(57)【要約】  本発明は、例えば、クロマトグラフィー分離のための新規クロマトグラフィー用材料、この調製のための工程、およびクロマトグラフィー用材料を含む分離デバイス、これを含む分離デバイス、クロマトグラフィーカラムおよびキットおよびこの調製のための方法を提供する。本発明のクロマトグラフィー用材料は、２μｍ未満の大きさである表面多孔性クロマトグラフィー粒状材料である。
2016521858.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面多孔性シリカ粒子を含む固定相を有する分離デバイスであって、前記表面多孔性シリカ粒子が２μｍ未満の大きさである、分離デバイス。
【請求項２】
表面多孔性無機／有機ハイブリッド粒子を含む表面多孔性材料を含む、固定相を有する分離デバイスであって、前記表面多孔性無機／有機ハイブリッド粒子が２μｍ未満の大きさである、分離デバイス。
【請求項３】
実質的に非多孔性のコアと、前記コアの周囲にある多孔性シェル材料の１つ以上の層とを含む表面多孔性粒状材料を含む、固定相を有する分離デバイスであって、前記表面多孔性無機／有機ハイブリッド粒子が２μｍ未満の大きさである、分離デバイス。
【請求項４】
前記実質的に非多孔性のコアがシリカコアである、請求項３に記載の分離デバイス。
【請求項５】
前記実質的に非多孔性のコアが、無機／有機ハイブリッドコアである、請求項３に記載の分離デバイス。
【請求項８】
前記多孔性シェル材料が、多孔性無機／有機ハイブリッド材料である、請求項３から５のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項９】
前記多孔性シェル材料が、多孔性シリカである、請求項３から５のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項１０】
前記多孔性シェル材料が、多孔性コンポジット材料である、請求項３から５のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項１１】
前記表面多孔性粒状材料が、シリカコアの上にシリカ多孔性層を含む、請求項３から５のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項１２】
前記表面多孔性粒状材料が、シリカコアの上にハイブリッド多孔性層を含む、請求項３から５のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項１３】
前記表面多孔性粒状材料が、ハイブリッドコアの上にシリカ多孔性層を含む、請求項３から５のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項１４】
前記表面多孔性粒状材料が、ハイブリッドコアの上にハイブリッド多孔性層を含む、請求項３から５のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項１５】
多孔性シェル材料の１層より多い層を含み、それぞれの層が、独立して、多孔性無機／有機ハイブリッド材料、多孔性シリカ、多孔性コンポジット材料またはこれらの混合物から選択される、請求項３から５のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項１６】
前記ハイブリッドコアは、前記コア表面近傍のハイブリッド含有量が増加した、請求項３から５のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項１７】
前記ハイブリッドコアは、前記コア表面近傍のハイブリッド含有量が減少した、請求項３から５のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項１８】
前記表面多孔性粒状材料は、前記コア表面近傍のハイブリッド含有量が増加した、請求項３から５のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項１９】
前記表面多孔性粒状材料は、前記コア表面近傍のハイブリッド含有量が減少した、請求項３から５のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項２０】
前記材料が、クロマトグラフィーの性能を高める細孔形状を有する、請求項１から１９のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項２１】
前記材料は、微細孔の小さな集合を有する、請求項２０に記載の分離デバイス。
【請求項２２】
前記材料は、きわめて球状に近いコア形態を有する、請求項１から２１のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項２３】
前記孔は、平均直径が約２５から６００Åである、請求項１から２２のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項２４】
前記孔は、平均直径が約６０から３５０Åである、請求項２３に記載の分離デバイス。
【請求項２５】
前記孔は、平均直径が約８０から３００Åである、請求項２４に記載の分離デバイス。
【請求項２６】
前記孔は、平均直径が約９０から１５０Åである、請求項２５に記載の分離デバイス。
【請求項２７】
前記材料は、材料の表面近傍の平均細孔直径が大きい、請求項１から２２のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項２８】
前記材料の中心近傍の前記平均細孔直径が４０から３００Åである、請求項２７に記載の分離デバイス。
【請求項２９】
前記材料の表面近傍の前記平均細孔直径が７０から５００Åである、請求項２７または２８に記載の分離デバイス。
【請求項３０】
前記の材料は、前記材料の表面近傍の平均細孔直径が減少した、請求項１から２２のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項３１】
前記材料の表面近傍の前記平均細孔直径が、４０から３００Åである、請求項３０に記載の分離デバイス。
【請求項３２】
前記材料の中心近傍の前記平均細孔直径が、７０から５００Åである、請求項３０または３１に記載の分離デバイス。
【請求項３３】
前記平均細孔体積が、約０．１１から０．５０ｃｍ３／ｇである、請求項１から３２のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項３４】
前記平均細孔体積が、約０．０９から０．４５ｃｍ３／ｇである、請求項３３に記載の分離デバイス。
【請求項３６】
前記平均細孔体積が、約０．１７から０．３０ｃｍ３／ｇである、請求項３４に記載の分離デバイス。
【請求項３７】
細孔表面積が、約１０ｍ２／ｇから４００ｍ２／ｇである、請求項１から３６のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項３８】
細孔表面積が、約１５ｍ２／ｇから３００ｍ２／ｇである、請求項３７に記載の分離デバイス。
【請求項３９】
細孔表面積が、約６０ｍ２／ｇから２００ｍ２／ｇである、請求項３８に記載の分離デバイス。
【請求項４０】
粒状材料が、球状である、請求項１から３９のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項４１】
粒状材料が、粗い表面を有する、請求項１から３９のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項４２】
粒状材料が、単分散である、請求項１から４１のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項４３】
粒状材料が、非単分散である、請求項１から４１のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項４４】
さらに表面改質されている、請求項１から４３のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項４５】
ポリマーを用いたコーティングによって、
有機基とシラノール基の修飾の組み合わせによるポリマーを用いたコーティングによって、
有機基の修飾とポリマーを用いたコーティングの組み合わせによって、
シラノール基の修飾とポリマーを用いたコーティングの組み合わせによって、
前記材料の有機基と修飾試薬との間の有機共有結合の生成によって、または
有機基の修飾、シラノール基の修飾およびポリマーを用いたコーティングの組み合わせによって、
さらに表面改質されている、請求項１から４４のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項４６】
前記デバイスが、クロマトグラフィーカラム、薄層プレート、濾過膜、マイクロ流体分離デバイス、サンプル洗浄デバイス、固体支持体、固相抽出デバイス、マイクロチップ分離デバイスおよびマイクロタイタープレートからなる群から選択される、請求項１から４５のいずれか一項に記載の分離デバイス。
【請求項４７】
前記分離デバイスが、順相クロマトグラフィー、ＨＩＬＩＣ、超臨界流体クロマトグラフィー、二酸化炭素系クロマトグラフィー、亜臨界流体クロマトグラフィーおよび溶媒和ガスクロマトグラフィーに有用である、請求項４６に記載の分離デバイス。
【請求項４８】
（ａ）充填材料を受け入れるための円筒形の内側を有するカラムと、
（ｂ）実質的に非多孔性のコアと前記コアの周囲にある多孔性シェル材料の１つ以上の層を含み、粒子が２μｍ未満の大きさである、表面多孔性シリカ粒子、表面多孔性無機／有機ハイブリッド粒子または表面多孔性粒状材料を含む、充填されたクロマトグラフィー床と
を備える、クロマトグラフィーカラム。
【請求項４９】
前記カラムが、順相クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィー、二酸化炭素系クロマトグラフィー、亜臨界流体クロマトグラフィーまたは溶媒和ガスクロマトグラフィーで使用するために改変されている、請求項４８に記載のクロマトグラフィーカラム。
【請求項５０】
（ａ）充填材料を受け入れるための内側の流路と、
（ｂ）実質的に非多孔性のコアと前記コアの周囲にある多孔性シェル材料の１つ以上の層を含み、粒子が２μｍ未満の大きさである、表面多孔性シリカ粒子、表面多孔性無機／有機ハイブリッド粒子または表面多孔性粒状材料を含む、充填されたクロマトグラフィー床と
を備える、クロマトグラフィーデバイス。
【請求項５１】
前記デバイスが、順相クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィー、二酸化炭素系クロマトグラフィー、亜臨界流体クロマトグラフィーまたは溶媒和ガスクロマトグラフィーで使用するために改変されている、請求項５０に記載のクロマトグラフィーデバイス。
【請求項５２】
請求項１から４７のいずれか一項に記載の分離デバイスと、超臨界流体クロマトグラフィーで使用するための説明書とを備える、キット。
【請求項５３】
請求項４８に記載のクロマトグラフィーカラムと、超臨界流体クロマトグラフィーで使用するための説明書とを備える、キット。
【請求項５４】
請求項５０に記載のクロマトグラフィーデバイスと、超臨界流体クロマトグラフィーで使用するための説明書とを備える、キット。
【請求項５５】
超臨界流体クロマトグラフィーを行うための方法であって、
超臨界流体クロマトグラフィーによって分離されるサンプルを提供する工程と；
実質的に非多孔性のコアと前記コアの周囲にある多孔性シェル材料の１つ以上の層を含み、粒子が２μｍ未満の大きさである、表面多孔性シリカ粒子、表面多孔性無機／有機ハイブリッド粒子または表面多孔性粒状材料を含む固定相に前記サンプルを装填する工程と；
超臨界流体クロマトグラフィーを行って前記サンプルを分離する工程と
を含む、方法。
【請求項５６】
順相クロマトグラフィー、ＨＩＬＩＣ、二酸化炭素系クロマトグラフィー、亜臨界流体クロマトグラフィーまたは溶媒和ガスクロマトグラフィーを行うための方法であって、
超臨界流体クロマトグラフィーによって分離されるサンプルを提供する工程と；
実質的に非多孔性のコアと前記コアの周囲にある多孔性シェル材料の１つ以上の層を含み、粒子が２μｍ未満の大きさである、表面多孔性シリカ粒子、表面多孔性無機／有機ハイブリッド粒子または表面多孔性粒状材料を含む固定相に前記サンプルを装填する工程と；
順相クロマトグラフィー、ＨＩＬＩＣ、二酸化炭素系クロマトグラフィー、亜臨界流体クロマトグラフィーまたは溶媒和ガスクロマトグラフィーを行って前記サンプルを分離する工程と
を含む、方法。
【請求項５７】
超臨界流体クロマトグラフィーを行うための方法であって、
超臨界流体クロマトグラフィーによって分離されるサンプルを提供する工程と；
実質的に非多孔性のコアと前記コアの周囲にある多孔性シェル材料の１つ以上の層を含む、表面多孔性シリカ粒子、表面多孔性無機／有機ハイブリッド粒子または表面多孔性粒状材料を含む固定相に前記サンプルを装填する工程と；
超臨界流体クロマトグラフィーを行って前記サンプルを分離する工程と
を含み、
前記固定相に関連するテーリングファクターが約０．８０から２．０である、方法。
【請求項５８】
前記固定相に関連するテーリングファクターが、約０．８５から１．６０である、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記固定相に関連するテーリングファクターが、約０．９０から１．３０である、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記固定相に関連するテーリングファクターが、約０．９５から１．２０である、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記固定相に関連するテーリングファクターが、約１．００から１．０である、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
式１を有する表面多孔性材料。
［Ｘ］（Ｗ）ａ（Ｑ）ｂ（Ｔ）ｃ        式１
［式中、
Ｘは、実質的に非多孔性のコアと前記コアの周囲にある多孔性シェル材料の１つ以上の層を含む、表面多孔性シリカ材料、表面多孔性無機／有機ハイブリッド材料または表面多孔性粒状材料であり；
Ｗは、存在しないか、および／または水素を含むか、ならびに／またはＸの表面にヒドロキシルを含み；
Ｑは、Ｘに直接結合し、分析物とクロマトグラフィー時に相互作用する、第１番目の親水性であり、極性であり、イオン化可能であり、および／または帯電した官能基を含み；
Ｔは、Ｘに直接結合し、分析物とクロマトグラフィー時に相互作用する、第２番目の親水性であり、極性であり、イオン化可能であり、および／または帯電した官能基を含み；
ａは０より大きく、ｂは０より大きく、ｃは０より大きく、ｂ＝０であり、およびｃは０より大きいか、または、ｃ＝０であり、およびｂは０より大きく、
ＱおよびＴは、分析物とＸ及びＷとのクロマトグラフィー時の相互作用を本質的になくし、これによって、低濃度の水を利用するクロマトグラフィー条件下で経時に伴う保持変動（ドリフト）を最小限にする。］
【請求項６３】
請求項６２に記載の表面多孔性材料。
［式中、Ｑは、
【化１】
2016521858.tif 000036
によって表され、式中、
ｎ１は、０から３０の整数であり；
ｎ２は、０から３０の整数であり；
ｎ３＝０または１であり、但し、ｎ３＝０の場合、ｎ１は０ではなく；
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４のそれぞれは、独立して、水素、フルオロ、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ｉ−プロピル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコール、両性イオン、または基Ｚを表し；
Ｚは、
（ａ）下式を有する表面結合基
（Ｂ１）ｘ（Ｒ５）ｙ（Ｒ６）ｚＳｉ−（式中、ｘは、１から３の整数であり、
ｙは、０から２の整数であり、
ｚは、０から２の整数であり、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝３であり、
Ｒ５およびＲ６のそれぞれは、独立して、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコール、または両性イオン基を表し、
Ｂ１は、シロキサン結合を表す。）；
（ｂ）直接的な炭素−炭素結合生成による、またはヘテロ原子、エステル、エーテル、チオエーテル、アミン、アミド、イミド、尿素、カーボネート、カルバメート、ヘテロ環、トリアゾールまたはウレタン結合による、表面有機官能基化ハイブリッド基への結合；または
（ｃ）材料の表面に共有結合していない吸着した表面基
を表し；
Ｙは、埋め込まれた極性官能基であり；
Ａは、
（ｉ）親水性末端基；
（ｉｉ）水素、フルオロ、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ｉ−プロピル、低級アルキルまたは基Ｚ；または
（ｉｉｉ）官能基化可能な基
を表す。］
【請求項６４】
請求項６２に記載の表面多孔性材料。
［式中、Ｔは、
【化２】
2016521858.tif 000037
によって表され、式中、
ｎ１は、０から５の整数であり；
ｎ２は、０から５の整数であり；
ｎ３＝０または１であり、但し、ｎ３＝０の場合、ｎ１は０ではなく；
Ｒ１、Ｒ１、Ｒ３およびＲ４のそれぞれは、独立して、水素、フルオロ、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ｉ−プロピル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコール、両性イオンまたは基Ｚを表し；
Ｚは、
（ａ）下式を有する表面結合基
（Ｂ１）ｘ（Ｒ５）ｙ（Ｒ６）ｚＳｉ−（式中、ｘは、１から３の整数であり、
ｙは、０から２の整数であり、
ｚは、０から２の整数であり、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝３であり、
Ｒ５およびＲ６のそれぞれは、独立して、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコールまたは両性イオン基を表し；
Ｂ１は、シロキサン結合を表す。）；
（ｂ）直接的な炭素−炭素結合生成による、またはヘテロ原子、エステル、エーテル、チオエーテル、アミン、アミド、イミド、尿素、カーボネート、カルバメート、ヘテロ環、トリアゾールまたはウレタン結合による、表面有機官能基化ハイブリッド基への結合；
（ｃ）材料の表面に共有結合していない吸着した表面基；または
（ｄ）シリルエーテル結合
を表し；
Ｙは、埋め込まれた極性官能基であり；
Ａは、
（ｉ）親水性末端基またはイオン化可能末端基；または
（ｉｉ）水素、フルオロ、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ｉ−プロピル、低級アルキルまたは基Ｚ
を表す。］
【請求項６５】
Ｔは、以下の構造のいずれか１つを含む、請求項６２から６４のいずれか一項に記載の表面多孔性材料。
【化３】
2016521858.tif 000038
［式中、Ｒ５およびＲ６は、独立して、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコールまたは両性イオン基を表し、Ａ、ＡｉおよびＡ２は、（１）シアノ、ヒドロキシル、フルオロ、トリフルオロ、置換アリール、エステル、エーテル、アミド、カルバメート、尿素、スルホキシド、ニトロ、ニトロソ、ホウ酸、ホウ酸エステル、尿素、チオエーテル、スルフィニル、スルホニル、チオ尿素、チオカーボネート、チオカルバメート、エチレングリコール、ヘテロ環、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコール、または両性イオン基、またはトリアゾール官能基を含む、親水性基／イオン化可能な基のいずれか１つから独立して選択され、（２）メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキルまたは低級アルキルを含む、非極性基から独立して選択され、および／または（３）独立して、親水性基／イオン化可能な基から選択され、およびＡｉは、独立して、非極性基から選択され、Ａ２は、独立して、親水性基／イオン化可能な基から、または非極性基からのいずれかから選択される。］
【請求項６６】
さらに他の具体的な実施形態において、Ｑが、以下の構造のいずれか１つを含む、請求項６２から６５のいずれか一項に記載の表面多孔性材料。
【化４】
2016521858.tif 000039
2016521858.tif 000040
【請求項６７】
式２を有する表面多孔性材料。
［Ｘ］（Ｗ）ａ（Ｑ）ｂ（Ｔ）ｃ        式２
［式中、
Ｘは、表面多孔性材料であり；
Ｗは、存在しないか、および／または水素を含むか、ならびに／またはＸの表面にヒドロキシルを含み；
Ｑは、低濃度の水を利用するクロマトグラフィー条件下で経時に伴う保持変動（ドリフト）を最小限にする官能基であり；
Ｔは、分析物とクロマトグラフィー時に相互作用する、１つ以上の親水性であり、極性であり、イオン化可能であり、および／または帯電した官能基を含み；
ｂおよびｃは、正の数であり、０．０５≦（ｂ／ｃ）≦１００であり、ａ≧０である。］
【請求項６８】
Ｑは、
【化５】
2016521858.tif 000041
によって表され、式中、
ｎ１は、０から３０の整数であり；
ｎ２は、０から３０の整数であり；
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４のそれぞれは、独立して、水素、フルオロ、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ｉ−プロピル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコール、両性イオンまたは基Ｚを表し；基Ｚは、
（ａ）下式を有する表面結合基
（Ｂ１）ｘ（Ｒ５）ｙ（Ｒ６）ｚＳｉ−
（式中、ｘは、１から３の整数であり、
ｙは、０から２の整数であり、
ｚは、０から２の整数であり、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝３であり、
Ｒ５およびＲ６のそれぞれは、独立して、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコールまたは両性イオン基を表し；
Ｂ１は、シロキサン結合を表す。）；
（ｂ）直接的な炭素−炭素結合生成による、またはヘテロ原子、エステル、エーテル、チオエーテル、アミン、アミド、イミド、尿素、カーボネート、カルバメート、ヘテロ環、トリアゾールまたはウレタン結合による、表面有機官能基化ハイブリッド基への結合；または
（ｃ）材料の表面に共有結合していない吸着した表面基
を含み；
Ｙは、埋め込まれた極性官能基であり；
Ａは、
（ｉ）親水性末端基；
（ｉｉ）水素、フルオロ、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ｉ−プロピル、低級アルキルまたは基Ｚ；または
（ｉｉｉ）官能基化可能な基を表す、請求項６７に記載の表面多孔性材料。
【請求項６９】
Ｔは、
【化６】
2016521858.tif 000042
2016521858.tif 000043
またはこれらの組み合わせのいずれかによって表され、式中、
ｍは、０から３０の整数であり；
ｍ’は、０から３０の整数であり；
ｍ”は、０から３の整数であり；
Ｚは、
（ａ）下式を有する表面結合基
（Ｂ１）ｘ（Ｒ５）ｙ（Ｒ６）ｚＳｉ−
（式中、ｘは、１から３の整数であり、
ｙは、０から２の整数であり、
ｚは、０から２の整数であり、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝３であり、
Ｒ５およびＲ６のそれぞれは、独立して、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコールまたは両性イオン基を表し；
Ｂ１は、シロキサン結合を表し；Ｒ７、Ｒ７’およびＲ７”
のそれぞれは、水素、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、フェニル、分枝鎖アルキルまたは低級アルキルを表す。）；
（ｂ）直接的な炭素−炭素結合生成による、またはヘテロ原子、エステル、エーテル、チオエーテル、アミン、アミド、イミド、尿素、カーボネート、カルバメート、ヘテロ環、トリアゾールまたはウレタン結合による、表面有機官能基化ハイブリッド基への結合；または
（ｃ）材料の表面に共有結合していない吸着した表面基
を表し；
Ｙは、埋め込まれた極性官能基であり；
Ｂは、結合、Ｎ、Ｏ、Ｓ、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｎ−Ｒ１１Ｒ１２、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｏ−Ｒ１１、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ−Ｒ１１、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｎ−（ＣＨ２）０−１２−Ｒ１１Ｒ１２、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｏ−（ＣＨ２）０−１２−Ｒ１１、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ−（ＣＨ２）０−１２−Ｒ１１、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ（Ｏ）１−２−（ＣＨ２）０−１２−Ｎ−Ｒ１１Ｒ１２、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ（Ｏ）１−２−（ＣＨ２）０−１２−Ｏ−Ｒ１１、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ（Ｏ）１−２−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ−Ｒ１１、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ（Ｏ）１−２−（ＣＨ２）０−１２−Ｎ−（ＣＨ２）０−１２−Ｒ１１Ｒ１２、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ（Ｏ）１−２−（ＣＨ２）０−１２−Ｏ−（ＣＨ２）０−１２−Ｒ１１、または
−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ（Ｏ）１−２−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ−（ＣＨ２）０−１２−Ｒ１１
を表し；
Ｒ１１は、第１番目のモノ芳香族、ポリ芳香族、ヘテロ環芳香族またはポリヘテロ環芳香族基であり；
Ｒ１２は、水素、脂肪族基または第２番目のモノ芳香族、ポリ芳香族、ヘテロ環芳香族またはポリヘテロ環芳香族基であり、Ｒ１１およびＲ１２は、脂肪族基で置換されていてもよい、請求項６７または６８に記載の表面多孔性材料。
【請求項７０】
Ｑは、
【化７】
2016521858.tif 000044
のいずれか１つによって表され、式中、
Ｚは、
（ａ）下式を有する表面結合基
（Ｂ１）ｘ（Ｒ５）ｙ（Ｒ６）ｚＳｉ−
（式中、ｘは、１から３の整数であり、
ｙは、０から２の整数であり、
ｚは、０から２の整数であり、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝３であり、
Ｒ５およびＲ６のそれぞれは、独立して、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコールまたは両性イオン基を表し、およびＢ１はシロキサン結合を表す。）；
Ｒ１１は、第１番目のモノ芳香族、ポリ芳香族、ヘテロ環芳香族またはポリヘテロ環芳香族基であり；
Ｒ１２は、水素、脂肪族基または第２番目のモノ芳香族、ポリ芳香族、ヘテロ環芳香族またはポリヘテロ環芳香族基であり、Ｒ１１およびＲ１２は、脂肪族基で置換されていてもよい；
（ｂ）直接的な炭素−炭素結合生成による、またはヘテロ原子、エステル、エーテル、チオエーテル、アミン、アミド、イミド、尿素、カーボネート、カルバメート、ヘテロ環、トリアゾールまたはウレタン結合による、表面有機官能基化ハイブリッド基への結合；または
（ｃ）材料の表面に共有結合していない吸着した表面基
を含む、請求項６７から６９のいずれか一項に記載の表面多孔性材料。
【請求項７１】
Ｔは、
【化８】
2016521858.tif 000045
2016521858.tif 000046
2016521858.tif 000047
2016521858.tif 000048
2016521858.tif 000049
のいずれか１つによって表され、式中、
Ｚは、
（ａ）下式を有する表面結合基
（Ｂ１）ｘ（Ｒ５）ｙ（Ｒ６）ｚＳｉ−
（式中、ｘは、１から３の整数であり、
ｙは、０から２の整数であり、
ｚは、０から２の整数であり、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝３であり、
Ｒ５およびＲ６のそれぞれは、独立して、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコールまたは両性イオン基を表し；
Ｂ１は、シロキサン結合を表す。）；
（ｂ）直接的な炭素−炭素結合生成による、またはヘテロ原子、エステル、エーテル、チオエーテル、アミン、アミド、イミド、尿素、カーボネート、カルバメート、ヘテロ環、トリアゾールまたはウレタン結合による、表面有機官能基化ハイブリッド基への結合；または
（ｃ）材料の表面に共有結合していない吸着した表面基
を含む、請求項６７から７０のいずれか一項に記載の表面多孔性材料。
【請求項７２】
前記材料が、粒状材料である、請求項６２から７１のいずれか一項に記載の表面多孔性材料。
【請求項７３】
前記材料の平均粒径が、０．８から３．０μｍである、請求項６２から７２のいずれか一項に記載の表面多孔性材料。
【請求項７４】
前記材料の孔は、平均直径が約２５から６００Åである、請求項６２から７３のいずれか一項に記載の表面多孔性材料。
【請求項７５】
前記材料は、平均細孔体積が約０．１１から０．５０ｃｍ３／ｇである、請求項６２から７４のいずれか一項に記載の表面多孔性材料。
【請求項７６】
前記材料が、細孔表面積が約１０ｍ２／ｇから４００ｍ２／ｇである、請求項６２から７５のいずれか一項に記載の表面多孔性材料。
【請求項７７】
請求項６２から７６のいずれか一項に記載の表面多孔性材料を含む固定相を有する分離デバイス。
【請求項７８】
超臨界流体クロマトグラフィーを行うための方法であって、
超臨界流体クロマトグラフィーによって分離されるサンプルを提供する工程と；
請求項６２から７６のいずれか一項に記載の表面多孔性材料を含む固定相に前記サンプルを装填する工程と；
超臨界流体クロマトグラフィーを行って前記サンプルを分離する工程と
を含み、
前記固定相に関連するテーリングファクターが約０．８０から２．０である、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する出願の相互参照
