(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマトグラフ用混成物粒子を製造する方法であって：
ａ）酸触媒の存在下に、オルガノ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を予備重合させて、ポリアルコキシシロキサンを生成させ、
ｂ）そのポリアルコキシシロキサンの水性懸濁液を調製し、その懸濁液は界面活性剤をも含み、その懸濁液を、ケイ素と結合したC1〜C7アルキル基、置換または未置換アリール基、置換または未置換C1〜C7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を有する多孔質粒子を生成させるように、塩基触媒の存在下にゲル化させ、
ｃ）その多孔質粒子の細孔構造を水熱処理によって変性し、そして
ｄ）粒子の表面にある１またはそれ以上のC1〜C7アルキル基、置換または未置換アリール基、置換または未置換C1〜C7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を、ヒドロキシル、フッ素、アルコキシ、アリーロキシ、または置換シロキサン基で置換する、
ことを含む、上記クロマトグラフ用混成物粒子を製造する方法。
【請求項２】
置換操作が、該混成粒子を有機溶液内で水性Ｈ２Ｏ２，ＫＦ及びＫＨＣＯ３と反応させることを含む請求項１の方法。
【請求項３】
該オルガノアルコキシシランとテトラアルコキシシランとのモル比が約１００：１ないし０．０１：１である請求項１の方法。
【請求項４】
該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１の方法。
【請求項５】
該懸濁液が細孔形成剤（ｐｏｒｏｇｅｎ）をさらに含む請求項１の方法。
【請求項６】
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１の方法。
【請求項７】
該粒子が下記式によって表される組成を有する請求項１の方法；
【化１】
0004820401.tif 000045
式Iにおいて、ｘ及びｙは自然整数であり、そしてＡは、
【化２】
0004820401.tif 000046
であり；
ここにＲ１及びＲ２は、独立的に、置換または未置換のＣ１ないしＣ７のアルキル基、あるいは置換または未置換のアリール基であり、Ｒ３は２個またはそれ以上のケイ素原子を架橋する置換または未置換のＣ１ないしＣ７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のときにｔ＝１．５であり、ｐ＋ｑ＝２のときｔ＝１であることを条件とし；ｒは０または１であり、ただし、ｒ＝０のときにｔ＝１．５であり、ｒ＝１のときにｔ＝１であることを条件とし；ｍは２より大または２に等しい整数であり；そしてｎはR1pR2qSiOt又はR3(R1rSiOt)mのSiO2対するモル比であり、かつ０．０１ないし１００のであり；
Bは、
【化３】
0004820401.tif 000047
であり；
ここにＲ４はヒドロキシル、フッ素、アルコキシ、アリーロキシ、置換シロキサン、タンパク、ペプチド、炭水化物、核酸、またはそれらの組合わせであり、Ｒ４はＲ１、Ｒ２、またはＲ３でなく；ｖは１または２であり、ただし、ｖ＝１のときｔ＝１．５であり、ｖ＝２のときｔ＝１であることを条件とし；そしてｎはR4vSiOtのSiO2に対するモル比であり、かつ０．０１ないし１００の数であり；
該粒子の内部がＡの組成を有し；該粒子の外側表面がＡ及びＢで表される組成を有し、かつ該外側組成が約１ないし約９９％の組成Bであり、残部が組成Ａを含む。
【請求項８】
請求項１の方法によって生成された粒子。
【請求項９】
該置換操作がクロマトグラフ用混成物粒子の表面を表面変性剤で変性することを含む請求項１の方法。
【請求項１０】
表面変性剤が
【化４】
0004820401.tif 000048
である請求項９の方法；
上記式において、Ｚ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１−Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノ；ａ及びｂはそれぞれ０ないし３の整数であり、ただしａ＋ｂ＝３であることを条件とし；Ｒ’はＣ１−Ｃ６直鎖、環状または分岐アルキル基であり；そしてＲは官能化基である。
【請求項１１】
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、ヘキシル及びシクロヘキシルからなる群より選択される請求項１０の方法。
【請求項１２】
官能化基であるＲがアルキル、アリール、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、カチオンもしくはアニオン交換基、及び埋没極性官能性からなる群より選択される請求項１０の方法。
【請求項１３】
表面変性剤がハロオルガノシランである請求項１２の方法。
【請求項１４】
ハロオルガノ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１３の方法。
【請求項１５】
混成物粒子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１の方法。
【請求項１６】
多孔質無機／有機混成物を生成させる方法であって：
（ａ）表面にケイ素−メチル基を有する多孔質無機／有機混成物粒子を生成させ；
（ｂ）その混成物粒子の１またはそれ以上の表面ケイ素−メチル基をヒドロキシル基で置換し；
（ｃ）その多孔質無機／有機混成物粒子の表面へ１またはそれ以上のアルキル基を結合させ；
（ｄ）１またはそれ以上の表面のケイ素−メチル基をフッ素基で置換し；そして
（ｅ）その混成物粒子の表面をトリメチルクロロシランでエンドキャッピングする；
ことを含む、上記方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
発明の背景
液体クロマトグラフィ（ＬＣ）のための充填剤は、一般的には、二つのタイプ：有機または高分子キャリヤー、例えばポリスチレンポリマーを有するものと、シリカゲルによって代表される無機キャリヤーを有するものとに分類される。高分子物質は、アルカリ性及び酸性移動相に対して化学的に安定である。従って、高分子クロマトグラフィ物質と共に使用される溶離剤のｐＨ範囲が、シリカキャリヤーと対比して、広い。しかしながら、高分子クロマトグラフィ物質は一般的に、低効率のカラムをもたらし、不適切な分離性能を与えることとなり、殊に低分子量のアナライトについてそうである。さらには、高分子クロマトグラフィ物質は溶離用溶液中の溶剤切替えの際に収縮し、そして膨潤する。
【０００２】
他方シリカゲル−ベースのクロマトグラフィ装置、例えばＨＰＬＣカラムは、殆ど普遍的に使用されている。最も一般的な応用は、オクタデシル（Ｃ１８）、オクチル（Ｃ８）、フェニル、アミノ、シアノ（ＣＮ）基等のような有機官能基で表面を誘導処理したシリカを使用する。ＨＰＬＣのための固定相として、これらの充填剤は、高理論プレート数／高効率を有するカラムをもたらし、収縮または膨潤の兆候を示さない。シリカゲルは、その表面上のシラノール基の存在によって特徴付けられる。オクタデシルジメチルクロロシランとの反応のような典型的な表面誘導処理中に、その表面シラノール基の少なくとも５０％は、反応しないままである。
【０００３】
シリカベースのカラムでの欠点は、それらの限定された加水分解安定性である。第１に、シリカゲルの不完全な表面誘導処理は、一般的にｐＨ＞８．０であるアルカリ性条件下で容易に溶解され得る裸のシリカ表面を残留させ、その結果としてのクロマトグラフ床の崩れをもたらし得る。第２に結合された相が、一般的にはｐＨ＜２．０である酸性条件下で表面から剥離され、そして移動相によってカラムから溶離排出され、アナライト保持量の損失を起こし、表面シラノール基濃度の増加を引き起こす。これらの問題に対処するために、多くの方法が試行され、これらには超純シリカ、炭化シリカの使用、シリカ表面の高分子物質でのコーティング、トリメチルクロロシランのような短鎖試薬での遊離シラノール基のエンドャッキャッピング処理が包含される。これらの対策は、実用において完全に満足であるとは証明されていない。
【０００４】
有機系とシリカ系とを併有する混成物カラムは知られており［（ＸＴｅｒｒａＴＭＭＳＣ１８（米国マサチューセッツ州ミルフォードＷａｔｅｒｓ Ｃｏｒｐ．））、潜在的に、シリカ及び有機の両方に基く物質の利点を提供している。混成物粒子は、シリカと高分子の両方の充填剤の利点を有する。殊に、混成物粒子は機械的強度、高効率、広範囲の物質の分離能、高い化学的及びピークテーリングの全くまたは殆ど無い温度安定性、及び基本化合物についての改善されたピーク形状を与える。しかし、これらの物質はある種の制限も有する。
【０００５】
混成シリカ−ベースのカラムの制限の多くは、粒子の表面上の有機基（すなわち、メチル基）によるものであり得る。殊に、表面有機基の存在は、シリカ相と対比して、シラン類、例えばＣ１８及びＣ８シラン、との結合後に低い結合相表面濃度をもたらすが、おそらくこの原因は表面上の有機基が結合に対して非反応性であるためである。さらには、多官能シラン（例：ジクロロジアルキルシラン、トリクロロアルキルシラン）から生成された結合相において、粒子表面有機基は相隣れるアルキル結合相リガンド間の交差結合のレベル（数）を低下させ得る。これによって、低ｐＨ安定性の低減がもたらされるが、その原因はアルキルリガンドが粒子表面に対してより僅少の結合を有するからである。究極的には、低減した保持時間及びピーク圧縮が、表面有機基によって引き起こされる低減された低ｐＨ安定性からもたらされる。
【０００６】
発明の要約
本発明は、結合相のより高い表面濃度、改善された安定性及び分離特性を示す改善されたクロマトグラフ用混成物質に関する。本発明のクロマトグラフ用の混成物粒子は、分離を実施するために、または化学反応に関与するために使用され得る。これらの粒子は、所望される結合相、例えばオクタデシルジメチルクロロシラン（ＯＤＳ）またはＣＮ、ならびにケイ素−有機基の制御された表面濃度をもつ表面で特徴付けられる。さらに特定的には、表面ケイ素−有機基は、選択的にシラノール基によって置換される。そのようにする際に、混成物粒子は、実質的に改善された低ｐＨ安定性及び改善されたクロマトグラフ分離性能を有する。
【０００７】
一具体例において、本発明の粒子は内側領域と外側表面とを有し、下記の式によって表される組成である：
【０００８】
【化１】
0004820401.tif 000002
【０００９】
式Ｉにおいて、ｘ及びｙは自然整であり、そしてＡは、
【００１０】
【化２】
0004820401.tif 000003
【００１１】
であり；
ここにＲ１及びＲ２は、独立的に、置換または未置換のＣ１ないしＣ７のアルキル基、あるいは置換または未置換のアリール基であり、Ｒ３は２個またはそれ以上のケイ素原子を架橋する置換または未置換のＣ１ないしＣ７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のときにｔ＝１．５であり、ｐ＋ｑ＝２のときｔ＝１であることを条件とし；ｒは０または１であり、ただし、ｒ＝０のときにｔ＝１．５であり、ｒ＝１のときにｔ＝１であることを条件とし；ｍは２より大または２に等しい整数であり；そしてｎは０．０１ないし１００のであり；
Bは、
【００１２】
【化３】
0004820401.tif 000004
【００１３】
であり；
ここにＲ４はヒドロキシル、フッ素、アルコキシ、アリーロキシ、置換シロキサン、タンパク、ペプチド、カルボハイドレート、核酸、またはそれらの組合わせであり、Ｒ４はＲ１、Ｒ２、またはＲ３でなく；ｖは１または２であり、ただし、ｖ＝１のときｔ＝１．５であり、ｖ＝２のときｔ＝１であることを条件とし；そしてｎは０．０１ないし１００の数であり；
該粒子の内部がＡの組成を有し；該粒子の外側表面がＡ及びＢで表される組成を有し、かつ該外側組成が約１ないし約９９％の組成Ｂであり、残部が組成Ａを含む。これらの粒子において、Ｒ４が、
【００１４】
【化４】
0004820401.tif 000005
【００１５】
であってよい；
ここに、Ｒ５がＣ１ないしＣ６の直鎖、環状、もしくは分岐アルキル、アリール、またはアルコキシ基、またはシロキサン基であり、Ｒ６がＣ１ないしＣ３６の直鎖、環状、もしくは分岐アルキル、アリール、またはアルコキシ基であり、かつＲ６が未置換であるか、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、カチオン交換物質、アニオン交換物質、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク、カルボハイドレート、核酸官能基及びこれらの組合わせからなる群より選択される１またはそれ以上の部分によって置換されている。
