(57)【要約】固定相と移動相を有する分離装置及び方法を説明する。ここでこの固定相は、少なくとも１種類の有機基が結合している炭素質材料を含む。本発明で使用する固定相は、この炭素室材料が適当な有機基を有することによって選択性を調節する能力を有し、それによって所望の吸着を達成する。クロマトグラフィー、電気泳動、磁気分離、膜分離等のような様々な分離方法を説明している。これらのタイプの分離を達成するための方法も説明している。【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動相と、少なくとも１種類の有機基が結合している炭素質材料を含む固定相とを有する、クロマトカラム。
【請求項２】
前記有機基が、前記炭素質材料上に直接結合している少なくとも１種類の芳香族基を含む、請求項１に記載のクロマトカラム。
【請求項３】
前記有機基が、前記炭素質材料上に直接結合している少なくとも１種類のアルキル基を含む、請求項１に記載のクロマトカラム。
【請求項４】
分離されるべき化学種を含む物質を、前記カラム中に更に有する、請求項１に記載のクロマトカラム。
【請求項５】
移動相と、少なくとも１種類の有機基が結合している炭素質材料を含む固定相とを有する、分離装置。
【請求項６】
物質を、移動相と固定相とを有する系に通す工程を含む、物質からの化学種の分離を行う方法であって、前記固定相が、少なくとも１種類の有機基が結合している炭素質材料を含む、物質からの化学種の分離を行う方法。
【請求項７】
前記分離が液体クロマトグラフィーである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記分離がサイズ排除クロマトグラフィーである、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記分離が親和性によるクロマトグラフィーであり、且つ物質中の各化学種が、固定相に対して異なる親和性を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記分離が吸着−脱離クロマトグラフィーである、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記分離が電気泳動又は電気クロマトグラフィーである、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
正極と負極の間に配置された固定相と移動相を含み、前記電極の間に電流を流し、分離されるべき異なる化学種を含有する物質を導入する、電気泳動によって分離を行う方法であって、前記固定相が、少なくとも１種類の有機基が結合している炭素質材料を含む、電気泳動によって分離を行う方法。
【請求項１３】
少なくとも１種類の有機基が結合している炭素質材料を含む膜を備えた膜分離系。
【請求項１４】
前記系が逆浸透系である、請求項１３に記載の膜分離系。
【請求項１５】
固定相と、移動相と、正極及び負極とを含む電気泳動分離であって、前記固定相が、少なくとも１種類の有機基が結合している炭素質材料を含む、電気泳動分離。
【請求項１６】
前記有機基が、イオン性又はイオン化可能な基を有するフェニル又はナフチル基である、請求項５に記載の分離装置。
【請求項１７】
前記有機基が、アミノ酸又は誘導アミノ酸、シクロデキストリン、固定化タンパク質、ポリペプチド、あるいはその組合せを含む、請求項５に記載の分離装置。
【請求項１８】
前記有機基が、−Ｃ６Ｆ５基、トリフルオロメチル−フェニル基、ビス−トリフルオロフェニル基、又はその組合せを含む、請求項５に記載の分離装置。
【請求項１９】
前記有機基が−Ａｒ−（ＣｎＨ２ｎ＋１）ｘ基を含み、ここでｎが約１〜約３０の整数であり、またｘが約１〜約３の整数である、請求項５に記載の分離装置。
【請求項２０】
前記有機基が、ラセミ混合物をそれらの光学的に純粋な成分に分離するための固定化タンパク質を含む、請求項５に記載の分離装置。
【請求項２１】
前記有機基が、ポリエチレングリコール又はメトキシ末端ポリエチレングリコール、あるいはその誘導樹脂を含む、請求項５に記載の分離装置。
【請求項２２】
前記有機基が−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）ＣＯＯＸ）ｍを含み、ここでＡｒが芳香族基であり、ｎが０〜２０であり、ｍが１〜３であり、またＸがＨ、カチオン、又は有機基である、請求項５に記載の分離装置。
【請求項２３】
前記有機基が−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）ＯＨ）ｍを含み、ここでＡｒが芳香族基であり、ｎが０〜２０であり、ｍが１〜３である、請求項５に記載の分離装置。
【請求項２４】
前記有機基が−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）ＮＨ２）ｍ又はそのプロトン化された形の−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）ＮＨ３Ｘ）ｍを含み、ここでｎが０〜２０であり、ｍが１〜３であり、Ｘがイオンであり、Ａｒが芳香族基である、請求項５に記載の分離装置。
【請求項２５】
前記有機基が、−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）ＣＨＮＨ３＋ＣＯＯ−）ｍ、及びこれと−ＮＨ２、−ＯＨ、又は−ＣＯＯＨで終わる官能基を有する分子との反応生成物を含み、ここでＡｒが芳香族基であり、またｎが０〜２０である、請求項５に記載の分離装置。
【請求項２６】
前記有機基が−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）ＣＨ＝ＣＨ２）ｍ又は−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）ＳＯ２ＣＨ＝ＣＨ２）ｍであって、ここでｎが０〜２０であり、ｍが１〜３である、請求項５に記載の分離装置。
【請求項２７】
前記有機基が少なくとも１種類のキラル配位子基を含む、請求項５に記載の分離装置。
【請求項２８】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項１６に記載の分離装置。
【請求項２９】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項１７に記載の分離装置。
【請求項３０】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項１８に記載の分離装置。
【請求項３１】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項１９に記載の分離装置。
【請求項３２】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項２０に記載の分離装置。
【請求項３３】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項２１に記載の分離装置。
【請求項３４】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項２２に記載の分離装置。
【請求項３５】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項２３に記載の分離装置。
【請求項３６】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項２４に記載の分離装置。
【請求項３７】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項２５に記載の分離装置。
【請求項３８】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項２６に記載の分離装置。
【請求項３９】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項２８に記載の分離装置。
【請求項４０】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項２９に記載の分離装置。
【請求項４１】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項３０に記載の分離装置。
【請求項４２】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項３１に記載の分離装置。
【請求項４３】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項３２に記載の分離装置。
【請求項４４】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項３３に記載の分離装置。
【請求項４５】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項３４に記載の分離装置。
【請求項４６】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項３５に記載の分離装置。
【請求項４７】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項３６に記載の分離装置。
【請求項４８】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項３７に記載の分離装置。
【請求項４９】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項３８に記載の分離装置。
【請求項５０】
ｎ＝１８であり、ｘ＝１である、請求項１９に記載の分離装置。
【請求項５１】
ｎ＝８であり、ｘ＝１である、請求項１９に記載の分離装置。
【請求項５２】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項５０に記載の分離装置。
【請求項５３】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項５１に記載の分離装置。
【請求項５４】
前記第二の有機基が−Ａｒ−Ｃ（ＣＨ３）３である、請求項５２に記載の分離装置。
【請求項５５】
前記第二の有機基が−Ａｒ−Ｃ（ＣＨ３）３である、請求項５３に記載の分離装置。
【請求項５６】
前記有機基が−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）ＣＮ）ｍを含み、ここでＡｒが芳香族基であり、ｎが０〜２０であり、ｍが１〜３である、請求項５に記載の分離装置。
【請求項５７】
前記有機基が−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｈ）−ＣｘＨ２ｘ＋１）ｍを含み、ここでＡｒが芳香族基であり、ｎが０〜２０であり、ｘが０〜２０であり、またｍが１〜３である、請求項５に記載の分離装置。
【請求項５８】
前記有機基が−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）Ｎ（Ｈ）Ｃ（Ｏ）−ＣｘＨ２ｘ＋１）ｍを含み、ここでＡｒが芳香族基であり、ｎが０〜２０であり、ｘが０〜２０であり、またｍが１〜３である、請求項５に記載の分離装置。
【請求項５９】
前記有機基が−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（Ｈ）−ＣｘＨ２ｘ＋１）ｍを含み、ここでＡｒが芳香族基であり、ｎが０〜２０であり、ｘが０〜２０であり、またｍが１〜３である、請求項５に記載の分離装置。
【請求項６０】
前記有機基が−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｈ）−Ｒ）ｍを含み、ここでＡｒが芳香族基であり、ｎが０〜２０であり、ｘが０〜２０であり、ｍが１〜３であり、またＲが有機基である、請求項５に記載の分離装置。
【請求項６１】
前記有機基が−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）Ｎ（Ｈ）Ｃ（Ｏ）−Ｒ）ｍを含み、ここでＡｒが芳香族基であり、ｎが０〜２０であり、ｘが０〜２０であり、ｍが１〜３であり、またＲが有機基である、請求項５に記載の分離装置。
【請求項６２】
前記有機基が−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）Ｏ−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｈ）−Ｒ）ｍを含み、ここでＡｒが芳香族基であり、ｎが０〜２０であり、ｘが０〜２０であり、ｍが１〜３であり、またＲが有機基である、請求項５に記載の分離装置。
