(57)【要約】クロマトグラフィー分離用の新規物質、その製造法、及び前記クロマトグラフィー物質を含有する分離装置。本明細書の開示内容は特に、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッド物質について記載しており、前記ハイブリッド粒子は、望ましくは表面修飾を施すことができ、また当業界に知られているものより効率的なクロマトグラフィー分離をもたらす。【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する、多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２】
約３４Å未満の直径を有する細孔が、該物質の比表面積の約110 m2/g未満〜約50ｍ2/g未満を構成する、多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質。
【請求項３】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する、連結された多孔質有機・無機ハイブリッド粒子を含んでなる、多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質。
【請求項４】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する、連結された多孔質有機・無機ハイブリッド粒子を含んでなる多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、前記粒子が、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組み合わせ物からなる群より選択される表面修飾剤によって表面修飾されている上記物質。
【請求項５】
前記ハイブリッド粒子が、式Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ（式中、ＺはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１−Ｃ５のアルコキシ、ジアルキルアミノあるいはトリフルオロメタンスルホネートであり；ａおよびｂはそれぞれａ＋ｂ＝３を満たす０〜３の整数であり、Ｒ’はＣ１−Ｃ６の直鎖、環状、または分岐のアルキル基であり、Ｒは官能化基である）を有する表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項６】
前記ハイブリッド粒子が約50〜800 m2/gの比表面積を有する、請求項３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項７】
前記ハイブリッド粒子が約75〜600 m2/gの比表面積を有する、請求項３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項８】
前記ハイブリッド粒子が約100〜350 m2/gの比表面積を有する、請求項３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項９】
前記ハイブリッド粒子が約0.25〜1.5 cm3/gの比細孔容積を有する、請求項３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１０】
前記ハイブリッド粒子が約0.4〜1.2 cm3/gの比細孔容積を有する、請求項３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１１】
前記ハイブリッド粒子が約110 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１２】
前記ハイブリッド粒子が約105 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１１に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１３】
前記ハイブリッド粒子が約 80 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１１に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１４】
前記ハイブリッド粒子が約50 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１１に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１５】
前記ハイブリッド粒子が約50〜500Åの平均細孔直径を有する、請求項３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１６】
前記ハイブリッド粒子が約100〜300Åの平均細孔直径を有する、請求項３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１７】
前記ハイブリッド粒子が約50〜800 m2/gの比表面積を有し、前記ハイブリッド粒子が約0.25〜1.5 cm/g比細孔容積を有し、さらに前記ハイブリッド粒子が約50〜500Åの平均細孔直径を有する、請求項３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１８】
前記ハイブリッド粒子が、ポリマーによるコーティングによって表面修飾されている、請求項３または４に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１９】
前記ポリマーがSylgard（登録商標）である、請求項１８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２０】
Ｒ’が、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、t−ブチル、sec−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシル、およびシクロヘキシルからなる群より選択される、請求項５に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２１】
前記官能化基Ｒが、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エステル、カチオン交換基あるいはアニオン交換基、または組み込まれた極性官能価を有するアルキル基あるいはアリール基からなる群より選択される、請求項５に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２２】
前記官能化基ＲがＣ１〜Ｃ３０アルキル基である、請求項２１に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２３】
前記官能化基ＲがＣ１〜Ｃ２０アルキル基である、請求項２１に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２４】
前記表面修飾剤が、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルジメチルクロロシラン、およびオクタデシルジメチルクロロシランからなる群より選択される、請求項４に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２５】
前記表面修飾剤が、オクチルトリクロロシランおよびオクタデシルトリクロロシランからなる群より選択される、請求項２４に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２６】
式ＳｉＯ２／（Ｒ２ｐＲ４ｑＳｉＯｔ）ｎまたはＳｉＯ２／［Ｒ６（Ｒ２ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎ（式中、Ｒ２およびＲ４は、独立してＣ１−Ｃ１８の脂肪族部分、スチリル部分、ビニル部分、プロパノール部分、または芳香族部分であり、Ｒ６は、２以上のケイ素原子を橋架けする置換または未置換のＣ１−Ｃ１８アルキレン部分、アルケニレン部分、アルキニレン部分、またはアリーレン部分であり、pおよびqは、０、１、または２であり、p＋q＝1または2という条件、およびp＋q＝１のときｔ＝１．５、p＋q＝２のときｔ＝１という条件を満たし；rは０または１であり、r＝0のときt = 1.5、およびr = 1のときt = 1という条件を満たし；mは２以上の整数であり、さらにnは0.03〜1の数である）を有する、請求項３または４に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２７】
nが0.1〜1の数である、請求項２６に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２８】
約100〜300Åの平均細孔直径を有する、請求項２６に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２９】
nが0.20〜0.5の数である、請求項２６に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項３０】
前記ハイブリッドモノリス状物質の前記無機部分が、アルミナ、シリカ、酸化チタンあるいは酸化ジルコニウム、およびセラミック材料からなる群より選択される、請求項３または４に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項３１】
前記ハイブリッドモノリス状物質の前記無機部分がシリカである、請求項３または４に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項３２】
前記粒子が、有機基表面修飾剤とシラノール基表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項３または４に記載のハイブリッド物質。
【請求項３３】
前記粒子が、有機基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項３または４に記載のハイブリッド物質。
【請求項３４】
前記粒子が、シラノール基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項３または４に記載のハイブリッド物質。
【請求項３５】
前記粒子が、前記粒子の有機基と表面修飾剤との間の有機共有結合の形成を介して表面修飾されている、請求項３または４に記載のハイブリッド物質。
【請求項３６】
前記粒子が、有機基表面修飾剤とシラノール基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項３または４に記載のハイブリッド物質。
【請求項３７】
前記粒子が、シラノール基表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項３または４に記載のハイブリッド物質。
【請求項３８】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッド粒子を含んでなる多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質の製造方法であって、
a)多孔質有機・無機ハイブリッド粒子を形成させる工程、
b)前記多孔質ハイブリッド粒子の細孔構造を修飾する工程、および
c)モノリス状物質を形成させるために前記多孔質ハイブリッド粒子を連結する工程
を含む上記方法。
【請求項３９】
前記多孔質ハイブリッド粒子が焼結によって連結される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記多孔質ハイブリッド粒子が、多孔質ハイブリッド粒子を連結した後に取り出された第２の材料と混合される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記第２の材料が未結合のシリカである、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記粒子が、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組み合わせ物からなる群より選択される表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項３８に記載の方法。
【請求項４３】
前記粒子が、ポリマーコーティング表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項３８に記載の方法。
【請求項４４】
前記粒子が、有機基表面修飾剤とシラノール基表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項３８に記載の方法。
【請求項４５】
前記粒子が、有機基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項３８に記載の方法。
【請求項４６】
前記粒子が、シラノール基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項３８に記載の方法。
【請求項４７】
前記粒子が、有機基表面修飾剤とシラノール基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項３８に記載の方法。
【請求項４８】
前記粒子が、シラノール基表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項３８に記載の方法。
【請求項４９】
前記粒子が、前記粒子の有機基と表面修飾剤との間の有機共有結合の形成を介して表面修飾されている、請求項３８に記載の方法。
【請求項５０】
前記多孔質ハイブリッド粒子が、１以上のオルガノアルコキシシラン類とテトラアルコキシシランとを予備重合してポリオルガノアルコキシシロキサンを生成させ、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し、前記多孔質ハイブリッド粒子を生成させるために塩基触媒の存在下でゲル化させることによって製造される、請求項３８に記載の方法。
【請求項５１】
前記多孔質ハイブリッド粒子が、１以上のオルガノトリアルコキシシラン類とテトラアルコキシシランとを予備重合してポリアルキルオキシシロキサンを生成させ、前記ポリアルキルオキシシロキサンの水性懸濁液を調製し、前記多孔質ハイブリッド粒子を生成させるために塩基触媒の存在下でゲル化させることによって製造される、請求項３８に記載の方法。
【請求項５２】
前記前記多孔質ハイブリッド粒子の細孔構造が、１つの界面活性剤あるいは異なる界面活性剤の組み合わせ物を前記懸濁液にさらに加えることにより修飾され、さらに前記多孔質ハイブリッド粒子を水熱処理にかけることによって修飾される、請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記多孔質ハイブリッド粒子の前記細孔構造が、異なる界面活性剤の組み合わせ物を前記懸濁液にさらに加えることにより修飾され、さらに前記多孔質ハイブリッド粒子を水熱処理にかけることによって修飾される、請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項５４】
前記の界面活性剤あるいは界面活性剤の組み合わせ物が、トリトン（Triton）X-45、ドデシル硫酸ナトリウム、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンラウリルサルフェート、およびこれらのいかなる組み合わせ物からなる群より選択される、請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記方法が、前記多孔質ハイブリッド粒子を表面修飾することをさらに含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５６】
前記予備重合工程が、１以上のオルガノアルコキシシラン類とテトラアルコキシシランとの混合物を酸触媒の存在下で加水分解および濃縮して前記ポリアルキルオキシシロキサンを生成させることを含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項５７】
前記予備重合工程が、１以上のオルガノトリアルコキシシラン類とテトラアルコキシシランとの混合物を酸触媒の存在下で加水分解および濃縮し、前記ポリアルキルオキシシロキサンを生成させることを含む、請求項５１に記載の方法。
【請求項５８】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッド粒子を含んでなる、多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質の製造方法であって、
a)多孔質有機・無機ハイブリッド粒子を生成させる工程、
b)前記多孔質ハイブリッド粒子の細孔構造を修飾する工程、
c)前記多孔質ハイブリッド粒子を表面修飾する工程、および
d)前記多孔質ハイブリッド粒子を連結してモノリス状物質を生成させる工程、
ここで、このモノリス状物質において、前記粒子は、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組み合わせ物からなる群より選択される表面修飾剤によって表面修飾されている、
を含む上記方法。
【請求項５９】
前記表面修飾工程が、前記多孔質ハイブリッド粒子を、式Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ（式中、Zは、Cl、Br、I、C１−C５のアルコキシ、ジアルキルアミノ、またはトリフルオロメタンスルホネート；aおよびbはそれぞれ、0〜3の整数であり、a＋b＝３という条件を満たす；Ｒ’はＣ１−Ｃ６の直鎖、環状、または分岐のアルキル基であり、そしてＲは官能化基である）を有する表面修飾剤で表面修飾することを含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記粒子が、ポリマーコーティング表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
前記粒子が、有機基表面修飾剤とシラノール基表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項５８に記載の方法。
【請求項６２】
前記粒子が、有機基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項５８に記載の方法。
【請求項６３】
前記粒子が、シラノール基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項５８に記載の方法。
【請求項６４】
前記粒子が、有機基表面修飾剤とシラノール基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項５８に記載の方法。
【請求項６５】
前記粒子が、シラノール基表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項５８に記載の方法。
【請求項６６】
前記粒子が、前記粒子の有機基と表面修飾剤との間の有機共有結合を介して表面修飾されている、請求項５８に記載の方法。
【請求項６７】
前記多孔質ハイブリッド粒子が焼結によって連結される、請求項５８に記載の方法。
【請求項６８】
前記多孔質ハイブリッド粒子が、多孔質ハイブリッド粒子を連結した後に取り出された第２の材料と混合される、請求項５８に記載の方法。
【請求項６９】
前記第２の材料が未結合のシリカである、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
Ｒ’が、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、t−ブチル、sec−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシル、およびシクロヘキシルからなる群より選択される、請求項５９に記載の方法。
【請求項７１】
前記官能化基ＲがＣ１−Ｃ３０アルキル基である、請求項５９に記載の方法。
【請求項７２】
前記官能化基ＲがＣ１−Ｃ２０アルキル基である、請求項５９に記載の方法。
【請求項７３】
前記表面修飾剤が、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルジメチルクロロシラン、およびオクタデシルジメチルクロロシランからなる群より選択される、請求項５９に記載の方法。
【請求項７４】
前記表面修飾剤が、オクチルトリクロロシランおよびオクタデシルトリクロロシランからなる群より選択される、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
前記官能化基Ｒが、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エステル、カチオン交換基あるいはアニオン交換基、または組み込まれた極性官能価を有するアルキル基あるいはアリール基からなる群より選択される、請求項５９に記載の方法。
【請求項７６】
前記表面修飾操作で残留したすべての遊離のシラノール基がエンドキャップされる、請求項５５に記載の方法。
【請求項７７】
前記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0.5：1〜0.2：1である、請求項５０に記載の方法。
【請求項７８】
前記オルガノトリ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0.5：1〜0.2：1である、請求項５０に記載の方法。
【請求項７９】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約50〜800 m2/gの比表面積を有する、請求項３８に記載の方法。
【請求項８０】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約100〜350 m2/gの比表面積を有する、請求項３８に記載の方法。
【請求項８１】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約0.25〜1.5 cm3/gの比細孔容積を有する、請求項３８に記載の方法。
【請求項８２】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約0.4〜1.2 cm3/gの比細孔容積を有する、請求項３８に記載の方法。
【請求項８３】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約50〜500Åの平均細孔直径を有する、請求項３８に記載の方法。
【請求項８４】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約110 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項３８に記載の方法。
【請求項８５】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約100〜300Åの平均細孔直径を有する、請求項３８に記載の方法。
【請求項８６】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約50〜800 m2/gの比表面積を有し、前記多孔質ハイブリッド粒子が約0.25〜1.5 cm3/gの比細孔容積を有し、さらに前記多孔質ハイブリッド粒子が約50〜500Åの平均細孔直径を有する、請求項３８に記載の方法。
【請求項８７】
前記懸濁液が細孔形成剤をさらに含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項８８】
前記細孔形成剤がトルエンである、請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
前記テトラアルコキシシランが式Ｓｉ（ＯＲ１）４（式中、Ｒ１はＣ１−Ｃ３のアルキル部分である）を有する、請求項５０に記載の方法。
【請求項９０】
前記テトラアルコキシシランが、テトラメトキシシランおよびテトラエトキシシランからなる群より選択される、請求項５０に記載の方法。
【請求項９１】
前記オルガノアルコキシシランが式Ｒ２Ｓｉ（ＯＲ１）３またはＲ６［Ｓｉ（ＯＲ１）３］ｍ（式中、Ｒ２はＣ１−Ｃ１８の脂肪族部分、スチリル部分、ビニル部分、プロパノール部分、または芳香族部分であり、Ｒ１はＣ１−Ｃ４のアルキル部分、Ｒ６は、２以上のケイ素原子を橋架けするＣ１−Ｃ１８のアルキレン部分、アルケニレン部分、アルキニレン部分、またはアリーレン部分であり、mは２以上の整数である）を有する、請求項５０に記載の方法。
【請求項９２】
前記オルガノトリアルコキシシランが式Ｒ２Ｓｉ（ＯＲ１）３（式中、Ｒ２はＣ１−Ｃ１８のの脂肪族部分または芳香族部分であり、Ｒ１はＣ１−Ｃ４のアルキル部分である）を有する、請求項５０に記載の方法。
【請求項９３】
前記塩基触媒がアルカリ金属またはアルカリ土類金属のカチオンを含んでいない、請求項５０に記載の方法。
【請求項９４】
前記塩基触媒が水酸化アンモニウムである、請求項９３に記載の方法。
【請求項９５】
Ｒ２が、メチル、エチル、フェニル、ビニル、メタクリルオキシプロピル、またはスチリルエチルであり、およびＲ１がエチルであり；または、Ｒ６が橋架けするエチレン基であり、m＝2であり、およびＲ１がエチルまたはメチルである、請求項９１に記載の方法。
【請求項９６】
前記多孔質有機・無機ハイブリッド粒子が、式ＳｉＯ２／（Ｒ２ｐＲ４ｑＳｉＯｔ）ｎまたはＳｉＯ２／［Ｒ６（Ｒ２ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎ（式中、Ｒ２およびＲ４は、独立してＣ１−Ｃ１８の脂肪族部分、スチリル部分、ビニル部分、プロパノール部分、または芳香族部分、Ｒ６は、２以上のケイ素原子を橋架けする、置換または未置換のＣ１−Ｃ１８のアルキレン部分、アルケニレン部分、アルキニレン部分、またはアリーレン部分であり、pおよびqは、０、１、または２であり、p＋q＝1または2という条件をみたし、さらにp＋q＝１のときt＝1. 5、p＋q＝2のときt＝１であるという条件をみたし；rは０または１であり、r＝０のときt＝1.5、r＝1のときt＝1という条件を満たし；mは2以上の整数であり、さらにnは0.03〜1の数である）を有する、請求項３８に記載の方法。
【請求項９７】
nが0.1〜1の数である、請求項９６に記載の方法。
【請求項９８】
前記多孔質有機・無機ハイブリッド粒子が約100〜300Åの平均細孔直径を有する、請求項９６に記載の方法。
【請求項９９】
ｎが０．２〜０．５の数である、請求項９６に記載の方法。
【請求項１００】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を含んでなる分離装置。
【請求項１０１】
前記モノリス状物質が、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する連結された多孔質有機・無機ハイブリッド粒子をさらに含む、請求項１００に記載の分離装置。
【請求項１０２】
前記多孔質ハイブリッドモノリス状物質が約100〜350 m2/gの比表面積を有する、請求項１００に記載の分離装置。
【請求項１０３】
前記多孔質ハイブリッドモノリス状物質が約110 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１００に記載の分離装置。
【請求項１０４】
前記多孔質ハイブリッドモノリス状物質が約0.4〜1.2 cm3/gの比細孔容積を有する、請求項１０１に記載の分離装置。
【請求項１０５】
前記多孔質ハイブリッドモノリス状物質が約105 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１０１に記載の分離装置。
【請求項１０６】
前記多孔質ハイブリッドモノリス状物質が約80 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１０１に記載の分離装置。
【請求項１０７】
前記多孔質ハイブリッドモノリス状物質が約50 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１０１に記載の分離装置。
【請求項１０８】
前記多孔質ハイブリッドモノリス状物質が約100〜300Åの平均細孔直径を有する、請求項１０１に記載の分離装置。
【請求項１０９】
前記装置が、クロマトグラフィーカラム、薄層プレート、ろ過膜、サンプル清掃装置（sample cleanup devices）、およびマイクロタイタープレートからなる群より選択される、請求項１００または１０１に記載の分離装置。
【請求項１１０】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約100〜350 m2/gの比表面積を有する、請求項１０１に記載の分離装置。