【００１６】
別の具体例において、Ｒ６表面濃度は約２．５μモル／ｍ２より大きくてよく、好ましくは約３．０μモル／ｍ２より大きく、さらに好ましくは約３．５μモル／ｍ２より大きい。好ましい具体例において、Ｒ６表面濃度は、約２．５ないし約３．７μモル／ｍ２である。
【００１７】
本発明は、クロマトグラフ用混成物粒子を製造する方法をも提供し、この方法は：酸触媒の存在下に、オルガノアルコキシシロキサンとテトラアルコキシシランと（例えば、テトラメトキシシランとテトラエトキシシランと）の混合物を予備重合させて、ポリアルコキシシロキサンを生成させ；そのポリアルコキシシロキサンの水性懸濁液を含む水性界面活性剤を調製し、その懸濁液を、ケイ素と結合したC1〜C7アルキル基、置換または未置換アリール基、置換または未置換C1〜C7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を有する多孔質粒子を生成させるように、塩基触媒の存在下にゲル化させ；その多孔質粒子の細孔構造を水熱処理によって変性し；そして粒子の表面にある１またはそれ以上のケイ素と結合したC1〜C7アルキル基、置換または未置換アリール基、置換または未置換C1〜C7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を、ヒドロキシル、フッ素、アルコキシ、アリーロキシ、または置換シロキサン基で置換する、ことを含む。
【００１８】
発明の詳細な説明
本発明は、以下に示された定義を参照することにより一層十分に理解されよう。
例えば「多孔質無機／有機混成物粒子（ｐｏｒｏｕｓ ｉｎｏｒｇａｎｉｃ／ｏｒｇａｎｉｃ ｈｙｂｒｉｄ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）」において使用される「混成物（Ｈｙｂｒｉｄ）」は、有機官能性が内部または「骨格（ｓｋｅｌｅｔａｌ）」無機構造ならびに混成物表面の両方に対して一体化している無機ベースの構造を包含する。混成物質の無機部分は、例えばアルミナ、シリカ、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、またはセラミック物質であってよく、好ましい一具体例では、無機部分はシリカである。前述のように、典型的な混成物質は米国特許第４，０１７，５２８号に示されている。無機部分がシリカである好ましい一具体例において、「混成物シリカ」とは、式ＳｉＯ２／（Ｒ１ｐＲ２ｑＳｉＯｔ）ｎまたはＳｉＯ２／［Ｒ３（Ｒ１ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎを有する物質を指す［ここに、Ｒ１及びＲ２は、独立的に、置換または未置換のＣ１ないしＣ７のアルキル基、あるいは置換または未置換のアリール基であり、Ｒ３は２個またはそれ以上のケイ素原子を架橋する置換または未置換のＣ１ないしＣ７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のときにｔ＝１．５であり、ｐ＋ｑ＝２のときｔ＝１であることを条件とし；ｒは０または１であり、ただし、ｒ＝０のときにｔ＝１．５であり、ｒ＝１のときにｔ＝１であることを条件とし；ｍは２より大または２に等しい整数であり；そしてｎは０．０１ないし１００の数である。］
【００１９】
「結合相（ｂｏｎｄｅｄ ｐｈａｓｅ）」は混成物シリカの表面へ官能基を付加することによって形成され得る。混成物シリカの表面は、反応性オルガノシランと反応して「結合相」を形成し得るシラノール基を含んでいる。結合は、混成物粒子の表面にあるシラノール基と、ハロ置換またはアルコキシ置換されたシランとの反応、従ってＳｉ−Ｏ−Ｓｉ−Ｃ結合の形成反応、を伴う。
【００２０】
一般的に、熱処理されたシリカ上のＳｉ−ＯＨ基の内の最高５０％だけが、トリメチルシリル部位と反応し得るにすぎず、より少ないものがオクタデシルシリルのようなより大きな部位と反応する。結合被度を増加させる傾向のある因子としては、シラン化（ｓｉｌａｎｉｚｉｎｇ）の２度実施、大過剰のシラン化剤の使用、３官能性試薬の使用、酸スカベンジャーの存在下でのシラン化、シラン化されるべき表面の２次的なヒドロキシル化の実施、炭化水素溶媒よりもむしろ塩素化溶媒の使用、及び表面のエンド−キャッピング処理、が包含される。
【００２１】
シリカ表面上の若干の隣接するビシナル−ヒドロキシル基同士は、２官能性反応がシリカ表面と２官能性または３官能性試薬との間で起こり得るような距離にある。シリカ表面上の隣接ヒドロキシル基が２官能性反応のために適切な間隔でないときには、単官能性反応のみが起こる。
【００２２】
結合シリカを形成するためのシラン類としては、反応性が低減する順序で、ＲＳｉＸ３、Ｒ２ＳｉＸ２、及びＲ３ＳｉＸが包含される〔ここに、Ｘはハロ（例えばクロロ）またはアルコキシである〕。結合シリカを形成するための特定のシラン類としては、反応性が低減する順序で、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−オクチルジメチルメエキシシラン（Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＣＨ３）２ＯＣ２Ｈ５）、及びビス−（ｎ−オクチルジメチルシロキサン）（Ｃ８Ｈ１７Ｓｉ（ＣＨ３）２ＯＳｉ（ＣＨ３）２Ｃ８Ｈ１７が包含される。モノクロロシランは、最も安価で、最も一般的に使用されるシランである。
【００２３】
結合シリカを形成するために使用できる他のモノクロロシランとしては、Ｃｌ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−（ＣＨ２）ｎ−Ｘ（ここに、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、ジメチルアミン、またはビニルであり、ｎは１ないし３０、好ましくは２ないし２０、さらに好ましくは８ないし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（ここに、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。）；及びＣｌ−Ｓｉ（フェニル）２）２−（ＣＨ２）ｎ−Ｘ（ここに、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。）；を包含する。
【００２４】
ジメチルモノクロロシラン（Ｃｌ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−Ｒ）は、下記の如き２工程法によって合成できる：
【００２５】
【化５】
0004820401.tif 000006
【００２６】
別法として、ジメチルモノクロロシラン（Ｃｌ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−Ｒ）は、末端（ターミナル）オレフィンの単工程接触式（触媒）ヒドロシリル化によって合成できる。この反応は、アンチ−マルコフニコフ（ａｎｔｉ−Ｍａｒｋｏｖｎｉｋｏｖ）付加生成物の生成を助長する。使用される触媒は、六塩化白金酸−六水和物（Ｈ２ＰｔＣｌ６−６Ｈ２Ｏ）であってよい。
【００２７】
【化６】
0004820401.tif 000007
【００２８】
混成シリカの表面誘導化は、標準的な方法、例えば還流条件下の有機溶媒中でのオクタデシルジメチルクロロシランとの反応、によって実施される。トルエンのような有機溶媒がこの反応のために典型的に使用される。ピリジンまたはイミダゾールのような有機塩基が、反応の触媒作用のために反応混合物に添加される。反応生成物は、次いで水、トルエン及びアセトンで洗浄され、減圧下に１００℃の温度で１６時間乾燥される。
【００２９】
「官能化基」としては、クロマトグラフ固定相に対してある特定のクロマトグラフィ官能性を付与する有機官能基が包含され、例えば、オクタデシル（Ｃ１８）、フェニル、イオン交換基等が含まれる。そのような官能化基は、例えばベース物質に対して、例えば誘導化またはコーティングにより、また後段での交差結合により付着され、ベース物質に対してその表面変性剤の化学特性を付与する、この明細書に開示されているような表面変性剤のなかに存在する。一具体例において、そのような表面変性剤は、式Ｚａ（Ｒ５）ｂＳｉ−Ｒを有する（ここに、Ｚ＝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；ａ及びｂはそれぞれ０ないし３の整数であり、ただしａ＋ｂ＝３であることを条件とし；Ｒ５はＣ１−Ｃ６の直鎖、環状または分枝アルキル基であり；そしてＲは官能化基である。）。Ｒ５は、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Ｒ５は、メチルである。
【００３０】
官能化基Ｒとしては、アルキル、アリール、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、カチオン交換基、アニオン交換基、または埋没状の極性官能性が包含される。適当なＲ官能化基の例としては、オクチル（Ｃ８）及びオクタデシル（Ｃ１８）のようなＣ１−Ｃ２０アルキル；アルカリール、例えばＣ１−Ｃ４−フェニル；シアノアルキル基、例えばシアノプロピル；ジオール基、例えばプロピルオール；アミノ基、例えばアミノプロピル；及び埋没極性官能性、例えば米国特許第５，３７４，７５５号に開示されているような、カルバメート官能性が包含される。好ましい具体例において、表面変性剤は、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のようなハロオルガノシランであり得る。埋没極性官能性の例としては米国特許第５，３７４，７５５号に開示されているような、カルバメート官能性が包含される。そのような基としては、下記の一般式のものが包含される：
【００３１】
【化７】
0004820401.tif 000008
【００３２】
ここに、ｌ，ｍ，ｏ，ｒ及びｓは０または１であり、ｎは０，１，２または３であり、ｐは０，１，２，３または４であり、ｑは０ないし１９の整数であり；Ｒ３は水素、アルキル、シアノ及びフェニルからなる群より選択され；そしてＺ，Ｒ’，ａ及びｂは前記定義の通りである。好ましくはカルバメート官能性は下に示される一般構造を有する：
【００３３】
【化８】
0004820401.tif 000009
【００３４】
ここに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。好ましい具体例においては、表面変性剤は、オクチルジメチルクロロシランもしくはオクタデシルジメチルクロロシランのようなハロオルガノシランであり得る。別の具体例では、本発明の粒子はポリマーコーティングによって表面変性される。
【００３５】
クロマトグラフィ用固定相は、トリメチルクロロシランのような小さいシリル化剤を充填剤表面上の残留シラノール基に結合するために使用する場合、「エンド−キャップされる」と言われる。これは反転相充填剤と共にほとんどの場合に使用され、塩基性またはイオン性化合物の望ましくない吸着の際に削減され得る。例えば、エンド−キャップ反応は、結合された混成シリカをさらにトリメチルクロロシランのような短鎖シランと反応させて残留シラノール基をエンド−キャップするときに起こる。エンド−キャッピング処理の目的は、できるだけ多数の残留シラノールを取り除くことである。エンド−キャッピング処理のためのトリメチルシリル供給体（ドナー）として使用できる試薬としては、反応性の低減の順序で、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）、及びヘキサメチルジシラン（ＨＭＤＳ）が包含される。好ましいエンド−キャッピング処理用試薬としては、トリメチルクロロシラン（ＴＭＳ）、トリメチルクロロシラン（ＴＭＳ）とピリジンとの組合せ、及びトリメチルシリルイミダゾール（ＴＭＳＩＭ）が包含される。
【００３６】