【請求項６３】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項５６に記載の分離装置。
【請求項６４】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項５７に記載の分離装置。
【請求項６５】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項５８に記載の分離装置。
【請求項６６】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項５９に記載の分離装置。
【請求項６７】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項６０に記載の分離装置。
【請求項６８】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項６１に記載の分離装置。
【請求項６９】
前記炭素質材料に第二の有機基が更に結合している、請求項６２に記載の分離装置。
【請求項７０】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項６３に記載の分離装置。
【請求項７１】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項６４に記載の分離装置。
【請求項７２】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項６５に記載の分離装置。
【請求項７３】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項６６に記載の分離装置。
【請求項７４】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項６７に記載の分離装置。
【請求項７５】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項６８に記載の分離装置。
【請求項７６】
前記第二の有機基が、前記有機基よりも短い鎖長又は小さい立体障害を有する、請求項６９に記載の分離装置。
【請求項７７】
前記分離が超臨界流体クロマトグラフィーである、請求項６に記載の方法。
【請求項７８】
前記有機基が、ラセミ混合物をそれらの光学的に純粋な成分に分離するための、任意選択の活性なアミノ酸又は誘導アミノ酸を含む、請求項５に記載の分離装置。
【請求項７９】
前記有機基が、ラセミ混合物をそれらの光学的に純粋な成分に分離するための、基−Ａｒ−（ＣＨ２）ｎを介して結合しているシクロデキストリンを含み、ここでｎが０〜１５である、請求項５に記載の分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、分離装置及び方法と、吸着剤としての改質炭素質材料の使用に関し、また吸着能力を増す方法及び／又は吸着質を吸着することができる炭素質材料の吸着親和性を変える方法を含むこれら吸着剤の使用方法に関する。
【０００２】
（発明の背景）
吸着は、多くの工業的プロセスにおいて重要な操作である。吸着剤の効率は、主にその表面積、多孔構造、及び表面化学に左右される。吸着される吸着質の性質が、しばしば吸着剤の性質を規定する。例えば炭素質吸着剤は、液体、気体、又は蒸気の媒質から有機化合物を選択的に取り除くためにしばしば用いられる。シリカ及びアルミナを基材とする吸着剤は、媒質から水、アンモニアなどの極性の吸着質を選択的に吸着するために採用される。
【０００３】
特定の用途のための吸着剤の有効性は通常、問題になっている吸着質に対する吸着剤の吸着容量及び選択性によって決まる。吸着容量は、吸着剤の単位質量当たり又は単位体積当たりで測定することができる。一般に特定の吸着質に対する吸着剤の吸着容量及び選択性が高ければ高いほど、吸着質の同じ除去を行うためにより少量の吸着剤が用いられることになるので、より有用である。
【０００４】
活性炭、カーボンブラックなどの炭素質材料が、なかでも分離、精製、及び廃棄物処理などの多くの分野で用いられる吸着剤の重要な種類の代表である。これらは広範にわたり使用されるため、特定の吸着質に対する炭素質吸着剤の吸着特性を改良するためのいくつかの方法は、それらを利用するプロセスの有効性及び経済性に大きな影響を及ぼす可能性がある。従って炭素質吸着剤の表面化学を改質する試みが過去に行われてきた。これらの改質に採用された方法は、物理的手段と化学的手段とに大きく分けることができる。物理的手段による表面の改質では、化学種が層を形成するように炭素質吸着剤の表面に堆積し、これがその吸着特性を変える。しかしこのような改質技術では、堆積した層が簡単に取り除かれるために限定された実用性しかない。化学的手段による表面の改質では、改質用の化学種を化学結合機構によって炭素表面に結合させる。
【０００５】
一定温度における吸着度と吸着質濃度又は吸着質の分圧との間の関係を表す吸着等温線の特徴もまた重要である。「Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｃａｒｂｏｎ ｆｏｒ Ｇａｓ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｔｏｒａｇｅ」， Ｃａｒｂｏｎ， Ｖｏｌ．３４， Ｎｏ． １， ｐｐ．１〜１２ （１９９６）中でＳｉｒｃａｒ等が述べているように、好ましい吸着等温線の特徴は、採用される分離プロセスに左右されるはずである。例えば吸着剤の再生を圧力変動によって行う場合、好ましい吸着剤は、吸着質に対する適度の親和力を持つものである。吸着質が強く吸着される場合、すなわち吸着剤に対して強い親和力を有する場合、再生は困難かつエネルギー集約的になる。一方、吸着剤が吸着質に対して弱い親和力を示す場合、低い吸着剤分圧では小さな吸着容量を有し、従って吸着質量移行領域が非常に長くなる。従って吸着質に対する吸着剤の親和性を変える方法の利用が便利である。
【０００６】
従って吸着容量を増す及び／又は吸着剤の吸着親和性を改変する任意の方法が、吸着の応用分野においてその有用性を高めている。すでに言及したように炭素質吸着剤の吸着特性を変えるために化学的改質を用いることができる。しかし結合することができる化学的種の範囲は限られている。
【０００７】
Ｂａｎｓａｌ、Ｄｏｎｎｅｔ、及びＳｔｏｅｃｋｌｉ（「Ａｃｔｉｖｅ Ｃａｒｂｏｎ」（第５章）， Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ， Ｉｎｃ．， １９８８年）は、炭素表面改質の様々な技術について論評した。物理的含浸法は、炭素の表面を改質するための様々な化学種との化学反応に依拠する方法として記述されている。Ｂａｎｓａｌ等によって記述されている化学的表面改質技術の中には、酸化、ハロゲン化、スルホン化、及びアンモニア処理がある。これら技術のいくつかは高温で炭素を処理することを必要とする。触媒の存在下において炭素をＨＮＯ３で酸化することを伴う別の技術が、Ｓｉｒｃａｒ及びＧｏｌｄｅｎ（米国特許第４，７０２，７４９号）によって記述されている。しかしこれらの技術は、この分野に精通した者には明らかないくつかの欠点を有する。
【０００８】
クロマトグラフィー及びその他の分離法では、固定相が混合物中の様々な構成成分を分離するために必要な或るレベルの選択性及び効率が存在する。この理由からカーボンブラック、グラファイト、及び活性炭などの炭素製品は、炭素が強い非特異性吸着剤であるため、ある種の分離系の標準固定相としては用いられなかった。炭素製品は普通なら市販の吸着剤を凌ぐ多くの利点を有するはずであるため、これには過去において失望させられてきた。例えば炭素製品には腐食の問題がなく、ｐＨ １〜８の範囲でのみ安定なシリカ粒子とは異なり広いｐＨ範囲で安定であり、あるいは炭素製品には膨潤の問題がなく、溶媒を制限する多糖類及び／又はポリマーを基材とするクロマトグラフ粒子とは異なり全ての有機溶剤中で安定である。加えて炭素製品は、あるタイプのクロマトグラフィーに使用される温度変動のようなある種の吸着にとって有利な広い温度範囲及び／又は極端な圧力にさらすことができる。加えて臨床用途の生物薬の生産に用いられるある種の分離プロセスの場合、滅菌の必要性又は勧告により、熱水酸化ナトリウムの使用を定めている。このような滅菌法の場合、シリカカラムなど現行の普及している固定相は使用できない。更にセルロースポリマーなどの高分子カラムは、このような滅菌処理に対して化学的には安定だが物理的に安定でない。これに加えて高分子固定相は、一般に金属酸化物を基材とする固定相より効率的でなく、その結果分離が不十分になる。
【０００９】
従って、上記の利点を有し、かつクロマトグラフィーなどの分離プロセスにおいて好適な吸着剤として働くために選択的な吸着をすることが可能な炭素質材料を使用できるようにする新しい種類の吸着剤及び新しい分離装置を提供する必要性が存在する。
【００１０】
本出願明細書全体を通して参照されるあらゆる特許明細書、刊行物、及び特許出願明細書は、その全体が参照により本明細書に組み込まれ、本出願の一部を形成する。
【００１１】
（発明の概要）
本明細書で実施し、また広範にわたり述べるように、これら及び他の利点を得るために及び本発明の目的に従って、本発明は、吸着質を吸着する能力のある改質された炭素質材料を含有する吸着剤組成物に関する。
【００１２】
本発明はまた、移動相と、少なくとも１種類の有機基が結合している炭素質材料の固定相とを有する分離装置に関する。少なくとも１種類の有機基が結合している炭素質材料は、混合物中に存在する１又は複数の化学種を吸着することが可能である。
【００１３】
本発明は更に、固定相と移動相を有するカラムを含むクロマトカラムに関する。固定相は、少なくとも１種類の有機基が結合している少なくとも１種類の炭素質材料であり、この少なくとも１種類の有機基を有する炭素質材料は、混合物中に存在する少なくとも１種類の化学種を吸着することが可能である。
【００１４】
本発明は更に、物質にクロマトグラフィーを行う方法に関するものであり、物質を、固定相及び移動相を有するカラムを通過させることを含む。ここでこの固定相は少なくとも１種類の有機基が結合している少なくとも１種類の炭素質材料である。クロマトグラフィーは例えば、サイズ排除クロマトグラフィー、アフィニティタイプクロマトグラフィー、吸着−脱離クロマトグラフィー、又はその変形形態若しくはその組合せであることができる。またクロマトグラフィーは、逆相クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、超臨界液体クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、又はキラルクロマトグラフィーであってもよい。
【００１５】
これに加えて本発明は、上記クロマトグラフィー法を用いた生分離に関する。
【００１６】
本発明はまた、少なくとも１種類の有機基が結合している炭素質材料を固定相に用いる電気泳動を用いた分離に関する。
【００１７】
本発明は更に、少なくとも１種類の有機基が結合している炭素質材料を含有する膜を有する分離装置に関する。
【００１８】
分離装置はまた、固定相又は膜が少なくとも１種類の有機基が結合している炭素質材料を含有している磁気分離装置又は逆浸透装置であることもできる。
【００１９】
本発明の別の実施形態は、吸着質を吸着することが可能な、又は例えば吸着剤の簡単な再生を可能にするように吸着剤上の吸着質の吸着等温線を変えることが可能な、炭素質材料の吸着容量を増す方法に関する。この方法では炭素質材料の吸着容量を増すことが可能な少なくとも１種類の有機基が炭素質材料に結合している。
【００２０】
これに加えて本発明は吸着質を吸着する方法に関するもので、有機基を結合することにより改質した炭素質材料と吸着質を接触させる工程を含む。改質した炭素質材料は吸着質を吸着することが可能であり、少なくとも１種類の有機基がその炭素質材料と結合している。
【００２１】
本発明の別の特徴及び利点については、一部は下記の記述中で示すことにし、また一部はこの記述から明白なはずであり、又は本発明の実施によって学ぶことができる。本発明の目的及びその他の利点は、ここに書かれた記述及び添付の特許請求の範囲で具体的に指摘される要素及びその組合せによって実現され又は達成されるはずである。
【００２２】
前述の一般的な記述及び下記の詳細な記述は、単に例示的かつ説明的なものであり、特許請求された本発明の更なる説明を提供することを意図していることが理解されるはずである。