本出願は、２０１３年６月１１日に出願された米国仮特許出願番号第６１／８３３，６９９号に関する。この特許出願の内容全体は、本明細書に参照により組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
表面多孔性粒子（薄膜状の融合したコア、またはコア−シェル粒子とも呼ばれる。）は、１９７０年代にはクロマトグラフィー用吸着剤として日常的に使用されていた。これらの初期の表面多孔性材料は、輪郭のはっきりしない多分散性の非多孔性シリカコア（２０μｍを超える。）の表面に対するシリカゾルの吸着から調製された薄い多孔性層を有していた。ゾル溶液のスプレーコーティングまたはゾル溶液を粒子床に通過させる工程が一般的に使用された。Ｋｉｒｋｌａｎｄは、この期間中、表面多孔性粒子の使用を広範囲に開発し、１９７０年代にＺｉｐａｘブランドの表面多孔性材料を開発するのに役立った。Ｋｉｒｋｌａｎｄの業績のまとめは、Ｕｎｇｅｒ（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ａ、１０６０（２００４）１）によって与えられた。
【０００３】
表面多孔性粒子は、過去５年間の非常に活発な研究分野であった。テトラアルコキシシランと、Ｙがアルキル基またはアリール基を含み、ＲがメトキシまたはエトキシであるＹＳｉ（ＯＲ）３型の有機シランとの混合縮合を使用する従来論文は、完全に多孔性のもの（ＥＰ  ８４，９７９  Ｂ１、１９９６）および表面多孔性粒子のもの（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  １９９８、１０、１０３６）について、Ｕｎｇｅｒによって報告されている。これらの粒子は、ＵＰＬＣに有効に使用するのに十分な大きさ（１−２μｍ）を有しておらず、クロマトグラフィーの性能を高める細孔形状も含んでいない。分布が狭い表面多孔性粒子は、Ｌａｙｅｒ−ｂｙ−Ｌａｙｅｒ手法（ＬＢＬ）を用い、Ｋｉｒｋｌａｎｄによって報告されている（米国出願第２００７０１８９９４４号）が、これらの粒子は、きわめて球状に近いというわけではない。他の界面活性剤によるテンプレート化された手法は、分布が狭い完全に多孔性の粒子を低い収率で得ることができるが、これらの手法は、クロマトグラフィーの性能を高める細孔形状を有する単分散の球状表面多孔性粒子を調製するために使用されてはいない。
【０００４】
現代の市販されている表面多孔性粒子は、もっと小さく（２μｍ未満）、単分散で球状であり、純度の高い非多孔性シリカコアを使用する。多孔性層が作られ、これらの粒子は、１．７から２．７μｍの最終直径まで成長する。多孔性層の厚みおよび細孔直径は、特定の用途（例えば、小さな分子と大きな分子の分離）に適するように最適化される。高分子電解質、界面活性剤またはバインダー（合成中に加えられるさらなる試薬）を除去し、ＨＰＬＣまたはＵＰＬＣの用途で使用するための粒子を強化するために、これらの材料はか焼される（空気中で５００℃から１０００℃）。さらなる孔の拡大、酸処理、再ヒドロキシル化および結合工程が報告されている。
【０００５】
表面多孔性材料の評価（例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ａ、１２１７（２０１０）１６０４−１６１５；Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ａ、１２１７（２０１０）１５８９−１６０３）は、カラム性能の向上が、これらの表面多孔性材料を充填したカラムを用いて達成し得ることを示す。理論に限定されないが、向上は、ｖａｎ  Ｄｅｅｍｔｅｒの表現および熱伝導性の向上で示された。コーク大学は、表面多孔性粒子に関する最近の特許出願（ＷＯ  ２０１０／０６１３６７  Ａ２）も有している。
【０００６】
Ｔｅｒｒｙ  Ａ．Ｂｅｒｇｅｒ（ＬＣ−ＧＣ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ、２０１０、ｖｏｌ  ２８、ｉｓｓｕｅ  ５）は、超臨界流体クロマトグラフィー（ＳＦＣ）における２μｍ未満の完全に多孔性のシリカカラムの最初の使用について報告した。
【０００７】
その後の文献において、Ｔｅｒｒｙ  Ａ．Ｂｅｒｇｅｒ（Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉａ、２０１０、７２、５９７−６０２）は、異なる用途での２μｍ未満の完全に多孔性の粒子の有用性を調べた。Ｔｅｒｒｙは、１．８μｍの結合していないシリカカラムを使用すると、効率的なカラム（理論値の８０％）が得られ、多様な溶出群を迅速に分離し（ステロイド、スルホンアミド、プロフェン、核酸およびキサンテンを含む。）、良好なピーク形状、低いカラムヘッド圧が得られることを発見した。
【０００８】
別のその後の文献において、Ｔｅｒｒｙ  Ａ．Ｂｅｒｇｅｒ（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ａ、１２１８（２０１１）４５５９−４５６８）は、超臨界流体クロマトグラフィー（ＳＦＣ）において、２．６μｍの表面多孔性親水性相互作用液体クロマトグラフィー（ＨＩＬＩＣ）の性能を、３μｍの完全に多孔性のシリカＨＩＬＩＣカラムと比較し（両方とも４．６×１５０ｍｍ）、効率およびテーリングファクターについて、結合していない表面多孔性シリカ（Ｐｈｅｎｏｍｅｎｅｘ  ２．６μｍ  Ｋｉｎｅｔｅｘ  ＨＩＬＩＣ）と、ジオールが結合した完全に多孔性のシリカ（Ｐｈｅｎｏｍｅｎｅｘ  ３μｍ  Ｌｕｎａ  ＨＩＬＩＣ）とを比較した。２．６μｍの表面多孔性シリカは、３μｍのシリカ粒子と比べてＳＦＣにおいて効率の向上を示した。
【０００９】
１．８μｍの完全に多孔性のシリカカラム（Ａｇｉｌｅｎｔ  １．８μｍ  Ｚｏｒｂａｘ  ＲＸ−Ｓｉｌ、３×１００ｍｍ）と比較して、２．６μｍの表面多孔性シリカカラム（Ｐｈｅｎｏｍｅｎｅｘ  ２．６μｍ  Ｋｉｎｅｔｅｘ  ＨＩＬＩＣ、４．６×１５０ｍｍ）は、「効率が高く、圧力低下が少なく、時間は長くなった」。しかし、この研究において、著者らは、２．６μｍの表面多孔性シリカカラム（４．６×１５０ｍｍ）で分離するための多くのピークがフロンティングを起こすことを示した。分析物を２０倍に希釈しても、ピーク形状は向上せず、このことは、カラムのオーバーロードの問題ではなかったことを示している。「フロンティングを起こさなかった少数の溶質が存在し、このことは、フロンティングが、充填度の悪さに起因するものではなかったことを示唆している」。
【００１０】
現在の超高性能ＳＦＣおよび／またはコンバージェンスクロマトグラフィー（ＵＰＣ２）システムについて、効率の上昇、良好なピーク形状および性能を可能にする高性能の２μｍ未満の表面多孔性カラムの必要性が存在する。
【００１１】
結合していない２．６μｍの表面多孔性シリカカラムのピーク形状が悪いことを考慮すると、粒子、ハードウエアおよびカラム充填技術に現時点で制限があるため、性能の必要な向上が不可能なようである。本発明は、ＨＩＬＩＣ、順相クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィー、二酸化炭素系クロマトグラフィー、亜臨界流体クロマトグラフィーおよび溶媒和ガスクロマトグラフィーにおける表面多孔性カラムの性能を向上させる。これにより、もっと効率が高い均一濃度の分離、ピークキャパシティグラジエント分離の上昇、分析物のピーク形状の向上が実現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】欧州特許第８４，９７９号明細書
【特許文献２】米国特許出願第２００７／０１８９９４４号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１０／０６１３６７号
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ａ、１０６０（２００４）１
【非特許文献２】Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  １９９８、１０、１０３６
【非特許文献３】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ａ、１２１７（２０１０）１６０４−１６１５
【非特許文献４】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ａ、１２１７（２０１０）１５８９−１６０３
【非特許文献５】Ｔｅｒｒｙ  Ａ．Ｂｅｒｇｅｒ（ＬＣ−ＧＣ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ、２０１０、ｖｏｌ  ２８、ｉｓｓｕｅ  ５）
【非特許文献６】Ｔｅｒｒｙ  Ａ．Ｂｅｒｇｅｒ（Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉａ、２０１０、７２、５９７−６０２）
【非特許文献７】Ｔｅｒｒｙ  Ａ．Ｂｅｒｇｅｒ（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ａ、１２１８（２０１１）４５５９−４５６８）
【発明の概要】
【００１４】
本発明は、一般的に、クロマトグラフィー用材料に関する。本発明は、さらに具体的には、種々の実施形態において、順相クロマトグラフィー、超臨界流体クロマトグラフィー、二酸化炭素系クロマトグラフィー、亜臨界流体クロマトグラフィーおよび溶媒和ガスクロマトグラフィーのためのクロマトグラフィー用材料、および対応する装置、キット、製造方法および使用方法に関する。
【００１５】
一態様において、本発明は、表面多孔性シリカ粒子を含み、前記粒子が２μｍ未満の大きさである固定相を有する分離デバイスを提供する。
【００１６】
一態様において、本発明は、表面多孔性無機／有機ハイブリッド粒子を含み、前記粒子が２μｍ未満の大きさである固定相を有する分離デバイスを提供する。
【００１７】
一態様において、本発明は、実質的に非多孔性のコアと、コアの周囲にある多孔性シェル材料の１つ以上の層とを含む表面多孔性粒状材料を含み、前記粒子が２μｍ未満の大きさである固定相を有する、分離デバイスを提供する。
【００１８】
特定の実施形態において、前記デバイスは、クロマトグラフィーカラム、薄層プレート、濾過膜、マイクロ流体分離デバイス、サンプル洗浄デバイス、固体支持体、固相抽出デバイス、マイクロチップ分離デバイスおよびマイクロタイタープレートからなる群から選択される。
【００１９】
ある具体的な実施形態において、分離デバイスは、超臨界流体クロマトグラフィーに有用である。
【００２０】
別の態様において、本発明は、
（ａ）充填材料を受け入れるための円筒形の内側を有するカラムと、
（ｂ）実質的に非多孔性のコアとコアの周囲にある多孔性シェル材料の１つ以上の層を含み、前記粒子が２μｍ未満の大きさである、表面多孔性シリカ粒子、表面多孔性無機／有機ハイブリッド粒子または表面多孔性粒状材料を含む、充填されたクロマトグラフィー床と
を備える、クロマトグラフィーカラムを提供する。
【００２１】
別の態様において、本発明は、
（ａ）充填材料を受け入れるための内側の流路と、
（ｂ）実質的に非多孔性のコアとコアの周囲にある多孔性シェル材料の１つ以上の層を含み、前記粒子が２μｍ未満の大きさである、表面多孔性シリカ粒子、表面多孔性無機／有機ハイブリッド粒子または表面多孔性粒状材料を含む、充填されたクロマトグラフィー床と
を備える、クロマトグラフィーデバイスを提供する。
【００２２】
別の態様において、本発明は、本発明の表面多孔性材料と、超臨界流体クロマトグラフィーで使用するための説明書とを備える、キットを提供する。特定の実施形態において、説明書は、分離デバイスと共に使用するためのものである。特定の他の実施形態において、分離デバイスは、クロマトグラフィーカラム、薄層プレート、マイクロ流体分離デバイス、固相抽出デバイス、濾過膜、サンプル洗浄デバイスおよびマイクロタイタープレートからなる群から選択される。
【００２３】
別の態様において、本発明は、超臨界流体クロマトグラフィーを行うための方法であって、
超臨界流体クロマトグラフィーによって分離されるサンプルを提供する工程と；
実質的に非多孔性のコアとコアの周囲にある多孔性シェル材料の１つ以上の層を含み、前記粒子が２μｍ未満の大きさである、表面多孔性シリカ粒子、表面多孔性無機／有機ハイブリッド粒子または表面多孔性粒状材料を含む固定相にサンプルを装填する工程と；
超臨界流体クロマトグラフィーを行って前記サンプルを分離する工程と
を含む、方法を提供する。
【００２４】
さらに別の態様において、本発明は、超臨界流体クロマトグラフィーを行うための方法であって、
超臨界流体クロマトグラフィーによって分離されるサンプルを提供する工程と；
実質的に非多孔性のコアとコアの周囲にある多孔性シェル材料の１つ以上の層を含む、表面多孔性シリカ粒子、表面多孔性無機／有機ハイブリッド粒子または表面多孔性粒状材料を含む固定相にサンプルを装填する工程と；
超臨界流体クロマトグラフィーを行って前記サンプルを分離する工程と
を含み、
固定相に関連するテーリングファクターが約０．８０から２．０である、方法を提供する。
【００２５】
式１を有する表面多孔性材料。
［Ｘ］（Ｗ）ａ（Ｑ）ｂ（Ｔ）ｃ        式１
［式中、
Ｘは、実質的に非多孔性のコアとコアの周囲にある多孔性シェル材料の１つ以上の層を含む、表面多孔性シリカ材料、表面多孔性無機／有機ハイブリッド材料または表面多孔性粒状材料であり；
Ｗは、存在しないか、および／または水素を含むか、ならびに／またはＸの表面にヒドロキシルを含み；
Ｑは、Ｘに直接結合し、分析物とクロマトグラフィー時に相互作用する、第１番目の親水性であり、極性であり、イオン化可能であり、および／または帯電した官能基を含み；
Ｔは、Ｘに直接結合し、分析物とクロマトグラフィー時に相互作用する、第２番目の親水性であり、極性であり、イオン化可能であり、および／または帯電した官能基を含み；
ａは０より大きく、ｂは０より大きく、ｃは０より大きく、ｂ＝０であり、およびｃは０より大きいか、または、ｃ＝０であり、およびｂは０より大きく、
ＱおよびＴは、分析物とＸとＷのクロマトグラフィー時の相互作用を本質的になくし、それによって、低濃度の水を利用するクロマトグラフィー条件下で経時に伴う保持変動（ドリフト）を最小限にする。］
【００２６】
式２を有する表面多孔性材料。
［Ｘ］（Ｗ）ａ（Ｑ）ｂ（Ｔ）ｃ        式２
［式中、
Ｘは、表面多孔性材料であり；
Ｗは、存在しないか、および／または水素を含むか、ならびに／またはＸの表面にヒドロキシルを含み；
Ｑは、低濃度の水を利用するクロマトグラフィー条件下で経時に伴う保持変動（ドリフト）を最小限にする官能基であり；
Ｔは、分析物とクロマトグラフィー時に相互作用する、１つ以上の親水性であり、極性であり、イオン化可能であり、および／または帯電した官能基を含み；
ｂおよびｃは、正の数であり、０．０５≦（ｂ／ｃ）≦１００であり、ａ≧０である。］
【００２７】
別の態様において、本発明は、超臨界流体クロマトグラフィーを行うための方法であって、
超臨界流体クロマトグラフィーによって分離されるサンプルを提供する工程と；
実質的に非多孔性のコアとコアの周囲にある多孔性シェル材料の１つ以上の層を含み、粒子が２μｍ未満の大きさである、表面多孔性シリカ粒子、表面多孔性無機／有機ハイブリッド粒子または表面多孔性粒状材料を含む固定相にサンプルを装填する工程と；
超臨界流体クロマトグラフィーを行って前記サンプルを分離する工程と
を含む、方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】超臨界流体クロマトグラフィー条件下、２μｍ未満の大きさである完全に多孔性の粒子と、２μｍより大きな表面多孔性粒子と比較した、本明細書に記載されるような２μｍ未満の大きさである表面多孔性粒子が充填されたカラムの比較を示す。具体的には、カラムは、３．０×５０ｍｍであり、実施例１１ａの材料が充填されている。条件：３．０ｍＬｍ／ｍｉｎ、９７／３  ＣＯ２／ＭｅＯＨ、４０Ｃ、２１７５ｐｓｉ  ＡＢＰＲ、２５４ｎｍ検出、ＡＣＱＵＩＴＹ  ＵＰＣ２システム。
【図２】実施例１１ａの材料が充填された３．０×５０ｍｍカラムについて、ブチルパラベンについて得られた低テーリングファクターピーククロマトグラムを示す（ＵＳＰテーリングファクター＝１．１２６；ＵＳＰ  Ｐｌａｔｅｓ＝１５７８２）。条件：３．０×５０ｍｍカラム、３．０ｍＬｍ／ｍｉｎ、９７／３  ＣＯ２／ＭｅＯＨ、４０Ｃ、２１７５ｐｓｉ  ＡＢＰＲ、２５４ｎｍ検出、ＡＣＱＵＩＴＹ  ＵＰＣ２システム。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明は、例えば、クロマトグラフィー分離のための新規クロマトグラフィー用材料、この調製のための工程およびクロマトグラフィー用材料を含む分離デバイスを提供する。以下に記載される定義を参照することによって、本発明をもっと完全に説明する。
【００３０】
定義
「ハイブリッド」は、「ハイブリッド無機／有機材料」を含め、有機官能基が内部または「骨格の」無機構造とハイブリッド材料の表面の両方に組み込まれた無機系の構造を含む。ハイブリッド材料の無機部分は、例えば、アルミナ、シリカ、チタン、セリウムであってもよく、または、「ハイブリッド」は、有機官能基が内部または「骨格の」無機構造とハイブリッド材料の表面の両方に組み込まれた無機系の構造を含む。ハイブリッド材料の無機部分は、例えば、アルミナ、シリカ、チタン、セリウム、または酸化ジルコニウム、またはセラミック材料であってもよく、有利な実施形態において、ハイブリッド材料の無機部分は、シリカである。上に示されるように、例示的なハイブリッド材料は、米国特許第４，０１７，５２８号、第６，５２８，１６７号、第６，６８６，０３５号および第７，１７５，９１３号および国際公開第２００８／１０３４２３号に示される。
【００３１】
用語「脂環式基」は、３個以上の炭素原子の閉じた環構造を含む。脂環式基は、飽和環状炭化水素であるシクロパラフィンまたはナフテン、２個以上の二重結合を有する不飽和のシクロオレフィンおよび三重結合を有するシクロアセチレンを含む。脂環式基は、芳香族基を含まない。シクロパラフィンの例としては、シクロプロパン、シクロヘキサンおよびシクロペンタンが挙げられる。シクロオレフィンの例としては、シクロペンタジエンおよびシクロオクタテトラエンが挙げられる。脂環式基は、縮合した環構造および置換された脂環式基、例えば、アルキル置換された脂環式基も含む。脂環式基の例において、このような置換基は、さらに、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルコキシ、低級アルキルチオ、低級アルキルアミノ、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、−ＣＦ３、−ＣＮなどを含んでいてもよい。
【００３２】
用語「脂肪族基」は、典型的には１個から２２個の炭素原子を含む直鎖または分枝鎖であることを特徴とする有機化合物を含む。脂肪族基は、アルキル基、アルケニル基およびアルキニル基を含む。複雑な構造において、鎖は、分岐していてもよく、または架橋していてもよい。アルキル基は、１個以上の炭素原子を含む飽和炭化水素を含み、この飽和炭化水素は、直鎖アルキル基と分枝鎖アルキル基を含む。このような炭化水素部分は、１個以上の炭素上で、例えば、ハロゲン基、ヒドロキシル基、チオール基、アミノ基、アルコキシ基、アルキルカルボキシ基、アルキルチオ基またはニトロ基で置換されていてもよい。炭素の数が特に明記されていない限り、「低級脂肪族」は、本明細書で使用する場合、上に定義されるような脂肪族基（例えば、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルキニル）であるが、１個から６個の炭素原子を含む脂肪族基を意味する。このような低級脂肪族基（例えば、低級アルキル基）の代表例は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、２−クロロプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、２−アミノブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、３−チオペンチルなどである。本明細書で使用する場合、用語「ニトロ」は、−ＮＯ２を意味し、用語「ハロゲン」は、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒまたは−Ｉを示し、用語「チオール」は、ＳＨを意味し、用語「ヒドロキシル」は、−ＯＨを意味する。従って、用語「アルキルアミノ」は、本明細書で使用する場合、アミノ基が結合した上に定義されるようなアルキル基を意味する。適切なアルキルアミノ基は、１個から約１２個の炭素原子、有利には、１個から約６個の炭素原子を含む基を含む。用語「アルキルチオ」は、スルフヒドリル基が結合した上に定義されるようなアルキル基を指す。適切なアルキルチオ基は、１個から約１２個の炭素原子、有利には、１個から約６個の炭素原子を含む基を含む。用語「アルキルカルボキシル」は、本明細書で使用する場合、カルボキシル基が結合した上に定義されるようなアルキル基を意味する。用語「アルコキシ」は、本明細書で使用する場合、酸素原子が結合した上に定義されるようなアルキル基を意味する。代表的なアルコキシ基は、１個から約１２個の炭素原子、有利には、１個から約６個の炭素原子を含む基を含み、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシなどを含む。用語「アルケニル」および「アルキニル」は、アルキルと類似するが、それぞれ少なくとも１個の二重結合または三重結合を含む不飽和脂肪族基を指す。適切なアルケニル基およびアルキニル基は、２個から約１２個の炭素原子、有利には、１個から約６個の炭素原子を含む基を含む。
【００３３】
用語「アルキル」は、直鎖アルキル基、分枝鎖アルキル基、シクロアルキル（脂環式）基、アルキル置換シクロアルキル基およびシクロアルキル置換アルキル基を含め、飽和脂肪族基を含む。特定の実施形態において、直鎖アルキルまたは分枝鎖アルキルは、この骨格に３０個以下の炭素原子を含み、例えば、直鎖についてＣ１−Ｃ３０、または分枝鎖についてＣ３−Ｃ３０である。特定の実施形態において、直鎖アルキルまたは分枝鎖アルキルは、この骨格に２０個以下の炭素原子を含み、例えば、直鎖についてＣ１−Ｃ２０、または分枝鎖についてＣ３−Ｃ２０であり、もっと有利には、１８個以下の炭素原子を含む。同様に、有利なシクロアルキルは、この環構造に４個から１０個の炭素原子を含み、もっと有利には、この環構造に４個から７個の炭素原子を含む。用語「低級アルキル」は、鎖に１個から６個の炭素を含むアルキル基を指し、シクロアルキルは、環構造に３個から６個の炭素を含む。
【００３４】
さらに、用語「アルキル」（「低級アルキル」を含む。）は、本明細書および特許請求の範囲全体で使用される場合、「非置換アルキル」および「置換アルキル」の両方を含み、後者の置換アルキルは、炭化水素骨格上の１個以上の炭素上の水素と置き換わる置換基を有するアルキル部分を指す。このような置換基としては、例えば、ハロゲン、ヒドロキシル、アルキルカルボニルオキシ、アリールカルボニルオキシ、アルコキシカルボニルオキシ、アリールオキシカルボニルオキシ、カルボキシレート、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アミノカルボニル、アルキルチオカルボニル、アルコキシル、ホスフェート、ホスホナト、ホスフィナト、シアノ、アミノ（アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリールアミノ、ジアリールアミノおよびアルキルアリールアミノを含む。）、アシルアミノ（アルキルカルボニルアミノ、アリールカルボニルアミノ、カルバモイルおよびウレイドを含む。）、アミジノ、イミノ、スルフヒドリル、アルキルチオ、アリールチオ、チオカルボキシレート、サルフェート、スルホナート、スルファモイル、スルホンアミド、ニトロ、トリフルオロメチル、シアノ、アジド、ヘテロシクリル、アラルキル、または芳香族部分またはヘテロ芳香族部分を挙げることができる。炭化水素鎖上で置換された部分自体が、適切な場合に置換されてもよいことが当業者によって理解されるだろう。シクロアルキルは、例えば、上述の置換基でさらに置換されていてもよい。「アラルキル」部分は、例えば、１個から３個の別個の環または縮合した環と、６個から約１８個の炭素環原子を有する、アリールで置換されたアルキル、例えば、フェニルメチル（ベンジル）である。
【００３５】
用語「アミノ」は、本明細書で使用する場合、式−ＮＲａＲｂの非置換または置換の部分を指し、ＲａおよびＲｂは、それぞれ独立して、水素、アルキル、アリールまたはヘテロシクリルであるか、または、ＲａとＲｂは、これらが結合する窒素原子とともに、環に３個から８個の原子を含む環状部分を形成する。従って、用語「アミノ」は、特に言及されていない限り、ピペリジニル基またはピロリジニル基のような環状アミノ部分を含む。「アミノ置換アミノ基」は、ＲａおよびＲｂの少なくとも１つがアミノ基でさらに置換されたアミノ基を指す。「ヘテロ置換アミノ基」は、ＲａおよびＲｂの少なくとも１つが、さらなるヘテロ原子を含む基でさらに置換されたアミノ基を指す。
【００３６】
用語「芳香族基」は、１個以上の環を含む不飽和環状炭化水素を含む。芳香族基としては、０個から４個のヘテロ原子を含んでいてもよい５員環または６員環の単環基、例えば、ベンゼン、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジンおよびピリミジンなどが挙げられる。芳香族環は、１つ以上の環位置で、例えば、ハロゲン、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルコキシ、低級アルキルチオ、低級アルキルアミノ、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、−ＣＦ３、−ＣＮなどで置換されていてもよい。
【００３７】
用語「アリール」は、０個から４個のヘテロ原子を含んでいてもよい５員環または６員環の単環芳香族基、例えば、非置換または置換のベンゼン、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジンおよびピリミジンなどを含む。アリール基は、多環状の縮合した芳香族基、例えば、ナフチル、キノリル、インドリルなども含む。芳香族環は、１つ以上の環位置で、このような置換基、例えば、アルキル基について上に記載したような置換基で置換されていてもよい。適切なアリール基は、非置換および置換のフェニル基を含む。用語「アリールオキシ」は、本明細書で使用する場合、酸素原子が結合した上に定義されるようなアリール基を意味する。用語「アラルコキシ」は、本明細書で使用する場合、酸素原子が結合した上に定義されるようなアラルキル基を意味する。適切なアラルコキシ基は、１個から３個の別個の環または縮合した環と、６個から約１８個の炭素環原子とを含み、例えば、Ｏ−ベンジルを含む。
【００３８】
用語「セラミック前駆体」は、セラミック材料を生成する任意の化合物を含むことを意図している。
【００３９】
用語「キラル部分」は、キラル合成または立体選択的な合成を可能にする任意の官能基を含むことを意図している。キラル部分としては、限定されないが、少なくとも１つのキラル中心を有する置換基、天然および非天然のアミノ酸、ペプチドおよびタンパク質、誘導体化されたセルロース、大環状抗生物質、シクロデキストリン、クラウンエーテルおよび金属錯体が挙げられる。
【００４０】
「クロマトグラフィーの性能を高める細孔形状」という語句は、本明細書で開示される材料の孔構造の幾何形状を含み、例えば、当該技術分野の他のクロマトグラフィー媒体とは識別されるように、クロマトグラフィーによる材料の分離能を高めることがわかっている。例えば、幾何形状は、作られてもよく、選択されてもよく、または構築されてもよく、種々の特性および／または因子を使用し、例えば、当該技術分野で公知であるか、または従来から使用されている幾何形状と比較して、この材料のクロマトグラフィー分離能が「高まった」かどうかを決定することができる。これらの因子の例としては、高い分離効率、長いカラム寿命および高い物質移動特性（例えば、バンドの広がりが小さくなり、ピーク形状が良好なことによって実証されるような）が挙げられる。これらの特性は、当該技術分野で認識される技術を用い、測定または観察することができる。例えば、本発明の多孔性材料のクロマトグラフィーの性能を高める細孔形状は、例えば、物質移動速度が小さく、効率を下げるために望ましくない「インク瓶」または「シェル形状の」細孔形状または形態が存在しないという点で、従来技術の粒子と識別される。クロマトグラフィーの性能を高める細孔形状は、微細孔の小さな集合のみを含有する多孔性材料でみられる。このような低い微細孔表面積（ＭＳＡ）を有する多孔性材料は、高い分離効率および良好な物質移動特性（例えば、バンドの広がりが小さくなり、ピーク形状が良好なことによって実証されるような）を含め、クロマトグラフィーの性能を高める。微細孔表面積（ＭＳＡ）は、ＢＪＨ方法を用いた等温線の吸着脚部（ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｌｅｇ）からの多点窒素吸収分析によって決定される、直径が３４Å以下の孔の表面積であると定義される。本明細書で使用する場合、頭字語「ＭＳＡ」および「ＭＰＡ」は、相互に置き換え可能に「微細孔表面積」を示すために用いられる。
【００４１】
用語「官能基」は、クロマトグラフィー固定相に特定のクロマトグラフィー機能を付与する有機官能基を含む。
【００４２】
用語「ヘテロ環基」は、環中の１個以上の原子が炭素以外の元素、例えば、窒素、硫黄または酸素である閉じた環構造を含む。ヘテロ環基は、飽和または不飽和であってもよく、ピロールおよびフランのようなヘテロ環基は、芳香族の特徴を有していてもよい。ヘテロ環基は、縮合した環構造、例えば、キノリンおよびイソキノリンを含む。ヘテロ環基の他の例としては、ピリジンおよびプリンが挙げられる。ヘテロ環基は、１つ以上の構成原子で、例えば、ハロゲン、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルコキシ、低級アルキルチオ、低級アルキルアミノ、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、−ＣＦ３、−ＣＮなどで置換されていてもよい。適切なヘテロ芳香族およびヘテロ脂環式基は、一般的に、環あたり３個から約８個の環原子を含む１個から３個の別個の環または縮合した環と、１個以上のＮ、ＯまたはＳ原子とを含み、例えば、クマリニル、キノリニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジル、フリル、ピローリル、チエニル、チアゾリル、オキサゾリル、イミダゾリル、インドリル、ベンゾフラニル、ベンゾチアゾリル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニル、ピペリジニル、モルホリノおよびピロリジニルを含むだろう。
【００４３】
用語「金属酸化物前駆体」は、金属を含有し、金属酸化物、例えば、アルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化セリウムを生成する任意の化合物を含むことを意図している。
【００４４】
