JP2019523746A - オルガノシリカ材料、その製造方法、およびその使用 - Google Patents

オルガノシリカ材料、その製造方法、およびその使用 Download PDF

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Abstract

少なくとも1つの追加的な環式モノマーと任意選択的に組み合わせて重合させるために反応性であるシリカの供給源を少なくとも含むモノマーから製造されたオルガノシリカ材料。このようなオルガノシリカ材料を製造する方法についても本明細書中に記載する。

Description

(発明の分野)
本発明は、オルガノシリカ材料、その製造方法および使用に関する。
(発明の背景)
多孔性無機固体は、工業的応用のための触媒および分離媒体として大いに有益であることが見出されている。特に、メソ細孔の周期的配列を有するシリカおよびアルミナなどのメソポーラス材料は、それらの均一かつ調整可能な細孔、高い表面積および大きい細孔体積のため、触媒プロセスでの使用に魅力的な材料である。そのようなメソポーラス材料は、大きい比表面積(例えば、1000m/g)および大きい細孔体積(例えば、1cm/g)を有することが知られている。これらの理由のため、そのようなメソポーラス材料によって、反応性触媒が可能となる。
メソポーラスオルガノシリカ材料は、慣例的に、構造指向剤、ポロゲンおよび/またはフレームワーク要素の存在下でのシルセキオキサン(silsequioxane)前駆体の自己集合によって形成される。この前駆体は、加水分解性であり、かつ構造指向剤の周囲で凝縮する。これらの材料は、平行配列されたメソスケールチャネルの周期的配列の存在のため、周期的メソポーラスオルガノシリケート(Periodic Mesoporous Organosilicate)(PMO)と呼ばれている。例えば、非特許文献1は、Rが架橋性有機基であるSiORまたはSiOビルディングブロックからなる周期的メソポーラスフレームワークを有する、架橋されたオルガノシリカであるPMOを形成するための、塩基および構造指向剤、セチルトリメチルアンモニウムブロミドの存在下での1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン[(EtO)SiCHの自己集合を報告する。PMO中、有機基は、細孔壁中に均一に分配されることが可能である。特許文献1は、NaAlOおよび塩基の存在下、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサンから形成された結晶質ハイブリッド有機−無機シリケートの調製を報告する。特許文献2は、プロピレングリコールモノメチルエーテルの存在下、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサンから形成された組成物の調製を報告する。
しかしながら、オルガノシリカ材料の調製において、界面活性剤などの構造指向剤を使用することによって、調製プロセスの最後に構造指向剤を除去するための複雑で、エネルギー集約的プロセスが必要となる。例えば、構造指向剤を処分するために、焼成、ならびに廃水処分ステップおよび関連費用が必要とされ得る。このことによって、工業的応用のためにプロセスの規模を大きくする能力が限定される。追加的に、複雑な有機−無機ハイブリッドの珪質(モノマー)材料の相対的な費用のため、シリカなどのそれほど高価でない反応物を同時に組み込むことによって、費用を低下させながら、比較的高価な珪質反応物から製造された材料の構造および特性のできる限り多くを維持することは有利であろう。
米国特許出願公開第2012/0059181号明細書 米国特許出願公開第2007/003492号明細書
Landskron,K.ら[Science,302:266−269(2003)]
したがって、構造指向剤、ポロゲンまたは界面活性剤の不在下で実行可能な方法によって、可能な限り低費用で調製することが可能であるオルガノシリカ材料を使用する、改良された触媒/吸着剤および/または触媒の製造プロセスが必要とされている。
(発明の要旨)
一態様において、本発明の実施形態は、オルガノシリカ材料の製造方法を提供する。当該方法は、有利に、構造指向剤(structure directing agent)および/またはポロゲンを本質的に含有しない水性混合物(aqueous mixture)を提供する工程(又はステップ)を含むことが可能である。以下の(i)および/または(ii)および(iii)の化合物の少なくとも1つを上記水性混合物に添加することができる:
(i) 式(I) [Z1516SiCH
[式中、
各Z15は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、
各Z16は、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能である]

(ii) 式(IV)
Figure 2019523746
[式中、
各Rは、独立して、XOXSiX基であり、式中、
各Xは、C〜Cアルキル基を表し、
およびXは、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基またはC〜Cアルコキシ基を表し、
各Xは、環式ポリ尿素(又はサイクリックポリウレア(cyclic polyurea))の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基を表す]
の環式ポリ尿素モノマー、
(iii) シリカの供給源を含む追加のコモノマーであって、上記シリカが、式(I)および/または式(IV)の化合物の少なくとも1つと重合するために反応性である、コモノマー。
このようにして形成された溶液を、次いで、エイジング(又は老化)させて、プレ生成物を製造することが可能であり、上記プレ生成物を乾燥させることができて、オルガノシリカ材料を得ることが可能であり、上記オルガノシリカ材料は、本明細書中に記載されるような式(I)および/または式(IV)の独立モノマーの少なくとも1つを含むポリマーであり、かかるモノマーは、少なくとも1つのシリルエーテル結合を介して上記シリカに連結されるものである。
別の態様において、本発明の方法に従って製造されたオルガノシリカ材料を提供する。追加的に、または代わりに、オルガノシリカ材料は、以下の(i)および/または(ii)および(iii)を含む少なくとも1つの独立モノマーのポリマーを含むことができる:
(i) 式(I) [Z1516SiCH
[式中、
各Z15は、独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、ヒドロキシル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、
各Z16は、独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、ヒドロキシル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である]
のモノマー、
(ii) 式(IV)
Figure 2019523746
[式中、
各Rは、独立して、XOXSiX基であり、式中、
各Xは、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマー単位のケイ素原子への結合を表し、
およびXは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマー単位のケイ素原子に結合した酸素原子を表し、
各Xは、環式ポリ尿素の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基を表す]
の環式ポリ尿素モノマー、
(iii) シリカの供給源を含む追加のモノマーであって、上記シリカが、少なくとも1つの独立モノマーと重合するために反応性である、モノマー。
上記で要約された実施形態の特定の態様を含む他の実施形態は、以下の詳細な説明から明白となるであろう。
LUDOX(登録商標)AS−40コロイド性シリカを使用して、実施例2〜8に従って製造されたオルガノシリカ材料のX線回折(XRD)スペクトルを示す。 LUDOX(登録商標)HS−40コロイド性シリカを使用して、実施例9〜13に従って製造されたオルガノシリカ材料のX線回折(XRD)スペクトルを示す。 LUDOX(登録商標)AS−40コロイド性シリカを使用して、実施例2に従って製造されたオルガノシリカ材料の走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す。 LUDOX(登録商標)AS−40コロイド性シリカを使用して、実施例2に従って製造されたオルガノシリカ材料の走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す。 LUDOX(登録商標)AS−40コロイド性シリカを使用して、実施例2に従って製造されたオルガノシリカ材料の走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す。 LUDOX(登録商標)AS−40コロイド性シリカを使用して、実施例2に従って製造されたオルガノシリカ材料の走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す。 LUDOX(登録商標)AS−40コロイド性シリカおよび1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン(HETSCH)を使用して、実施例4に従って製造されたオルガノシリカ材料の走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す。 LUDOX(登録商標)AS−40コロイド性シリカおよび1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン(HETSCH)を使用して、実施例4に従って製造されたオルガノシリカ材料の走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す。 LUDOX(登録商標)AS−40コロイド性シリカおよび1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン(HETSCH)を使用して、実施例4に従って製造されたオルガノシリカ材料の走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す。 LUDOX(登録商標)AS−40コロイド性シリカおよび1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン(HETSCH)を使用して、実施例4に従って製造されたオルガノシリカ材料の走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す。
(発明の詳細な説明)
本発明の種々の態様において、オルガノシリカ材料を製造するためのオルガノシリカ材料および方法が提供される。
I.定義
本発明およびそれに対する請求の範囲の目的のため、周期表の命番方式は、IUPAC元素周期表による。
本明細書中、「Aおよび/またはB」などの句で使用される「および/または」という用語は、「AおよびB」、「AまたはB」、「A」および「B」を含むように意図される。
「置換基」、「ラジカル」、「基」および「部分」という用語は、互換的に使用され得る。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「C」という用語は、1分子あたりn個の炭素原子を有する炭化水素を意味し、nは正整数である。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「炭化水素」という用語は、炭素に結合した水素を含有する化合物の種類を意味して、かつ(i)飽和炭化水素化合物、(ii)不飽和炭化水素化合物、ならびに(iii)異なるn値を有する炭化水素化合物の混合物を含む、(飽和および/または不飽和の)炭化水素化合物の混合物が包括される。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アルキル」という用語は、1〜12個の炭素原子(すなわち、C〜C12アルキル)、特に1〜8個の炭素原子(すなわち、C〜Cアルキル)、特に1〜6個の炭素原子(すなわち、C〜Cアルキル)、特に1〜4個の炭素原子(すなわち、C〜Cアルキル)を有する飽和炭化水素基を意味する。アルキル基の例としては、限定されないが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、デシルなどが含まれる。アルキル基は、直鎖、分岐鎖または環式であってよい。「アルキル」は、アルキル基の全ての構造異性体の形態を包含するように意図される。例えば、本明細書で使用される場合、プロピルは、n−プロピルおよびイソプロプルの両方を含み、ブチルは、n−ブチル、sec−ブチル、イソブチルおよびtert−ブチルなどを含む。本明細書で使用される場合、「Cアルキル」はメチル(−CH)を指し、「Cアルキル」はエチル(−CHCH)を指し、「Cアルキル」はプロピル(−CHCHCH)を指し、そして「Cアルキル」はブチル(例えば、−CHCHCHCH、−(CH)CHCHCH、−CHCH(CHなど)を指す。さらに、本明細書で使用される場合、「Me」はメチルを指し、そして「Et」はエチルを指し、「i−Pr」はイソプロプルを指し、「t−Bu」はtert−ブチルを指し、そして「Np」はネオペンチルを指す。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アルキレン」という用語は、長さにおいて1〜12個の炭素原子を含有する二価アルキル部分(すなわち、C〜C12アルキレン)を指し、かつアルキレン部分が、アルキル単位の両端において分子の残基に結合することを意味する。例えば、アルキレンとしては、限定されないが、−CH−、−CHCH−、−CH(CH)CH−、−CHCHCH−などが含まれる。アルキレン基は、直鎖または分岐鎖であってよい。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「窒素含有アルキル」という用語は、アルキル基中の1個以上の炭素原子が、窒素原子、または2〜10個の炭素原子を有する窒素含有環式炭化水素(すなわち、窒素含有環式C〜C10炭化水素)、特に2〜5個の炭素原子を有する窒素含有環式炭化水素(すなわち、窒素含有環式C〜C炭化水素)、特に2〜5個の炭素原子を有する窒素含有環式炭化水素(すなわち、窒素含有環式C〜C炭化水素)によって置換されている、本明細書に定義されたアルキル基を指す。窒素含有環式炭化水素は、1個以上の窒素原子を有していてもよい。窒素原子は、任意選択的に、1個または2個のC〜Cアルキル基によって置換されていてもよい。窒素含有アルキルは、1〜12個の炭素原子を有することが可能であるか(すなわち、C〜C12窒素含有アルキル)、特に1〜10個の炭素原子を有することが可能であるか(すなわち、C〜C10窒素含有アルキル)、特に2〜10個の炭素原子を有することが可能であるか(すなわち、C〜C10窒素含有アルキル)、特に3〜10個の炭素原子を有することが可能であるか(すなわち、C〜C10窒素含有アルキル)、特に3〜8個の炭素原子を有することが可能である(すなわち、C〜C10窒素含有アルキル)。窒素含有アルキルの例としては、限定されないが、
Figure 2019523746
が含まれる。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「窒素含有アルキレン」という用語は、アルキル基中の1個以上の炭素原子が、窒素原子によって置換されている、本明細書に定義されたアルキレン基を指す。窒素原子は、任意選択的に、1個または2個のC〜Cアルキル基によって置換されていてもよい。窒素含有アルキレンは、1〜12個の炭素原子を有することが可能であるか(すなわち、C〜C12窒素含有アルキレン)、特に2〜10個の炭素原子を有することが可能であるか(すなわち、C〜C10窒素含有アルキレン)、特に3〜10個の炭素原子を有することが可能であるか(すなわち、C〜C10窒素含有アルキレン)、特に4〜10個の炭素原子を有することが可能であるか(すなわち、C〜C10窒素含有アルキレン)、特に3〜8個の炭素原子を有することが可能である(すなわち、C〜C窒素含有アルキル)。窒素含有アルキレンの例としては、限定されないが、
Figure 2019523746