【請求項１１１】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約110 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１０１に記載の分離装置。
【請求項１１２】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約0.4〜1.2 cm3/gの比細孔容積を有する、請求項１０１に記載の分離装置。
【請求項１１３】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約105 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１０１に記載の分離装置。
【請求項１１４】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約80 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１０１に記載の分離装置。
【請求項１１５】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約50 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１０１に記載の分離装置。
【請求項１１６】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約100〜300Åの平均細孔直径を有する、請求項１０１に記載の分離装置。
【請求項１１７】
前記モノリス状物質が、連結された多孔質有機・無機ハイブリッド粒子を含み、前記粒子が、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組み合わせ物からなる群より選択される表面修飾剤によって表面修飾されている、多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を含む分離装置。
【請求項１１８】
前記多孔質ハイブリッド粒子が、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ（式中、Zは、Cl、Br、I、Ｃ１−Ｃ５のアルコキシ、ジアルキルアミノ、またはトリフルオロメタンスルホネートであり；aおよびbはそれぞれ、0〜3の整数であり、a＋b＝3という条件を満たし；Ｒ’はＣ１−Ｃ６の直鎖、環状、または分岐のアルキル基であり、さらにＲは官能化基である）を有する表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項１１７に記載の分離装置。
【請求項１１９】
前記表面修飾剤が、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルジメチルクロロシラン、およびオクタデシルジメチルクロロシランからなる群より選択される、請求項１１８に記載の分離装置。
【請求項１２０】
前記表面修飾剤が、オクチルトリクロロシランおよびオクタデシルトリクロロシランからなる群より選択される、請求項１１９に記載の分離装置。
【請求項１２１】
前記官能化基Ｒが、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エステル、カチオン交換基あるいはアニオン交換基、または組み込まれた極性官能価を有するアルキル基あるいはアリール基からなる群より選択される、請求項１１８に記載の分離装置。
【請求項１２２】
前記官能化基ＲがＣ１−Ｃ３０のアルキル基である、請求項１１８に記載の分離装置。
【請求項１２３】
前記官能化基ＲがＣ１−Ｃ２０のアルキル基である、請求項１１８に記載の分離装置。
【請求項１２４】
前記多孔質ハイブリッド粒子が、式ＳｉＯ２／（Ｒ２ｐＲ４ｑＳｉＯｔ）ｎまたはＳｉＯ２／［Ｒ６（Ｒ２ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎ（式中、Ｒ２およびＲ４は、独立してＣ１−Ｃ１８の脂肪族部分、スチリル部分、ビニル部分、プロパノール部分、または芳香族部分であり、Ｒ６は、２以上のケイ素原子を橋架けする置換または未置換のＣ１−Ｃ１８アルキレン部分、アルケニレン部分、アルキニレン部分、またはアリーレン部分であり、pおよびqは、０、１、または２であり、p＋q＝1または2という条件、およびp＋q＝１のときｔ＝１．５、p＋q＝２のときｔ＝１という条件を満たし；rは０または１であり、r＝0のときt = 1.5、r = 1のときt = 1という条件を満たし；mは２以上の整数であり、さらにnは0.03〜1の数である）を有する、請求項１０１に記載の分離装置。
【請求項１２５】
nが0.1〜1の数である、請求項１２４に記載の分離装置。
【請求項１２６】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約100〜300Åの平均細孔直径を有する、請求項１２４に記載の分離装置。
【請求項１２７】
ｎが０．２〜０．５の数である、請求項１２４に記載の分離装置。
【請求項１２８】
前記ハイブリッドモノリス状物質の前記無機部分が、アルミナ、シリカ、酸化チタンあるいは酸化ジルコニウム、およびセラミック材料からなる群より選択される、請求項１０１に記載の分離装置。
【請求項１２９】
前記ハイブリッドモノリス状物質の前記無機部分がシリカである、請求項１０１に記載の分離装置。
【請求項１３０】
ａ）多孔質有機・無機ハイブリッド物質のモノリス状物質を受け入れるための円筒形の内部構造を有するカラム、および
ｂ）式ＳｉＯ２／（Ｒ２ｐＲ４ｑＳｉＯｔ）ｎまたはＳｉＯ２／［Ｒ６（Ｒ２ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎ（式中、Ｒ２およびＲ４は、独立してＣ１−Ｃ１８の脂肪族部分、スチリル部分、ビニル部分、プロパノール部分、または芳香族部分であり、Ｒ６は、２以上のケイ素原子を橋架けする置換または未置換のＣ１−Ｃ１８アルキレン部分、アルケニレン部分、アルキニレン部分、またはアリーレン部分であり、pおよびqは、０、１、または２であり、p＋q＝1または2という条件、およびp＋q＝１のときｔ＝１．５、p＋q＝２のときｔ＝１という条件を満たし；rは０または１であり、r＝0のときt = 1.5、およびr = 1のときt = 1という条件を満たし；mは２以上の整数であり、さらにnは0.03〜1の数である）のクロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を含んでなるクロマトグラフィー用ベッド
を含んでなる、耐用期間が改良されたクロマトグラフィーカラム。
【請求項１３１】
ａ）多孔質有機・無機ハイブリッド物質のモノリス状物質を受け入れるための円筒形の内部構造を有するカラム、および
ｂ）クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を含んでなるクロマトグラフィー用ベッド、ここで、前記モノリス状物質は、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組み合わせ物からなる群より選択される表面修飾剤によって表面修飾されている、
を含んでなる、耐用期間が改良されたクロマトグラフィーカラム。
【請求項１３２】
式Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ（式中、ＺはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１−Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノあるいはトリフルオロメタンスルホネートであり；ａおよびｂはそれぞれａ＋ｂ＝３を満たす０〜３の整数であり、Ｒ’はＣ１−Ｃ６の直鎖、環状、または分岐のアルキル基であり、Ｒは官能化基である）を有する表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項１３１に記載のクロマトグラフィーカラム。
【請求項１３３】
前記多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質が連結された多孔質ハイブリッド粒子から製造され、多孔質ハイブリッド粒子がクロマトグラフィーを促進する細孔形状と約100〜300Åの平均細孔直径とを有し、ハイブリッドシリカの前記多孔質ハイブリッド粒子が表面修飾されている、請求項１３０または１３１に記載のクロマトグラフィーカラム。
【請求項１３４】
nが0.1〜1の数である、請求項１３０に記載のクロマトグラフィーカラム。
【請求項１３５】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有するハイブリッドシリカの連結された多孔質粒子を含んでなる多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質の製造方法であって、
ａ）１以上のオルガノアルコキシシラン類とテトラアルコキシシランとの混合物を酸触媒の存在下で予備重合し、ポリオルガノアルコキシシロキサンを形成させる工程；
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（ここにおいて、前記懸濁液は、１つの界面活性剤または界面活性剤の組み合わせ物をさらに含む）を調製し、多孔質ハイブリッド粒子を作製するために塩基触媒の存在下でゲル化させる工程；
ｃ）水熱処理により前記多孔質ハイブリッド粒子の細孔構造を修飾する工程；および
ｄ）前記多孔質ハイブリッド粒子を連結し、モノリス状物質を形成させ、これによって多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を作製する工程
を含む上記方法。
【請求項１３６】
前記オルガノトリアルコキシシランとテトラアルコキシシランとの前記モル比が約0.5：1〜0.2：1である、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１３７】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約75〜600 m2/gの比表面積を有する、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１３８】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約100〜350 m2/gの比表面積を有する、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１３９】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約110 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１４０】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約0.4〜1.2 cm3/gの比細孔容積を有する、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１４１】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約105 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１４２】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約 80 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１４３】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約50 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１４４】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約50〜500Åの平均細孔直径を有する、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１４５】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約100〜300Åの平均細孔直径を有する、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１４６】
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１３５に記載の方法。
【請求項１４７】
前記懸濁液が細孔形成剤をさらに含む、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１４８】
前記テトラアルコキシシランが、テトラメトキシシランおよびテトラエトキシシランからなる群より選択される、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１４９】
前記多孔質ハイブリッド粒子が、式ＳｉＯ２／（Ｒ２ｐＲ４ｑＳｉＯｔ）ｎまたはＳｉＯ２／［Ｒ６（Ｒ２ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎ（式中、Ｒ２およびＲ４は、独立してＣ１−Ｃ１８の脂肪族部分、スチリル部分、ビニル部分、プロパノール部分、または芳香族部分であり、Ｒ６は、２以上のケイ素原子を橋架けする置換または未置換のＣ１−Ｃ１８アルキレン部分、アルケニレン部分、アルキニレン部分、またはアリーレン部分であり、pおよびqは、０、１、または２であり、p＋q＝1または2という条件、およびp＋q＝１のときｔ＝１．５、p＋q＝２のときｔ＝１という条件を満たし；rは０または１であり、r＝0のときt = 1.5、およびr = 1のときt = 1という条件を満たし；mは２以上の整数であり、さらにnは0.03〜1の数である）を有する、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１５０】
nが0.1〜1の数である、請求項１３５に記載の方法。
【請求項１５１】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約100〜300Åの平均細孔直径を有する、請求項１４９に記載の方法。
【請求項１５２】
ｎが０．２〜０．５の数である、請求項１４９に記載の方法。
【請求項１５３】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有するハイブリッドシリカの連結された多孔質ハイブリッド粒子を含んでなる多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、
ａ）１以上のオルガノアルコキシシラン類とテトラアルコキシシランとの混合物を酸触媒の存在下で予備重合し、ポリオルガノアルコキシシロキサンを形成させ；
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（ここにおいて、前記懸濁液は、１つの界面活性剤または界面活性剤の組み合わせ物をさらに含む）を調製し、多孔質ハイブリッド粒子を作製するために塩基触媒の存在下でゲル化させ；
ｃ）水熱処理により前記多孔質ハイブリッド粒子の細孔構造を修飾し；および
ｄ）前記多孔質ハイブリッド粒子を連結し、モノリス状物質を形成させる方法によって製造される上記物質。
【請求項１５４】
前記オルガノトリアルコキシシランとテトラアルコキシシランとの前記モル比が約0.5：1〜0.2：1である、請求項１５３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１５５】
前記ハイブリッド粒子が約75〜600 m2/gの比表面積を有する、請求項１５３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１５６】
前記ハイブリッド粒子が約100〜350 m2/gの比表面積を有する、請求項１５３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１５７】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約0.4〜1.2 cm3/gの比細孔容積を有する、請求項１５３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１５８】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約110 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１５３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１５９】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約105 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１５３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１６０】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約80 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１５３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１６１】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約50 m2/g未満のミクロ細孔表面積を有する、請求項１５３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１６２】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約50〜500Åの平均細孔直径を有する、請求項１５３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１６３】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約100〜300Åの平均細孔直径を有する、請求項１５３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１６４】
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１５３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１６５】
前記懸濁液が細孔形成剤をさらに含む、請求項１５３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１６６】
前記テトラアルコキシシランが、テトラメトキシシランおよびテトラエトキシシランからなる群より選択される、請求項１５３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１６７】
式ＳｉＯ２／（Ｒ２ｐＲ４ｑＳｉＯｔ）ｎまたはＳｉＯ２／［Ｒ６（Ｒ２ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎ（式中、Ｒ２およびＲ４は、独立してＣ１−Ｃ１８の脂肪族部分、スチリル部分、ビニル部分、プロパノール部分、または芳香族部分であり、Ｒ６は、２以上のケイ素原子を橋架けする置換または未置換のＣ１−Ｃ１８アルキレン部分、アルケニレン部分、アルキニレン部分、またはアリーレン部分であり、pおよびqは、０、１、または２であり、p＋q＝1または2という条件、およびp＋q＝１のときｔ＝１．５、p＋q＝２のときｔ＝１という条件を満たし；rは０または１であり、r＝0のときt = 1.5、およびr = 1のときt = 1という条件を満たし；mは２以上の整数であり、さらにnは0.03〜1の数である）を有する、請求項１５３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１６８】
前記多孔質ハイブリッド粒子が約100〜300Åの平均細孔直径を有する、請求項１６７に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１６９】
nが0.20〜0.5の数である、請求項１６７に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１７０】
nが0.1〜1の数である、請求項１６７に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１７１】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、該物質がクロマトグラフィーでの使用に適した流速において背圧を減少させるのに充分な複数のマクロ細孔を有する上記物質。
【請求項１７２】
前記マクロ細孔が、約 0.05μmを超える細孔直径を有する細孔である、請求項１７１に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１７３】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、前記モノリス状物質が、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組み合わせ物からなる群より選択される表面修飾剤によって表面修飾されている上記物質。
【請求項１７４】
前記モノリス状物質が、式Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ（式中、ＺはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１−Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノあるいはトリフルオロメタンスルホネートであり；ａおよびｂはそれぞれａ＋ｂ＝３を満たす０〜３の整数であり、Ｒ’はＣ１−Ｃ６の直鎖、環状、または分岐のアルキル基であり、Ｒは官能化基である）を有する表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項１７３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１７５】
前記モノリスがポリマーコーティング表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項１７２または１７４に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１７６】
Ｒ’が、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、t−ブチル、sec−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシル、およびシクロヘキシルからなる群より選択される、請求項１７４に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１７７】
前記官能化基Ｒが、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エステル、カチオン交換基あるいはアニオン交換基、または組み込まれた極性官能価を有するアルキル基あるいはアリール基からなる群より選択される、請求項１７４に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１７８】
前記官能化基ＲがＣ１−Ｃ３０のアルキル基である、請求項１７７に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１７９】
前記官能化基ＲがＣ１−Ｃ２０のアルキル基である、請求項１７７に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１８０】
前記表面修飾剤が、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルジメチルクロロシラン、オクタデシルジメチルクロロシラン、およびオクタデシルトリメトキシシランからなる群より選択される、請求項１７４に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１８１】
前記表面修飾剤が、オクチルトリクロロシランおよびオクタデシルトリクロロシランからなる群より選択される、請求項１８０に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１８２】
前記表面修飾剤がオクタデシルトリクロロシランである、請求項１８０に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１８３】
式ＳｉＯ２／（Ｒ２ｐＲ４ｑＳｉＯｔ）ｎまたはＳｉＯ２／［Ｒ６（Ｒ２ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎ（式中、Ｒ２およびＲ４は、独立してＣ１−Ｃ１８の脂肪族部分、スチリル部分、ビニル部分、プロパノール部分、または芳香族部分であり、Ｒ６は、２以上のケイ素原子を橋架けする置換または未置換のＣ１−Ｃ１８アルキレン部分、アルケニレン部分、アルキニレン部分、またはアリーレン部分であり、pおよびqは、０、１、または２であり、p＋q＝1または2という条件、およびp＋q＝１のときｔ＝１．５、p＋q＝２のときｔ＝１という条件を満たし；rは０または１であり、r＝0のときt = 1.5、およびr = 1のときt = 1という条件を満たし；mは２以上の整数であり、さらにnは0.03〜1の数である）を有する、請求項１７１または１７３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１８４】
nが0.1〜1の数である、請求項１８３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１８５】
ｎが０．２〜０．５の数である、請求項１８３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１８６】
前記ハイブリッドモノリス状物質の前記無機部分が、アルミナ、シリカ、酸化チタンあるいは酸化ジルコニウム、およびセラミック材料からなる群より選択される、請求項１７１または１７３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１８７】
前記ハイブリッドモノリス状物質の前記無機部分がシリカである、請求項１７１または１７３に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１８８】
前記モノリス状物質が、有機基表面修飾剤とシラノール基表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項１７１または１７４に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１８９】
前記モノリス状物質が、有機基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項１７１または１７４に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１９０】
前記モノリス状物質が、シラノール基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項１７１または１７４に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１９１】
前記モノリス状物質が、有機基表面修飾剤とシラノール基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項１７１または１７４に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１９２】
前記モノリス状物質が、シラノール基表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項１７１または１７４に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１９３】
前記モノリス状物質が、前記粒子の有機基と表面修飾剤との間の有機共有結合の形成を介して表面修飾されている、請求項１７１または１７４に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項１９４】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質の製造方法であって、