用語「ナノ粒子」は、少なくとも１つの寸法が約１００ｎｍ未満、例えば、直径または粒子の厚みが約１００ｎｍ（０．１μｍ）未満であり、結晶性であってもよく、または非結晶性であってもよい、微視的な粒子／顆粒または粉末／ナノ粉末の微視的な部分である。ナノ粒子は、例えば、特に、大きな強度、硬度、延性、焼結性および大きな反応性を含め、従来の塊状の材料とは異なる特性を有し、従来の塊状の材料よりも優れた特性を有することが多い。コロイド沈殿、機械的な粉砕および気相での核形成および成長を含む多くの工程によって（主にナノサイズの粉末として）合成された少量のナノ材料の特性を決定することを目的としたかなりの量の科学研究が継続している。広範囲にわたる総説が、ナノ相材料の近年の開発を示しており、以下が本明細書に参照により組み込まれる。Ｇｌｅｉｔｅｒ，Ｈ．（１９８９）「Ｎａｎｏ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、Ｐｒｏｇ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．３３：２２３−３１５およびＳｉｅｇｅｌ，Ｒ．Ｗ．（１９９３）「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ａｎｄ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｎａｎｏ−ｐｈａｓｅ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．Ａ１６８：１８９−１９７。特定の実施形態において、ナノ粒子は、炭化ケイ素、アルミニウム、ダイヤモンド、セリウム、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、ジルコニウム、バリウム、セリウム、コバルト、銅、ユーロピウム、ガドリニウム、鉄、ニッケル、サマリウム、ケイ素、銀、チタン、亜鉛、ホウ素およびこれらの混合物といったものの酸化物または窒化物を含む。特定の実施形態において、本発明のナノ粒子は、ダイヤモンド、酸化ジルコニウム（アモルファス形態、単斜形態、正方晶形態および立方晶形態）、酸化チタン（アモルファス、アナターゼ、板チタン石およびルチルの形態）、アルミニウム（アモルファス、アルファおよびガンマの形態）および窒化ホウ素（立方晶形態）から選択される。具体的な実施形態において、本発明のナノ粒子は、ナノダイヤモンド、炭化ケイ素、二酸化チタン（アナターゼ形態）、立方晶窒化ホウ素およびこれらの任意の組み合わせから選択される。さらに、具体的な実施形態において、ナノ粒子は、結晶性であってもよく、またはアモルファスであってもよい。具体的な実施形態において、ナノ粒子は、直径が１００ｎｍ以下、例えば、直径が５０ｎｍ以下、例えば、直径が２０ｎｍ以下である。
【００４５】
さらに、本発明のコンポジット中に分散することを特徴とするナノ粒子は、外から加えられたナノ粒子を記述することを意図していることが理解されるべきである。これは、系中で生成することができ、例えば、粒子のような高分子構造が、これらの外から作られる凝集物を含み得るナノ粒子または推定ナノ粒子と顕著な類似性を有する配合物とは対照的である。
【００４６】
用語「実質的に無秩序」は、ｘ線粉末回折分析に基づき、整列した孔がないことを指す。具体的には、「実質的に無秩序」は、ｘ線回折パターンに少なくとも１ｎｍのｄ値（またはｄ間隔）に対応する回折角にピークがないことによって定義される。
【００４７】
「表面改質剤」は、クロマトグラフィー固定相に特定のクロマトグラフィー機能を付与する（典型的には）有機官能基を含む。多孔性無機／有機ハイブリッド粒子は、有機基とシラノール基を両方とも有し、さらに表面改質剤で置換されていてもよく、または誘導体化されていてもよい。
【００４８】
「表面改質された」との語句は、有機基とシラノール基を両方とも有し、さらに表面改質剤で置換されていてもよく、または誘導体化されていてもよい本発明のコンポジット材料を記述するために本明細書で用いられる。「表面改質剤」は、クロマトグラフィー固定相に特定のクロマトグラフィー機能を付与する（典型的には）有機官能基を含む。本明細書に開示するような表面改質剤は、例えば、誘導体化またはコーティング、その後の架橋によって、ベース材料に結合し、ベース材料に表面改質剤の化学的特徴を付与する。一実施形態において、ハイブリッド材料（例えば、粒子）の有機基が反応し、表面改質剤との有機共有結合を生成する。改質剤は、限定されないが、求核反応、求電子反応、環化付加、遊離基、カルベン、ナイトレンおよびカルボカチオンの反応を含め、有機化学および高分子化学でよく知られた多くの機構によって、材料の有機基に対して有機共有結合を生成することができる。有機共有結合は、限定されないが、水素、ホウ素、炭素、窒素、酸素、ケイ素、リン、硫黄およびハロゲンを含む有機化学の一般的な元素との間の共有結合の生成を含むように定義される。これに加え、炭素−ケイ素結合および炭素−酸素−ケイ素結合は、有機共有結合と定義され、一方、ケイ素−酸素−ケイ素結合は、有機共有結合と定義されない。種々の合成変換は、文献でよく知られている。例えば、Ｍａｒｃｈ、Ｊ．Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、３ｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ、Ｗｉｌｅｙ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、１９８５を参照。
【００４９】
用語「ナノ粒子」は、少なくとも１つの寸法が約１００ｎｍ未満、例えば、直径または粒子の厚みが約１００ｎｍ（０．１μｍ）未満であり、結晶性であってもよく、または非結晶性であってもよい、微視的な粒子／顆粒または粉末／ナノ粉末の微視的な部分である。ナノ粒子は、例えば、特に、大きな強度、硬度、延性、焼結性および大きな反応性を含め、従来の塊状の材料とは異なる特性を有し、従来の塊状の材料よりも優れた特性を有することが多い。コロイド沈殿、機械的な粉砕および気相での核形成および成長を含む多くの工程によって（主にナノサイズの粉末として）合成された少量のナノ材料の特性を決定することを目的としたかなりの量の科学研究が継続している。広範囲にわたる総説が、ナノ相材料の近年の開発を示しており、以下が本明細書に参照により組み込まれる。Ｇｌｅｉｔｅｒ，Ｈ．（１９８９）「Ｎａｎｏ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、Ｐｒｏｇ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．３３：２２３−３１５およびＳｉｅｇｅｌ，Ｒ．Ｗ．（１９９３）「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ａｎｄ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｎａｎｏ−ｐｈａｓｅ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．Ａ１６８：１８９−１９７。特定の実施形態において、ナノ粒子は、炭化ケイ素、アルミニウム、ダイヤモンド、セリウム、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、ジルコニウム、バリウム、セリウム、コバルト、銅、ユーロピウム、ガドリニウム、鉄、ニッケル、サマリウム、ケイ素、銀、チタン、亜鉛、ホウ素およびこれらの混合物といったものの酸化物または窒化物を含む。特定の実施形態において、本発明のナノ粒子は、ダイヤモンド、酸化ジルコニウム（アモルファス形態、単斜形態、正方晶形態および立方晶形態）、酸化チタン（アモルファス、アナターゼ、板チタン石およびルチルの形態）、アルミニウム（アモルファス、アルファおよびガンマの形態）および窒化ホウ素（立方晶形態）から選択される。具体的な実施形態において、本発明のナノ粒子は、ナノダイヤモンド、炭化ケイ素、二酸化チタン（アナターゼ形態）、立方晶窒化ホウ素およびこれらの任意の組み合わせから選択される。さらに、具体的な実施形態において、ナノ粒子は、結晶性であってもよく、またはアモルファスであってもよい。具体的な実施形態において、ナノ粒子は、直径が１００μｍ以下、例えば、直径が５０μｍ以下、例えば、直径が２０μｍ以下である。
【００５０】
さらに、本発明のコンポジット中に分散することを特徴とするナノ粒子は、外から加えられたナノ粒子を記述することを意図していることが理解されるべきである。これは、系中で生成することができ、例えば、粒子のような高分子構造が、これらの外から作られる凝集物を含み得るナノ粒子または推定ナノ粒子と顕著な類似性を有する配合物とは対照的である。
【００５１】
ナノ粒子は、塊状の材料と原子構造または分子構造との間の効果的な架け橋であるため、科学的に非常に注目されている。塊状の材料は、この大きさにかかわらず、一定の物理特性を有するべきであるが、ナノスケールでは、これはあてはまらないことが多い。半導体粒子の場合の量子閉じ込め、ある種の金属粒子の場合の表面プラズモン共鳴および磁性材料の場合の超常磁性のような大きさに依存する特性が観察される。
【００５２】
材料の特性は、この大きさがナノスケールに近づくにつれて、また、材料の表面の原子の割合が顕著になるにつれて変わる。１μｍより大きな塊状の材料の場合、表面の原子の割合は、材料の原子の総数と比較して非常に少ない。ナノ粒子の興味深く、時には予想されない特性は、部分的に、材料の表面の態様に起因し、塊の特性ではなく、この特性が優位になる。特定の実施形態において、ナノ粒子の選択は、クロマトグラフィー用材料の選択性に影響を与える。例えば、ＴｉＯ２または酸化ジルコニウムの分散物は、表面電荷、表面酸性度を変えることができ、従って、クロマトグラフィー選択性を変えることができる。
【００５３】
「コンポジット材料」という語句および用語「コンポジット」は、分散したナノ粒子と組み合わせて、本明細書に記載される１つ以上の構成要素で構成される本発明の設計された材料を記述するために、本明細書で相互に置き換え可能に使用され、それぞれの構成要素／ナノ粒子は、最終的な構造の中で、巨視的なレベルで分離した別個の状態のままである。本発明のコンポジット材料は、独立した形態であり、モノリスまたは粒状の性質を有していてもよい。さらに、分散したナノ粒子を含むコンポジット材料を記述するために短縮形の記号Ｎｐ／（Ａ）ｗ（Ｂ）ｘ（Ｃ）ｙが使用され得、以下のように理解され得るだろう。スラッシュ記号の左側にある記号表記は、分散したナノ粒子を表し、スラッシュ記号の右側にある記号表記は、内部にナノ粒子（スラッシュ記号の左側に示される。）が分散した材料を含む構成要素を表す。特定の実施形態において、本発明のコンポジット材料は、ナノコンポジットであってもよく、少なくとも、例えば、ナノ／ナノ型、内部型、外部型および内部／外部型を含むことが知られている（Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、編集Ｐ．Ｍ．Ａｊａｙａｎ、Ｌ．Ｓ．Ｓｃｈａｄｌｅｒ、Ｐ．Ｖ．Ｂｒａｕｎ、Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ（Ｗｅｉｎｈｅｉｍ、Ｇｅｒｍａｎｙ）、２００３）。
【００５４】
用語「高い熱伝導性を有する材料」、「熱伝導性が高いコア」および「熱伝導性が高い添加剤」は、熱伝導性が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）より大きい材料、コア材料またはコンポジット添加剤であると定義される。種々の実施形態において、添加剤は、熱伝導性が、約２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）から３５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、約１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）から３３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下および４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）から３０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の範囲である。熱伝導性が高いコアまたは添加剤は、例えば、限定されないが、０．１から８μｍのコア粒子、ナノ粒子添加剤または金属酸化物前駆体であってもよい。種々の実施形態において、熱伝導性が高いコアまたは添加剤としては、（限定されないが）アルミニウム、銅、金およびダイヤモンドが挙げられる。
【００５５】
「熱拡散率が高い」コアまたは添加剤は、熱拡散率が２０ｍｍ２／ｓより大きな、表面多孔性材料に使用される添加剤であると定義される。種々の実施形態において、コアまたは添加剤は、熱拡散率が、約２０ｍｍ２／ｓから２０００ｍｍ２／ｓ以下、約１００ｍｍ２／ｓから１６００ｍｍ２／ｓ以下および１５０ｍｍ２／ｓから１４００ｍｍ２／ｓ以下の範囲である。この熱伝導性が高いコアまたは添加剤は、０．１から８μｍのコア粒子、ナノ粒子添加剤または金属酸化物前駆体であってもよい。種々の実施形態において、熱伝導性が高いコアまたは添加剤としては、（限定されないが）アルミニウム、銅、金およびダイヤモンドが挙げられる。
【００５６】
「熱伝導性が高い表面多孔性材料（または粒子）」は、同じ粒径の多孔性シリカ粒子と比較したとき、熱伝導性が向上しているか、または熱拡散性が向上している材料であると定義される。種々の実施形態において、熱伝導性が高い表面多孔性材料は、同じ粒径の表面多孔性シリカ粒子と比べ、熱伝導性または熱拡散性が向上している材料である。種々の実施形態において、熱伝導性が高い表面多孔性材料は、同じ粒径の完全に多孔性のハイブリッド粒子と比べ、熱伝導性が向上している材料である。粒子の熱伝導性の決定は、塊状の材料の特性、細孔体積、表面改質の種類および被覆率の違いを考慮し、ＧｒｉｔｔｉおよびＧｕｉｏｃｈｏｎ［Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．Ａ、２０１０、１２１７、５１３７）の方法によって行うことができる。
【００５７】
用語「磁性材料」、「磁性コア」および「磁気添加剤」は、室温での質量磁化（σ、単位質量あたりの磁気モーメント、磁気飽和または飽和磁化）が１５ｅｍｕ／ｇ（Ａｍ２／ｋｇ）より大きい材料、コア材料またはコンポジット添加剤であると定義される。これには、強磁性材料およびフェリ磁性材料が含まれ、（限定されないが）：マグネタイト（第一鉄および第二鉄の酸化物）；マグヘマイト；イットリウム鉄ガーネット、コバルト、ＣｒＯ２；および鉄とＡｌ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＭｎまたはＣｏとを含有するフェライト）が含まれる。磁性コア粒子は、質量磁化値が１０ｅｍｕ／ｇ未満の赤鉄鉱および針鉄鉱を含む鉄の他の酸化物を含まない。赤鉄鉱（０．４ｅｍｕ／ｇ）は、室温で反強磁性であると考えられる。
【００５８】
本明細書で使用する場合、用語「微粒子」は、目標粒度分布の１０体積％より小さい、本発明の工程によって作られる望ましくない材料を指す。微粒子は、再種粒子生成事象または粒子の破壊から作られる場合がある。得られる微粒子は、非多孔性であってもよく、または完全に多孔性であってもよい。多くは、微粒子は、目標粒度分布の１０体積％よりかなり小さい。多くは、微粒子は、粒径が１μｍ未満である。非常に小さな微粒子は、充填床から飛び出し、出口のフリットを詰まらせるという点で、クロマトグラフィーで問題を引き起こすことがある。これによりカラム圧が上昇する。または、充填床および出口のフリットを通って飛び出すのに十分なほど小さな微粒子は、検出器に問題を発生させることがあり、生成物を汚染することがある。検出器の問題としては、流路の詰まり、検出器の窓の遮断および変則的な検出器の読みが挙げられる。このような問題は、検出器の寿命を短くすることがあり、広範囲にわたる洗浄プロトコルを必要とする場合がある。このような問題は、作られる分析データの精密さ、正確さ、信頼性、再現性および堅牢性に影響を与えることもある。微粒子は、分級によって除去することができる。
【００５９】
本明細書で使用する場合、用語「集合物」および「凝集物」は、目標粒度分布の９０体積％より大きな、本発明の工程で作られる望ましくない材料を指す。集合物および／または凝集物は、コア材料の欠陥、工程中の不適切な混合または分散、または操作中の過剰な力によって生成することがある。集合物および凝集物は、クロマトグラフィーカラム中の充填床の効率、浸透性、再現性および堅牢性に影響を与えることがある。集合物および凝集物を多く含む材料をクロマトグラフィーカラムに最適に充填することは難しい。集合物および凝集物は、高圧および高剪断にさらされたときに充填床構造から剥がれ落ちることがある。これにより、充填床が機械的に不安定となり、カラム上部に空洞が生じることがある。この集合物および凝集物の破壊によって、微粒子が生成することもある。集合物および凝集物は、分級によって除去することができる。
【００６０】
ハイブリッド無機／有機表面多孔性粒子
ハイブリッド粒子技術は、増加した化学的安定性と、低下したシラノール活性を与えるため、多くのクロマトグラフィー用途にとって非常に望ましい。クロマトグラフィー用途で、シリカおよびハイブリッドでコーティングされたシリカ粒子と比較して、ハイブリッド粒子の鍵となる利点は、アルカリ性移動相（ｐＨ８−１２）と共に用いられるときの優れたカラム安定性である。シリカおよびある種のハイブリッドでコーティングされたシリカ充填材料は、シリカの溶解および充填床の崩壊に起因して、これらの条件下での寿命が制限されている。
【００６１】
ハイブリッド表面多孔性粒子の合成のための手法
ある手法において、球状シリカまたはハイブリッド非多孔性コアは、標準的なプロトコルに従って調製される。表面多孔性層は、熱安定性が高いハイブリッドシラン、例えば、（限定されないが）フェニレン架橋したシランと共に、ＴＥＯＳ、熱分解可能な有機官能基化シラン（例えば、アセトキシプロピルトリアルコキシシランまたはブロモエチルトリアルコキシシラン）の２種以上を用いて作られる。この工程において、熱安定性が高いハイブリッド基を維持しつつ、多孔性を導入する手段としての熱分解可能な有機官能基化シランを分解するために、低温での熱処理（５００℃未満）が行われる。この温度は、空気中で行われるＴＧＡ実験によって決定される。分級、孔の改質、酸処理および結合のさらなる工程は、本明細書に詳細に記載されるように行われる。
【００６２】
別の手法において、球状ハイブリッド非多孔性コアは、標準的なプロトコルに従って調製される。表面多孔性層は、（限定されないが）ＴＥＯＳ、低温で分解可能な有機官能基化シラン（例えば、アセトキシプロピルトリアルコキシシランまたはブロモエチルトリアルコキシシラン）、エチレン架橋したアルコキシシラン、またはフェニレン架橋したアルコキシシランを含む１つ以上のシランを用い、界面活性剤または混合した界面活性剤の手法を用いて調製される。界面活性剤は、酸エタノール工程（例えば、エタノール中の塩酸）を用いて除去される。または、界面活性剤は、界面活性剤を除去しつつ、ハイブリッド基を保存する温度での熱処理（５００℃未満）によって除去される。この温度は、空気中で行われるＴＧＡ実験によって決定される。または、界面活性剤は、酸化（例えば、オゾン分解）によって除去される。または、この工程で用いられる界面活性剤の１つ以上は、酸に不安定な界面活性剤、塩基に不安定な界面活性剤、または他の不安定な界面活性剤の群から選択される。これらの不安定な界面活性剤を、正しい化学条件（例えば、酸加水分解、塩基加水分解、還元または酸化、水素化または水素化分解）を選択することによって、後で反応させるか、または除去することができる。分級、孔の改質、酸処理および結合のさらなる工程は、上に詳細に記載されるように行われる。別の手法において、球状シリカまたはハイブリッド非多孔性コアは、標準的なプロトコルに従って調製される。別個に、ハイブリッドゾル（１００ｎｍ未満）の溶液は、（限定されないが）ＴＥＯＳ、低温で分解可能な有機官能基化シラン（例えば、アセトキシプロピルトリアルコキシシランまたはブロモエチルトリアルコキシシラン）、エチレン架橋したアルコキシシラン、またはフェニレン架橋したアルコキシシランを含む１つ以上のシランを用いて調製される。次いで、均一な表面多孔性層は、適切な正に帯電した高分子電解質を用いた交互吸着（ｌａｙｅｒ−ｂｙ−ｌａｙｅｒ）法で調製される。適切な高分子電解質としては、（限定されないが）一級、二級、三級および四級のアミノ基、ピロリドン、ピリジンおよびイミダゾールのうち１つ以上の基と共に、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、エチレンオキシド基の１つ以上の基を含む直鎖、分枝鎖およびブロックポリマーが挙げられる。高分子電解質は、高分子電解質を除去しつつ、ハイブリッド基を保存する温度での熱処理（５００℃未満）によって除去される。この温度は、空気中で行われるＴＧＡ実験によって決定される。または、高分子電解質は、オゾン分解によって除去される。分級、孔の改質、酸処理および結合のさらなる工程は、本明細書に詳細に記載されるように行われる。
【００６３】
熱伝導性が高い表面多孔性粒子
近年の研究（Ｇｒｉｔｔｉ、Ｆ．Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ａ、１２１７（２０１０）５０６９−５０８３）は、表面多孔性シリカ粒子が、同じ粒径の完全に多孔性の粒子と比較したとき、顕著に高い熱伝導性を有することを示唆する。この高い熱伝導性は、表面多孔性粒子が、なぜクロマトグラフィー性能を高めるのかを示す理由の１つである。
【００６４】
熱伝導性が高い表面多孔性粒子の合成のための手法
多くの材料がシリカより熱伝導性が高いことは、よく知られている。これにはダイヤモンドが含まれる。ミクロンサイズおよびミクロン未満のサイズのダイヤモンド粒子がよく知られており、天然工程および化学的工程から調製することができる。または、ダイヤモンドナノ粒子を非多孔性コア（非多孔性シリカを含む。）に組み込むことができる。表面多孔性粒子のためのダイヤモンドコア（０．５から３μｍ）の使用によって、匹敵する大きさのシリカ系表面多孔性粒子と比較したとき、熱伝導性の測定可能な増加が生じるだろう。ダイヤモンドコアから生じ得る望ましくないクロマトグラフィー相互作用を減らすために、非多孔性シリカまたはハイブリッド表面コーティングが有利に使用されるだろう
。この表面コーティング工程は、望ましい厚みを達成するために、有利には、繰り返されてもよく、または成長工程で行われてもよい。有利には、か焼および表面の再ヒドロキシル化をこの工程終了時に使用してもよい。
【００６５】
表面多孔性層は、シリカまたはハイブリッドであってもよく、本明細書に記載されるいずれかの工程で調製することができる。次いで、分級、か焼、孔の改質、再か焼、再ヒドロキシル化および結合のさらなる工程を、本明細書で詳細に記載するように、（必要な場合には）行う。
【００６６】
表面多孔性技術を用いる浸透性の向上
粒子の属性が充填床の浸透性に与える影響は、Ｋｏｚｅｎｙ−Ｃａｒｍａｎ式を用いてモデリングすることができる。この式を使用し、間隙率（ε）および粒径（ｄｐ）が変動する粒子が充填されたカラムを通って溶媒を押し出すのに必要な圧力をモデリングすることができる。圧力は、粒径（数の計測値に基づく）の平方で変化し、一方、カラム効率は、粒径（体積の計測値に基づく）と線形の相関がある。結果として、効率を高めるために粒径を小さくすると、カラム圧が顕著に上昇する。上昇したカラム圧を取り扱うことができるクロマトグラフィーシステムは存在するが、所与の粒径について利用可能な最も小さなカラム圧を得ることが望ましい。これを達成するための１つの手段は、数平均粒径と体積平均粒径の差を小さくすることである。例えば、単分散の粒子を用いる。単分散の非多孔性粒子、完全に多孔性の粒子および表面多孔性粒子は、粗いか、または滑らかな粒子表面を有することが報告されている。後者の滑らかな粒子表面の場合、単分散粒子を調製する能力は、非多孔性コアおよび多孔性層の均一性の関数である。本明細書に記載される場合、本発明の材料は、高いｐＨ移動相を用い、改良された浸透性と、改良された化学的安定性を与える。
【００６７】
改良された浸透性を有する充填床を生成する表面多孔性粒子の合成のための手法
粒子形状が変えられる場合、浸透性のさらなる向上を達成することができる。例えば、均一なミクロンサイズのドーナツ型、棒状、ダンベル状、星形または曲がった棒状のコアを、きわめて球状に近いコアの代わりに使用する。さらなる形状としては、（限定されないが）コイル状、円板状、凹型の円板状、糸巻き状、環状、らせん形、鞍の形、十字形、立方形、山高帽形、らせん形、円筒形および管状が挙げられる。ダンベル状、ドーナツ型、棒状、コイル状およびジャロイド形の粒子の例が報告されている｛Ｄｏｓｈｉ，Ｎ．ＰＮＡＳ、２００９、１０６、５１、２１４９５；Ａｌｅｘａｎｄｅｒ，Ｌ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．、２００８、３５０７；Ｎａｉｋ，Ｓ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃ  ２００７、１１１、１１１６８；Ｐａｎｇ，Ｘ．Ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ８５（２００５）１；Ｋｉｅｖｓｋｙ，Ｙ．ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２００５、４、５、４９０；Ｓｕｇｉｍｏｔｏ，Ｔ．、Ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ（Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＢＶ，Ａｍｓｔｅｒｄａｍ）２００１；Ｏｚｉｎ，Ｇ．Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．、１９９７、９、６６２｝。
【００６８】
非球状コアのための重要な因子は、寸法が比較的均一であること、自由に流動すること、非多孔性、およびＨＰＬＣおよびＵＰＬＣで使用するのに十分なほど機械的に強いことである。これらのコアの組成は、（限定されないが）シリカ、金属酸化物、ダイヤモンド、高度に架橋したポリマーおよびハイブリッド材料から選択されてもよい。コアの均一性の向上は、分級によって達成することができる。多孔性の減少は、同様の組成物または異なる組成物で孔を充填する（例えば、架橋したポリマー組成物を含むシリカ材料で孔を充填する。）ことによって達成することができる。機械的強度の向上は、同じ組成物または異なる組成物を用いて架橋を増やす（例えば、ポリマー組成物中のシリカ網目構造を作る。）ことによって、またはか焼によって達成される。後者の場合、もっと高い温度（例えば、８００℃を超える。）が有利に使用されるだろう。
【００６９】
コアに起因する望ましくないクロマトグラフィー相互作用を減らすために、シリカ、ハイブリッドまたはポリマー組成物を用いた非多孔性表面コーティングが有利に使用されるだろう。この表面コーティング工程は、望ましい厚みを達成するために、繰り返されてもよく、または成長工程で行われてもよい。コア形態が実質的に変わらないことを確実にするために、この工程は、有利には、均一な表面層を与える。有利には、か焼および表面の再ヒドロキシル化をこの工程終了時に使用してもよい。
【００７０】
均一なシリカまたはハイブリッドの表面多孔性層は、上述の工程のいずれかから作られてもよい。コア形態が実質的に変わらないことを確実にするために、この工程は、有利には、非常に均一な多孔性層を与える。次いで、分級、か焼、孔の改質、再か焼、再ヒドロキシル化および結合のさらなる工程を（必要な場合には）上述のように行う。これらの球状ではない表面多孔性材料を、クロマトグラフィーカラムに独立して充填してもよく、または、他の形状との混合物、または球状粒子との混合物として充填してもよい。これらの混合系のためにカラムの充填条件を最適化することが重要である。異なる材料間の同様の分散、バルク密度および沈殿速度の維持を考慮することが必要である。
【００７１】
表面多孔性材料を調製するための改良された工程
本明細書に示されるように、ＡＭＴ工程およびコーク大学の工程は、両方とも、表面多孔性層生成中に遠心分離を用いた後に再分散することを用いる処理中の作業を繰り返す必要がある。遠心分離を繰り返すことの問題は、集合物／凝集物生成、再分散する粒子の困難さ、生成物の均一性およびこの工程に必要な長い稼働時間である。集合物生成および凝集物生成は、この工程にとって非常に有害である。これらの両方の工程において、集合物／凝集物がさらにコーティングされる可能性がある。この性質によって、遠心分離を繰り返すと、これらの未成熟の「生の」材料が互いに近づく。過剰な遠心分離の時間および重力によって、再分散することが困難であり得る密な床構造を生じるだろう。濾過（タンジェント濾過を含む。）は、圧縮されていない床を作成することができる遠心分離の代替物である。残念なことに、ミクロン未満の微粒子を保有し得る３μｍ未満の材料を濾過するのに必要な時間は、ひどく長い。これらのミクロン未満の微粒子は、濾過材料を簡単に詰まらせ、完全な濾過を行うのを妨げる場合がある。
【００７２】
音波浴を用いた音波処理、ライン内の超音波発生装置、タンク内の超音波発生装置、ソニックホーン、ローター−ステーターミキサー、粉砕、低剪断および高剪断での混合（例えば、鋸歯型インペラ）を含む、粒子を再分散するために利用可能な多くの方法も存在する。最適な超音波処理のために、振幅、周波数およびパルスシーケンスの最適化を使用する。導電性、ｐＨおよび界面活性剤混合物の調節を使用し、（溶媒洗浄、または制御された試薬の添加順序によって）粒子を最適に再分散させることもできる。これらの再分散方法のための１つの問題は、表面多孔性層を傷つける可能性である。高い剪断によって、多孔性層が砕けてしまう場合があると予想される。得られる材料は、露出した部分または不均一な多孔性層を含む場合がある。
【００７３】
さらなる問題は、ＡＭＴおよびコーク大学によって記載されるような反復工程に必要な長い反応時間である。このような材料を実験室およびバッチスケールで調製することができるが、これらの工程に必要な時間は、完全に多孔性の粒子を合成するために典型的に使用される時間を超えることがある。
【００７４】
均一なシェル工程の別の問題は、再種粒子生成の影響である。再種粒子生成した粒子（０．５μｍ未満）は、成長工程中に発生することがある。この粒子が効果的に除去されない場合、もっと大きな多孔性層、固体コア材料へと優先的に成長するだろう。ある時点で、この２つの粒度分布は重なり合うことがある。この最終的な結果は、さらなる処理工程の後に、表面多孔性粒子と完全に多孔性の粒子の重なり合う混合物である。これらの粒子の重なり合う混合物は、分離し、クロマトグラフィー性能（クロマトグラフィーの再現性を含む。）に対する影響を定量するか、または理解することが困難である。
【００７５】
表面多孔性材料の改良された合成のための手法
この手法において、磁性コア粒子を集めるために、遠心分離または濾過の代わりに磁性捕捉方法を使用する。これらの方法としては、タンク内、ライン内またはライン外の磁性捕捉が挙げられる。
【００７６】
