(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機担体を含んで成っていてそれの少なくとも１つの表面に少なくとも１種のＲ10基および少なくとも１種のリンカーが結合している担持触媒系であって、前記無機担体が無機金属酸化物であり、前記Ｒ10基は前記無機担体の表面の金属原子にＲ10基を作り出すための反応体からの金属原子を通して結合しており、前記Ｒ10基が少なくとも１つの非酸性で親水性のヒドロキシル含有有機基を含んで成っていて、前記Ｒ10基が前記担体への非特異的結合を防止するに充分な量で存在し、前記Ｒ10基が−ＣＨ2ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）2、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ3、−ＣＨ2ＣＨ2ＯＨ、−Ｃ（ＯＨ）2ＣＨ3、−ＣＨ2ＣＨ（ＯＨ）2、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ2（ＯＨ）およびこれらの混合物から成る群から選択され、前記リンカーが少なくとも１種の触媒種と結合している、担持触媒系。
【請求項２】
前記Ｒ10基が−ＣＨ2ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ3、−ＣＨ2ＣＨ2ＯＨおよびこれらの混合物から成る群から選択される請求項１記載の担持触媒系。
【請求項３】
前記Ｒ10基が−ＣＨ2ＯＨである請求項２記載の担持触媒系。
【請求項４】
Ｒ10基を無機担体１ｎｍ2当たり１から１０個のＲ10基の範囲の濃度で含んで成る請求項１記載の担持触媒系。
【請求項５】
前記無機金属酸化物担体がこれの表面にヒドロキシル基を少なくとも１個有する請求項１記載の担持触媒系。
【請求項６】
前記Ｒ10基が前記担体上に前記担体の表面上に存在するヒドロキシル基の５０から９９％の範囲の濃度で存在する請求項５記載の担持触媒系。
【請求項７】
前記Ｒ10基が前記担体上に前記担体の表面上に存在する表面ヒドロキシル基の７５から９０％の範囲の濃度で存在する請求項６記載の担持触媒系。
【請求項８】
前記無機金属酸化物がケイ酸塩またはアルミノケイ酸塩である請求項１記載の担持触媒系。
【請求項９】
前記無機金属酸化物がシリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、ジルコン酸塩、チタニア、制御された孔を有するガラスおよびこれらの混合物から成る群から選択される請求項１記載の担持触媒系。
【請求項１０】
前記無機金属酸化物がシリカである請求項９記載の担持触媒系。
【請求項１１】
前記シリカがクロマトグラフィー等級のシリカまたはシリカゲルである請求項１０記載の担持触媒系。
【請求項１２】
前記無機担体が磁気反応性である請求項１記載の担持触媒系。
【請求項１３】
前記リンカーが場合により置換されていてもよい二価化学基である請求項１記載の担持触媒系。
【請求項１４】
前記リンカーの濃度が無機担体１ｎｍ2当たり０．１から５．０個のリンカーの範囲の濃度である請求項１記載の担持触媒系。
【請求項１５】
前記担体が触媒種をこれが所望反応に触媒作用を及ぼすに充分な濃度で含んで成る請求項１記載の担持触媒系。
【請求項１６】
前記触媒種が酵素である請求項１５記載の担持触媒系。
【請求項１７】
前記担体が酵素を１ｎｍ2当たり０．０４から４個含んで成る請求項１６記載の担持触媒系。
【請求項１８】
前記無機担体がシリカでありそして前記Ｒ10基が−ＣＨ2ＯＨである請求項１７記載の担持触媒系。
【請求項１９】
前記シリカがシリカゲルまたはクロマトグラフィー等級のシリカである請求項１８記載の担持触媒系。
【請求項２０】
前記触媒種が有機金属錯体である請求項１５記載の担持触媒系。
【請求項２１】
前記触媒種が有機分子、フラグメントまたは錯体である請求項１５記載の担持触媒系。
【請求項２２】
無機担体への非特異的結合を減少させるための担持触媒系を含んでなる方法であって、前記無機担体は無機金属酸化物であり、該担体は非特異的結合を起し得る少なくとも１種の官能基を有し、該方法は、
（ａ）触媒種、反応基質、反応生成物または他の分子と非選択的に反応し得る少なくとも１種の官能基を有する無機担体を準備し、
（ｂ）前記無機担体が有する前記少なくとも１種の官能基を前記担体上にＲ10基を生じさせ得る反応体と反応させることで前記無機担体の少なくとも１つの表面上に少なくとも１種のＲ10基を生じさせ、ここで前記Ｒ10基は前記無機担体の表面の金属原子にＲ10基を作り出すための反応体からの金属原子を通して結合しており、ここで前記Ｒ10基が少なくとも１種の非酸性で親水性のヒドロキシル含有有機基を含んで成り、前記Ｒ10基が−ＣＨ2ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）2、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ3、−ＣＨ2ＣＨ2ＯＨ、−Ｃ（ＯＨ）2ＣＨ3、−ＣＨ2ＣＨ（ＯＨ）2、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ2（ＯＨ）およびこれらの混合物から成る群から選択され、
（ｃ）前記無機担体を少なくとも１種のリンカーと反応させることで前記担体の少なくとも１つの表面と結合している少なくとも１種のリンカーを生じさせ、そして
（ｄ）前記リンカーを触媒種と反応させることで前記触媒種を前記担体の上に固定するが、
前記Ｒ10基を前記無機担体の表面上に非特異的結合が減少しそして／または防止されるに充分な濃度で存在させる、
ことを含んで成る上記方法。
【請求項２３】
前記Ｒ10基が−ＣＨ2ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ3、−ＣＨ2ＣＨ2ＯＨおよびこれらの混合物から成る群から選択される請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記Ｒ10基が−ＣＨ2ＯＨである請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
Ｒ10基の濃度を無機担体１ｎｍ2当たり１から１０個のＲ10基の範囲の濃度にすることを含んで成る請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
前記触媒種、反応基質または反応生成物と反応し得る前記官能基が前記担体の表面に存在するヒドロキシル基である請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記Ｒ10基を前記担体上にそれらが前記担体の表面上に存在するヒドロキシル基の５０から９０％を覆うに充分な濃度で存在させる請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記Ｒ10基を前記担体上にそれらが前記担体の表面上に存在する表面ヒドロキシル基の７５から９９％を覆うに充分な濃度で存在させる請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記無機金属酸化物がケイ酸塩またはアルミノケイ酸塩である請求項２２記載の方法。
【請求項３０】
前記無機金属酸化物をシリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、ジルコン酸塩、チタニア、孔を制御された度合で有するガラスおよびこれらの混合物から成る群から選択する請求項２２記載の方法。
【請求項３１】
前記無機金属酸化物がシリカである請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
前記シリカがクロマトグラフィー等級のシリカまたはシリカゲルである請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
前記無機担体が磁気反応性である請求項２２記載の方法。
【請求項３４】
前記リンカーが、場合により置換されていてもよい二価化学基である請求項２２記載の方法。
【請求項３５】
リンカーの濃度を担体１ｎｍ2当たり０．１から５．０個のリンカーの濃度にすることを含んで成る請求項２２記載の方法。
【請求項３６】
前記担体が触媒種をこれが所望反応に触媒作用を及ぼすに充分な濃度で含有して成る請求項２２記載の方法。
【請求項３７】
前記触媒種が酵素である請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記担体が酵素を１ｎｍ2当たり０．０４から４個含有して成る請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
前記無機担体がシリカでありそして前記Ｒ10基が−ＣＨ2ＯＨである請求項３７記載の方法。
【請求項４０】
前記シリカがシリカゲルまたはクロマトグラフィー等級のシリカである請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
前記触媒種が有機金属錯体である請求項３６記載の方法。
【請求項４２】
前記触媒種が有機分子、フラグメントまたは錯体である請求項３６記載の方法。
【請求項４３】
ある反応に触媒作用を及ぼす方法であって、
（ａ）反応を起して所望生成物を生じさせる能力を有する反応体分子を含んで成る反応混合物を準備し、そして
（ｂ）前記反応混合物と請求項１記載の担持触媒系とを、前記反応混合物の中の前記反応体分子が起こす反応に触媒作用を及ぼすに充分な量で充分な時間接触させることで所望生成物を生じさせる、
ことを含んで成る方法。
【請求項４４】
更に、
（ｃ）前記担持触媒系を前記反応混合物から除去する、
ことも含んで成る請求項４３記載の方法。
【請求項４５】
段階（ｂ）における前記担持触媒系の無機担体が無機金属酸化物である請求項４３記載の方法。
【請求項４６】
前記無機金属酸化物をシリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、ジルコン酸塩、チタニア、孔を制御された度合で有するガラスおよびこれらの混合物から成る群から選択する請求項４５記載の方法。
【請求項４７】
段階（ｂ）における前記担持触媒系の前記無機担体が、触媒種をこれが前記反応混合物の中の前記反応体分子が起こす反応に触媒作用を及ぼすに充分な濃度で含んで成る請求項４３記載の方法。
【請求項４８】
前記触媒種が酵素である請求項４７記載の方法。
【請求項４９】
前記触媒種が有機金属錯体である請求項４７記載の方法。
【請求項５０】
前記触媒種が有機分子、フラグメントまたは錯体である請求項４７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２００１年８月１４日付けで出願した米国出願連続番号０９／９２９，６２１（これの内容は引用することによって本明細書に組み入れられる）の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は新規な触媒系そしてそれを触媒反応で用いることに向けたものである。より具体的には、本発明は、担体が触媒種と非特異的結合を起こさないように表面に修飾を受けさせておいて前記担体の少なくとも１つの表面に少なくとも１種の触媒種、例えば酵素または有機金属錯体などを固定または結合させておいた担持触媒系に関する。この触媒系は高い触媒活性を示しかつ分離が容易で再使用の目的で触媒種を回収することが可能である。
【背景技術】
【０００３】
精密化学品および薬剤の合成は益々より複雑になってきていることから、しばしば、複雑な触媒系、例えば高価な酵素および有機金属などが基になった触媒系を必要とする多段階反応が要求される。その結果として、活性と選択性が高くて次に再使用する目的で反応溶液から回収するのが容易でありかつ所望の反応条件下で比較的長期間に渡って触媒活性を維持するように改良を受けさせた新規な触媒系を開発することの重要性が増してきている。
【０００４】
例えば、生物触媒反応の分野で産業的に多大な可能性があることが示されたそのような触媒系の１つは酵素が基になった触媒系である。酵素は、比較的穏やかな条件下で高い化学的特異性を伴って困難または複雑な反応に触媒作用を及ぼすと言った利点をしばしば示す蛋白質系触媒材料である。
【０００５】
酵素は一般に可溶であることから酵素を再使用の目的で回収することができるとしても困難である。ある場合には、その処理条件によって酵素が分解してしまう可能性もある。酵素が分解を起こさない場合には、活性が持続すると望まれない影響が生じる可能性のあるある種の食品の場合のように、それを分解させる必要があり得る。そのような問題を回避する目的で、酵素を無機担体（ｓｕｐｐｏｒｔ  ｏｒ  ｃａｒｒｉｅｒ）の表面に結合させて固定（ｆｉｘｅｄ  ｏｒ  ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ）しておいた酵素系が開発された。典型的な固定酵素系およびそれらの製造方法が特許文献１、２、３および４に開示されている。
【０００６】
興味の持たれる他の触媒には、精密化学品および薬剤の合成で幅広く用いられる有機金属錯体が含まれる。有機金属錯体は、重要ないろいろな反応、例えばヘック型反応、スズキ（Ｓｕｚｕｋｉ）連成反応、芳香族ハライドのアミン化およびグリニヤール反応などに触媒作用を及ぼす。大部分の用途で、有機金属錯体触媒反応は均一様式で実施され、そのような様式では触媒の分離および再使用が困難である。有機金属錯体はしばしば非常に高価であり、その結果として、再使用および回収を行うことができれば非常に望ましいことである。触媒の回収を簡潔にする目的で、かなりの量の研究が均一な有機金属錯体である触媒を「不均一」にすることを目標にしていた。例えば非特許文献１および２を参照。
【０００７】
いろいろな触媒種、例えば蛋白質などは特定の担体材料、特に無機酸化物が基になった材料と非常に強力に結合し、時には不可逆的かつ非選択的に結合することが良く知られている。その上、無機酸化物担体が官能性、例えばヒドロキシル基、特に酸性のヒドロキシルなどを含有する場合、そのような担体は触媒種と非選択的に結合する度合が更により高くなると言った欠点を持ち得る。即ち、その触媒種、例えば酵素などが担体の表面と非選択的様式で結合すると触媒活性が低下する可能性がある。従って、その表面に存在する触媒の機能は所望触媒反応にとって非常に選択的ではあり得るが、その表面の未使用領域はしばしば非選択的である。その正味の影響は触媒複合体の活性を低下させると言った影響である。