が含まれる。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アルケニル」という用語は、2〜12個の炭素原子(すなわち、C〜C12アルケニル)、特に2〜8個の炭素原子(すなわち、C〜Cアルケニル)、特に2〜6個の炭素原子(すなわち、C〜Cアルケニル)を有し、かつ1個以上(例えば、2個、3個など)の炭素−炭素二重結合を有する不飽和炭化水素基を指す。アルケニル基は、直鎖、分岐鎖または環式であってよい。アルケニルの例としては、限定されないが、エテニル(ビニル)、2−プロペニル、3−プロペニル、1,4−ペンタジエニル、1,4−ブタジエニル、1−ブテニル、2−ブテニルおよび3−ブテニルが含まれる。「アルケニル」は、アルケニルの全ての構造異性体の形態を包含するように意図される。例えば、ブテニルには、1,4−ブタジエニル、1−ブテニル、2−ブテニルおよび3−ブテニルなどが含まれる。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アルケニレン」という用語は、長さにおいて2〜約12個の炭素原子を含有する二価アルケニル部分(すなわち、C〜C12アルケニレン)を指し、かつアルキレン部分が、アルキル単位の両端において分子の残基に結合することを意味する。例えば、アルケニレンとしては、限定されないが、−CH=CH−、−CH=CHCH−、−CH=CH=CH−、−CHCHCH=CHCH−など、−CHCH−、−CH(CH)CH−、−CHCHCH−などが含まれる。アルケニレン基は、直鎖または分岐鎖であってよい。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アルキニル」という用語は、2〜12個の炭素原子(すなわち、C〜C12アルキニル)、特に2〜8個の炭素原子(すなわち、C〜Cアルキニル)、特に2〜6個の炭素原子(すなわち、C〜Cアルキニル)を有し、かつ1個以上(例えば、2個、3個など)の炭素−炭素三重結合を有する不飽和炭化水素基を指す。アルキニル基は、直鎖、分岐鎖または環式であってよい。アルキニルの例としては、限定されないが、エチニル、1−プロピニル、2−ブチニルおよび1,3−ブタジイニルが含まれる。「アルキニル」は、アルキニルの全ての構造異性体の形態を包含するように意図される。例えば、ブチニルは、2−ブチニルおよび1,3−ブタジイニルを包含し、かつプロピニルは、1−プロピニルおよび2−プロピニル(プロパルギル)を包含する。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アルキニレン」という用語は、長さにおいて2〜約12個の炭素原子を含有する二価アルキニル部分(すなわち、C〜C12アルキニレン)を指し、かつアルキレン部分が、アルキル単位の両端において分子の残基に結合することを意味する。例えば、アルケニレンとしては、限定されないが、−C≡C−、−C≡CCH−、−C≡CCHC≡C−、−CHCHC≡CCH−など、−CHCH−、−CH(CH)CH−、−CHCHCH−などが含まれる。アルキニレン基は、直鎖または分岐鎖であってよい。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アルコキシ」という用語は、1〜約10個の炭素原子を含有する−O−アルキルを指す。アルコキシは、直鎖または分枝鎖であってよい。非限定的な例としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、tert−ブトキシ、ペントキシおよびヘキソキシが含まれる。「Cアルコキシ」はメトキシを指し、「Cアルコキシ」はエトキシを指し、「Cアルコキシ」はプロポキシを指し、そして「Cアルコキシ」はブトキシを指す。さらに、本明細書で使用される場合、「OMe」はメトキシを指し、そして「OEt」はエトキシを指す。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「芳香族」という用語は、非局在化共役π系を有し、かつ5〜20個の炭素原子(芳香族C〜C20炭素原子)、特に5〜12個の炭素原子(芳香族C〜C12炭化水素)、特に5〜10個の炭素原子(芳香族C〜C12炭化水素)を有する、不飽和環式炭化水素を指す。代表的な芳香族としては、限定されないが、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、クメン、ナフタレン、メチルナフタレン、ジメチルナフタレン、エチルナフタレン、アセナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラフェン、ナフタセン、ベンズアントラセン、フルオラントレン、ピレン、クリセン、トリフェニレンなど、およびそれらの組合せが含まれる。加えて、芳香族は、1個以上のヘテロ原子を含んでもよい。ヘテロ原子の例としては、限定されないが、窒素、酸素および/または硫黄が含まれる。1個以上のヘテロ原子を有する芳香族としては、限定されないが、フラン、ベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、オキサゾール、チアゾールなど、およびそれらの組合せが含まれる。芳香族は、単環式、二環式、三環式および/または多環式環(いくつかの実施形態において、少なくとも単環式環、単環式および二環式環のみ、または単環式環のみ)を含んでもよく、かつ縮合環であってもよい。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アリール」という用語は、少なくとも1個の環が芳香族炭化水素である、6〜14個の炭素環原子を含有する、いずれかの単環式または多環式環化炭素基を指す。アリールの例としては、限定されないが、フェニル、ナフチル、ピリジニルおよびインオリルが含まれる。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アラルキル」という用語は、アリール基で置換されたアルキル基を指す。アルキル基は、C〜C10アルキル基、特にC〜C、特にC〜Cアルキル基、特にC〜Cアルキル基であってよい。アラルキル基の例としては、限定されないが、フェニルメチル、フェニルエチルおよびナフチルメチルが含まれる。アラルキルは、1個以上のヘテロ原子を含んでいてもよく、かつ「ヘテロアルキル」と呼ばれてもよい。ヘテロ原子の例としては、限定されないが、窒素(すなわち、窒素含有ヘテロアラルキル)、酸素(すなわち、酸素含有ヘテロアラルキル)および/または硫黄(すなわち、硫黄含有ヘテロアラルキル)が含まれる。ヘテロアラルキル基の例としては、限定されないが、ピリジニルエチル、インドリルメチル、フリルエチルおよびキノリニルプロピルが含まれる。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「ヘテロシクロ」という用語は、4〜20個の炭素環原子を含有し、かつ1個以上のヘテロ原子を含有する、完全飽和、部分的飽和または不飽和、あるいは多環式環化炭素基を指す。ヘテロ原子の例としては、限定されないが、窒素(すなわち、窒素含有ヘテロシクロ)、酸素(すなわち、酸素含有ヘテロシクロ)および/または硫黄(すなわち、硫黄含有ヘテロシクロ)が含まれる。ヘテロシクロの例としては、限定されないが、チエニル、フリル、ピロリル、ピペラジニル、ピリジル、ベンゾキサゾリル、キノリニル、イミダゾリル、ピロリジニルおよびピペリジニルが含まれる。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「ヘテロシクロアルキル」という用語は、ヘテロシクロ基で置換されたアルキル基を指す。アルキル基は、C〜C10アルキル基、特にC〜C、特にC〜Cアルキル基、特にC〜Cアルキル基であってよい。ヘテロシクロアルキル基の例としては、限定されないが、チエニルメチル、フリルエチル、ピロリルメチル、ピペラジニルエチル、ピリジルメチル、ベンゾキサゾリルエチル、キノリニルプロピルおよびイミダゾリルプロピルが含まれる。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「ヒドロキシル」という用語は−OH基を指す。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「メソポーラス」という用語は、約2nm〜約50nmの範囲の直径を有する細孔を有する固体材料を指す。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「オルガノシリカ」という用語は、2個以上のケイ素原子に結合した1個以上の有機基を含むオルガノシロキサン化合物を指す。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「シラノール」という用語は、Si−OH基を指す。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「シラノール含有量」という用語は、化合物中のSi−OH基のパーセントを指し、そしてNMRなどの標準法によって算出することが可能である。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「構造指向剤」、「SDA」および/または「ポロゲン」という用語は、オルガノシリカ材料のフレームワークを形成するビルディングブロックの重合および/または重縮合および/または組織化を補助および/または誘導するために合成媒体に添加される1種以上の化合物を指す。さらに、「ポロゲン」は、得られるオルガノシリカ材料フレームワーク中に空隙または細孔を形成することが可能な化合物であると理解される。本明細書で使用される場合、「構造指向剤」は、「鋳型剤」および「テンプレート」という用語を包括し、かつそれらと同意語であり、かつそれらと交換可能である。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「吸着」という用語には、物理収着、化学吸着および固体材料への凝縮、ならびにそれらの組合せが含まれる。
II.オルガノシリカ材料
本発明は、オルガノシリカ材料に関する。第1の実施形態において、オルガノシリカ材料は、(i)式(I)[Z1516SiCH(式中、各Z15は、独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、ヒドロキシル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、かつ各Z16は、独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、ヒドロキシル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である)のモノマー;および/または(ii)式(IV)
Figure 2019523746
(式中、各Rは、独立して、XOXSiX基であり、各Xは、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマー単位のケイ素原子への結合を表し;XおよびXは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマー単位のケイ素原子に結合した酸素原子を表し;かつ各Xは、環式ポリ尿素の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基を表す)の環式ポリ尿素モノマー;(iii)上記少なくとも1種の独立モノマーと重合するように反応性であるシリカの供給源を含む追加のコモノマー;ならびに任意選択的に、(iv)式(II)ZOZSi(式中、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、窒素を含有し、任意選択的に置換され得るヘテロシクロアルキル基、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である)のモノマー;および/または(v)式(III)Z1011Si−R−SiZ1011(式中、各Zは、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z10およびZ11は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、かつRは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、任意選択的に置換され得るC〜C20アラルキル、および任意選択的に置換され得るC〜C20ヘテロシクロアルキル基からなる群から選択されることが可能である)の独立単位を含む1種以上の追加のコモノマーを含む少なくとも1種の独立モノマーのポリマーであり得る。
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「別のモノマーのケイ素原子への結合」は、結合が、存在する場合、別のモノマーのケイ素原子上の部分(特に、ヒドロキシル、アルコキシなどの酸素含有部分)に有利に置き換わることが可能であって、別のモノマーのケイ素原子に直接結合が存在し得、それによって、例えば、Si−O−Si結合によって、2つのモノマーが連結することを意味する。本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子」は、酸素原子が、存在する場合、別のモノマーのケイ素原子上の部分(特に、ヒドロキシル、アルコキシなどの酸素含有部分)に有利に置き換わることが可能であって、酸素原子が別のモノマーのケイ素原子に直接結合し得、それによって、例えば、Si−O−Si結合によって、2つのモノマーが連結することを意味する。明快さのために、上記の結合状態において、「別のモノマー」は、同一種類のモノマーまたは異なる種類のモノマーであることが可能である。
A.式(I)のモノマー
種々の態様において、オルガノシリカ材料は、式(I)[Z1516SiCH(式中、各Z15は、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表し、かつ各Z16は、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表す)のモノマーの独立単位を含むポリマーであることが可能である。
一実施形態において、各Z15は、ヒドロキシル基であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Z15は、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基またはメトキシであることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Z15は、別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Z15は、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Z16は、ヒドロキシル基であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Z16は、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基またはメトキシであることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Z16は、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Z16は、別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Z16は、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Z15は、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、かつ各Z16は、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Z15は、ヒドロキシル基、エトキシ、または別のシロキサンのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、かつ各Z16は、ヒドロキシル基、エトキシ、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Z15は、ヒドロキシル基または別のシロキサンのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、かつ各Z16は、ヒドロキシル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Z15は、ヒドロキシル基、エトキシ、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、かつ各Z16は、メチルであることが可能である。追加的に、または代わりに、各Z15は、ヒドロキシル基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、かつ各Z15は、メチルであることが可能である。
B.式(IV)のモノマー
追加的に、または代わりに、オルガノシリカ材料は、式(IV)
Figure 2019523746