【００２３】
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付図は、本発明のいくつかの実施形態を図示し、その記述と共に本発明の原理を説明する役割を果たすものである。
【００２４】
（発明の詳細な説明）
本発明は、一般に固定相を有する分離装置に関する。本発明の目的にとって固定相とは、少なくとも１種類の有機基が結合している炭素質材料である。また有機基が結合したこの材料は、本発明の目的の改質炭素質材料として知られる。有機基は、好ましくは炭素質材料の表面に結合（例えば化学的に）し、好ましくは共有結合によって結合する。
【００２５】
一つの好ましい分離装置は、本発明の目的のためには移動相及び固定相を有するカラムを収めたクロマトカラムである。固定相はいずれにせよ、本発明の改質炭素質材料である。移動相は、溶剤などの混合物から化合物又は化学的種を分離するために用いられる任意の従来の移動相であることができる。本発明は更に、物質又は混合物にクロマトグラフィーを行う方法に関するもので、移動相及び固定相としての改質炭素質材料を少なくとも装填したカラムに物質を通過させることを含む。本発明によって達成することができるクロマトグラフィーの種類には、限定されないが、サイズ排除クロマトグラフィー及びアフィニティタイプクロマトグラフィー（改質炭素質材料に対する混合物中の異なる化学種の親和性が異なっており、分離が異なる速度で起こる）がある。本発明によって達成することができる別の種類のクロマトグラフィーは、吸着−脱離クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、キラルクロマトグラフィー、毛管液体クロマトグラフィー、超臨界液体クロマトグラフィー、又は電気クロマトグラフィーである。
【００２６】
タンパク質及びその他の生体分子のクロマトグラフ分離もまた、本発明によって達成することができる。このような生分離の例は、ポリオール又はポリエチレングリコール化合物が炭素質材料に結合している固定相の使用を伴うことになる。生分離の別の例は、安息香酸又はベンゼンスルホン基が炭素質材料の表面に結合している固定相の使用を伴うことになる。
【００２７】
一般にクロマトグラフ系は、移動相、固定相、ポンプ系、及び検出器を有する。固定相は通常、不溶性粒子を有する。この粒子は好ましくは球状で、好ましくはサイズ範囲が分析用クロマトグラフィーについては約１μｍ〜約５００μｍ、最も好ましくは２〜５μｍ、また調製用クロマトグラフ用途については１０〜４０μｍである。これら粒子は、表面積が約１〜約５００ｍ２／ｇ、好ましくは５０〜２００ｍ２／ｇの範囲、また平均孔径が約２０〜約２０，０００Å、好ましくは６０〜１０００Åの範囲にある。これら粒子の選択は、分離が利用することを必要とする物理的、化学的、及び／又は生物学的相互作用物に左右される。シリカ、アガロース、ポリスチレン−ジビニルベンゼン、ポリアクリルアミド、デキストリン、ヒドロキシアパタイト、架橋型多糖類、及びポリメタクリラート類などの従来の固定相は、混合物から特定の化合物の選択的分離を達成するためにある種の基で官能化されている。この望ましい特定化を達成する的確な官能基は、例えばＧａｒｃｉａ、Ｂｏｎｅｎ等の著、「Ｂｉｏｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ」，Ｂｌａｃｋｗｅｌｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ （１９９９）に示されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。好ましい例においてＧａｒｃｉａ等の著書の中に記述されている官能基は、本発明に基づいて炭素質材料に結合させる有機基又は炭素質材料に結合させる有機基の一部である（例えばＧａｒｃｉａ等の官能基を、好ましくは炭素質材料と直接結合している少なくとも１種類の芳香族基又はアルキル基を介して炭素質材料に結合させている）。
【００２８】
分離の別の形態は、荷電分子の方向性をもった動きを生じさせるために印加された電場を使用する電気泳動である。このプロセスは、固定バリヤー相又は固定相を用いて分離を容易にする点でクロマトグラフ法と似ている。本発明において電気泳動は、本発明の改質炭素質材料を含有する固定相を用いることによって達成することができる。
【００２９】
同様に磁気による生分離などの磁気分離は、固定相として本発明の改質した磁性炭素質材料を用いて達成することができる。
【００３０】
加えて、改質炭素質材料を含有するような膜を形成することによって、逆浸透など多くの分離を達成することができる。膜は、ポリマー中に改質炭素質材料を分散させ、このポリマー混合物を注型して膜の形にすることによって形成することができる。膜を作る別の方法は、通常の膜を形成し、次いで膜に有機基を結合するように膜を表面変性するものである。膜は、タンパク質の分離及び／又は金属の除去を含む様々な分離技術で用いることができる。
【００３１】
一般に固定相の使用を伴う任意の分離技術を本発明によって改良することができる。具体的には固定相は、本発明の改質炭素質材料であってもよく、又はそれを含有してもよい。分離すべき所望の化合物又は化学種が分かっている場合、必要とされる分離に適合するように改質炭素質材料上に有機基又は有機基群を結合することによって、標的の化学種に対して選択的であるように改質炭素質材料を調整することができる。多くの官能基が分離において特定の選択性を与えることが知られているので、これらの基を炭素質材料上に結合させて、本発明の改質炭素質材料を形成し、また分離プロセス用の所望の選択性を達成することができる。
【００３２】
一実施形態において本発明の吸着剤組成物は、吸着質を吸着することが可能な改質炭素質材料を含有し、その改質炭素質材料には少なくとも１種類の有機基が結合している。
【００３３】
吸着質を吸着することが可能な改質炭素質材料には、活性炭、カーボンブラック、グラファイト、あるいはセルロース、重油、高分子、又はその他の前駆物質の熱分解によって得られる別の炭素質材料があるが、これには限定されない。別の例には、炭素繊維、炭素布、ガラス質炭素、炭素エーロゲル、熱分解型イオン交換樹脂、熱分解型ポリマー樹脂、メソポーラス炭素ミクロビーズ、ペレット状炭素粉末、ナノチューブ、バッキーボール、ケイ素処理カーボンブラック、シリカ被覆カーボンブラック、金属処理カーボンブラック、高密度化カーボンブラック、炭素被覆シリカ、アルミナ、及びセリア粒子、及びその組合せ又はその活性化タイプがあるがこれには限定されない。炭素質材料はまた、炭化したポリマー粒子（例えばポリビニルベンゼンを基材とするクロマトグラフ粒子又はスルホン化ポリビニルベンゼン／ポリスチレン粒子）などの熱分解によって得られる炭素質材料の廃棄生成物又は副生物であることもできる。好ましくは炭素質材料は、吸着質を吸着することが可能な活性炭又は活性カーボンブラックである。カーボンブラックの市販例は、これには限定されないが、カーボンブラックＢｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標）２０００、カーボンブラックＢｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標）４３０、カーボンブラックＢｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標）９００、及びカーボンブラックＢｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標）１２０、これらはすべてＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手できる。活性炭の市販例には、Ｎｏｒｉｔから入手できるＤａｒｃｏ Ｓ５１；Ｎｏｒｉｔから入手できるＳｏｒｂｏｎｏｒｉｔ ３；Ａｍｂｅｒｓｏｒｂ吸着剤（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓから入手できる）；炭素粒子Ｈｙｐｅｒｃａｒｂ（ＴｈｅｒｍｏＨｙｐｅｒＳｉｌから入手できる）；炭素質材料ＴｏｓｏＨａａｓ；及びＣａｌｇｏｎから得られる活性炭ＢＰＬがある。本明細書に記載した手順によって改質される炭素質材料は、顆粒又はペレットの形のミクロ細孔又は中間細孔の活性炭、綿毛状又はペレット状の様々な構造のカーボンブラック、又は炭素繊維又は炭素布など本発明への適用可能性が当業者にとって明らかな任意のその他の炭素質材料であることができる。使用される炭素質材料の選択は、結局は意図する用途を含む様々な異なる要因に左右される。これら炭素質材料の種類のそれぞれが、少なくとも１種類の吸着質を吸着する能力を有する。様々なＢＥＴ表面積、ミクロ細孔容積、及び総細孔容積が、炭素質材料の所望の最終用途に応じて利用可能である。
【００３４】
その炭素が少なくとも１種類の吸着質を吸着する能力を有し、かつ本発明により化学的に改質することが可能な限り、炭素質材料には小さな炭素粒子及び炭素の他の細かく分割した形のものを圧密化することによって得られる材料が含まれるが、これには限定されない。
【００３５】
また本発明の目的に対してこの炭素質材料は、炭素の相とケイ素含有化学種の相とを含む凝集塊であってもよい。この凝集塊並びにこの凝集塊の製造手段の記載が、国際公開第ＷＯ９６／３７５４７号及び第ＷＯ９８／４７９７１号、並びに米国特許第５，８３０，９３０号、第５，８６９，５５０号、第５，８７７，２３８号、第５，９１９，８４１号、第５，９４８，８３５号、及び第５，９７７，２１３号中にある。これら特許及び特許公開はすべて、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００３６】
本発明の目的に関して炭素質材料はまた、炭素の相と金属含有化学種の相とを含む凝集塊であってもよく、ここで金属含有化学種の相はマグネシウム、カルシウム、チタン、バナジウム、コバルト、ニッケル、ジルコニウム、スズ、アンチモン、クロム、ネオジム、鉛、テルル、バリウム、セシウム、鉄、モリブデン、アルミニウム、及び亜鉛、並びにその混合物などの様々な異なる金属であることができる。炭素の相と金属含有化学種の相とを含む凝集塊については、米国特許第６，０１７，９８０号に記載されており、これもまたその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００３７】
また本発明の目的に対してこの炭素質材料には、米国特許第５，９１６，９３４号、及び公開日１９９６年１１月２８日の国際公開第ＷＯ９６／３７５４７号に記載されているものなど、シリカでコーティングしたカーボンブラックが含まれ、これもまたその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００３８】
上記の炭素質材料は、次いでその炭素質材料に有機基を結合させることによって改質される。炭素質材料に有機基を結合させる好ましい方法とその例又は有機基は、米国特許第５，５５４，７３９号、第５，５５９，１６９号、第５，５７１，３１１号、第５，５７５，８４５号、第５，６３０，８６８号、第５，６７２，１９８号、第５，６９８，０１６号、第５，８３７，０４５号、第５，９２２，１１８号、第５，９６８，２４３号、第６，０４２，６４３号、第５，９００，０２９号、第５，９５５，２３２号、第５，８９５，５２２号、第５，８８５，３３５号、第５，８５１，２８０号、第５，８０３，９５９号、第５，７１３，９８８号、及び第５，７０７，４３２号、並びに国際公開第ＷＯ９７／４７６９１号、第ＷＯ９９／２３１７４号、第ＷＯ９９／３１１７５号、第ＷＯ９９／５１６９０号、第ＷＯ９９／６３００７号、及び第ＷＯ００／２２０５１に詳細に記載されており、このすべてが全体として参照により本明細書に組み込まれる。これらの方法は好ましくは本発明の改質の炭素質吸着剤の調製に用いることができ、化学反応を介して炭素質材料への有機基の結合を可能にする。上記に示したように、炭素質材料に結合している有機基は、好ましくは炭素質材料の吸着容量及び／又は選択性を増すこと、及び／又はクロマトグラフ分離における溶質ピークの分解能を向上させることが可能なものである。
【００３９】
上記で示したように、いったん所望の分離技術が選択され、好ましくは特定の化学種が分かると、その分離プロセスを行うのに必要な選択性を達成するために特定の１又は複数の官能基を選択して、炭素質材料上に結合することができる。例えばＧａｒｃｉａ等の著書中に記述されているように、リポタンパク質の分離にはヘパリンが用いられ、従って所望の分離を達成するにはヘパリンを炭素質材料上に結合することができる。同様にカチオン交換プロセスが必要な場合には、例えばスルホン酸を炭素質材料上に結合することができ、またアニオン交換が必要な場合には、第四アミンを炭素質材料上に結合することができる。従って本発明及び当業者により所有されている知識により、改質した炭素質材料を用いて分離技術を行い、所望の選択性を達成することができる。