「細孔形成剤（ｐｏｒｏｇｅｎ）」は、スモール等の米国特許第６，０２７，６４３号に記載されている。細孔形成剤は、重合が完結された後に除かれた時に、混成物粒子の気孔率を増大させる添加物である。その気孔率は、高分子物質（ポリマー）相を介しての液体の容易な流動を与えつつ、同時にポリマーと液体相との間に適切な接触面積を与えるような値であるべきである。細孔形成剤は、ポリマーが形成されるときにポリマーによって排斥され、次いで他の溶媒または水によって置換えられる溶媒であり得る。適当な液体の細孔形成剤としては、アルコールが包含され、例えばＡｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．６８，Ｎｏ．２，ｐｐ．３１５−３２１，Ｊａｎ．１５，１９９６に記載された方式で使用される。水及び適当な界面活性剤を重合性モノマーに添加することによって得られる反転（逆）ミセラー系は、Ｍｅｎｇｅｒ等のＪ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，（１９９０）１１２：１２６３−１２６４によって細孔形成剤として記載されている。細孔形成剤のその他の例は、Ｌｉ等の米国特許第５，１６８，１０４号及びＭｉｋｅｓ等の米国特許第４，１０４，２０９号に見出すことができる。
【００３７】
ここで使用される用語「界面活性剤」は、単一の界面活性剤、あるいは２またはそれ以上の界面活性剤の組合わせを包含することが意図されている。
「気孔率」は、粒子の空隙の容積：粒子集団の容積の割合である。
【００３８】
「細孔容積」は、ある多孔質充填剤中の細孔の合計容積であり、通常はｍＬ／ｃｍ３の単位で表される。それは窒素吸着のＢＥＴ法により、またはＨｇを高圧下に細孔中へ圧入する水銀貫入により、測定される。Ｑｕｉｎｎ等の米国特許第５，９１９，３６８号に記載されているように「細孔容積」は、完全透過性プローブとしてアセトンを床中へ注入し、次いで６×１０６分子量ポリスチレンの溶液を完全排除プローブとして注入することによって測定できる。各々の標準についての床を介しての通過または溶離時間は、２５４ｎｍでの紫外線検出によって測定できる。貫入率は、各プローブの溶離容積から排除プローブの溶離容積を差引き、これを細孔容積で除する（割る）ことによって計算できる。別法として、細孔容積は、Ｐｅｒｅｇｏ等の米国特許第５，８８８，４６６号に記載されているように、Ｃａｒｌｏ Ｅｒｂａ Ｓｏｒｐｔｏｍａｔｉｃ １９００装置を使用しての７７°ＫにおけるＮ２吸着／脱着サイクルによって決定できる。
【００３９】
Ｃｈｉｅｎｇ等の米国特許第５，８６１，１１０号に記載されているように「細孔径」は、４Ｖ／Ｓから、細孔容積から、または細孔表面積から計算できる。細孔径（細孔直径）は、それが溶質分子の自由拡散を許容して溶質分子が固定相と相互作用しうるようにするので、重要である。６０Å及び１００Åの細孔径は、最も一般的である。バイオ分子の分離のために使用される充填剤のためには、細孔径＞３００Åが使用される。
【００４０】
またＣｈｉｅｎｇ等の米国特許第５，８６１，１１０号に記載されているように「粒子表面積」は、単一点または多重点ＢＥＴによって決定され得る。例えば、多重点窒素吸着はＭｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ ＡＳＡＰ２４００器具で行うことができる。次いで、比表面積は多重点ＢＥＴ法を用いて計算され、そして平均細孔径はｌｏｇ微分細孔容積分布（ｄＶ／ｄｌｏｇ（Ｄ）対Ｄのプロット）における最頻径である。細孔容積は、約３０００Åより小さい径を有する細孔の単一点合計容積として計算される。
【００４１】
「粒子寸法」は、例えば以下のようにしてＢｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ３ 装置を用いて測定できる。粒子は、５％塩化リチウムメタノール溶液中に均質に懸濁される。７０，０００を越える粒子カウントは、各サンプルについて容積モードで３０μｍアパーチャ（開口）を用いて実施できる。Ｃｏｕｌｔｅｒ原理を用いて、粒子の容積は直径へ変換されるが、この場合粒子径は等価球体径（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｐｅｒｉｃａｌ ｄｉａｍｅｔｅｒ）、すなわち粒子の容積と同一の容積を有する球体の直径、である。粒子径は光学顕微鏡によっても決定できる。
【００４２】
用語「脂肪族」は、典型的には１ないし３３個の炭素原子を有する、直鎖または分枝鎖によって特徴付けられる有機化合物を包含する。脂肪族は、アルキル基、アルケニル基及びアルキニル基を包含する。複雑な構造においては、鎖は分枝し、あるいは交差結合していることがある。アルキル基は、１個またはそれ以上の炭素原子を有する飽和炭化水素を包含し、直鎖アルキル基及び分岐鎖アルキル基を包含する。そのような炭化水素部位は、１個またはそれ以上の炭素のところで、例えばハロゲン、ヒドロキシル、チオール、アミノ、アルコキシ、アルキルカルボキシ、アルキルチオ、またはニトロ基で置換されていてよい。炭素の数が特に指定されない限り、ここで使用される「低級脂肪（族）」は、上記に定義の脂肪族基（例えば低級アルキル、低級アルケニル、低級アルキニル基）を意味するが、１ないし６個の炭素原子を有するものである。そのような低級脂肪族基、例えば低級アルキル基、の典型的なものは、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−チオペンチル等である。
【００４３】
ここで使用される用語「ニトロ」は、−ＮＯ２を意味し；用語「ハロゲン」は、−Ｆ，−Ｃｌ，−Ｂｒ，または−Ｉを示し；用語「ヒドロキシル」は、−ＯＨを意味する。
用語「脂環（式）基」は、３個またはそれ以上の炭素原子の閉じた環構造体を包含する。脂環（式）基は、飽和環状炭化水素であるシクロパラフィン類、シクロオレフィン類及び２個またはそれ以上の二重結合を持ち不飽和であるナフタレン類、及び三重結合を有するシクロアセチレン類を包含する。それらは、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、シクロヘキサン及び敷く路ペン短が包含される。シクロオレフィンの例としては、シクロペンタジエン及びシクロオクタテトラエンが包含される。また脂環（式）基は、縮合環構造体及びアルキル置換脂環基のような置換脂環基をも包含する。脂環（式）基の場合に、そのような置換基は、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、低級アルキルアミン、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、−ＣＨ３、−ＣＮ、等を含み得る。
【００４４】
用語「複素環基」は、環中の１またはそれ以上の原子が炭素以外の元素、例えば窒素、イオウ、または酸素である、閉じた環構造を包含する。複素環基は、飽和であっても不飽和であってもよく、またピロール及びフランのような複素環基は、芳香族特性を有し得る。それらはキノリン及びイソキノリンのような縮合環構造を含む。複素環基の他の例は、ピリジン及びプリンを包含する。また複素環基１またはそれ以上の構成原子のところで、例えばハロゲン、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルコキシ、低級アルキルチオ、低級アルキルアミノ、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、−ＣＦ３、−ＣＮ、等によって置換されていてよい。適用な複素芳香族基または複素非環基は、一般的には、１つの環あたり３ないし約８員及び１またはそれ以上のＮ、ＯまたはＳ原子を有する１ないし３個の分離または縮合環を有し、例えばクマリニル、キノリニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジル、フリル、ピロリル、チエニル、チアゾリル、オキサゾリル、イミダゾリル、インドリル、ベンゾフラヌル、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、モルフォリノ及びピロリジニルがある。
【００４５】
用語「芳香族基」は、１またはそれ以上の環を含む不飽和環状炭化水素を包含する。芳香族基は、０ないし４個の複素原子を含み得る５−及び６−員単環基を包含し、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、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がある。芳香族基は、１またはそれ以上の環位置において、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、ヒドキシル、−ＣＦ３、−ＣＮ、等によって置換されていてよい。
【００４６】
用語「アルキル」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包含する。好ましい態様において、直鎖または分岐鎖は、その主鎖中に２０またはそれ未満の炭素原子を有し（例えば直鎖についてはＣ１−Ｃ２０、分岐鎖についてはＣ３−Ｃ２０）、さらに好ましくは１２またはそれ未満の炭素原子を有する。同様に、好ましいシクロアルキルは、それらの環構造中に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。用語「低級アルキル」は、鎖中に１ないし６個の炭素原子を有するアルキル基、並びに環構造中に３ないし６個の炭素原子を有するシクロアルキルを指す。
【００４７】
さらには、この明細書及び請求の範囲において使用される場合の用語「アルキル」（「低級アルキル」を含む）は、「未置換アルキル」及び「置換アルキル」の両方を包含するものであり、後者は、炭化水素主鎖の１またはそれ以上の炭素原子上の水素を置換える置換基を有するアルキル部位を指す。そのような置換基としては、例えば、ハロゲン、ヒドロキシル、アルキルカルボニロキシ、アリールカルボニロキシ、アルコキシカルボニロキシ、アリ−ロキシカルボニロキシ、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、ホスフォナート、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、及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、カルバモイル及びウレイドを含む）、アミジノ、イミド、スルフヒロリル、アルキルチオ、アリールチオ、チオカルボキシレート、サルフェート、スルホナート、スルファモイル、スルフォンアミド、ニトロ、トリフルオロメチル、シアノ、アジド、ヘテロサイクリル、アラールキル、または芳香族もしくは複素芳香族部位が包含され得る。当業者は、炭化水素鎖上で置換された部位は、適切であるならば、それ自体が置換されていることがあり得ることを、了解するであろう。シクロアルキルは、例えば上記の置換基によってさらに置換され得る。「アラールキル」部位は、アリール、例えば１ないし３個の分離または縮合環と６ないし約１８個の環原子と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））である。
【００４８】
ここで使用される場合の用語「アルキルアミノ」は、上記定義のアルキル基であって、それに結合されたアミノ基を有するものである。適当なアルキルアミノ基は、１ないし約１２の炭素原子を有し、さらに好ましくは１ないし約６の炭素原子を有する基を包含する。用語「アルキルチオ」は、上記定義のアルキル基であって、それに結合されたスルフヒドリル基を有するものを指称する。適当なアルキルチオ基は、１ないし約１２の炭素原子を有し、さらに好ましくは１ないし約６の炭素原子を有する基を包含する。ここで使用される場合の用語「アルキルカルボキシル」は、上記定義のアルキル基であって、それに結合されたカルボキシル基を有するものを指称する。ここで使用される場合の用語「アルコキシ」は、上記定義のアルキル基であって、それに結合された酸素原子を有するものを指称する。代表的アルコキシ基は、１ないし約１２の炭素原子を有し、さらに好ましくは１ないし約６の炭素原子を有し、例えばメトキシ、エトキシ、プロポキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ等がある。用語「アルケニル」及び「アルキニル」は、アルキルに類縁の不飽和脂肪族基を指称するが、それぞれ少なくとも１の二重結合または三重結合を含む。適当なアルケニル及びアルキニル基は、２ないし約１２の炭素原子、好ましくは２ないし約６の炭素原子を含む基を包含する。
【００４９】
用語「アリール」は、５−及び６−員単環芳香族基であって、このものは０ないし４の複素を含むものであってよく、例えば未置換または置換されたベンゼン、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、及びピリミジン等である。またアリール基は、ナフチル、キノリル、インドリル、等の多環縮合芳香族基をも含み得る。それら芳香族環は、１またはそれ以上の環位置において、上記アルキル基に関して述べたような置換基で置換されていてもよい。適当なアリール基は、未置換及び置換フェニル基を包含する。ここで使用される場合、用語「アリーロキシ」は、上記定義のアリール基であって、それに結合された酸素原子を有するものを意味する。ここで使用される場合の用語「アラールコキシ」は、上記定義のアラーキル基であって、それに結合された酸素原子を有するものを意味する。適当なアラーキル基は、１ないし３個の分離または縮合環、及び６ないし約１８の炭素原子を有し、例えばＯ−ベンジルである。
