(57)【要約】  非酵素的糖化処置において有用な高分子イオン性塩触媒をここに提供する。ここに記載された触媒は、単糖類及び／または二糖類を生成するために、セルロース材料を加水分解する。農業、林業及び廃棄物処理におけるバイオマス廃棄生産物のようなリグノセルロースの糖化は、非常に経済的であり、且つ環境に適している。バイオマスエネルギー利用の一環として、植物の主要な構成要素であるセルロースまたはヘミセルロースの加水分解によりエタノール（バイオエタノール）を得ることが試みられている。
2016512569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸性モノマーとイオン性モノマーとの連結により形成された重合体骨格を含むポリマーであって、
複数の酸性モノマーは独立して、
少なくとも１つの、酸型のブロンステッド−ローリー酸（Bronsted-Lowry acid）と、
少なくとも１つの連結したカチオン部分を有する、少なくとも１つの、共役塩基型のブロンステッド−ローリー酸と、を含み、
少なくとも１つの上記酸性モノマーは、上記共役塩基型のブロンステッド−ローリー酸を上記重合体骨格に連結させているリンカーを備え、
各イオン性モノマーは独立して、少なくとも１つの、窒素含有カチオン基またはリン含有カチオン基を含み、
上記イオン性モノマーの少なくとも１つは、上記窒素含有カチオン基または上記リン含有カチオン基を上記重合体骨格に連結させているリンカーを備えている、ポリマー。
【請求項２】
上記酸性モノマーは、それぞれ独立して、下記化学式ＩＡ〜ＶＩＡから選択され：
【化１】
2016512569.tif 000067
【化２】
2016512569.tif 000068
上記酸型のブロンステッド−ローリー酸に関して、上記化学式ＩＡ〜ＶＩＡから選択される化学式において、少なくとも１つのＭは水素であり；
上記少なくとも１つの連結したカチオン部分を有する、共役塩基型のブロンステッド−ローリー酸に関して、各Ｍは、独立して、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｎ（Ｒ１）４＋、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋、またはＣａ２＋であり、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋またはＣａ２＋は、それぞれ独立して、任意の酸性モノマー上の任意のＭの位置において、少なくとも２つの共役塩基型のブロンステッド−ローリー酸に結合し；
各Ｚは、独立して、Ｃ（Ｒ２）（Ｒ３）、Ｎ（Ｒ４）、Ｓ、Ｓ（Ｒ５）（Ｒ６）、Ｓ（Ｏ）（Ｒ５）（Ｒ６）、ＳＯ２またはＯであり、任意の２つの隣接するＺは、二重結合により結合されていてもよく；
各ｍは、独立して０、１、２または３であり；
各ｎは、独立して０、１、２または３であり；
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、独立して、水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、アリールまたはヘテロアリールであり；
各Ｒ５及びＲ６は、独立して、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、アリールまたはヘテロアリールであり；並びに、
任意の２つの隣接したＺは、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘテロアリールからなる群より選択される基を形成するように統合していてもよい、請求項１に記載のポリマー。
【請求項３】
上記酸性モノマーの少なくとも１つは、酸側鎖を形成するリンカーを備え、各酸側鎖は、独立して、下記の化学式からなる群より選択される、請求項２に記載のポリマー。
【化３】
2016512569.tif 000069
【化４】
2016512569.tif 000070
【請求項４】
各Ｍは、独立して、ＭｇまたはＣａである、請求項２または３に記載のポリマー。
【請求項５】
上記窒素含有カチオン基は、それぞれの存在において、独立して、ピロリウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、オキサゾリウム、チアゾリウム、ピリジニウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、ピラジジミウム、チアジニウム、モルホリニウム、ピペリジニウム（piperidinium）、ピペリジニウム（piperizinium）、またはピロリジニウムであり、及び、
上記リン含有カチオン基は、それぞれの存在において、独立して、トリフェニルホスホニウム、トリメチルホスホニウム、トリエチルホスホニウム、トリプロピルホスホニウム、トリブチルホスホニウム、トリクロロホスホニウム、またはトリフルオロホスホニウムである、請求項１から４のいずれか１項に記載のポリマー。
【請求項６】
各イオン性モノマーは、独立して、以下の化学式ＶＩＩＡ〜ＸＩＢから選択され、
【化５】
2016512569.tif 000071
各Ｚは、独立して、Ｃ（Ｒ２）（Ｒ３）、Ｎ（Ｒ４）、Ｓ、Ｓ（Ｒ５）（Ｒ６）、Ｓ（Ｏ）（Ｒ５）（Ｒ６）、ＳＯ２またはＯであり、任意の２つの隣接したＺは、二重結合により結合されていてもよく；
各Ｘは、独立して、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＮＯ２−、ＮＯ３−、ＳＯ４２−、Ｒ７ＳＯ４−、Ｒ７ＣＯ２−、ＰＯ４２−、Ｒ７ＰＯ３、またはＲ７ＰＯ２−であり、ＳＯ４２−及びＰＯ４２−は、それぞれ独立して、任意のイオン性モノマー上の任意のＸの位置において、少なくとも２つのカチオン基に結合し、且つ、
各ｍは、独立して０、１、２または３であり；
各ｎは、独立して０、１、２または３であり；
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、独立して、水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、アリールまたはヘテロアリールであり；
各Ｒ５及びＲ６は、独立して、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、アリールまたはヘテロアリールであり；
任意の２つの隣接したＺは、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘテロアリールからなる群より選択される基を形成するように統合されてもよく；並びに、
各Ｒ７は、独立して、水素、Ｃ１−４のアルキルまたはＣ１−４のヘテロアルキルである、請求項１から５のいずれか１項に記載のポリマー。
【請求項７】
上記窒素含有カチオン基及び上記リンカーが窒素含有側鎖を形成しており、各窒素含有側鎖は、独立して、下記の化学式からなる群より選択される、請求項１から６のいずれか１項に記載のポリマー。
【化６】
2016512569.tif 000072
【化７】
2016512569.tif 000073
【化８】
2016512569.tif 000074
【化９】
2016512569.tif 000075
【化１０】
2016512569.tif 000076
【化１１】
2016512569.tif 000077
【化１２】
2016512569.tif 000078
【請求項８】
上記リン含有カチオン基及び上記リンカーがリン含有側鎖を形成しており、各リン含有側鎖は、独立して、下記の化学式からなる群より選択される、請求項１から６のいずれか１項に記載のポリマー。
【化１３】
2016512569.tif 000079
【請求項９】
各Ｘは、独立して、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＨＳＯ４−、ＨＣＯ２−、ＣＨ３ＣＯ２−またはＮＯ３−である、請求項６から８のいずれか１項に記載のポリマー。
【請求項１０】
各リンカーは、独立して、置換されていない若しくは置換されたアルキレン、置換されていない若しくは置換されたアリールアルキレン、置換されていない若しくは置換されたシクロアルキレン、置換されていない若しくは置換されたアルケニレン、置換されていない若しくは置換されたアリーレン、または、置換されていない若しくは置換されたヘテロアリーレンである、請求項１から９のいずれか１項に記載のポリマー。
【請求項１１】
上記重合体骨格は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリフェノールアルデヒド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカプロラクタム、ポリ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ポリアルキレンアンモニウム、ポリアルキレンジアンモニウム、ポリアルキレンピロリウム、ポリアルキレンイミダゾリウム、ポリアルキレンピラゾリウム、ポリアルキレンオキサゾリウム、ポリアルキレンチアゾリウム、ポリアルキレンピリジニウム、ポリアルキレンピリミジニウム、ポリアルキレンピラジニウム、ポリアルキレンピラジジミウム、ポリアルキレンチアジニウム、ポリアルキレンモルホリニウム、ポリアルキレンピペリジニウム（polyalkylenepiperidinium）、ポリアルキレンピペリジニウム（polyalkylenepiperizinium）、ポリアルキレンピロリジニウム、ポリアルキレントリフェニルホスホニウム、ポリアルキレントリメチルホスホニウム、ポリアルキレントリエチルホスホニウム、ポリアルキレントリプロピルホスホニウム、ポリアルキレントリブチルホスホニウム、ポリアルキレントリクロロホスホニウム、ポリアルキレントリフルオロホスホニウム、及びポリアルキレンジアゾリウム、ポリアリールアルキレンアンモニウム、ポリアリールアルキレンジアンモニウム、ポリアリールアルキレンピロリウム、ポリアリールアルキレンイミダゾリウム、ポリアリールアルキレンピラゾリウム、ポリアリールアルキレンオキサゾリウム、ポリアリールアルキレンチアゾリウム、ポリアリールアルキレンピリジニウム、ポリアリールアルキレンピリミジニウム、ポリアリールアルキレンピラジニウム、ポリアリールアルキレンピラジジミウム、ポリアリールアルキレンチアジニウム、ポリアリールアルキレンモルホリニウム、ポリアリールアルキレンピペリジニウム（polyarylalkylenepiperidinium）、ポリアリールアルキレンピペリジニウム（polyarylalkylenepiperizinium）、ポリアリールアルキレンピロリジニウム、ポリアリールアルキレントリフェニルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリメチルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリエチルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリプロピルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリブチルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリクロロホスホニウム、ポリアリールアルキレントリフルオロホスホニウム、または、ポリアリールアルキレンジアゾリウムであり；
カチオン重合体骨格が、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＮＯ２−、ＮＯ３−、ＳＯ４２−、Ｒ７ＳＯ４−、Ｒ７ＣＯ２−、ＰＯ４２−、Ｒ７ＰＯ３−、及びＲ７ＰＯ２−からなる群より選択される１つ以上のアニオンに結合し、Ｒ７は水素、Ｃ１−４のアルキル、またはＣ１−４のヘテロアルキルである、請求項１から１０のいずれか１項に記載のポリマー。
【請求項１２】
少なくとも１つの疎水性モノマーをさらに含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載のポリマー。
【請求項１３】
少なくとも１つの連結したカチオン部分を有する、少なくとも１つの共役塩基型のブロンステッド−ローリー酸を含み、上記重合体骨格に結合する、少なくとも１つの酸イオン性モノマーと、少なくとも１つのカチオン基とをさらに含み、
少なくとも１つの上記酸イオン性モノマーは、上記酸イオン性モノマーを上記重合体骨格に連結するリンカーを含んでいる、請求項１から１２のいずれか１項に記載のポリマー。
【請求項１４】
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ニトレート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ニトレート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アイオダイド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ブロマイド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンゾイミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンゾイミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンゾイミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンゾイミダゾール−１−イウム  ホルメート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−ニトレート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−クロライド−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−ブロマイド−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−アイオダイド−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−ビサルフェート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−アセテート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウムホルメート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−トリフェニル−（４−ビニルベンジル）−ホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−トリフェニル−（４−ビニルベンジル）−ホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−トリフェニル−（４−ビニルベンジル）−ホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−ピペリジン−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−ピペリジン−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−ピペリジン−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキサイド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−トリエチル−（４−ビニルベンジル）−アンモニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−トリエチル−（４−ビニルベンジル）−アンモニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−トリエチル−（４−ビニルベンジル）−アンモニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−４−Ｒ８ボロネート−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルＲ８ホスホネート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルＲ８ホスホネート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルＲ８ホスホネート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ニトレート−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルＲ８ホスホネート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−１−メチル−２−ビニル−ピリジニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−１−メチル−２−ビニル−ピリジニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−１−メチル−２−ビニル−ピリジニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキサイド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルフェニルＲ８ホスホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルフェニルＲ８ホスホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルフェニルＲ８ホスホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−Ｒ８メチルカルボキシレート−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−Ｒ８メチルカルボキシレート−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−Ｒ８メチルカルボキシレート−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−５−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８イソフタレート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−５−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８イソフタレート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−５−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８イソフタレート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８アセテート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８アセテート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８アセテート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムクロライド−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロライド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムクロライド−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロライド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムアセテート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムアセテート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロライド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロライド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムアセテート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムアセテート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムニトレート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（ブチル−ビニルイミダゾリウムクロライド−コ−ブチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート）；
ポリ（ブチル−ビニルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ブチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート）；
ポリ（ベンジルアルコール−コ−４−ビニルベンジルアルコールＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンジルアルコール）；または、
ポリ（ベンジルアルコール−コ−４−ビニルベンジルアルコールＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンジルアルコール）
であり、
Ｒ８は、Ｌｉ＋、Ｋ＋、Ｎ（Ｈ）４＋、Ｎ（Ｍｅ）４＋、Ｎ（Ｅｔ）４＋、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋、またはＣａ２＋あり、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋は、それぞれ独立して、任意の酸性モノマー上の、少なくとも２つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸に結合している、請求項１に記載のポリマー。
【請求項１５】
バイオマスと、
少なくとも１つの、請求項１から１４のいずれか１項に記載のポリマーと、
を含む、組成物。
【請求項１６】
少なくとも１つの、請求項１から１４のいずれか１項に記載のポリマーと、
１つ以上の糖と、
残余バイオマスと、
を含む、化学的に加水分解されたバイオマス組成物。
【請求項１７】
上記１つ以上の糖が、グルコース、ガラクトース、フルクトース、キシロース、及びアラビノースからなる群より選択される、請求項１６に記載の組成物。
【請求項１８】
ａ）分解された混合物を製造するために十分な期間にわたって、バイオマスと、請求項１から１４のいずれか１項に記載のポリマーとを混合する工程であって、当該分解された混合物は、液相及び固相を含み、当該液相は１つ以上の糖を含み、且つ当該固相は残余バイオマスを含む、工程と、
ｂ）上記固相から、上記液相の少なくとも一部を単離する工程と、
ｃ）上記液相の単離された部分から、上記１つ以上の糖を回収する工程と、
を含む、バイオマスを１つ以上の糖に分解する方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
この出願は、２０１３年３月１４日に出願された米国仮出願第６１／７８６，２３０号の利益を主張し、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
〔技術分野〕
本開示は、概して、高分子イオン性塩触媒及びそのようなポリマーの製造方法に関する。これらのポリマーは、単糖、オリゴ糖、及び関連産物を製造するために、バイオマスの非酵素的な糖化において触媒として使用され得る。
【０００３】
〔背景技術〕
農業、林業及び廃棄物処理のバイオマス廃棄物のような、リグノセルロース物質の糖化は、経済及び環境に非常に関連がある。バイオマスエネルギー利用の一環として、植物の主成分であるセルロースまたはヘミセルロースを加水分解することによって、エタノール（バイオエタノール）を取得する試みがなされている。この加水分解物は、糖及び単純な炭水化物を含有しており、燃料または他の汎用化学物質を製造するために、その後、さらなる生物学的な転化及び／または化学的な転化を受け得る。例えば、エタノールは、燃料として利用されるか、またはガソリンのような燃料に混合される。植物の主成分は、例えば、セルロース（六炭糖である、高分子グルコース）、ヘミセルロース（五炭糖及び六炭糖の分岐ポリマー）、リグニン、及びスターチを含有している。リグノセルロース材料から糖を遊離させるための現行の方法は、しかしながら、水及びエネルギーを使用するだけでなく、収率に基づいた工業規模において効率的ではない。
【０００４】
ペルフルオロ化された固体の超強酸性微孔性樹脂（例えば、Dupont Nafion（登録商標））を用いたβ−グリコシド結合の加水分解における１９８０年代からの取組みは、セルロースの消化において使用するための触媒法を開発することを試みた。バッチ式反応器及び連続流式固定床管状反応器が、セロ−オリゴ糖の単糖への加水分解を実施するために使用された；しかしながら、これらの製法は、セルロースまたはヘミセルロース、具体的には、セルロースの結晶性ドメインを、感知できるほどに消化することができなかった。
【０００５】
このため、商業的に実行可能な規模においてバイオマスから糖及び糖含有生成物を効率よく生成し得る新規の触媒に対する必要性が依然としてある。
【０００６】
〔概要〕
本開示は、バイオマスにおいてセルロースの結晶性ドメインを含んでいるヘミセルロース及びセルロースを消化するために使用され得る高分子材料を提供することによって、この必要性に取り組む。具体的には、本明細書中に開示した高分子材料は、セルロース及び／またはヘミセルロースを、単糖及び／またはオリゴ糖に加水分解し得る。
【０００７】
連結されて重合体骨格を形成している酸性モノマー及びイオン性モノマーを含有しているポリマーが、本明細書において開示される。ここで、複数の酸性モノマーは、少なくとも１つの酸型のブレンステッド−ローリー酸と、少なくとも１つの連結したカチオン部分を有している少なくとも１つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸とを独立して含み、上記酸性モノマーの少なくとも１つは、共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸を上記重合体骨格に連結させているリンカーを含んでおり、それぞれのイオン性モノマーは、少なくとも１つの、窒素含有カチオン基またはリン含有カチオン基を独立して含み、且つ上記イオン性モノマーの少なくとも１つは、上記窒素含有カチオン基または上記リン含有カチオン基を上記重合体骨格に連結させているリンカーを含んでいる。
【０００８】
また、連結されて重合体骨格を形成している酸性モノマー及びイオン性モノマーを含有しているポリマーが、本明細書において開示される。ここで、複数の酸性モノマーは、少なくとも１つの酸型のブレンステッド−ローリー酸と、少なくとも１つの連結したカチオン部分を有している少なくとも１つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸とを独立して含み、且つ少なくとも１つのイオン性モノマーは、少なくとも１つのカチオン基を含んでいる。
【０００９】
上記リンカーは、本明細書中に記載されたような、非置換型または置換型のアルキレン、非置換型または置換型のシクロアルキレン、非置換型または置換型のアルケニレン、非置換型または置換型のアリーレン、非置換型または置換型のアリールアルキレン及び非置換型または置換型のヘテロアリーレンから選択され得る。いくつかの実施形態において、上記リンカーは、非置換型または置換型のＣ５またはＣ６アリーレンである。特定の実施形態において、上記リンカーは、非置換型または置換型のフェニレンである。一つの例示的な実施形態において、上記リンカーは、非置換型のフェニレンである。他の例示的な実施形態において、上記リンカーは、置換型のフェニレン（例えば、ヒドロキシ置換されたフェニレン）である。
【００１０】
上記重合体骨格は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリフェノール−アルデヒド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカプロラクタム、ポリ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ポリアルキレンアンモニウム、ポリアルキレンジアンモニウム、ポリアルキレンピロリウム、ポリアルキレンイミダゾリウム、ポリアルキレンピラゾリウム、ポリアルキレンオキサゾリウム、ポリアルキレンチアゾリウム、ポリアルキレンピリジニウム、ポリアルキレンピリミジニウム、ポリアルキレンピラジニウム、ポリアルキレンピラジジミウム、ポリアルキレンチアジニウム、ポリアルキレンモルホリニウム、ポリアルキレンピペリジニウム（polyalkylenepiperidinium）、ポリアルキレンピペリジニウム（polyalkylenepiperizinium）、ポリアルキレンピロリジニウム、ポリアルキレントリフェニルホスホニウム、ポリアルキレントリメチルホスホニウム、ポリアルキレントリエチルホスホニウム、ポリアルキレントリプロピルホスホニウム、ポリアルキレントリブチルホスホニウム、ポリアルキレントリクロロホスホニウム、ポリアルキレントリフルオロホスホニウム、及びポリアルキレンジアゾリウム、ポリアリールアルキレンアンモニウム、ポリアリールアルキレンジアンモニウム、ポリアリールアルキレンピロリウム、ポリアリールアルキレンイミダゾリウム、ポリアリールアルキレンピラゾリウム、ポリアリールアルキレンオキサゾリウム、ポリアリールアルキレンチアゾリウム、ポリアリールアルキレンピリジニウム、ポリアリールアルキレンピリミジニウム、ポリアリールアルキレンピラジニウム、ポリアリールアルキレンピラジジミウム、ポリアリールアルキレンチアジニウム、ポリアリールアルキレンモルホリニウム、ポリアリールアルキレンピペリジニウム（polyarylalkylenepiperidinium）、ポリアリールアルキレンピペリジニウム（polyarylalkylenepiperizinium）、ポリアリールアルキレンピロリジニウム、ポリアリールアルキレントリフェニルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリメチルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリエチルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリプロピルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリブチルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリクロロホスホニウム、ポリアリールアルキレントリフルオロホスホニウム、及びポリアリールアルキレンジアゾリウムから選択され得る。
【００１１】
カチオン重合体骨格は、１つ以上のアニオンと結合され得る。当該アニオンは、限定されないが、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＮＯ２−、ＮＯ３−、ＳＯ４２−、Ｒ７ＳＯ４−、Ｒ７ＣＯ２−、ＰＯ４２−、Ｒ７ＰＯ３−、及びＲ７ＰＯ２−を包含している。ここで、Ｒ７は、水素、Ｃ１−４アルキル、及びＣ１−４ヘテロアルキルから選択される。一実施形態において、それぞれのアニオンは、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＨＳＯ４−、ＨＣＯ２−、ＣＨ３ＣＯ２−、及びＮＯ３−から選択され得る。他の実施形態において、上記アニオンは、アセテートである。他の実施形態において、上記アニオンは、ビサルフェートである。他の実施形態において、上記アニオンは、クロリドである。他の実施形態において、上記アニオンは、ニトレートである。
【００１２】
いくつかの例において、本明細書中に記載した上記ポリマーは架橋され得る。他の実施形態において、本明細書中に記載した上記ポリマーは、実質的に架橋され得ない。
【００１３】
他の実施形態において、固体粒子が本明細書において提供され、当該固体粒子は、本明細書において開示されたような少なくとも１つのポリマーを有し、当該ポリマーはソリッドコアの表面に被覆されている。
【００１４】
本明細書中に開示した例示的なポリマーは、上記重合体骨格に連結された、少なくとも１つの酸性イオン性モノマーを含有し得る。ここで、少なくとも１つの酸性イオン性モノマーは、少なくとも１つの連結したカチオン部分を有している少なくとも１つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸と、少なくとも１つのカチオン基とを含み、且つ酸性イオン性モノマーの少なくとも１つは、上記酸性イオン性モノマーを上記重合体骨格に連結させているリンカーを含んでいる。
【００１５】
以下から選択される少なくとも１つの触媒特性を有しているポリマーが、本明細書中に開示される：
ａ）セルロース系材料における水素結合の少なくとも１つの崩壊；
ｂ）セルロース系材料の結晶性ドメインへの上記ポリマーのインターカレーション；及び、
ｃ）セルロース系材料におけるグリコシド結合の少なくとも１つの切断。
【００１６】
バイオマスと、少なくとも１つの本明細書において開示されたようなポリマーとを含有している組成物が、本明細書において提供される。また、少なくとも１つの本明細書において開示されたようなポリマーと、１つ以上の糖と、残余バイオマスとを有している組成物が、本明細書において提供される。
【００１７】
バイオマスを１つ以上の糖に分解する方法が、本明細書において記載され、当該方法は、以下を包含している：
ａ）バイオマスを提供する工程；
ｂ）分解された混合物を製造するために十分な期間にわたって、上記バイオマスを、開示されたポリマーと組み合わせる工程であり、当該分解された混合物は、液相及び固相を含み、当該液相は１つ以上の糖を含有しており、且つ当該固相は、残余バイオマスを含有している工程；
ｃ）上記液相の少なくとも一部を、上記固相から単離する工程；及び、
ｄ）上記１つ以上の糖を、上記液相の単離した部分から回収する工程。
【００１８】
さらに、いくつかの実施形態において、上記液相の少なくとも一部を上記固相から単離する工程は、残余バイオマス混合物を生成し、ここで、上記方法は、さらに以下を包含している：
ｉ）第２のバイオマスを提供する工程；
ｉｉ）第２の分解された混合物を製造するために十分な期間にわたって、上記第２のバイオマスを、上記残余バイオマス混合物と組み合わせる工程であり、当該第２の分解された混合物は、第２の液相及び第２の固相を含み、当該第２の液相は１つ以上の第２の糖を含有しており、且つ当該第２の固相は、第２の残余バイオマスを含有している工程；
ｉｉｉ）上記第２の液相の少なくとも一部を上記第２の固相から単離する工程；及び、
ｉｖ）上記１つ以上の第２の糖を、単離した第２の液相から回収する工程。
【００１９】
いくつかの実施形態において、上記バイオマスまたは上記第２のバイオマスは、工程ａ）またはｉ）の前に、それぞれ、前処理され得る。１つ以上の糖を製造するために、当該バイオマスをバイオマスの加水分解の前に前処理する方法が、本明細書中に開示され、当該方法は、以下を包含している：
ａ）バイオマスを提供する工程；
ｂ）上記バイオマスを部分的に分解するために十分な期間にわたって、上記バイオマスを、開示されたポリマーと組み合わせる工程；及び、
ｃ）１つ以上の糖を製造するために、部分的に分解されたバイオマスを加水分解の前に前処理する工程。
【００２０】
開示されたポリマーを調製する方法が、本明細書において提供され、当該方法は、以下を包含している：
ａ）出発ポリマーを提供する工程；
ｂ）少なくとも１つのカチオン基を有しているイオン性ポリマーを製造するために、上記出発ポリマーを、窒素含有化合物またはリン含有化合物と組み合わせる工程；
ｃ）中間体ポリマーを製造するために、上記イオン性ポリマーを、有効な酸性化試薬と組み合わせる工程；及び、
ｄ）上記開示されたポリマーを製造するために、上記中間体ポリマーを、１つ以上のイオン性塩の有効な量と組み合わせる工程；
ここで、上記工程ａ）、ｂ）、ｃ）、及びｄ）は、ａ）、ｂ）、ｃ）、及びｄ）の順に；または、ａ）、ｃ）、ｄ）、及びｂ）の順に；または、ａ）、ｃ）、ｂ）、及びｄ）の順に実行される。
【００２１】
〔図面の説明〕
以下の説明は、例示的な組成物、方法、パラメーター等を説明する。しかしながら、そのような説明は、本開示の範囲を限定することを意図しないが、例示的な実施形態の説明として提供されることを意図していることが認識されるべきである。
【００２２】
図１は、重合体骨格及び側鎖を有している、例示的なポリマーの一部を説明している。
【００２３】
図２は、例示的なポリマーの一部を説明しており、当該ポリマーでは、酸性基を有している側鎖はリンカーによって重合体骨格に連結され、且つカチオン基を有している側鎖は重合体骨格に直接連結されている、
図３は、同一の二価の金属カチオンと結合した、２つの共役型のブレンステッド−ローリー酸の配位を説明している。
【００２４】
図４Ａは、例示的なポリマーの一部を説明しており、当該ポリマーでは、モノマーは、交互の順序でランダムに配列されている。
【００２５】
図４Ｂは、例示的なポリマーの一部を説明しており、当該ポリマーでは、モノマーは、モノマーのブロックで配列されており、且つ酸性モノマーのブロックは、イオン性モノマーのブロックと交互になっている。
【００２６】
図５Ａ及び図５Ｂは、所定のポリマー鎖内に架橋結合を有している、例示的なポリマーの一部を説明している。
【００２７】
図６Ａ及び図６Ｂは、２つのポリマー鎖間に架橋結合を有している、例示的なポリマーの一部を説明している。
【００２８】
図７Ａは、ポリエチレン骨格を有している、例示的なポリマーの一部を説明している。
【００２９】
図７Ｂは、ポリビニルアルコール骨格を有している、例示的なポリマーの一部を説明している。
【００３０】
図７Ｃは、イオノマー骨格を有している、例示的なポリマーの一部を説明している。
【００３１】
〔詳細な説明〕
以下の説明は、例示的な方法、パラメーター等を説明する。しかしながら、そのような説明は、本開示の範囲を限定することを意図しないが、例示的な実施形態の説明として提供されることを意図していることが認識されるべきである。
【００３２】
本開示の特定の実施形態が議論されるが、この明細書は、例証であって限定的ではない。この開示の多くの変形例は、この明細書の検討により当業者に明らかである。本開示の全範囲が、請求項（同等物の全範囲を伴う）及び明細書（上記変形例を伴う）への参照により決定されるべきである。
【００３３】
物理的特性（例えば、分子量）または化学的特性（例えば、化学式）に関して、本明細書において範囲が使用されるとき、範囲の全ての組み合わせ及びサブコンビネーション並びにその範囲における特定の実施形態が包含されることが意図される。他に指示がなければ、明細書及び請求項において使用した、構成要素、反応条件等の量を表している全ての数字は、用語「約」によって、全ての例において加減されると理解されるべきである。用語「約」は、数字または数値範囲に言及するとき、言及された数字または数値範囲は、実験的なばらつきの範囲内（または統計的な実験誤差の範囲内）の近似値であることを意味し、そしてそれゆえ、この数字または数値範囲は、例えば、限定されないが、提示された数字または数値範囲の０．１％〜１５％の間で変化し得る。従って、そうでないと指示しない限り、この明細書及び添付の請求項において説明された数値パラメーターは、近似値であり、当該近似値は、本開示によって獲得されることが求められた所望の特性によって変化し得る。
【００３４】
別に規定されていない限り、本明細書中で使用された全ての技術用語及び科学用語は、この明細書に関連する当業者によって共通に理解されるように、同じ意味を有している。
【００３５】
本明細書及び請求項において使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他を指定していない限り、複数形の言及を含んでいる。
【００３６】
用語「連結したカチオン部分」は、例えば、分子もしくは分子マトリクスにおける構造的配置、反応中間体もしくは遷移状態における配置、または反対の電子電荷を有している原子からのイオン引力及び／もしくはイオン結合による配置の結果として、ブレンステッド−ローリー共役塩基に近接しているカチオンをいう。
【００３７】
用語「ブレンステッド−ローリー酸」は、中性型もしくはイオン型の分子、またはその置換基であって、プロトン（水素カチオン、Ｈ＋）を供与し得るものをいう。用語「ブレンステッド−ローリー塩基」は、中性型（例えば、ＮＨ３）もしくはアニオン型（例えば、Ｃｌ−）の分子またはその置換基であって、プロトン（水素カチオン、Ｈ＋）を受容し得るものをいう。例えば、ブレンステッド−ローリー酸 ＨＡと水との組み合わせ（ＨＡ＋Ｈ２Ｏ⇔Ａ−＋Ｈ３Ｏ＋）は、共役塩基 Ａ−及びプロトン化された水を与える。反対に、ブレンステッド−ローリー塩基 Ｂ：と水との組み合わせ（Ｂ：＋Ｈ２Ｏ⇔ＨＢ＋＋ＯＨ−）は、共役酸 ＨＢ＋及び水酸化物を与える。ブレンステッド−ローリー酸 ＨＡとブレンステッド−ローリー塩基 Ｂ：との組み合わせ（ＨＡ＋Ｂ：⇔ＢＨ＋Ａ−）は、塩 ＢＨ＋Ａ−を与える。
【００３８】
「ホモポリマー」は、少なくとも２つのモノマー単位を有しているポリマーをいう。ここで、当該ポリマー内に含まれている全てのモノマー単位は、同一の様式における同一のモノマーに由来する。限定されない例は、ポリエチレンであり、ここで、エチレンモノマーは、連結されて、均一な繰返し鎖（−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ２−）を形成している。他の限定されない例は、構造（−ＣＨ２−ＣＨＣｌ−ＣＨ２−ＣＨＣｌ−）を有しているポリビニルクロリドであり、ここで、上記−ＣＨ２−ＣＨＣｌ−の繰返し単位は、Ｈ２Ｃ＝ＣＨＣｌモノマーに由来する。
【００３９】
「ヘテロポリマー」は、少なくとも２つのモノマー単位を有しているポリマーをいう。ここで、少なくとも１つのモノマー単位は、当該ポリマーにおける他のモノマー単位とは異なる。ヘテロポリマーはまた、二官能基化されたモノマー単位または三官能基化されたモノマー単位を有しているポリマーをいい、当該モノマー単位は、別の方法で上記ポリマーに組み込まれ得る。上記ポリマーにおける異なるモノマー単位は、ランダムな順序であるか、任意の長さの所定のモノマーの交互の配列であるか、またはモノマーのブロックであり得る。限定されない例は、ポリエチレンイミダゾリウムであり、交互の配列である場合は、図６Ｃに示したポリマーである。他の限定されない例は、ポリスチレン−コ−ジビニルベンゼンであり、交互の配列である場合は、（−ＣＨ２−ＣＨ（フェニル）−ＣＨ２−ＣＨ（４−エチレンフェニル）−ＣＨ２−ＣＨ（フェニル）−ＣＨ２−ＣＨ（４−エチレンフェニル）−）であり得る。ここで、上記エテニル官能基は、フェニル環の２位、３位、または４位に存在し得る。
【００４０】
本明細書において使用される場合、
【００４１】
【化１】
2016512569.tif 000003
【００４２】
は、一般的な重合体骨格を示し、当該重合体骨格は、
【００４３】
【化２】
2016512569.tif 000004
【００４４】
記号から降りている直線の垂線によって表されるような、１つ以上の置換基または側鎖が連結されてもよい。
【００４５】
値の範囲が記載されるとき、それぞれの値及びその範囲内の部分的な範囲を包含することが意図される。例えば、「Ｃ１−６アルキル」は、Ｃ１アルキル、Ｃ２アルキル、Ｃ３アルキル、Ｃ４アルキル、Ｃ５アルキル、Ｃ６アルキル、Ｃ１−６アルキル、Ｃ１−５アルキル、Ｃ１−４アルキル、Ｃ１−３アルキル、Ｃ１−２アルキル、Ｃ２−６アルキル、Ｃ２−５アルキル、Ｃ２−４アルキル、Ｃ２−３アルキル、Ｃ３−６アルキル、Ｃ３−５アルキル、Ｃ３−４アルキル、Ｃ４−６アルキル、Ｃ４−５アルキル、及びＣ５−６アルキルを包含することが意図される。
【００４６】
「アルキル」は、直鎖または分岐の炭化水素鎖基をいい、炭素原子及び水素原子のみからなり、不飽和を含まず、１〜１０個の炭素原子を有している（例えば、Ｃ１〜Ｃ１０アルキル、１−１０Ｃ、Ｃ１−Ｃ１０またはＣ１−１０）。本明細書中に登場したときはいつでも、例えば「１〜１０」のような数値範囲は、所定の範囲におけるそれぞれの整数をいう；例えば、「１〜１０個の炭素原子」は、アルキル基が、１個の炭素原子、２個の炭素原子、３個の炭素原子等、１０個（１０個を含む）までの炭素原子から成り得ることを意味するが、現定義はまた、数値範囲が指定されない用語「アルキル」の存在も対象としている。いくつかの実施形態において、これは、Ｃ１〜Ｃ６アルキル基である。いくつかの実施形態において、アルキル基は、１〜１０個、１〜６個、または１〜３個の炭素原子を有している。代表的な飽和直鎖アルキルは、−メチル、−エチル、−ｎ−プロピル、−ｎ−ブチル、−ｎ−ペンチル、及びｎ−ヘキシルを包含している。一方、飽和分岐アルキルは、−イソプロピル、−ｓｅｃ−ブチル、−イソブチル、−ｔｅｒｔ−ブチル、−イソペンチル、２−メチルブチル、３−メチルブチル、２−メチルペンチル、３−メチルペンチル、４−メチルペンチル、２−メチルヘキシル、３−メチルヘキシル、４−メチルヘキシル、５−メチルヘキシル、２，３−ジメチルブチル、等を包含している。上記アルキルは、一重結合（例えば、メチル（Ｍｅ）、エチル（Ｅｔ）、ｎ−プロピル、１−メチルエチル（イソ−プロピル）、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル、１，１−ジメチルエチル（ｔ−ブチル）、３−メチルヘキシル、２−メチルヘキシル、等）によって、分子の残りの部分に連結される。特定の数の炭素を有しているアルキル残基が命名されるとき、その数の炭素を有している全ての幾何異性体が包含され且つ記載されることが意図される；それゆえ、例えば、「ブチル」は、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、イソ−ブチル、及びｔｅｒｔ−ブチルを包含することを意味する；「プロピル」は、ｎ−プロピル、及びイソ−プロピルを包含している。本明細書において使用される場合、「アルキレン」は、アルキルと同じ残基をいうが、二価性を有している。アルキレンの例は、メチレン（−ＣＨ２−）、エチレン（−ＣＨ２ＣＨ２−）、プロピレン（−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−）、ブチレン（−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−）を包含している。本明細書において別に規定されない限りは、アルキル基は、１つ以上の置換基によって任意で置換されており、当該置換基は、以下を独立して包含している：アルキル、アルコキシ、アルキルアリール、シクロアルキル、アラルキル、アリール、アリールオキシ、アミノ、アミド（amido）、カルバメート、カルボニル、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、ヘテロシクロアルキル、シアノ、ハロ、ハロアルコキシ、ハロアルキル、エーテル、チオ、アルキルチオ、アリールチオ、−ＯＲａ、−ＳＲａ、−Ｎ（Ｒａ）２、−Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒａ）２、−Ｎ（Ｒａ）Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｎ（Ｒａ）Ｓ（Ｏ）ｔＲａ（ここで、ｔは、１または２である。）、及びＳ（Ｏ）ｔＮ（Ｒａ）２（ここで、ｔは、１または２である。）。ここで、それぞれのＲａは、独立して、���素、アルキル、ハロアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、ヘテロシクロアルキル、またはヘテロアリールであり、且つこれらの部分のそれぞれは、本明細書中で規定されたように、任意で置換され得る。
【００４７】
「ペルハロアルキル」は、アルキル基であって、全ての水素原子が、フルオロ、クロロ、ブロモ、及びヨードから選択されるハロゲンで置換されたものをいう。いくつかの実施形態において、全ての水素原子は、フルオロでそれぞれ置換される。いくつかの実施形態において、全ての水素原子は、クロロでそれぞれ置換される。ペルハロアルキル基の例は、−ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＦ３、−ＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３、−ＣＣｌ３、−ＣＦＣｌ２、−ＣＦ２Ｃｌ等を包含している。
【００４８】
「アルキルアリール」は、−（アルキル）アリール基をいう。ここで、アリール及びアルキルは、本明細書において開示されたとおりであり、且つ１つ以上の置換基によって任意で置換されている。当該置換基は、アリール及びアルキルそれぞれに適切な置換基として記載されたものである。上記「アルキルアリール」は、アルキル基を介して元の分子構造に結合されている。
【００４９】
用語「アルコキシ」は、基−Ｏ−アルキルをいい、直鎖構造、分岐構造、環状構造及びこれらの組み合わせの１〜１０個の炭素原子を含み、酸素原子を介して元の分子構造に連結されている。例は、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、シクロプロピルオキシ、シクロヘキシルオキシ等を包含している。「低級アルコキシ」は、１〜６個の炭素を含有しているアルコキシ基をいう。いくつかの実施形態において、Ｃ１〜Ｃ４アルコキシは、１〜４個の炭素原子の直鎖アルキル及び分岐鎖アルキルの両方を包含しているアルコキシ基である。本明細書において別に規定されていない限り、アルコキシ基は、１つ以上の置換基によって任意で置換されており、当該置換基は、以下を独立して包含している：アルキル、アルコキシ、アルキルアリール、シクロアルキル、アラルキル、アリール、アリールオキシ、アミノ、アミド（amido）、カルバメート、カルボニル、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、ヘテロシクロアルキル、シアノ、ハロ、ハロアルコキシ、ハロアルキル、エーテル、チオ、アルキルチオ、アリールチオ、−ＯＲａ、−ＳＲａ、−Ｎ（Ｒａ）２、−Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒａ）２、−Ｎ（Ｒａ）Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｎ（Ｒａ）Ｓ（Ｏ）ｔＲａ（ここで、ｔは、１または２である。）、及びＳ（Ｏ）ｔＮ（Ｒａ）２（ここで、ｔは、１または２である。）。ここで、それぞれのＲａは、独立して、水素、アルキル、ハロアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、ヘテロシクロアルキル、またはヘテロアリールであり、且つこれらの部分のそれぞれは、本明細書中で規定されたように、任意で置換され得る。
【００５０】
「アルケニル」は、直鎖または分岐の炭化水素鎖基をいい、炭素及び水素原子のみからなり、少なくとも１つの二重結合を含み、且つ２〜１０個の炭素原子を有している（すなわち、Ｃ２〜Ｃ１０アルケニル）。本明細書中に登場したときはいつでも、例えば、「２〜１０」のような数値範囲は、所定の範囲におけるそれぞれの整数をいう；例えば、「２〜１０個の炭素原子」は、アルケニル基が、２個の炭素原子、３個の炭素原子等、１０個（１０個を含む）までの炭素原子から成り得ることを意味する。特定の実施形態において、アルケニルは、２〜８個の炭素原子を含んでいる。他の実施形態において、アルケニルは、２〜５個の炭素原子を含んでいる（例えば、Ｃ２〜Ｃ５アルケニル）。特定の数の炭素を有しているアルケニル残基が命名されるとき、その数の炭素を有している全ての幾何異性体が包含され且つ記載されることが意図される；それゆえ、例えば、「ブテニル」は、ｎ−ブテニル、ｓｅｃ−ブテニル、及びイソ−ブテニルを包含することを意味する。アルケニルの例は、−ＣＨ＝ＣＨ２、−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ２及び−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ２を包含し得る。当該アルケニルは、一重結合（例えば、エテニル（すなわち、ビニル）、プロプ１エニル（prop 1 enyl）（すなわち、アリル）、ブト１エニル（but 1 enyl）、ペント１エニル（pent 1 enyl）、ペンタ１，４ジエニル（penta 1,4 dienyl）、等）によって元の分子構造に連結される。１つ以上の炭素−炭素二重結合は、内部（例えば、２−ブテニルにおいて）または末端（例えば、１−ブテニルにおいて）に存在し得る。Ｃ２〜４アルケニル基の例は、エテニル（Ｃ２）、１−プロペニル（Ｃ３）、２−プロペニル（Ｃ３）、１−ブテニル（Ｃ４）、２−ブテニル（Ｃ４）、ブタジエニル（Ｃ４）等を包含している。Ｃ２〜６アルケニル基の例は、前述のＣ２〜４アルケニル基及びペンテニル（Ｃ５）、ペンタジエニル（Ｃ５）、ヘキセニル（Ｃ６）等を包含している。アルケニルのさらなる例は、ヘプテニル（Ｃ７）、オクテニル（Ｃ８）、オクタトリエニル（Ｃ８）等を包含している。本明細書において使用される場合、「アルケニレン」は、アルケニルと同じ残基をいうが、二価性を有している。アルケニレンの例は、エチレン（−ＣＨ＝ＣＨ−）、プロピレン（−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ−）及びブチレン（−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ２−）を包含している。アルケニルは、非置換型であるときは、Ｃ及びＨのみを含有している。本明細書において別に規定されていない限り、アルケニル基は、１つ以上の置換基によって任意で置換されており、当該置換基は、以下を独立して包含している：アルキル、アルコキシ、アルキルアリール、シクロアルキル、アラルキル、アリール、アリールオキシ、アミノ、アミド（amido）、カルバメート、カルボニル、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、ヘテロシクロアルキル、シアノ、ハロ、ハロアルコキシ、ハロアルキル、エーテル、チオ、アルキルチオ、アリールチオ、−ＯＲａ、−ＳＲａ、−Ｎ（Ｒａ）２、−Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒａ）２、−Ｎ（Ｒａ）Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｎ（Ｒａ）Ｓ（Ｏ）ｔＲａ（ここで、ｔは、１または２である。）、及びＳ（Ｏ）ｔＮ（Ｒａ）２（ここで、ｔは、１または���である。）。ここで、それぞれのＲａは、独立して、水素、アルキル、ハロアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、ヘテロシクロアルキル、またはヘテロアリールであり、且つこれらの部分のそれぞれは、本明細書中で規定されたように、任意で置換され得る。
【００５１】
「アミノ」または「アミン」は、−Ｎ（Ｒｂ）２基、−Ｎ（Ｒｂ）Ｒｂ−基、または−ＲｂＮ（Ｒｂ）Ｒｂ−基をいう。ここで、それぞれのＲｂは、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、（鎖炭素を介して結合された）ヘテロアルキル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、アリール、アラルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルキルアルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロアリールまたはヘテロアリールアルキルから独立して選択され、本明細書において別に規定されていない限り、それぞれの部分は、本明細書中に記載されたように、それ自体が任意で置換され得る。−Ｎ（Ｒｂ）２基が、水素以外に２つのＲｂを有しているとき、３員環、４員環、５員環、６員環、または７員環を形成するために、窒素原子と結合され得る。例えば、−Ｎ（Ｒｂ）２は、限定されないが、１−ピロリジニル及び４−モルホリニルを包含することが意味される。本明細書において別に規定されていない限り、アミノ基は、１つ以上の置換基によって任意で置換されており、当該置換基は、以下を独立して包含している：アルキル、アルコキシ、アルキルアリール、シクロアルキル、アラルキル、アリール、アリールオキシ、アミノ、アミド（amido）、カルバメート、カルボニル、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、ヘテロシクロアルキル、シアノ、ハロ、ハロアルコキシ、ハロアルキル、エーテル、チオ、アルキルチオ、アリールチオ、−ＯＲａ、−ＳＲａ、−Ｎ（Ｒａ）２、−Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒａ）２、−Ｎ（Ｒａ）Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｎ（Ｒａ）Ｓ（Ｏ）ｔＲａ（ここで、ｔは、１または２である。）、及びＳ（Ｏ）ｔＮ（Ｒａ）２（ここで、ｔは、１または２である。）。ここで、それぞれのＲａは、独立して、水素、アルキル、ハロアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、ヘテロシクロアルキル、またはヘテロアリールであり、且つこれらの部分のそれぞれは、本明細書中で規定されたように、任意で置換され得る。
