JP2009544569A - 新規なモレキュラーシーブ組成物、この製造方法、及びこの使用方法 - Google Patents

新規なモレキュラーシーブ組成物、この製造方法、及びこの使用方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、その合成されたままの形態において、１２．３３±０．２３オングストロームの格子面最大間隔におけるピークを含むＸ線回折パターン、１２．５７乃至約４．１７オングストロームの間のおける区別可能な一つのピーク、及び８．８乃至１１オングストロームにおける充分分離していない１つのピークを有し、１２．５７乃至約１４．１７オングストロームの間における区別可能な一つのピークが１２．３３±０．２３オングストロームの格子面最大間隔におけるピーク強度の９０％未満であることを特徴とする、結晶性ＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブに関する。本発明は、この結晶性ＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブを製造する方法にも関係する。
【選択図】図１ａ及び図１ｂ

Description

本開示は新規なモレキュラーシーブ組成物、これを製造する方法、並びにこの使用に関する。特に、本開示はＭＣＭ−２２及びＭＣＭ−５６の低角特性を有するＥＭＭ−１０又はＭＣＭ−２２タイプの物質である、新規なモレキュラーシーブ組成物に関する。
天然又は合成モレキュラーシーブ物質は各種炭化水素転換における触媒性質がこれまで証明されてきている。触媒として用いることができるものは、任意の天然の又は合成モレキュラーシーブを含む。これらのゼオライトの例としては、大口径ゼオライト、中口径ゼオライト、小口径ゼオライトを含む。これらのゼオライト及び他の異性体は、参照により本明細書に援用する、Ｗ． Ｈ． Ｍｅｉｅｒ， Ｄ． Ｈ． Ｏｌｓｏｎ及びＣｈ． Ｂａｅｒｌｏｃｈｅｒ， Ｅｌｓｅｖｉｅｒ編 「ゼオライトフレームワークタイプのアチラス」（“Ａｔｌａｓ ｏｆ Ｚｅｏｌｉｔｅ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ Ｔｙｐｅｓ”）第５版、２００１年に記載されている。大口径ゼオライトは通常、少なくとも約７Åの口径サイズを有し、ＬＴＬ、ＶＦＩ、ＭＡＺ、ＦＡＵ、ＯＦＦ、＊ＢＥＡ、及びＭＯＲフレームワークタイプ（ＩＵＰＡＣコミッションのゼオライト命名法に基づく）のゼオライトを含む。大口径ゼオライトは、マッザイト（ｍａｚｚｉｔｅ）、オフレタイト（ｏｆｆｒｅｔｉｔｅ）、ゼオライトＬ、ＶＰＩ−５、ゼオライトＹ、ゼオライトＸ、オメガ、及びベータを含む。中口径ゼオライトは約５Å乃至約７Å未満の口径サイズを有し、例としては、ＭＥＩ、ＭＥＬ、ＥＵＯ、ＭＴＴ、ＭＦＳ、ＡＥＬ、ＡＦＯ、ＨＥＵ、ＦＥＲ、ＭＷＷ、及びＴＯＮフレームワークタイプ（ＩＵＰＡＣコミッションのゼオライト命名法に基づく）のゼオライトを含む。中口径ゼオライトの例としては、ＺＥＭ−５、ＺＳＭ−１１、ＺＳＭ−２２、ＭＣＭ−２２、シリケート１、及びシリケート２を含む。小口径のゼオライトは約３Å乃至約５．０Å未満の口径サイズを有し、例としては、ＣＨＡ，ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＳＯＤ、及びＬＴＡフレームワークタイプ（ＩＵＰＡＣコミッションのゼオライト命名法に基づく）のゼオライトを含む。小口径ゼオライトの例としては、ＺＫ−４、ＺＳＭ−２、ＳＡＰＯ−３４、ＳＡＰＯ−３５、ＺＫ−１４、ＳＡＰＯ−４２、ＺＫ−２１、ＺＫ−２２、ＺＫ−５、ＺＫ−２０、ゼオライトＡ、チャバサイト、ゼオライトＴ、グメリナイト（ｇｍｅｌｉｎｉｔｅ）、ＡＬＰＯ−１７、及びクリロプチロナイト（ｃｌｉｎｏｐｔｉｌｏｌｉｔｅ）を含む。
米国特許Ｎｏ．４，４３９，４０９はＰＨＳ−３と呼ばれる結晶性モレキュラーシーブに関するものであり、ＭＣＭ−５６（米国特許Ｎｏ．５，３６２，６９７）の合成に指向剤として作用する有機化合物である、ヘキサメチレンイミンを含む混合物の水熱反応によりこれを合成することを開示している。ヘキサメチレンイミンはＭＣＭ−２２（米国特許Ｎｏ．４，９４５，３２５）及びＭＣＭ−４９（米国特許Ｎｏ．５，２３６，５７５）の結晶性モレキュラーシーブの合成において使用されることも示唆されている。ゼオライトＳＳＺ−２５（米国特許Ｎｏ．４，８２６，６６７）と呼ばれるモレキュラーシーブはアダマンタン第４級アンモニウムイオンを含む水熱反応のための反応混合物から合成される。米国特許Ｎｏ．６，０７７，４９８はＩＴＱ−１と呼ばれる結晶性モレキュラーシーブに関するものであり、これは１つ又は複数の有機添加剤を含む水熱反応のための反応混合物から合成される。
Ｓ．Ｈ．Ｌｅｅ，Ｃ．Ｈ．Ｓｈｉ、及びＳ．ＢＨｏｎｇによるＣｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．６，ｐａｇｅ５４２−５４３（２００３）並びにＳ．Ｈ．Ｌｅｅ，Ｃ．Ｈ．Ｓｈｉｎ，Ｄ．Ｋ．Ｙａｎｇ，Ｓ．Ｄ．Ａｈｎ，Ｉ．Ｓ．Ｎａｍ及びＳ．ＢＨｏｎｇによるＭｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ ａｎｄ Ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ．６８，ｐａｇｅ９７−１０４（２００４）は、水、Ｍｅ６−ダイクオット−５ジブロミド、Ｌｕｄｏｘ ＨＳ−４０、無水硝酸アルミニウム、及び５０重量％の水酸化ナトリウム溶液から調製された水熱反応のための反応混合物を結晶化して合成されたＭＣＭ−２２モレキュラーシーブを報告する。この混合物は以下の表１で示す組成を有している。この混合物は（表１に示す）結晶化条件下で結晶化され、（ミクロプレート形態学的に）約０．５×０．５μｍの結晶サイズを有する純粋なＭＣＭ−２２相と特徴付けられている。
Figure 2009544569
米国仮出願Ｎｏ．６０／８３４０３０は、合成されたままの形態において、１３．１８±０．２５及び１２．３３±０．２３オングストロームの格子面最大間隔を含むＸ線回折パターンを示す、結晶性モレキュラーシーブ（ＥＭＭ−１０−Ｐ）を開示する。１３．１８±０．２５及び１２．３３±０．２３オングストロームの格子面最大間隔のピーク強度は１２．３３±０．２３オングストロームにおける格子面最大間隔のピーク強度の少なくとも９０％程度である。
米国仮出願Ｎｏ．６０／８３４，００１は結晶性モレキュラーシーブ（ＥＭＭ−１０−Ｐ）の製造方法を開示する。該方法は、
（ａ）少なくとも１つの４価元素（Ｙ）の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つのカルカリ又はアルカリ土類金属元素の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つの指向剤（Ｒ）、水、及び任意で、少なくとも１つの３価元素（Ｘ）の少なくとも１つの供給源を含む混合物を提供する工程であり、ここにおいて、この混合物が以下のモル比を有する：
Ｙ：Ｘ２＝１０乃至無限大
Ｈ２Ｏ：Ｙ＝１乃至１０，０００
ＯＨ−：Ｙ＝０．００１乃至０．５９
Ｍ＋：Ｙ＝０．００１乃至２
Ｒ：Ｙ＝０．００１乃至２
ここにおいて、Ｍはアルカリ金属であり、Ｒは少なくとも１つのＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，５−ペンタエンジアミニウム塩（Ｍｅ６−ダイクオット５塩（複数を含む））である、工程及び
（ｂ）前記混合物を結晶化条件に曝して、所望の結晶性モレキュラーシーブを含む生成物を製造する工程であって、前記結晶化条件が１００℃乃至２００℃の範囲の温度及び約１時間乃至４００時間の間の結晶化時間を含む工程を含む。
米国仮出願Ｎｏ．６０／８３４，０３２は、そのアンモニウム交換形態、又はそのか焼形態においてＭＷＷトポロジーを有するセル単位を含む、結晶性モレキュラーシーブ（ＥＭＭ−１０）を開示する。この結晶性モレキュラーシーブはセル単位がｃ方向に配列しているような縞模様の回折により特徴付けられる。この結晶性モレキュラーシーブは電子回折パターンのアークｈｋ０パターンにより更に特徴付けられる。この結晶性モレキュラーシーブは更にｃ方向に沿ったセル単位の縞模様によっても特徴付けられる。
米国仮出願Ｎｏ．０６／８３４，０３１は結晶性モレキュラーシーブ（ＥＭＭ―１０）を生成する方法を開示する。この方法は、
（ａ）少なくとも１つの４価の元素（Ｙ）の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つの３価元素（Ｘ）の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つのカルカリ又はアルカリ土類金属元素の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つの指向剤（Ｒ）、及び水、を含む混合物を提供する工程であり、ここにおいて、前記混合物が以下のモル比を有する：
Ｙ：Ｘ２＝１０乃至無限大
Ｈ２Ｏ：Ｙ＝１乃至１０，０００
ＯＨ−：Ｙ＝０．００１乃至０．５９
Ｍ＋：Ｙ＝０．００１乃至２
Ｒ：Ｙ＝０．００１乃至２
ここにおいて、Ｍはアルカリ金属であり、Ｒは少なくとも１つのＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，５−ペンタエンジアミニウム塩（Ｍｅ６−ダイクオット５塩（複数を含む））である、工程、及び
（ｂ）前記混合物を結晶化条件に曝して、所望の結晶性モレキュラーシーブを含む生成物を製造する工程であって、前記結晶化条件が１００℃乃至２００℃の範囲の温度及び約１時間乃至４００時間の間の結晶化時間を含む、工程、
（ｃ）結晶性モレキュラーシーブを回収する工程、及び
（ｄ）結晶性モレキュラーシーブを硝酸アンモニウム溶液を用いてイオン交換をする工程を含む。
結晶形態、サイズ及び凝集／塊、又は新たなＸ線回折は触媒の挙動、特に触媒活性及び安定性の変更に影響を及ぼすことが知られている。従って、新たな結晶性モレキュラーシーブ組成物及びそのような新たな結晶性モレキュラーシーブ組成物を製造する方法が必要とされている。
幾つかの態様において、本開示は合成されたままの形態において、１２．３３±０．２３オングストロームの格子面最大間隔におけるピークを含むＸ線回折パターン、１２．５７乃至約１４．１７オングストロームの間のおける区別可能な一つのピーク、及び８．８乃至１１オングストロームにおける充分分離していない１つのピークを有し、１２．５７乃至約１４．１７オングストロームの間のおける区別可能な一つのピークが１２．３３±０．２３オングストロームの間の格子面最大間隔におけるピーク強度の９０％未満である結晶性ＭＣＭ−２２モレキュラーシーブに関する。
他の態様において、本開示は、
ａ）少なくとも１つの４価の元素（Ｙ）の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つのカルカリ又はアルカリ土類金属元素の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つの指向剤（Ｒ）、水、及び任意で、少なくとも１つの３価元素（Ｘ）の少なくとも１つの供給源を含む混合物を提供する工程であり、ここにおいて、前記混合物が以下のモル比を有する：
Ｙ：Ｘ２＝１０乃至無限大
Ｈ２Ｏ：Ｙ＝１乃至１０，０００
３価元素の供給源の補正を行っていない場合、ＯＨ−：Ｙ＝０．００１乃至０．５９及び／又は３価元素の供給源の補正を行っている場合、ＯＨ−：Ｙ＝０．００１乃至０．３９
Ｍ＋：Ｙ＝０．００１乃至２
Ｒ：Ｙ＝０．００１乃至２
ここにおいて、Ｍはアルカリ金属であり、Ｒは少なくとも１つのＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，５−ペンタエンジアミニウム塩（複数を含む）、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，６−ヘキサエンジアミニウム塩（複数を含む）、又は任意のこれらの混合物であり、前記ＯＨ−：Ｙは計算された値である、工程、
（ｂ）前記混合物を結晶化条件に曝して、所望の結晶性モレキュラーシーブを含む生成物を製造する工程であって、前記結晶化条件が１００℃乃至２５０℃の範囲の温度、少なくとも１５０ＲＰＭ乃至５０００ＲＰＭ未満の撹拌速度、及び約１時間乃至４００時間の間の結晶化時間を含む、工程、並びに
（ｃ）前記結晶性モレキュラーシーブを回収する工程を含む、結晶性モレキュラーシーブを生成する方法に関する。
更なる態様において、本開示は結晶性モレキュラーシーブを製造する方法に関する。該方法は、
（ａ）少なくとも１つの４価の元素（Ｙ）の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つのカルカリ又はアルカリ土類金属元素の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つの指向剤（Ｒ）、水、及び任意で、少なくとも１つの３価元素（Ｘ）の少なくとも１つの供給源を含む混合物を提供する工程であり、ここにおいて、前記混合物が以下のモル比を有する：
Ｙ：Ｘ２＝１０乃至無限大
Ｈ２Ｏ：Ｙ＝１乃至１０，０００
３価元素の供給源の補正を行っていない場合、ＯＨ−：Ｙ＝０．７４乃至２及び／又は３価元素の供給源の補正を行っている場合、ＯＨ−：Ｙ＝０．６４乃至２
Ｍ＋：Ｙ＝０．００１乃至２
Ｒ：Ｙ＝０．００１乃至２
ここにおいて、Ｍはアルカリ金属であり、Ｒは少なくとも１つのＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，５−ペンタエンジアミニウム塩（複数を含む）、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，６−ヘキサエンジアミニウム塩（複数を含む）、又は任意のこれらの混合物であり、前記ＯＨ−：Ｙが３価元素の供給源の補正を行っていない、工程、