【０００８】
その結果として、公知の担持触媒系に関連した非特異的結合の問題を防止または最小限にし、触媒系を次に再使用する目的で反応溶液から容易に回収することが可能でありかつ長期間に渡って高い触媒活性を維持するように改良を受けさせた担持触媒系の必要性が存在する。
【特許文献１】米国特許第４，３８４，０４５号
【特許文献２】米国特許第４，２５８，１３３号
【特許文献３】米国特許第５，９９８，１８３号
【特許文献４】米国特許第５，４０５，７６６号
【非特許文献１】Ｃｏｒｎｉｌｓ他、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｈｏｍｏｇｅｎｏｕｓ  Ｃａｔａｌｙｓｉｓ  ｗｉｔｈ  Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ（３巻）（Ｗｉｌｅｙ−ＶＨＣ、２００２）
【非特許文献２】Ｄ．Ｅ．ＤｅＶｏｓ他、Ｃｈｉｒａｌ  Ｃａｔａｌｙｓｔ  Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ（Ｗｉｌｅｙ−ＶＣ、２００２）
【発明の開示】
【０００９】
発明の要約
ここに、触媒系を構成する担体、特に少なくとも１つの表面に酸性ヒドロキシル基を有する無機酸化物担体が非特異的結合を起こさないか或は起こす度合が低い新規な担持触媒系を開発した。本発明の触媒系の開発は、担体表面が起こす疎水相互作用が最小限になりかつ触媒種が結合している担体領域内の表面電荷がゼロまたは低くなるように担体表面に修飾を受けさせておくと担体が起こす非特異的結合が最小限になるか或は低下することを見いだしたことが基になっている。
【００１０】
本発明に従う担持触媒系は触媒種、例えば酵素または他の触媒種を含んで成るが、それらは、担体の少なくとも１つの表面のある領域（この領域の中の担体表面に修飾をこの表面が多数のＲ１０基を有するように受けさせておく）の中で前記担体の少なくとも１つの表面と結合させておいた少なくとも１種のリンカーによって固定されているか或は結合している。前記Ｒ１０基を好適には−ＣＨ２ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）２、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、−Ｃ（ＯＨ）２ＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）２、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２（ＯＨ）およびこれらの混合物から成る群から選択する。そのようなＲ１０基を担体表面に存在させておくと表面で起こる相互作用、特に極性がより高い溶媒、例えば水などに由来する反応の全部または実質的に全部が防止されるか或は低下する一方で、前記リンカーが前記触媒種を前記担体の表面に前記触媒種が触媒作用の目的で自由に利用されることを可能にする様式で接合させる。
【００１１】
本発明に従う担持触媒系は、所望反応条件下で長期間に渡って高い触媒活性を示しかつ触媒種を再使用の目的で反応から回収するのを容易にする。
【００１２】
如何なる特別な理論にも範囲を限定するものでないが、担体表面が非選択的結合を起こさないようにするには担体の表面電荷をゼロにするか或は非常に低くすべきであると考えている。その上、表面電荷を回避することができれば、引き寄せる強い静電力（これによって特定の触媒種、例えば酵素または有機金属錯体などが変性を起こすことでそれらが触媒的に不活性なままになる可能性がある）が低下するか或は防止される。非選択的結合を減少させるには、表面電荷を回避することに加えて、表面疎水相互作用を最小限にするか或はなくすべきである。疎水相互作用は一般に静電相互作用よりもまた双極子相互作用よりも弱いが、蛋白質混合物、例えば酵素含有混合物などの溶媒の塩濃度が比較的高いと優勢になる可能性がある。その塩のイオンと担体の帯電した表面が相互作用を起こすと電気的二重層によって蛋白質から「電荷が遮蔽される」。その結果として塩濃度が高くなることで疎水相互作用がより優勢になる。疎水相互作用を最小限にするか或はなくすには、担体表面がそのような疎水性を示さないようにすべきである。
【００１３】
また、双極子相互作用、例えば水素結合なども非選択的結合である役割を果たしていると考えており、従って、それも考慮に入れるべきである。例えば、溶媒が水の場合、双極子相互作用はエントロピーを考慮すると担体表面よりも溶媒の方が好都合である。より具体的には、ある溶液の一成分が担体表面と結合すると、それに伴って、その成分が表面に局在化することが理由でエントロピーが低下する。即ち、蛋白質、例えば酵素などが水素結合を通して表面と結合するか或は溶液の中に入ったままであるかの「選択」が成される場合、後者の方がエントロピー状態が高いことが理由で好都合である。
【００１４】
仮にも溶液に由来する吸着が起こる場合、吸着する分子と表面の相互作用エネルギー、即ち吸着のエンタルピーが溶液のより高いエントロピーに打ち勝つ必要がある。ある表面が吸着または非選択的結合を起こすことは常に溶液に由来するエントロピーが低下することに相当する。そのような低下が起こるには、吸着のエンタルピーはエントロピー変化に打ち勝つほど高くなければならない。即ち、静電相互作用と疎水相互作用の両方を回避する必要がある、言い換えれば、吸着のエンタルピーを低く保つ必要がある。
【００１５】
従って、本発明の１つの利点は、担体が望まれない非触媒材料と非特異的に結合する能力が低下するように改良を受けさせた担持触媒系を提供することにある。
【００１６】
本発明の別の利点は、担体が吸着が起こるｐＨで表面電荷を持たないか或は実質的に持たずかつ現実に親水性である担持触媒系を提供することにある。
【００１７】
本発明の更に別の利点は、担体が起こし得る疎水相互作用が低下している担持触媒系を提供することにある。
【００１８】
本発明の別の利点は、担体が起こし得る静電相互作用が低下している担持触媒系を提供することにある。
【００１９】
本発明の別の利点は、担体が起こし得る静電および疎水両方の相互作用が低下していることで吸着のエンタルピーが低いままである担持触媒系を提供することにある。
【００２０】
本発明の別の利点は、非特異的結合に抵抗する無機酸化物担持触媒系を提供することにある。
【００２１】
本発明の更に別の利点は、高い酵素活性を示しかつ再使用の目的で触媒の回収を容易に行うことがであるように改良を受けさせた酵素が基になった担持触媒系を提供することにある。
【００２２】
本発明の利点は、また、高い触媒活性を示しかつ再使用の目的で触媒の回収を容易に行うことができるように改良を受けさせた有機金属が基になった担持触媒系を提供することにある。
【００２３】
本発明の利点は、また、担持触媒系に含まれる担体が非触媒種に対して起こす望まれない非特異的結合を減少させるか或は防止する方法を提供することにある。
【００２４】
本発明の前記および他の面を以下に更に詳細に説明する。
発明の詳細な説明
本出願の全体に渡って下記の定義を適用する：
語句「触媒種」を本明細書では自身が消費されることも化学的変化を起こすこともなく化学反応速度に影響を与え得る分子または分子フラグメントのいずれかを示す目的で用いる。
【００２５】
用語「基質」を本明細書では触媒反応に参与する反応体分子を指す目的で用いる。
【００２６】
用語「生成物」または「生成物１種または２種以上」を本明細書では反応体分子が触媒反応中に反応を起こすことで生じた分子１種または２種以上を指す目的で用いる。
【００２７】
本明細書で用いる如き用語「リンカー」に少なくとも１種のリンカー（これはまた本技術分野で配位子、スペーサー、スペーサーアーム、ペンダントまたは鎖としても知られる）を包含させることを意図する。また、リンカーの混合物を用いることも本発明の範囲内である。異なる結合親和性を示す多数のリンカーを用いる場合、２種以上のリンカーを用いてそれらを２種以上の触媒種と同時または個別に結合させることを意図する。
【００２８】
語句「Ｒ１０基」（また「Ｒ１０部分」とも呼ぶ）［以下により具体的に定義する］に少なくとも１種のＲ１０基を包含させることを意図する。Ｒ１０基の混合物を用いることも本発明に含まれる。
【００２９】
用語「表面」は、当該担体が有する単一表面または複数の表面を指す。
【００３０】
語句「担持触媒系」は、Ｒ１０基およびリンカーによる修飾を受けている担体とこの担体にリンカーを通して結合している触媒種の複合体全体を指す。
【００３１】
語句「非特異的結合」を本明細書では基質、生成物、触媒種または他の実体または分子が表面に触媒活性を低下または劣化させる様式で望まれなく吸着することを示す目的で用いる。
【００３２】
用語「親水性」を本明細書では水および極性分子に対して親和性を示す特性を指す目的で用いる。
【００３３】
本発明に従う担持触媒系は担体、好適には無機物質が基になった担体を含んで成るが、この担体は、これの少なくとも１つの表面に少なくとも１種のＲ１０基および少なくとも１種のリンカーの両方が結合していると言った修飾を受けている。前記Ｒ１０基を好適には−ＣＨ２ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）２、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、−Ｃ（ＯＨ）２ＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）２、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２（ＯＨ）およびこれらの混合物から成る群から選択する。前記リンカーは、少なくとも１種の触媒種、例えば酵素または他の触媒種などを担体表面に結合させるものである。このように、前記担体表面は、同じ領域の中にＲ１０基（触媒種、基質または生成物が担体表面と非選択的に相互作用するのを完全に防止する）と少なくとも１種のリンカー（所望の触媒種と選択的に結合する）の両方を含有するように修飾を受けている。このようにして、触媒種がリンカーを通して前記担体の表面と結合することで固定化触媒の公知利点が得られると同時に前記触媒種は自由で拘束されないままであることから活性が失われる度合が極めて低い。そのような修飾を受けさせておいた担体は、「そのまま」（これに触媒種を結合させることなく）、担持触媒系の使用者に提供可能であり、そしてその後、その使用者は所望触媒種、例えば酵素、有機金属錯体または他の触媒種などを前記リンカーと反応させることができる。前記リンカーに場合によりキャップを付け（ｃａｐｐｅｄ）ておいてもよいか或はさもなければそれを前駆体形態（触媒種と反応させる前にさらなる化学的操作を行う必要があるであろう）で提供することも可能である。
担持触媒系の成分
本明細書の上で考察したように、本発明の担持触媒系は担体、好適には無機物質が基になった担体、最も好適には無機酸化物担体を含んで成り、この担体の少なくとも１つの表面に少なくとも１種のＲ１０基（以下に定義）および少なくとも１種のリンカー（このリンカーは触媒種、例えば酵素などと結合し得るか或は結合している）が位置する。例えば図２を参照。
無機担体
好適な担体材料は、高い表面積を有することで触媒種との結合で高い容量を示す無機材料である。また、そのような無機材料が高圧充填の取り扱いで物理的に強健でありかつ高い流量および高い圧力を取り扱う能力を有するのも好適である。
【００３４】
高い表面積を持たせることができる無機材料には、これらに限定するものでないが、シリカゲル、シリカ、アルミナおよびジルコニアが含まれる。シリカゲルの場合の表面積は非常に低い表面積、例えば約１ｍ２／ｇから非常に高い表面積、例えば約８００ｍ２／ｇを超える表面積に及ぶ範囲であり得ることに加えて、孔径様式も非常に小さい孔径、例えば約２５Å未満から非常に大きい孔径、例えば約１５００Åを超える孔径に及ぶ範囲であり得る。加うるに、シリカは高い表面積を有するばかりでなくまた重合体材料に比べて物理的に強健であり、従って、高い圧力または高い撹拌条件下で使用可能である。
【００３５】
好適な無機物質は無機酸化物である。適切な無機酸化物には、これらに限定するものでないが、ヒドロキシル基を無機酸化物１ｎｍ２当たり約１から約１０個有する無機酸化物が含まれる。より好適には、そのような無機酸化物は金属の酸化物、ケイ酸塩またはアルミノケイ酸塩、例えばゼオライトなどである。最も好適な無機物質は無機金属酸化物、例えばシリカおよびナトリウムシリカなどであり、これの形態は例えばクロマトグラフィー等級のシリカまたはシリカゲルの形態であり得る。好適な追加的金属酸化物には、これらに限定するものでないが、アルミナ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、ジルコン酸塩、孔を制御された度合で有するガラス（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｐｏｒｅ  ｇｌａｓｓ）およびチタニアが含まれる。また、磁気反応性（ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ）無機金属酸化物、例えばケイ質酸化物で覆われている磁性粒子、例えば米国特許第６，４４７，９１１号（これの開示は全体が引用することによって本明細書に組み入れられる）に開示されている如きそれらも基材材料として用いるに適する。また、混合無機金属酸化物、例えばシリカとアルミナのコゲルまたは共沈物などを用いることも可能である。
【００３６】