【００５２】
用語「アミノ」はまた、基−Ｎ＋（Ｈ）（Ｒａ）Ｏ−、及び基−Ｎ＋（Ｒａ）（Ｒａ）Ｏ−（Ｒａは上述したとおり）のＮ−オキシドをいう。ここで、当該Ｎ−オキシドは、Ｎ原子を介して元の分子構造に結合されている。Ｎ−オキシドは、例えば、過酸化水素またはｍ−クロロペルオキシ安息香酸を用いた、対応するアミノ基の処理によって調製され得る。当業者は、Ｎ−酸化を実行するための反応条件を熟知している。
【００５３】
「アミド（amide）」または「アミド（amido）」は、式−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒｂ）２または式−ＮＲｂＣ（Ｏ）Ｒｂを有する化学的な部分（chemical moiety）をいう。ここで、Ｒｂは、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、（鎖炭素を介して結合された）ヘテロアルキル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、アリール、アラルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロシクロアルキルアルキル、ヘテロシクロアルキルアルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロアリールまたはヘテロアリールアルキルから独立して選択され、本明細書において別に規定されていない限り、それぞれの部分は、本明細書中に記載されたように、それ自体が任意で置換され得る。いくつかの実施形態において、この基は、Ｃ１〜Ｃ４アミド（amido）またはＣ１〜Ｃ４アミド（amide）基であり、当該基における総炭素数に、アミドカルボニル（amide carbonyl）を含んでいる。−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒｂ）２が、水素以外の２つのＲｂを有しているとき、３員環、４員環、５員環、６員環、または７員環を形成するために、窒素原子と結合され得る。例えば、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒｂ）２基のＮ（Ｒｂ）２部分は、限定されないが、１−ピロリジニル及び４−モルホリニルを包含することが意味される。本明細書において別に規定されない限りは、アミド（amido）のＲｂ基は、１つ以上の置換基によって任意で置換されており、当該置換基は、以下を独立して包含している：アルキル、アルコキシ、アルキルアリール、シクロアルキル、アラルキル、アリール、アリールオキシ、アミノ、アミド（amido）、カルバメート、カルボニル、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、ヘテロシクロアルキル、シアノ、ハロ、ハロアルコキシ、ハロアルキル、エーテル、チオ、アルキルチオ、アリールチオ、−ＯＲａ、−ＳＲａ、−Ｎ（Ｒａ）２、−Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒａ）２、−Ｎ（Ｒａ）Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｎ（Ｒａ）Ｓ（Ｏ）ｔＲａ（ここで、ｔは、１または２である。）、及びＳ（Ｏ）ｔＮ（Ｒａ）２（ここで、ｔは、１または２である。）。ここで、それぞれのＲａは、独立して、水素、アルキル、ハロアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、ヘテロシクロアルキル、またはヘテロアリールであり、且つこれらの部分のそれぞれは、本明細書中で規定されたように、任意で置換され得る。
【００５４】
「芳香族」または「アリール」は、６〜１０個の環原子を有している基をいい（例えば、Ｃ６〜Ｃ１０芳香族またはＣ６〜Ｃ１０アリール）、炭素環式である共役ｐｉ電子系を有している少なくとも１つの環を有している（例えば、フェニル、フルオレニル、及びナフチル）。芳香族炭素環式基は、単環（例えば、フェニル）または縮合多環（例えば、ナフチルまたはアントリル）を有し得る。当該縮合環は、芳香族であってもよく芳香族でなくてもよい。例えば、置換型のベンゼン誘導体から形成され且つ環原子に遊離原子価（free valence）を有している二価のラジカルは、置換型のフェニレンラジカルと命名される。他の実施形態において、遊離原子価を有している炭素原子から１つの水素原子を除去することにより、一価の多環式炭化水素ラジカル（名称の最後に「−イル」と命名される。）から誘導される二価のラジカルは、対応する一価のラジカルの名称に「−イデン」を付加することによって命名される。例えば、２つの連結点を有しているナフチル基は、ナフチリデンと命名される。１つよりも多い環を有し、少なくとも１つの環が芳香族ではないアリール基は、芳香族環の位置または非芳香族環の位置において、元の構造に連結され得る。本明細書中に登場したときはいつでも、「６〜１０アリール」のような数値範囲は、所定の範囲におけるそれぞれの整数をいう；例えば、「６〜１０個の環原子」は、アリール基が、６個の環原子、７個の環原子等、１０個（１０個を含む）までの環原子から成り得ることを意味する。上記用語は、単環式または縮合多環式の（すなわち、隣接する１組の環原子を共有している環）基を包含している。アリールの例は、フェニル、フェノール、及びベンジルを包含し得る。本明細書において別に規定されていない限り、アリール部分は、１つ以上の置換基によって任意で置換され得、当該置換基は、以下を独立して包含している：アルキル、アルコキシ、アルキルアリール、シクロアルキル、アラルキル、アリール、アリールオキシ、アミノ、アミド（amido）、カルバメート、カルボニル、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、ヘテロシクロアルキル、シアノ、ハロ、ハロアルコキシ、ハロアルキル、エーテル、チオ、アルキルチオ、アリールチオ、−ＯＲａ、−ＳＲａ、−Ｎ（Ｒａ）２、−Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒａ）２、−Ｎ（Ｒａ）Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｎ（Ｒａ）Ｓ（Ｏ）ｔＲａ（ここで、ｔは、１または２である。）、及びＳ（Ｏ）ｔＮ（Ｒａ）２（ここで、ｔは、１または２である。）。ここで、それぞれのＲａは、独立して、水素、アルキル、ハロアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、ヘテロシクロアルキル、またはヘテロアリールであり、且つこれらの部分のそれぞれは、本明細書中で規定されたように、任意で置換され得る。
【００５５】
「アラルキル」または「アリールアルキル」は、（アリール）アルキル基をいう。ここで、アリール及びアルキルは、本明細書において開示されたとおりであり、且つ１つ以上の置換基によって任意で置換されている。当該置換基は、アリール及びアルキルそれぞれに適切な置換基として記載されたものである。上記「アラルキル／アリールアルキル」は、アルキル基を介して元の分子構造に結合されている。用語「アルアルケニル／アリールアルケニル」及び「アルアルキニル／アリールアルキニル」は、「アラルキル／アリールアルキル」の上記説明を反映している。ここでは、上記「アルキル」は、「アルケニル」または「アルキニル」それぞれを用いて置き換えられる。そして、上記「アルケニル」または「アルキニル」という用語は、本明細書中に記載されたとおりである。
【００５６】
「アジド」は、−Ｎ３ラジカルをいう。
【００５７】
「カルバメート」は、以下の基のいずれかをいう：−Ｏ−（Ｃ＝Ｏ）−ＮＲｂ−、−Ｏ−（Ｃ＝Ｏ）−Ｎ（Ｒｂ）２、−Ｎ（Ｒｂ）−（Ｃ＝Ｏ）−Ｏ−、及びＮ（Ｒｂ）−（Ｃ＝Ｏ）−ＯＲｂ。ここで、それぞれのＲｂは、アルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、（鎖炭素を介して結合された）ヘテロアルキル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、アリール、アラルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロシクロアルキルアルキル、ヘテロシクロアルキルアルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロアリールまたはヘテロアリールアルキルから独立して選択され、本明細書において別に規定されていない限り、それぞれの部分は、本明細書中に記載されたように、それ自体が任意で置換され得る。
【００５８】
「シアノ」は、−ＣＮ基をいう。
【００５９】
「シクロアルキル」は、単環式または多環式の基をいい、炭素及び水素のみを含み、且つ飽和または部分的に不飽和であり得る。部分的に不飽和のシクロアルキル基は、炭素環が少なくとも１つの二重結合を含んでいる場合に、「シクロアルケニル」と命名され得る。または、部分的に不飽和のシクロアルキル基は、炭素環が少なくとも１つの三重結合を含んでいる場合に、「シクロアルキニル」と命名され得る。上記シクロアルキルは、１つの環から成り得るか（例えば、シクロヘキシル）、または複数の環から成り得る（例えば、アダマンチル）。１つよりも多い環を有しているシクロアルキルは、縮合型、スピロもしくは架橋型、またはこれらの組み合わせであり得る。シクロアルキル基は、３〜１０個の環原子を有している基（すなわち、Ｃ３〜Ｃ１０シクロアルキル）を包含している。本明細書中に登場したときはいつでも、「３〜１０」のような数値範囲は、所定の範囲におけるそれぞれの整数をいう；例えば、「３〜１０個の炭素原子」は、シクロアルキル基が、３個の炭素原子、４個の炭素原子、５個の炭素原子等、１０個（１０個を含む）までの炭素原子から成り得ることを意味する。用語「シクロアルキル」はまた、ヘテロ原子を含んでいない、架橋され且つスピロ融合された環状構造を包含している。上記用語はまた、単環式または融合多環式の（すなわち、隣接する１組の環原子を共有している環）基を包含している。いくつかの実施形態において、これは、Ｃ３〜Ｃ８シクロアルキル基である。いくつかの実施形態において、これは、Ｃ３〜Ｃ５シクロアルキル基である。シクロアルキル基の説明に役立つ例は、限定されないが、以下の部分を包含している：Ｃ３−６カルボシクリル基（限定されないが、シクロプロピル（Ｃ３）、シクロブチル（Ｃ４）、シクロペンチル（Ｃ５）、シクロペンテニル（Ｃ５）、シクロヘキシル（Ｃ６）、シクロヘキセニル（Ｃ６）、シクロヘキサジエニル（Ｃ６）等を包含している。）。Ｃ３−８カルボシクリル基の例は、前述のＣ３−６カルボシクリル基及びシクロヘプチル（Ｃ７）、シクロヘプタジエニル（Ｃ７）、シクロヘプタトリエニル（Ｃ７）、シクロオクチル（Ｃ８）、ビシクロ［２．２．１］ヘプタニル、ビシクロ［２．２．２］オクタニル、等を包含している。Ｃ３−１０カルボシクリル基の例は、前述のＣ３−８カルボシクリル基及びオクタヒドロ−１Ｈ−インデニル、デカヒドロナフタレニル、スピロ［４．５］デカニル等を包含している。本明細書において使用される場合、「シクロアルキレン」は、シクロアルキルと同じ残基をいうが、二価性を有している。本明細書において別に規定されていない限り、シクロアルキル基は、１つ以上の置換基によって任意で置換されており、当該置換基は、以下を独立して包含している：アルキル、アルコキシ、アルキルアリール、シクロアルキル、アラルキル、アリール、アリールオキシ、アミノ、アミド（amido）、カルバメート、カルボニル、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、ヘテロシクロアルキル、シアノ、ハロ、ハロアルコキシ、ハロアルキル、エーテル、チオ、アルキルチオ、アリールチオ、−ＯＲａ、−ＳＲａ、−Ｎ（Ｒａ）２、−Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒａ）２、−Ｎ（Ｒａ）Ｃ���Ｏ）Ｒａ、−Ｎ（Ｒａ）Ｓ（Ｏ）ｔＲａ（ここで、ｔは、１または２である。）、及びＳ（Ｏ）ｔＮ（Ｒａ）２（ここで、ｔは、１または２である。）。ここで、それぞれのＲａは、独立して、水素、アルキル、ハロアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、ヘテロシクロアルキル、またはヘテロアリールであり、且つこれらの部分のそれぞれは、本明細書中で規定されたように、任意で置換され得る。
【００６０】
「エーテル」は、−Ｒｂ−Ｏ−Ｒｂ−基をいう。ここで、それぞれのＲｂは、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、（鎖炭素を介して結合された）ヘテロアルキル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、アリール、アラルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロシクロアルキルアルキル、ヘテロシクロアルキルアルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロアリールまたはヘテロアリールアルキルから独立して選択され、本明細書において別に規定されていない限り、それぞれの部分は、本明細書中に記載されたように、それ自体が任意で置換され得る。
【００６１】
「ハロ」、「ハロゲン化物」、または「ハロゲン」は、フルオロ、クロロ、ブロモまたはヨードを意味する。用語「ハロアルキル」、「ハロアルケニル」、「ハロアルキニル」及び「ハロアルコキシ」は、１つ以上のハロ基またはこれらの組み合わせで置換された、アルキル構造、アルケニル構造、アルキニル構造及びアルコキシ構造を包含している。例えば、用語「フルオロアルキル」及び「フルオロアルコキシ」は、上記ハロがフッ素であるハロアルキル基及びハロアルコキシ基をそれぞれ包含している。例えば、限定されないが、トリフルオロメチル、ジフルオロメチル、２，２，２−トリフルオロエチル、１−フルオロメチル、２−フルオロエチル等である。アルキル基、アルケニル基、アルキニル基及びアルコキシ基のそれぞれは、本明細書中で規定されたように、任意で置換され得る。
【００６２】
「ヘテロアルキル」は、任意で置換された、アルキル基、アルケニル基及びアルキニル基をそれぞれ包含しており、且つ炭素以外の原子（例えば、酸素、窒素、硫黄、リンまたはこれらの組み合わせ）から選択される１つ以上の骨格鎖原子を有している。数値範囲が与えられ得る（例えば、Ｃ１〜Ｃ４ヘテロアルキル）。この数値範囲は全鎖長をいい、この例では、４原子の長さである。例えば、−ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ３基は、「Ｃ４」ヘテロアルキルとして言及され、原子鎖長の記述においてヘテロ原子中心を含んでいる。元の分子構造の残りの部分への連結は、ヘテロアルキル鎖におけるヘテロ原子または炭素のどちらかを介してなされ得る。例示的なヘテロアルキル基は、限定されないが、エーテル（例えば、メトキシエタニル（−ＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ３）、エトキシメタニル（−ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ３）、（メトキシメトキシ）エタニル（−ＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ２ＯＣＨ３）、（メトキシメトキシ）メタニル（−ＣＨ２ＯＣＨ２ＯＣＨ３）及び（メトキシエトキシ）メタニル（−ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＨ２ＯＣＨ３）等）；アミン（例えば、−ＣＨ２ＣＨ２ＮＨＣＨ３、−ＣＨ２ＣＨ２Ｎ（ＣＨ３）２、−ＣＨ２ＮＨＣＨ２ＣＨ３、−ＣＨ２Ｎ（ＣＨ２ＣＨ３）（ＣＨ３）等）を包含している。ヘテロアルキル基は、１つ以上の置換基によって任意で置換され得、当該置換基は、以下を独立して包含している：アルキル、アルコキシ、アルキルアリール、シクロアルキル、アラルキル、アリール、アリールオキシ、アミノ、アミド（amido）、カルバメート、カルボニル、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、ヘテロシクロアルキル、シアノ、ハロ、ハロアルコキシ、ハロアルキル、エーテル、チオ、アルキルチオ、アリールチオ、−ＯＲａ、−ＳＲａ、−Ｎ（Ｒａ）２、−Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒａ）２、−Ｎ（Ｒａ）Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｎ（Ｒａ）Ｓ（Ｏ）ｔＲａ（ここで、ｔは、１または２である。）、及びＳ（Ｏ）ｔＮ（Ｒａ）２（ここで、ｔは、１または２である。）。ここで、それぞれのＲａは、独立して、水素、アルキル、ハロアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、ヘテロシクロアルキル、またはヘテロアリールであり、且つこれらの部分のそれぞれは、本明細書中で規定されたように、任意で置換され得る。
【００６３】
「ヘテロアリール」または「ヘテロ芳香族の」は、単環式または多環式の（例えば、二環式または三環式）芳香族の環系（例えば、環状の配列において共有された６、１０または１４個のπ電子を有している。）の基をいい、芳香族の環系において提供された環炭素原子及び１〜６個の環ヘテロ原子を有している。ここで、それぞれのヘテロ原子は、窒素、酸素、リン及び硫黄から独立して選択される（「５〜１８員のヘテロアリール」）。ヘテロアリール基は、単環（例えば、ピリジル、ピリジニル、イミダゾリル）または縮合多環（例えば、インドリジニル、ベンゾチエニル）を有していてもよく、縮合環は、芳香族であっても芳香族でなくてもよい。１つよりも多い環を有し、少なくとも１つの環が芳香族ではないヘテロアリール基は、芳香族環の位置または非芳香族環の位置において、元の構造に連結され得る。一変形例において、１つよりも多い環を有し、少なくとも１つの環が芳香族ではないヘテロアリール基は、芳香族環の位置で、元の構造に連結される。ヘテロアリールの多環式の環系は、１つの環または両方の環において、１つ以上のヘテロ原子を含み得る。本明細書中に登場したときはいつでも、「５〜１８」のような数値範囲は、所定の範囲におけるそれぞれの整数をいう；例えば、「５〜１８個の環原子」は、ヘテロアリール基が、５個の環原子、６個の環原子等、１８個（１８個を含む）までの環原子から成り得ることを意味する。例えば、遊離原子価を有している上記原子から１つの水素原子を除去することにより、一価のヘテロアリールラジカル（名称の最後に「−イル」と命名される。）から誘導される二価のラジカルは、対応する一価のラジカルの名称に「−イデン」を付加することによって命名される。例えば、２つの連結点を有しているピリジル基は、ピリジリデンと命名される。
【００６４】
例えば、Ｎを含有している「ヘテロ芳香族」または「ヘテロアリール」部分は、環の骨格原子の少なくとも１つが窒素原子である芳香族基をいう。ヘテロアリール基における１つ以上のヘテロ原子は、任意で酸化され得る。１つ以上の窒素原子は、存在する場合は、任意で四級化されている。「ヘテロアリール」はまた、１つ以上のオキシド（−Ｏ−）置換基を用いて置換された環系を包含している（例えば、ピリジニルＮ−オキシド）。ヘテロアリールは、環の任意の原子を介して、元の分子構造に連結されている。
【００６５】
「ヘテロアリール」はまた、上記で規定したようなヘテロアリール環が１つ以上のアリール基と融合され、連結点がアリール環もしくはヘテロアリール環上にある環系、または、上記で規定したようなヘテロアリール環が１つ以上のカルボシシル（carbocycyl）基またはヘテロシシル（heterocycyl）基と融合され、連結点がヘテロアリール環上にある環系を包含している。１つの環がヘテロ原子を含んでいない多環式のヘテロアリール基（例えば、インドリル、キノリニル、カルバゾリル等）に関して、連結点は、どちらかの環上、すなわち、ヘテロ原子を有している環（例えば、２−インドリル）またはヘテロ原子を含んでいない環（例えば、５−インドリル）上であり得る。いくつかの実施形態において、ヘテロアリール基は、５〜１０員の芳香族の環系であり、当該芳香族の環系において提供された環炭素原子及び１〜４個の環ヘテロ原子を有している。ここで、それぞれのヘテロ原子は、窒素、酸素、リン、及び硫黄から独立して選択される（「５〜１０員のヘテロアリール」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアリール基は、５〜８員の芳香族の環系であり、当該芳香族の環系において提供された環炭素原子及び１〜４個の環ヘテロ原子を有している。ここで、それぞれのヘテロ原子は、窒素、酸素、リン、及び硫黄から独立して選択される（「５〜８員のヘテロアリール」）。いくつかの実施形態において、ヘテロアリール基は、５〜６員の芳香族の環系であり、当該芳香族の環系において提供された環炭素原子及び１〜４個の環ヘテロ原子を有している。ここで、それぞれのヘテロ原子は、窒素、酸素、リン、及び硫黄から独立して選択される（「５〜６員のヘテロアリール」）。いくつかの実施形態において、上記５〜６員のヘテロアリールは、窒素、酸素、リン、及び硫黄から選択される１〜３個の環ヘテロ原子を有している。いくつかの実施形態において、上記５〜６員のヘテロアリールは、窒素、酸素、リン、及び硫黄から選択される１〜２個の環ヘテロ原子を有している。いくつかの実施形態において、上記５〜６員のヘテロアリールは、窒素、酸素、リン、及び硫黄から選択される１個の環ヘテロ原子を有している。
【００６６】
ヘテロアリールの例は、限定されないが、アゼピニル、アクリジニル、ベンズイミダゾリル、ベンズインドリル、１，３−ベンゾジオキソリル、ベンゾフラニル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾ［ｄ］チアゾリル、ベンゾチアジアゾリル、ベンゾ［ｂ］［１，４］ジオキセピニル（dioxepinyl）、ベンゾ［ｂ］［１，４］オキサジニル、１，４−ベンゾジオキサニル、ベンゾナフトフラニル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾジオキソリル、ベンゾジオキシニル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾピラニル、ベンゾピラノニル、ベンゾフラニル、ベンゾフラノニル、ベンゾフラザニル、ベンゾチアゾリル、ベンゾチエニル（ベンゾチオフェニル）、ベンゾチエノ［３，２−ｄ］ピリミジニル、ベンゾトリアゾリル、ベンゾ［４，６］イミダゾ［１，２−ａ］ピリジニル、カルバゾリル、シノリニル、シクロペンタ［ｄ］ピリミジニル、６，７−ジヒドロ−５Ｈ−シクロペンタ［４，５］チエノ［２，３−ｄ］ピリミジニル、５，６−ジヒドロベンゾ［ｈ］キナゾリニル、５，６−ジヒドロベンゾ［ｈ］シノリニル、６，７−ジヒドロ−５Ｈ−ベンゾ［６，７］シクロヘプタ［１，２−ｃ］ピリダジニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、フラニル、フラザニル、フラノニル、フロ［３，２−ｃ］ピリジニル、５，６，７，８，９，１０−ヘキサヒドロシクロオクタ［ｄ］ピリミジニル、５，６，７，８，９，１０−ヘキサヒドロシクロオクタ［ｄ］ピリダジニル、５，６，７，８，９，１０−ヘキサヒドロシクロオクタ［ｄ］ピリジニル，イソチアゾリル、イミダゾリル、インダゾリル、インドリル、インダゾリル、イソインドリル、インドリニル、イソインドリニル、イソキノリル、インドリジニル、イソオキサゾリル、５，８−メタノ−５，６，７，８−テトラヒドロキナゾリニル、ナフチリジニル、１，６−ナフチリジノニル、オキサジアゾリル、２−オキソアゼピニル、オキサゾリル、オキシラニル、５，６，６ａ，７，８，９，１０，１０ａ−オクタヒドロベンゾ［ｈ］キナゾリニル、１−フェニル−１Ｈ−ピロリル、フェナジニル、フェノチアジニル、フェノキサジニル、フタラジニル、プテリジニル、プリニル、ピラニル、ピロリル、ピラゾリル、ピラゾロ［３，４−ｄ］ピリミジニル、ピリジニル、ピリド［３，２−ｄ］ピリミジニル、ピリド［３，４−ｄ］ピリミジニル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、ピロリル、キナゾリニル、キノキサリニル、キノリニル、イソキノリニル、テトラヒドロキノリニル、５，６，７，８−テトラヒドロキナゾリニル、５，６，７，８−テトラヒドロベンゾ［４，５］チエノ［２，３−ｄ］ピリミジニル、６，７，８，９−テトラヒドロ−５Ｈ−シクロヘプタ［４，５］チエノ［２，３−ｄ］ピリミジニル、５，６，７，８−テトラヒドロピリド［４，５−ｃ］ピリダジニル、チアゾリル、チアジアゾリル、チアピラニル、トリアゾリル、テトラゾリル、トリアジニル、チエノ［２，３−ｄ］ピリミジニル、チエノ［３，２−ｄ］ピリミジニル、チエノ［２，３−ｃ］プリジニル（pridinyl）、及びチオフェニル（すなわち、チエニル）を包含している。本明細書において別に規定されていない限り、ヘテロアリール部分は、１つ以上の置換基によって任意で置換されており、当該置換基は、以下を独立して包含している：アルキル、アルコキシ、アルキルアリール、シクロアルキル、アラルキル、アリール、アリールオキシ、アミノ、アミド（amido）、カルバメート、カルボニル、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、ヘテロシクロアルキル、シアノ、ハロ、ハロアルコキシ、ハロアルキル、エーテル、チオ、アルキルチオ、アリールチオ、−ＯＲａ、−ＳＲａ、−Ｎ（Ｒａ）２、−Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒａ）２、−Ｎ（Ｒａ）Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｎ（Ｒａ）Ｓ（Ｏ）ｔＲａ（ここで、ｔは、１または２である。）、及びＳ（Ｏ）ｔＮ（Ｒａ）２（ここで、ｔは、１または２である。）。ここで、それぞれのＲａは、独立して、水素、アルキル、ハロアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、ヘテロシクロアルキル、またはヘテロアリールであり、且つこれらの部分のそれぞれは、本明細書中で規定されたように、任意で置換され得る。
【００６７】
「ヘテロシクリル」、「ヘテロシクロアルキル」または「ヘテロカルボシクリル」は、任意の３〜１８員の非芳香族の単環式または多環式の部分をいい、窒素、酸素、リン及び硫黄から選択される少なくとも１つのヘテロ原子を含有している。ヘテロシクリル基は、単環系、二環系、三環系または四環系であり得る。ここで、当該多環系は、融合型環系、架橋型環系またはスピロ環系であり得る。ヘテロシクリル多環系は、１つまたは両方の環において１つ以上のヘテロ原子を含み得る。ヘテロシクリル基は、飽和または部分的に不飽和であり得る。部分的に不飽和のヘテロシクロアルキル基は、ヘテロシクリルが少なくとも１つの二重結合を含んでいる場合は、「ヘテロシクロアルケニル」と命名され、またはヘテロシクリルが少なくとも１つの三重結合を含んでいる場合は、「ヘテロシクロアルキニル」と命名され得る。本明細書中に登場したときはいつでも、「３〜１８」のような数値範囲は、所定の範囲におけるそれぞれの整数をいう；例えば、「５〜１８個の環原子」は、ヘテロシクリル基が、５個の環原子、６個の環原子等、１８個（１８個を含む）までの環原子から成り得ることを意味する。例えば、遊離原子価を有している上記原子から１つの水素原子を除去することにより、一価のヘテロシクリルラジカル（名称の最後に「−イル」と命名される。）から誘導される二価のラジカルは、対応する一価のラジカルの名称に「−イデン」を付加することによって命名される。例えば、２つの連結点を有しているピペリジン基は、ピペリジリデンと命名される。
【００６８】
Ｎを含有しているヘテロシクリル部分は、少なくとも１つの環の骨格原子が窒素原子である、非芳香族の基をいう。当該ヘテロシクリル基におけるヘテロ原子は、任意で酸化されている。１つ以上の窒素原子は、存在する場合は、任意で四級化されている。「ヘテロシクリル」はまた、１つ以上のオキシド（−Ｏ−）置換基を用いて置換された環系を包含している（例えば、ピペリジニルＮ−オキシド）。上記ヘテロシクリルは、上記環の任意の原子を介して、元の分子構造に連結されている。
【００６９】
「ヘテロシクリル」はまた、上記で規定したようなヘテロシシル環が１つ以上のカルボシシル基と融合され、連結点がカルボシシル環もしくはヘテロシクリル環上にある環系、または上記で規定したようなヘテロシクリル環が１つ以上のアリール基またはヘテロアリール基と融合され、連結点がヘテロシクリル環上にある環系を包含している。いくつかの実施形態において、ヘテロシクリル基は、環炭素原子及び１〜４個の環ヘテロ原子を有している５〜１０員の非芳香族の環系であり、それぞれのヘテロ原子は、窒素、酸素及び硫黄から独立して選択される（「５〜１０員のヘテロシクリル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロシクリル基は、環炭素原子及び１〜４個の環ヘテロ原子を有している５〜８員の非芳香族の環系であり、それぞれのヘテロ原子は、窒素、酸素及び硫黄から独立して選択される（「５〜８員のヘテロシクリル」）。いくつかの実施形態において、ヘテロシクリル基は、環炭素原子及び１〜４個の環ヘテロ原子を有している５〜６員の非芳香族の環系であり、ここで、それぞれのヘテロ原子は、窒素、酸素及び硫黄から独立して選択される（「５〜６員のヘテロシクリル」）。いくつかの実施形態において、上記５〜６員のヘテロシクリルは、窒素、酸素及び硫黄から選択される１〜３個の環ヘテロ原子を有している。いくつかの実施形態において、上記５〜６員のヘテロシクリルは、窒素、酸素及び硫黄から選択される１〜２個の環ヘテロ原子を有している。いくつかの実施形態において、上記５〜６員のヘテロシクリルは、窒素、酸素及び硫黄から選択される１個の環ヘテロ原子を有している。
【００７０】
例示的な、１つのヘテロ原子を含んでいる３員のヘテロシクリルは、限定されないが、アジリジニル（azirdinyl）、オキシラニル、チオレニルを包含している。例示的な、１つのヘテロ原子を含んでいる４員のヘテロシクリルは、限定されないが、アゼチジニル、オキセタニル及びチエタニルを包含している。例示的な、１つのヘテロ原子を含んでいる５員のヘテロシクリルは、限定されないが、テトラヒドロフラニル、ジヒドロフラニル、テトラヒドロチオフェニル、ジヒドロチオフェニル、ピロリジニル、ジヒドロピロリル及びピロリル−２，５−ジオンを包含している。例示的な、２つのヘテロ原子を含んでいる５員のヘテロシクリルは、限定されないが、ジオキソラニル、オキサチオラニル及びジチオラニルを包含している。例示的な、３つのヘテロ原子を含んでいる５員のヘテロシクリルは、限定されないが、トリアゾリニル、オキサジアゾリニル、及びチアジアゾリニルを包含している。例示的な、１つのヘテロ原子を含んでいる６員のヘテロシクリル基は、限定されないが、ピペリジニル、テトラヒドロピラニル、ジヒドロピリジニル、及びチアニルを包含している。例示的な、２つのヘテロ原子を含んでいる６員のヘテロシクリル基は、限定されないが、ピペラジニル、モルホリニル、ジチアニル、ジオキサニルを包含している。例示的な、２つのヘテロ原子を含んでいる６員のヘテロシクリル基は、限定されないが、トリアジナニル（triazinanyl）を包含している。例示的な、１つのヘテロ原子を含んでいる７員のヘテロシクリル基は、限定されないが、アゼパニル、オキセパニル及びチエパニルを包含している。例示的な、１つのヘテロ原子を含んでいる８員のヘテロシクリル基は、限定されないが、アゾカニル、オキセカニル及びチオカニルを包含している。例示的な二環式ヘテロシクリル基は、限定されないが、インドリニル、イソインドリニル、ジヒドロベンゾフラニル、ジヒドロベンゾチエニル、テトラヒドロベンゾチエニル、テトラヒドロベンゾフラニル、テトラヒドロインドリル、テトラヒドロキノリニル、テトラヒドロイソキノリニル、デカヒドロキノリニル、デカヒドロイソキノリニル、オクタヒドロクロメニル、オクタヒドロイソクロメニル、デカヒドロナフチリジニル、デカヒドロ−１，８−ナフチリジニル、オクタヒドロピロロ［３，２−ｂ］ピロール、インドリニル、フタリミジル、ナフタリミジル、クロマニル、クロメニル、１Ｈ−ベンゾ［ｅ］［１，４］ジアゼピニル、１，４，５，７−テトラヒドロピラノ［３，４−ｂ］ピロリル、５，６−ジヒドロ−４Ｈ−フロ［３，２−ｂ］ピロリル、６，７−ジヒドロ−５Ｈ−フロ［３，２−ｂ］ピラニル、５，７−ジヒドロ−４Ｈ−チエノ［２，３−ｃ］ピラニル、２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ピロロ［２，３−ｂ］ピリジニル、２，３−ジヒドロフロ［２，３−ｂ］ピリジニル、４，５，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ−ピロロ［２，３−ｂ］ピリジニル、４，５，６，７−テトラヒドロフロ［３，２−ｃ］ピリジニル、４，５，６，７−テトラヒドロチエノ［３，２−ｂ］ピリジニル、１，２，３，４−テトラヒドロ−１，６−ナフチリジニル、等を包含している。
【００７１】
別に記載していない限りは、ヘテロシクリル部分は、以下を独立して包含している１つ以上の置換基によって、任意で置換される：アルキル、アルコキシ、アルキルアリール、シクロアルキル、アラルキル、アリール、アリールオキシ、アミノ、アミド（amido）、カルバメート、カルボニル、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、ヘテロシクロアルキル、シアノ、ハロ、ハロアルコキシ、ハロアルキル、エーテル、チオ、アルキルチオ、アリールチオ、−ＯＲａ、−ＳＲａ、−Ｓ（Ｏ）ｔＲａ、−Ｎ（Ｒａ）２、−Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒａ）２、−Ｎ（Ｒａ）Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｎ（Ｒａ）Ｓ（Ｏ）ｔＲａ（ここで、ｔは、１または２である。）、及びＳ（Ｏ）ｔＮ（Ｒａ）２（ここで、ｔは、１または２である。）。ここで、それぞれのＲａは、独立して、水素、アルキル、ハロアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、ヘテロシクロアルキル、またはヘテロアリールであり、且つこれらの部分のそれぞれは、本明細書中で規定されたように、任意で置換され得る。
【００７２】
「イミノ」は、「−（Ｃ＝Ｎ）−Ｒｂ」基をいう。ここで、Ｒｂは、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、（鎖炭素を介して結合された）ヘテロアルキル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、アリール、アラルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルキルアルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロアリールまたはヘテロアリールアルキルから選択され、本明細書において別に規定されていない限り、それぞれの部分は、本明細書中に記載されたように、それ自体が任意で置換され得る。
【００７３】
「部分（moiety）」は、分子の特定の部分または官能基をいう。化学的な部分（chemical moiety）は、多くの場合に、分子に組み込まれた化学的な実体（chemical entity）または分子に付属された化学的な部分（chemical entity）と認識される。
【００７４】
「ニトロ」は、−ＮＯ２基をいう。
【００７５】
本明細書において使用される場合、用語「置換されていない」は、炭素原子に関して、当該原子を元の分子基に結合させているその原子価（valency）に加えて、水素原子のみが存在することを意味する。限定されない例は、プロピル（−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ３）である。窒素原子に関して、当該原子を元の分子基に結合させていない原子価は、水素または電子対である。硫黄原子に関して、当該原子を元の分子基に結合させていない原子価は、水素、酸素または電子対である。
【００７６】
本明細書において使用される場合、用語「置換された」または「置換」は、基（例えば、炭素または窒素原子）に存在している少なくとも１つの水素が、許容される置換基（例えば、水素に関する置換がされて安定的な化合物（例えば、転位、環化、除去または他の反応によって自然に変換（transformation）されていない化合物）を生じさせる置換基）を用いて置き換えられていることを意味する。他に指示がなければ、「置換された」基は、その基の１つ以上の置換可能な位置に置換基を有し得る。そして、任意の所定の構造中の１つよりも多い位置が置換されるとき、当該置換基は、それぞれの位置において同一であるかまたは異なる。置換基は、アルキル、アルコキシ、アルキルアリール、シクロアルキル、アラルキル、アリール、アリールオキシ、アミノ、アミド（amido）、カルバメート、カルボニル、ヘテロアルキル、ヘテロアリール、ヘテロシクロアルキル、シアノ、ハロ、ハロアルコキシ、ハロアルキル、エーテル、チオ、アルキルチオ、アリールチオ、−ＯＲａ、−ＳＲａ、−Ｎ（Ｒａ）２、−Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒａ）２、−Ｎ（Ｒａ）Ｃ（Ｏ）Ｒａ、−Ｎ（Ｒａ）Ｓ（Ｏ）ｔＲａ（ここで、ｔは、１または２である。）、及びＳ（Ｏ）ｔＮ（Ｒａ）２（ここで、ｔは、１または２である。）から個別に且つ独立して選択される１つ以上の基を包含している。ここで、それぞれのＲａは、独立して、水素、アルキル、ハロアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、ヘテロシクロアルキル、またはヘテロアリールであり、且つこれらの部分のそれぞれは、本明細書中で規定されたように、任意で置換され得る。
【００７７】
「スルファニル」、「スルフィド」、及び「チオ」は、それぞれ、基：−Ｓ−Ｒｂをいう。ここで、Ｒｂは、アルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、（鎖炭素を介して結合された）ヘテロアルキル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、アリール、アラルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロシクロアルキルアルキル、ヘテロシクロアルキルアルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロアリールまたはヘテロアリールアルキルから選択され、本明細書において別に規定されていない限り、それぞれの部分は、本明細書中に記載されたように、それ自体が任意で置換され得る。例えば、「アルキルチオ」は、「アルキル−Ｓ−」基をいい、そして「アリールチオ」は、「アリール−Ｓ−」基をいい、それぞれが、Ｓ原子を介して元の分子基に結合されている。上記用語「チオール」、「メルカプト」、及び「メルカプタン」は、それぞれ、基：−ＲｃＳＨをいう。
【００７８】
「スルフィニル」は、−Ｓ（Ｏ）−Ｒｂ基をいう。ここで、Ｒｂは、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、（鎖炭素を介して結合された）ヘテロアルキル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、アリール、アラルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルキルアルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロアリールまたはヘテロアリールアルキルから選択され、本明細書において別に規定されていない限り、それぞれの部分は、本明細書中に記載されたように、それ自体が任意で置換され得る。
【００７９】
「スルホニル」は、−Ｓ（Ｏ２）−Ｒｂ基をいう。ここで、Ｒｂは、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、（鎖炭素を介して結合された）ヘテロアルキル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、アリール、アラルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルキルアルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロアリールまたはヘテロアリールアルキルから選択され、本明細書において別に規定されていない限り、それぞれの部分は、本明細書中に記載されたように、それ自体が任意で置換され得る。
【００８０】
「スルホンアミジル」または「スルホンアミド」は、−Ｓ（＝Ｏ）２−ＮＲｂＲｂ基または−Ｎ（Ｒｂ）−Ｓ（＝Ｏ）２−基をいう。ここで、それぞれのＲｂは、独立して、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、（鎖炭素を介して結合された）ヘテロアルキル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、アリール、アラルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルキルアルキル、（環炭素を介して結合された）ヘテロアリールまたはヘテロアリールアルキルから選択され、本明細書において別に規定されていない限り、それぞれの部分は、本明細書中に記載されたように、それ自体が任意で置換され得る。上記−Ｓ（＝Ｏ）２−ＮＲｂＲｂ基の−ＮＲｂＲｂにおける上記Ｒｂ基は、４員環、５員環、６員環、または７員環を形成するために、連結された窒素と統合され得る。いくつかの実施形態において、上記用語は、Ｃ１〜Ｃ４スルホンアミドを指定している。ここで、スルホンアミドにおけるそれぞれのＲは、合計で、１つの炭素、２つの炭素、３つの炭素、または４つの炭素を含有している。
【００８１】
「スルホキシル」は、−Ｓ（＝Ｏ）２ＯＨ基をいう。
【００８２】
置換基が、左から右へと記載されたその従来の化学式によって特定される場合には、これらは、右から左に構造を記載することによって生じるであろう化学的に同一の置換基を等しく包含している。例えば、−ＣＨ２Ｏ−は、−ＯＣＨ２−と同等である。
【００８３】
いくつかの実施形態において、オリゴ糖のみならず単糖を生成するために、セルロース系材料を加水分解するための酸触媒として使用され得るポリマーが、本明細書中に記載される。例えば、本明細書中に提供された上記ポリマー性触媒は、天然のセルロース系材料において通常見出される水素結合超構造（hydrogen bond superstructure）を崩壊させることができる。これにより、上記ポリマーの上記酸性ペンダント基を、セルロースの結晶性ドメインにおける内部のグリコシド結合と化学的に接触する状態にさせる。
【００８４】
重合体骨格を形成するために連結された酸性モノマー及びイオン性モノマーを含有しているポリマーが本明細書中に開示される。ここで、複数の酸性モノマーは、少なくとも１つの酸型のブレンステッド−ローリー酸と、少なくとも１つの連結したカチオン部分を有している少なくとも１つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸とを独立して含有しており、上記酸性モノマーの少なくとも１つは、上記共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸を上記重合体骨格に連結しているリンカーを含んでおり、それぞれのイオン性モノマーは、少なくとも１つの窒素含有カチオン基またはリン含有カチオン基を独立して含んでおり、且つ上記イオン性モノマーの少なくとも１つは、上記窒素含有カチオン基または上記リン含有カチオン基を上記重合体骨格に連結しているリンカーを含んでいる。
【００８５】
いくつかの実施形態において、上記酸性モノマーは、以下の式ＩＡ〜ＶＩＡから選択され得る：
【００８６】
【化３】
2016512569.tif 000005
【００８７】
【化４】
2016512569.tif 000006
【００８８】
ここで、酸型のブレンステッド−ローリー酸に関して、ＩＡ〜ＶＩＡから選択される式における少なくとも１つのＭは、水素であり；
少なくとも１つの連結したカチオン部分を有している共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸に関して、それぞれのＭは、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｎ（Ｒ１）４＋、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋から独立して選択され、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋及びＣａ２＋は、任意の酸性モノマーにおける任意のＭの位置で、少なくとも２つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸と、それぞれ独立して結合されており；
それぞれのＺは、Ｃ（Ｒ２）（Ｒ３）、Ｎ（Ｒ４）、Ｓ、Ｓ（Ｒ５）（Ｒ６）、Ｓ（Ｏ）（Ｒ５）（Ｒ６）、ＳＯ２、及びＯから独立して選択され、任意の２つの隣接したＺは、二重結合によって連結されていてもよく；
それぞれのｍは、０、１、２、及び３から独立して選択され；
それぞれのｎは、０、１、２、及び３から独立して選択され；
それぞれのＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、アリール、及びヘテロアリールから独立して選択され；
それぞれのＲ５及びＲ６は、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、アリール、及びヘテロアリールから独立して選択され；且つ、
任意の２つの隣接したＺは、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘテロアリールから選択される基を形成するように統合され得る。
【００８９】
いくつかの実施形態において、上記ポリマーは、式ＩＡ、式ＩＢ、式ＩＶＡ、及び式ＩＶＢから選択され得る。他の実施形態において、上記ポリマーは、式ＩＩＡ、式ＩＩＢ、式ＩＩＣ、式ＩＶＡ、式ＩＶＢ、及び式ＩＶＣから選択され得る。他の実施形態において、上記ポリマーは、式ＩＩＩＡ、式ＩＩＩＢ、及び式ＩＩＩＣから選択され得る。いくつかの実施形態において、上記ポリマーは、式ＶＡ、式ＶＢ、及び式ＶＣから選択され得る。いくつかの実施形態において、上記ポリマーは、式ＩＡから選択され得る。他の実施形態において、上記ポリマーは、式ＩＢから選択され得る。
【００９０】
いくつかの実施形態において、Ｍは、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｎ（Ｒ１）４＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋から選択され得る。他の実施形態において、Ｍは、Ｎａ＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋から選択され得、例えば、Ｍｇ２＋及びＣａ２＋から選択され得る。いくつかの実施形態において、Ｚは、Ｃ（Ｒ２）（Ｒ３）、Ｎ（Ｒ４）、ＳＯ２、及びＯから選択され得る。いくつかの実施形態において、任意の２つの隣接したＺは、ヘテロシクロアルキル、アリール、及びヘテロアリールから選択される基を形成するために統合され得る。他の実施形態において、任意の２つの隣接したＺは、二重結合によって連結され得る。これらの実施形態の任意の組み合わせもまた意図される。
【００９１】
いくつかの実施形態において、ｍは、２または３から選択され、例えば、３である。他の実施形態において、ｎは、１、２、及び３から選択され、例えば、２または３である。いくつかの実施形態において、Ｒ１は、水素、アルキル、及びヘテロアルキルから選択され得る。いくつかの実施形態において、Ｒ１は、水素、メチル、またはエチルから選択され得る。いくつかの実施形態において、それぞれのＲ２、Ｒ３、及びＲ４は、水素、アルキル、ヘテロシクリル、アリール、及びヘテロアリールから独立して選択され得る。他の実施形態において、それぞれのＲ２、Ｒ３及びＲ４は、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、及びヘテロアリールから独立して選択され得る。いくつかの実施形態において、それぞれのＲ５及びＲ６は、アルキル、ヘテロシクリル、アリール、及びヘテロアリールから独立して選択され得る。他の実施形態において、任意の２つの隣接したＺは、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘテロアリールから選択される基を形成するために統合され得る。
【００９２】
いくつかの実施形態において、本明細書中に記載された上記ポリマーは、少なくとも１つのブレンステッド−ローリー酸及び少なくとも１つのカチオン基を有しているモノマーを含有している。当該ブレンステッド−ローリー酸及び当該カチオン基は、異なるモノマー上に存在していてもよく、同一のモノマー上に存在していてもよい。
【００９３】
一態様において、重合体骨格を形成するために連結されている酸性モノマー及びイオン性モノマーを有しているポリマーが提供され、それぞれの酸性モノマーは、少なくとも１つのブレンステッド−ローリー酸を有しており、且つそれぞれのイオン性モノマーは、独立して、少なくとも１つの窒素含有カチオン基またはリン含有カチオン基を有している。いくつかの実施形態において、それぞれの酸性モノマーは、１つのブレンステッド−ローリー酸を有している。他の実施形態において、上記酸性モノマーのいくつかは、１つのブレンステッド−ローリー酸を有しており、一方で、他の酸性モノマーは、２つのブレンステッド−ローリー酸を有している。いくつかの実施形態において、それぞれのイオン性モノマーは、１つの窒素含有カチオン基またはリン含有カチオン基を有している。他の実施形態において、上記イオン性モノマーのいくつかは、１つの窒素含有カチオン基またはリン含有カチオン基を有しており、一方で、他のイオン性モノマーは、２つの窒素含有カチオン基またはリン含有カチオン基を有している。
【００９４】
適切なブレンステッド−ローリー酸は、炭素と共有結合を形成し得る任意のブレンステッド−ローリー酸を包含している。当該ブレンステッド−ローリー酸は、約７よりも小さいｐＫ値、約６よりも小さいｐＫ値、約５よりも小さいｐＫ値、約４よりも小さいｐＫ値、約３よりも小さいｐＫ値、約２よりも小さいｐＫ値、約１よりも小さいｐＫ値、またはゼロよりも小さいｐＫ値を有し得る。いくつかの実施形態において、当該ブレンステッド−ローリー酸は、それぞれ、スルホン酸、ホスホン酸、酢酸、及びイソフタル酸から独立して選択され得る。
【００９５】
上記ポリマー性触媒における上記酸性モノマーは、全てが同一のブレンステッド−ローリー酸を有し得るか、または異なるブレンステッド−ローリー酸を有し得る。例示的な実施形態において、上記ポリマー性触媒におけるそれぞれのブレンステッド−ローリー酸は、スルホン酸である。他の例示的な実施形態において、上記ポリマー性触媒におけるそれぞれのブレンステッド−ローリー酸は、ホスホン酸である。さらに他の例示的な実施形態において、上記ポリマー性触媒のいくつかのモノマーにおけるブレンステッド−ローリー酸は、スルホン酸であり、一方で、上記ポリマー性触媒の他のモノマーにおけるブレンステッド−ローリー酸は、ホスホン酸である。
【００９６】
いくつかの実施形態において、上記酸性モノマーの少なくとも１つは、酸性側鎖を形成するためのリンカーを有し得る。ここで、それぞれの酸性側鎖は、
【００９７】
【化５】
2016512569.tif 000007
【００９８】
【化６】
2016512569.tif 000008
【００９９】
から独立して選択される。
【０１００】
いくつかの実施形態において、上記酸性側鎖は、
【０１０１】
【化７】
2016512569.tif 000009
【０１０２】
から独立して選択される。
【０１０３】
いくつかの実施形態において、上記酸性側鎖は、
【０１０４】
【化８】
2016512569.tif 000010
【０１０５】
から独立して選択される。
【０１０６】
いくつかの実施形態において、上記酸性側鎖は、
【０１０７】
【化９】
2016512569.tif 000011
【０１０８】
から独立して選択される。
【０１０９】
他の実施形態において、上記酸性モノマーは、上記重合体骨格に直接連結されるブレンステッド−ローリー酸を備えた側鎖を有し得る。上記重合体骨格に直接連結されたブレンステッド−ローリー酸を備えた側鎖は、例えば、
【０１１０】
【化１０】
2016512569.tif 000012
【０１１１】
を包含し得る。
【０１１２】
いくつかの実施形態において、上記イオン性モノマーは、１つのカチオン基を有し得る。他の実施形態において、上記イオン性モノマーは、化学的に実現可能な２つ以上のカチオン基を有し得る。上記イオン性モノマーが２つ以上のカチオン基を有しているとき、上記カチオン基は、同一のものまたは異なるものであり得る。
【０１１３】
いくつかの実施形態において、上記ポリマー性触媒におけるそれぞれのカチオン基は、窒素含有カチオン基である。他の実施形態において、上記ポリマー性触媒におけるそれぞれのカチオン基は、リン含有カチオン基である。さらに他の実施形態において、上記ポリマー性触媒のいくつかのモノマーにおける上記カチオン基は、窒素含有カチオン基であり、一方で、上記ポリマー性触媒の他のモノマーにおける上記カチオン基は、リン含有カチオン基である。例示的な実施形態において、上記ポリマー性触媒におけるそれぞれのカチオン基は、イミダゾリウムである。他の例示的な実施形態において、上記ポリマー性触媒のいくつかのモノマーにおける上記カチオン基は、イミダゾリウムであり、一方で、上記ポリマー性触媒の他のモノマーにおける上記カチオン基は、ピリジニウムである。さらに他の例示的な実施形態において、上記ポリマー性触媒におけるそれぞれのカチオン基は、置換型のホスホニウムである。さらに他の例示的な実施形態において、上記ポリマー性触媒のいくつかのモノマーにおける上記カチオン基は、トリフェニルホスホニウムであり、一方で、上記ポリマー性触媒の他のモノマーにおける上記カチオン基は、イミダゾリウムである。
【０１１４】
いくつかの実施形態において、上記窒素含有カチオン基は、ピロリウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、オキサゾリウム、チアゾリウム、ピリジニウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、ピラジジミウム、チアジニウム、モルホリニウム、ピペリジニウム（piperidinium）、ピペリジニウム（piperizinium）、及びピロリジニウムからそれぞれ独立して選択され得る。他の実施形態において、上記窒素含有カチオン基は、イミダゾリウム、ピリジニウム、ピリミジニウム、モルホリニウム、ピペリジニウム（piperidinium）、及びピペリジニウム（piperizinium）からそれぞれ独立して選択され得る。いくつかの実施形態において、上記窒素含有カチオン基は、イミダゾリウムであり得る。
【０１１５】
いくつかの実施形態において、上記リン含有カチオン基は、トリフェニルホスホニウム、トリメチルホスホニウム、トリエチルホスホニウム、トリプロピルホスホニウム、トリブチルホスホニウム、トリクロロホスホニウム、及びトリフルオロホスホニウムからそれぞれ独立して選択され得る。他の実施形態において、上記リン含有カチオン基は、トリフェニルホスホニウム、トリメチルホスホニウム、及びトリエチルホスホニウムからそれぞれ独立して選択され得る。他の実施形態において、上記リン含有カチオン基は、トリフェニルホスホニウムであり得る。