（ｂ）前記混合物を結晶化条件に曝して、所望の結晶性モレキュラーシーブを含む生成物を製造する工程であって、前記結晶化条件が１００℃乃至２００℃の範囲の温度、少なくとも１５０ＲＰＭ乃至５０００ＲＰＭ未満の撹拌速度、及び約１時間乃至４００時間の間の結晶化時間を含む、工程、並びに
（ｃ）前記結晶性モレキュラーシーブを回収する工程を含む。
更なる態様において、本発明は結晶性モレキュラーシーブを製造する方法に関する。該方法は、
（ａ）少なくとも１つの４価の元素（Ｙ）の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つのカルカリ又はアルカリ土類金属元素の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つの指向剤（Ｒ）、水、及び任意で、少なくとも１つの３価元素（Ｘ）の少なくとも１つの供給源を含む混合物を提供する工程であり、ここにおいて、前記混合物が以下のモル比を有する：
Ｙ：Ｘ２＝１０乃至無限大
Ｈ２Ｏ：Ｙ＝５乃至３５
ＯＨ−：Ｙ＝０．００１乃至２
Ｍ＋：Ｙ＝０．００１乃至２
Ｒ：Ｙ＝０．００１乃至２
ここにおいて、Ｍはアルカリ金属であり、Ｒは少なくとも１つのＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，５−ペンタエンジアミニウム塩（複数を含む）、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，６−ヘキサエンジアミニウム塩（複数を含む）、又は任意のこれらの混合物であり、前記ＯＨ−：Ｙが３価元素の供給源の補正を行っていない、又は補正を行っている、工程、
（ｂ）前記混合物を結晶化条件に曝して、所望の結晶性モレキュラーシーブを含む生成物を製造する工程であって、前記結晶化条件が１００℃乃至２００℃の範囲の温度、少なくとも１５０ＲＰＭ乃至５０００ＲＰＭ未満の撹拌速度、及び約１時間乃至４００時間の間の結晶化時間を含む、工程、並びに
（ｃ）前記結晶性モレキュラーシーブを回収する工程を含む。
更なる他の態様において、本発明は結晶性モレキュラーシーブを製造する方法に関する。該方法は、
（ａ）少なくとも１つの４価の元素（Ｙ）の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つのアルカリ又はアルカリ土類金属元素の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つの指向剤（Ｒ）、水、少なくとも１つの核、及び任意で、少なくとも１つの３価元素の少なくとも１つの供給源（Ｘ）を含む混合物を提供する工程であり、ここにおいて、前記混合物が以下のモル比を有する：
Ｙ：Ｘ２＝１０乃至無限大
Ｈ２Ｏ：Ｙ＝１乃至１０，０００
ＯＨ−：Ｙ＝０．００１乃至２
Ｍ＋：Ｙ＝０．００１乃至２
Ｒ：Ｙ＝０．００１乃至２
ここにおいて、Ｍはアルカリ金属であり、Ｒは少なくとも１つのＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，５−ペンタエンジアミニウム塩（複数を含む）、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，６−ヘキサエンジアミニウム塩（複数を含む）、又は任意のこれらの混合物であり、前記ＯＨ−：Ｙが３価元素の供給源の補正を行っていない又は行われており、前記核が前記混合物中の３価元素酸化物の重量に基づいて０．０１乃至１０％の範囲で含まれている、工程
（ｂ）前記混合物を結晶化条件に曝して、所望の結晶性モレキュラーシーブを含む生成物を製造する工程であって、前記結晶化条件が１００℃乃至２００℃の範囲の温度及び約１時間乃至４００時間の結晶化時間を含む、工程、並びに
（ｃ）前記結晶性モレキュラーシーブを回収する工程、を含む。
更なる態様において、本開示は結晶性モレキュラーシーブの製造方法に関する。この方法は、
（ａ）ゲルマニウムではない少なくとも１つの４価元素（Ｙ）の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つのゲルマニウム（Ｇｅ）の供給源、少なくとも１つの指向剤（Ｒ）、水、及び任意で少なくとも１つの３価元素（Ｘ）の少なくとも１つの供給源、及び少なくとも１つのアルカリ又はアルカリ土類金属元素の少なくとも１つの供給源を含む混合物を提供する工程であって、前記混合物が以下のモル比を有し、
（Ｇｅ＋Ｙ）：Ｘ２＝１０乃至無限大
Ｈ２Ｏ：Ｙ＝１乃至１０，０００
Ｍ＋：Ｙ＝０乃至２
Ｒ：Ｙ＝０．００１乃至２
ここにおいて、Ｍはアルカリ金属であり、Ｒは少なくとも１つのＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，５−ペンタエンジアミニウムエン（複数を含む）、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’ヘキサメチル−１，６−ヘキサエンジアミニウムエン（複数含む）、又は任意のこれらの組合せである、工程、
（ｂ）前記混合物を結晶化条件に曝して、所望の結晶性モレキュラーシーブを含む生成物を形成する工程であって、前記結晶化条件が１００℃乃至２００℃の範囲の温度及び約１乃至４００時間の間の結晶化時間を含む、工程、並びに
（ｃ）前記結晶性モレキュラーシーブを回収する工程を含む。
幾つかの態様において、本開示はここに開示された方法により製造されたＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブに関する。
幾つかの態様において、本発明は請求項７乃至３０のいずれか１項に記載の方法又は請求項１乃至６のいずれか１項に記載の結晶性モレキュラーシーブにより製造された結晶性モレキュラーシーブと炭化水素原料とを転換条件下で接触させて、生成物を形成する工程を含む、炭化水素転換方法に関する。
本発明のこれらの及び他の側面は以下の詳細な説明、図、及び添付の特許請求の範囲により明らかとなる。
図１ａは、８０時間における実施例１の合成されたままの生成物のＸＲＤを示す。
図１ｂは、９２時間における実施例１の合成されたままの生成物のＸＲＤを示す。
図２は、実施例１Ａの合成されたままの生成物のＸＲＤを示す。
図３は、実施例１ＡのＳＥＭを示す。
図４は、実施例２の合成されたままの生成物のＸＲＤを示す。
図５は、実施例２の合成されたままの生成物のＳＥＭを示す。
図６は、実施例３の合成されたままの生成物のＸＲＤを示す。
図７は、実施例３の合成されたままの生成物のＳＥＭを示す。
図８は、実施例４の合成されたままの生成物のＸＲＤを示す。
図９は、実施例４の合成されたままの生成物のＳＥＭを示す。
図１０は、実施例５の合成されたままの生成物のＸＲＤを示す。
図１１は、実施例５の合成されたままの生成物のＳＥＭを示す。
幾つかの態様において、本開示は、その合成されたままの形態において、１２．３３±０．２３オングストロームの格子面最大間隔におけるピーク１２．５７乃至約４．１７オングストロームの間のおける区別可能な一つのピーク、及び８．８乃至１１オングストロームにおける充分分離していない１つのピークを含むＸ線回折パターンを有し、１２．５７乃至約１４．１７オングストロームの間における区別可能な一つのピークが１２．３３±０．２３オングストロームの間の格子面最大間隔におけるピーク強度の９０％未満であることを特徴とする、結晶性ＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブに関する。他の態様において、本開示はこれを製造する方法及び／又はこれ使用する方法に関する。
序論
本明細書で引用する全ての特許、特許出願、試験手順、優先権書類、論文、出版物、マニュアル、及び他の文献は、これらが開示している事柄が本発明と矛盾しない範囲であり、且つ法制度が援用を認めている場合には、参照により完全に本明細書に援用される。
数値範囲を示す複数の下限値及び上限値が本明細書に開示されている場合、任意の下限値と任意の上限値から形成される数値範囲も本明細書に開示されているものである。
本明細書に用いる「フレームワークタイプ」は「ゼオライトフレームワークのアトラス（“Ａｔｌａｓ ｏｆ Ｚｅｏｌｉｔｅ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ Ｔｙｐｅｓ）」２００１年の記載に基づくものである。
本明細書に用いる周期表の族番号はＣｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｎｅｗｓ，６３（５），２７（１９８５）に基づくものである。
本明細書で用いる「テーブル状の（ｔａｂｕｌａｒ ｈａｂｉｔ）」形態の語は並行に積み重ねられた薄い層状の結晶」を有する鉱物を意味する。「プレート状の」形態の語は、薄いプレート状の結晶を意味する。
「ＭＣＭ−２２ファミリー物質」（又は「ＭＣＭ−２２ファミリーの物質」又は「ＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブ」）の語は、以下を含む：
（ｉ）「ＭＷＷフレームワークトポロジーを有する単位セル」である、共通の開始結晶構造物のブロックから生成された分子。単位セルは、参照により本明細書に援用される、「ゼオライトフレームワークのアトラス（Ａｔｌａｓ ｏｆ Ｚｅｏｌｉｔｅ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ Types）」、第５版、２００１に記載のように、結晶を説明するための３次元空間中にあるタイル状の原子の特定の配列である；
（ｉｉ）「１つの単位セル厚の１つの層」、好ましくは１つの単位セル厚を形成している、共通の２次的な構造ブロック、ＭＷＷフレームワークタイプ単位セルの２次元的タイリング、から形成されたモレキュラーシーブ；
（ｉｉｉ）共通の２次的構造ブロック、「１つの単位セル厚以上の１つ又はそれ以上の相」、１つの単位セル厚以上の相はＭＷＷフレームワークトポロジーを有する単位セルの１つの単位セル厚の少なくとも２つの層における少なくとも、タッキング、パッキング、又はビルディングから形成されたモレキュラーシーブ。そのような２次的構造ブロックのスタッキングは規則的なつくりでも不規則的なつくりでも、これらの組合せでもよい。
ＭＣＭ−２２ファミリー物質は（か焼又は合成されたままのいずれかの状態で）１２．４±０．２５、３．７５±０．０７、及び３．４２±０．０７オングストロームの格子面最大間隔を含むＸ線回折パターンを有することを特徴とする。このＭＣＭ−２２ファミリー物質は（か焼又は合成されたままのいずれかの状態で）１２．４±０．２５、６．９±０．１５、３．７５±０．０７、及び３．４２±０．０７オングストロームの格子面最大間隔を含むＸ線回折パターンを有することも特徴とする。モレキュラーシーブを特徴付けるためのこのＸ線回折データは前記触媒構造を特徴付けるために用いるＸ線回折データは、入射放射線として銅のＫ−アルファダブレット（ｄｏｕｂｌｅｔ）、並びにシンチレーションカウンターと（データ）収集システムとして関係するコンピューターとを備えた解析装置を用いた従来の方法により得ることができる。ＭＣＭ−２２ファミリーに属する物質はＭＣＭ−２２（米国特許Ｎｏ．４，９５４，３２５に記載）、ＰＳＨ−３（米国特許Ｎｏ．４，４３９，４０９に記載）、ＳＳＺ−２５（米国特許Ｎｏ．４，８２６，６６７に記載）、ＥＲＢ−１（欧州特許Ｎｏ．０２９３０３２に記載）、ＩＴＱ−１（米国特許Ｎｏ．６，０７７，４９８に記載）、ＩＴＱ−２（ＷＯ９７／１７２９０に記載）、ＩＴＱ−３０（ＷＯ２００５／１１８４７６に記載）、ＭＣＭ−３６（米国特許Ｎｏ．５，２５０，２７７に記載）、ＭＣＭ−４９（米国特許Ｎｏ．５，２３６，５７５に記載）、ＵＺＭ−８（米国特許Ｎｏ．６，７５６，０３０に記載）、及びＭＣＭ−５６（米国特許Ｎｏ．５，３６２，６９７に記載）を含む。これらの特許の全ての内容を参照により本明細書に援用する。
ＭＣＭ−２２物質はモレキュラーシーブの１０員環内部孔に繋がらない１２員環表面ポケットを有していることにおいて、ＭＣＭ−２２モレキュラーシーブは、モルデナイトのような、前述の従来の大口径ゼオライトアルキル化触媒とは区別される。
ＭＷＷトポロジーであるＩＺＡ−ＳＣのより設計されたゼオライト物質は１０員環及び１２員環の両方の２つの細孔システムが存在する多層物質である。「ゼオライトフレームワークのアトラス（Ａｔｌａｓ ｏｆ Ｚｅｏｌｉｔｅ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ Ｔｙｐｅｓ）」は、ＭＣＭ−２２、ＥＲＢ−１、ＩＴＱ−１、ＰＨＳ−３、及びＳＳＺ−２５の５つの異なる名称の物質を、同じトポロジーを有する物質として分類している。
ＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブは各種炭化水素転換に有用であることが発見されている。ＭＣＭ−２２ファミリーの例としては、ＭＣＭ−２２、ＭＣＭ−４９、ＭＣＭ−５６、ＩＴＱ−１、ＰＨＳ−３、ＳＳＺ−２５、ＵＺＭ−８、及びＥＲＢ−１がある。そのようなモレキュラーシーブは芳香族化合物のアルキル化に有用である。米国特許Ｎｏ．６，９３６，７４４は、モノアルキル化芳香族化合物、特にクメン、のアルキル化を開示する。このアルキル化は、ポリアルキル化された芳香族化合物をアルキル化可能な芳香族化合物に、少なくとも部分的に液相条件下で、トランスアルキル化触媒に存在下で、接触させて、モノアルキル化芳香族化合物を生成する工程を含む。ゼオライトトランスアルキル化触媒は少なくとも２つの結晶性モレキュラーシーブの混合物を含み、各モレキュラーシーブはゼオライトベータ、ゼオライトＹ、モルデナイト、及び１２．４±０．２５、６．９±０．１５、３．７５±０．０７、及び３．２４±０．０７オングストロームの格子面最大間隔を含むＸ線回折パターンを有する物質から選択される。