ａ）多孔質有機・無機モノリス状物質を形成させる工程、および
ｂ）前記多孔質モノリス状物質の細孔構造を修飾する工程
を含む上記方法。
【請求項１９５】
前記モノリス状物質が、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組み合わせ物からなる群より選択される表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項１９４に記載の方法。
【請求項１９６】
前記モノリスが、ポリマーコーティング表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項１９５に記載の方法。
【請求項１９７】
前記モノリス状物質が、有機基表面修飾剤とシラノール基表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項１９５に記載の方法。
【請求項１９８】
前記モノリス状物質が、有機基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項１９５に記載の方法。
【請求項１９９】
前記モノリス状物質が、シラノール基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項１９５に記載の方法。
【請求項２００】
前記モノリス状物質が、有機基表面修飾剤とシラノール基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項１９５に記載の方法。
【請求項２０１】
前記モノリス状物質が、シラノール基表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項１９５に記載の方法。
【請求項２０２】
前記モノリス状物質が、前記粒子の有機基と表面修飾剤との間の有機共有結合の形成を介して表面修飾されている、請求項１９５に記載の方法。
【請求項２０３】
前記モノリス状物質が、
ａ）ポリオルガノアルコキシシロキサンを製造するための、１以上のオルガノアルコキシシラン類とテトラアルコキシシランとの酸触媒が存在する混合物と１つの界面活性剤あるいは界面活性剤の組み合わせ物との水溶液を調製し；
ｂ）前記溶液をインキュベートし、連続しており、相互連結された細孔構造を有する３次元ゲルを生じさせ；
ｃ）制御されたｐＨおよび温度において前記ゲルをエージングし、固体のモノリス状物質を生じさせ；および
ｄ）前記モノリス状物質を高温にて塩基性水溶液によって洗浄することによって製造される、請求項１９４に記載の方法。
【請求項２０４】
前記モノリス状物質が、
ａ）ポリオルガノアルコキシシロキサンを製造するための、１以上のオルガノトリアルコキシシラン類とテトラアルコキシシランとの酸触媒が存在する混合物と１つの界面活性剤あるいは界面活性剤の組み合わせ物との水溶液を調製し；
ｂ）前記溶液をインキュベートし、連続しており、相互連結された細孔構造を有する３次元ゲルを生じさせ；
ｃ）制御されたｐＨおよび温度において前記ゲルをエージングし、固体のモノリス状物質を生じさせ；および
ｄ）前記モノリス状物質を高温にて塩基性水溶液によって洗浄することによって製造される、請求項１９４に記載の方法。
【請求項２０５】
前記１つの界面活性剤あるいは界面活性剤の組み合わせ物が、プルロニック（Pluronic）P-105、プルロニック（Pluronic）P-123、トリトン（Triton）405、トリトン（Triton）X-100、およびこれらのいかなる組み合わせ物からなる群より選択される、請求項２０３または２０４に記載の方法。
【請求項２０６】
前記モノリス状物質の前記細孔構造を、さらに水熱処理によって修飾し、水で洗浄し、次いで、溶媒を交換し、室温にて乾燥し、高温にて減圧乾燥する、請求項２０３に記載の方法。
【請求項２０７】
前記方法が前記多孔質モノリス状物質を表面修飾することをさらに含む、請求項１９４に記載の方法。
【請求項２０８】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質の製造方法であって、
ａ）多孔質有機・無機モノリス状物質を形成させる工程、
ｂ）前記多孔質モノリス状物質の細孔構造を修飾する工程、および
ｃ）前記多孔質モノリス状物質の前記表面を修飾する工程、ここで、前記モノリス状物質は、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組み合わせ物からなる群より選択される表面修飾剤によって表面修飾されている、
を含む上記方法。
【請求項２０９】
前記表面修飾工程が、前記多孔質モノリス状物質を式Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ（式中、ＺはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１−Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノあるいはトリフルオロメタンスルホネートであり；ａおよびｂはそれぞれａ＋ｂ＝３を満たす０〜３の整数であり、Ｒ’はＣ１−Ｃ６の直鎖、環状、または分岐のアルキル基であり、Ｒは官能化基である）を有する表面修飾剤によって表面修飾することを含む、請求項２０８に記載の方法。
【請求項２１０】
前記モノリスが、ポリマーコーティング表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項２０９に記載の方法。
【請求項２１１】
前記モノリス状物質が、有機基表面修飾剤とシラノール基表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項２０９に記載の方法。
【請求項２１２】
前記モノリス状物質が、有機基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項２０９に記載の方法。
【請求項２１３】
前記モノリス状物質が、シラノール基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項２０９に記載の方法。
【請求項２１４】
前記モノリス状物質が、有機基表面修飾剤とシラノール基表面修飾剤とポリマーコーティング表面修飾剤との組み合わせ物によって表面修飾されている、請求項２０９に記載の方法。
【請求項２１５】
前記モノリス状物質が、シラノール基表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項２０９に記載の方法。
【請求項２１６】
前記モノリス状物質が、前記粒子の有機基と表面修飾剤との間の有機共有結合の形成を介して表面修飾されている、請求項２０９に記載の方法。
【請求項２１７】
Ｒ’が、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、t−ブチル、sec−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシル、およびシクロヘキシルからなる群より選択される、請求項２０９に記載の方法。
【請求項２１８】
前記官能化基ＲがＣ１−Ｃ３０のアルキル基である、請求項２０９に記載の方法。
【請求項２１９】
前記官能化基ＲがＣ１−Ｃ２０のアルキル基である、請求項２０９に記載の方法。
【請求項２２０】
前記表面修飾剤が、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルジメチルクロロシラン、オクタデシルジメチルクロロシラン、およびオクタデシルトリメトキシシランからなる群より選択される、請求項２０９に記載の方法。
【請求項２２１】
前記表面修飾剤が、オクチルトリクロロシランおよびオクタデシルトリクロロシランからなる群より選択される、請求項２２０に記載の方法。
【請求項２２２】
前記表面修飾剤が、オクタデシルトリクロロシランである、請求項２２０に記載の方法。
【請求項２２３】
前記官能化基Ｒが、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エステル、カチオン交換基あるいはアニオン交換基、または組み込まれた極性官能価を有するアルキル基あるいはアリール基からなる群より選択される、請求項２０９に記載の方法。
【請求項２２４】
前記表面修飾操作で残留した遊離のシラノール基のすべてがエンドキャップされた、請求項２０７に記載の方法。
【請求項２２５】
前記オルガノトリアルコキシシランとテトラアルコキシシランとの前記モル比が約0.5：1〜0.2：1である、請求項２０３に記載の方法。
【請求項２２６】
前記オルガノトリアルコキシシランとテトラアルコキシシランとの前記モル比が約0.5：1〜0.2：1である、請求項２０４に記載の方法。
【請求項２２７】
前記テトラアルコキシシランが、式Ｓｉ（ＯＲ１）４（式中、Ｒ１はＣ１−Ｃ３のアルキル部分である）を有する、請求項２０３または２０４に記載の方法。
【請求項２２８】
前記テトラアルコキシシランが、テトラメトキシシランおよびテトラエトキシシランからなる群より選択される、請求項２０３または２０４に記載の方法。
【請求項２２９】
前記オルガノアルコキシシランが、式Ｒ２Ｓｉ（ＯＲ１）３またはＲ６［Ｓｉ（ＯＲ１）３］ｍ（式中、Ｒ２はＣ１−Ｃ１８の脂肪族部分、スチリル部分、ビニル部分、プロパノール部分、または芳香族部分、Ｒ１はＣ１−Ｃ４のアルキル部分、Ｒ６は２以上のケイ素原子を橋架けする、Ｃ１−Ｃ１８のアルキレン部分、アルケニレン部分、アルキニレン部分、またはアリーレン部分であり、mは２以上の整数である）を有する、請求項２０３に記載の方法。
【請求項２３０】
前記オルガノトリアルコキシシランが、式Ｒ２Ｓｉ（ＯＲ１）３（式中、Ｒ２はＣ１−Ｃ１８の脂肪族部分または芳香族部分であり、Ｒ１はＣ１−Ｃ４のアルキル部分である）を有する、請求項２０４に記載の方法。
【請求項２３１】
前記塩基性水溶液が水酸化アンモニウムである、請求項２０３または２０４に記載の方法。
【請求項２３２】
Ｒ２が、メチル、エチル、フェニル、ビニル、メタクリルオキシプロピル、またはスチリルエチルであり、Ｒ１がエチルである；または、Ｒ６が連結しているエチレン基であり、mは2、Ｒ１がエチルである、請求項２２９に記載の方法。
【請求項２３３】
前記多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質が、式ＳｉＯ２／（Ｒ２ｐＲ４ｑＳｉＯｔ）ｎまたはＳｉＯ２／［Ｒ６（Ｒ２ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎ（式中、Ｒ２およびＲ４は、独立してＣ１−Ｃ１８の脂肪族部分、スチリル部分、ビニル部分、プロパノール部分、または芳香族部分であり、Ｒ６は、２以上のケイ素原子を橋架けする置換または未置換のＣ１−Ｃ１８アルキレン部分、アルケニレン部分、アルキニレン部分、またはアリーレン部分であり、pおよびqは、０、１、または２であり、p＋q＝1または2という条件、およびp＋q＝１のときｔ＝１．５、p＋q＝２のときｔ＝１という条件を満たし；rは０または１であり、r＝0のときt = 1.5、およびr = 1のときt = 1という条件を満たし；mは２以上の整数であり、さらにnは0.03〜1の数である）を有する、請求項１９４に記載の方法。
【請求項２３４】
nが0.1〜1の数である、請求項２３３に記載の方法。
【請求項２３５】
nが0.20〜0.5の数である、請求項２３３に記載の方法。
【請求項２３６】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を含む分離装置であって、前記モノリス状物質が、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組み合わせ物からなる群より選択される表面修飾剤によって表面修飾されている上記装置。
【請求項２３７】
前記モノリス状物質が、式Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ（式中、ＺはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１−Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノあるいはトリフルオロメタンスルホネートであり；ａおよびｂはそれぞれａ＋ｂ＝３を満たす０〜３の整数であり、Ｒ’はＣ１−Ｃ６の直鎖、環状、または分岐のアルキル基であり、Ｒは官能化基である）を有する表面修飾剤によって表面修飾されている、請求項２３６に記載の方法。
【請求項２３８】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質の製造方法であって、
ａ）ポリオルガノアルコキシシロキサンを製造するための、１以上のオルガノアルコキシシラン類とテトラアルコキシシランとの酸触媒が存在する混合物と１つの界面活性剤あるいは界面活性剤の組み合わせ物との水溶液を調製し；
ｂ）前記溶液をインキュベートし、連続し相互連結された細孔構造を有する３次元ゲルを生じさせ；
ｃ）制御されたｐＨおよび温度において前記ゲルをエージングし、固体のモノリス状物質を生じさせ；および
ｄ）前記モノリス状物質を高温にて塩基性水溶液によって洗浄し、
ｅ）水熱処理により前記モノリス状物質の細孔構造を修飾し、
ｆ）前記モノリス状物質を水で洗浄し、次いで、溶媒交換し、さらに
ｇ）前記モノリス状物質を室温にて乾燥し、高温にて減圧乾燥することを含み、
これによって多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を製造する上記方法。
【請求項２３９】
前記溶媒がメタノールに交換される、請求項２３８に記載の方法。
【請求項２４０】
ａ）ポリオルガノアルコキシシロキサンを製造するための、１以上のオルガノトリアルコキシシラン類とテトラアルコキシシランとの酸触媒が存在する混合物と１つの界面活性剤あるいは界面活性剤の組み合わせ物との水溶液を調製し、
ｂ）前記溶液をインキュベートし、連続し相互連結された細孔構造を有する３次元ゲルを生じさせ、
ｃ）制御されたｐＨおよび温度において前記ゲルをエージングし、固体のモノリス状物質を生じさせ、
ｄ）前記モノリス状物質を高温にて塩基性水溶液によって洗浄し、
ｅ）水熱処理により前記モノリス状物質の細孔構造を修飾し、
ｆ）前記モノリス状物質を水で洗浄し、次いで、溶媒交換し、さらに
ｇ）前記モノリス状物質を室温にて乾燥し、高温にて減圧乾燥する方法によって製造される、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２４１】
前記溶媒が、メタノール、エタノール、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、またはヘキサンに交換され、前記高温が約70〜120℃である、請求項２４０に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２４２】
前記溶媒がメタノールであり、前記高温が約１００℃である、請求項２４１に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２４３】
前記オルガノアルコキシシランがメチルトリメトキシシランであり、前記テトラアルコキシシランがテトラメトキシシランである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２４４】
前記オルガノアルコキシシランが１，２−ビス−（トリメトキシシリル）エタンであり、前記テトラアルコキシシランがテトラメトキシシランである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２４５】
前記オルガノアルコキシシランがメタクリルオキシプロピルトリメトキシシランであり、前記テトラアルコキシシランがテトラメトキシシランである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２４６】
前記酸触媒が酢酸溶液である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２４７】
前記酸触媒が酢酸水溶液である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２４８】
前記酢酸が約0.1 mM〜500 mMである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２４９】
前記酢酸が約10 mM〜150 mMである、請求項２４６に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２５０】
前記酢酸が約50 mM〜120 mMである、請求項２４６に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２５１】
前記界面活性剤がプルロニック（Pluronic）P-105である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２５２】
前記界面活性剤がプルロニック（Pluronic）P-123である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２５３】
前記界面活性剤がトリトン（Triton）X-100である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２５４】
前記界面活性剤がトリトン（Triton）405である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２５５】
前記界面活性剤の濃度が約3重量%〜15重量%である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２５６】
前記界面活性剤の濃度が約７重量%〜１２重量%である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２５７】
前記界面活性剤の濃度が約８重量%〜１０重量%である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２５８】
オルガノアルコキシシランとテトラアルコキシシランの総濃度がほぼ＜5 g/mlである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２５９】
オルガノアルコキシシランとテトラアルコキシシランの総濃度がほぼ＜2 g/mlである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２６０】
オルガノアルコキシシランとテトラアルコキシシランの総濃度がほぼ＜1 g/mlである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２６１】
前記インキュベーションの温度が約90℃から前記溶液が物理的に凍る温度までである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２６２】
前記インキュベーションの温度が約20℃〜70℃である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２６３】
前記インキュベーションの温度が約35℃〜60℃である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２６４】
ゲルが約5時間〜10日間エージングされる、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２６５】
ゲルが約１０時間〜７日間エージングされる、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２６６】
ゲルが約２日間〜５日間エージングされる、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２６７】
ゲルが約２３のｐＨにてエージングされる、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２６８】
ゲルが約２０℃〜７０℃にてエージングされる、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２６９】
ゲルが約３５℃〜６０℃にてエージングされる、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２７０】
前記塩基性水溶液が水酸化アンモニウムである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２７１】
前記塩基性水溶液の前記濃度が約１０−５ N〜1 Nである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２７２】
前記塩基性水溶液の前記濃度が約１０−４ N〜０．５ Nである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２７３】
前記塩基性水溶液の前記濃度が約１０−３ N〜０．１ Nである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２７４】
洗浄における前記高温が約0℃〜80℃である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２７５】
洗浄における前記高温が約２０℃〜７０℃である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２７６】
洗浄における前記高温が約４０℃〜６０℃である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２７７】
前記洗浄時間が約1〜6日間である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２７８】
前記洗浄時間が約１．５〜４．５日間である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２７９】
前記洗浄時間が約２〜３日間である、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２８０】
前記水熱処理が約7. 0〜12.0のｐＨにおけるものである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２８１】
前記水熱処理が約７．３〜１１．０のｐＨにおけるものである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２８２】
前記水熱処理が約７．５〜１０．６のｐＨにおけるものである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２８３】
前記水熱処理が１１０℃〜１８０℃におけるものである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２８４】
前記水熱処理が１２０℃〜１６０℃におけるものである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２８５】
前記水熱処理が１３０℃〜１５５℃におけるものである、請求項２３８に記載のハイブリッドモノリス状物質。
【請求項２８６】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／［Ｃ２Ｈ４（ＳｉＯ１．５）２］０．２５を有する、連結された多孔質有機・無機ハイブリッド粒子前記ハイブリッド粒子を含んでなる、多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、前記ハイブリッド粒子がオクタデシルトリクロロシランによって表面修飾されており、前記表面修飾において残った遊離のシラノール基のすべてがクロロトリメチルシランによってエンドキャップされている上記物質。
【請求項２８７】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／［Ｃ２Ｈ４（ＳｉＯ１．５）２］０．２５を有する、ハイブリッドシリカの連結された多孔質ハイブリッド粒子を含んでなる多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、
ａ）ビス（トリエトキシシリル）エタンとテトラエトキシシランとのモル比が０．２５／１の混合物を0.1モラーの塩酸の存在下で予備重合して、ポリオルガノシロキサンを製造し；
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（ここで、前記懸濁液は界面活性剤トリトン（Triton）X-100をさらに含んでいる）を調製し、多孔質ハイブリッド粒子を製造するために前記懸濁液を水酸化アンモニウムの存在下でゲル化し；
ｃ）１５５℃、20時間、0.3 Mのトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン、9.80に調整されたpHにおける水熱処理によって、前記多孔質ハイブリッド粒子の細孔構造を修飾し；
ｄ）みけけの粒子直径を２μｍにし；
ｅ）1モラーの塩酸溶液で酸洗浄し；
ｆ）オクタデシルトリクロロシランでさらに表面修飾し、前記表面修飾において残留した遊離のシラノール基のすべてをクロロトリメチルシランでエンドキャップし；さらに
ｇ）前記多孔質ハイブリッド粒子を連結し、モノリス状物質を形成させる方法によって製造される上記物質。
【請求項２８８】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／［ＣＨ３ＳｉＯ１．５］０．５を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、
前記ハイブリッド物質がオクタデシルトリクロロシランによって表面修飾されており、前記表面修飾工程において残留した遊離のシラノール基のすべてがクロロトリメチルシランでエンドキャップされており、前記物質が、クロマトグラフィーでの使用に適した流速において背圧を減少させるのに充分な複数のマクロ細孔を有している上記物質。
【請求項２８９】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／［ＣＨ３ＳｉＯ１．５］０．５を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、
ａ）ポリオルガノアルコキシシロキサンを製造するための、メチルトリメトキシシランとテトラメトキシシランとの、０．０７モラーの酢酸溶液と界面活性剤であるプルロニック（Pluronic）P-105またはトリトン（Trition）X-100とを含む水溶液を調製し；
ａ）前記溶液を3日間、45℃にてインキュベートし、連続し相互連結された細孔構造を有する３次元的なゲルを生じさせ；
ｂ）前記ゲルを1モラーの水酸化アンモニウム中で60℃にて3日間エージングし、固体のモノリス状物質を生じさせ；
ｃ）前記モノリス状物質を水で洗浄し；
ｄ）155℃、20時間、0.1モラーのトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン中、８．０に調整されたpHにおいて水熱処理することによって、前記モノリス状物質の細孔構造を修飾し；
ｅ）前記モノリス状物質を水で洗浄し、次いで、溶媒を交換し；
ｆ）前記モノリス状物質を1モラーの塩酸で、24時間、98℃にて酸洗浄し；
ｇ）前記モノリス状物質を水で洗浄し、次いで、溶媒を交換し；
ｈ）前記モノリス状物質を室温乾燥にて乾燥し、８０℃にて減圧乾燥し；および
ｉ）オクタデシルトリクロロシランでさらに表面修飾して、前記表面修飾において残留した遊離のシラノール基のすべてがクロロトリメチルシランによってエンドキャップする方法によって製造される上記物質。
【請求項２９０】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／［Ｃ２Ｈ４（ＳｉＯ１．５）２］０．２５を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、
前記ハイブリッド物質がオクタデシルトリクロロシランによって表面修飾されており、前記表面修飾工程において残留した遊離のシラノール基のすべてがクロロトリメチルシランによってエンドキャップされ、さらに、前記物質が、クロマトグラフィーでの使用に適した流速において背圧を減少させるのに充分な複数のマクロ細孔を有する上記物質。
【請求項２９１】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／［Ｃ２Ｈ４（ＳｉＯ１．５）２］０．２５を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、
ａ）ポリオルガノアルコキシシロキサンを製造するための、１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタンとテトラメトキシシランとの、0.09モラーの酢酸溶液と界面活性剤であるプルロニック（Pluronic）P-123とを含む水溶液を調製し；