【０１１６】
いくつかの実施形態において、それぞれのイオン性モノマーは、以下の式ＶＩＩＡ〜ＸＩＢから独立して選択される：
【０１１７】
【化１１】
2016512569.tif 000013
【０１１８】
ここで、それぞれのＺは、Ｃ（Ｒ２）（Ｒ３）、Ｎ（Ｒ４）、Ｓ、Ｓ（Ｒ５）（Ｒ６）、Ｓ（Ｏ）（Ｒ５）（Ｒ６）、ＳＯ２、及びＯから独立して選択され、任意の２つの隣接したＺは、二重結合によって連結されてもよく；
それぞれのＸは、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＮＯ２−、ＮＯ３−、ＳＯ４２−、Ｒ７ＳＯ４−、Ｒ７ＣＯ２−、ＰＯ４２−、Ｒ７ＰＯ３−、及びＲ７ＰＯ２−から独立して選択され、ＳＯ４２−及びＰＯ４２−は、任意のイオン性モノマーにおける任意のＸの位置で、少なくとも２つのカチオン基とそれぞれ独立して結合され、且つ、
それぞれのｍは、０、１、２、及び３から独立して選択され；
それぞれのｎは、０、１、２、及び３から独立して選択され；
それぞれのＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、アリール、及びヘテロアリールから独立して選択され；
それぞれのＲ５及びＲ６は、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、アリール、及びヘテロアリールから独立して選択され；
任意の２つの隣接したＺは、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘテロアリールから選択される基を形成するために統合され得；且つ、
それぞれのＲ７は、水素、Ｃ１−４アルキル、及びＣ１−４ヘテロアルキルから独立して選択される。
【０１１９】
いくつかの実施形態において、Ｚは、Ｃ（Ｒ２）（Ｒ３）、Ｎ（Ｒ４）、ＳＯ２、及びＯから選択され得る。いくつかの実施形態において、任意の２つの隣接したＺは、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘテロアリールから選択される基を形成するために統合され得る。他の実施形態において、任意の２つの隣接したＺは、二重結合によって連結され得る。いくつかの実施形態において、それぞれのＸは、Ｃｌ−、ＮＯ３−、ＳＯ４２−、Ｒ７ＳＯ４−、及びＲ７ＣＯ２−から選択され得、ここで、Ｒ７は、水素及びＣ１−４アルキルから選択され得る。他の実施形態において、それぞれのＸは、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＨＳＯ４−、ＨＣＯ２−、ＣＨ３ＣＯ２−、及びＮＯ３−から選択され得る。他の実施形態において、Ｘは、アセテートである。他の実施形態において、Ｘは、ビサルフェートである。他の実施形態において、Ｘは、クロリドである。他の実施形態において、Ｘは、ニトレートである。
【０１２０】
いくつかの実施形態において、ｍは、２または３から選択され、例えば、３である。他の実施形態において、ｎは、１、２、及び３から選択され、例えば、２または３である。いくつかの実施形態において、Ｒ１は、水素、アルキル、及びヘテロアルキルから選択され得る。いくつかの実施形態において、Ｒ１は、水素、メチル、またはエチルから選択され得る。いくつかの実施形態において、それぞれのＲ２、Ｒ３、及びＲ４は、水素、アルキル、ヘテロシクリル、アリール、及びヘテロアリールから独立して選択され得る。他の実施形態において、それぞれのＲ２、Ｒ３及びＲ４は、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、及びヘテロアリールから独立して選択され得る。いくつかの実施形態において、それぞれのＲ５及びＲ６は、アルキル、ヘテロシクリル、アリール、及びヘテロアリールから独立して選択され得る。他の実施形態において、任意の２つの隣接したＺは、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール及びヘテロアリールから選択される基を形成するために統合され得る。
【０１２１】
いくつかの実施形態において、上記窒素含有カチオン基及び上記リンカーは、窒素含有側鎖を形成し得る。ここで、それぞれの窒素含有側鎖は、
【０１２２】
【化１２】
2016512569.tif 000014
【０１２３】
【化１３】
2016512569.tif 000015
【０１２４】
【化１４】
2016512569.tif 000016
【０１２５】
【化１５】
2016512569.tif 000017
【０１２６】
【化１６】
2016512569.tif 000018
【０１２７】
【化１７】
2016512569.tif 000019
【０１２８】
【化１８】
2016512569.tif 000020
【０１２９】
から独立して選択され得る。
【０１３０】
他の実施形態において、それぞれの窒素含有側鎖は、
【０１３１】
【化１９】
2016512569.tif 000021
【０１３２】
から独立して選択され得る。
【０１３３】
他の実施形態において、それぞれの窒素含有側鎖は、
【０１３４】
【化２０】
2016512569.tif 000022
【０１３５】
から独立して選択され得る。
【０１３６】
他の実施形態において、それぞれの窒素含有側鎖は、
【０１３７】
【化２１】
2016512569.tif 000023
【０１３８】
から独立して選択され得る。
【０１３９】
他の実施形態において、それぞれの窒素含有側鎖は、
【０１４０】
【化２２】
2016512569.tif 000024
【０１４１】
から独立して選択され得る。
【０１４２】
他の実施形態において、それぞれの窒素含有側鎖は、
【０１４３】
【化２３】
2016512569.tif 000025
【０１４４】
から独立して選択され得る。
【０１４５】
他の実施形態において、それぞれの窒素含有側鎖は、
【０１４６】
【化２４】
2016512569.tif 000026
【０１４７】
から独立して選択され得る。
【０１４８】
他の実施形態において、上記イオン性モノマーは、上記重合体骨格に直接連結されているカチオン基を備えた側鎖を有し得る。上記重合体骨格に直接連結されている窒素含有カチオン基を備えた側鎖は、例えば、
【０１４９】
【化２５】
2016512569.tif 000027
【０１５０】
を包含し得る。
【０１５１】
いくつかの実施形態において、上記窒素含有カチオン基は、Ｎ−オキシドであり得る。ここで、負の電荷を帯びたオキシド（Ｏ−）は、上記窒素カチオンから容易に解離され得ない。そのような基の限定されない例は、例えば、
【０１５２】
【化２６】
2016512569.tif 000028
【０１５３】
を包含している。
【０１５４】
いくつかの実施形態において、上記リン含有カチオン基及び上記リンカーは、リン含有側鎖を形成し得る。ここで、それぞれのリン含有側鎖は、
【０１５５】
【化２７】
2016512569.tif 000029
【０１５６】
から独立して選択される。
【０１５７】
他の実施形態において、それぞれのリン含有側鎖は、
【０１５８】
【化２８】
2016512569.tif 000030
【０１５９】
から独立して選択され得る。
【０１６０】
他の実施形態において、それぞれのリン含有側鎖は、
【０１６１】
【化２９】
2016512569.tif 000031
【０１６２】
から独立して選択され得る。
【０１６３】
上記重合体骨格に直接連結されたリン含有カチオン基を備えた側鎖は、例えば、
【０１６４】
【化３０】
2016512569.tif 000032
【０１６５】
を包含し得る。
【０１６６】
いくつかの実施形態において、カチオン基は、ポリマー性触媒においてブレンステッド−ローリー酸と配位し得る。ブレンステッド−ローリー酸の少なくとも一部及びポリマー触媒におけるカチオン基は、モノマー間イオン結合（ionic association）を形成し得る。モノマー間イオン結合は、ポリマー性触媒中のモノマーの間で形成する塩を、それらのモノマーがカチオン部分と結合するにつれて、生じる。いくつかの例示的な実施形態において、モノマー間イオン結合にかかわる酸性モノマーの、酸性モノマーの総数に対する割合は、多くても約９０％が内部で配位され得、多くても約８０％が内部で配位され得、多くても約７０％が内部で配位され得、多くても約６０％が内部で配位され得、多くても約５０％が内部で配位され得、多くても約４０％が内部で配位され得、多くても約３０％が内部で配位され得、多くても約２０％が内部で配位され得、多くても約１０％が内部で配位され得、多くても約５％が内部で配位され得、多くても約１％が内部で配位され得、または約１％未満が内部で配位され得る。
【０１６７】
ポリマー性触媒中のモノマーのいくつかは、その同一のモノマー中にブレンステッド−ローリー酸及びカチオン基を含んでいる。いくつかのモノマーが「酸性イオン性モノマー」といわれる。特定の実施形態において、酸性イオン性モノマー中におけるブレンステッド−ローリー酸は、スルホン酸、ホスホン酸、酢酸、イソフタル酸及びボロン酸からそれぞれ独立して選択される。特定の実施形態において、ブレンステッド−ローリー酸は、それぞれ独立してスルホン酸またはホスホン酸である。一実施形態において、ブレンステッド−ローリー酸は、それぞれスルホン酸である。
【０１６８】
いくつかの実施形態において、酸性イオン性モノマー中における窒素含有カチオン基は、ピロリウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、オキサゾリウム、チアゾリウム、ピリジニウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、ピラジジミウム、チアジニウム、モルホリニウム、ピペリジニウム（piperidinium）、ピペリジニウム（piperizinium）、及びピロリジニウムよりそれぞれ独立して選択される。一実施形態において、窒素含有カチオン基はイミダゾリウムである。
【０１６９】
いくつかの実施形態において、酸性イオン性モノマー中におけるリン含有カチオン基は、トリフェニルホスホニウム、トリメチルホスホニウム、トリエチルホスホニウム、トリプロピルホスホニウム、トリブチルホスホニウム、トリクロロホスホニウム、及びトリフルオロホスホニウムよりそれぞれ独立して選択される。一実施形態において、窒素含有基はトリフェニルホスホニウムである。
【０１７０】
イオン性モノマーは、全てが同一のカチオン基を有していても、異なるカチオン基を有していてもよい。いくつかの実施形態において、ポリマー中の各カチオン基は、窒素含有カチオン基である。他の実施形態において、ポリマー中の各カチオン基は、リン含有カチオン基である。さらに他の実施形態において、ポリマーのいくつかのモノマーにおけるカチオン基は、窒素含有カチオン基であり、一方で、そのポリマーの他のモノマーにおけるカチオン基は、リン含有カチオン基である。例示的な実施形態において、ポリマー中の各カチオン基はイミダゾリウムである。別の例示的な実施形態において、ポリマー中のいくつかのモノマーにおけるカチオン基はイミダゾリウムであり、一方で、そのポリマーの他のモノマーにおけるカチオン基はピリジニウムである。さらに別の例示的な実施形態において、ポリマー中の各カチオン基は置換されたホスホニウムである。なお別の例示的な実施形態において、ポリマー中のいくつかのモノマーにおけるカチオン基は、トリフェニルホスホニウムであり、一方で、そのポリマーの他のモノマーにおけるカチオン基はイミダゾリウムである。
【０１７１】
例示的な実施形態において、酸性イオン性モノマーの側鎖は、イミダゾリウム及び酢酸、またはピリジニウム及びボロン酸を含み得る。いくつかの実施形態において、ポリマーは、重合体骨格に連結された少なくとも１つの酸性イオン性モノマーを含み得る。ここで、少なくとも１つの酸性イオン性モノマーは、少なくとも１つのブレンステッド−ローリー酸及び少なくとも１つのカチオン基を含み、このブレンステッド−ローリー酸は少なくとも１つの連結したカチオン部分を有する共役塩基型で含まれている。そして、ここで、少なくとも１つの酸性イオン性モノマーは、その酸性イオン性モノマーを重合体骨格に連結するリンカーを含む。カチオン基は、本明細書中に記載されるような、窒素含有カチオン基またはリン含有カチオン基であり得る。リンカーは、非置換型または置換型のアルキレン、非置換型または置換型のシクロアルキレン、非置換型または置換型のアルケニレン、非置換型または置換型のアリーレン、及び非置換型または置換型のヘテロアリーレンであり、用語「非置換型または置換型」は本明細書中に開示されるような意味を有する。
【０１７２】
特定の実施形態において、リンカーは、非置換型または置換型のアリーレン、非置換型または置換型ヘテロアリーレンである。特定の実施形態において、リンカーは、非置換型または置換型のアリーレンである。一実施形態において、リンカーはフェニレンである。別の実施形態において、リンカーはヒドロキシル置換フェニレンである。
【０１７３】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの連結したカチオン部分を有する共役塩基型でのブレンステッド−ローリー酸、カチオン基及びリンカーは、酸性イオン側鎖を形成し、ここで、各酸性イオン側鎖は、以下より独立して選択される：
【０１７４】
【化３１】
2016512569.tif 000033
【０１７５】
【化３２】
2016512569.tif 000034
【０１７６】
ここで、それぞれのＭは、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｎ（Ｒ１）４＋、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋から独立して選択され、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋及びＣａ２＋は、任意のイオン性モノマーにおける任意のＭの位置において少なくとも２つのカチオン基とそれぞれ独立して連結され；
それぞれのＲ１は、水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、アリール、及びヘテロアリールから独立して選択され；
それぞれのＸは、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＮＯ２−、ＮＯ３−、ＳＯ４２−、Ｒ７ＳＯ４−、Ｒ７ＣＯ２−、ＰＯ４２−、Ｒ７ＰＯ３−、及びＲ７ＰＯ２−から独立して選択され、ＳＯ４２−及びＰＯ４２−は、任意の側鎖における任意のＸの位置において少なくとも２つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸とそれぞれ独立して連結され、且つ、
それぞれのＲ７は、水素、Ｃ１−４アルキル、及びＣ１−４ヘテロアルキルから独立して選択される。
【０１７７】
いくつかの実施形態において、Ｍは、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｎ（Ｒ１）４＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋から選択され得る。他の実施形態において、Ｍは、Ｎａ＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋から選択され得る。特定の実施形態において、Ｍは、Ｍｇ２＋またはＣａ２＋である。他の実施形態において、ＭはＺｎ２＋である。
【０１７８】
いくつかの実施形態において、Ｒ１は、水素、アルキル、及びヘテロアルキルから選択され得る。いくつかの実施形態において、Ｒ１は、水素、メチル、またはエチルから選択され得る。いくつかの実施形態において、それぞれのＸは、Ｃｌ−、ＮＯ３−、ＳＯ４２−、Ｒ７ＳＯ４−、及びＲ７ＣＯ２−から選択され得る。ここで、Ｒ７は、水素及びＣ１−４アルキルから選択され得る。他の実施形態において、それぞれのＸは、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＨＳＯ４−、ＨＣＯ２−、ＣＨ３ＣＯ２−、及びＮＯ３−から選択され得る。他の実施形態において、Ｘは、アセテートである。他の実施形態において、Ｘは、ビサルフェートである。他の実施形態において、Ｘは、クロリドである。他の実施形態において、Ｘは、ニトレートである。いくつかの実施形態において、Ｍは、Ｚｎ２＋であり、且つＸはＣｌ−である。
【０１７９】
いくつかの実施形態において、それぞれの酸性イオン性側鎖は、
【０１８０】
【化３３】
2016512569.tif 000035
【０１８１】
から独立して選択され得る。
【０１８２】
いくつかの実施形態において、それぞれの酸性イオン性側鎖は、
【０１８３】
【化３４】
2016512569.tif 000036
【０１８４】
から独立して選択され得る。
【０１８５】
いくつかの実施形態において、リンカーによって上記重合体骨格に連結された上記酸性モノマーのいくつかまたは全ては、同一のリンカーを有しているか、または、異なるリンカーを独立して有し得る。同様に、リンカーによって上記重合体骨格に連結された上記イオン性モノマーのいくつかまたは全ては、同一のリンカーを有しているか、または、異なるリンカーを独立して有し得る。さらに、リンカーによって上記重合体骨格に連結された上記イオン性モノマーのいくつかまたは全てのように、リンカーによって上記重合体骨格に連結された上記酸性モノマーのいくつかまたは全ては、同一または異なるリンカーを有し得る。他の実施形態において、上記モノマーは、ブレンステッド−ローリー酸及びカチオン基の両方を含んでいる側鎖を有し得る。ここで、当該ブレンステッド−ローリー酸は上記重合体骨格に直接連結されるか、上記カチオン基は上記重合体骨格に直接連結されるか、または上記ブレンステッド−ローリー酸及び上記カチオン基の両方が上記重合体骨格に直接連結される。
【０１８６】
上記酸性モノマー及びイオン性モノマーのいくつかはまた、上記ブレンステッド−ローリー酸及びカチオン基をそれぞれ、上記重合体骨格に連結するリンカーを含み得る。上記酸性モノマーに関して、上記ブレンステッド−ローリー酸及び上記リンカーは、共に側鎖を形成する。同様に、上記イオン性モノマーに関して、上記カチオン基及び上記リンカーは、共に側鎖を形成する。図１に記載された例示的なポリマー性触媒の一部に関して、当該側鎖は、上記重合体骨格から垂れ下がっている。
【０１８７】
図２に記載された例示的なポリマー性触媒の一部に関して、上記モノマーの側鎖における上記ブレンステッド−ローリー酸及び上記カチオン基は、上記重合体骨格に直接連結され得るか、または、リンカーによって上記重合体骨格に連結され得る。
【０１８８】
いくつかの実施形態において、上記リンカーは、非置換型または置換型のアルキレン、非置換型または置換型のシクロアルキレン、非置換型または置換型のアルケニレン、非置換型または置換型のアリーレン、及び非置換型または置換型のヘテロアリーレンから独立して選択され得る。ここで、上記用語「非置換型または置換型」は、本明細書において開示されたような意味を有している。特定の実施形態において、上記リンカーは、非置換型または置換型のアリーレン、非置換型または置換型のヘテロアリーレンである。特定の実施形態において、上記リンカーは、非置換型または置換型のアリーレンである。一実施形態において、上記リンカーは、フェニレンである。他の実施形態において、上記リンカーは、ヒドロキシル置換フェニレンである。上記用語「置換型の」は、上記で規定されたとおりであり、且つ任意の特定の属（genus）に関して開示された全ての置換基を含む。例えば、「アルキル」について記載されたものは、「アルキレン」に適用される。当業者は、化学的な属用語（chemical genus term）に対する接尾辞「エン」の付加は、アルキルのような属用語が元の分子の実体（例えば、重合体骨格）に連結されていることを意図していることを容易に十分に理解するであろう。
【０１８９】
本明細書中に記載した上記ポリマー性触媒は、非官能基（例えば、疎水性基）を含んでいる側鎖を有しているモノマーをさらに包含し得る。いくつかの実施形態において、上記疎水性基は、上記重合体骨格に直接連結され得る。適切な疎水性基は、例えば、非置換型または置換型のアルキル、非置換型または置換型のシクロアルキル、非置換型または置換型のアリール、及び非置換型または置換型のヘテロアリールを包含し得る。ここで、上記用語「非置換型または置換型」は、本明細書において開示されたような意味を有している。いくつかの実施形態において、上記疎水性基は、非置換型または置換型の、Ｃ５またはＣ６アリールであり得る。特定の実施形態において、上記疎水性基は、非置換型または置換型のフェニルであり得る。１つの例示的な実施形態において、上記疎水性基は、非置換型のフェニルであり得る。さらに、上記疎水性モノマーは、全てが同一の疎水性基を有し得るか、または異なる疎水性基を有し得ることが理解されるべきである。いくつかの実施形態において、上記疎水性基は、上記重合体骨格に直接連結される。
【０１９０】
いくつかの実施形態において、上記重合体骨格は、１つ以上の置換型のまたは非置換型のモノマーから形成される。多種多様のモノマーを用いる重合方法が、当該技術分野において周知である（例えば、International Union of Pure and Applied Chemistry, et al., IUPAC Gold Book, Polymerization. (2000)を参照のこと。）。１つのそのような方法は、モノマーを不飽和の置換基（例えば、ビニル、プロペニル、ブテニル等）、または他のそのような置換基と連結させる。これらの種のモノマーは、ラジカル開始重合及び連鎖重合を受け得る。
【０１９１】
他の実施形態において、ヘテロ原子を有しているモノマーは、ポリマーを形成するために、１つ以上の二官能基化された化合物、例えば、限定されないが、ジハロアルカン、ジ（アルキルスルホニルオキシ）アルカン、及びジ（アリールスルホニルオキシ）アルカンと組み合わせられ得る。当該モノマーは、上記ポリマー鎖を形成するために、二官能基化されたアルカンと連結するための少なくとも２つのヘテロ原子を有している。これらの二官能基化された化合物は、本明細書中に記載されたように、さらに置換され得る。いくつかの実施形態において、当該二官能基化された化合物は、１，２−ジクロロエタン、１，２−ジクロロプロパン、１，３−ジクロロプロパン、１，２−ジクロロブタン、１，３−ジクロロブタン、１，４−ジクロロブタン、１，２−ジクロロペンタン、１，３−ジクロロペンタン、１，４−ジクロロペンタン、１，５−ジクロロペンタン、１，２−ジブロモエタン、１，２−ジブロモプロパン、１，３−ジブロモプロパン、１，２−ジブロモブタン、１，３−ジブロモブタン、１，４−ジブロモブタン、１，２−ジブロモペンタン、１，３−ジブロモペンタン、１，４−ジブロモペンタン、１，５−ジブロモペンタン、１，２−ジヨードエタン、１，２−ジヨードプロパン、１，３−ジヨードプロパン、１，２−ジヨードブタン、１，３−ジヨードブタン、１，４−ジヨードブタン、１，２−ジヨードペンタン、１，３−ジヨードペンタン、１，４−ジヨードペンタン、１，５−ジヨードペンタン、１，２−ジメタンスルホキシエタン、１，２−ジメタンスルホキシプロパン、１，３−ジメタンスルホキシプロパン、１，２−ジメタンスルホキシブタン、１，３−ジメタンスルホキシブタン、１，４−ジメタンスルホキシブタン、１，２−ジメタンスルホキシペンタン、１，３−ジメタンスルホキシペンタン、１，４−ジメタンスルホキシペンタン、１，５−ジメタンスルホキシペンタン、１，２−ジエタンスルホキシエタン、１，２−ジエタンスルホキシプロパン、１，３−ジエタンスルホキシプロパン、１，２−ジエタンスルホキシブタン、１，３−ジエタンスルホキシブタン，１，４−ジエタンスルホキシブタン、１，２−ジエタンスルホキシペンタン、１，３−ジエタンスルホキシペンタン、１，４−ジエタンスルホキシペンタン、１，５−ジエタンスルホキシペンタン、１，２−ジベンゼンスルホキシエタン、１，２−ジベンゼンスルホキシプロパン、１，３−ジベンゼンスルホキシプロパン、１，２−ジベンゼンスルホキシブタン、１，３−ジベンゼンスルホキシブタン、１，４−ジベンゼンスルホキシブタン、１，２−ジベンゼンスルホキシペンタン、１，３−ジベンゼンスルホキシペンタン、１，４−ジベンゼンスルホキシペンタン、１，５−ジベンゼンスルホキシペンタン、１，２−ジ−ｐ−トルエンスルホキシエタン、１，２−ジ−ｐ−トルエンスルホキシプロパン、１，３−ジ−ｐ−トルエンスルホキシプロパン、１，２−ジ−ｐ−トルエンスルホキシブタン、１，３−ジ−ｐ−トルエンスルホキシブタン、１，４−ジ−ｐ−トルエンスルホキシブタン、１，２−ジ−ｐ−トルエンスルホキシペンタン、１，３−ジ−ｐ−トルエンスルホキシペンタン、１，４−ジ−ｐ−トルエンスルホキシペンタン、及び１，５−ジ−ｐ−トルエンスルホキシペンタンから選択され得る。
【０１９２】
いくつかの実施形態において、上記重合体骨格は、２つ以上の置換型のまたは非置換型のモノマーを含んでいる。ここで、当該モノマーは、エチレン、プロピレン、ヒドロキシエチレン、アセトアルデヒド、スチレン、ジビニルベンゼン、イソシアネート、ビニルクロリド、ビニルフェノール、テトラフルオロエチレン、ブチレン、テレフタル酸、カプロラクタム、アクリロニトリル、ブタジエン、アンモニア、ジアンモニア、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、チアゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピラジジミン（pyradizimine）、チアジン、モルホリン、ピペリジン（piperidine）、ピペリジン（piperizine）、ピロリジン、トリフェニルホスホナート、トリメチルホスホナート、トリエチルホスホナート、トリプロピルホスホナート、トリブチルホスホナート、トリクロロホスホナート、トリフルオロホスホナート、及びジアゾールから選択される１つ以上の部分から、それぞれ独立して形成される。ここで、上記用語「非置換型または置換型」は、本明細書において開示されたとおりの意味を有している。
【０１９３】
いくつかの実施形態において、上記酸性モノマー、上記イオン性モノマー、上記酸性イオン性モノマー及び上記疎水性モノマーを有する場合、これらは、交互に配列されるか、またはモノマーのブロックとしてランダムに配列され得る。いくつかの実施形態において、それぞれのブロックは、２０個以下、１５個以下、１０個以下、６個以下、または３個以下のモノマーを有している。
【０１９４】
本明細書中に開示した上記ポリマーは、少なくとも１つの連結したカチオン部分を有している共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸性基を有している。いくつかの実施形態において、上記カチオン部分は、一価である。一方で、他の実施形態において、上記カチオン部分は二価である。二価のカチオン（例えば、限定されないが、Ｍｇ２＋及びＣａ２＋）の場合に、当該カチオンは、図３において示したように、２つの共役塩基と連結される。当該２つの共役塩基は、同一のポリマー上にあり得るか、または２つの異なるポリマー鎖間を結合させ得る。
【０１９５】
いくつかの実施形態において、上記ポリマー性触媒は、交互の配列において、ランダムに配列され得る。図４に示した例示的なポリマー性触媒の一部に関して、当該モノマーは、交互の配列において、ランダムに配列される。
【０１９６】
他の実施形態において、上記ポリマー性触媒は、モノマーのブロックとして、ランダムに配列され得る。図４Ｂに示した例示的なポリマー性触媒の一部に関して、当該モノマーは、モノマーのブロックに配列される。上記酸性モノマー及び上記イオン性モノマーが、モノマーのブロックに配列される特定の実施形態において、それぞれのブロックは、２０個以下、１９個以下、１８個以下、１７個以下、１６個以下、１５個以下、１４個以下、１３個以下、１２個以下、１１個以下、１０個以下、９個以下、８個以下、７個以下、６個以下、５個以下、４個以下、または３個以下のモノマーを有している。
【０１９７】
本明細書中に記載した上記ポリマー性触媒はまた、架橋され得る。そのような架橋されたポリマーは、架橋基を導入することによって調製され得る。いくつかの実施形態において、図５Ａ及び図５Ｂに示した例示的なポリマー性触媒の一部に関して、架橋は、所定のポリマー鎖内で起こり得る。他の実施形態において、図６Ａ及び図６Ｂに示したとおり、架橋は、２つ以上のポリマー鎖間で起こり得る。
【０１９８】
本明細書中に記載した上記ポリマーと架橋されたポリマーを形成するために使用され得る、適切な架橋基は、例えば、置換型のまたは非置換型のジビニルアルカン、置換型のまたは非置換型のジビニルシクロアルカン、置換型のまたは非置換型のジビニルアリール、置換型のまたは非置換型のヘテロアリール、ジハロアルカン、ジハロアルケン、及びジハロアルキンを包含している。ここで、上記用語「非置換型または置換型」は、本明細書において開示されたとおりの意味を有している。例えば、架橋基は、ジビニルベンゼン、ジアリルベンゼン、ジクロロベンゼン、ジビニルメタン、ジクロロメタン、ジビニルエタン、ジクロロエタン、ジビニルプロパン、ジクロロプロパン、ジビニルブタン、ジクロロブタン、エチレングリコール、及びレゾルシノールを包含し得る。一実施形態において、当該架橋基は、ジビニルベンゼンである。
【０１９９】
いくつかの実施形態において、上記ポリマーは、架橋される。特定の実施形態において、上記ポリマーの、少なくとも約１％、少なくとも約２％、少なくとも約３％、少なくとも約４％、少なくとも約５％、少なくとも約６％、少なくとも約７％、少なくとも約８％、少なくとも約９％、少なくとも約１０％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％または少なくとも約９９％の上記ポリマーが架橋される。
【０２００】
いくつかの実施形態において、本明細書中に記載された上記ポリマーは、実質的に架橋されない。例えば、約０．９％未満が架橋されている、約０．５％未満が架橋されている、約０．１％未満が架橋されている、約０．０１％未満が架橋されている、または０．００１％未満が架橋されている。
【０２０１】
本明細書中に記載された上記重合体骨格は、例えば、ポリアルキレン、ポリアルケニルアルコール、ポリカーボネート、ポリアリーレン、ポリアリールエーテルケトン、及びポリアミド（polyamide）−イミドを包含し得る。特定の実施形態において、上記重合体骨格は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリビニルクロリド、ポリフェノール−アルデヒド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカプロラクタム、及びポリ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）から選択され得る。
【０２０２】
図７Ａに関して、１つの例示的な実施形態において、上記重合体骨格は、ポリエチレンである。図７Ｂに関して、他の例示的な実施形態において、上記重合体骨格は、ポリビニルアルコールである。
【０２０３】
本明細書中に記載された上記重合体骨格はまた、上記重合体骨格の一部として一体化されたイオン性基を含み得る。そのような重合体骨格はまた、「イオノマー骨格」と称され得る。特定の実施形態において、上記重合体骨格は、ポリアルキレンアンモニウム、ポリアルキレンジアンモニウム、ポリアルキレンピロリウム、ポリアルキレンイミダゾリウム、ポリアルキレンピラゾリウム、ポリアルキレンオキサゾリウム、ポリアルキレンチアゾリウム、ポリアルキレンピリジニウム、ポリアルキレンピリミジニウム、ポリアルキレンピラジニウム、ポリアルキレンピラジジミウム、ポリアルキレンチアジニウム、ポリアルキレンモルホリニウム、ポリアルキレンピペリジニウム（polyalkylenepiperidinium）、ポリアルキレンピペリジニウム（polyalkylenepiperizinium）、ポリアルキレンピロリジニウム、ポリアルキレントリフェニルホスホニウム、ポリアルキレントリメチルホスホニウム、ポリアルキレントリエチルホスホニウム、ポリアルキレントリプロピルホスホニウム、ポリアルキレントリブチルホスホニウム、ポリアルキレントリクロロホスホニウム、ポリアルキレントリフルオロホスホニウム、及びポリアルキレンジアゾリウム、ポリアリールアルキレンアンモニウム、ポリアリールアルキレンジアンモニウム、ポリアリールアルキレンピロリウム、ポリアリールアルキレンイミダゾリウム、ポリアリールアルキレンピラゾリウム、ポリアリールアルキレンオキサゾリウム、ポリアリールアルキレンチアゾリウム、ポリアリールアルキレンピリジニウム、ポリアリールアルキレンピリミジニウム、ポリアリールアルキレンピラジニウム、ポリアリールアルキレンピラジジミウム、ポリアリールアルキレンチアジニウム、ポリアリールアルキレンモルホリニウム、ポリアリールアルキレンピペリジニウム（polyarylalkylenepiperidinium）、ポリアリールアルキレンピペラジニウム（polyarylalkylenepiperizinium）、ポリアリールアルキレンピロリジニウム、ポリアリールアルキレントリフェニルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリメチルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリエチルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリプロピルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリブチルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリクロロホスホニウム、ポリアリールアルキレントリフルオロホスホニウム、及びポリアリールアルキレンジアゾリウムから選択され得る。
【０２０４】
カチオン重合体骨格は、１つ以上のアニオン（限定されないが、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＮＯ２−、ＮＯ３−、ＳＯ４２−、Ｒ７ＳＯ４−、Ｒ７ＣＯ２−、ＰＯ４２−、Ｒ７ＰＯ３−、及びＲ７ＰＯ２−を含み、Ｒ７は、水素、Ｃ１−４アルキル、及びＣ１−４ヘテロアルキルから選択される）と結合され得る。一実施形態において、それぞれのＸは、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＨＳＯ４−、ＨＣＯ２−、ＣＨ３ＣＯ２−、及びＮＯ３−から選択され得る。他の実施形態において、Ｘは、アセテートである。他の実施形態において、Ｘは、ビサルフェートである。他の実施形態において、Ｘは、クロリドである。他の実施形態において、Ｘは、ニトレートである。
【０２０５】
いくつかの実施形態において、上記重合体骨格は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリビニルクロリド、ポリフェノール−アルデヒド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカプロラクタム、及びポリ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）から選択される。特定の実施形態において、上記重合体骨格は、ポリエチレンまたはポリプロピレンである。一実施形態において、上記重合体骨格は、ポリエチレンである。他の実施形態において、上記重合体骨格は、ポリビニルアルコールである。さらに他の実施形態において、上記重合体骨格は、ポリスチレンである。
【０２０６】
図７Ｃに関して、さらに他の例示的な実施形態において、上記重合体骨格は、ポリアルキレンイミダゾリウムである。
【０２０７】
他の実施形態において、上記重合体骨格は、アルキレンイミダゾリウムである。当該アルキレンイミダゾリウムは、アルキレン部分のメチレン単位の１つ以上がイミダゾリウムで置き換えられているアルキレン部分をいう。一実施形態において、上記重合体骨格は、ポリエチレンイミダゾリウム、ポリプロピレンイミダゾリウム、及びポリブチレンイミダゾリウムから選択される。上記重合体骨格の他の実施形態において、窒素含有カチオン基またはリン含有カチオン基が上記用語「アルキレン」の後に続くとき、アルキレン部分のメチレン単位の１つ以上が、特定の窒素含有カチオン基またはリン含有カチオン基を用いて置換されていることが理解されるべきである。
【０２０８】
さらに、上記重合体骨格における側鎖間の原子の数は、変わり得る。いくつかの実施形態において、上記重合体骨格に付属した側鎖間には、０〜２０個の原子、０〜１０個の原子、０〜６個の原子、または０〜３個の原子がある。
【０２０９】
いくつかの実施形態において、上記ポリマーは、少なくとも２つのモノマー単位を有しているホモポリマーであり得る。ここで、上記ポリマーに含まれている全ての上記モノマー単位は、同一の様式における同一のモノマーに由来する。他の実施形態において、上記ポリマーは、少なくとも２つのモノマー単位を有しているヘテロポリマーであり得る。上記ポリマーに含まれている少なくとも１つのモノマー単位は、当該ポリマーにおける他のモノマー単位と異なる。上記ポリマーにおける異なるモノマー単位は、ランダムな順序であるか、任意の長さの所定のモノマーの交互の配列であるか、またはモノマーのブロックであり得る。
【０２１０】
他の例示的なポリマーは、限定されないが、ポリアルキレン骨格を包含している。当該ポリアルキレン骨格は、ヒドロキシル、カルボン酸、非置換型の及び置換型のフェニル、ハロゲン化物、非置換型の及び置換型のアミン、非置換型の及び置換型のアンモニア、非置換型の及び置換型のピロール、非置換型の及び置換型のイミダゾール、非置換型の及び置換型のピラゾール、非置換型の及び置換型のオキサゾール、非置換型の及び置換型のチアゾール、非置換型の及び置換型のピリジン、非置換型の及び置換型のピリミジン、非置換型の及び置換型のピラジン、非置換型の及び置換型のピラジジン（pyradizine）、非置換型の及び置換型のチアジン、非置換型の及び置換型のモルホリン、非置換型の及び置換型のピペリジン（piperidine）、非置換型の及び置換型のピペリジン（piperizine）、非置換型の及び置換型のピロリジン、非置換型の及び置換型のトリフェニルホスホナート、非置換型の及び置換型のトリメチルホスホナート、非置換型の及び置換型のトリエチルホスホナート、非置換型の及び置換型のトリプロピルホスホナート、非置換型の及び置換型のトリブチルホスホナート、非置換型の及び置換型のトリクロロホスホナート、非置換型の及び置換型のトリフルオロホスホナート、及び非置換型の及び置換型のジアゾールから選択される１つ以上の基を用いて置換されている。ここで、上記用語「非置換型または置換型」は、本明細書において開示されたとおりの意味を有している。
【０２１１】
上記ポリマーに関して、本明細書中に記載されたように、複数の命名規則が当該分野において十分に認知されている。例えば、非置換型のフェニル基に対する直接結合を有するポリエチレン骨格（−ＣＨ２−ＣＨ（フェニル）−ＣＨ２−ＣＨ（フェニル）−）はまた、ポリスチレンとして知られている。フェニル基がエテニル基を用いて置換される場合、上記ポリマーは、ポリジビニルベンゼン（−ＣＨ２−ＣＨ（４−ビニルフェニル）−ＣＨ２−ＣＨ（４−ビニルフェニル）−）と命名され得る。さらに、ヘテロポリマーの限定されない例は、ポリマー化後に官能基化されるものを包含する。
【０２１２】
限定されない例は、ポリスチレン−コ−ジビニルベンゼン：（−ＣＨ２−ＣＨ（フェニル）−ＣＨ２−ＣＨ（４−エチレンフェニル）−ＣＨ２−ＣＨ（フェニル）−ＣＨ２−ＣＨ（４−エチレンフェニル）−）である。ここで、上記エテニル官能基は、フェニル環の２位、３位、または４位にあり得る。
【０２１３】
いくつかの実施形態において、リンカーは、上記ポリアルキレン骨格と置換基との間に存在している。当該置換基は、非置換型または置換型のアルキレン、非置換型または置換型のシクロアルキレン、非置換型または置換型のアリールアルキレン非置換型または置換型のアルケニレン、非置換型または置換型のアリーレン、及び非置換型または置換型のヘテロアリーレンから独立して選択され得る。ここで、上記用語「非置換型または置換型」は、本明細書において開示されたとおりの意味を有している。
【０２１４】
いくつかの実施形態において、上記酸性モノマー及びイオン性モノマーは、上記ポリマー性触媒の相当な部分を構成する。特定の実施形態において、上記ポリマー性触媒に存在しているモノマーの総数に対する、酸性モノマー及びイオン性モノマーの数の比に基づき、上記酸性モノマー及びイオン性モノマーは、上記ポリマーのモノマーの、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％，または少なくとも約９９％を構成する。
【０２１５】
上記イオン性モノマーの総数に対する、酸性モノマーの総数の比は、上記ポリマー性触媒の強度を調整するために、変更され得る。いくつかの実施形態において、酸性モノマーの総数は、上記ポリマー性触媒におけるイオン性モノマーの総数を超える。他の実施形態において、酸性モノマーの総数は、上記ポリマー性触媒におけるイオン性モノマーの総数の、少なくとも約２倍、少なくとも約３倍、少なくとも約４倍、少なくとも約５倍、少なくとも約６倍、少なくとも約７倍、少なくとも約８倍、少なくとも約９倍または少なくとも約１０倍であり得る。特定の実施形態において、イオン性モノマーの総数に対する酸性モノマーの総数の比は、約１：１、約２：１、約３：１、約４：１、約５：１、約６：１、約７：１、約８：１、約９：１または約１０：１であり得る。
【０２１６】
いくつかの実施形態において、イオン性モノマーの総数は、上記ポリマー性触媒における酸性モノマーの総数を超える。他の実施形態において、イオン性モノマーの総数は、上記ポリマー性触媒における酸性モノマーの総数の、少なくとも約２倍、少なくとも約３倍、少なくとも約４倍、少なくとも約５倍、少なくとも約６倍、少なくとも約７倍、少なくとも約８倍、少なくとも約９倍または少なくとも約１０倍であり得る。特定の実施形態において、酸性モノマーの総数に対するイオン性モノマーの総数の比は、約１：１、約２：１、約３：１、約４：１、約５：１、約６：１、約７：１、約８：１、約９：１または約１０：１であり得る。
【０２１７】
本明細書中に記載された上記ポリマー性触媒は、当該ポリマー性触媒の化学的機能化（chemical functionalization）によって特徴付けられ得る。いくつかの実施形態において、上記ポリマー性触媒は、ポリマー性触媒１ｇあたり、約０．１〜約２０ｍｍｏｌ、約０．１〜約１５ｍｍｏｌ、約０．０１〜約１２ｍｍｏｌ、約０．０１〜約１０ｍｍｏｌ、約１〜約８ｍｍｏｌ、約２〜約７ｍｍｏｌ、約３〜約６ｍｍｏｌ、約１〜約５ｍｍｏｌ、または約３〜約５ｍｍｏｌのブレンステッド−ローリー酸を有し得る。上記ポリマー性触媒が、ブレンステッド−ローリー酸としてスルホン酸を有している側鎖を備えた少なくともいくつかのモノマーを有しているいくつかの実施形態において、当該ポリマー性触媒は、ポリマー性触媒１ｇあたり、約０．０５〜約１０ｍｍｏｌのスルホン酸を有し得る。上記ポリマー性触媒が、ブレンステッド−ローリー酸としてホスホン酸を有している側鎖を備えた少なくともいくつかのモノマーを有している他の実施形態において、当該ポリマー性触媒は、ポリマー性触媒１ｇあたり、約０．０１〜約１２ｍｍｏｌのホスホン酸を有し得る。上記ポリマー性触媒が、ブレンステッド−ローリー酸として酢酸を有している側鎖を備えた少なくともいくつかのモノマーを有している他の実施形態において、当該ポリマー性触媒は、ポリマー性触媒１ｇあたり、約０．０１〜約１２ｍｍｏｌのカルボン酸を有し得る。上記ポリマー性触媒が、ブレンステッド−ローリー酸としてイソフタル酸を有している側鎖を備えた少なくともいくつかのモノマーを有している他の実施形態において、当該ポリマー性触媒は、ポリマー性触媒１ｇあたり、約０．０１〜約５ｍｍｏｌのイソフタル酸を有し得る。上記ポリマー性触媒が、ブレンステッド−ローリー酸としてボロン酸を有している側鎖を備えた少なくともいくつかのモノマーを有している他の実施形態において、当該ポリマー性触媒は、ポリマー性触媒１ｇあたり、約０．０１〜約２０ｍｍｏｌのボロン酸を有し得る。ポリマー性触媒が、ブレンステッド−ローリー酸としてペルフルオロ酸（例えば、トリフルオロ酢酸等）を有している側鎖を備えた少なくともいくつかのモノマーを有している他の実施形態において、当該ポリマー性触媒は、ポリマー性触媒１ｇあたり、約０．０１〜約５ｍｍｏｌのペルフルオロ酸を有し得る。
【０２１８】
いくつかの実施形態において、それぞれのイオン性モノマーは、それぞれの窒素含有カチオン基またはリン含有カチオン基に関するカウンターイオンをさらに含んでいる。特定の実施形態において、当該カウンターイオンは、ハロゲン化物、ニトレート、サルフェート、ホルマート、アセテート、または有機スルホナートからそれぞれ独立して選択される。いくつかの実施形態において、上記カウンターイオンは、フルオリド、クロリド、ブロミド、またはイオダイドである。一実施形態において、上記カウンターイオンは、クロリドである。他の実施形態において、上記カウンターイオンは、サルフェートである。さらに他の実施形態において、上記カウンターイオンは、アセテートである。
【０２１９】
いくつかの実施形態において、上記カウンターイオンは、フッ化水素酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硝酸、亜硝酸、硫酸、炭酸、リン酸、亜リン酸、酢酸、ホルマート、クエン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ドデシルスルホン酸、及びベンゼンホスホン酸から選択される酸に由来する。
【０２２０】
いくつかの実施形態において、上記ポリマー性触媒は、約０．０１〜約１０ｍｍｏｌ、約０．０１〜約８．０ｍｍｏｌ、約０．０１〜約４ｍｍｏｌ、約１〜約１０ｍｍｏｌ、約２〜約８ｍｍｏｌ、または約３〜約６ｍｍｏｌのイオン性基を有し得る。そのような実施形態において、当該イオン性基は、記載された上記カチオン基及び本明細書中に記載された任意の適切なカウンターイオン（例えば、ハロゲン化物、ニトレート、サルフェート、ホルマート、アセテート、または有機スルホナート）を含む。
【０２２１】
いくつかの実施形態において、上記ポリマーは、ポリマー１ｇあたり、約０．０１〜約１０ｍｍｏｌ、約０．０５〜約１０ｍｍｏｌ、約１〜約８ｍｍｏｌ、約２〜約６ｍｍｏｌ、または約３〜約５ｍｍｏｌの、窒素含有カチオン基とカウンターイオンとの総量またはリン含有カチオン基とカウンターイオンとの総量を有している。
【０２２２】
上記ポリマー性触媒が、イオン性基の一部としてイミダゾリウムを有している側鎖を備えた少なくともいくつかのモノマーを有しているいくつかの実施形態において、当該ポリマー性触媒は、ポリマー性触媒１ｇあたり、約０．０１〜約８ｍｍｏｌのイオン性基を有し得る。上記ポリマー性触媒が、イオン性基の一部としてピリジニウムを有している側鎖を備えた少なくともいくつかのモノマーを有している他の実施形態において、当該ポリマー性触媒は、ポリマー性触媒１ｇあたり、約０．０１〜約８ｍｍｏｌのイオン性基を有し得る。
【０２２３】
上記ポリマー性触媒が、イオン性基の一部としてトリフェニルホスホニウムを有している側鎖を備えた少なくともいくつかのモノマーを有している他の実施形態において、当該ポリマー性触媒は、ポリマー性触媒１ｇあたり、約０．０１〜約４ｍｍｏｌのイオン性基を有し得る。
【０２２４】
各組み合わせ及び全ての組み合わせが別々に記載されたように、上記ポリマー性触媒は、本明細書に記載した、任意のブレンステッド−ローリー酸、カチオン基、カウンターイオン、リンカー、疎水性基、架橋基、及び重合体骨格を含み得ることが、容易に理解されるべきである。例えば、一実施形態において、上記ポリマー性触媒は、ポリスチレン骨格に連結されたベンゼンスルホン酸（すなわちフェニルリンカーを有しているスルホン酸）、及び当該ポリスチレン骨格に直接連結されたイミダゾリウムクロリドを含み得る。他の実施形態において、上記ポリマー性触媒は、ポリスチレン骨格に連結された、ブロニル−ベンジル−ピリジニウムクロリド（すなわち、フェニルリンカーを有している同一のモノマー単位におけるボロン酸及びピリジニウムクロリド）を含み得る。さらに他の実施形態において、上記ポリマー性触媒は、ポリビニルアルコール骨格にそれぞれ個別に連結された、ベンゼンスルホン酸及びイミダゾリウムサルフェート部分を含み得る。
【０２２５】
本明細書中に記載された例示的なポリマー性触媒は、以下を包含している：
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ニトレート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ニトレート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホン酸化−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  イオダイド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ブロミド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンゾイミダゾール−１−イウム  クロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンゾイミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンゾイミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンゾイミダゾール−１−イウム  ホルマート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−クロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−ニトレート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−クロリド−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−ブロミド−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−イオダイド−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−ビサルフェート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−アセテート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウム  クロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウム  ホルマート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−トリフェニル−（４−ビニルベンジル）−ホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−トリフェニル−（４−ビニルベンジル）−ホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−トリフェニル−（４−ビニルベンジル）−ホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−ピペリジン−１−イウム  クロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−ピペリジン−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−ピペリジン−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−トリエチル−（４−ビニルベンジル）−アンモニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−トリエチル−（４−ビニルベンジル）−アンモニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−トリエチル−（４−ビニルベンジル）−アンモニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロリド−コ−４−Ｒ８  ボロナート−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロリド−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルＲ８  ホスホナート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルＲ８  ホスホナート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルＲ８  ホスホナート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ニトレート−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルＲ８  ホスホナート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルクロリド−コ−１−メチル−２−ビニル−ピリジニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルクロリド−コ−１−メチル−２−ビニル−ピリジニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルクロリド−コ−１−メチル−２−ビニル−ピリジニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルフェニルＲ８  ホスホナート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルフェニルＲ８  ホスホナート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルフェニルＲ８  ホスホナート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−Ｒ８  メチルカルボキシレート−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−Ｒ８  メチルカルボキシレート−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−Ｒ８  メチルカルボキシレート−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−５−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８  イソフタレート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−５−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８  イソフタレート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−５−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８  イソフタレート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８  アセテート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８  アセテート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８  アセテート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムクロリド−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロリド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムクロリド−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロリド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムアセテート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムアセテート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロリド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロリド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムアセテート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムアセテート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムニトレート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（ブチル−ビニルイミダゾリウムクロリド−コ−ブチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート）；