そのような担体の形態は、形状および／または大きさが反応槽の条件に適合するならば適切な如何なる形態であってもよく、従って、このような担体の物理的形態は粒子、繊維または板などの如き如何なる形態であってもよく、それらの調製は本技術分野で公知の方法を用いて実施可能である［Ｓｉｅ，Ｓ．Ｔ．、Ｔｈｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｊｏｕｒｎａｌ、３巻（１９９３）を参照］。例えば、反応槽がバッチ式（ｂａｔｃｈ）で濾過および回収を容易にしようとする場合には球にしてもよく、そして連続充填型カラム用途の場合には押出し加工品にしてもよい。シリカは多種多様な形状に成形可能であり、それらをいろいろな用途で用いることができる。
Ｒ１０基
触媒種が担体表面に非特異的に直接結合する度合が低いか或は結合しないと言った明確な特性を示すように当該担体に修飾を受けさせる目的で用いるに有用なＲ１０基には、当該担体上にいくらか存在するヒドロキシル基（ヒドロキシル含有基は溶液の状態で実質的に電荷を持たない）に比べて酸性ではない有機基もしくは部分が含まれる。Ｒ１０基として用いるに適した有機基は、親水性で酸性ではないか或は酸性度が非常に弱い、即ちｐＫａ値が約１４以上であると言った共通した特性を有する。そのような有機基が含有する炭素原子の数は好適には約１から約３である。所望生成物をもたらし得る反応体分子が入っている反応混合物を担体と接触させる時に前記担体の表面に少なくとも１種のＲ１０基による修飾を受けさせておくと、電荷相互作用および疎水相互作用が最小限になって双極子相互作用が増加する。
【００３７】
本発明の好適な態様におけるＲ１０基は、−ＣＨ２ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）２、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、−Ｃ（ＯＨ）２ＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ（ＯＨ）２、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２（ＯＨ）およびこれらの混合物から成る群から選択した構成要素であり、特に−ＣＨ２ＯＨである。より好適には、Ｒ１０を−ＣＨ２ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨおよび−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２（ＯＨ）から成る群から選択する。更により好適には、Ｒ１０を−ＣＨ２ＯＨ、−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ３および−ＣＨ２ＣＨ２ＯＨから成る群から選択する。最も好適には、Ｒ１０は−ＣＨ２ＯＨである。
【００３８】
部分Ｒ１０を当該担体の少なくとも１つの表面の上に存在させる。「存在させる」は、Ｒ１０を当該担体物質の表面に直接結合させてもよいことを意味する。
【００３９】
Ｒ１０を無機担体の周囲に存在する表面上に存在させるか或は孔（これは当該担体の内部に入り込んでいる）の中に存在する表面領域上に存在させてもよい。
【００４０】
また、Ｒ１０を少なくとも１つの担体表面に二価部分もしくは原子（−Ｘ−）を通して結合させて式−Ｘ−Ｒ１０で表される基を生じさせることで当該担体の表面に「存在させる」ことも可能である。そのような二価部分もしくは原子は、Ｒ１０を作り出す目的で用いた反応体に由来し、例えば残存する金属原子、例えばシラン反応体に由来するケイ素、アルミニウムアルコキサイドに由来するアルミニウム、またはジルコニウムアルコキサイドに由来するジルコニウムなどであってもよい。そのような二価部分もしくは原子を当該担体に好適には担体表面に存在するヒドロキシル基を通して直接結合させてもよい。担体材料の選択によって−Ｘ−の選択およびそれに関連した反応体の選択が決まるであろう。しかしながら、一般的には、−Ｘ−を含有する如何なる反応体も、当該担体上に存在する反応性官能基、例えばヒドロキシル基などと反応し得る反応体になるであろう。無機酸化物の場合に適した反応体には、典型的に、ヒドロキシル基と反応し得る酸化物が含まれる。例えば、少なくとも１つの表面に存在するＲ１０基を含んで成る担体の調製は、Ｒ１０基を持つ反応体、例えばアルコキシシラン、ジアルコキシシランまたはトリアルコキシシランなどを用いて実施可能である。例えば、アセトキシメチルはＲ１０基であるヒドロキシメチルの前駆体基に成り得る。被覆剤（ｃｏａｔｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）または反応体を用いてＲ１０基を少なくとも１つの担体表面に結合させる方法は、最初に前記被覆剤を当該担体の表面と反応させた後に前記被覆剤の中の前駆体基に加水分解を受けさせることでＲ１０基が結合している担体を生じさせることを包含する。そのような反応する化合物の化学、例えば無機物質との反応によってＲ１０基を作り出し得る化合物の化学は本技術分野で良く知られている。例えばＳｍｉｔｈ、Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ、１９９４）；Ｍａｒｃｈ、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（第４版）（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ、１９９２）；Ｌａｒｏｃｋ、Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ（第２版）（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ、１９９９）；Ｇｒｅｅｎｅ他、Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ  Ｇｒｏｕｐｓ  ｉｎ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ（第３版）（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ、１９９９）；Ｂｒｏｏｋ、Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｉｎ  Ｏｒｇａｎｉｃ，Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ，ａｎｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ、２０００）；Ｈｅｒｍａｎｓｏｎ，Ｇ．Ｔ．他、Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  Ａｆｆｉｎｉｔｙ  Ｌｉｇａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ（Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．、サンディエゴ、ＣＡ、１９９２）；Ｗｅｅｔａｌｌ、Ｃｏｖａｌｅｎｔ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｓｕｐｐｏｒｔ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ、ＸＬＩＶ巻、Ｍｏｓｂａｃｈ，Ｋ．編集（１９７６）；米国特許第４，２９８，５００号および米国特許第５，３７１，２６２号（これらの開示は引用することによって本明細書��組み入れられる）を参照のこと。
【００４１】
また、Ｒ１０基を残存金属、例えばシラン反応体に由来するＳｉなどを通して当該担体の少なくとも１つの表面に結合させることも本発明の範囲内であり、ここで、結果として生じたＳｉ−Ｒ１０基は各々が３個の共有結合を通して担体と結合している。例えば図１７、１９、２１および２２に示した反応スキームの最終生成物（３個のシラノール基を有する被覆剤の反応の結果としてもたらされた）を参照のこと。
【００４２】
図２３から２５に示すように、Ｒ１０基が１個または２個の共有結合でか或はＳｉ原子の架橋によって当該担体物質と結合し得るように被覆剤を選択することも可能である。そのような架橋はＳｉ−Ｏ−Ｓｉ連結または他の連結、例えばＳｉ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−Ｓｉ、Ｓｉ−Ｏ−アルキレン−Ｏ−ＳｉまたはＳｉ−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−アルキレン−Ｏ−Ｓｉなどであり得る。図２５に示した反応スキームの最終的生成物、即ち化合物（２０）は、Ｓｉ−Ｒ１０基がシリカ表面との単一の結合点を有する本発明の触媒系の態様を示すものである。そのような態様の調製では、シリカとモノエトキシシランの反応で調製を実施する。モノエトキシシランである被覆剤の調製に関しては図２４を参照のこと。
リンカー
リンカーは、担体と触媒種の両方と結合することで当該触媒種を当該担体に接合させる固定基（ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｉｎｇ  ｇｒｏｕｐ）として働く低分子量の分子である。従って、適切なリンカーの選択は担体材料および触媒種に依存するであろう。そのようなリンカーは場合により置換されていてもよい二価化学基であってもよい。そのような場合により置換されていてもよい二価化学基はＲｎ基（ここで、ｎはＲ基の数であり、少なくとも１の整数、好適には３０以下、より好適には１５以下である）を含んで成り得る。そのような二価化学基の長さ（触媒種から担体表面まで）は一般に原子数が約１から約３０、好適には原子数が約１から約２０、より好適には原子数が約５から約１５の長さである。
【００４３】
そのようなリンカーは−Ｃ（Ｒ１）Ｈ−、−Ｃ（Ｒ２）＝Ｃ（Ｒ３）−および−Ｃ≡Ｃ−［ここで、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、独立して、水素、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、アルケニル、置換アルケニル、シクロアルケニル、置換シクロアルケニル、アルキニル、置換アルキニル、シクロアルキニル、置換シクロアルキニル、アリール、置換アリール、アラルキルまたは置換アラルキルである］から成る群から選択可能である。この上に示したＲ基は場合により−Ｏ−、−Ｓ−、カルボニル、チオカルボニル、−ＯＣ（Ｏ）−、−Ｃ（Ｏ）Ｏ−、−ＳＣ（Ｏ）−、−Ｃ（Ｏ）Ｓ−、−ＯＣ（Ｓ）−、−Ｃ（Ｓ）Ｏ−、−Ｃ（Ｓ）Ｓ−、−ＳＣ（Ｓ）−、−Ｎ（Ｒ４）−、−Ｎ（Ｒ４）Ｃ（Ｏ）−、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ４）−、−Ｃ（Ｒ５）＝Ｎ−、−Ｎ＝Ｃ（Ｒ５）−、−Ｃ（Ｒ５）＝ＮＯ−、−ＯＮ＝Ｃ（Ｒ５）−、−Ｐ−、−Ｐ（ＯＨ）Ｏ−、アリーレン、置換アリーレン、シクロアルキレン、置換シクロアルキレン、シクロアルケニレン、置換シクロアルケニレン、二価ヘテロシクリルまたは二価置換ヘテロシクリルで置換されていてもよく、ここで、Ｒ４およびＲ５は、独立して、水素、アルキル、置換アルキル、シクロアルキル、置換シクロアルキル、アルケニル、置換アルケニル、シクロアルケニル、置換シクロアルケニル、アルキニル、置換アルキニル、シクロアルキニル、置換シクロアルキニル、アリール、置換アリール、アラルキルまたは置換アラルキルである。リンカーの具体例は、Ｒｎ基［ここで、ｎはこの上で記述した通りであり、少なくとも１つのＲ基は−ＣＨ２−でありそして（ｎ−１）−Ｒ−基は場合によりこの上に挙げたＲ基、例えば−Ｏ−、−Ｓ−などに置き換わっていてもよい］を含んで成るヒドロカルビル基である。
【００４４】
用語「置換」を本明細書では置換されているＲ基が有する主な化学的特徴、例えばヒドロカルビルの場合には炭化水素特徴を変えることのないペンダント型置換基を含有することを意味させる目的で用いる。
【００４５】
用語「アルキル」は、飽和分枝もしくは未分枝ヒドロカルビル基、好適には炭素原子数が約１から約３０、より好適には炭素原子数が約１から約２０、更により好適には炭素原子数が約１から約６のヒドロカルビル基を指す。「アルキル」基の例には、これらに限定するものでないが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｓ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、１−メチルブチル、２−メチルブチル、イソペンチル、ネオペンチル、１，１−ジメチルプロピル、ｎ−ヘキシル、１−メチルペンチル、２−メチルペンチル、３−メチルペンチル、１，１−ジメチルブチル、２，２−ジメチルブチル、イソヘキシルおよびネオヘキシル基が含まれる。
【００４６】
用語「シクロアルキル」は、炭素原子数が好適には約３から約１０、より好適には約３から約６の飽和環状ヒドロカルビル基を指す。「シクロアルキル」基の例には、これらに限定するものでないが、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、ビシクロヘプチルおよびデカリン基が含まれる。
【００４７】
用語「アルケニル」は、Ｃ＝Ｃ結合を少なくとも１つ有する分枝もしくは未分枝ヒドロカルビル基を指し、ここで、このヒドロカルビル基の炭素原子数は好適には約２から約３０、より好適には約２から約２０、更により好適には約２から約６である。「アルケニル」基の例には、これらに限定するものでないが、ビニル、アリル、１−プロペニル、イソプロペニル、２−ブテニル、１，３−ブタジエニル、３−ペンテニルおよび２−ヘキセニル基が含まれる。
【００４８】
用語「シクロアルケニル」は、Ｃ＝Ｃ結合を少なくとも１つ有する炭素原子数が好適には約３から約１０、より好適には約３から約６の環状ヒドロカルビル基を指す。
【００４９】
用語「アルキニル」は、Ｃ≡Ｃ結合を少なくとも１つ有する炭素原子数が好適には約２から約３０、より好適には約２から約２０、更により好適には約２から約６の分枝もしくは未分枝ヒドロカルビル基を指す。「アルキニル」基の例には、これらに限定するものでないが、エチニル、１−プロピニル、２−プロピニル、２−ブチニル、３−ブチニルおよび２−ペンテン−４−イニル基が含まれる。
【００５０】