タンク内の磁性捕捉は、除去可能または永久のガラススリーブまたはバッフル中に配置された除去可能な磁気棒（または、電磁石）を使用する。この手法において、磁気棒は、捕捉時間中、ガラススリーブ中に配置される。残りの反応溶液が空になり、新しい洗浄液または反応溶媒が加えられた後、磁気棒が除去され、結合した磁性コア粒子が再分散する。または、外部の磁石は、反応器の側面に配置され、磁性コア粒子を反応器の側壁に捕捉することができる。残りの反応溶液が空になり、新しい洗浄液または反応溶媒が加えられた後、外部の磁石が除去され、結合した磁性コア粒子が再分散する。
【００７７】
ライン内の磁性捕捉方法は、収集容器によって、反応溶液を再循環ループに圧送することを含む。この収集容器は、磁気保持ブロック内に配置される。磁性コア粒子は、この容器に集められる。残りの反応溶液が空になり、新しい洗浄液または反応溶媒が加えられた後、収集容器は、磁気保持ブロックから取り出され、結合した磁性コア粒子は、反応容器内に圧送して戻されるにつれて、再分散する。適切な大きさの収集容器（有利には、１つ以上の平坦な表面を含む。）を用いることによって、この手法は、磁場にさらされる表面積を良好に制御することができるという利点を有する。
【００７８】
ライン外の磁性捕捉方法は、反応溶液を第２番目の器に移すという点で、濾過と類似する。この第２番目の器において、磁場を加え、磁性コア粒子を制御しながら集めることができる。反応溶液または洗浄溶媒は、濾過、デカンテーション、またはサイホンによって除去される。磁性コア粒子は、適切な溶媒に再分散され、反応容器に戻される。
【００７９】
これらすべての手法のための磁性捕捉工程中、磁性コア粒子のゆるい集合が作られる。これらのコア粒子の集合は、過剰な遠心分離によって作られるケーキよりも密度が低い。結果として、これらの粒子は、容易に再分散する。磁性コア粒子を再分散する様式は、上述の手法と似ている。
【００８０】
この手法において、非多孔性シリカまたはハイブリッドコアの代わりに非多孔性磁性コアを使用する。この磁性コアは、（限定されないが）酸化鉄、鉄、金属、金属酸化物、二酸化クロム、フェライトまたはコバルトの磁気形態を含んでいてもよい。有利には、磁性コアは、マグネタイト、マグヘマイトを含む。磁性コアは、純粋な金属または金属酸化物として存在していてもよく、（限定されないが）シリカ、ハイブリッド、ポリマーまたは非磁性材料を含む第２番目の材料との組み合わせで存在していてもよい。例えば、１００ｎｍ未満のマグネタイトまたはコバルトのナノ粒子を非多孔性シリカまたはポリマー粒子に組み込むことによって、磁性コアを作ることができる。磁性ナノ粒子は、均一に分散したナノ粒子であってもよく、またはナノ粒子のクラスターがこの材料中に分散していてもよく、表面にのみ吸着していてもよく、または非多孔性コア粒子の内側にのみ含まれていてもよい。または、０．３−１．５μｍのマグネタイト粒子またはコバルト粒子を非多孔性コアとして使用してもよい。この工程において、遠心分離または濾過の代わりに磁性捕捉方法を使用する。
【００８１】
コアによる望ましくないクロマトグラフィー相互作用を減らすために、シリカ、ハイブリッドまたはポリマー組成物を用いた非多孔性表面コーティングが有利に使用されるだろう。この表面コーティング工程は、望ましい厚みを達成するために、繰り返されてもよく、または成長工程で行われてもよい。この工程において、遠心分離または濾過の代わりに磁性捕捉方法を使用する。コア形態が実質的に変わらないことを確実にするために、この工程は、有利には、均一な表面層を与える。有利には、か焼および表面の再ヒドロキシル化をこの工程終了時に使用してもよい。
【００８２】
均一なシリカまたはハイブリッドの表面多孔性層は、上述の工程のいずれかから作られてもよい。コア形態が実質的に変わらないことを確実にするために、この工程は、有利には、非常に均一な多孔性層を与える。この工程において、遠心分離または濾過の代わりに磁性捕捉方法を使用する。次いで、分級、か焼、孔の改質、再か焼、再ヒドロキシル化および結合のさらなる工程を（必要な場合には）上述のように行う。
【００８３】
上述の新規のものまたはコーク大学の工程のような均一層工程のための再種粒子生成した粒子と関係がある問題を考慮すると、磁性コア粒子は、再種粒子生成した粒子から多孔性層材料を分離する固有の手段を可能にする。これを工程中、または生成物の処理中に利用することができる。
【００８４】
磁性コア粒子と磁性捕捉方法を使用すると、表面多孔性粒子の合成を自動化する固有の工程が可能になる。タンク内の磁性捕捉（例えば、電磁石を用いる。）の使用は、粒子収集を完全に自動化することができる。自動化された底部弁および溶媒添加弁を使用し、合成条件を完全に自動化する。タンク内またはライン内の粒径測定を使用し、反応の性能をモニタリングし、反応終了を決定する。
【００８５】
コアおよびシェルの材料
本発明は、実質的に非多孔性の無機／有機ハイブリッドコアと、コアの周囲にある多孔性シェル材料の１つ以上の層とを含む、表面多孔性材料、粒子および／またはモノリスを提供する。
【００８６】
特定の実施形態において、本発明の表面多孔性材料は、クロマトグラフィーの性能を高める細孔形状を有する。すなわち、ある種の実施形態において、本発明の表面多孔性材料は、微細孔の小さな集合のみを有する。
【００８７】
特定の態様において、本発明の表面多孔性材料は、表面多孔性コアの上に多孔性シェル層を含む。特定の実施形態において、この材料は、表面多孔性シリカコアの上に多孔性ハイブリッドシェル層を含む。
【００８８】
ハイブリッドコア
本発明の新規な無機／有機ハイブリッド材料は、実質的に非多孔性の無機／有機ハイブリッドコアを含む。すなわち、本発明の無機／有機ハイブリッドコアは、細孔体積が０．１０ｃｃ／ｇ未満である。ハイブリッドコアは、コポリマー構造を有していてもよく、または有していなくてもよい。特定の実施形態において、ハイブリッドコアは、コンポジット材料のナノ粒子を含んでいてもよく、または含んでいなくてもよい。
【００８９】
従って、一態様において、本発明は、無機／有機ハイブリッドコアを含み、ハイブリッドコアの無機部分は、約０モル％から約１００モル％以下の範囲の量で存在し、コアの孔は、実質的に無秩序である。他の実施形態において、ハイブリッドコアの無機部分は、約０モル％から約７５モル％以下の量で存在する。さらに他の実施形態において、ハイブリッドコアの無機部分は、約０モル％から約５０モル％以下の量で存在する。さらに他の実施形態において、ハイブリッドコアの無機部分は、約０モル％から約２５モル％以下の量で存在する。
【００９０】
本発明の上述の態様の種々の実施形態において、ハイブリッドコアの無機部分の量は、約０モル％から約１モル％以下；約０モル％から約２モル％以下；約０モル％から約３モル％以下；約０モル％から約４モル％以下；約０モル％から約５モル％以下；約０モル％から約６モル％以下；約０モル％から約７モル％以下；約０モル％から約８モル％以下；約０モル％から約９モル％以下；約０モル％から約１０モル％以下；約０モル％から約１１モル％以下；約０モル％から約１２モル％以下；約０モル％から約１３モル％以下；約０モル％から約１４モル％以下；約０モル％から約１５モル％以下；約０モル％から約１６モル％以下；約０モル％から約１７モル％以下；約０モル％から約１８モル％以下；約０モル％から約１９モル％以下；約０モル％から約２０モル％以下；約０モル％から約２１モル％以下；約０モル％から約２２モル％以下；約０モル％から約２３モル％以下；約０モル％から約２４モル％以下；約０モル％から約２５モル％以下；約０モル％から約２６モル％以下；約０モル％から約２７モル％以下；約０モル％から約２８モル％以下；約０モル％から約２９モル％以下；約０モル％から約３０モル％以下；約０モル％から約３１モル％以下；約０モル％から約３２モル％以下；約０モル％から約３３モル％以下；約０モル％から約３４モル％以下；約０モル％から約３５モル％以下；約０モル％から約３６モル％以下；約０モル％から約３７モル％以下；約０モル％から約３８モル％以下；約０モル％から約３９モル％以下；約０モル％から約４０モル％以下；約０モル％から約４１モル％以下；約０モル％から約４２モル％以下；約０モル％から約４３モル％以下；約０モル％から約４４モル％以下；約０モル％から約４５モル％以下；約０モル％から約４６モル％以下；約０モル％から約４７モル％以下；約０モル％から約４８モル％以下；約０モル％から約４９モル％以下；約０モル％から約５０モル％以下；約０モル％から約１００モル％以下；約５０モル％から約９９モル％以下；および約７５モル％から約９９モル％以下の範囲である。
【００９１】
ハイブリッドコアの無機部分は、アルミナ、シリカ（ＳｉＯ２）、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたはセラミック材料であってもよい。無機部分がＳｉＯ２である本発明のハイブリッド材料は、特に有利である。
【００９２】
一実施形態において、有機含有量は、炭素が約１％から約４０％である。別の実施形態において、有機含有量は、炭素が約５％から約３５％である。さらに別の実施形態において、本発明は、有機含有量は、炭素が約２５％から約４０％である、多孔性無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。さらなる実施形態において、有機含有量は、炭素が約２５％から約３５％である。さらなる実施形態において、有機含有量は、炭素が約５％から約１５％である。
【００９３】
一実施形態において、本発明のハイブリッド材料は、式Ｉのハイブリッドコアを含み、
（ＳｉＯ２）ｄ／［Ｒ２（（Ｒ）ｐ（Ｒ１）ｑＳｉＯｔ）ｍ］        （Ｉ）
式中、
ＲおよびＲ１は、それぞれ独立して、Ｃ１−Ｃ１８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリール、Ｃ５−Ｃ１８アリールオキシまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；
Ｒ２は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリール、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロアリールであるか、または存在せず；各Ｒ２は、２個以上のケイ素原子に結合し；
ｐおよびｑは、それぞれ独立して、０．０から３．０であり、
ｔは、０．５、１．０または１．５であり；
ｄは、０から約３０であり；
ｍは、１から２０の整数であり；Ｒ、Ｒ１およびＲ２は、置換されていてもよい；
但し、（１）Ｒ２が存在しない場合、ｍ＝１であり、０＜ｐ＋ｑ≦３のときに
【００９４】
【数１】
2016521858.tif 000003
であり；
（２）Ｒ２が存在する場合、ｍ＝２から２０であり、ｐ＋ｑ≦２のときに
【００９５】
【数２】
2016521858.tif 000004
である。
【００９６】
特定の実施形態において、Ｒ２は存在せず、ｐ＋ｑ＝１のときにｔ＝１．５；またはｐ＋ｑ＝２のときにｔ＝１である。他の実施形態において、Ｒ２が存在し、ｐ＝０、ｑは０または１であり、ｑ＝０のときにｔ＝１．５であり；またはｑ＝１のときにｔ＝１である。
【００９７】
特定の実施形態において、Ｒ２は存在しない。他の実施形態において、Ｒ２が存在する。Ｒ２が存在する式Ｉの実施形態において、本発明は、式Ｉのハイブリッドコアを含み、ｐは０であり、ｑは０であり、ｔは１．５であり、ｍは２であり、Ｒ２は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリールまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；各Ｒ２は、２個以上のケイ素原子に結合する。さらなる実施形態において、ｄは０である。別の実施形態において、ｄは０．１１である。さらに別の実施形態において、ｄは０．３３である。特定の実施形態において、ｄは０．８３である。
【００９８】
Ｒ２が存在する式Ｉの他の実施形態において、本発明は、式Ｉのハイブリッドコアを含み、ｄは０であり、ｑは０であり、Ｒ２は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリールまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；各Ｒ２は、２個以上のケイ素原子に結合する。さらなる実施形態において、ｐは、０、１または２である。別のさらなる実施形態において、ｔは、１．０または１．５である。別の実施形態において、ｍは、１または２である。
【００９９】
Ｒ２が存在する式Ｉのハイブリッドコアの特定の有利な実施形態は、以下の表に示される（生成物番号は、以下に記載される実施例で使用される番号を指す。）。
【０１００】
【表１】
2016521858.tif 000005
【０１０１】
別の実施形態において、本発明のハイブリッド材料は、式ＩＩのハイブリッドコアを含み、
（ＳｉＯ２）ｄ／［（Ｒ）ｐ（Ｒ１）ｑＳｉＯｔ］              （ＩＩ）
式中、
ＲおよびＲ１は、それぞれ独立して、Ｃ１−Ｃ１８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリール、Ｃ５−Ｃ１８アリールオキシまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；
ｄは、０から約３０であり；
ｐおよびｑは、それぞれ独立して、０．０から３．０であり、但し、ｐ＋ｑ＝１のとき、ｔ＝１．５であり；ｐ＋ｑ＝２のとき、ｔ＝１であるか；または、ｐ＋ｑ＝３のとき、ｔ＝０．５である。
【０１０２】
さらに別の実施形態において、本発明のハイブリッド材料は、式ＩＩＩのハイブリッドコアを含み、
（ＳｉＯ２）ｄ／［Ｒ２（（Ｒ１）ｒＳｉＯｔ）ｍ］      （ＩＩＩ）
式中、
Ｒ１は、Ｃ１−Ｃ１８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリール、Ｃ５−Ｃ１８アリールオキシまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；
Ｒ２は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリール、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロアリールであるか、または存在せず；各Ｒ２は、２個以上のケイ素原子に結合し；
ｄは、０から約３０であり；
ｒは、０、１または２であり、但し、ｒ＝０のとき、ｔ＝１．５であり；ｒ＝１のとき、ｔ＝１であるか；または、ｒ＝２のとき、ｔ＝０．５であり；
ｍは、１−２０の整数である。
【０１０３】
種々の実施形態において、本発明は、式Ｉおよび式ＩＩのハイブリッドコアを含み、式中、Ｒは、Ｃ１−Ｃ１８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ１８アルキルまたはＣ１−Ｃ１８アルキルである。種々の実施形態において、本発明は、式Ｉ、式ＩＩおよび式ＩＩＩのハイブリッドコアを含み、式中、Ｒ１は、Ｃ１−Ｃ１８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ１８アルキルまたはＣ１−Ｃ１８アルキルである。種々の実施形態において、本発明は、式Ｉおよび式ＩＩＩのハイブリッドコアを含み、式中、Ｒ２は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリールまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールである。
【０１０４】
さらに別の実施形態において、本発明のハイブリッド材料は、式ＩＶのハイブリッドコアを含み、
（Ａ）ｘ（Ｂ）ｙ（Ｃ）ｚ        （ＩＶ）
式中、繰り返し単位Ａ、ＢおよびＣの順序は、ランダム、ブロック、またはランダムとブロックの組み合わせであってもよく；Ａは、１つ以上の繰り返し単位ＡまたはＢに有機結合によって共有結合する有機繰り返し単位であり；Ｂは、１つ以上の繰り返し単位ＢまたはＣに無機シロキサン結合によって結合し、さらに、１つ以上の繰り返し単位ＡまたはＢに有機結合によって結合してもよい有機シロキサン繰り返し単位であり；Ｃは、１つ以上の繰り返し単位ＢまたはＣに無機結合によって結合する無機繰り返し単位であり；ｘおよびｙは正の数であり、ｚは負の数ではなく、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。特定の実施形態において、ｚ＝０の場合、０．００２≦ｘ／ｙ≦２１０であり、ｚ≠０の場合、０．０００３≦ｙ／ｚ≦５００であり、０．００２≦ｘ／（ｙ＋ｚ）≦２１０である。
【０１０５】
関連する実施形態において、本発明のハイブリッド材料は、式Ｖのハイブリッドコアを含んでいてもよく、
（Ａ）ｘ（Ｂ）ｙ（Ｂ＊）ｙ＊（Ｃ）ｚ      （Ｖ）
繰り返し単位Ａ、Ｂ、Ｂ＊およびＣの順序は、ランダム、ブロック、またはランダムとブロックの組み合わせであってもよく；Ａは、１つ以上の繰り返し単位ＡまたはＢに有機結合によって共有結合する有機繰り返し単位であり；Ｂは、１つ以上の繰り返し単位ＢまたはＢ＊またはＣに無機シロキサン結合によって結合し、さらに、１つ以上の繰り返し単位ＡまたはＢに有機結合によって結合してもよい有機シロキサン繰り返し単位であり、Ｂ＊は、１つ以上の繰り返し単位ＢまたはＢ＊またはＣに無機シロキサン結合によって結合する有機シロキサン繰り返し単位であり、Ｂ＊は、反応性の（すなわち、重合可能な）有機構成要素を有さず、さらに、重合後に脱保護されてもよい保護された官能基を有していてもよい、有機シロキサン繰り返し単位であり；Ｃは、１つ以上の繰り返し単位ＢまたはＢ＊またはＣに無機結合によって結合する無機繰り返し単位であり；ｘおよびｙは、正の数であり、ｚは負の数ではなく、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。特定の実施形態において、ｚ＝０の場合、０．００２≦ｘ／（ｙ＋ｙ＊）≦２１０であり、ｚ≠０の場合、０．０００３≦（ｙ＋ｙ＊）／ｚ≦５００であり、０．００２≦ｘ／（ｙ＋ｙ＊＋ｚ）≦２１０である。
【０１０６】
繰り返し単位Ａは、１つ以上の重合可能な部分を有し、重合（例えば、遊離基が介在する重合）を行うことができる種々の有機モノマー試薬から誘導されてもよい。Ａモノマーは、限定されないが、鎖付加および段階的な縮合工程、ラジカル、アニオン、カチオン、開環、基の移動、メタセシスおよび光化学的な機構を含め、多くの工程および機構によってオリゴマー化またはポリマー化されてもよい。
【０１０７】
Ａは、以下
【０１０８】
【化１】
2016521858.tif 000006
2016521858.tif 000007
のいずれかであってもよく、
式中、各Ｒは、独立して、ＨまたはＣ１−Ｃ１０アルキル基（例えば、メチル、エチルまたはプロピル）であり；ｍは、１から約２０の整数であり；ｎは、０から１０の整数であり；Ｑは、水素、Ｎ（Ｃ１−６アルキル）３、Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２（Ｃ１−６アルキル−ＳＯ３）またはＣ（Ｃ１−６ヒドロキシアルキル）３である。
【０１０９】
繰り返し単位Ｂは、２種類以上の異なる重合可能な部分を有し、重合（例えば、遊離基が介在する（有機）重合および加水分解による（無機）重合）を行うことができるいくつかの混合した有機−無機モノマー試薬から誘導されてもよい。Ｂモノマーは、限定されないが、鎖付加および段階的な縮合工程、ラジカル、アニオン、カチオン、開環、基の移動、メタセシスおよび光化学的な機構を含め、多くの工程および機構によってオリゴマー化またはポリマー化されてもよい。
【０１１０】
Ｂは、以下
【０１１１】
【化２】
2016521858.tif 000008
2016521858.tif 000009
のいずれかであってもよい。
【０１１２】
繰り返し単位Ｃは、−ＳｉＯ２−であってもよく、アルコキシシラン、例えば、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）またはテトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）から誘導されてもよい。
【０１１３】
一実施形態において、Ａは、置換エチレン基であり、Ｂは、オキシシリル置換アルキル基であり、Ｃは、例えば、以下のようなオキシシリル基である。
【０１１４】
【化３】
2016521858.tif 000010
式ＩＶの多孔性ハイブリッドコアの具体的な実施形態は、
【０１１５】
【化４】
2016521858.tif 000011
であり、式中、
Ｒ１は、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、低級アルキル（例えば、ＣＨ３またはＣＨ２ＣＨ３）であり；
Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、アルカン、置換アルカン、アルケン、置換アルケン、アリール、置換アリール、シアノ、エーテル、置換エーテル、埋め込まれた極性基であり；
Ｒ４およびＲ５は、それぞれ独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、アルカン、置換アルカン、アルケン、置換アルケン、アリール、置換アリール、エーテル、置換エーテル、シアノ、アミノ、置換アミノ、ジオール、ニトロ、スルホン酸、カチオン交換基またはアニオン交換基であり、
０≦ａ≦２ｘ、０≦ｂ≦４および０≦ｃ≦４であり、但し、ａ＝１のとき、ｂ＋ｃ≦４であり；
１≦ｄ≦２０であり、
０．０００３≦ｙ／ｚ≦５００であり、０．００２≦ｘ／（ｙ＋ｚ）≦２１０である。
【０１１６】
さらに別の実施形態において、ハイブリッドコアは、球状である。さらなる実施形態において、球状コアは、非結晶性分子またはアモルファス分子が並んでいる。さらなる実施形態において、球状コアは、非周期的な孔構造を有する。
【０１１７】
別の実施形態において、ハイブリッドコアは、平均粒径が約０．１μｍから約３００μｍである。さらなる実施形態において、ハイブリッドコアは、平均粒径が約０．１μｍから約３０μｍである。さらなる実施形態において、ハイブリッドコアは、平均粒径が約０．５μｍから約３０μｍである。さらなる実施形態において、ハイブリッドコアは、平均粒径が約０．９μｍから約１０μｍである。さらなる実施形態において、ハイブリッドコアは、平均粒径が約１．０μｍから約３．０μｍである。
【０１１８】
特定の実施形態において、本発明のハイブリッドコア材料は、粒度分布がかなり狭い。特定の他の実施形態において、粒径の９０／１０比は、１．００から１．５５である。具体的な実施形態において、粒径の９０／１０比は、１．００から１．１０または１．０５から１．１０である。他の具体的な実施形態において、粒径の９０／１０比は、１．１０から１．５５；１．１０から１．５０；または１．３０から１．４５である。
【０１１９】
特定の実施形態において、ハイブリッドコアは、約１から約１４のｐＨで加水分解に安定である。一実施形態において、ハイブリッドコアは、約１０から約１４のｐＨで加水分解に安定である。別の実施形態において、ハイブリッドコアは、約１から約５のｐＨで加水分解に安定である。
【０１２０】
一実施形態において、本発明は、本明細書に記載されるような無機／有機ハイブリッドコアを含み、コアは、以下からなる群から選択される１つ以上のモノマーの加水分解による縮合によって作られ、
【０１２１】
【化５】
2016521858.tif 000012
式中、Ｒ、Ｒ１およびＲ２は、すでに定義されたとおりであり；Ｘは、Ｃ１−Ｃ１８アルコキシまたはＣ１−Ｃ１８アルキルであり；ｎは、１から８である。
【０１２２】
さらなる実施形態において、モノマーは、１，２−ビス（トリエトキシシリル）エタンである。
【０１２３】
【化６】
2016521858.tif 000013
別のさらなる実施形態において、モノマーは、１，２−ビス（メチルジエトキシシリル）エタン
【０１２４】
【化７】
2016521858.tif 000014
または１，８−ビス（トリエトキシシリル）オクタン
【０１２５】
【化８】
2016521858.tif 000015
である。
【０１２６】
特定の実施形態において、モノマーは、単独で、またはテトラエトキシシランもしくはテトラメトキシシランとの混合物で、フェニルトリエトキシシラン；フェニルトリメトキシシラン；フェニルエチルトリエトキシシラン；フェニルエチルトリメトキシシラン；エチルトリエトキシシラン；エチルトリメトキシシラン；メチルトリエトキシシラン；メチルトリメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン；ジエチルジメトキシシラン、１，４−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン；１，４−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン；１，３−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン；１，３−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン；１，８−ビス（トリエトキシシリル）オクタン；１，８−ビス（トリメトキシシリル）オクタン；１，２−ビス（トリメトキシシリル）エテン；１，２−ビス（トリエトキシシリル）エテン；１，２−ビス（メチルジエトキシシリル）エタン；１，２−ビス（メチルジメトキシシリル）エタン；ビニルトリエトキシシラン；ビニルトリメトキシシラン；メルカプトプロピルトリメトキシシラン；メルカプトプロピルトリエトキシシラン；１，２−ビス（トリエトキシシリル）エタン；１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタン；１，１−ビス（トリエトキシシリル）エタン；１，１−ビス（トリメトキシシリル）エタン；１，４−ビス（トリエトキシシリルエチル）ベンゼン；１，４−ビス（トリメトキシシリルエチル）ベンゼン；１，３−ビス（トリエトキシシリルエチル）ベンゼン；１，３−ビス（トリメトキシシリルエチル）ベンゼン；ヘキシルトリエトキシシラン；ヘキシルトリメトキシシラン；クロロプロピルトリエトキシシラン；クロロプロピルトリメトキシシラン；オクタデシルトリメトキシシラン；オクタデシルトリエトキシシラン；オクチルトリメトキシシラン；オクチルトリエトキシシラン；３，３，３−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン；３，３，３−トリフルオロプロピルトリエトキシシラン；３−シアノブチルトリエトキシシラン；および３−シアノブチルトリメトキシシランである。
【０１２７】
別の実施形態において、モノマーは、置換ベンゼンであり、（限定されないが）１，４−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン、１，３−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン、１，３−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン、１，３，５−トリス（トリエトキシシリル）ベンゼン、１，３，５−トリス（トリメトキシシリル）ベンゼンおよびビス（４−トリエトキシシリルフェニル）ジエトキシシランが挙げられる。
【０１２８】
他の実施形態において、本明細書に記載されるような多孔性無機／有機ハイブリッドコアは、式Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ”を有する表面改質剤で表面改質されており、式中、Ｚ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１−Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノまたはトリフルオロメタンスルホネートであり；ａおよびｂは、それぞれ、０から３の整数であり、但し、ａ＋ｂ＝３であり；Ｒ’は、Ｃ１−Ｃ６の直鎖、環状または分枝鎖のアルキル基であり、Ｒ”は、官能基である。
【０１２９】
別の実施形態において、ハイブリッドコアは、ポリマーを用いたコーティングによって表面改質されている。
【０１３０】
特定の実施形態において、Ｒ’は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシルおよびシクロヘキシルからなる群から選択される。他の実施形態において、Ｒ’は、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エステル、カチオン交換基またはアニオン交換基、埋め込まれた極性官能基およびキラル部分を含むアルキル基またはアリール基からなる群から選択される。
【０１３１】
一実施形態において、Ｒ”は、Ｃ１−Ｃ３０アルキル基である。さらなる実施形態において、Ｒ”は、キラル部分を含む。別のさらなる実施形態において、Ｒ”は、Ｃ１−Ｃ２０アルキル基である。
【０１３２】
特定の実施形態において、表面改質剤は、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルジメチルクロロシランおよびオクタデシルジメチルクロロシランからなる群から選択される。有利には、表面改質剤は、オクチルトリクロロシランおよびオクタデシルトリクロロシランからなる群から選択される。
【０１３３】
別の実施形態において、ハイブリッドコアは、有機基とシラノール基の修飾の組み合わせによって表面改質されている。
【０１３４】
さらに別の実施形態において、ハイブリッドコアは、有機基の修飾とポリマーを用いたコーティングの組み合わせによって表面改質されている。さらなる実施形態において、有機基は、キラル部分を含む。
【０１３５】
さらに別の実施形態において、ハイブリッドコアは、シラノール基の修飾とポリマーを用いたコーティングの組み合わせによって表面改質されている。
【０１３６】
他の実施形態において、ハイブリッドコアは、粒子の有機基と修飾試薬との間の有機共有結合の生成によって表面改質されている。
【０１３７】
さらに他の実施形態において、ハイブリッドコアは、有機基の修飾、シラノール基の修飾およびポリマーを用いたコーティングの組み合わせによって表面改質されている。
【０１３８】
別の実施形態において、ハイブリッドコアは、シラノール基の修飾によって表面改質されている。
【０１３９】
特定の実施形態において、多孔性無機／有機ハイブリッドコアは、モノリスである。
【０１４０】
別の態様において、本発明は、ハイブリッドコアが、ハイブリッドコア中に分散した１種類のナノ粒子または１種類より多いナノ粒子の混合物をさらに含む、本明細書に記載されるような材料を提供する。
【０１４１】
特定の実施形態において、ナノ粒子は、ナノコンポジットの２０重量％未満、ナノコンポジットの１０重量％未満、またはナノコンポジットの５重量％未満存在する。
【０１４２】
他の実施形態において、ナノ粒子は、結晶性またはアモルファスであり、炭化ケイ素、アルミニウム、ダイヤモンド、セリウム、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、ジルコニウム、バリウム、セリウム、コバルト、銅、ユーロピウム、ガドリニウム、鉄、ニッケル、サマリウム、ケイ素、銀、チタン、亜鉛、ホウ素、これらの酸化物、またはこれらの窒化物であってもよい。具体的な実施形態において、ナノ粒子は、ナノダイヤモンド、炭化ケイ素、二酸化チタン、立方晶窒化ホウ素からなる群から選択される１つ以上の部分を含む物質である。特定の実施形態において、ナノ粒子は、コンポジット材料、磁性材料、熱伝導性が高い添加剤、または添加剤の層状構造を有するナノ粒子を含む。
