炭化水素の鎖上で置換される部分は、適当な場合には、それら自体を置換してもよいことは理解されよう。シクロアルキル基は、さらに、例えば上述したような置換基で置換されてもよい。「アラルキル基」部分とは、例えば１から３個の別々の又は縮合した環を有し、６から約１８個の炭素環原子を有するなど、一個のアリール基で置換されたアルキル基である（例えばフェニルメチル（ベンジル）など）。
【００３０】
用語「アリール基」には、例えば非置換型又は置換型のベンゼン、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、ピリダジン及びピリミジン、等々、ゼロから４個のヘテロ原子を含んでいてもよい５員環及び６員環の単一環芳香族が含まれる。さらにアリール基には、ナフチル、キノリル、インドリル、等々の多環式の縮合した芳香族の基が含まれる。芳香族の環は、例えばアルキル基に関して上述したものなどの置換基で、一つ以上の環位で置換されていてもよい。適したアリール基には、非置換型及び置換型のフェニル基がある。ここで用いられる「アリールオキシ基」という用語は、一個の酸素原子をそれに結合させて有する、上に定義したようなアリール基を意味する。ここで用いられる「アラルコキシ基」という用語は、一個の酸素原子をそれに結合させて有する、上に定義したようなアラルキル基を意味する。適したアラルコキシ基は、例えばO-ベンジル基など、１個から３個の別々の又は縮合した環、及び、６から約１８個の炭素環原子を有するものである。
【００３１】
ここで用いられる「アミノ基」という用語は、式-NRaRbの置換されていない又は置換された一部分を言い、ただしこのときRa及びRbはそれぞれ個別に水素、アルキル基、アリール基、又はヘテロシクリル基であるか、あるいはRa及びRbは、それらが結合した窒素原子と一緒に捉えられると、環内に３から８個の原子を有する環状部分を形成するものである。このように、「アミノ基」という用語は、特にそうでないと明示する場合を除き、ピペリジニル基又はピロリジニル基などの環式アミノ部分を含む。「アミノ置換されたアミノ基」とは、Ra及びRbの少なくとも一方がさらに一個のアミノ基で置換されたアミノ基を言う。
【００３２】
クロマトグラフィを向上させるポア・ジオメトリを有する、本発明の多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子は、一般的には、０．５から１００μｍ、好ましくは約１から５０μｍ、そして最も好ましくは約１から２０μｍの平均的粒子サイズを有する。比表面積は、Ｎ２吸着分析で調べたときに、略約５０から８００ｍ２／ｇ、好ましくは約７５から６００ｍ２／ｇ、最も好ましくは約１００から２００ｍ２／ｇ、である。粒子の比ポア容積は略約０．２５から１．５ｃｍ３／ｇ、好ましくは約０．４から１．２ｃｍ３／ｇ、より好ましくは約０．５から１．０ｃｍ３／ｇ、である。クロマトグラフィを向上させるポア・ジオメトリを有する、多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子は、略約５０から５００オングストローム、好ましくは約６０から５００オングストローム、より好ましくは約１００から３００オングストロームの平均的ポア直径を有する。
【００３３】
クロマトグラフィを向上させるポア・ジオメトリを有する多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子は、以下に説明するように、そして例の項で実例を挙げた具体的例のように作製してもよい。ハイブリッドシリカの多孔質の球形粒子は、ある一つの好適な実施例では、４段階のプロセスによって作製してもよい。一番目のステップでは、メチルトリエトキシシランなどのオルガノアルコキシシラン、及び、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）などのテトラアルコキシシラン、を初期重合させ、酸触媒の存在下でこの二つの成分の混合物を同時加水分解させることにより、ポリオルガノアルコキシシロキサン（ＰＡＳ）を形成する。二番目のステップでは、このＰＡＳを、サーファクタントの存在下で水性媒質中に懸濁させ、ゲル化させて、塩基触媒を用いてハイブリッドシリカの多孔質球形粒子にする。三番目のステップでは、このハイブリッドシリカ粒子のポア構造を水熱処理で改質して中間ハイブリッドシリカ生成物を生成するが、この中間ハイブリッドシリカ生成物を、それ自体で特定の目的に用いるか、又は以下のようにさらに適宜加工してもよい。上述の三つのプロセス・ステップにより、従来技術に比べて、粒子形態、ポア容積及びポアサイズを、より良好に制御することができ、ひいてはクロマトグラフィを向上させるポア・ジオメトリを提供することができる。