ｂ）前記溶液を2日間、45℃においてインキュベートし、連続した相互連結された細孔構造を有する３次元ゲルを生じさせ；
ｃ）前記ゲルを1モラーの水酸化アンモニウム中で60℃にて2日間エージングし、固体のモノリス状物質を生じさせ；
ｄ）前記モノリス状物質を水で洗浄し；
ｅ）155℃、24時間、0.1 Mのトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンで、１０．６に調整したpHにおいて水熱処理して、前記モノリス状物質の前記細孔構造を修飾し；
ｆ）前記モノリス状物質を水で洗浄し、次いで、溶媒を交換し；
ｇ）前記モノリス状物質を1モラーの塩酸で24時間、98℃で酸洗浄し；
ｈ）前記モノリス状物質を水で洗浄し、次いで、溶媒交換し；
ｉ）前記モノリス状物質を室温乾燥によって乾燥し、８０℃にて減圧乾燥し；さらに
ｊ）オクタデシルトリクロロシランでさらに表面修飾し、前記表面修飾において残留した遊離のシラノール基のすべてをクロロトリメチルシランでエンドキャップする方法によって製造される上記物質。
【請求項２９２】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／［ＨＯＣ３Ｈ６ＳｉＯ１．５］０．１５を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、
前記ハイブリッド物質がドデシルイソシアネート（dodecylsiocyante）によって表面修飾されており、前記物質が、クロマトグラフィーでの使用に適した流速において背圧を減少させるのに充分な複数のマクロ細孔を有している上記物質。
【請求項２９３】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／［ＨＯＣ３Ｈ６ＳｉＯ１．５］０．１５を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、
ａ）ポリオルガノアルコキシシロキサンを製造するための、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランとテトラメトキシシランとの、0.015モラーの酢酸溶液と界面活性剤であるトリトン（Triton）X-100またはトリトン（Triton）405とを含む水溶液を調製し；
ｂ）前記溶液を3日間、45℃でインキュベートし、連続して相互連結された細孔構造を有する、３次元的なゲルを生成させ；
ｃ）前記ゲルを１モラーの水酸化アンモニウム中で、60℃、3日間エージングし、固体のモノリス状物質を生成させ；
ｄ）前記モノリス状物質を水で洗浄し；
ｅ）155℃、24時間、0.1 Mのトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン中、１０．６に調整したpHにおいて水熱処理することによって、前記モノリス状物質の前記細孔構造を修飾し；
ｆ）前記モノリス状物質を水で洗浄し、次いで、溶媒を交換し；
ｇ）前記モノリス状物質を1モラーの塩酸で24時間、98℃にて酸洗浄し；
ｈ）前記モノリス状物質を水で洗浄し、次いで、溶媒を交換し；
ｉ）前記モノリス状物質を室温乾燥によって乾燥し、80℃において減圧乾燥し；さらに
ｊ）ドデシルイソシアネートでさらに表面修飾する方法によって製造される上記物質。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
［関連出願］
本出願は、2001年8月９日付け出願の米国特許出願第60/311,445号に対する優先権を請求、該米国特許出願の全開示内容（アトーニー書類番号ＷＣＺ−０２５−１）を参照により本明細書に含めるものとする。
［発明の背景］
液体クロマトグラフィー(LC)用の充填物質は、一般には2つのタイプ、すなわち有機物質(例えばポリジビニルベンゼン)とシリカで代表される無機物質とに分けられる。有機物質の多くは、強アルカリ性及び強酸性の移動相に対して化学的に安定であり、移動相のpHの選択において自由度が増す。しかしながら有機クロマトグラフィー物質を使用すると、一般には効率の低いカラムが得られ、特に、低分子量の検体の場合には分離性能が不十分となる。さらに、有機クロマトグラフィー物質の多くは、移動相の組成が変わると収縮や膨張を起こしたりする。さらに、有機クロマトグラフィー物質のほとんどは、代表的なクロマトグラフィー用シリカが示すような機械的強度を有していない。
【０００２】
主としてこうした制約のために、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)において最も広く使用されている物質はシリカである。殆どの通常用途では、有機官能基〔例えば、オクタデシル(C18)、オクチル(C8)、フェニル、アミノ、又はシアノなど〕で表面誘導体化されたシリカが使用される。HPLC用の固定相としてこれらの充填物質を使用すると、高い効率を有し、収縮や膨張の徴候を示さないカラムが得られる。
【０００３】
シリカは、その表面上にシラノール基が存在するのが特徴である。一般的な誘導体化プロセス(例えば、オクタデシルジメチルクロロシランとの反応)においては、表面シラノール基の少なくとも50%が未反応のまま残る。これらの残留シラノール基が、イオン交換メカニズム、水素結合メカニズム、及び双極子-双極子メカニズムによって塩基性検体や酸性検体と相互作用する。残留シラノール基は、ある種の検体に対する保持時間の増大、過剰なピークテーリング、及び不可逆的な吸着を含めた種々の問題を引き起こす。シリカをベースとするカラムがもつもう一つの欠点は、加水分解安定性に限界があるということである。第一に、シリカの誘導体化が不十分であると、アルカリ性条件下(一般にはpH>8.0)にて容易に溶解しうるむき出しのシリカ表面のパッチが残り、この結果クロマトグラフィーベッドの崩壊を引き起こすことがある。第二に、結合相が、移動相によって酸性条件下(一般にはpH<2.0)にて表面から剥がされてカラムから溶出されることがあり、このため、検体保持量の損失と表面シラノール基の濃度増大が引き起こされる。
【０００４】
シリカベース固定相における残留シラノール基の作用の問題と加水分解安定性の問題を解消するために、超高純度シリカを使用すること、炭化シリカ(carbonized silica)を使用すること、シリカの表面をポリマー物質で被覆すること、遊離のシラノール基を短鎖の試剤(例えばトリメチルシラン)で末端キャップすること、及びアミン等のサプレッサーを溶離液に加えることを含めた多くの方法が検討されている。これらのアプローチは、実際上、充分に満足できるものであることが実証されていない。
【０００５】
1つのアプローチが米国特許第4,017,528号に開示されている。該特許には、アルキル官能基をシリカの骨格構造と表面とにカッブリングさせる、という“ハイブリッド”シリカの製造法が記載されている。この‘528特許によれば、ハイブリッドシリカは2つの方法によって製造することができる。第1の方法では、テトラエトキシシラン(TEOS)とオルガノトリエトキシシラン(例えばアルキルトリエトキシシラン)との混合物を酸触媒の存在下で同時加水分解して、ポリオルガノエトキシシロキサン(POS)オリゴマー(例えばポリアルキルエトキシシロキサンオリゴマー)を含有する液体物質を形成させる。次いで、POSを水性媒体中に懸濁し、塩基触媒の存在下にてゲル化させて多孔質粒子にする。第2の方法では、懸濁液滴がオルガノトリエトキシシラン(例えばアルキルトリエトキシシラン)とポリエトキシシロキサン(PES)オリゴマーとの混合物であること、そして後者がTEOSの部分加水分解によって製造されること以外は、同様の方法によって多孔質粒子を製造する。
【０００６】
‘528ハイブリッド物質には幾つかの問題がある。第1に、これらのハイブリッド物質は多くのミクロ細孔(すなわち34Å未満の直径を有する細孔)を含有する。周知のように、このようなミクロ細孔は溶質の物質移動を阻害し、この結果、ピーク形状の悪化とバンドの広がりが起こる。
【０００７】
第2に、‘528ハイブリッド物質の細孔構造は、油状懸濁液滴中にエタノール(ゲル化プロセスの副生物)が存在するので形成される。細孔容積はPOSとPESの分子量によって制御される。POS又はPESの分子量が低くなるほど、ゲル化反応時においてより多くのエタノールが生成されるようになり、したがってより大きな細孔容積が得られる。しかしながら、ゲル化時に生成するエタノールの一部は、分割によって水性相中に拡散することができる。懸濁液滴中に生成するエタノールの量が多すぎれば、エタノールが分割されることで液滴の構造が崩壊し、このため球状粒子とは対照的な不規則形状粒子が形成される。したがって、‘528特許に記載の、ハイブリッド物質の細孔容積を制御する方策はとりわけ、約0.8cm3/gより大きい細孔容積をもつ高度に球状のハイブリッド粒子の製造に対しては特定の制約を受ける。当業界においてよく知られているように、不規則形状の物質は球状物質より充填するのが困難である。さらに周知のように、不規則形状物質を充填したカラムは一般に、同じサイズの球状物質を充填したカラムより充填ベッドの安定性が劣る。
【０００８】
第三に、‘528ハイブリッド物質は、不均質な粒子モルホロジーを有することを特徴とし、溶質分子に対する良くない物質移動特性を含めた望ましくないクロマトグラフィー特性を示す。これは、塩基触媒がPOS液滴の表面近くで速やかに反応し、これにより極めて小さな孔を有する“スキン付き(skinned)”層が形成される、というゲル化メカニズムの結果である。この外側層を通って液滴中心への触媒の拡散によって液滴の内部におけるさらなるゲル化が制限され、粒子中心と外側層との間の位置の関数として変化しうる骨格モルホロジー及びそれによる細孔形状〔例えば“シェル形状(shell shaped)”〕を有する粒子が生成する。
【０００９】
シリカ粒子とポリマー粒子に関するさらなる問題は、充填したベッドの安定性である。球状の粒子が充填されたクロマトグラフィーカラムはランダムな最密格子になり、粒子間の間隙がカラムのインレットからカラムのアウトレットにかけての連続的なネットワークを形成すると考えられる。このネットワークが充填されたベッドの間隙容積となり、この間隙容積が、液体が充填されたカラム中を通る際の導管となる。充填したベッドの安定性を最大にするには、粒子を強く充填しなければならず、そのため、間隙容積がカラムでは限定される。その結果、このように強く充填されたカラムによって、大きなカラム背圧（backpressures）が引き起こされてしまうが、このような大きなカラム背圧は好ましくない。さらに、これらのクロマトグラフィーカラムに関するベッドの安定性の問題は、粒子が再配列することから、現在でもよく観察されている。
【００１０】
充填したベッドの安定性の問題を克服するため、無機粒子、例えばシリカを主成分とする粒子を焼結または相互連結することによって、充填したベッドを安定化する研究を、いくつかのグループが報告している。焼結過程において、粒子はお互いに粒界で結合される。１つの方法では、あらかじめ準備しておいたオクタデシルシリカ粒子を、クロマトグラフィーカラム中においてその場（in situ）で調製されたゾルゲルマトリックスまたはポリマーマトリックス中に固定化する。他の方法では、シリカを主成分とするＣ−１８粒子を高温にて凝集させることが報告されている（M. T. Dulay, R. P.Kulkarni, R. N. Zare, Anal. Chem., 70 (1998) 5103； Xin, B.；Lee, M. L. Electrophoresis 1999, 20, 67; Q.Tang, B. Xin, M. L. Lee, J Chromatogr. A, 837 (1999) 35.；Q. Tang, N. Wu, M. L. Lee,J. Microcolumn Separations, 12 (2000) 6.；R. Asiaie, X. Huang, D. Farnan, Cs. Horvath,J Chromatogr. A, 806 (1998)251)。さらに、Ａｌキレート化合物によって表面修飾されたシリカ粒子を相互連結すること（S. Ueno, K. Muraoka, H. Yoshimatsu, A.Osaka, Y Miura, Journal-Ceramic Society Japan, 109 (2001) 210.）およびシリカ粒子をマイクロウェーブ焼結すること（A. Goldstein, R. Ruginets, Y. Geffen,J : of Mat. Sci. Letters, 16 (1997) 310）が報告されている。粒子を焼結または相互連結した上記のカラムの間隙の空隙率、すなわち、この方法によって得られたカラムの透過性は、従来の充填カラムと同等かそれ未満である。したがって、カラムの背圧は、従来の充填カラムと同等かそれより大きく、そのため、低背圧で高流量においてクロマトグラフィーによる効率的な分離を達成することができなかった。
【００１１】
充填したベッドの安定性と、低背圧かつ高流速における高効率な分離という複合的な問題を克服するため、クロマトグラフィーによる分離においてモノリス状物質を使用することをいくつかのグループが報告している。モノリス状物質は、連続的で相互連結された大きなマクロ細孔の空隙構造が特徴であり、マクロ細孔の大きさは、その骨格の大きさとは独立して、ベッドを不安定化することなく、変化させることができる。大きなマクロ細孔によって、抵抗が少ない状態で液体を直接流すことが可能になり、その結果、大きな流速でも極めて低い背圧にて液体を流すことが可能になる。
【００１２】
しかし、従来のモノリス状物質に関しては、いくつかの大きな問題点が存在する。有機モノリス状物質、例えば、ポリジビニルベンゼンを用いて作製したカラムは、一般に低効率であり、特に低分子量の分析対象に対して低効率である。有機モノリスは強アルカリおよび強酸の移動相に対し化学的に安定であるが、移動相中の有機溶媒の組成が限定される。というのは、有機ポリマーが収縮または膨張してしまい、これがモノリス状カラムの性能に悪影響を与えることがあるからである。例えば、モノリスが収縮すると、モノリスが壁と離れてしまい、そのため、溶離液がベッドをバイパスしてしまい、クロマトグラフィーの分解能が大きく低下してしまうからである。数多くの様々な組成およびプロセスの有機ポリマーのモノリスを調査したにもかかわらず、こういった問題に対する解決策は見つかっていない。
【００１３】
また、クロマトグラフィーカラムが、無機モノリス状物質、例えば、シリカから作製されている。無機シリカのモノリスは、収縮および膨張の兆候は示さず、有機ポリマーの対照と比べて高いクロマトグラフィー分離効率を示した。しかし、シリカモノリスには、シリカ粒子に関して上述したのと同じ大きな問題がある。つまり、表面を誘導体化した後に残っているシラノール基によって、リテンションが大きくなり、過度にテーリング（tailing）し、一部の検体が不可逆的に吸着しまい、さらに、アルカリ側のｐHにおいてシリカが分離してしまうといった問題が生じる。実際には、pHを変化させることは、クロマトグラフィーの選択性を調節する場合に最も効果的な手法であるため、分析対象（analyte）の効率、リテンション、および能力（capacity）を損なうことなく、モノリス状物質のクロマトグラフィー分離の使用をアルカリ側のｐH域まで拡大する必要があった。
【００１４】
ハイブリッドシリカモノリスは、残留シラノール基活性の問題と、シリカを主成分とするモノリス（このモノリスでは、アルキル官能基（alkyl functionality）が骨格構造とシリカ表面の双方に結合している）が加水分解に対して不安定であるという問題とを克服するための、解決策となりうる。いくつかの方法が米国特許第6,207,098号および日本特許出願第2,893,104号に記載されている。しかし、これらの特許に記載された方法によって製造される物質には、多孔質ゲルを形成させるための焼成工程が必要である。４００℃を越える温度においては、表面の多くの有機基が破壊され、未保護の表面が残ってしまう。さらに、４００℃を越えると、シラノール基が不可逆的に縮合し、より酸性のシラノール基が残ってしまる。その結果、一部の検出対象、特に、塩基性の検出対象について、リテンションが大きくなり、過度のテーリングが生じ、不可逆的な吸着が生じてしまう。また、この方法によって製造されたハイブリッドモノリスは無数のミクロ細孔（すなわち、ミクロ細孔とは、３４Å未満の直径を有する細孔である）があり、ミクロ細孔によって溶離物質移動が阻害され、ピーク形状が悪くなり、バンドがブロード化してしまうことが知られている。
【００１５】
他の方法として、米国特許第5,869,152号には、シリコンの少なくとも１部をアルキル部分と結合させたハイブリッドシリカが記載されている。しかし、この方法によって作製された物質は、本質的に、細孔の大きさが単一であり、逆相（RP）HPLC方式において、分析対象のリテンションを長くし、さらにロードできる分析対象の容量を大きくするのに充分なメソ細孔を有していない。
［発明の概要］
本発明は、クロマトグラフィーによる分離における、新規な多孔質有機・無機ハイブリッド物質、及びその使用、その製造方法、およびこのクロマトグラフィー物質をを含む分離装置に関する。したがって、ある観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を備えた多孔質有機・無機ハイブリッド物質である。
【００１６】
他の観点からは、本発明は、直径が約34Å未満の細孔が、該物質の比表面積の約110 m2/g未満〜約50 m2/g未満を構成する、多孔質有機・無機ハイブリッド物質に関する。
さらに他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質である。
【００１７】
さらに他の観点からは、本発明は、直径が約34Å未満の細孔が、該物質の比表面積の約110 m2/g未満〜約50 m2/g未満を構成する、多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質である。
【００１８】
他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する連結された多孔質有機・無機ハイブリッド粒子を含んでなる、多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質である。
【００１９】
他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する連結された多孔質有機・無機ハイブリッド粒子を含んでなる、多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、前記粒子が、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組み合わせ物からなる群より選択される表面修飾剤によって表面修飾されている上記物質である。
【００２０】
他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッド粒子を含んでなる、多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質の製造方法であって、
ａ）多孔質有機・無機ハイブリッド粒子を形成させる工程、
ｂ）前記多孔質ハイブリッド粒子の細孔構造を修飾する工程、および
ｃ）前記多孔質ハイブリッド粒子を連結してモノリス状物質を連結させる工程
を含む上記方法である。
【００２１】
他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッド粒子を含んでなる、多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質の製造方法であって、
a)多孔質有機・無機ハイブリッド粒子を形成させる工程、
b)前記多孔質ハイブリッド粒子の細孔構造を修飾する工程、
c)前記多孔質ハイブリッド粒子を表面修飾する工程、および
d)前記多孔質ハイブリッド粒子を連結してモノリス状物質を形成させる工程、ここで、前記粒子は、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組み合わせ物からなる群より選択される表面修飾剤によって表面修飾されている、
を含む上記方法である。
【００２２】
他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を含む分離装置である。
さらに他の観点からは、本発明は、多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を含む分離装置であであって、前記モノリス状物質が、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、連結された多孔質有機・無機ハイブリッド粒子を有し、さらに、前記粒子が、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組み合わせ物からなる群より選択される表面修飾剤によって表面修飾されている上記装置である。
【００２３】
他の観点からは、本発明は、耐用年数が改善されたクロマトグラフィー用カラムであって、
a) 多孔質有機・無機ハイブリッド物質のモノリス状物質を受け入れるための円筒形の内部構造を有するカラム、および
b) クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／（Ｒ２ｐＲ４ｑＳｉＯｔ）ｎまたはＳｉＯ２／［Ｒ６（Ｒ２ｒＳｉＯｔ）ｍ］ｎ（式中、Ｒ２およびＲ４は、独立してＣ１−Ｃ１８の脂肪族部分、スチリル部分、ビニル部分、プロパノール部分、または芳香族部分であり、Ｒ６は、２以上のケイ素原子を橋架けする置換または未置換のＣ１−Ｃ１８アルキレン部分、アルケニレン部分、アルキニレン部分、またはアリーレン部分であり、pおよびqは、０、１、または２であり、p＋q＝1または2という条件、およびp＋q＝１のときｔ＝１．５、p＋q＝２のときｔ＝１という条件を満たし；rは０または１であり、r＝0のときt = 1.5、およびr = 1のときt = 1という条件を満たし；mは２以上の整数であり、さらにnは0.03〜1の数である）を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を含んでなるクロマトグラフィーベッド、
を含む上記カラムである。
【００２４】
さらに他の観点からは、本発明は、耐用年数が改善されたクロマトグラフィー用カラムであって、
a) 多孔質有機・無機ハイブリッド物質のモノリス状物質を受け入れるための円筒形の内部構造を有するカラム、および
b) クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を含んでなるクロマトグラフィーベッドであって、前記モノリス状物質が、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組み合わせ物からなる群より選択される表面修飾剤によって表面修飾されている上記ベッド、
を含む上記カラムである。
【００２５】
さらに、１つの観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有するハイブリッドシリカの連結された多孔質粒子を含んでなる多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質の製造方法であって、
ａ）１以上のオルガノアルコキシシラン類とテトラアルコキシシランとの混合物を酸触媒の存在下で予備重合し、ポリオルガノアルコキシシロキサンを形成させる工程；
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（ここにおいて、前記懸濁液は、１つの界面活性剤または界面活性剤の組み合わせ物をさらに含む）を調製し、多孔質ハイブリッド粒子を作製するために塩基触媒の存在下でゲル化させる工程；
ｃ）水熱処理により前記多孔質ハイブリッド粒子の細孔構造を修飾する工程；および
ｄ）前記多孔質ハイブリッド粒子を連結し、モノリス状物質を形成させる工程、
を含み、これによって多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を製造する上記方法である。
【００２６】
他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有するハイブリッドシリカの連結された多孔質ハイブリッド粒子を含んでなる多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、
ａ）１以上のオルガノアルコキシシラン類とテトラアルコキシシランとの混合物を酸触媒の存在下で予備重合し、ポリオルガノアルコキシシロキサンを形成させ；
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（ここにおいて、前記懸濁液は、１つの界面活性剤または界面活性剤の組み合わせ物をさらに含む）を調製し、多孔質ハイブリッド粒子を作製するために塩基触媒の存在下でゲル化させ；
ｃ）水熱処理により前記多孔質ハイブリッド粒子の細孔構造を修飾し；および
ｄ）前記多孔質ハイブリッド粒子を連結し、モノリス状物質を形成させる方法によって製造された上記物質である。
【００２７】
他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、前記物質がクロマトグラフィーに適用できる流速において背圧を減少させるのに充分な複数のマクロ細孔を含む上記物質である。
【００２８】
さらに他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、前記モノリス状物質が、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組み合わせ物からなる群より選択される表面修飾剤によって表面修飾されている上記物質である。
【００２９】
別の観点において、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質の製造方法であって、
ａ）多孔質有機・無機モノリス状物質を形成させる工程、および
ｂ）前記多孔質モノリス状物質の細孔構造を修飾する工程
を含む上記方法である。
【００３０】
他の観点において、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質の製造方法であって、
ａ）多孔質有機・無機モノリス状物質を形成させる工程、
ｂ）前記多孔質モノリス状物質の細孔構造を修飾する工程、および
ｃ）前記多孔質モノリス状物質の前記表面を修飾する工程、
ここで、前記モノリス状物質は、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組み合わせ物からなる群より選択される表面修飾剤によって表面修飾されている、
を含む上記方法である。
【００３１】
他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を含む分離装置であって、前記モノリス状物質が、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、およびこれらの組み合わせ物からなる群より選択される表面修飾剤によって表面修飾されている上記装置である。
【００３２】
さらに、１つの観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質の製造方法であって、
ａ）ポリオルガノアルコキシシロキサンを製造するための、１以上のオルガノアルコキシシラン類とテトラアルコキシシランとの酸触媒が存在する混合物と１つの界面活性剤あるいは界面活性剤の組み合わせ物との水溶液を調製し；
ｂ）前記溶液をインキュベートし、連続し相互連結された細孔構造を有する３次元ゲルを生じさせ；
ｃ）制御されたｐＨおよび温度において前記ゲルをエージングし、固体のモノリス状物質を生じさせ；および
ｄ）前記モノリス状物質を高温にて塩基性水溶液によって洗浄し、
ｅ）水熱処理により前記モノリス状物質の細孔構造を修飾し、
ｆ）前記モノリス状物質を水で洗浄し、次いで、溶媒交換し、さらに
ｇ）前記モノリス状物質を室温にて乾燥し、高温にて減圧乾燥することを含み、
これによって多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を製造する上記方法である。
【００３３】
他の観点からは、本発明は、
ａ）ポリオルガノアルコキシシロキサンを製造するための、１以上のオルガノトリアルコキシシラン類とテトラアルコキシシランとの酸触媒が存在する混合物と１つの界面活性剤あるいは界面活性剤の組み合わせ物との水溶液を調製し、
ｂ）前記溶液をインキュベートし、連続し相互連結された細孔構造を有する３次元ゲルを生じさせ、
ｃ）制御されたｐＨおよび温度において前記ゲルをエージングし、固体のモノリス状物質を生じさせ、
ｄ）前記モノリス状物質を高温にて塩基性水溶液によって洗浄し、
ｅ）水熱処理により前記モノリス状物質の細孔構造を修飾し、
ｆ）前記モノリス状物質を水で洗浄し、次いで、溶媒交換し、さらに
ｇ）前記モノリス状物質を室温にて乾燥し、高温にて減圧乾燥する方法によって製造される、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質である。