ＭＣＭ−２２ファミリー物質はアモルファス物質；非ＭＷＷフレームワークトポロジーを有する単位セル（例えば、ＭＦＩ、ＭＴＷ）の不純物、及び／又は他の不純物（例えば、重質物質及び／又は有機炭化水素）を含むことが当業者に理解されている。本明細書のＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブと共存している非ＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブの典型的な例としては、Ｋｅｎｙａｔｉｔｅ、ＥＵ−１、ＸＳＭ−５０、ＺＳＭ−１２、ＺＳＭ−４８、ＺＳＭ−５、Ｆｅｒｒｉｅｒｉｔｅ，モルデナイト、ソーダライト、及び／又はＡｎａｌｃｉｎｅである。本明細書のＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブと共存している非ＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブの他の例は、ＥＵＯ、ＭＴＷ、ＦＥＲ、ＭＯＲ、ＳＯＤ、ＡＮＡ、及び／又はＭＦＩのフレームワークタイプを有するモレキュラーシーブである。本開示のＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブは非ＭＣＭ−２２ファミリー物質を含まないことが好ましい。本明細書で用いる、「実質的に非ＭＣＭ−２２ファミリー物質」を含まない、の語は、本発明のＭＣＭ−２２ファミリー物質が、不純物と純粋なＭＣＭ−２２ファミリー物質の総重量に基づいて、（５０重量％未満の）マイナー成分を含むことを意味し、ＭＣＭ−ファミリー物質中にマイナー成分が２０重量％未満であることが好ましい。
発明の詳細な説明を通して、モレキュラーシーブ素材を説明するために従来の特徴づけを行うための技術を用いている。これらの技術は：
（ａ）Ｘ線回折（ＸＲＤ）によるモレキュラーシーブ素材の構造及び結晶化度の程度、及び／又は
（ｂ）示差電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定されるモレキュラーシーブの形態及び結晶サイズ及び／又は
（ｃ）原子吸光光度法及び／又は誘導結合マススペクトル法（ＩＣＰ−ＭＳ又はＩＣＰＭＳ）による化学組成、及び／又は
（ｄ）ＢＥＴ法による吸収能力及び表面エリア；及び／又は
（ｅ）プロービング反応（ｐｒｏｂｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｏｎ）により測定される触媒活性及び触媒安定性を含む。
Ｘ線粉末回折パターン
内部格子面間隔、ｄ’ｓは、オングストローム（Å）単位で測定され、ラインの相対強度であるＩ／Ｉｏは、バックグラウンド以上の最も強いラインの強度、Ｉｏを１００として、プロファイル適合作業（又は２次誘導アルゴリズム）を用いて提供されるものである。この強度はローレンツ（変換）及び分極効果について補正される。これらの相対強度は、ＶＳ＝非常に強い（６０乃至１００）、Ｓ＝強い（４０乃至６０）、Ｍ＝中程度（２０乃至４０）、及びＷ＝弱い（０乃至２０）の記号で示される。単一のラインとして列挙されている回折データは、結晶学的形態の違いのような特定の条件下において、複数の重なりあったラインからなることもあり、分解された又は部分的に分解されたラインとしても見られる。通常、結晶学的形態変化は、構造の変化を伴わない、単位セルパラメータのマイナーチェンジ及び／又は結晶の対称性の変化を含む。相対強における変化を含むこれらのマイナーな影響はカチオン含量、フレームワーク組成、細細孔充填の性質及び程度、及び熱及び／又は水熱履歴の違いとしても生じる。他の回折パターンにおける変化はＭＣＭ−２２と類似の物質、例えば、ＭＣＭ−４９、ＭＣＭ−５６、及びＰＨＳ−３とを含む場合、物質間の重要な違いを示すことができる。
内部格子面間隔、ｄ’ｓは、ベースラインに対する最大値から５０％の強度の値として決定される半値幅が約１．５°又はこれより大きい場合にブロードであるとされる。
本明細書で用いる「ＸＲＤで区別可能なピーク」の語は、バックグラウンドノイズの少なくとも２培のピーク最大値が明確に確認できるＸＲＤピークであると定義される。
本明細書において、ＸＲＤにおいて「区別できない」ピーク（「充分分離されていないピーク」とも言う）は、ピーク間において単一なプロファイルを示すピークを意味する（ノイズの範囲内で、連続的なポイント又は上昇（又は現状を維持している）し続けている、又は減少し続けている）。
本明細書のＸＲＤにおける、「区別できる」ピーク（分離されているピークとも言う）の語は、区別できないピーク（分離されていないピーク）ではないＸＲＤピークを意味する。
本開示の結晶性モレキュラーシーブ組成物は合成されたままの状態において、結晶性モレキュラーシーブが３つのピークを含むＸ線回折パターンを示すことを特徴とする。（１）１２．３３±０．２３オングストロームの格子面最大間隔；（２）１４．１７±１２．５７オングストローム（表２）における格子面最大間隔；（３）８．８乃至１１．１オングストロームの間の区別できない格子面最大間隔、１４．１７±１２．５７オングストロームの間の格子面最大間隔のピーク強度は１２．３３±０．２３オングストロームにおける格子面最大間隔のピーク強度の９０％未満である。
Figure 2009544569
本発明の結晶性モレキュラーシーブは合成された状態で、表３又は表４に示す格子面最大間隔を含むモレキュラーシーブのＸ線回折パターンにより特徴付けられる。
Figure 2009544569
Figure 2009544569
同様な物質（ＭＣＭ−２２、ＭＣＭ−２２−Ｐ、ＭＣＭ−３６、ＭＣＭ−４９、ＭＣＭ−５６、ＥＭＭ−１０−Ｐ、及びＥＭＭ−１０）が共存している場合、本開示の組成物は以下のように、この組成物をＭＣＭ−２２、ＭＣＭ−２２−Ｐ、ＭＣＭ−２２−Ｐ、ＭＣＭ−３６、ＭＣＭ−４９、ＭＣＭ−５６、ＥＭＭ−１０−Ｐ、及びＥＭＭ−１０から区別する３つの重要なピークを有する。
（１）１２．３３±０．２３オングストロームにおける格子面最大間隔を有するピーク：ＭＣＭ−２２、ＭＣＭ−２２−Ｐ、ＭＣＭ−３６、ＭＣＭ−４９、ＭＣＭ−５６、ＥＭＭ−１０−Ｐ、及びＥＭＭ−１０の全ての物質及び本開示の組成物；
（２）１４．１７及び１２．５７オングストロームの間の格子面最大間隔のピーク；（ａ）ＭＣＭ−２２、ＭＣＭ−３６、ＭＣＭ−４９、ＥＭＭ−１０、及びＭＣＭ−５６はこのピークを示さない；（ｂ）ＭＣＭ−２２−Ｐ、ＥＭＭ−１０−Ｐ、及び本開示の組成物はこのピークを示す、しかしながら、ＥＭＭ−１０−Ｐにおいて、このピークは１２．３３±０．２３オングストロームにおける格子面最大間隔を有するピークよりも少なくとも、９０％又はこれ以上高い；
（３）８．６６乃至１１．３の間の格子面最大間隔を有する区別できないピーク
（ａ）ＭＣＭ―５６、ＭＣＭ−３６、及びＥＭＭ−１０−Ｐは同じピークを示す
（ｂ）全ての他の物質について、ＭＣＭ−２、ＭＣＭ−２２−Ｐ、ＭＣＭ−４９、及びＥＭＭ−１０、このピークは区別可能なピークであり、ＥＭＭ−１０の場合において分離されている。
これらの違いを以下の表Ｖにまとめた。
Figure 2009544569
幾つかの態様において、本開示の結晶性モレキュラーシーブのＸ線回折パターンは更に、２８±１オングストロームの格子面最大間隔を含む。
示差電子顕微鏡（ＳＥＭ）
Ｓ．Ｈ．Ｌｅｅ，Ｃ．Ｈ．Ｓｈｉｎ，ａｎｄ Ｓ．ＢＨｏｎｇによるＣｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．６，ｐａｇｅ５４２−５４３（２００３）に記載の既知の合成されたＭＣＭ−２２結晶性物質は０．５×０．５μｍの粒子サイズ及びプレート上の形態を有していることが報告されている。
非ゲルマニウムで及び核を用いずに調製された本開示の結晶性モレキュラーシーブのＳＥＭ像を図５に示す。図５に示すようにこの結晶性モレキュラーシーブは０．１ミクロン未満の厚さの内部成長したプレー状の結晶が５乃至２０ミクロンの球状（円、楕円形）に凝集した結晶形態を有している。ゲルマニウム及び／又は種調製によりなされた本開示の結晶性モレキュラーシーブのＳＥＭイメージを図７、９、及び１１に示す。図７、９、及び１１に示された結晶性モレキュラーシーブは最大直径が２ミクロン未満であり、約１００ｎｍの厚さを有するフレーク上の結晶形態を有する。
表面面積及び吸収取り込み
モレキュラーシーブの全表面は窒素（液体窒素の温度は７７Ｋ）の吸着−脱離を用いたＢｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔｔ−Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）法により測定される。内部表面面積はＢｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔｔ−Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）測定のｔプロットを用いて計算される。外部表面面積はＢｒｕｎａｕｅｒ−Ｅｍｍｅｔｔ−Ｔｅｌｌｅｒ（ＢＥＴ）測定の全表面面積から内部表面面積を引いて計算する。
本開示の結晶性モレキュラーシーブ（か焼後）は４５０ｍ２／ｇより大きい、好ましくは４７５ｍ２／ｇより大きい、及びより好ましくは５００ｍ２／ｇより大きい、総表面面積（ＢＥＴ法で測定される外部及び内部表面積の合計）を特徴とする。
更に、本開示の結晶性モレキュラーシーブ（か焼後）は総表面面積に対する外部表面面積（ＢＥＴ法のｔ−プロットにより測定される）の比が０．１８未満であることを特徴とする。
水熱反応のための反応混合物の調製
合成モレキュラーシーブは好適な酸化物の供給源を含む水熱反応のための水性反応混合物（合成混合物又は合成ゲル）形態で調製される。有機指向剤も所望構造を有するモレキュラーシーブの製造に作用させる目的で水熱反応のための反応混合物に含まれる。そのような指向剤の使用は、Ｚｅｏｌｉｔｅｓ，Ｖｏｌ．３，Ｏｃｔｏｂｅｒ，１９８３，ｐｐ．２８２−２９１に記載のＬｏｋ等の“Ｔｈｅ Ｒｏｌｅ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｉｅｖｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ”で議論されている。
水熱反応のための反応混合物の成分が適切に相互に混合した後に、水熱反応のための反応混合物は適切な結晶化条件に曝される。本開示の幾つかの好適な態様において、そのような条件は通常決められた温度に水熱反応のための反応混合物を撹拌しながら加熱することを含む。必要に応じて、水熱反応のための反応混合物を０℃乃至１２０℃の範囲の温度で老化させることも好ましい。
本開示の結晶性モレキュラーシーブはアルカリ又はアルカリ土類金属の供給源（Ｍ）、例えば、ナトリウム又はカリウム、カチオン、３価元素の酸化物（Ｘ）、例えば、アルミニウム、４価元素の酸化物（Ｙ）、例えば、シリコン、有機指向剤（Ｒ）、（以下で詳述する）、及び水を含む水熱反応のための反応混合物から調製する。この水熱反応のための反応混合物は酸化物のモル比について、以下の表４に示すような組成を有する。
Figure 2009544569
これらの態様において、水熱反応のための反応混合物が表４に示す組成を有する場合、ＯＨ−：ＹＯ２モル比は３価元素の補正を行っておらず、約０．００１乃至約０．９５の範囲である。３価元素の補正を行う場合、その範囲は約０．００１乃至約０．３９の範囲である。
表６に示すような態様について、０．００１、０．００２、０．００５、０．０１、０．０２、０．０５、０．１、０．２、０．５、及び０．５５を下限値とするＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っていない）が有用である。（以下の）ＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っていない）は、表６に示すような態様について、０．５９、０．５５、０．５１、０．５、０．４、０．３、０．２、及び０．１のより高い上限値のＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っていない）が有用である。下限値が上限値以下である限り、このＯＨ−：ＹＯ２モル比は前述の任意の下限値及び任意の上限値の間にあればよい。ＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っていない）は、１つの態様において０．００１乃至０．５９の範囲内の量で存在し、あるいは０．０１乃至０．５の範囲内、あるいは０．１乃至０．５の範囲内、あるいは他の態様において０．１乃至０．４の範囲内で存在する。
表６に示すような態様について、０．００１、０．００２、０．００５、０．０１、０．０２、０．０５、０．１、０．２、０．３、及び０．３５の下限値のＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っている）が有用である。（以下の）ＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っていない）は、表６に示すような態様について、０．３９、０．３５、０．３１、０．５、０．３、０．２、及び０．１の上限値のＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っている）が有用である。下限値が上限値以下である限り、このＯＨ−：ＹＯ２モル比は前述の任意の下限値及び任意の上限値の間にあればよい。ＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っている）は、１つの態様において０．００１乃至０．３９の範囲内の量で存在し、あるいは０．０１乃至０．３５の範囲内、あるいは０．１乃至０．３の範囲内、あるいは他の態様において０．１乃至０．２５の範囲内で存在する。