ポリ（ブチル−ビニルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ブチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート）；
ポリ（ベンジルアルコール−コ−４−ビニルベンジルアルコールＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンジルアルコール）；及び、
ポリ（ベンジルアルコール−コ−４−ビニルベンジルアルコールＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンジルアルコール）。
【０２２６】
いくつかの実施形態において、例示的なポリマーは、以下を包含し得る：
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ニトレート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  イオダイド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンゾイミダゾール−１−イウム  クロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−クロリド−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウム  クロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルＲ８  ホスホナート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルクロリド−コ−１−メチル−２−ビニル−ピリジニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−トリフェニル−（４−ビニルベンジル）−ホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−５−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８  イソフタレート酸−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムクロリド−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロリド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスフェート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスフェート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；及び、
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）。
【０２２７】
いくつかの実施形態において、例示的なポリマーは、以下を包含し得る：
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−クロリド−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルクロリド−コ−１−メチル−２−ビニル−ピリジニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  ホスホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；及び、
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）。
【０２２８】
いくつかの実施形態において、例示的なポリマーは、以下を包含し得る：
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンゾイミダゾール−１−イウム  クロリド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムクロリド−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロリド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；及び、
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］。
【０２２９】
いくつかの実施形態において、例示的なポリマーは、以下を包含し得る：
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  イオダイド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−トリフェニル−（４−ビニルベンジル）−ホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；及び、
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルＲ８  ホスホナート−コ−ジビニルベンゼン］。
【０２３０】
本明細書中に開示した全てのポリマーに関して、可変部Ｒ８は、上記ポリマーの名称に含まれる。その名称は、９個の異なるポリマーの基を表している。Ｒ８は、リチウム（すなわち、Ｌｉ＋）、カリウム（すなわち、Ｋ＋）、アンモニウム（すなわち、Ｎ（Ｈ）４＋）、テトラメチルアンモニウム（すなわち、Ｎ（Ｍｅ）４＋）、テトラエチルアンモニウム（すなわち、Ｎ（Ｅｔ）４＋）、亜鉛（すなわち、Ｚｎ２＋）、マグネシウム（すなわち、Ｍｇ２＋）、及びカルシウム（すなわち、Ｃａ２＋）から選択され得ることが理解されるべきである。二価のカチオン（例えば、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋及びＣａ２＋）は、任意の酸性モノマーにおける少なくとも２つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸とそれぞれ独立して結合される。しかしながら、この開示が、任意の適切なカチオン部分を有しているポリマー（例えば、「Ｍ」可変部を有しているこれらの式及び例）を意図していることが理解されるべきである。
【０２３１】
いくつかの実施形態において、Ｒ８は、Ｋ＋及びＮ（Ｈ）４＋から選択される。他の実施形態において、Ｒ８は、Ｍｇ２＋及びＣａ２＋から選択される。いくつかの実施形態において、Ｒ８は、Ｌｉ＋である。いくつかの実施形態において、Ｒ８は、Ｋ＋である。いくつかの実施形態において、Ｒ８は、Ｎ（Ｈ）４＋である。いくつかの実施形態において、Ｒ８は、Ｎ（Ｍｅ）４＋である。いくつかの実施形態において、Ｒ８は、Ｎ（Ｅｔ）４＋である。いくつかの実施形態において、Ｒ８は、Ｚｎ２＋である。いくつかの実施形態において、Ｒ８は、Ｍｇ２＋である。いくつかの実施形態において、Ｒ８は、Ｃａ２＋である。
【０２３２】
例えば、上記名称「ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８  スルホナート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］」は、ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンリチウムスルホナート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］；ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンポタシウムスルホナート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］；ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンテトラメチルアンモニウムスルホナート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］；ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンテトラエチルアンモニウムスルホナート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］；ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンジンクスルホナート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］；ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンマグネシウムスルホナート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］；及びポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンカルシウムスルホナート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］を開示している。
【０２３３】
本明細書中に記載された上記触媒は、１つ以上の触媒特性を有している。本明細書において使用される場合、物質の「触媒特性」は、物理的特性及び／または化学的特性であり、当該物質に関連する反応速度及び／または反応の程度を増強する。上記触媒特性は、少なくとも１つの以下の特性を包含し得る：ａ）セルロース系材料における水素結合の崩壊；ｂ）セルロース系材料の結晶性ドメインへの上記触媒のインターカレーション；及びｃ）セルロース系材料におけるグリコシド結合の切断。他の実施形態において、触媒は、上記触媒特性の２つ以上、または上記触媒特性の３つ全てを有している。特定の実施形態において、本明細書中に記載された上記ポリマー性触媒は、プロトンの供与によって化学反応を触媒する能力を有し、そして、反応工程の間に再生され得る。いくつかの実施形態において、本明細書中に記載された上記ポリマー性触媒は、単糖の加水分解よりも、グリコシド結合の切断に関してより高い特異性を有している。
【０２３４】
特定の実施形態において、本明細書中に記載された触媒は、プロトンの供与によって化学反応を触媒する能力を有し、そして反応工程の間に再生され得る。
【０２３５】
いくつかの実施形態において、本明細書中に記載された触媒は、単糖の加水分解よりも、グリコシド結合の切断に関してより高い特異性を有している。
【０２３６】
いくつかの実施形態において、上記ポリマーは、水または有機溶媒に実質的に不溶性である。
【０２３７】
本明細書中に記載された上記ポリマーは、固体粒子を形成し得る。当業者は、種々の公知の固体粒子の製造技術及び製造方法を認知している。例えば、固体粒子は、当業者に公知の、乳化重合または分散重合の手法を介して形成され得る。他の実施形態において、固体粒子は、上記ポリマーを粒子に粉砕または破壊することによって形成され得る。これらも、当業者に公知の技術及び方法である。固体粒子を調製するための当該分野において公知の方法は、本明細書中に記載された上記ポリマーを、ソリッドコアの表面にコートする工程を包含している。ソリッドコアのための適切な物質は、不活性物質（例えば、酸化アルミニウム、コーンコブ（corn cob）、粉砕ガラス、細断プラスチック、軽石、炭化ケイ素、またはクルミの殻）または磁性材料を包含し得る。ポリマーコートされたコア粒子は、コア材料の周りに架橋されたポリマー殻を増やすために、分散重合によって作製され得るか、またはスプレーコーティングまたは融解によって作製され得る。
【０２３８】
いくつかの実施形態において、ポリマー性触媒は、固体に支持されたポリマー性触媒であり得る。特定の実施形態において、固体に支持されたポリマー性触媒は、支持体及び該支持体に連結した複数の酸性基を含み得る。特定の実施形態において、支持体は、以下より選択され得る：バイオチャー（biochar）、カーボン、シリカ、シリカゲル、アルミナ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、クレー（例えばカオリナイト）、マグネシウムシリケート、シリコンカーバイド、ゼオライト（例えばモルデナイト）、セラミクス、及びこれらの任意の組み合わせ。特定の実施形態において、酸性基は、スルホン酸、ホスホン酸、酢酸、イソフタル酸及びボロン酸よりそれぞれ独立して選択され得る。
【０２３９】
他の実施形態において、ポリマーは、支持体並びに該支持体に連結した複数の酸性基及びカチオン基を含み得る。特定の実施形態において、支持体は、以下より選択され得る：バイオチャー、カーボン、アモルファスカーボン、活性化されたカーボン、シリカ、シリカゲル、アルミナ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、クレー（例えばカオリナイト）、マグネシウムシリケート、シリコンカーバイド、ゼオライト（例えばモルデナイト）、セラミクス、及びこれらの任意の組み合わせ。特定の実施形態において、酸性基は、スルホン酸、ホスホン酸、酢酸、イソフタル酸及びボロン酸より選択される。特定の実施形態において、イオン性基は、以下からなる群より選択される：ピロリウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、オキザゾリウム、チアゾリウム、ピリジニウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、ピラジジミウム、チアジニウム、モルホリニウム、ピペリジニウム（piperidinium）、ピペリジニウム（piperizinium）、及びピロリジニウム、ホスホニウム、トリメチル、ホスホニウム、トリエチルホスホニウム、トリプロピルホスホニウム、トリブチルホスホニウム、トリクロロホスホニウム、ホリフェニルホスホニウム及びトリフルオロホスホニウム。
【０２４０】
ソリッドコア及び本明細書中に記載されるポリマーのいずれかを含む固体粒子もまた提供され、ここで、ポリマーはソリッドコアの表面上にコートされている。カーボン支持体は、約０．０１〜約５０ｍ２／ｇの乾燥材料の表面領域を有し得る。カーボン支持体は、約０．５〜約２．５ｋｇ／Ｌの密度を有し得る。支持体は、当該分野において公知である、任意の好適な機器分析の方法または技術（例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、粉末Ｘ線解析（ＸＲＤ）、ラマン分光法、及びフーリエ変換赤外分光法（ＦＴＩＲ））を用いて特徴付けられ得る。カーボン支持体は、炭素質材料より調製され得る。炭素質材料としては、例えば、以下が挙げられる：エビの殻、キチン、ココナッツの皮、木材パルプ、紙パルプ、綿、セルロース、堅木、軟材、麦わら、サトウキビ絞りかす、キャッサバ幹、トウモロコシ茎葉、パーム油残渣、ビチューメン、アスファルタム、タール、コール、ピッチ及びこれらの任意の組み合わせ。当業者は、本明細書中にて使用されるカーボン支持体を調製するに好適な方法を認識している。例えば、M. Inagaki, L.R. Radovic, Carbon, vol. 40, p. 2263 (2002), or A.G. Pandolfo and A.F. Hollenkamp, “Review: Carbon Properties and their role in supercapacitors,” Journal of Power Sources, vol. 157, pp. 11-27 (2006) を参照のこと。
【０２４１】
他の実施形態において、材料は、シリカ、シリケゲル、アルミナまたはシリカアルミナであり得る。当業者は、本明細書中で使用されるシリカベースの固体またはアルミナベースの固体を調製するに好適な方法を認識している。例えば、Catalyst supports and supported catalysts, by A.B. Stiles, Butterworth Publishers, Stoneham MA, 1987を参照のこと。
【０２４２】
なお他の実施形態において、材料は、カーボン支持体と、シリカ、シリカゲル、アルミナ、マグネシア、チタニア、ジルコニア、クレー（例えば、カオリナイト）、マグネシウムシリケート、シリコンカーバイド、ゼオライト（例えば、モルデナイト）、セラミクスより選択される１つ以上の他の支持体との組み合わせであり得る。
【０２４３】
固体に支持された酸触媒粒子は、ソリッドコアを有し得、ここで、ポリマーは、ソリッドコアの表面上にコートされている。いくつかの実施形態において、固体粒子の触媒特性の少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、または少なくとも約５０％は、固体粒子の外表面上またはその近傍に存在し得る。いくつかの実施形態において、ソリッドコアは、不活性物質または磁性材料を含み得る。一実施形態において、ソリッドコアは、鉄から構成されている。
【０２４４】
いくつかの実施形態において、固体粒子は、細孔を実質的に含まず、例えば、約５０％以下、約４０％以下、約３０％以下、約２０％以下、約１５％以下、約１０％以下、約５％以下、または約１％以下の細孔を有している。空隙率は、当該分野において周知の方法によって、例えば、物質の内表面及び外表面の上への窒素ガスの吸着を用いたBrunauer-Emmett-Teller（ＢＥＴ）表面領域を測定することによって測定され得る（Brunauer, S. et al., J. Am. Chem. Soc. 1938, 60:309）。他の方法は、材料を好適な溶媒（例えば水）に曝露し次いでそれを熱的に取り除いて内部細孔の容積を測定することによって溶媒保持力を測定することを含む。ポリマー性触媒の空隙率の測定に好適な他の溶媒としては極性溶媒（例えば、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ、アセトン及びアルコール）が挙げられるがこれらに限定されない。
【０２４５】
他の実施形態において、固体粒子は微小孔（microporous）を有するゲル樹脂を含む。なお他の実施形態において、固体粒子は、巨大孔（macroporous）を有するゲル樹脂を含む。
【０２４６】
いくつかの実施形態において、固体粒子触媒は、より容易な操作性を有する。ポリマー性触媒の固体特性は、容易なリサイクル（例えば触媒のフィルタリング）を、蒸留法または抽出法を必要とすることなく提供し得る。例えば、粒子の密度及びサイズは、生体材料の分解のためのプロセスに使用される材料から分離され得るように選択され得る。粒子は、例えば、反応混合物中にて使用されるかもしくは生成される材料、粒子密度、または粒子サイズに関して、沈降速度に基づいて選択され得る。あるいは、ポリマー性触媒でコートされた固体粒子は、磁気的に活性なコアを有し、当業者に公知の電気磁気的方法によって回収され得る。
【０２４７】
他の実施形態において、ポリマーコーティングを有する固体粒子は、以下より選択される触媒特性の少なくとも１つを有する：
（ａ）セルロース系材料における水素結合の少なくとも１つの崩壊；
（ｂ）セルロース系材料の結晶性ドメインへのポリマーのインターカレーション；及び、
（ｃ）セルロース系材料におけるグリコシド結合の少なくとも１つの切断。
【０２４８】
本明細書中に記載されるようなポリマーの少なくとも１つ及びバイオマスを含む組成物が、本明細書中に開示される。用語「バイオマス」は、植物に由来する任意のタイプの供給原料をいい得る。いくつかの実施形態において、バイオマスは、セルロース性成分を有する植物ベースの材料を含み得る。この場合、バイオマスは、セルロース、ヘミセルロースまたはこれらの組み合わせの１つ以上を含み得る。セルロースは、結晶性形態、非晶性形態またはこれらの混合物であり得る。開示されたポリマー及びバイオマスの少なくとも１つを含む組成物が、さらに溶媒（例えば水または有機溶媒）を含む。なお他の実施形態において、バイオマスは、リグニンをまた含む。
【０２４９】
本明細書中に記載されるようなポリマーの少なくとも１つ、少なくとも１つの糖、及びバイオマスの残渣を含む、化学的に加水分解されたバイオマス組成物がまた、本明細書中に開示されている。糖は、１つ以上の単糖、１つ以上のオリゴ糖またはこれらの混合物を含み得る。いくつかの実施形態において、１つ以上の糖が、少なくとも１つのＣ４−Ｃ６単糖及び少なくとも１つのオリゴ糖を有する２つ以上の糖である。他の実施形態において、糖は、グルコース、ガラクトース、フルクトース、キシロース及びアラビノースより選択される。
【０２５０】
［ポリマー性触媒を用いる糖化］
１つの局面において、本明細書中に記載されるポリマー性触媒を用いる、セルロース系材料（例えばバイオマス）の糖化のための方法が提供される。本明細書中に記載される方法に提供されるセルロース系材料は、任意の供給源（市販の供給源を含む。）より得られ得る。
【０２５１】
糖化は、バイオマス中のセルロース（存在する場合、ヘミセルロース）の複合体化炭水化物の分解による、セルロース系材料（例えばバイオマス）の、１つ以上の糖への加水分解をいう。１つ以上の糖は、単糖及び／またはオリゴ糖であり得る。本明細書中で使用される場合、「オリゴ糖」は、グリコシド結合によって連結した２つ以上の単糖単位を含む化合物をいう。特定の実施形態において、１つ以上の糖は、グルコース、セロビオーセ、キシロース、キシルロース、アラビノース、マンソース及びガラクトースより選択され得る。
【０２５２】
いくつかの実施形態において、セルロース系材料は、１工程または複数工程の加水分解プロセスに供され得る。例えば、いくつかの実施形態において、セルロース系材料は、先ず触媒と接触され得、次いで、生じた生成物が、第２の加水分解反応において（例えば、酵素を使用して）１つ以上の酵素と接触される。
【０２５３】
セルロース系材料の加水分解から得られた１つ以上の糖は、引き続く、バイオ燃料（例えばエタノール）及び他のバイオベースの化学物質を生成するための発酵プロセスにて使用され得る。例えば、いくつかの実施形態において、本明細書中に記載される方法によって得られる１つ以上の糖は、引き続く細菌または酵母による発酵に進められて、バイオ燃料及び他のバイオベースの化学物質を生成する。
【０２５４】
また、バイオマスに水素結合された、本明細書中に記載されるポリマーのいずれかを含む糖化中間体が提供される。糖化中間体の特定の実施形態において、ポリマーのイオン性部分が、セルロース、ヘミセルロース、及びバイオマスの他の酸素含有成分の中に存在する炭水化物（アルコール基）に水素結合されている。糖化中間体の特定の実施形態において、ポリマーの酸性部分が、セルロース、ヘミセルロース、及びリグノセルロース性バイオマスの他の酸素含有成分（糖成分の間のグリコシド結合を含む。）の中に存在する炭水化物（アルコール基）に水素結合されている。いくつかの実施形態において、バイオマスは、セルロース、ヘミセルロースまたはその組み合わせを有する。
【０２５５】
さらに、前処理、酵素的加水分解（糖化）、発酵、またはこれらの組み合わせを含む、当該分野にて公知の任意の方法が、本明細書中に記載される方法にて触媒とともに使用され得ることは、理解されるべきである。バイオマス中のセルロース（存在する場合、ヘミセルロース）が加水分解によりアクセスするように、触媒が、前処理方法の前または後に使用され得る。
【０２５６】
［セルロース系材料の糖への分解］
セルロース系材料は、該セルロース材料がより加水分解しやすくなるように本明細書中に記載されたポリマー性触媒と接触され得る。いくつかの例において、セルロース系材料はまた、バイオベースの（bio-based）ポリマーを生成する際に使用するに適切な糖へ加水分解され得る。
【０２５７】
［（ａ）セルロース系材料］
セルロース系材料としては、セルロース及び／またはヘミセルロースを含む任意の材料が挙げられる。特定の実施形態において、セルロース系材料は、セルロース及び／またはヘミセルロースに加えてリグニンを含むリグノセルロース材料であり得る。セルロースは、β−（１，４）−Ｄ−グルコース単位の直鎖を含む多糖である。ヘミセルロースもまた多糖であるが、ヘミセルロースは、セルロースと違って、糖単位の短い鎖を典型的に含む分枝したポリマーである。ヘミセルロースとしては、例えば、キシラン、キシログルカン、アラビノキシラン、ガラクタン、アラビノガラクタン及びマンナンを含む、多様な数の糖モノマーが挙げられる。
【０２５８】
セルロース系材料は、典型的にはバイオマス中に見出され得る。いくつかの実施形態において、本明細書中に記載されるポリマー性触媒とともに使用されるセルロース系材料は、実質的な割合のセルロース系材料（例えば、約５％、約１０％、約１５％、約２０％、約２５％、約５０％、約７５％、約９０％、または約９０％を超えるセルロース）を含む。いくつかの実施形態において、セルロース系材料としては、草本植物材料、農業残渣、林業残渣、都市部での固形廃棄物、古紙、並びに、パルプ及び製紙工場での残渣が挙げられる。他の実施形態において、セルロース系材料としては、トウモロコシ、天然繊維、サトウキビ、サトウダイコン、柑橘類、木本植物、イモ類、植物油、他の多糖（例えば、ペクチン、キチン、レバンもしくはプルラン、またはこれらの組み合わせ）が挙げられる。特定の実施形態において、セルロース系材料としては、トウモロコシの茎葉、繊維または穂軸が挙げられる。他の実施形態において、セルロース系材料としては、絞りかす、稲ワラ、麦ワラ、スイッチグラスもしくはススキ、またはこれらの組み合わせが挙げられる。なお他の実施形態において、セルロース系材料としてはまた、化学的なセルロース（例えば、Avicel（登録商標））、工業的なセルロース（例えば、紙または紙パルプ）、細菌性のセルロース、または藻類のセルロースが挙げられる。本明細書中に記載され、そして当該分野において知られているように、セルロース系材料は、上記供給源から得られたものとして使用され得るか、あるいは１つ以上の前処理に供され得る。例えば、前処理されたトウモロコシ茎葉（「ＰＣＳ」）は、熱硫酸及び／または希硫酸での前処理によってトウモロコシ茎葉から得られるセルロース系材料であり、本明細書中に記載されるポリマー性触媒とともに使用するに適切である。
【０２５９】
セルロースのいくつかの異なる結晶構造が当該分野において知られている。例えば、結晶性セルロースは、β−（１−４）−グルカン直鎖が三次元の上部構造中にパックされ得るセルロースの形態である。凝集したβ−（１，４）−グルカン鎖は、典型的には、分子内及び分子間の水素結合を介して一緒に保持される。結晶性セルロースの構造によって生じる立体的障害は、グルカン鎖中のβ−グルコシド結合への反応種（例えば、酵素または化学的触媒）のアクセスを妨げ得る。対照的に、非晶性セルロース及びアモルファスセルロースは、個々のβ−（１−４）−グルカン鎖が水素結合された上部構造に適切にパックされていないセルロースの形態であり、ここで、セルロース中のβ−グルコシド結合への反応種のアクセスが妨げられる。
【０２６０】
当業者は、セルロースの天然の供給源が結晶性ドメイン及び非晶性ドメインの混合物を含み得ることを認識している。糖単位がその結晶中に存在しているβ−（１−４）−グルカン鎖の領域は、本明細書中において、セルロース系材料の「結晶性ドメイン」といわれる。一般に、β−（１−４）−グルカン鎖は、約１０００〜約４０００の無水グルコース（「ＡＨＧ」）単位（すなわち、β−グルコシド結合を介して連結した約１０００〜約４０００個のグルコース分子）の平均重合度を示すが、結晶性ドメインについての平均重合度は、典型的には、約２００〜約３００のＡＨＧ単位である。例えば、R. Rinaldi, R. Palkovits, and F. Schuth, Angew. Chem. Int. Ed., 47, 8047 -8050 (2008); Y.-H. P. Zhang and L.R. Lynd, Biomacromolecules, 6, 1501-1515 (2005)を参照のこと。
【０２６１】
典型的には、セルロースは、非晶性リンカーによって連結される複数の結晶性ドメインを有している。非晶性リンカーは少数の無水グルコース単位を含み得る。当業者は、バイオマスを切断するための伝統的な方法（例えば、希酸条件）が天然のセルロースの非晶性ドメインを切断し得るが結晶性ドメインを切断し得ないことを認識している。希酸処理は、個々のβ−（１，４）−グルカン鎖のパッキングを水素結合した上部構造に適切に分解しないが、パッキングされたβ−（１，４）−グルカン鎖中のかなりの数のグルコシド結合を加水分解しない。その結果として、天然のセルロース材料を希酸で処理することによって、投入するセルロースの数平均重合度が約２００〜３００の無水グルコース単位に低減するが、そのセルロースの数平均重合度は（結晶性ドメインの典型的なサイズである）約１５０〜２００の無水グルコース単位まで低減しない。
【０２６２】
特定の実施形態において、本明細書中に記載されるポリマー性触媒は、天然のセルロース材料を切断するために使用され得る。ポリマー性触媒は、化学的な変換によって結晶性セルロースを切断するために使用され得、ここで、セルロースの平均重合度は、結晶性ドメインの平均重合度よりも低い値に低減する。結晶性セルロースの切断は、セルロースの平均重合度の低減を観察することによって検出され得る。特定の実施形態において、ポリマー性触媒は、セルロースの平均重合度を、少なくとも約３００ＡＨＧ単位から約２００ＡＨＧ単位よりも少ない数にまで低減し得る。
【０２６３】
本明細書中に記載されるポリマー性触媒が、微晶性セルロースと同様に結晶性セルロースを切断するために使用され得ることは、理解されるべきである。当業者は、結晶性セルロースが典型的には結晶性ドメインとアモルファスもしくは非晶性のドメインとの混合物を有することを認識する。ここで、微晶性セルロースは、典型的には、アモルファスもしくは非晶性のドメインが化学的処理によって取り除かれ、その結果、残ったセルロースが実質的に結晶性ドメインのみを有しているセルロースの形態をいう。
【０２６４】
［（ｂ）セルロース系材料の前処理］
バイオマスを加水分解して１つ以上の糖を生成する前にバイオマスを前処理するための方法もまた提供される。本方法は以下の工程によって行われる：（ａ）バイオマスを提供する工程；（ｂ）バイオマスが部分的に分解するに十分な時間にわたって、バイオマスを本明細書中に記載されたポリマーのいずれか及び溶媒と接触させる工程；並びに、（ｃ）部分的に分解したバイオマスを、加水分解して１つ以上の糖を生成する前に前処理する工程。いくつかの実施形態において、バイオマスは、セルロース、ヘミセルロース、またはこれらの組み合わせを有する。他の実施形態において、バイオマスはリグニンも有する。
【０２６５】
さらに、いくつかの実施形態において、本明細書中に記載されるポリマー性触媒は、前処理されたセルロース系材料とともに使用され得る。他の実施形態において、本明細書中に記載されるポリマー性触媒は、前処理の前にセルロース系材料とともに使用され得る。
【０２６６】
当該分野において公知の任意の前処理プロセスが、セルロース系材料の植物細胞壁を破壊するために使用され得、このようなプロセスとしては、化学的または物理的な前処理プロセスが挙げられる。例えば、Chandra et al., Substrate pretreatment: The key to effective enzymatic hydrolysis of lignocellulosics?, Adv. Biochem. Engin./Biotechnol., 108: 67-93 (2007); Galbe and Zacchi, Pretreatment of lignocellulosic materials for efficient bioethanol production, Adv. Biochem. Engin./Biotechnol., 108: 41-65 (2007); Hendriks and Zeeman, Pretreatments to enhance the digestibility of lignocellulosic biomass, Bioresource Technol., 100: 10-18 (2009); Mosier et al., Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass, Bioresource Technol., 96: 673-686 (2005); Taherzadeh and Karimi, Pretreatment of lignocellulosic wastes to improve ethanol and biogas production: A review, Int. J. of Mol. Sci., 9: 1621-1651 (2008); Yang and Wyman, Pretreatment: the key to unlocking low-cost cellulosic ethanol, Biofuels Bioproducts and Biorefining (Biofpr), 2: 26-40 (2008)を参照のこと。好適な前処理方法の例は、以下に記載されている：Schell et al. (Appl. Biochem. and Biotechnol., 105-108: 69-85 (2003) and Mosier et al. (Bioresource Technol., 96: 673-686 (2005), 及び米国特許出願番号第２００２／０１６４７３０。
【０２６７】
好適な前処理としては、例えば、以下が挙げられ得る：洗浄、溶媒抽出、溶媒膨潤、粉砕、ミリング、蒸気前処理、爆発性の蒸気前処理、希酸前処理、熱水前処理、アルカリ前処理、石灰前処理、湿式酸化（wet oxidation）、湿式爆発（wet explosion）、アンモニア繊維爆発（fiber explosion）、有機溶媒前処理、生物学的前処理、アンモニアパーコレーション、超音波、エレクトロポレーション、マイクロ波、超臨界ＣＯ２、超臨界ＨＯ２、オゾン、及びγ線照射、あるいはこれらの組み合わせ。当業者は、バイオマスの前処理に好適な条件を認識している。例えば以下を参照のこと：米国特許出願番号第２００２／０１６４７３０; Schell et al., Appl. Biochem. Biotechnol., 105-108: 69-85 (2003); Mosier et al., Bioresource Technol., 96: 673-686 (2005); Duff and Murray, Bioresource Technol., 855: 1-33 (1996); Galbe and Zacchi, Appl. Microbiol. Biotechnol., 59: 618-628 (2002); Ballesteros et al., Appl. Biochem. Biotechnol., 129-132: 496-508 (2006); Varga et al., Appl. Biochem. Biotechnol., 113-116: 509-523 (2004); Sassner et al., Enzyme Microb. Technol., 39: 756-762 (2006); Schell et al., Bioresource Technol., 91: 179-188 (2004); Lee et al., Adv. Biochem. Eng. Biotechnol., 65: 93-115 (1999); Wyman et al., Bioresource Technol., 96: 1959-1966 (2005); Mosier et al., Bioresource Technol., 96: 673-686 (2005); Schmidt and Thomsen, Bioresource Technol., 64: 139-151 (1998); Palonen et al., Appl. Biochem. Biotechnol., 117: 1-17 (2004); Varga et al., Biotechnol. Bioeng., 88: 567-574 (2004); Martin et al., J. Chem. Technol. Biotechnol., 81: 1669-1677 (2006); WO 2006/032282; Gollapalli et al., Appl. Biochem. Biotechnol., 98: 23-35 (2002); Chundawat et al., Biotechnol. Bioeng., 96: 219-231 (2007); Alizadeh et al., Appl. Biochem. Biotechnol., 121: 1133-1141 (2005); Teymouri et al., Bioresource Technol., 96: 2014-2018 (2005); Pan et al., Biotechnol. Bioeng., 90: 473-481 (2005); Pan et al., Biotechnol. Bioeng., 94: 851-861 (2006); Kurabi et al., Appl. Biochem. Biotechnol., 121: 219-230 (2005); Hsu, T.-A., Pretreatment of Biomass, in Handbook on Bioethanol: Production and Utilization, Wyman, C. E., ed., Taylor & Francis, Washington, D.C., 179-212 (1996); Ghosh and Singh, Physicochemical and biological treatments for enzymatic/microbial conversion of cellulosic biomass, Adv. Appl. Microbiol., 39: 295-333 (1993); McMillan, J. D., Pretreating lignocellulosic biomass: a review, in Enzymatic Conversion of Biomass for Fuels Production, Himmel, M. E., Baker, J. O., and Overend, R. P., eds., ACS Symposium Series 566, American Chemical Society, Washington, D.C., Chapter 15 (1994); Gong, C. S., Cao, N. J., Du, J., and Tsao, G. T., Ethanol production from renewable resources, in Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology, Scheper, T., ed., Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Germany, 65: 207-241 (1999); Olsson and Hahn-Hagerdal, Fermentation of lignocellulosic hydrolysates for ethanol production, Enz. Microb. Tech., 18: 312-331 (1996); and Vallander and Eriksson, Production of ethanol from lignocellulosic materials: State of the art, Adv. Biochem. Eng./Biotechnol., 42: 63-95(1990)。
【０２６８】
他の実施形態において、本明細書中に記載されるポリマー性触媒は、前処理されていないセルロース系材料とともに使用され得る。さらに、セルロース系材料はまた、前処理の代わりに、あるいは前処理に加えて、他のプロセス（例えば、微粉化、浸漬、浸潤、洗浄またはコンディショニング）に供され得る。
【０２６９】
さらに、用語「前処理」の使用は、本明細書中に記載される方法の工程の任意の特定のタイミングを意味するわけでも要求するわけでもない。例えば、セルロース系材料が、加水分解前に前処理され得る。あるいは、前処理が、加水分解と同時に行われ得る。いくつかの実施形態において、前処理工程そのものが、セルロース系材料から糖へのある程度の変換を生じる（例えば、本明細書中に記載されるポリマー性触媒の非存在下であっても）。
【０２７０】
ポリマー性触媒とともに使用するための、セルロース系材料を前処理するために使用され得るいくつかの一般的な方法が以下に記載される。
【０２７１】
［蒸気前処理］
セルロース系材料が、植物の細胞壁成分（例えば、リグニン、ヘミセルロース、セルロース）を破壊してセルロース及び／またはヘミセルロースが酵素によりアクセスしやすくなるようにするために加熱され得る。セルロース系材料は、典型的には、反応容器へ送られるか、反応容器を通過し、ここで、必要とされる温度まで温度を上昇させるために蒸気が注入され、所望の反応時間のために、そこで圧力が保持される。
【０２７２】
特定の実施形態において、蒸気前処理が、セルロース系材料を前処理するために使用される場合、前処理は、約１４０℃〜約２３０℃の間、約１６０℃〜約２００℃の間、または約１７０℃〜約１９０℃の間の温度で行われ得る。しかし、蒸気前処理のために最適な温度範囲が、使用されるポリマー性触媒に依存して変化し得ることは理解されるべきである。
【０２７３】
特定の実施形態において、蒸気前処理のための滞留時間は、約１〜約１５分間、約３〜約１２分間、または約４〜約１０分間である。しかし、蒸気前処理のために最適な滞留時間が、温度範囲及び使用されるポリマー性触媒に依存して変化し得ることは理解されるべきである。
【０２７４】
いくつかの実施形態において、蒸気前処理は、前処理の後の上記材料の爆発性放電と組み合わせられ得る。これは、蒸気爆発（分解（フラグメンテーション）によって、アクセス可能な表面積を増加するための、大気圧への迅速なフラッシング及び上記材料の乱流）として知られている。以下を参照のこと：Duff and Murray, Bioresource Technol., 855: 1-33 (1996); Galbe and Zacchi, Appl. Microbiol. Biotechnol., 59: 618-628 (2002)；米国特許出願番号第２００２／０１６４７３０。
【０２７５】
蒸気前処理の間に、ヘミセルロース中のアセチル基が切断され得、そして、生じた酸が、ヘミセルロースが単糖及び／またはオリゴ糖に部分的に加水分解することを自己触媒し得る。しかし、当業者は、リグニン（セルロース系材料中に存在する場合）が、制限された程度のみまで取り除かれることを認識している。よって、特定の実施形態において、触媒（例えば硫酸（典型的には約０．３％〜約３％ｗ／ｗ））が、蒸気前処理の前に添加されて、時間及び温度を低減させ、回収率を向上させ、酵素的加水分解を改善する。例えば以下を参照のこと：Ballesteros et al., Appl. Biochem. Biotechnol., 129-132: 496-508 (2006); Varga et al., Appl. Biochem. Biotechnol., 113-116: 509-523 (2004); Sassner et al., Enzyme Microb. Technol., 39: 756-762 (2006)。
【０２７６】
［化学的前処理］
セルロース系材料の化学的前処理は、化学的プロセスによって、セルロース、ヘミセルロース及び／またはリグニンの分離及び／または放出を促進し得る。好適な化学的前処理プロセスの例としては、例えば、希酸前処理、石灰前処理、湿式酸化、アンモニア繊維／凍結爆砕（ＡＦＥＸ）、アンモニアパーコレーション（ＡＰＲ）及び有機溶媒前処理が挙げられる。
【０２７７】
一実施形態において、希酸または弱酸での前処理が使用され得る。セルロース系材料は、スラリーを形成するために希酸及び水と混合され、特定の温度まで加熱され、そして、滞留時間の後に大気圧までフラッシュされ得る。この前処理法に好適な酸としては、例えば、硫酸、酢酸、クエン酸、硝酸、リン酸、酒石酸、コハク酸、塩化水素、またはこれらの組み合わせが挙げられる。１つの改変において、硫酸が使用される。希酸処理は、約１〜５のｐＨ範囲、約１〜４のｐＨ範囲、または約１〜３のｐＨ範囲にて行われ得る。酸濃度は、約０．０１〜約２０ｗｔ％酸、約０．０５〜約１０ｗｔ％酸、約０．１〜約５ｗｔ％酸、または約０．２〜約２．０ｗｔ％酸の範囲であり得る。酸は、セルロース系材料と接触され、約１６０〜２２０℃の範囲、または約１６５〜１９５℃の範囲の温度で、秒から分まで（例えば、約１秒間から約６０分間）の範囲の期間にわたって保持され得る。希酸前処理は、多くの反応器（例えば、プラグ流反応器、向流反応器、及び連続的向流縮小床反応器が挙げられる。）を用いて行われ得る。Duff and Murray (1996), 上出; Schell et al., Bioresource Technol., 91: 179-188 (2004); Lee et al., Adv. Biochem. Eng. Biotechnol., 65: 93-115 (1999) を参照のこと。
【０２７８】
別の実施形態において、アルカリ前処理が使用され得る。好適なアルカリ前処理の例としては、例えば、石灰前処理、湿式酸化、アンモニアパーコレーション（ＡＰＲ）、及びアンモニア繊維／凍結爆砕（ＡＦＥＸ）が挙げられる。石灰前処理は、炭酸カルシウム、水酸化ナトリウム、またはアンモニアとともに、約８５℃〜約１５０℃の温度で、約１時間〜数日間の滞留時間で、行われ得る。Wyman et al., Bioresource Technol., 96: 1959-1966 (2005); Mosier et al., Bioresource Technol., 96: 673-686 (2005) を参照のこと。
【０２７９】
なお別の実施形態において、湿式酸化が使用され得る。湿式酸化は、例えば、酸化剤（例えば過酸化水素または加圧酸素）の添加とともに、約１８０℃〜約２００℃で約５〜１５分間にわたって行われ得る熱的前処理である。Schmidt and Thomsen, Bioresource Technol., 64: 139-151 (1998); Palonen et al., Appl. Biochem. Biotechnol., 117: 1-17 (2004); Varga et al., Biotechnol. Bioeng., 88: 567-574 (2004); Martin et al., J. Chem. Technol. Biotechnol., 81: 1669-1677 (2006)を参照のこと。湿式酸化は、約１〜４０％乾物、約２〜３０％乾物、または約５〜２０％乾物で行われ得、最初のｐＨはまたアルカリ（例えば炭酸ナトリウム）の添加によって上昇され得る。湿式酸化の前処理方法の改変は、湿式爆発（湿式酸化と蒸気爆発との組み合わせ）として知られ、約３０％まで乾物を操作し得る。湿式爆発において、酸化剤が、前処理の間で特定の滞留時間の後に導入され得、前処理が、大気圧までのフラッシングによって終了し得る。ＷＯ２００６／０３２２８２を参照のこと。
【０２８０】
なお別の実施形態において、アンモニアを使用する前処理法が使用され得る。例えば、ＷＯ ２００６／１１０８９１； ＷＯ ２００６／１１８９９； ＷＯ ２００６／１１９００；及びＷＯ ２００６／１１０９０１を参照のこと。例えば、アンモニア繊維爆砕（ＡＦＥＸ）は、セルロース系材料を、液体または気体のアンモニアと、中程度の温度（例えば約９０〜１００℃）にて高圧下（例えば約１７〜２０ｂａｒ）で所定の期間（例えば約５〜１０分間）にわたって処理することを含み、ここで、乾物含量は、例えば約６０％にまでなり得る。以下の参照のこと：Gollapalli et al., Appl. Biochem. Biotechnol., 98: 23-35 (2002); Chundawat et al., Biotechnol. Bioeng., 96: 219-231 (2007); Alizadeh et al., Appl. Biochem. Biotechnol., 121: 1133-1141 (2005); Teymouri et al., Bioresource Technol., 96: 2014-2018 (2005)。ＡＦＥＸ前処理は、セルロースを脱重合し、ヘミセルロースを部分的に加水分解し、例えば、いくつかのリグニン−炭水化物複合体を切断し得る。
【０２８１】
［有機溶媒前処理］
有機溶媒の溶液が、セルロース系材料を脱灰するために使用され得る。一実施形態において、有機溶媒前処理は、水性エタノール（例えば約４０〜６０％エタノール）を、高温（例えば約１６０〜２００℃）にて所定の期間（例えば約３０〜６０分間）にわたって用いる抽出を含む。例えば、Pan et al., Biotechnol. Bioeng., 90: 473-481 (2005); Pan et al., Biotechnol. Bioeng., 94: 851-861 (2006); Kurabi et al., Appl. Biochem. Biotechnol., 121: 219-230 (2005)を参照のこと。１つの改変において、セルロース系材料を脱灰するために、酸が、有機溶媒溶液に触媒として添加される。当業者は、有機溶媒前処理が典型的にはヘミセルロースの大部分を分解することを認識している。
【０２８２】
［物理学的前処理］
セルロース系材料の物理学的前処理は、セルロース、ヘミセルロース及び／またはリグニンの、物理学的プロセスによる分離及び／または放出を促進し得る。物理学的前処理プロセスの例としては、放射線照射（例えばマイクロ波照射）、蒸気処理（steaming）／蒸気爆発、水素熱分解（hydrothermolysis）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【０２８３】
物理学的前処理は、高圧及び／または高温を含み得る。一実施形態において、物理学的前処理は、蒸気爆発である。いくつかの改変において、高圧は、約３００〜６００ｐｓｉの範囲、約３５０〜５５０ｐｓｉの範囲、または約４００〜５００ｐｓｉの範囲、あるいは約４５０ｐｓｉでの圧力をいう。いくつかの改変において、高温は、約１００〜３００℃の範囲または約１４０〜２３５℃の範囲の温度をいう。
【０２８４】
別の実施形態において、物理学的前処理は、機械的な前処理である。機械的な前処理の好適な例としては、種々のタイプの粉砕またはミリング（例えば、ドライミリング、ウエットミリング、振動ボールミリング）が挙げられ得る。いくつかの改変において、機械的な前処理は、バッチプロセスにおいて行われ、例えば、高圧及び高温を使用する蒸気銃加水分解機（steam gun hydrolyzer system）システム（例えば、Sunds Defibrator AB, Swedenから市販されているSunds Hydrolyzer）において行われ得る。
【０２８５】
［物理学的前処理と化学的前処理との組み合わせ］
いくつかの実施形態において、セルロース系材料は、物理学的及び化学的の両方によって前処理され得る。例えば、１つの改変において、前処理工程は、希酸または弱酸での処理並びに高温及び／または高圧での処理を含み得る。物理学的及び化学的な前処理が、連続的または同時に行われ得ることは、理解されるべきである。他の改変において、前処理はまた、化学的前処理に加えて、機械的な前処理を含み得る。
【０２８６】
［生物学的前処理］
生物学的処理技術は、リグニン可溶化微生物を適用することを含む。例えば以下を参照のこと：Hsu, T.-A., Pretreatment of Biomass, in Handbook on Bioethanol: Production and Utilization, Wyman, C. E., ed., Taylor & Francis, Washington, D.C., 179-212 (1996); Ghosh and Singh, Physicochemical and biological treatments for enzymatic/microbial conversion of cellulosic biomass, Adv. Appl. Microbiol., 39: 295-333 (1993); McMillan, J. D., Pretreating lignocellulosic biomass: a review, in Enzymatic Conversion of Biomass for Fuels Production, Himmel, M. E., Baker, J. O., and Overend, R. P., eds., ACS Symposium Series 566, American Chemical Society, Washington, D.C., chapter 15 (1994); Gong, C. S., Cao, N. J., Du, J., and Tsao, G. T., Ethanol production from renewable resources, in Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology, Scheper, T., ed., Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Germany, 65: 207-241 (1999); Olsson and Hahn-Hagerdal, Fermentation of lignocellulosic hydrolysates for ethanol production, Enz. Microb. Tech., 18: 312-331 (1996); and Vallander and Eriksson, Production of ethanol from lignocellulosic materials: State of the art, Adv. Biochem. Eng./Biotechnol., 42: 63-95(1990)。いくつかの実施形態において、前処理は、水性スラリーにて行われ得る。他の実施形態において、セルロース系材料は、前処理の間に、約１０〜８０ｗｔ％、約２０〜７０ｗｔ％、もしくは約３０〜６０ｗｔ％、または約５０ｗｔ％の量で存在する。さらに、前処理の後に、前処理されたセルロース系材料は、洗浄されなくても、１つ以上の糖を生成するための加水分解の前に当該分野で公知の任意の方法（例えば水での洗浄）を用いて洗浄されてもよい。あるいは、ポリマー性触媒を用いて使用される。
【０２８７】
一実施形態において、バイオマスの前処理は、以下からなる群より選択される方法を用いて行われる：洗浄、溶媒抽出、溶媒膨潤、粉砕、ミリング、蒸気前処理、爆発性の蒸気の前処理、希酸前処理、熱水前処理、アルカリ前処理、石灰前処理、湿式酸化、湿式爆発、アンモニア繊維爆発、有機溶媒前処理、生物学的前処理、アンモニアパーコレーション、超音波、エレクトロポレーション、マイクロ波、超臨界ＣＯ２、超臨界ＨＯ２、オゾン、及びγ線照射。
【０２８８】
また、以下からなる群より選択される１つ以上の方法を用いる前処理の前にバイオマスを部分的に消化するための、本明細書中に開示されるようなポリマーの使用が提供される：洗浄、溶媒抽出、溶媒膨潤、粉砕、ミリング、蒸気前処理、爆発性の蒸気の前処理、希酸前処理、熱水前処理、アルカリ前処理、石灰前処理、湿式酸化、湿式爆発、アンモニア繊維爆発、有機溶媒前処理、生物学的前処理、アンモニアパーコレーション、超音波、エレクトロポレーション、マイクロ波、超臨界ＣＯ２、超臨界ＨＯ２、オゾン、及びγ線照射。
【０２８９】
［ｃ）糖化条件］
本明細書中に提供される方法は、セルロース材料を、該セルロース材料の少なくとも一部が糖に加水分解されるに十分な条件下でポリマー材料と接触させる工程を包含する。いくつかの実施形態において、セルロース材料は、溶媒の存在下でポリマー材料と接触され得る。
【０２９０】
さらに、前処理、酵素的加水分解（糖化）、発酵、またはこれらの組み合わせを含む当該分野で公知の任意の方法が、本明細書中に記載される方法においてポリマー性触媒を用いて使用され得ることが理解されるべきである。ポリマー性触媒は、前処理方法の前または後に、バイオマス中のセルロース（存在する場合、ヘミセルロース）を加水分解へよりアクセスするようにするために使用され得る。
【０２９１】