【００５０】
ここで使用される場合の用語「アミノ」は、式−ＮＲａＲｂの未置換または置換部位を指称する（この式において、Ｒａ及びＲｂはそれぞれ独立的に水素、アルキル、アリール、または複素環であるか、あるいはＲａ及びＲｂは一緒になって、それらが結合されている窒素原子と共に、環中に３ないし８個の原子を有する環状部位を形成している。）。従って、この用語「アミノ」は、特に否定されない限り、ピペリジニルまたはピロリジニル基のような環状アミノ部位を包含する。「アミノ−置換アミノ基」は、Ｒａ及びＲｂの少なくとも一方が別のアミノ基でさらに置換されているアミノ基を指称する。
【００５１】
本発明は、分離を行うための、あるいは化学反応に関与するための粒子を提供するものであり、その粒子は、内側表面と外側表面とを有し：
該粒子が下記式Ｉによって表される組成を有し；
【００５２】
【化９】
0004820401.tif 000010
【００５３】
式Iにおいて、ｘ及びｙは自然整であり、そしてＡは下記式ＩＩ及び／またはＩＩＩ、
【００５４】
【化１０】
0004820401.tif 000011
【００５５】
であり；
ここにＲ１及びＲ２は、独立的に、置換または未置換のＣ１ないしＣ７のアルキル基、あるいは置換または未置換のアリール基であり、Ｒ３は２個またはそれ以上のケイ素原子を架橋する置換または未置換のＣ１ないしＣ７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のときにｔ＝１．５であり、ｐ＋ｑ＝２のときｔ＝１であることを条件とし；ｒは０または１であり、ただし、ｒ＝０のときにｔ＝１．５であり、ｒ＝１のときにｔ＝１であることを条件とし；ｍは２より大または２に等しい整数であり；そしてｎはR1pR2qSiOt又はR3(R1rSiOt)mのSiO2に対するモル比であり、かつ０．０１ないし１００の数であり；
Bは、
【００５６】
【化１１】
0004820401.tif 000012
【００５７】
であり；
ここにＲ４はヒドロキシル、フッ素、アルコキシ、アリーロキシ、置換シロキサン、タンパク、ペプチド、炭水化物、核酸、またはそれらの組合わせであり、Ｒ４はＲ１、Ｒ２、またはＲ３でなく；ｖは１または２であり、ただし、ｖ＝１のときｔ＝１．５であり、ｖ＝２のときｔ＝１であることを条件とし；そしてｎはR4vSiOtのSiO2に対するモル比であり、かつ０．０１ないし１００の数であり；
該粒子の内部がＡの組成を有し；該粒子の外側表面がＡ及びＢで表される組成を有し、かつ該外側組成が約１ないし約９９％の組成Ｂであり、残部が組成Ａを含む。上記の粒子において、Ｒ４は、
【００５８】
【化１２】
0004820401.tif 000013
【００５９】
であってよい；
ここに、Ｒ５がＣ１ないしＣ６の直鎖、環状、もしくは分岐アルキル、アリール、またはアルコキシ基であり、Ｒ６がＣ１ないしＣ３６の直鎖、環状、もしくは分岐アルキル、アリール、またはアルコキシ基であり、かつＲ６が未置換であるか、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、スフォニル、カチオン交換物質、アニオン交換物質、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク、カルボハイドレート、核酸官能基及びこれらの組合わせからなる群より選択される１またはそれ以上の部分によって置換されている。
【００６０】
シリカ粒子の表面への蛋白質またはペプチドの付着のために、シリカ粒子はアルデヒド含有シラン試薬によって処理され得る。ＭａｃＢｅａｔｈ等（２０００）のＳｃｉｅｎｃｅ ２８９：１７６０−１７６３。アルデヒド類は、蛋白質上の第一アミンと容易に反応してＳｃｈｉｆｆ塩基結合を形成する。アルデヒドはさらにリジン類と反応し得る。あるいは、蛋白質、ペプチド、及びその他の目標分子は、システインチオールの熱化学的変性のためのマレイミド官能性及びシリカ粒子への光異存カルベン媒介のためのアリールダイアジリン官能性を有するＮ−｛ｍ−｛３−（トリフルオロメチル）ダイアジリン−３−イル｝フェニル｝−４−マレイミドブチラミドを使用して、シリカ粒子の表面に対して付着され得る。Ｃｏｌｌｉｏｕｄ等（１９９３）のＢｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅ ４：５２８−５３６。３５０ｎｍ光源を用いてのカルベン発生アリールダイアジリンの活性化は、生物学的活性が阻害されないような条件下で、蛋白質、酵素、免疫試薬、カルボハイドレート、及び核酸の共有結合をもたらすことが示されてきている。また蛋白質またはペプチドは、シリカ粒子の表面シラノール基を、３−アミノプロピル−トリエトキシシラン（ＡＰＴＳ）；３−ＮＨ２（ＣＨ２）３Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３で誘導することによってシリカ粒子の表面へ付着され得る。Ｈａｎ等（１９９９）のＪ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２１：９８９７−９８９８。
【００６１】
シリカ粒子の表面への炭水化物の結合の一例において、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。フジモト等（１９９７）のＪ．Ａｍ．ＣＨＥＭ．Ｓｏｃ．１１９：６６７６−６６７７。シリカ粒子がオクタガラクトースの水性溶液中に浸漬されるとき、結果として得られるオクタガラクトース誘導体は、シリカ粒子の表面へ容易に吸着される。オクタガラクトース誘導体とシリカ粒子との間の相互作用は、水素結合を伴う。Ｈｏ Ｃｈａｎｇ等の米国特許第４，０２９５，８３号には、シリカ粒子に結合することができるシリコン官能基と炭水化物部位に結合することができる有機基とをもつシランカップリング剤が記載されている。
【００６２】
シリカ粒子の表面へオリゴヌクレオチドを結合するためには、シリカ粒子の表面はＡＰＴＳで処理してアミノシラン変性粒子を生じさせることができる。次いでアミノシラン変性粒子は、ｐ−ニトロフェニルクロロフォーメイト（ＮＰＣ）（Ｆｌｕｋａ）、グルタルアルデヒド（ＧＡ）（Ｓｉｇｍａ）、無水マレイン酸（ＭＡ）（Ａｌｄｒｉｃｈ）で処理され、次いで５’−ＮＨ２−ラベル付きＤＮＡまたは５’−ＳＨ−ラベル付きＤＮＡで処理される。Ｙａｎｇ等（１９９８）のＣｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ；ｐｐ．２５７−２５８。あるいは、オリゴヌクレオチドは、３−グリシオドキシプロピルトリメトキシシランを、シラノール基を有するシリカ粒子と反応させ、次いで結果のエポキシドをジオールまたは水を用いて酸性条件下に劈開させることによって、シリカ粒子の表面へ付加できる。Ｍａｓｋｏｓ等（１９９２）のＮｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ２０（７）：１６７９−１６８４。
【００６３】
またオリゴヌクレオチドは、アミン官能基を含むシリカ粒子へのホスホルアミデート結合を介してシリカ粒子の表面へ結合できる。例えば、アミン官能基を含むシリカ粒子を５’−ホルイミダゾライド誘導体と反応させた。Ｇｈｏｓｈ等（１９８７）のＮｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ １５（１３）：５３５３−５３７３。５’−ホスホリル化オリゴヌクレオチドをＮ−メチルイミダゾール緩衝液中で水溶性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）の存在下にアミン基と反応させた。光指向式化学合成法は、シリカ表面へオリゴヌクレオチドを付着するのに使用できる。このプロセスを開始するには、光化学的に除去可能な保護基で変性されたリンカーを固体表面へ付着させる。ホトリソグラフマスクを介して表面の特定領域ヘ光を向け、それらの領域を化学カップリングのために活性化させる。Ｌｉｐｓｈｕｔｚ等（１９９３）のＢｉｏ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ １９（３）：４４２−４４７。
【００６４】
一具体例において、表面濃度Ｒ６は約２．５μモル／ｍ２より大きく、さらに好ましくは約３．０μモル／ｍ２より大きく、なおさらに好ましくは約３．５μモル／ｍ２より大きい。好ましい具体例においては、Ｒ６の表面濃度は約２．５ないし約３．５μモル／ｍ２である。
【００６５】
本発明は、粒子が約０．５ないし１００μｍの平均粒子寸法、より好ましくは約１ないし２０μｍの平均粒子寸法を有する上記粒子の集団を含むバルク材料をも提供する。一例において、粒子は約５０〜８００ｍ２／ｇ、さらに好ましくは約１００〜２００ｍ２／ｇの比表面積を有し得る。一具体例において、粒子は約０．２５〜１．５ｃｍ３／ｇ、さらに好ましくは約０．５〜１．０ｃｍ３／ｇの比細孔容積を有する。一例において、本発明の粒子は約５０〜５００Å、さらに好ましくはやく１００〜３００Åの平均細孔径を有し得る。
【００６６】
上記の粒子を含む分離装置（例えば、クロマトグラフカラム、濾過膜、サンプルクリーンアップ具、及び微滴定プレート）は、本発明の範囲内にある。例えば、クロマトグラフ分離は、本発明の粒子を含むカラムにサンプルを流通させることにより実施できる。
【００６７】
分離を実施するための、あるいは化学反応に関与するためのクロマトグラフ用粒子を調製する方法は、（ａ）酸触媒の存在下に、オルガノアルコキシシロキサンとテトラアルコキシシランとの混合物を予備重合させて、ポリアルコキシシロキサンを生成させ、（ｂ）そのポリアルコキシシロキサンの水性懸濁液を調製し、その懸濁液は界面活性剤をも含み、その懸濁液を、ケイ素と結合したC1〜C7アルキル基、置換または未置換アリール基、置換または未置換C1〜C7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を有する多孔質粒子を生成させるように、塩基触媒の存在下にゲル化させ、（ｃ）その多孔質粒子の細孔構造を水熱処理によって変性し、そして（ｄ）粒子の表面にある１またはそれ以上のケイ素と結合したC1〜C7アルキル基、置換または未置換アリール基、置換または未置換C1〜C7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を、ヒドロキシル、フッ素、アルコキシ、アリーロキシ、または置換シロキサン基で置換する、ことを含む。
【００６８】
上記の方法において、基置換は、混成物粒子を、有機溶液内で水性のＨ２Ｏ２、ＫＦ、及びＫＨＣＯ３と反応させることを伴う。一具体例において、オルガノトリアルコキシシラン：テトラアルコキシシランのモル比は、約１００：１ないし０．０１：１である。アルキルフェノキシポッリエトキシエタノールを、上記の方法において界面活性剤として使用できる。上記の懸濁液は、さらに細孔形成剤（ｐｏｒｏｇｅｎ）を含んでよい。
【００６９】
本発明の多孔質無機／有機混成物粒子は、約０．５μモル／ｍ２未満のケイ素−メチル基の表面濃度、及び内部ケイ素の１０％以上がケイ素−メチルであるような内部ケイ素−メチル基濃度を有し得る。
【００７０】
ケイ素−メチル基の表面濃度は、約０．５μモル／ｍ２以下、好ましくは約０．１〜約０．５μモル／ｍ２、さらに好ましくは約０．２５ないし約０．５μモル／ｍ２であってよい。この混成物は約５．５μモル／ｍ２以上、好ましくは約５．５〜６．８μモル／ｍ２のシラノール基表面濃度を有し得る。結合相アルキル基の表面濃度は、一般的に約３．０μモル／ｍ２より大きく、さらに好ましくは約３．５μモル／ｍ２より大きく、なおさらに好ましくは約２．５〜約３．７μモル／ｍ２である。一具体例において混成物は、内部ケイ素の２５％以上がケイ素−メチルであるような内部ケイ素−メチル基濃度を有する。
【００７１】
本発明混成物は、Ｃ１８、Ｃ８、シアノプロピル、または３−シアノプロピルのような結合相を有し得る。
一具体例において、混成物粒子は、約１３０ないし約２００Å、さらに好ましくは矢ｋｙ１６０ないし約２００Åの平均細孔径を有する。平均粒子寸法は一般的には約５ないし６μｍ、より好ましくは約５．４ないし約５．９μｍである。
【００７２】
上記混成物は、低ｐＨ（例：４以下、３以下、２以下）で増大した安定性を有する。高性能液体クロマトグラフィーの実施方法において、ｐＨが３以下、４以下または５以下のサンプルが、上記混成物を含むカラム内を流され得る。