【００３４】
四番目のステップでは、このハイブリッドシリカに残った表面シラノール基を、例えばオクタデシルジメチルクロロシランなどのハロポリオルガノシランと反応させるなどして、有機官能基に誘導体化させる。このように、作製された材料の表面は、こうして、ゲル化中に埋没するアルキル基、及び、誘導化プロセスで加えられる有機基で、被覆される。この有機基全体による表面の被覆度は、従来のシリカを基にした充填材料での被覆度よりも高く、また、ハイブリッドシリカ中の残留シラノール基の表面濃度も、より小さい。その結果得られる材料を、ＬＣの固定相として用いると、ベース分析物のための優れたピーク形状や、その他のシリカを基にした充填材料よりも良好な加水分解安定性が示される。
【００３５】
初期重合ステップに、二つの成分の混合物を酸触媒存在下で同時加水分解させるステップを含めた場合、オルガノアルコキシシランの含有量は、例えばテトラアルコキシシラン１モル当たり０．２から０．５モルに変更することができる。加水分解に用いる水の量も、例えばシラン１モル当たり１．１０から１．３５モルに変更してもよい。シラン、水及びエタノールの混合物を、均質な溶液の形で攪拌し、加熱して、アルゴン流下で還流させる。初期重合してポリオルガノアルコキシシロキサン（ＰＡＳ）を形成するのに充分な時間、還流させた後、主にエタノールであるこの溶媒及び副産物を反応混合物から蒸留させる。その後、残留物を、例えば１．５から１６時間などの間、アルゴン雰囲気下で、例えば１２０から１４０℃という高温で加熱する。その残留物をさらに、例えば１から３時間、例えば１０−２から１０−３トルなどの減圧下で１から３時間などの間、加熱して、揮発性の種を取り除く。
【００３６】
二番目のステップでは、水及びエタノールを含有する５５℃の溶液中で攪拌して、ＰＡＳを微細なビーズ状で懸濁させる。溶液中のエタノール体積パーセントは、１０から２０％に変更する。トリトンＸ−１００又はトリトンＸ−４５などの非イオン性のサーファクタントを、この懸濁液に沈殿防止剤として加える。このサーファクタントは、アルキルフェノキシポリエトキシエタノールの構造を有しており、ＰＡＳビーズと水相との間の疎水性／親水性界面で配向することで、ＰＡＳビーズを安定させると考えられる。さらにこのサーファクタントは、その親水性の基を介して、ゲル化ステップの間のＰＡＳビーズ表面上の水及び塩基触媒の濃度を高めることで、その表面から中心に向かって、ＰＡＳビーズのゲル化を誘導すると考えられる。サーファクタントを用いてＰＡＳビーズの表面構造を調節すると、ゲル化プロセスの全般にわたってＰＡＳビーズの形状が安定し、こうして「シェル形」形態を有する粒子の形成が抑えられるか、又は妨げられる。
【００３７】
ＰＡＳ単独の代わりに、ＰＡＳ及びトルエンを含有する溶液を水相中に懸濁させることも可能である。水相中では不溶性であるトルエンは、ゲル化ステップの間、ＰＡＳビーズ中に留まり、ポア発生因子として働く。ＰＡＳ／トルエン溶液中の相対的トルエン量を制御することにより、最終的なハイブリッドシリカのポア容積をより精確に制御することができる。これにより、例えば０．８から１．２ｃｃ／ｇなど、ポア容積の大きなハイブリッドシリカ粒子の調製が可能である。
【００３８】
例えば水酸化アンモニウムなどの塩基性触媒を、５５℃で攪拌されるＰＡＳ懸濁液中に加えることで、ゲル化ステップを開始する。その後、この反応混合物を同じ温度で攪拌して、反応を完了させる。水酸化アンモニウムが好ましいのは、水酸化ナトリウムなどの塩基は、不要な陽イオンの発生源であり、水酸化アンモニウムの方が、洗浄ステップでより容易に取り除かれるからである。このように作製したハイブリッドシリカを濾過し、水、及び、アンモニウムイオンを含まないメタノールで洗浄した後、乾燥させる。
【００３９】