【００３４】
他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／［Ｃ２Ｈ４（ＳｉＯ１．５）２］０．２５を有する、連結された多孔質有機・無機ハイブリッド粒子前記ハイブリッド粒子を含んでなる、多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、前記ハイブリッド粒子がオクタデシルトリクロロシランによって表面修飾されており、前記表面修飾において残った遊離のシラノール基のすべてがクロロトリメチルシランによってエンドキャップされている上記物質である。
【００３５】
他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／［Ｃ２Ｈ４（ＳｉＯ１．５）２］０．２５を有する、ハイブリッドシリカの連結された多孔質ハイブリッド粒子を含んでなる多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、
ａ）ビス（トリエトキシシリル）エタンとテトラエトキシシランとのモル比が０．２５／１の混合物を0.1モラーの塩酸の存在下で予備重合して、ポリオルガノシロキサンを製造し；
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（ここで、前記懸濁液は界面活性剤トリトン（Triton）X-100をさらに含んでいる）を調製し、多孔質ハイブリッド粒子を製造するために前記懸濁液を水酸化アンモニウムの存在下でゲル化し；
ｃ）１５５℃、20時間、0.3 Mのトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン、9.80に調整されたpHにおける水熱処理によって、前記多孔質ハイブリッド粒子の細孔構造を修飾し；
ｄ）みかけの粒子直径を２μｍにし；
ｅ）1モラーの塩酸溶液で酸洗浄し；
ｆ）オクタデシルトリクロロシランでさらに表面修飾し、前記表面修飾において残留した遊離のシラノール基のすべてをクロロトリメチルシランでエンドキャップし；さらに
ｇ）前記多孔質ハイブリッド粒子を連結し、モノリス状物質を形成させる方法によって製造される上記物質である。
【００３６】
他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／［ＣＨ３ＳｉＯ１．５］０．５を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、
前記ハイブリッド物質がオクタデシルトリクロロシランによって表面修飾されており、前記表面修飾工程において残留した遊離のシラノール基のすべてがクロロトリメチルシランでエンドキャップされており、前記物質が、クロマトグラフィーでの使用に適した流速において背圧を減少させるのに充分な複数のマクロ細孔を有している上記物質である。
【００３７】
他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／［ＣＨ３ＳｉＯ１．５］０．５を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、
ａ）ポリオルガノアルコキシシロキサンを製造するための、メチルトリメトキシシランとテトラメトキシシランとの、０．０７モラーの酢酸溶液と界面活性剤であるプルロニック（Pluronic）P-105またはトリトン（Trition）X-100とを含む水溶液を調製し；
ｂ）前記溶液を3日間、45℃にてインキュベートし、連続し相互連結された細孔構造を有する３次元的なゲルを生じさせ；
ｃ）前記ゲルを1モラーの水酸化アンモニウム中で60℃にて3日間エージングし、固体のモノリス状物質を生じさせ；
ｄ）前記モノリス状物質を水で洗浄し；
ｅ）155℃、20時間、0.1モラーのトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン中、８．０に調整されたpHにおいて水熱処理することによって、前記モノリス状物質の細孔構造を修飾し；
ｆ）前記モノリス状物質を水で洗浄し、次いで、溶媒を交換し；
ｇ）前記モノリス状物質を1モラーの塩酸で、24時間、98℃にて酸洗浄し；
ｈ）前記モノリス状物質を水で洗浄し、次いで、溶媒を交換し；
ｉ）前記モノリス状物質を室温乾燥にて乾燥し、８０℃にて減圧乾燥し；および
ｊ）オクタデシルトリクロロシランでさらに表面修飾して、前記表面修飾において残留した遊離のシラノール基のすべてがクロロトリメチルシランによってエンドキャップされる方法によって製造される上記物質である。
【００３８】
他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／［Ｃ２Ｈ４（ＳｉＯ１．５）２］０．２５を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、
前記ハイブリッド物質がオクタデシルトリクロロシランによって表面修飾されており、前記表面修飾工程において残留した遊離のシラノール基のすべてがクロロトリメチルシランによってエンドキャップされ、さらに、前記物質が、クロマトグラフィーでの使用に適した流速において背圧を減少させるのに充分な複数のマクロ細孔を有する上記物質である。
【００３９】
他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／［Ｃ２Ｈ４（ＳｉＯ１．５）２］０．２５を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、
ａ）ポリオルガノアルコキシシロキサンを製造するための、１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタンとテトラメトキシシランとの、0.09モラーの酢酸溶液と界面活性剤であるプルロニック（Pluronic）P-123とを含む水溶液を調製し；
ｂ）前記溶液を2日間、45℃においてインキュベートし、連続した相互連結された細孔構造を有する３次元ゲルを生じさせ；
ｃ）前記ゲルを1モラーの水酸化アンモニウム中で60℃にて2日間エージングし、固体のモノリス状物質を生じさせ；
ｄ）前記モノリス状物質を水で洗浄し；
ｅ）155℃、24時間、0.1 Mのトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンで、１０．６に調整したpHにおいて水熱処理して、前記モノリス状物質の前記細孔構造を修飾し；
ｆ）前記モノリス状物質を水で洗浄し、次いで、溶媒を交換し；
ｇ）前記モノリス状物質を1モラーの塩酸で24時間、98℃で酸洗浄し；
ｈ）前記モノリス状物質を水で洗浄し、次いで、溶媒交換し；
ｉ）前記モノリス状物質を室温乾燥によって乾燥し、８０℃にて減圧乾燥し；さらに
ｊ）オクタデシルトリクロロシランでさらに表面修飾し、前記表面修飾において残留した遊離のシラノール基のすべてをクロロトリメチルシランでエンドキャップする方法によって製造される上記物質である。
【００４０】
他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／［ＨＯＣ３Ｈ６ＳｉＯ１．５］０．１５を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、
前記ハイブリッド物質がドデシルイソシアネート（dodecylsiocyante）によって表面修飾されており、前記物質が、クロマトグラフィーでの使用に適した流速において背圧を減少させるのに充分な複数のマクロ細孔を有している上記物質である。
【００４１】
他の観点からは、本発明は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、式ＳｉＯ２／［ＨＯＣ３Ｈ６ＳｉＯ１．５］０．１５を有する多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質であって、
ａ）ポリオルガノアルコキシシロキサンを製造するため、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランとテトラメトキシシランと、0.015モラーの酢酸溶液存在下にて、界面活性剤であるトリトン（Triton）X-100またはトリトン（Triton）405とを含む水溶液を調製し；
ｂ）前記溶液を3日間、45℃でインキュベートし、相互連結された連続した細孔構造を有する３次元的なゲルを生成させ；
ｃ）前記ゲルを１モラーの水酸化アンモニウム中で、60℃、3日間エージングし、固体のモノリス状物質を生成させ；
ｄ）前記モノリス状物質を水で洗浄し；
ｅ）155℃、24時間、0.1 Mのトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン中、１０．６に調整したpHにおいて水熱処理することによって、前記モノリス状物質の前記細孔構造を修飾し；
ｆ）前記モノリス状物質を水で洗浄し、次いで、溶媒を交換し；
ｇ）前記モノリス状物質を1モラーの塩酸で24時間、98℃にて酸洗浄し；
ｈ）前記モノリス状物質を水で洗浄し、次いで、溶媒を交換し；
ｉ）前記モノリス状物質を室温乾燥によって乾燥し、80℃において減圧乾燥し；さらに
ｊ）ドデシルイソシアネートでさらに表面修飾する方法によって製造される上記物質である。
［発明の詳細な説明］
本発明は、下記の定義を参照することによってより詳細に理解されるであろう。
【００４２】
「モノリス」という用語は、１片のなかに（in a single piece）連続する相互連結された細孔構造を有する、多孔質の３次元物質を含むものとされる。モノリスは、例えば、前駆物質を所望の形状のモールド（型）に入れることにより製造することができる。モノリスという用語は、ベッド構造中に充填される個々の粒子の集合（それゆえ、最終製品には、個々の粒子が含まれている）とは異なるものである。
【００４３】
「連結する」および「連結された」という用語は、適当な化学的または物理的プロセスによって（例えば加熱など）複数の個々の成分が密着して１つの新しい成分を生じることとなった物質を記述するものである。連結されたという用語は、密接に物理的に近接している個々の粒子の集合体（それゆえ、最終製品には、個々の粒子が含まれており、例えば、ベッド構造である）とは異なることを意味する。
【００４４】
「インキュベーション」という用語は、有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を製造において前駆物質がゲル化し始める時間を記述するものである。
「マクロ細孔」という用語は、クロマトグラフィーに適用可能な流速において抵抗性を減少させた状態で物質へ直接液体を流すことを可能にする、物質の細孔を含むものとする。例えば、本発明のマクロ細孔には、約０．０５μｍを超える細孔直径を有する細孔、約０．０５μｍ〜約１００μｍの範囲の細孔直径を有する細孔、約０．１１μｍ〜約１００μｍの範囲の細孔直径を有する細孔、約０．５μｍ〜約３０μｍの範囲の細孔直径を有する細孔が含まれるが、これに限定されるものではない。
【００４５】
「クロマトグラフィーに適用可能な流速」とは、クロマトグラフィーの分野の当業者がプロマトグラフィープロセスにおいて使用する流速を含むものである。
「クロマトグラフィーを促進する細孔形状」という用語は、本明細書にて開示されている多孔質有機・無機ハイブリッド粒子の細孔構造の形状を含み、前記細孔構造の形状は、当該物質のクロマトグラフィー分離能力を高めることが見出されており、例えば当業界における他のクロマトグラフィー媒体とは異なる。例えば、ある形状を作製するか、選択するか、あるいは造り上げ、そして種々の特性及び/又はファクターを使用して、当該物質のクロマトグラフィー分離能力が、例えば、当業界において公知であるか又は従来から使用されている形状と比較して“高められた”かどうかを決定することができる。こうしたファクターの例としては、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(例えば、バンドの広がりの減少や、ピーク形状が良好であることによって示される)などがある。これらの特性は、当業界に公知の方法を使用して測定又は観察することができる。例えば、本発明の多孔質有機・無機ハイブリッド粒子のクロマトグラフィーを促進する細孔形状は、“インク瓶(ink bottle)”もしくは“貝殻形(shell shaped)”の細孔形状又はモルホロジー(どちらの細孔形状又はモルホロジーも望ましくない。なぜなら物質移動速度が減少し、従って分離効率が低下するからである)が存在しないことで従来技術の粒子とは区別される。
【００４６】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状は、ごくわずかな総数のミクロ細孔と充分な総数のメソ細孔とを含有するハイブリッド物質（例えば、粒子またはモノリス）において見出される。わずかな総数のミクロ細孔は、約34Å未満の直径の全細孔が物質の比表面積の約110m2/g未満を構成する場合に、ハイブリッド物質において達成される。このような低いミクロ細孔表面積を有するハイブリッド物質は、高い分離効率と良好な物質移動特性を含めたクロマトグラフィー性能の向上(chromatographic enhancements)をもたらす。ミクロ細孔表面積とは、34Å以下の直径を有する細孔の表面積であると定義され、BJH法を使用して、等温線の吸着レッグ(adsorption leg)からの多点窒素吸着分析によって測定される。
【００４７】
約35Å〜約500Å(好ましくは例えば約60Å〜約500Å、さらに好ましくは例えば約100Å〜約300Å)の全細孔が、物質の比表面積に関して、例えば35〜約750m2/g(好ましくは例えば約65〜550m2/g、さらに好ましくは例えば約100〜350m2/g)を構成する場合に、ハイブリッド物質において充分な総数のメソ細孔が達成される。
【００４８】
「多孔質有機・無機ハイブリッド粒子」あるいは「多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス」における「ハイブリッド」とは、有機官能基が内部または“骨格の”無機構造と、並びにハイブリッド物質表面と一体化している場合の無機ベース構造物を含む。ハイブリッド物質の無機部分は、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、又はセラミック物質であってよいが、好ましい実施態様においては、ハイブリッド物質の無機部分はシリカである。無機部分がシリカである場合の好ましい実施態様においては、“ハイブリッドシリカ”とは、式SiO2/(R2pR4qSiOt)n又はSiO2/[R6(R2rSiOt)m]n〔式中、R2とR4は独立的に、C1-C18脂肪族スチリル、ビニル、プロパノール、または芳香族部分(アルキル官能価（functionality）、アリール官能価、シアノ官能価、アミノ官能価、ヒドロキシル官能価、ジオール官能価、ニトロ官能価、エステル官能価、イオン交換官能価、又は組み込まれた極性官能価でさらに置換されていてもよい)であり；R6は、2つ以上のケイ素原子を橋架けしている、置換もしくは未置換のC1-C18アルキレン部分、C1-C18アルケニレン部分、C1-C18アルキニレン部分、又はC1-C18アリーレン部分であり；pとqは、p+q=1又は2であるという条件にて、そしてp+q=1のときt=1.5であって、p+q=2のときt=1であるという条件にて0、1、又は2であり；rは、r=0のときt=1.5であって、r=1のときt=1であるという条件にて0又は1であり；mは2以上の整数であり；nは0.03〜1(さらに好ましくは0.1〜1、さらに好ましくは0.2〜0.5)の数である〕を有する物質のことを意味している。R2は、官能化基Rでさらに置換されていてもよい。
【００４９】
“官能化基”という用語は、クロマトグラフィー固定相に特定のクロマトグラフィー官能性を付与する有機基を含み、例えばオクタデシル(C18)又はフェニルなどがある。例えば本明細書に開示されているような表面修飾剤中にはこのような官能化基が存在し、これらの官能化基は、例えば、誘導体化もしくはコーティングとそれに引き続く架橋によってベース物質に結合し、ベース物質に表面修飾剤の化学特性を付与する。ある実施態様においては、このような表面修飾剤は、式Za(R’)bSi-R〔式中、Zは、Cl、Br、I、C1-C5アルコキシ、ジアルキルアミノ(例えばジメチルアミノ)、又はトリフルオロメタンスルホネートであり；aとbはそれぞれ、a＋b=3という条件にて0〜3の整数であり；R’は、C1-C6の直鎖アルキル基、環状アルキル基、もしくは分岐鎖アルキル基であり；Rは官能化基である〕を有する。R’は、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、t-ブチル、sec-ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシル、又はシクロヘキシルであってよく、好ましいR’はメチルである。
【００５０】
本発明の多孔質有機・無機ハイブリッド粒子およびモノリス粒子はともに、有機基とシラノール基の両方を有し、これらの基は、表面修飾剤でさらに置換もしくは誘導体化されていてもよい。“表面修飾剤”は、一般には、クロマトグラフィー固定相に特定のクロマトグラフィー官能性を付与する有機基を含む。本明細書に開示されているような表面修飾剤が、例えば誘導体化もしくはコーティングとそれに引き続く架橋によってベース物質に結合し、ベース物質に表面修飾剤の化学特性を付与する。１つの態様においては、ハイブリッド物質の有機基は、表面修飾剤と反応して有機共有結合を形成する。本発明の表面修飾剤は、求核反応、求電子反応、付加環化反応、遊離ラジカル反応、カルベン反応、ナイトレン反応、及びカルボカチオン反応(carbocation reaction)(これらに限定されない)を含めた、有機・高分子化学においてよく知られている多くのメカニズムによって物質の有機基に対して有機共有結合を形成することができる。有機共有結合は、水素、ホウ素、炭素、窒素、酸素、ケイ素、リン、イオウ、及びハロゲン(これらに限定されない)を含めた、有機化学の通常の元素間の共有結合の形成を含むとものと定義される。なお、炭素-ケイ素結合と炭素-酸素-ケイ素結合は有機共有結合と定義するが、ケイ素-酸素-ケイ素結合は有機共有結合とは定義しない。一般には、多孔質有機・無機ハイブリッド粒子およびモノリス状物質は、有機基表面修飾剤、シラノール基表面修飾剤、ポリマーコーティング表面修飾剤、及び前記表面修飾剤の組み合わせ物によって表面修飾することができる。
【００５１】
例えば、シラノール基は、式Za(R’)bSi-R〔式中、Zは、Cl、Br、I、C1-C5アルコキシ、ジアルキルアミノ(例えばジメチルアミノ)、又はトリフルオロメタンスルホネートであり；aとbはそれぞれ、a＋b=3という条件にて0〜3の整数であり；R’は、C1-C6の直鎖アルキル基、環状アルキル基、もしくは分岐鎖アルキル基であり；Rは官能化基である〕を有する化合物で表面修飾することができる。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、又はシクロヘキシルであってよく、好ましいR’はメチルである。特定の実施態様においては、有機基を同様に官能化することができる。
【００５２】
官能化基Rは、アルキル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、カチオンもしくはアニオン交換基、又は組み込まれた極性官能基を含んでよい。適切なR官能化基の例としては、C1-C20アルキルを含めたC1-C30アルキル〔例えば、オクチル(C8)、オクタデシル(C18)、及びトリアコンチル(C30)〕；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基)；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)；及び組み込まれた極性官能基〔例えば、米国特許第5,374,755号(該特許を参照により本明細書に含める)に開示されているようなカルバメート官能価〕を有するアルキルもしくはアリール基；などがある。このような基としては、一般式
【００５３】
【化１】
2004538468.tif 000002
【００５４】
(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、qは0〜19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から選択され；そしてZ、R’、a、及びbは前記にて定義した通りである)で示される基がある。カルバメート官能価は、下記のような一般構造
【００５５】
【化２】
2004538468.tif 000003
【００５６】
(式中、R5は、例えばシクロアルキル、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、又はベンジルであってよい)を有するのが好ましい。R5は、オクチル、ドデシル、又はオクタデシルであるのが有利である。
【００５７】
好ましい実施態様においては、表面修飾剤はオルガノトリハロシラン(例えば、オクチルトリクロロシランやオクタデシルトリクロロシラン)であってよい。他の好ましい実施態様においては、表面修飾剤はハロポリオルガノシラン(例えば、オクチルジメチルクロロシランやオクタデシルジメチルクロロシラン)であってよい。ある実施態様においては、表面修飾剤はオクタデシルトリメトキシシランである。
【００５８】
他の実施態様においては、ハイブリッド物質の有機基とシラノール基の両方が表面修飾もしくは誘導体化される。他の実施態様においては、ハイブリッド物質がポリマーでのコーティングによって表面修飾される。
【００５９】
“脂肪族群(aliphatic group)”という用語は、直鎖又は分岐鎖(一般には1〜22の炭素原子を有する)を有することを特徴とする有機化合物を含む。脂肪族基(aliphatic groups)としては、アルキル基、アルケニル基、及びアルキニル基がある。複雑な構造に対しては、鎖を分岐もしくは架橋させることができる。アルキル基としては、直鎖アルキル基及び分岐鎖アルキル基を含めた、1つ以上の炭素原子を有する飽和炭化水素がある。このような炭化水素部分は、1つ以上の炭素が、例えばハロゲン基、ヒドロキシル基、チオール基、アミノ基、アルコキシ基、アルキルカルボキシ基、アルキルチオ基、又はニトロ基で置換されていてもよい。炭素の数を特に明記しない限り、本明細書で使用している“低級脂肪族の”とは、上記の脂肪族基(例えば低級アルキル、低級アルケニル、低級アルキニル)(但し、1〜6個の炭素原子を有する)を意味している。このような低級脂肪族基(例えば低級アルキル基)の代表的なものは、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、2-クロロプロピル、n-ブチル、sec-ブチル、2-アミノブチル、イソブチル、tert-ブチル、及び3-チオペンチルなどである。本明細書で使用している“ニトロ”とはNO2を意味しており；“ハロゲン”とは-F、-Cl、-Br、又はIを意味しており；“チオール”とはSHを意味しており；“ヒドロキシル”とは-OHを意味している。本明細書で使用している“アルキルアミノ”とは、アミノ基が結合した状態の上記アルキル基を意味している。適切なアルキルアミノ基としては、1〜約12個の炭素原子(好ましくは1〜約6個の炭素原子)を有する基がある。“アルキルチオ”とは、スルフヒドリル基（sulfhydryl）が結合した状態の上記アルキル基を表わしている。適切なアルキルチオ基としては、1〜約12個の炭素原子(好ましくは1〜約6個の炭素原子)を有する基がある。本明細書で使用している“アルキルカルボキシル”とは、カルボキシル基が結合した状態の上記アルキル基を意味している。本明細書で使用している“アルコキシ”とは、酸素原子が結合した状態の上記アルキル基を意味している。代表的なアルコキシ基としては、1〜約12個の炭素原子(好ましくは1〜約6個の炭素原子)を有する基(例えばメトキシ、エトキシ、プロポキシ、及びtert-ブトキシ等)がある。“アルケニル”及び“アルキニル”とは、それぞれ少なくとも1つの二重結合又は三重結合を有する、アルキルと類似の不飽和脂肪族基を表わしている。適切なアルケニル基及びアルキニル基としては、2〜約12個の炭素原子(好ましくは1〜約6個の炭素原子)を有する基がある。
【００６０】
“脂環式基”は、3個以上の炭素原子の閉環構造体を含む。脂環式基としては、飽和環状炭化水素であるシクロパラフィン又はナフテン、2つ以上の二重結合を有する不飽和のシクロオレフィン、及び三重結合を有するシクロアセチレンがある。脂環式基は芳香族基を含まない。シクロパラフィンの例としては、シクロプロパン、シクロヘキサン、及びシクロペンタンなどがある。シクロオレフィンの例としては、シクロペンタジエンやシクロオクタテトラエンなどがある。脂環式基としてはさらに、縮合環構造体や置換脂環式基(例えば、アルキル置換された脂環式基)がある。脂環式化合物の場合、こ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、低級アルキルアミノ、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、-CF3、又は-CN等を含んでよい。
【００６１】
“複素環基”という用語は、環中の原子の1つ以上が炭素以外の元素(例えば窒素、イオウ、又は酸素)であるような閉環構造体を含む。複素環基は飽和であっても不飽和であってもよく、またピロールやフラン等の複素環基は芳香族性を有することがある。複素環基は、キノリンやイソキノリン等の縮合環構造体を含む。複素環基の他の例としては、ピリジン基やプリン基等がある。複素環基はさらに、1つ以上の構成元素が、例えばハロゲン、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルコキシ、低級アルキルチオ、低級アルキルアミノ、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、-CF3、又は-CN等で置換されていてもよい。適切なヘテロ芳香族基及びヘテロ脂環式基は一般に、環1つ当たり3〜約8員で構成されていて、1つ以上のN原子、O原子、もしくはS原子を含んだ1つ〜3つの別個の環又は縮合環を有しており、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、遊離ル、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がある。
【００６２】
“芳香族基”という用語は、1つ以上の環を有する不飽和の環状炭化水素を含む。芳香族基は、0〜4個のヘテロ原子を含んでいてもよい5員及び6員の単環基を含み、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、及びピリミジンなどがある。芳香環は、1つ以上の環位置が、例えばハロゲン、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルコキシ、低級アルキルチオ、低級アルキルアミノ、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、-CF3、又は-CN等で置換されていてもよい。
【００６３】
“アルキル”という用語は、直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、シクロアルキル(脂環式)基、アルキル置換されたシクロアルキル基、及びシクロアルキル置換されたアルキル基を含めた飽和脂肪族基を含む。特定の実施態様においては、直鎖アルキルもしくは分岐鎖アルキルがその主鎖中に30個以下の炭素原子を有する(例えば、直鎖の場合はC1-C30、又は分岐鎖の場合はC3-C30)。特定の実施態様においては、直鎖もしくは分岐鎖アルキルが主鎖中に20個以下の炭素原子を有し(例えば、直鎖の場合はC1-C20、又は分岐鎖の場合はC3-C20)、そしてさらに好ましくは18個以下の炭素原子を有する。同様に、好ましいシクロアルキルは環構造中に4〜10個の炭素原子を有し、さらに好ましくは環構造中に4〜7個の炭素原子を有する。“低級アルキル”とは、鎖中に1〜6個の炭素を有するアルキル基、及び環構造中に3〜6個の炭素を有するシクロアルキル基を表わしている。
【００６４】