【００７３】
さらに別の具体化において、本発明は、多孔質無機／有機混成物を生成させる方法であって：（ａ）表面ケイ素−メチル基を有する多孔質無機／有機混成物粒子を生成させ；（ｂ）その混成物粒子の１またはそれ以上の表面ケイ素−メチル基をヒドロキシル基で置換し（例えば混成物粒子をＨ２Ｏ２、ＫＦ、及びＫＨＣＯ３と有機溶液中で反応させることにより）；（ｃ）その多孔質無機／有機混成物粒子の表面へ１またはそれ以上のアルキル基を結合させ；（ｄ）１またはそれ以上の表面ケイ素−メチル基をフッ素基で置換し（例えば混成物粒子をＨ２Ｏ２、ＫＦ、及びＫＨＣＯ３と有機溶液中で反応させることにより）；そして（ｅ）その混成物粒子の表面をトリメチルクロロシランでエンドキャッピングする；ことを含む、上記方法に係わる。
【００７４】
多孔質無機／有機混成物粒子は、以下に記載され、また実施例に例示された特定の事例に記載されたようにして調製できる。混成シリカの多孔質球状粒子は、好ましい具体例において、４工程プロセスによって調製できる。第１工程において、メチルトリエトキシシランのようなオルガノトリアルコキシシランと、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）のようなテトラアルコキシシランは、酸触媒の存在下で、該両成分の混合物を共加水分解することによって、予備重合されてポリアルキルアルコキシシラン（ＰＡＳ）を生成させる。第２の工程において、そのＰＡＳを界面活性剤の存在下に水性媒体に懸濁させ、塩基触媒を使用してゲル化させて混成シリカの多孔質球状粒子とする。第３工程において、混成シリカ粒子の細孔構造は水熱処理によって変性され、それ自体として個々の目的のために使用され得るか、あるいは望ましくは以下ようにさらに加工処理される中間混成シリカ生成物を生じさせる。上記のプロセスの三工程は、先行文献に記載されたものよりも粒子の形態、細孔容積及び細孔寸法のより良好なコントロールを可能とし、かくしてクロマトグラフ目的に沿って改善された細孔形態を与える。
【００７５】
第４工程において、混成シリカの残存する表面シラノール基が、例えばオクタデシルジメチルクロロシランのようなハロポリオルガノシランとの反応によって、誘導される。その材料の表面は、次いでゲル化中の埋没アルキル基によりまた誘導処理中の付加オルガノ基により覆われる。全体的に有機質の基によるこの表面被覆は、従来のシリカ・ベースの充填剤におけるよりも多く、従って本混成シリカにおける残存シラノール基の表面濃度はより低い。結果として得られる材料は、ＬＣのための固定相として使用されるときに、ベースのアナライトについて優れたピーク形状を示し、また他のシリカ・ベースの充填剤よりも良好な加水分解安定性を示す。
【００７６】
該予備重合工程が酸触媒の存在下での該二成分の混合物の共加水分解を伴う場合には、オルガノトリアルコキシシランの含量は、変えることができ、例えばテトラアルコキシシランの１モル当り０．２ないし０．５モルのオルガノトリアルコキシシランの含量とすることができる。加水分解のために使用される水の量は、変えることができ、シランの１モル当り１．１０ないし１．３５モルの水とすることができる。シラン、水及びエタノール混合物は、均質溶液の形態であり、アルゴン流の下で攪拌され、還流温度まで加熱される。予備重合しそしてポリアルキルアルコキシシランを生成させるのに足りる時間の還流の後に、溶媒及び副生物、主としてエタノール、は反応混合物から留去される。しかる後に、残留物を、アルゴン雰囲気下に高温、例えば１２０ないし１４０℃の範囲で、例えば１．５ないし１６時間にわたって加熱する。その残留物は、さらにこの温度で、例えば１０−２ないし１０−３トルの減圧下に、例えば１ないし３時間加熱され、全ての揮発性物質を除去する。
【００７７】
第２の工程で、ＰＡＳは、水及びエタノールを含む溶液中に５５℃で攪拌下に微細なビーズの形態に懸濁される。その溶液におけるエタノールの容積パーセントは、１０ないし２０％で変わる。ＴＲＩＴＯＮ Ｘ−１００またはＴＲＩＴＯＮ Ｘ−４５のような非イオン界面活性剤を懸濁剤としてその懸濁液に添加する。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するその界面活性剤は、ＰＡＳビーズと水性相との間の疎水／親水界面のところで配向してＰＡＳビーズを安定化させることができると信じられる。またその界面活性剤は、その親水性基によって、ゲル化プロセス中にＰＡＳビーズの表面上の水及び塩基触媒の濃度を高め、それによってＰＡＳビーズのゲル化が表面から中心に向けて誘起されることも信じられる。ＰＡＳビーズの表面を改変するために界面活性剤を使用することは、ゲル化プロセスの全体にわたってＰＡＳビーズの形状を安定化させ、また「貝形」形態の粒子の生成を最小化ないし抑制する。「貝形」形態は、それが物質移動速度を低減させ、低効率をもたらすので、望ましくない。
【００７８】
ゲル化工程は、例えば、５５℃で攪拌されたＰＡＳ懸濁液中に塩基触媒、例えば水酸化アンモニウムを添加することにより開始される。その後、反応混合物を同じ温度で掻き混ぜて、反応を完結まで進行させる。水酸化ナトリウムのような塩基は望ましくないカチオン源であり、また水酸化アンモニウムは洗浄工程で除去が一層容易であるので、水酸化アンモニウムが好ましい。かくして得られる混成シリカは、濾過され、アンモニウムイオンを含まない水及びエタノールで洗浄され、次いで乾燥される。
【００７９】
一具体例において、調製されたままの（ａｓ−ｐｒｅｐａｒｅｄ）混成物の細孔構造は、水熱処理によって変性され、この処理は、ＢＥＴ窒素（Ｎ２）吸着分析で確認される如く、細孔の開口ならびに細孔径を拡大するものである。この水熱処理は、調製されたままの混成物及び有機塩基の水溶液を含むスラリーを作り、このスラリーを高温、例えば約１４３ないし１６８℃のオートクレーブ中で約６ないし２８時間の間加熱することによって実施される。スラリーのｐＨは、濃酢酸を使用して約８．０ないし９．０の範囲内となるように調節される。スラリーの濃度はベース溶液４ないし１０ｍｌ当り１ｇの混成物の範囲内である。このように処理された混成物は、濾過され、溶液のｐＨが７に達するまで水及びアセトンで洗浄され、次いで減圧下に１００℃で１６時間乾燥される。得られる混成物は、約１００−３００Åの範囲内の平均細孔径を示す。
【００８０】
ここまでに調製された混成物の表面は、まだシラノール基を含んでいる。このようなシラノール基は反応性オルガノシランとの反応によって誘導され得る。混成シリカの表面誘導（ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎ）は、標準的な方法、例えば還流条件下に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ことにより、行うことができる。典型的には、トルエンのような有機溶媒がこの反応のために使用される。ピリジンまたはイミダゾールのような有機塩基が、反応に触媒作用を与えるために反応混合物に添加される。このようにして得られた生成物は、次いで水、トルエン及びアセトンで洗浄され、減圧下に１６時間乾燥される。結果の混成シリカは、上記と同じような操作を用いて、残存シラノール基をエンドキャップ（ｅｎｄ−ｃａｐ）するために、トリメチルクロロシランのような短鎖シランとさらに反応させることができる。
【００８１】
混成シリカ粒子の表面は、表面変性剤、例えばＺａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒを用いて表面変性することもでき（ここにＺ＝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）あるいはトリフルオロメタンスルホネート；ａ及びｂはそれぞれ０〜３の整数であるが、ａ＋ｂ＝３であることを条件とし；Ｒ’はＣ１−Ｃ６直鎖、環状または分岐アルキル基であり；Ｒは官能化基である。）、あるいはポリマー被覆によって表面変性することもできる。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り、好ましくは、Ｒ’はメチルである。
【００８２】
官能化基Ｒは、アルキル、アリール、シアノ、ジオール、ニトロ、カチオン交換基、アニオン交換基、または埋没（された状態の）極性官能基を包含し得る。適当なＲ官能化基の例は、オクチル（Ｃ８）及びオクタデシル（Ｃ１８）のようなＣ１−Ｃ２０アルキル；アルカリール、例えばＣ１−Ｃ４−フェニル；シアノアルキル基、例えばシアノプロピル；ジオール基、例えばプロピルジオール；アミノ基、例えばアミノプロピル；及び埋没極性官能基、例えば米国特許第５，３７４，７５５号に開示され、上に詳述された如きカルバメート官能基、を包含する。好ましい具体例において、表面変性剤は、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のようなハロオルガノシランであり得る。有利には、Ｒはオクチルまたはオクタデシルである。
【００８３】
ポリマー被覆は、文献において公知であり、一般的には、担体へのポリマー層の化学的結合を生じること無く、表面への物理的吸着モノマーの重合または重縮合により（タイプＩ）、担体へのポリマー層の化学的結合を伴って、表面への物理的吸着モノマーの重合または重縮合により（タイプＩＩ）、担体への物理的吸着モノマーの固定化（タイプＩＩＩ）及び、担体の表面への予め合成されていたポリマーの化学吸着により（タイプＩＶ）により、与えられ得る。例えばＨａｎｓｏｎ等のＪ．ＣＨＲＯＭＡＴ． Ａ６５６（１９９３）３６９−３８０を参照。
【００８４】
当業の現状において、混成有機／無機質ベースのＲＰ ＨＰＬＣカラム充填材は、混成物粒子にクロロシランを結合することによって調製されている。その混成物粒子は粒子構造全体にわたって導入されたメチル−ケイ素基を有する。すなわち、メチル基は混成ケイ酸塩基幹の内側枠組中ならびに粒子外側表面上の両方に見出される。それら外側及び内側両方のメチル基は、純粋なシリカ・ベースの材料と比較して、高ｐＨ移動相での混成物の改善された安定性に寄与することが示されている。しかしながら、表面メチル基は、シリカ相と比較して、シラン、例えばＣ１８及びＣ８シランとの結合後により低い結合相表面濃度をもたらす。おそらく表面上のメチル基が結合に対して非反応性であるためであろう。例えば、低ｐＨ（例：約ｐＨ５）移動相を使用する場合、３官能性Ｃ１８結合相を有するＸＴｅｒｒａＴＭＭＳ Ｃ１８のような混成物は、従来のシリカ・ベースの３官能性Ｃ１８結合相と比較して安定性が低い。混成物粒子の表面メチル基は相隣れるＣ１８リガンド同士の間の交差結合の水準を低下させ得る。主としてメチル基が結合を妨げる。この効果は、低ｐＨ安定性を低減すると予期されよう、なんとなればＣ１８リガンドは表面に対して少数の共有結合を有するからである。
【００８５】
本発明は、表面ケイ素−メチル基をシラノール基で選択的に転化スルための操作を提供する。反応条件に応じて、粒子の内側枠組は、乱されず、あるいは僅かしか乱されずに、内側メチル基は影響を受けずに残される。このことによって、最初の混成物粒子と異なる粒子がもたらされ、ソノ表面は、今や、純粋シリカの粒子の表面に一層似たものとなる。この粒子の新たな組成は、標準的な分析（ＣＨＮ、ＢＥＴ、ＮＭＲ）によって支持され、同様に、中性アナライトであるアセナフテンが、未変性混成物粒子と比較して、反転相条件化でより少なく保持されるということの発見によって支持される。現在のところ、変性粒子は、塩基性ｐＨ条件化で安定性が低いことも見出されており、これは表面メチル基が表面を保護するためにもはや存在しないことによる結果である。同時に、これらの変性された粒子は、クロロシランとの結合の後に高いＣ１８表面濃度を与えることが判明した。これは論証可能なことであるが新たに形成された表面シラノールがリガンドであるシロキサンへ転化されることによるものである。これらの結合された粒子は、低ｐＨ安定性において２．７倍の増加を与えることが見出された。この結果は、Ｃ１８リガンドの高い表面濃度からもたらされるものであり、これは相隣れるＣ１８リガンド同士の間のより高度の交差結合、従ってリガンドと粒子表面との間のより多くの共有結合を、可能とさせる。このモデルと一致して、標準的混成Ｃ１８結合相に対して変性Ｃ１８相を対比したときに、基本的アナライトについてのピークテーリングが増し、また高ｐＨ安定性が低減した。この両方は、変性粒子の表面における増加したシラノール個数にその原因がある。
【００８６】
表面Ｓｉ−ＣＨ３基のＳｉ−ＯＨ及びＳｉ−Ｆ基への転換
混成粒子の表面におけるＳｉ−ＣＨ３基は、下記の反応によってＳｉ−ＯＨ及びＳｉ−Ｆ基へ転換できる：
【００８７】
【化１３】
0004820401.tif 000014
【００８８】