記載された方法は、制御されたｐＨ、温度及び混合の条件の下で、反応器または容器の中で行われ得る。いくつかの実施形態において、反応混合物は、上記反応の間に混合デバイスによって攪拌される。他の実施形態において、反応混合物は攪拌されない。当業者は、適切な処理時間、温度及びｐＨの条件が、セルロース系材料の量及び性質に依存して変化し得ることを認識する。これらの因子は、以下にさらに詳細に記載される。
【０２９２】
［溶液］
ある実施態様では、セルロース材料を、水溶性環境下で高分子触媒に接触させる。水溶性溶媒として適したものは、種々の水源から得られる水である。ある実施態様では、低濃度イオン種の水源が使用される。いくつかの実施態様では、水溶性溶媒は水であり、水は、約１０％未満のイオン種（例えばナトリウム塩、リン塩、アンモニウム塩、マグネシウム塩、または、リグノセルロースバイオマス中に天然に見られる他の種）を含む。
【０２９３】
更に、セルロース材料が糖に加水分解される実施形態において、水は、モル対モルベースで、糖の生成に伴い消費される。ある実施態様において、ここに記載の方法には、更に、反応中に存在する水の量、及び／または、セルロース材料に対する水の割合を、一周期に亘ってモニタリングすることが含まれていてもよい。他の実施態様では、ここに記載の方法は、更に、反応に対して水を、例えば水蒸気、または復水の形で、直接加えることを含んでいてもよい。例えば、いくつかの実施態様では、反応容器中の水和条件は、例えば水対セルロースの比が、約５：１、約４：１、約３：１、約２：１、約１：１、約１：２、約１：３、約１：４、約１：５、または約１：５以下である。しかしながら、水対セルロース材料の比は、使用する特定の高分子触媒に基づいて調整されてもよいことが理解されるべきである。
【０２９４】
［処理時間、温度及びｐＨ条件］
いくつかの実施態様では、セルロース材料を、最大で約４８時間、高分子触媒と接触させてもよい。他の実施態様では、セルロース材料を、約１０時間未満、約４時間未満、または約１時間未満、高分子触媒に接触させてもよい。
【０２９５】
いくつかの実施態様では、セルロース材料を、約２５℃から約１５０℃の温度範囲内で高分子触媒に接触させてもよい。他の実施態様では、セルロース材料を、約３０℃から約１４０℃の範囲内、または約８０℃から約１３０℃の範囲内、または約１００℃から約１３０℃の範囲内で高分子触媒に接触させてもよい。
【０２９６】
いくつかの実施態様では、バイオマスは、セルロース及びヘミセルロースを有し、セルロースを選択的に加水分解するのに好適か、あるいは、ヘミセルロースを選択的に加水分解するのに好適な温度及び／または圧力で、バイオマスを、ポリマー及び溶媒に接触させる。
【０２９７】
ｐＨは、一般に、使用する高分子触媒に固有の特性の影響を受ける。いくつかの実施態様では、高分子触媒の酸部分は、セルロース材料が分解するまで、反応のｐＨに影響を及ぼすことがある。例えば、高分子触媒としてスルホン酸部分を使用すると、その結果、反応ｐＨは約３となる。他の実施態様において、セルロース材料を分解するために、約０と約６との間のｐＨを用いる。反応後の排液は、一般的には、少なくともｐＨ約４であるか、または、酵素処理等の他の操作と両立し得るｐＨである。しかしながら、酸、塩基、または緩衝剤を加えることでｐＨが調整され、制御され得ることが理解されるべきである。
【０２９８】
その上、反応容器内でｐＨは異なってもよい。例えば、触媒の表面、または触媒の表面付近では高い酸性度が観測される一方で、触媒の表面から離れた領域では、ｐＨが実質的に中性であってもよい。従って当業者は、溶媒ｐＨの決定が、そのような空間的変化の原因となることを認識するであろう。
【０２９９】
また、ある実施態様では、ここに記載のセルロース材料の分解方法は、更に、反応ｐＨのモニタリング、及び、任意で反応容器内のｐＨの調整を含んでいてもよいことが理解されるべきである。いくつかの実施態様では、高分子触媒の表面付近のｐＨは、約７以下、約６以下、または約５以下である。
【０３００】
［使用するセルロース材料の量及び性質］
ここに記載の方法において使用するセルロース材料の量は、使用する溶媒量に対して相対的な割合であってもよい。いくつかの実施態様では、使用するセルロース材料の量は、乾燥固体含有量によって特徴付けられてもよい。ある実施態様では、乾燥固体含有量は、スラリー中の全固体の乾燥重量％を指している。いくつかの実施態様では、セルロース材料の乾燥固体含有量は、約５ｗｔ％と約９５ｗｔ％の間であり、約１０ｗｔ％と約８０ｗｔ％の間であり、約１５ｗｔ％と約７５ｗｔ％の間であり、または、約１５と約５０ｗｔ％の間である。
【０３０１】
いくつかの実施態様では、セルロース材料は前述のように前処理する。また、ａ）ここに記載のいずれかの前処理方法によって前処理したバイオマスを提供すること；及び、ｂ）前処理したバイオマスの加水分解により１つ以上の糖を生成することにより１つ以上の糖を生成するための前処理したバイオマスを加水分解する方法を提供する。いくつかの実施態様では、前処理したバイオマスを、化学的に加水分解するか、または、酵素学的に加水分解する。いくつかの実施態様では、１つ以上の糖は、グルコース、ガラクトース、フルクトース、キシロース及びアラビノースよりなる群から選択される。
【０３０２】
［使用する高分子触媒の量］
ここに記載の方法において使用する高分子触媒の量は、例えば使用するセルロース材料の型及び組成並びに反応条件（例えば温度、時間及びｐＨ）を含むいくつかの要因に依存していてもよい。一実施態様では、高分子触媒対セルロース材料の比は、約０．１ｇ／ｇ対約５０ｇ／ｇ、約０．１ｇ／ｇ対約２５ｇ／ｇ、約０．１ｇ／ｇ対約１０ｇ／ｇ、約０．１ｇ／ｇ対約５ｇ／ｇ、約０．１ｇ／ｇ対約２ｇ／ｇ、約０．１ｇ／ｇ対約１ｇ、または約０．１ｇ／ｇ対約１．０ｇ／ｇである。
【０３０３】
［バッチ処理対連続処理］
一般に、高分子触媒及びセルロース材料を、反応容器の内部チャンバーに、同時に、または連続的に導入する。反応は、バッチ処理または連続処理によって実施してもよい。例えば、一実施態様では、反応はバッチ処理で実施し、このとき、反応容器の内容物は連続的に混合またはブレンドされ、反応生成物の全量、または、相当量を取り出す。一変形例では、反応をバッチ処理で実施し、このとき、反応容器の内容物を、最初に混ぜ合わせるか、または混合するが、更に物理的混合を行うことはない。他の変形例では、反応はバッチ処理により行い、このとき、一度だけ内容物を更に混合するか、または、反応容器の内容物を周期的に混合し（例えば１時間あたり１回または複数回）、反応生成物の全量、または相当量を、ある周期の後に取り出す。
【０３０４】
他の実施態様では、反応を連続処理で行い、このとき、平均連続流量で内容物を反応容器内に流すが、明確な混合は行わない。高分子触媒及びセルロース材料を反応容器内に導入した後で、反応容器の内容物は連続的、または周期的に混合されるかまたはブレンドされ、一定期間後に、反応生成物の全量未満を取り出す。一変形例では、反応を連続操作で行い、このとき、触媒及びセルロース材料を含んでいる混合物を、積極的には混合しない。さらに、触媒及びセルロース材料の混合が、重力により沈む高分子触媒の再流通、または、連続反応容器を通過する内容物の流れにより生じる非積極的混合、の結果として生じてもよい。
【０３０５】
ここに記載の方法で使用する反応容器は、ここに記載の化学反応物を入れて使用するのに適した、開放された、または閉じられた反応容器であってもよい。いくつかの実施形態では、反応容器は、ガラス瓶、またはフラスコ等の実験用ベンチスケールであってもよい。より大きいスケールの場合に適した反応容器には、例えば、供給加攪拌反応器、バッチ撹拌反応器、限外濾過を備えた連続流撹拌反応器、連続柱流カラム反応器、摩擦反応器、または電磁場誘導の集中撹拌反応器が含まれてもよい。例えば、Fernanda de Castilhos Corazza, Flavio Faria de Moraes, Gisella Maria Zanin and Ivo Neitzel, Optimal control in fed-batch reactor for the cellobiose hydrolysis, Acta Scientiarum. Technology, 25: 33-38 (2003)； Gusakov, A. V., and Sinitsyn, A. P., Kinetics of the enzymatic hydrolysis of cellulose: 1. A mathematical model for a batch reactor process, Enz. Microb. Technol., 7: 346-352 (1985)；Ryu, S. K., and Lee, J. M., Bioconversion of waste cellulose by using an attrition bioreactor, Biotechnol. Bioeng. 25: 53-65(1983)；Gusakov, A. V., Sinitsyn, A. P., Davydkin, I. Y., Davydkin, V. Y., Protas, O. V., Enhancement of enzymatic cellulose hydrolysis using a novel type of bioreactor with intensive stirring induced by electromagnetic field, Appl. Biochem. Biotechnol., 56: 141-153(1996) を参照のこと。他の適切な反応器の型には、例えば、流動床、逆流ブランケット、加水分解及び／または発酵用の固定式、及び押出型の反応器が含まれていてもよい。
【０３０６】
反応を連続処理として実施する、ある実施態様において、反応容器には、大スケールの反応におけるスクリュー混合機、または、小スケール用撹拌棒等の連続混合器が含まれていてもよい。反応容器は、一般に、ここに記載の処理の間に及ぶ物理的及び化学的な力に抵抗可能な材料から加工されていてもよい。いくつかの実施形態では、反応容器に使用されるそのような材料は、高濃度の強酸性液体に対する耐性を有するが、他の実施態様では、そのような材料は強酸に対して耐性を有していなくてもよい。
【０３０７】
大スケールの加水分解の開始時点では、反応容器は、セルロース材料を保持可能な漏斗を含むトップロード式供給装置によりセルロース材料が充填されていてもよい。更に、反応容器は、一般に、反応容器から内容物（例えば糖含有溶液）を除去するための排出手段を含んでいる。任意で、そのような排出手段は、反応容器から取り出された内容物を処理可能な装置に接続されている。あるいは、取り出された内容物を蓄積する。いくつかの実施形態では、反応容器の排出手段は連続恒温器に連結され、その中に反応内容物を導入する。更に、排出手段は、例えば重力または低せん断スクリューによるスクリューフィーダにより、残余のセルロース材料を除去する。
【０３０８】
付加的なセルロース材料及び／または触媒は、反応容器に同時に、または次々と加えられてもよいことも理解されるべきである。
【０３０９】
［糖の回収］
いくつかの実施態様において、ここに記載の方法は、更にセルロース材料の加水分解によって生成された糖の回収を含む。他の実施態様では、ここに記載の高分子触媒を使用するセルロース材料の分解方法は、分解、または転化された、セルロース材料の回収を含む。
【０３１０】
典型的には可溶性の糖である、糖は、例えば、遠心法、水圧分離、ろ過、及び重力沈降等の公知技術を使用することで、不溶性の残余のセルロース材料から単離することができる。
【０３１１】
糖の単離は、加水分解反応容器、または分離容器の中で実施することができる。具体例としての実施形態では、セルロース材料の分解方法を、加水分解反応容器及び分離容器を備えたシステム内で実施する。単糖類及び／またはオリゴ糖類を含んでいる反応容器からの排液を、分離容器に移し、溶媒（例えば水）を分離容器内に加え、それから溶媒を連続遠心機の中で単離することによって、洗浄する。あるいは、他の具体例としての実施態様では、残余の固体（例えば残余のセルロース材料）を含んでいる、反応容器から排出された溶液を、例えば、多孔性基材（例えばメッシュベルト）上で、溶媒（例えば水）洗浄蒸気を通して固体を移動させることによって、反応容器から移し、洗浄する。蒸気が反応した固体と接触した後、単糖類及び／またはオリゴ糖を含む液体相が生成される。任意で、残余の固体はサイクロンによって単離してもよい。単離に使用するサイクロンに適切な型には、例えば、タンジェントサイクロン、スパーク及び回転分離器、並びに、軸及びマルチサイクロンユニットが含まれていてもよい。
【０３１２】
他の実施態様では、糖の単離を、バッチまたは連続微分沈降によって実施する。反応容器からの排液を分離容器に移し、更に排液を処理するために、任意で水及び／または酵素と混合する。一定期間以上、固体バイオ材料（例えば残った処理後のバイオマス）、固体触媒、及び糖含有水溶性材料を、微分沈降によって複数の相（または層）に分離してもよい。一般に、触媒層は底に沈殿し得、残余のバイオマスの濃度によっては、バイオマス相は、水相の上、または下にあり得る。相分離を連続モードで実施するときには、分離容器は、一般に、分離容器の側壁上の異なる垂直平面に位置した１つ以上（例えば２、３、または４以上）の排出手段を含み、これにより、容器から１、２または３相を取り出す。取り出された相は、分離容器の後に続く容器、または他の貯蔵手段に移される。これらの操作によって、当業者は、（１）触媒層と水層若しくはバイオマス層とを別々に、または、（２）触媒層、水層及びバイオマス層をそれぞれ別々に取り込むことができるため、触媒の回収、バイオマスの再処理、及び糖の単離が効率化できることを、理解し得る。更に、相の取出速度を制御して、他のパラメーターを制御することにより、触媒回復の効率が高まる。分離された各々の相の取り出しに続いて、付着した糖分子を取り出すために、水層によって触媒及び／またはバイオマスを別々に洗浄してもよい。
【０３１３】
いくつかの実施態様では、容器から単離した糖に対して、更なる処理工程（例えば乾燥、発酵）を行い、バイオ燃料及び他のバイオ生成物を生成してもよい。いくつかの実施態様では、単離した単糖類は、少なくとも純度約１％、少なくとも純度約５％、少なくとも純度約１０％、少なくとも純度約２０％、少なくとも純度約４０％、少なくとも純度約６０％、少なくとも純度約８０％、少なくとも純度約９０％、少なくとも純度約９５％、少なくとも純度約９９％である、または、純度が９９％よりも高くてもよく、この純度は、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）による決定、ガスクロマトグラフィーによる機能化及び分析、質量分析、発色団錯体形成に基づく分光学的処理、及び／または炭水化物の酸化還元化学等のような周知の分析処理によって決定されるが、これに限定されるものではない。
【０３１４】
容器から単離した残余のバイオマスは、燃焼燃料、または家畜等の人間以外の食糧源として有用であり得る。
【０３１５】
［糖化率及び収率］
ここに記載の高分子触媒の使用によれば、周知の他の方法と比較して、糖化率及び／または収率を増大させることができる。セルロース材料のセルロース及びヘミセルロース成分を可溶性の糖に加水分解する高分子触媒の能力は、有効一次速度定数を決定することで測定することができる。
【０３１６】
【数１】
2016512569.tif 000037
【０３１７】
ここで、Δｔは反応持続時間であり、Ｘｉは種ｉ（例えばグルカン、キシラン、アラビナン）に関する反応進行度である。いくつかの実施態様では、ここに記載の高分子触媒は、少なくとも１時間あたり約０．００１、少なくとも１時間あたり約０．０１、少なくとも１時間あたり約０．１、少なくとも１時間あたり約０．２、少なくとも１時間あたり約０．３、少なくとも１時間あたり０．４、少なくとも１時間あたり０．５、または少なくとも１時間あたり０．６の一次速度定数で、セルロース材料を１つ以上の糖に分解することができる。
【０３１８】
高分子触媒による、セルロース材料のセルロース及びヘミセルロース成分の、可溶性の糖への加水分解率は、残余のセルロース材料の重合度を決定することで測定してもよい。残余のセルロース材料の重合度が低い程、加水分解率は高くなる。いくつかの実施態様では、ここに記載の高分子触媒は、セルロース材料を１つ以上の糖に転化させることができ、このとき、残余のセルロース材料は、約３００未満、約２５０未満、約２００未満、約１５０未満、約１００未満、約９０未満、約８０未満、約７０未満、約６０未満、または約５０未満の重合度を有している。
【０３１９】
［ｄ）糖組成物］
前述の高分子触媒を、セルロース材料を糖組成物に分解するために使用してもよい。いくつかの実施態様では、糖組成物は、セルロース材料の加水分解により生成された、水分解物の形であってもよい。
【０３２０】
糖化とは、バイオマス中のセルロース（及び存在するヘミセルロース）の複合炭水化物を分解することによる、セルロース材料（例えばバイオマス）の１つ以上の糖質（または糖）への加水分解のことを言う。いくつかの実施態様では、バイオマスは、セルロース、ヘミセルロース、またはこれらの組み合わせを有する。更なる実施態様では、バイオマスはリグニンも有している。１つ以上の砂糖は、単糖類及び／またはオリゴ糖類であってもよい。ここで使用される「オリゴ糖類」は、グリコシド結合によって結合した、２またはそれ以上の単糖類単位を含む化合物を指す。ある実施態様では、１つ以上の砂糖は、グルコール、セロビオース、キシロース、キシルロース、アラビノース、マンノース、及びガラクトースから選択される。他の実施態様では、１つ以上の砂糖は、グルコース、ガラクトース、フルクトース、キシロース及びアラビノースから選択される。
【０３２１】
セルロース材料は、一工程、または複数工程の加水分解処理の対象となることが理解されるべきである。例えば、いくつかの実施態様では、セルロース材料を、最初に高分子触媒と接触させ、次に、得られた生成物を、２回目の加水分解反応において（例えば酵素を使用することで）、１つ以上の酵素と接触させる。
【０３２２】
いくつかの実施態様では、糖組成物は、少なくとも１つのＣ５糖及び少なくとも１つのＣ６糖を含む。「Ｃ５糖」は、５炭素糖（またはペントース）を指し、これに対して「Ｃ６糖」は、６炭素糖（またはヘキソース）を指す。Ｃ５糖の例には、アラビノース、リキソース、リボース、キシロース、リブロース及びキシルロースが含まれるが、これらに限定されるものではない。Ｃ６糖の例には、アロース、アルトロース、グルコース、マンノース、グロース、イドース、ガラクトース、タロース、プシコース、フルクトース、ソルボース及びタガトースが含まれるが、これらに限定されるものではない。これらの糖質はキラル中心を有していてもよく、いくつかの実施態様において、糖組成物は、Ｄ異性体またはＬ異性体として存在可能なＣ５糖及び／またはＣ６糖を含んでいてもよい。いくつかの実施態様では、１つの異性体は、他の異性体よりも多量に存在していてもよい。他の実施態様では、糖組成物は、Ｃ５糖及び／またはＣ６糖のラセミ混合物を含んでいてもよい。
【０３２３】
いくつかの実施態様では、糖組成物は、少なくとも約０．１重量％、少なくとも約０．２重量％、少なくとも約０．３重量％、少なくとも約０．４重量％、少なくとも約０．５重量％、少なくとも約０．６重量％、少なくとも約０．７重量％、少なくとも約０．８重量％、少なくとも約０．９重量％、少なくとも約１重量％、少なくとも約２重量％、少なくとも約３重量％、少なくとも約４重量％、少なくとも約５重量％、少なくとも約６重量％、少なくとも約７重量％、少なくとも約８重量％、少なくとも約９重量％、少なくとも約１０重量％、少なくとも約１１重量％、少なくとも約１２重量％、少なくとも約１３重量％、少なくとも約１４重量％、または少なくとも約１５重量％の糖混合物を含んでおり、このとき、糖混合物は、１つ以上のＣ４〜Ｃ６単糖類、及び１つ以上のオリゴ糖類を含む。
【０３２４】
ある実施態様では、糖組成物は、エチレングリコールまたは他の発酵生成物を生成するために、発酵に適した割合で、少なくとも１つのＣ５糖及び少なくとも１つのＣ６糖を含む。一実施態様において、糖組成物は、バイオベースポリマーにおける使用に適した１つ以上の組成物を生成するために、発酵に適した割合で存在する、２つのＣ５糖及び１つのＣ６糖を含んでいる。
【０３２５】
例えば、一実施態様では、糖組成物は、キシロース、グルコース及びアラビノースを含んでいる。一つの実施態様では、キシロース、グルコース及びアラビノースは、少なくとも約５対約１対約１、少なくとも約１０対約１対約１、少なくとも約１５対約１対約１、少なくとも約２０対約１対約１で存在していてもよい。一実施態様では、キシロース、グルコース及びアラビノースは、約２０対約１対約１の割合で存在している。他の一つの実施態様では、キシロース、グルコース及びアラビノースは、約１対約２対約１、約１対約５対約１、約１対約７対約１、または、約１対約１０対約１の割合で存在していてもよい。他の実施態様では、キシロース、グルコース及びアラビノースは、約１対約１０対約１、約１対約２０対約１、約１対約５０対約１、約１対約７０対約１、または約１対約１００対約１の比で存在していてもよい。更に他の実施態様では、キシロース、グルコース及びアラビノースは、約１０対約１０対約１の割合で存在している。いくつかの実施態様では、キシロース、グルコース及びアラビノースは、少なくとも約１対約０．１対約１、少なくとも約１対約０．５対約１、少なくとも約１対約１対約１、少なくとも約１対約１．５対約１、または少なくとも約１対約２対約１の割合で存在していてもよい。いくつかの実施態様では、キシロース、グルコース及びアラビノースは、少なくとも約０．１対約１対約１、少なくとも約０．５対約１対約１、少なくとも約１．５対約１対約１、または少なくとも約２対約１対約１の割合で存在していてもよい。
【０３２６】
糖組成物中に存在するＣ５糖及びＣ６糖の比は、前述の分解セルロース材料の反応条件に基づいて変化し得ることが理解されるべきである。更に、後述するように、糖の型、発酵によって生成されるバイオベースポリマーの成分、及び使用する発酵宿主の型等によって、得られる特定の糖の比率が変化し得ることが理解されるべきである。
【０３２７】
他の実施態様では、糖組成物は、事前濃縮（例えば蒸発作用による）無しでの発酵に適した濃度を有している。糖組成物は、セルロース材料の分解における反応条件と同様に、使用するセルロース材料の型に基づいて変化し得ることもまた理解されるべきである。
【０３２８】
セルロース材料の加水分解によって得られる１つ以上の糖は、バイオ燃料（例えばエタノール）、及び他のバイオベースの化学薬品（例えばバイオベースポリマー）を生成するための、連続した発酵処理において使用され得る。例えば、いくつかの実施態様において、前述の方法によって得られた１つ以上の糖は、バイオ燃料及び他のバイオベースの化学薬品を製造するために、連続したバクテリアまたは酵母菌発酵を経てもよい。ある実施態様では、糖組成物中に存在する糖の比及び濃度は、発酵宿主によって異なってもよい。
【０３２９】
ここで、少なくとも１つの高分子触媒、１つ以上の糖、及び残余のバイオマスを有する、化学的に加水分解されたバイオマス組成物を提供する。１つ以上の糖は、１つ以上の単糖類、１つ以上のオリゴ糖類、またはそれらの混合物であってもよい。いくつかの実施態様では、１つ以上の糖は、少なくとも１つのＣ４〜Ｃ６の単糖類と、少なくとも１つのオリゴ糖類とを有する、２以上の糖であってもよい。糖は、グルコース、ガラクトース、フルクトース、キシロース及びアラビノースから選択されてもよい。
【０３３０】
［バイオマスの分解方法］
ここで開示するのは、バイオマスを１つ以上の糖に分解する方法であり：
ａ）バイオマスを提供し；
ｂ）分解された混合物を製造するために十分な期間にわたって、バイオマスと高分子触媒とを混合し、このとき、分解された混合物は液相及び固相を含み、液相は１つ以上の糖を含み、且つ固相は残余バイオマスを含み；
ｃ）固相から液相の少なくとも一部を単離し；及び、
ｄ）液相の単離した部分から１つ以上の糖を回収する、
ことを含む。
【０３３１】
バイオマスは、セルロース、ヘミセルロースまたはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。いくつかの実施態様では、水等の溶媒を、バイオマス及び高分子触媒に加える。
【０３３２】
いくつかの実施態様では、バイオマスを、高分子触媒を有効量含む組成物と混合する。いくつかの実施態様では、残余のバイオマスは、この組成物の一部を有している。単離工程ｃ）の前、またはその後に、固相から組成物を単離してもよい。いくつかの実施態様では、固相からの組成物の一部の単離は、実質的に工程ｃ）と同時に行ってもよい。ここで使用する「実質的に同時」とは、２以上の工程が、少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、または少なくとも約５０％の期間、部分的に重なり合うことを言う。
【０３３３】
いくつかの実施態様では、バイオマスはセルロース及びヘミセルロースを含み、上述の方法の間、バイオマスを、
ａ）セルロースの加水分解が、ヘミセルロースの加水分解よりも進行する、または、
ｂ）ヘミセルロースの加水分解が、セルロースの加水分解よりも進行する、
ことに適した温度及び圧力で、ポリマーと混合する。
【０３３４】
更に、いくつかの実施態様では、工程ｃ）における固相からの液相の少なくとも一部の単離により、残余のバイオマス混合物を生成する。この方法は更に：
ｉ）第２のバイオマスを提供し；
ｉｉ）第２の分解された混合物を製造するために十分な期間にわたって、第２のバイオマスを残余のバイオマス混合物と混合し、このとき、第２の分解された混合物は、第２の液相及び第２の固相を含み、第２の液相は、１つ以上の第２の糖を含み、第２の固相は第２の残余バイオマスを含み；
ｉｉｉ）第２の固相から第２の液相の少なくとも一部を単離し、
ｉｖ）第２の液相の単離した部分から、１つ以上の第２の糖を回収する、
ことを含む。
【０３３５】
いくつかの実施態様では、第２のバイオマスは、セルロース、ヘミセルロース、またはこれらの組み合わせを含んでいる。他の実施態様では、残余のバイオマス混合物は、高分子触媒を有効量含む組成物の少なくとも一部を含む。
【０３３６】
いくつかの実施態様では、第２のバイオマス及び残余のバイオマス混合物を、ここに記載した第２のポリマーと混合する。いくつかの実施態様では、第２のバイオマス及び残余のバイオマス混合物を、水等の第２の溶媒と混合する。いくつかの実施態様では、第２の残余のバイオマスは、高分子触媒を有効量含む組成物の一部を有している。この組成物またはその一部は、第２の残余のバイオマスから単離してもよい。工程ｉｖ）の前、またはその後に、第２の固相から一部を単離してもよい。いくつかの実施態様では、第２の固相からの組成物の一部の単離を、実質的に工程ｉｖ）と同時に行う。
【０３３７】
これらの方法で生成される１つ以上の糖は、１つ以上の単糖類、１つ以上のオリゴ糖類、またはこれらの組み合わせから選択されてもよい。１つ以上の単糖類は、１つ以上のＣ４〜Ｃ６単糖類を含んでいてもよい。単糖類は、グルコール、ガラクトース、フルクトース、キシロース及びアラビノースから選択されてもよい。
【０３３８】
いくつかの実施態様では、バイオマスとポリマーとを混合する前に、バイオマスを前処理してもよい。いくつかの実施態様では、第２のバイオマスを、第２のバイオマスと残余のバイオマスとを混合する前に前処理してもよい。前処理方法には、洗浄、溶媒抽出、溶媒膨潤、粉砕、製粉、蒸気前処理、爆砕蒸気前処理、希釈酸前処理、温水前処理、アルカリ前処理、石灰前処理、湿式酸化、湿式爆砕、アンモニアファイバー爆砕、有機溶媒前処理、生物学的前処理、アンモニア濾過、超音波、電気穿孔法、マイクロ波、超臨界ＣＯ２、超臨界Ｈ２Ｏ、オゾン及びガンマ照射、またはこれらいずれかの組み合わせが含まれてもよい。
【０３３９】
ここに記載した、１つ以上の糖を生成するための、バイオマスの加水分解前の前処理方法は、
ａ）バイオマスを提供し；
ｂ）バイオマスを部分的に分解するために十分な期間にわたって、バイオマスと上述したポリマーとを混合し；及び、
ｃ）１つ以上の糖を生成するために、部分的に分解されたバイオマスを、加水分解前に部分的に前処理する、
ことを含む。
【０３４０】
工程ｂ）には、更に、バイオマス及びポリマーと、水のような溶媒との混合が含まれてもよい。工程ａ）のバイオマスは、セルロース、ヘミセルロース、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。いくつかの実施態様では、部分的に分解したバイオマスの前処理は、洗浄、溶媒抽出、溶媒膨潤、粉砕、製粉、蒸気前処理、爆砕蒸気前処理、希釈酸前処理、温水前処理、アルカリ前処理、石灰前処理、湿式酸化、湿式爆砕、アンモニアファイバー爆砕、有機溶媒前処理、生物学的前処理、アンモニア濾過、超音波、電気穿孔法、マイクロ波、超臨界ＣＯ２、超臨界Ｈ２Ｏ、オゾン及びガンマ照射、またはこれらの結合を含んでいてもよい。
【０３４１】
更に、前処理した部分的に分解したバイオマスを、１つ以上の糖を生成するために、加水分解してもよい。化学的加水分解法または酵素加水分解法のいずれかを使用することができる。１つ以上の糖は、グルコース、ガラクトース、フルクトース、キシロース及びアラビノースを含んでいてもよい。
【０３４２】
［糖組成物の発酵］
セルロース材料の加水分解によって得られる糖組成物を、バイオ燃料及び他のバイオベースの化学薬品を製造するための下流処理で使用してもよい。一実施形態では、セルロース材料の加水分解により得られる糖は、バイオベースポリマー、または、その（それらの）成分を生成するために使用し得る。他の実施態様では、ここに記載の高分子触媒を使用した、セルロース材料の加水分解によって得られる糖組成物を、１つ以上の下流生成物（例えばエタノール及び他のバイオ燃料、ポリマー、ビタミン、脂質、タンパク質）を生成するために発酵させてもよい。
【０３４３】
［ａ）混合生成物の発酵］
糖組成物を、１つ以上の二官能性化合物を生成するために発酵させてもよい。このような二官能性化合物は、第１官能基及び第２官能基を備えたｎ炭素鎖を有していてもよい。いくつかの実施態様では、第１官能基及び第２官能基は、−ＯＨ、−ＮＨ２、−ＣＯＨ及びＣＯＯＨから独立して選択されてもよい。
【０３４４】
二官能性化合物は、アルコール、カルボン酸、ヒドロキシ酸、またはアミンを含んでいてもよいが、これらに限定されるものではない。二官能性アルコールの具体例には、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、及び１，４−ブタンジオールが含まれ得る。二官能性カルボン酸の具体例には、コハク酸、アジピン酸、及びピメリン酸が含まれ得る。二官能性ヒドロキシ酸の具体例には、グリコール酸、及び３−ヒドロキシプロパン酸が含まれ得る。二官能性アミンの具体例には、１，４−ジアミノブタン、１，５−ジアミノペンタン、及び１，６−ジアミノヘキサンが含まれ得る。
【０３４５】
いくつかの実施態様では、ここに記載の方法は、発酵混合生成物を生成するための、糖組成物と発酵宿主との接触を含んでおり、この発酵混合生成物は、エチレングリコール、コハク酸、アジピン酸、またはブタンジオール、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。
【０３４６】
いくつかの実施態様では、二官能性化合物を、発酵混合生成物から単離し、及び／または更に精製してもよい。公知のいずれか適切な単離及び精製技術を使用することができる。
【０３４７】
［ｂ）発酵宿主］
発酵宿主はバクテリアまたは酵母菌であってもよい。一実施態様では、発酵宿主はバクテリアである。いくつかの実施態様では、バクテリアは腸内細菌科のファミリーに分類される。このファミリーにおける類の例には、アラニコラ、アルセノホナス、アベリエラ、ビオストラチコラ、ブレンネリア、ブチネラ、ブドビシア、ブチアウキセラ、カンジダタス、カークリオニフィラス、クチコバクテリウム、カンジダタス  イシカワエラ、マクロプレイコラ、プロモバクター、カンジダタス  リエシア、カンジダタス  スタムメルラ、セデセア、シトロバクター、クロノバクター、ディックエヤ、エドワードシエラ、エンテロバクター、アーウィニア、エスケリチア、ユーインゲラ、グリモンテラ、ハフニア、クレブシエラ、クルイベラ、レクレルシア、レミノレラ、マルガレフィア、モエレレラ、モルガネラ、オベサムバクテリウム、パントエア、ペクトバクテリウム、フォトラブダス、フィトバクター、プレシオモナス、プラジア、プロテウス、プロビデンシア、ラネラ、ラオウルテラ、サルモネラ、サムソニア、セラティア、シゲラ、ソダリス、タツメラ、トラセリア、チエドジェイア、トラブルシエラ、ウイッグレスウォーシア、ゼノラブダス、ヤルシニア、及びヨケネラ、が含まれる。一実施形態では、バクテリアは大腸菌(E. coli)である。
【０３４８】
いくつかの実施態様では、発酵宿主は一般に改変されている。一実施態様では、発酵宿主は一般に改変された大腸菌である。例えば、発酵宿主は、ある遺伝子によってコードされた特定の経路の効率を向上させるために、遺伝子学的に改変されていてもよい。一実施態様では、発酵宿主は、特定の経路を積極的に調整可能な内因性遺伝子の発現を増大させるように改変されていてもよい。他の実施態様では、発酵宿主は、更に、ある内因性遺伝子の発現を抑制するように改変されていてもよい。
【０３４９】
［ｃ）発酵条件］
バイオベースの生成物、及びその組成物の生成に関して、ここに記載の糖組成物の発酵に対して、いかなる適切な発酵条件を採用してもよい。
【０３５０】
いくつかの実施態様において、上述した糖化は、別々の処理または同時の操作において、発酵と組み合わせてもよい。発酵には水溶性の糖の相を使用してもよく、または、反応したバイオマスから実質的に糖が精製されない場合には、糖の混合物及び反応したバイオマスに対して発酵を実施してもよい。そのような方法は、例えば、分離加水分解及び発酵（ＳＨＦ）、同時糖化及び発酵（ＳＳＦ）、同時糖化及び共発酵（ＳＳＣＦ）、混成加水分解及び発酵（ＨＨＦ）、分離加水分解及び共発酵（ＳＨＣＦ）、混成加水分解及び共発酵（ＨＨＣＦ）、及び直接微生物転換（ＤＭＣ）を含む。
【０３５１】
例えば、ＳＨＦは、初めに、セルロース材料を発酵性の糖（例えばグルコース、セロビオース、セロトリオース、及びペントースの糖）に酵素学的に加水分解し、それから、糖をエタノールに発酵するという、別々の操作工程を用いる。
【０３５２】
ＳＳＦでは、セルロース材料の酵素学的な加水分解と、エタノールへの糖の発酵とを、１つの工程で組み合わせて行う。Philippidis, G. P., Cellulose bioconversion technology, in Handbook on Bioethanol: Production and Utilization, Wyman, C. E., ed., Taylor & Francis, Washington, D.C., 179-212 (1996) を参照。
【０３５３】
ＳＳＣＦは多糖の補酵素を含む。Sheehan, J., and Himmel, M., Enzymes, energy and the environment: A strategic perspective on the U.S. Department of Energy’s research and development activities for bioethanol, Biotechnol. Prog., 15: 817-827 (1999) を参照。
【０３５４】
ＨＨＦは、別々の加水分解工程と、更に、同一の反応容器内で行われてもよい、同時に起こる糖化及び加水分解工程とを含む。ＨＨＦ処理における工程を、異なる温度で実施してもよい；例えば、高温での酵素的糖化の後に、発酵株が耐え得る低温でのＳＳＦが続く。
【０３５５】
ＤＭＣは全部で３つの操作（酵素生成、加水分解及び発酵）を１つ以上の工程で組み合わせて行い、このとき、セルロース材料を発酵性の糖に転換するための酵素を生成して、発酵性の糖を最終生成物へと転換するために、同じ有機体を使用する。Lynd, L. R., Weimer, P. J., van Zyl, W. H., and Pretorius, I. S., Microbial cellulose utilization: Fundamentals and biotechnology, Microbiol. Mol. Biol. Reviews, 66: 506-577 (2002) を参照。
【０３５６】
［高分子触媒の調製の一般的方法］
ここに記載の固体担持酸触媒は、固体支持体におけるカルボン酸基、アミノ基、シリル基、フェノール基、グラフェン基、アルコール基、またはアルデヒド基を機能化するために適したいずれかの化学反応を用いて、支持体の化学的に接近可能な部分に、１つ以上の触媒化学成分を付着させることにより形成することができる。例えば、これらの固体担持酸触媒は、不活性固体マトリックスをまず活性化させて、固体マトリックスの反応部位に付着させることによって形成されてもよい。当業者であれば、不活性固体を活性化させるために、様々な方法及び技術を採用してもよいことを認識するであろう。例えば、固体マトリックスに共有結合するヘテロ原子種の密度を高めるために、固体を強酸または強塩基で処理していてもよい。活性化された固体マトリックスを、それから、酸性基またはイオン基を活性部位に付着させることで機能化してもよい。
【０３５７】
ここに記載のポリマーを、例えば、複数のモノマー単位のポリマー化を開始する技術を含めた、公知のポリマー化技術を用いて製造してもよい。
【０３５８】
いくつかの実施形態では、ここに記載の高分子触媒の形成において、まず、酸性基を用いず、または、実質的に酸性基を用いず、イオン基で機能化して中間体ポリマーを形成してもよい。中間体ポリマーを、次に、酸性基で機能化する。他の実施態様では、ここに記載の高分子触媒を、イオン基を用いず、または、実質的にイオン基を用いず、酸性基で機能化して中間体ポリマーを形成してもよい。次に、中間体ポリマーを、イオン基によって機能化する。更に他の実施態様において、ここに記載の高分子触媒を、酸性基及びイオン基の両方を用いてモノマーをポリマー化することで形成してもよい。
【０３５９】
ここに記載のポリマーを、
ａ）出発ポリマーを提供し；
ｂ）出発ポリマーと窒素含有化合物またはリン含有化合物とを混合して、少なくとも１つのカチオン基を有するイオン性ポリマーを生成し；及び、
ｃ）イオン性ポリマーと効果的な酸性化剤とを混合し、中間体ポリマーを生成し；及び、
ｄ）中間体ポリマーと効果的な量の１つ以上のイオン化塩とを混合し、ポリマーを生成し、
ここで、工程ａ）、ｂ）、ｃ）及びｄ）は、ａ）、ｂ）、ｃ）及びｄ）の順；または、ａ）、ｃ）、ｄ）及びｂ）の順；またはａ）、ｃ）、ｂ）及びｄ）の順で実施する、
ことにより調製する方法も提供する。
【０３６０】
いくつかの実施態様では、出発ポリマーは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリウレタン、またはこれらの組み合わせから選択される。ある実施態様では、開始ポリマーは、ポリスチレンである。ある実施態様では、出発ポリマーは、ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルハライド−コ−ジビニルベンゼン）である。他の実施態様では、出発ポリマーは、ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）である。
【０３６１】
ここに記載のいずれかのポリマーの調製方法の中のいくつかの実施態様において、窒素含有化合物は、ピロリウム化合物、イミダゾリウム化合物、ピラゾリウム化合物、オキサゾリウム化合物、チアゾリウム化合物、ピリジニウム化合物、ピリミジニウム化合物、ピラジニウム化合物、ピラジジミウム化合物、チアジニウム化合物、モルホリニウム化合物、ピペリジニウム化合物（piperidinium compound）、ピペリジニウム化合物（piperizinium compound）、及びピロリジニウム化合物から選択される。ある実施態様では、窒素含有化合物は、イミダゾリウム化合物である。
【０３６２】
ここに記載のいずれかのポリマーの調製方法の中のいくつかの実施態様では、リン含有化合物は、トリフェニルホスホニウム化合物、トリメチルホスホニウム化合物、トリエチルホスホニウム化合物、トリプロピルホスホニウム化合物、トリブチルホスホニウム化合物、トリクロロホスホニウム化合物、及びトリフルオロホスホニウム化合物から選択される。
【０３６３】
ここに記載されているポリマーのいずれかを調製するための方法のいくつかの実施形態においては、酸は、硫酸、リン酸、塩酸、酢酸及びボロン酸から選択される。一実施形態においては、酸は、硫酸である。
【０３６４】
いくつかの実施形態においては、イオン性塩は、塩化リチウム、臭化リチウム、硝酸リチウム、硫酸リチウム、リン酸リチウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、硫酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、リン酸ナトリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、硝酸カリウム、硫酸カリウム、リン酸カリウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、リン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、塩化ジメチルイミダゾリウム、塩化メチルブチルイミダゾリウム、塩化ジメチルモルホリニウム、塩化亜鉛（ＩＩ）、臭化亜鉛（ＩＩ）、塩化マグネシウム（ＩＩ）、及び塩化カルシウム（ＩＩ）から選択される。
【０３６５】
ａ）ポリスチレンを供給すること；ｂ）イオン性ポリマーを生成するために窒素含有化合物とポリスチレンとを反応させること；及びｃ）第三のポリマーを生成するためにイオン性ポリマーを酸と反応させることによって、ここに記載された、ポリスチレン骨格を有しているポリマーのいずれかを調製する方法も提供する。ある実施形態においては、ポリスチレンは、ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルハライド−コ−ジビニルベンゼン）である。一実施形態においては、ポリスチレンは、ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）である。
【０３６６】
ここに記載された、ポリスチレン骨格を有しているポリマーのいずれかを調製するための方法のいくつかの実施形態においては、窒素含有化合物は、ピロリウム化合物、イミダゾリウム化合物、ピラゾリウム化合物、オキサゾリウム化合物、チアゾリウム化合物、ピリジニウム化合物、ピリミジニウム化合物、ピラジニウム化合物、ピラジジミウム化合物、チアジニウム化合物、モルホリニウム化合物、ピペリジニウム化合物、ピペリジニウム化合物、及びピロリジニウム化合物から選択される。ある実施形態においては、窒素含有化合物はイミダゾリウム化合物である。
【０３６７】
ここに記載された、ポリスチレン骨格を有しているポリマーのいずれかを調製するための方法のいくつかの実施形態においては、酸は、硫酸、クロロスルホン酸、リン酸、塩酸、酢酸及びボロン酸から選択される。一実施形態では、酸は硫酸である。
【０３６８】
いくつかの実施形態においては、ポリマーは、
ａ）セルロース系材料における１つ水素結合の少なくとも１つの崩壊；
ｂ）セルロース系材料の結晶性ドメインへのポリマーのインターカレーション；及び、
ｃ）セルロース系材料における１つグリコシド結合の少なくとも１つの切断、
から選択される１つ以上の触媒特性を有している。
【０３６９】
ここに記載された、完全に機能化されたポリマーを生成するための合成経路の範囲内で、異なる目的で得られたものを含む、そのような中間体ポリマーもここに提供する。いくつかの実施形態においては、ここに記載されたポリマーは、例えば、バッチまたは連続処理において、少なくとも約１００ｇ、少なくとも約１ｋｇ、少なくとも約２０ｋｇ、少なくとも約１００ｋｇ、少なくとも約５００ｋｇ、または少なくとも約１トンの規模で生成することができる。
【０３７０】
ここに参照されている各々の特許文献及び非特許文献の全ての開示を、事実上その全てを参照により援用する。本出願は、米国出願第１３／４０６，４９０号、米国出願第１３／４０６，５１７号、及び米国出願第１３／６５７，７２４号の全てを参照により援用する。
【０３７１】
［実施形態の列挙］
以下の列挙されている実施形態は、本発明のいくつかの態様の典型である。
１．  酸性モノマーは、少なくとも１つの酸型のブレンステッド−ローリー酸、及び、少なくとも１つの連結したカチオン部分を有している少なくとも１つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸を独立して含み、当該酸性モノマーの少なくとも１つが共役塩基型の上記ブレンステッド−ローリー酸をポリマー骨格に連結させているリンカーを含み、
各々のイオン性モノマーは少なくとも１つの窒素含有カチオン基またはリン含有カチオン基を独立して含み、
上記イオン性モノマーの少なくとも１つは、上記窒素含有カチオン基または上記リン含有カチオン基を上記重合体骨格に結合しているリンカーを含む、重合体骨格を形成するように結合している酸性モノマー及びイオン性モノマーを含むポリマー。
２．  上記酸性モノマーは、下記化学式ＩＡ〜ＶＩＡからそれぞれ独立して選択される、実施形態１に記載のポリマー。
【０３７２】
【化３５】
2016512569.tif 000038
【０３７３】
【化３６】
2016512569.tif 000039
【０３７４】
ここで、酸型のブレンステッド−ローリー酸に関し、ＩＡ〜ＶＩＡから選択される化学式における、少なくとも１つのＭは水素であり、
少なくとも１つの連結したカチオン部分を有している共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸に関し、Ｍは、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｎ（Ｒ１）４＋、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋からそれぞれ独立して選択され、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋及びＣａ２＋は、任意の酸性モノマー上の任意のＭの位置で、少なくとも２つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸と各々独立して結合しており、
Ｚは、Ｃ（Ｒ２）（Ｒ３）、Ｎ（Ｒ４）、Ｓ、Ｓ（Ｒ５）（Ｒ６）、Ｓ（Ｏ）（Ｒ５）（Ｒ６）、ＳＯ２、及びＯからそれぞれ独立して選択され、任意の２つの隣接したＺは二重結合によって結合していてもよく、
各ｍは、０、１、２、及び３から独立して選択され、
各ｎは、０、１、２、及び３から独立して選択され、
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、アリール、及びヘテロアリールから独立して選択され、
各Ｒ５及びＲ６はアルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、アリール、及びヘテロアリールから独立して選択され、
任意の２つの隣接したＺは、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、及びヘテロアリールから選択される基を形成するように統合されていてもよい。
３．  各Ｍは、Ｍｇ２＋及びＣａ２＋から独立して選択される、実施形態２に記載のポリマー。
４．  上記酸性モノマーの少なくとも１つが酸性側鎖を形成するためのリンカーを含み、各酸性側鎖が以下の化学式から独立して選択される、実施形態２または３に記載のポリマー。
【０３７５】
【化３７】
2016512569.tif 000040
【０３７６】
【化３８】
2016512569.tif 000041
【０３７７】
５．  各酸性側鎖が、以下の化学式から独立して選択される、実施形態４に記載のポリマー。
【０３７８】
【化３９】
2016512569.tif 000042
【０３７９】
６．  各酸性側鎖が、以下の化学式から独立して選択される、実施形態４に記載のポリマー。
【０３８０】
【化４０】
2016512569.tif 000043
【０３８１】
７．  各酸性側鎖が、以下の化学式から独立して選択される、実施形態４に記載のポリマー。
【０３８２】
【化４１】
2016512569.tif 000044
【０３８３】
８．  上記窒素含有カチオン基は、それぞれの存在において、ピロリウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、オキサゾリウム、チアゾリウム、ピリジニウム、ピリミジニウム、ピラジニウム、ピラジジミウム、チアジニウム、モルホリニウム、ピペリジニウム（piperidinium）、ピペリジニウム（piperizinium）、及びピロリジニウムから独立して選択される、実施形態１〜７のいずれか１つに記載のポリマー。
９．  上記リン含有カチオン基は、それぞれの存在において、トリフェニルホスホニウム、トリメチルホスホニウム、トリエチルホスホニウム、トリプロピルホスホニウム、トリブチルホスホニウム、トリクロロホスホニウム、及びトリフルオロホスホニウムから独立して選択される、実施形態１〜７のいずれか１つに記載のポリマー。
１０．  各イオン性モノマーは、以下の化学式ＶＩＩＡ〜ＸＩＢから独立して選択される、実施形態１〜９のいずれか１つに記載のポリマー。
【０３８４】
【化４２】
2016512569.tif 000045
【０３８５】
ここで、各Ｚは、Ｃ（Ｒ２）（Ｒ３）、Ｎ（Ｒ４）、Ｓ、Ｓ（Ｒ５）（Ｒ６）、 Ｓ（Ｏ）（Ｒ５）（Ｒ６）、ＳＯ２、及びＯから独立して選択され、任意の２つの隣接したＺは二重結合によって結合されていてもよく、
各Ｘは、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＮＯ２−、ＮＯ３−、ＳＯ４２−、Ｒ７ＳＯ４−、Ｒ７ＣＯ２−、ＰＯ４２−、Ｒ７ＰＯ３−、及びＲ７ＰＯ２−から独立して選択され、ＳＯ４２−及びＰＯ４２−は、任意のイオン性モノマー上の任意のＸの位置において、少なくとも２つのカチオン基にそれぞれ独立して結合しており、
各ｍは、０、１、２、及び３から独立して選択され、
各ｎは、０、１、２、及び３から独立して選択され、
各Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、アリール、及びヘテロアリールから独立して選択され、
各Ｒ５及びＲ６は、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、アリール、及びヘテロアリールから独立して選択され、
任意の２つの隣接したＺは、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、及びヘテロアリールから選択される基を形成するように統合されていてもよく、
各Ｒ７は、水素、Ｃ１−４のアルキル及びＣ１−４のヘテロアルキルから独立して選択される。
１１．  上記窒素含有カチオン基及び上記リンカーは、窒素含有側鎖を形成し、各窒素含有側鎖は、以下の化学式から独立して選択される、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載のポリマー。
【０３８６】
【化４３】
2016512569.tif 000046
【０３８７】
【化４４】
2016512569.tif 000047
【０３８８】
【化４５】
2016512569.tif 000048
【０３８９】
【化４６】
2016512569.tif 000049
【０３９０】
【化４７】
2016512569.tif 000050
【０３９１】
【化４８】
2016512569.tif 000051
【０３９２】
【化４９】
2016512569.tif 000052
【０３９３】
【化５０】
2016512569.tif 000053
【０３９４】
１２．  各窒素含有側鎖は、以下の化学式から独立して選択される、実施形態１１に記載のポリマー。
【０３９５】
【化５１】
2016512569.tif 000054
【０３９６】
１３．  各窒素含有側鎖は、以下の化学式から独立して選択される、実施形態１１に記載のポリマー。
【０３９７】
【化５２】
2016512569.tif 000055
【０３９８】
１４．  各窒素含有側鎖は、以下の化学式から独立して選択される、実施形態１１に記載のポリマー。
【０３９９】
【化５３】
2016512569.tif 000056
【０４００】
１５．  各窒素含有側鎖は、以下の化学式から独立して選択される、実施形態１１に記載のポリマー。
【０４０１】
【化５４】
2016512569.tif 000057
【０４０２】
１６．  各窒素含有側鎖は、以下の化学式から独立して選択される、実施形態１１に記載のポリマー。
【０４０３】
【化５５】
2016512569.tif 000058
【０４０４】
１７．  各窒素含有側鎖は、以下の化学式から独立して選択される、実施形態１１に記載のポリマー。
【０４０５】
【化５６】
2016512569.tif 000059
【０４０６】
１８．  各Ｘは、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＨＳＯ４−、ＨＣＯ２−、ＣＨ３ＣＯ２−、及びＮＯ３−から独立して選択される、実施形態１１に記載のポリマー。
１９．  上記リン含有カチオン基及び上記リンカーは、リン含有側鎖を形成し、各リン含有側鎖は、以下の化学式から独立して選択される、実施形態１〜１０のいずれか１つに記載のポリマー。
【０４０７】
【化５７】
2016512569.tif 000060
【０４０８】
２０．  各リン含有側鎖は、以下の化学式から独立して選択される、実施形態１９に記載のポリマー。
【０４０９】
【化５８】
2016512569.tif 000061
【０４１０】
２１．  各リン含有側鎖は、以下の化学式から独立して選択される、実施形態１９に記載のポリマー。
【０４１１】
【化５９】
2016512569.tif 000062
【０４１２】
２２．  各Ｘは、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、 ＨＳＯ４−、ＨＣＯ２−、ＣＨ３ＣＯ２−、及びＮＯ３−から独立して選択される、実施形態１９に記載のポリマー。
２３．  各リンカーは、置換されていない若しくは置換されたアルキレン、置換されていない若しくは置換されたアリールアルキレン、置換されていない若しくは置換されたシクロアルキレン、置換されていない若しくは置換されたアルキニレン、置換されていない若しくは置換されたアリーレン、及び置換されていない若しくは置換されたヘテロアリーレンから独立して選択される、実施形態１〜２２のいずれか１つに記載のポリマー。
２４．  上記重合体骨格は、２つ以上の置換されたまたは置換されていないモノマーを含み、当該モノマーは、エチレン、プロピレン、ヒドロキシエチレン、アセトアルデヒド、スチレン、ジビニルベンゼン、イソシアネート、塩化ビニル、ビニルフェノール、テロラフルオロエチレン、ブチレン、テレフタル酸、カプロラクタム、アクリロニトリル、ブタジエン、アンモニア、ジアンモニア、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、チアゾール、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピラジジニン、チアジン、モルホリン、ピペリジン（piperidine）、ピペリジン（piperizine）、ピロリジン、トリフェニルホスホネート、トリメチルホスホネート、トリエチルホスホネート、トリプロピルホスホネート、トリブチルホスホネート、トリクロロホスホネート、トリフルオロホスホネート、及びジアゾールから選択される１つ以上の成分からそれぞれ独立して形成される、実施形態１〜２３のいずれか１つに記載のポリマー。