(式中、各Rは、独立して、XOXSiX基であり、各Xは、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマー単位のケイ素原子への結合を表し;XおよびXは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマー単位のケイ素原子に結合した酸素原子を表し;かつ各Xは、ポリ尿素の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基を表す)のモノマーの独立単位を含むポリマーであることが可能である。
種々の実施形態において、各Xは、水素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Xは、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Xは、別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Xは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
追加的に、または代わりに、XおよびXは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基であることが可能である。
追加的に、または代わりに、XおよびXは、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。
追加的に、または代わりに、XおよびXは、それぞれ独立して、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基またはメトキシであることが可能である。
追加的に、または代わりに、XおよびXは、それぞれ独立して、別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、XおよびXは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Xは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつXおよびXは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Xは、環式ポリ尿素の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基、環式ポリ尿素の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基、環式ポリ尿素の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基、環式ポリ尿素の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基、環式ポリ尿素の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基、環式ポリ尿素の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基、または環式ポリ尿素の窒素原子に結合した−CH--−であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Xは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり、XおよびXは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつXは、環式ポリ尿素の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Xは、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;XおよびXは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつXは、環式ポリ尿素の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Xは、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;XおよびXは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつXは、環式ポリ尿素の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基であることが可能である。
特定の実施形態において、各Xは、水素原子、メチル、または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;XおよびXは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、メトキシまたは別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつXは、環式ポリ尿素の窒素原子に結合した−CHCHCH−であることが可能である。
別の特定の実施形態において、各Xは、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;XおよびXは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつXは、環式ポリ尿素の窒素原子に結合した−CHCHCH−であることが可能である。
C.反応性シリカの供給源
種々の実施形態において、オルガノシリカ材料は、それと重合するように反応性であるシリカの供給源である、式(I)および/または式(IV)の独立単位と組み合わせて、追加のモノマーをさらに含む。他のモノマーとの(縮合)重合反応に関与するために、シリカは、典型的に、いくつかのヒドロキシル基官能性を有するべき(または、有するように処理されるべき)である。シリカ供給源の例は、限定されないが、(Columbia,MD,USAのW.R.Grace & Co.から商品名LUDOX(商標)で市販されるものなどの)コロイド性シリカ、および/または十分に小さい粒径を有する他の粒状シリカを含むことが可能である。シリカの粒径は、球形(または、ほぼ球形)粒子の直径として概算することができる。粒子が実質的に非球形である場合、それらの粒径は、本明細書中、3つの寸法(多角形および/または楕円形粒子に関しては長さ/幅/高さ、円形円柱形粒子に関しては直径/高さ、あるいはいくつかの他の形状に関しては他の適切な寸法)の径の単純な平均であることが可能である。追加的に、または代わりに、シリカ供給源は、前もって重合された/前もってオリゴマー化された種類の粒状シリカを含むことが可能であり、これは、1個以上、好ましくは、2個以上のそのケイ素原子に結合したヒドロキシル基の存在による縮合を介して互いに連結することが可能である。
微粒/コロイド性シリカ供給源の代表的な平均粒径は、約400nmまで、例えば、約250nmまで、約150nmまで、約120nmまで、約100nmまで、約80nmまで、約60nmまで、約50nmまで、約40nmまで、約30nmまで、約25nmまで、約20nmまで、約15nmまで、または約10nmまでであることが可能である。特に、平均粒径は、約150nmまで、約100nmまで、約50nmまで、約30nmまで、または約25nmまでであることが可能である。最小粒径は、ほとんどの実施形態において重要であるとは考えられておらず、いくつかの実施形態において、実際の最小平均粒径は、約5nmまたは約3nmであることが可能である。特に、平均粒径は、約3nm〜約150nm、約3nm〜約100nm、約3nm〜約50nm、または約5nm〜約30nmであることが可能である。追加的に、または代わりに、シリカ供給源は、d95(すなわち、分布中の粒子の約95%が適合するか、または超過する直径)が、約500nmまで、例えば、約250nmまで、約200nmまで、約175nmまで、約150nmまで、約125nmまで、約100nmまで、約80nmまで、約60nmまで、約50nmまで、約40nmまで、約30nmまで、約25nmまで、約20nmまで、約15nmまで、または約10nmまでであることが可能であるような粒径分布を有することが可能であり;任意選択的に、そのような実施形態において、粒径分布のd95は、例えば、少なくとも約3nm、例えば、少なくとも約5nm、少なくとも約10nm、少なくとも約15nm、少なくとも約20nm、または少なくとも約25nmであることが可能である。特に、粒径分布のd95は、約3nm〜約200nm、約5nm〜約100nm、約5nm〜約60nm、または約10nm〜約50nmであることが可能である。
重合反応のために適切であるか、または追加のヒドロキシル基官能性を達成するために、シリカ供給源の処理が必要であるか、または所望である場合、それは典型的に、塩基性pH条件下で達成されることが可能である。そのような処理は、d95および/または平均粒径を含むシリカ供給源の粒径分布の態様に影響を与え得、その場合、処理された値が使用される。さらに、本発明によるシリカ供給源は、典型的に、シリカ供給源が反応して、主に(すなわち、50モル%より多い)Si(OH)を形成するほど多くのヒドロキシル基官能性を有するように処理されない。
D.式(II)のモノマー
種々の実施形態において、オルガノシリカ材料は、式(I)および/または式(IV)の独立単位、ならびにそれと重合するように反応性であるシリカの供給源と組み合わせて、式(II)ZOZSi(式中、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、および窒素を含有し、任意選択的に置換され得るヘテロシクロアルキル基、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である)の少なくとも1種の独立単位を有する別のモノマーなどの別のモノマーをさらに含み得る。
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である。追加的に、または代わりに、Z、ZおよびZは、それぞれ独立して、任意選択的に、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、および/または窒素を含有し、任意選択的に置換され得るヘテロシクロアルキル基であることが可能である。
種々の態様において、各Zは、水素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子またはC〜Cアルキル基であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、エチル、メチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z、ZおよびZは、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基またはC〜Cアルキル基であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基またはC〜Cアルキル基であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z、ZおよびZは、それぞれ独立して、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基またはメトキシであることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z、ZおよびZは、それぞれ独立してヒドロキシル基、C〜Cアルキル基およびC〜Cアルコキシ基、からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、ZおよびZは、それぞれ、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基およびC〜Cアルコキシ基からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z、ZおよびZは、それぞれ独立して、任意選択的に、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、またはメチルアミンであることが可能である。特に、Z、ZおよびZは、それぞれ独立して、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、または窒素含有C〜Cアルキル基であることが可能である。上記窒素含有アルキル基は、1個以上の窒素原子(例えば、2個、3個など)を有してよい。窒素含有C〜C10アルキル基の例としては、限定されないが、
Figure 2019523746
が含まれる。
追加的に、または代わりに、Z、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基および窒素含有C〜C10アルキル基からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基および窒素含有C〜C10アルキル基からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z、ZおよびZは、それぞれ独立して、任意選択的に、窒素含有ヘテロアラルキル基であることが可能である。窒素含有ヘテロアラルキル基は、窒素含有C〜C12ヘテロアラルキル基、窒素含有C〜C10ヘテロアラルキル基、または窒素含有C〜Cヘテロアラルキル基であることが可能である。窒素含有ヘテロアラルキル基の例としては、限定されないが、ピリジニルエチル、ピリジニルプロピル、ピリジニルメチル、インドリルメチル、ピラジニルエチル、およびピラジニルプロピルが含まれる。上記窒素含有ヘテロアラルキル基は、1個以上の窒素原子(例えば、2個、3個など)を有してよい。
追加的に、または代わりに、Z、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基および窒素含有ヘテロアラルキル基からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基および窒素含有ヘテロアラルキル基からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z、ZおよびZは、それぞれ独立して、任意選択的に、ヘテロシクロアルキル基が、C〜Cアルキル基、特にC〜Cアルキル基によって任意選択的に置換されていてもよい窒素含有ヘテロシクロアルキル基であることが可能である。窒素含有ヘテロシクロアルキル基は、窒素含有C〜C12ヘテロシクロアルキル基、窒素含有C〜C10ヘテロシクロアルキル基、または窒素含有C〜Cヘテロシクロアルキル基であることが可能である。窒素含有ヘテロシクロアルキル基の例としては、限定されないが、ピペラジニルエチル、ピペラジニルプロピル、ピペリジニルエチル、ピペリジニルプロピルが含まれる。上記窒素含有ヘテロシクロアルキル基は、1個以上の窒素原子(例えば、2個、3個など)を有してよい。
追加的に、または代わりに、Z、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、および窒素を含有し任意選択的に置換され得るヘテロシクロアルキル基からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、および窒素を含有し、任意選択的に置換され得るヘテロシクロアルキル基からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z、ZおよびZは、それぞれ独立して、別のモノマーのケイ素原子に結合したハイドラン(hydran)酸素原子からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z、ZおよびZは、それぞれ独立して、別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、窒素を含有し、任意選択的に置換され得るヘテロシクロアルキル基および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有C〜C10ヘテロアラルキル基、窒素を含有し、任意選択的に置換され得るC〜C10ヘテロシクロアルキル基、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、C〜C10ヘテロアラルキル基、窒素を含有し、任意選択的に置換され得るC〜C10ヘテロシクロアルキル基、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である。
特定の実施形態において、各Zは水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合、であることが可能であり;かつZ、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシ、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である。
別の特定の実施形態において、各Zは、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシ、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつZは、メチルであることが可能である。