本開示の結晶性モレキュラーシーブはアルカリ又はアルカリ土類金属の供給源（Ｍ）、例えば、ナトリウム又はカリウム、カチオン、３価元素の酸化物（Ｘ）、例えば、アルミニウム、４価元素の酸化物（Ｙ）、例えば、シリコン、有機指向剤（Ｒ）、（以下で詳述する）、及び水を含む水熱反応のための反応混合物から調製する。この水熱反応のための反応混合物は酸化物のモル比について、以下の表７に示すような組成を有する。
Figure 2009544569
これらの態様において、水熱反応のための反応混合物が表７に示す組成を有する場合、ＯＨ−：ＹＯ２モル比は３価元素の補正を行っておらず、約０．７４乃至約２の範囲である。３価元素の補正を行う場合、その範囲は約０．６４乃至約２の範囲である。
開示される全ての態様について、０．７４、０．７７、０．７８、０．８０、０．９０、１、及び１．５を下限値とするＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っていない）が有用である。開示される全ての態様について、２、１．６、１．４、１．３、１．２、１、０．９及び０．８を上限値とするＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っていない）が有用である。下限値が上限値以下である限り、このＯＨ−：ＹＯ２モル比は前述の任意の下限値及び任意の上限値の間にあればよい。ＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正をおこなていない）は、１つの態様において０．７４乃至２の範囲内の量で存在し、あるいは０．８乃至２の範囲内、あるいは０．８乃至１の範囲内、あるいは他の態様において０．８乃至１．１の範囲内で存在する。
開示する全ての態様について、０．６４、０．６５、０．６６、０．７、０．７５、０．８０、０．９０、１及び１．５の下限値のＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っている）が有用である。開示の全ての態様について、２、１．６、１．４、１．３、１．２、１、０．９、及び０．８の上限値のＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っている）が有用である。下限値が上限値以下である限り、このＯＨ−：ＹＯ２モル比は前述の任意の下限値及び任意の上限値の間にあればよい。ＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っている）は、１つの態様において０．７４乃至２の範囲内の量で存在し、あるいは０．８乃至２の範囲内、あるいは０．８乃至１の範囲内、あるいは他の態様において０．８乃至１．１の範囲内で存在する。
本開示の結晶性モレキュラーシーブは、代替的に、アルカリ又はアルカリ土類金属の供給源（Ｍ）、例えば、ナトリウム又はカリウム、カチオン、３価元素の酸化物（Ｘ）、例えば、アルミニウム、４価元素の酸化物（Ｙ）、例えば、シリコン、有機指向剤（Ｒ）、（以下で詳述する）、及び水を含む水熱反応のための反応混合物から調製する。この水熱反応のための反応混合物は酸化物のモル比について、以下の表８に示すような組成を有する。
Figure 2009544569
これらの態様において水熱反応のための反応混合物は表８に示すような組成を有する場合、Ｈ２Ｏ：ＹＯ２モル比は約５乃至約３５の範囲であり、又は約５乃至３０の範囲である。これらの態様において、表８に示すような、５、１０、１２、１５、２０、２２、２５、及び３０を下限値とする、Ｈ２Ｏ：ＹＯ２モル比が有用である。これらの態様において、表８に示すような、１０、１５、２０、２５、３０、及び３５のＨ２Ｏ：ＹＯ２の上限値が有用である。下限値が上限値より低い限り、Ｈ２Ｏ：ＹＯ２モル比は前述の任意の下限値及び任意の上限値の間にあればよい。Ｈ２Ｏ：ＹＯ２モル比は１つの態様において５乃至３５の範囲の量で存在してよく、あるいは、５乃至３０の範囲の量、あるいは１０乃至３５の範囲の量、あるいは１０乃至３０の範囲の量、あるいは１５乃至３５の範囲の量、あるいは他の態様において、１５乃至３０の範囲の量で存在する。
本開示の結晶性モレキュラーシーブはアルカリ又はアルカリ土類金属の供給源（Ｍ）、例えば、ナトリウム又はカリウム、カチオン、３価元素の酸化物（Ｘ）、例えば、アルミニウム、４価元素の酸化物（Ｙ）、例えば、シリコン、有機指向剤（Ｒ）、（以下で詳述する）、及び水を含む水熱反応のための反応混合物から調製する。この水熱反応のための反応混合物は酸化物のモル比について、以下の表９に示すような組成を有する。
Figure 2009544569
これらの態様において、水熱反応のための反応混合物は、水熱反応のための反応混合物中の３価元素酸化物（例えば、シリカ）の総重量に基づいて、１ｗｐｐｍ乃至約２５％、好ましくは約１乃至約５重量％、の結晶核が存在するときに、結晶性モレキュラーシーブの合成が促進される。表９に示す態様において、水熱反応のための反応混合物の３価元素酸化物の総重量の重量％に基づいて、０．００１、０．００２、０．００５、０．０１、０．０２、０．０５、０．１、０．２、０．５、１、２、５、１０、及び１５重量％を下限値とする結晶核が有用である。表９に示す態様において、水熱反応のための反応混合物の３価元素酸化物の総重量の重量％に基づいて、１、２、５、１０、１５、２０、及び２５重量％を上限値とする結晶核が有用である。下限値が上限値以下である限り、結晶核の重量％は前述の任意の下限値と任意の上限値を組み合わせた範囲内の量で存在することができる。水熱反応のための反応混合物の３価元素の酸化物の重量に基づいて、結晶核は、１つの態様において、０．０１乃至２５、あるいは０．０１乃至２０、あるいは０．１乃至１０、あるいは０．５乃至１０、あるいは０．５乃至５、あるいは他の態様において、０．１乃至５の範囲内の量で存在する。
幾つかの態様において、ＹはＧｅ及びＧｅ以外の（前述の）Ｙと同じＹである非ゲルマニウム４価元素を含む。Ｇｅの供給源は酸化ゲルマニウム、硝酸ゲルマニウム、及び他のゲルマニウム塩を含む。この水熱反応のための反応混合物は酸化物のモル比において、以下の表１０に示す範囲内の組成を有する。
Figure 2009544569
これらの態様において、水熱反応のための反応混合物が表１０に示すような組成を有する場合、（ＧｅＯ２＋ＹＯ２）／Ｘ２Ｏ３）の範囲は約１０乃至無限大、又は約１５乃至６００である。表１０に示す態様について、１０、１２、１５、２０、２２、２５、及び３０を下限値とする（ＧｅＯ２＋ＹＯ２）／Ｘ２Ｏ３）モル比が有用である。表１０に示す態様について、無限大、５０００、１０００、６００、５００、及び４００を（ＧｅＯ２＋ＹＯ２）／Ｘ２Ｏ３）モル比の上限値とするのが有用である。（ＧｅＯ２＋ＹＯ２）／Ｘ２Ｏ３）モル比は下限値が上限値以下である限り、結晶核の重量％は前述の任意の下限値と任意の上限値を組み合わせた範囲内の量で存在することができる。（ＧｅＯ２＋ＹＯ２）／Ｘ２Ｏ３）モル比は１つの態様において１０乃至無限大、あるいは１５乃至６００、あるいは１０乃至５００、あるいは１０乃至６００、あるいは１５乃至５００、及び他の態様において１５乃至３００の範囲の量で存在する。
最終生成物中に必要とされる各種元素の供給源は市場で入手できるもの、文献に記載のもでよく、合成混合物の調製法により得られるものでよい。
Ｙは、シリコン及び／又はゲルマニウム等の周期表の４乃至１４族から選択される４価元素であり、シリコンが好ましい。本開示の幾つかの態様において、ＹＯ２の供給源は、固形ＹＯ２であり、本開示の結晶性生成物を得るためには、固形分約３０重量％のＹＯ２が好ましい。ＹＯ２がシリカの場合、例えば、Ｄｅｇｕｓｓａが供給するＡｅｒｏｓｉｌ又はＵｌｔｒａｓｉｌの商標のシリカ（約９０重量％のシリカを含む、沈殿スプレードライ製法のシリカ）、Ｇｒａｃｅ Ｄａｖｉｓｏｎが供給するＬｕｄｏｘ又はＨｉｓｉｌの商標の水性コロイド懸濁液状のシリカ（約８５重量％のシリカ、約６重量％のＨ２Ｏ、及び約４５重量％のＨ２Ｏ結合水和物を含み、約０．０２ミクロンの粒子サイズである）等の、約３０重量％の固形シリカを含むシリカ供給源を使用して、前述の反応混合物から結晶を形成することが好ましい。それゆえ、シリカ等のＹＯ２の供給源は約３０重量％の固形ＹＯ２、例えば、シリカを含み、より好ましくは約４０重量％の固形ＹＯ２、例えば、シリカを含む。シリコンの供給源はシリケート、例えば、アルカリ金属シリケート、又はテトラアルキルオルトシリケートでよい。
本開示の追加的な態様において、ＹＯ２の供給源は４価元素（Ｙ）の酸を含む。ＹＯ２がシリカの場合、シリカの供給源はケイ酸でよい。
Ｘはアルミニウム及び／又はホウ素、及び／又は鉄及び／又はガリウム等の周期表第３族乃至第１３族から選択される３価元素であり、アルミニウムが好ましい。Ｘ２Ｏ３（例えば、アルミニウム）の供給源は好ましくは硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、又は水酸化アルミナである、他のアルミニウム供給源の例としては、他の水溶性アルミニウム塩、アルミン酸ナトリウム、又はアルミニウムプロポキシド等のアルコキシド、又はチップ形状の金属アルミニウムがある。
アルカリ又はアルカリ土類金属元素はリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、又はマグネシウムであることが有利である。アルカリ又はアルカリ土類金属元素の供給源は酸化金属、塩化金属、フッ化金属、硫化金属、硝化金属、又はアルミン酸金属であることが有利である。ナトリウムの供給源は水酸化ナトリウム、又アルミン酸ナトリウムであることが有利である。アルカリ金属はアンモニウムイオン又はその誘導体（例えば、アルキルアンモニウムイオン）に置き換えてもよい。
本開示で用いられるように、ＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源で補正していない）は水熱反応のための反応混合物中の酸の補正をおこなっていない。これは水熱反応のための反応混合物に添加される水酸化物の総量を水熱反応のための反応混合物中に添加されるＹ元素の総モル数で割って計算することができる。水酸化物（ＯＨ−）の供給源はアルカリ金属酸化物（例えば、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、Ｆｒ２Ｏ、又はこれらの任意の組合せ）；アルカリ金属水酸化物（例えば、ＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＲｂＯＨ、ＣｓＯＨ、ＦｒＯＨ、又はこれらの任意の組合せ）、水酸化アンモニウム；アルカリ金属酸化物（例えば、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＲａＯ、又はこれらの任意の組合せ）；アルカリ金属水酸化物（例えば、Ｂｅ（ＯＨ）２、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ｃａ（ＯＨ）２、Ｓｒ（ＯＨ）２、Ｂａ（ＯＨ）２、Ｒａ（ＯＨ）２、又はこれらの任意の組合せ）；第３族乃至第１７族から選択される任意元素の酸化物又は水酸化物、あるいはこれらの組合せ；並びに有機水酸化物（例えば、水酸化アミン、合成に用いる有機テンプレート（Ｒ）の水酸化物）であることが有利である。
本開示で用いるＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源に補正をおこなっている）は水熱反応のための反応混合物中の酸の補正を含む。補正後のＯＨ−のモル数は（３価元素の供給源が酸化物、水酸化物、又は金属以外の塩の形態で供給される場合）水熱反応のための反応混合物に添加される総モル数から３価元素のモル数を３倍したものを引いて計算する。それゆえ、ＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源に補正をおこなっている）は水熱反応のための反応混合物に添加されるＹの総モル数で割った補正後の水酸化物の総モル数に基づいて計算される。
指向剤Ｒは少なくとも１つのＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，５−ヘキサンジアミニウム（Ｍｅ６−ダイクオット−６）塩、又はＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル１，５−ペンタエンジアミニウム（Ｍｅ６−ダイクオット−５）塩を含む。Ｍｅ６−ダイクオット−５塩の例としては、水酸化物、塩化物、臭化物、フッ化物、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、又はこれらの任意の混合物を含む。Ｍｅ６−ダイクオット−６の例としては、水酸化物、塩化物、臭化物、フッ化物、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、又はこれらの任意の混合物を含む。