上記の反応は、メタノール／ＴＨＦ／水中で進行されるので、完全な湿潤及び全体的な細孔進入が可能であるはずである。劈開の機構は、改変されたＢａｅｙｅｒ−Ｖｉｌｌａｇｅｒ酸化であるようである。これは最小の遷移状態要件を有する。メチルの損失は、例えば反応済み生成物のＣＨＮ燃焼分析によって測定でき、この場合に、反応した％Ｃ：未反応Ｃ％の低減が表面上の失われた及び表面上に存在する表面メチル基の尺度として採用される。ＩＲ及びＮＭＲ分析もこの変化を測定するために、ならびに表面変化を探知するために使用できる。
【００８９】
その他のフッ素化試薬がＫＦの代わりに使用できる。例えばフッ化カリウム水素（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｝）、またはボロンハイドロジェンテトラフルオライドジエチルエテレート（ＨＢＦ４−Ｏ（ＣＨ２ＣＨ３）２）がＫＦの代わりに使用できる。
【００９０】
例えばナトリウム水素カーボネートのようなその他のカーボネートがカリウム水素カーボネートの代わりに使用できる。
過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の代わりにその他の試薬が使用できる。例えば３−クロロパーオキシ安息香酸（ＣｌＣ６Ｈ４ＣＯ３Ｈ）、及び過酸化酢酸（ＣＨ３ＣＯ３Ｈ）が過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の代わりに使用できる。
【００９１】
あるいは、ケイ素−炭素結合は、以下のようにケイ素化合物をｍ−クロロペル安息香酸（ＭＣＰＢＡ）と反応させることによって、劈開できる。この合成の説明は、Ｔａｍａｏらの（１９８２）Ｔｅｔｒａｈｅｄｏｒｏｎ ３９（６）：９８３−９９０に見出すことができる。
【００９２】
【化１４】
0004820401.tif 000015
【００９３】
同様に、ケイ素−炭素結合は、以下に示すようにケイ素化合物を過酸化水素と反応させることによって、劈開できる。この合成の説明は、Ｔａｍａｏらの（１９８３）Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ ２：１６９４−１６９６に見出すことができる。
【００９４】
【化１５】
0004820401.tif 000016
【００９５】
多孔質無機／有機混成物粒子は、クロマトグラフカラム用の充填剤（かかる場合、そのようなカラムは延長された寿命を有しよう。）、薄層クロマトグラフ（ＴＬＣ）プレート、濾過膜、マイクロ滴定プレート、並びにクロマトグラフ能を増進する細孔形態を有する多孔質無機／有機混成物粒子を含む固定相を備えた同様物、のような分離科学において多様な最終用途を有する。そのような固定相は、個々の装置の要件によって、充填、被覆、含浸等によって導入され得る。殊に有利な具体化において、クロマトグラフデバイスは、充填式クロマトグラフカラム、例えばＨＰＬＣである。
【００９６】
多孔質無機／有機混成物粒子の製造及びその使用を記述する以下の非限定実施例によって、本発明はさらに説明され得る。
【００９７】
実施例１
フラスコ中で８０２ｇのテトラエトキシシラン（３．８７ｍｏｌ）を１３７．２ｇのメチルトリエトキシシラン（０．７７４ｍｏｌ）、４００ｍｌのエタノール及び１０８．６ｇの０．１Ｎ塩酸（約６．０３モルの水）と混合する。得られた溶液をアルゴン雰囲気中で１６時間掻き混ぜ、還流させる。溶液中のエタノールが留去させた後、蒸留残留物をさらにアルゴン雰囲気中で１．５時間１４０℃で加熱し、さらに減圧下同じ温度においてさらに１．５時間加熱して、揮発性物質を除去する。このように調製されるポリメチルエトキシシロキサンは無色粘稠液体である。同じ操作を用いて、他のポリアルキルエトキシシロキサンが製造される。これらの生成物を調製するのに使用する出発物質の内容は表１に纏められている。
【００９８】
【表１】
0004820401.tif 000017
【００９９】
２０ｇのＴＲＩＴＯＮ Ｘ−１００界面活性剤、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、溶液となす。迅速な攪拌下に、２４０ｇのポリメチルエトキシシロキサン（表１の生成物ａ）を上記溶液中に加えて、その中で乳化させる。その後に、１５０ｍｌの３０％ＮＨ４ＯＨをそのエマルジョンに添加してエマルジョンビーズをゲル化させる。溶液中に懸濁されているゲル化生成物を５５℃で１６時間攪拌し、次いで濾過し、水及びエタノールで繰返し洗浄し、最後に減圧下１００℃で１６時間乾燥させる。他のポリアルキルエトキシシロキサンから誘導されるＳｉＯ２／［Ｒ２ＳｉＯ１．５］ｘ物質は上記と同様の操作を使用して調製される。これらの物質の比表面積、比細孔容積及び平均細孔径は多重点Ｎ２吸着法を用いて測定され、データは表２に列挙されている。
【０１００】
【表２】
0004820401.tif 000018
【０１０１】
実施例２
２４ｇのＴＲＩＴＯＮ Ｘ−４５界面活性剤、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、白色溶液となす。迅速な攪拌下に、２４９ｇのポリメチルエトキシシロキサン（表１の生成物ｄ）中に６０ｍｌのトルエンを含む溶液を上記エタノール／水／ＴＲＩＴＯＮ Ｘ−４５溶液中に加えて、水性相中に乳化させる。その後に、１９０ｍｌの３０％ＮＨ４ＯＨをそのエマルジョンに添加してエマルジョンビーズをゲル化させる。溶液中に懸濁されているゲル化生成物を５５℃で１６時間攪拌する。他のポリアルキルエトキシシロキサンから誘導されるＳｉＯ２／［Ｒ２ＳｉＯ１．５］ｘ物質は上記と同様の操作を使用して調製される。これらの物質の比表面積、比細孔容積及び平均細孔径は多重点Ｎ２吸着法を用いて測定され、データは表３に列挙されている。
【０１０２】
【表３】
0004820401.tif 000019
【０１０３】
実施例３
表２からの生成物ａの１３ｇを、１３０ｍＬの０．１Ｍトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン水溶液と混合し、スラリーを得る。このスラリーのｐＨは、濃酢酸を添加することにより８に調整する。得られたスラリーを次いでステンレス鋼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まで冷却した後、生成物を濾過し、水及びアセトンを用いて繰返し洗浄し、次いで減圧下１６時間１００℃で乾燥させる。他の混成シリカ物質の水熱処理も、上記と同様な操作を用いて実施される。これらの物質の比表面積、比細孔容積及び平均細孔径は多重点Ｎ２吸着法を用いて測定され、データは表４に列挙されている。
【０１０４】
【表４】
0004820401.tif 000020
【０１０５】
実施例４
実施例３により調製された混成シリカの粒子を約５μｍの寸法とする。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下記のように変性する：４．５のＯＤＳ及び１．３２ｇのイミダゾールを、９０ｍｌのトルエン中の８ｇの混成シリカ（表４中の生成物ａ１）のこんごうぶつに添加し、得られる混合物を２時間還流する。この変性された混成シリカ粒子を濾過し、水、トルエン、１：１アセトン／水、及びアセトンで順次に洗浄し、次いで減圧下１００℃で１６時間乾燥させる。オクタデシル基の表面被度は、元素分析に基いて２．７４μｍｏｌ／ｍ２であると決定される。
【０１０６】
トリメチルクロロシラン（１．６５ｇ）及びイミダゾール（１．３２ｇ）を、トルエン６５ｍｌ中の上記ＯＤＳ変性混成シリカの混合物に添加し、得られる混合物を４時間還流させる。かくして変性される混成シリカ粒子を濾過し、水、トルエン、１：１アセトン／水、及びアセトンで順次に洗浄し、次いで減圧下１００℃で１６時間乾燥させる。他の混成シリカの表面変性も、上記と同様の操作を用いて実施される。これらの物質の比表面積、比細孔容積及び平均細孔径のデータは表５に列挙されている。
【０１０７】
【表５】
0004820401.tif 000021
【０１０８】
上記の誘導された混成シリカは、表６に示された中性、極性及び塩基性化合物の混合物の分離のために使用される。クロマトグラフのカラムはスラリー充填技法を用いて充填され、分析条件は表７に示されている。
【０１０９】
【表６】
0004820401.tif 000022
【０１１０】
【表７】
0004820401.tif 000023
【０１１１】
表５に示された混成シリカを充填されたカラム、ならびにオクタデシル基で結合されたシリカゲルに基く若干の市販カラムの加水分解安定性は、下記の操作を用いて評価される。カラムを５０℃水浴中に置き、５０ｍＭトリエチルアミン緩衝水溶液で流洗する。アセナフテンを予め設定した間隔で１ｍｌ／分の流量で注入し、理論プレート数を記録する。
【０１１２】
カラムの寿命はプレート数が初期の値の５０％にまで減少した時として定義される。結果は表８に示される。
【０１１３】
【表８】
0004820401.tif 000024
【０１１４】
混成シリカに基く充填剤の耐久性は市販シリカゲルよりも著しく改善されていることが判明する。
【０１１５】
実施例５
粒子枠組み構成への反応条件の影響についてのモデル研究としてシリカ表面からの３官能結合相の除去
Ｙａｎ及びＬｉ（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．１９９８，７０，２８２７−２８３０）によって発表されたシリカ粒子から結合相を劈開するために使用されるＴａｍａｋｏ−Ｋｕｍａｄａ条件は、劈開されたアルキルリガンドの高い回収率を与えるが、彼らはシリカ粒子の枠組み及び表面への影響について全く記載していない。３官能ブチル結合された相は、Ｙａｎ及びＬｉの条件に従って反応させられた。劈開された粒子を回収し、濾過し、次いで水で連続４回（５０ｍＬ／ｇ）洗浄した。洗浄した粒子を１．０Ｍ塩酸中９８℃で１６時間攪拌して、ブチル基劈開反応中にシラノールと縮合したメトキシ基を加水分解させた。冷却したときに、酸洗粒子を濾過し、洗浄スラリーｐＨが脱イオン水のｐＨと同じになるまで、水で連続４回洗浄した（10ｍｌ／ｇ）。次いで粒子をアセトンで洗浄し（５０ｍＬ／ｇ）、次いで減圧下８０℃で16時間乾燥した。
【０１１６】
％Ｃ、比表面積、比細孔容積、平均細孔径、及び粒子寸法を、結合前の初期のバージンシリカ粒子のものと、燃焼分析、多重点Ｎ２吸着、及びＣｏｕｌｔｅｒカウンターをそれぞれ用いて比較した。比較データを表９に示す。Ｙａｎ及びＬｉによって使用された条件は、粒子細孔径を僅かに増大させるようであるが、実験的には表面積の増大は観察されなかった。Ｙａｎ及びＬｉによって発表されているように完全なリガンド劈開は、％Ｃが結合前のシリカ粒子に実験的に等価な水準にまで低減することによって判断されて観察された。粒子寸法はＣｏｕｌｔｅｒ測定によって決定される該処理によって影響を受けなかった。
【０１１７】
【表９】
0004820401.tif 000025
【０１１８】
実施例６
混成無機／有機粒子上の表面メチル基の転換
混成物粒子メチル基転化効率、並びに粒子枠組みに対する試薬の濃度の影響を調べた。
【０１１９】
５μｍメチル混成粒子（米国ＭＡミルフォードのＷａｔｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）、フッ化カリウム（米国ＷＩミルウォーキーのＡｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、炭酸カリウム水素（米国ＷＩミルウォーキーのＡｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、過酸化水素溶液（水中３０ｗｔ、（米国ＷＩミルウォーキーのＡｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、及びメタノール／テトラヒドロフランの１：１ｖ／ｖ混合物（ＨＰＬＣ品位、米国ＮＪフッリプスバーグのＪ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ）、からなる混合物を攪拌下に６０℃に１６時間加熱した。実施例ＣＣでは６時間だけ加熱した。冷却して、変性粒子を濾別し、水（３０ｍＬ／ｇ）で４回続けて洗浄した。下の表１０に各反応についての試薬の特定量が示されている。洗浄された粒子を次いで、１．０Ｍ塩酸（２５ｍＬ／ｇ）中９８℃で１６時間攪拌し、メチル基劈開反応中にシラノールと縮合したメトキシ基を加水分解させた。冷却し、その酸洗粒子を濾過し、洗浄スラリーｐＨが脱イオン水のそれと同じになるまで、水（１０ｍＬ／ｇ）で４回洗浄した。次いで粒子をアセトン（１５ｍＬ／ｇ）で洗浄し、次いで減圧下に８０℃で１６時間乾燥させた。これらの材料についての％Ｃ及び％Ｆ、比表面積、比細孔容積、平均細孔径、及び粒子寸法を、燃焼分析、多重点Ｎ２吸着、及びＣｏｕｌｔｅｒカウンター（容積モード）でそれぞれ測定した。特性化データを表１１に示す。