別の特定の実施形態において、各Zは、水素原子、メチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、メトキシ、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつ各Zは、
Figure 2019523746
であることが可能である。
別の特定の実施形態において、各Zは、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシ、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつ各Zは、
Figure 2019523746
であることが可能である。
別の特定の実施形態において、各Zは、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシ、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつ各Zは、
Figure 2019523746
であることが可能である。
別の特定の実施形態において、各Zは、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシ、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつ各Zは、
Figure 2019523746
であることが可能である。
別の特定の実施形態において、各Zは、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシ、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつ各Zは、
Figure 2019523746
であることが可能である。
別の特定の実施形態において、各Zは、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシ、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつ各Zは、
Figure 2019523746
であることが可能である。
別の特定の実施形態において、各Zは、水素原子、メチル、エチル、または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、メチル、メトキシ、エトキシ、
Figure 2019523746
および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である。
E.式(III)のモノマー
種々の実施形態において、オルガノシリカ材料は、式(I)および/または式(IV)の独立単位ならびに任意選択的に式(II)の独立単位、ならびにそれと重合するように反応性であるシリカの供給源と組み合わせて、式(III)Z1011Si−R−SiZ1011(各Zは、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつ各Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、任意選択的に置換され得るC〜C20アラルキルおよび任意選択的に置換され得るC〜C20ヘテロシクロアルキル基からなる群から選択されることが可能である)の少なくとも1つの独立単位を有する別のモノマーなどの別のモノマーをさらに含んでもよい。
追加的に、または代わりに、各Zは、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつ各Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、およびC〜Cアルキニレン基からなる群から選択されることが可能である。追加的に、または代わりに、Rは、任意選択的に、窒素含有C〜C10アルキレン基、任意選択的に置換され得るC〜C20アラルキルおよび/または任意選択的に置換され得るC〜C20ヘテロシクロアルキル基であることが可能である。
種々の態様において、各Zは、ヒドロキシル基であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基またはメトキシであることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基またはC〜Cアルコキシ基であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基またはメトキシであることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基またはC〜Cアルコキシ基であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、またはC〜Cアルキル基であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつZ10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基、エトキシ、メトキシまたは別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつZ10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシ、メチル、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつZ10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、メチル、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルキレン基または−CH−であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつ各Rは、C〜Cアルキレン基であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルケニレン基、または−HC=CH−であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつ各Rは、C〜Cアルキレン基およびC〜Cアルケニレン基からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルキニレン基、C〜Cアルキニレン基、C〜Cアルキニレン基、C〜Cアルキニレン基、C〜Cアルキニレン基、C〜Cアルキニレン基、または−C≡C−であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつ各Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基およびC〜Cアルキニレン基からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Rは、窒素含有C〜C10アルキレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、窒素含有C-〜Cアルキレン基、窒素含有C-〜Cアルキレン基、または窒素含有C-〜Cアルキレン基であることが可能である。上記窒素含有アルキレン基は、1個以上の窒素原子(例えば、2個、3個など)を有してよい。窒素含有アルキレン基の例としては、限定されないが、
Figure 2019523746
が含まれる。
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつ各Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基および窒素含有C〜C10アルキレン基からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Rは、任意選択的に置換され得るC〜C20アラルキル、任意選択的に置換され得るC〜C14アラルキル、または任意選択的に置換され得るC〜C10アラルキルであることが可能である。C〜C20アラルキルの例としては、限定されないが、フェニルメチル、フェニルエチル、およびナフチルメチルが含まれる。アラルキルは、任意選択的に、C〜Cアルキル基、特にC〜Cアルキル基によって置換されていてもよい。
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつRは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基および任意選択的に置換され得るC〜C10アラルキルからなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Rは、任意選択的に置換され得るC〜C20ヘテロシクロアルキル基、任意選択的に置換され得るC〜C16ヘテロシクロアルキル基、任意選択的に置換され得るC〜C12ヘテロシクロアルキル基、または任意選択的に置換され得るC〜C10ヘテロシクロアルキル基であることが可能である。C〜C20ヘテロシクロアルキル基の例としては、限定されないが、チエニルメチル、フリルエチル、ピロリルメチル、ピペラジニルエチル、ピリジルメチル、ベンゾキサゾリルエチル、キノリニルプロピル、およびイミダゾリルプロピルが含まれる。ヘテロシクロアルキルは、任意選択的にC〜Cアルキル基、特にC〜Cアルキル基によって置換されていてもよい。
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつRは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、任意選択的に置換され得るC〜C10アラルキルおよび任意選択的に置換され得るC〜C12ヘテロシクロアルキル基からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつRは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、任意選択的に置換され得るC〜C10アラルキルおよび任意選択的に置換され得るC〜C10ヘテロシクロアルキル基からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基、エトキシ、メトキシまたは別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシ、メトキシ、メチル、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつRは、−CH−、−CHCH−、−HC=CH−、
Figure 2019523746
からなる群から選択されることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、メチル、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつ各Rは、−CH−、−CHCH−、−HC=CH−、
Figure 2019523746
からなる群から選択されることが可能である。
特定の実施形態において、各Zは、ヒドロキシル基、エトキシまたは別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z10は、ヒドロキシル基、エトキシ、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z11は、メチルであることが可能であり;かつ各Rは、−CHCH−であることが可能である。
別の特定の実施形態において、各Zは、ヒドロキシル基、エトキシまたは別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシ、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつRは、−CH−であることが可能である。
別の特定の実施形態において、各Zは、ヒドロキシル基、エトキシまたは別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシ、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつRは、−HC=CH−であることが可能である。
別の特定の実施形態において、各Zは、ヒドロキシル基、メトキシまたは別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、メトキシ、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつ各Rは、
Figure 2019523746
であることが可能である。
別の特定の実施形態において、各Zは、ヒドロキシル基、エトキシまたは別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10は、ヒドロキシル基、エトキシ、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z11は、メチルであることが可能であり;かつ各Rは、
Figure 2019523746
であることが可能である。
別の特定の実施形態において、各Zは、ヒドロキシル基、メトキシまたは別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10は、ヒドロキシル基、メトキシ、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z11は、メチルであることが可能であり;かつ各Rは、
Figure 2019523746
であることが可能である。
別の特定の実施形態において、オルガノシリカ材料支持体は、式(III)の独立単位および式(IV)の独立単位を含み得、かつ式(I)の独立単位を含み得ない。特に、各Zは、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;Z、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシ、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり、かつ各Zは、ヒドロキシル基、エトキシまたは別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシ、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつRは、−CH−であることが可能である。
F.式(V)のモノマー
種々の実施形態において、オルガノシリカ材料は、式(I)および/または式(IV)の独立単位、および任意選択的に、式(II)および/または式(III)の独立単位、ならびにそれと重合するように反応性であるシリカの供給源と組み合わせて、式(V)M(OZ12(式中、各Mは、第13族金属を表し、かつ各Z12は、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す)の少なくとも1種の独立単位を有するさらなるモノマーなどのさらなる追加のモノマーをさらに任意選択的に含み得る。
追加的に、または代わりに、Mは、B、Al、Ga、IN、Tl、またはUutであることが可能である。特に、Mは、AlまたはBであることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Z12は、水素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり、かつZは、水素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Z12は、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。特に、Zは、メチル、エチル、プロピルまたはブチルであることが可能である。
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり、かつZ12は、水素原子、メチル、エチル、プロピルまたはブチルであることが可能である。
追加的に、または代わりに、各Z12は、別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり、かつ各Z12は、水素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり、かつ各Z12は、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Mは、Alであることが可能であり、かつ各Z12は、水素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
特定の実施形態において、Mは、Alであることが可能であり、かつ各Z12は、水素原子、メチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