幾つかの態様において、指向剤Ｒは少なくとも１つのＭｅ６−ダイクオット−５ニ臭化物、Ｍｅ６−ダイクオット−５ニ塩化物、Ｍｅ６−ダイクオット−５ニフッ化物、Ｍｅ６−ダイクオット−５ニヨウ化物、Ｍｅ６−ダイクオット−５ニ水酸化物、Ｍｅ６−ダイクオット−５硫酸塩、Ｍｅ６−ダイクオット−５ニ硝酸塩、Ｍｅ６−ダイクオット−５水酸化臭化物塩、Ｍｅ６−ダイクオット−５水酸化塩化物、Ｍｅ６−ダイクオット−５水酸化フッ化物、Ｍｅ６−ダイクオット−５水酸化ヨウ化物、Ｍｅ６−ダイクオット−５水酸化硝酸塩、Ｍｅ６−ダイクオット−５フッ化臭化物塩、Ｍｅ６−ダイクオット−５フッ化塩化物、Ｍｅ６−ダイクオット−５フッ化ヨウ化物、Ｍｅ６−ダイクオット−５フッ化硝化物、Ｍｅ６−ダイクオット−５塩化臭化物、Ｍｅ６−ダイクオット−５塩化ヨウ化物、Ｍｅ６−ダイクオット−５塩化硝化物、Ｍｅ６−ダイクオット−５ヨウ化臭化物、Ｍｅ６−ダイクオット−５臭化硝化物、Ｍｅ６−ダイクオット−６ニ臭化物、Ｍｅ６−ダイクオット−６ニ塩化物、Ｍｅ６−ダイクオット−６ニフッ化物、Ｍｅ６−ダイクオット−６ニヨウ化物、Ｍｅ６−ダイクオット−６ニ水酸化物、Ｍｅ６−ダイクオット−６硫酸塩、Ｍｅ６−ダイクオット−６ニ硝酸塩、Ｍｅ６−ダイクオット−６水酸化臭化物塩、Ｍｅ６−ダイクオット−６水酸化塩化物、Ｍｅ６−ダイクオット−６水酸化フッ化物、Ｍｅ６−ダイクオット−６水酸化ヨウ化物、Ｍｅ６−ダイクオット−６水酸化硝酸塩、Ｍｅ６−ダイクオット−６フッ化臭化物塩、Ｍｅ６−ダイクオット−６フッ化塩化物、Ｍｅ６−ダイクオット−６フッ化ヨウ化物、Ｍｅ６−ダイクオット−６フッ化硝化物、Ｍｅ６−ダイクオット−６塩化臭化物、Ｍｅ６−ダイクオット−６塩化ヨウ化物、Ｍｅ６−ダイクオット−６塩化硝化物、Ｍｅ６−ダイクオット−６ヨウ化臭化物、Ｍｅ６−ダイクオット−６臭化硝化物、及びこれらの混合物を含む。
結晶性モレキュラーシーブの合成の経費と合成物の品質に影響を与える因子は、（Ｒ：ＹＯ２モル比で表す）指向剤の量である。指向剤は多くの結晶性モレキュラーシーブの水熱反応のための反応混合物中で最も高価な試薬である。水熱反応のための反応混合物中の指向剤の量（低いＲ：ＹＯ２モル比）が低いほど、安価な最終生成物を製造することができる。
表６、７、８、及び１０の記載の態様について、水熱反応のための反応混合物は任意で結晶核を含んでいてもよい。モレキュラーシーブの合成において結晶核が存在することは、粒子サイズの制御、有機テンプレートの省略、合成の促進、及び所望のフレームワークタイプの生成物の製造を改善することにおいて、しばしば有効な影響を与える。通常、結晶核は、同様の合成に用いられているものから提供される。一般的に、任意の形態の結晶性物質が新たな相の合成の促進に有用である。
本開示の幾つかの態様において、表６、７、８、９、及び任意で１０の記載の態様について、Ｍ：ＹＯ２モル比の範囲は約０．００１乃至約２．０である。全ての開示のプロセスについて、０．００１、０．００２、０．００５、０．０１、０．２、０．５、０．５５、０．７６、及び１のＭ：ＹＯ２モル比の下限値が有用である。全ての開示のプロセスについて、２、１．５、１．１、１、０．９、０．８、０．５９、０．４、０．３、０．２、及び０．１のＭ：ＹＯ２モル比の上限値が有用である。このＭ：ＹＯ２モル比は前述の任意の下限値が任意の上限値以下である限り、これらの上下限値の間にあればよい。このＭ：ＹＯ２モル比は、１つの態様において、０．００１乃至０．５９、あるいは０．０１乃至０．５、あるいは０．７４乃至２、あるいは０．８乃至１、あるいは０．００１乃至２、あるいは他の態様において０．０１乃至１の範囲の量で存在する。
本開示の幾つかの態様において、表６、７、８、及び１０の記載の態様について、Ｈ２Ｏ：ＹＯ２モル比の範囲は約１乃至約１０，０００である。全ての開示のプロセスについて、１、２、５、１０、１２、１５、２０、２２、２５、３０、５０、１００、２００、５００、１０００、２０００、及び５０００がＨ２Ｏ：ＹＯ２モル比の下限値として有用である。全ての開示のプロセスについて、２、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、５０、１００、２００、５００、１０００、２０００、５０００、及び１００００がＨ２Ｏ：ＹＯ２モル比の上限値として有用である。このＨ２Ｏ：ＹＯ２モル比は前述の任意の下限値が任意の上限値以下である限り、これらの上下限値の間にあればよい。このＨ２Ｏ：ＹＯ２モル比は、１つの態様において、１乃至３５、あるいは５乃至３５、あるいは１乃至１００００、あるいは１乃至５０００、あるいは他の態様において１０乃至１００の範囲の量で存在する。
本開示の幾つかの態様において、表８、９、及び１０の開示の態様について、ＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っている又は行っていない）は、約０．００１乃至約２．０である。開示の全てのプロセスについて、０．００１、０．００２、０．００５、０．０１、０．０２、０．０５、０．２、０．５、０．５５、０．７４及び１のＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っている又は行っていない）が下限値として有用である。開示の全てのプロセスについて、２、１．５、１．２、１．１、１、０．９、０．８、０．４、０．３、０．２、及び０．１のＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っている又は行っていない）が上限値として有用である。ＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っている又は行っていない）は、下限値が上限値以下である限り、前述の任意の下限値及び任意の上限値の間にあればよい。ＯＨ−：ＹＯ２モル比（３価元素の供給源の補正を行っている又は行っていない）は、１つの態様において、０．００１乃至０．５９、あるいは０．０１又は０．５、あるいは０．７４乃至２、あるいは０．８乃至１、あるいは０．００１乃至２、あるいは他の態様において０．０１乃至１の範囲の量で存在する。
本開示の幾つかの態様において、Ｒ：ＹＯ２モル比は約０．００１乃至約２．０である。開示の全てのプロセスについて、０．００１、０．００２、０．００５、０．０１、０．０２、０．０５、０．１、０．２、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、及び１のＲ：ＹＯ２モル比の下限値が有用である。開示の全てのプロセスについて、０．１、０．２、０．５、０．６、０．７、０８、０．９、１及び２がＲ：ＹＯ２モル比の上限値として有用である。Ｒ：ＹＯ２モル比は、下限値が上限値以下である限り、前述の任意の下限値及び任意の上限値の間にあればよい。このＲ：ＹＯ２モル比は、１つの態様において、０．００１乃至２、あるいは０．０１乃至１、あるいは０．１乃至２、あるいは０．１乃至１、あるいは０．１乃至０．５、あるいは他の態様において０．０１乃至０．３５の範囲の量で存在する。
本開示の幾つかの態様において、ＹＯ２／Ｘ２Ｏ３モル比は、本開示の全てのプロセスについて、１０乃至無限大、又は１５乃至６００の範囲である。開示の全てのプロセスについて、１０、１２、１５、２０、２２、２５、及び３０のＹＯ２／Ｘ２Ｏ３モル比が下限値として有用である。開示の全てのプロセスについて、５０００、１０００、６００、５００、４００、３００、２００、１００、９０、８０、７０、６０、５０、５５、４０、及び３０がＹＯ２／Ｘ２Ｏ３モル比の上限値として有用である。ＹＯ２／Ｘ２Ｏ３モル比は、下限値が上限値以下である限り、前述の任意の下限値及び任意の上限値の間にあればよい。ＹＯ２／Ｘ２Ｏ３モル比は、１つの態様において、０．００１乃至２、あるいは０．０１乃至１、あるいは０．１乃至２、あるいは１０乃至無限大、あるいは１５乃至６００、あるいは１０乃至５０００、あるいは１０乃至６００、あるいは１５乃至５００、あるいは他の態様において１５乃至５５の範囲の量で存在する。
本開示の幾つかの態様において、表６、７、８、及び１０に記載の態様について、モレキュラーシーブの合成は、水熱反応のための反応混合物の４価元素酸化物（例えば、シリカ）の総重量に基づいて０乃至約２５重量％、好ましくは約１乃至５重量％の結晶核の存在により促進される。開示された全てのプロセスについて、水熱反応のための反応混合物中の４価元素の酸化物の総重量に基づき、０．００１、０．００２、０．００５、０．０１、０．０２、０．０５、０．１、０．２、０．５、１、２、５、１０、及び１５重量％が結晶核の下限値として有用である。開示された全てのプロセスについて、水熱反応のための反応混合物中の４価元素の酸化物の総重量に基づき、１、２、５、１０、１５、２０、及び２５重量％が結晶核の上限値として有用である。結晶核は、下限値が上限値以下である限り、前述の任意の下限値及び任意の上限値の間にあればよい。結晶核は、水熱反応のための反応混合物の４価元素酸化物の重量に基づき、１つの態様において、０．００１乃至２５重量％、あるいは０．０１乃至２０重量％、あるいは０．１乃至１０重量％、あるいは０．５乃至１０重量％、あるいは他の態様において０．１乃至５重量％の範囲で存在する。
水熱反応のための反応混合物の結晶化が完了した後、水熱反応のための反応混合物中から、特にそれらの溶液中から、結晶性の生成物を回収する。そのような回収は結晶のろ過工程、及びこれらの結晶を水で洗浄する工程を含む。しかしながら、結晶から水熱反応のための反応混合物中の望ましくない残査を除去するために、可能であれば酸素の存在下で、結晶を高温（例えば、５００℃）でか焼することが必要な場合もある。そのようなか焼処理は、結晶から水を取り除くだけでなく、有機指向剤の残査を分解及び／又は酸化して、結晶の中のイオン交換部位となりうる細孔を形成することに役立つ。
水熱反応のための反応混合物は１つ以上の供給源から提供することが可能である。この水熱反応のための反応混合物はバッチ毎に又は連続的に調製することができる。本開示の結晶性モレキュラーシーブの結晶サイズ及び結晶化時間は水熱反応のための反応混合物の性質及び結晶化条件に伴い変化する。
上で議論したようなモル範囲内の組成を有する合成混合物は、撹拌、添加、反応又はそのような混合物を提供する任意の手段を用いて得た生成物であり、この生成物が前述のようなモル範囲の組成を有することを意味する。そのような混合物を提供するための、撹拌、添加、反応又は任意の手段の生成物は、合成混合物を調製するときに、別個の成分を含んでいてもいなくてもよい。そのような混合物を提供するための、撹拌、添加、反応、又は任意の手段の生成物は、そのような混合物を提供するために、この合成混合物を撹拌、添加、反応、又は任意の手段で調製するときに、個別の成分の反応生成物を含んでいてもよい。
結晶化条件
幾つかの態様において、水熱反応のための反応混合物のための反応混合物がＧｅも結晶核のいずれも含まない場合、本開示の結晶性モレキュラーシーブの結晶化は温度、結晶化時間、及び少なくとも１分当たり１５０回転（１５０ＲＰＭ）数、好ましくは少なくとも２００ＲＰＭ、より好ましくは少なくとも２５０ＲＰＭの撹拌を含む結晶化条件の下で行われる。Ｇｅ及び核のいずれも含まない水熱反応のための反応混合物の幾つかの側面において、結晶化は例えば、撹拌又は反応管を水平軸に回転させること（タンブリング）のような任意のタイプの撹拌で行うことができる。撹拌しながら結晶化を行う場合、撹拌速度は１５０乃至約１００００ＲＰＭ、好ましくは２００乃至約５０００ＲＰｍである。Ｇｅ及び核のいずれも含まない水熱反応のための反応混合物の他の側面において、結晶化条件における撹拌速度の下限値として１１０、１２０、１５０、２００、２５０、３００、５００、１０００、５００、及び４００が有用であり、１００００、５０００、１０００、５００、及び４００が上限値として有用である。結晶化条件の撹拌速度は、Ｇｅ及び核のいずれも含まない水熱反応のための反応混合物について、前述の下限値が上限値の以下である限り、任意の下限値と任意の上限値の間の範囲内であってよい。結晶化条件の撹拌速度は、１つの態様において、１５０乃至１００００、あるいは２００乃至５０００、あるいは２００乃至１０００、あるいは２４０乃至５００、あるいは２５０乃至１０００、あるいは他の態様において１５０乃至５００である。
幾つかの態様において、水熱反応のための反応混合物がＧｅ又は核を含む場合、本開示の結晶性モレキュラーシーブの結晶化は、温度、結晶化時間、及び任意で撹拌を含む結晶条件下で行うことができる。Ｇｅ又は核を含む水熱反応のための反応混合物の幾つかの側面において、結晶化は例えば、オートクレーブのような標の反応管において、静置又は撹拌をしながら行う。任意で、水熱反応は、撹拌又は反応管を水平軸に回転させること（タンブリング）のような任意のタイプの撹拌をしながら行うことができる。Ｇｅ又は核を含む水熱反応のための反応混合物を撹拌しながら結晶化を行う場合、撹拌の速度は１乃至１０００ＲＰＭ、好ましくは１０乃至約４００ＲＰＭの範囲である。幾つかの態様において、結晶化条件は、本開示の全てのプロセスにおいて、１、１１０、２０、５０、１００、２００、及び５００が撹拌速度の下限値として有用であり、１００、２００、５００、及び１０００が撹拌速度の上限値として有用である。結晶化条件の撹拌速度は、Ｇｅ又は核を含む水熱反応のための反応混合物について、前述の下限値が上限値の以下である限り、任意の下限値と任意の上限値の間の範囲内であってよい。結晶化温度の撹拌速度は、１つの態様において、１乃至５００、あるいは１０乃至２００、あるいは５０乃至５００、あるいは２０乃至５００、あるいは５０乃至１０００、あるいは他の態様において１０乃至５００である。
幾つかの態様において、結晶化条件は約１００℃乃至約２５０℃の温度でこの温度において十分に結晶化をする時間（例えば、約１時間乃至約４００時間）を含む。好ましくは、この結晶化条件は、約１４０℃乃至１８０℃の範囲の温度でこの温度で十分結晶化を行うことができる時間（例えば、１乃至２００時間）を含む。
本開示の幾つかの態様において、開示された全ての方法について、結晶化温度は、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、及び２００の以下が下限値として有用であり、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２２０、２３０、２４０、及び２５０が結晶化温度の上限値として有効である。結晶化条件の撹拌速度は、前述の下限値が上限値の以下である限り、任意の下限値と任意の上限値の間の範囲内であってよい。結晶化条件の温度は、１つの態様において１００乃至２５０、あるいは１００乃至２００、あるいは１４０乃至２００、あるいは１４０乃至１９０、あるいは１４０乃至１８０、あるいは他の態様において１５０乃至１８０の範囲である。