さらに、本明細書と特許請求の範囲の全体にわたって使用している“アルキル”(“低級アルキル”も含めて)は、“未置換アルキル”と“置換アルキル”の両方を含み、後者は、炭化水素主鎖の1つ以上の炭素上の水素に置き換わった置換基を有するアルキル部分を表わしている。このような置換基は、例えば、ハロゲン、ヒドロキシル、アルキルカルボニルオキシ、アリールカルボニルオキシ、アルコキシカルボニルオキシ、アリールオキシカルボニルオキシ、カルボキシレート、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アミノカルボニル、アルキルチオカルボニル、アルコキシル、ホスフェート、ホスホナート、ホスフィナート、シアノ、アミノ(アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリールアミノ、ジアリールアミノ、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、イミノ、スルフヒドリル、アルキルチオ、アリールチオ、チオカルボキシレート、スルフェート、スルホナート、スルファモイル、スルホンアミド、ニトロ、トリフルオロメチル、シアノ、アジド、ヘテロサイクリル、アラルキル、又は芳香族もしくはヘテロ芳香族部分を含んでよい。当業者には周知のことであるが、炭化水素鎖上の置換部分自体が、必要に応じて置換されていてもよい。シクロアルキル基がさらに、例えば上記の置換基で置換されていてもよい。“アラルキル”部分は、アリール(例えば、1〜3個の別個の環もしくは縮合環と、6〜約18個の環炭素原子を有するアリール)で置換されたアルキル〔例えばフェニルメチル(ベンジル)〕である。
【００６５】
“アリール”という用語は、0〜4個のヘテロ原子を含んでよい5員及び6員の単環芳香族基を含み、例えば、置換もしくは未置換のベンゼン、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジン、及びピリミジン等がある。アリール基はさらに、縮合多環式芳香族基(例えばナフチル、キノリル、及びインドリル等)を含む。芳香環は、1つ以上の環位置が、例えばアルキル基に関して前記したような置換基で置換されていてもよい。適切なアリール基としては、置換及び未置換のフェニル基がある。本明細書で使用している“アリールオキシ”とは、酸素原子が結合している状態の、前記したようなアリール基を意味している。本明細書で使用している“アラルコキシ”とは、酸素原子が結合している状態の、前記したようなアラルキル基を意味している。適切なアラルコキシ基は、1〜3個の別個の環もしくは縮合環と、6〜約18個の環炭素原子を有する(例えばO-ベンジル)。
【００６６】
本明細書で使用している“アミノ”とは、式-NRaRb(式中、RaとRbは互いに独立的に、水素、アルキル、アリール、又はヘテロサイクリルであるか、あるいはRaとRbは、それらが結合している窒素原子と一緒になって3〜8個の原子を環中に有する環状部分を形成する)で示される置換もしくは未置換部分を表わしている。したがって“アミノ”という用語は、特に明記しない限り、環状アミノ部分(例えば、ピペリジニル基やピロリジニル基など)を含む。“アミノ置換アミノ基”とは、RaとRbの少なくとも一方がさらにアミノ基で置換されているアミノ基を表わしている。
【００６７】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する本発明の多孔質有機・無機ハイブリッド物質は一般に、約50〜800m2/g(好ましくは約75〜600m2/g、さらに好ましくは約100〜350m2/g)の比表面積(N2吸着分析によって測定)を有する。本発明の多孔質有機・無機ハイブリッド物質の比細孔容積は、一般には約0.25〜1.5cm3/gであり、好ましくは約0.4〜1.2cm3/gであり、さらに好ましくは約0.5〜1.0cm3/gである。クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する本発明の多孔質有機・無機ハイブリッド物質は、一般には約50〜500Åの平均細孔直径を有し、好ましくは約60〜500Åの平均細孔直径を有し、さらに好ましくは約100〜300Åの平均細孔直径を有する。ミクロ細孔の表面積は約110m2/g未満であり、好ましくは約105m2/g未満であり、さらに好ましくは約80m2/g未満であり、さらに好ましくは約50m2/g未満である。
【００６８】
クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有する多孔質有機・無機ハイブリッド物質は、後述するように、また実施例に示す特定の例におけるように製造することができる。ハイブリッドシリカの多孔質球状粒子は、ある実施態様においては、複数工程プロセスによって製造することができる。第1の工程においては、1種以上のオルガノアルコキシシラン(例えばメチルトリエトキシシラン)とテトラアルコキシシラン(例えばテトラエトキシシラン(TEOS))とを、酸触媒の存在下で２種以上の成分の混合物を同時加水分解させることによって予備重合してポリオルガノアルコキシシロキサン(POS)(例えばポリアルキルアルコキシシロキサン)を形成させる。第2の工程においては、界面活性剤又は界面活性剤の組み合わせ物の存在下にてPOSを水性媒体中に懸濁し、塩基触媒を使用してゲル化させてハイブリッドシリカの多孔質球状粒子にする。第3の工程においては、後述のように、ハイブリッドシリカ粒子の細孔構造を水熱処理によって変性し、特定の目的それ自体に対して使用できるか、あるいはさらに処理するのが望ましい中間のハイブリッドシリカ生成物を得る。該プロセスの上記3つの工程により、粒子の球形度、モルホロジー、細孔容積、及び細孔サイズに関して、従来技術に記載の制御よりはるかに良好な制御が可能となり、それによって、クロマトグラフィーを促進する細孔形状が提供される。
【００６９】
本発明の1つの実施態様においては、ハイブリッドシリカの表面有機基を、粒子の有機基と変性剤との間の有機共有結合の形成によって、その後の工程において誘導体化する。これとは別に、ハイブリッドシリカの表面シラノール基を、例えばオルガノトリハロシラン(例えばオクタデシルトリクロロシラン)もしくはハロポリオルガノシラン(例えば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ってシロキサン官能基に誘導体化する。これとは別に、ハイブリッドシリカの表面有機基と表面シラノール基の両方を誘導体化もしくは変性する。次いで、このようにして得られる物質の表面を、ゲル化時に組み込まれる有機基(例えばアルキル)、及び誘導体化プロセス時に加えられる有機基で覆う。有機基全体による表面被覆面積は、従来のシリカベース充填物質の場合より大きく、したがってハイブリッドシリカにおける残存シラノール基の表面濃度はより低くなる。こうして得られる物質(LC用の固定相として使用される)は、シリカベースの充填物質より、塩基性検体に対して優れたピーク形状を、そしてアルカリ性移動相に対して良好な安定性を示す。
【００７０】
予備重合工程が2種以上の成分の混合物を酸触媒の存在下で同時加水分解することを含む場合、オルガノアルコキシシラン(例えばオルガノトリアルコキシシラン)の含量を変えることができる(例えば、テトラアルコキシシラン1モル当たり約0.03〜約1.0モル、あるいはさらに好ましくは、テトラアルコキシシラン1モル当たり約0.2〜約0.5モル)。加水分解のために使用する水の量を変えることができる(例えば、シラン1モル当たり1.10〜1.35モル)。シランと水とエタノールとの混合物を均一溶液の形態にて攪拌し、アルゴン流れの下で加熱環流する。予備重合してポリオルガノアルコキシシロキサン(POS)(例えばポリアルキルアルコキシシロキサン)を形成するに足る時間にわたって環流した後、溶媒と副生物(主としてエタノール)を反応混合物から留去する。その後、残留物を高温(例えば120〜140℃)にてアルゴン雰囲気下で所定時間(例えば1.5〜16時間)加熱する。残留物を減圧下(例えば10-2〜10-3トル)にてこの温度でさらに1〜3時間加熱して、揮発性の化学種を除去する。
【００７１】
第2の工程においては、水とエタノールを含有する溶液中にPOSを55℃で攪拌することにより懸濁して微細ビーズにする。溶液中におけるエタノールの容積パーセントを10%から20%に変える。トリトンX-100やトリトンX-45等のノニオン界面活性剤を懸濁液中に懸濁剤として加える。これとは別に、トリトンX-45と低レベルのドデシル硫酸ナトリウム(SDS)もしくはトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンラウリル硫酸塩(TDS)との混合物を懸濁液中に懸濁剤として加える。界面活性剤(例えばアルキルフェノキシポリエトキシエタノール)は、POSビーズと水性相との間の疎水性/親水性界面のほうに配向してPOSビーズを安定化させることができると考えられる。界面活性剤はさらに、親水性基によって、ゲル化工程時にPOSビーズの表面上の水と塩基触媒の濃度を増大させると考えられ、これにより表面から中心へのPOSビーズのゲル化が誘発される。POSビーズの表面構造を調整するための界面活性剤を使用することにより、ゲル化プロセスの全体にわたってPOSビーズの形状が安定化され、また不規則な形状(例えば“貝殻形”)と不均一なモルホロジーを有する粒子の形成が最小限に抑えられるか又は抑制される。
【００７２】
POS単独の代わりに、POSとトルエンを含有する溶液を水性相中に懸濁することもできる。トルエンは水性相に対して不溶性であり、ゲル化工程時にPOSビーズ中に残存し、細孔形成剤として機能する。POS/トルエン溶液中のトルエンの相対量を調節することによって、最終的に得られるハイブリッドシリカの細孔容積をより正確に制御することができる。これにより、大きな細孔容積(例えば0.8〜1.2cm3/g)を有するハイブリッドシリカ粒子の製造が可能となる。
【００７３】
55℃にて攪拌のPOS懸濁液中に塩基性触媒(例えば水酸化アンモニウム)を加えることによってゲル化工程が開始される。次いで、反応混合物を同温度で攪拌して反応を完全に進行させる。水酸化アンモニウムが好ましいのは、水酸化ナトリウム等の塩基は望ましくないカチオンの発生源となるからであり、また水酸化アンモニウムは洗浄工程において除去するのがより簡単だからである。このようにして得られるハイブリッドシリカを濾過し、アンモニウムイオンを含有しない水とメタノールで洗浄し、次いで乾燥した。
【００７４】
1つの実施態様においては、作製したままのハイブリッド物質の細孔構造を水熱処理によって変性する。水熱処理は細孔の直径だけでなく細孔の開口も大きくする〔窒素(N2)吸着分析により確認〕。水熱処理は、作製したままのハイブリッド物質と有機塩基の水溶液とを含有するスラリーを調製し、このスラリーをオートクレーブ中にて高温(例えば約143〜168℃)で約6〜28時間加熱することによって行う。スラリーのpHは、濃酢酸を使用して約8.0〜10.7の範囲に調節することができる。スラリーの濃度は、塩基溶液の5〜10ml当たりハイブリッド物質1gという範囲である。このようにして処理したハイブリッド物質を濾過し、濾液のpHが約7に達するまで水で洗浄し、アセトンで洗浄し、減圧にて約100℃で約16時間乾燥する。こうして得られるハイブリッド物質は、約100〜300Åの範囲の平均細孔直径を示す。水熱処理したハイブリッド物質の表面は、本発明に記載の水熱処理によって変性されていないハイブリッド物質の表面の場合と類似の仕方で変性することができる。
【００７５】
さらに、水熱処理したハイブリッドシリカの表面は有機基を含有し、これらの有機基は、ハイブリッド物質の有機基に対して反応性の試剤と反応させることによって誘導体化することができる。例えば、この物質上のビニル基と種々のオレフィン反応性試剤〔例えば、臭素(Br2)、水素(H2)、遊離ラジカル、生長しつつあるポリマーラジカル中心、及びジエンなど〕とを反応させることができる。他の例においては、ハイブリッド物質上のヒドロキシル基と種々のアルコール反応性試剤(例えば、イソシアネート、カルボン酸、カルボン酸塩化物、及び後述のような反応性オルガノシラン)とを反応させることができる。このタイプの反応は文献にてよく知られている(例えば、March，J.“Advanced Organic Chemistry”第３版，Wiley，New York，1985；Odian，G．“The Principles of Polymerization”第２版，Wiley，New York，1981；を参照、これらの文献の内容を参照により本明細書に含める)。
【００７６】
水熱処理したハイブリッドシリカの表面はさらにシラノール基を含有し、これらのシラノール基は、反応性のオルガノシランと反応させることによって誘導体化することができる。ハイブリッドシリカの表面誘導体化は、標準的な方法に従って(例えば、有機溶媒中にて環流条件で、オクタデシルトリクロロシラン又は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って)行う。この反応に対しては、一般にはトルエン等の有機溶媒が使用される。反応を触媒するよう、ピリジンやイミダゾール等の有機塩基を反応混合物に加える。次いでこの反応の生成物を水、トルエン、及びアセトンで洗浄し、減圧下にて約80〜100℃で約16時間乾燥する。得られるハイブリッドシリカと短鎖のシラン(例えばトリメチルクロロシラン)とを上記した類似の方法を使用することによって反応させて、残留しているシラノール基を末端キャップすることができる。
【００７７】
さらに一般的には、ハイブリッドシリカ物質の表面は、表面修飾剤〔例えばZa(R’)bSi-R(式中、Zは、Cl、Br、I、C1-C5アルコキシ、ジアルキルアミノ(例えばジメチルアミノ)、又はトリフルオロメタンスルホネートであり；aとbはそれぞれ、a＋b=3という条件にて0〜3の整数であり；R’は、C1-C6の直鎖アルキル基、環状アルキル基、もしくは分岐鎖アルキル基であり；Rは官能化基である)〕を使用して、表面修飾することができる。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、又はシクロヘキシルであってよく、好ましいR’はメチルである。
【００７８】
官能化基Rは、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シアノ基、アミノ基、ジオール基、ニトロ基、カチオン交換基、アニオン交換基、又は組み込まれた極性官能価を有するアルキル基もしくはアリール基を含んでよい。適切なR官能化基の例としては、C1-C20を含めたC1-C30〔例えばオクチル(C8)、オクタデシル(C18)、及びトリアコンチル(C30)〕；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)；及び組み込まれた極性官能価〔例えば、米国特許第5,374,755号(該特許の開示内容を参照により本明細書に含める)に開示されているような、及び前記したようなカルバメート官能価)を有するアルキル基もしくはアリール基〕；などがある。好ましい実施態様においては、表面修飾剤は、オクチルトリクロロシランやオクタデシルトリクロロシラン等のオルガノトリハロシランであってよい。他の好ましい実施態様においては、表面修飾剤は、オクチルジメチルクロロシランやオクタデシルジメチルクロロシラン等のハロポリオルガノシランであってよい。Rは、オクチル又はオクタデシルであるのが有利である。
【００７９】
本発明のハイブリッドシリカ物質の表面をポリマーによるコーティングにより表面修飾してもよい。ポリマーコーティングは文献にて公知であり、一般には、支持体へのポリマー層の化学結合を起こすことなく、表面上に物理吸着したモノマーの重合もしくは重縮合によって(タイプI)、支持体へのポリマー層の化学結合を起こして、表面上に物理吸着したモノマーの重合もしくは重縮合によって(タイプII)、物理吸着したプレポリマーの支持体への固定化によって(タイプIII)、及び予備合成されたポリマーの支持体表面への化学吸着によって(タイプIV)供給することができる〔例えば、Hanson et al., J.Chromat.A656(1993)369-380を参照(該文献の内容を参照により本明細書に含める)〕。前述したように、ポリマーによるハイブリッド物質の被覆は、本発明において記載の種々の表面修飾と組み合わせて行うことができる。好ましい実施態様において、Sylgard（登録商標）をポリマーとして使用することができる。
【００８０】
他の態様において、本発明は多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質である。本発明のハイブリッドモノリス状物質は、本発明の有機・無機ハイブリッド粒子を連結させることにより間接的に製造することができ、また、無機および有機前駆物質から直接的に製造することもできる。本発明の新規な方法のため、本発明のハイブリッドモノリス物質は、クロマトグラフィーを促進する細孔形状を有し、有機基によって大きく表面被覆されている。さらに、シリカ骨格に有機部分を組み込むことにより、本発明のハイブリッド粒子に見られるようなハイブリッドモノリス物質の疎水的な性質に、アルカリに対する極めて向上された安定性を付与することができる。
【００８１】
多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス物質は以下のように製造することができ、さらに実施例において説明する具体例のように製造することができる。好ましい実施態様において、上述の方法によって製造された本発明のハイブリッドシリカの多孔質球状粒子を、さらに修飾することなく使用することができる。これらのハイブリッド粒子を、第２の材料（例えば、未結合のシリカなど）と混合し、容器（例えば、カラム）に充填することができる。充填が終了したら、混合物を連結させ（例えば、焼結させる）、その後、洗浄工程によって第２の材料を除去する。得られたモノリス状物質をさらに処理し（例えば、溶媒で洗浄する）、ハイブリッドモノリス状物質を得る。
【００８２】
また、本発明のモノリス物質を、ゾルゲル反応により直接的に製造することもできる。無機モノリス状物質に対するこのゾルゲル反応には、４００℃を超える温度に達する焼成工程が必要である。この方法は、有機部分が破壊されることがあるため、ハイブリッドモノリス状物質には適していない。さらに、４００℃以上においてシラノール基が不可逆的に縮合してしまい、より酸性のシラノールとなる。その結果、一部の検出対象、特に塩基性の検出対象では、リテンションが長くなり、テーリングおよび不可逆的な吸着が過剰に生じてしまう。有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を低温で作製する本発明独特のゾルゲル法によれば、モノリス状物質の有機部分が残り、不可逆的なシラノールの縮合が避けられる。
【００８３】
無機および有機前駆物質から１つの工程で直接的に有機・無機ハイブリッドモノリス物質を製造する一般的な方法を、以下の方法によって特徴付けることができる。
まず、水性酸（例えば、酢酸）と、界面活性剤、無機前駆物質（例えば、テトラアルコキシシラン）、および有機前駆物質（例えば、オルガノアルコキシシラン、オルガノトリアルコキシシラン）とを含む溶液を調製する。酸の濃度範囲は、約０．１ｍＭ〜５００ｍＭ、より好ましくは約１０ｍＭ〜１５０ｍＭ、さらに好ましくは約５０ｍＭ〜１２０ｍＭである。界面活性剤の濃度範囲は、約３重量％〜１５重量％、より好ましくは約８重量％〜１０重量％である。さらに、この方法において用いられる全体のシラン濃度の範囲（例えば、メチルトリメトキシシランおよびテトラメトキシシラン）は、約５ｇ／ｍｌ未満、好ましくは２ｇ／ｍｌ未満、さらに好ましくは１ｇ／ｍｌに維持する。
【００８４】
次いで、ゾル溶液を制御された温度においてインキュベートし、連続し相互連結された細孔構造を有する３次元的なゲルを得る。インキュベーションの温度範囲は、溶液の氷点付近〜９０℃、より好ましくは約２０℃〜７０℃、さらに好ましくは約３５℃〜６０℃である。このゲルを、制御されたｐＨ、好ましくは約２〜３のｐＨにて、好ましくは約２０〜７０℃、より好ましくは約３５℃〜６０℃で、約５時間〜約１０日間、より好ましくは約１０時間〜約７日間、さらに好ましくは約２日間〜約５日間エージングし、固体のモノリス状物質を得る。
【００８５】
このハイブリッド物質をさらにゲル化し、界面活性剤を除去するために、モノリス状物質を塩基性水溶液（例えば、水酸化アンモニウム）で、約０℃〜８０℃、より好ましくは約２０℃〜７０℃、さらに好ましくは約４０℃〜６０℃にて洗浄した。また、ある実施態様において、塩基の濃度は約１０−５Ｎ〜１Ｎであり、より好ましくは約１０−４Ｎ〜０．５Ｎ、さらに好ましくは約１０−３Ｎ〜０．１Ｎである。このモノリス状物質を、約１〜６日間、より好ましくは約１．５〜４．５日間、さらに好ましくは約２〜３日間洗浄する。
【００８６】
また、モノリス状物質を塩基性溶液中で高温にて（例えば、オートクレーブ中で）水熱処理して、モノリス状物質の細孔構造を改善してもよい。水熱処理における好ましいｐＨは、約７．０〜１２．０、より好ましくは約７．３〜１１．０、さらに好ましくは約７．５〜１０．６である。水熱処理の温度は、約１１０℃〜１８０℃、より好ましくは約１２０℃〜１６０℃、さらに好ましくは約１３０℃〜１５５℃である。次いで、このモノリス状物質を水で洗浄し、さらに、メタノール、エタノール、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、またはヘキサンで溶媒交換し、室温にて乾燥する。このモノリス状物質を、次いで、約７０℃〜１２０℃、好ましくは約１００℃にて、約１６〜２４時間、減圧乾燥する。
【００８７】
その後の工程において、直接的または間接的に製造されたハイブリッドモノリス状物質の表面有機基を、モノリス状物質の有機基および／またはシラノール基と修飾用試薬との間の共有結合の形成を介して誘導体化または修飾してもよく、ハイブリッド粒子に関して記載したようにポリマーによるコーティングを含んでいてもよい。
【００８８】
本発明の多孔質有機・無機ハイブリッドモノリス状物質は、分離科学において幅広い最終用途〔例えば、クロマトグラフィーカラム(このようなカラムは、アルカリ性移動相に対する安定性が向上していて、塩基性検体に対するピークテーリングが減少している)用の物質、薄層クロマトグラフィー(TLC)プレート、濾過膜、マイクロタイタープレート、スカベンジャー樹脂、固相有機合成用担体、及びクロマトグラフィーを促進する細孔形状の多孔質有機・無機ハイブリッド物質を含む固定相と多孔質有機無機ハイブリッドモノリス状物質を有する類似物〕を有する。固定相は、個々の装置の要件に従って、充填、コーティング、又は含浸、被覆（cladding）、包囲（wrapping）、または他の公知の技術等によって導入することができる。特に好ましい実施態様においては、クロマトグラフィー装置は、HPLCにおいて広く使用されているような充填クロマトグラフィーカラムである。
［実施例］
多孔質有機・無機ハイブリッド粒子およびモノリス状物質の製造とそれらの使用について記載した実施例を以下に挙げて本発明をさらに説明するが、本発明がこれらの実施例によって限定されることはない。
【００８９】
(実施例1)
フラスコ中にて、オルガノアルコキシシラン及びテトラエトキシシラン(どちらもペンシルバニア州タリータウン（Tullytown, PA）のゲレスト社（Gelest Inc.）から入手)を、エタノール(HPLCグレード、ニュージャージー州フィリップスバーグ（Phillipsburgh, NJ）のJ.T.ベーカー)及び0.1N塩酸(ウィスコンシン州ミルウォーキー（Milwaukee, WI）のアルドリッチケミカル)と混合する。得られる溶液を攪拌し、アルゴンもしくは窒素の雰囲気にて16時間環流する。エタノールとメタノール(該当する場合)を常圧蒸留によってフラスコから除去する。残留しているアルコールと揮発性化学種を、不活性ガスの充分な気流下にて115〜140℃で1〜2時間加熱することによって、あるいは減圧にて125℃で1〜2時間加熱することによって除去する。こうして得られるポリオルガノアルコキシシロキサンは無色の粘性液体である。テトラエトキシシランとの共重合において使用されるオルガノトリアルコキシシランの生成物番号と個々の化学式を表1に示す。これらの生成物を製造するために使用した開始物質の具体量を、表２に示す。
【００９０】
【表１】
2004538468.tif 000004
【００９１】
【表２】
2004538468.tif 000005
【００９２】
(実施例2)
界面活性剤(トリトンX-45又はトリトンX-100、ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチケミカル)、エタノール(無水、ニュージャージー州フィリップスバーグのJ.T.Baker)、及び脱イオン水の混合物を55℃で0.5時間加熱し、白色液体を得た。激しく攪拌しながら、ポリオルガノアルコキシシロキサン(表2から選択)をトルエン(HPLCグレード、ニュージャージー州フィリップスバーグのJ.T.Baker)中に溶解して得た溶液をエタノール/水/トリトン混合物中に加え、水性相中に乳化した。次いで、このエマルジョン中に30%NH4OH(ニュージャージー州ブリッジポートのVWR)を加えて、エマルジョンビーズをゲル化した。溶液中に浮遊状態のゲル化生成物をフラスコに移し、55℃で16時間攪拌した。こうして得られた球状の多孔質有機・無機ハイブリッド粒子を0.5μmの濾紙上に集め、水とメタノール(HPLCグレード、ニュージャージー州フィリップスバーグのJ.T.Baker)で順次洗浄した。次いで生成物を、真空オーブン中にて80℃で一晩乾燥した。これらの生成物を作製するのに使用される出発物質の具体的な量が表3に記載してある。生成物の13C及び29Si CPMAS NMRスペクトルは、有機基の構造及び有機・無機ユニットの比に関して帰属される生成物と矛盾しない。生成物2q、2r、及び2sに関しては、メタクリルオキシプロピルエステル基の約30%が、対応する3-ヒドロキシプロピル有機ユニットとメタクリル酸とに加水分解することが観察された。メタクリル酸は洗浄工程において除去した。
【００９３】
(実施例3)
トリトンX-45とドデシル硫酸ナトリウム(SDS)( ニュージャージー州フィリップスバーグのJ.T.Baker)もしくはトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタンラウリル硫酸塩(TDS)(ウィスコンシン州ミルウォーキーのフルカケミカル（Fluka Chemical）)との混合物を使用し、ビス(トリエトキシシリル)エタン/TEOSのモル比が0.5と1.0(それぞれ、表2の生成物1iと1j)のポリオルガノアルコキシシロキサンから球状の多孔質有機・無機ハイブリッド粒子を作製した。手順は、エマルジョンを乳化反応器から攪拌状態の反応フラスコに移した後に30%NH4OHを加えたこと以外は、実施例2において記載したのと同じであった。トリトンX-45/SDS又はトリトンX-45/TDSのモル比は1.2/1.0であった。これらの生成物(2l、2m、2n)を作製するのに使用される試薬の具体的な量が表3に記載してある。
【００９４】
【表３−１】
2004538468.tif 000006
【００９５】
【表３−２】
2004538468.tif 000007
【００９６】
(実施例4)
実施例2および３の球状多孔質有機・無機ハイブリッド粒子とトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(TRIS、ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチケミカル)を水中にて混合してスラリーを得た。必要に応じて、濃酢酸を加えることによってスラリーのpHを8〜10.7に調整した。こうして得られたスラリーをステンレス鋼製のオートクレーブ中に封入し、140〜165℃で20時間加熱した。オートクレーブを室温に冷却した後、生成物を濾過し、水とメタノール(HPLCグレード、ニュージャージー州フィリップスバーグのJ.T.ベーカー)を使用して繰り返し洗浄し、減圧にて80℃で16時間乾燥した。これらの生成物を得るのに使用される特定の水熱条件(TRIS溶液のml/ハイブリッドシリカ粒子のグラム、初期TRIS溶液の濃度とpH、反応温度)が表4に記載されている。これら物質の比表面積(SSA)、比細孔容積(SPV)、及び平均細孔直径(APD)は多点窒素吸着分析によって測定され、これらのデータが表5に記載されている。比表面積はBET法を使用して算出し、比細孔容積はP/P0>0.99に対して測定した一点値であり、平均細孔直径はBJH法を使用して等温線の脱着レッグ(desorption leg)から算出した。我々はさらに、ミクロ細孔表面積(MPA)(34Å以下の直径を有する細孔の表面積であると我々は定義する)を、BJH法を使用して等温線の吸着レッグから測定した。
【００９７】
水熱処理時におけるエステル結合の加水分解によって、メタクリルオキシプロピルハイブリッド物質(例えば、3q、3r、3s)を3-ヒドロキシプロピルハイブリッド物質に転化させた。エステル基のアルコール基への転化は、処理前と処理後との炭素%の減少により観察された。水熱処理した粒子の13C CPMAS NMRスペクトルは3-ヒドロキシプロピル基だけを検出するが、粒子のFTIRスペクトルはカルボニル含有基が存在すること(1695cm-1での弱いバンドによって示される)を示す。これらの粒子の細孔構造を修飾するためにはより高濃度のTRIS溶液が必要とされた。なぜなら、塩基の一部がメタクリル酸塩として封鎖されたからである。水熱処理後のメタクリルオキシプロピル粒子の組成を3-ヒドロキシプロピルに再び標識化した。水熱処理後の組成は全て、CHN%、FTIR分光分析法、13C NMR分光分析法、及びSi CPMAS NMR分光分析法を使用して確認した。
【００９８】
【表４−１】
2004538468.tif 000008