【０１４３】
他の実施形態において、ナノ粒子は、直径が２００ｎｍ以下、直径が１００ｎｍ以下、直径が５０ｎｍ以下、または直径が２０ｎｍ以下であってもよい。
【０１４４】
非ハイブリッドコア材料
特定の実施形態において、実質的に非多孔性のコア材料は、シリカ；無機／有機ハイブリッドの周囲を取り囲む材料でコーティングされたシリカ；磁性コア材料；シリカでコーティングされた磁性コア材料；熱伝導性が高いコア材料；シリカでコーティングされた熱伝導性が高いコア材料；コンポジット材料；無機／有機ハイブリッドの周囲を取り囲む材料；シリカでコーティングされたコンポジット材料；無機／有機ハイブリッドの周囲を取り囲む材料でコーティングされた磁性コア材料；または無機／有機ハイブリッドの周囲を取り囲む材料でコーティングされた熱伝導性が高いコア材料である。
【０１４５】
特定の実施形態において、コア材料は、コンポジット材料である。コンポジット材料は、分散したナノ粒子と組み合わせて、本明細書に記載される１つ以上の構成要素で構成される本発明の設計された材料を記述し、それぞれの構成要素／ナノ粒子は、最終的な構造の中で、巨視的なレベルで分離した別個の状態のままである。本発明のコンポジット材料は、独立した形態であり、モノリスまたは粒状の性質を有していてもよい。さらに、分散したナノ粒子を含むコンポジット材料を記述するために本明細書で使用される短縮形の記号Ｎｐ／（Ａ）ｗ（Ｂ）ｘ（Ｃ）ｙは、以下のように理解されるだろう。スラッシュ記号の左側にある記号表記は、分散したナノ粒子を表し、スラッシュ記号の右側にある記号表記は、内部にナノ粒子（スラッシュ記号の左側に示される。）が分散した材料を含む構成要素を表す。特定の実施形態において、本発明のコンポジット材料は、ナノコンポジットであってもよく、少なくとも、例えば、ナノ／ナノ型、内部型、外部型および内部／外部型を含むことが知られている（Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、編集Ｐ．Ｍ．Ａｊａｙａｎ、Ｌ．Ｓ．Ｓｃｈａｄｌｅｒ、Ｐ．Ｖ．Ｂｒａｕｎ、Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ（Ｗｅｉｎｈｅｉｍ、Ｇｅｒｍａｎｙ）、２００３）。用語「ナノ粒子」は、少なくとも１つの寸法が約１００ｎｍ未満、例えば、直径または粒子の厚みが約１００ｎｍ（０．１μｍ）未満であり、結晶性であってもよく、または非結晶性であってもよい、微視的な粒子／顆粒または粉末／ナノ粉末の微視的な部分である。
【０１４６】
ナノ粒子は、例えば、特に、大きな強度、硬度、延性、焼結性および大きな反応性を含め、従来の塊状の材料とは異なる特性を有し、従来の塊状の材料よりも優れた特性を有することが多い。コロイド沈殿、機械的な粉砕および気相での核形成および成長を含む多くの工程によって（主にナノサイズの粉末として）合成された少量のナノ材料の特性を決定することを目的としたかなりの量の科学研究が継続している。広範囲にわたる総説が、ナノ相材料の近年の開発を示しており、以下が本明細書に参照により組み込まれる。Ｇｌｅｉｔｅｒ，Ｈ．（１９８９）「Ｎａｎｏ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、Ｐｒｏｇ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．３３：２２３−３１５およびＳｉｅｇｅｌ，Ｒ．Ｗ．（１９９３）「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ａｎｄ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｎａｎｏ−ｐｈａｓｅ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．Ａ１６８：１８９−１９７。特定の実施形態において、ナノ粒子は、炭化ケイ素、アルミニウム、ダイヤモンド、セリウム、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、ジルコニウム、バリウム、セリウム、コバルト、銅、ユーロピウム、ガドリニウム、鉄、ニッケル、サマリウム、ケイ素、銀、チタン、亜鉛、ホウ素およびこれらの混合物といったものの酸化物または窒化物を含む。特定の実施形態において、本発明のナノ粒子は、ダイヤモンド、酸化ジルコニウム（アモルファス形態、単斜形態、正方晶形態および立方晶形態）、酸化チタン（アモルファス、アナターゼ、板チタン石およびルチルの形態）、アルミニウム（アモルファス、アルファおよびガンマの形態）および窒化ホウ素（立方晶形態）から選択される。具体的な実施形態において、本発明のナノ粒子は、ナノダイヤモンド、炭化ケイ素、二酸化チタン（アナターゼ形態）、立方晶窒化ホウ素およびこれらの任意の組み合わせから選択される。さらに、具体的な実施形態において、ナノ粒子は、結晶性であってもよく、またはアモルファスであってもよい。具体的な実施形態において、ナノ粒子は、直径が１００μｍ以下、例えば、直径が５０μｍ以下、例えば、直径が２０μｍ以下である。
【０１４７】
さらに、本発明のコンポジット中に分散することを特徴とするナノ粒子は、外から加えられたナノ粒子を記述することを意図していることが理解されるべきである。これは、系中で生成することができ、例えば、粒子のような高分子構造が、これらの外から作られる凝集物を含み得るナノ粒子または推定ナノ粒子と顕著な類似性を有する配合物とは対照的である。
【０１４８】
ナノ粒子は、塊状の材料と原子構造または分子構造との間の効果的な架け橋であるため、科学的に非常に注目されている。塊状の材料は、この大きさにかかわらず、一定の物理特性を有するべきであるが、ナノスケールでは、これはあてはまらないことが多い。半導体粒子の場合の量子閉じ込め、ある種の金属粒子の場合の表面プラズモン共鳴および磁性材料の場合の超常磁性のような大きさに依存する特性が観察される。
【０１４９】
特定の実施形態において、コンポジット材料は、磁性材料、熱伝導性が高い材料またはこれらの混合物を含む。同様に、特定の実施形態において、コア自体が、磁性材料、熱伝導性が高い材料またはこれらの混合物である。
【０１５０】
熱伝導性が高い材料、熱伝導性が高いコアまたは熱伝導性が高い添加剤は、熱伝導性が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）より大きな材料であると定義される。種々の実施形態において、添加剤は、熱伝導性が、約２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）から３５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、約１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）から３３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下および４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）から３０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の範囲である。この熱伝導性が高い添加剤は、０．１から８μｍのコア粒子、ナノ粒子添加剤または金属酸化物前駆体であってもよい。種々の実施形態において、熱伝導性が高い添加剤としては、（限定されないが）アルミニウム、銅、金およびダイヤモンドが挙げられる。
【０１５１】
熱拡散率が高い添加剤は、熱拡散率が２０ｍｍ２／ｓより大きな表面多孔性粒子に使用される添加剤であると定義される。種々の実施形態において、添加剤は、熱拡散率が、約２０ｍｍ２／ｓから２０００ｍｍ２／ｓ以下、約１００ｍｍ２／ｓから１６００ｍｍ２／ｓ以下、１５０ｍｍ２／ｓから１４００ｍｍ２／ｓ以下の範囲である。この熱伝導性が高い添加剤は、０．１から８μｍのコア粒子、ナノ粒子添加剤または金属酸化物前駆体であってもよい。種々の実施形態において、熱伝導性が高い添加剤としては、（限定されないが）アルミニウム、銅、金およびダイヤモンドが挙げられる。
【０１５２】
磁性材料は、室温での質量磁化（σ、単位質量あたりの磁気モーメント、磁気飽和または飽和磁化）が１５ｅｍｕ／ｇ（Ａｍ２／ｋｇ）より大きい材料を含む。これには、強磁性材料およびフェリ磁性材料が含まれ、（限定されないが）：マグネタイト（第一鉄および第二鉄の酸化物）；マグヘマイト；イットリウム鉄ガーネット、コバルト、ＣｒＯ２；および鉄とＡｌ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＭｎまたはＣｏとを含有するフェライト）が含まれる。磁性コア粒子は、質量磁化値が１０ｅｍｕ／ｇ未満の赤鉄鉱および針鉄鉱を含む鉄の他の酸化物を含まない。赤鉄鉱（０．４ｅｍｕ／ｇ）は、室温で反強磁性であると考えられる。
【０１５３】
一実施形態において、コアは球状である。さらなる実施形態において、球状コアは、非結晶性分子またはアモルファス分子が並んでいる。さらなる実施形態において、球状コアは、非周期的な孔構造を有する。
【０１５４】
特定の実施形態において、コアは、約１から約１４のｐＨで加水分解に安定である。一実施形態において、コアは、約１０から約１４のｐＨで加水分解に安定である。別の実施形態において、コアは、約１から約５のｐＨで加水分解に安定である。
【０１５５】
多孔性シェル層の材料
本発明の材料は、実質的に非多孔性のコアに適用された多孔性シェル材料の１つ以上の層を有する。特定の実施形態において、多孔性シェル材料の１つ以上の層は、多孔性無機／有機ハイブリッド材料、多孔性シリカまたは多孔性コンポジット材料である。
【０１５６】
特定の態様において、本発明の材料は、粗い表面を有する。さらに他の態様において、本発明の材料は、滑らかな表面を有する。本明細書で使用する場合、
特定の実施形態において、それぞれの多孔性層は、独立して、非多孔性コア表面に対して垂直方向に測定した場合、厚みが０．０２μｍから５μｍである。
【０１５７】
他の実施形態において、それぞれの多孔性層は、独立して、非多孔性コア表面に対して垂直方向に測定した場合、厚みが０．０６μｍから１μｍである。
【０１５８】
さらに他の実施形態において、それぞれの多孔性層は、独立して、非多孔性コア表面に対して垂直方向に測定した場合、厚みが０．２０μｍから０．７０μｍである。
【０１５９】
特定の実施形態において、本発明の材料は、１層から１５層の多孔性シェル材料を有する。他の実施形態において、２層から５層の多孔性シェル材料を有する。さらに他の実施形態において、１層または２層の多孔性シェル材料を有する。
【０１６０】
多孔性ハイブリッド
特定の実施形態において、ハイブリッドコア上で層状になっていてもよい多孔性ハイブリッド層材料またはシェル材料は、独立して、以下から誘導されてもよい。
【０１６１】
ハイブリッドコア表面での１つ以上のポリマー有機官能基化金属前駆体および／またはポリマー金属酸化物前駆体の縮合、または
ハイブリッドコア表面に対する、部分的に縮合したポリマー有機官能基化金属前駆体、２種類以上のポリマー有機官能基化金属前駆体の混合物、１つ以上のポリマー有機官能基化金属前駆体とポリマー金属酸化物前駆体の混合物の塗布。
【０１６２】
特定の態様において、周囲を取り囲む材料の無機部分は、独立して、アルミナ、シリカ、チタニア、酸化セリウムまたは酸化ジルコニウムおよびセラミック材料からなる群から選択される。
【０１６３】
または、ハイブリッド層材料は、独立して、以下から誘導されてもよい。
【０１６４】
ハイブリッドコア表面での１つ以上の有機官能基化シランおよび／またはテトラアルコキシシランの縮合、または
ハイブリッドコア表面に対する、部分的に縮合した有機官能基化シラン、２種類以上の有機官能化シランの混合物、または１つ以上の有機官能基化シランとテトラアルコキシシラン（すなわち、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン）の混合物の塗布。
【０１６５】
他の態様において、ハイブリッド層材料は、独立して、約０から１００モル％ハイブリッド材料を含んでいてもよい。周囲を取り囲む材料の無機部分は、独立して、アルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化セリウム、酸化ジルコニウムまたはセラミック材料、またはこの混合物であってもよい。
【０１６６】
具体的な態様において、ハイブリッド層材料の無機部分は、独立して、約０モル％から約２５モル％以下の範囲の量で存在していてもよく、周囲を取り囲む材料の孔は、実質的に無秩序である。同様に、周囲を取り囲む材料の無機部分は、独立して、約２５モル％から約５０モル％以下の範囲の量で存在していてもよく、周囲を取り囲む材料の孔は、実質的に無秩序であり、ハイブリッド層材料は、独立して、クロマトグラフィーの性能を高める細孔形状（ＣＥＰＧ）を有していてもよく、または有していなくてもよい。特定の実施形態において、ハイブリッド層材料の無機部分は、独立して、約５０モル％から約７５モル％以下の範囲の量で存在していてもよく、ハイブリッド層材料の孔は、実質的に無秩序であり、ハイブリッド層材料は、独立して、クロマトグラフィーの性能を高める細孔形状（ＣＥＰＧ）を有する。さらに他の実施形態において、ハイブリッド層材料の無機部分は、独立して、約７５モル％から約１００モル％以下の範囲の量で存在していてもよく、ハイブリッド層材料の孔は、実質的に無秩序であり、ハイブリッド層材料は、独立して、クロマトグラフィーの性能を高める細孔形状（ＣＥＰＧ）を有していてもよく、または有していなくてもよい。
【０１６７】
さらに他の態様において、ハイブリッド層材料の無機部分は、独立して、約０モル％から約１００モル％以下、具体的には、０％から１０％、０％から５％、０％から４％、０％から３％、０％から２％、０％から１％、１％から１０％、１％から５％、１％から４％、１％から３％、１％から２％、５％から１００％、１０％から１００％、１５％から１００％、２０％から１００％、２５％から１００％、３０％から１００％、３５％から１００％、４０％から１００％、４５％から１００％、５５％から１００％、６０％から１００％、６５％から１００％、７０％から１００％、７５％から１００％、８０％から１００％、８１％から１００％、８２％から１００％、８３％から１００％、８４％から１００％、８５％から１００％、８６％から１００％、８７％から１００％、８８％から１００％、８９％から１００％、９０％から１００％、９１％から１００％、９２％から１００％、９３％から１００％、９４％から１００％、９５％から１００％、９６％から１００％、９７％から１００％、９８％から１００％または９９％から１００％の範囲の量で存在していてもよい。
【０１６８】
ある態様において、ハイブリッド層材料は、式Ｉの材料を含んでいてもよく、
（ＳｉＯ２）ｄ／［Ｒ２（（Ｒ）ｐ（Ｒ１）ｑＳｉＯｔ）ｍ］      （Ｉ）
式中、
ＲおよびＲ１は、それぞれ独立して、Ｃ１−Ｃ１８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリール、Ｃ５−Ｃ１８アリールオキシまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；
Ｒ２は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリール、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロアリールであるか、または存在せず；各Ｒ２は、２個以上のケイ素原子に結合し；
ｐおよびｑは、それぞれ独立して、０．０から３．０であり、
ｔは、０．５、１．０または１．５であり；
ｄは、０から約３０であり；
ｍは、１から２０の整数であり；Ｒ、Ｒ１およびＲ２は、置換されていてもよい；
但し、
（１）Ｒ２が存在しない場合、ｍ＝１であり、０＜ｐ＋ｑ≦３のときに
【０１６９】
【数３】
2016521858.tif 000016
であり；
（２）Ｒ２が存在する場合、ｍ＝２から２０であり、ｐ＋ｑ≦２のときに
【０１７０】
【数４】
2016521858.tif 000017
である。
【０１７１】
他の態様において、ハイブリッド層材料は、式ＩＩの材料を含んでいてもよく、
（ＳｉＯ２）ｄ／［（Ｒ）ｐ（Ｒ１）ｑＳｉＯｔ］      （ＩＩ）；
式中、
ＲおよびＲ１は、それぞれ独立して、Ｃ１−Ｃ１８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリール、Ｃ５−Ｃ１８アリールオキシまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；
ｄは、０から約３０であり；
ｐおよびｑは、それぞれ独立して、０．０から３．０であり、但し、ｐ＋ｑ＝１のとき、ｔ＝１．５であり；ｐ＋ｑ＝２のとき、ｔ＝１であるか；または、ｐ＋ｑ＝３のとき、ｔ＝０．５である。
【０１７２】
さらに他の態様において、ハイブリッド層材料は、式ＩＩＩの材料を含んでいてもよく、
（ＳｉＯ２）ｄ／［Ｒ２（（Ｒ１）ｒＳｉＯｔ）ｍ］      （ＩＩＩ）
式中、
Ｒ１は、Ｃ１−Ｃ１８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリール、Ｃ５−Ｃ１８アリールオキシまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；
Ｒ２は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリール、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロアリールであるか、または存在せず；各Ｒ２は、２個以上のケイ素原子に結合し；
ｄは、０から約３０であり；
ｒは、０、１または２であり、但し、ｒ＝０のとき、ｔ＝１．５であり；ｒ＝１のとき、ｔ＝１であるか；または、ｒ＝２のとき、ｔ＝０．５であり；
ｍは、１−２０の整数である。
【０１７３】
さらなる態様において、ハイブリッド層材料は、式ＩＶの材料を含んでいてもよく、
（Ａ）ｘ（Ｂ）ｙ（Ｃ）ｚ                （ＩＶ）
式中、繰り返し単位Ａ、ＢおよびＣの順序は、ランダム、ブロック、またはランダムとブロックの組み合わせであってもよく；
Ａは、１つ以上の繰り返し単位ＡまたはＢに有機結合によって共有結合する有機繰り返し単位であり；
Ｂは、１つ以上の繰り返し単位ＢまたはＣに無機シロキサン結合によって結合し、さらに、１つ以上の繰り返し単位ＡまたはＢに有機結合によって結合してもよい有機シロキサン繰り返し単位であり；
Ｃは、１つ以上の繰り返し単位ＢまたはＣに無機結合によって結合する無機繰り返し単位であり；
ｘおよびｙは、正の数であり、ｚは負の数ではなく、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。特定の実施形態において、ｚ＝０の場合、０．００２≦ｘ／ｙ≦２１０であり、ｚ≠０の場合、０．０００３≦ｙ／ｚ≦５００であり、０．００２≦ｘ／（ｙ＋ｚ）≦２１０である。
【０１７４】
さらに他の態様において、ハイブリッド層材料は、式Ｖの材料を含んでいてもよく、
（Ａ）ｘ（Ｂ）ｙ（Ｂ＊）ｙ＊（Ｃ）ｚ          （Ｖ）
式中、繰り返し単位Ａ、Ｂ、Ｂ＊およびＣの順序は、ランダム、ブロック、またはランダムとブロックの組み合わせであってもよく；
Ａは、１つ以上の繰り返し単位ＡまたはＢに有機結合によって共有結合する有機繰り返し単位であり；
Ｂは、１つ以上の繰り返し単位ＢまたはＢ＊またはＣに無機シロキサン結合によって結合し、さらに、１つ以上の繰り返し単位ＡまたはＢに有機結合によって結合してもよい有機シロキサン繰り返し単位であり；
Ｂ＊は、１つ以上の繰り返し単位ＢまたはＢ＊またはＣに無機シロキサン結合によって結合する有機シロキサン繰り返し単位であり、Ｂ＊は、反応性の（すなわち、重合可能な）有機構成要素を有さず、さらに、重合後に脱保護されてもよい保護された官能基を有していてもよい、有機シロキサン繰り返し単位であり；
Ｃは、１つ以上の繰り返し単位ＢまたはＢ＊またはＣに無機結合によって結合する無機繰り返し単位であり；
ｘおよびｙは、正の数であり、ｚは負の数ではなく、ｘ＋ｙ＋ｙ＊＋ｚ＝１である。特定の実施形態において、ｚ＝０の場合、０．００２≦ｘ／（ｙ＋ｙ＊）≦２１０であり、ｚ≠０の場合、０．０００３≦（ｙ＋ｙ＊）／ｚ≦５００であり、０．００２≦ｘ／（ｙ＋ｙ＊＋ｚ）≦２１０である。
【０１７５】
特定の態様において、上に示される式中のＲ２は、存在してもよく、または存在しなくてもよい。
【０１７６】
特定の態様において、上に示される式中のＲ１は、ヒドロキシルによって置換されたＣ１−Ｃ１８アルキル基である。さらに他の態様において、上に示される式中のＲ１は、ヒドロキシプロピルである。さらに他の態様において、ヒドロキシ置換アルキル基は、さらに、イソシアネートによって官能基化される。さらに他の態様において、イソシアネートは、オクタデシルイソシアネート、ドデシルイソシアネート、ペンタフルオロフェニルイソシアネート、４−シアノフェニルイソシアネート、３−シアノフェニルイソシアネート、２−シアノフェニルイソシアネート、フェニルイソシアネート、ベンジルイソシアネート、フェネチルイソシアネートまたはジフェニルエチルイソシアネートである。
【０１７７】
特定の実施形態において、有機シロキサンは、限定されないが、単独で、またはテトラエトキシシランもしくはテトラメトキシシランとの混合物で、フェニルトリエトキシシラン；フェニルトリメトキシシラン；フェニルエチルトリエトキシシラン；フェニルエチルトリメトキシシラン；エチルトリエトキシシラン；エチルトリメトキシシラン；メチルトリエトキシシラン；メチルトリメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン；ジエチルジメトキシシラン、１，４−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン；１，４−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン；１，３−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン；１，３−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン；１，８−ビス（トリエトキシシリル）オクタン；１，８−ビス（トリメトキシシリル）オクタン；１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタン；１，２−ビス（メチルジエトキシシリル）エタン；１，２−ビス（メチルジメトキシシリル）エタン；ビニルトリエトキシシラン；ビニルトリメトキシシラン；メルカプトプロピルトリメトキシシラン；メルカプトプロピルトリエトキシシラン；１，２−ビス（トリエトキシシリル）エテン；１，２−ビス（トリメトキシシリル）エテン；１，１−ビス（トリエトキシシリル）エタン；１，１−ビス（トリメトキシシリル）エタン；１，４−ビス（トリエトキシシリルエチル）ベンゼン；１，４−ビス（トリメトキシシリルエチル）ベンゼン；１，３−ビス（トリエトキシシリルエチル）ベンゼン；１，３−ビス（トリメトキシシリルエチル）ベンゼン；ヘキシルトリエトキシシラン；ヘキシルトリメトキシシラン；クロロプロピルトリエトキシシラン；クロロプロピルトリメトキシシラン；オクタデシルトリメトキシシラン；オクタデシルトリエトキシシラン；オクチルトリメトキシシラン；オクチルトリエトキシシラン；３，３，３−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン；３，３，３−トリフルオロプロピルトリエトキシシラン；３−シアノブチルトリエトキシシラン；および３−シアノブチルトリメトキシシランである。
【０１７８】
別の実施形態において、有機シロキサンは、限定されないが、置換ベンゼンであり、（限定されないが）１，４−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン、１，３−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン、１，３−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン、１，３，５−トリス（トリエトキシシリル）ベンゼン、１，３，５−トリス（トリメトキシシリル）ベンゼンおよびビス（４−トリエトキシシリルフェニル）ジエトキシシランが挙げられる。
【０１７９】
別の態様において、本発明は、ハイブリッド層材料が、ハイブリッドコア中に分散した１種類のナノ粒子または１種類より多いナノ粒子の混合物をさらに含む、本明細書に記載されるような材料を提供する。
【０１８０】
特定の実施形態において、ナノ粒子は、ナノコンポジットの２０重量％未満、ナノコンポジットの１０重量％未満、またはナノコンポジットの５重量％未満存在する。
【０１８１】
他の実施形態において、ナノ粒子は、結晶性またはアモルファスであり、炭化ケイ素、アルミニウム、ダイヤモンド、セリウム、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、ジルコニウム、バリウム、セリウム、コバルト、銅、ユーロピウム、ガドリニウム、鉄、ニッケル、サマリウム、ケイ素、銀、チタン、亜鉛、ホウ素、これらの酸化物、またはこれらの窒化物であってもよい。具体的な実施形態において、ナノ粒子は、ナノダイヤモンド、炭化ケイ素、二酸化チタン、立方晶窒化ホウ素からなる群から選択される１つ以上の部分を含む物質である。
【０１８２】
他の実施形態において、ナノ粒子は、直径が２００μｍ以下、直径が１００μｍ以下、直径が５０μｍ以下、または直径が２０μｍ以下であってもよい。
【０１８３】
多孔性シリカ
特定の実施形態において、多孔性シェル相材料は、多孔性シリカである。他の実施形態において、多孔性シリカは、１．０３から１．８μｍ、１．３５から１．７μｍまたは１．４から１．６μｍの粒子を含む。他の実施形態において、多孔性シリカは、シリカコアの上にシリカ多孔性層を含む。または、シリカコアの上のシリカ多孔性層の上に薄いハイブリッド表面層を使用してもよい。それぞれの場合に、細孔体積は、一般的に、０．１５から０．４０ｃｍ３／ｇ、０．２から０．３５ｃｍ３／ｇ、または０．２２から０．３３ｃｍ３／ｇである。同様に、細孔直径は、一般的に、４０から５００オングストローム、５０から３００オングストローム、または７０から１６０オングストロームである。
【０１８４】
ハイブリッドコーティングを有する実施形態において、コーティングは、（Ｏ１．５ＳｉＸＣＨ２ＣＨ２ＳｉＯ１．５）１−ｘ（ＳｉＯ２）ｘであってもよく、ｘは、０−０．９または０−０．８である。Ｘは、（ＣＨ２）ｎ；（ＣＨ２）ｎＣ６Ｈ４（ＣＨ２）ｎ；または（ＣＨ２）ｎＹ（ＣＨ２）ｎであり、ｎは、０から３０、０から８または０から２であり、Ｙは、埋め込まれた極性基、例えば、エチレングリコール、Ｏ、ＮＨ、Ｎ（アルキル）、Ｎ（メチル）、ポリエチレングリコール、尿素、アミド、エステル、カルバメートまたはカーボネートである。
【０１８５】
多孔性コンポジット
特定の実施形態において、多孔性シェル層材料は、コンポジット材料である。コンポジット材料は、分散したナノ粒子と組み合わせて、本明細書に記載される１つ以上の構成要素で構成される本発明の設計された材料を記述し、それぞれの構成要素／ナノ粒子は、最終的な構造の中で、巨視的なレベルで分離した別個の状態のままである。本発明のコンポジット材料は、独立した形態であり、モノリスまたは粒状の性質を有していてもよい。さらに、分散したナノ粒子を含むコンポジット材料を記述するために本明細書で使用される短縮形の記号Ｎｐ／（Ａ）ｗ（Ｂ）ｘ（Ｃ）ｙは、以下のように理解されるだろう。スラッシュ記号の左側にある記号表記は、分散したナノ粒子を表し、スラッシュ記号の右側にある記号表記は、内部にナノ粒子（スラッシュ記号の左側に示される。）が分散した材料を含む構成要素を表す。特定の実施形態において、本発明のコンポジット材料は、ナノコンポジットであってもよく、少なくとも、例えば、ナノ／ナノ型、内部型、外部型および内部／外部型を含むことが知られている（Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、編集Ｐ．Ｍ．Ａｊａｙａｎ、Ｌ．Ｓ．Ｓｃｈａｄｌｅｒ、Ｐ．Ｖ．Ｂｒａｕｎ、Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ（Ｗｅｉｎｈｅｉｍ、Ｇｅｒｍａｎｙ）、２００３）。用語「ナノ粒子」は、少なくとも１つの寸法が約１００ｎｍ未満、例えば、直径または粒子の厚みが約１００ｎｍ（０．１μｍ）未満であり、結晶性であってもよく、または非結晶性であってもよい、微視的な粒子／顆粒または粉末／ナノ粉末の微視的な部分である。
【０１８６】
ナノ粒子は、例えば、特に、大きな強度、硬度、延性、焼結性および大きな反応性を含め、従来の塊状の材料とは異なる特性を有し、従来の塊状の材料よりも優れた特性を有することが多い。コロイド沈殿、機械的な粉砕および気相での核形成および成長を含む多くの工程によって（主にナノサイズの粉末として）合成された少量のナノ材料の特性を決定することを目的としたかなりの量の科学研究が継続している。広範囲にわたる総説が、ナノ相材料の近年の開発を示しており、以下が本明細書に参照により組み込まれる。Ｇｌｅｉｔｅｒ，Ｈ．（１９８９）「Ｎａｎｏ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、Ｐｒｏｇ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．３３：２２３−３１５およびＳｉｅｇｅｌ，Ｒ．Ｗ．（１９９３）「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ａｎｄ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｎａｎｏ−ｐｈａｓｅ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．Ａ１６８：１８９−１９７。特定の実施形態において、ナノ粒子は、炭化ケイ素、アルミニウム、ダイヤモンド、セリウム、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、ジルコニウム、バリウム、セリウム、コバルト、銅、ユーロピウム、ガドリニウム、鉄、ニッケル、サマリウム、ケイ素、銀、チタン、亜鉛、ホウ素およびこれらの混合物といったものの酸化物または窒化物を含む。特定の実施形態において、本発明のナノ粒子は、ダイヤモンド、酸化ジルコニウム（アモルファス形態、単斜形態、正方晶形態および立方晶形態）、酸化チタン（アモルファス、アナターゼ、板チタン石およびルチルの形態）、アルミニウム（アモルファス、アルファおよびガンマの形態）および窒化ホウ素（立方晶形態）から選択される。具体的な実施形態において、本発明のナノ粒子は、ナノダイヤモンド、炭化ケイ素、二酸化チタン（アナターゼ形態）、立方晶窒化ホウ素およびこれらの任意の組み合わせから選択される。さらに、具体的な実施形態において、ナノ粒子は、結晶性であってもよく、またはアモルファスであってもよい。具体的な実施形態において、ナノ粒子は、直径が１００μｍ以下、例えば、直径が５０μｍ以下、例えば、直径が２０μｍ以下である。
【０１８７】