実施例の一つでは、調製したままのハイブリッド材料のポア構造は、水熱処理によって改質されるが、その処理の結果、窒素（Ｎ２）吸着分析での確認によれば、ポア直径だけでなくポアの開口部も大きくなる。この水熱処理は、調製したままのハイブリッド材料と、有機塩基の水溶液とを含有するスラリを作製し、このスラリをオートクレーブ内で、例えば１４３から１６８℃という高温で６から２８時間、加熱することによって、行われる。スラリのｐＨは、濃酢酸を用いて８．０から９．０の範囲内に調節される。スラリの濃度は、塩基溶液４から１０ｍｌ当たりハイブリッド材料が１ｇの範囲である。このように処理されたハイブリッド材料を濾過し、濾過物のｐＨが７になるまで水及びアセトンで洗浄し、その後、１００℃で減圧下で１６時間、乾燥させる。その結果得られるハイブリッド材料は、１００から３００オングストロームの範囲の平均的ポア直径を示す。
【００４０】
ここまでで作製されたハイブリッドシリカの表面にはシラノール基が含まれているが、このシラノール基は、反応性オルガノシランと反応させることにより、誘導体化させることができる。ハイブリッドシリカの表面誘導体化は、例えば、還流条件下で有機溶媒中でオクタデシルジメチルクロロシランと反応させるなど、標準的な方法に基づいて行われる。一般には、トルエンなどの有機溶媒が、この反応に用いられる。ピリジン又はイミダゾールなどの有機塩基をこの反応混合物に加えて、反応を触媒させる。次に、このように得られた生成物を水、トルエン及びアセトンで洗浄して、１００℃で、減圧下で１６時間、乾燥させる。その結果得られるハイブリッドシリカに、上に説明した同様の方法をさらに用いて、トリメチルクロロシランなどの短鎖のシランと反応させて、残ったシラノール基のエンドキャップをしてもよい。
【００４１】
さらに、例えばZa(R')bSi-Rなどの表面改質剤で、ハイブリッドシリカ粒子の表面を表面改質してもよいが、但しこの式中Z=Cl、Br、I、C1-C5のアルコキシ基、例えばジメチルアミノ基などのジアルキルアミノ基、又は、トリフルオロメタンスルホネート基であり；a及びbはそれぞれ0から3までの整数であり、但し条件としてa + b = 3であり；R'はC1-C6の直鎖、環式又は分岐鎖式のアルキル基であり、そしてRは機能付与基であり、及びポリマーコーティングによる。R'は、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、t-ブチル基、s-ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基又はシクロヘキシル基であってよいが、好ましくはR'はメチル基であるとよい。
【００４２】
機能付与基Rには、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、又はエンベッドされた極性官能基が含まれよう。適したR機能付与基の例には、例えばオクチル（C8）基及びオクタデシル（C18）基などのC1-C20アルキル基；例えばC1-C4-フェニル基などのアルカリール基；例えばシアノプロピル基などのシアノアルキル基；例えばプロピルジオール基などのジオール基；例えばアミノプロピル基などのアミノ基；及び、言及によりその本文をここに編入することとする、そして上に詳述したような米国特許第5,374,755号に開示されたカルバメート官能基などのエンベッドされた極性官能基、がある。好適な実施例の一つでは、表面改質剤は、例えばオクチルジメチルクロロシラン又はオクタデシルジメチルクロロシランなどのハロポリオルガノシランであってよい。Rがオクチル基又はオクタデシル基であると有利である。
【００４３】
ポリマーコーティングは文献で公知であり、概略的には、ポリマー層を支持体に化学結合させずに、物理吸着させたモノマーを表面上に重合又は重縮合させる方法（タイプ１）、ポリマー層を支持体に化学結合させた状態で、物理吸着させたモノマーを表面上に重合又は重縮合させる方法（タイプ２）、物理吸着させたプレポリマーを支持体上に固定する方法（タイプ３）、及び、前合成したポリマーを支持体表面上に化学吸着させる方法（タイプ４）、によって、提供してもよい。例えば、言及によってその本文をここに編入することとするハンソン氏らのJ. Chromat. A656 (1993) 369-380を参照されたい。
【００４４】