用語「シクロアルキニル」は、Ｃ≡Ｃ結合を少なくとも１つ有する炭素原子数が好適には約３から約１０、より好適には約３から約６の環状ヒドロカルビル基を指す。「シクロアルキニル」基の例には、これらに限定するものでないが、ペンチニルおよびヘキシニル基が含まれる。
【００５１】
用語「アリール」は、炭素原子数が好適には約６から約１４の芳香環状ヒドロカルビル基を指す。「アリール」基の例には、これらに限定するものでないが、フェニル、ナフチル、アントラシルおよびフェナントリル基が含まれ、フェニルが好適なアリール基である。
【００５２】
用語「アラルキル」は、１個以上のアリール基で置換されているアルキル基を指す。「アラルキル」基の例には、これらに限定するものでないが、ベンジル、フェネチル、ジフェニルメチルおよびトリチル基が含まれ、ベンジルが好適なアラルキル基である。
【００５３】
語句「二価ヘテロシクリル」は、環原子数が典型的には約３から約１０、好適には約３から約７、より好適には約４から約６で環原子の中の約１から約４個がＯ、ＳまたはＮ原子またはＯ、Ｓおよび／またはＮ原子の混合である二価の環状基を指す。二価ヘテロシクリル基の例には、これらに限定するものでないが、チイレン、オキシラン、アジリジン、１Ｈ−アジリン、２Ｈ−アジリン、２Ｈ−チエテ（ｔｈｉｅｔｅ）、チエタン、２Ｈ−オキセテ（ｏｘｅｔｅ）、オキセタン、アゼテ（ａｚｅｔｅ）、アゼチジン、１，２−オキサゼチジン、チオフェン、フラン、ピロール、イミダゾール、オキサゾール、イソキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、ピラゾール、１，３−ジオキソラン、１，２，３−チアジアゾール、１，３，４−チアジアゾール、１，２，４−チアジアゾール、１，２，３−オキサジアゾール、１，２，４−オキサジアゾール、１，３，４−オキサジアゾール、１，２，５−オキサジアゾール、１，２，３−トリアゾール、１，２，４−トリアゾール、テトラゾール、オキサジアゾール、ピリジン、キノリン、イソキノリン、キノリジン、キナゾリン、プテリジン、カルバゾール、ベンゾキサゾール、１，３−オキサジン、２Ｈ−１，３−オキサジン、フェナジン、フェノチアジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、ベンゾ［ｂ］フラン、ベンゾ［ｂ］チオフェン、インドール、イソインドール、インダゾール、プリン、イソベンゾフラン、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、ピロリジン、テトラヒドロピラン、１，２−ジヒドロピリジン、１，４−ジヒドロピリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、チオモルホリン、クロマン、イソクロマン、クロメン、１Ｈ−アゼピン、３Ｈ−アゼピン、１，２−ジアゼピン、１，３−ジアゼピン、１，４−ジアゼピン、トリアゼピンおよびアゾシン基の二価基が含まれる。
【００５４】
用語「ヘテロアリール」は芳香複素環式基を指す。
【００５５】
用語「アルキレン」、「アルケニレン」、「アルキニレン」、「シクロアルキレン」、「シクロアルケニレン」および「アリーレン」は、それぞれ、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニルおよびアリール基の二価相当物である。
【００５６】
語句「置換アルキル」は、ヒドロキシ、スルフィドリル、アルコキシ、アルキルチオ、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、Ｎ，Ｎ−アリールアルキルアミノ、ジアリールアミノ、アジド、アミジノ、ウレイド、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、ニトロ、シアノ、アシル（好適にはアセチルおよびベンゾイル）、チオアシル、アルキルスルフィニル、アルキルスルホニル、アルキルスルホンアミド、アルキルスルファモイル、カルボキシル、アルキルカルボニルオキシ（好適にはアセトキシ）、アリールカルボニルオキシ（好適にはベンゾイルオキシ）、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、カルバモイル、アリール（好適にはフェニル）、スチリル、シクロアルキル、シクロアルケニルおよびヘテロシクリル（好適にはヘテロアリール）から成る群から選択される約１から約５個、好適には約１から約３個の置換基で置換されているアルキルを指す。
【００５７】
語句「置換アルケニル」は、ヒドロキシ、スルフィドリル、アルコキシ、アルキルチオ、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、Ｎ，Ｎ−アリールアルキルアミノ、ジアリールアミノ、アジド、アミジノ、ウレイド、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、ニトロ、シアノ、アシル（好適にはアセチルおよびベンゾイル）、チオアシル、アルキルスルフィニル、アルキルスルホニル、アルキルスルホンアミド、アルキルスルファモイル、カルボキシル、アルキルカルボニルオキシ（好適にはアセトキシ）、アリールカルボニルオキシ（好適にはベンゾイルオキシ）、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、カルバモイル、アリール（好適にはフェニル）、スチリル、シクロアルキル、シクロアルケニルおよびヘテロシクリル（好適にはヘテロアリール）から成る群から選択される約１から約５個、好適には約１から約３個の置換基で置換されているアルケニルを指す。
【００５８】
語句「置換アルキニル」は、ヒドロキシ、スルフィドリル、アルコキシ、アルキルチオ、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、Ｎ，Ｎ−アリールアルキルアミノ、ジアリールアミノ、アジド、アミジノ、ウレイド、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、ニトロ、シアノ、アシル（好適にはアセチルおよびベンゾイル）、チオアシル、アルキルスルフィニル、アルキルスルホニル、アルキルスルホンアミド、アルキルスルファモイル、カルボキシル、アルキルカルボニルオキシ（好適にはアセトキシ）、アリールカルボニルオキシ（好適にはベンゾイルオキシ）、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、カルバモイル、アリール（好適にはフェニル）、スチリル、シクロアルキル、シクロアルケニルおよびヘテロシクリル（好適にはヘテロアリール）から成る群から選択される約１から約５個、好適には約１から約３個の置換基で置換されているアルキニルを指す。
【００５９】
語句「置換シクロアルキル」は、アルキル、アルケニル、アルキニル、アラルキル、ヒドロキシ、スルフィドリル、アルコキシ、アルキルチオ、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、Ｎ，Ｎ−アリールアルキルアミノ、ジアリールアミノ、アジド、アミジノ、ウレイド、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、ニトロ、シアノ、アシル（好適にはアセチルおよびベンゾイル）、チオアシル、アルキルスルフィニル、アルキルスルホニル、アルキルスルホンアミド、アルキルスルファモイル、カルボキシル、アルキルカルボニルオキシ（好適にはアセトキシ）、アリールカルボニルオキシ（好適にはベンゾイルオキシ）、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、カルバモイル、アリール（好適にはフェニル）、スチリル、シクロアルキル、シクロアルケニルおよびヘテロシクリル（好適にはヘテロアリール）から成る群から選択される約１から約５個、好適には約１から約３個の置換基で置換されているシクロアルキルを指す。
【００６０】
語句「置換シクロアルケニル」は、アルキル、アルケニル、アルキニル、アラルキル、ヒドロキシ、スルフィドリル、アルコキシ、アルキルチオ、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、Ｎ，Ｎ−アリールアルキルアミノ、ジアリールアミノ、アジド、アミジノ、ウレイド、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、ニトロ、シアノ、アシル（好適にはアセチルおよびベンゾイル）、チオアシル、アルキルスルフィニル、アルキルスルホニル、アルキルスルホンアミド、アルキルスルファモイル、カルボキシル、アルキルカルボニルオキシ（好適にはアセトキシ）、アリールカルボニルオキシ（好適にはベンゾイルオキシ）、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、カルバモイル、アリール（好適にはフェニル）、スチリル、シクロアルキル、シクロアルケニルおよびヘテロシクリル（好適にはヘテロアリール）から成る群から選択される約１から約５個、好適には約１から約３個の置換基で置換されているシクロアルケニルを指す。
【００６１】
語句「置換シクロアルキニル」は、アルキル、アルケニル、アルキニル、アラルキル、ヒドロキシ、スルフィドリル、アルコキシ、アルキルチオ、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、Ｎ，Ｎ−アリールアルキルアミノ、ジアリールアミノ、アジド、アミジノ、ウレイド、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、ニトロ、シアノ、アシル（好適にはアセチルおよびベンゾイル）、チオアシル、アルキルスルフィニル、アルキルスルホニル、アルキルスルホンアミド、アルキルスルファモイル、カルボキシル、アルキルカルボニルオキシ（好適にはアセトキシ）、アリールカルボニルオキシ（好適にはベンゾイルオキシ）、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、カルバモイル、アリール（好適にはフェニル）、スチリル、シクロアルキル、シクロアルケニルおよびヘテロシクリル（好適にはヘテロアリール）から成る群から選択される約１から約５個、好適には約１から約３個の置換基で置換されているシクロアルキニルを指す。
【００６２】
語句「置換アリール」は、アルキル、アルケニル、アルキニル、アラルキル、ヒドロキシ、スルフィドリル、アルコキシ、アルキルチオ、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、Ｎ，Ｎ−アリールアルキルアミノ、ジアリールアミノ、アジド、アミジノ、ウレイド、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、ニトロ、シアノ、アシル（好適にはアセチルおよびベンゾイル）、チオアシル、アルキルスルフィニル、アルキルスルホニル、アルキルスルホンアミド、アルキルスルファモイル、カルボキシル、アルキルカルボニルオキシ（好適にはアセトキシ）、アリールカルボニルオキシ（好適にはベンゾイルオキシ）、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、カルバモイル、スチリル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール（好適にはフェニル）およびヘテロシクリル（好適にはヘテロアリール）から成る群から選択される約１から約５個、好適には約１から約３個の置換基で置換されているアリールを指す。
【００６３】
語句「置換ヘテロシクリル」は、アルキル、アルケニル、アルキニル、アラルキル、ヒドロキシ、スルフィドリル、アルコキシ、アルキルチオ、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、Ｎ，Ｎ−アリールアルキルアミノ、ジアリールアミノ、アジド、アミジノ、ウレイド、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、ニトロ、シアノ、アシル（好適にはアセチルおよびベンゾイル）、チオアシル、アルキルスルフィニル、アルキルスルホニル、アルキルスルホンアミド、アルキルスルファモイル、カルボキシル、アルキルカルボニルオキシ（好適にはアセトキシ）、アリールカルボニルオキシ（好適にはベンゾイルオキシ）、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、カルバモイル、アリール（好適にはフェニル）、スチリル、シクロアルキル、シクロアルケニルおよびヘテロシクリル（好適にはヘテロアリール）から成る群から選択される約１から約５個、好適には約１から約３個の置換基で置換されているヘテロシクリル基を指す。
【００６４】
語句「置換アリーレン」、「置換シクロアルキレン」、「置換シクロアルケニレン」および置換二価ヘテロシクリル」は、それぞれ、置換アリール、置換シクロアルキル、置換シクロアルケニルおよび置換ヘテロシクリルの二価相当物を指す。
【００６５】
リンカーを担体表面につなげている連結は、リンカーと無機物質を反応させる目的で用いる化学に依存する。そのような連結はエーテル、チオエーテル、エステル、チオエステル、カーボネート、カルバメート、ホスフェート、ホスホネート、ホスホエステル、ホスホラミデート、アミン、アミド、イミド、尿素、チオ尿素、スルホンアミド、スルホキサイド、スルホン、ジスルフィド、オキシム、Ｏ−アシルオキシム、Ｏ−カルバモイルオキシム、Ｏ−アシルオキシアルキルオキシム、Ｏ−アシルオキシアルキルオキシオキシム、Ｏ−オキシミノホスフェート、Ｏ−オキシミノホスホネート、Ｏ−オキシミノホスホラミデートまたはＣ＝Ｃ連結であってもよい。リンカーと触媒種、例えば酵素などをつなげている連結もまた上述した連結の中の１つであってもよい。
【００６６】