２５．  上記重合体骨格は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリフェノールアルデヒド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカプロラクタム、ポリ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ポリアルキレンアンモニウム、ポリアルキレンジアンモニウム、ポリアルキレンピロリウム、ポリアルキレンイミダゾリウム、ポリアルキレンピラゾリウム、ポリアルキレンオキサゾリウム、ポリアルキレンチアゾリウム、ポリアルキレンピリジニウム、ポリアルキレンピリミジニウム、ポリアルキレンピラジニウム、ポリアルキレンピラジジミウム、ポリアルキレンチアジニウム、ポリアルキレンモルホリニウム、ポリアルキレンピペリジニウム（polyalkylenepiperidinium）、ポリアルキレンピペリジニウム（polyalkylenepiperizinium）、ポリアルキレンピロリジニウム、ポリアルキレントリフェニルホスホニウム、ポリアルキレントリメチルホスホニウム、ポリアルキレントリエチルホスホニウム、ポリアルキレントリプロピルホスホニウム、ポリアルキレントリブチルホスホニウム、ポリアルキレントリクロロホスホニウム、ポリアルキレントリフルオロホスホニム、及びポリアルキレンジアゾリウム、ポリアルキレンアンモニウム、ポリアリールアルキレンジアンモニウム、ポリアリールアルキレンピロリウム、ポリアリールアルキレンイミダゾリウム、ポリアリールアルキレンピラゾリウム、ポリアリールアルキレンオキサゾリウム、ポリアリールアルキレンチアゾリウム、ポリアリールアルキレンピリジニウム、ポリアリールアルキレンピリミジニウム、ポリアリールアルキレンピラジニウム、ポリアリールアルキレンピラジジニウム、ポリアリールアルキレンチアジニウム、ポリアリールアルキレンモルホリニウム、ポリアリールアルキレンピペリジニウム（polyarylalkylenepiperidinium）、ポリアリールアルキレンピペリジニウム（polyarylalkylenepiperizinium）、ポリアリールアルキレンピロリジニウム、ポリアリールアルキレントリフェニルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリメチルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリエチルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリプロピルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリブチルホスホニウム、ポリアリールアルキレントリクロロホスホニウム、ポリアリールアルキレントリフルオロホスホニウム、及びポリアリールアルキレンジアゾリウムから選択され、カチオン性重合体骨格は、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＮＯ２−、ＮＯ３−、ＳＯ４２−、Ｒ７ＳＯ４−、Ｒ７ＣＯ２−、ＰＯ４２−、Ｒ７ＰＯ３−、及びＲ７ＰＯ２−から選択される１つ以上のアニオンと結合し、Ｒ７は水素、Ｃ１−４のアルキル、及びＣ１−４のヘテロアルキルから選択される、実施形態２４に記載のポリマー。
２６．  上記重合体骨格は、上記ポリマー中の他のモノマー単位と異なる、少なくとも１つのモノマー単位を有しているヘテロポリマーである、実施形態２４または２５に記載のポリマー。
２７．  上記ヘテロポリマーは、ポリ（スチレン−コ−ジビニルベンゼン）を生成する、スチレン及びジビニルベンゼンのモノマーから形成されている、実施形態２６に記載のポリマー。
２８．  上記ポリマーは、架橋されている、実施形態１〜２７のいずれか１つに記載のポリマー。
２９．  上記ポリマーは、実質的に架橋されていない、実施形態１〜２７のいずれか１つに記載のポリマー。
３０．  上記酸性モノマー及び上記イオン性モノマーは、交互の配列で、または、モノマーのブロック中で、不規則に配置されている、実施形態１〜２９のいずれか１項に記載のポリマー。
３１．  各ブロックは、２０以下のモノマーを有している、実施形態３０に記載のポリマー。
３２．  少なくとも１つの疎水性モノマーをさらに含む、実施形態１〜３１のいずれか１つに記載のポリマー。
３３．  各疎水性モノマーは、置換されていないまたは置換されたアルキル、置換されていないまたは置換されたシクロアルキル、置換されていないまたは置換されたアリール、及び置換されていないまたは置換されたヘテロアリールから選択される、実施形態３２に記載のポリマー。
３４．  上記重合体骨格に結合している少なくとも１つの酸性イオン性モノマーをさらに含んでおり、少なくとも１つの酸性イオン性モノマーは、少なくとも１つの結合したカチオン部分を有している少なくとも１つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸と、少なくとも１つのカチオン基とを含み、上記酸性イオン性モノマーの少なくとも１つは、上記酸性イオン性モノマーを上記重合体骨格に結合させているリンカーを含む、実施形態１〜３３のいずれか１つに記載のポリマー。
３５．  上記カチオン基は、窒素含有カチオン基またはリン含有カチオン基である、実施形態３４に記載のポリマー。
３６．  各リンカーは、独立して、置換されていないまたは置換されたアルキレン、置換されていないまたは置換されたシクロアルキレン、置換されていないまたは置換されたアルケニレン、置換されていないまたは置換されたアリーレン、及び置換されていないまたは置換されたヘテロアリーレンから独立して選択される、実施形態３４または３５に記載のポリマー。
３７．  少なくとも１つの結合したカチオン部分を有している上記共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸、上記カチオン基、及び上記リンカーは、酸性イオン性側鎖を形成し、各酸性イオン性側鎖は、以下の化学式から独立して選択される、実施形態３４〜３６のいずれか１つに記載のポリマー。
【０４１３】
【化６０】
2016512569.tif 000063
【０４１４】
【化６１】
2016512569.tif 000064
【０４１５】
ここで、各Ｍは、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｎ（Ｒ１）４＋、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋から独立して選択され、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋及びＣａ２＋は任意のイオン性モノマー上の任意のＭの位置で少なくとも２つのカチオン基とそれぞれ独立して結合しており、
各Ｒ１は、水素、アルキル、ヘテロアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクリル、アリール、及びヘテロアリールから独立して選択され、
各Ｘは、Ｆ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＮＯ２−、ＮＯ３−、ＳＯ４２−、Ｒ７ＳＯ４−、Ｒ７ＣＯ２−、ＰＯ４２−、Ｒ７ＰＯ３−、及びＲ７ＰＯ２−から独立して選択され、ＳＯ４２−及びＰＯ４２−は、任意の側鎖上の任意のＸの位置で少なくとも２つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸にそれぞれ独立して結合されており、
各Ｒ７は、Ｃ１−４のアルキル及びＣ１−４のヘテロアルキルから独立して選択される。
３８．  各酸性イオン側鎖は、以下の化学式から独立して選択される、実施形態３７に記載のポリマー。
【０４１６】
【化６２】
2016512569.tif 000065
【０４１７】
３９．  各酸性イオン側鎖は、以下の化学式から独立して選択される、実施形態３７に記載のポリマー。
【０４１８】
【化６３】
2016512569.tif 000066
【０４１９】
４０．  各Ｘは、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＨＳＯ４−、ＨＣＯ２−、ＣＨ３ＣＯ２−、及びＮＯ３−から独立して選択される、実施形態３７に記載のポリマー。
４１．  上記ポリマーは、ポリマー１ｇ当たり０．１〜２０ｍｍｏｌのブレンステッド−ローリー酸の総量を有し、上記ブレンステッド−ローリー酸は、少なくとも１つの酸型のブレンステッド−ローリー酸及び少なくとも１つの結合したカチオン部分を有している、少なくとも１つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸を含む、実施形態１〜４０のいずれか１つに記載のポリマー。
４２．  上記ポリマーは、ポリマー１ｇ当たり０．０１〜１０ｍｍｏｌの窒素含有カチオン基の総量またはリン含有カチオン基の総量を有し、上記カチオン基は、少なくとも１つの対イオンにそれぞれ独立して結合されている、実施形態１〜４１のいずれか１つに記載のポリマー。
４３．  上記ポリマーは、
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ニトレート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライドコ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ニトレート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アイオダイド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ブロマイド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンゾイミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンゾイミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンゾイミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンゾイミダゾール−１−イウム  ホルメート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−ニトレート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−クロライド−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−ブロマイド−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−アイオダイド−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−ビサルフェート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−アセテート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウムホルメート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−トリフェニル−（４−ビニルベンジル）−ホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−トリフェニル−（４−ビニルベンジル）−ホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−トリフェニル−（４−ビニルベンジル）−ホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−ピペリジン−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−ピペリジン−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−ピペリジン−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキサイド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−トリエチル−（４−ビニルベンジル）−アンモニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−トリエチル−（４−ビニルベンジル）−アンモニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−トリエチル−（４−ビニルベンジル）−アンモニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−４−Ｒ８ボロネート−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルＲ８ホスホネート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルＲ８ホスホネート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルＲ８ホスホネート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ニトレート−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルＲ８ホスホネート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−１−メチル−２−ビニル−ピリジニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−１−メチル−２−ビニル−ピリジニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−１−メチル−２−ビニル−ピリジニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキサイド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルフェニルＲ８ホスホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルフェニルＲ８ホスホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルフェニルＲ８ホスホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−Ｒ８メチルカルボキシレート−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−Ｒ８メチルカルボキシレート−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−Ｒ８メチルカルボキシレート−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−５−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８イソフタレート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−５−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８イソフタレート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−５−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８イソフタレート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８アセテート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８アセテート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８アセテート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムクロライド−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロライド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムクロライド−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロライド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムアセテート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムアセテート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロライド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロライド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムビサルフェート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムアセテート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムアセテート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムニトレート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ（ブチル−ビニルイミダゾリウムクロライド−コ−ブチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート）；
ポリ（ブチル−ビニルイミダゾリウムビサルフェート−コ−ブチルイミダゾリウムビサルフェート−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート）；
ポリ（ベンジルアルコール−コ−４−ビニルベンジルアルコールＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンジルアルコール）；及び、
ポリ（ベンジルアルコール−コ−４−ビニルベンジルアルコールＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンジルアルコール）；から選択され、
Ｒ８は、Ｌｉ＋、Ｋ＋、Ｎ（Ｈ）４＋、Ｎ（Ｍｅ）４＋、Ｎ（Ｅｔ）４＋、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋から選択され、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋は任意の酸性モノマー上で少なくとも２つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸にそれぞれ独立して結合されている、実施形態１に記載のポリマー。
４４．  上記ポリマーは、
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ニトレート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アイオダイド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンゾイミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−クロライド−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキサイド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルＲ８ホスホネート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンジルＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−１−メチル−２−ビニル−ピリジニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンジルＲ８スルホネート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキサイド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンジルＲ８スルホネート−コ−トリフェニル−（４−ビニルベンジル）−ホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−５−（４−ビニルベンジルアミノ）−Ｒ８イソフタレート酸−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムクロライド−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロライド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８カリウム−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８カリウム−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；及び、
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］；から選択され、
Ｒ８は、Ｌｉ＋、Ｋ＋、Ｎ（Ｈ）４＋、Ｎ（Ｍｅ）４＋、Ｎ（Ｅｔ）４＋、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋から選択され、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋は任意の酸性モノマー上で少なくとも２つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸にそれぞれ独立して結合されている、実施形態１に記載のポリマー。
４５．  上記ポリマーは、
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−クロライド−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−１−メチル−２−ビニル−ピリジニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８ホスホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；及び、
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルメチルイミダゾリウムアセテート−コ−ジビニルベンゼン］；から選択され、
Ｒ８は、Ｌｉ＋、Ｋ＋、Ｎ（Ｈ）４＋、Ｎ（Ｍｅ）４＋、Ｎ（Ｅｔ）４＋、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋から選択され、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋及びＣａ２＋は任意の酸性モノマー上で少なくとも２つの共役塩基型のブレンステッドローリーにそれぞれ独立して結合されている、実施形態１に記載のポリマー。
４６．  上記ポリマーは、
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンゾイミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム−ビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾリウムクロライド−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロライド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；及び、
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキサイド−コ−ジビニルベンゼン］；から選択され、
Ｒ８は、Ｌｉ＋、Ｋ＋、Ｎ（Ｈ）４＋、Ｎ（Ｍｅ）４＋、Ｎ（Ｅｔ）４＋、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋から選択され、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋及びＣａ２＋は、任意の酸性モノマー上の少なくとも２つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸にそれぞれ独立して結合されている、実施形態１に記載のポリマー。
４７．  上記ポリマーは、
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキサイド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ（スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  アイオダイド−コ−ジビニルベンゼン］；
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンＲ８スルホネート−コ−トリフェニル−（４−ビニルベンジル）−ホスホニウムビサルフェート−コ−ジビニルベンゼン］；及び、
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  ビサルフェート−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルＲ８ホスホネート−コ−ジビニルベンゼン］；から選択され、
Ｒ８は、Ｌｉ＋、Ｋ＋、Ｎ（Ｈ）４＋、Ｎ（Ｍｅ）４＋、Ｎ（Ｅｔ）４＋、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋、及びＣａ２＋から選択され、Ｚｎ２＋、Ｍｇ２＋及びＣａ２＋は、任意の酸性モノマー上の少なくとも２つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸にそれぞれ独立して結合されている、実施形態１に記載のポリマー。
４８．  Ｒ８はＬｉ＋である、実施形態４３〜４７のいずれか１つに記載のポリマー。
４９．  Ｒ８はＮａ＋である、実施形態４３〜４７のいずれか１つに記載のポリマー。
５０．  Ｒ８はＫ＋である、実施形態４３〜４７のいずれか１つに記載のポリマー。
５１．  Ｒ８はＮ（Ｈ）４＋である、実施形態４３〜４７のいずれか１つに記載のポリマー。
５２．  Ｒ８はＮ（Ｍｅ）４＋である、実施形態４３〜４７のいずれか１つに記載のポリマー。
５３．  Ｒ８はＮ（Ｅｔ）４＋である、実施形態４３〜４７のいずれか１つに記載のポリマー。
５４．  Ｒ８はＺｎ２＋である、実施形態４３〜４７のいずれか１つに記載のポリマー。
５５．  Ｒ８はＭｇ２＋である、実施形態４３〜４７のいずれか１つに記載のポリマー。
５６．  Ｒ８はＣａ２＋である、実施形態４３〜４７のいずれか１つに記載のポリマー。
５７．  上記ポリマーは、
ａ）セルロース系材料における水素結合の少なくとも１つの破壊；
ｂ）セルロース系材料の結晶性ドメインへのポリマーのインターカレーション；及び、
ｃ）セルロース系材料におけるグリコシド結合の少なくとも１つの切断、
から選択される少なくとも１つの触媒特性を有している、実施形態１〜５６のいずれか１つに記載のポリマー。
５８．  ソリッドコアと、当該ソリッドコアの表面を被覆している、実施形態１〜５７のいずれか１つに記載の少なくとも１つのポリマーと、を含む固体粒子。
５９．  上記ソリッドコアは、不活性物質または磁性材料を含む、実施形態５８に記載の固体粒子。
６０．  上記固体粒子は、実質的に細孔を含まない、実施形態５８または５９に記載の固体粒子。
６１．  上記固体粒子は、
ａ）セルロース系材料における水素結合の少なくとも１つの破壊；
ｂ）セルロース系材料の結晶性ドメインへのポリマーのインターカレーション；及び、
ｃ）セルロース系材料におけるグリコシド結合の少なくとも１つの切断、
から選択される少なくとも１つの触媒特性を有している、実施形態５８〜６０のいずれか１つに記載の固体粒子。
６２．  上記固体粒子の上記触媒作用の少なくとも約５０％は、上記固体粒子の外表面上または外表面近傍に存在している、実施形態６１に記載の固体粒子。
６３．  バイオマス及び、
実施形態１〜５７のいずれか１つに記載の少なくとも１つのポリマーを含む組成物。
６４．  溶媒をさらに含む、実施形態６３に記載の組成物。
６５．  上記溶媒は水を含む、実施形態６４に記載の組成物。
６６．  上記バイオマスは、セルロース、ヘミセルロース、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態６３〜６５のいずれか１つに記載の組成物。
６７．  実施形態１〜５７のいずれか１つに記載の少なくとも１つのポリマー；
１つ以上の糖；及び、
残余のバイオマスを含む、化学的に加水分解されたバイオマス組成物。
６８．  上記１つ以上の糖は１つ以上の単糖、１つ以上のオリゴ糖、またはそれらの混合物である、実施形態６７に記載の組成物。
６９．  上記１つ以上の糖は、少なくとも１つのＣ４〜Ｃ６の単糖及び少なくとも１つのオリゴ糖を含む２つ以上の糖である、実施形態６７に記載の組成物。
７０．  上記１つ以上の糖は、グルコース、ガラクトース、フルクトース、キシロース、及びアラビノースから選択される、実施形態６７に記載の組成物。
７１．  ａ）バイオマスを供給すること；
ｂ）１つ以上の糖を含む液相と、残余のバイオマスを含む固相とを含む分解混合物を生成するために十分な時間、上記バイオマスと実施形態１〜５７のいずれか１つに記載のポリマーとを混合すること；
ｃ）上記固相から、上記液相の少なくとも一部を単離すること；及び、
ｄ）上記液相の単離された部分から、上記１つ以上の糖を回収すること；
を含む、バイオマスを１つ以上の糖に分解する方法。
７２．  上記バイオマスはセルロース、ヘミセルロース、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態７１に記載の方法。
７３．  上記バイオマスを、実施形態１〜５７のいずれか１つに記載のポリマーを含む組成物の効果的な量と混合することをさらに含む、実施形態７１に記載の方法。
７４．  上記残余のバイオマスは、上記組成物の少なくとも一部を含む、実施形態７３に記載の方法。
７５．  上記残余のバイオマスから上記組成物の少なくとも一部を単離することをさらに含む、実施形態７４に記載の方法。
７６．  上記単離された液相から上記１つ以上の糖を回収する前に、上記固相から上記組成物の一部を単離することをさらに含む、実施形態７５に記載の方法。
７７．  上記単離された液相から上記１つ以上の糖を回収した後に、上記固相から上記組成物の一部を単離することをさらに含む、実施形態７５に記載の方法。
７８．  上記単離された液相から１つ以上の糖を回収することと実質的に同時に、上記固相から上記組成物の一部を単離することをさらに含む、実施形態７５に記載の方法。
７９．  上記バイオマスと、溶媒を有している実施形態１〜５７のいずれか１つに記載のポリマーとを混合することをさらに含む、実施形態７１〜７８のいずれか１つに記載の方法。
８０．  上記溶媒は水を含む、実施形態７９に記載の方法。
８１．  上記固相からの上記液相の少なくとも一部の単離は、残余のバイオマス混合物を生成し、上記方法は、
ｉ）第２のバイオマスを供給すること；
ｉｉ）第２の分解混合物を生成するために十分な期間、上記第２のバイオマスを上記残余のバイオマスと混合することであって、当該第２の分解混合物は、第２の液相及び第２の固相を含み、当該第２の液相は１つ以上の第２の糖を含み、当該第２の固相は第２の残余のバイオマスを含むこと；
ｉｉｉ）上記第２の固相から上記第２の液相の少なくとも一部を単離すること；及び、
ｉＶ）上記第２の液相からの単離された部分から、上記１つ以上の糖を回収すること；
をさらに含む、実施形態７１〜８０のいずれか１つに記載の方法。
８２．  上記第２のバイオマスは、セルロース、ヘミセルロース、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態８１に記載の方法。
８３．  上記残余のバイオマスの混合物は、実施形態７３に記載の組成物の少なくとも一部を含む、実施形態８１または８２に記載の方法。
８４．  上記第２のバイオマス及び上記残余のバイオマス混合物と、実施形態１に記載のポリマーである第２のポリマーとを混合することをさらに含む、実施形態８１〜８３のいずれか１つに記載の方法。
８５．  上記第２のバイオマス及び上記残余のバイオマス混合物と、第２の溶媒とを混合することをさらに含む、実施形態８１〜８４のいずれか１つに記載の方法。
８６．  上記第２の溶媒は水を含む、実施形態８１〜８５のいずれか１つに記載の方法。
８７．  上記第２の残余のバイオマスは、実施形態７３に記載の組成物の少なくとも一部を含む、実施形態８１〜８６のいずれか１つに記載の方法。
８８．  上記第２の残余のバイオマスから実施形態７３に記載の組成物の少なくとも一部を単離することをさらに含む、実施形態８７に記載の方法。
８９．  上記単離された第２の液相から上記１つ以上の第２の糖を回収する前に、上記第２の液相から上記組成物の一部を単離することをさらに含む、実施形態８８に記載の方法。
９０．  上記単離された第２の液相から上記１つ以上の第２の糖を回収した後に、上記第２の固相から上記組成物の一部を単離することをさらに含む、実施形態８８に記載の方法。
９１．  上記単離された第２の液相から上記１つ以上の第２の糖を回収することと実質的に同時に、上記第２の固相から上記組成物の一部を単離することをさらに含む、実施形態８８に記載の方法。
９２．  上記バイオマスは、セルロース及びヘミセルロースを含み、上記バイオマスを、
ａ）上記ヘミセルロースよりも大きな範囲で上記セルロースを加水分解する、または、
ｂ）上記セルロースよりも大きな範囲で上記ヘミセルロースを加水分解する、
ことに適している温度及び圧力で上記ポリマーと混合する、実施形態７１〜９１のいずれか１つに記載の方法。
９３．  上記１つ以上の糖は、１つ以上の単糖、１つ以上のオリゴ糖、またはそれらの組み合わせから選択される、実施形態７１〜９２のいずれか１つに記載の方法。
９４．  上記１つ以上の第２の糖は、１つ以上の単糖、１つ以上のオリゴ糖、またはそれらの組み合わせから選択される、実施形態８１〜９３のいずれか１つに記載の方法。
９５．  上記１つ以上の単糖は、１つ以上のＣ４〜Ｃ６の単糖を含む、実施形態９３または９４に記載の方法。
９６．  上記単糖は、グルコース、ガラクトース、フルクトース、キシロース、及びアラビノースから選択される、実施形態９５に記載の方法。
９７．  上記バイオマスを上記ポリマーと混合する前に上記バイオマスを前処理することをさらに含む、実施形態７１〜９６のいずれか１つに記載の方法。
９８．  上記第２のバイオマスを上記残余のバイオマスの混合物と混合する前に上記第２のバイオマスを前処理することをさらに含む、実施形態８１に記載の方法。
９９．  上記バイオマスの前処理は、洗浄、溶媒抽出、溶媒膨潤、粉砕、ミリング、蒸気前処理、爆発性の蒸気前処理、希酸前処理、熱水前処理、アルカリ前処理、石灰前処理、湿式酸化、湿式爆発、アンモニア繊維爆発、有機溶媒前処理、生物学的前処理、アンモニアパーコレーション、超音波、エレクトロポレーション、マイクロ波、超臨界ＣＯ２、超臨界Ｈ２Ｏ、オゾン、及びγ線照射、またはそれらの組み合わせから選択される、実施形態９７または９８に記載の方法。
１００．  ａ）バイオマスを供給すること；
ｂ）上記バイオマスを部分的に分解するのに十分な期間、上記バイオマスを実施形態１〜５７のいずれか１つに記載のポリマーと混合すること；及び、
ｃ）１つ以上の糖を生成するための加水分解の前に、部分的に分解されている上記バイオマスを前処理すること；
を含む、１つ以上の糖を生成するために上記バイオマスの加水分解の前にバイオマスを前処理する方法。
１０１．  上記バイオマス及び上記ポリマーを、溶媒と混合することをさらに含む、実施形態１００に記載の方法。
１０２．  上記溶媒は水を含む、実施形態１０１に記載の方法。
１０３．  上記バイオマスは、セルロース、ヘミセルロース、またはそれらの組み合わせを含む、実施形態１００または１０１に記載の方法。
１０４．  上記部分的に分解されているバイオマスの前処理は、洗浄、溶媒抽出、溶媒膨潤、粉砕、ミリング、蒸気前処理、爆発性の蒸気前処理、希酸前処理、熱水前処理、アルカリ前処理、石灰前処理、湿式酸化、湿式爆発、アンモニア繊維爆発、有機溶媒前処理、生物学的前処理、アンモニアパーコレーション、超音波、エレクトロポレーション、マイクロ波、超臨界ＣＯ２、超臨界Ｈ２Ｏ、オゾン、及びγ線照射、またはそれらの組み合わせから選択される、実施形態１００〜１０３のいずれか１つに記載の方法。
１０５．  ａ）実施形態１００〜１０４のいずれか１つに記載の方法で前処理されたバイオマスを供給すること；及び、
ｂ）上記前処理されたバイオマスを加水分解して、１つ以上の糖を生成すること；
を含む、１つ以上の糖を生成するための前処理されたバイオマスを加水分解する方法。
１０６．  上記前処理されたバイオマスは、化学的に加水分解されているか、または酵素的に加水分解されている、実施形態１０５に記載の方法。
１０７．  上記１つ以上の糖は、グルコース、ガラクトース、フルクトース、キシロース及びアラビノースから選択される、実施形態１０５または１０６に記載の方法。
１０８．  ａ）出発ポリマーを供給すること；
ｂ）出発ポリマーと、窒素含有化合物またはリン含有化合物とを混合して、少なくとも１つのカチオン基を有しているイオン性ポリマーを生成すること；
ｃ）上記イオン性ポリマーを効果的な酸性化剤と混合し、中間ポリマーを生成すること；及び、
ｄ）上記中間ポリマーを、効果的な量の１つ以上のイオン性塩と混合し、実施形態１〜５７のいずれか１つに記載のポリマーを生成すること；を含み、
上記ステップａ）、ｂ）、ｃ）及びｄ）は、ａ）、ｂ）、ｃ）及びｄ）の順；またはａ）、ｃ）、ｄ）及びｂ）の順；またはａ）、ｃ）、ｂ）及びｄ）の順で行われる、実施形態１〜５７のいずれか１つに記載のポリマーを調製する方法。
１０９．  上記出発ポリマーは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリウレタン、またはそれらの組み合わせから選択される、実施形態１０８に記載の方法。
１１０．  上記出発ポリマーは、ポリスチレンである、実施形態１０９に記載の方法。
１１１．  上記出発ポリマーは、ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルハライド−コ−ジビニルベンゼン）である、実施形態１１０に記載の方法。
１１２．  上記出発ポリマーは、ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）である、実施形態１１１に記載の方法。
１１３．  上記窒素含有化合物は、ピロリウム化合物、イミダゾリウム化合物、ピラゾリウム化合物、オキサゾリウム化合物、チアゾリウム化合物、ピリジニウム化合物、ピリミジニウム化合物、ピラジニウム化合物、ピラジジミウム化合物、チアジニウム化合物、モルホリニウム化合物、ピペリジニウム化合物（piperidinium compound）、ピペリジニウム化合物（piperizinium compound）、及びピロリジニウム化合物から選択される、実施形態１０８〜１１２のいずれか１つに記載の方法。
１１４．  上記リン含有化合物は、トリフェニルホスホニウム化合物、トリメチルホスホニウム化合物、トリエチルホスホニウム化合物、トリプロピルホスホニウム化合物、トリブチルホスホニウム化合物、トリクロロホスホニウム化合物、及びトリフルオロホスホニウム化合物から選択される、実施形態１０８〜１１３のいずれか１つに記載の方法。
１１５．  上記ブレンステッド−ローリー酸は、硫酸、リン酸、塩酸、酢酸及びボロン酸から選択される、実施形態１０８〜１１４のいずれか１つに記載の方法。
１１６．  上記イオン性塩は、塩化リチウム、臭化リチウム、硝酸リチウム、硫酸リチウム、リン酸リチウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、硫酸ナトリウム、ナトリウム水酸化物、リン酸ナトリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、硝酸カリウム、硫酸カリウム、リン酸カリウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、リン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、塩化ジメチルイミダゾリウム、塩化メチルブチルイミダゾリウム、塩化メチルモルホリニウム、塩化亜鉛（ＩＩ）、臭化亜鉛（ＩＩ）、塩化マグネシウム（ＩＩ）、及び塩化カルシウム（ＩＩ）から選択される、実施形態１０８〜１１５のいずれか１つに記載の方法。
１１７．  上記ポリマーは、
ａ）セルロース系材料における水素結合の少なくとも１つの破壊；
ｂ）セルロース系材料の結晶性ドメインへの上記ポリマーのインターカレーション；及び、
ｃ）セルロース系材料におけるグリコシド結合の少なくとも１つの切断；
から選択される１つ以上の触媒特性を有している、実施形態１０８〜１１６のいずれか１つに記載の方法。
１１８．  連結されて重合体骨格を形成する酸性モノマーとイオン性モノマーとを含み、複数の酸性モノマーが、少なくとも１つの酸型のブレンステッド−ローリー酸、及び、少なくとも１つの結合したカチオン部分を有している少なくとも１つの共役塩基型のブレンステッド−ローリー酸を独立して含み、少なくとも１つのイオン性モノマーが、少なくとも１つのカチオン基を含む、ポリマー。
【０４２０】
〔実施例〕
ポリマー材料の調製
他に示唆されている場合を除き、市販試薬はSigma-Aldrich, St. Louis, MO, USAから得ることができ、Perrin及びArmarego. See Perrin, D. D. & Armarego, W. L. F., Purification of Laboratory Chemicals, 3rd ed.; Pergamon Press, Oxford, 1988のガイドラインに従って用いる前に、精製した。化学反応において用いるための窒素ガスは、非常に純粋な等級のものであり、五酸化リンを含んでいる乾燥管を通すことによって乾燥した。他の示唆がない限り、全ての非水系試薬を、注射器またはシュレンク管を介して不活性雰囲気下で移した。有機溶液を、Ｂｕｃｈｉのロータリーエバポレーターにおいて減圧下で濃縮した。必要であれば、反応物または生成物のクロマトグラフ的精製を、Still et al.,  See Still et al., J. Org. Chem., 43: 2923 (1978) に述べられている方法に従い、６０メッシュシリカゲルにおいて強制流動クロマトグラフィーを用いて行った。薄膜クロマトグラフィーを、シリカコートされたガラス板を用いて行った。必要とされる緩やかな加熱を用いて、セリウムモリブデン酸（すなわちHanessian）染色またはＫＭｎＯ４染色のどちらかを用い、現れたクロマトグラムの視覚化を行った。セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）結晶を用いて、水平全反射測定（ＡＴＲ）アタッチメントを装備したPerkin-Elmer 1600 instrumentにおいて、固体試料のフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光分析法を行った。
【０４２１】
［実施例１：ポリ［スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
２５０．０ｍＬの脱イオンＨ２Ｏ中に１．０８ｇのポリ（ビニルアルコール）の０ｏＣの撹拌溶液を含んでいる５００ｍＬの丸底フラスコ（ＲＢＦ）に、５０．０４ｇ（３２７．９ｍｍｏｌ）のビニルベンジルクロライド（３−及び４−異性体の混合物）、１０．１３ｇ（９７．３ｍｍｏｌ）のスチレン、１．０８ｇ（８．３０６ｍｍｏｌ）のジビニルベンゼン（ＤＶＢ、３−及び４−異性体の混合物）、及びベンゼン／テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）１：１（容量で）の混合物１５０ｍＬ中に、１．５０７ｇ（９．２ｍｍｏｌ）のアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を含んでいる、０ｏＣの溶液を、徐々に添加した。混合物を均質にするために、０℃で２時間撹拌した後、反応フラスコを油浴に移し、７５℃まで反応温度を上昇させ、２８時間、混合物を激しく攪拌した。その結果得られたポリマービーズを、フリットガラスファンネルを用いて真空濾過し、ポリマー生成物を回収した。上記ビーズを、水、ＴＨＦ、及びＭｅＯＨ中の２０％（容量で）エタノールを用いて繰り返し洗浄し、減圧下５０℃において一晩乾燥し、５９．８４ｇのポリマーを得た。１００、２００、及び４００のメッシュに分けられたふるいを用いて、ポリマービーズをサイズによって選別した。
【０４２２】
［実施例２：ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（Ｃｌ−密度＝〜４．０ｍｍｏｌ／ｇ、５０ｇ、２００ｍｍｏｌ）を、機械撹拌器、乾燥窒素ライン、及びパージバルブを装備した５００ｍＬ三つ口フラスコ（ＴＮＦ）に入れた。乾燥ジメチルホルムアミド（１８５ｍｌ）を、フラスコに添加し（窒素下でカニューレを介して）、攪拌してポリマー樹脂の粘性スラリーを生成した。そして１−メチルイミダゾール（３６．５ｇ、４４５ｍｍｏｌ）を添加し、８時間、９５℃において攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下でフリットガラスファンネルを用いて濾過し、脱イオン水及びエタノールを用いて順次洗浄し、最終的に風乾した。
【０４２３】
乾燥ポリマー樹脂（ｍｍｏｌ／ｇ）のグラム当たり官能基のミリモルにおいて表される、ポリマー材料の化学的機能化を、イオン交換滴定法によって測定した。カチオン交換可能な酸性プロトンの測定のために、乾燥質量が既知のポリマー樹脂を飽和塩化ナトリウムの水溶液に添加し、フェノールフタレインの終点まで標準的な水酸化ナトリウム溶液に対して滴定した。アニオン交換可能なイオン性塩化物含有量の測定のために、乾燥質量が既知のポリマー樹脂を飽和塩化ナトリウムの水溶液に添加し、炭酸ナトリウムによって中和した。その結果得られた混合物を、クロム酸カリウムの終点まで硝酸銀の標準液に対して滴定した。交換可能なアニオンが塩化物ではなかったポリマー材料のために、上記ポリマーを、始めに塩酸水溶液中において材料を攪拌し、続いて流出液が中性（ｐＨ紙によって測定される）となるまで水を用いて繰り返し洗浄する処理を行った。メチルイミダゾリウムクロライド基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化を、重量測定を介して２．６０ｍｍｏｌ／ｇ、及び滴定法を介して２．６１ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４２４】
［実施例３：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  重硫酸（bisulfate）−コ−ジビニルベンゼンの調製］
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］（６３ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに入れた。低温濃縮した硫酸（＞９８％ｗ／ｗ、Ｈ２ＳＯ４、３００ｍＬ）を、攪拌下で徐々にフラスコに添加し、暗赤色の樹脂スラリーを生成した。スラリーを、４時間、８５℃において攪拌した。室温まで冷却した後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化樹脂ビーズを、最終的にエタノールによって洗浄し風乾した。スルホン酸基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、１．６０ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４２５】
［実施例４：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼンの調製］
フリットガラスファンネルに含まれているポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン］（実施例３の試料）を、０．１ＭのＨＣｌ溶液を用いて繰り返し洗浄し、ＨＳＯ４−のＣｌ−との完全な交換を確実にした。そして樹脂を、流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。最終的に樹脂を風乾した。
【０４２６】
［実施例５：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  エステル−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
酢酸水溶液の溶液１０％におけるポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン］（実施例３の試料）の懸濁液を、６０℃において２時間、攪拌し、ＨＳＯ４−のＡｃＯ−との完全な交換を確実にした。そして樹脂を、フリットガラスファンネルを用いて濾過し、流出液が中性となるまで、脱イオン水を用いて複数回洗浄した。最終的に樹脂を風乾した。
【０４２７】
［実施例６：ポリ［スチレン−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（Ｃｌ−密度＝〜４．０ｍｍｏｌ／ｇ、１０ｇ、４０ｍｍｏｌ）を、機械撹拌器、乾燥窒素ライン、及びパージバルブを装備した２５０ｍＬ三つ口フラスコ（ＴＮＦ）に入れた。乾燥ジメチルホルムアミド（８０ｍｌ）を、フラスコに添加し（窒素下でカニューレを介して）、攪拌して粘性樹脂スラリーを生成した。そして１−エチルイミダゾール（４．３ｇ，４４．８ｍｍｏｌ）を樹脂スラリーに添加し、９５℃において８時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下でフリットガラスファンネルを用いて濾過し、脱イオン水及びエタノールを用いて順次洗浄し、最終的に風乾した。エチルイミダゾールクロライド基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、実施例１の処置の後、滴定法によって決定したときに、１．８０ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４２８】
［実施例７：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ［スチレン−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］（５ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。低温濃縮した硫酸（＞９８％ｗ／ｗ、Ｈ２ＳＯ４、４５ｍＬ）を、攪拌下で徐々にフラスコに添加し、暗赤色の樹脂スラリーを生成した。スラリーを、９５〜１００℃において６時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化樹脂ビーズを、最終的にエタノールによって洗浄し風乾した。スルホン酸基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、１．９７ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４２９】
［実施例８：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
フリットガラスファンネルに含まれているポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−３−エチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン］樹脂ビーズ（実施例７の試料）を、０．１ＭのＨＣｌ溶液によって複数回洗浄し、ＨＳＯ４−のＣｌ−との完全な交換を確実にした。そして上記樹脂を、流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。最終的に上記樹脂を風乾した。
【０４３０】
［実施例９：ポリ［スチレン−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（Ｃｌ−密度＝〜４．０ｍｍｏｌ／ｇ、１０ｇ、４０ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。クロロホルム（５０ｍｌ）をフラスコに添加し、樹脂のスラリーを生成した。そしてイミダゾール（２．８ｇ、４１．１３ｍｍｏｌ）を樹脂スラリーに添加し、４０℃において１８時間攪拌した。反応が完了した後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、脱イオン水及びエタノールを用いて順次洗浄し、最終的に風乾した。イミダゾリウムクロライド基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、２．７ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４３１】
［実施例１０：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ［スチレン−コ−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］（５ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。低温濃縮した硫酸（＞９８％ｗ／ｗ、Ｈ２ＳＯ４、８０ｍＬ）を、攪拌下で徐々にフラスコに添加し、暗赤色の樹脂スラリーを生成した。スラリーを、９５℃において８時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化樹脂ビーズを、最終的にエタノールによって洗浄し風乾した。スルホン酸基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、１．２６ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４３２】
［実施例１１：ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンズイミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（Ｃｌ−密度＝〜４．０ｍｍｏｌ／ｇ、４ｇ、１６ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。乾燥ジメチルホルムアミド（５０ｍｌ）を、フラスコに添加し（窒素下でカニューレを介して）、攪拌してポリマー樹脂の粘性スラリーを生成した。そして１−メチルベンズイミダゾール（３．２ｇ、２４．２ｍｍｏｌ）を樹脂スラリーに添加し、その結果得られた反応混合物を、９５℃において１８時間攪拌した。冷却後、反応混合物を真空下でフリットガラスファンネルを用いて濾過し、脱イオン水及びエタノールを用いて順次洗浄し、最終的に風乾した。メチルベンズイミダゾリウムクロライド基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、１．６３ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４３３】
［実施例１２：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンズイミダゾール−１−イウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−ベンズイミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］（５．５ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。低温濃縮した硫酸（＞９８％ｗ／ｗ、Ｈ２ＳＯ４、４２ｍＬ）及び発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、８ｍＬ）を、攪拌下で徐々にフラスコに添加し、暗赤色の樹脂スラリーを生成した。上記スラリーを、８５℃において４時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化樹脂ビーズを、最終的にエタノールによって洗浄し風乾した。スルホン酸基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、１．５３ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４３４】
［実施例１３：ポリ［スチレン−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（Ｃｌ−密度＝〜４．０ｍｍｏｌ／ｇ、５ｇ、２０ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。乾燥ジメチルホルムアミド（４５ｍｌ）を、攪拌している間フラスコへ添加し（カニューレを介して窒素下で）、その結果ポリマー樹脂の均一な粘性スラリーを得た。そしてピリジン（３ｍＬ、３７．１７ｍｍｏｌ）を樹脂スラリーに添加し、８５〜９０ｏＣにおいて１８時間攪拌した。冷却後、反応混合物を真空下でフリットガラスファンネルを用いて濾過し、脱イオン水及びエタノールを用いて順次洗浄し、最終的に風乾した。ピリジニウムクロライド基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、３．７９ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４３５】