多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子には、分離化学における幅広い最終用途があり、例えばクロマトグラフィ用カラム（このようなカラムの寿命は長くなる）、薄層クロマトグラフィ（ＴＬＣ）用プレート、濾過メンブレン、マイクロタイタ・プレート、等々のための、クロマトグラフィを向上させるポア・ジオメトリを有する多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子を備えた固定相を有する充填材料として利用できる。この固定相は、特定の装置での必要に応じて、充填、コーティング、含浸、等々によって導入してよい。特に有利な実施例では、当該クロマトグラフィ用装置は、例えばＨＰＬＣなど、充填クロマトグラフィ用カラムであるとよい。
【００４５】
以下の非限定的な例により、多孔質の無機／有機ハイブリッド粒子の作製、及び、その利用を説明することで、本発明はさらに理解されよう。
【００４６】
例１
８０２ｇのテトラエトキシシラン（３．８７モル）を、１３７．２ｇのメチルトリエトキシシラン（０．７７４モル）、４００モルのエタノール、及び、１０８．６の０．１Ｎ塩酸（~６．０３モルの水）をフラスコ中で混合する。その生成溶液を攪拌し、アルゴン雰囲気中で１６時間、還流する。溶液中のエタノールが蒸発した後、蒸留残留物を１４０℃で１．５時間、アルゴン雰囲気中で加熱し、さらに同じ温度で、減圧下でさらに１．５時間加熱して、揮発性の種を除去する。このように調製されたポリメチルエトキシシロキサンは無色の粘性の液体である。同様な方法を用いて、他方のポリオルガノアルコキシ−シロキサンを調製する。生成物ｇは、１０００ｇのテトラエトキシシラン（４．８０モル）及び８５１ｇの1,2-ビス（トリエトキシシリル）エタン（２．４０モル）から調製された。これらの生成物を調製するのに用いた開始材料の内容物を表１に要約する。
【００４７】
【表１】
0004750280.tif 000006
【００４８】
２０ｇのトリトンX-100サーファクタント、２４０ｍｌのエタノール、及び、９６０ｍＬの脱イオン水の混合物を、５５℃で０．５時間、加熱し、溶液とする。迅速に攪拌しながら、２４０ｇのポリメチルエトキシシロキサン（表１の生成物ａ）を上記の溶液に加え、その中で乳濁させる。その後、１５０ｍｌの３０％NH4OHをこの乳濁液に加えて、乳濁液ビーズをゲル化させる。溶液中で懸濁させた後、このゲル化生成物を５５℃で１６時間、攪拌し、その後濾過し、水及びメタノールで繰り返し洗浄し、最終的には減圧下で１６時間、１００℃で乾燥させる。他方のポリオルガノアルコキシシロキサンから誘導されるSiO2/[R2SiO1.5]n材料を、上述した同様の方法を用いて調製する。これらの材料の比表面積、比ポア容積、及び、平均的なポア直径を、マルチポイントN2吸着法によって測定し、そのデータを表２に挙げる。
【００４９】
【表２】
0004750280.tif 000007
【００５０】
例２
２４ｇのトリトンX-45サーファクタント、２８５ｍｌのエタノール、及び、１２００ｍＬの脱イオン水の混合物を、５５℃で０．５時間、加熱し、白色の液体とする。迅速に攪拌しながら、６０ｍｌのトルエンを２４９ｇのポリメチルエトキシシロキサンに含有した溶液（表１の生成物ｄ）をこのエタノール／水／トリトンX-45混合物に加え、水相で乳濁させる。その後、１９０ｍｌの３０％NH4OHをこの乳濁液に加えて、乳濁液ビーズをゲル化させる。溶液中で懸濁させた後、このゲル化生成物を５５℃で１６時間、攪拌する。他方のポリオルガノアルコキシシロキサンから誘導されるSiO2/[R2SiO1.5]n材料を、上述した同様の方法を用いて調製する。これらの材料の比表面積、比ポア容積、及び、平均的なポア直径を、マルチポイントN2吸着法によって測定し、そのデータを表３に挙げる。
【００５１】
【表３】
0004750280.tif 000008
【００５２】
例３