さらに、本発明のコンポジット中に分散することを特徴とするナノ粒子は、外から加えられたナノ粒子を記述することを意図していることが理解されるべきである。これは、系中で生成することができ、例えば、粒子のような高分子構造が、これらの外から作られる凝集物を含み得るナノ粒子または推定ナノ粒子と顕著な類似性を有する配合物とは対照的である。
【０１８８】
ナノ粒子は、塊状の材料と原子構造または分子構造との間の効果的な架け橋であるため、科学的に非常に注目されている。塊状の材料は、この大きさにかかわらず、一定の物理特性を有するべきであるが、ナノスケールでは、これはあてはまらないことが多い。半導体粒子の場合の量子閉じ込め、ある種の金属粒子の場合の表面プラズモン共鳴および磁性材料の場合の超常磁性のような大きさに依存する特性が観察される。
【０１８９】
特定の実施形態において、コンポジット材料は、磁性材料、熱伝導性が高い材料またはこれらの混合物を含む。
【０１９０】
熱伝導性が高い材料、熱伝導性が高いコアまたは熱伝導性が高い添加剤は、熱伝導性が２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）より大きい、表面多孔性粒子に使用される材料、コアまたは添加剤であると定義される。種々の実施形態において、コアまたは添加剤は、熱伝導性が、約２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）から３５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、約１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）から３３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下および４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）から３０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の範囲である。この熱伝導性が高いコアまたは添加剤は、０．１から８μｍのコア粒子、ナノ粒子添加剤または金属酸化物前駆体であってもよい。種々の実施形態において、熱伝導性が高いコアまたは添加剤としては、（限定されないが）アルミニウム、銅、金およびダイヤモンドが挙げられる。
【０１９１】
熱拡散率が高い添加剤は、熱拡散率が２０ｍｍ２／ｓより大きな、表面多孔性材料に使用される添加剤であると定義される。種々の実施形態において、添加剤は、熱拡散率が、約２０ｍｍ２／ｓから２０００ｍｍ２／ｓ以下、約１００ｍｍ２／ｓから１６００ｍｍ２／ｓ以下および１５０ｍｍ２／ｓから１４００ｍｍ２／ｓ以下の範囲である。この熱伝導性が高い添加剤は、０．１から８μｍのコア粒子、ナノ粒子添加剤または金属酸化物前駆体であってもよい。種々の実施形態において、熱伝導性が高い添加剤としては、（限定されないが）アルミニウム、銅、金およびダイヤモンドが挙げられる。
【０１９２】
磁性材料は、室温での質量磁化（σ、単位質量あたりの磁気モーメント、磁気飽和または飽和磁化）が１５ｅｍｕ／ｇ（Ａｍ２／ｋｇ）より大きい材料を含む。これには、強磁性材料およびフェリ磁性材料が含まれ、（限定されないが）：マグネタイト（第一鉄および第二鉄の酸化物）；マグヘマイト；イットリウム鉄ガーネット、コバルト、ＣｒＯ２；および鉄とＡｌ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｚｎ、ＭｎまたはＣｏとを含有するフェライト）が含まれる。磁性コア粒子は、質量磁化値が１０ｅｍｕ／ｇ未満の赤鉄鉱および針鉄鉱を含む鉄の他の酸化物を含まない。赤鉄鉱（０．４ｅｍｕ／ｇ）は、室温で反強磁性であると考えられる。
【０１９３】
グラジエント材料
特定の実施形態において、本発明の表面多孔性材料は、コア表面近傍のハイブリッド含有量が増加したコア材料を利用する。
【０１９４】
他の実施形態において、本発明の表面多孔性材料は、コア表面近傍のハイブリッド含有量が減少したコア材料を利用する。
【０１９５】
このような場合に、このような増加または減少は、一般的に、コア表面の１から２００ｎｍ以内で起こり；またはコア表面の５から６０ｎｍ以内で起こる。
【０１９６】
同様に、特定の実施形態において、本発明の表面多孔性材料は、材料の表面近傍のハイブリッド含有量が増加した表面多孔性材料を含む。他の実施形態において、本発明の表面多孔性材料は、コア表面近傍のハイブリッド含有量が減少した表面多孔性材料を含む。
【０１９７】
このような場合に、このような増加または減少は、一般的に、表面多孔性材料の表面の１から２００ｎｍ以内で起こり；または表面多孔性材料の表面の５から６０ｎｍ以内で起こる。
【０１９８】
特定の実施形態において、本発明の表面多孔性材料は、コア表面近傍の平均細孔直径が増加または減少したコア材料を利用する。
【０１９９】
このような実施形態において、このような増加または減少は、一般的に、コア表面の１から２００ｎｍ以内で起こり；またはコア表面の５から６０ｎｍ以内で起こる。
【０２００】
具体的な実施形態において、コア中心近傍の平均細孔直径は、４０から３００オングストローム、５０から１６０オングストローム、または７０から１００オングストロームの範囲であってもよく、一方、コア表面近傍の細孔直径は、７０から５００オングストローム、１００から３００オングストローム、または１００から１６０オングストロームの範囲であってもよい。
【０２０１】
他の実施形態において、コア表面近傍の平均細孔直径は、４０から３００オングストローム、５０から１６０オングストローム、または７０から１００オングストロームの範囲であってもよく、一方、コア中心近傍の細孔直径は、７０から５００オングストローム、１００から３００オングストローム、または１００から１６０オングストロームの範囲であってもよい。
【０２０２】
同様に、特定の実施形態において、本発明の表面多孔性材料は、材料の表面近傍の平均細孔直径が増加または減少した表面多孔性材料を含む。
【０２０３】
このような実施形態において、このような増加または減少は、一般的に、表面多孔性材料の表面の１から２００ｎｍ以内で起こり；または表面多孔性材料の表面の５から６０ｎｍ以内で起こる。
【０２０４】
具体的な実施形態において、表面多孔性材料の中心近傍の平均細孔直径は、４０から３００オングストローム、５０から１６０オングストローム、または７０から１００オングストロームの範囲であってもよく、一方、コア表面近傍の細孔直径は、７０から５００オングストローム、１００から３００オングストローム、または１００から１６０オングストロームの範囲であってもよい。
【０２０５】
他の実施形態において、表面多孔性材料の表面近傍の平均細孔直径は、４０から３００オングストローム、５０から１６０オングストローム、または７０から１００オングストロームの範囲であってもよく、一方、コア中心近傍の細孔直径は、７０から５００オングストローム、１００から３００オングストローム、または１００から１６０オングストロームの範囲であってもよい。
【０２０６】
特定の実施形態において、本発明の表面多孔性材料は、コア表面近傍の平均細孔体積が増加または減少したコア材料を利用する。
【０２０７】
このような場合に、このような増加または減少は、一般的に、コア表面の１から２００ｎｍ以内で起こり；またはコア表面の５から６０ｎｍ以内で起こる。
【０２０８】
同様に、特定の実施形態において、本発明の表面多孔性材料は、材料の表面近傍の平均細孔直径が増加または減少した表面多孔性材料を含む。
【０２０９】
このような場合に、このような増加または減少は、一般的に、表面多孔性材料の表面の１から２００ｎｍ以内で起こり；または表面多孔性材料の表面の５から６０ｎｍ以内で起こる。
【０２１０】
特定の実施形態において、本発明のグラジエント材料、またはグラジエントコアを含む材料またはグラジエント材料は、粒状である。表面多孔性材料（粒子である。）は、材料の平均粒径が０．８から３．０μｍである。具体的には、材料の平均粒径は、１．１から２．９μｍまたは１．３から２．７μｍであってもよい。
【０２１１】
コアおよび材料の形態
特定の実施形態において、本発明の表面多孔性材料は、特殊なコア形態を有する。特定の実施形態において、このようなコア形態は、定義された形状を有するコアを用いて製造される。特定の他の実施形態において、コア形態は、本発明の生成材料の特殊な定義された形状を指す。
【０２１２】
特定の実施形態において、コアまたは生成材料は、きわめて球状に近い形態、棒状の形態、曲がった棒状の形態、トロイド形態またはダンベル形状の形態である。
【０２１３】
特定の他の実施形態において、コアまたは生成材料は、きわめて球状に近い形態、棒状の形態、曲がった棒状の形態、トロイド形態またはダンベル形状の形態の混合物を含む。
【０２１４】
特定の他の実施形態において、コアまたは生成材料は、異なる大きさの同じ形状の形態の混合物を含んでいてもよい。
【０２１５】
特定の実施形態において、本発明の表面多孔性材料の製造に利用されるゾルは、特殊なゾル形態を有する。
【０２１６】
特定の実施形態において、ゾルは、きわめて球状に近い形態、棒状の形態、曲がった棒状の形態、トロイド形態またはダンベル形状の形態である。
【０２１７】
特定の他の実施形態において、ゾルは、きわめて球状に近い形態、棒状の形態、曲がった棒状の形態、トロイド形態またはダンベル形状の形態の混合物を含む。
【０２１８】
特定の他の実施形態において、ゾルは、異なる大きさの同じ形状の形態の混合物を含んでいてもよい。
【０２１９】
コアおよび材料の特性
本発明の表面多孔性材料は、同じ粒径の完全に多孔性のシリカ粒子と比較したとき、顕著に高い熱伝導性を有する。特定の実施形態において、本発明の表面多孔性材料は、同じ粒径の表面多孔性のシリカ粒子と比較したとき、顕著に高い熱伝導性を有する。粒子の熱伝導性の決定は、塊状の材料の特性、細孔体積、表面改質の種類および被覆率の違いを考慮し、ＧｒｉｔｔｉおよびＧｕｉｏｃｈｏｎ［Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．Ａ、２０１０、１２１７、５１３７）の方法によって行うことができる。
【０２２０】
本発明の表面多孔性材料は、高ｐＨの移動相にさらされたとき、同じ粒径を有する結合していない完全に多孔性のシリカ粒子よりも顕著に高い化学的安定性を有する。特定の実施形態において、本発明の表面多孔性材料は、高ｐＨの移動相にさらされたとき、同じ粒径を有する結合していない表面多孔性シリカ粒子よりも顕著に高い化学的安定性を有する。
【０２２１】
本発明の表面多孔性材料は、同じ粒径を有する完全に多孔性のシリカ粒子と比較して、浸透性が向上した充填床を生成することができる。特定の実施形態において、本発明の表面多孔性材料は、同じ粒径を有する表面多孔性シリカ粒子と比較して、浸透性が向上した充填床を生成することができる。所与の粒径について浸透性の向上は、カラムの背圧の低下として観察される。充填床の浸透性の決定は、逆サイズ排除クロマトグラフィーによって行うことができる。
【０２２２】
表面多孔性材料（粒子である。）は、材料の平均粒径が０．８から３．０μｍである。具体的には、材料の平均粒径は、１．１から２．９μｍまたは１．３から２．７μｍであってもよい。
【０２２３】
表面多孔性材料は、平均直径が約２５から６００Å；約６０から３５０Å；約８０から３００Å；または約９０から１５０Åの孔を有する。
【０２２４】
表面多孔性材料は、平均細孔体積が、約０．１１から０．５０ｃｍ３／ｇ；約０．０９から０．４５ｃｍ３／ｇ；または約０．１７から０．３０ｃｍ３／ｇである。
【０２２５】
表面多孔性材料は、細孔表面積が約１０ｍ２／ｇから４００ｍ２／ｇである。
【０２２６】
ＵＳＰテーリング／対称性因子
本発明の表面多孔性材料は、クロマトグラフィーのテーリングファクター（対称性因子としても知られる。）に対して優れた影響を有することがわかっている。
【０２２７】
Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ｐｈａｒｍａｃｏｐｅｉａ  ａｎｄ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｆｏｒｍｕｌａｒｙ（ＵＳＰ）Ｃｈａｐｔｅｒ  ６２１によれば、ピークのテーリングファクターは、
ＡＳ＝Ｗ０．０５／２ｆ
によって計算され、ここで、Ｗ０．０５は、５％高さでのピークの幅であり、ｆは、ピーク最大からピークの立上がり端までの距離であり、この距離は、ベースラインからピーク高さの５％の点で測定される。
【０２２８】
従って、特定の実施形態において、本発明の表面多孔性材料は、テーリングファクターが約０．８０から２．００である。具体的には、本発明の表面多孔性材料は、テーリングファクターが約０．８５から１．６０、約０．９０から１．３０、約０．９５から１．２０、約０．９６から２．００、約０．９７から１．６０、約０．９８から１．６０、約０．９９から１．２０または約１．００から１．０である。
【０２２９】
具体的な実施形態において、このようなテーリングファクターを与える表面多孔性材料（粒子である。）も、材料の平均粒径が０．８から３．０μｍ、１．１から２．９μｍ、１．３から２．７μｍまたは２．０から３．０μｍである。
【０２３０】
表面改質
本発明の材料は、さらに表面改質されてもよい。
【０２３１】
従って、一実施形態において、本明細書に記載されるような材料は、式Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ”を有する表面改質剤で表面改質されてもよく、式中、Ｚ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１−Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノまたはトリフルオロメタンスルホネートであり；ａおよびｂは、それぞれ、０から３の整数であり、但し、ａ＋ｂ＝３であり；Ｒ’は、Ｃ１−Ｃ６の直鎖、環状または分枝鎖のアルキル基であり、Ｒ”は、官能基である。
【０２３２】
別の実施形態において、材料は、ポリマーを用いたコーティングによって表面改質されている。
【０２３３】
特定の実施形態において、Ｒ’は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシルおよびシクロヘキシルからなる群から選択される。他の実施形態において、Ｒ’は、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エステル、カチオン交換基またはアニオン交換基、埋め込まれた極性官能基およびキラル部分を含むアルキル基またはアリール基からなる群から選択される。特定の実施形態において、Ｒ’は、芳香族、フェニルアルキル、フルオロ芳香族、フェニルヘキシル、ペンタフルオロフェニルアルキルおよびキラル部分からなる群から選択される。
【０２３４】
一実施形態において、Ｒ”は、Ｃ１−Ｃ３０アルキル基である。さらなる実施形態において、Ｒ”は、キラル部分を含む。別のさらなる実施形態において、Ｒ”は、Ｃ１−Ｃ２０アルキル基である。
【０２３５】
特定の実施形態において、表面改質剤は、埋め込まれた極性官能基を含む。特定の実施形態において、このような埋め込まれた極性官能基としては、カーボネート、アミド、尿素、エーテル、チオエーテル、スルフィニル、スルホキシド、スルホニル、チオ尿素、チオカーボネート、チオカルバメート、エチレングリコール、ヘテロ環またはトリアゾール官能基が挙げられる。他の実施形態において、このような埋め込まれた極性官能基としては、米国特許第５，３７４，７５５号に開示されるようなカルバメート官能基およびキラル部分が挙げられる。このような基としては、一般式
【０２３６】
【化９】
2016521858.tif 000018
を有するものが挙げられ、式中、ｌ、ｍ、ｏ、ｒおよびｓは、０または１であり、ｎは、０、１、２または３であり、ｐは、０、１、２、３または４であり、ｑは、０から１９の整数であり；Ｒ３は、水素、アルキル、シアノおよびフェニルからなる群から選択され；Ｚ、Ｒ’、ａおよびｂは、上に定義されるとおりである。有利には、カルバメート官能基は、以下に示される一般的な構造を有し、
【０２３７】
【化１０】
2016521858.tif 000019
式中、Ｒ５は、例えば、シアノアルキル、ｔ−ブチル、ブチル、オクチル、ドデシル、テトラデシル、オクタデシルまたはベンジルであってもよい。有利には、Ｒ５は、オクチル、ドデシルまたはオクタデシルである。
【０２３８】
特定の実施形態において、表面改質剤は、フェニルヘキシルトリクロロシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルジメチルクロロシランおよびオクタデシルジメチルクロロシランからなる群から選択される。ある種の実施形態において、表面改質剤は、オクチルトリクロロシランおよびオクタデシルトリクロロシランからなる群から選択される。他の実施形態において、表面改質剤は、イソシアネートまたは１，１’−カルボニルジイミダゾールからなる群から選択される（特に、ハイブリッド基が（ＣＨ２）３ＯＨ基を含む場合）。
【０２３９】
別の実施形態において、材料は、有機基とシラノール基の修飾の組み合わせによって表面改質されている。
【０２４０】
さらに別の実施形態において、材料は、有機基の修飾およびポリマーを用いたコーティングの組み合わせによって表面改質されている。さらなる実施形態において、有機基は、キラル部分を含む。
【０２４１】
さらに別の実施形態において、材料は、シラノール基の修飾およびポリマーを用いたコーティングの組み合わせによって表面改質されている。
【０２４２】
他の実施形態において、材料は、粒子の有機基と修飾試薬との間の有機共有結合の生成によって表面改質されている。
【０２４３】
さらに他の実施形態において、材料は、有機基の修飾、シラノール基の修飾およびポリマーを用いたコーティングの組み合わせによって表面改質されている。
【０２４４】
別の実施形態において、材料は、シラノール基の修飾によって表面改質されている。
【０２４５】
別の実施形態において、本発明の材料は、ＰＣＴ国際公開第２０１３／１７３４９４号および第２０１３／１７３５０１号に開示されるように改質されており、これらは本明細書に参照により組み込まれる。
【０２４６】
このような実施形態において、本発明の材料は、式１を有するように改質されてもよく、
［Ｘ］（Ｗ）ａ（Ｑ）ｂ（Ｔ）ｃ      式１
式中、
Ｘは、表面多孔性材料であり；
Ｗは、存在しないか、および／または水素を含むか、ならびに／またはＸの表面にヒドロキシルを含み；
Ｑは、Ｘに直接結合し、分析物とクロマトグラフィー時に相互作用する、第１番目の親水性であり、極性であり、イオン化可能であり、および／または帯電した官能基を含み；
Ｔは、Ｘに直接結合し、分析物とクロマトグラフィー時に相互作用する、第２番目の親水性であり、極性であり、イオン化可能であり、および／または帯電した官能基を含み；
ａは０より大きく、ｂは０より大きく、ｃは０より大きく、ｂ＝０であり、およびｃは０より大きいか、または、ｃ＝０であり、およびｂは０より大きく、
ＱおよびＴは、分析物とＸとＷのクロマトグラフィー時の相互作用を本質的になくし、これによって、低濃度の水を利用するクロマトグラフィー条件下で経時に伴う保持変動（ドリフト）を最小限にする。
【０２４７】
式１の特定の実施形態において、Ｑは、
【０２４８】
【化１１】
2016521858.tif 000020
によって表され、式中、
ｎ１は、０から３０の整数であり；
ｎ２は、０から３０の整数であり；
ｎ３＝０または１であり、但し、ｎ３＝０の場合、ｎ１は０ではなく；
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４のそれぞれは、独立して、水素、フルオロ、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ｉ−プロピル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコール、両性イオン、または基Ｚを表し；
Ｚは、
（ａ）下式を有する表面結合基
（Ｂ１）ｘ（Ｒ５）ｙ（Ｒ６）ｚＳｉ−（式中、ｘは、１から３の整数であり、
ｙは、０から２の整数であり、
ｚは、０から２の整数であり、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝３であり、
Ｒ５およびＲ６のそれぞれは、独立して、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコールまたは両性イオン基を表し；
Ｂ１は、シロキサン結合を表す。）；
（ｂ）直接的な炭素−炭素結合生成による、またはヘテロ原子、エステル、エーテル、チオエーテル、アミン、アミド、イミド、尿素、カーボネート、カルバメート、ヘテロ環、トリアゾールまたはウレタン結合による、表面有機官能基化ハイブリッド基への結合；または
（ｃ）材料の表面に共有結合していない吸着した表面基
を表し；
Ｙは、埋め込まれた極性官能基であり；
Ａは、
（ｉ）親水性末端基；
（ｉｉ）水素、フルオロ、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ｉ−プロピル、低級アルキルまたは基Ｚ；または
（ｉｉｉ）官能基化可能な基
を表す。
【０２４９】
式１のさらに他のこのような実施形態において、Ｔは、
【０２５０】
【化１２】
2016521858.tif 000021
によって表され、式中、
ｎ１は、０から５の整数であり；
ｎ２は、０から５の整数であり；
ｎ３＝０または１であり、但し、ｎ３＝０の場合、ｎ１は０ではなく；
Ｒ１、Ｒ１、Ｒ３およびＲ４のそれぞれは、独立して、水素、フルオロ、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ｉ−プロピル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコール、両性イオンまたは基Ｚを表し；
Ｚは、
（ａ）下式を有する表面結合基
（Ｂ１）ｘ（Ｒ５）ｙ（Ｒ６）ｚＳｉ−（式中、ｘは、１から３の整数であり、
ｙは、０−２の整数であり、
ｚは、０−２の整数であり、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝３であり、
Ｒ５およびＲ６のそれぞれは、独立して、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコールまたは両性イオン基を表し；
Ｂ１は、シロキサン結合を表す。）；
（ｂ）直接的な炭素−炭素結合生成による、またはヘテロ原子、エステル、エーテル、チオエーテル、アミン、アミド、イミド、尿素、カーボネート、カルバメート、ヘテロ環、トリアゾールまたはウレタン結合による、表面有機官能基化ハイブリッド基への結合；
（ｃ）材料の表面に共有結合していない吸着した表面基；または
（ｄ）シリルエーテル結合
を表し；
Ｙは、埋め込まれた極性官能基であり；
Ａは、
（ｉ）親水性末端基またはイオン化可能末端基；または
（ｉｉ）水素、フルオロ、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ｉ−プロピル、低級アルキルまたは基Ｚ
を表す。
【０２５１】
式１の具体的な実施形態において、Ｔは、以下の構造のいずれかを含む。
【０２５２】
【化１３】
2016521858.tif 000022
［式中、Ｒ５およびＲ６は、独立して、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコールまたは両性イオン基を表し、Ａ、ＡｉおよびＡ２は、（１）シアノ、ヒドロキシル、フルオロ、トリフルオロ、置換アリール、エステル、エーテル、アミド、カルバメート、尿素、スルホキシド、ニトロ、ニトロソ、ホウ酸、ホウ酸エステル、尿素、チオエーテル、スルフィニル、スルホニル、チオ尿素、チオカーボネート、チオカルバメート、エチレングリコール、ヘテロ環、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコール、または両性イオン基、またはトリアゾール官能基を含む、親水性基／イオン化可能な基のいずれかから独立して選択され、（２）メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキルまたは低級アルキルを含む、非極性基から独立して選択され、および／または（３）独立して、親水性基／イオン化可能な基から選択され、Ａｉは、独立して、非極性基から選択され、Ａ２は、独立して、親水性基／イオン化可能な基から、または非極性基からのいずれかから選択される。］
【０２５３】
式１のさらに他の具体的な実施形態において、Ｑは、以下の構造のいずれかを含む。
【０２５４】
【化１４】
2016521858.tif 000023
2016521858.tif 000024
【０２５５】
このような実施形態において、本発明の材料は、式２を有するように改質されてもよく、
［Ｘ］（Ｗ）ａ（Ｑ）ｂ（Ｔ）ｃ      式２
式中、
Ｘは、表面多孔性材料であり；
Ｗは、存在しないか、および／または水素を含むか、ならびに／またはＸの表面にヒドロキシルを含み；
Ｑは、低濃度の水を利用するクロマトグラフィー条件下で経時に伴う保持変動（ドリフト）を最小限にする官能基であり；
Ｔは、分析物とクロマトグラフィー時に相互作用する、１つ以上の親水性であり、極性であり、イオン化可能であり、および／または帯電した官能基を含み；
ｂおよびｃは、正の数であり、０．０５≦（ｂ／ｃ）≦１００であり、ａ≧０である。
【０２５６】
式２の特定の実施形態において、Ｑは、
【０２５７】
【化１５】
2016521858.tif 000025
によって表され、式中、
ｎ１は、０から３０の整数であり；
ｎ２は、０から３０の整数であり；
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４のそれぞれは、独立して、水素、フルオロ、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ｉ−プロピル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコール、両性イオンまたは基Ｚを表し；基Ｚは、
（ａ）下式を有する表面結合基
（Ｂ１）ｘ（Ｒ５）ｙ（Ｒ６）ｚＳｉ−
（式中、ｘは、１から３の整数であり、
ｙは、０から２の整数であり、
ｚは、０から２の整数であり、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝３であり、
Ｒ５およびＲ６のそれぞれは、独立して、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコールまたは両性イオン基を表し；
Ｂ１は、シロキサン結合を表す。）；
（ｂ）直接的な炭素−炭素結合生成による、またはヘテロ原子、エステル、エーテル、チオエーテル、アミン、アミド、イミド、尿素、カーボネート、カルバメート、ヘテロ環、トリアゾールまたはウレタン結合による、表面有機官能基化ハイブリッド基への結合；または
（ｃ）材料の表面に共有結合していない吸着した表面基
を含み；
Ｙは、埋め込まれた極性官能基であり；
Ａは、
（ｉ）親水性末端基；
（ｉｉ）水素、フルオロ、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ｉ−プロピル、低級アルキルまたは基Ｚ；または
（ｉｉｉ）官能基化可能な基を表す。
【０２５８】
式２の特定の他の実施形態において、Ｔは、
【０２５９】
【化１６】
2016521858.tif 000026
2016521858.tif 000027
の１つまたはこれらの組み合わせよって表され、式中、
ｍは、０から３０の整数であり；
ｍ’は、０から３０の整数であり；
ｍ”は、０から３の整数であり；
Ｚは、
（ａ）下式を有する表面結合基
（Ｂ１）ｘ（Ｒ５）ｙ（Ｒ６）ｚＳｉ−
（式中、ｘは、１から３の整数であり、
ｙは、０から２の整数であり、
ｚは、０から２の整数であり、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝３であり、
Ｒ５およびＲ６のそれぞれは、独立して、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコールまたは両性イオン基を表し；
Ｂ１は、シロキサン結合を表し；Ｒ７、Ｒ７’およびＲ７”それぞれは、水素、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、フェニル、分枝鎖アルキルまたは低級アルキルを表す。）；
（ｂ）直接的な炭素−炭素結合生成による、またはヘテロ原子、エステル、エーテル、チオエーテル、アミン、アミド、イミド、尿素、カーボネート、カルバメート、ヘテロ環、トリアゾールまたはウレタン結合による、表面有機官能基化ハイブリッド基への結合；または
（ｃ）材料の表面に共有結合していない吸着した表面基
を表し；
Ｙは、埋め込まれた極性官能基であり；
Ｂは、結合、Ｎ、Ｏ、Ｓ、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｎ−Ｒ１１Ｒ１２、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｏ−Ｒ１１、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ−Ｒ１１、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｎ−（ＣＨ２）０−１２−Ｒ１１Ｒ１２、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｏ−（ＣＨ２）０−１２−Ｒ１１、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ−（ＣＨ２）０−１２−Ｒ１１、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ（Ｏ）１−２−（ＣＨ２）０−１２−Ｎ−Ｒ１１Ｒ１２、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ（Ｏ）１−２−（ＣＨ２）０−１２−Ｏ−Ｒ１１、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ（Ｏ）１−２−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ−Ｒ１１、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ（Ｏ）１−２−（ＣＨ２）０−１２−Ｎ−（ＣＨ２）０−１２−Ｒ１１Ｒ１２、
−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ（Ｏ）１−２−（ＣＨ２）０−１２−Ｏ−（ＣＨ２）０−１２−Ｒ１１、または
−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ（Ｏ）１−２−（ＣＨ２）０−１２−Ｓ−（ＣＨ２）０−１２−Ｒ１１
を表し；
Ｒ１１は、第１番目のモノ芳香族、ポリ芳香族、ヘテロ環芳香族またはポリヘテロ環芳香族基であり；
Ｒ１２は、水素、脂肪族基または第２番目のモノ芳香族、ポリ芳香族、ヘテロ環芳香族またはポリヘテロ環芳香族基であり、Ｒ１１およびＲ１２は、脂肪族基で置換されていてもよい。
【０２６０】
式２の特定の具体的な実施形態において、Ｑは、
【０２６１】
【化１７】