リンカーを担体表面と反応させる化学は文献に充分に記述されている。例えばＨｅｒｍａｎｓｏｎ，Ｇ．Ｔ．他、Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  Ａｆｆｉｎｉｔｙ  Ｌｉｇａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ（Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．、サンディエゴ、ＣＡ、１９９２；Ｗｅｅｔａｌｌ、Ｃｏｖａｌｅｎｔ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｓｕｐｐｏｒｔ  Ｍａｔｅｒｉａｓ、「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ」、ＸＬＩＶ巻、Ｍｏｓｂａｃｋ，Ｋ．編集（１９７６）などを参照のこと。リンカーを担体表面と反応させる時の個々の化学は明らかに用いる個々の担体材料およびリンカーに依存する。同様に、リンカーを触媒種と反応させる時の化学も用いる個々のリンカーおよび触媒種に依存する。適切なリンカー／触媒種を連成させる化学の具体例を表１に示す。表１に従い、触媒種をリンカーにアミノ、スルフヒドリル、カルボニルもしくはヒドロキシル基または触媒種が有する活性水素原子を通して連結させることができる。
表１−通常のリンカー／結合部分の連成化学の例
リンカーを下記で生じさせた                                    触媒部分の連成基
臭化シアン（ＣＮＢｒ）                                        アミノ
Ｎ−ヒドロキシスクシニミドエステル                            アミノ
カルボニルジイミダゾール                                      アミノ
還元アミン化                                                  アミノ
ＦＭＰ活性化＊                                                アミノ
ＥＤＣ介在アミド結合形成＊＊                                  アミノ
有機塩化スルホニル：塩化トシルおよび塩化トレシル              アミノ
ジビニルスルホン                                              アミノ
アズラクトン                                                  アミノ
シアヌル酸クロライド（トリクロロ−ｓ−トリアジン）            アミノ
ヨードアセチルまたはブロモアセチル活性化方法                  スルフヒドリル
マレイミド                                                    スルフヒドリル
ピリジルジスルフィド                                          スルフヒドリル
ジビニルスルホン                                              スルフヒドリル
エポキシ                                                      スルフヒドリル
ＴＮＢ−チオール＊＊＊                                        スルフヒドリル
ヒドラジド                                                    カルボニル
還元アミン化                                                  カルボニル
エポキシ（ビスオキシラン）                                    ヒドロキシ
ジビニルスルホン                                              ヒドロキシ
シアヌル酸クロライド                                          ヒドロキシ
ジアゾニウム化合物                                            活性水素
マンニッヒ縮合                                                活性水素
＊  ＦＭＰは、トルエン−４−スルホン酸２−フルオロ−１−メチル−ピリジニウムを意味する
＊＊  ＥＤＣは、１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミドを意味する
＊＊＊  ＴＮＢ−チオールは、２−イミノチオラン  ５，５−ジチオ−ビス−（２−ニトロ安息香酸）を意味する
触媒種
本発明の触媒系は更に少なくとも１種の触媒種も含んで成り、これを前記担体が有する少なくとも１つの表面に位置させておいたリンカーと結合させる。この触媒種は、自身が消費されることも化学的変化を起こすこともなく化学反応速度に影響を与え得る分子または分子フラグメントのいずれかである。この触媒種は前記リンカーと結合する能力を有するべきである。そのような触媒種には、これらに限定するものでないが、酵素、有機金属錯体、または興味の持たれる反応に触媒作用を及ぼすに適した他の有機種が含まれる。
【００６７】
本発明の好適な態様における触媒種は酵素である。適切な酵素には、これらに限定するものでないが、酸化還元酵素、転移酵素、加水分解酵素、リアーゼ、異性化酵素およびリガーゼを包含（限定するものでない）する酵素ファミリーから選択される酵素が含まれる。酸化還元酵素ファミリーに属する典型的な酵素には、これらに限定するものでないが、Ｐ４５０酵素、還元酵素、ペルオキシダーゼ、ヒドロゲナーゼ、デヒドロゲナーゼおよびカタラーゼが含まれる。転写酵素ファミリーに属する典型的な酵素には、これらに限定するものでないが、グリコシルトランスフェラーゼおよびマンノシルトランスフェラーゼが含まれる。加水分解酵素ファミリーに属する典型的な酵素には、これらに限定するものでないが、エステラーゼ、グルコアミラーゼ、トランスカルバミラーゼ、ヌクレアーゼ、リボヌクレアーゼ、ＡＴＰアーゼ、ペプチダーゼ、プロテアーゼおよびホスホジエステラーゼが含まれる。リアーゼファミリーに属する典型的な酵素には、これらに限定するものでないが、多糖リアーゼが含まれる。異性化酵素ファミリーに属する典型的な酵素には、これらに限定するものでないが、トポイソメラーゼが含まれる。リガーゼファミリーに属する典型的な酵素には、これらに限定するものでないが、シンテターゼが含まれる。更なる酵素には、これらに限定するものでないが、キナーゼ、燐タンパク質および突然変異誘発トランスポゾンが含まれる。
【００６８】
触媒種として機能する酵素は、天然に存在するか或は合成酵素であってもよく、かつ改変を受けていないか或は受けた形態であってもよい。改変には、これらに限定するものでないが、天然に起こる改変および天然には起こらない改変、例えば米国特許第５，６０５，７９３号、５，８１１，２３８号、５，８３０，７２１号、６，１１７，６７９号、６，１３２，９７０号、６，１６５，７９３号、６，１８０，４０６号、６，２３８，８８４号および５，９６５，４０８号に記述されている如きＤＮＡ組み換えによって作り出されたそれらが含まれる。そのような酵素の純度は関係する個々の触媒反応に依存する。天然および合成両方および改変および未改変の酵素を精製する方法は本技術分野で良く知られている。
【００６９】
本発明で使用を意図する別の触媒種には有機金属錯体が含まれる。有機金属錯体は精密化学品および薬剤の合成で触媒として幅広く用いられている。本発明の利点を実現化する目的で如何なる有機金属錯体も使用可能であり、それらが適切なリンカーと反応して当該担体と接合するようにそれらに修飾を受けさせておいてもよい。適切な有機金属錯体には、これらに限定するものでないが、ヘックアリール化の場合のテトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）、不斉水添の場合の（−）−１，２−ビス（（２Ｒ，５Ｒ）−２，５−ジメチル−ホスホラノ）ベンゼン［ＤＵＰＨＯＳ］Ｒｈ（ＣＯＤ）＋、スズキ連成およびアリールハライドから芳香族アミンを合成する場合の２−（ジ−ｔ−ブチルホスフィノ）ビフェニルパラジウムなどが含まれる。
【００７０】
本発明で使用を意図する更に別の触媒種には、有機が基になった物質、例えば有機複合体またはフラグメントが含まれる。例えば、酸触媒を用いた加水分解反応における触媒として有機酸が用いられる。有機が基になった適切な触媒種には、これらに限定するものでないが、蟻酸、カルボン酸、ホウ素が基になったルイス酸およびルイス塩基、例えばピリジンなどが含まれる。
成分の濃度
Ｒ１０基の濃度および触媒種の濃度を決定する要因には、これらに限定するものでないが、Ｒ１０基および触媒種の同定、および担体表面上の反応部位、即ちリンカーの濃度が含まれる。
【００７１】
一般的には、Ｒ１０基を当該担体が有する少なくとも１つの表面にこの表面が酵素などを含んで成る組成物と接触した時に起こる例えば前記酵素と前記担体の非特異的結合が減少するか或は防止されるに充分な量で存在させる。本発明の１つの態様では、Ｒ１０基の濃度を当該担体が有する表面上の表面電荷が低い、例えば約０．１６Ｃ／ｍ２未満であることが確保されるに充分な量にする。Ｒ１０基の濃度を好適には担体表面積１平方ナノメートル（ｎｍ２）当たり約１から約１０個の基の範囲にしてもよい。
【００７２】
触媒種の濃度は主に用いる個々の触媒種に依存する。例えば、流体力学的半径が約５ｎｍの酵素は一般に表面積の約１００ｎｍ２を「覆う」であろう。この酵素は必ずしも単一のリンカーに１：１の化学量論で結合するとは限らず、例えば酵素が大きな分子の時には数個のリンカー基と結合する可能性がある。より小さな酵素を用いる態様では、酵素を化学量論的未満の量で用いてもよく、そしていくらか存在する未反応のリンカー基が触媒反応および任意の酵素分離中に妨害することがないように、それに「キャップを付け」ておいてもよい。
【００７３】
別法として、Ｒ１０基の濃度および触媒種の濃度をＲ１０基および触媒種が（好適にはリンカーを通して）反応または「覆う（ｃｏｖｅｒｅｄ）」官能基（担体表面上に存在する）の数がどれくらいであるかで記述することも可能である。例えば、Ｒ１０基が担体材料が有する表面ヒドロキシル基の約５０％から約９９％を覆いそして前記表面にリンカーを通して結合している触媒種が表面ヒドロキシル基の約１％から約５０％を覆うようにしてもよい。本発明の触媒系の特定態様では、Ｒ１０基が担体材料が有する表面ヒドロキシル基の約７５％から約９９％を覆いそして前記表面にリンカーを通して結合している触媒種が表面ヒドロキシル基の約１％から約２５％を覆うようにする。
【００７４】
前記担体表面上のリンカー基の濃度は多様であり得る。本発明の特定態様において、触媒種がこの上で述べたように大きな部分である場合には、その触媒種、例えば酵素などは担体表面積の大きな領域を「覆う」可能性がある。その結果として、その担体上のリンカーの濃度を相対的に高くする必要がなくなる。基本的には、触媒種が担体表面と結合しないようにする目的で、リンカーが覆っていない担体表面をＲ１０基が覆うようにする。好適な態様では、担体表面の有意な量をＲ１０基が覆うようにし、例えば担体表面１ｎｍ２当たり約１から約１０個の基の濃度で覆うようにし、そしてその残りをリンカーが覆うようにする。一般的には、リンカーの濃度を所望反応に触媒作用を及ぼす触媒種が充分に与えられるに充分な量にする。典型的には、リンカーの濃度を担体表面上に存在するリンカーが約０．１から約５．０ｎｍ２の範囲になるようにする。
【００７５】
リンカー基、Ｒ１０基および触媒種の濃度は個々の反応パラメーターに依存し、これらの濃度を本分野の技術者は容易に決定することができるであろう。
担持触媒系の調製
本発明の担持触媒系の調製を、一般的には、担体が有する少なくとも１つの表面に少なくとも１種のＲ１０基およびリンカーが直接的または間接的に結合するように前記担体が有する少なくとも１つの表面に修飾を受けさせた後に前記リンカーを反応させることで前記リンカーと結合した触媒種を生じさせることで行う。Ｒ１０基を担体表面に付加させることと協力させてリンカーを担体表面に付加させる順は多様であり得る。リンカーを結合させた後にＲ１０基を担体表面上に作り出してもよいか或はリンカーを結合させる前にＲ１０基を作り出してもよい。別法として、Ｒ１０基もしくはリンカーまたは両方の前駆体を作り出しそして／または最初に結合させそして後で反応させて最終的なＲ１０基および／またはリンカーを作り出してもよい。リンカー／Ｒ１０基の順を決めた時点で、そのリンカーを適切な連成技術を用いて担体表面と化学的に結合させた後、２番目の連成手順を用いて触媒種と結合させる。
【００７６】
本発明の担持触媒系の調製を、好適には、少なくとも２つの末端部を有するリンカーと無機担体材料を前記リンカーが有する少なくとも１つの末端部が前記担体が有する少なくとも１つの表面と結合するに充分な様式で反応させた後に前記担体表面上に存在する少なくとも１つの官能基をＲ１０基またはＲ１０基を形成し得る反応体と反応させることで前記担体が有する少なくとも１つの表面に少なくとも１種のＲ１０基を作り出すことで行う。次に、所望の触媒種を前記リンカーと反応させることで、前記触媒種を前記修飾を受けた担体表面に接合させるが、その触媒種は本明細書の上に記述したように接合していると同時に自由で拘束されていない。
【００７７】
本発明のより好適な態様における本発明の担持触媒系製造方法は下記の段階を含んで成る：（１）非選択的に結合し得る反応性表面部位を有する無機担体をリンカーもしくはリンカー前駆体と前記リンカーもしくはリンカー前駆体と結合した反応性表面部位をある程度有する修飾を受けた担体が生じるに適切な表面濃度で接触させ、（２）前記修飾を受けた担体を前記担体上の反応性表面部位の残りを覆うに充分な量のＲ１０基前駆体と接触させ、（３）前記Ｒ１０基前駆体をＲ１０基に変化させ、（４）場合により、前記リンカー前駆体をリンカーに変化させ、そして（５）前記触媒種を前記リンカーに固定する。このような方法を用いて担体表面に修飾を受けさせると、それは、触媒種と結合するリンカーを有すると同時に前記表面の残りはＲ１０基で覆われることで、非選択的結合が起こらなくなる。この上に示した段階（１）および（２）を最も便利にはシラン化剤（ｓｉｌａｎｉｚｉｎｇ  ａｇｅｎｔｓ）を用いて実施するが、この場合には、適切なトリエトキシシランと無機担体が有する表面ヒドロキシル、例えばシリカ担体に由来するシラノール基などを適切な溶媒、例えばトルエンなど中で還流条件下で反応させる。シラン化化学は本分野の技術者に良く知られている。