１１．８ｇのトリトンX-45サーファクタント、７．８ｇのトリトンX-100サーファクタント、２３２ｍｌのエタノール、及び、９８０ｍＬの脱イオン水の混合物を、５０Ｃで加熱し、白色の液体とする。迅速に攪拌しながら、２４ｍｌのトルエンを２０３ｇのポリ（エチレン架橋）エトキシシロキサン中に含有した溶液（表１の生成物ｇ）をこのエタノール／水／トリトン混合物に加え、水相で乳濁させる。その後、１５４ｍｌの３０％NH4OHをこの乳濁液に加えてビーズがゲル化するまでゲル化させる。溶液中で懸濁させた後、このゲル化生成物を５５℃で１６時間、攪拌した後、濾過し、水及びメタノールで繰り返し洗浄し、最終的に１００Ｃで減圧下で１６時間、乾燥させる。その生成物は８６９ｍ２／ｇの比表面積、０．８０ｃｃ／ｇのポア容積、及び３４オングストロームの平均的ポア直径を有していた。
【００５３】
例４
１３ｇの表２の生成物ａを、１３０ｍＬの０．１Ｍトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンの水溶液に混合し、スラリを生じさせる。濃酢酸を加えてこのスラリのｐＨを８に調節する。次に、その生成スラリをステンレス鋼製オートクレーブに封入し、１４３℃で２０時間、加熱する。オートクレーブが室温に冷めた後で、その生成物を濾過し、水及びアセトンを用いて繰り返し洗浄し、減圧下で１６時間、１００℃で乾燥させる。上述と同様な方法を用いて、他方のハイブリッドシリカ材料の水熱処理も行う。これらの材料の比表面積、比ポア容積、及び、平均的なポア直径を、マルチポイントN2吸着法によって測定し、そのデータを表４に挙げる。
【００５４】
【表４】
0004750280.tif 000009
【００５５】
例５
例３に基づいて調製したハイブリッドシリカの粒子は最大で５μｍである。この粒子の表面をオクタデシルジメチルクロロシラン（ＯＤＳ）及びトリメチルクロロシランで、以下のように改質し、４．５ｇのＯＤＳ及び１．３２ｇのイミダゾールを、８ｇのハイブリッドシリカ（表４の生成物ａ１）を９０ｍｌのトルエンに溶かした混合物に加え、その結果できた混合物を２時間、還流させる。改質されたハイブリッドシリカ粒子を濾過し、水、トルエン、１：１アセトン／水、及びアセトンで順に洗浄した後、減圧下で１６時間、１００℃で乾燥させる。元素分析に基づいて、オクタデシル基によるその表面被覆度は、２．７４μモル／ｍ２であると分かる。
【００５６】
トリメチルクロロシラン（１．６５ｇ）及びイミダゾール（１．３２ｇ）を、上記のＯＤＳで改質したハイブリッドシリカを６５ｍｌトルエンに溶かした混合物に加え、その結果得られる混合物を４時間、還流させる。こうして改質されたハイブリッドシリカ粒子を濾過し、水、トルエン、１：１アセトン／水、及びアセトンで順に洗浄した後、１００℃で圧力下で１６時間、乾燥させる。他方のハイブリッドシリカの表面改質も、上述した同様な方法を用いて行う。これらの材料の比表面積、比ポア容積、ＯＤＳ表面被覆度、及び、平均的なポア直径データを、表５に示す。
【００５７】
【表５】
0004750280.tif 000010
【００５８】
上記の誘導体化されたハイブリッドシリカが、表６に示した中性、極性及び塩基性の混合物の分離に用いられている。クロマトグラフィ・カラムを、スラリ充填技術を用いて充填し、その分析条件を表７に示す。
【００５９】
【表６】
0004750280.tif 000011
【００６０】
【表７】
0004750280.tif 000012
【００６１】
表５に示したハイブリッドシリカで充填したカラムや、オクタデシル基で接着させたシリカゲルに基づくいくつかの市販のカラムの加水分解安定性は、以下の方法を用いて評価されている。カラムを５０℃の水槽中に置き、５０ｍＭのトリエチルアミン緩衝液８ｐＨ１０）の水溶液で洗い流す。アセナフテンは流速１ｍｌ／分で所定の間隔で注入され、理論段数が記録されている。
【００６２】
カラムの寿命は、段数が最初の値の５０％に落ちた時点と定義されている。その結果を表８に示す。
【００６３】
【表８】
0004750280.tif 000013
【００６４】
本ハイブリッドシリカに基づく充填材料の耐久性は、市販のシリカゲルに比較して非常に向上していることが分かる。
【００６５】
等価物
当業者であれば、ごく通常の実験を用いるだけで、ここに説明した具体的な方法の等価物を数多く認識され、又は確認できることであろう。このような等価物は、本発明の範囲内にあり、また以下の請求の範囲の網羅するところと見なされる。本出願を通じて引用された全ての参考文献、発行済特許、及び、公開済特許出願の内容を、その言及をもってここに編入することとする。