別の特定の実施形態において、Mは、Alであることが可能であり、かつ各Z12は、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
別の特定の実施形態において、Mは、Alであることが可能であり、かつ各Z12は、水素原子、プロピルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
別の特定の実施形態において、Mは、Alであることが可能であり、かつ各Z12は、水素原子、ブチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
別の特定の実施形態において、Mは、AlまたはBであることが可能であり;かつ各Z12は、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
G.式(VI)のモノマー
種々の実施形態において、オルガノシリカ材料は、式(I)および/または式(IV)の独立単位、および任意選択的に、式(II)、式(III)および/または式(V)の独立単位、ならびにそれと重合するように反応性であるシリカの供給源と組み合わせて、式(VI)(Z13O)2-−O−Si(OZ14(式中、各Mは、第13族金属を表し、かつZ13およびZ14は、それぞれ独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す)の少なくとも1種の独立単位を有する、なおさらなるモノマーなどの、なおさらなるモノマーをさらに任意選択的に含み得る。
追加的に、または代わりに、Mは、B、Al、Ga、IN、Tl、またはUutであることが可能である。特に、Mは、AlまたはBであることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z13および/またはZ14は、それぞれ、水素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり、かつZ13および/またはZ14は、それぞれ、水素原子であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z13および/またはZ14は、それぞれ、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。特に、Z13および/またはZ14は、メチル、エチル、プロピルまたはブチルであることが可能である。
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり;かつZ13および/またはZ14は、それぞれ独立して、水素原子、メチル、エチル、プロピルまたはブチルであることが可能である。
追加的に、または代わりに、Z13および/またはZ14は、それぞれ、別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり;かつZ13およびZ14は、それぞれ独立して、水素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり;かつZ13およびZ14は、それぞれ独立して、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
追加的に、または代わりに、Mは、Alであることが可能であり;かつZ13およびZ14は、それぞれ独立して、水素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
特定の実施形態において、Mは、Alであることが可能であり;かつZ13およびZ14は、それぞれ独立して、水素原子、メチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
別の特定の実施形態において、Mは、Alであることが可能であり;かつZ13およびZ14は、それぞれ独立して、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
別の特定の実施形態において、Mは、Alであることが可能であり;かつZ13およびZ14は、それぞれ独立して、水素原子、プロピルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
別の特定の実施形態において、Mは、Alであることが可能であり;かつZ13およびZ14は、それぞれ独立して、水素原子、ブチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
別の特定の実施形態において、Mは、AlまたはBであることが可能であり;かつZ13およびZ14は、それぞれ独立して、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
本明細書に記載されるオルガノシリカ材料は、以下の項目に記載される通りに特徴づけることが可能である。
H.細孔径
本明細書に記載される、製造された、および/または最終処置されたオルガノシリカ材料は、有利にメソポーラス形態であり得る。上記の通り、メソポーラスという用語は、約2nm〜約50nmの範囲の直径を有する細孔を有する固体材料を指す。オルガノシリカ材料の平均細孔直径は、例えば、BET(Brunauer Emmet Teller)法などの当業者の専門知識の範囲内の窒素吸着−脱着等温線技術を使用して決定することが可能である。
追加的に、または代わりに、オルガノシリカ材料は、約2.0nm〜約50nm、約2.0nm〜約40nm、約2.0nm〜約30nm、約2.0nm〜約25nm、約2.0nm〜約20nm、約2.0nm〜約15nm、約2.0nm〜約13nm、約2.0nm〜約11nm、約2.0nm〜約10nm、約2.0nm〜約9nm、約2.0nm〜約8.5nm、約2.0nm〜約8.0nm、約2.0nm〜約7.5nm、約2.0nm〜約7.0nm、約2.0nm〜約6.0nm、約2.0nm〜約5.0nm、約2.0nm〜約4.5nm、約2.0nm〜約4.0nm、約2.0nm〜約3.0nm、約3.0nm〜約50nm、約3.0nm〜約40nm、約3.0nm〜約30nm、約3.0nm〜約25nm、約3.0nm〜約20nm、約3.0nm〜約15nm、約3.0nm〜約13nm、約3.0nm〜約11nm、約3.0nm〜約10nm、約3.0nm〜約9nm、約3.0nm〜約8.5nm、約3.0nm〜約8.0nm、約3.0nm〜約7.5nm、約3.0nm〜約7.0nm、約3.0nm〜約6.0nm、約3.0nm〜約5.0nm、約2.0nm〜約4.5nm、または約3.0nm〜約4.0nmの平均細孔直径を有することが可能である。特に、触媒は、約2.0nm〜約20nm、約2.0nm〜約10nm、約2.0nm〜約8.0nm、または約3.0nm〜約10nmの平均細孔直径を有することが可能である。
I.表面積
製造された、および/または最終処置されたオルガノシリカ材料の表面積は、例えば、BET(Brunauer Emmet Teller)法などの当業者の専門知識の範囲内の窒素吸着−脱着等温線技術を使用して決定することが可能である。この方法によって、全表面積、外部表面積およびミクロポーラス表面積が決定され得る。本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「全表面積」は、BET法によって決定される全表面積を指す。本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「ミクロポーラス表面積」は、BET法によって決定されるミクロポーラス表面積を指す。
種々の実施形態において、オルガノシリカ材料は、約100m/g以上、約200m/g以上、約300m/g以上、約400m/g以上、約450m/g以上、約500m/g以上、約550m/g以上、約600m/g以上、約700m/g以上、約800m/g以上、約850m/g以上、約900m/g以上、約1,000m/g以上、約1,050m/g以上、約1,100m/g以上、約1,150m/g以上、約1,200m/g以上、約1,250m/g以上、約1,300m/g以上、約1,400m/g以上、約1,450m/g以上、約1,500m/g以上、約1,550m/g以上、約1,600m/g以上、約1,700m/g以上、約1,800m/g以上、約1,900m/g以上、約2,000m/g以上、約2,100m/g以上、約2,200m/g以上、約2,300m/gまたは約2,500m/g以上の全表面積を有することが可能である。
追加的に、または代わりに、オルガノシリカ材料は、約50m/g〜約2,500m/g、約50m/g〜約2,000m/g、約50m/g〜約1,500m/g、約50m/g〜約1,000m/g、約100m/g〜約2,500m/g、約100m/g〜約2,300m/g、約100m/g〜約2,200m/g、約100m/g〜約2,100m/g、約100m/g〜約2,000m/g、約100m/g〜約1,900m/g、約100m/g〜約1,800m/g、約100m/g〜約1,700m/g、約100m/g〜約1,600m/g、約100m/g〜約1,550m/g、約100m/g〜約1,500m/g、約100m/g〜約1,450m/g、約100m/g〜約1,400m/g、約100m/g〜約1,300m/g、約100m/g〜約1,250m/g、約100m/g〜約1,200m/g、約100m/g〜約1,150m/g、約100m/g〜約1,100m/g、約100m/g〜約1,050m/g、約100m/g〜約1,000m/g、約100m/g〜約900m/g、約100m/g〜約850m/g、約100m/g〜約800m/g、約100m/g〜約700m/g、約100m/g〜約600m/g、約100m/g〜約550m/g、約100m/g〜約500m/g、約100m/g〜約450m/g、約100m/g〜約400m/g、約100m/g〜約300m/g、約100m/g〜約200m/g、約300m/g〜約2,500m/g、約300m/g〜約2,300m/g、約300m/g〜約2,200m/g、約300m/g〜約2,100m/g、約300m/g〜約2,000m/g、約300m/g〜約1,900m/g、約300m/g〜約1,800m/g、約300m/g〜約1,700m/g、約300m/g〜約1,600m/g、約300m/g〜約1,550m/g、約300m/g〜約1,500m/g、約300m/g〜約1,450m/g、約300m/g〜約1,400m/g、約300m/g〜約1,300m/g、約300m/g〜約1,250m/g、約300m/g〜約1,200m/g、約300m/g〜約1,150m/g、約300m/g〜約1,100m/g、約300m/g〜約1,050m/g、約300m/g〜約1,000m/g、約300m/g〜約900m/g、約300m/g〜約850m/g、約300m/g〜約800m/g、約300m/g〜約700m/g、約300m/g〜約600m/g、約300m/g〜約550m/g、約300m/g〜約500m/g、約300m/g〜約450m/g、または約300m/g〜約400m/gの全表面積を有し得る。特に、オルガノシリカ材料は、約300m/g〜約1,500mgの全表面積を有し得る。
J.細孔体積
本明細書に記載されるオルガノシリカ材料の細孔体積は、例えば、BET(Brunauer Emmet Teller)法などの当業者の専門知識の範囲内の窒素吸着−脱着等温線技術を使用して、決定することが可能である。
種々の実施形態において、オルガノシリカ材料は、約0.1cm/g以上、約0.2cm/g以上、約0.3cm/g以上、約0.4cm/g以上、約0.5cm/g以上、約0.6cm/g以上、約0.7cm/g以上、約0.8cm/g以上、約0.9cm/g以上、約1.0cm/g以上、約1.1cm/g以上、約1.2cm/g以上、約1.3cm/g以上、約1.4cm/g以上、約1.5cm/g以上、約1.6cm/g以上、約1.7cm/g以上、約1.8cm/g以上、約1.9cm/g以上、約2.0cm/g以上、約2.5cm/g以上、約3.0cm/g以上、約3.5cm/g以上、約4.0cm/g以上、約5.0cm/g以上、約6.0cm/g以上、約7.0cm/g、または約10.0cm/g以上の細孔体積を有することが可能である。
追加的に、または代わりに、オルガノシリカ材料は、約0.1cm/g〜約10.0cm/g、約0.1cm/g〜約5.0cm/g、約0.1cm/g〜約4.0cm/g、約0.1cm/g〜約3.0cm/g、約0.1cm/g〜約2.0cm/g、約0.1cm/g〜約1.5cm/g、約0.1cm/g〜約1.0cm/g、約0.1cm/g〜約0.9cm/g、約0.1cm/g〜約0.8cm/g、約0.1cm/g〜約0.7cm/g、約0.1cm/g〜約0.6cm/g、約0.1cm/g〜約0.5cm/g、約0.1cm/g〜約0.4cm/g、約0.1cm/g〜約0.3cm/g、0.3cm/g〜約10.0cm/g、約0.3cm/g〜約5.0cm/g、約0.3cm/g〜約4.0cm/g、約0.1cm/g〜約3.0cm/g、約0.3cm/g〜約2.0cm/g、約0.3cm/g〜約1.5cm/g、約0.3cm/g〜約1.2cm/g、約0.3cm/g〜約1.0cm/g、約0.3cm/g〜約0.9cm/g、約0.1cm/g〜約0.8cm/g、約0.3cm/g〜約0.7cm/g、約0.3cm/g〜約0.6cm/g、約0.3cm/g〜約0.5cm/g、約0.3cm/g〜約0.4cm/g、約0.6cm/g〜約2.0cm/g、約0.6cm/g〜約1.5cm/g、約0.6cm/g〜約1.2cm/g、約0.6cm/g〜約1.1cm/g、または約0.6cm/g〜約1.0cm/gの細孔体積を有することが可能である。特に、オルガノシリカ材料は、約0.3cm/g〜約1.1cm/gまたは約0.6cm/g〜約1.2cm/gの細孔体積を有することが可能である。
本明細書に記載の方法によって製造されたオルガノシリカ材料は、以下の項目で記載されるように特徴決定することが可能である。
K.X線回折ピーク
本明細書に記載のオルガノシリカ材料は、約1〜約6度2θの1つのピーク、特に、約1〜約4度2θ、約1〜約3度2θまたは約1〜約2度2θの1つのブロードピークを有する粉末X線回折パターンを示すことが可能である。追加的に、または代わりに、オルガノシリカ材料は、約0.5〜約10度2θ、約0.5〜約12度2θ範囲、約0.5〜約15度2θ、約0.5〜約20度2θ、約0.5〜約30度2θ、約0.5〜約40度2θ、約0.5〜約50度2θ、約0.5〜約60度2θ、約0.5〜約70度2θ、約2〜約10度2θ、約2〜約12度2θ範囲、約2〜約15度2θ、約2〜約20度2θ、約2〜約30度2θ、約2〜約40度2θ、約2〜約50度2θ、約2〜約60度2θ、約2〜約70度2θ、約3〜約10度2θ、約3〜約12度2θ範囲、約3〜約15度2θ、約3〜約20度2θ、約3〜約30度2θ、約3〜約40度2θ、約3〜約50度2θ、約3〜約60度2θ、約3〜約70度2θ、約4〜約10度2θ、約4〜約12度2θ範囲、約4〜約15度2θ、約4〜約20度2θ、約4〜約30度2θ、約4〜約40度2θ、約4〜約50度2θ、約4〜約60度2θ、または約4〜約70度2θの範囲に本質的にピークを示さないことが可能である。
L.シラノール含有量
本発明の方法によって入手可能なオルガノシリカ材料は、合成溶液の組成次第で、広範囲で変動するシラノール含有量を有することが可能である。シラノール含有量は、固体状態ケイ素NMRによって都合よく決定することが可能である。
種々の態様において、オルガノシリカ材料は、約5%より高い、約10%より高い、約15%より高い、約20%より高い、約25%より高い、約30%より高い、約33%より高い、35%より高い、約40%より高い、約41%より高い、約44%より高い、約45%より高い、約50%より高い、約55%より高い、約60%より高い、約65%より高い、約70%より高い、約75%より高い、または約80%より高いシラノール含有量を有することが可能である。特定の実施形態において、シラノール含有量は、約30%より高いか、または約41%より高いことが可能である。
追加的に、または代わりに、オルガノシリカ材料は、約5%〜約80%、約5%〜約75%、約5%〜約70%、約5%〜約65%、約5%〜約60%、約5%〜約55%、約5%〜約50%、約5%〜約45%、約5%〜約44%、約5%〜約41%、約5%〜約40%、約5%〜約35%、約5%〜約33%、約5%〜約30%、約5%〜約25%、約5%〜約20%、約5%〜約15%、約5%〜約10%、約10%〜約80%、約10%〜約75%、約10%〜約70%、約10%〜約65%、約10%〜約60%、約10%〜約55%、約10%〜約50%、約10%〜約45%、約10%〜約44%、約10%〜約41%、約10%〜約40%、約10%〜約35%、約10%〜約33%、約10%〜約30%、約10%〜約25%、約10%〜約20%、約20%〜約80%、約20%〜約75%、約20%〜約70%、約20%〜約65%、約20%〜約60%、約20%〜約55%、約20%〜約50%、約20%〜約45%、約20%〜約44%、約20%〜約41%、約20%〜約40%、約20%〜約35%、約20%〜約33%、約20%〜約30%、約20%〜約25%、約30%〜約80%、約30%〜約75%、約30%〜約70%、約30%〜約65%、約30%〜約60%、約30%〜約55%、約30%〜約50%、約30%〜約45%、約30%〜約44%、約30%〜約41%、約30%〜約40%、約30%〜約35%、約30%〜約33%、約40%〜約80%、約40%〜約75%、約40%〜約70%、約40%〜約65%、約40%〜約60%、約40%〜約55%、約40%〜約50%、約40%〜約45%、約40%〜約44%、または約40%〜約41%のシラノール含有量を有し得る。