［実施例１４：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ［スチレン−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］（４ｇ）樹脂ビーズを、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。低温濃縮した硫酸（＞９８％ｗ／ｗ、Ｈ２ＳＯ４、４５ｍＬ）を、攪拌下で徐々にフラスコに添加し、暗赤色の樹脂スラリーを生成した。スラリーを、９５℃〜１００℃において５時間連続して攪拌した。反応の完了後、冷却した反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。上記樹脂ビーズを、最終的にエタノールによって洗浄し風乾した。スルホン酸基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、０．６４ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４３６】
［実施例１５：ポリ［スチレン−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウムクロライド−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（Ｃｌ−密度＝〜４．０ｍｍｏｌ／ｇ、１０ｇ、４０ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。乾燥ジメチルホルムアミド（８０ｍｌ）を、フラスコに添加し（窒素下でカニューレを介して）、攪拌してポリマー樹脂の粘性スラリーを生成した。そしてピリジン（１．６ｍＬ、１９．８２ｍｍｏｌ）及び１−メチルイミダゾール（１．７ｍＬ、２１．６２ｍｍｏｌ）を樹脂スラリーに添加し、その結果得られた反応混合物を９５℃において１８時間攪拌した。反応の完了後、反応混合物を冷却し、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、脱イオン水及びエタノールを用いて順次洗浄し、最終的に風乾した。ピリジニウムクロライド及び１−メチルイミダゾリウムクロライド基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、３．７９ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４３７】
［実施例１６：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウムクロライド−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ［スチレン−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウムクロライド−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］（５ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。低温濃縮した硫酸（＞９８％ｗ／ｗ、Ｈ２ＳＯ４、７５ｍＬ）及び発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、２ｍＬ）を、攪拌下で徐々にフラスコに添加し、その結果暗赤色の均一な樹脂スラリーを生成した。上記スラリーを、８５℃において４時間攪拌した。スラリーを、１２時間連続して撹拌しながら９５〜１００ｏＣにおいて加熱した。反応の完了後、冷却した反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化樹脂ビーズを、最終的にエタノールによって洗浄し風乾した。スルホン酸基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、１．１６ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４３８】
［実施例１７：ポリ［スチレン−コ−４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（Ｃｌ−密度＝〜４．０ｍｍｏｌ／ｇ、１０ｇ、４０ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。乾燥ジメチルホルムアミド（８５ｍｌ）を、フラスコに添加し（窒素下でカニューレを介して）、攪拌してポリマー樹脂の均一な粘性スラリーを生成した。そして１−メチルモルホリン（５．４ｍＬ、４９．１２ｍｍｏｌ）を樹脂スラリーに添加し、その結果得られた反応混合物を９５℃において１８時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて順次洗浄した。メチルモルホリニウムクロライド基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、３．３３ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４３９】
［実施例１８：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ［スチレン−コ−１，４−メチル−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−イウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］（８ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。低温濃縮した硫酸（＞９８％ｗ／ｗ、Ｈ２ＳＯ４、７５ｍＬ）を、攪拌下で徐々にフラスコに添加し、その結果暗赤色の均一な樹脂スラリーを生成した。上記スラリーを、９０℃において８時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化樹脂ビーズを、最終的にエタノールによって洗浄し風乾した。スルホン酸基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、１．１８ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４４０】
［実施例１９：［ポリスチレン−コ−トリフェニル−（４−ビニルベンジル）−ホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（Ｃｌ−密度＝〜４．０ｍｍｏｌ／ｇ、１０ｇ、４０ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。乾燥ジメチルホルムアミド（８０ｍｌ）を、フラスコに添加し（窒素下でカニューレを介して）、攪拌してポリマー樹脂の均一な粘性スラリーを得た。そしてトリフェニルホスフィン（１１．６ｇ、４４．２３ｍｍｏｌ）を樹脂スラリーに添加し、その結果得られた反応混合物を９５℃において１８時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて順次洗浄した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、脱イオン水及びエタノールを用いて順次洗浄し、最終的に風乾した。トリフェニルホスホニウムクロライド基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、２．０７ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４４１】
［実施例２０：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−トリフェニル−（４−ビニルベンジル）−ホスホニウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−トリフェニル−（４−ビニルベンジル）−ホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（７ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。低温濃縮した硫酸（＞９８％ｗ／ｗ、Ｈ２ＳＯ４、４０ｍＬ）及び発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、１５ｍＬ）を、攪拌下で徐々にフラスコに添加し、その結果暗赤色のスラリーを生成した。上記スラリーを、９５℃において８時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化樹脂ビーズを、最終的にエタノールを用いて洗浄し、風乾した。スルホン酸基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、２．１２ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４４２】
［実施例２１：ポリ［スチレン−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピペリジン−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（Ｃｌ−密度＝〜４．０ｍｍｏｌ／ｇ、１０ｇ、４０ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。乾燥ジメチルホルムアミド（５０ｍｌ）を、フラスコに添加し（窒素下でカニューレを介して）、攪拌してポリマー樹脂の均一な粘性スラリーを生成した。ピペリジン（４ｇ、４６．９８ｍｍｏｌ）を樹脂スラリーに添加し、その結果得られた反応混合物を９５℃において１６時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、脱イオン水及びエタノールを用いて順次洗浄し、最終的に風乾した。
【０４４３】
［実施例２２：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピペリジン−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ［スチレン−コ−１−（４−ビニルベンジル）−ピペリジン−コ−ジビニルベンゼン］（７ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。低温濃縮した硫酸（＞９８％ｗ／ｗ、Ｈ２ＳＯ４、４５ｍＬ）及び発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、１２ｍＬ）を、攪拌下で徐々にフラスコに添加し、その結果暗赤色のスラリーを生成した。上記スラリーを、９５℃において８時間攪拌した。反応の完了後、冷却した反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。樹脂ビーズを、最終的にエタノールによって洗浄し風乾した。スルホン酸基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、０．７２ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４４４】
［実施例２３：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−１−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−ピペリジン−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−４−（１−ピペリジノ）メチルスチレン−コ−ジビニルベンゼン）（４ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。乾燥ジメチルホルムアミド（５０ｍｌ）を、攪拌下でフラスコに添加し（窒素下でカニューレを介して）、均一な粘性スラリーを得た。そしてヨードメタン（１．２ｍｌ）及びヨウ化アンモニウム（１０ｍｇ）を、フラスコに加えた。反応混合物を、９５℃において２４時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、希釈ＨＣｌ溶液を用いて繰り返し洗浄し、Ｉ−のＣｌ−との完全な交換を確実にした。そして上記樹脂を、最終的に流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。最終的に上記樹脂を風乾した。
【０４４５】
［実施例２４：ポリ［スチレン−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（Ｃｌ−密度＝〜４．０ｍｍｏｌ／ｇ、１０ｇ、４０ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。乾燥ジメチルホルムアミド（５０ｍｌ）を、攪拌中にフラスコに添加し（窒素下でカニューレを介して）、その結果ポリマー樹脂の均一な粘性スラリーを得た。そしてモルホリン（４ｇ、４５．９２ｍｍｏｌ）を、樹脂スラリーに添加し、その結果得られた反応混合物を、１６時間連続して撹拌しながら９５℃において加熱した。反応の完了後、反応混合物を冷却し、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、脱イオン水及びエタノールを用いて順次洗浄し、最終的に風乾した。
【０４４６】
［実施例２５：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ［スチレン−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−コ−ジビニルベンゼン］（１０ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した２００ｍＬフラスコに入れた。低温濃縮した硫酸（＞９８％ｗ／ｗ、Ｈ２ＳＯ４、９０ｍＬ）及び発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、１０ｍＬ）を、攪拌中に徐々にフラスコに添加し、その結果暗赤色のスラリーを生成した。上記スラリーを、９５℃において８時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化樹脂ビーズを、最終的にエタノールを用いて洗浄し、風乾した。スルホン酸基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、０．３４ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４４７】
［実施例２６：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−コ−ジビニルベンゼン］（６ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。そしてメタノール（６０ｍＬ）、続いて過酸化水素（水中に３０％の溶液、８．５ｍＬ）をフラスコに入れた。上記反応混合物は、８時間連続して攪拌しながら還流した。冷却後、反応混合物を濾過し、脱イオン水及びエタノールを用いて順次洗浄し、最終的に風乾した。
【０４４８】
［実施例２７：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（Ｃｌ−密度＝〜４．０ｍｍｏｌ／ｇ、１０ｇ、４０ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。乾燥ジメチルホルムアミド（８０ｍｌ）を、攪拌中にフラスコに添加し（窒素下でカニューレを介して）、その結果ポリマー樹脂の均一な粘性スラリーを得た。そしてトリエチルアミン（５ｍＬ、４９．４１ｍｍｏｌ）を、樹脂スラリーに添加し、その結果得られた反応混合物を、９５℃において１８時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、脱イオン水及びエタノールを用いて順次洗浄し、最終的に風乾した。トリエチルアンモニウムクロライド基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、２．６１ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４４９】
［実施例２８：［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−トリエチル−（４−ビニルベンジル）−アンモニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ［スチレン−コ−トリエチル−（４−ビニルベンジル）−アンモニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］（６ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。低温濃縮した硫酸（＞９８％ｗ／ｗ、Ｈ２ＳＯ４、６０ｍＬ）を、攪拌中に徐々にフラスコに添加し、その結果暗赤色の均一樹脂スラリーを生成した。上記スラリーを、９５℃〜１００℃において８時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化樹脂ビーズを、最終的にエタノールを用いて洗浄し、風乾した。スルホン酸基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、０．３１ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４５０】
［実施例２９：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（６ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、２５ｍＬ）を、攪拌中に徐々にフラスコに添加し、その結果暗赤色のスラリーを生成した。上記スラリーを、９０℃において５時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化樹脂ビーズを、最終的にエタノールを用いて洗浄し、風乾した。スルホン酸基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、０．３４ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４５１】
［実施例３０：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン］（５ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。乾燥ジメチルホルムアミド（２０ｍｌ）を、攪拌中に徐々にフラスコに添加し（窒素下でカニューレを介して）、ポリマー樹脂の均一な粘性スラリーを得た。１−メチルイミダゾール（３ｍＬ、４９．４１ｍｍｏｌ）を、樹脂スラリーに添加し、反応混合物を９５℃において１８時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。樹脂ビーズを、最終的にエタノールを用いて洗浄し、風乾した。スルホン酸基及びメチルイミダゾリウムクロライド基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、それぞれ０．２３ｍｍｏｌ／ｇ及び２．６３ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４５２】
［実施例３１：ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−４−ボロニル−１−（４−ビニルベンジル）−ピリジニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（Ｃｌ−密度＝〜４．０ｍｍｏｌ／ｇ、１０ｇ、４０ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。乾燥ジメチルホルムアミド（８０ｍｌ）を、攪拌中にフラスコに添加し（窒素下でカニューレを介して）、その結果ポリマー樹脂の均一な粘性スラリーを得た。そして４−ピリジル−ボロン酸（１．８ｇ、１４．６ｍｍｏｌ）を、樹脂スラリーに添加し、その結果得られた反応混合物を、２日間、９５℃において攪拌した。そして１−メチルイミダゾール（３ｍＬ、４９．４１ｍｍｏｌ）を、反応混合物に添加し、１日間、９５℃において攪拌した。室温まで冷却した後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、脱イオン水及びエタノールを用いて順次洗浄し、最終的に風乾した。ボロン酸基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、それぞれ０．２８ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４５３】
［実施例３２：ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−１−（４−ビニルフェニル）メチルホスホン酸−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］（Ｃｌ−密度＝〜２．７３ｍｍｏｌ／ｇ、５ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。亜リン酸トリエチル（７０ｍｌ）を、フラスコに添加し、その結果生じた懸濁液を２日間、１２０℃において攪拌した。反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして樹脂ビーズを脱イオン水及びエタノールを用いて繰り返し洗浄した。これらの樹脂ビーズを、濃縮したＨＣｌ（８０ｍｌ）中において懸濁させ、２４時間連続して撹拌しながら１１５℃で還流した。室温まで冷却した後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。樹脂ビーズを、最終的にエタノールを用いて洗浄し、風乾した。ホスホン酸基及びメチルイミダゾリウムクロライド基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、それぞれ０．１１ｍｍｏｌ／ｇ及び２．８１ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４５４】
［実施例３３：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ビニル−２−ピリジン−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ビニル−２−ピリジン−コ−ジビニルベンゼン）（５ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。低温濃縮した硫酸（＞９８％ｗ／ｗ、Ｈ２ＳＯ４、８０ｍＬ）を、攪拌中に徐々にフラスコに添加し、その結果暗赤色のスラリーを生成した。上記スラリーを、９５℃において８時間攪拌した。室温まで冷却した後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化ビーズを、最終的にエタノールを用いて洗浄し、風乾した。スルホン酸基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、それぞれ３．４９ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４５５】
［実施例３４：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−１−メチル−２−ビニル−ピリジニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ビニル−２−ピリジン−コ−ジビニルベンゼン］（４ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。乾燥ジメチルホルムアミド（８０ｍｌ）を、攪拌中にフラスコに添加し（窒素下でカニューレを介して）、その結果粘性スラリーを得た。ヨードメタン（１．９ｍｌ）を徐々にフラスコに添加し、続いてヨウ化アンモニウム（１０ｍｇ）を添加した。反応混合物を、９５℃において２４時間攪拌した。室温まで冷却した後、冷却した反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、希釈ＨＣｌ溶液を用いて繰り返し洗浄し、Ｉ−のＣｌ−との完全な交換を確実にした。そして樹脂ビーズを、流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで脱イオン水を用いて最終的に洗浄し、そして風乾した。
【０４５６】
［実施例３５：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルベンゼンスルホン酸−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ［スチレン−コ−４−（４−ビニルベンジル）−モルホリン−４−オキシド−コ−ジビニルベンゼン］（３ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。低温濃縮した硫酸（＞９８％ｗ／ｗ、Ｈ２ＳＯ４、４５ｍＬ）を、攪拌中に徐々にフラスコに添加し、その結果暗赤色のスラリーを生成した。上記スラリーを、９５℃において８時間攪拌した。室温まで冷却した後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化ビーズを、最終的にエタノールを用いて洗浄し、風乾した。
【０４５７】
［実施例３６：ポリ［スチレン−コ−４−ビニルフェニルホスホン酸−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］（Ｃｌ−密度＝〜２．７３ｍｍｏｌ／ｇ、５ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。亜リン酸ジエチル（３０ｍｌ）及びｔ−ブチルペルオキシド（３．２ｍｌ）を、フラスコに添加し、その結果生じた懸濁液を２日間、１２０℃において攪拌した。反応混合物を、フリットガラスファンネルを用いて濾過し、樹脂ビーズを脱イオン水及びエタノールを用いて繰り返し洗浄した。これらの樹脂ビーズを、濃縮したＨＣｌ（８０ｍｌ）中において懸濁させ、２日間連続して撹拌しながら１１５℃で還流した。室温まで冷却した後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。樹脂ビーズを、エタノールを用いて最終的に洗浄し、風乾した。芳香族ホスホン酸基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、０．１５ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４５８】
［実施例３７：ポリ［スチレン−コ−３−カルボキシメチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（Ｃｌ−密度＝〜４．０ｍｍｏｌ／ｇ、１０ｇ、４０ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。ジメチルホルムアミド（５０ｍｌ）をフラスコに添加し撹拌し、樹脂スラリーを生成した。そしてイミダゾール（２．８ｇ、４１．１３ｍｍｏｌ）を樹脂スラリーに添加し、８時間、８０℃において攪拌した。そして反応混合物を４０℃まで冷却し、ｔ−ブトキシド（１．８ｇ）を反応混合物に添加し、１時間攪拌した。そしてブロモメチル酢酸（４ｍｌ）を添加し、反応混合物を８０℃において６時間攪拌した。室温まで冷却した後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。洗浄樹脂ビーズを、エタノール性水酸化ナトリウム溶液に懸濁させ、一晩還流した。樹脂ビーズを濾過し、引き続いて脱イオン水及びエタノールを用いて複数回洗浄し、最終的に風乾した。カルボン酸基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、０．０９ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４５９】
［実施例３８：ポリ［スチレン−コ−５−（４−ビニルベンジルアミノ）−イソフタル酸−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（Ｃｌ−密度＝〜４．０ｍｍｏｌ／ｇ、１０ｇ、４０ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。乾燥ジメチルホルムアミド（８０ｍｌ）を、攪拌中にフラスコに添加し（窒素下でカニューレを介して）、その結果樹脂ポリマーの均一な粘性スラリーを得た。そしてジメチルアミノイソフタル酸塩（３．０ｇ、１４．３ｍｍｏｌ）を樹脂スラリーに添加し、その結果得られた反応混合物を９５℃において１６時間攪拌した。そして１−メチルイミダゾール（２．３ｍＬ、２８．４ｍｍｏｌ）を反応混合物に添加し、１日間、９５℃においてさらに攪拌した。室温まで冷却した後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、脱イオン水及びエタノールを用いて順次洗浄した。洗浄樹脂ビーズを、エタノール性水酸化ナトリウム溶液に懸濁させ、一晩還流した。樹脂ビーズを濾過し、引き続いて脱イオン水及びエタノールを用いて複数回洗浄し、最終的に風乾した。カルボン酸基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、０．１６ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４６０】
［実施例３９：ポリ［スチレン−コ−（４−ビニルベンジルアミノ）−酢酸−コ−３−メチル−１−（４−ビニルベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（Ｃｌ−密度＝〜４．０ｍｍｏｌ／ｇ、１０ｇ、４０ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。乾燥ジメチルホルムアミド（８０ｍｌ）を、攪拌中にフラスコに添加し（窒素下でカニューレを介して）、その結果樹脂ポリマーの均一な粘性スラリーを得た。そしてグリシン（１．２ｇ、１５．９ｍｍｏｌ）を樹脂スラリーに添加し、その結果得られた反応混合物を２日間、９５℃において攪拌した。そして１−メチルイミダゾール（２．３ｍＬ、２８．４ｍｍｏｌ）を反応混合物に添加し、９５℃において１２時間さらに攪拌した。室温まで冷却した後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、脱イオン水及びエタノールを用いて順次洗浄し、最終的に風乾した。カルボン酸基を用いたポリマーの化学的機能化は、実施例２の処置の後、滴定法によって決定したときに、０．０５ｍｍｏｌ／ｇになるように決定した。
【０４６１】
［実施例４０：ポリ［スチレン−コ−（１−ビニル−１Ｈ−イミダゾール）−コ−ジビニルベンゼン］の調製］
０ｏＣにおいて２５０．０ｍＬの脱イオンＨ２Ｏ中に１．００ｇのポリ（ビニルアルコール）の撹拌溶液を含んでいる５００ｍＬの丸底フラスコ（ＲＢＦ）に、０ｏＣにおいて、３５ｇ（３７１ｍｍｏｌ）の１−ビニルイミダゾール、１０ｇ（９６ｍｍｏｌ）のスチレン、１ｇ（７．７ｍｍｏｌ）のジビニルベンゼン（ＤＶＢ）及びベンゼン／テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）の１：１（容量で）の１５０ｍＬの混合物における１．５ｇ（９．１ｍｍｏｌ）のアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を含んでいる溶液を徐々に添加した。０℃において、混合物を均質にするために２時間撹拌した後、反応フラスコを油浴に移し７５℃まで反応温度を増加させ、２４時間、混合物を激しく攪拌した。その結果得られたポリマーを、フリットガラスファンネルを用いて真空濾過し、水中において２０％（容量で）のメタノール、ＴＨＦ、及びＭｅＯＨを用いて繰り返し洗浄し、そして減圧下５０℃において一晩乾燥した。
【０４６２】
［実施例４１：ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾールクロライド−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロライド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
１−メチルイミダゾール（４．６１ｇ、５６．２ｍｍｏｌ）、４−メチルモルホリン（５．６５ｇ、５６．２ｍｍｏｌ）、及びトリフェニルホスフィン（１４．６５、５５．９ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに入れた。アセトン（１００ｍｌ）をフラスコに添加し、混合物を１０分間、５０℃において攪拌した。ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（１％ＤＶＢ、Ｃｌ−密度＝４．１８ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂、４０．２２ｇ、１６８ｍｍｏｌ）を、均一なポリマー懸濁液を得るまで攪拌しながらフラスコに入れた。その結果得られた反応混合物を、２４時間還流した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、アセトン及びエチルエステルを用いて順次洗浄し、７０℃で一晩乾燥した。クロライド基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、滴定法を介して２．６１ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４６３】
［実施例４２：スルホン化ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾール  重硫酸−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウム  重硫酸−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾールクロライド−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロライド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（３５．０２ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに入れた。発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、１７５ｍＬ）を、攪拌下で徐々にフラスコに添加し、その結果暗赤樹脂懸濁液を生成した。混合物を、９０℃において一晩攪拌した。室温まで冷却した後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化ポリマー樹脂を、５６％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤ポリマーとなるまで風乾した。スルホン酸基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、３．６５ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４６４】
［実施例４３：ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾールクロライド−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロライド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
１−メチルイミダゾール（７．０２ｇ、８５．５ｍｍｏｌ）、４−メチルモルホリン（４．３７ｇ、４３．２ｍｍｏｌ）及びトリフェニルホスフィン（１１．０９、４２．３ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに入れた。アセトン（１００ｍｌ）をフラスコに添加し、混合物を１０分間、５０℃において攪拌した。ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（１％ＤＶＢ、Ｃｌ−密度＝４．１８ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂、４０．３８ｇ、１６９ｍｍｏｌ）を、均一な懸濁液を得るまで攪拌しながらフラスコに入れた。その結果得られた反応混合物を、１８時間還流した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、アセトン及びエチルエステルを用いて順次洗浄し、７０℃で一晩乾燥した。クロライド基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、滴定法を介して２．３６ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４６５】
［実施例４４：スルホン化ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾール  重硫酸−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウム  重硫酸−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾールクロライド−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロライド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（３５．１２ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに入れた。発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、１７５ｍＬ）を、徐々にフラスコに添加し、攪拌して暗赤樹脂スラリーを生成した。スラリーを、９０℃において一晩攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化ビーズを、最終的に風乾した。スルホン酸基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、４．３８ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４６６】
［実施例４５：ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロライド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
４−メチルモルホリン（８．６５ｇ、８５．５ｍｍｏｌ）及びトリフェニルホスフィン（２２．４１、８５．３ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに入れた。アセトン（１００ｍｌ）をフラスコに添加し、混合物を１０分間、５０℃において攪拌した。ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（１％ＤＶＢ、Ｃｌ−密度＝４．１８ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂、４０．１２ｇ、１６７ｍｍｏｌ）を、均一な懸濁液を得るまで攪拌しながらフラスコに入れた。その結果得られた反応混合物を、２４時間還流した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、アセトン及びエチルエステルを用いて順次洗浄し、７０℃で一晩乾燥した。クロライド基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、滴定法を介して２．２２ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４６７】
［実施例４６：スルホン化ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウム  重硫酸−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾールクロライド−コ−ビニルベンジルメチルモルホリニウムクロライド−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（３５．０８ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに入れた。発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、１７５ｍＬ）を、徐々にフラスコに添加し、攪拌して暗赤樹脂スラリーを生成した。スラリーを、９０℃において一晩攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化ビーズを、最終水分含有量５２％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤樹脂となるまで風乾した。スルホン酸基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、４．２４ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４６８】
［実施例４７：フェノール−ホルムアルデヒド樹脂の調製］
フェノール（１２．８７ｇ、１３６．８ｍｍｏｌ）を、撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬ丸底フラスコ（ＲＢＦ）に入れた。脱イオン水（１０ｇ）を、フラスコに入れた。３７％ホルマリン溶液（９．２４ｇ、１１０ｍｍｏｌ）及びシュウ酸（７５ｍｇ）を添加した。その結果得られた反応混合物を、３０分間還流した。そして追加のシュウ酸（７５ｍｇ）を添加し、還流をもう１時間続けた。固体樹脂のかたまりが生成され、それを乳鉢及び乳棒を用いて粗粉末まで粗粉砕した。樹脂を、水及びメタノールを用いて繰り返し洗浄し、そして７０℃で一晩乾燥した。
【０４６９】
［実施例４８：クロロメチル化フェノール−ホルムアルデヒド樹脂の調製］
フェノール−ホルムアルデヒド樹脂（５．２３ｇ、４４ｍｍｏｌ）を、撹拌棒、冷却器及び窒素ラインを装備した１００ｍＬ三つ口丸底フラスコ（ＲＢＦ）に入れた。そして、無水ジクロロエタン（ＤＣＥ、２０ｍｌ）をフラスコに入れた。ＤＣＥ中の氷冷冷却された樹脂懸濁液、塩化亜鉛（６．８３ｇ、５０ｍｍｏｌ）を添加した。そして反応中に、クロロメチルメチルエーテル（４．０ｍｌ、５１ｍｍｏｌ）を滴下した。混合物を、室温まで加熱し、５０℃において６時間攪拌した。製品樹脂を、真空濾過及び水、アセトン並びにジクロロメタンを用いた順次洗浄によって回収した。洗浄した樹脂を、４０ｏＣで一晩乾燥した。
【０４７０】
［実施例４９：トリフェニルホスフィン機能化フェノール−ホルムアルデヒド樹脂の調製］
トリフェニルホスフィン（１０．１２、３８．６１ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。アセトン（３０ｍｌ）をフラスコに添加し、混合物を１０分間、５０℃において攪拌した。クロロメチル化フェノール−ホルムアルデヒド樹脂（４．６１ｇ、３８．０３ｍｍｏｌ）を、攪拌しながらフラスコに入れた。その結果得られた反応混合物を、２４時間還流した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、アセトン及びエチルエステルを用いて順次洗浄し、７０℃で一晩乾燥した。
【０４７１】
［実施例５０：スルホン化トリフェニルホスフィン−機能化フェノール−ホルムアルデヒド樹脂の調製］
トリフェニルホスフィン−機能化フェノール−ホルムアルデヒド樹脂（５．１２ｇ、１３．４ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、２５ｍＬ）を、徐々にフラスコに添加し、攪拌して暗赤色樹脂スラリーを生成した。スラリーを、９０℃において一晩攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化樹脂を、最終水分含有量４９％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤樹脂となるまで風乾した。スルホン酸基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、３．８５ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４７２】
［実施例５１：ポリ（スチレン−コ−ビニルイミダゾール−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
脱イオン水（７５ｍＬ）を、機械撹拌器、冷却器及び窒素ラインを装備した５００ｍＬ三つ口丸底フラスコに入れた。塩化ナトリウム（１．１８ｇ）及びカルボキシメチルセルロース（０．６１ｇ）を、フラスコに添加し、５分間攪拌した。イソオクタノール（２５ｍＬ）中のビニルイミダゾール（３．９ｍＬ、４２．６２ｍｍｏｌ）、スチレン（４．９ｍＬ、４２．３３ｍｍｏｌ）及びジビニルベンゼン（０．９ｍＬ、４．０ｍｍｏｌ）の溶液を、フラスコに入れた。その結果生じた乳状液を、１時間、室温において５００ｒｐｍで攪拌した。過酸化ベンゾイル（７５％、１．２０５ｇ）を添加し、温度を８０℃まで上昇させた。反応混合物を、５００ｒｐｍの撹拌速度を用いて８０℃において８時間加熱した。ポリマー生成物を真空濾過によって回収し、水及びアセトンを用いて複数回洗浄した。単離ポリマーを、水及びアセトンを用いてソックスレー抽出によって精製した。樹脂を、４０℃で一晩乾燥した。
【０４７３】
［実施例５２：ポリ（スチレン−コ−ビニルメチルイミダゾール  ヨウ化物−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルイミダゾール−コ−ジビニルベンゼン）（３．４９ｇ、３９ｍｍｏｌ）を、機械撹拌器、冷却器及び窒素ラインを装備した１００ｍＬ三つ口丸底フラスコに入れた。そして無水テトラヒドロフラン（２０ｍｌ）を、フラスコに入れた。ｔ−ブトキシドカリウム（５．６２ｇ、５０ｍｍｏｌ）を、テトラヒドロフラン中の氷冷冷却した懸濁液に添加し、３０分間攪拌した。そしてヨードメタン（３．２ｍｌ、５１ｍｍｏｌ）を、反応中に滴下した。混合物を、室温まで加熱し、６時間、５０℃において攪拌した。製品樹脂を、真空濾過によって回収し、水、アセトン及びジクロロメタンを用いて順次洗浄した。洗浄した樹脂を、４０ｏＣで一晩乾燥した。
【０４７４】
［実施例５３：スルホン化ポリ（スチレン−コ−ビニルメチルイミダゾール  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルメチルイミダゾール  ヨウ化物−コ−ジビニルベンゼン）（３．８９ｇ、２７．８ｍｍｏｌ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した１００ｍＬフラスコに入れた。発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、２０ｍＬ）を、徐々にフラスコに添加し、暗赤色のスラリーを生成した。上記スラリーを、９０℃で一晩攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化樹脂ビーズを、最終水分含有量５１％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤樹脂となるまで風乾した。
【０４７５】
［実施例５４：ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
磁気撹拌棒及び冷却器を装備した２５０ｍＬフラスコに、トリフェニルホスフィン（３８．４４ｇ、１４５．１ｍｍｏｌ）を入れた。アセトン（５０ｍｌ）をフラスコに添加し、混合物を１０分間、５０℃において攪拌した。ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（８％ＤＶＢ、Ｃｌ−密度＝４．０ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂、３０．１２ｇ、１１５．６ｍｍｏｌ）を、均一な懸濁液を得るまで攪拌しながらフラスコに入れた。その結果得られた反応混合物を、２４時間還流した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、アセトン及びエチルエステルを用いて順次洗浄し、７０℃で一晩乾燥した。トリフェニルホスホニウムクロライド基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、滴定法により１．９４ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４７６】
［実施例５５：スルホン化ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（４０．１２ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに入れた。発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、１６０ｍＬ）を、徐々にフラスコに添加し、攪拌して暗赤色の樹脂スラリーを生成した。上記スラリーを、９０℃で一晩攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化樹脂ビーズを、最終水分含有量５４％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤樹脂となるまで風乾した。スルホン酸基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、４．３９ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４７７】
［実施例５６：ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼンの調製］
磁気撹拌棒及び冷却器を装備した２５０ｍＬフラスコに、トリフェニルホスフィン（５０．２２ｇ、１８９．６ｍｍｏｌ）を入れた。アセトン（５０ｍｌ）をフラスコに添加し、混合物を１０分間、５０℃において攪拌した。ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（４％ＤＶＢ、Ｃｌ−密度＝５．２ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂、３０．０６ｇ、１５２．０８ｍｍｏｌ）を、均一な懸濁液を得るまで攪拌しながらフラスコに入れた。その結果得られた反応混合物を、２４時間還流した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、アセトン及びエチルエステルを用いて順次洗浄し、７０℃で一晩乾燥した。トリフェニルホスホニウムクロライド基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、滴定法により２．００ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４７８】
［実施例５７：スルホン化ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（４０．０４ｇ、）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに入れた。発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、１６０ｍＬ）を、徐々にフラスコに添加し、攪拌して暗赤色の樹脂スラリーを生成した。上記スラリーを、９０℃で一晩攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化樹脂ビーズを、最終水分含有量４７％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤樹脂となるまで風乾した。スルホン酸基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、４．３６ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４７９】
［実施例５８：ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾールクロライド−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
磁気撹拌棒及び冷却器を装備した２５０ｍＬフラスコに、１−メチルイミダゾール（１８ｍＬ、２２３．５ｍｍｏｌ）を入れた。アセトン（７５ｍｌ）をフラスコに添加し、混合物を１０分間、５０℃において攪拌した。ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（８％ＤＶＢ、Ｃｌ−密度＝４．０ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂、４０．０６、１５３．７ｍｍｏｌ）を、均一な懸濁液を得るまで攪拌しながらフラスコに入れた。その結果得られた反応混合物を、２４時間還流した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、アセトン及びエチルエステルを用いて順次洗浄し、７０℃で一晩乾燥した。メチルイミダゾリウムクロライド基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、滴定法により３．５４ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４８０】
［実施例５９：スルホン化ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾール  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾールクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（３０．０８ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに入れた。発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、１６０ｍＬ）を、徐々にフラスコに添加し、攪拌して暗赤色の樹脂スラリーを生成した。上記スラリーを、９０℃で一晩攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化ビーズを、最終水分含有量５０％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤樹脂となるまで風乾した。スルホン酸基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、２．８７ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４８１】
［実施例６０：ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾールクロライド−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
磁気撹拌棒及び冷却器を装備した２５０ｍＬフラスコに、１−メチルイミダゾール（２０ｍＬ、２４８．４ｍｍｏｌ）を入れた。アセトン（７５ｍＬ）をフラスコに添加し、混合物を１０分間、５０℃において攪拌した。ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（４％ＤＶＢ、Ｃｌ−密度＝５．２ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂、４０．０８、２０３．８ｍｍｏｌ）を、均一な懸濁液を得るまで攪拌しながらフラスコに入れた。その結果得られた反応混合物を、２４時間還流した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、アセトン及びエチルエステルを用いて順次洗浄し、７０℃で一晩乾燥した。メチルイミダゾリウムクロライド基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、滴定法により３．３９ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４８２】