【０１２０】
【表１０】
0004820401.tif 000026
【０１２１】
メタノール／テトラヒドロフラン溶媒ブレンド中の試薬の高い濃度において、塩が溶液から沈殿析出し、試薬装量と最終粒子特性との間の相関関係を不正確にした。使用試薬の最高濃度（ＧＧ）において、粒子は割れ始め、これは生成粒子寸法の９０％／１０％比の増加によって証明される。試薬の中間濃度（ＤＤ，ＥＥ，ＦＦ）において、細孔は拡大されるようであり、これは平均細孔径の増大によって証明される。ＢＢにおいて使用された試薬の濃度は、粒子細孔径僅かな影響のみを持つだけのようであるが、表面積の増加が見られた。最低濃度の反応、ＡＡ、については、粒子の枠組みは、表面積及び細孔径に基いて、影響を受けないようである。全ての試料について炭素損失を測定した。％Ｃは、増進する試薬濃度にも拘わらず（ＡＡ→ＥＥ）、約６．１５において平坦になるようであり、若干の枠組みの変化の証明を与える。全体として、データは、粒子の合計の初期の６．７５％の炭素含量（Ａ＋Ｂ＋Ｃの平均）の内の約０．６３％が、酸化剤に接近し得る表面上にあることを示唆する。実施例ＨＨもまた、ＤＤ及びＥＥで使用された試薬濃度が粒子枠組みに僅かな程度しか影響を与えないことを支持する。この実施例において、ＤＤを作るために使用された粒子は、同じ試薬濃度において第２の処理法で反応させられた。この粒子の％Ｃは５．７８まで低下したが、表面積及び細孔径はＤＤと比較して僅かに影響を受けた。上限として、このこのデータ点は粒子の合計の初期６．７５％（Ａ＋Ｂ＋Ｃの平均）炭素含量の内の１．００％が、酸化剤へ接近し得る表面上にあることを示唆するであろう。２９Ｓｉ ＣＰ／ＭＡＳ ＮＭＲ分光分析による全ての試料の分析は、ケイ素酸化物ピークに相対してメチルケイ素ピークの低減のみ示す。酸洗後に１３Ｃ ＣＰ／ＭＡＳ ＮＭＲによって同定された他の炭素含有物は無かった。酸洗に先立って、Ｓｉ−ＯＣＨ３ピークが観察されるが、このものは酸洗浄工程中に加水分解される。著しい量のフッ素の導入は、燃焼／ＩＳＥ法（テネシー州ノックビルのＧａｌｂｒａｔｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．，）によって測定されるように観察されるが、フッ素原子の重量（１９ｇ／ｍｏｌ）はヒドロキシル基の重量と近似しているので、％Ｃ燃焼測定に著しい影響を与えないであろう。２９Ｓｉ ＮＭＲによって検出されないが、Ｓｉ−Ｆ結合は、反応の過程中に形成され得る。フッ素の導入は反応時間を短縮することによって低減できた（ＣＣとＥＥの対比）。
【０１２２】
【表１１】
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【０１２３】
実施例７ 反応溶液中で少ないフッ化カリウム当量を用いての混成無機／有機粒子上のメチル基の転換
ここで使用するＴａｍａｏ−Ｋｕｍａｄａ酸化（ｉ）Ｔａｍａｏ，Ｋ．Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ １９９６，３，１−６２；（ｉｉ）Ｊｏｎｅｓ，Ｇ．Ｒ．；Ｌａｎｄａｉｓ，Ｙ．Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ１９９６，５２（２２），７５９９−７６６２についての再検討は、フッ化カリウムが表面メチル基転換のためには必要でないであろうことを示した。低減したＫＦ当量を、粒子メチル基劈開効率について検討した。反応は実施例６に記載のように実施した。試薬の特定量は、各反応につき表１２に示され、また特性データは表１３に示されている。この実験の目的は、フッ化カリウムの少ない量（炭酸カリウム水素及び過酸化水素と比較して）であってもなお、また最終粒子への少ない量のフッ素の導入であってもなお、メチル基のヒドロキシル基への転換を与えるかどうかを見ることであった。
【０１２４】
【表１２】
0004820401.tif 000028
【０１２５】
【表１３】
0004820401.tif 000029
【０１２６】
粒子へのフッ素の導入は、炭酸カリウム水素に対してフッ化カリウムのより少ない当量（ｍｏｌ／ｍｏｌ）の使用により低減された。同時に％Ｃの低減は二つの塩のモル比が等しい例につては大きくはなかった。
【０１２７】
実施例８ 表面メチル転換混成無機／有機粒子のクロマトグラフィー評価
実施例６からの粒子を用いて、中性（ナフタリン、アセナフテン）化合物及び極性塩基性（プロプラノルオール、アミトリプチリン）化合物を反転相（ＲＰ）条件下に分離した。クロマトグラフカラムは、４．６ｘ１５０ｍｍ鋼カラムに材料をスラリーパッキングすることにより調製し、そして分析条件は下記のようであった：温度２３℃；移動相：６５／３５ｖ／ｖメタノール／２０．０ｍＭ Ｋ２ＨＰＯ４／ＫＨ２ＰＯ４，ｐＨ７．００；流量：１．４ｍＬ／分。結果は表１４に示されている。
【０１２８】
【表１４】
0004820401.tif 000030
【０１２９】
表１４のクロマトグラフデータは、表面Ｓｉ−ＣＨ３基のＳｉ−ＯＨまたはＳｉ−Ｆ基への転換を支持している。混成物Ａの表面上のメチル基は全てのアナライトを保持するための固定相として作用する。メチル基が転換されるにつれて、中性アナライト保持の減少を示し、ボイド容積部へ移行する。塩基性化合物であるプロプラノルオール及びアミトリプチリンは、ｐＨ７においてイオン化された状態にあり、表面相互作用の反転相（ＲＰ）モード（メチルにより）及びイオン交換モード（シラノールにより）の両方によって保持される。メチル基転換粒子については、シラノールのより高い表面濃度が存在し、また観察されるように、塩基について一層の保持を与えると予想される。
【０１３０】
表面メチル置換基をヒドロキシルまたはフッ素置換基で置換えることの影響についても、アルカリ性移動相に対しての粒子の安定性に関して検討した。４．６ｘ１５０ｍｍ鋼カラム中へ材料をスラリー充填することにより、クロマトグラフ・カラムを調製し、そして分析条件は下記の通りであった：１）プレート数、Ｎ（５シグマ法）は、試験アナライトであるウラシルについて測定した。移動相条件は、１．０ｍＬ／分の流量及び５０．０℃のカラム温度においてアセトニトリル−２０ｍＭ ＫＨ２ＰＯ４／Ｋ２ＨＰＯ４ ｐＨ７．００（４０：６０、ｖ／ｖ）であった。２）カラムを５０ｍＭトリエチルアミンｐＨ１０．００移動相で２．０ｍＬ／分の流量及び５０．０℃のカラム温度でパージし、１５分間にわたり稼動させた。３）１５分ずつの増分で、カラムを１００％水（２．０ｍＬ／分で１０分間）でパージし、次いで１００％メタノール（２．０ｍＬ／分で１０分間）でパージした。４）次は、カラムを上記工程１の移動相中でカラムをパージし、平衡化させ、そしてウラシルについてのＮを測定した。５）上記のプロセスを工程２で開始することにより繰返した。充填カラムは、試験の間中５０℃の水浴中に維持された。カラム寿命は、カラムの効率が初期値の５０％にまで低下した時点でのｐＨ１０トリエチルアミン溶液への曝露時間として定義される。実施例５からのシリカ試料Ａは比較のため表１５の試験結果中に含まれている。
【０１３１】
【表１５】
0004820401.tif 000031
【０１３２】
このデータは、表面メチル基の転換が、実験誤差の範囲内でアルカリ性移動相内での安定性に中度の負の影響を与えることを示す。混成物粒子の枠組み内に位置するメチル基混成物粒子の高ｐＨ安定性に寄与するようであり、何となれば表面転換粒子は、なおもシリカ粒子（シリカＡ）より良好な安定性を示すからである。
【０１３３】
実施例９
オクタデシルトリクロロシラン（ＯＤＳ）及びクロロトリメチルシラン（ＴＭＳ）での表面メチル基被覆付き混成無機／有機粒子の変性
実施例６からの試料を、０．７５−２０ｇの規模で、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＤＳ）及びクロロトリメチルシラン（ＴＭＳ）により変性した。特定の試薬の量は表１６に与えられている。一般操作は下記の通りである。メチル基劈開混成物粒子、ＯＤＳ、及びイミダゾールを乾燥トルエン中で２．７５−４．０時間還流させた。このＯＤＳ変性粒子を濾過し、トルエン、アセトン、１：１ｖ／ｖアセトン／水、及びアセトンで順次洗浄し、次いで減圧下８０℃で６時間乾燥させた。ＯＤＳ表面濃度及び合計（ＯＤＳ＋ＴＭＳ）炭素データが表１７に表示されている。
【０１３４】
【表１６】
0004820401.tif 000032
【０１３５】
【表１７】
0004820401.tif 000033
【０１３６】
ＫＫと比較してＬＬ及びＭＭについて達成されたより高いＯＤＳ表面濃度は、Ｔａｍａｏ−Ｋｕｍａｄａ反応機構によって予期されるように表面メチル基がヒドロキシル基ヘ転換されたことを支持する。これらの結果は、表面メチル基転換混成物粒子が、従来の混成物粒子と比較して、所望の結合相リガンドのより高い表面濃度あるいは表面装着を可能とさせることを示す。より多くの結合相装着は、例えばイオン交換クロマトグラフィーにおいて有利であり得る。類似の表面積、細孔容積及び細孔径のシリカ粒子では、さらに高いＯＤＳ表面濃度（３．２−３．５μモル／ｍ２）が予期されよう。この場合にこのような表面濃度を達成できなかったことの理由は、若干のメチル基またはシラノール基が、フッ素原子（このものはクロロシランと反応性ではない。）によって置換えられたことによるものであろう。
【０１３７】
実施例１０
ＯＤＳ／ＴＭＳ変性表面メチル転換混成無機／有機粒子のクロマトグラフィー評価
実施例９からのＯＤＳ／ＴＭＳ変性粒子を用いて、反転相（ＲＰ）条件下で、中性、極性、及び塩基性化合物の混合物を分離した（ボイドマーカー−ウラシル）。クロマトグラフカラムは、３．９ｘ１５０ｍｍ鋼カラムに材料をスラリーパッキングすることにより調製し、そして分析条件は下記のようであった：温度２３℃；移動相：６５／３５ｖ／ｖメタノール／２０．０ｍＭ Ｋ２ＨＰＯ４／ＫＨ２ＰＯ４，ｐＨ７．００；流量：１．４ｍＬ／分。結果は表１８及び１９に示されている。
【０１３８】
【表１８】
0004820401.tif 000034
【０１３９】
【表１９】
0004820401.tif 000035
【０１４０】
保持及びＵＳＰテーリング係数は、一般的には、対照体混成物粒子結合相に類似である。しかしながら、塩基性アナライトであるアミトリプチリンは、表面メチル基転換ＯＤＳ相上でより大きな容量及びテーリング係数を有する。これらの二つの変化は、追加のシラノール基がＳｉ−ＣＨ基の酸化劈開を介して混成物粒子表面ヘ導入されたこと（ＭｃＣａｌｌｅｙ，Ｄ．Ｖ． Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．Ａ １９９６、７３８，１６９−１７９）を支持する。
【０１４１】
実施例９のＯＤＳ／ＴＭＳ変性混成物粒子は、アルカリ性及び酸性両方の移動相における加水分解安定性についても検討された。アルカリ性安定性操作は、工程１の移動相をＭｅＯＨ−２０．０ｍＭ Ｋ２ＨＰＯ４／ＫＨ２ＰＯ４，ｐＨ７．００（６５／３５ｖ／ｖ）に変え、マーカーをアセナフタリンに変え、そして６０分増分を工程３で用いたことを除き、実施例８に記載のものと同じであった。８０℃での酸性移動相中での加水分解安定性は、以下のプロトコルを用いて測定した。１）カラム（３．９ｘ２０または４．６ｘ７５ｍｍ）をアセトニトリルで１．０ｍＬ／分での２時間運転で温度に平衡化させた。この平衡化時間の終点において、ボイド容積を測定するために注入した。２）次いで、カラムをアセトニトリル：水（１：１ｖ／ｖ）中で１０．ｍＬ／分において平衡化させ、アセナフテン（ボイド容積・マーカーとしてのウラシルと共に）を、保持係数を得るために注入した。３）カラムを三フッ化酢酸１％水溶液中で１．４ｍＬ／分で１時間平衡化させた。エチルパラベンの注入を９０分実施時間で行い、次いでベンゼン及びトルエンの注入をこれまた９０分実施時間で行った。４）加水分解を受けた結合相を次いで、アセトニトリル中の１％三フッ化酢酸を３．０ｍＬ／分で２４分間用いて溶離させた。５）工程３でのエチルパラベンの保持時間がその初期値の５０％未満にまで低減するまで工程３及び４を繰返した。工程３及び４の１０サイクル毎に、工程１及び２を繰返した。寿命は、エチルパラベンの保持時間がその初期値の９０％未満にまで低減したときの三フッ化酢酸１％水溶液移動相への曝露時間と定義される。安定性の結果は、表２０に示されている。参考として、多数の市販シリカゲルベースのＯＤＳカラムが、対照混成物カラムＫＫ（Ｏ‘Ｇａｒａ，Ｊ．Ｅ．；Ａｌｄｅｎ，Ｂ．Ａ．；Ｇｅｎｄｒｅａｕ，Ｃ．Ａ．Ｉｒａｎｅｔａ，Ｐ．Ｃ．；Ｗａｌｔｅｒ，Ｔ．Ｈ． Ｊ．Ｃｒｏｍａｔｏｇｒａ．Ａ２０００，８９３、２４５−２５１）と共に含まれている。