M.触媒金属
オルガノシリカ材料は、特に、最終用途が触媒である実施形態において、少なくとも1種の触媒金属を含むようにさらに処理されてもよい。少なくとも1種の触媒金属は、オルガノシリカ材料上に析出され得、かつ都合よく、その細孔内に組み込まれてよい。例示的な触媒金属としては、限定されないが、第6族金属、第8族金属、第9族金属、第10速金属またはその組合せが含まれることが可能である。例示的な第6族金属としては、限定されないが、クロム、モリブデンおよび/またはタングステンが含まれることが可能であり、特に、モリブデンおよび/またはタングステンが含まれる。例示的な第8族金属としては、限定されないが、鉄、ルテニウムおよび/またはオスミウムが含まれることが可能である。例示的な第9族金属としては、限定されないが、コバルト、ロジウムおよび/またはイリジウムが含まれることが可能であり、特に、コバルトが含まれる。例示的な第10族金属としては、限定されないが、ニッケル、パラジウムおよび/またはプラチナが含まれることが可能である。
特定の実施形態において、触媒金属は、第8族金属、第9族金属、第10速金属およびその組合せからなる群から選択される貴金属でもよい。追加的に、または代わりに、少なくとも1種の触媒金属は、プラチナ(Pt)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、レニウム(Re)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)またはその組合せ、特に、プラチナ(Pt)、パラジウム(Pd)およびその混合物からなる群から選択されてもよい。
触媒金属は、少なくとも約0.01重量%、例えば、少なくとも約0.05重量%、少なくとも約0.1重量%、少なくとも約0.2重量%、少なくとも約0.4重量%、少なくとも約0.5重量%、少なくとも約0.6重量%、少なくとも約0.8重量%、少なくとも約1.0重量%、少なくとも約1.2重量%、少なくとも約1.4重量%、少なくとも約1.5重量%、少なくとも約1.6重量%、少なくとも約1.8重量%、少なくとも約2.0重量%、少なくとも約2.2重量%、少なくとも約2.4重量%、少なくとも約2.6重量%、少なくとも約2.8重量%、少なくとも約3.0重量%、少なくとも約3.5重量%、または少なくとも約4.0重量%の量で存在し得る。追加的に、または代わりに、触媒金属は、多くとも約35重量%、例えば、多くとも約30重量%、多くとも約25重量%、多くとも約20重量%、多くとも約15重量%、多くとも約10重量%、多くとも約8.0重量%、多くとも約6.0重量%、多くとも約4.0重量%、多くとも約3.0重量%、多くとも約2.0重量%、または多くとも約1.0重量%の量で存在し得る。全ての触媒金属の重量パーセントは、支持体上である。「支持体上」とは、パーセントが、支持体、すなわち、オルガノシリカ材料の重量に基づくことを意味する。例えば、オルガノシリカ材料が約100グラムの重量である場合、約20重量%の触媒金属とは、約20グラムの金属触媒が支持体上に添加されたことを意味するであろう。
追加的に、または代わりに、触媒金属が貴金属である場合、それは、約0.01重量%〜約4.0重量%、約0.01重量%〜約3.5重量%、約0.01重量%〜約3.0重量%、約0.01重量%〜約2.8重量%、約0.01重量%〜約2.6重量%、約0.01重量%〜約2.4重量%、約0.01重量%〜約2.2重量%、約0.01重量%〜約2.0重量%、約0.01重量%〜約1.8重量%、約0.01重量%〜約1.6重量%、約0.01重量%〜約1.5重量%、約0.01重量%〜約1.4重量%、約0.01重量%〜少なくとも約1.2重量%、約0.01重量%〜約1.0重量%、約0.01重量%〜約0.8重量%、約0.01重量%〜約0.6重量%、約0.01重量%〜約0.5重量%、約0.01重量%〜約0.4重量%、約0.01重量%〜約0.2重量%、約0.01重量%〜約0.1重量%、約0.1重量%〜約4.0重量%、約0.1重量%〜約3.5重量%、約0.1重量%〜約3.0重量%、約0.1重量%〜約2.8重量%、約0.1重量%〜約2.6重量%、約0.1重量%〜約2.4重量%、約0.1重量%〜約2.2重量%、約0.1重量%〜約2.0重量%、約0.1重量%〜約1.8重量%、約0.1重量%〜約1.6重量%、約0.1重量%〜約1.5重量%、約0.1重量%〜約1.4重量%、約0.1重量%〜少なくとも約1.2重量%、約0.1重量%〜約1.0重量%、約0.1重量%〜約0.8重量%、約0.1重量%〜約0.6重量%、約0.1重量%〜約0.5重量%、約0.1重量%〜約0.4重量%、約0.1重量%〜約0.2重量%、約1.0重量%〜約4.0重量%、約1.0重量%〜約3.5重量%、約1.0重量%〜約3.0重量%、約1.0重量%〜約2.8重量%、約1.0重量%〜約2.6重量%、約1.0重量%〜約2.4重量%、約1.0重量%〜約2.2重量%、約1.0重量%〜約2.0重量%、約1.0重量%〜約1.8重量%、約1.0重量%〜約1.6重量%、約1.0重量%〜約1.5重量%、約1.0重量%〜約1.4重量%、または約1.0重量%〜少なくとも約1.2重量%の量で存在し得る。特に、触媒金属が貴金属である場合、それは、約0.01重量%〜約4.0重量%、約0.05重量%〜約3.5重量%、約0.1重量%〜約2.0重量%、または約0.1重量%〜約1.4重量%の量で存在し得る。
別の特定の実施形態において、触媒金属は、少なくとも1種の第6族金属および少なくとも1種の第8〜10族からの非貴金属を含み得る。追加的に、または代わりに、触媒金属は、クロム、モリブデンおよびタングステンの少なくとも1種(特に、モリブデンおよび/またはタングステンを含む)、ならびに鉄、コバルトおよびニッケルの少なくとも1種(特に、コバルトおよび/またはニッケルを含む)を含み得る。
追加的に、または代わりに、触媒金属は、第6族金属および第8〜10族非貴金属の組合せを含む。
N.結合剤
種々の態様において、本明細書に記載されるオルガノシリカ材料は、結合剤とさらに組み合わせられてもよい。適切な結合剤としては、限定されないが、活性および不活性材料、合成または天然由来ゼオライト、ならびに無機材料、例えば、クレーおよび/または酸化物、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ−アルミナ、酸化セリウム、酸化マグネシウム、あるいはそれらの組合せが含まれる。特に、さらなる結合剤は、活性および不活性材料、無機材料、クレー、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、チタニア、ジルコニアまたはそれらの組合せからなる群から選択されてよい。特に、さらなる結合剤は、シリカ−アルミナ、アルミナおよび/またはジルコニア、特にアルミナであってよい。シリカ−アルミナは、天然由来であり得るか、あるいはシリカおよび酸化金属の混合物を含む、ゼラチン状沈殿物またはゲルの形態のいずれかであり得る。本明細書において、ゼオライト結合剤材料と関連する、すなわち、それと組み合わせて、またはその合成の間に存在する、それ自体が触媒的に活性である材料の使用は、最終触媒の変換および/または選択性を変更し得ることが認識されることは留意すべきである。本明細書において、不活性材料は、本発明がアルキル化プロセスに利用され、そして反応速度を制御するための他の手段を利用せずに経済的に、かつ秩序的にアルキル化製品を得ることができる場合、変換の量を制御するための希釈剤として適切に役立つことが可能であることも認識される。これらの不活性材料は、商業的な作動条件下での触媒の粉砕強度を改善するため、そして触媒のための結合剤またはマトリックスとして機能するために、天然由来のクレー、例えば、ベントナイトおよびカオリン中に組み込まれてよい。
O.追加的な金属
いくつかの実施形態において、オルガノシリカ材料結合剤は、網目構造に組み込まれたカチオン性金属部位とさらに組み合わせられることが可能である。そのようなカチオン性金属部位は、含浸または有機前駆体による表面への錯化などのいずれかの都合のよい方法によって、あるいはいずれかの他の方法によって組み込まれてよい。このようなオルガノ金属材料は、石油精製または石油化学製品製造において実行される多くの炭化水素分離において使用され得る。石油化学製品/燃料から望ましく分離される、そのような化合物の例としては、オレフィン、パラフィン、芳香族などを含むことができる。
追加的に、または代わりに、オルガノシリカ材料は、オルガノシリカ材料の細孔内の表面金属上/中に析出されることが可能である。表面金属は、第1族元素、第2族元素、第13族元素およびそれらの組合せから選択されることが可能である。第1族元素が存在維する場合、それは、好ましくは、ナトリウムおよび/またはカリウムを含むことが可能であるか、あるいはそれらであることが可能である。第2族元素が存在維する場合、それは、限定されないが、マグネシウムおよび/またはカルシウムを含み得る。第13族元素が存在維する場合、それは、限定されないが、ホウ素および/またはアルミニウムを含み得る。
第1、2、6、8〜10および/または13族元素の1種以上は、オルガノシリカ材料支持体の外部および/または内部表面上に存在し得る。例えば、第1、2および/または13族元素の1種以上は、オルガノシリカ材料上の第1の層に存在し得、かつ第6、8、9および/または10族元素の1種以上は、第2の層に、例えば、少なくとも部分的に、第1、2および/または13族元素の上部に存在し得る。追加的に、または代わりに、第6、8、9および/または10族元素の1種以上のみが、オルガノシリカ材料の外部および/または内部表面上に存在し得る。表面金属は、含浸、析出、グラフト化、共縮合、イオン交換などの、いずれかの都合のよい方法によって、オルガノシリカ材料中/上に組み込まれることが可能である。特に、限定されないが、アルミニウムなどの第13族金属は、オルガノシリカ材料支持体の表面上にグラフト化されてもよい。追加的に、または代わりに、限定されないが、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムなどの第4族金属は、オルガノシリカ材料支持体の表面上にグラフト化されてもよい。
III.触媒の製造方法
別の実施形態において、本明細書に記載されるオルガノシリカ材料の製造方法を提供する。この方法は、有利に、
(a)構造指向剤および/またはポロゲンを本質的に含有しない水性混合物を提供すること;
(b)この水性混合物に、(i)式(I)[Z1516SiCH(式中、各Z15は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、かつ各Z16は、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能である)の化合物;および/または(ii)式(IV)
Figure 2019523746
(式中、各Rは、独立して、XOXSiX基であり、各Xは、C〜Cアルキル基を表し;XおよびXは、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基またはC〜Cアルコキシ基を表し;かつ各Xは、環式ポリ尿素の窒素原子に結合したアルキレン基を表す)の環式ポリ尿素モノマーの少なくとも1種の化合物;ならびに(iii)式(I)および/または式(IV)の少なくとも1種の化合物と重合するように反応性であるシリカの供給源を含む追加のコモノマーを添加して、溶液を形成すること;
(c)溶液を老化して、プレ生成物を製造すること;
(d)プレ生成物を乾燥させて、少なくとも1個(好ましくは、少なくとも2個)のシリルエーテル結合を通してシリカ(および/または互い)に連結する、本明細書に記載の式(I)および/または式(IV)の少なくとも1種の独立モノマーを含むポリマーであるオルガノシリカ材料を得ること
を含むことが可能である。
追加的に、または代わりに、式(I)の化合物および/または式(IV)の環式ポリ尿素モノマーの少なくとも一部は、ステップ(b)において、各Z15が、より広範囲に、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、または別のシロキサンのケイ素原子に結合した酸素原子を表すことが可能であり、かつ各Z16が、より広範囲に、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のシロキサンのケイ素原子に結合した酸素原子を表すことが可能であるように、かつ/または各Xが、より広範囲に、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマー単位のケイ素原子への結合を表すことが可能であり;XおよびXが、それぞれ独立して、より広範囲に、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマー単位のケイ素原子に結合した酸素原子を表すことが可能であり;かつ各Xが、より広範囲に、環式ポリ尿素の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基を表すことが可能であるように、少なくとも部分的にヒドロキシル化されたものとして、かつ/または少なくとも部分的に重合/オリゴマー化されたものとして添加されることが可能である。言い換えると、式(I)および/または式(IV)のモノマー化合物に加えて、またはその代わりに、ステップ(b)において、未老化のプレ生成物を添加することが可能である。
さらに追加的に、または代わりに、シリカの少なくとも一部(例えば、1個以上、好ましくは、2個以上のケイ素原子に結合したヒドロキシル基の存在による縮合によって、それ自体、あるいは式(I)および/または式(IV)の他の化合物に対して反応性であるもの)は、ステップ(b)において、少なくとも部分的にヒドロキシル化されたものとして、かつ/または少なくとも部分的に重合/オリゴマー化されたものとして(すなわち、粒状シリカ供給源に加えて、またはその代わりに、未老化のプレ生成物として)添加されることが可能である。
A.水性混合物
本明細書に記載される触媒は、構造指向剤およびプロゲンを本質的に使用することなく製造され得る。したがって、水性混合物は、添加された構造指向剤および/または添加されたプロゲンを本質的に含有しなくてもよい。
本明細書で使用される場合、「構造指向剤が添加されない」および「プロゲンが添加されない」は、(i)オルガノシリカ材料のフレームワークを形成するビルディングブロックの重合および/または重縮合および/または組織化を補助および/または誘導する成分がオルガノシリカ材料の合成において存在しないこと、あるいは(ii)、成分が、オルガノシリカ材料のフレームワークを形成するビルディングブロックの重合および/または重縮合および/または組織化を補助および/または誘導するとは言うことが不可能であるように、少量または非実質的な量または無視できる量で、そのような成分がオルガノシリカ材料の合成において存在することのいずれかを意味する。さらに、「構造指向剤が添加されない」は、「追加テンプレートがない」および「鋳型剤が添加されない」と類語である。
1.構造指向剤
構造指向剤の例としては、限定されないが、非イオン性界面活性剤、イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ケイ素界面活性剤、両性界面活性剤、ポリアルキレンオキシド界面活性剤、フルオロ界面活性剤、コロイド性結晶、ポリマー、ハイパー分枝状分子、星型分子、巨大分子、デンドリマーおよびそれらの組合せを含むことが可能である。追加的に、または代わりに、表面指向剤は、ポロキサマー、トリブロックポリマー、テトラアルキルアンモニウム塩、非イオン性ポリオキシエチレンアルキル、ジェミニ界面活性剤、またはそれらの混合物を含むことが可能であるか、あるいはそれらであることが可能である。テトラアルキルアンモニウム塩の例としては、限定されないが、セチルトリメチルアンモニウムクロリド(CTAC)、セチルトリメチルアンモニウムブロミド(CTAB)およびオクタデシルトリメチルアンモニウムクロリドなどの、セチルトリメチルアンモニウムハライドを含むことが可能である。他の代表的な表面指向剤は、追加的に、または代わりに、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリドおよび/またはセチルピリジニウムブロミドを含むことが可能である。