【００４０】
従って本発明は、腐食、膨潤、及び／又は極端な温度と圧力に対して抵抗性のある炭素質材料を提供するだけでなく、所望の選択性を提供する。本質において本発明は、分離分野に最高の状態、すなわち何ら分離効率を低下させることない復元性の固定相と組み合わせた選択性を提供する。
【００４１】
炭素質材料に有機基を結合する好ましいプロセスは、少なくとも１種類のジアゾニウム塩を、そのジアゾニウム塩を還元させるのに十分な外部印加電流の不在下で、炭素質材料と反応させることを含む。すなわちジアゾニウム塩と炭素質材料の間の反応は、ジアゾニウム塩を還元させるのに十分な電子の外部供給源なしに行う。異なるジアゾニウム塩の混合物を用いてもよい。このプロセスは、様々な反応条件下で、またプロトン性及び非プロトン性溶媒系あるいはスラリーなど任意の種類の反応媒体中で行うことができる。
【００４２】
別の好ましいプロセスにおいては、少なくとも１種類のジアゾニウム塩を、プロトン性反応媒体中で炭素質材料と反応させる。異なるジアゾニウム塩の混合物をこのプロセスに用いることができる。このプロセスはまた、様々な反応条件下で行うことができる。
【００４３】
好ましくはこの２つのプロセスにおいて、ジアゾニウム塩はその場で形成される。望むならこのどちらのプロセスにおいても、改質炭素質材料を当業界で知られている手段によって分離し、乾燥することができる。更に周知の技術によって改質炭素質材料を処理して不純物を除去することができる。これらのプロセスの様々な好ましい実施形態について下記で考察する。
【００４４】
これらのプロセスは様々な条件下で行うことができ、一般にどのような特定条件によっても制約されない。反応条件は、特定のジアゾニウム塩と炭素質材料との反応が可能なように十分安定なものであらねばならない。またこのプロセスは、ジアゾニウム塩が短命な反応条件下で行うことができる。ジアゾニウム塩と炭素質材料との反応は、例えば広範囲のｐＨ及び温度にわたって起こる。このプロセスは、酸性、中性、及び塩基性ｐＨで行うことができる。好ましくはｐＨは約１〜９の範囲である。反応温度は好ましくは０℃〜１００℃であることができる。
【００４５】
当業界で知られているようにジアゾニウム塩は、例えば第一アミンを亜硝酸水溶液と反応させることによって形成することができる。ジアゾニウム塩及びその調製方法の一般的考察については、Ｍｏｒｒｉｓｏｎ及びＢｏｙｄ著、「Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」、第５版、ｐｐ．９７３〜９８３ （Ａｌｌｙｎ ａｎｄ Ｂａｃｏｎ， Ｉｎｃ． １９８７）、及びＭａｒｃｈ著、「Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ； Ｒｅａｃｔｉｏｎｓ， Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ， ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」、第４版、（Ｗｉｌｅｙ， １９９２）中に見出すことができる。本発明ではジアゾニウム塩は、１又は複数個のジアゾニウム基を有する有機化合物である。
【００４６】
ジアゾニウム塩は、炭素質材料との反応に先立って調製することができ、又はより好ましくは当業界で知られている技術を用いてその場で生成することができる。その場での生成はまた、アルキルジアゾニウム塩などの不安定なジアゾニウム塩の使用を可能にし、ジアゾニウム塩の不必要な処理又は操作を避ける。特に好ましいプロセスにおいては亜硝酸とジアゾニウム塩の両方ともその場で生成される。
【００４７】
当業界で知られているようにジアゾニウム塩は、第一アミン、亜硝酸塩、及び酸を反応させることによって生成することができる。亜硝酸塩は、任意の亜硝酸金属塩、好ましくは亜硝酸リチウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、又は亜硝酸亜鉛、あるいは例えば亜硝酸イソアミル又は亜硝酸エチルなどの有機亜硝酸塩であることができる。酸は、ジアゾニウム塩の生成に有効な無機又は有機の任意の酸であることができる。好ましい酸には、硝酸ＨＮＯ３、塩酸ＨＣｌ、及び硫酸Ｈ２ＳＯ４がある。
【００４８】
ジアゾニウム塩はまた、第一アミンを二酸化窒素の水溶液と反応させることによって生成することができる。二酸化窒素の水溶液ＮＯ２／Ｈ２Ｏは、ジアゾニウム塩を生成するのに必要な亜硝酸を供給する。
【００４９】
過剰のＨＣｌの存在下でジアゾニウム塩を生成するのは、ＨＣｌがステンレス鋼に対する腐食性が強いため、他の選択可能なプロセスと比べて好ましくない。ＮＯ２／Ｈ２Ｏによるジアゾニウム塩の生成には、ステンレス鋼又は反応容器に普通用いられるその他の金属類に対する腐食性が少ないという追加の利点がある。Ｈ２ＳＯ４／ＮａＮＯ２又はＨＮＯ３／ＮａＮＯ２を用いた生成もまた、比較的非腐食性である。
【００５０】
通常、第一アミン、亜硝酸塩、及び酸からジアゾニウム塩を生成するには、用いられるアミン量を基準にして２当量の酸を必要とする。その場で生成する方法ではジアゾニウム塩は、１当量の酸を用いて生成することができる。第一アミンが強酸の基を有する場合は、別の酸を加える必要がない可能性がある。第一アミンの１又は複数の酸基は、必要とする酸の当量のうちの１又は２を供給することができる。第一アミンが強酸の基を含有する場合は、その場でジアゾニウム塩を生成するために、本発明のプロセスは、好ましくは追加の酸を加えないか又は１当量まで追加の酸を加える。わずかに過剰な追加の酸もまた用いることができる。このような第一アミンの一例は、パラアミノベンゼンスルホン酸（スルファニル酸）である。
【００５１】
一般にジアゾニウム塩は熱的に不安定である。これらは一般に０〜５℃のような低温の溶液で調製し、塩を分離させずに用いる。いくつかのジアゾニウム塩の溶液は、酸性媒体中では加熱すると窒素を放出し且つ対応するアルコールを形成し、又は塩基性媒体中では有機の遊離基を形成する恐れがある。
【００５２】
しかしジアゾニウム塩に必要なことは、炭素質材料との反応を可能にするのに十分安定であることだけである。従ってこのプロセスは、普通なら不安定で分解しやすいと考えられるいくつかのジアゾニウム塩を用いて行うことができる。いくつかの分解プロセスでは、炭素質材料とジアゾニウム塩の間の反応と競合し、炭素質材料に結合する有機基の総数を減らす恐れがある。更にこの反応は、多くのジアゾニウム塩が分解しやすい高温で行うことができる。高温は反応媒体中のジアゾニウム塩の溶解度を増すのに便利であり、プロセス中のその取扱いを改善する。しかし高温は、他の分解過程のせいでジアゾニウム塩の若干の損失を招く恐れがある。
【００５３】
その場でジアゾニウム塩を形成するために、反応媒体、例えば水に懸濁させた炭素質材料のサスペンションに試薬を加えることができる。従って用いられる炭素質材料のサスペンションは、ジアゾニウム塩を生成させる１又は複数の試薬をすでに含有していてもよく、また残りの試薬を加えることによってプロセスを行ってもよい。
【００５４】
ジアゾニウム塩を形成する反応は、有機化合物上で通常見られる様々な官能基と共存できる。従って炭素質材料との反応のためのジアゾニウム塩の可用性のみが本発明の方法を限定する。
【００５５】
プロセスは、ジアゾニウム塩と炭素質材料の間の反応の進行を可能にする任意の反応媒体中で行うことができる。好ましくは反応媒体は溶媒ベースの系である。溶媒は、プロトン性溶媒、非プロトン性溶媒、又は溶媒の混合物であってもよい。プロトン性溶媒は、酸素又は窒素と結合した水素を含有する水又はメタノールなどの溶媒であり、従って水素結合を形成するのに十分酸性である。非プロトン性溶媒は、上記で定義した酸性水素を含有しない溶媒である。非プロトン性溶媒には、例えばヘキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトニトリル、及びベンゾニトリルなどの溶媒が含まれる。プロトン性溶媒及び非プロトン性溶媒の考察については、Ｍｏｒｒｉｓｏｎ及びＢｏｙｄ著、「Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」、第５版、ｐｐ．２２８〜２３１ （Ａｌｌｙｎ ａｎｄ Ｂａｃｏｎ， Ｉｎｃ． １９８７）を参照されたい。
【００５６】
これらプロセスは、好ましくはプロトン性反応媒体中で、すなわちプロトン性溶媒単独又は少なくとも１種類のプロトン性溶媒を含有する溶媒の混合物中で行う。好ましいプロトン性溶媒には、これに限定されないが、水、水と他の溶剤を含有する水性媒体、アルコール、及びアルコールを含有する任意の媒体、又はこのような媒体の混合物が含まれる。
【００５７】
ジアゾニウム塩と炭素質材料との反応は、任意の種類の炭素質材料、例えば細かく分割した状態又はペレットの形の炭素質材料で行うことができる。生産コストを低減するように設計した一実施形態では、反応は炭素質材料のペレットを形成するプロセスの間で起こる。例えば本発明の炭素質材料製品は、乾燥ドラム中で炭素質材料にジアゾニウム塩の溶液又はスラリーを噴霧することによって調製することができる。別法では炭素質材料製品は、その場でジアゾニウム塩を生成する試薬又はジアゾニウム塩を含有する水などの溶媒系の存在下で炭素質材料をペレット化することによって調製できる。水性溶媒系が好ましい。
【００５８】
一般にこれらプロセスは、塩などの無機副生物を生成する。下記で考察するようないくつかの最終用途では、これらの副生物が望ましくない可能性がある。望ましくない無機副生物又は塩を伴わないで炭素質材料生成物を生成するいくつかの可能な方法を下記する。
【００５９】
第一にジアゾニウム塩は、使用に先立って当業界で知られている手段を用いて望ましくない無機副生物を除去することによって精製することができる。第二にジアゾニウム塩は、ジアゾ化剤として有機亜硝酸塩を使用することにより生成することができ、これは無機塩ではなく対応するアルコールを生じる。第三にジアゾニウム塩を酸基を有するアミン及び水性ＮＯ２から生成する場合、無機塩は形成されない。その他の方法も当業技術者には知られているかも知れない。
【００６０】
無機副生物に加えてこのプロセスは、有機副生物もまた生成する可能性がある。これらは、例えば有機溶剤で抽出することによって除去することができる。許容されない有機副生物を含まない生成物を得るその他の方法も当業技術者に知られているかも知れず、それには洗浄又は逆浸透によるイオンの除去が含まれる。
【００６１】
ジアゾニウム塩と炭素質材料の間の反応は、炭素質材料に結合した有機基を有する炭素質材料製品を形成する。このジアゾニウム塩は、炭素質材料に結合することになる有機基を有することができる。当業技術者に周知の別の手段によって本発明の炭素質材料製品を生産することが可能であるかも知れない。
【００６２】
有機基は、脂肪族基、環状有機基、又は脂肪部分及び環状部分を有する有機化合物であることができる。上記で考察したように採用されるジアゾニウム塩は、これらの基のうちの１つを有し、且つ過渡的であったとしてもジアゾニウム塩を形成することができる第一アミンから誘導することができる。有機基は、置換又は非置換型の、分枝又は非分枝型であってもよい。脂肪族基には、例えばアルカン、アルケン、アルコール、エーテル、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、及び炭水化物から誘導される基が含まれる。環状有機基には、これには限定されないが、脂環式炭化水素基（例えばシクロアルキル、シクロアルケニル）、ヘテロ環式炭化水素基（例えばピロリジニル、ピロリニル、ピペリジニル、モルホリニルなど）、アリール基（例えばフェニル、ナフチル、アントラセニルなど）、及びヘテロアリール基（イミダゾリル、ピラゾリル、ピリジニル、チエニル、チアゾリル、フリル、インドリルなど）がある。置換有機基の立体障害が増すに従って、ジアゾニウム塩と炭素質材料との反応によって炭素質材料に結合する有機基の数は漸減する可能性がある。
【００６３】