【００７８】
典型的なリンカー前駆体はアミノプロピルトリエトキシシランであり、このシランを無機担体の表面と反応させた後、それをグルタルアルデヒドと反応させることでリンカーを生じさせることができる。このリンカーを生じさせるアミノアルデヒド反応は、この上に考察したように、本分野の技術者に良く知られている。
【００７９】
典型的なＲ１０前駆体はアセトキシメチルトリエトキシシランであり、後でそのアセトキシ基に加水分解を受けさせることで、それをＲ１０基である−ＣＨ２ＯＨに変化させることができる。図１７を参照のこと。
【００８０】
−ＣＨ２ＯＨをシリカ表面に存在するＲ１０基として有するシリカ担体を調製するに適した具体的な方法を図１６および１７に示す。図１６に、ヒドロキシメチル基（Ｒ１０基）をシリカ表面上のシラノール基に導入する目的で用いる被覆剤であるアセトキシメチルトリエトキシシラン［化合物（２）］の調製を示す。化合物（５）が表面に直接結合しているヒドロキシメチル基（Ｒ１０基）を有するシリカである図１７に示した反応を参照のこと。
【００８１】
Ｒ１０基である−ＣＨ（ＯＨ）２を含んで成るシリカ表面を生じさせる方法を図１８および１９に示す。図１８に、−ＣＨ（ＯＨ）２をＲ１０基としてシリカ表面に導入する目的で用いた被覆剤であるジアセトキシメチルトリエトキシシラン［化合物（７）］の調製を示す。図１９に示した反応および化合物（９）を参照のこと。
【００８２】
図２３に、Ｒ１０基である２−ヒドロキシエチルをシリカ表面に導入する目的で用いた被覆剤であるアセトキシエチルトリエトキシシラン［化合物（１１）］の調製方法を示す。
【００８３】
図２４および２５に、シリカおよび１，２−ジヒドロキシエチルをＲ１０基として含んで成る担体を生じさせるに適した２方法を示す。
【００８４】
担体表面がリンカーおよび適宜Ｒ１０基と結合するようにそれに修飾を受けさせておいた後、そのリンカーを充分な量の選択した触媒種と反応させる。その触媒種が酵素の場合、通常の蛋白質固定化方法を用いることができる。例えばＧ．Ｔ．Ｈｅｒｍａｎｓｏｎ他、Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  Ａｆｆｉｎｉｔｙ  Ｌｉｇａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ、（Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ）を参照のこと。他の触媒種、例えば有機金属錯体または有機錯体の場合には固定化で異なる化学ルートを用いる必要があり得る。例えば、有機金属錯体に末端がアルファオレフィンで終結しているペンダント型基を持たせてもよい。次に、そのオレフィンをヒドロシレーション（ｈｙｄｒｏｓｉｌａｔｉｏｎ）反応でヒドロトリエトキシシランと反応させてもよい。次に、その結果として生じた有機金属−ペンダント−トリエトキシシランを当該担体と反応させることで、その有機金属を前記担体に接合させてもよい。例えばＣｏｒｎｉｌｓ他、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｈｏｍｏｇｅｎｏｕｓ  Ｃａｔａｌｙｓｉｓ  ｗｉｔｈ  Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ（３巻）（Ｗｉｌｅｙ−ＶＨＣ、２００２）およびＤｅＶｏｓ，Ｄ．Ｅ．他、Ｃｈｉｒａｌ  Ｃａｔａｌｙｓｔ  Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ（Ｗｉｌｅｙ−ＶＨＣ、２００２）を参照のこと。
【００８５】
この上に記述した方法は一般的な方法である。用いる個々の方法のパラメーターおよび段階は具体的な担体材料、触媒種、Ｒ１０基、リンカーおよび反応体分子１種または２種以上に依存するであろう。本明細書に記述した一般的な段階を本技術分野で公知の方法で変えるか、繰り返すか或は削除してもよい（必要でないことが分かった場合）。
【００８６】
本発明の担持触媒系は、相当する遊離触媒種が触媒作用を及ぼすことが本技術分野で一般に公知の反応に触媒作用を及ぼす目的で触媒として使用可能である。例えば、触媒種が酵素の場合、本担持触媒系を用いていろいろな反応に触媒作用を及ぼすことができるが、そのような反応には、これらに限定するものでないが、酸化／還元反応、原子で出来ている基、例えばアミノ、アセチル、ホスホリルおよびグリコシル基などの転移、結合の加水分解開裂、Ｃ−Ｃ、Ｃ−ＯまたはＣ−Ｎ結合などの非加水分解開裂、異性化および転移反応、ＡＴＰまたは同様なトリホスフェートの中のエネルギーが豊富な結合の加水分解を伴わせて２つの分子を連成させる共有結合連結などが含まれる。触媒種が有機金属錯体の場合の本担持触媒系は、これらに限定するものでないが、ヘックアリール化、スズキ連成反応、アリールハライドを用いた芳香族アミン合成などを包含する反応に触媒作用を及ぼす目的で使用可能である。
【００８７】
本発明の担持触媒系の主要な利点は、混合物に入っている反応体が反応を起こした後の反応混合物から所望生成物を得る目的で本触媒系を回収するのが容易であることにある。反応物に溶解する触媒種、例えば酵素または有機金属錯体などは典型的に分離回収が非常に困難である。しかしながら、本発明に従う担持触媒系は回収および再使用の目的で通常の固体−液体分離技術、例えば濾過または遠心分離などによる分離が容易である。
【００８８】
本発明に従う担持触媒系はある反応に触媒作用を及ぼす目的で通常の反応槽、例えば固定式（カラム）または流動床反応槽などに入れて使用可能である。本触媒は連続またはバッチ様式で使用可能である。
【００８９】
本発明および本発明の利点を更に説明する目的で以下の具体的実施例を示す。本実施例は請求する発明の具体的な説明として示すものである。しかしながら、本発明を本実施例に挙げる具体的な詳細に限定するものでないと理解されるべきである。
【００９０】
本実施例ばかりでなく本明細書の残りの部分に示す部およびパーセントは全部特に明記しない限り重量である。
【００９１】
更に、数の範囲、例えば個々の組の特性、測定単位、条件、物理的状態またはパーセントなどを表す数の範囲を本明細書または請求の範囲に示す場合、そのような範囲内に入る如何なる数字（その示したいずれかの範囲内に入る如何なるサブセットの数字も包含するばかりでなくそれらがいくらか有する明らかな偏差も包含する）も言及または他の様式で文字通り明らかにその中に入れることも意図する。
【実施例】
【００９２】
実施例１および２
通常のシリカ媒体が起こす非特異的結合
これらの実施例では、従来技術の帯電しているシリカ表面（被覆されていないそのまま）が蛋白質を強力に吸着することを主に等電点およびシリカの表面積を基にして示す。２種類のシリカに試験を受けさせた：実施例１および２。
【００９３】
実施例１は、１５０℃の熱処理を４時間受けさせた後の表面積＝１６１ｍ２／ｇの低い表面積を有するシリカゲル（微細孔＝７３ｍ２／ｇ；中間的孔＝８８ｍ２／ｇ；細孔容積＝０．３７３ｃｃ／ｇ；平均孔直径＝９３Å）である。
【００９４】
実施例２は、１５０℃の熱処理を４時間受けさせた後の表面積＝２５３ｍ２／ｇの高い表面積／細孔容積を有するシリカゲル（微細孔＝３５ｍ２／ｇ；中間的孔＝２１８ｍ２／ｇ；細孔容積＝２．４４５ｃｃ／ｇ；平均孔直径＝３８７Å）である。
【００９５】
以下に示す実施例では、実施例１および２のシリカサンプルをそのまま水溶液の状態の蛋白質の複雑な混合物に接触させる手順を記述する。次に、その結果として得た上澄み液を等電点ゲル電気泳動測定で蛋白質吸着に関して分析した。
【００９６】
エッペンドルフ管の中で２００μｌのＤＩ  Ｈ２Ｏに一瓶（３２５μｇの蛋白質／瓶）のＰｈａｒｍａｃｉａ  ３．６−９．３  Ｂｒｏａｄ  ｐＩ  Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｋｉｔ（カタログ番号＃１７−０４７１−０１）を溶解させた。実施例１のシリカゲルを０．００５ｇ加えた。別のエッペンドルフ管の中で２００μｌのＤＩ  Ｈ２Ｏに一瓶（３２５μｇの蛋白質／瓶）のＰｈａｒｍａｃｉａ  ３．６−９．３  Ｂｒｏａｄ  ｐＩ  Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｋｉｔ（カタログ番号＃１７−０４７１−０１）を溶解させた後、実施例２のシリカゲルを０．００５ｇ加えた。両方のサンプルに逆さにひっくり返すことによる撹拌を１時間受けさせた。これらのサンプルにＰｈａｒｍａｃｉａ  ＰｈａｓｔＧｅｌ装置を用いた３−９等電点ゲル電気泳動測定を受けさせた。その結果を図３に示す。
レーン    記述
２，７    Ｐｈａｒｍａｃｉａ  ３．６−９．３  Ｂｒｏａｄ  ｐＩ標準
３，４    実施例１のシリカゲル
５，６    実施例２のシリカゲル
図３は、前記サンプルを実施例１および２のシリカゲル担体に接触させると帯（蛋白質）が失われることを示しており、このことは、その蛋白質がシリカの表面に吸着されたことを意味する。実施例２の高表面積シリカは等電点が５．９より高い時に蛋白質の全部を吸着する一方、実施例１の低表面積シリカが吸着したのはｐＩが高い方の蛋白質のみであった。このデータは、明らかに、被覆を受けさせていないシリカは主に強力な静電相互作用によって蛋白質と結合することとその表面がそのようなｐＨ（約５．５であると仮定）の時に負に帯電していることを示している。
実施例３−５
疎水性担体が起こす非選択的結合
これらの実施例では、シリカを疎水性基、即ちメチルまたはオクチル基で覆っておくと強力な吸着が起こり、特に溶媒のイオン強度が中程度の時（約０．１ＭのＮａＣｌ）に起こることを示す。
【００９７】
実施例３の担体は、活性化を１５０℃で２時間受けさせておいた幅広い孔を有する商業的シリカ（被覆されていないそのまま）であり、これはＷ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ  ＆  Ｃｏ．から得たＳＡ＝７２ｍ２／ｇで孔中央値が５０ｎｍのＸＷＰ−ゲル  Ｐ  ００５である。
【００９８】
実施例４の担体は、実施例３のシリカにメチル基による被覆を以下に記述するようにして受けさせおいた担体である。
【００９９】
実施例５の担体は、実施例３のシリカにオクチル基による被覆を以下に記述するようにして受けさせおいた担体である。
【０１００】
実施例４の担体の調製を下記の如く実施した：２５０ｍｌの丸底フラスコにトルエンを５０ｍｌおよびメチルトリエトキシシランを６．１６ｇ加えた。次に、このトルエン／メチルトリエトキシシラン溶液に実施例３のシリカを１０．１ｇ加えた。空気を除去する目的でＮ２を５分間流しそして反応全体に渡って流し続けた。このサンプルを撹拌しながら１１０℃で４時間還流させた。次に、このサンプルを濾過した後、５０ｍｌのトルエンで３回洗浄した。このサンプルを再び５０ｍｌのトルエンに入れてスラリー状にした後、濾過して、５０ｍｌのトルエンで３回洗浄した。次に、このサンプルを再び５０ｍｌのトルエンに入れてスラリー状にし、濾過した後、５０ｍｌのトルエンで３回洗浄した。このサンプルに乾燥を１１０℃で受けさせそして焼成を１５０℃で４時間受けさせた。
【０１０１】
実施例５の担体の調製を下記の如く実施した：０．５３ｇのオクチルトリエトキシシランを溶媒としての１３．２５ｇのトルエンに溶解させておいて、それを１０．１ｇの実施例３のシリカに湿り開始になるまで染み込ませた。次に、そのサンプルにフード内で空気乾燥を２時間受けさせ、乾燥を１１０℃で１時間受けさせた後、焼成を１５０℃で４時間受けさせた。
【０１０２】
０．１ＭのＮａＣｌの中で起こる蛋白質の吸着を下記の如く測定した：実施例４および５の担体が有する表面は疎水性であることから、蛋白質溶液との良好な接触を確保するには湿らせる手順が必要であった。従って、エッペンドルフ管に実施例３のシリカを対照として０．０１４ｇ加えた。次に、エタノールを１．０ｍｌ加え、撹拌した後、遠心分離で上澄み液を除去した。エタノールを０．５ｍｌおよびＤＩ  Ｈ２Ｏを０．５ｍｌ加え、撹拌した後、遠心分離で上澄み液を除去した。エタノールを０．２５ｍｌおよびＤＩ  Ｈ２Ｏを０．７５ｍｌ加え、撹拌した後、遠心分離で上澄み液を除去した。ＤＩ  Ｈ２Ｏを１ｍｌ加え、撹拌した後、遠心分離で上澄み液を除去した。ＤＩ  Ｈ２Ｏによる洗浄を更に４回繰り返した。０．１ＭのＮａＣｌ＋０．０２ＭのＰＢＳ（ｐＨ７．４）を１．０ｍｌ加え、撹拌した後、遠心分離で上澄み液を除去した。０．１ＭのＮａＣｌ＋０．０２ＭのＰＢＳを用いた洗浄を更に４回繰り返した。０．１ＭのＮａＣｌ＋０．０２ＭのＰＢＳ（ｐＨ７．４）を５００μｌ用いて、これに２瓶のＳｉｇｍａ  ＩＥＦ  Ｍｉｘ  ３．６−９．３等電点電気泳動マーカー（カタログ番号＃Ｉ−３０１８）を溶解させた。この溶解させたＩＥＦ  Ｍｉｘをエッペンドルフ管に入れた。
【０１０３】
別のエッペンドルフ管に実施例４の担体を０．０１４ｇ加えた。実施例４で実施した湿らせる手順および蛋白質添加は実施例３に示したそれらと同じであった。
【０１０４】
３番目のエッペンドルフ管に実施例５の担体を０．０１４ｇ加えた。実施例５で実施した湿らせる手順および蛋白質添加は実施例３に示したそれらと同じであった。
【０１０５】
０．１ＭのＮａＣｌ＋０．０２ＭのＰＢＳ（ｐＨ７．４）を２５０μｌ用いて、これに１瓶のＳｉｇｍａ  ＩＥＦ  Ｍｉｘ  ３．６−９．３等電点電気泳動マーカー（カタログ番号＃Ｉ−３０１８）を溶解させた。これが標準的未処置蛋白質混合物であった。
【０１０６】
あらゆるサンプルに逆さにひっくり返すことによる撹拌を１時間受けさせた。これらのサンプルにＰｈａｒｍａｃｉａ  ＰｈａｓｔＧｅｌ装置を用いた３−９等電点ゲル電気泳動測定を受けさせた。その結果を図４に示す。
レーン    記述
１，８    標準的蛋白質混合物
２，３    実施例３のシリカ
４，５    実施例４の担体
６，７    実施例５の担体