【００９９】
【表４−２】
2004538468.tif 000009
【０１００】
【表５】
2004538468.tif 000010
【０１０１】
(実施例5)
実施例4に従って製造したハイブリッドシリカ粒子を、粒子のサイズによって、〜3μmフラクション、〜5μmフラクション、及び〜7μmフラクションに分けた。次いで粒子を、1モル濃度の塩酸溶液(アルドリッチケミカル)中に98℃で20時間分散した。酸処理が完了した後、粒子を水で洗浄して中性pHにし、次いでアセトン(HPLCグレード、ニュージャージー州フィリップスバーグのJ.T.ベーカー)で洗浄した。次いで粒子を、減圧にて80℃で16時間乾燥した。
【０１０２】
(実施例6)
ビニルハイブリッドシリカ粒子(実施例5の生成物3p1)をサイズで分け、実施例5に従って酸洗浄した。20gの5μmビニルハイブリッド粒子を80mmODの時計皿に加え、90×170mm(H×OD)の結晶皿中に置いた。5mlの発煙臭素(アルドリッチケミカル)を時計皿の外径の周囲に加え、結晶皿に、100×190mm(H×OD)の逆型結晶皿で蓋をした。臭素化反応は周囲温度で18時間行った。引き続き過剰な臭素を除去し、当該物質を、塩化メチレン(HPLCグレード、J.T.ベーカー)、水、そして再び塩化メチレンで充分に洗浄した。次いで、臭素化された粒子を減圧にて80℃で16時間乾燥した。18.6%の臭素が導入されたことが燃焼-滴定分析(テネシー州ノックスビルのガルブレイス・ラボラトリーズ)によって測定され、ビニル基の20%がジブロモメタン類縁体に転化された(13C CPMAS NMRスペクトル分光分析法により測定)。
【０１０３】
(実施例7)
ビニルハイブリッドシリカ粒子(実施例5の生成物3p1)をサイズで分け、実施例5に従って酸洗浄した。500mlの三つ口丸底フラスコ中にて、50gの5μmビニルハイブリッド粒子を、15.0gのp-トルエンスルホンヒドラジド(アルドリッチケミカル)、14.3gのトリプロピルアミン(アルドリッチケミカル)、及び300mlのo-キシレン(アルドリッチケミカル)と混合した。反応混合物を140℃で6時間加熱した後、室温(30℃)に冷却した。フラスコに再び同量のp-トルエンスルホンヒドラジドとトリプロピルアミンを仕込み、反応混合物を再び140℃でさらに16時間加熱した。次いで粒子を、トルエン、アセトン、アセトン/水(50/50,v/v)、及びアセトン(いずれの溶媒もHPLCグレード、J.T.ベーカー)で充分に洗浄した。洗浄した粒子を減圧にて80℃で16時間乾燥した。乾燥粒子を、上記のようにさらに７回連続して反応させて、未反応ビニル基と水素化ビニル基(すなわちエチル)の1/20比を得た。ビニルの含量は、それぞれの連続的な反応と共に減少していくことがわかった(13C CPMAS NMR分光分析法により測定)。
【０１０４】
(実施例8)
ビニルハイブリッドシリカ粒子(実施例5の生成物3p1)をサイズで分け、実施例5に従って酸洗浄した。125mlのメタノール/水(50/50,v/v)溶液中にて、10gの5μmビニルハイブリッド粒子と62gの4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)(アルドリッチケミカル)とを混合した。アルゴンガスを１時間バブリングすることによって懸濁液から酸素を除去し、その後、懸濁液上をアルゴン雰囲気で保持した。懸濁液を70℃で20時間加熱し、次いで室温に冷却した。混合物を濾過器に移し、トルエン、アセトン/水(50/50,v/v)、及びアセトン(いずれの溶媒もHPLCグレード、J.T.ベーカー)で充分に洗浄した。洗浄した粒子を減圧にて80℃で16時間乾燥した。骨格構造のビニル基への有機共有結合による4-シアノ吉草酸のカップリングが、粒子の炭素含量が18%増大することで確実に果たされ、0.18meq/gのイオン交換能力はカルボキシル基によるものであることがわかった。
【０１０５】
(実施例9)
ビニルハイブリッドシリカ粒子(実施例5の生成物3p1)をサイズで分け、実施例5に従って酸洗浄した。125mlのメタノール/水(50/50,v/v)溶液中にて、10gの5μmビニルハイブリッド粒子と62gの2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロライド(アルドリッチケミカル)とを混合した。アルゴンガスを１時間バブリングすることによって懸濁液から酸素を除去し、その後、懸濁液上をアルゴン雰囲気で保持した。懸濁液を50℃で20時間加熱し、次いで室温に冷却した。混合物を濾過器に移し、トルエン、アセトン/水(50/50,v/v)、及びアセトン(いずれの溶媒もHPLCグレード、J.T.ベーカー)で充分に洗浄した。洗浄した粒子を減圧にて80℃で16時間乾燥した。骨格構造のビニル基への有機共有結合による(2-メチルプロピオンアミジン)塩酸塩のカップリングが、粒子の炭素含量が10%増大することで確実に果たされ、0.15meq/gのイオン交換能力はアミジン塩酸塩基によるものであることがわかった。さらに、粒子の13C CPMAS NMR分光分析は、2-メチルプロピオンアミジン基に帰属される共鳴を示した。
【０１０６】
(実施例10)
ビニルハイブリッドシリカ粒子(実施例5の生成物3p1)をサイズで分け、実施例5に従って酸洗浄した。20mlのトルエン(J.T.ベーカー)中にて、2gの7μmビニルハイブリッド粒子と2.1gのN-オクタデシルアクリルアミド(アルドリッチケミカル)とを混合した。アルゴンガスを１時間バブリングすることによって懸濁液から酸素を除去し、その後、懸濁液上をアルゴン雰囲気で保持した。アルゴン雰囲気を保持しながら、0.4gのVAZO88を反応混合物に加え、反応混合物を70℃で17時間加熱した。フラスコを室温に冷却し、粒子を濾過器に移した。濾過した粒子を、テトラヒドロフラン、トルエン、アセトン、アセトン/水(50/50,v/v)、及びアセトン(いずれの溶媒もHPLCグレード、J.T.ベーカー)で充分に洗浄した。洗浄した粒子を減圧にて80℃で16時間乾燥した。オクタデシルアクリルアミド基と骨格構造のビニル基との有機共有結合によるラジカル開始カップリングが、粒子の炭素含量が29%増大する(これは1.02μモル/m2との表面濃度に相当する)ことで確実に果たされた。さらに、粒子の13C CPMAS NMR分光分析とFTIR分光分析は、ビニル基へのオクタデシルアクリルアミド付加と矛盾しない共鳴を示した。
【０１０７】
(実施例11)
ビニルハイブリッドシリカ粒子(実施例5の生成物3p1)をサイズで分け、実施例5に従って酸洗浄した。25mlのトルエン(J.T.ベーカー)中にて、3gの7μmビニルハイブリッド粒子と0.9gのジシクロペンタジエン(アルドリッチケミカル)とを混合した。この懸濁液を16時間加熱還流(111℃)してから、室温に冷却した。粒子を濾過器に移し、トルエンとアセトン(どちらもHPLCグレード、J.T.ベーカー)で充分に洗浄した。洗浄した粒子を減圧にて80℃で16時間乾燥した。シクロペンタジエンとビニル基との有機共有結合によるディールス・アルダー付加環化が、粒子の炭素含量が14%増大する(これは1.36μモル/m2との表面濃度に相当する)ことで確実に果たされた。さらに、粒子の13C CPMAS NMR分光分析とFTIR分光分析は、ジエン付加と矛盾しない共鳴を示した。
【０１０８】
(実施例12)
プロパノールハイブリッドシリカ粒子(実施例5の生成物3q)をサイズで分け、実施例5に従って酸洗浄した。乾燥した3gの6μmプロパノールハイブリッド粒子と4.9gのオクチルイソシアネート(アルドリッチケミカル)を、アルゴン雰囲気下にて75mlの乾燥トルエン(J.T.ベーカー)と混合した。得られた懸濁液を4時間加熱還流(111℃)してから60℃に冷却した。粒子を濾過器に移し、80℃に加熱したトルエンで、次いで室温のアセトン(どちらもHPLCグレード、J.T.ベーカー)で充分に洗浄した。洗浄した粒子を、減圧にて80℃で16時間乾燥した。オクチルイソシアネート分子とハイブリッド粒子のヒドロキシル基とを反応させてカルバメート基を形成させ、これによりオクチル鎖を有機共有結合によって粒子の骨格構造に連結することが、粒子の炭素含量が94%増大する(これはO-プロピルシリルN-オクチルカルバメート基の1.59μモル/m2の表面濃度に相当する)ことで確実に果たされた。さらに、粒子の13C CPMAS NMR分光分析は付加生成物と矛盾しない共鳴を示し、このときプロパノール基の40%がカルバメート基に転化され、残りのプロパノール基は未反応のままであった。
【０１０９】
(実施例13)
乾燥した3gの6μmプロパノールハイブリッド粒子(実施例12に記載)と6.7gのドデシルイソシアネート(アルドリッチケミカル)を75mlの乾燥トルエン(J.T.ベーカー)と混合し、実施例12に記載の手順と同様に反応させた。ドデシルイソシアネート分子をハイブリッド粒子のヒドロキシル基に付加させてカルバメート基を形成させ、これによりドデシル鎖を有機共有結合によって粒子の骨格構造に連結することが、反応手順及び粒子の炭素含量が119%増大する(これはO-プロピルシリルN-ドデシルカルバメート基の1.41μモル/m2の表面濃度に相当する)ことで確実に果たされた。さらに、粒子の13C CPMAS NMR分光分析は付加生成物と矛盾しない共鳴を示し、このときプロパノール基の40%がカルバメート基に転化され、残りのプロパノール基は未反応のままであった。
【０１１０】
(実施例14)
プロパノールハイブリッドシリカ粒子(実施例5の生成物3q)をサイズで分け、実施例5に従って酸洗浄した。乾燥した3gの6μmプロパノールハイブリッド粒子、0.47gのp-トルエンスルホン酸(アルドリッチケミカル)、及び10.0gのラウリン酸(ミズーリ州セントルイスのシグマケミカル)を、アルゴン雰囲気下にて100mlの乾燥キシレン(J.T.ベーカー)と混合した。得られた懸濁液を16時間加熱還流(145℃)してから30℃に冷却した。粒子を濾過器に移し、トルエン、アセトン、アセトン/水(50/50,v/v)、及び再びアセトン(いずれの溶媒もHPLCグレード、J.T.ベーカー)で充分に洗浄した。洗浄した粒子を、減圧にて80℃で16時間乾燥した。ラウリン酸分子とハイブリッド粒子のヒドロキシル基とを反応させてカルボン酸エステル結合を形成させ、これによりn-C11H23アルキル鎖を有機共有結合によって粒子の骨格構造に連結することが、反応手順及び粒子の炭素含量が157%増大する(これはn-C11H23アルキル基の2.06μモル/m2の表面濃度に相当する)ことで確実に果たされた。さらに、粒子の13C CPMAS NMR分光分析はエステル生成物と矛盾しない共鳴を示し、このときプロパノール基の30%がエステル基に転化され、残りのプロパノール基は未反応のままであった。
【０１１１】
(実施例15)
プロパノールハイブリッドシリカ粒子(実施例5の生成物3q)をサイズで分け、実施例5に従って酸洗浄した。乾燥した3gの6μmプロパノールハイブリッド粒子と3.3mlの乾燥トリエチルアミン(アルドリッチケミカル)をアルゴン雰囲気下にて150mlの乾燥ジクロロメタン(HPLCグレード、J.T.ベーカー)と混合し、5℃に冷却した。温度を5℃に保持しながら、1.95mlの塩化メタクリロイル(アルドリッチケミカル)を懸濁液に滴下した。既知少量のトリエチルアミンと塩化メタクリロイルをさらに３回加えた(合計でトリエチルアミンが13.2ml及び塩化メタクリロイルが7.8ml)。懸濁液を室温に加温し、さらに16時間攪拌した。粒子を濾過器に移し、ジクロロメタン、アセトン、水、及び再びアセトン(いずれの溶媒もHPLCグレード、J.T.ベーカー)で充分に洗浄した。洗浄した粒子を、減圧にて80℃で16時間乾燥した。塩化メタクリロイル分子とハイブリッド粒子のヒドロキシル基とを反応させてカルボン酸エステル結合を形成させ、これによりメタクリレートのビニル基を有機共有結合によって粒子の骨格構造に連結することが、粒子の炭素含量が63%増大する(これはメタクリレート基の2.30μモル/m2の表面濃度に相当する)ことで確実に果たされた。さらに、粒子の13C CPMAS NMR分光分析はエステル生成物と矛盾しない共鳴を示し、このときプロパノール基の60%がエステル基に転化され、残りのプロパノール基は未反応のままであった。
【０１１２】
(実施例16)
0.5gの乾燥したスチリルエチルハイブリッド粒子(実施例5の生成物3t)を、実施例6に記載の手順に従って臭素化した。ビニル基の99%以上がジブロモエタン類縁体に転化した(13C CPMAS NMR分光分析法により測定)。
【０１１３】
(実施例17)
スチリルエチルハイブリッドシリカ粒子(実施例5の生成物3u)を実施例5に従ってサイズで分けた。乾燥した0.5gの8μmスチリルエチルハイブリッド粒子を、実施例6に記載の手順に従って臭素化した。ビニル基の99%以上がジブロモエタン類縁体に転化した(13C CPMAS NMR分光分析法により測定)。
【０１１４】
(実施例18)
乾燥した2.0gのスチリルエチルハイブリッド粒子(実施例5の生成物3t)を20mlのトルエン(J.T.ベーカー)中に懸濁し、アルゴン雰囲気にて2時間還流して酸素を除去し、吸着した水を共沸蒸留によって除去した。乾燥アルゴンの雰囲気下で室温に冷却した後、0.6gの1,1’-アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)(アルドリッチケミカル)を加えた。得られた懸濁液を攪拌し、80℃で17時間加熱し、次いで100℃で2.5時間加熱した。冷却した後、粒子を濾過によって回収し、トルエン、ジクロロメタン、及びアセトンで充分に洗浄した。洗浄した粒子を、減圧にて80℃で16時間乾燥した。シクロヘキサンカルボニトリル分子とハイブリッド粒子のビニル基とを反応させ、これにより試剤を有機共有結合によって粒子の骨格構造に連結することが、粒子の炭素含量が23%増大する(これはシクロヘキサンカルボニトリル基の1.09μモル/m2の表面濃度に相当する)ことで確実に果たされた。ビニル基の99%以上が重合した(13C CPMAS NMR分光分析法により測定)。
【０１１５】
(実施例19)
スチリルエチルハイブリッドシリカ粒子(実施例5の生成物3u)を実施例5に従ってサイズで分けた。乾燥した2.0gの8μmスチリルエチルハイブリッド粒子と0.9gの1,1’-アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)とを実施例18に記載の方法に従って反応させた。シクロヘキサンカルボニトリル分子とハイブリッド粒子のビニル基とを反応させ、これにより試剤を有機共有結合によって粒子の骨格構造に連結することが、粒子の炭素含量が9.7%増大する(これはシクロヘキサンカルボニトリル基の1.07μモル/m2の表面濃度に相当する)ことで確実に果たされた。ビニル基の99%以上が重合した(13C CPMAS NMR分光分析法により測定)。
【０１１６】
(実施例20)
25mlの丸底フラスコ中にて、乾燥した2.0gのスチリルエチルハイブリッド粒子(実施例5の生成物3t)を、0.29gの1,1’-アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)(アルドリッチケミカル)及び25mlのジクロロメタン(J.T.ベーカー)と混合した。ラジカル開始剤が溶解するまで懸濁液を攪拌した後、ロータリー・エバポレーションによって懸濁液からジクロロメタンを除去した。開始剤で被覆された粒子を、高真空下(0.1mmHg)で18時間乾燥した。類似の大きさのフラスコ中に10mlのスチレン(アルドリッチケミカル)を加え、高真空にて脱気した。密閉された減圧系にて、スチレン蒸気を2つのフラスコ間で1.5時間平衡化させ、これによりスチリルエチルハイブリッド粒子に吸着させた。次いで、被覆されたスチリルエチルハイブリッド粒子をアルゴンに排出し、80℃で20時間加熱した。冷却した後、粒子を濾過によって回収し、トルエン、ジクロロメタン、及びアセトンで充分に洗浄した。洗浄した粒子を、減圧にて80℃で16時間乾燥した。ビニル基の99%以上が、吸着していたスチレンと共重合した(13C CPMAS NMR分光分析法により測定)。シクロヘキサンカルボニトリル分子及びスチレン分子とハイブリッド粒子のビニル基とを反応させ、これにより試剤を有機共有結合によって粒子の骨格構造に連結することが、粒子の炭素含量が16.3%増大することで確実に果たされた。
【０１１７】
(実施例21)
スチリルエチルハイブリッドシリカ粒子(実施例5の生成物3u)を実施例5に従ってサイズで分けた。乾燥した2.0gの8μmスチリルエチルハイブリッド粒子と0.25gの1,1’-アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)とを実施例20に記載の方法に従って反応させた。ビニル基の99%以上が、吸着していたスチレンと共重合した(13C CPMAS NMR分光分析法により測定)。シクロヘキサンカルボニトリル分子及びスチレン分子とハイブリッド粒子のビニル基とを反応させ、これにより試剤を有機共有結合によって粒子の骨格構造に連結することが、粒子の炭素含量が42%増大することで確実に果たされた。
【０１１８】
(実施例22)
スチリルエチルハイブリッドシリカ粒子(実施例5の生成物3u)を実施例5に従ってサイズで分けた。ジビニルベンゼン(アルドリッチケミカル)を吸着モノマーとして使用したこと以外は、2.0gの8μmスチリルエチルハイブリッド粒子と0.20gの1,1’-アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)とを実施例20に関して前記した方法に従って反応させた。ビニル基の99%以上が、吸着していたジビニルベンゼンと共重合した(13C CPMAS NMR分光分析法により測定)。シクロヘキサンカルボニトリル分子及びジビニルベンゼン分子とハイブリッド粒子のビニル基とを反応させ、これにより試剤を有機共有結合によって粒子の骨格構造に連結することが、粒子の炭素含量が37%増大することで確実に果たされた。
【０１１９】
(実施例23)
ハイブリッドシリカ粒子の表面を種々のクロロトリアルキルシランで下記のように変性した。10gのハイブリッドシリカを50mlのトルエン(J.T.ベーカー)中に混合して得た混合物に、粒子の表面積1m2当たり1×10-5モルのシラン及び1.2当量(シラン1モル当たり)の塩基アクチベーター〔例えば、4-(ジメチルアミノ)ピリジン(アルドリッチケミカル)、イミダゾール(アルドリッチケミカル)、又はピリジン(J.T.ベーカー)〕を加え、得られた混合物を2〜4時間還流した。変性されたハイブリッドシリカ粒子を濾過し、水、トルエン、アセトン/水(1:1,v/v)、及びアセトン(いずれも溶媒もJ.T.ベーカー)で充分に洗浄し、減圧にて80℃で16時間乾燥した。トリアルキルシリル基の表面濃度(μモル/m2)は、表面修飾の前後における粒子の炭素%の差(元素分析により測定)によって求めた。
【０１２０】
二次的な表面修飾又は末端キャップ反応は、第2のシランとクロロトリメチルシラン(アルドリッチケミカル)を使用して、試剤の量及び反応条件に関する上記の手順に従って行った。表6は、未変性ハイブリッド粒子の組成、第1のシランの化学式、第2の又は末端キャップ用シランの化学式、第1シラン結合相の表面濃度、及び選定された最終的な変性粒子に対する全炭素%を示している。シラン類とそれらの供給源は下記の通りであった：  クロロジメチルオクタデシルシランとクロロトリメチルシラン(どちらもアルドリッチケミカルから入手)；3-(クロロジメチルシリル)プロピルN-オクタデシルカルバメート、3-(クロロジメチルシリル)プロピルN-ドデシルカルバメート、及び3-(クロロジメチルシリル)プロピルN-ベンジルカルバメート(いずれも、Neue,Niederlander,及びPetersonによる米国特許第5,374,755号に記載のように製造)；[3-(ペンタフルオロフェニル)-プロピル]ジメチルクロロシラン、オクチルジイソプロピルクロロシラン、及びトリアコンチルジメチルクロロシラン(いずれもゲレスト社から入手)。
【０１２１】
【表６−１】
2004538468.tif 000011
【０１２２】
【表６−２】
2004538468.tif 000012
【０１２３】
(実施例24)
ハイブリッドシリカ粒子の表面に対し、種々のジアルキルジクロロシラン、アルキルトリクロロシラン、及びアルキルトリアルコキシシランを使用して下記のように変性を施した。10gのハイブリッドシリカを50mlのトルエン(J.T.ベーカー)中に混合した得た混合物に、粒子表面1m2当たり1×10-5モルのシランと1.2当量(シラン1モル当たり)の塩基アクチベーター〔たとえば、4-(ジメチルアミノ)ピリジン(アルドリッチケミカル)、イミダゾール(アルドリッチケミカル)、又はピリジン(J.T.ベーカー)〕を加え、本混合物を2〜4時間還流した。変性ハイブリッドシリカ粒子を濾過し、トルエン、アセトン/水(1:1,v/v)、及びアセトン(いずれの溶媒もJ.T.ベーカーから入手)で逐次洗浄した。洗浄した粒子を、アセトン/0.12M酢酸アンモニウム(4.5:1,v/v)溶液中にて60℃で2.0〜3.0時間加熱した。引き続き粒子を冷却し、濾過し、アセトン/水(1:1,v/v)とアセトンで逐次洗浄し、次いで減圧にて80℃で16時間乾燥した。ジアルキルシリル基とアルキルシリル基の表面濃度(μモル/m2)は、表面修飾の前後における粒子の炭素%の差(元素分析により測定)によって求めた。
【０１２４】
二次的な表面修飾又は末端キャップ反応は、第2のシラン〔クロロトリメチルシラン、クロロトリエチルシラン、及びtert-ブチルジメチルクロロシラン(いずれもアルドリッチケミカルから入手)を含む〕を使用して、試剤の量と反応条件に関する上記の手順に従って行った。表7は、未変性ハイブリッド粒子の組成、第1のシランの化学式、第2の又は末端キャップ用シランの化学式、第1シラン結合相の表面濃度、及び選定された最終的な変性粒子に対する全炭素%を示している。シラン類とそれらの供給源は下記の通りであった：  オクタデシルトリクロロシラン(アルドリッチケミカル)；オクタデシルメチルジクロロシラン、(3-フェニルプロピル)トリクロロシラン、(3-フェニルプロピル)メチルジクロロシラン、(4-フェニルブチル)メチルジクロロシラン、フェネチルトリクロロシラン、[3-(ペンタフルオロフェニル)プロピル]トリクロロシラン、トリアコンチルトリクロロシラン(いずれもニューヨーク州スコシアのサイラー・ラボラトリーズ(Silar Laboratories)から入手)；(2-フェニルプロピル)メチルジクロロシラン(ゲレスト社)；1H,1H,2H,2H-ペルフルオロオクチルトリエトキシシラン(ニュージャージー州ピスカタウェイのサイベント(Sivento))；フェニルトリクロロシラン、3-シアノプロピルトリクロロシラン(ニュージャージー州ピスカタウェイのハルス(Huls))。
【０１２５】
【表７−１】
2004538468.tif 000013
【０１２６】
【表７−２】
2004538468.tif 000014
【０１２７】
(実施例25)
実施例23からの表面誘導体化ハイブリッドシリカの選択された例を使用して、表8に記載の、中性化合物と極性化合物と塩基性化合物との混合物を分離した。スラリー充填法を使用して、3.9×150mmクロマトグラフィーカラムを充填した。HPLCシステムは、アライアンス2690XE分離モデル、モデル996光ダイオードアレイ検出器、ミレニアム32v.2.15.01データ管理システム(いずれもマサチューセッツ州ミルフォードのウォーターズ・コーポレーションから入手)、及びカラムの温度を調節するためのNESLAB RTE-111循環水浴(ニューハンプシャー州ポーツマスのNESLABインスツルメンツ社)で構成された。移動相の条件は以下の通りであった：20mMのKH2PO4/K2HPO4、pH7.0/メタノール(35:65,v/v)；流量：1.0ml/分；温度：23.4℃；検出254nm。
【０１２８】
【表８】
2004538468.tif 000015
【０１２９】
ハイブリッド物質をベースとする充填物質は、充分な保持値と、中性化合物、極性化合物、及び塩基性化合物の充分な分離能力をもたらすことがわかる。(相対保持値は、[検体のk]を[アセナフテンのk]で除して得られる値である。したがって、１未満の値はアセナフテンより小さい保持値を示し、1を超える値はアセナフテンより大きい保持値を示す。相対保持値は、HPLCの分野においてよく知られているパラメーターである。)
(実施例26)
実施例23と24からの表面誘導体化ハイブリッド物質の選択された例、並びに類似のアルキルシリル基を有するシリカをベースとする類似の仕方で誘導体化された市販カラムを、実施例25の移動相と試験条件を使用して、塩基性化合物のUSPピークテーリングファクターに関して評価した。得られた結果を表9に示す。
【０１３０】
【表９】
2004538468.tif 000016
【０１３１】
ハイブリッド物質をベースとする充填物質に対する塩基性化合物のテーリングファクターは、一般には、市販のシリカベース物質に対するそれより低いことがわかる(値がより小さいということは、テーリングが減少していることを示している)。
【０１３２】
(実施例27)
実施例23と24からの表面誘導体化ハイブリッドシリカの選択された例、並びに類似のアルキルシリル基を有するシリカゲルをベースとする類似の仕方で誘導体化された市販カラムを、下記の手順を使用して、アルカリ性移動相における安定性に関して評価した。カラムは、4.6×150mmのスチールカラム中に物質をスラリー充填することによって作製し、分析条件は次の通りであった：1)プレート番号、N，(5シグマ法)は、試験検体(アセナフテン)に対して測定した。移動相の条件は、1.0ml/分の流量及び50.0℃のカラム温度にてアセトニトリル-20mM KH2PO4/K2HPO4(pH7.00)(40:60,v/v)であった。2)カラムに対し、50mMトリエチルアミン(pH10.00)の移動相をパージし、2.0ml/分の流量及び50.0℃のカラム温度にて50mMトリエチルアミン(pH10.00)移動相で15分パージを行った。3)15分パージした後に、カラムに100%水をパージし(2.0ml/分にて10分)、次いで100%メタノールをパージした(2.0ml/分にて10分)。4)次いでカラムに上記工程1の移動相をパージし、移動相で平衡化し、アセナフテンに対するNを測定した。5)このプロセスを、工程2からスタートして繰り返した。充填したカラムを、試験全体にわたって50℃の水浴中に保持した。カラムの耐用年数は、カラムの効率がその初期値の50%に低下したときの、pH10のトリエチルアミン溶液に対する曝露時間であると定義される。得られた結果を表10に示す。
【０１３３】
【表１０】
2004538468.tif 000017
【０１３４】
表から明らかなように、ハイブリッド充填物質を含有するカラムの耐用年数は、シリカベースの物質を含有する市販のカラムより大幅に改良されている。
（実施例２８）
4.6×50 mmのクロマトグラフィーカラムに、2.5μmのXTerra（登録商標）MS C18（ウォータース・コーポレーション）、または実施例２４hの生成物と未結合の1.8μm球状シリカ粒子の混合物を、スラリー流入法（downward slurry technique）により充填した。カラム充填用装置には、高圧液体充填用ポンプ（型番：1500FS100またはその同等品, SC Hydraulic Engineering Corp. , Los Angeles, CA）とスラリー充填用リザーバー（55 mL）が備えられている。組立られたカラムは、充填用リザーバーに連結され、混合された固定相スラリー（XTerra MS  C18と未固定シリカ粒子（容積比が6: 1））をトルエン−メチルエチルケトン８５：１５（体積比）混合物中に懸濁（suspend）させ、超音波に５分間かけ、次いで充填用リザーバーに注入した。リザーバーを閉じ、次いで、メタノールをカラムへポンプで注入し、最終的に6000 PSIの圧力に達した。相の圧密化のための十分な時間をおいてから、ポンプを停止し、圧力を開放した。
【０１３５】
このカラムを0.1 MのNaOH、さらにアセトンで洗浄した。このカラムにN2ガスを１時間パージし、急速乾燥した。物理的な吸着水を、カラムを120℃で４時間、真空オーブン（F6000またはその同等品、Barnstead/Thermolyne Corporation, Dubuque, IA）中で熱することによって、除去した。次いで、このカラムをN２ガスで60分間パージし、密閉した。密閉したカラムを炉（VWR 1410またはその同等品、VWR Scientific Products, Boston, MA）において１２時間３００℃で焼結させた。
【０１３６】
逆相ハイブリッド粒子を含有するこのカラムをアセトンで洗浄し、次いで、N２ガスを２４時間パージして乾燥させた。この乾燥工程は、逆相表面のぬれを最小にするために、行われた。このカラムを0.1 NのNaOH水溶液（10 mL）で洗浄し、次いで、0.01 NのNaOH水溶液（40 mL）で50℃において洗浄した。その後、このカラムを水で洗浄しつつ、徐々に温度を20℃まで低下させた。最後に、カラムをアセトニトリルで室温にて洗浄し、合体した有機・無機ハイブリッド粒子を含む有機・無機ハイブリッドモノリス状物質を備えたカラムを製造した。