［実施例６１：スルホン化ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾール  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルメチルイミダゾールクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（３０．１４ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに入れた。発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、１２０ｍＬ）を、徐々にフラスコに添加し、攪拌して暗赤色の樹脂スラリーを生成した。上記スラリーを、９０℃で一晩攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化ビーズを、最終水分含有量５５％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤樹脂となるまで風乾した。スルホン酸基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、２．７８ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４８３】
［実施例６２：ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
磁気撹拌棒及び冷却器を装備した２５０ｍＬフラスコに、トリフェニルホスフィン（４４．３２ｇ、１６３．９ｍｍｏｌ）を入れた。アセトン（５０ｍＬ）をフラスコに添加し、混合物を１０分間、５０℃において攪拌した。ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（１３％ＤＶＢマクロポーラス樹脂、Ｃｌ−密度＝４．１４ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂、３０．１２ｇ、１１５．６ｍｍｏｌ）を、均一な懸濁液を得るまで攪拌しながらフラスコに入れた。その結果得られた反応混合物を、２４時間還流した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、アセトン及びエチルエステルを用いて順次洗浄し、７０℃で一晩乾燥した。
【０４８４】
［実施例６３：スルホン化ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（３０．２２ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに入れた。発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、９０ｍＬ）を、徐々にフラスコに添加し、攪拌して暗赤色の樹脂スラリーを生成した。上記スラリーを、９０℃で１時間、攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化ビーズを、最終水分含有量４６％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤樹脂となるまで風乾した。スルホン酸基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、２．８２ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４８５】
［実施例６４：ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
磁気撹拌棒及び冷却器を装備した２５０ｍＬフラスコに、トリフェニルホスフィン（５５．０２ｇ、２０７．７ｍｍｏｌ）を入れた。アセトン（５０ｍＬ）をフラスコに添加し、混合物を１０分間、５０℃において攪拌した。ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（６．５％ＤＶＢマクロポーラス樹脂、Ｃｌ−密度＝５．３０ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂、３０．１２ｇ、１５７．４ｍｍｏｌ）を、均一な懸濁液を得るまで攪拌しながらフラスコに入れた。その結果得られた反応混合物を、２４時間還流した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、アセトン及びエチルエステルを用いて順次洗浄し、７０℃で一晩乾燥した。
【０４８６】
［実施例６５：スルホン化ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（３０．１２ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに入れた。発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、９０ｍＬ）を、徐々にフラスコに添加し、攪拌して暗赤色の樹脂スラリーを生成した。上記スラリーを、９０℃で１時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化ビーズを、最終水分含有量４９％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤樹脂となるまで風乾した。スルホン酸基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、２．８２ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４８７】
［実施例６６：ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
磁気撹拌棒及び冷却器を装備した２５０ｍＬフラスコに、トリフェニルホスフィン（３８．４２ｇ、１４５．０ｍｍｏｌ）を入れた。アセトン（５０ｍＬ）をフラスコに添加し、混合物を１０分間、５０℃において攪拌した。ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（４％ＤＶＢ、Ｃｌ−密度＝４．１０ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂、３０．１２ｇ、１１５．４ｍｍｏｌ）を、均一な懸濁液を得るまで攪拌しながらフラスコに入れた。その結果得られた反応混合物を、２４時間還流した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、アセトン及びエチルエステルを用いて順次洗浄し、７０℃で一晩乾燥した。
【０４８８】
［実施例６７：スルホン化ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（３０．１８ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに入れた。発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、１２０ｍＬ）を、徐々にフラスコに添加し、攪拌して暗赤色の樹脂スラリーを生成した。上記スラリーを、９０℃で一晩攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化ビーズを、最終水分含有量５９％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤樹脂となるまで風乾した。スルホン酸基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、３．０３ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４８９】
［実施例６８：ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン）の調製］
磁気撹拌棒及び冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに、トリフェニルホスフィン（４４．２２ｇ、１６６．９ｍｍｏｌ）を入れた。アセトン（７０ｍＬ）をフラスコに添加し、混合物を１０分間、５０℃において攪拌した。ポリ（スチレン−コ−ビニルベンジルクロライド−コ−ジビニルベンゼン）（４％  ＤＶＢ、Ｃｌ−密度＝３．９ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂、３５．０８ｇ、１３０．４ｍｍｏｌ）を、均一な懸濁液を得るまで攪拌しながらフラスコに入れた。その結果得られた反応混合物を、２４時間還流した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、アセトン及びエチルエステルを用いて順次洗浄し、７０℃で一晩乾燥した。
【０４９０】
［実施例６９：スルホン化ポリ(スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウム  重硫酸−コ−ジビニルベンゼン)の調製］
ポリ(スチレン−コ−ビニルベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド−コ−ジビニルベンゼン)（３０．４２ｇ）を、磁気撹拌棒及び冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに入れた。発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、１２０ｍＬ）を、徐々にフラスコに添加し、攪拌して暗赤色の樹脂スラリーを形成した。上記スラリーを、９０℃で一晩攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。スルホン化ビーズを、最終水分含有量５７％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤樹脂となるまで風乾した。スルホン酸基を用いたポリマー樹脂の化学的機能化は、３．０４ｍｍｏｌ／ｇ乾燥樹脂になるように決定した。
【０４９１】
［実施例７０：ポリ（ブチル−ビニルイミダゾリウムクロライド−コ−ブチルイミダゾリウムクロライド−コ−スチレン）の調製］
機械撹拌器及び還流冷却器を装備した５００ｍＬフラスコに、２５０ｍＬのアセトン、１０ｇのイミダゾール、１４ｇのビニルイミダゾール、１５ｇのスチレン、３０ｇのジクロロブタン及び１ｇのアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を入れた。上記溶液を、還流状態で１２時間攪拌し、ポリマーの固体質量を形成した。固体ポリマーを、フラスコから取り除き、アセトンを用いて繰り返し洗浄し、乳鉢及び乳棒を用いて粗粉末まで粗粉砕し、生成物を生成した。
【０４９２】
［実施例７１：スルホン化ポリ（ブチル−ビニルイミダゾリウム  重硫酸−コ−ブチルイミダゾリウム  重硫酸−コ−スチレン）の調製］
ポリ（ブチル−ビニルイミダゾリウムクロライド−コ−ブチルイミダゾリウムクロライド−コ−スチレン）３０．４２ｇを、機械撹拌器を装備したフラスコに入れた。発煙硫酸（遊離したＳＯ３２０％、１２０ｍＬ）を、ポリマーが完全に懸濁するまで徐々にフラスコに添加した。その結果生じたスラリーを、９０℃で５時間攪拌した。冷却後、反応混合物を、真空下においてフリットガラスファンネルを用いて濾過し、そして流出液がｐＨ紙によって中性とされるまで、脱イオン水を用いて繰り返し洗浄した。
【０４９３】
［共役塩基型においてブロンステッド−ローリー酸を含んでいるポリマーの調製］
下記の実施例の手順において、グループＡ、Ｂ、及びＣは下記を参照：
グループＡ：１つ以上のモノマー上に１つ以上の酸性基を有する、本明細書に記載の任意のポリマー；
グループＢ：フッ化水素酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硝酸、亜硝酸、硫酸、炭酸リン酸、亜リン酸、酢酸、ギ酸、クエン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ドデシルスルホン酸、及びベンゼンホスホン酸から選択される任意の酸；
グループＣ：塩化クロライド、臭化リチウム、硫酸リチウム、硫酸リチウム、リン酸リチウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、硫酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、リン酸ナトリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、硝酸カリウム、硫酸カリウム、リン酸カリウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、リン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、ジメチルイミダゾリウムクロライド、塩化メチルブチルイミダゾリウムクロライド、塩化メチルモルホリニウム、塩化亜鉛（ＩＩ）、臭化亜鉛（ＩＩ）、塩化マグネシウム（ＩＩ）、及び塩化カルシウム（ＩＩ）から選択される任意の塩。
【０４９４】
グループＡ、Ｂ及びＣにおける種は、典型的な実施形態を説明するためであり、本発明を制限しようとするものではない。
【０４９５】
［実施例Ａ１：酸溶液への浸漬によるイオン交換を介したアニオン種の添加］
１００ｍＬフラスコに、グループＢから選択された２５ｍＬの５％ｇ／ｇ酸性水溶液を添加する。上記溶液を攪拌し、グループＡから選択した１．０ｇ（乾燥質量に基づき測定）のカチオン性機能化ポリマーを攪拌した酸溶液に添加し、懸濁液を形成した。上記懸濁液を１５分間、緩やかに攪拌する。イオン交換ポリマーを、フリットガラスファンネルを用いて真空濾過によって回収する。５つの２５ｍＬ体積の蒸留脱イオン水（ｄｉ−Ｈ２Ｏ）を用いて、回収したポリマーを洗浄することによって、余分な酸性水溶液を取り除く。各洗浄のために、液体を、少なくとも５分間、真空濾過によって取り除く。アニオン交換樹脂の総乾燥質量を、１０５℃において湿潤樹脂を一定量まで乾燥することによって決定する。
【０４９６】
［実施例Ａ２：カラムイオン交換を介したアニオン種の添加］
フリットガラス出力フィルターを装備し、２００ｍＬの蒸留脱イオン水（ｄｉ−Ｈ２Ｏ）を含んでいる５００ｍＬカラムに、グループＡから選択された１００ｇのカチオン性機能化ポリマーを添加する。追加のｄｉ−Ｈ２Ｏを、カラムに充填した樹脂上に遊離した水が現れるまで添加する。その結果生じたスラリーを緩やかに混合し、溶液を均質にし、任意の溜まった空気を取り除く。グループＢから選択された５００ｍＬの５％ｇ／ｇ酸性水溶液を、カラムリザーバーに添加する。カラムリザーバーに添加したグループＢから選択された５００ｍＬの５％ｇ／ｇ酸性水溶液は、１５分の間に徐々にカラムから溶出させる。そして３つの５００ｍＬ体積のｄｉ−Ｈ２Ｏを、カラムリザーバーに添加し、それぞれ１５分の間に徐々にカラムから溶出させる。その結果生じた樹脂スラリーを、フリットガラスフィルターファンネルに移し、真空濾過によって残液を取り除く。アニオン交換樹脂の総乾燥質量を、湿潤樹脂を一定量まで１０５℃で乾燥することによって決定する。
【０４９７】
［実施例Ａ３：塩溶液への液浸によるイオン交換を介するカチオン種の添加］
１００ｍＬフラスコに、グループＣから選択された２５ｍＬの５％ｇ／ｇ塩水溶液を添加する。上記溶液を攪拌し、グループＡから選択した１．０ｇ（乾燥質量に基づき測定）のカチオン性機能化ポリマーを攪拌した塩溶液に添加し、懸濁液を形成する。上記懸濁液を１５分間、緩やかに攪拌する。イオン交換ポリマーを、フリットガラスファンネルを用いて真空濾過によって回収する。５つの２５ｍＬ体積の蒸留脱イオン水（ｄｉ−Ｈ２Ｏ）を用いて、回収したポリマーを洗浄することによって、余分な塩水溶液を取り除く。各洗浄のために、液体を少なくとも５分間、真空濾過によって取り除く。カチオン交換樹脂の総乾燥質量を、１０５℃において湿潤樹脂を一定量まで乾燥することによって決定する。
【０４９８】
［実施例Ａ４：カラムイオン交換を介したカチオン種の添加］
フリットガラス出力フィルターを装備し、２００ｍＬの蒸留脱イオン水（ｄｉ−Ｈ２Ｏ）を含んでいる５００ｍＬカラムに、グループＡから選択された１００ｇの酸機能化ポリマーを添加する。追加のｄｉ−Ｈ２Ｏを、カラムに充填した樹脂上に遊離した水が現れるまで添加する。その結果生じたスラリーを緩やかに混合し、溶液を均質にし、任意で溜まった空気を取り除く。グループＣから選択された５００ｍＬの５％ｇ／ｇ酸性水溶液を、カラムリザーバーに添加する。カラムリザーバーに添加したグループＣから選択された５００ｍＬの５％ｇ／ｇ酸性水溶液は、１５分の間に徐々にカラムから溶出させる。そして３つの５００ｍＬ体積のｄｉ−Ｈ２Ｏを、カラムリザーバーに添加し、それぞれ１５分の間に徐々にカラムから溶出させる。その結果生じた樹脂スラリーを、フリットガラスフィルターファンネルに移し、真空濾過によって残液を取り除く。カチオン交換樹脂の総乾燥質量を、湿潤樹脂を一定量まで１０５℃で乾燥することによって決定する。
【０４９９】
［実施例Ａ５：イオン交換逆滴定を介するアニオン置換の範囲の測定］
実施例Ｂ１または実施例Ｂ２のどちらかの既知の質量（約０．２５ｇ）の乾燥樹脂を、イオン交換カラムに添加する。５０ｍＬの０．１Ｎ水酸化ナトリウム溶液を、イオン交換樹脂を通じて溶出し、２５０ｍＬ三角フラスコに収集する。そして１００ｍＬの蒸留脱イオン水（ｄｉ−Ｈ２Ｏ）を、イオン交換カラムを通じて溶出し、同様の２５０ｍＬ三角フラスコに収集する。既知の質量（約１ｇ）のフタル酸水素カリウムを、２５０ｍＬフラスコに添加し、攪拌して溶解する。樹脂のアニオン含有量を、０．０１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液に対して、２５０ｍＬ三角フラスコのプロトン含有量の逆滴定によって決定する。
【０５００】
［実施例Ａ６：イオン交換滴定を介するカチオン置換の範囲の測定］
実施例Ｂ３または実施例Ｂ４のどちらかの既知の質量（約０．２５ｇ）の乾燥樹脂を、イオン交換カラムに添加する。５０ｍＬの０．１Ｎ塩酸を、イオン交換樹脂を通じて溶出し、２５０ｍＬ三角フラスコに収集する。そして１００ｍＬの蒸留脱イオン水（ｄｉ−Ｈ２Ｏ）を、イオン交換カラムを通じて溶出し、同様の２５０ｍＬ三角フラスコに収集する。既知の質量（約１ｇ）のフタル酸水素カリウムを、２５０ｍＬフラスコに添加し、攪拌して溶解する。樹脂のカチオン含有量を、０．０１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液に対して、２５０ｍＬ三角フラスコのプロトン含有量の滴定によって決定する。
【０５０１】
リグノセルロース材料の触媒的消化
［実施例Ｂ１：実施例３において記載された触媒を用いることによるさとうきび絞りかすの消化］
さとうきび絞りかす（３９．０％ｇグルカン／ｇ乾燥バイオマス、１７．３％ｇキシラン／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇアラビナン／ｇ乾燥バイオマス、１．１％ｇガラクタン／ｇ乾燥バイオマス、５．５％ｇエステル／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇ可溶性抽出物／ｇ乾燥バイオマス、２４．１％ｇリグニン／ｇ乾燥バイオマス、及び３．１％ｇ灰／ｇ乾燥バイオマス：の乾燥組成物を有する、５０％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤絞りかす）を、１ｃｍを超えない最大粒径になるように切断する。リグノセルロース系バイオマスの組成物を、本技術分野において既知の手順に基づいた方法によって確定する。R. Ruiz and T. Ehrman, “Determination of Carbohydrates in Biomass by High Performance Liquid Chromatography,” NREL Laboratory Analytical LAP-002 (1996); D. Tempelton and T. Ehrman, “Determination of Acid-Soluble Lignin in Biomass,” NREL Laboratory Analytical Procedure LAP-003 (1995); T. Erhman, “Determination of Acid-Soluble Lignin in Biomass,” NREL Laboratory Analytical Procedure LAP-004 (1996); and T. Ehrman, “Standard Method for Ash in Biomass,” NREL Laboratory Analytical Procedure LAP-005 (1994)を参照。
【０５０２】
１５ｍＬのシリンドリカルなガラス反応用バイアルに、０．５０ｇのさとうきび絞りかすサンプル、実施例３において調製した０．３０ｇの触媒（初期含水量：１２％ｇＨ２Ｏ／ｇに調剤した触媒）、及び８００μＬの脱イオンＨ２Ｏを添加する。反応物を、バイオマス中に均等に触媒粒子を分散するために、ガラス攪拌棒を用いて完全に攪拌する。その結果生じた混合物を緩やかに圧縮し、固体反応物のかたまりを生成する。ガラス反応器を、フェノールキャップを用いて密封し、４時間、１２０℃においてインキュベートする。
【０５０３】
［実施例Ｂ２：さとうきび絞りかすからの触媒／生成した混合物の分離］
実施例Ｂ１からのシリンドリカルなガラス反応器を、室温まで冷やし、開封する。５．０ｍＬの蒸留Ｈ２Ｏを、バイアル反応器に添加し、その結果生じた混合物の液体及び固体を、磁気撹拌によって２分間攪拌する。攪拌後、固体を３０秒間沈殿させ、層混合物を生成する。固体触媒は、バイアル反応器の底において層を形成する。リグニン及び残余のバイオマスは、固体触媒の上に個体層を形成する。短鎖βグルカンは、リグニン及び残余のバイオマスの上に非結晶体の層を形成する。最終的に、可溶性の糖は、短鎖βグルカン上に液体層を形成する。
【０５０４】
［実施例Ｂ３：さとうきび絞りかすの加水分解からの糖及び可溶性炭水化物の回収］
実施例Ｂ２からの上清及び残余の非可溶性物質を、デカンテーションによって分離する。加水分解生成物の可溶性の糖含有量を、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）及び発光分光分析方法の組み合わせによって決定する。可溶性の糖及びオリゴ糖のＨＰＬＣ測定を、移動相として水を用いた、３０ｃｍ×７．８ｍｍ  Phenomenex ＨＰＢカラムを用いた示差屈折率検出器（ＲＩ）を装備したHewlett-Packard 1050 Series instrumentにおいて行う。糖カラムを、鉛交換スルホン化−ポリスチレンガードカラム及びトリアルキルアンモニウムアニオン交換ガードカラムの両方によって保護する。カラム全てのＨＰＬＣ試料を、注入前に０．２μｍ注射器フィルターを用いて精密ろ過する。試料濃度を、既知の標準値から生成した校正を参照することによって、決定する。
【０５０５】
バイオマスのセルロース及びヘミセルロース成分を可溶性の糖に加水分解する触媒の能力を、効率的な一次速度定数を決定することによって測定した。投入した反応物の完全な変換の結果として得られた回収された種のモルに対する理論的な種の比率を、投入したバイオマスの既知の組成物、反応物及び生成物の既知の分子量、及び考慮した反応の既知の化学量論に基づき測定することにより、化学種（例えばグルカン、キシラン、アラビナン）についての反応の範囲を決定する。
【０５０６】
［実施例Ｂ４：加水分解さとうきび絞りかすからの非可溶性オリゴグルカンの回収］
実施例Ｂ３からの残余の固体に追加の５．０ｍＬの水を添加し、混合物を緩やかに撹拌し、最も軽い粒子のみ懸濁させる。懸濁液をデカンターに移し、反応器の底において固体残渣中に残った残余のリグニン及び残余の触媒からの軽い粒子を取り除く。固体粒子を、遠心分離によって濃縮する。
【０５０７】
グルカンの氷冷低温リン酸への抽出、抽出炭水化物の水への沈殿、そしてZhangandLynd. See Y.-H. Percival ZhangandLee R. Lynd, “Determination of the Number-Average Degree of Polymerization of Cellodextrins and Cellulose with Application to Enzymatic Hydrolysis,” Biomacromolecules, 6, 1510-1515 (2005) の方法を用いて、糖モノマーの総数に対する末端還元糖の比率を決定することによって、残余の水の非可溶性グルカン（短鎖オリゴ糖を含んでいる）の数平均重合度（ＤＯＰＮ）を測定する。ＵＶ可視分光光度分析は、Beckman DU-640 instrumentにおいて行われ得る。ヘミセルロースの消化が完了した場合（ＨＰＬＣによって測定されるように）、残余のセルロースのＤＯＰ測定を、リン酸抽出の必要は無しで行う。いくつかの場合において、数平均重合度を、セルロースのゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）分析によって検証し、Evans et al.  See R. Evans, R. Wearne, A.F.A. Wallis, “Molecular Weight Distribution of Cellulose as Its Tricarbanilate by High Performance Size Exclusion Chromatography,” J. Appl. Pol. Sci., 37, 3291-3303 (1989)の方法を適合した手順を用いて行う。
【０５０８】
３ｍＬの乾燥ＤＭＳＯを含んでいる２０ｍＬの反応バイアルにおいて、約５０ｍｇのセルロース（一晩かけて減圧下５０℃において乾燥した）の試料を懸濁させる。反応バイアルを、ＰＴＦＥセプタムを用いて密封し、乾燥窒素を用いて洗浄し、その後注射器を介して１．０ｍＬイソシアン酸フェニルを添加する。反応混合物を、セルロースの大部分が溶解するまで、周期的な攪拌と共に４時間、６０℃においてインキュベートする。余分なイソシアン酸塩を、１．０ｍＬの乾燥ＭｅＯＨの添加によって急冷する。残余の固体を遠心分離によって造粒し、上清の１ｍＬアリコートに５ｍＬの３０％ｖ／ｖＭｅＯＨ／ｄＨ２Ｏを添加し、カルバメートセルロースを生成する。生成物を遠心分離によって回収し、３０％ｖ／ｖＭｅＯＨを用いて繰り返し洗浄し、その後、減圧下、５０℃において１０時間、乾燥する。ＧＰＣを、ＵＶ／Ｖｉｓ探知を用いて移動相としてseries of ＴＳＫ−Ｇｅｌ（Ｇ３０００Ｈｈｒ、Ｇ４０００Ｈｈｒ、Ｇ５０００Ｈｈｒ）columns及びテトラヒドロフランを用いてHewlett-Packard 1050 Series ＨＰＬＣにおいて行うことが可能である。セルロースの分子量分布を、標準ポリスチレンの既知の分子量に基づいて測定する。
【０５０９】
実施例３において示されている触媒を用いたさとうきび絞りかすの消化のために、オリゴグルカンの数平均重合度を決定することができる。投入したセルロース（ＤＯＰＮ＞２００ＡＨＧユニット）の結晶ドメインについての重合度よりも顕著に低い値への、残余のセルロースの重合度の観察された減少は、触媒が正常に結晶セルロースを加水分解したことを示す。
【０５１０】
［実施例Ｂ５：加水分解されたさとうきび絞りかすからのリグニン、残余の未反応バイオマス及び触媒の分離及び回収］
実施例Ｂ４において、追加の１０ｍＬの水を残余の固体に添加する。混合物を攪拌し、触媒を懸濁させずに残余のリグニン（残余の未反応バイオマス粒子）を懸濁させる。回収した触媒を、水を用いて洗浄し、そして重力オーブンにおいて１１０℃で一定質量まで乾燥する。回収した触媒の滴定によって測定した、回収した触媒におけるスルホン酸基の官能密度は、酸機能化の軽微な損失を示している。
【０５１１】
［実施例Ｂ６：回収触媒の再利用］
実施例Ｂ５からの回収触媒の部分を、１５ｍＬのシリンドリカルなバイアル反応器に戻す。０．５０ｇの追加のバイオマス（実施例４５におけるものと同一の組成物）及び８００μＬの脱イオンＨ２Ｏを、反応器に添加し、内容物を実施例４１に記載されたように完全に攪拌する。反応器を密封し、４時間、１１５℃においてインキュベートする。反応後、生成した混合物を実施例Ｂ２〜Ｂ５に記載された処置に従い選別する。キシランのキシロースへの変換についての一次速度定数を測定する。グルカンの可溶性の単糖類及びオリゴ糖（二糖類を含んでいる）への変換についての一次速度定数も、測定する。β−グルカンの短鎖オリゴグルカンへの変換についての一次速度定数と同様に、残余のセルロースの数平均重合度も計測する。
【０５１２】
［実施例Ｂ７：実施例３４において調製した触媒を用いたコーン茎の加水分解］
コーン茎（３３．９％ｇグルカン／ｇ乾燥バイオマス、２４．１％ｇキシラン／ｇ乾燥バイオマス、４．８％ｇアラビナン／ｇ乾燥バイオマス、１．５％ｇガラクタン／ｇ乾燥バイオマス、４．０％ｇエステル／ｇ乾燥バイオマス、１６．０％ｇ可溶性抽出物／ｇ乾燥バイオマス、１１．４％ｇリグニン／ｇ乾燥バイオマス、及び１．４％ｇ灰／ｇ乾燥バイオマス：の乾燥物組成物を含む、７．２％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤バイオマス）を、１ｃｍを超えない最大粒径になるように切断する。１５ｍＬのシリンドリカルなガラス反応用バイアルに、０．４５ｇのさとうきび絞りかす試料、実施例３４において調製した０．２２ｇの触媒（初期含水量：０．８％ｇＨ２Ｏ／ｇに調剤した触媒）、及び２．３ｍＬの脱イオンＨ２Ｏを添加する。バイオマス中に均等に触媒粒子を分散するために、反応物を、ガラス攪拌棒を用いて完全に攪拌する。その結果生じた混合物を緩やかに圧縮し、固体反応物のかたまりを生成する。ガラス反応器を、フェノールキャップを用いて密封し、１１０℃において５時間インキュベートする。反応後、生成した混合物を実施例Ｂ２〜Ｂ５に記載された処置に従い選別する。
【０５１３】
［実施例Ｂ８：実施例２０において調製したときの触媒を用いたアブラヤシ空果房の加水分解］
刻みアブラヤシ空果房（３５．０％ｇグルカン／ｇ乾燥バイオマス、２１．８％ｇキシラン／ｇ乾燥バイオマス、１．８％ｇアラビナン／ｇ乾燥バイオマス、４．８％ｇエステル／ｇ乾燥バイオマス、９．４％ｇ可溶性抽出物／ｇ乾燥バイオマス、２４．２％ｇリグニン／ｇ乾燥バイオマス、及び１．２％ｇ灰／ｇ乾燥バイオマス：の乾燥物組成物を有する、８．７％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤バイオマス）を、１ｃｍを超えない最大粒径になるように切断する。１５ｍＬのシリンドリカルなガラス反応用バイアルに、０．４６ｇのさとうきび絞りかす試料、実施例２０において調製したときの０．４３ｇの触媒（初期含水量：１８．３％ｇＨ２Ｏ／ｇに調剤した触媒）及び１．３ｍＬの脱イオンＨ２Ｏを添加する。バイオマス中に均等に触媒粒子を分散するために、反応物を、ガラス攪拌棒を用いて完全に攪拌する。その結果生じた混合物を緩やかに圧縮し、固体反応物のかたまりを生成する。ガラス反応器を、フェノールキャップを用いて密封し、１１０℃において５時間インキュベートする。反応後、生成した混合物を実施例Ｂ２〜Ｂ５に記載された処置に従い選別する。
【０５１４】
［実施例Ｂ９Ａ：実施例３２において調製した触媒を用いたさとうきび絞りかすの加水分解］
さとうきび絞りかす（３９．０％ｇグルカン／ｇ乾燥バイオマス、１７．３％ｇキシラン／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇアラビナン／ｇ乾燥バイオマス、１．１％ｇガラクタン／ｇ乾燥バイオマス、５．５％ｇエステル／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇ可溶性抽出物／ｇ乾燥バイオマス、２４．１％ｇリグニン／ｇ乾燥バイオマス、及び３．１％ｇ灰／ｇ乾燥バイオマス：の乾燥物組成物を有する、１２．５％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤絞りかす）を、１ｃｍを超えない最大粒径になるように切断する。１５ｍＬのシリンドリカルなガラス反応用バイアルに、０．５３ｇのさとうきび絞りかす試料、実施例３２において調製したときの０．５２ｇの触媒（初期含水量：３．２９％ｇＨ２Ｏ／ｇに調剤した触媒）及び１．４ｍＬの脱イオンＨ２Ｏを添加する。バイオマス中に均等に触媒粒子を分散するために、反応物を、ガラス攪拌棒を用いて完全に攪拌する。その結果生じた混合物を緩やかに圧縮し、固体反応物のかたまりを生成した。ガラス反応器を、フェノールキャップを用いて密封し、１１５℃において４時間インキュベートする。反応後、生成した混合物を実施例Ｂ２〜Ｂ５に記載された処置に従い選別する。
【０５１５】
［実施例Ｂ９Ｂ：実施例３２において調製した触媒を用いたさとうきび絞りかすの加水分解］
さとうきび絞りかす（３９．０％ｇグルカン／ｇ乾燥バイオマス、１７．３％ｇキシラン／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇアラビナン／ｇ乾燥バイオマス、１．１％ｇガラクタン／ｇ乾燥バイオマス、５．５％ｇエステル／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇ可溶性抽出物／ｇ乾燥バイオマス、２４．１％ｇリグニン／ｇ乾燥バイオマス、及び３．１％ｇ灰／ｇ乾燥バイオマス：の乾燥物組成物を有する、１２．５％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤絞りかす）を、１ｃｍを超えない最大粒径になるように切断する。１５ｍＬのシリンドリカルなガラス反応用バイアルに、０．５３ｇのさとうきび絞りかす試料、実施例３２において調製した０．５２ｇの触媒（初期含水量：３．２９％ｇＨ２Ｏ／ｇに調剤した触媒）及び１．４ｍＬの脱イオンＨ２Ｏを添加する。バイオマス中に均等に触媒粒子を分散するために、反応物を、ガラス攪拌棒を用いて完全に攪拌する。その結果生じた混合物を緩やかに圧縮し、固体反応物のかたまりを生成する。ガラス反応器を、フェノールキャップを用いて密封し、４０分間、１３５℃においてインキュベートする。反応後、生成した混合物を実施例Ｂ２〜Ｂ５に記載された処置に従い選別する。
【０５１６】
［実施例Ｂ１０：実施例１８において調製したときの触媒を用いたさとうきび絞りかすの加水分解］
さとうきび絞りかす（３９．０％ｇグルカン／ｇ乾燥バイオマス、１７．３％ｇキシラン／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇアラビナン／ｇ乾燥バイオマス、１．１％ｇガラクタン／ｇ乾燥バイオマス、５．５％ｇエステル／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇ可溶性抽出物／ｇ乾燥バイオマス、２４．１％ｇリグニン／ｇ乾燥バイオマス、及び３．１％ｇ灰／ｇ乾燥バイオマス：の乾燥物組成物を有する、１２．５％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤絞りかす）を、１ｃｍを超えない最大粒径になるように切断する。１５ｍＬのシリンドリカルなガラス反応用バイアルに、０．５１ｇのさとうきび絞りかす試料、実施例１８において調製した０．５１ｇの触媒（初期含水量：７．９％ｇＨ２Ｏ／ｇに調剤した触媒）及び１．４ｍＬの脱イオンＨ２Ｏを添加する。バイオマス中に均等に触媒粒子を分散するために、反応物を、ガラス攪拌棒を用いて完全に攪拌する。その結果生じた混合物を緩やかに圧縮し、固体反応物のかたまりを生成する。ガラス反応器を、フェノールキャップを用いて密封し、１１５℃において４時間インキュベートする。反応後、生成した混合物を実施例Ｂ２〜Ｂ５に記載された処置に従い選別する。
【０５１７】
［実施例Ｂ１１：糖への高度選択性］
刻みアブラヤシ空果房（３５．０％ｇグルカン／ｇ乾燥バイオマス、２１．８％ｇキシラン／ｇ乾燥バイオマス、１．８％ｇアラビナン／ｇ乾燥バイオマス、４．８％ｇエステル／ｇ乾燥バイオマス、９．４％ｇ可溶性抽出物／ｇ乾燥バイオマス、２４．２％ｇリグニン／ｇ乾燥バイオマス、及び１．２％ｇ灰／ｇ乾燥バイオマス：の乾燥物組成物を有する、８．７％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤絞りかす）を、１ｃｍを超えない最大粒径になるように切断する。１５ｍＬのシリンドリカルなガラス反応用バイアルに、０．５１ｇのさとうきび絞りかす試料、実施例３において調製した０．５１ｇの触媒（初期含水量：８．９％ｇＨ２Ｏ／ｇに調剤した触媒）及び２．６ｍＬの脱イオンＨ２Ｏを添加する。バイオマス中に均等に触媒粒子を分散するために、反応物を、ガラス攪拌棒を用いて完全に攪拌する。その結果生じた混合物を緩やかに圧縮し、固体反応物のかたまりを生成する。ガラス反応器を、フェノールキャップを用いて密封し、１１５℃において４時間インキュベートする。反応後、生成した混合物に１０．０ｍＬの脱イオンＨ２Ｏを添加し、可溶性の種を溶解し、固体の沈殿を可能にする。バイオマス試料から解放された糖の脱水生成物及び有機酸のＨＰＬＣ測定を、移動相として水中の０．００５Ｎ硫酸を用いて、３０ｃｍ×７．８ｍｍ  Supelcogel（登録商標）Ｈカラム（または場合によってはPhenomenex ＨＯＡカラム）を用いてAgilent 1100 Series instrumentにおいて行うことが可能である。糖分解物：ギ酸、レブリン酸、５−ヒドロキシメチルフルフラール、及び２−フルアルデヒドの定量を、既知の濃度の高純度溶液から生成した校正曲線を参照して行う。
【０５１８】
［実施例Ｂ１２：さとうきび絞りかすからのセルロース系の糖の発酵］
さとうきび絞りかす（３９．０％ｇグルカン／ｇ乾燥バイオマス、１７．３％ｇキシラン／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇアラビナン／ｇ乾燥バイオマス、１．１％ｇガラクタン／ｇ乾燥バイオマス、５．５％ｇエステル／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇ可溶性抽出物／ｇ乾燥バイオマス、２４．１％ｇリグニン／ｇ乾燥バイオマス、及び３．１％ｇ灰／ｇ乾燥バイオマス：の乾燥物組成物を有する、１２．５％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤絞りかす）を、１ｃｍを超えない最大粒径になるように切断する。１５ｍＬのシリンドリカルなガラス反応用バイアルに、１．６ｇのさとうきび絞りかす試料、実施例３において調製した１．８ｇの触媒（初期含水量：１２．１％ｇＨ２Ｏ／ｇに調剤した触媒）及び５．０ｍＬの脱イオンＨ２Ｏを添加する。バイオマス中に均等に触媒粒子を分散するために、反応物を、ガラス攪拌棒を用いて完全に攪拌する。その結果生じた混合物を緩やかに圧縮し、固体反応物のかたまりを生成する。ガラス反応器を、フェノールキャップを用いて密封し、１１０℃において５時間インキュベートする。５時間後、反応混合物に追加の１．０ｍＬの蒸留Ｈ２Ｏを添加し、そして１０５℃においてさらに２時間インキュベートする。湿潤反応物のかたまりを、０．２マイクロメーターフィルターを装備した注射器にロードし、生成した混合物から加水分解物を無菌箱へ押し出す。培養試験管に、２．５ｍＬの培地（５００ｍＬの蒸留水中で１０ｇの酵母エキス及び２０ｇペプトンを希釈した後、無菌のろ過によって精製する）、２．５ｍＬの加水分解物、及び１００ｍＬの酵母スラリー（５００ｍｇのAlcotec 24 hour Turbo Super yeastを、５ｍＬの３０℃の無菌Ｈ２Ｏ中に溶解することによって調製する）を添加する。培養物を、振盪培養器において３０℃で増殖させ、２４、４８及び７２時間において１ｍＬの等分を取り除く。各等分について、分光計によって培養物の光学密度を測定する。等分を遠心分離によって精製し、上清を、グルコース、キシロース、ガラクトース、アラビノース、エタノール、及びグリセロールの濃度を測定するためにＨＰＬＣによって分析する。
【０５１９】
［実施例Ｂ１３：キャッサバ茎からのセルロース系の糖の発酵］
キャッサバ茎（５３．０％ｇグルカン／ｇ乾燥バイオマス、６．０％ｇキシラン／ｇ乾燥バイオマス、２．５％ｇアラビナン／ｇ乾燥バイオマス、５．５％ｇエステル／ｇ乾燥バイオマス、５．９％ｇ可溶性抽出物／ｇ乾燥バイオマス、２４．２％ｇリグニン／ｇ乾燥バイオマス、及び２．１％ｇ灰／ｇ乾燥バイオマス：の乾燥物組成物を有する、２．０％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤キャッサバ茎）を、２ｍｍを超えない最大粒径になるようにコーヒー粉砕機において刻む。１５ｍＬのシリンドリカルなガラス反応用バイアルに、１．９ｇの刻んだキャッサバ茎、実施例３において調製した２．０ｇの触媒（初期含水量：１２．０％ｇＨ２Ｏ／ｇに調剤した触媒）及び８．０ｍＬの脱イオンＨ２Ｏを添加する。バイオマス中に均等に触媒粒子を分散するために、反応物を、ガラス攪拌棒を用いて完全に攪拌する。その結果生じた混合物を緩やかに圧縮し、固体反応物のかたまりを生成する。ガラス反応器を、フェノールキャップを用いて密封し、１１０℃において５時間インキュベートする。５時間後、反応混合物に追加の２．０ｍＬの蒸留Ｈ２Ｏを添加し、そして１０５℃においてさらに２時間インキュベートする。湿潤反応物のかたまりを、０．２マイクロメーターフィルターを装備した注射器にロードし、生成した混合物から加水分解物を無菌箱へ押し出す。培養試験管に、２．５ｍＬの培地（５００ｍＬの蒸留水中で１０ｇの酵母エキス及び２０ｇペプトンを希釈した後、無菌のろ過により精製する）、２．５ｍＬの加水分解物、及び１００ｍＬの酵母スラリー（５００ｍｇのAlcotec 24 hour Turbo Super yeastを、５ｍＬの３０℃の無菌Ｈ２Ｏ中に溶解することによって調製する）を添加する。培養物を、振盪培養器において３０℃で増殖し、２４、４８及び７２時間において１ｍＬの等分を取り除く。各等分について、分光計によって培養物の光学密度を測定する。等分を遠心分離によって精製し、上清を、グルコース、キシロース、ガラクトース、アラビノース、エタノール、及びグリセロールの濃度を測定するためにＨＰＬＣによって分析する。
【０５２０】
［実施例Ｂ１４：非可溶性澱粉から得られるグルコースの発酵］
１５ｍＬのシリンドリカルなガラス反応用バイアルに、４．０ｇのコーンスターチ（９８％ｇグルカン／ｇ乾燥バイオマス：の乾燥物組成物を有する、３％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤スターチ）、実施例３において調製した３．９ｇの触媒（初期含水量：１２．２５％ｇＨ２Ｏ／ｇに調剤した触媒）及び１２．０ｍＬの脱イオンＨ２Ｏを添加する。バイオマス中に均等に触媒粒子を分散するために、反応物を、ガラス攪拌棒を用いて完全に攪拌する。その結果生じた混合物を緩やかに圧縮し、固体反応物のかたまりを生成する。ガラス反応器を、フェノールキャップを用いて密封し、１１０℃において５時間インキュベートする。５時間後、反応混合物に追加の２．０ｍＬの蒸留Ｈ２Ｏを添加し、そして１０５℃においてさらに２時間インキュベートする。湿潤反応物のかたまりを、０．２マイクロメーターフィルターを装備した注射器にロードし、生成した混合物から加水分解物を無菌箱へ押し出す。培養試験管に、２．５ｍＬの培地（５００ｍＬの蒸留水中で１０ｇの酵母エキス及び２０ｇペプトンを希釈した後、無菌のろ過により精製する）、２．５ｍＬの加水分解物、及び１００ｍＬの酵母スラリー（５００ｍｇのAlcotec 24 hour Turbo Super yeastを、５ｍＬの３０℃の無菌Ｈ２Ｏ中に溶解することによって調製する）を添加する。培養物を、振盪培養器において３０℃で増殖し、２４、４８及び７２時間において１ｍＬの等分を取り除く。各等分について、分光計によって培養物の光学密度を測定する。等分を遠心分離によって精製し、上清を、グルコース、キシロース、ガラクトース、アラビノース、エタノール、及びグリセロールの濃度を測定するためにＨＰＬＣによって分析する。
【０５２１】
［実施例Ｂ１５：実施例３において調製した触媒を用いたさとうきび絞りかすの消化により得られたオリゴグルカンの酵素糖化］
実施例Ｂ４において得られた５０．０ｍｇのオリゴグルカンを、培養試験管内においてｐＨ４．８で０．４ｍＬの０．０５モル酢酸緩衝液中に懸濁させる。懸濁液に、トリコデルマ  レエセイ（Trichoderma reesei）からの０．５ＦＰＵのCelluclast（登録商標）セルラーゼ酵素、及びアスペルギラス  ニガー（Aspergillus niger）からの２ＩＵのセロビアーゼ酵素（４０℃において０．１ｍＬのクエン酸緩衝において希釈した）を添加した後、上記懸濁液を４０℃まで予熱する。５０．０ｍＬの等分を、５時間、１時間おきに酵素反応物から採取した。各等分について、蒸留水で５０．０ｍＬ試料を０．７ｍＬまで希釈し、０．３ｍＬのＤＮＳ試薬（蒸留Ｈ２Ｏを用いて、９１ｇの酒石酸カリウムナトリウム、３．１５ｇジニトロサリチル酸、１３１ｍＬの２モル水酸化ナトリウム、２．５ｇフェノール及び２．５ｇ亜硫酸ナトリウムを５００ｍＬまで希釈することによって調製する）を添加することによって反応を終了させる。１ｍＬの混合物をエッペンチューブ内に密封し、水中できっかり５分間沸騰させる。グルコース試料の既知の濃度から生成した校正曲線と５４０ｎｍにおける吸光度とを比較することによって、還元糖の存在を測定する。
【０５２２】
［比較例Ｂ１６：架橋されたスルホン化ポリスチレンを有するさとうきび絞りかすの意図した加水分解（ネガティブコントロール１）］
本書で述べられている触媒のセルロース消化能力を、有機化学及び工業化学において触媒作用のために使用された従来の酸性化ポリマー樹脂と比較する（T. Okuhara, “Water-Tolerant Polymeric Catalysis,” Chem. Rev., 102, 3641-3666 (2002) ）。さとうきび絞りかす（３９．０％ｇグルカン／ｇ乾燥バイオマス、１７．３％ｇキシラン／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇアラビナン／ｇ乾燥バイオマス、１．１％ｇガラクタン／ｇ乾燥バイオマス、５．５％ｇエステル／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇ可溶性抽出物／ｇ乾燥バイオマス、２４．１％ｇリグニン／ｇ乾燥バイオマス、及び３．１％ｇ灰／ｇ乾燥バイオマス：の乾燥物組成物を有する、１２．５％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤絞りかす）を、１ｃｍを超えない最大粒径になるように切断する。１５ｍＬのシリンドリカルなガラス反応用バイアルに、０．５１ｇのさとうきび絞りかす試料、０．５３ｇのスルホン化ポリスチレン（Dowex（登録商標）５０ＷＸ２樹脂、酸機能化：４．８ｍｍｏｌ／ｇ、初期含水量：１９．６％ｇＨ２Ｏ／ｇに調剤した触媒）、及び１．４ｍＬの脱イオンＨ２Ｏを添加する。バイオマス中に均等に触媒粒子を分散するために、反応物を、ガラス攪拌棒を用いて完全に攪拌する。その結果生じた混合物を緩やかに圧縮し、固体反応物のかたまりを生成する。ガラス反応器を、フェノールキャップを用いて密封し、１１５℃において６時間インキュベートする。反応後、生成した混合物を実施例Ｂ２〜Ｂ５に記載された処置に従い選別する。
【０５２３】
［比較例Ｂ１７：スルホン化ポリスチレンを有するさとうきび絞りかすの意図した加水分解（ネガティブコントロール２）］
さとうきび絞りかす（３９．０％ｇグルカン／ｇ乾燥バイオマス、１７．３％ｇキシラン／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇアラビナン／ｇ乾燥バイオマス、１．１％ｇガラクタン／ｇ乾燥バイオマス、５．５％ｇエステル／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇ可溶性抽出物／ｇ乾燥バイオマス、２４．１％ｇリグニン／ｇ乾燥バイオマス、及び３．１％ｇ灰／ｇ乾燥バイオマス：の乾燥物組成物を有する、１２．５％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤絞りかす）を、１ｃｍを超えない最大粒径になるように切断する。１５ｍＬのシリンドリカルなガラス反応用バイアルに、０．５２ｇのさとうきび絞りかす試料、０．５５ｇのスルホン化ポリスチレン（Amberlyst（登録商標）１５、酸機能化：４．６ｍｍｏｌ／ｇ、初期含水量：１０．８％ｇＨ２Ｏ／ｇに調剤した触媒）、及び１．８ｍＬの脱イオンＨ２Ｏを添加する。バイオマス中に均等に触媒粒子を分散するために、反応物を、ガラス攪拌棒を用いて完全に攪拌する。その結果生じた混合物を緩やかに圧縮し、固体反応物のかたまりを生成する。ガラス反応器を、フェノールキャップを用いて密封し、１１５℃において６時間インキュベートする。反応後、生成した混合物を実施例Ｂ２〜Ｂ５に記載された処置に従い選別する。
【０５２４】
［比較例Ｂ１８：架橋ポリアクリル酸を用いたさとうきび絞りかすの意図した加水分解（ネガティブコントロール３）］
さとうきび絞りかす（３９．０％ｇグルカン／ｇ乾燥バイオマス、１７．３％ｇキシラン／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇアラビナン／ｇ乾燥バイオマス、１．１％ｇガラクタン／ｇ乾燥バイオマス、５．５％ｇエステル／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇ可溶性抽出物／ｇ乾燥バイオマス、２４．１％ｇリグニン／ｇ乾燥バイオマス、及び３．１％ｇ灰／ｇ乾燥バイオマス：の乾燥物組成物を有する、１２．５％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤絞りかす）を、１ｃｍを超えない最大粒径になるように切断する。１５ｍＬのシリンドリカルなガラス反応用バイアルに、０．５０ｇのさとうきび絞りかす試料、０．５０ｇのポリアクリル酸ビーズ（Amberlite（登録商標）ＩＲＣ８６樹脂、酸機能化：１０．７ｍｍｏｌ／ｇ、初期含水量：５．２％ｇＨ２Ｏ／ｇに調剤した触媒）、及び１．８ｍＬの脱イオンＨ２Ｏを添加する。バイオマス中に均等に触媒粒子を分散するために、反応物を、ガラス攪拌棒を用いて完全に攪拌する。その結果生じた混合物を緩やかに圧縮し、固体反応物のかたまりを生成する。ガラス反応器を、フェノールキャップを用いて密封し、１１５℃において６時間インキュベートする。反応後、生成した混合物を実施例Ｂ２〜Ｂ５に記載された処置に従い選別する。
【０５２５】
［比較例Ｂ１９：実施例２において調製した非酸性アイソマーを用いたさとうきび絞りかすの意図した加水分解（ネガティブコントロール４）］
さとうきび絞りかす（３９．０％ｇグルカン／ｇ乾燥バイオマス、１７．３％ｇキシラン／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇアラビナン／ｇ乾燥バイオマス、１．１％ｇガラクタン／ｇ乾燥バイオマス、５．５％ｇエステル／ｇ乾燥バイオマス、５．０％ｇ可溶性抽出物／ｇ乾燥バイオマス、２４．１％ｇリグニン／ｇ乾燥バイオマス、及び３．１％ｇ灰／ｇ乾燥バイオマス：の乾燥物組成物を有する、１２．５％ｇＨ２Ｏ／ｇ湿潤絞りかす）を、１ｃｍを超えない最大粒径になるように切断する。１５ｍＬのシリンドリカルなガラス反応用バイアルに、０．５０ｇのさとうきび絞りかす試料、０．５０ｇのポリ［スチレン−コ−３−メチル−１−（４−ビニル−ベンジル）−３Ｈ−イミダゾール−１−イウム  クロライド−コ−ジビニルベンゼン］（実施例２に記載された触媒、酸官能基化：０．０ｍｍｏｌ／ｇ、初期含水量：４．０％ｇＨ２Ｏ／ｇに調剤したポリマー）、及び１．８ｍＬの脱イオンＨ２Ｏを添加する。バイオマス中に均等に触媒粒子を分散するために、反応物を、ガラス攪拌棒を用いて完全に攪拌する。その結果生じた混合物を緩やかに圧縮し、固体反応物のかたまりを生成する。ガラス反応器を、フェノールキャップを用いて密封し、１１５℃において６時間インキュベートする。反応後、生成した混合物を実施例Ｂ２〜Ｂ５に記載された処置に従い選別する。
【０５２６】
［実施例Ｂ２０：実施例３に記載された触媒を用いたリグノセルロース系バイオマスからの糖組成物の調製］
リグノセルロース系バイオマスを、実施例３に記載された触媒を用いる糖化のために供する。リグノセルロース系バイオマスの組成物を、上記実施例Ｂ１に記載された方法を用いて測定する。
【０５２７】
１５ｍＬのシリンドリカルなガラス反応用バイアルに、０．５０ｇのリグノセルロース系バイオマス試料、実施例３において調製した０．３０ｇの触媒、及び８００μＬの脱イオンＨ２Ｏを添加する。バイオマス中に均等に触媒粒子を分散するために、反応物を、ガラス攪拌棒を用いて完全に攪拌する。その結果生じた混合物を緩やかに圧縮し、固体反応物のかたまりを生成する。ガラス反応器を、フェノールキャップを用いて密封し、４時間、１２０℃においてインキュベートする。
【０５２８】
そしてシリンドリカルなガラス反応器を室温まで冷却し、開封する。５．０ｍＬの蒸留Ｈ２Ｏをバイアル反応器に添加し、その結果生じた混合物の液体及び固体を、磁気撹拌によって２分間攪拌する。攪拌後、固体を３０秒間沈殿させ、層混合物を生じさせる。固体触媒が、バイアル反応器の底に層を形成することを観察する。バイオマスからのリグニン及び残余のバイオマスが、固体触媒上に固体層を形成することを観察する。短鎖βグルカンが、リグニン及び残余のバイオマス上に非結晶体の層を形成することを観察する。最終的に、可溶性の糖が、短鎖βグルカン上に液体層を形成することを観察する。
【０５２９】
そして上清及び残余の非可溶性物質を、デカンテーションによって選別する。加水分解生成物の可溶性糖含有量を、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）及び発光分光分析方法の組み合わせによって測定する。可溶性の糖及びオリゴ糖のＨＰＬＣ測定を、移動相として水を用いた、３０ｃｍ×７．８ｍｍ  Phenomenex ＨＰＢカラムを用いた示差屈折率検出器（ＲＩ）を装備したHewlett-Packard 1050 Series instrumentにおいて行う。糖カラムを、鉛交換スルホン化−ポリスチレンガードカラム及びトリアルキルアンモニウムアニオン交換ガードカラムの両方によって保護する。全てのＨＰＬＣ試料を、注入前に０．２μｍ注射器フィルターを用いて精密ろ過する。試料濃度を、既知の基準から生成した校正を参照することによって、決定する。
【０５３０】
回収した加水分解物が、総糖濃度１％ｇ糖／ｇ加水分解物と共に、約１０：１：１の割合においてキシロース、アラビノース、及びグルコースの混合物を含むことを測定する。５−ヒドロキシメチルフルフラール、２−フルアルデヒド、及びレブリン酸の総濃度は、０．０５％ｇ分析物／ｇ加水分解物未満である。総加水分解物を真空下で蒸発によって濃縮し、１０％ｇ糖／ｇ加水分解物を有する溶液を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０５３１】
【図１】重合体骨格及び側鎖を有している、例示的なポリマーの一部を説明している。
【図２】例示的なポリマーの一部を説明しており、当該ポリマーでは、酸性基を有している側鎖はリンカーによって重合体骨格に連結され、且つカチオン基を有している側鎖は重合体骨格に直接連結されている、
【図３】同一の二価の金属カチオンと結合した、２つの共役型のブレンステッド−ローリー酸の配位を説明している。
【図４Ａ】例示的なポリマーの一部を説明しており、当該ポリマーでは、モノマーは、交互の順序でランダムに配列されている。
【図４Ｂ】例示的なポリマーの一部を説明しており、当該ポリマーでは、モノマーは、モノマーのブロックで配列されており、且つ酸性モノマーのブロックは、イオン性モノマーのブロックと交互になっている。
【図５Ａ】所定のポリマー鎖内に架橋結合を有している、例示的なポリマーの一部を説明している。
【図５Ｂ】所定のポリマー鎖内に架橋結合を有している、例示的なポリマーの一部を説明している。
【図６Ａ】２つのポリマー鎖間に架橋結合を有している、例示的なポリマーの一部を説明している。
【図６Ｂ】２つのポリマー鎖間に架橋結合を有している、例示的なポリマーの一部を説明している。
【図７Ａ】ポリエチレン骨格を有している、例示的なポリマーの一部を説明している。
【図７Ｂ】ポリビニルアルコール骨格を有している、例示的なポリマーの一部を説明している。
【図７Ｃ】イオノマー骨格を有している、例示的なポリマーの一部を説明している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【国際調査報告】
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