図４で分かるであろうように、シリカの表面電荷が溶解している塩、即ち０．１ＭのＮａＣｌによって「遮蔽」されることで蛋白質の結合が全く起こらないと同時にメチル基、特にオクチル基の疎水相互作用は極めて強いことから帯の多くが失われてしまった。このデータは、明らかに、表面の組成が疎水性であると非選択的結合がもたらされる可能性があることを明らかに示している。
実施例６−８
Ｒ１０基を用いて非選択的結合を減少
実施例６−８に、本発明に従うＲ１０基を用いるとシリカ表面が起こす非選択的蛋白質結合が減少すると言った利点を示す。
【０１０７】
実施例６の担体は、シリカに活性化を２００℃で２時間受けさせた以外は実施例３のシリカと同じである。
【０１０８】
実施例７の担体は、シリカ表面にＳｉ−Ｒ基（ここで、Ｒはアセトキシメチルである）が結合している中間的表面組成の担体である。
【０１０９】
実施例８の担体は、シリカ表面にＳｉ−Ｒ１０基（ここで、Ｒ１０はメチルヒドロキシである）が結合している本発明の表面組成の例である。また、イオン強度が高い溶媒および低い溶媒を用いた時に実施例８の担体表面が示した利点も示す。
【０１１０】
実施例７の担体の調製を下記の如く実施した：２５０ｍｌの丸底フラスコにトルエンを５０ｍｌおよびアセトキシメチルトリエトキシシランを２０．４２ｇ加えた。このトルエン／アセトキシメチルトリエトキシシラン溶液に実施例６の担体を１５．０５ｇ加えた。空気を除去する目的でＮ２を５分間流しそして反応全体に渡って流し続けた。このサンプルを撹拌しながら１１０℃で１６時間還流させた。次に、このサンプルを濾過した後、５０ｍｌのトルエンで３回洗浄した。このサンプルを再び５０ｍｌのトルエンに入れてスラリー状にした後、濾過して、５０ｍｌのトルエンで５回洗浄した。次に、このサンプルを再び５０ｍｌのトルエンに入れてスラリー状にし、濾過した後、５０ｍｌのトルエンで５回洗浄した。これに乾燥を１１０℃で受けさせそして焼成を１５０℃で４時間受けさせた。
【０１１１】
実施例８の担体の調製を下記の如く実施した：２５０ｍｌの丸底フラスコに実施例７の担体を１０ｇおよび０．０１ＭのＨ２ＳＯ４を１００ｍｌ加えた。空気を除去する目的でＮ２を５分間流しそして反応全体に渡って流し続けた。このサンプルを撹拌しながら１１０℃で１８時間還流させた。次に、このサンプルを濾過した後、１００ｍｌ（８０℃）のＤＩ  Ｈ２Ｏで２回洗浄した。このサンプルを再び１００ｍｌ（８０℃）のＤＩ  Ｈ２Ｏに入れてスラリー状にし、濾過した後、１００ｍｌ（８０℃）のＤＩ  Ｈ２Ｏで２回洗浄し、１１０℃で乾燥させた後、それに焼成を１５０℃で４時間受けさせた。
【０１１２】
エッペンドルフ管に実施例７の担体を０．００７ｇ加えた。０．１４ＭのＮａＣｌ＋０．０２ＭのＰＢＳ（ｐＨ７．２）を２５０μｌ用いて、これに１瓶のＳｉｇｍａ  ＩＥＦ  Ｍｉｘ  ３．６−９．３等電点電気泳動マーカー（カタログ番号＃Ｉ−３０１８）を溶解させた後、前記エッペンドルフ管に加えた。このサンプルに実施例７高塩の標識を付けた。
【０１１３】
２番目のエッペンドルフ管に実施例８の担体を０．００７ｇ加えた。０．１４ＭのＮａＣｌ＋０．０２ＭのＰＢＳ（ｐＨ７．２）を２５０μｌ用いて、これに１瓶のＳｉｇｍａ  ＩＥＦ  Ｍｉｘ  ３．６−９．３等電点電気泳動マーカー（カタログ番号＃Ｉ−３０１８）を溶解させた後、前記エッペンドルフ管に加えた。このサンプルに実施例８高塩の標識を付けた。
【０１１４】
３番目のエッペンドルフ管に実施例７の担体を０．００７ｇ加えた。０．０２ＭのＰＢＳ（ｐＨ７．４）を２５０μｌ用いて、これに１瓶のＳｉｇｍａ  ＩＥＦ  Ｍｉｘ  ３．６−９．３等電点電気泳動マーカー（カタログ番号＃Ｉ−３０１８）を溶解させた後、前記エッペンドルフ管に加えた。このサンプルに実施例７低塩の標識を付けた。
【０１１５】
４番目のエッペンドルフ管に実施例８の担体を０．００７ｇ加えた。０．０２ＭのＰＢＳ（ｐＨ７．４）を２５０μｌ用いて、これに１瓶のＳｉｇｍａ  ＩＥＦ  Ｍｉｘ  ３．６−９．３等電点電気泳動マーカー（カタログ番号＃Ｉ−３０１８）を溶解させた後、前記エッペンドルフ管に加えた。このサンプルに実施例８低塩の標識を付けた。
【０１１６】
５番目のエッペンドルフ管にＤＩ  Ｈ２Ｏを２５０ｍｌ入れて、これに１瓶のＳｉｇｍａ  ＩＥＦ  Ｍｉｘ  ３．６−９．３等電点電気泳動マーカー（カタログ番号＃Ｉ−３０１８）を溶解させた。このサンプルに蛋白質混合物標準の標識を付けた。
【０１１７】
あらゆるサンプルに逆さにひっくり返すことによる撹拌を１時間受けさせた。次に、あらゆるサンプルにＰｈａｒｍａｃｉａ  ＰｈａｓｔＧｅｌ装置を用いた３−９等電点ゲル電気泳動測定を受けさせた。その結果を図５に示す。
レーン    記述
１，８    蛋白質混合物標準
２        実施例７高塩
３        実施例８高塩
６        実施例７低塩
７        実施例８低塩
この実験の結果は、明らかに、実施例８の担体は蛋白質帯の全部が存在する点でシリカ表面が非特異的吸着を起こさないようにする能力を有することを示している。
実施例８の特徴付け
実施例８の担体の表面組成を以下に記述する分析で特徴付けた。
【０１１８】
図６に、−ＣＨ２ＯＨ基を含んで成る表面組成を有する実施例８の担体が示した拡散反射赤外スペクトル（１４００−４０００ｃｍ−１）を示す。この赤外データはＳｐｅｃｔｒａ−Ｔｅｃｈ拡散反射付属品が用いられているＮｉｃｏｌｅｔ  Ｍａｇｎａ  ５５０を用いて取得したデータであった。サンプルをＫＢｒで１：２０に希釈して、４ｃｍ−１の解像度で５１２スキャンを集めた。２９３７および２８９７ｃｍ−１の所のピークは明らかに−ＣＨ２基の存在を示している。−ＯＨ共鳴の帯は３４８３ｃｍ−１の所の幅広いピークの下に埋もれている。比較の目的で、図７に、−ＣＨ２ＯＣＯＣＨ３基を含んで成る表面組成を有する実施例７の担体が示したスペクトルを示す。１７２６、１４２１および１３７４ｃｍ−１の所に新しい共鳴が存在し、これはアセトキシ基に関係した特徴的共鳴である。
【０１１９】
図８に、実施例８の担体が示したＭＡＳ  Ｓｉ２９  ＮＭＲスペクトルを示す。Ｃｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｓ  ＣＭＸ  ２００を３９．７６ＭＨｚの共鳴振動数で操作することで単一パルス２９Ｓｉ核磁気共鳴実験を実施した。サンプルを１４ｍｍのペンシル型ローターの中に詰め込んだ。２２度パルスに相当する４μｓのパルス長を６０秒の弛緩遅延（ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ  ｄｅｌａｙ）と一緒に用いた。−６２ｐｐｍの所の明瞭な共鳴はＯ３Ｓｉ−ＣＨｘであると同定した［Ｖｉｃｉｃ，Ｄ．他、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１０５：３７６７−３７７６（１９８３）］。
【０１２０】
図９に、実施例８の担体が示したｘ線光電子スペクトルを示す。サンプルを両面テープでサンプルスタブに取り付け、炭素、酸素およびケイ素走査を２時間実施した。このスペクトルは汚染物のＣ（２８４．７ｅＶ）およびアルコールのＣ原子（２８６．７ｅＶ）として同定した２つのピークに適合した。例えばＭｏｕｌｄｅｒ，Ｊ．Ｆ．他、Ｈｎａｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ  Ｃｏｒｐ．、Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｉｒｉｅ、ＭＮ（１９９２）を参照のこと。比較の目的で、実施例７の担体が示したＸＰＳスペクトルを図１０に示す。この場合には、また、カルボキシルの炭素に関係した２８９ｅＶの所のピークも観察した。このような検定は、実施例８の担体の表面組成はメチルヒドロキシ基、即ち−ＣＨ２ＯＨを含んで成ることを示している。
【０１２１】
実施例８の担体上に存在するＲ１０基（−ＣＨ２ＯＨ）の濃度は２．０１個の基／ｎｍ２であり、この濃度は、シリカ担体の表面積（７２ｍ２／ｇ）と最終生成物の炭素含有量（１．９０７％）から計算した濃度であった。表面積の測定を通常のＢＥＴ表面積手順で実施しかつ炭素含有量（重量％）の測定をモデルＣ−１４４  ＬＥＣＯ  Ｃａｒｂｏｎ  Ａｎａｌｙｚｅｒを用いて実施した。
実施例９および１０
未修飾（実施例９）および修飾を受けた（実施例１０）担体表面
２０００ｍｌの丸底フラスコにトルエンを８５０ｇおよび３−アミノプロピルトリエトキシシランを１３．３７ｇ加えた。次に、この丸底フラスコにシリカ（Ｇｒａｃｅ  Ｄａｖｉｓｏｎ  Ｓｉｌｉｃａ  Ｇｅｌ  ＃２４０８、１００℃で４０時間熟成、２００℃で２時間焼成）を２００ｇ加えた後、沸騰石を１５個加えた。この丸底フラスコを加熱用マントルの中に入れた後、冷却器を取り付けた。その加熱用マントルをオービタルシェーカー（ｏｒｂｉｔａｌ  ｓｈａｋｅｒ）の上に取り付けて、それを１１５ｒｐｍの速度で作動させた。反応全体に渡ってＮ２を送り込んで前記丸底フラスコおよび冷却器に通すことで空気を除去した。サンプルを４時間還流させた後、濾過し、２ｘ１０００ｍｌのトルエンで洗浄し、１１５℃で乾燥させた後、それに焼成を１５０℃で２時間受けさせた。このサンプルを中間体Ａ２と表示した。
【０１２２】
４０００ｍｌのビーカーの中で２０６ｇの中間体Ａ２と５００ｍｌの連成用緩衝液［０．１ＭのＮａ２ＰＯ４＋０．１５ＭのＮａＣｌ（ｐＨ７．０）］を混合して撹拌した。１０００ｍｌのビーカーの中で５００ｍｌの連成用緩衝液と７．８８ｃｃの５０重量％グルタルアルデヒドと３０．９６ｇのＮａＣＮＢＨ３を一緒にして溶解するまで撹拌した。次に、このグルタルアルデヒドが入っている混合物を前記シリカスラリー（中間体Ａ２が入っているスラリー）に加えて４時間撹拌し、濾過し、１０００ｍｌの連成用緩衝液で洗浄した後、２０００ｍｌの連成用緩衝液に入れて再びスラリー状にした。この濾過／洗浄／再スラリー化段階を更に２回繰り返した。最終的生成物が実施例９であり、これを２０％のＥｔＯＨに入れて貯蔵した。
【０１２３】
２０００ｍｌの丸底フラスコにトルエンを８５０ｇおよび３−アミノプロピルトリエトキシシランを１３．３７ｇ加えた。次に、この丸底フラスコにシリカ（Ｇｒａｃｅ  Ｄａｖｉｓｏｎ  Ｓｉｌｉｃａ  Ｇｅｌ  ＃２４０８、１００℃で４０時間熟成、２００℃で２時間焼成）を２００ｇ加えた後、沸騰石を１５個加えた。この丸底フラスコを加熱用マントルの中に入れた後、冷却器を取り付けた。その加熱用マントルをオービタルシェーカーの上に取り付けて、それを１１５ｒｐｍの速度で作動させた。反応全体に渡ってＮ２を送り込んで前記丸底フラスコおよび冷却器に通すことで空気を除去した。サンプルを４時間還流させた後、濾過し、２ｘ１０００ｍｌのトルエンで洗浄し、１１５℃で乾燥させた後、それに焼成を１５０℃で２時間受けさせた。このサンプルを中間体Ａ３と表示した。
【０１２４】
２０００ｍｌのビーカーの中で１６００ｍｌの１．０Ｍ  ＮａＣｌと２１５ｇの中間体Ａ３を混合して磁気撹拌子で撹拌した。最初のｐＨは８．６６であった。１．０ＭのＨＣｌをｐＨが２．０になるまで滴下した。このｐＨを１５分間に渡って２．０に保持した。このサンプルを濾過し、５ｘ１０００ｍｌのＤＩ  Ｈ２Ｏで洗浄し、１１５℃で乾燥させた後、それに焼成を２００℃で２時間受けさせた。このサンプルを中間体Ｂ３と表示した。
【０１２５】
２０００ｍｌの丸底フラスコにトルエンを６８０ｇおよびアセトキシメチルトリエトキシシランを４４１．６８ｇ入れて混合した。次に、２０６ｇの中間体Ｂ３を１５個の沸騰石と一緒に加えた。この丸底フラスコを加熱用マントルの中に入れた後、冷却器を取り付けた。その加熱用マントルをオービタルシェーカーの上に取り付けて、それを１１５ｒｐｍの速度で作動させた。反応全体に渡ってＮ２を送り込んで前記丸底フラスコおよび冷却器に通すことで空気を除去した。サンプルを一晩（約１６時間）還流させ、濾過し、３ｘ１０００ｍｌのトルエンで洗浄し、１１５℃で乾燥させた後、それに焼成を１５０℃で２時間受けさせた。このサンプルを中間体Ｃ３と表示した。
【０１２６】
２０００ｍｌの丸底フラスコに１０００ｍｌの０．１Ｍ  ＨＣｌと一緒に２１２ｇの中間体Ｃ３を加えた。この丸底フラスコに沸騰石を１５個加えて、このフラスコを加熱用マントルの中に入れた後、冷却器を取り付けた。その加熱用マントルをオービタルシェーカーの上に取り付けて、それを１１５ｒｐｍの速度で作動させた。反応全体に渡ってＮ２を送り込んで前記丸底フラスコおよび冷却器に通すことで空気を除去した。サンプルを４時間還流させ、濾過し、３ｘ１０００ｍｌのＤＩ  Ｈ２Ｏで洗浄し、１１５℃で乾燥させた後、それに焼成を１５０℃で２時間受けさせた。このサンプルを中間体Ｄ３と表示した。
【０１２７】
４０００ｍｌのビーカーの中で２０８ｇの中間体Ｄ３と５００ｍｌの連成用緩衝液［０．１ＭのＮａ２ＰＯ４＋０．１５ＭのＮａＣｌ（ｐＨ７．０）］を混合して撹拌した。１０００ｍｌのビーカーに５００ｍｌの連成剤と一緒に７．８８ｃｃの５０重量％グルタルアルデヒドおよび３０．９６ｇのＮａＣＮＢＨ３を加えた。この混合物をこれが溶解するまで撹拌した後、スラリー状にしておいた前記中間体Ｄ３に加えた。その結果として得た混合物を４時間撹拌し、濾過し、１０００ｍｌの連成用緩衝液で洗浄した後、２０００ｍｌの連成用緩衝液に入れて再びスラリー状にした。この濾過／洗浄／再スラリー化段階を更に２回繰り返した。この再洗浄と再スラリー化を受けさせたサンプルを濾過した後、１０００ｍｌの２０％ＥｔＯＨで洗浄した。この濾過／洗浄段階を更に２回繰り返した。最終生成物が実施例１０であり、これを２０％のＥｔＯＨに入れて貯蔵した。
実施例１１
固定手順
選択した酵素を適切な量で秤取って、１００ｍｌの連成用緩衝液［１００ｍＭのＮａ２ＰＯ４＋１５０ｍＭのＮａＣｌ（ｐＨ７．０）］に入れて所望濃度（０．０５から１．０ｍｇの蛋白質／ｍｌの範囲）にした。この酵素に１２６ｍｇのＮａＣＮＢＨ３と一緒に実施例９または実施例１０の最終生成物を１ｇ（シリカ基準）加えた。この反応物を平床型振とう器の上に置いて室温で２時間１５０ｒｐｍで振とうした。次に、この反応物を濾過した後、その濾液にＢＣＡ検定キットを用いた試験を残存蛋白質含有量に関して受けさせた。サンプルを１００ｍｌの連成用緩衝液で少なくとも２回か或は濾液の中に蛋白質の活性（テトラペプチド活性で測定）が確認されなくなるまで洗浄した。次に、このサンプルを再び１２６ｍｇのＮａＣＮＢＨ３と一緒に１００ｍｌの連成用緩衝液の中に入れて室温で２時間１５０ｒｐｍで振とうした。このサンプルを濾過し、１００ｍｌの連成用緩衝液で少なくとも２回洗浄した後、濾過吸引下で空気乾燥させた。次に、このサンプルを４０℃のインキュベーターに入れて２０分間乾燥させた。サンプルをＰＴＦＥキャップ付きガラス瓶に入れて貯蔵した。