有機基が置換される場合、それにはジアゾニウム塩の形成と共存できる任意の官能基が含まれてよい。官能基には、これには限定されないが、Ｒ；ＯＲ；ＣＯＲ；ＣＯＯＲ；ＯＣＯＲ；ＣＯＯＬｉ、ＣＯＯＮａ、ＣＯＯＫ、ＣＯＯ−ＮＲ４＋などのカルボン酸塩；ハロゲン；ＣＮ；ＮＲ２；ＳＯ３Ｈ；ＳＯ３Ｌｉ、ＳＯ３Ｎａ、ＳＯ３Ｋ、ＳＯ３−ＮＲ４＋、ＯＳＯ３Ｈ、ＯＳＯ３−塩などのスルホン塩；ＮＲ（ＣＯＲ）；ＣＯＮＲ２；ＮＯ２；ＰＯ３Ｈ２；ＰＯ３ＨＮａ及びＰＯ３Ｎａ２などのホスホン酸塩；ＯＰＯ３ＨＮａ及びＯＰＯ３Ｎａ２などのリン酸塩；Ｎ＝ＮＲ；ＮＲ３＋Ｘ−；ＰＲ３＋Ｘ−；ＳｋＲ；ＳＳＯ３Ｈ；ＳＳＯ３−塩；ＳＯ２ＮＲＲ′；ＳＯ２ＳＲ；ＳＮＲＲ′；ＳＮＱ；ＳＯ２ＮＱ；ＣＯ２ＮＱ；Ｓ−（１， ４−ピペラジンジイル）−ＳＲ；２−（１， ３−ジチアニル）２−（１， ３−ジチオラニル）；ＳＯＲ；及びＳＯ２Ｒがある。Ｒ及びＲ′は同一でも異なってもよく、独立に、水素；分枝又は非分枝の、Ｃ１〜Ｃ２０で置換又は非置換の、飽和又は不飽和の炭化水素；例えばアルキル、アルケニル、アルキニル、置換又は非置換アリール、置換又は非置換へテロアリール、置換又は非置換アルキルアリール、あるいは置換又は非置換アリールアルキルである。整数ｋは１〜８、好ましくは２〜４の範囲にある。アニオンＸ−はハロゲンイオン、あるいは無機酸又は有機酸から誘導されるアニオンである。Ｑは（ＣＨ２）ｗ、（ＣＨ２）ｘＯ（ＣＨ２）ｚ、（ＣＨ２）ｘＮＲ（ＣＨ２）ｚ、又は（ＣＨ２）ｘＳ（ＣＨ２） ｚである。ただしここでｗは２〜６の整数であり、ｘ 及びｚは１〜６の整数である。上式においてＲ及びＲ′の具体的な例は、ＮＨ２−Ｃ６Ｈ４−、ＣＨ２ＣＨ２−Ｃ６Ｈ４−ＮＨ２、ＣＨ２−Ｃ６Ｈ４−ＮＨ２、及びＣ６Ｈ５である。
【００６４】
有機基の別の例は、式ＡｙＡｒＮＨ２の第一アミンに対応する式ＡｙＡｒ−の芳香族基である。この式において変数は下記の意味を有する。すなわちＡｒはアリール又はヘテロアリール基などの芳香族ラジカルである。Ａｒは、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントレニル、ビフェニル、ピリジニル、ベンゾチアジアゾリル、及びベンゾチアゾリルからなる群から選択することができる。Ａは、上記の好ましい官能基から独立に選択される芳香族ラジカル上の置換基か、又はＡは、非置換のあるいは１又は複数のこれら官能基で置換した線状、分枝状、又は環状の炭化水素ラジカル（好ましくは炭素原子１〜２０個を有する）であり、またｙは１からこの芳香族基中の−ＣＨラジカルの総数までの整数である。例えばｙは、Ａｒがフェニルの場合は１〜５、Ａｒがナフチル場合は１〜７、Ａｒがアントラセニル、フェナントレニル、又はビフェニルの場合は１〜９、あるいはＡｒがピリジニルの場合は１〜４の整数である。
【００６５】
炭素質材料に結合することができる別の一組の有機基は、官能基としてのイオン基又はイオン化可能基で置換された有機基である。イオン化可能基は、使用される媒体中でイオン基を形成することが可能な基である。イオン基はアニオン基又はカチオン基であることができ、イオン化可能基はアニオン又はカチオンを形成することができる。
【００６６】
アニオンを形成するイオン化可能官能基には、例えば酸性基又は酸性基の塩が含まれる。従って有機基には、有機酸から誘導される基が含まれる。有機基がアニオンを形成するイオン化可能な基を有する場合、好ましくはそのような有機基は、（ａ）芳香族基又はＣ１〜Ｃ １２アルキル基、及び（ｂ）ｐＫａが１１未満の少なくとも１種類の酸性基、又はｐＫａが１１未満の酸性基の少なくとも１種類の塩、又はｐＫａが１１未満の少なくとも１種類の酸性基とｐＫａが１１未満の酸性基の少なくとも１種類の塩との混合物を有する。酸性基のｐＫａは、単にその酸性置換基ではなく全体としての有機基のｐＫａを指す。より好ましくはｐＫａは１０未満であり、また最も好ましくはｐＫａは９未満である。好ましくは有機基の芳香族基又はＣ１〜Ｃ １２アルキル基は、直接に炭素質材料に結合する。芳香族基は更に、例えばアルキル基で置換されてもよく又は置換されなくてもよい。有機基はフェニル又はナフチル基であることができ、また酸性基はスルホン酸基、スルフィン酸基、ホスホン酸基、又はカルボン酸基である。有機基はまた、１又は複数の不斉中心を有することができる。これらの酸性基及びそれらの塩の例は上記で考察されている。有機基は、置換又は非置換スルホフェニル基又はその塩、置換又は非置換（ポリスルホ）フェニル基又はその塩、置換又は非置換スルホナフチル基又はその塩、又は置換又は非置換（ポリスルホ）ナフチル基又はその塩であってもよい。置換スルホフェニル基の例は、ヒドロキシスルホフェニル基又はその塩である。
【００６７】
アニオン（及び本発明によるプロセスに使用されるそれらの対応する第一アミン）を形成しているイオン化可能官能基を有する具体的な有機基は、ｐ−スルホフェニル（ｐ−スルファニル酸）、４−ヒドロキシ−３−スルホフェニル（２−ヒドロキシ−５−アミノ−ベンゼンスルホン酸）、及び２−スルホエチル（２−アミノエタンスルホン酸）である。
【００６８】
アミンは、カチオン基を形成するイオン化可能官能基の例を代表する。例えばアミンは、酸性媒体中でプロトン化してアンモニウム基を形成することができる。アミン置換基を有する有機基は、好ましくはｐＫｂが５未満である。第四アンモニウム基（−ＮＲ３＋）及び第四ホスホニウム基（−ＰＲ３＋）はまた、カチオン基の例を代表する。有機基は、フェニル又はナフチル基、及び第四アンモニウム又は第四ホスホニウム基などの芳香族基を有することができる。芳香族基は、好ましくは直接炭素質材料に結合している。また、第四化した環状アミン、また第四化した芳香族アミンさえ、有機基として用いることができる。従ってＮ−メチル−ピリジルなどのＮ−置換ピリジウム化合物をこれに関して用いることができる。有機基の例には、これに限定されないが、（Ｃ５Ｈ４Ｎ）Ｃ２Ｈ５＋Ｘ−、Ｃ６Ｈ４（ＮＣ５Ｈ５）＋Ｘ−、Ｃ６Ｈ４ＣＯＣＨ２Ｎ（ＣＨ３）３＋Ｘ−、Ｃ６Ｈ４ＣＯＣＨ２（ＮＣ５Ｈ５） ＋Ｘ−、（Ｃ５Ｈ４Ｎ） ＣＨ３＋Ｘ−、及びＣ６Ｈ４ＣＨ２Ｎ（ＣＨ３）３＋Ｘ−（ただしＸ−はハロゲン、あるいは無機酸又は有機酸から誘導されるアニオン）がある。
【００６９】
芳香族スルフィドは有機基の別の群を含む。これらの芳香族スルフィドは、式Ａｒ（ＣＨ２）ｑＳｋ（ＣＨ２）ｒＡｒ′又はＡ−（ＣＨ２）ｑＳｋ（ＣＨ２）ｒＡｒ″（ただしＡｒ及びＡｒ′は独立に置換又は非置換アリーレン又はヘテロアリーレン基であり、Ａｒ″はアリール又はヘテロアリールであり、ｋは１〜８であり、ｑ及びｒは０〜４である）によって表すことができる。置換アリール基には置換アルキルアリール基が含まれることになる。アリーレン基の例にはフェニレン基、特にｐ−フェニレン基、あるいはベンゾチアゾリレン基がある。アリール基にはフェニル、ナフチル、及びベンゾチアゾリルがある。存在するイオウ数はｋによって規定され、好ましくは２〜４の範囲にある。炭素質材料生成物の例は、式−（Ｃ６Ｈ４）−Ｓｋ−（Ｃ６Ｈ４）−（ただしｋは１〜８の整数であり、より好ましくはｋは２〜４の範囲にある）の結合した芳香族スルフィド有機基を有する生成物である。芳香族スルフィド基のその他の例は、ビス−パラ−（Ｃ６Ｈ４）−Ｓ２−（Ｃ６Ｈ４）−及びパラ−（Ｃ６Ｈ４）−Ｓ２−（Ｃ６Ｈ５）である。これら芳香族スルフィド基のジアゾニウム塩は、便利にはこれらの対応する第一アミン、Ｈ２Ｎ−Ａｒ−Ｓｋ−Ａｒ′−ＮＨ２又はＨ２Ｎ−Ａｒ−Ｓｋ−Ａｒ″から調製することができる。これら基には、ジチオジ−４， １−フェニレン、テトラチオジ−４， １−フェニレン、フェニルジチオフェニレン、ジチオジ−４， １−（３−クロロフェニレン）、−（４− Ｃ６Ｈ４）−Ｓ−Ｓ−（２−Ｃ７Ｈ４ＮＳ）、−（４−Ｃ６Ｈ４）−Ｓ−Ｓ−（４−Ｃ６Ｈ４）−ＯＨ、−６−（２−Ｃ７Ｈ３ＮＳ）−ＳＨ、−（４−Ｃ６Ｈ４）−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓ−Ｓ−ＣＨ２ＣＨ２−（４−Ｃ６Ｈ４）−、−（４−Ｃ６Ｈ４）−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓ−Ｓ−Ｓ−ＣＨ２ＣＨ２−（４−Ｃ６Ｈ４）−、−（２−Ｃ６Ｈ４）−Ｓ−Ｓ−（２−Ｃ６Ｈ４）−、−（３−Ｃ６Ｈ４）−Ｓ−Ｓ−（３−Ｃ６Ｈ４）−、−６−（Ｃ６Ｈ３Ｎ２Ｓ）、−６−（２−Ｃ７Ｈ３ＮＳ）−Ｓ−ＮＲＲ′（ただしＲＲ′は−ＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２−である）、−（４−Ｃ６Ｈ４）−Ｓ−Ｓ−Ｓ−Ｓ−（４−Ｃ６Ｈ４）−、−（４−Ｃ６Ｈ４）−ＣＨ＝ＣＨ２、−（４−Ｃ６Ｈ４）−Ｓ−ＳＯ３Ｈ、−（４−Ｃ６Ｈ４）−ＳＯ２ＮＨ−（４−Ｃ６Ｈ４）−Ｓ−Ｓ−（４−Ｃ６Ｈ４）−ＮＨＳＯ２−（４−Ｃ６Ｈ４）− 、−６−（２−Ｃ７Ｈ３ＮＳ）−Ｓ−Ｓ−２−（６−Ｃ７Ｈ３ＮＳ）−、−（４−Ｃ６Ｈ４）−Ｓ−ＣＨ２−（４−Ｃ６Ｈ４）− 、−（４−Ｃ６Ｈ４）−ＳＯ２−Ｓ−（４−Ｃ６Ｈ４）−、−（４−Ｃ６Ｈ４）−ＣＨ２−Ｓ−ＣＨ２−（４−Ｃ６Ｈ４）−、−（３−Ｃ６Ｈ４）−ＣＨ２−Ｓ−ＣＨ２−（３−Ｃ６Ｈ４）−、−（４−Ｃ６Ｈ４）−ＣＨ２−Ｓ−Ｓ−ＣＨ２−（４−Ｃ６Ｈ４）−、−（３−Ｃ６Ｈ４）−ＣＨ２−Ｓ−Ｓ−ＣＨ２−（３−Ｃ６Ｈ４）−、−（４−Ｃ６Ｈ４）−Ｓ−ＮＲＲ′（ただしＲＲ′はＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２−）、−（４−Ｃ６Ｈ４）−ＳＯ２ＮＨ−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓ−Ｓ−ＣＨ２ＣＨ２−ＮＨＳＯ２−（４−Ｃ６Ｈ４）−、−（４−Ｃ６Ｈ４）−２−（１， ３−ジチアニル）、及び−（４−Ｃ６Ｈ４）−Ｓ−（１， ４−ピペリジンジイル）−Ｓ−（４−Ｃ６Ｈ４���−がある。
【００７０】
炭素質材料に結合することができる別の一組の有機基は、（Ｃ６Ｈ４）−ＮＨ２、（Ｃ６Ｈ４）−ＣＨ２−（Ｃ６Ｈ４）−ＮＨ２、（Ｃ６Ｈ４）−ＳＯ２−（Ｃ６Ｈ４）−ＮＨ２などのアミノフェニルを有する有機基である。
【００７１】
有機基は、好ましくはＣ１〜Ｃ１００アルキル基（より好ましくはＣ１〜Ｃ１２アルキル基）、芳香族基、あるいは別の有機基、単量体の基、又は重合体の基であり、これらはそれぞれ任意選択で官能基あるいはイオン又はイオン化可能な基を有する。より好ましくはこれらの基は直接に炭素質材料に結合する。
【００７２】
重合体の基は、炭素生成物に結合することが可能な任意の重合体の基であることができる。重合体の基は、ポリオレフィン基、ポリスチレン基、ポリアクリラート基、ポリアミド基、ポリエステル基、又はその混合基であることができる。単量体の基は重合体の基の単量体タイプである。
【００７３】
有機基はまた、オレフィン基、スチレン基、アクリラート基、アミド基、エステル基、又はその混合基であることもできる。有機基はまた、オレフィン基、スチレン基、アクリラート基、アミド基、エステル基、又はその混合基を有する芳香族基又はアルキル基であってもよく、好ましくはＣ１〜Ｃ１２の基のようなこの芳香族基又はアルキル基が直接に炭素生成物に結合する。
【００７４】
重合体の基には、ポリオレフィン基、ポリスチレン基、ポリアクリラート基、ポリアミド基、ポリエステル基、又はその混合基を有する、Ｃ１〜Ｃ１２の基のような芳香族基又はアルキル基を含むことができる。
【００７５】
有機基はまた、アラルキル基又はアルキルアリール基を含むことができ、これは好ましくは直接炭素生成物に結合する。有機基の他の例には、Ｃ１〜Ｃ１００アルキル基、より好ましくはＣ２０〜Ｃ６０アルキル基がある。
【００７６】
他の有機基の例は、下記の式（１又は複数の末端のハイフンは、炭素生成物又は別の基との結合を表す）を有する有機基である。
【００７７】
−Ａｒ−ＣＯ２（ＣｍＨ２ｍ＋１）（ただしｍ＝０〜約２０）；
−Ａｒ−（ＣｎＨ２ｎ＋１）（ただしｎ＝１〜約５０）；
−Ａｒ−ＣｐＨ２ｐＡｒ−（ただしｐ＝１〜約１０）；
−Ａｒ−ＣＸ３（ただしＸはハロゲン原子）；
−Ａｒ−Ｏ−ＣＸ３（ただしＸはハロゲン原子）；
−Ａｒ−ＳＯ３−；
−Ａｒ−ＳＯ２（ＣｑＨ２ｑ−１）（ただしｑ＝約２〜約１０）；
−Ａｒ−Ｓ２−Ａｒ−ＮＨ２；
−Ａｒ−Ｓ２−Ａｒ−；
−ＡｒＳＯ２Ｈ；
【００７８】
−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）ＣＯＯＸ）ｍ（ただしｎ＝０〜２０；ｍ＝１〜３；Ｘ＝Ｈ、カチオン、又は有機基）；これらの基は、更にカルボジイミドのような基で活性化及び／又は反応させ、更にＮＨ２末端官能基化基と反応させ；またＳＯＣｌ２又はＰＣｌ３又はＰＣｌ５と反応させて−Ａｒ−（ＣｎＨ２ｎ）ＣＯＣｌ） ｍ基に転換し、更にＯＨ末端官能基化基と反応させる。
【００７９】
−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）ＯＨ）ｍ（ただしｎ＝０〜２０、ｍ＝１〜３）；これらの基は、更に塩化トシルのような基で活性化及び／又は反応させ、続いてアミノ末端配位子と反応させ；カルボニルジイミダゾール、続いてアミノ末端配位子と反応させ；塩化カルボニル末端配位子と反応させ；またエポキシ末端配位子と反応させる。