2016521858.tif 000028
のいずれかによって表され、式中、
Ｚは、
（ａ）下式を有する表面結合基
（Ｂ１）ｘ（Ｒ５）ｙ（Ｒ６）ｚＳｉ−
（式中、ｘは、１から３の整数であり、
ｙは、０から２の整数であり、
ｚは、０から２の整数であり、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝３であり、
Ｒ５およびＲ６のそれぞれは、独立して、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコールまたは両性イオン基を表し；
Ｂ１は、シロキサン結合を表す。）；
（ｂ）直接的な炭素−炭素結合生成による、またはヘテロ原子、エステル、エーテル、チオエーテル、アミン、アミド、イミド、尿素、カーボネート、カルバメート、ヘテロ環、トリアゾールまたはウレタン結合による、表面有機官能基化ハイブリッド基への結合；または
（ｃ）材料の表面に共有結合していない吸着した表面基
を含む。
【０２６２】
式２の特定の他の具体的な実施形態において、Ｔは、
【０２６３】
【化１８】
2016521858.tif 000029
2016521858.tif 000030
2016521858.tif 000031
2016521858.tif 000032
のいずれかによって表され、式中、
Ｚは、
（ａ）下式を有する表面結合基
（Ｂ１）ｘ（Ｒ５）ｙ（Ｒ６）ｚＳｉ−
（式中、ｘは、１から３の整数であり、
ｙは、０から２の整数であり、
ｚは、０から２の整数であり、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝３であり、
Ｒ５およびＲ６のそれぞれは、独立して、メチル、エチル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｉｓｏ−プロピル、ヘキシル、置換または非置換のアリール、環状アルキル、分枝鎖アルキル、低級アルキル、保護されたアルコールまたは保護されていないアルコールまたは両性イオン基を表し；
Ｂ１は、シロキサン結合を表す。）；
（ｂ）直接的な炭素−炭素結合生成による、またはヘテロ原子、エステル、エーテル、チオエーテル、アミン、アミド、イミド、尿素、カーボネート、カルバメート、ヘテロ環、トリアゾールまたはウレタン結合による、表面有機官能基化ハイブリッド基への結合；または
（ｃ）材料の表面に共有結合していない吸着した表面基
を含む。
【０２６４】
式１または式２を利用する特定の実施形態において、ＱとＴは、異なっているか、または同じである。式１または式２を利用する他の実施形態において、Ｑは、２種類以上の異なる部分を含む。式１または式２を利用するさらに他の実施形態において、Ｔは、２種類以上の異なる部分を含む。
【０２６５】
合成のための手法
本発明は、表面多孔性材料を調製するための方法であって、
（ａ）実質的に非多孔性のコア材料を与えることと；
（ｂ）前記コア材料に多孔性シェル材料の１つ以上の層を適用し、表面多孔性材料を作成することと
を含む方法を提供する。
【０２６６】
特定の実施形態において、この方法は、さらに、
（ｃ）表面多孔性材料の１つ以上の特性を最適化する工程を提供する。
【０２６７】
本明細書に記載される手法によって、クロマトグラフィーの性能を高める細孔形状を有する、粒度分布が狭く完全に多孔性の球状粒子および粒度分布が狭い表面多孔性（非多孔性コア粒子の上の多孔性シェル層として定義される。）粒子を合成することができる。この工程は、従来のＳｔｏｂｅｒ成長工程の改変による、テトラアルコキシシラン（例えば、テトラエトキシシランまたはテトラメトキシシラン）のみの縮合、または第２番目の有機シランとの縮合を含む。この工程の非限定的な記載を以下に列挙する。
【０２６８】
方法Ａ：
工程１）界面活性剤または孔構築剤（孔を広げる分子およびポリマーを含む。）存在下または非存在下で、（Ｒ１）ａ（Ｒ２）ｂ（Ｒ３）ｃＳｉ（ＯＲ４）ｄを含むか、または含まずにテトラアルコキシシランを縮合し、種粒子（０．２から１０μｍ）を作成する。
【０２６９】
工程２）界面活性剤または孔構築剤（孔を広げる分子およびポリマーを含む。）存在下または非存在下で、（Ｒ１）ａ（Ｒ２）ｂ（Ｒ３）ｃＳｉ（ＯＲ４）ｄを含むか、または含まずにテトラアルコキシシランを縮合することによって、種粒子を成長させ、もっと大きなコア粒子（０．３から２０μｍ）を作成する。
【０２７０】
工程３）界面活性剤または孔構築剤（孔を広げる分子およびポリマーを含む。）存在下または非存在下で、テトラアルコキシシランと（Ｒ１）ａ（Ｒ２）ｂ（Ｒ３）ｃＳｉ（ＯＲ４）ｄの共縮合によって粒子をさらに成長させ、非多孔性粒子（０．４から２０μｍ）を得る。
【０２７１】
工程４）粒子分級技術によって粒度分布を向上させる。
【０２７２】
工程５）熱処理によって有機基および／または界面活性剤を除去することによって多孔性シリカ粒子を製造する。
【０２７３】
工程６）アンモニウムビフルオリドおよびフッ化水素酸を含むフッ素含有化学技術を用いた孔構造の改質。
【０２７４】
工程７）界面活性剤および／または孔構築剤（孔を広げる分子およびポリマーを含む。）存在下または非存在下で、水熱処理による孔構造の改質。
【０２７５】
工程８）粒子分級技術によって粒度分布を向上させる。
【０２７６】
工程９）高温処理（６００℃を超える。）の使用により、粒子の機械安定性を向上させる。
【０２７７】
工程１０）酸処理（例えば、塩酸またはフッ化水素酸）による改質のための粒子表面を調製する。
【０２７８】
工程１１）粒子表面の化学修飾。
【０２７９】
方法Ｂ：
工程１）界面活性剤または孔構築剤存在下または非存在下で、（Ｒ１）ａ（Ｒ２）ｂ（Ｒ３）ｃＳｉ（ＯＲ４）ｄを含むか、または含まずにテトラアルコキシシランを縮合し、種粒子（０．２から１０μｍ）を作成する。
【０２８０】
工程２）界面活性剤または孔構築剤存在下または非存在下で、（Ｒ１）ａ（Ｒ２）ｂ（Ｒ３）ｃＳｉ（ＯＲ４）ｄを含むか、または含まずにテトラアルコキシシランを縮合することによって、種粒子を成長させ、もっと大きなコア粒子（０．３から２０μｍ）を作成する。
【０２８１】
工程３）界面活性剤または孔構築剤（孔を広げる分子およびポリマーを含む。）存在下または非存在下で、テトラアルコキシシランと（Ｒ１）ａ（Ｒ２）ｂ（Ｒ３）ｃＳｉ（ＯＲ４）ｄの共縮合によって粒子をさらに成長させ、非多孔性粒子（０．４から２０μｍ）を得る。
【０２８２】
工程４）粒子分級技術によって粒度分布を向上させる。
【０２８３】
工程５）熱処理または抽出技術によって有機基および／または界面活性剤を除去することによって多孔性シリカ粒子を製造する。
【０２８４】
工程６）アンモニウムビフルオリドおよびフッ化水素酸を含むフッ素含有化学技術を用いた孔構造の改質。
【０２８５】
工程７）界面活性剤または孔構築剤（孔を広げる分子およびポリマーを含む。）存在下で、仮像変換による孔構造の改質。
【０２８６】
工程８）抽出技術またはか焼による界面活性剤の除去。
【０２８７】
工程９）界面活性剤または孔構築剤（孔を広げる分子およびポリマーを含む。）存在下または非存在下で、水熱処理による孔構造の改質。
【０２８８】
工程１０）粒子分級技術によって粒度分布を向上させる。
【０２８９】
工程１１）高温処理（６００℃を超える。）の使用により、粒子の機械安定性を向上させる。
【０２９０】
工程１２）酸処理（例えば、塩酸またはフッ化水素酸）による改質のための粒子表面を調製する。
【０２９１】
工程１３）粒子表面の化学修飾。
【０２９２】
方法Ｃ（方法Ａの特殊な態様）：
工程１）Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）４を縮合して種粒子（０．２から２μｍ）を作成する。
【０２９３】
工程２）Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）４の縮合によって種粒子を成長させ、もっと大きなコア粒子（０．３から７μｍ）を作成する。
【０２９４】
工程３）孔構築剤（例えば、メシチレンまたはアルカン）存在下または非存在下で、Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）４とＲＳｉ（ＯＲ’）３（Ｒ＝オクチルまたはオクタデシルであり、Ｒ’はメチルまたはエチルである。）との共縮合によって粒子をさらに成長させ、非多孔性粒子（０．４から１０μｍ）を得る。ここで、Ｒ＝オクチルまたはオクタデシルであり、Ｒ’は、メチルまたはエチルである。
【０２９５】
工程４）粒子分級技術によって粒度分布を向上させる。
【０２９６】
工程５）熱処理（空気中で５００℃から６００℃）によって有機基を除去することによって多孔性シリカ粒子を製造する。
【０２９７】
工程６）アンモニウムビフルオリドを用いた孔構造の改質（４から２０時間、２５から６０℃）。
【０２９８】
工程７）水熱処理による孔構造の改質（７から２０時間、ｐＨ５から７、９０から１５０℃）。
【０２９９】
工程８）粒子分級技術によって粒度分布を向上させる。
【０３００】
工程９）高温処理（８００℃から１，０００℃）の使用により、粒子の機械安定性を向上させる。
【０３０１】
工程１０）フッ化水素酸処理を用いた改質のための粒子表面を調製する。
【０３０２】
工程１１）クロロシランカップリングおよび末端保護プロトコルを用いた粒子表面の化学修飾。
【０３０３】
方法Ｄ（改質されたコア粒子）：
工程１）１０μｍ未満の粒子（例えば、ダイヤモンド、ジルコニア、チタニア、酸化鉄、セリウム、コバルト、酸化コバルト、炭素、シリカ、炭化シリカ）を、酸、塩基、化学還元、化学酸化による処理によって、または表面改質基の結合（例えば、アミン、界面活性剤の吸着、シラン結合）によって表面を活性化する。
【０３０４】
工程２）界面活性剤または孔構築剤（孔を広げる分子およびポリマーを含む。）存在下または非存在下で、（Ｒ１）ａ（Ｒ２）ｂ（Ｒ３）ｃＳｉ（ＯＲ４）ｄを含むか、または含まずにテトラアルコキシシランを縮合することによって、粒子を成長させる。
【０３０５】
工程３）界面活性剤または孔構築剤（孔を広げる分子およびポリマーを含む。）存在下または非存在下で、テトラアルコキシシランと（Ｒ１）ａ（Ｒ２）ｂ（Ｒ３）ｃＳｉ（ＯＲ４）ｄの共縮合によって粒子をさらに成長させ、非多孔性粒子を得る。
【０３０６】
工程４）粒子分級技術によって粒度分布を向上させる。
【０３０７】
工程５）熱処理または抽出技術によって有機基および／または界面活性剤を除去することによって多孔性シリカ粒子を製造する。
【０３０８】
工程６）アンモニウムビフルオリドおよびフッ化水素酸を含むフッ素含有化学技術を用いた孔構造の改質。
【０３０９】
工程７）界面活性剤および／または孔構築剤（孔を広げる分子およびポリマーを含む。）存在下で、仮像変換による孔構造の改質。
【０３１０】
工程８）抽出技術またはか焼による界面活性剤の除去。
【０３１１】
工程９）界面活性剤または孔構築剤（孔を広げる分子およびポリマーを含む。）存在下または非存在下で、水熱処理による孔構造の改質。
【０３１２】
工程１０）粒子分級技術によって粒度分布を向上させる。
【０３１３】
工程１１）高温処理（６００℃を超える。）の使用により、粒子の機械安定性を向上させる。
【０３１４】
工程１２）酸処理（例えば、塩酸またはフッ化水素酸）による改質のための粒子表面を調製する。
【０３１５】
工程１３）粒子表面の化学修飾。
【０３１６】
代替例
方法ＡからＤの多くの改変例を探求することができる。例えば、粒子が、成長後に粒径が実質的に均一である場合、さらなる粒径を揃える工程は必要ではない場合がある。省くことが可能な他の工程は、仮像変換の前のフッ素含有化学修飾工程の使用、または、高温処理工程を使用しなくても粒子がすでに十分な機械的強度を有する場合には、粒子の機械安定性を高めるための高温処理の使用である。
【０３１７】
方法Ｄは、表面多孔性磁気粒子を調製するのに有用であろう。
【０３１８】
本発明の方法に有用な他の手法は、以下のとおりである
一態様において、本発明は、表面多孔性材料を調製するための方法であって、
（ａ）実質的に非多孔性のハイブリッドコア材料を与えることと；
（ｂ）前記コア材料に多孔性シェル材料の１つ以上の層を適用し、表面多孔性材料を作成することと
を含む方法を提供する。
【０３１９】
特定の実施形態において、表面多孔性材料を調製するための方法は、さらに、
（ｃ）表面多孔性材料の１つ以上の特性を最適化する工程を含む。
【０３２０】
他の実施形態において、それぞれの層が、独立して、多孔性無機／有機ハイブリッド材料、多孔性シリカ、多孔性コンポジット材料またはこれらの混合物から選択される、多孔性シェル材料のそれぞれの層。
【０３２１】
さらに他の実施形態において、多孔性シェル材料のそれぞれの層は、ゾル、高分子電解質または化学的に分解可能なポリマーを用いて適用され、
（ａ）ゾルは、無機ゾル、ハイブリッドゾル、ナノ粒子またはこれらの混合物であり；
（ｂ）高分子電解質または化学的に分解可能なポリマーは、化学抽出、分解、または５００℃未満の温度での熱処理またはこれらの組み合わせを用いて、前記材料から除去される。
【０３２２】
特定の他の実施形態において、材料の配合に使用されるゾルは、それぞれの層で異なる平均粒径を有していてもよい。具体的な実施形態において、内側の層（すなわち、本発明の材料の中心に近い方の層）に使用されるゾルは、外側の層（すなわち、本発明の材料の表面に近い方の層）に使用される孔よりも大きな平均粒径を有する。他の実施形態において、内側の層（すなわち、本発明の材料の中心に近い方の層）に使用されるゾルは、外側の層（すなわち、本発明の材料の表面に近い方の層）に使用される孔よりも小さな平均粒径を有する。
【０３２３】
特定の実施形態において、多孔性シェル材料のそれぞれの層は、
（ａ）実質的に非多孔性のコアと、イオン化可能な基を有するアルコキシシランとを前処理または前結合する工程と、
（ｂ）コア表面のイオン化可能な基と反対の電荷を有するイオン化可能な基を有するアルコキシシランと前結合された無機、ハイブリッド、ナノ粒子またはこれらの混合物であるゾルに対し、実質的に非多孔性のコアを処理する工程と；
（ｃ）前の層のイオン化可能な基と反対の電荷を有するイオン化可能な基を有するアルコキシシランと前結合された無機、ハイブリッド、ナノ粒子またはこれらの混合物であるゾルを用いて材料にさらなる層を作成する工程と
を含む、イオン化可能な基の静電相互作用または酸／塩基相互作用による生成によって適用される。
【０３２４】
具体的な実施形態において、実質的に非多孔性のコアまたはゾルの前処理は、酸もしくは塩基、または帯電した高分子電解質を用いて洗浄することを含む。他の実施形態において、実質的に非多孔性のコアまたはゾルの前処理は、利用可能なハイブリッド有機基の化学変換を含む。
【０３２５】
さらに他の実施形態において、利用可能なハイブリッド有機基は、スルホン化、窒素化、アミノ化またはクロロメチル化の後、酸化またはアミン含有基との求核性交換を受け、イオン化可能な基を生成することができる芳香族基である。さらに他の実施形態において、利用可能なハイブリッド有機基は、酸化、交差メタセシスまたは重合を受け、イオン化可能な基を生成することができるアルケン基である。具体的な実施形態において、利用可能なハイブリッド有機基は、酸化、ラジカル付加、求核性交換または重合を受け、イオン化可能な基を生成することができるチオール基である。
【０３２６】
さらに他の実施形態において、実質的に非多孔性のコアまたはゾルの前結合は、式１のイオン化可能な基を有するアルコキシシランと結合することを含み、
Ｒ（ＣＨ２）ｎＳｉ（Ｙ）３−ｘ（Ｒ’）ｘ          （式１）
式中、ｎ＝１から３０、有利には、２から３であり；
ｘは、０から３；有利には、０であり；
Ｙは、塩素、ジメチルアミノ、トリフラート、メトキシ、エトキシまたは長鎖アルコキシ基を表し；
Ｒは、（限定されないが）−ＮＨ２、−Ｎ（Ｒ’）Ｈ、−Ｎ（Ｒ’）２、−Ｎ（Ｒ’）３＋、−ＮＨ（ＣＨ２）ｍＮＨ２、−ＮＨ（ＣＨ２）ｍＮ（Ｒ’）Ｈ、−ＮＨ（ＣＨ２）ｍＮ（Ｒ’）２、−ＮＨ（ＣＨ２）ｍＮ（Ｒ’）３＋、ピリジル、イミジゾイル、ポリアミンを含む塩基性基を表す。
【０３２７】
Ｒ’は、独立して、アルキル、分枝鎖アルキル、アリールまたはシクロアルキル基を表し；
ｍは、２から６である。
【０３２８】
さらになお他の実施形態において、実質的に非多孔性のコアまたはゾルの前結合は、式２のイオン化可能な基を有するアルコキシシランと結合することを含み、
Ａ（ＣＨ２）ｎＳｉ（Ｙ）３−ｘ（Ｒ’）ｘ          （式２）
式中、ｎ＝１から３０、有利には、２から３であり；
ｘは、０から３；有利には、０であり；
Ｙは、塩素、ジメチルアミノ、トリフラート、メトキシ、エトキシまたは長鎖アルコキシ基を表し；
Ａは、（限定されないが）スルホン酸、カルボン酸、リン酸、ホウ酸、アリールスルホン酸、アリールカルボン酸、アリールホスホン酸およびアリールホウ酸を含む酸性基を表す。
【０３２９】
Ｒ’は、独立して、アルキル、分枝鎖アルキル、アリールまたはシクロアルキル基を表す。
【０３３０】
具体的な実施形態において、多孔性シェル材料のそれぞれの層は、高分子電解質または化学的に分解可能なポリマーを用いて適用される。
【０３３１】
他の実施形態において、高分子電解質または化学的に分解可能なポリマーは、化学抽出、分解、または５００℃未満の温度での熱処理またはこれらの組み合わせを用いて、前記材料から除去される。
【０３３２】
特定の実施形態において、多孔性シェル材料のそれぞれの層は、
（ａ）エタノール、水および水酸化アンモニウムを含み、場合により、非イオン系界面活性剤、イオン系界面活性剤、高分子電解質またはポリマーを含む反応混合物中、実質的に非多孔性のコアの上でシロキサン前駆体を縮合させ、多孔性シェル材料を作成する工程；および
（ｂ）多孔性を導入することが、抽出、分解、酸化、加水分解、脱保護またはハイブリッド基の変換、イオン系界面活性剤もしくは非イオン系界面活性剤またはこれらの組み合わせによって行われる工程を含み、
アルコキシシラン、有機アルコキシシラン、ナノ粒子、ポリ有機アルコキシシロキサンまたはこれらの組み合わせを用いて適用される。
【０３３３】
具体的な実施形態において、アルコキシシラン、有機アルコキシシラン、ナノ粒子、ポリ有機アルコキシシロキサンまたはこれらの組み合わせを、エタノール、水、水酸化アンモニウム、イオン系界面活性剤および非イオン系界面活性剤を含む溶液中、実質的に非多孔性のコアの上で縮合させる。
【０３３４】
他の実施形態において、イオン系界面活性剤は、Ｃ１０−Ｃ３０Ｎ（Ｒ）３＋Ｘ−であり、Ｒは、メチル、エチル、プロピル、アルキル、フルオロアルキルであり；Ｘは、ハロゲン、水酸化物であるか、またはＲ’ＳＯ３−またはＲ’ＣＯ２−の形態であり、Ｒ’は、メチル、エチル、ブチル、プロピル、イソプロピル、ｔｅｒｔ−ブチル、アリール、トリル、ハロアルキルまたはフルオロアルキル基である。
【０３３５】
さらに他の実施形態において、イオン系界面活性剤は、オクタデシルトリメチルアンモニウムブロミド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、またはドデシルトリメチルアンモニウムクロリドである。
【０３３６】
具体的な実施形態において、イオン系界面活性剤の濃度は、反応溶液中、５から１７ｍＭ；または特定の実施形態において、８から１４ｍＭに維持される。
【０３３７】
他の実施形態において、非イオン系界面活性剤は、ジブロックコポリマーまたはトリブロックコポリマーである。特定の実施形態において、コポリマーは、（ＰＥＯ）ｘ（ＰＰＯ）ｙ（ＰＥＯ）ｘであり、
式中、
ＰＥＯは、ポリエチレンオキシド繰り返し単位であり、
ＰＰＯは、ポリプロピレンオキシド繰り返し単位であり、
ｘは、５から１０６の整数であり、
ｙは、３０から８５の整数である。
【０３３８】
具体的な実施形態において、トリブロックコポリマーは、（ＰＥＯ）２０（ＰＰＯ）７０（ＰＥＯ）２０を有するＰｌｕｒｏｎｉｃ（Ｒ）Ｐ１２３である。さらに他の実施形態において、アルコキシシラン、有機アルコキシシランまたはこれらの組み合わせを、
エタノール、水、水酸化アンモニウムまたはこれらの組み合わせ；
オクタデシルトリメチルアンモニウムブロミド；および
Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（Ｒ）Ｐ１２３を含む溶液中、実質的に非多孔性のコアの上で縮合させる。
【０３３９】
特定の実施形態において、使用されるアルコキシシランは、テトラメトキシシランまたはテトラエトキシシランの群から選択される。
【０３４０】
さらに他の実施形態において、有機シロキサンは、フェニルトリエトキシシラン；フェニルトリメトキシシラン；フェニルエチルトリエトキシシラン；フェニルエチルトリメトキシシラン；エチルトリエトキシシラン；エチルトリメトキシシラン；メチルトリエトキシシラン；メチルトリメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン；ジエチルジメトキシシラン、１，４−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン；１，４−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン；１，３−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン；１，３−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン；１，８−ビス（トリエトキシシリル）オクタン；１，８−ビス（トリメトキシシリル）オクタン；１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタン；２−ビス（トリエトキシシリル）エタン；１，２−ビス（メチルジエトキシシリル）エタン；１，２−ビス（メチルジメトキシシリル）エタン；ビニルトリエトキシシラン；ビニルトリメトキシシラン；メルカプトプロピルトリメトキシシラン；メルカプトプロピルトリエトキシシラン；１，２−ビス（トリエトキシシリル）エテン；１，２−ビス（トリメトキシシリル）エテン；１，１−ビス（トリエトキシシリル）エタン；１，１−ビス（トリメトキシシリル）エタン；１，４−ビス（トリエトキシシリルエチル）ベンゼン；１，４−ビス（トリメトキシシリルエチル）ベンゼン；１，３−ビス（トリエトキシシリルエチル）ベンゼン；または１，３−ビス（トリメトキシシリルエチル）ベンゼンの群から選択される。
【０３４１】
さらに他の実施形態において、使用されるアルコキシシランは、テトラエトキシシランであり、使用される有機アルコキシシランは、１，２−ビス（トリエトキシシリル）エタンである。
【０３４２】
特定の他の実施形態において、オクタデシルトリメチルアンモニウムブロミドの濃度は、８から１４ｍＭに維持される。
【０３４３】
特定の他の実施形態において、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（Ｒ）Ｐ１２３に対するオクタデシルトリメチルアンモニウムブロミドのモル比は、１．３０以上に維持される。
【０３４４】
さらに他の実施形態において、アルコキシシラン対有機アルコキシシランのモル比は、３０：１から１：３０の範囲である。
【０３４５】
特定の実施形態において、アルコキシシラン、有機アルコキシシランまたはこれらの組み合わせを、エタノール中であらかじめ希釈する。特定のこのような実施形態において、あらかじめ希釈したアルコキシシラン、有機アルコキシシランまたはこれらの組み合わせのエタノール溶液をゆっくりとした一定速度で加え、微粒子の生成、集合物生成および凝集を防ぐ。他のこのような実施形態において、あらかじめ希釈したアルコキシシラン、有機アルコキシシランまたはこれらの組み合わせのエタノール溶液を５から５００μＬ／ｍｉｎの速度で加える。
【０３４６】
他の実施形態において、エタノール、水、水酸化アンモニウム、イオン系界面活性剤および非イオン系界面活性剤を含む第２番目の溶液をゆっくりとした一定速度で加え、微粒子の生成、集合物生成および凝集を防ぐ。特定のこのような実施形態において、エタノール、水、水酸化アンモニウム、イオン系界面活性剤および非イオン系界面活性剤を含む第２番目の溶液を、反応体積に対する粒子表面積（ｍ２）の均一な比率を維持するのに必要な速度と、反応体積に対する粒子体積（ｍ３）の均一な比率を維持するのに必要な速度の範囲内で加える。
【０３４７】
特定の実施形態において、界面活性剤混合物は、酸、水または有機溶媒を用いた抽出；オゾン分解処理、５００℃未満での熱処理、または５００℃から１０００℃の熱処理のうち、１つ以上によって除去される。
【０３４８】
さらに他の実施形態において、界面活性剤混合物は、酸抽出とオゾン分解処理の組み合わせによって除去される。
【０３４９】
特定の実施形態において、多孔性シェル材料のそれぞれの層は、
（ａ）エタノール、水または水酸化アンモニウムを含む反応混合物中、実質的に非多孔性のコアの上でシロキサン前駆体を凝集させ、非多孔性ハイブリッド無機／有機シェル材料を作成する工程；および
（ｂ）多孔性を導入することが、抽出、分解、酸化、加水分解、脱保護またはハイブリッド基の変換またはこれらの組み合わせによって行われる工程を含み、アルコキシシラン、有機アルコキシシラン、ナノ粒子、ポリ有機アルコキシシロキサン、またはこれらの組み合わせを用いて適用される。
【０３５０】
いくつかのこのような実施形態において、使用されるアルコキシシランは、テトラメトキシシランまたはテトラエトキシシランの群から選択される。
【０３５１】
他のこのような実施形態において、有機シロキサンは、フェニルトリエトキシシラン；フェニルトリメトキシシラン；フェニルエチルトリエトキシシラン；フェニルエチルトリメトキシシラン；エチルトリエトキシシラン；エチルトリメトキシシラン；メチルトリエトキシシラン；メチルトリメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン；ジエチルジメトキシシラン、１，４−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン；１，４−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン；１，３−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン；１，３−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン；１，８−ビス（トリエトキシシリル）オクタン；１，８−ビス（トリメトキシシリル）オクタン；１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタン；１，２−ビス（トリエトキシシリル）エタン；１，２−ビス（メチルジエトキシシリル）エタン；１，２−ビス（メチルジメトキシシリル）エタン；ビニルトリエトキシシラン；ビニルトリメトキシシラン；メルカプトプロピルトリメトキシシラン；メルカプトプロピルトリエトキシシラン；１，２−ビス（トリエトキシシリル）エテン；１，２−ビス（トリメトキシシリル）エテン；１，１−ビス（トリエトキシシリル）エタン；１，１−ビス（トリメトキシシリル）エタン；１，４−ビス（トリエトキシシリルエチル）ベンゼン；１，４−ビス（トリメトキシシリルエチル）ベンゼン；１，３−ビス（トリエトキシシリルエチル）ベンゼン；または１，３−ビス（トリメトキシシリルエチル）ベンゼン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ドデシルトリメトキシシランおよびドデシルトリエトキシシランの群の１つ以上から選択される。
【０３５２】
さらに他のこのような実施形態において、使用されるアルコキシシランは、テトラエトキシシランであり、使用される有機アルコキシシランは、オクタデシルトリメトキシシランである。
【０３５３】
特定のこのような実施形態において、アルコキシシラン、１つ以上の有機アルコキシシランまたはこれらの組み合わせを、エタノール中であらかじめ希釈する。
【０３５４】
いくつかのこのような実施形態において、あらかじめ希釈したアルコキシシラン、１つ以上の有機アルコキシシランまたはこれらの組み合わせのエタノール溶液をゆっくりとした一定速度で加え、微粒子の生成、集合物生成および凝集を防ぐ。
【０３５５】
他のこのような実施形態において、あらかじめ希釈したアルコキシシラン、１つ以上の有機アルコキシシランまたはこれらの組み合わせのエタノール溶液を５から５００μＬ／ｍｉｎの速度で加える。
【０３５６】
特定の実施形態において、エタノール、水および水酸化アンモニウムを含む第２番目の溶液をゆっくりとした一定速度で加え、微粒子の生成、集合物生成および凝集を防ぐ。
【０３５７】
特定の他の実施形態において、エタノール、水および水酸化アンモニウムを含む第２番目の溶液を、反応体積に対する粒子表面積（ｍ２）の均一な比率を維持するのに必要な速度と、反応体積に対する粒子体積（ｍ３）の均一な比率を維持するのに必要な速度の範囲内で加える。
【０３５８】
特定の実施形態において、多孔性は、抽出、分解、加水分解、脱保護、または酸、水または有機溶媒を用いた抽出；オゾン分解処理、５００℃未満での熱処理、または５００℃から１０００℃の熱処理のうち、１つ以上によるハイブリッド基の変換によって導入される。
【０３５９】
さらに他の実施形態において、多孔性は、抽出、分解、加水分解、脱保護、または酸抽出、オゾン分解処理および／または５００℃未満での熱処理の組み合わせによるハイブリッド基の変換によって導入される。
【０３６０】
特定の実施形態において、それぞれの層は、式ＸＸの混合物を用いて適用され、
（Ｄ）ｄ（Ｅ）ｅ（Ｆ）ｆ        （式ＸＸ）
式中、
（ａ）ｄ＋ｅ＋ｆ＝１、
（ｂ）Ｄは、初期の縮合のときの１つ以上の無機構成要素である。
（ｃ）Ｅは、初期の縮合のときの１つ以上のハイブリッド構成要素である。
（ｄ）Ｆは、表面多孔性層の多孔性を増加させるためにさらに反応させることができる、初期の縮合のときの１つ以上のハイブリッド構成要素である。
【０３６１】
特定のこのような実施形態において、初期の縮合のときの無機構成要素のための前駆体（Ｄ）は、酸化物、水酸化物、エトキシド、メトキシド、プロポキシド、イソプロポキシド、ブトキシド、ｓｅｃ−ブトキシド、ｔｅｒｔ−ブトキシド、ｉｓｏ−ブトキシド、フェノキシド、エチルヘキシルオキシド、２−メチル−２−ブトキシド、ノニルオキシド、イソオクチルオキシド、グリコレート、カルボキシレート、硝酸塩、塩化物、およびケイ素、チタン、ジルコニウムまたはアルミニウムのこれらの混合物から選択される。
【０３６２】
他のこのような実施形態において、初期の縮合のときの無機構成要素のための前駆体（Ｄ）は、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、メチルチタントリイソプロポキシド、メチルチタントリフェノキシド、チタンアリルアセトアセテートトリイソプロポキシド、チタンメタクリレートトリイソプロポキシド、チタンメタクリルオキシエチルアセトアセテートトリイソプロポキシド、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタントリメトキシド、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタントリクロリドおよびジルコニウムメタクリルオキシエチルアセトアセテートトリ−ｎ−プロポキシドから選択される。
【０３６３】