実施例１２
触媒反応：α−キモトリプシン加水分解反応−テトラペプチドの加水分解
選択した担体（実施例９または１０）の上にα−キモトリプシン（ＣＴ）を適当量で固定しておいて、それを２０ｍｌのガラス製シンチレーション瓶に入れた（大部分の反応で調製物を２ｍｇ用いた）。反応用緩衝液を１０ｍｌ加えた後のサンプルを２分間平衡状態にした。反応槽に加水分解基質であるテトラペプチドＮ−スクシニル−ａｌａ−ａｌａ−ｐｒｏ  ｐｈｅ  ｐ−ニトロアニリド（Ｓｉｇｍａ  ＃Ｓ−７３８８）（反応体分子）を２００μｌのＤＭＦに入れて最終的テトラペプチド濃度が０．１ｍＭになるように送り込んだ（最終的ＤＭＦ濃度：２％体積／体積）。平床型振とう器を１５０ｒｐｍで用いて反応を室温で進行させた。全変換率が１０％未満である期間中に適切な時間的間隔で１．５ｍｌの一定分量を取り出してｐ−ニトロアニリドが遊離することによって起こる４１０ｎｍの所の吸光度上昇を測定した。その一定分量を反応槽に戻して、反応を継続した。このような方法は計算初期速度が直線状反応時間期間（ｌｉｎｅａｒ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｔｉｍｅ  ｐｅｒｉｏｄ）が基になっていることを確保するものである。
【０１２８】
図１１に、実施例９または実施例１０の担体に担持させる酵素充填率を変えた時にＣＴが触媒作用を及ぼすテトラペプチド加水分解の絶対的速度の比較を示す。この結果は、明らかに、酵素を実施例１０の担体（不動態化した表面）に担持させた時の方が速度向上度が大きいことを示している。また、充填率を高くしても絶対的速度が横ばい状態になり、このことは、当然、前記酵素の最適な充填率およびシリカの最適な孔径分布が存在することを示していることも注目されたい。このことは図１２に示されており、図１２には、この２つの実施例の担体に関する充填率と対比させた比活性（酵素１ｍＭ当たり）を示す。再び、実施例１０の担体を用いた時の方が実施例９の担体を用いた時よりも比活性がずっと高い。
実施例１３
触媒反応：α−キモトリプシン有機反応−メチルエステルとプロピルエステルのエステル交換
ＣＴを適切な量で固定しておいて２０ｍｌのガラス製シンチレーション瓶に入れた（大部分の反応で調製物を１５ｍｇ使用する）。このシンチレーション瓶にプロパノール含有量が１．０Ｍでｎ−アセチル−Ｌ−フェニルアラニン含有量が２５ｍＭの反応混合物を５ｍｌ加えることで反応を開始させた。角度が４５゜の３０℃インキュベーション用振とう器（２００ｒｐｍ）を用いて反応を進行させた。全変換率が１０％未満のままである期間中に適切な時間的間隔で一定分量を取り出した。これは計算初期速度が線形反応時間期間が基になっていることを確保するものである。その一定分量を１．５ｍｌのエッペンドルフ遠心分離管に入れて回転させて沈降させることで固定化酵素を除去した。次に、その上澄み液をＧＣで分析した。図１３に、ＣＴを実施例９の担体に担持（１４１ｍｇのＣＴ／ｇ）または実施例１０の担体に担持（１３８ｍｇのＣＴ／ｇ）させた時の変換率を時間に対比させて示す。再び、この有機ケースでも、実施例１０の担体を用いた時の方が実施例９の担体を用いた時よりも速度向上度が大きく、このことは、表面を不動態化（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）しておくと非選択的結合が防止されることで大きな活性利点が得られることを示している。
実施例１４
触媒反応：Ｂ−リパーゼ加水分解反応−トリブチリンの加水分解
この加水分解では基質であるトリブチリンにカンジダ・アナルチカＢ（Ｃａｎｄｉａ  ａｎａｒｔｉｃａ  Ｂ）−リパーゼによる加水分解（グリセロールと酪酸の間のエステル結合の所）を受けさせた。ｐＨスタット装置を用いて、反応を進行させながら塩基を溶液に添加してその量を監視することで、酪酸の遊離を追跡した。反応を進行させながら酪酸が遊離することによる酸性化を追跡することで、初期速度の計算は容易であった。反応度合に応じて供給する塩基に変換を受けさせる目的で高純度の酪酸を用いることで較正曲線を作成した。
【０１２９】
１００ｍＭのＰＢＳ＋１５０ｍＭのＮａＣｌ緩衝液（ｐＨ７．０）をｐＨスタット反応槽に２５ｍｌ入れて、これに５０ｍｇのリパーゼを実施例９または１０の担体に担持させた状態で入れた。あらゆる実験を反応に対する油／水界面制限に打ち勝つ臨界撹拌速度で実施した。反応混合物にトリブチリンを７３０μｌ添加することで反応を開始させた（０．１Ｍの最終濃度）。基本吸収の線形速度（ｌｉｎｅａｒ  ｒａｔｅ  ｏｆ  ｂａｓｅ  ｕｐｔａｋｅ）を得る目的で反応を少なくとも１０分間進行させた（理想的にはあらゆる実験を全変換率の１０％の変換が起こる前に実施する）。時間過程全体が酵素充填率が低い時のほぼ４０分から酵素充填率が最も高い時のほぼ１０分の範囲になるように読みと読みの間の時間的間隔を試行錯誤で決定した。
【０１３０】
図１４に、実施例９または実施例１０の担体に担持させる酵素充填率を変えた時にＢ−リパーゼが触媒作用を及ぼすトリブチリン加水分解の絶対的速度の比較を示す。この結果は、明らかに、前記酵素を実施例１０の担体（不動態化した表面）に担持させた時の方が速度向上度が大きいことを示している。一方、前記酵素を実施例９の不動態化していない表面に担持させておいた時には活性が本質的に失われる。
実施例１５
触媒反応：Ｂ−リパーゼ有機反応−ｓ−フェニルエチルアルコールのエステル交換
このエステル交換では、基質であるアルコール（ｓ−フェニルエチルアルコール）に酢酸エステル（酢酸ビニル）によるアシル化を受けさせた。反応を進行させながらＧＣで基質および生成物が示すピークを監視した。酢酸ビニルを３００ｍＭ添加しておいたヘキサンにｓ−フェニルエチルアルコールを１００ｍＭ入れることで生じさせた原液を最初に調製した。
【０１３１】
反応槽にリパーゼ（カンジダ・アナルチカ）を１０ｍｇ加えた。この反応槽（２０ｍｌ以上の槽）にピペットで前記原液を５．０ｍｌ加えることで反応を開始させた。時間過程（ｔｉｍｅ  ｃｏｕｒｓｅ）の測定と測定の間、振とう器を用いて反応を室温で進行させた。反応を進行させている時の変化は明らかでなかった。測定を行う目的で、ピペットで反応混合物（シリカ担体を包含）を０．２５ｍｌ取り出して２．０ｍｌの遠心分離管に入れた後、回転させた。反応混合物の残りには振とうを受けさせ続けた。ピペットを用いて遠心分離管から上澄み液を０．１５０ｍｌ取り出し（底に存在するシリカを乱さないように注意深く）た後、限られた容積のＧＣ瓶の中に入れた（理想的にはあらゆる測定を全変換率の１０％の変換が起こる前に実施する）。測定と測定の間の時間的間隔を決定する目的で試行錯誤をいくらか行った。しかしながら、各反応毎に初期速度を決定する目的で最小限で８時間点（ｔｉｍｅ  ｐｏｉｎｔｓ）を採用すべきである。本明細書では３００分の期間に渡る全時間過程（ｔｏｔａｌ  ｔｉｍｅ  ｃｏｕｒｓｅｓ）を採用した。
【０１３２】
オートサンプラーが備わっているＳｈｉｍａｚｕ  ＧＣ１７Ａを用いて反応混合物の分析を実施した。関連した方法パラメーターは下記の通りである：
カラム：Ｓｕｐｅｌｃｏ  ＭＤＮ−１  ３０ｍの石英ガラス毛細管カラム、ＩＤ：０．３２ｍｍ、膜厚：０．２５ｍｍ
オーブン：１２５℃の等温、５．５分間の待ち時間、注入口および検出器の温度：２５０℃
注入：１．０μｌ注入
検出器：炎イオン化
溶離：溶媒−２．６分
基質−３．８分
生成物−５．０分
図１５に、実施例９または実施例１０の担体に担持させる酵素の充填率を変えた時にＢ−リパーゼが触媒作用を及ぼすエステル交換の絶対的速度の比較を示す。この結果は、明らかに、前記酵素を実施例１０の担体（不動態化した表面）に担持させた時の方が速度向上度が大きいことを示している。一方、前記酵素を実施例９の担体の不動態化していない表面に担持させておいた時には活性が本質的に失われる。
【０１３３】
本明細書で引用した論文、本、特許、特許出願および特許公開は全部引用することによって全体が本明細書に組み入れられる。本発明を実施例および好適な態様に関連させて記述してきたが、前記記述は現実に典型的かつ説明的でありそして本発明および本発明の好適な態様を説明することを意図したものであると理解されるべきである。本分野の通常の技術者は常規実験を通して本発明の精神から逸脱することなく成され得る明らかな修飾形および変形を認識するであろう。従って、本発明をこの上で行った説明で限定することを意図するものでなく、本請求の範囲およびこれらの相当物で本発明を限定することを意図する。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】図１に、本発明の触媒表面修飾を受けさせていない固定触媒系を図式的に示し、この系では、酵素が無機酸化物担体、例えばシリカなどの表面にリンカーを通して結合している。
【図２】図２に、無機担体、Ｒ１０基、リンカーおよび触媒種、即ち酵素を含んで成る本発明の担持触媒系の態様を図式的に示す。
【図３】図３に、実施例１および２のｐＨ３−９等電点ゲル電気泳動測定の結果を示し、ここで、レーン２および７はＰｈａｒｍａｃｉａ  ３．６−９．３  Ｂｒｏａｄ  ｐＩ標準に相当し、レーン３および４は実施例１の担体に相当し、そしてレーン５および６は実施例２の担体に相当する。この図は、処理を受けさせていない通常の無機酸化物担体は非特異的結合を起こすことを示している。
【図４】図４に、実施例３から５のｐＨ３−９等電点ゲル電気泳動測定の結果を示し、ここで、レーン１および８は標準蛋白質混合物に相当し、レーン２および３は実施例３の担体に相当し、レーン４および５は実施例４の担体に相当し、そしてレーン６および７は実施例５の担体に相当する。
【図５】図５に、実施例６から８のｐＨ３−９等電点ゲル電気泳動測定の結果を示し、ここで、レーン１および８は標準蛋白質混合物に相当し、レーン２は実施例７の担体（高塩）に相当し、レーン３は実施例８の担体（高塩）に相当し、レーン６は実施例７の担体（低塩）に相当し、そしてレーン７は実施例８の担体（低塩）に相当する。
【図６】図６に、実施例８の担体が示した拡散反射ＩＲスペクトルを示す。
【図７】図７に、実施例７の担体にこれがＲ１０前駆体を含有するように修飾を受けさせた後の担体が示した拡散反射ＩＲスペクトルを示す。
【図８】図８に、実施例８の担体にこれがＲ１０基を含有するように修飾を受けさせた後の担体が示したＭＡＳ  Ｓｉ２９  ＮＭＲスペクトルを示す。
【図９】図９に、実施例８の担体にこれがＲ１０基を含有するように修飾を受けさせた後の担体が示したＸ線光電子スペクトル（ＸＰＳ）を示す。
【図１０】図１０に、実施例７の担体にこれがＲ１０前駆体を含有するように修飾を受けさせた後の担体が示したＸＰＳスペクトルを示す。
【図１１】図１１に、実施例９および実施例１０の担体に担持させる酵素の充填率を変えた時にα−キモトリプシン（ＣＴ）が触媒作用を及ぼすテトラペプチド加水分解の絶対的速度の比較を示す。
【図１２】図１２に、実施例９および実施例１０の担体に関する比活性（酵素１ｍＭ当たり）を充填率と対比させて示す。
【図１３】図１３に、α−キモトリプシン（ＣＴ）を実施例９の担体に固定（１４１ｍｇのＣＴ／ｇ）および実施例１０の担体に固定（１３８ｍｇのＣＴ／ｇ）した時の変換率を時間に対比させて示す。
【図１４】図１４に、実施例９および実施例１０の担体に担持させる酵素の充填率を変えた時にＢ−リパーゼが触媒作用を及ぼすトリブチリン加水分解の絶対的速度の比較を示す。
【図１５】図１５に、実施例９および実施例１０の担体に担持させる酵素の充填率を変えた時にＢ−リパーゼが触媒作用を及ぼすエステル交換の絶対的速度の比較を示す。
【図１６】図１６に、図１７に示す反応によって−ＣＨ２ＯＨをＲ１０としてもたらす被覆剤の調製を示す。
【図１７】図１７に、シリカの一部ではないケイ素原子を通して結合しているＲ１０を有するシリカの調製を示し、ここで、Ｒ１０は−ＣＨ２ＯＨであり、その結果として、−Ｓｉ−ＣＨ２ＯＨが表面に直接結合している（ＳｉＯＨは表面に存在するシラノール基を表す）。
【図１８】図１８に、図１９に示す反応によって−ＣＨ（ＯＨ）２をＲ１０としてもたらす被覆剤の調製を示す。
【図１９】図１９に、シリカの一部ではないケイ素原子を通して間接的に結合しているＲ１０を有するシリカの調製を示し、ここで、Ｒ１０は−ＣＨ（ＯＨ）２であり、その結果として、−Ｓｉ−ＣＨ（ＯＨ）２が表面に直接結合している（ＳｉＯＨは表面に存在するシラノール基を表す）。
【図２０】図２０に、図１７および１９に示す反応スキームと同様なスキームによってヒドロキシエチルをＲ１０としてもたらす被覆剤の調製を示す。
【図２１】図２１に、シリカおよび表面に結合している−Ｓｉ−Ｒ１０基を含んで成る触媒を調製する方法を示し、ここで、Ｒ１０はシリカの一部ではないケイ素原子を通して表面に間接的に結合している。Ｒ１０は１，２−ジヒドロキシエチルである。
【図２２】図２２に、シリカおよび表面に結合している−Ｓｉ−Ｒ１０基を含んで成る固体を調製する別の方法を示し、ここで、Ｒ１０はシリカの一部ではないケイ素原子を通して表面に間接的に結合している。Ｒ１０は１，２−ジヒドロキシエチルである。
【図２３】図２３に、−Ｓｉ−Ｒ１０基がシリカ表面と結合した時に架橋している本発明の態様を示す。Ｒ１０はヒドロキシメチルである（ＳｉＯＨは表面に存在するシラノール基を表す）。
【図２４】図２４に、シリカ表面に単一点で結合している−Ｓｉ−Ｒ１０基をもたらす被覆剤の調製を示す。Ｒ１０は、図２５に示す反応によってもたらされるヒドロキシメチルである。
【図２５】図２５に、−Ｓｉ−Ｒ１０基がシリカ表面に単一点で結合している本発明の態様を示す。Ｒ１０はヒドロキシメチルである（ＳｉＯＨは表面に存在するシラノール基を表す）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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