【００８０】
−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）ＮＨ２）ｍ（ただしｎ＝０〜２０、ｍ＝１〜３）及びそのプロトン化された型の−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）ＮＨ３Ｘ） ｍ（ただしＸはイオン）；これらの基は、更にカルボジイミドで活性化したカルボキシル末端配位子、カルボニルジイミダゾールで活性化したヒドロキシ末端配位子、トシルで活性化したヒドロキシ末端配位子、ビニル末端配位子、ハロゲン化アルキル末端配位子、又はエポキシ末端配位子のような基で活性化及び／又は反応させる。
【００８１】
−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）ＣＨＮＨ３＋ＣＯＯ−）ｍ（ただしｎ＝０〜２０、ｍ＝１〜３）；これらの基は、ＮＨ２又はＯＨ末端基との反応によるカルボキシル基を介する反応、あるいは活性化したカルボキシ末端配位子、活性化したヒドロキシ末端配位子、ビニル末端配位子、ハロゲン化アルキル末端配位子、又はエポキシ末端配位子との反応によるアミノ基を介する反応によって更に誘導される。
【００８２】
−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）ＣＨ＝ＣＨ２）ｍ（ただしｎ＝０〜２０、ｍ＝１〜３）又は−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）ＳＯ２ＣＨ＝ＣＨ２）ｍ（ただしｎ＝０〜２０、ｍ＝１〜３）；これらの基は更に、アミノ末端配位子のような基で活性化及び／又は反応させ；過酸と反応させてエポキシドを形成し、続いてヒドロキシ又はアミノ末端配位子と反応させ；ハロゲン化水素と反応させて−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）ＣＨ２ＣＨ２Ｘ）ｍ基を形成し、続いてアミノ末端配位子と反応させる。
【００８３】
別の反応機構を用いて炭素質材料上に様々な基を形成することができる。
有機基の好ましい混合基には、
−Ａｒ− ＳＯ３−及び−Ａｒ（ＣｎＨ２ｎ＋１）（ただしｎ＝１〜約５０）；
−Ａｒ−Ｓ２−Ａｒ−ＮＨ２及び−ＡｒＣｐＨ２ｐＡｒ−（ただしｐ＝１〜約１０）；
−Ａｒ−Ｓ２−Ａｒ−及び−ＡｒＣｐＨ２ｐＡｒ−（ただしｐ＝１〜約１０）；又は
少なくとも２つの異なる−Ａｒ−ＣＯ２（ＣｍＨ２ｍ＋１）（ただしｍ＝０〜約２０）がある。
【００８４】
改質炭素生成物の一部をなす上記及び下記の様々な有機基、単量体の基、及び重合体の基は、非置換あるいは置換されてもよく、また分枝状あるいは線状でもよい。
【００８５】
任意の１又は複数種のこれら有機基は、吸着を可能にする炭素質材料、好ましくは炭素質材料の吸着容量の増加を可能にする炭素質材料と結合した後で本発明に用いることができる。
【００８６】
好ましくは炭素質材料に結合される有機基は、酸若しくは塩基、又は酸若しくは塩基の塩であり、具体例にはスルホン酸及びカルボン酸などの置換基を有するフェニル又はナフチル基がある。第四アミンもまた用いることができる。炭素質材料に結合される最も好ましい有機基は、（Ｃ６Ｈ４）−ＳＯ３−Ｎａ＋、（Ｃ６Ｈ４）−ＳＯ３−Ｋ＋、（Ｃ６Ｈ４）−ＳＯ３−Ｌｉ＋などである。一般には酸タイプの有機基の結合は塩基性の吸着質を吸着するのに有効なはずであり、一方塩基タイプの有機基の結合は酸性の吸着質を吸着するのに有効なはずである。
【００８７】
本発明で用いることができる別の好ましい有機基には、アミノ酸及び誘導アミノ酸（例えばフェニルアラニン及びその誘導体）、シクロデキストリン、固定化タンパク質、及びポリタンパク質などがある。その他の有機基には、これに限定されないが、Ｃ６Ｆ５−基、及び／又はトリフルオロメチルフェニル基、ビストリフルオロフェニル基、フッ素の基を有するその他の芳香族基などがある。これらの有機基は、クロマトグラフィー及びその他の分離技術に関する本発明の実施形態に対して特に好ましい。
【００８８】
炭素質材料上に結合されるその他の好ましい有機基には、−Ａｒ−（ＣｎＨ２ｎ＋１）ｘ群の官能基（ただしｎは約１〜約３０の整数、またｘは約１〜約３の整数）がある。これらの基は、逆相クロマトグラフィーの目的には特に好ましい。有機基の別の例は、特にカチオン交換に有効なスルホン基を有するベンゼン、安息香基、イソフタル基と、特にアニオン交換にとって好ましい第四アミン基である。
【００８９】
炭素質材料上に直接結合するか、又はＣｎＨ２ｎ＋１鎖（ただしｎは約３〜約２０の整数）などのアルキル基を介して結合するシクロデキストリンなどの有機基もまた好ましい。結合することが可能なその他の基は、光学的に純粋なアミノ酸及び誘導アミノ酸、固定化タンパク質などである。これらのタイプの有機基は、キラルクロマトグラフィーに対しては特に好ましい。
【００９０】
これに加えてポリエチレングリコール（ＰＥＧ基）及びメトキシ末端ＰＥＧ基、並びに誘導ＰＥＧ及びＭＰＥＧ基を炭素質材料上に結合することができる。これらのタイプの有機基は、例えばタンパク質とポリタンパク質の分離用の、アフィニティタイプ及び／又は疎水性相互作用クロマトグラフィーに対して特に好ましい。
【００９１】
単独又は追加の基として結合することができる有機基の別の例には、−Ａｒ−Ｃ （ＣＨ３） ３、−Ａｒ−（ＣｎＨ２ｎ）ＣＮ）ｍ（ただしＡｒは芳香族基、ｎは０〜２０、ｍは１〜３）、−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｈ）−ＣｘＨ２ｘ＋１）ｍ（ただしＡｒは芳香族基、ｎは０〜２０、ｘは０〜２０、ｍは１〜３）、−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）Ｎ（Ｈ）Ｃ（Ｏ）−ＣｘＨ２ｘ＋１）ｍ（ただしＡｒは芳香族基、ｎは０〜２０、ｘは０〜２０、ｍは１〜３）、−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（Ｈ）−ＣｘＨ２ｘ＋１）ｍ（ただしＡｒは芳香族基、ｎは０〜２０、ｘは０〜２０、ｍは１〜３）、−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｈ）−Ｒ）ｍ（ただしＡｒは芳香族基、ｎは０〜２０、ｘは０〜２０、ｍは１〜３、Ｒは有機基）、−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ）Ｎ（Ｈ）Ｃ（Ｏ）−Ｒ）ｍ（ただしＡｒは芳香族基、ｎは０〜２０、ｘは０〜２０、ｍは１〜３、Ｒは有機基）、−Ａｒ−（（ＣｎＨ２ｎ） Ｏ−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｈ）−Ｒ）ｍ（ただしＡｒは芳香族基、ｎは０〜２０、ｘは０〜２０、ｍは１〜３、Ｒは有機基）がある。
【００９２】
これに加えて本発明は、有機基が炭素質材料のミクロ細孔を塞ぎ、それによってクロマトグラフィーなどの分離技術にミクロ細孔材料を使用できるようにして、有機基を結合させることができる。従って本発明は、普通なら分離用のためのクロマトグラフィーには有効でないはずのミクロ細孔材料の使用を可能にする。
【００９３】
本発明においては２種類以上の基を炭素質材料上に結合させることができる。これは、結合有機基を持たない炭素質材料の表面のいかなる間隙も埋めるのに特に有効である。このような間隙を埋めることは、選択性をより向上させ、及び／又は炭素質材料中にまだ存在している可能性のあるいかなるミクロ細孔も塞ぐ。一般に任意選択の第二の有機基は、第一の主要な有機基が結合され、好ましくは改質炭素質材料が、上記のように炭素質材料上に有機基を結合させた結果生じるいかなる副生物も除去することによって精製された後に結合される。その後、第二の有機基を同じジアゾニウム塩又は別の結合方法を用いて結合することができる。一般には後に結合される二次的有機基の種類には、結合している第一の有機基よりも鎖長が短い又は立体障害の少ない有機基が含まれるが、これには限定されない。例えば好ましい二次的有機基には、これには限定されないが、フェニル基、短いアルキル鎖（例えばＣ１〜Ｃ１５）を有するアルキルフェニル基などがある。特に好ましい基には、フェニル、メチルフェニル、３， ５−ジメチルフェニル、４−イソプロピルフェニル、及び４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルがある。
【００９４】
本発明の改質炭素質材料は、特に結合有機基が４−アルキルフェニルなどのアルキルフェニル基で、アルキル鎖長が１〜３０の間（好ましくは８〜１８の間）の場合、逆相クロマトグラフィー用途に特に有効であり、オクタデシル変性シリカと全くよく似た表面特性を有する。加えて上記の改質炭素質材料は、フェニル、メチルフェニル、ジメチルフェニル、イソプロピルフェニル、ｔｅｒｔ−ブチルフェニルなどの二次的結合基を有することができる。本発明の炭素質材料は、従来のオクタデシル変性シリカと比較される１又は複数の下記特性を有することになる。
【００９５】
（ａ）ｐＨ安定性の向上（オクタデシル変性シリカは狭いｐＨ範囲で使用され、ｐＨ ８を超えるところで使用されることは少ない）。本発明の改良型炭素質材料は全ｐＨにおいて安定である。
【００９６】
（ｂ）温度安定性の向上。これらの材料は著しい性能の劣化を伴わずに、温度２５０℃まで、好ましくは２００℃までで使用することができる。
【００９７】
（ｃ）耐膨潤性の向上。
【００９８】
（ｄ）シリカに匹敵し、高分子クロマトグラフ材料よりずっと大きい分離効率。
【００９９】
（ｅ）表面の、活性なエンドキャップ用の基の濃度を決めることによって表面特性を調整できること。これは固定相に様々な選択性を付与することになる。
【０１００】
異なる有機基の組合せが可能である。例えば、２種類以上の有機基を同一炭素質材料に結合すること、又は炭素質材料の一部が或る有機基で変性され、炭素質材料の別の部分が別の有機基で変性された炭素質材料の組合せを用いることは本発明の範囲内にある。低重量％若しくは低表面積の変性、又は高重量％若しくは高表面積の変性など、変性の程度を変えることもまた可能である。また、改質炭素質材料と非改質炭素質材料の混合物を用いることもできる。異なる官能基化及び／又は異なる処理レベルの改質炭素質材料の混合物を用いることもできる。
【０１０１】
好ましくは本発明の改質炭素質材料は、特に結合有機基がスルホン酸、カルボン酸、又は第四アンモニウム、又はその塩などの置換基を有するフェニル又はナフチル基の場合、高分子イオン交換樹脂に著しく似ている。本発明のこれらタイプの炭素質材料は、従来の高分子イオン交換樹脂と比べて１又は複数の下記特性を有する可能性がある。
【０１０２】
（ａ）すぐれた温度安定性、
（ｂ）すぐれた耐膨潤性、及び
（ｃ）捕捉速度への悪影響を伴わない高い機械的強度。
【０１０３】
更に本発明の改質炭素質材料は、吸着剤としての使用に加えてまた、水処理から金属の分離／回収、イオン交換、触媒などに至る分離に使用することができる。上記の交換可能な基を持つ吸着剤の追加の利点は、イオン交換手順を用いて更に表面改質する能力を材料に付与することである。
【０１０４】
吸着質に関しては、本発明の１又は複数の改質炭素質材料によって吸着できる任意の吸着質が、本発明の範囲内にあると考えられる。例には、これに限定されないが水、アンモニア、メルカプタン、二酸化硫黄、及び硫化水素などの極性化学種がある。「極性化学種」とは、その電子構造が対称的でない種と解釈される。これには、双極子モーメントを持つ分子、例えばＨ２Ｏ及びＮＨ３；及び／又はＣＯ２などの四極子モーメントを持つ分子；及びアルケン、アルキンなどの不飽和パイ結合（π）を持つ分子；並びに二重及び三重結合を有するその他の有機及び無機化合物が含まれる。アルゴン、酸素、メタンなどの非極性化学種もまた、本発明の適切な改質炭素質材料によって吸着することができる。本出願で提供される記述に鑑みて当業技術者は、関係する吸着質及び吸着プロセスに応じて最も効果的な吸着親和性又は吸着の増加を達成するために、どの有機基をその炭素質材料と結合させる必要があるかを決定することができるはずである。
【０１０５】
吸着質を吸着できる改質炭素質材料を含有する吸着剤組成物を開発することによって、特定の吸着質に対する選択性を高めることができる。適切な改質炭素質材料を用いて、多成分混合物から特定の化学種を選択的に吸着することができる。言い換えれば、炭素質材料を改質して本発明の吸着剤組成物を創り出すことにより、或る成分に対する吸着親和性を低下させ、それによって別の成分の吸着親和性を最大にするができる。これは、結果第一成分からの第二成分の分離を最大にすることになる。その上、極性化学種の吸着を増加させると、更に非極性化学種の比較的低い吸着をもたらし、その結果選択性を改善する。更に炭素質材料は、炭素質材料の表面の酸素官能基を「無力」にするために疎水性の基を加えるようなやり方で改質して、非極性化学種の吸着に対する選択性を増加させることができる。