さらに他のこのような実施形態において、初期の縮合のときのハイブリッド構成要素のための前駆体（Ｅ）は、１，２−ビス（トリエトキシシリル）エタン、１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタン、１，４−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン、１，３−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン、１，３−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン、１，３，５−トリス（トリエトキシシリル）ベンゼン、１，３，５−トリス（トリメトキシシリル）ベンゼンおよびビス（４−トリエトキシシリルフェニル）ジエトキシシランから選択される。
【０３６４】
さらに他のこのような実施形態において、表面多孔性層の多孔性を増加させるためにさらに反応させることができる、初期の縮合のときのハイブリッド構成要素のための前駆体（Ｆ）は、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、アセチルオキシエチルトリメトキシシラン；アセチルオキシエチルトリエトキシシラン；クロロエチルトリエトキシシラン；クロロエチルトリメトキシシラン；メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン；メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン；ブロモエチルトリメトキシシラン；ブロモエチルトリエトキシシラン；フルオロトリエトキシシラン；フルオロトリメトキシシラン；および以下：
（ＣＨ３ＣＨ２Ｏ）４−ｖＳｉ（ＯＲ＊）ｖ      （式ＸＸｂ）
型のアルコキシシランから選択され、
式中、
Ｒ＊は、対応するオクタデシル、ドデシル、オクチル、２−エトキシエチルまたは３−エチル−３−ペンチル基であり、
ｖは、１から４に等しい整数であった。
【０３６５】
このような実施形態において、多孔性は、プロト脱シリル化、加水分解、脱保護、酸抽出、５００℃未満での熱処理、酸化、オゾン分解または分解によるハイブリッド基Ｆの反応によって導入される。
【０３６６】
本発明の別の態様は、非多孔性シリカコアを、有機シロキサン、有機シロキサンとアルコキシシランの混合物、ポリ有機アルコキシシラン、ハイブリッド無機／有機周囲を取り囲む材料、またはこれらの組み合わせを用いて作られる１つ以上の層で改質することによって、コア表面近傍のハイブリッド含有量が増加したハイブリッドコアを製造する方法を提供する。
【０３６７】
本発明のさらに別の態様は、表面多孔性材料を、有機シロキサン、有機シロキサンとアルコキシシランの混合物、ポリ有機アルコキシシラン、ハイブリッド無機／有機周囲を取り囲む材料、またはこれらの組み合わせを用いて作られる１つ以上の層で改質することによって、材料の外側表面近傍のハイブリッド含有量が増加した表面多孔性ハイブリッド材料を製造する方法を提供する。
【０３６８】
本発明のさらに別の態様は、表面多孔性粒子を、有機シロキサン、有機シロキサンとアルコキシシランの混合物、ポリ有機アルコキシシラン、ハイブリッド無機／有機周囲を取り囲む材料、またはこれらの組み合わせを用いて作られる１つ以上の層で改質することによって、粒子の外側表面近傍のハイブリッド含有量が増加した表面多孔性ハイブリッド粒子を製造する方法を提供する。
【０３６９】
本発明のさらに別の態様は、実質的にシリカである（９０モル％を超える。）表面多孔性粒子を、有機シロキサン、有機シロキサンとアルコキシシランの混合物、ポリ有機アルコキシシラン、ハイブリッド無機／有機周囲を取り囲む材料、またはこれらの組み合わせを用いて作られる１つ以上の層で改質することによって、粒子の外側表面近傍のハイブリッド含有量が増加した表面多孔性ハイブリッド粒子を製造する方法を提供する。
【０３７０】
本発明のさらに別の態様は、
（ａ）実質的にシリカであり（９０モル％を超える。）、細孔体積が０．１８から０．５０ｃｍ３／ｇである表面多孔性粒子を作成する工程と、
（ｂ）この粒子を、有機シロキサン、有機シロキサンとアルコキシシランの混合物、ポリ有機アルコキシシラン、ハイブリッド無機／有機周囲を取り囲む材料、またはこれらの組み合わせを用いて作られる１つ以上の層で改質することによって、この粒子の多孔性を０．０１から０．２０ｃｍ３／ｇまで減少させる工程と
を含む、粒子の外側表面近傍のハイブリッド含有量が増加した表面多孔性ハイブリッド粒子を製造する方法を提供する。
【０３７１】
本発明の特定の実施形態において、この方法は、この工程で１層から１５層が作られる材料を提供する。他の態様において、２層から５層が作られる。さらに他の実施形態において、１層から２層が作られる。
【０３７２】
本発明の特定の実施形態において、表面多孔性材料は、酸抽出、分級、オゾン分解処理、水熱処理、酸処理またはこれらの組み合わせによって最適化される。
【０３７３】
本発明のさらに他の実施形態において、表面多孔性材料は、さらに表面改質される。ある態様において、ポリマーを用いたコーティングによって；有機基とシラノール基の修飾の組み合わせによるポリマーを用いたコーティングによって；有機基の修飾とポリマーを用いたコーティングの組み合わせによって；シラノール基の修飾とポリマーを用いたコーティングの組み合わせによって；材料の有機基と修飾試薬との間の有機共有結合の生成によって；または、有機基の修飾、シラノール基の修飾およびポリマーを用いたコーティングの組み合わせによって、さらに表面改質されている。
【０３７４】
別の態様において、本発明は、実質的に非多孔性の材料の多孔性を上げるための方法であって、
（ａ）実質的に非多孔性のコア材料を与えることと；
（ｂ）前記コア材料に多孔性シェル材料の１つ以上の層を適用し、表面多孔性材料を作成することと
を含む方法を提供する。
【０３７５】
実質的に非多孔性の材料の多孔性を上げるこのような方法において、前記コア材料に多孔性シェル材料の１つ以上の層を適用する方法は、表面多孔性材料を調製するために上に記載されたのと実質的に同じであると理解され、このように考えられるべきである。
【０３７６】
分離デバイスおよびキット
別の態様は、本明細書に記載される材料を含む固定相を有する種々の分離デバイスを提供する。具体的には、分離デバイスとしては、例えば、クロマトグラフィーカラム、薄層プレート、濾過膜、サンプル洗浄デバイスおよびマイクロタイタープレート；ＨＰＬＣカラムのための充填剤；固相抽出（ＳＰＥ）；イオン交換クロマトグラフィー；磁気ビーズの適用；アフィニティクロマトグラフィーおよびＳＰＥ吸着剤；捕捉試薬；コンビナトリアル化学のための固体支持体；オリゴ糖、ポリペプチドおよび／またはオリゴヌクレオチド合成のための固体支持体；固体に担持された生物学的アッセイ；質量分光法のための生物学的キャピラリーアッセイデバイス、制御された大孔ポリマー膜のためのテンプレート；キャピラリークロマトグラフィー；界面動電性ポンプ充填材料；マイクロ流体デバイスのための充填材料；ポリマー添加剤；触媒支持体およびマイクロチップ分離デバイスのための充填材料が挙げられる。同様に、本発明の材料を、準備デバイス、マイクロボアデバイス、キャピラリーデバイスおよびマイクロ流体デバイスに充填することができる。
【０３７７】
本発明の材料は、改良された安定性のため、これらのデバイスに改良された寿命を与える。従って、具体的な態様において、本発明は、
（ａ）充填材料を受け入れるための円筒形の内側を有するカラムと、
（ｂ）本明細書に記載されるような材料を含む充填されたクロマトグラフィー床と
を備える、寿命が改良されたクロマトグラフィーカラムを提供する。
【０３７８】
別の具体的な態様において、本発明は、
（ａ）充填材料を受け入れるための内側の流路と、
（ｂ）本明細書に記載されるような材料を含む充填されたクロマトグラフィー床と
を備える、クロマトグラフィーデバイスを提供する。
【０３７９】
本発明は、本明細書に記載されるような材料と、本明細書に記載されるように、使用するための説明書とを備えるキットも提供する。一実施形態において、説明書は、分離デバイス、例えば、クロマトグラフィーカラム、薄層プレート、濾過膜、サンプル洗浄デバイス、固相抽出デバイス、マイクロ流体デバイスおよびマイクロタイタープレートと共に使用するためのものである。
【実施例】
【０３８０】
クロマトグラフィー用材料を記述する以下の非限定的な実施例によって、本発明をさらに説明してもよい。
【０３８１】
材料
特に示されていない限り、すべての試薬は、受領したまま使用した。当業者は、以下の供給物および供給業者の均等物が存在し、このため、以下に列挙した供給業者は、限定するものと解釈すべきではないことを認識するだろう。
【０３８２】
特性決定
当業者は、以下の装置および供給業者の均等物が存在し、このため、以下に列挙した装置は、限定するものと解釈すべきではないことを認識するだろう。％Ｃ、％Ｈ、％Ｎの値は、燃焼分析によって測定した（ＣＥ−４４０  Ｅｌｅｍｅｎｔａｌ  Ａｎａｌｙｚｅｒ；Ｅｘｅｔｅｒ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｉｎｃ．、ノースチェルムズフォード、ＭＡ）か、または、％Ｃは、Ｃｏｕｌｏｍｅｔｒｉｃ  Ｃａｒｂｏｎ  Ａｎａｌｙｚｅｒ（モジュールＣＭ５３００、ＣＭ５０１４、ＵＩＣ  Ｉｎｃ．、ジョリエット、ＩＬ）によって測定した。これらの材料の比表面積（ＳＳＡ）、比細孔体積（ＳＰＶ）および平均細孔直径（ＡＰＤ）は，多点Ｎ２吸着方法（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  ＡＳＡＰ  ２４００；Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｉｎｃ．、ノークロス、ＧＡ）によって測定した。ＳＳＡは、ＢＥＴ方法を用いて計算し、ＳＰＶは、Ｐ／Ｐ０＞０．９８について決定された１点の値であり、ＡＰＤは、ＢＪＨ方法を用いた等温線の吸着脚部から計算した。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像の分析を７ｋＶで行った（ＪＥＯＬ  ＪＳＭ−５６００装置、東京、日本）。集束イオンビーム走査型電子顕微鏡（ＦＥＢ／ＳＥＭ）画像の分析は、Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ａｎｓｗｅｒｓ  Ｉｎｃ．（ウーバン、ＭＡ）のＦＥＩ  Ｍｏｄｅｌ  ２００  Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ装置およびＨｉｔａｃｈｉ  Ｓ４８００  Ｕｌｔｒａ−Ｆｉｅｌｄ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ＳＥＭによって行った。粒径は、Ｂｅｃｋｍａｎ  Ｃｏｕｌｔｅｒ  Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ  ３分析機（３０μｍの開口部、７０，０００カウント；マイアミ、ＦＬ）を用いて測定した。粒子直径（ｄｐ）は、体積に基づく粒度分布の５０％累積直径として測定した。この分布の幅は、９０％累積体積直径を１０％累積体積直径で割り算して測定した（９０／１０比と示した。）。光散乱粒径測定は、水中でＭａｌｖｅｒｎ  Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ  ２０００を用いて測定した。ゼータ電位測定は、Ｍａｌｖｅｒｎ  ＺｅｔａＳｉｚｅｒ  ＮａｎｏＳｅｒｉｅｓ（ＺＥＮ３６００型）を用いて行った。多核（１３Ｃ、２９Ｓｉ）ＣＰ−ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルは、Ｂｒｕｋｅｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ａｖａｎｃｅ−３００分光計（７ｍｍダブルブロードバンドプローブ）を用いて得た。スピニング速度は、典型的には、５．０から６．５ｋＨｚであり、待ち時間（ｒｅｃｙｃｌｅ  ｄｅｌａｙ）は５秒であり、交差分極接触時間は、６ｍｓｅｃであった。報告した１３Ｃおよび２９ＳｉのＣＰ−ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルシフトは、外部標準のアダマンタン（１３Ｃ  ＣＰ−ＭＡＳ  ＮＭＲ、δ３８．５５）およびヘキサメチルシクロトリシロキサン（２９Ｓｉ  ＣＰ−ＭＡＳ  ＮＭＲ、δ−９．６２）を用い、テトラメチルシランを基準として報告した。異なるケイ素環境の集合を、ＤＭＦｉｔソフトウエアを用いたスペクトルデコンボリューションによって評価した［Ｍａｓｓｉｏｔ，Ｄ．；Ｆａｙｏｎ，Ｆ．；Ｃａｐｒｏｎ，Ｍ．；Ｋｉｎｇ，Ｉ．；Ｌｅ  Ｃａｌｖｅ，Ｓ．；Ａｌｏｎｓｏ，Ｂ．；Ｄｕｒａｎｄ，Ｊ．−Ｏ．；Ｂｕｊｏｌｉ，Ｂ．；Ｇａｎ，Ｚ．；Ｈｏａｔｓｏｎ，Ｇ．Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ｃｈｅｍ．２００２、４０、７���−７６］。分級技術は、例えば、Ｗ．Ｇｅｒｈａｒｔｚら（編集者）Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第５版、Ｖｏｌｕｍｅ  Ｂ２：Ｕｎｉｔ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ  Ｉ、ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ  ｍｂＨ、（Ｗｅｉｎｈｅｉｍ、Ｆｅｄ．Ｒｅｐ．Ｇｅｒｍ．１９８８）に記載される。磁気測定は、ＡｒＫｉｖａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ナシュア、ＮＨ）製の振動するサンプル磁気計（ＡＤＥ／ＤＭＳ  Ｍｏｄｅｌ  ８８０）を用いて行った。相の特性決定は、Ｗｉｄｅ  Ａｎｇｌｅ  Ｘ−Ｒａｙ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＰＤ）分析（Ｈ＆Ｍ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．アレンタウン、Ｎ．Ｊ．）によって、Ｂｒｕｋｅｒ  Ｄ４回折機（４０ＫＶ／３０ｍＡでのＣｕ放射線）を用いて行った。スキャンは、１０°から９０°の２θ角の範囲で、０．０２°ごとに行い、工程あたりの計測時間は７１５秒間であった。
【０３８３】
［実施例１］
表面多孔性材料を多くの異なる手法によって調製する。この手法には、Ｕｎｇｅｒら（Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１０（１９９８）、１０３６−１０３８）、Ｙｏｏｎら（Ａｄ．Ｍａｔｅｒ．１４、（２００２）１９−２１；Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．１７（２００７）１７５８−１７６１）、Ｙａｎｏら（Ｃｈｅｍ  Ｌｅｔｔ、２００６、３５、９、１０１４およびＪＰ  ２００６３４７８４９）、Ｗｙｎｄｈａｍら（ＷＯ  ２０１２／０１８５９８；ＷＯ  ２０１２／０１８５９６）、ＵＳ  ２００７／０１８９９４４、ＵＳ  ２００８／０２７７３４６、ＵＳ  ２００９／０２９７８５３、ＵＳ  ７，９７６８１２、ＵＳ  ７，８４６，３３７、ＵＳ  ２０１０／００５１８７７、ＵＳ  ２０１３／０００４７７２、ＵＳ  ２０１１／０２２６９９０、ＷＯ２０１２／１１０９９５およびＵＳ  ２００９／０２１８２７６に記載される方法が含まれ、これらはそれぞれ、この全体が本明細書に参照により組み込まれる。
【０３８４】
［実施例２］
実施例１で調製される表面多孔性材料は、ＵＳ  ６，６８６，０３５、ＵＳ  ７，２２３，４７３、ＵＳ  ７，９１９，１７７、ＵＳ  ２０１２／０１４１７８９、ＵＳ  ２００９／０２０９７２２、ＵＳ  ２００８／０２６９３６８、ＵＳ  ２０１１／００４９０５６、ＵＳ  ２０１２／００５５８６０、ＵＳ  ２０１２／０２７３４０４、ＷＯ  ２０１２／０１８５９８およびＷＯ  ２０１２／０１８５９６に詳細に記載される手法の１つ以上によって表面改質され、これらはそれぞれ、この全体が本明細書に参照により組み込まれる。
【０３８５】
または、ＵＳ  ７，５６３，３６７、ＵＳ  ２００９／０２７５４６９、ＵＳ  ２００９／０３１１５３３またはＵＳ  ２００７／０１８７３１３の１つ以上に記載される１つ以上の方法を用い、これらはそれぞれ、この全体が本明細書に参照により組み込まれる。
【０３８６】
［実施例３］
本明細書に記載されるような表面多孔性粒子（ＳＰＰ）を充填したカラムを、Ｗａｔｅｒｓ  ＡＣＱＵＩＴＹ（ＴＭ）ＵｌｔｒａＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ（ＵＰＣ２）（ＴＭ）システムを用い、ＳＦＣ条件で試験した（図１）。カラムの効率は、トルエン、プレドニゾロン、チミンおよびスルファニルアミドを含有する溶液を、０．４ｍＬ／ｍｉｎから３．７５ｍＬ／ｍｉｎまで流速を変えつつ注入することによって決定した。移動相の組成は、５０℃で９１／９  ＣＯ２／メタノールであり、背圧制御器は、１８００ｐｓｉの一定に設定した。カラムの長さを、クロマトグラフィープレートの最大数と平均粒子直径（ＳＥＭによって決定される。）の積で割り算することによって、試験するカラムのプレート高さの減少を決定した。社内で調製した１．７μｍコア−シェル粒子およびカラムについて、約２．０のプレート高さの減少が観察された。比較のために、完全に多孔性の１．７μｍ  ＢＥＨ（ＴＭ）（エチレン架橋したハイブリッド）粒子を同様のハードウエアに充填し、同様の条件（９３／７  ＣＯ２／メタノール、５０℃、背圧制御器１８００ｐｓｉ）で試験すると、プレート高さが約２．７減少した。このことは、完全に多孔性の粒子よりも効率が２０％を超えて増加していることを表す。コア−シェル技術は、分離効率を高めるための重要なツールとなり得る。分散物の物質移動構成要素の長手方向の拡散および耐性が顕著に低いことは、観察された効率の上昇に寄与する。さらに、ＳＰＰは、圧縮したＣＯ２のエンタルピー的な膨張によって生じる放射線状の熱勾配を最低限にするために、さらなる利点も与えるだろう。カラムの外側から放射線状に中心部へのコア流路の熱伝導性が高いと、放射線状の熱勾配が減少し、クロマトグラフィー性能に大きく影響を与えることが示されている。ＳＦＣに関する興味深い特定の参考文献は、ＵＳ  ７，３９９，４１０、Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｃｏｌｕｍｎｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｔｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｓｏｒｂｅｎｔ  ＤｅｎｓｉｔｙおよびＵＳ  ８，４４９，７６９、Ｄｅｖｉｃｅ，Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ  Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｓである。
【０３８７】
［実施例４］
典型的な反応において、Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップを用い、実施例１からの材料（１０ｇ）をトルエン（１９０ｍＬ）中で１時間環流させる。冷却したら、望ましいシラン（以下の表から）およびトルエン（９０ｍＬ）をこのフラスコに加える。混合物を室温で１時間攪拌し、加熱して１６時間環流させる。反応物を冷却し、生成物を濾過し、トルエン、アセトン、１：１（ｖ／ｖ）のアセトン／水およびアセトンで連続して洗浄する（すべての溶媒がＦｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製）。粒子を、アセトン／０．１Ｍ  ＮＨ４ＨＣＯ３（６０／４０、ｖ／ｖ、２００ｍＬ）溶液中でスラリー化し、５０℃で２０時間攪拌する。室温まで冷却した後、粒子を濾過によって集め、１：１（ｖ／ｖ）のアセトン／水およびアセトンで連続して洗浄する。粒子を減圧下、８０℃で一晩乾燥させる。
【０３８８】
【表２】
2016521858.tif 000033
【０３８９】
［実施例５］
典型的な反応において、Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップを用い、実施例１からの材料（１０ｇ）をトルエン（１９０ｍＬ）中で１時間環流させる。スラリーを室温まで冷却し、第１番目のシラン（実施例４の表から）を加え、混合物を加熱して１時間環流させる。冷却したら、第２番目のシラン（実施例４の表から）およびトルエン（９０ｍＬ）をこのフラスコに加える。混合物を室温で１時間攪拌し、加熱して１６時間環流させる。反応物を冷却し、生成物を濾過し、トルエン、アセトン、１：１（ｖ／ｖ）のアセトン／水およびアセトンで連続して洗浄する（すべての溶媒がＦｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製）。粒子を、アセトン／０．１Ｍ  ＮＨ４ＨＣＯ３（６０／４０、ｖ／ｖ、２００ｍＬ）溶液中でスラリー化し、５０℃で２０時間攪拌する。室温まで冷却した後、粒子を濾過によって集め、１：１（ｖ／ｖ）のアセトン／水およびアセトンで連続して洗浄する。粒子を減圧下、８０℃で一晩乾燥させる。
【０３９０】
［実施例６］
典型的な実施例において、Ｄｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップを用い、実施例４および実施例５からの材料（１０ｇ）をトルエン（１９０ｍＬ）中で１時間環流させる。混合物を室温まで冷却し、望ましいシラン（実施例４の表から）およびイミダゾール（Ａｌｄｒｉｃｈ−ミルウォーキー、ＷＩ、シランに対して１．２倍モル過剰）を加える。混合物を４時間環流させ、次いで、室温まで冷却する。粒子を濾過によって集め、トルエン、アセトン、１：１（ｖ／ｖ）のアセトン／水およびアセトンで連続して洗浄し、次いで、減圧下で一晩乾燥させる。
【０３９１】
［実施例７］
典型的な反応において、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン／メタノール（０．２５ｍＬ／ｇ）（Ａｌｄｒｉｃｈ、ミルウォーキー、ＷＩ）の２０ｍＭ酢酸バッファー（ｐＨ５．５、酢酸と酢酸ナトリウムを用いて調製される、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ．５ｍＬ／ｇ希釈）の溶液を７０℃で６０分間かけてあらかじめ混合しておき、実施例１からの材料をこの溶液に分散させる。この混合物を７０℃で２０時間保持する。反応物を冷却し、生成物を濾過し、水およびメタノール（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ）で連続して洗浄する。１３Ｃ  ＣＰ−ＭＡＳ  ＮＭＲ分光法によるこれらの材料の分析は、エポキシ基とジオール基の混合物がこれらの材料のために存在することを示す。
【０３９２】
［実施例８］
以下から選択される特殊なシランを用い、実施例７と同じ。
【０３９３】
【化１９】
2016521858.tif 000034
【０３９４】
［実施例９］
埋め込まれた極性シランを用い、実施例７と同じ。Ｎｅｕｅ、ＵＳ  ５，３７４，７５５；Ｌｉｕ、ＵＳ  ８，４２５，７７８およびＵＳ  ７，０７４，４９１；Ｃｈｅｎ、ＵＳ  ７，５３４，３５２；Ｇｕａｎｇ、ＵＳ  ７１２５４８８；Ｂｕｅｓｅ、ＵＳ  ５，５７６，４５３によって記載される方法がこれに含まれ、それぞれ、この全体が本明細書に参照により組み込まれる。
【０３９５】
［実施例１０］
典型的な反応において、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン／メタノール（０．２５ｍＬ／ｇ）（Ａｌｄｒｉｃｈ、ミルウォーキー、ＷＩ）の２０ｍＭ酢酸バッファー（ｐＨ５．５、酢酸と酢酸ナトリウムを用いて調製される、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ．５ｍＬ／ｇ希釈）の溶液を７０℃で６０分間かけてあらかじめ混合しておき、実施例１からの材料をこの溶液に分散させる。この混合物を７０℃で２０時間保持する。反応物を冷却し、生成物を濾過し、水およびメタノール（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ）で連続して洗浄する。この材料を０．１Ｍ酢酸溶液（５ｍＬ／ｇ希釈、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ）中、７０℃で２０時間環流させる。反応物を冷却し、生成物を濾過し、水およびメタノール（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ）で連続して洗浄する。生成物を減圧下、８０℃で１６時間乾燥させる。１３Ｃ  ＣＰ−ＭＡＳ  ＮＭＲ分光法によるこれらの材料の分析は、測定可能な量のエポキシド基が加水分解後に残っていないことを示す。
【０３９６】
［実施例１１］
標準的な実験において、実施例７からの材料を、限定されないが、水、イソプロパノールまたはジオキサンのような溶媒に分散させる。以下の表からの所定量の求核試薬を加え、混合物を１６時間かけて７０℃まで加熱する。１モル当量の適切な塩基を用い、硫黄求核試薬をカップリングする。反応後、水および０．５Ｍ酢酸を用いて粒子を連続して洗浄し、材料を０．１Ｍ酢酸溶液（５ｍＬ／ｇ希釈、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ）中、７０℃で２０時間環流させる。反応物を冷却し、生成物を濾過し、水およびメタノール（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ）で連続して洗浄する。生成物を減圧下、８０℃で１６時間乾燥させる。１３Ｃ  ＣＰ−ＭＡＳ  ＮＭＲ分光法によるこれらの材料の分析は、エポキシドの反応を確認する。被覆率は、％Ｎ値を用いて計算される。
【０３９７】
【表３】
2016521858.tif 000035
【０３９８】
実施例１１ａ）２−ピコリルアミンを求核試薬として用い、ＴＨＦ中、１．６ミクロン、実施例７のように処理した球状表面多孔性シリカ粒子を用い、実施例１１の方法を行った。０．６９μｍｏｌ／ｍ２の被覆率が得られた。
【０３９９】
実施例１１ｂ）１−アミノアントラセンを求核試薬として用い、イソプロパノール中、１．６ミクロン、実施例７のように処理した球状表面多孔性シリカ粒子を用い、実施例１１の方法を行った。０．３９μｍｏｌ／ｍ２の被覆率が得られた。
【０４００】
［実施例１２］
ペプチド、カリックスアレーン、ヘム、フラン、シクロフルクタン、糖を含有するポリマーまたはオリゴマー、官能基化された糖を含有するポリマーまたはオリゴマー、グラフェン、ナノ粒子、ナノチューブ、または利用可能な求核基（例えば、限定されないが、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、メルカプト基、グアニジン基またはヒドロキシル基の１つ以上で構成される群）を提示する、官能基化されおよび／またはこのポリマー誘導体の求核試薬群を用い、実施例１１と同じ。
【０４０１】
［実施例１３］
実施例４から１２と同じであり、Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ、Ｔｈｉｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ、Ｌｌｏｙｄ  Ｒ．Ｓｎｙｄｅｒ、Ｊｏｓｅｐｈ  Ｊ．ＫｉｒｋｌａｎｄおよびＪｏｈｎ  Ｗ．Ｄｏｌａｎによる、２０１０（Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．）に詳細に記載されるように、限定されないが、多糖系ＣＰＳ、合成ポリマーＣＳＰ、タンパク質相、シクロデキストリン系ＣＳＰ、大環状抗生物質ＣＳＰ、キラルクラウンエーテルＣＳＰ、ドナー−アクセプター相、キラルイオン交換器およびキラルリガンド交換ＣＳＰを含め、エナンチオマー分離のために使用可能な表面多孔性粒子のためのキラル固定相（ＣＳＰ）を得る。これらの相の詳細な記載は、第１４章に含まれ、この全体が本明細書に参照により組み込まれる。
【０４０２】
［実施例１４］
実施例２から１３に詳細に記載される粒子の表面を改質するための一般的な手順を適用し、異なる表面多孔性材料の表面のシラノール基を改質する。これには、シリカ、ハイブリッド無機／有機材料、ハイブリッド無機／有機物、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア、ポリマー材料または炭素材料の上のハイブリッド無機／有機表面層、およびハイブリッド無機／有機物、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア、またはポリマー材料または炭素材料の上のシリカ表面層である球状の材料、平坦な材料、粗い顆粒および不規則な材料が含まれる。球状、非球状の材料（例えば、トロイド、多面体を含む。）；きわめて球状に近いコア形態、棒状のコア形態、曲がった棒状のコア形態、トロイド形状のコア形態を有する固定相材料；またはダンベル形状のコア形態；およびきわめて球状に近い形態、棒状の形態、曲がった棒状の形態、トロイド形状の形態またはダンベル形状の形態の混合物を含む固定相材料の形態の表面多孔性材料も含まれる。ハイブリッド材料の例は、米国特許第４，０１７，５２８号、第６，５２８，１６７号、第６，６８６，０３５号および第７，１７５，９１３号および国際公開第２００８／１０３４２３号に示され、これらの内容は、この全体が本明細書に参照により組み込まれる。表面多孔性粒子は、米国特許公開第２０１３／０１１２６０５号、第２００７／０１８９９４４号および第２０１０／０６１３６７号に記載されるものを含み、これらの内容は、この全体が本明細書に参照により組み込まれる。球状、顆粒状または不規則な材料の粒径は、５から５００μｍ；さらに好ましくは、１５から１００μｍ；さらに好ましくは、２０から８０μｍ；さらに好ましくは、４０から６０μｍの範囲でさまざまであってもよい。これらの材料のためのＡＰＤは、３０Åから２，０００Å；さらに好ましくは、４０Åから２００Å；さらに好ましくは、５０Åから１５０Åの範囲でさまざまであってもよい。これらの材料のためのＳＳＡは、２０ｍ２／ｇから１０００ｍ２／ｇ；さらに好ましくは、９０ｍ２／ｇから８００ｍ２／ｇ；さらに好ましくは、１５０ｍ２／ｇから６００ｍ２／ｇ；さらに好ましくは、３００ｍ２／ｇから５５０ｍ２／ｇの範囲でさまざまであってもよい。これらの材料のためのＴＰＶは、０．１５ｃｍ３／ｇから１．５ｃｍ３／ｇ；さらに好ましくは、０．２ｃｍ３／ｇから０．４ｃｍ３／ｇ；さらに好ましくは、０．２２ｃｍ３／ｇから３．３ｃｍ３／ｇの範囲でさまざまであってもよい。
【０４０３】
均等物
当業者は、通常の実験を超えない実験を用い、本明細書に記載される本発明の具体的な実施形態に対する多くの均等物を認識するか、または確認することができるだろう。このような均等物は、本発明に包含されることを意図している。
【０４０４】
参照による援用
本明細書で特定されるあらゆる刊行物、特許明細書および特許は、この全体が本明細書に参照により明確に組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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