以後、結晶を液体から分離して回収する。この手順は、より高い温度で行う水熱反応の前に、室温（〜２５℃）、好ましくは緩やかに加熱した温度（１２０℃未満）、のいずれかの温度で老化させる期間を含む。後者は温度を徐々に又は段階的に上昇させる期間を含む。
合成からのモレキュラーシーブ生成物は更にろ過され、水で洗浄され、及び／又は乾燥される、結晶化により形成された結晶性モレキュラーシーブを回収し、更なる処理、アンモニウム塩（例えば、水酸化アンモニウム、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硫化アンモニウム、リン酸アンモニウム、硼酸アンモニウム、又は任意のこれらの組合せ）を用いたイオン交換、２００℃以上、好ましくは少なくとも３００℃、より好ましくは少なくとも４００℃、最も好ましくは少なくとも５００℃の温度において、酸化条件（例えば、空気、０ｋＰａ−ａ以上の酸素分圧を有する気体）下でのか焼のような処理を行う。
触媒及び吸着
モレキュラーシーブの生成、修飾、及び特徴づけの点について、モレキュラーシーブ及び／又はゼオライトの概要は、“Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｉｅｖｅｓ−Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ”；（Ｒ．Ｓｚｏｓｔａｋ，Ｂｌａｃｋｉｅ Ａｃａｄｅｍｉｃ＆Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ，Ｌｏｎｄｏｎ，１９９８，Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ）に記載されている。モレキュラーシーブに加えて、アモルファス物質、主にシリカ、アルミニウムシリケート、及び酸化アルミニウムが吸着体及び触媒担体として用いられている。スプレードライ、小球化、ペレット化、及び押出成形のような多くの長く知られている方法を用いて、例えば、触媒、吸着体、イオン交換に用いるための、微孔質物質及び他のタイプの細孔物質の、球状小球、押出物、ペレット、及びタブレット形成におけるマクロ構造を形成する。これらの技術の概要は“Ｃａｔａｌｙｓｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，”Ａ．Ｂ．Ｓｔｉｌｅｓ ａｎｄ Ｔ．Ａ．Ｋｏｃｈ，Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， １９９５に記載されている。
合成されたままの物質が本来有している金属カチオンは、本分野において既知の方法により、少なくとも部分的にイオン交換により他のカチオンに、置き換えられる。好適な置き換えるカチオンは金属イオン、水素イオン、水素前駆体、例えば、アンモニウム、イオン、及びこれらの混合物を含む。好ましくは、好適なカチオンは特定の炭化水素転換反応のために触媒活性を調節するものである。これらは、水素、貴金属物質、及び周期表の第１族乃至第１７族金属、好ましくは第２乃至第１２族金属を含む。
本開示の結晶性モレキュラーシーブ、好ましくはＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブは、有機化合物転換工程において吸着体又は触媒として用いる場合、通常、少なくとも部分的に脱水される。このことは、３０分乃至３８時間の間、空気、又は窒素雰囲気下の大気圧、準大気圧、又は超大気圧中で、２００℃乃至５９５℃の範囲の温度で加熱することにより行う。脱水の程度は、（水蒸気分圧が０．００１ｋＰａ未満である）乾燥窒素流れ下で、５９５℃で４８時間におけるモレキュラーシーブサンプルの総重量損失のパーセンテージにより測定される。脱水はシリカを真空条件下において、室温（~２５℃）で行うこともできるが、充分脱水を行うためにはより長い時間を必要とする。
特に、その金属、水素、及びアンモニウム形態における、本発明の結晶性モレキュラーシーブは、熱処理により他の形態に転換することが有利である。この熱処理は、少なくとも１及び通常１０００時間を越えない、時間、少なくとも３７０℃の温度でこのような形態のものを加熱することにより、他の形態に転換することが有利である。この熱処理に準大気圧を用いることができるが、使用勝手の点において、大気圧が好ましい。この熱処理は約９２５℃までの温度で行うことができる。この熱処理生成物は特定の炭化水素転換反応の触媒に有用である。そのような反応の非限定的な例としては、米国特許第Ｎｏｓ４，９５４，３２５；４，９７３，７８４；４，９９２，６１１；４，９５６，５１４；４，９６２，２５０；４，９８２，０３３；４，９６２，２５７；４，９６２，２５６；４，９９２，６０６；４，９５４，６６３；４，９９２，６１５；４，９８３，２７６；４，９８２，０４０；４，９６２，２３９；４，９６８，４０２；５，０００，８３９；５，００１，２９６；４，９８６，８９４；５，００１，２９５；５，００１，２８３；５，０１２，０３３；５，０１９，６７０；５，０１９，６６５；５，０１９，６６４；及び５，０１３，４２２に記載されているものを含む。それぞれに記載の触媒反応の説明を参照により本明細書に援用する。
本開示の結晶性モレキュラーシーブは幅広い粒子サイズに成形することができる。一般的に、この粒子は、粉末、顆粒、又は押出し成形等の成形製品の形態である。押出し成形等により触媒を成形する場合、触媒は乾燥又は部分的な乾燥の前に押出し成形することができ、その後、押出し成形することもできる。
本開示の結晶性モレキュラーシーブは、気相又は液体相において異なる吸着特性を有する混合物中の成分から少なくとも１つの成分を分離するような場合の吸着体として用いられる。それゆえ、少なくとも１つの成分を混合物と本開示の結晶性モレキュラーシーブに接触させ、本開示の結晶性モレキュラーシーブに対して異なる吸着性質を有する成分の混合物から、１つの成分を選択的に吸着して、部分的に又は実質的にほとんど全て、分離することができる。
本開示の結晶性モレキュラーシーブは、分離工程及び炭化水素転換工程を含む幅広い範囲の工程における触媒として有用である。本開示のモレキュラーシーブのみを用いて又は他の触媒を含む１つ以上の他の触媒活性を有する基質と本開示の結晶性モレキュラーシーブとを組み合わせて、効果的に促進される炭化水素転換工程の特定の例としては以下のものを含む：
（ｉ）長鎖オレフィン、例えば、Ｃ１４オレフィンを用いて芳香族炭化水素、例えば、ベンゼンを、アルキル化して、長鎖アルキル芳香族を提供する工程。反応条件は、約３４０℃乃至約５００℃の温度、約１０１乃至約２０２００ｋＰａ−ａ（絶対圧力）の圧力、約２ｈｒ−１乃至約２０００ｈｒ−１の重量空間速度、及び約１／１乃至約２０／１の芳香族炭化水素／オレフィンモル比の反応条件を別個に、又は組み合わせて用いる。この長鎖アルキル芳香族は後にスルホン化して合成洗剤を提供することができる；
（ｉｉ）芳香族炭化水素を気相オレフィンでアルキル化して短鎖アルキル芳香族化合物を提供する工程、例えば、プロピレンでベンゼンをアルキル化してクメンを生成する工程。この工程は、約１０℃乃至約２５０℃の温度、約１０１乃至約３０３０ｋＰａ−ａの圧力、及び５ｈｒ−１乃至約５０ｈｒ−１の重量空間速度（ＷＨＳＶ）の反応条件を別個に、又は組み合わせた条件下で行う。
（ｉｉｉ）大部分がベンゼンとトルエンからなる改質ガソリン（ｒｅｆｏｒｍａｔｅ）をＣ５オレフィンを含む燃料ガスを用いてアルキル化し、特に、モノ−及びジ−アルキレートを提供する工程。この工程は、約３１５℃乃至約４５５℃の温度、約３０００乃至約６０００ｋＰａ−ａの圧力、約０．４ｈｒ−１乃至約０．８ｈｒ−１のオレフィンのＷＨＳＶ、約１ｈｒ−１乃至約２ｈｒ−１の改質ガソリンのＷＨＳＶ、及び容量比で約１．５乃至２．５の燃料ガス流れの反応条件を別個に又は組み合わせた条件下で行われる。
（ｉＶ）ベンゼン、トルエン、キシレン、及びナフタレン等の芳香族炭化水素を長鎖オレフィン、例えば、Ｃ１４オレフィンでアルキル化して、アルキル化芳香族潤滑油ベースストックを提供する工程。この工程は、約１６０℃乃至約２６０℃の温度、及び約２６００乃至３５００ｋＰａ−ａの圧力を別個に、又は組み合わせた反応条件で行われる。
（ｖ）フェノールをオレフィン、又はこれに等しいアルコールでアルキル化して、長鎖アルキルフェノールを提供する工程。この工程は、約２００℃乃至約２５０℃の温度、約１５００乃至２３００ｋＰａ−ａの圧力、約２ｈｒ−１乃至約１０ｈｒ−１の合計ＷＨＳＶの反応条件を別個に、又は組み合わせた反応条件下において行われる。
（ｖｉ）形質パラフィンをオレフィン及び芳香族化合物に転換する工程。この工程は約４２５℃乃至約７６０℃の温度、及び約１７０乃至約１５０００ｋＰａ−ａの圧力を別個に又は組み合わせて用いる反応条件下で行われる。
（ｖｉｉ）形質オレフィンをガソリンに転換する工程。この工程は、約１７５℃乃至約３７５℃の温度、及び約８００乃至約１５０００ｋＰａ−ａの圧力を別個に、又は組み合わせて用いる反応条件下で行われる。
（ｖｉｉｉ）初留点が約２６０℃の改良炭化水素流れを改良された蒸留物及びガソリンの沸点範囲を有する生成物に２段階で水素化分解する工程。第一の工程において本開示のＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブを第８族乃至第１０族金属と組み合わせたものを触媒としてもちいる。第二工程において、ゼオライトベータを第８族乃至第１０族金属と組み合わせたものを触媒として用いる。この工程は、約３４０℃乃至約４５５℃の温度、約３０００乃至約１８０００ｋＰａ−ａの圧力、リットル比で約１７６乃至約１７６０の炭化水素循環、及び約０．１乃至１０ｈｒ−１の液体空間速度（ＬＨＳＶ）を別個に又は組み合わせた反応条件下で行う。
（ｉｘ）本開示のＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブと水素化成分とを触媒として、又はこの触媒とゼオライトベータとの混合物を用いた、水素化分解／脱ロウの組合せ工程。この工程は、約３５０℃乃至約４００℃の温度、約１００００乃至約１１０００ｋＰａ−ａの圧力、約０．４乃至約０．６のＬＨＳＶ、及び約５２８乃至８８０リットル／リットルの水素循環を別個に又は組み合わせた反応条件下で行われる。
（ｘ）アルコールとオレフィンを反応させてエーテルの混合物を提供する工程、例えば、メタノールをイソブテン及び／又はイソペンテンと反応させてメチル−ｔ−ブチルエーテル及び／又はｔ−アミルメチルエーテル（ＴＡＭ）を提供する工程。この転換条件は約２０℃乃至約２００℃の温度、２００乃至約２００００ｋＰａ−ａの圧力、約０．１ｈｒ−１乃至約２００ｈｒ−１のＷＨＳＶ（ゼオライトのグラム数１時間当たりのオレフィンのグラム数）、及び約０．１／１乃至約５／１のアルコール／オレフィン原料流れのモル比を別個に、又は任意に組み合わせた転換条件下で行われる。
（ｘｉ）Ｃ９＋芳香族化合物を共原料として用いたトルエンの不均化反応。この反応は約３１５℃乃至約５９５℃の温度、約１０１乃至約７２００ｋＰａ−ａの圧力、約０（水素を添加しない）な約１０の水素／炭化水素モル比、及び／又は約０．１ｈｒ−１乃至約３０ｈｒ−１のＷＨＳＶを別個に、又は任意に組み合わせた反応条件で行われる。
（ｘｉｉ）医薬品的に活性な化合物である、２−（４−イソブチルフェニル）プロピオン酸、すなわちイブプロフェンの調製。このカルボン酸はイソブチルベンゼンをプロピレン酸化物と反応させて、中間体、２−４（イソブチルフェニル）プロパノールを生成し、続いて、このアルコールを酸化して生成する。
（ｘｉｉｉ）ドイツ特許（ＤＥ）Ｎｏ．３，６２５，６９３に記載のような、アミンを繊維反応成分と反応させて、実質的に塩を含まない反応性染料含有溶液の調製する場合の酸結合物質としての使用。
（ｘｉｖ）２，６−トルエンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）を異性体から分離するための吸着体としての使用。参照により本明細書に援用される米国特許Ｎｏ．４，７２１，８０７に記載のように、ＴＤＩが２，６−ＴＤＩと２，４−ＴＤＩとの混合原料である場合に、この混合原料を予めＫイオンでイオン交換してある本発明のＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブと接触させ、トルエンを含む脱着体の脱着により、２，６−ＴＤＩを回収する。
（ｘｖ）２，４−トルエンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）を異性体から分離するための吸着体としての使用。参照により本明細書に援用される米国特許Ｎｏ．４，７２１，８０６に記載のように、ＴＤＩが２，４−ＴＤＩと２，６−ＴＤＩとの混合原料である場合に、この混合原料を予めＮａ、Ｃａ、Ｌｉ及び／又はＭｇでカチオン交換してある本発明のＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブと接触させ、次いで、トルエンを含む脱着体により脱着して、２，４−ＴＤＩを回収する。
（ｘｖｉ）メタノールからガソリンへの触媒転換により得られた９０乃至２００℃のボトムフラクションのジュレン含量を減らすための工程での使用。この工程は水素化金属と本発明のＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブとを含む触媒上で、ジュレン含有ボトムフラクションと水素を接触されることを含む。この工程は約２３０℃乃至約４２５℃の温度、及び約４５７乃至約２２０００ｋＰａ−ａの圧力を別個に又は組み合わせた条件下で行われる。