【０１０６】
吸着質は、利用者の必要性又は望みに応じて液相で、あるいは気相又は蒸気相で存在することができる。或る吸着質は、液相よりも蒸気又は気相からの方が効率的に吸着することができ、又はその逆も同様である。本発明の改質炭素質材料は、いずれの相からの吸着においても効果的である。
【０１０７】
本発明の一つの利点は、構造を損なわず又は吸着剤をより砕けやすくせずに、活性炭又はカーボンブラック吸着剤の表面を広範囲に改質することである。例えば炭素質材料は、本発明に基づいて、表面に結合した交換可能なナトリウムカチオンで表面を改質することができる。これは表面の化学を変えるために別のイオンに置換するという観点からきわめて有用である。
【０１０８】
吸着の目的で本発明の改質炭素質材料を用いる有益な効果は、非改質炭素質吸着剤上の吸着質と、本発明に従って改質した同じ炭素質吸着剤上の吸着質の吸着等温線を比較することによって実証することができる。
【０１０９】
本発明は更に、本発明の単なる例示であることを意図する下記の実施例によって明らかにされるはずである。
【０１１０】
（実施例）
具体例としての炭素質材料の表面改質の有効性を、非改質炭素質吸着剤での様々な吸着質の吸着等温線を、本発明に従って改質した炭素質吸着剤での吸着等温線と比較することによって判定した。使用した吸着質は水及びＣＯ２であるが、別の吸着質も用いることができるであろう。
【０１１１】
実施例１．
Ｎｏｒｉｔから得たカーボンブラックＢｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標）４３０及びＮｏｒｉｔから入手した活性炭Ｄａｒｃｏ Ｓ５１のペレットを、下記の手順を用いて表面改質した。
【０１１２】
〔カーボンブラックＢｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標）４３０の表面改質〕
水で希釈可能なフェノール−ホルムアルデヒド熱硬化性樹脂（Ｓｃｈｅｎｅｃｔａｄｙ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ， Ｓｃｈｅｎｅｃｔａｄｙ， ＮＹ）５ｍｌを水５０ｍｌに溶かした分散液を、カーボンブラックＢｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標）４３０（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．， Ｂｏｓｔｏｎ， ＭＡから入手できる）５０ｇと混合した。混合物を０．２５インチのステンレス鋼製金型を用いて５０００ｐｓｉで１ｇ部分ずつにプレスした。このペレットを通気アルゴン中において１１０℃で１時間及び１３５℃で１時間加熱して、樹脂を硬化した。次いで温度を通気アルゴン中で温度６５０℃に達するまで２０℃／分で上昇した。温度を６５０℃で３時間維持し、次いで通気アルゴン中で冷却した。次いでペレットを約１ｍｍ×２ｍｍの片に破砕した。
【０１１３】
亜硝酸ナトリウム０．８１ｇを水約１ｇに溶かした水溶液を、カーボンブラックの顆粒１６．８ｇ、スルファニル酸２．０４ｇ、及び水５０ｇの混合物に加え、８４℃で攪拌した。２時間攪拌した後、得られた材料を６５℃のオーブン中で乾燥した。
【０１１４】
〔活性炭の表面改質〕
亜硝酸ナトリウム３０．５ｇを水約１００ｇに溶かした水溶液を、活性炭ＤＡＲＣＯ Ｓ５１（Ｎｏｒｉｔから入手できる）１３０ｇ、スルファニル酸７６．５ｇ、及び水１３００ｇの沸騰している混合液に加えた。１５分間攪拌した後、加熱を中止し、混合物を攪拌しながら室温まで冷却した。得られた材料を５０℃のオーブン中で夜通し乾燥した。
【０１１５】
〔イオン交換〕
表面改質した炭素を多量の脱イオン水で洗浄し乾燥した。こうして得られた材料はナトリウム型であった。この炭素のカリウム及びリチウム型への更なる改質を、それぞれＫＯＨ及びＬｉＯＨの２Ｍ溶液を用いたイオン交換によって行った。イオン交換した材料を完全に洗浄し乾燥した。吸着実験をこの洗浄し乾燥した材料上で行った。
【０１１６】
非改質及び表面改質した炭素質材料の表面積を下記の表１に示した。表面積は、ＢＥＴ形式（Ｓ． Ｊ． Ｇｒｅｇｇ及びＫ．Ｓ． Ｗ． Ｓｉｎｇ著、「Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ， Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｒｅａ， ａｎｄ Ｐｏｒｏｓｉｔｙ」， Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ， １９８２）を用いた窒素（７７Ｋ）吸着データから計算した。吸着実験は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ｃｏｒｐ．製ＡＳＡＰ ２０００自動計測機で行った。
【０１１７】
【表１】
2004522142.tif 000002
【０１１８】
表面改質処理後、活性炭は表面積及び細孔容積が若干失われたが、カーボンブラックと活性炭は両方とも表面改質の結果として、単位表面積当たりの吸着容量が増加した。若干の表面積及び細孔容積の減少は、炭素質材料をヘプタンなどの非混和性の有機溶剤で前処理することによって軽減することができる。非改質及び改質材料上での２９８Ｋにおける水蒸気の吸着の結果を図１（カーボンブラック）及び図２（活性炭）に示した。水の吸着実験は、密閉した槽中において一定の相対湿度で水蒸気により試料を平衡化することを伴うバッチ手法によって行った。一定の相対湿度は、その表面の上方が既知の相対湿度になる飽和塩溶液を用いることによって達成した。
【０１１９】
表面改質を行った後、活性炭とカーボンブラックは両方とも表面にＮａ＋イオンを有していた。Ｎａ＋イオンは、標準的なイオン交換技術（例えばＦ． Ｈｅｌｆｆｅｒｉｃｈ著、「Ｉｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ」， ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ， １９６２を参照されたい）を用いて別のイオンで置換することができる。表面にＮａ＋イオンを有する表面改質材料、及びイオン交換によって誘導された別のイオン型を有する表面改質材料に対する水吸着の等温線を図１及び図２に示す。吸着の等温線は、吸着剤１ｇ当たりに吸着される水蒸気の量を水蒸気の相対圧力の関数として示す。図３及び図４は、材料のＢＥＴ表面積によって正規化した同じデータを示す。カーボンブラック、すなわちＢｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標）４３０カーボンブラック及びＤＡＲＣＯ Ｓ５１カーボンブラックの単位面積当たりの吸着容量は、本発明に記載の表面改質によって明らかにかなり向上する。加えて水吸着の等温線の形は表面改質の結果として変化する（上方に凹状から直線又は上方に凸状へ）。
【０１２０】
本発明の表面改質技術は、同様に四極子モーメントを有するＣＯ２などの気体の吸着に影響する可能性がある。図５は、同じ非改質及び改質カーボンブラックＢｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標）４３０での２７３Ｋにおける気相からのＣＯ２の吸着等温線を示す。ＣＯ２の吸着は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ｃｏｒｐ．製ＡＳＡＰ ２０００自動計測機上で行った。図は、吸着されたＣＯ２の量をＣＯ２圧の関数として示す。ＣＯ２の吸着は、本発明の炭素表面改質技術によって明らかに促進される。
【０１２１】
実施例２．
タンパク質との接触を伴うクロマトグラフ及びその他の生化学用途に炭素質材料を使用することは、炭素表面でのタンパク質の非特異的吸着により昔から妨げられてきた。本発明の炭素質材料を含む様々な炭素質材料による炭素表面でのタンパク質の非特異的吸着を測定するために、様々なタイプの従来の炭素質材料及び本発明の炭素質材料を用いていくつかの実験を行った。前述のジアゾニウム反応を用いてカーボンブラック上にメトキシ末端ポリエチレングリコール基を結合することによって、Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手できる Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標）３７００を化学的に改質した。結合しているポリエチレン基は、平均分子量が３５０、７５０、及び２０００であった。改質したカーボンブラックをそれらの調製中に水に分散させ、続いて不純物及び反応副生物の除去のために１０倍体積のダイアフィルトレーションによって精製した。ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）１０ｍｇ／ｍｌの原液を調製し、下記に詳述するすべての実験に用いた。各改質カーボンブラック０．５ｇ及び非改質ＢＰ３７００ ０．５ｇを含有する適切な量の分散液を別々の２０ｍｌガラス瓶に入れた。各ガラス瓶の内容物の合計最終重量が約７．５ｇで液が約７ｍｌになるようにして、各ガラス瓶にタンパク質溶液及び脱イオン水を導入した。タンパク質溶液の濃度は０〜４．５ｍｇ／ｍｌであった。ガラス瓶を２時間渦動させて、タンパク質溶液をカーボンブラック粒子と均質に混ぜ合わせた。１週間後、ガラス瓶を再度渦動させ、続いて２ｍｌアリコートを採り、カーボンブラック粒子を分離するのに必要な時間、１１，０００ｒｐｍで遠心分離を行った。標準ブラッドフォード検定を用いて上澄み液中のタンパク質濃度を測定した。タンパク質濃度は、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， ７２， ｐｐ．２４８〜２５４ （１９７６）中に記述された標準ブラッドフォード検定を用いて測定した。ここでこの文献のこの記述はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。比較には非改質Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ（登録商標）３７００を対照として用いた。１週間後、水溶液中のＢＳＡの残留濃度を測定し、分離実験において様々な炭素質材料によって吸着されたＢＳＡの量をグラフに描いた。図６に見ることができるように、図６中の対角線は何も吸着しないことを表すので本発明の改質炭素質材料はタンパク質を吸着しないことに完全に成功し、またこの中で見ることができるように、本発明の化学的に改質した炭素質材料は表面に有意な量のタンパク質を吸着しないことに完全に成功した。しかし非処理の、すなわち従来のカーボンブラックは、炭素表面に有意な量のＢＳＡを吸着する。従って本発明は、炭素質材料上の有機基の利用により、炭素表面におけるタンパク質の非特異的吸着を増進させることに完全に成功することが可能である。従来のカーボンブラックは１週間後、溶液からＢＳＡ約０．９ｍｇ／ｍ２を吸着し、一方本発明の炭素質材料の存在下では水溶液中のＢＳＡ濃度は何も変化しなかった。
【０１２２】
実施例３．
〔オクタデシルフェニルで表面改質した炭素被覆ジルコニア粒子（ＳＰ−１）の調製〕
脱イオン水１５ｇ及びエタノール１５ｇ、４−オクタデシルアニリン０．８３ｇ及び３０重量％硝酸溶液１．０１ｇをビーカー中で混合し、５０℃に加熱した。ＺｉｒＣｈｒｏｍ−Ｃａｒｂ粒子（ＺｉｒＣｈｒｏｍ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓ， Ａｎｏｋａ， ＭＮにより提供された）１０ｇを混合液に加え、温度を６０℃まで上昇させた。亜硝酸ナトリウムの２０重量％溶液０．８３ｇを２分かけて滴下した。混合液を６０℃で１．５時間反応させた。反応が終わった後、反応混合物を放置して室温まで冷却し、Ｗｈａｔｍａｎ １濾紙を用いて濾過した。粒子をエタノール、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、及び１重量％ＮａＯＨ溶液で洗浄し、次いでエタノール中で１６時間及びＴＨＦ中で１２時間にわたってソックスレー抽出した。続いてこの粒子ＳＰ−１を乾燥するにまかせた。出発粒子であるＺｉｒＣｈｒｏｍ−Ｃａｒｂ粒子の炭素は１．１８重量％、また最終ＳＰ−１粒子の炭素は３．４重量％であり、オクタデシルフェニル基による表面の被覆を示した。