ポロキサマーは、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとのブロックコポリマー、より特に、ポリオキシエチレン(ポリ(エチレンオキシド))の2個の親水性鎖によって挾まれた、ポリオキシプロピレン(ポリ(プロピレンオキシド))の中央疎水性鎖からなる非イオン性トリブロックコポリマーである。特に、「ポロキサマー」という用語は、「a」および「b」が、それぞれ、ポリオキシエチレンおよびポリオキシプロピレン単位の数を意味する、式HO(C))(CO)(CO)Hを有するポリマーを指す。ポロキサマーは、商標名Pluronic(登録商標)、例えば、Pluronic(登録商標)123およびPluronic(登録商標)F127によっても既知である。追加的なトリブロックポリマーは、B50−6600である。
非イオン性ポリオキシエチレンアルキルエーテルは、商標名Brij(登録商標)、例えば、Brij(登録商標)56、Brij(登録商標)58、Brij(登録商標)76、Brij(登録商標)78によっても既知である。ジェミニ界面活性剤は、1分子あたり、少なくとも2個の疎水基を有し、かつ少なくとも1個、または任意選択的に2個の親水基が導入された化合物である。
2.ポロゲン
ポロゲン材料は、オルガノシリカ材料において、ドメイン、離散的領域、空隙および/または細孔を形成することが可能である。ポロゲンの例は、ブロックコポリマー(例えば、ジブロックポリマー)である。本明細書で使用される場合、ポロゲンとしては水を含まない。ポリマーポロゲンの例としては、限定されないが、ポリビニル芳香族、例えば、ポリスチレン、ポリビニルピリジン、水素化ポリビニル芳香族、ポリアクリロニトリル、ポリアルキレンオキシド、例えば、ポリエチレンオキシドおよびポリプロピレンオキシド、ポリエチレン、ポリ乳酸、ポリシロキサン、ポリカプロラクトン、ポリカプロラクタム、ポリウレタン、ポリメタクリレート、例えば、ポリメチルメタクリレートまたはポリメタクリルさん、ポリアクリレート、例えば、ポリメタクリレートおよびポリアクリル酸、ポリジエン、例えば、ポリブタジエンおよびポリイソプレン、ポリビニルクロリド、ポリアセタールおよびアミンキャップアルキレンオキシド、ならびにそれらの組合せを含むことができる。
追加的に、または代わりに、ポロゲンは、熱可塑性ホモポリマーおよびランダム(ブロックとは対照的な)コポリマーであることが可能である。本明細書で使用される場合、「ホモポリマー」は、単一モノマーから繰返単位を含む化合物を意味する。適切な熱可塑性材料としては、限定されないが、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリフェニレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレンオキシド、ポリ(ジメチルシロキサン)、ポリテトラヒドロフラン、ポリエチレン、ポリシクロヘキシルエチレン、ポリエチルオキサゾリン、ポリビニルピリジン、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸のホモポリマーまたはコポリマー、これらの材料のコポリマーおよびこれらの材料の混合物を含むことが可能である。ポリスチレンの例としては、限定されないが、アニオン重合ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、未置換および置換ポリスチレン(例えば、ポリ(α−メチルスチレン))が含まれる。熱可塑性材料は、天然で、線形、分岐状、超分岐状、樹状または星形であり得る。
追加的に、または代わりにポロゲンは、溶媒であることが可能である。溶媒の例としては、限定されないが、ケトン(例えば、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、シクロヘキシルピロリジノン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトン)、カーボネート化合物(例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート)、複素環式化合物(例えば、3−メチル−2−オキサゾリジノン、ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルピロリドン、ピリジン)、環式エーテル(例えば、ジオキサン、テトラヒドロフラン)、鎖エーテル(例えば、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル)、アルコール(例えば、メタノール、エタノール)、多価アルコール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、ジプロピレングリコール)、ニトリル化合物(例えば、アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル)、エステル(例えば、エチルアセテート、ブチルアセテート、メチルラクテート、エチルラクテート、メチルメトキシプロピオネート、エチルエトキシプロピオネート、メチルピルベート、エチルピルベート、プロピルピルベート、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、ブチロラクトン、リン酸エステル、ホスホン酸エステル)、非プロトン性極性物質(例えば、ジメチルスルホキシド、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド)、非極性溶媒(例えば、トルエン、キシレン、メシチレン)、塩素ベースの溶媒(例えば、メチレンジクロリド、エチレンジクロリド)、ベンゼン、ジクロロベンゼン、ナフタレン、ビフェニルエーテル、ジイソプロピルベンゼン、トリエチルアミン、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸ブチル、モノメチルエーテルアセテートヒドロキシエーテル、例えば、ジベンジルエーテル、ダイグライム、トリグライムおよびそれらの混合物を含むことが可能である。
3.塩基/酸
種々の実施形態において、本明細書で提供される方法で使用される水性混合物は、塩基および/または酸を含むことが可能である。水性混合物のpHは、経時的に変化し得ることは理解される。
水性混合物が塩基を含む特定の実施形態において、水性混合物は、約8〜約15、約8〜約14.5、約8〜約14、約8〜約13.5、約8〜約13、約8〜約12.5、約8〜約12、約8〜約11.5、約8〜約11、約8〜約10.5、約8〜約10、約8〜約9.5、約8〜約9、約8〜約8.5、約8.5〜約15、約8.5〜約14.5、約8.5〜約14、約8.5〜約13.5、約8.5〜約13、約8.5〜約12.5、約8.5〜約12、約8.5〜約11.5、約8.5〜約11、約8.5〜約10.5、約8.5〜約10、約8.5〜約9.5、約8.5〜約9、約9〜約15、約9〜約14.5、約9〜約14、約9〜約13.5、約9〜約13、約9〜約12.5、約9〜約12、約9〜約11.5、約9〜約11、約9〜約10.5、約9〜約10、約9〜約9.5、約9.5〜約15、約9.5〜約14.5、約9.5〜約14、約9.5〜約13.5、約9.5〜約13、約9.5〜約12.5、約9.5〜約12、約9.5〜約11.5、約9.5〜約11、約9.5〜約10.5、約9.5〜約10、約10〜約15、約10〜約14.5、約10〜約14、約10〜約13.5、約10〜約13、約10〜約12.5、約10〜約12、約10〜約11.5、約10〜約11、約10〜約10.5、約10.5〜約15、約10.5〜約14.5、約10.5〜約14、約10.5〜約13.5、約10.5〜約13、約10.5〜約12.5、約10.5〜約12、約10.5〜約11.5、約10.5〜約11、約11〜約15、約11〜約14.5、約11〜約14、約11〜約13.5、約11〜約13、約11〜約12.5、約11〜約12、約11〜約11.5、約11.5〜約15、約11.5〜約14.5、約11.5〜約14、約11.5〜約13.5、約11.5〜約13、約11.5〜約12.5、約11.5〜約12、約12〜約15、約12〜約14.5、約12〜約14、約12〜約13.5、約12〜約13、約12〜約12.5、約12.5〜約15、約12.5〜約14.5、約12.5〜約14、約12.5〜約13.5、約12.5〜約13、約12.5〜約15、約12.5〜約14.5、約12.5〜約14、約12.5〜約13.5、約12.5〜約13、約13〜約15、約13〜約14.5、約13〜約14、約13〜約13.5、約13.5〜約15、約13.5〜約14.5、約13.5〜約14、約14〜約15、約14〜約14.5および約14.5〜約15のpHを有することが可能である。
塩基を含む特定の実施形態において、pHは、約9〜約15、約9〜約14または約8〜約14であることが可能である。
代表的な塩基としては、限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、ピリジン、ピロール、ピペラジン、ピロリジン、ピペリジン、ピコリン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルモノエタノールアミン、モノメチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジアザビシクロオクタン、ジアザビシクロノナン、ジアザビシクロウンデカン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、アンモニア、アンモニウムヒドロキシド、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、N,N−ジメチルアミン、N,N−ジエチルアミン、N,N−ジプロピルアミン、N,N−ジブチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、シクロヘキシルアミン、トリメチルイミジン、1−アミノ−3−メチルブタン、ジメチルグリシン、3−アミノ−3−メチルアミンなどを含むことができる。これらの塩基は、単一で、または組み合わせてのいずれかで使用されてよい。特定の実施形態において、塩基は、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウムおよび/または水酸化アンモニウムを含むことが可能であるか、またはそれらであることが可能である。
水性混合物が酸を含む特定の実施形態において、水性混合物は、約0.01〜約6.0、約0.01〜約5、約0.01〜約4、約0.01〜約3、約0.01〜約2、約0.01〜約1、0.1〜約6.0、約0.1〜約5.5、約0.1〜約5.0、約0.1〜約4.8、約0.1〜約4.5、約0.1〜約4.2、約0.1〜約4.0、約0.1〜約3.8、約0.1〜約3.5、約0.1〜約3.2、約0.1〜約3.0、約0.1〜約2.8、約0.1〜約2.5、約0.1〜約2.2、約0.1〜約2.0、約0.1〜約1.8、約0.1〜約1.5、約0.1〜約1.2、約0.1〜約1.0、約0.1〜約0.8、約0.1〜約0.5、約0.1〜約0.2、約0.2〜約6.0、約0.2〜約5.5、約0.2〜約5、約0.2〜約4.8、約0.2〜約4.5、約0.2〜約4.2、約0.2〜約4.0、約0.2〜約3.8、約0.2〜約3.5、約0.2〜約3.2、約0.2〜約3.0、約0.2〜約2.8、約0.2〜約2.5、約0.2〜約2.2、約0.2〜約2.0、約0.2〜約1.8、約0.2〜約1.5、約0.2〜約1.2、約0.2〜約1.0、約0.2〜約0.8、約0.2〜約0.5、約0.5〜約6.0、約0.5〜約5.5、約0.5〜約5、約0.5〜約4.8、約0.5〜約4.5、約0.5〜約4.2、約0.5〜約4.0、約0.5〜約3.8、約0.5〜約3.5、約0.5〜約3.2、約0.5〜約3.0、約0.5〜約2.8、約0.5〜約2.5、約0.5〜約2.2、約0.5〜約2.0、約0.5〜約1.8、約0.5〜約1.5、約0.5〜約1.2、約0.5〜約1.0、約0.5〜約0.8、約0.8〜約6.0、約0.8〜約5.5、約0.8〜約5、約0.8〜約4.8、約0.8〜約4.5、約0.8〜約4.2、約0.8〜約4.0、約0.8〜約3.8、約0.8〜約3.5、約0.8〜約3.2、約0.8〜約3.0、約0.8〜約2.8、約0.8〜約2.5、約0.8〜約2.2、約0.8〜約2.0、約0.8〜約1.8、約0.8〜約1.5、約0.8〜約1.2、約0.8〜約1.0、約1.0〜約6.0、約1.0〜約5.5、約1.0〜約5.0、約1.0〜約4.8、約1.0〜約4.5、約1.0〜約4.2、約1.0〜約4.0、約1.0〜約3.8、約1.0〜約3.5、約1.0〜約3.2、約1.0〜約3.0、約1.0〜約2.8、約1.0〜約2.5、約1.0〜約2.2、約1.0〜約2.0、約1.0〜約1.8、約1.0〜約1.5、約1.0〜約1.2、約1.2〜約6.0、約1.2〜約5.5、約1.2〜約5.0、約1.2〜約4.8、約1.2〜約4.5、約1.2〜約4.2、約1.2〜約4.0、約1.2〜約3.8、約1.2〜約3.5、約1.2〜約3.2、約1.2〜約3.0、約1.2〜約2.8、約1.2〜約2.5、約1.2〜約2.2、約1.2〜約2.0、約1.2〜約1.8、約1.2〜約1.5、約1.5〜約6.0、約1.5〜約5.5、約1.5〜約5.0、約1.5〜約4.8、約1.5〜約4.5、約1.5〜約4.2、約1.5〜約4.0、約1.5〜約3.8、約1.5〜約3.5、約1.5〜約3.2、約1.5〜約3.0、約1.5〜約2.8、約1.5〜約2.5、約1.5〜約2.2、約1.5〜約2.0、約1.5〜約1.8、約1.8〜約6.0、約1.8〜約5.5、約1.8〜約5.0、約1.8〜約4.8、約1.8〜約4.5、約1.8〜約4.2、約1.8〜約4.0、約1.8〜約3.8、約1.8〜約3.5、約1.8〜約3.2、約1.8〜約3.0、約1.8〜約2.8、約1.8〜約2.5、約1.8〜約2.2、約1.8〜約2.0、約2.0〜約6.0、約2.0〜約5.5、約2.0〜約5.0、約2.0〜約4.8、約2.0〜約4.5、約2.0〜約4.2、約2.0〜約4.0、約2.0〜約3.8、約2.0〜約3.5、約2.0〜約3.2、約2.0〜約3.0、約2.0〜約2.8、約2.0〜約2.5、約2.0〜約2.2、約2.2〜約6.0、約2.2〜約5.5、約2.2〜約5.0、約2.2〜約4.8、約2.2〜約4.5、約2.2〜約4.2、約2.2〜約4.0、約2.2〜約3.8、約2.2〜約3.5、約2.2〜約3.2、約2.2〜約3.0、約2.2〜約2.8、約2.2〜約2.5、約2.5〜約6.0、約2.5〜約5.5、約2.5〜約5.0、約2.5〜約4.8、約2.5〜約4.5、約2.5〜約4.2、約2.5〜約4.0、約2.5〜約3.8、約2.5〜約3.5、約2.5〜約3.2、約2.5〜約3.0、約2.5〜約2.8、約2.8〜約6.0、約2.8〜約5.5、約2.8〜約5.0、約2.8〜約4.8、約2.8〜約4.5、約2.8〜約4.2、約2.8〜約4.0、約2.8〜約3.8、約2.8〜約3.5、約2.8〜約3.2、約2.8〜約3.0、約3.0〜約6.0、約3.5〜約5.5、約3.0〜約5.0、約3.0〜約4.8、約3.0〜約4.5、約3.0〜約4.2、約3.0〜約4.0、約3.0〜約3.8、約3.0〜約3.5、約3.0〜約3.2、約3.2〜約6.0、約3.2〜約5.5、約3.2〜約5、約3.2〜約4.8、約3.2〜約4.5、約3.2〜約4.2、約3.2〜約4.0、約3.2〜約3.8、約3.2〜約3.5、約3.5〜約6.0、約3.5〜約5.5、約3.5〜約5、約3.5〜約4.8、約3.5〜約4.5、約3.5〜約4.2、約3.5〜約4.0、約3.5〜約3.8、約3.8〜約5、約3.8〜約4.8、約3.8〜約4.5、約3.8〜約4.2、約3.8〜約4.0、約4.0〜約6.0、約4.0〜約5.5、約4.0〜約5、約4.0〜約4.8、約4.0〜約4.5、約4.0〜約4.2、約4.2〜約5、約4.2〜約4.8、約4.2〜約4.5、約4.5〜約5、約4.5〜約4.8または約4.8〜約5のpHを有することが可能である。
酸を含む特定の実施形態において、pHは、約0.01〜約6.0、0.2〜約6.0、約0.2〜約5.0または約0.2〜約4.5であることが可能である。
代表的な酸としては、限定されないが、塩酸、塩化アンモニウム、フッ化アンモニウム、硝酸、硫酸、フッ化水素酸、リン酸、ホウ酸、シュウ酸およびそれらの組合せなどの無機酸;ならびに酢酸、プロピオン酸、酪酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン酸、セバシン酸、没食子酸、酪酸、メリト酸、アラキドン酸、シキミ酸、2−エチルヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、サリチル酸、安息香酸、p−アミノ−安息香酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、コハク酸、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、リンゴ酸、グルタル酸の加水分解物、無水マレイン酸の加水分解物、無水フタル酸の加水分解物などの有機酸およびそれらの組合せなどを含むことが可能である。特定の実施形態において、酸は、塩酸または塩化アンモニウムを含むことが可能であるか、またはそれらであることが可能である。