（ｘｖｉｉ）フェノール及びケトンの共生成における使用。ベンゼンのアルキル化の後に、アルキルベンゼンヒトロペルオキシドが形成され、このアルキルベンゼンヒドロペルオキシドをフェノール及び／又はケトンに分解する。例えば、ベンゼン及びプロピレンをフェノール及び／又はアセトンに分解する。例えば、ＰＣＴ／ＥＰ２００５／００８５５７に記載のように、ベンゼンとＣ４オレフィンをフェノールとメチルエチルケトンに分解する。続いて、ＰＣＴ／ＥＰ２００５／００８５５４に記載のように、フェノールとアセトンをビスフェノールＡに転換、ＰＣＴ／ＥＰ２００５／００８５５１に記載のようにベンゼンをフェノールとシクロヘキサノエン、又はベンゼンとエチレンをフェノール及び／又はメチルエチルケトンに転換することができる。
（ｘｖｉｉｉ）選択的にモノアルキルベンゼンが必要とされるベンゼンのアルキル化反応工程における使用。例えば、ＰＣＴ／ＥＰ２００５／００８５５７に記載のようにベンゼン及び直鎖ブテンを多く含むＣ４オレフィンから選択的にｓｅｃ−ブチルベンゼンを生成する工程。この転換は本発明の触媒を用いて、約６０℃乃至約２６０℃の、又は約１００℃乃至２００℃温度、７０００ｋＰａ−ａ以下の圧力、及び約０．１乃至５０ｈｒ−１のＣ４アルキル化剤に基づく重量空間速度（ＷＨＳＶ）の条件下でベンゼン及び／又はＣ４オレフィン流れを一緒に供給して行われる。
（ｘｉｘ）例えば、ポリアルキルベンゼンのトランスアルキル化のようなトランスアルキル化工程。
多くの触媒のケースにおいて、有機転換工程に用いる温度及び他の条件に耐性のある新たな結晶を他の物質で導入することが望ましい。そのような物質は、クレイ、シリカ、及び／又はアルミナのような金属酸化物の他に、活性及び不活性物質、並びに、合成又は天然ゼオライトを含む。前者は、自然発生のもの、又はシリカ及び金属酸化物の混合物を含むゼラチン状の沈殿物又はゲルの形態のいずれかでよい。新しい結晶と組み合わせて又は新しい結晶の合成の間に活性な物質を使用すると、特定の有機転換工程において、転換及び／又は触媒の選択性を変える傾向がある。不活性物質は所与の工程において、転換の量を制御するための希釈剤として提供することが好ましい。このような不活性物質を用いることで、反応速度を制御するための他の手段を用いずとも、経済的且つ規則的に生成物を得ることができる。これらの物質を天然クレイ（例えば、ベントナイト及びカオリン）に取り込んで、商業的操業条件下における触媒の衝突強度を改良することができる。これらの物質（即ち、クレイ、酸化物等）は、触媒のバインダーとして作用する。商業的使用において、触媒が粉末状物質に粉砕されないようにすることが好ましいので、優れた衝突強度を有する触媒を提供することが好ましい。これらのクレイバインダーは触媒の衝突強度を改善する目的のみで通常用いられているものである。
新たな結晶に取り込むことができる自然発生クレイはモンモリロナイト及びカオリンのファミリーを含む。これらは、サブベントナイト、及びディクシー（Ｄｉｘｉｅ）、マクニー（ＭｃＮａｎｅｅ）、ジョージア（Ｇｅｏｒｇｉａ）、及びフロリダ（Ｆｌｏｒｉｄａ）クレイとして知られているカオリン類、及び主成分がハロイサイト（ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅ）、カオリナイト（ｋａｏｌｉｎｉｔｅ）、ディサイト（ｄｉｃｉｔｅ）、マルサイト（ｍａｒｃｉｔｅ）、又はアノークサイト（ａｎａｕｘｉｔｅ）である他のものを含む。そのようなクレイは、採掘されたままの状態で、あるいはか焼、酸処理、又は化学修飾を行った状態で用いることができる。本発明の結晶に取り込むことが有利なバインダーは無機酸化物質、特にアルミナを含む。
前述の物質に加えて、新しい結晶は、シリカ−アルミナ−ソリア（ｔｈｏｒｉａ）、シリカ−アルミナ−ジルコニア、シリカ−アルミナ−マグネシア、及びシリカ−マグネシア−ジルコニア等の３成分物質の他に、シリカ−ルミナ、シリカ−マグネシア、シリカ−ジルコニア、シリカ−ソリア、シリカ−ベリリア、シリカ−チタニア等の細孔性基質を組み合わせることができる。
細かく分割した結晶性モレキュラーシーブ及び無機酸化基質の相対的な割合は幅広く変動し、結晶含量は重量により約１乃至約９９パーセントの範囲であり、より一般的には特に生成物がビーズ形状である場合は、組成物の約２０乃至約８０重量％である。
以下の実施例は本発明の態様を反映するものであり、本発明の範囲を限定するために用いるものではない。
実施例１、１Ａ（比較例）及び２
複数の水熱反応のための反応混合物を、水、Ｍｅ６−ダイクオット−５（“Ｒ”）ジブロミド（ＳＡＣＨＥＭ，Ｉｎｃ．）、シリカ（Ｕｎｔｒａｓｉｌ（商標），Ｄｅｇｕｓｓａ Ｇｒｏｕｐ．）、硫酸アルミニウム溶液（８．１ｗｔ％Ａｌ２Ｏ３）、５０重量％水酸化ナトリウム溶液から調製した。各混合物のモル組成を表１１に示す。
Figure 2009544569
上の実施例の混合物をペアオートクレーブ内で、撹拌しながら、１７０℃の温度で結晶化した。結晶化の後、これらの水熱反応のための反応混合物をろ過し、水で洗浄し、１２０℃で風乾した。
実施例１の８０時間におけるＸＲＤ（図１ａ）は以下の特徴を示す：
（１）１２．３３±０．２３オングストロームの格子面最大間隔
（２）１４．１７及び１２．５７オングストロームの間の格子面最大間隔、及び
（３）８．８乃至１１．１オングストロームの間の区別できない格子面最大間隔（１４．１７及び１２．５７オングストロームの間の格子面最大間隔のピーク強度は１２．３３±０．２３オングストロームにおけるピーク強度の９０％未満である。
実施例１の８０時間におけるＸＲＤ（図１ａ）は表１１に記載のように、ＭＣＭ−２２モレキュラーシーブの通常の特徴である以下のピークも示した。
Figure 2009544569
実施例１の９２時間におけるＸＲＤ（図１ｂ）は５％未満のＥＵＯゼオライトと共に、図１ａと同じ特徴を示した。実施例２のＸＲＤ（図５）は５％未満の方沸石と一緒に図１と同じ特徴を示した。
実施例１ＡのＸＲＤはＥＭＭ−１０−Ｐと同じ特徴を示した。
実施例３（実施例４に用いる核）
反応混合物を以下の手順で調製した。反応器に３７６．２ｇの水と７５．９ｇのＡｌ２（ＳＯ４）３・１８Ｈ２Ｏ（Ｒｉｅｄｅｌ−ｄｅ Ｈｅａｎ）を入れた。この溶液に６２．１ｇの５０重量％のＮａＯＨを添加した。該ＮａＯＨはＢａｋｅｒから供給されているものである。その後、９１．１ｇのＵｎｔｒａｓｉｌ ＶＮ ３５Ｐ（Ｕｎｔｒａｓｉｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を添加し、溶液に混合し、次いで、１４５．８ｇのペンタメソニウムジブロミドの５０重量％溶液（ＳＡＣＨＥＭ Ｉｎｃ．）を添加した。この混合物を均一になるまで混合した。この反応混合物のモル組成は以下のようである：
０．２７５Ｎａ２Ｏ／０．０３３Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２／０．１５Ｒ／Ｈ２Ｏ
反応物を冷却し、撹拌し、２５℃／１時間の速度で１７０℃になるまで加熱した。撹拌しながら加熱を７２時間続けた。室温に冷却した後、遠心分離と水を用いた３回の洗浄により、母液から結晶を回収した。洗浄した結晶を１２０℃で一晩乾燥した。開始合成混合物の総量に対する結晶の生産性は８．８重量％であった。この結晶のＶＲＤ及びＳＥＭを添付の図（図６及び７）に示す。
Figure 2009544569
実施例３のＸＲＤ（図６）は図１と同様に以下の特徴を示した：
（１）１２．３３±０．２３オングストロームの格子面最大間隔
（２）１４．１７及び１２．５７オングストロームの間の格子面最大間隔、及び
（３）８．８乃至１１．１オングストロームの間の区別できない格子面最大間隔（１４．１７及び１２．５７オングストロームの間の格子面最大間隔のピーク強度は１２．３３±０．２３オングストロームにおけるピーク強度の９０％未満である。
実施例３のＸＲＤ（図６）は表１０に示すようなＭＣＭ−２２モレキュラーシーブの一般的な特徴であるピークも示した。
実施例４
反応混合物を以下の手順で調製した。テフロン（登録商標）反応器ライナーに、アルミン酸ナトリウムの水溶液（１０重量％のＮａＯＨ及び７．８重量％のＡｌ２Ｏ３を含む。ＮａＯＨはＢａｋｅｒより供給され、水酸化アルミニウムはＡｌｃｏａから供給されている）を入れた。この溶液に４０重量％の水酸化ナトリウム溶液（ＢａｋｅｒからのＮａＯＨ）を添加した。撹拌の間、Ｕｎｔｒａｓｉｌ ＶＮ ３５Ｐ（Ｕｎｔｒａｓｉｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を添加し、溶液を混合した。その後、５０重量％のペンタメトニウムジブロミド溶液（ＳＡＣＨＥＭ Ｉｎｃ．）を添加した。混合物が均一になった後、実施例３で調製した結晶を合成混合物の総重量に基づいて０．５重量％の結晶濃度になるように添加した。この混合物に用いた成分の量は以下のような反応混合物のモル組成を有する：
０．２３Ｎａ２Ｏ／０．０４Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２／０．１５Ｒ／１８Ｈ２Ｏ
このライナーを撹拌反応器の中におき、この反応器を閉じ、２５℃／１時間の速度で１７０℃まで加熱した。遠心分離により母液より結晶を回収し、水で４回洗浄した。洗浄した結晶を１２０℃で一晩乾燥した。結晶の生産性は開始合成混合物の総量に対して１３．９％であった。ＸＲＤ及びＥＳＭを添付の図（図８及び９）に示す。
Figure 2009544569
実施例３のＸＲＤ（図８）は図１に示す以下の特徴を示した：
（１）１２．３３±０．２３オングストロームの格子面最大間隔
（２）１４．１７及び１２．５７オングストロームの間の格子面最大間隔、及び
（３）８．８乃至１１．１オングストロームの間の区別できない格子面最大間隔（１４．１７及び１２．５７オングストロームの間の格子面最大間隔のピーク強度は１２．３３±０．２３オングストロームにおけるピーク強度の９０％未満である。
実施例４のＸＲＤ（図８）も表１０に示すようなＭＣＭ−２２モレキュラーシーブの一般的な特徴であるピークを示した。
実施例５
反応混合物を以下の手順で調製した。ステンレススチールのオートクレーブに水酸化ヘキサメトニウム［Ｒ］の溶液（ＳＡＣＨＭ，Ｉｎｃ．）に基づく２２％水の２８．７ｇを添加した。この溶液を撹拌する間、１．８ｇの酸化ゲルマニウム（９９．９９重量％、Ａｌｄｒｉｃｈ）を添加し、この混合物を均一にし、１８．５ｇのテトラエチルシリケート（８重量％、アルドリッチ）を添加した。この混合物に１．１ｇのアルミノイソプロポキシド（９８重量％、Ａｌｄｒｉｃｈ）を添加した。撹拌しながら均一になった混合物を６０℃に加熱した。１時間加熱した後、撹拌を停止し、更に加熱を１．５時間続けた。室温に冷却した後、９．５ｇの開始混合物を反応の間、真空乾燥した。加熱前の合成混合物の全体のモル組成は以下のように表すことができる：
０．２ＧｅＯ２／０．０３Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＯ２／０．３Ｒ／４ＥｔＯＨ／０．０４５ｉＰＡ／１４Ｈ２Ｏ
前処理の後、オートクレーブを閉じて、撹拌をせずに、２０℃／１時間の速度で１９０℃まで加熱した。加熱を静的条件下で１４４時間続けた。室温に冷却した後、この結晶を遠心分離で母液から回収し、１５０ｍｌの水で４回洗浄した。洗浄した結晶を１２０℃で一晩乾燥した。開始合成混合物の総量に対する結晶の生産性は１４重量％であった。ＸＲＤ及びＳＥＭを添付の図（図１０及び１１）に示す。
Figure 2009544569
実施例５のＸＲＤ（図１０）は図１のように以下の特徴を示す：
（１）１２．３３±０．２３オングストロームの格子面最大間隔
（２）１４．１７及び１２．５７オングストロームの間の格子面最大間隔、及び
（３）８．８乃至１１．１オングストロームの間の区別できない格子面最大間隔（１４．１７及び１２．５７オングストロームの間の格子面最大間隔のピーク強度は１２．３３±０．２３オングストロームにおけるピーク強度の９０％未満である。
実施例５のＸＲＤ（図１０）も表１０に示すようなＭＣＭ−２２モレキュラーシーブの一般的な特徴であるピークを示した。
本明細書に援用する全ての特許及び特許出願、（ＡＳＴＭ法等の）試験手順、及び他の刊行物は本発明の開示に矛盾せず、且つ法制度が許容する場合にはり、参照により本明細書に援用される。
本明細書において複数の下限値及び複数の上限値が列挙されている場合、任意の下限値及び任意の上限値の組合せからなる範囲も意図するものである。
本明細書において用いる専門用語は本分野において通常用いられている意味と同様の意味に用いる。特にＨａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｒｅｆｉｎｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ， Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｒｏｂｅｒｔ Ａ． Ｍｅｙｅｒｓ， Ｅｄｉｔｏｒ， ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ （２００４）を参照のこと。更に、本明細書に援用する全ての特許及び特許出願、（ＡＳＴＭ法等の）試験手順、及び他の刊行物は本発明の開示に矛盾せず、且つ法制度が許容する場合に限り、参照により本明細書に援用される。本明細書において複数の下限値及び複数の上限値が列挙されている場合、任意の下限値及び任意の上限値の組合せからなる範囲も意図するものである。
本発明の例示的な態様を説明してきたが、本発明の精神と範囲を逸脱しないで行う各種変更が当業者には明らかであり、そのような変更は当業者が容易に行うことができることは理解されるであろう。従って、添付の特許請求の範囲は、本明細書に記載の説明及び定義に限定することは意図せず、むしろ、特許請求の範囲は、本発明の属する分野における当業者により均等であるとして取り扱う全ての技術的事項を含む、本発明の特許可能な新規な技術的事項の全てを包含する。