【０１２３】
〔オクタデシルフェニルで表面改質した炭素被覆ジルコニア粒子のｔ−ブチルフェニル基によるエンドキャップ（ＳＰ−２）〕
上記工程で調製した粒子ＳＰ−１を、脱イオン水２２．５ｇ、エタノール７．５ｇ、４−ｔｅｒｔ−ブチルアニリン０．２２ｇ、及び３０重量％硝酸溶液０．６３ｇと共にビーカー中で混合し、６０℃に加熱した。亜硝酸ナトリウムの２０重量％溶液０．５２ｇを２分間にわたって滴下した。混合液を６０℃で１．５時間反応させた。反応が終わった後、反応混合物を室温まで冷却し、Ｗｈａｔｍａｎ １濾紙を用いて濾過した。粒子をエタノール、ＴＨＦ、及び１重量％ＮａＯＨ溶液で洗浄し、エタノール中で１６時間及びＴＨＦ中で８時間にわたって抽出した。続いてこの粒子ＳＰ−２を乾燥するにまかせた。最終粒子の炭素は３．７２重量％であり、ｔｅｒｔ−ブチルフェニル基が表面に結合していることを示した。
【０１２４】
次いで粒子ＳＰ−２を、クロマトグラフによる分離の後続の実施例に使用される５０×４．６ｍｍ ＨＰＬＣカラムにスラリー状で充填した。
【０１２５】
実施例４．
〔２２種類の溶質に対する分離効率〕
粒子ＳＰ−２のクロマトグラフへの使用を実証するために、２２種類の溶質の保持時間を測定した。３０℃に保たれ１ｍｌ／分で流れるアセトニトリル４０体積％及び水６０体積％からなる移動相中に、溶質を５μｌ体積注入した。表２は、非改質ＺｉｒＣｈｒｏｍ−Ｃａｒｂ粒子充填カラム及び粒子ＳＰ−２充填カラムに対するこれら溶質の保持係数ｋ’を示している。これら保持係数はＵＶ検出器を用いて２５４ｎｍで測定した。各溶質は異なる保持係数を有する。これは、これら溶質の混合物をカラムに注入した場合、それらは異なる時間で溶出され、それらの分離を可能にすることを意味する。表面改質の効果は表２に見られる。ＳＰ−２粒子充填カラム中のすべての化合物の保持係数は、非改質ＺｉｒＣｈｒｏｍ−Ｃａｒｂ粒子充填カラム中のものとは異なる。これは表面改質によって、特有かつ異なるクロマトグラフ選択性が達成されたことを示す。
【０１２６】
【表２】
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【０１２７】
実施例５．
〔ドデシルフェニルで表面改質した炭素被覆ジルコニア粒子（ＳＰ−３）、及びｔ−ブチルフェニルでエンドキャップしたドデシルフェニルで表面改質した炭素被覆ジルコニア粒子（ＳＰ−４）の調製〕
ドデシルフェニルで表面改質した炭素被覆ジルコニア粒子（ＳＰ−３）を、粒子ＳＰ−１を調製するための実施例３の記述と同様の手順を用いて調製した。ただしここでは、処理試薬として４−オクタデシルアニリンの代わりに、当モル量の４−ドデシルアニリンを用いた。またｔ−ブチルフェニルでエンドキャップしたドデシルフェニルで表面改質した炭素被覆ジルコニア粒子（ＳＰ−４）を、粒子ＳＰ−１から粒子ＳＰ−２を調製するための実施例３の記述と同様の手順を用いて、粒子ＳＰ−３から出発して調製した。
【０１２８】
実施例６．
〔医薬品分子の分離に及ぼすエンドキャップの効果〕
ＺｉｒＣｈｒｏｍ−Ｃａｒｂ、粒子ＳＰ−２、ＳＰ−３、及びＳＰ−４を充填したＨＰＬＣカラムを用いて、塩基性医薬品分子のリドカイン、アテノロール、及びラベタロールの保持を測定した。３０℃に保たれ１ｍｌ／分で流れるアセトニトリル８０体積％及び２０ｍＭリン酸カリウム緩衝液（ｐＨ １０）２０体積％からなる移動相中に、溶質を５μｌ体積注入した。保持係数を表３で比較した。アテノロール及びラベタロールは、これらの保持係数が３０を超すので、出発材料のＺｉｒＣｈｒｏｍ−Ｃａｒｂの ＨＰＬＣカラムに非常に強く保持されることが分かる。ドデシルフェニル基による単純な表面改質（ＳＰ−３粒子）は、リドカインの保持係数を低下させるが、アテノロール及びラベタロールの保持には何の影響もない。アテノロール及びラベタロールの保持が著しく低下するのは、ｔ−ブチルフェニル基によるエンドキャップ後（粒子ＳＰ−４及びＳＰ−２）のみである。この保持の低下は、より小さなｔ−ブチルフェニル基を加えることが、これら塩基性医薬品分子の強い保持の原因である炭素表面の部位に近づくのを妨げることにより、クロマトグラフ性能の改善を助けることを示している。
【０１２９】
【表３】
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【０１３０】
実施例７．
〔バルビツール酸塩の分離〕
アセトン、バルビタール、メタルビタール、ブテタール、ヘキソバルビタール、ペントバルビタール、及びメフォバルビタールの混合液５μｌを、３０℃の１ｍｌ／分で流れるアセトニトリル８０体積％及び２０ｍＭリン酸アンモニウム緩衝液（ｐＨ ７．０）２０体積％からなる移動相中に注入した。粒子ＳＰ−２を充填したＨＰＬＣカラムによる分析試料の分離の結果を図７に示す。分析試料は２５４ｎｍにおけるＵＶ吸収により検出した。
【０１３１】
実施例８．
〔ＰＴＨアミノ酸の分離に及ぼす温度の影響〕
この実施例においては、粒子ＳＰ−２を入れたカラムを用いて高温でクロマトグラフ分離を行う利点を例示するために、３−フェニル−２−チオヒダントイン（ＰＴＨ）誘導アミノ酸の分離に及ぼす温度の影響を用いる。アルギニン、セリン、グリシン、アラニン、イソアミノ酪酸、アミノ酪酸、バリン、及びノルバリンのＰＴＨ誘導体の混合物１μｌを、１ｍｌ／分の流量のアセトニトリル２０体積％及び０．１％トリフルオロ酢酸溶液（ｐＨ ２．０）８０体積％からなる移動相中に注入した。３０℃及び８０℃における分離を図８に示す。温度を５０℃上昇させることにより、分離時間は１４分超から６分未満まで低下し、分析時間は事実上半減する。
【０１３２】
実施例９．
〔非ステロイド性抗炎症薬の分離〕
充填用材料ＳＰ−２を用いたクロマトグラフ分離の速度に及ぼす温度の影響を、８０℃及び１５０℃でのアセトアミノフェン、ケトプロフェン、イブプロフェン、ナプロキセン、及びオキサプロフェンの混合物の分離のこの実施例で例示する。これは図９に示す。８０℃では注入体積５μｌを、勾配溶離と組み合わせて用う。ここでは移動相は１ｍｌ／分で流れ、組成物は、アセトニトリルが５０体積％から８０体積％に、及び４０ｍＭリン酸アンモニウムと５ｍＭアンモニウム（ｐＨ ２）が５０体積％から２０体積％に２０分かけて変化する。１５０℃では注入体積１μｌを、アセトニトリル７５体積％と４０ｍＭリン酸（ｐＨ ２．３）２５体積％とからなり、流量３．０ｍｌ／分の移動相と共に用いた。分離時間は、８０℃における約３分から１５０℃における１分未満へ低下した。
【０１３３】
実施例１０．
〔エチルベンゼンとｐ−キシレンの分離〕
従来のシリカを基材とする固定相を用いてこれら２種類の分子を分離するのは、きわめて困難である。しかし図１０に示すように固定相ＳＰ−２を充填したカラムは、この混合物を分離することが可能である。注入体積５μｌを、３０℃で流量１ｍｌ／分のアセトニトリル２５体積％、テトラヒドロフラン２５体積％、及び水５０体積％からなる移動相と共に用いた。
【０１３４】
実施例１１．
〔β−遮断薬の分離〕
ＳＰ−２を充填したカラムを用いて、ラベタロール、メトプロロール、及びアルプレノロールからなるβ−遮断薬の混合物を分離した。試料１μｌを、ＡＣＮ  ４５体積％及び２０ｍＭリン酸アンモニウム（ｐＨ １１）５５体積％からなる移動相に注入した。移動相を１５０℃に加熱し、流量３ｍｌ／分で流した。検出はＵＶにより２１０ｎｍにおいて行った。図１１に示すように分離は０．５分未満で達成された。
【０１３５】
実施例１２．
〔ベンゼンスルホン酸で表面改質した炭素被覆ジルコニア粒子（ＳＰ−５）の調製〕
脱イオン水１１ｇ及びエタノール４ｇと、スルファニル酸０．１７ｇ（１ｍモル）及び３０重量％硝酸溶液０．２１ｇ（１ｍモル）とをビーカー中で混ぜ合わせ、５０℃に加熱した。混合液にＺｉｒＣｈｒｏｍ−Ｃａｒｂ粒子５ｇを加え、温度を６５℃に上昇させた。亜硝酸ナトリウムの２０重量％溶液０．３５ｇ（１ｍモル）を、２分かけて１滴ずつ加えた。混合液を６５℃で１．５時間反応させた。反応が終わった後、反応混合物を室温まで冷却させ、Ｗｈａｔｍａｎ １濾紙を用いて濾過した。粒子を脱イオン水、エタノール、メタノール、及び１重量％ＮａＯＨ溶液で洗浄し、次いでＤｉｏｎｅｘ ＡＳＥ−３００抽出器を用いて水、及びエタノール−水５０／５０混合液で抽出した。続いて粒子ＳＰ−５を乾燥するにまかせた。出発材料ＺｉｒＣｈｒｏｍ−Ｃａｒｂ粒子の炭素は０．９７重量％、最終的なＳＰ−５粒子の炭素は１．４重量％であり、ベンゼンスルホン基の結合を示した。
【０１３６】
実施例１３．
〔ジニトロベンゾイル−Ｌ−フェニルグリシンのフェニルエチルアミドで表面改質した炭素被覆ジルコニア粒子（ＳＰ−６）の調製〕
ジニトロベンゾイル−Ｌ−フェニルグリシン〔２，（４−アミノフェニル）エチル〕アミド１．９６ｇを、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）３１．５ｍｌ及び脱イオン水１３．５ｍｌの混合液を入れたビーカー中で溶解し、５０℃に加熱した。ＺｉｒＣｈｒｏｍ−Ｃａｒｂ粒子１５ｇを加え、５分間混合した。ＨＣｌ ０．５９１ｍｌを水１ｍｌで希釈し、反応混合物に加えた。亜硝酸ナトリウム０．２５６ｇを水１ｍｌに溶解し、反応混合物に滴下した。この反応体を５０℃で２時間混合した。粒子を真空濾過により濾過し、ＴＨＦ及びエタノールで洗浄し、続いてＴＨＦで３時間抽出した。出発粒子であるＺｉｒＣｈｒｏｍ−Ｃａｒｂ粒子の炭素は１．６８重量％また窒素は０．０５重量％であり、最終ＳＰ−６粒子の炭素は３．１重量％、また窒素は０．３３重量％であった。
【０１３７】
実施例１４．
〔フェニルエチルアミンで表面改質した炭素被覆ジルコニア粒子（ＳＰ−７）の調製〕
脱イオン水４５ｇ及びエタノール２０ｇと、４−アミノフェンエチルアミン０．７２ ｇ（５．３ｍ モル）及び２０重量％塩酸溶液１．９３ｇ（１０．６ｍモル）とをビーカー中で混ぜ合わせ、４０℃に加熱した。混合液にＺｉｒＣｈｒｏｍ−Ｃａｒｂ粒子２２ｇを加え、温度を６０℃に上昇させた。亜硝酸ナトリウムの２０重量％溶液１．８２ｇ（５．３ｍモル）を２分かけて滴下した。混合液を６０℃で１．５時間反応させた。反応が終わった後、反応混合物を室温まで冷却させ、Ｗｈａｔｍａｎ １濾紙を用いて濾過した。粒子をエタノール、ＴＨＦ、及び１重量％ＮａＯＨ溶液で洗浄し、次いでエタノール中で夜通しソックスレー抽出を行った。続いて粒子ＳＰ−７を乾燥するにまかせた。出発材料ＺｉｒＣｈｒｏｍ−Ｃａｒｂ粒子の炭素は１．０３重量％、最終的なＳＰ−７粒子の炭素は２．４１重量％であり、フェネチルアミノ基による表面被覆を示した。
【０１３８】
本明細書に開示された本発明の特定の態様及び実施の考察から、本発明の他の実施形態が当業者には明らかなはずである。この明細書及び実施例は単なる例として考慮されることを意図しており、本発明の真の範囲及び精神は特許請求の範囲及びその均等物によって示される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
改質及び非改質カーボンブラック上への水の吸着量をプロットしたグラフである。
【図２】
改質及び非改質活性炭上への水の吸着量をプロットしたグラフである。
【図３】
改質及び非改質カーボンブラック上の単位表面積当たりの水の吸着量をプロットしたグラフである。
【図４】
改質及び非改質活性炭上の単位表面積当たりの水の吸着量をプロットしたグラフである。
【図５】
２７３Ｋにおける改質及び非改質カーボンブラック上へのＣＯ２の吸着量をプロットしたグラフである。
【図６】
様々な炭素質材料の存在下において保持したウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）溶液の濃度に対する上澄み液の濃度をプロットしたグラフである。
【図７】
本発明の相で得られる様々な分析試料の分離を示すグラフである。
【図８】
本発明の相で得られる様々な分析試料の分離を示すグラフである。
【図９】
本発明の相で得られる様々な分析試料の分離を示すグラフである。
【図１０】
本発明の相で得られる様々な分析試料の分離を示すグラフである。
【図１１】
本発明の相で得られる様々な分析試料の分離を示すグラフである。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004522142.tif 000071
【国際調査報告】
2004522142.tif 000072
2004522142.tif 000073
2004522142.tif 000074
2004522142.tif 000075
2004522142.tif 000076
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