【０１３７】
フィギュア１は、上述の焼結工程および洗浄工程の前後における圧力変化を、始めの混合物中に使用された未結合シリカの量の関数として示している。
【式１】
【０１３８】
2004538468.tif 000018
【０１３９】
（実施例２９）
０．７ｇのプルロニック（Pluronic）P-105（BASF Corp製、Mount Olive, NJ）を、30mM、50mM、70mM、および１１０mMの各濃度から選択された5mLの酢酸溶液に溶解させた。プルロニックP-105がすべて溶解するまで、その溶液を室温にて撹拌し、次いで、氷水浴にて冷却した。
【０１４０】
一方、５ｍLのメチルトリメトキシシランと１０ｍLのテトラメトキシシラン（両者ともGelest Inc製、Tullytown, PA）を別個の密封フラスコ中で室温にて混合した。この混合されたシラン溶液のうち２ｍL分をゆっくりと冷却した酢酸混合物に添加し、数分後、シランが酢酸溶液中に溶解した。その結果生じた透明な液体を密封ポリプロピレン容器（9.6mm×10cm）へ移し、４５℃で２日間静置した。次いで、生じた固体の白色ロッド（rod）を、100 mLの0.1 N水酸化アンモニウム水溶液に６０℃で３日間浸した。次いで、このモノリス状物質を水で２日間洗浄し、溶媒を１日かけてメタノールに交換し、そして、空気中で５時間乾燥した。次いで、このモノリス状物質を真空下、135℃で3日間乾燥し、ひび割れのない白色ロッド（white rod）が生成した。
【０１４１】
形成したロッドの形態（モルホロジー）を走査型電子顕微鏡で観察した。３次元的に相互連結されたネットワークがロッド中に形成されたこと、および、酢酸濃度が大きくなるほど骨格（skeleton）の厚さが増加することが観察された。表１１に示したように、30 mMの酢酸溶液から作製したモノリス状物質は0.5μm未満の骨格の厚みを有し、１１０ mMの酢酸溶液から作製したモノリス状物質は5μm程度の骨格の厚みを有していた。
【０１４２】
このように作製したロッドのメジアン細孔径（median pore diameter：MPD）と細孔容積（pore volume：PV）を水銀ポロシメーターで測定した。このメソ細孔の比表面積（比表面積：SSA）、比細孔容積（比細孔容積：SPV）、および平均細孔直径（average pore size diameters：APD）を、N２多点収着法により測定した。結果を表１１に示す。比表面積はBET法により算出し、比細孔容積はP/Po > 0.98に対して測定した１点値であり、平均細孔径はBJH法により等温線の脱着レグ（desorption leg）から算出した。
【０１４３】
【表１１】
2004538468.tif 000019
【０１４４】
（実施例３０）
０．７ｇのTriton X-100（Aldrich Chemical, Milwaukee, WI）を、40mMおよび80mMの各濃度から選択された５mLの酢酸溶液に溶解させた。その溶液を、Triton X-100がすべて溶解するまで、室温にて撹拌し、次いで、氷水浴で冷却した。
【０１４５】
一方、５mLのメチルトリメトキシシランと１０ｍＬのテトラメトキシシラン（両者とのGelest Inc.製、Tullytown, PA）を室温にて別個の密封フラスコ中で混合した。混合したシラン溶液の2mL分を冷却した酢酸混合物にゆっくりと加えると、数分後シランが酢酸溶液中に溶解した。その結果生じた透明な溶液を密封ポリプロピレン容器（9.6mm×10cm）に移し、４５℃で２日間静置した。次いで、生じた固体の白色ロッドを100 mLの0.1 N水酸化アンモニウム水溶液に６０℃で３日間日浸した。次いで、モノリス状物質を水で２日間洗浄し、溶媒を１日かけてメタノールに交換し、そして、空気中で５時間乾燥させた。次いで、このモノリス状物質を真空下、１３５℃で３日間乾燥し、ひび割れのない白色のモノリス状物質を得た。
【０１４６】
形成したロッドの形態（morphologies）を、走査型電子顕微鏡で観察した。３次元的な相互連結されたネットワークがロッド中に形成されていること、および酢酸濃度が大きくなると骨格の厚みが増大することが観察された。実験によると、40mMの酢酸溶液から得られたモノリス状物質は0.5μｍ未満の骨格の厚みを有しており、８０ｍMの酢酸溶液から得られたモノリス状物質４μｍ程度の骨格の厚みを有していた。
【０１４７】
８０ｍMの酢酸から作製したモノリス状物質の細孔サイズの特性を、表１２に示した。
【０１４８】
【表１２】
2004538468.tif 000020
【０１４９】
（実施例３１）
以下の実験を、骨格の厚みとインキュベーションした時間との関係を示すために行った。ロッドを、同じゾル組成で作製し、インキュベーション時間を変化させた以外は同様の条件で処理した。
【０１５０】
０．７ｇのプルロニックP-105を90mMの酢酸溶液中に溶解させた。その結果生じた溶液を、プルロニックP-105が完全に溶解するまで、室温にて撹拌し、次いで、氷水浴にて冷却した。
【０１５１】
一方、５ｍLのメチルトリメトキシシランと１０ｍLのテトラメトキシシラン（両者ともGelest Inc.製、Tullytown, PA）を室温にて別個の密封フラスコ中で混合した。混合したシラン溶液の２ｍL分を冷却した酢酸混合物にゆっくりと添加したところ、数分後にシラン類が酢酸溶液に溶解した。その結果生じた透明な溶液を密封ポリプロピレン容器（9.6mm×10cm）に移し、４５℃で４５時間静置した。得られた透明な液体を１１２時間静置すること以外は同様にして、この工程を繰り返した。
【０１５２】
次いで、作製された白色の固体ロッドを100 mLの0.1 N水酸化アンモニウム溶液に６０℃で３日間浸した。次いで、モノリス状物質を水で２日間洗浄し、溶媒を１日間かけてメタノールに交換し、そして、空気中で５時間乾燥した。次いで、このモノリス状物質を、真空下、１３５℃で３日間乾燥し、ひび割れのない白色のモノリス状物質を得た。
【０１５３】
形成されたロッドの形態を走査型電子顕微鏡によって観察した。両者のロッドが３次元的に相互連結された骨格ネットワークを有していること、およびインキュベーション時間が大きくなると骨格厚が増大することが観察された。インキュベーション時間が112時間である物質は骨格の厚みが５μｍ程度であった一方、インキュベーション時間が４５時間のものは骨格の厚みが3.5μmだった。
（実施例３２）
実施例２９および３０で製造した有機・無機ハイブリッドモノリス状物質のロッドを、100mLの0.1 Nトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン（TRIS, AldrichChemical, Milwaukee, WI)水溶液に浸した。この溶液のpHを、濃酢酸を加えることによって8.0に調整した。次いで、この溶液をステンレス鋼のオートクレーブに入れ、１５５℃に２４時間加熱した。オートクレーブが室温まで下がったら、モノリス状物質を水で２日間、メタノールで１日間洗浄し、そして空気中で４時間乾燥した。次いで、このモノリス状物質を真空下、１００℃で１日間乾燥した。
【０１５４】
作製されたロッドの細孔サイズに関する特性を、水銀ポロシメトリーとN２多点収着BET法によって測定した。結果を表１３に示す。水熱オートクレーブ工程を行う前後における、細孔の大きさと細孔容積の関係またはメソ細孔の大きさの分布の例を、フィギュア２にグラフ化した。グラフには、水熱工程がメソ細孔の大きさの分布を狭めることを示している。
【０１５５】
【表１３】
2004538468.tif 000021
【式２】
【０１５６】
2004538468.tif 000022
【０１５７】
（実施例３３）
３つのロッドを、生成物（product）２９ｃと同様に作製し、それぞれ別個に１００mLの0.1 Nトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン（TRIS, Aldrich Chemical,Milwaukee, WI）水溶液に浸した。３つの反応における水熱工程の条件（pHおよび温度など）を表１４に示す。
【０１５８】
最終的な物質の細孔サイズ特性（ＢＥＴ法による）を、表１４に示す。示されているように、水熱工程におけるpHが低くなるとともに、および温度が低くなるとともに、平均細孔サイズが減少した。
【０１５９】
【表１４】
2004538468.tif 000023
【０１６０】
（実施例３４）
1.03gの乾燥させたモノリス状物質（実施例３３の生成物３３a) を20 mLのトルエン（J. T. Baker）中に浸し、アルゴン雰囲気下で3.5時間還流して酸素を除去し、共沸蒸留によって吸着水を除去した。
【０１６１】
乾燥アルゴン下で室温まで冷却した後、0.42ｇのイミダゾール（AldrichChemical）と0.784ｇのn-オクタデシルトリエトキシシランオクタデシルトリエトキシシラン（Gelest Inc. , Tullytown, PA）を添加した。この溶液を撹拌し、１０５℃で２０時間加熱した。冷却後、モノリス状物質をトルエンとアセトン（J. T. Baker）で徹底的に洗浄した。洗浄したモノリス状物質を、真空下、80℃で24時間乾燥した。n−オクタデシルシランの表面濃度（μmol/m２）を、表面修飾する前後におけるモノリス状物質の炭素含量（元素分析によって測定）の差から決定した。結果的に得られたモノリス状物質は、炭素含量が4%上昇しており、これはn−オクタデシルシラン基の表面被覆率が０．７（μmol/m2）であることと対応している。
（実施例３５）
５mLのSylgard184（登録商標）Part Aと0.5 mLのSylgard1840（登録商標）Part B（両者ともDow Coming Corp.製, Midland, MI）とを100 mLのエチルアセテート（HPLCグレード、J. T. Baker）に加えたものからなる溶液を調製した。次いで、オクタデシル（Ｃ１８）修飾およびエンドキャップ（end capped）されたハイブリッド粒子（実施例２５の作製例２５ｕ）をSylgard（登録商標）／エチルアセテート溶液に、溶液１ミリリットルあたり粒子100 mgの割合で懸濁させた。混合物を手で撹拌して粒子を濡らし、懸濁液に２分間超音波をかけた（Branson5510 ultrasonic bathまたはその同等品、Branson Ultrasonic Corp.,Danbury, CT）。次いで、この粒子を減圧ろ過により分離した（0. 5μm Tyvek（登録商標）ろ紙またはその同等品, DuPont, Wilmington, DE）。減圧ろ過を観察し、全体の液体がフィルターケーキから除去されたところで終了した。フィルターケーキを室温にて２日間「空気乾燥」し、そして、７０℃、15mm Hg未満において減圧乾燥した。
【０１６２】
Sylgard184（登録商標）をプレコートした粒子4.80ｇを、5μmの球状対称型シリカ粒子（ウォータース・コーポレーション）１．２０ｇと、50 mLのポリプロピレンボトル中で結合させた。混合物を手で５分間混合した。次いで、混合した粒子を、2.1×50 mmのHPLC カラムに、スラリー流入法（downward slurry technique）によりスラリー充填した。カラム充填用装置は高圧液体充填用ポンプ（型番：10-500FS100またはその同等品, SC Hydraulic Engineering Corp. , Los Angeles, CA）とスラリー充填用リザーバー（15 mL）を備えており、これは組み立てられたカラムに連結されている。混合した固定相スラリーをテトラヒドロフランとイソプロパノールの70：30（体積比）混合物中で調製し、５分間超音波処理し、充填用リザーバーへ注入する。次いで、リザーバーを密閉し、メタノールをポンプでカラムへ送り、9000〜9500 PSIの圧力にする。相の圧密下のため充分な時間をおいてから、ポンプを停止し、圧力を開放した。
【０１６３】
充填したカラムを、高圧クロマトグラフィーポンプ（Waters 590 HPLCポンプまたはその同等品)を用いて,メタノールでパージし、次いで、エチルアセテートで0.4 mL／分の流速にてパージして、各々のパージ溶液の１０ｍＬ以上を採取した。Sylgard 184（登録商標）溶液を、15 mLのSylgard 184（登録商標）Part Aと1.5 mLのSylgard184（登録商標）Part Bとを100 mLのエチルアセテート中に溶解させることによって調製した。この溶液は、調製してから２時間以内、または、それぞれ3時間、25時間、および７２時間、予備重合（エージング）した後に、用いられた。Sylgard184（登録商標）溶液を、充填したカラム（上記参照）に別々にWaters 590 HPLCポンプを用いて流速0.2mL/分にて、3 mLの溶離液が採取されるまで注入した。カラム圧は、切断前の30分間に渡って低下させた。カラムを、ケミカルヒュームフードの気体の流れ（chemical fume hood's air stream）の中に、キャップしない状態（uncapped）で１８時間置き、65℃の対流式オーブンに28時間置き、次いで、室温まで冷却した。次いで、合体させた粒子ハイブリッドモノリスをカラムから押し出し、室温にて7.5時間、減圧乾燥した。
【０１６４】
その結果得られた材料の比表面積（SSA）、比細孔容積（SPV）、および平均細孔径（APD）をN2多点収着法（Micromeritics ASAP 2400装置またはその同等品、Micromeritics, Norcross, GA）により測定した。その結果を表15に示す。比表面積はBET法により算出し、比細孔容積はP/Po > 0.98に対する一点の値から決定し、平均細孔径はBJH法により等温線の脱着レグにより算出した。
【０１６５】
【表１５】
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【０１６６】
（実施例３６）
ノニオン性界面活性剤であるPluronic P-105（P-105；BASF, Mount Olive, NJ）またはTriton X-100 (X-100; Aldrich Chemical)を、氷酢酸（J. T.Baker）と水との溶液中に溶解した。この溶液に、メチルトリメトキシシランとテトラメトキシシラン（両者ともGelest Inc.製）との混合物を加え、０℃にて３０分間撹拌した。その溶液をガラスバイアル中に密封し、４５℃で3日間そのままの状態にした。溶液を固化させ、白色の固形ロッドを作製した。次いで、このロッドを1 Mの水酸化アンモニウム(J. T. Baker）溶液に、60℃にて3日間浸した。水で水酸化アンモニウムを洗浄した後、ロッドをトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン（TRIS; Aldrich Chemical）と水との溶液中に浸した。次いで、この溶液のpHを氷酢酸（J. T.Baker）を添加することによって、所望のものとした。次いで、その結果得られた溶液と浸したロッドを、ステンレス鋼のオートクレーブに入れ、155℃にて24時間加熱した。
【０１６７】
オートクレーブが室温まで冷却された後、ロッドを水とメタノールで繰り返し洗浄し、空気中で4時間乾燥し、そして、80℃にて1日間減圧乾燥した。このハイブリッドモノリス状物質を製造するのに使用した試薬の量および反応条件の詳細を、表16に示す。水熱処理後の組成物は、燃焼試験または% CHN (CE-440元素分析機またはその同等品; Exeter Analytical Inc. , North Chelmsford,MA）、１３Ｃおよび29Si CPMAS NMR分光法（Bruker MSL-300 NMR分光機またはその同等品, Bruker, Billerica,MA）を用いて確認した。
【０１６８】
得られた材料のマクロ細孔メジアン径（MPD）とマクロ細孔の細孔容積（MPV）を水銀ポロシメトリー（Micromeritics AutoPore II 9220あるいはAutoPore IV、またはその同等品, Micromeritics, Norcross, GA）によって測定した。結果を表17に示す。得られた材料の比表面積（SSA）、比細孔容積（SPV）、および平均細孔直径（APD）を表17に示す。これらは、実施例３５に記載のように測定および算出された。また、ミクロ細孔表面積（MPA：３４Å以下の細孔の表面積として定義される）を、BJH法によって等温線の吸着レグ（leg）により測定した。
（実施例３７）
非イオン性界面活性剤であるPluronic P-105（P-105; BASF）またはPluronic P-123（P123; BASF）を、氷酢酸（J. T. Baker）水溶液に溶解した。この溶液に、1, 2−ビス−（トリメトキシシリル）エタン（Aldrich Chemical）とテトラメトキシシラン（Gelest Inc.）との混合物を、０℃にて３０分間撹拌しつつ、添加した。得られた溶液をガラスバイアル中に密封し、45℃で２日間そのままにした。この溶液が固化し、白色の固体ロッドが生成し、次いで、これを1 M 水酸化アンモニウム（J. T. Baker）水溶液に60℃にて2日間浸した。水で水酸化アンモニウムを洗浄した後、ロッドをトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン（TRIS, Aldrich Chemical）と水溶液中に浸した。次いで、この溶液のｐHを、氷酢酸（J. T.Baker）を添加することにより所望のものに調整した。その結果得られた溶液と浸したロッドを、次いで、ステンレス鋼のオートクレーブに入れ、１５５℃にて２４時間加熱した。
【０１６９】
オートクレーブを室温まで冷却した後、ロッドを水とメタノールで繰り返し洗浄し、空気中で４時間乾燥し、次いで、80℃にて1日間減圧乾燥した。このハイブリッドモノリス状物質を製造したときの試薬の量と反応条件の詳細を、表16に示す。水熱処理後の組成物を、実施例３６で説明したように、%CHN、１３Ｃおよび２９ＳｉCPMAS NMR分光法によって測定した。
【０１７０】
このようにして得られた材料のメジアンマクロ細孔直径（MPD）とマクロ細孔細孔容積（MPV）とを表１７に示す。これらは実施例３６に記載のように測定した。このようにして得られた材料の比表面積（SSA）、比細孔容積（SPV）、平均細孔直径（APD）、およびミクロ細孔表面積（MPA）を表13に示す。これらは、実施例35および36に記載したようにして測定および算出された。
（実施例３８）
非イオン性界面活性剤であるTriton 405（405；Aldrich Chemical）またはTriton X-100（X-100; Aldrich Chemical）を、氷酢酸（J. T. Baker）水溶液中に溶解した。この溶液に、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシランとテトラメトキシシラン（両者ともGelest Inc.製）を０℃にて３０分間撹拌しつつ添加した。得られた溶液をガラスバイアル中に密封し、45℃にて3日間そのままにした。この溶液が固化し、白色の固体ロッドが得られ、次いで、このロッドを1 Mの水酸化アンモニウム（J. T. Baker）水溶液に60℃にて3日間浸した。水で水酸化アンモニウムを洗浄した後、ロッドをトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン（TRIS, Aldrich Chemical）と水溶液に浸した。次いで、溶液のpHを氷酢酸（J. T.Baker）を添加することにより所望のものに調整した。得られた溶液と浸したロッドを、次いで、ステンレス鋼のオートクレーブに入れ、155℃で24時間加熱した。
【０１７１】
オートクレーブが室温まで低下した後、ロッドを水とメタノールで繰り返し洗浄し、空気中で4時間乾燥し、次いで、80℃にて1日間減圧乾燥した。このハイブリッドモノリス状物質の詳細な試薬の量と反応条件を表16に示す。
【０１７２】
ハイブリッド材料のメタクリルオキシプロピル基は、オートクレーブ中の水熱処理においてエステル結合が加水分解され、３−ヒドロキシプロピル基に転換された。それゆえ、水熱処理後における、ハイブリッド物質の有機置換基の組成は、３−ヒドロキシプロピル基またはプロパノール[HO(CH2)３SiO1.5]基として記述される。エステルのアルコールへの転換は、処理前後のロッドの%C（炭素含量）の減少により観察された。水熱処理後の組成は、実施例３６に記載したように、% C、１３Cおよび２９Si CPMAS NMRスペクトルにより確認した。
【０１７３】
得られた材料のメジアンマクロ細孔直径（MPD）およびマクロ細孔細孔容積（MPV）を表１３に示す。これらは、実施例３６に記載したように測定した。得られた材料の比表面積（SSA）、比細孔容積（SPV）、平均細孔直径（APD）、およびミクロ細孔表面積（MPA）を表１７に示す。これらは、実施例３５および３６に示したように測定した。
【０１７４】
【表１６】
2004538468.tif 000025
【０１７５】
【表１７】
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【０１７６】
（実施例３９）
実施例36、37、および38に記載したように作製したハイブリッドモノリスを1 Mの塩酸溶液（Aldrich Chemical）中に24時間、９８℃にて浸した。酸処理が完了した後、モノリスを水で洗浄し５を越えるｐHにし、次いで、アセトン（J.T.Baker）で洗浄した。次いで、モノリスを８０℃にて２４時間減圧乾燥した。
（実施例４０）
実施例３６ａおよび３７ａに記載したように作製したハイブリッドモノリスを、実施例３９に記載したように酸洗浄した。次いで、ハイブリッドモノリスを、２１００ｍＬのトルエン中に浸し、２時間加熱して還流し、共沸蒸留により残留水を除去した。アルゴンの保護ガスシール（blanket）下で、反応系を室温まで冷却し、１６．３ｇのオクタデシルトリクロロシラン（Aldrich Chemical）と３．４３ｇのイミダゾール（ACROS製、Pittsburgh、PA）を反応混合物にゆっくりと添加した。次いで、反応系を１１０℃で２４時間加熱した。
【０１７７】
次いで、このモノリスをフレッシュなトルエンで１１０℃にて３０分間、２回洗浄し、室温にて３０分間アセトンで２回洗浄した。乾燥させず、このモノリスを２１００ｍLの０．１２Mの酢酸アンモニウム溶液に浸し、６０℃で２時間加熱した。次いで、モノリスを水とアセトンで洗浄し、８０℃で２４時間減圧乾燥した。ｎ−オクタデシルシランの表面密度（μｍｏｌ／ｍ２）を、、表面修飾前後のモノリス材料の炭素含量（％Ｃ（ＣＥ−４４０元素分析機またはその同等品：Exeter Analytical Inc., North Chelmsford, MA）により測定）の差によって決定した。
【０１７８】
すでに修飾したモノリスに対する第２の表面修飾（またはエンドキャッピング）を、クロロトリメチルシラン（Aldrich Chemical）によって行った。そして、ODS修飾したモノリスを２Lのトルエンに浸し、２時間加熱して還流し、共沸蒸留により残留水を除去した。アルゴンの保護ガスシール（blanket）の下、反応系を室温まで冷却し、４．５６ｇのクロロトリメチルシランと３．４３ｇのイミダゾール（ＡＣＲＯＳ製）を反応混合物にゆっくりと添加した。次いで、反応系を１１０℃にて４時間加熱した。
【０１７９】
次いで、このモノリスをフレッシュなトルエンで１１０℃にて３０分間、２回洗浄し、室温にて３０分間アセトンで２回洗浄し、８０℃にて２４時間減圧乾燥した。実施例３６に記載したように燃焼分析により炭素含量を測定した。表１８に、反応で使用したモノリス材料、得られた結合しているオクタデシルシラン（ＯＤＳ）基の表面密度、および末端キャップした後の最終的なモノリスの全体の炭素含量を示す。
【０１８０】
【表１８】
2004538468.tif 000027
【０１８１】
（実施例４１）
実施例３８ａに記載したように作製したハイブリッドモノリス実施例３９に記載したように酸で洗浄した。次いで、ハイブリッドモノリス（1ｇ）を30 mLのトルエンに浸し、２時間加熱して還流し、共沸蒸留により残留水を除去した。アルゴンの保護ガスシール（blanket）の下、反応系を室温まで低下させ、0.61gのドデシルイソシアネート（Aldrich Chemical）をゆっくりと添加した。次いで、反応系を１１０℃で２４時間加熱した。
【０１８２】
次いで、モノリスをフレッシュなトルエンとアセトンで室温にて３０分間、それぞれ洗浄した。乾燥させることなく、モノリスを100mLの1%トリフルオロ酢酸アセトン／水溶液（体積比1/1）に浸し、６０℃にて３０分間加熱した。次いで、モノリスを水とアセトンで洗浄し、80で24時間減圧乾燥した。ドデシルイソシアネート分子とハイブリッドモノリスのヒドロキシル基との反応によってカルバメート基（carbamate group）が形成され、モノリスの骨格構造に有機共有結合を介してドデシル鎖が連結されることが、表面修飾前後のモノリス状物質の炭素含量の10.84 %Ｃの差によって、確認された。炭素含量（% C）は、実施例３６に記載のように燃焼試験により測定された。炭素含量（% C）の増加は、O−プロピルシリルN−ドデシルカルバメート基の2.76pmol/m2という表面濃度と対応していた。さらに、この粒子を13C CPMAS  NMR分光法したところ、共鳴スペクトルが付加産物（40%のプロパノール基がカルバメート基に転換され、残りのプロパノール基は未反応のまま残っている）と一致した。
（実施例４２）
実施例３８ａに記載したように作製したハイブリッドモノリスを、実施例３９に記載したように酸で洗浄した。３つ口フラスコ中で、１ｇのハイブリッドモノリスを、50 mLのテトラヒドロフランと0.72gの1,2−エポシキドデカンと0.06gの塩化鉄（III）（Aldrich Chemical製）との混合物に室温にて浸した。この混合物を撹拌しながら、4時間室温に維持した。次いで、ハイブリッドモノリス反応混合物から取り出し、1 %（重量％)の塩酸水溶液、アセトン／水、そしてアセトンにてしっかりと洗浄した。次いで、モノリス80℃にて24時間減圧乾燥した。
【０１８３】
１，２−エポキシドデカン分子とハイブリッドモノリスのヒドロキシル基との反応によりヒドロキシ置換エーテル基が形成され、それによって、モノリスの骨格構造に共有有機結合を介してデシル鎖が連結されることが、表面修飾前後のモノリス状物質の炭素含量における6.55 % Cという差により確認された。炭素含量（% C）は、実施例３０に記載したように燃焼試験により測定された。この炭素含量（% C）の増加は、デシルエーテル基の1.80μmol/m2という表面濃度と対応している。さらに、この粒子を１３Ｃ  CPMAS NMR分光法にかけたところ、共鳴スペクトルが付加産物（この付加産物は、30%のプロパノール基がエーテル基に変換され、残りのプロパノール基は未反応のまま残っている）と一致した。
（実施例４３）
実施例３８ａに記載したように作製したハイブリッドモノリスを実施例３９に記載したように、酸で洗浄した。次いで、１ｇのハイブリッドモノリスを、0.37gのp−トルエンスルホン酸モノハイドレート（AldrichChemical）とともに1000 mLのトルエンに浸し、２時間加熱して還流し、共沸蒸留により残留水を除去した。アルゴンの保護ガスシールド（blanket）下で、15 mLのトルエンと3.07 gのn−デシルアルコール（Aldrich Chemical）との混合物で満たされた付加的なじょうご（funnel）を直接フラスコの上部に付け、溶液を２時間かけて反応混合物にゆっくりと添加した。次いで、反応系を加熱して２４時間還流し、反応生成物の１つして発生した水を連続的に共沸蒸留により除去した。反応系を冷却した後、次いで、モノリスを水とアセトンで洗浄し、80℃にて24時間減圧乾燥した。
【０１８４】
n−デシルアルコール分子とハイブリッドモノリスのヒドロキシル基との反応によりエーテル基が形成され、それによってモノリスの骨格構造に共有有機結合を介してデシル鎖が連結されることが、表面修飾前後のモノリス状物質の炭素含量6.04 % Cという差によって確認された。炭素含量（% C）は、実施例３６に記載した燃焼試験によって測定した。この炭素含量（% C）の増加は、1.66μmol/m２というデシルエーテル基の表面濃度と対応している。さらに、この粒子の13C CPMAS NMRスペクトロスコピーにより、共鳴スペクトルが付加産物（この付加産物は、プロパノール基の30%がエーテル基に変換され、残りのプロパノール基は未反応のままである）。
参照による包含
本明細書において引用した全ての特許、公開特許出願、及び他の文献の全開示内容を参照により本明細書に含める。
等価物
当業者であれば、本明細書に記載の特定の手順に対して、単なる通常の実験や多くの等価手順が使用可能であることがわかるか又は確認することができる。このような等価体も本発明の範囲内であると考えられ、特許請求の範囲によってカバーされる。本出願の全体にわたって引用されている全ての文献、取得された特許、及び公開特許出願の内容を参照により本明細書に含める。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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