Claims (32)

  1. 結晶性ＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブであって、合成されたままの形態において、
    １２．３３±０．２３オングストロームの格子面最大間隔におけるピークを含むＸ線回折パターン、
    １２．５７乃至約１４．１７オングストロームの間のおける区別可能な一つのピーク、及び
    ８．８乃至１１オングストロームにおける充分分離していない１つのピークを有し、
    １２．５７乃至約１４．１７オングストロームの間における区別可能な一つのピークが１２．３３±０．２３オングストロームの格子面最大間隔におけるピーク強度の９０％未満であることを特徴とする、結晶性ＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブ。
  2. ３．５７±０．０６オングストロームのる格子面最大間隔における（複数の）ＸＲＤを更に含む。請求項１の結晶性ＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブ。
  3. 前記Ｘ線回折パターンが２８±１オングストロームの格子面最大間隔を更に含む、請求項１又は２の結晶性モレキュラーシーブ。
  4. 前記Ｘ線回折パターンが以下の表に示される値と相対強度を含む、請求項２の結晶性モレキュラーシーブ；
    Figure 2009544569
  5. 格子面最大間隔４．４±０．１オングストロームの格子面最大間隔でのＸＲＤピークを更に含む、請求項２の結晶性モレキュラーシーブ。
  6. 前記Ｘ線回折パターンが以下の値オングストローム相対強度を更に含む、請求項５のモレキュラーシーブ；
    Figure 2009544569
  7. 請求項１乃至６の結晶性モレキュラーシーブを製造する方法であって、
    （ａ）少なくとも１つの４価の元素（Ｙ）の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つのアルカリ又はアルカリ土類金属元素の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つの指向剤（Ｒ）、水、及び任意で、少なくとも１つの３価元素の少なくとも１つの供給源（Ｘ）を含む混合物を提供する工程であり、ここにおいて、前記混合物が以下のモル比を有する：
    Ｙ：Ｘ２＝１０乃至無限大
    Ｈ２Ｏ：Ｙ＝１乃至１０，０００
    ＯＨ−：Ｙ＝０．００１乃至０．５９
    Ｍ＋：Ｙ＝０．００１乃至２
    Ｒ：Ｙ＝０．００１乃至２
    ここにおいて、Ｍはアルカリ金属であり、Ｒは少なくとも１つのＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，５−ペンタエンジアミニウム塩（複数を含む）、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，６−ヘキサエンジアミニウム塩（複数を含む）、又は任意のこれらの混合物であり、前記ＯＨ−：Ｙが３価元素の供給源の補正を行っていない、工程、
    （ｂ）前記混合物を結晶化条件に曝して、所望の結晶性モレキュラーシーブを含む生成物を製造する工程であって、前記結晶化条件が１００℃乃至２５０℃の範囲の温度、少なくとも１５０ＲＰＭ乃至５０００ＲＰＭ未満の撹拌速度、及び約１時間乃至４００時間の間の結晶化時間を含む、工程、並びに
    （ｃ）前記結晶性モレキュラーシーブを回収する工程、を含む方法。
  8. ＯＨ−：Ｙが０．０１乃至０．３９の範囲の３価元素の補正を更に含む、請求項７の方法。
  9. 結晶性モレキュラーシーブを製造する方法であって、該方法が、
    （ａ）少なくとも１つの４価の元素（Ｙ）の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つのカルカリ又はアルカリ土類金属元素の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つの指向剤（Ｒ）、水、及び任意で、少なくとも１つの３価元素の少なくとも１つの供給源（Ｘ）を含む混合物を提供する工程であり、ここにおいて、前記混合物が以下のモル比を有する：
    Ｙ：Ｘ２＝１０乃至無限大
    Ｈ２Ｏ：Ｙ＝１乃至１０，０００
    ＯＨ−：Ｙ＝０．７４乃至２
    Ｍ＋：Ｙ＝０．００１乃至２
    Ｒ：Ｙ＝０．００１乃至２
    ここにおいて、Ｍはアルカリ金属であり、Ｒは少なくとも１つのＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，５−ペンタエンジアミニウム塩（複数を含む）、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，６−ヘキサエンジアミニウム塩（複数を含む）、又は任意のこれらの混合物であり、前記ＯＨ−：Ｙが３価元素の供給源の補正を行っていない、工程、
    （ｂ）前記混合物を結晶化条件に曝して、所望の結晶性モレキュラーシーブを含む生成物を製造する工程であって、前記結晶化条件が１００℃乃至２５０℃の範囲の温度、少なくとも１５０ＲＰＭ乃至５０００ＲＰＭ未満の撹拌速度、及び約１時間乃至４００時間の結晶化時間を含む、工程、並びに
    （ｃ）前記結晶性モレキュラーシーブを回収する工程、を含む方法。
  10. ＯＨ−：Ｙが０．６４乃至２の範囲の３価元素の補正を更に含む、請求項９の方法。
  11. Ｈ２Ｏ：Ｙのモル比が５乃至３５の範囲である請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
  12. 結晶性モレキュラーシーブを製造する方法であって、該方法が、
    （ａ）少なくとも１つの４価の元素（Ｙ）の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つのアルカリ又はアルカリ土類金属元素の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つの指向剤（Ｒ）、水、及び任意で、少なくとも１つの３価元素（Ｘ）の少なくとも１つの供給源を含む混合物を提供する工程であり、ここにおいて、前記混合物が以下のモル比を有する：
    Ｙ：Ｘ２＝１０乃至無限大
    Ｈ２Ｏ：Ｙ＝５乃至３５
    ＯＨ−：Ｙ＝０．００１乃至２
    Ｍ＋：Ｙ＝０．００１乃至２
    Ｒ：Ｙ＝０．００１乃至２
    ここにおいて、Ｍはアルカリ金属であり、Ｒは少なくとも１つのＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，５−ペンタエンジアミニウム塩（複数を含む）、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，６−ヘキサエンジアミニウム塩（複数を含む）、又は任意のこれらの混合物であり、前記ＯＨ−：Ｙが３価元素の供給源の補正を行っていない、工程
    （ｂ）前記混合物を結晶化条件に曝して、所望の結晶性モレキュラーシーブを含む生成物を製造する工程であって、前記結晶化条件が１００℃乃至２５０℃の範囲の温度、少なくとも１５０ＲＰＭ乃至５０００ＲＰＭ未満の撹拌速度、及び約１時間乃至４００時間の間の結晶化時間を含む、工程、並びに
    （ｃ）前記結晶性モレキュラーシーブを回収する工程、を含む方法。
  13. ＯＨ−：Ｙが０．０１乃至０．５の範囲である請求項１２の方法。
  14. Ｙ：Ｘ２が１０乃至５５の範囲内である、請求項７乃至請求項１２のいずれか１項に記載の方法。
  15. 前記結晶化条件が撹拌を含み、該撹拌が２００乃至１０００ＲＰＭの範囲のスピードで行われる、請求項７乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
  16. 前記Ｒ：Ｙが０．０１乃至０．５の範囲内にある、請求項７乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
  17. 結晶性モレキュラーシーブを製造する方法であって、
    （ａ）少なくとも１つの４価の元素（Ｙ）の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つのアルカリ又はアルカリ土類金属元素の少なくとも１つの供給源、少なくとも１つの指向剤（Ｒ）、水、少なくとも１つの核、及び任意で、少なくとも１つの３価元素（Ｘ）の少なくとも１つの供給源を含む混合物を提供する工程であり、ここにおいて、前記混合物が以下のモル比を有する：
    Ｙ：Ｘ２＝１０乃至無限大
    Ｈ２Ｏ：Ｙ＝１乃至１０，０００
    ＯＨ−：Ｙ＝０．００１乃至２
    Ｍ＋：Ｙ＝０．００１乃至２
    Ｒ：Ｙ＝０．００１乃至２
    ここにおいて、Ｍはアルカリ金属であり、Ｒは少なくとも１つのＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，５−ペンタエンジアミニウム塩（複数を含む）、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，６−ヘキサエンジアミニウム塩（複数を含む）、又は任意のこれらの混合物であり、前記ＯＨ−：Ｙが３価元素の供給源の補正を行っていないか又は行われており、前記核が前記混合物中の３価元素酸化物の重量に基づいて０．０１乃至１０％の範囲で含まれていることを特徴とする、工程
    （ｂ）前記混合物を結晶化条件に曝して、所望の結晶性モレキュラーシーブを含む生成物を製造する工程であって、前記結晶化条件が１００℃乃至２００℃の範囲の温度及び約１時間乃至４００時間の結晶化時間を含む、工程、並びに
    （ｃ）前記結晶性モレキュラーシーブを回収する工程、を含む方法。
  18. ＯＨ−：Ｙが０．０１乃至１の範囲内である請求項１７の方法。
  19. ＯＨ−：Ｙが０．１乃至０．５の範囲内である請求項１７の方法。
  20. Ｙ：Ｘ２が１０乃至５５の範囲内である請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の方法。
  21. 前記核が前記混合物中の３価元素（酸化物）の重量に基づいて０．１乃至５％の範囲で含まれている、請求項１７乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
  22. 結晶性モレキュラーシーブを提供する方法であって、
    （ａ）少なくとも１つのゲルマニウムではない４価元素の少なくとも１つの供給源（Ｙ）、少なくとも１つのゲルマニウム（Ｇｅ）の供給源、少なくとも１つの指向剤（Ｒ）、水、及び任意で少なくとも１つの３価元素（Ｘ）の少なくとも１つの供給源、及び少なくとも１つのアルカリ又はアルカリ土類金属元素の少なくとも１つの供給源を含む混合物を提供する工程であって、前記混合物が以下のモル比を有し、
    （Ｇｅ＋Ｙ）：Ｘ２＝１０乃至無限大
    Ｈ２Ｏ：Ｙ＝１乃至１０，０００
    Ｍ＋：Ｙ＝０乃至２
    Ｒ：Ｙ＝０．００１乃至２
    ここにおいて、Ｍはアルカリ金属であり、Ｒは少なくとも１つのＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’−ヘキサメチル−１，５−ペンタエンジアミニウムエン（複数を含む）、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’Ｎ’ヘキサメチル−１，６−ヘキサエンジアミニウムエン（複数含む）、又は任意のこれらの組合せであることを特徴とする、工程、
    （ｂ）前記混合物を結晶化条件に曝して、所望の結晶性モレキュラーシーブを含む生成物を形成する好適であって、前記結晶化条件が１００℃乃至２００℃の範囲の温度及び約１乃至４００時間の間の結晶化時間を含む、工程、並びに
    （ｃ）前記結晶性モレキュラーシーブを回収する工程、を含む方法。
  23. （Ｇｅ＋Ｙ）：Ｘ２が１５乃至６００の範囲内にある請求項２２の方法。
  24. Ｈ２Ｏ：Ｙが５乃至３５の範囲内にある請求項２２又は２３のいずれか１項に記載の方法。
  25. 前記Ｍ＋：Ｙが０乃至１の範囲である請求項２２乃至２４のいずれか１項に記載の方法。
  26. 前記結晶化条件が更に撹拌を含み、前記撹拌速度が５０乃至１，０００ＲＰＭである、請求項１７乃至２５のいずれか１項に記載の方法。
  27. 前記３価元素（Ｙ）がシリコンである請求項７乃至２６のいずれか１項に記載の方法。
  28. 前記４か元素（Ｘ）がアルミニウムである請求項７乃至１６及び請求項２２乃至２８のいずれか１項に記載の方法。
  29. 請求項７乃至１６及び２２乃至２８のいずれか１項に記載の方法であって、更に、核を含み、前記核が、前記混合物中の４価元素酸化物の重量に基づいて０．０１乃至１０％の範囲の濃度で混合物中に含まれる、方法。
  30. 前記結晶性モレキュラーシーブがＮ２ ＢＥＴ法で測定して４５０ｍ２／ｇの表面面積を有する、請求項７乃至２９のいずれか１項に記載の方法。
  31. 請求項７乃至３０のいずれか１項に記載の方法で製造されたＭＣＭ−２２ファミリーのモレキュラーシーブ。
  32. （ａ）炭化水素原料を請求項７乃至３０のいずれか１項に記載の方法で製造されたＭＣＭ−２２ファミリーの結晶性モレキュラーシーブ又は請求項１乃至６の結晶性モレキュラーシーブに、炭化水素転換条件下で接触させて生成物を製造する工程を含む、炭化水素転換法。
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