【０１４２】
【表２０】
0004820401.tif 000036
【０１４３】
市販のＯＤＳ変性シリカベースのカラム充填剤と比較して、ＯＤＳ／ＴＭＳ結合混成物対照カラム充填剤（ＫＫ）は、アルカリ性条件下で著しく長い寿命を有するが、一般的に酸性条件下では短い寿命を有する。本発明のＯＤＳ／ＴＭＳ変性表面メチル転換粒子は、対照であるＫＫと比較して著しく改善された（１．８ないし１３倍増加の）酸性寿命を有することが判明した。従って、未結合の粒子上でより多くの量のメチル基がヒドロキシル及び／またはフッ素基ヘ転化することは、後続のＯＤＳ／ＴＭＳ結合相に増大した酸安定性を与えるようである。市販のＯＤＳ変性シリカゲルベースの充填剤と比較して、ＯＤＳ／ＴＭＳ変性表面メチル転換粒子は低ｐＨにおいて中度の寿命を有することが判明した。同時にＯＤＳ／ＴＭＳ変性表面メチル転換粒子は、なおも、シリカゲルＯＤＳ相に比較して同様ないしより優れたアルカリ性寿命を有する。このアルカリ性安定性はこれらの混成物粒子に独特であり、アルカリ性ｐＨでの枠組みの加水分解を防止する内部枠組み中に残存するメチル基にその原因がある。
【０１４４】
実施例１１
（３−シアノプロピル）トリクロロシラン（３−ＣＮ）及び（５−シアノペンチル）トリクロロシラン（５−ＣＮ）を用いての表面メチル基転換混成無機／有機粒子の変性
実施例６からの試料を（３−シアノプロピル）トリクロロシラン（３−ＣＮ）及び（５−シアノペンチル）トリクロロシラン（５−ＣＮ）を用いて、１０−５０ｇの規模で変性した。対照の３−ＣＮ相（ＯＯ）も実施例からの初期混成物粒子Ａで調製した。イミダゾール（ＩＭＩＤ）またはピリジン（ＰＹＲ）を活性化剤として使用した。特定の試薬の量は表２１に与えられている。一般操作は実施例８に記載されたものであった。シアノ基の表面濃度は元素分析から決定し、表２１に示されている。
【０１４５】
【表２１】
0004820401.tif 000037
【０１４６】
対照のＯＯと比較してＱＱ及びＰＰについて達成されたより高いＣＮ表面濃度は、Ｔａｍａｎｏ−Ｋｕｍａｄａ反応機構によって予期されるように表面メチル基が劈開されシラノールによって置換えられたことを、支持する。ピリジンは、高い表面濃度の達成においてイミダゾールよりも効率が低く、またより長い５−ＣＮリガンドは短い３−ＣＮリガンドよりも低い表面濃度を与えた（ＳＳとＰＰを比較）。これらの観察事項の両方は、シリカ表面結合化学に典型的なものである。ＯＤＳでの結果の場合のように、ＣＮデータは、表面メチル基転換混成物粒子が、従来の混成物粒子と比較して所望の結合相リガンドのより高い表面濃度あるいは表面装着を可能とすることを、示している。純粋のシリカ粒子では、より高いＣＮ表面濃度が予期されよう（４．０−４．９μモル／ｍ２）。この場合にこのような表面濃度を達成できないことは、この場合も若干のメチル基またはシラノール基が、フッ素原子（このものはシアノトリクロロシランと反応性ではない。）によって置換えられたことによると言うことで説明され得よう。
【０１４７】
実施例１２
ＣＮ変性表面メチル転換混成無機／有機粒子のクロマトグラフィー評価
実施例１１のＣＮ変性粒子を用いて、中性、極性、及び塩基性の各化合物の混合物（空隙容積マーカー−ウラシル）を反転相（ＲＰ）条件下で分離した。クロマトグラフィーカラムは、実施例１０に記載のように充填され、試験された。２つの市販ＣＮ変性シリカカラムについてのデータを参考のために含めた。結果は表２２及び２３に示されている。シリカに基くＣＮ変性カラムは、典型的には、低減した疎水性保持、並びに短鎖長結合相使用時にもたらされる表面シラノール基の増大したアクセシビリティ（接近性）の故に、中性アナライトと比較して塩基性アナライトについて長い保持時間を有する。
【０１４８】
【表２２】
0004820401.tif 000038
【０１４９】
【表２３】
0004820401.tif 000039
【０１５０】
２つの市販カラムは、中性アナライトと比較して、２つの塩基性アナライト、すなわちプロパノルオール及びアミトリプチリン、に対してより長い保持時間を有した。対照の混成物粒子については、表面上でのシラノールの欠乏のために、それら塩基についてのＣＮ保持時間が中性マーカーと比較して著しく短かった。表面メチル基転換ＣＮ結合相に関しては、塩基性アナライト保持は、混成物対照体と比較して材料の内の三つ（ＱＱ、ＲＲ、ＳＳ）については、たとえ程度であっても増加され、この場合に二つの塩基はシリカＣＮカラムのように最も保持された。他の表面メチル基劈開ＣＮ結合相（ＰＰ）は、対照と比較して著しい差異を示さなかった。この結果は、この粒子上のより高いフッ素濃度のため、従ってより低いシラノール含量がもたらされたためであろう。
【０１５１】
また実施例１１のＣＮ変性混成物粒子は、アルカリ性及び酸性の両移動相における加水分解安定性についても検討された。最近の文献に記載されている四つのＣＮ変性シリカカラム｛ここでの標示：Ｒｅｆ１−（３−シアノプロピル）ジメチル−シロキサン｝、Ｒｅｆ２−（３−シアノプロピル）トリシロキサン、Ｒｅｆ４−Ｎ−（２−シアノエチル）−Ｎ−メチル−カルバメート３−（ジメチルシロキサン）プロピル、及びＲｅｆ５（３−シアノプロピル）ジイソブチルシロキサン｝を同じように試験し、参照のために包含した（Ｏ’Ｇａｒａ，Ｊ．Ｅ．；Ａｉｄｅｎ，Ｂ．Ａ．；Ｇｅｎｄｒｅａｕ，Ｃ．Ａ．；Ｉｒａｎｅｔａ，Ｐ．Ｃ．；Ｗａｌｔｅｒ，Ｔ．Ｈ． Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ． Ａ２０００，８９３，２４５−２５１）アルカリ性安定性試験操作は、操作の工程３において６０分増進（インクレメント）を使用したことを除いて、実施例８に記載されたものと同じである。カラム寿命は、（ａ）カラム圧が６０００ｐｓｉを越えたときの、または（ｂ）カラム効率が５０％以下に低下したときの、ｐＨ１０トリエタノールアミン溶液への曝露時間として再評価された。酸安定性試験の操作は、寿命を、エチルパラベン保持時間がその初期値の７０％以下にまで低減されたときの、１％トリフルオロ酢酸／水移動相への曝露時間に再評価したことを除き、実施例１０に記載されたものと同じである。安定性データは、表２４に示されている。
【０１５２】
【表２４】
0004820401.tif 000040
【０１５３】
混成物ＣＮ結合相の三つの全ては、鎖延長シリカＣＮ材料であるＲｅｆ４を除き、シリカ・ベースのＣＮ結合相と比較して高ｐＨ及び低ｐＨにおいて著しく良好な安定性を示した。表面メチル基転換ＣＮ結合相の両方は、混成物ＣＮ対照相と比較して、低ｐＨ安定性の略１．８倍の増加を示した。高ｐＨにおいて、表面メチル基転換ＣＮ結合相は、対照体と比較して、略１１％（ＰＰ，ＲＲ）、２２％（ＳＳ）及び３３％（ＱＱ）安定性が低かった。この場合も、表面メチル基のヒドロキシル及びフッ素単位への転換からもたらされる少ない表面保護にその理由がある。全体として、表面メチル基転換ＣＮ結合相は、シリカまたは混成物対照体と比較して、より広い操作ｐＨ範囲を与える。
【０１５４】
均等なもの
当業者は、通常の実験法のみを用いて、ここに記載された特定の操作に均等なものを認識し、あるいは確かめることができよう。そのような均等なものは、本発明の範囲内にあると考えられ、また以下の請求項によって保護される。この明細書内で引用された全ての文献、発行特許、及び公開特許出願は、参考のためここに編入される。
【０１５５】
参考のための編入
ここに引用されている全ての特許、公開特許出願及びその他の文献の全体の内容は、参照のためにその全体としてここに意図的に編入される。
［本発明の態様］
［１］
内側領域と外側表面とを有するクロマトグラフ分離用の混成物粒子であって：
該粒子が下記式によって表される組成を有し；
【化１６】
0004820401.tif 000041
式Iにおいて、ｘ及びｙは自然整数であり、そしてＡは、
【化１７】
0004820401.tif 000042
であり；
ここにＲ１及びＲ２は、独立的に、置換または未置換のＣ１ないしＣ７のアルキル基、あるいは置換または未置換のアリール基であり、Ｒ３は２個またはそれ以上のケイ素原子を架橋する置換または未置換のＣ１ないしＣ７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のときにｔ＝１．５であり、ｐ＋ｑ＝２のときｔ＝１であることを条件とし；ｒは０または１であり、ただし、ｒ＝０のときにｔ＝１．５であり、ｒ＝１のときにｔ＝１であることを条件とし；ｍは２より大または２に等しい整数であり；そしてｎはR1pR2qSiOt又はR3(R1rSiOt)mのSiO2対するモル比であり、かつ０．０１ないし１００の数であり；
Bは、
【化１８】
0004820401.tif 000043
であり；
ここにＲ４はヒドロキシル、フッ素、アルコキシ、アリーロキシ、置換シロキサン、タンパク、ペプチド、炭水化物、核酸、またはそれらの組合わせであり、Ｒ４はＲ１、Ｒ２、またはＲ３でなく；ｖは１または２であり、ただし、ｖ＝１のときｔ＝１．５であり、ｖ＝２のときｔ＝１であることを条件とし；そしてｎはR4vSiOtのSiO2に対するモル比であり、かつ０．０１ないし１００の数であり；
該粒子の内部がＡの組成を有し；該粒子の外側表面がＡ及びＢで表される組成を有し、かつ該外側組成が約１ないし約９９％の組成Ｂであり、残部が組成Ａを含む；
上記混成物粒子。
［２］
該外側表面が約７０ないし約９０％の組成Ｂである組成を有し、そして残部が組成Ａを含む１の粒子。
［３］
該外側表面が約８０ないし約９０％の組成Ｂである組成を有し、そして残部が組成Ａを含む１の粒子。
［４］
Ｒ４がヒドロキシルである１の粒子。
［５］
Ｒ４がフッ素である１の粒子。
［６］
Ｒ４がメトキシである１の粒子。
［７］
Ｒ４が、
【化１９】
0004820401.tif 000044
であり；
ここに、Ｒ５がＣ１ないしＣ６の直鎖、環状、もしくは分岐アルキル、アリール、またはアルコキシ基、またはシロキサン基であり、Ｒ６がＣ１ないしＣ３６の直鎖、環状、もしくは分岐アルキル、アリール、またはアルコキシ基であり、かつＲ６が未置換であるか、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、カチオン交換物質、アニオン交換物質、カルバメート、アミド、尿素、ペプチド、タンパク、カルボハイドレート、核酸官能基及びこれらの組合わせからなる群より選択される１またはそれ以上の部分によって置換されている、１の粒子。
［８］
Ｒ６がＣ１８基である７の粒子。
［９］
Ｒ６がシアノプロピル基である７の粒子。
［１０］
１の粒子群を含む塊状物質であって、粒子が約０．５ないし１００μｍの平均粒子寸法を有する塊状物質。
［１１］
１の粒子群を含む塊状物質であって、粒子が約１ないし２０μｍの平均粒子寸法を有する塊状物質。
［１２］
約５０ないし８００ｍ２／ｇの比表面積を有する１の粒子。
［１３］
約１００ないし２００ｍ２／ｇの比表面積を有する１の粒子。
［１４］
約０．２５ないし１．５ｃｍ３／ｇの比細孔容積を有する１の粒子。
［１５］
約０．５ないし１．０ｃｍ３／ｇの比細孔容積を有する１の粒子。
［１６］
約５０ないし５００Åの平均細孔径を有する１の粒子。
［１７］
約１００ないし３００Åの平均細孔径を有する１の粒子。
［１８］
ポリマーコーティングによって表面変性された１の粒子。
［１９］
１の粒子を含むカラムを通してサンプルを流動させることを含むクロマトグラフ分離を実施する方法。
［２０］
約２．５μモル／ｍ２より大きなＲ６表面濃度を有する７の粒子。
［２１］
約３．０μモル／ｍ２より大きなＲ６表面濃度を有する７の粒子。
［２２］
約３．５μモル／ｍ２より大きなＲ６表面濃度を有する７の粒子。
［２３］
約２．５ないし３．７μモル／ｍ２のＲ６表面濃度を有する１の粒子。
［２４］
約０．５ないし１００μｍの平均粒子寸法を有する２０の大量物質。
［２５］
約１ないし２０μｍの平均粒子寸法を有する２０の大量物質。
［２６］
約５０〜８００ｍ２／ｇの比表面積を有する２０の粒子。
［２７］
約１００〜２００ｍ２／ｇの比表面積を有する２０の粒子。
［２８］
約０．２５ないし１．５ｃｍ３／ｇの比細孔容積を有する２０の粒子。
［２９］
約０．５ないし１．０ｃｍ３／ｇの比細孔容積を有する２０の粒子。
［３０］
約５０ないし８００Åの平均細孔径を有する２０の粒子。
［３１］
約１００ないし３００Åの平均細孔径を有する２０の粒子。
［３２］
ポリマーコーティングによって表面変性された２０の粒子。
［３３］
２０の粒子を含むカラムを通してサンプルを流動させることを含むクロマトグラフ分離を実施する方法。
［３４］
１の粒子を含む分離装置。
［３５］
該装置がクロマトグラフカラム、濾過膜、試料クリーンアップ装置、及びマイクロ滴定皿からなる群から選択される３４の分離装置。