4.モル比
2種以上の式(I)の化合物が使用される場合、それぞれの化合物は、広範囲の種々のモル比で使用されてよい。例えば、2種の式(I)の化合物が使用される場合、各化合物のモル比は、1:99〜99:1、例えば、10:90〜90:10で変動してよい。式(I)の異なる化合物の使用によって、本発明のプロセスによって製造されたオルガノシリカ材料の特性を調整することが可能となる。
2種以上の式(IV)の化合物が使用される場合、それぞれの化合物は、広範囲の種々のモル比で使用されてよい。例えば、2種の式(IV)の化合物が使用される場合、各化合物のモル比は、1:99〜99:1、例えば、10:90〜90:10で変動してよい。式(IV)の異なる化合物の使用によって、本発明のプロセスによって製造されたオルガノシリカ材料の特性を調整することが可能となる。
式(I)および(IV)の両方の化合物が使用される場合、それぞれの化合物は、広範囲の種々のモル比で使用されてよい。例えば、式(I)の化合物のモル比は、1:99〜99:1、例えば、10:90〜90:10で変動してよく、かつ式(IV)の化合物のモル比は、1:99〜99:1、例えば、10:90〜90:10で変動してよい。式(I)および(IV)の化合物の組合せの使用によって、本発明のプロセスによって製造されたオルガノシリカ材料の特性を調整することが可能となる。
5.任意選択の追加的な(コ)モノマー
いくつかの実施形態において、本明細書で提供される方法は、水性混合物に、式(II)ZOZSiの化合物および/または式(III)Z1011Si−R−SiZ1011の化合物を添加することをさらに含むことが可能である。
水性混合物中に存在する場合、式(II)の化合物対式(I)および/または式(IV)の化合物のモル比は、約99:1〜約1:99、約1:5〜約5:1、約4:1〜約1:4または約3:2〜約2:3などの広い範囲内で変動し得る。例えば、式(II)の化合物対式(I)および/または式(IV)の化合物のモル比は、約4:1〜1:4、約2.5:1〜約1:2.5、約2:1〜約1:2または約1.5:1〜約1.5:1であることが可能である。
水性混合物中に存在する場合、式(III)の化合物対式(I)および/または式(IV)の化合物のモル比は、約99:1〜約1:99、約1:5〜約5:1、約4:1〜約1:4または約3:2〜約2:3などの広い範囲内で変動し得る。例えば、式(III)の化合物対式(I)および/または式(IV)の化合物のモル比は、約4:1〜1:4、約2.5:1〜約1:2.5、約2:1〜約1:2または約1.5:1〜約1.5:1であることが可能である。
追加的に、または代わりに、本明細書で提供される方法は、水性混合物に、式(V)M(OZ12の化合物および/または式(VI)(Z13O)2-−O−Si(OZ14の化合物を添加することをさらに含むことが可能である。
水性混合物中に存在する場合、式(V)の化合物対式(I)および/または式(IV)の化合物のモル比は、約99:1〜約1:99、約1:5〜約5:1、約4:1〜約1:4または約3:2〜約2:3などの広い範囲内で変動し得る。例えば、式(V)の化合物対式(I)および/または式(IV)の化合物のモル比は、約4:1〜1:4、約2.5:1〜約1:2.5、約2:1〜約1:2または約1.5:1〜約1.5:1であることが可能である。
水性混合物中に存在する場合、式(VI)の化合物対式(I)および/または式(IV)の化合物のモル比は、約99:1〜約1:99、約1:5〜約5:1、約4:1〜約1:4または約3:2〜約2:3などの広い範囲内で変動し得る。例えば、式(VI)の化合物対式(I)および/または式(IV)の化合物のモル比は、約4:1〜1:4、約2.5:1〜約1:2.5、約2:1〜約1:2または約1.5:1〜約1.5:1であることが可能である。
B.溶液の老化
本明細書に記載される方法において形成される溶液は、少なくとも約4時間、少なくとも約6時間、少なくとも約12時間、少なくとも約18時間、少なくとも約24時間(1日)、少なくとも約30時間、少なくとも約36時間、少なくとも約42時間、少なくとも約48時間(2日)、少なくとも約54時間、少なくとも約60時間、少なくとも約66時間、少なくとも約72時間(3日)、少なくとも約96時間(4日)、少なくとも約120時間(5日)または少なくとも約144時間(6日)、老化されることが可能である。
追加的に、または代わりに、本明細書に記載される方法において形成される溶液は、約4時間〜約144時間(6日)、約4時間〜約120時間(5日)、約4時間〜約96時間(4日)、約4時間〜約72時間(3日)、約4時間〜約66時間、約4時間〜約60時間、約4時間〜約54時間、約4時間〜約48時間(2日)、約4時間〜約42時間、約4時間〜約36時間、約4時間〜約30時間、約4時間〜約24時間(1日)、約4時間〜約18時間、約4時間〜約12時間、約4時間〜約6時間、約6時間〜約144時間(6日)、約6時間〜約120時間(5日)、約6時間〜約96時間(4日)、約6時間〜約72時間(3日)、約6時間〜約66時間、約6時間〜約60時間、約6時間〜約54時間、約6時間〜約48時間(2日)、約6時間〜約42時間、約6時間〜約36時間、約6時間〜約30時間、約6時間〜約24時間(1日)、約6時間〜約18時間、約6時間〜約12時間、約12時間〜約144時間(6日)、約12時間〜約120時間(5日)、約12時間〜約96時間(4日)、約12時間〜約72時間(3日)、約12時間〜約66時間、約12時間〜約60時間、約12時間〜約54時間、約12時間〜約48時間(2日)、約12時間〜約42時間、約12時間〜約36時間、約12時間〜約30時間、約12時間〜約24時間(1日)、約12時間〜約18時間、約18時間〜約144時間(6日)、約18時間〜約120時間(5日)、約18時間〜約96時間(4日)、約18時間〜約72時間(3日)、約18時間〜約66時間、約18時間〜約60時間、約18時間〜約54時間、約18時間〜約48時間(2日)、約18時間〜約42時間、約18時間〜約36時間、約18時間〜約30時間、約18時間〜約24時間(1日)、約24時間(1日)〜約144時間(6日)、約24(1日)時間(1日)〜約120時間(5日)、約24時間(1日)〜約96時間(4日)、約24時間(1日)〜約72時間(3日)、約24時間(1日)〜約66時間、約24時間(1日)〜約60時間、約24時間(1日)〜約54時間、約24時間(1日)〜約48時間(2日)、約24時間(1日)〜約42時間、約24時間(1日)〜約36時間、約24時間(1日)〜約30時間、約30時間〜約144時間(6日)、約30時間〜約120時間(5日)、約30時間〜約96時間(4日)、約30時間〜約72時間(3日)、約30時間〜約66時間、約30時間〜約60時間、約30時間〜約54時間、約30時間〜約48時間(2日)、約30時間〜約42時間、約30時間〜約36時間、約36時間〜約144時間(6日)、約36時間〜約120時間(5日)、約36時間〜約96時間(4日)、約36時間〜約72時間(3日)、約36時間〜約66時間、約36時間〜約60時間、約36時間〜約54時間、約36時間〜約48時間(2日)、約36時間〜約42時間、約42時間〜約144時間(6日)、約42時間〜約120時間(5日)、約42時間〜約96時間(4日)、約42時間〜約72時間(3日)、約42時間〜約66時間、約42時間〜約60時間、約42時間〜約54時間、約42時間〜約48時間(2日)、約48時間(2日)〜約144時間(6日)、約48時間(2日)〜約120時間(5日)、約48時間(2日)〜約96時間(4日)、約48時間(2日)〜約72時間(3日)、約48時間(2日)〜約66時間、約48時間(2日)〜約60時間、約48時間(2日)〜約54時間、約54時間〜約144時間(6日)、約54時間〜約120時間(5日)、約54時間〜約96時間(4日)、約54時間〜約72時間(3日)、約54時間〜約66時間、約54時間〜約60時間、約60時間〜約144時間(6日)、約60時間〜約120時間(5日)、約60時間〜約96時間(4日)、約60時間〜約72時間(3日)、約60時間〜約66時間、約66時間〜約144時間(6日)、約66時間〜約120時間(5日)、約66時間〜約96時間(4日)、約66時間〜約72時間(3日)、約72時間(3日)〜約144時間(6日)、約72時間(3日)〜約120時間(5日)、約72時間(3日)〜約96時間(4日)、約96時間(4日)〜約144時間(6日)、約96時間(4日)〜約120時間(5日)または約120時間(5日)〜約144時間(6日)、老化されることが可能である。
追加的に、または代わりに、本方法において形成される溶液は、少なくとも約10℃、少なくとも約20℃、少なくとも約30℃、少なくとも約40℃、少なくとも約50℃、少なくとも約60℃、少なくとも約70℃、少なくとも約80℃、少なくとも約90℃、少なくとも約100℃、少なくとも約110℃、少なくとも約120℃、少なくとも約130℃、少なくとも約140℃、少なくとも約150℃、少なくとも約175℃、少なくとも約200℃、少なくとも約250℃または約300℃の温度で老化されることが可能である。
追加的に、または代わりに、本方法において形成される溶液は、約10℃〜約300℃、約10℃〜約250℃、約10℃〜約200℃、約10℃〜約175℃、約10℃〜約150℃、約10℃〜約140℃、約10℃〜約130℃、約10℃〜約120℃、約10℃〜約110℃、約10℃〜約100℃、約10℃〜約90℃、約10℃〜約80℃、約10℃〜約70℃、約10℃〜約60℃、約10℃〜約50℃、約20℃〜約300℃、約20℃〜約250℃、約20℃〜約200℃、約20℃〜約175℃、約20℃〜約150℃、約20℃〜約140℃、約20℃〜約130℃、約20℃〜約120℃、約20℃〜約110℃、約20℃〜約100℃、約20℃〜約90℃、約20℃〜約80℃、約20℃〜約70℃、約20℃〜約60℃、約20℃〜約50℃、約30℃〜約300℃、約30℃〜約250℃、約30℃〜約200℃、約30℃〜約175℃、約30℃〜約150℃、約30℃〜約140℃、約30℃〜約130℃、約30℃〜約120℃、約30℃〜約110℃、約30℃〜約100℃、約30℃〜約90℃、約30℃〜約80℃、約30℃〜約70℃、約30℃〜約60℃、約30℃〜約50℃、約50℃〜約300℃、約50℃〜約250℃、約50℃〜約200℃、約50℃〜約175℃、約50℃〜約150℃、約50℃〜約140℃、約50℃〜約130℃、約50℃〜約120℃、約50℃〜約110℃、約50℃〜約100℃、約50℃〜約90℃、約50℃〜約80℃、約50℃〜約70℃、約50℃〜約60℃、約70℃〜約300℃、約70℃〜約250℃、約70℃〜約200℃、約70℃〜約175℃、約70℃〜約150℃、約70℃〜約140℃、約70℃〜約130℃、約70℃〜約120℃、約70℃〜約110℃、約70℃〜約100℃、約70℃〜約90℃、約70℃〜約80℃、約80℃〜約300℃、約80℃〜約250℃、約80℃〜約200℃、約80℃〜約175℃、約80℃〜約150℃、約80℃〜約140℃、約80℃〜約130℃、約80℃〜約120℃、約80℃〜約110℃、約80℃〜約100℃、約80℃〜約90℃、約90℃〜約300℃、約90℃〜約250℃、約90℃〜約200℃、約90℃〜約175℃、約90℃〜約150℃、約90℃〜約140℃、約90℃〜約130℃、約90℃〜約120℃、約90℃〜約110℃、約90℃〜約100℃、約100℃〜約300℃、約100℃〜約250℃、約100℃〜約200℃、約100℃〜約175℃、約100℃〜約150℃、約100℃〜約140℃、約100℃〜約130℃、約100℃〜約120℃、約100℃〜約110℃、約110℃〜約300℃、約110℃〜約250℃、約110℃〜約200℃、約110℃〜約175℃、約110℃〜約150℃、約110℃〜約140℃、約110℃〜約130℃、約110℃〜約120℃、約120℃〜約300℃、約120℃〜約250℃、約120℃〜約200℃、約120℃〜約175℃、約120℃〜約150℃、約120℃〜約140℃、約120℃〜約130℃、約130℃〜約300℃、約130℃〜約250℃、約130℃〜約200℃、約130℃〜約175℃、約130℃〜約150℃または約130℃〜約140℃の温度で老化されることが可能である。
種々の態様において、本明細書に記載される方法で形成される溶液の老化時間および/または老化温度を調節することは、製造されるオルガノシリカ材料の全表面積、ミクロポーラス表面積、細孔体積、細孔半径および細孔直径に影響を与えることが可能である。したがって、オルガノシリカ材料の多孔性は、老化時間および/または温度を調節することによって調節され得る。
例えば、溶液を、約1時間〜約7時間(例えば、1、2、3、4、5、6時間)、約80℃〜約100℃(例えば、80℃、85℃、90℃、95℃など)の温度で老化する場合、オルガノシリカ材料は、
(i)約200m/g〜約1400m/g、特に、約400m/g〜約1300m/g、特に、約400m/g〜約1200m/gの全表面積;
(ii)約200m/g〜約600m/g、特に、約200m/g〜約500m/gのミクロポーラス表面積;
(iii)約0.2cm/g〜約1.0cm/g、特に、約0.2cm/g〜約0.8cm/gの細孔体積;および
(iv)約0.5nm〜約2.0nm、特に、約0.5nm〜約2.0nm、特に、約1.0nm〜約1.5nmの平均細孔半径
の1つ以上を有し得る。
追加的に、または代わりに、溶液を、約7時間より長く、約150時間まで(例えば、23、48、72、144時間)、約80℃〜約100℃(例えば、80℃、85℃、90℃、95℃など)の温度で老化する場合、オルガノシリカ材料は、
(i)約600m/g〜約1400m/g、特に、約800m/g〜約1400m/g、特に、約800m/g〜約1200m/gの全表面積;
(ii)実質的にゼロのミクロポーラス表面積;
(iii)約0.8cm/g〜約1.4cm/g、特に、約0.9cm/g〜約1.4cm/gの細孔体積;および
(iv)約1.0nm〜約4.0nm、特に、約1.0nm〜約4.0nmの平均細孔半径
の1つ以上を有し得る。
追加的に、または代わりに、溶液を、約1時間〜約7時間(例えば、1、2、3、4、5、6時間)、約110℃〜約130℃(例えば、110℃、115℃、120℃、125℃など)の温度で老化する場合、オルガノシリカ材料は、
(i)約1.0cm/g〜約1.8cm/g、特に、約1.2cm/g〜約1.8cm/g、特に、約1.4cm/g〜約1.7cm/gの細孔体積;および
(ii)約2.0nm〜約8.0nm、特に、4.0nm〜約6.0nmの平均細孔直径
の1つ以上を有し得る。
追加的に、または代わりに、溶液を、約7時間より長く、約150時間まで(例えば、23、48、72、144時間)、約110℃〜約130℃(例えば、110℃、115℃、120℃、125℃など)の温度で老化する場合、オルガノシリカ材料は、
(i)約1.0cm/g〜約1.8cm/g、特に、約1.2cm/g〜約1.8cm/gの細孔体積;および
(ii)約8.0nm〜約16.0nm、特に、約10.0nm〜約16.0nm、特に、約10.0nm〜約14.0nmの平均細孔直径
の1つ以上を有し得る。
したがって、より短い老化時間(例えば、7、6、5、4時間など)においては、製造されたオルガノシリカ材料の表面積は、ミクロポーラスおよびメソポーラスであるが、老化時間が増加すると、表面積は、主に、メソポーラスに移行する。さらに、老化時間が増加すると、細孔体積、平均細孔半径および平均細孔直径が増加する。老化時間とともに老化温度が増加すると、上記表面積移行、ならびに細孔体積、平均細孔半径および平均細孔直径の増加が促進される。
C.プレ生成物の乾燥
本明細書に記載の方法は、プレ生成物(例えば、ゲル)を乾燥させ、オルガノシリカ材料を製造するステップを含む。
いくつかの実施形態において、本方法で製造されたプレ生成物(例えば、ゲル)は、約50℃以上、約70℃以上、約80℃以上、約100℃以上、約110℃以上、約120℃以上、約150℃以上、約200℃以上、約250℃以上、約300℃以上、約350℃以上、約400℃以上、約450℃以上、約500℃以上、約550℃以上または約600℃以上の温度で乾燥させることが可能である。
追加的に、または代わりに、本方法で製造されたプレ生成物(例えば、ゲル)は、約50℃〜約600℃、約50℃〜約550℃、約50℃〜約500℃、約50℃〜約450℃、約50℃〜約400℃、約50℃〜約350℃、約50℃〜約300℃、約50℃〜約250℃、約50℃〜約200℃、約50℃〜約150℃、約50℃〜約120℃、約50℃〜約110℃、約50℃〜約100℃、約50℃〜約80℃、約50℃〜約70℃、約70℃〜約600℃、約70℃〜約550℃、約70℃〜約500℃、約70℃〜約450℃、約70℃〜約400℃、約70℃〜約350℃、約70℃〜約300℃、約70℃〜約250℃、約70℃〜約200℃、約70℃〜約150℃、約70℃〜約120℃、約70℃〜約110℃、約70℃〜約100℃、約70℃〜約80℃、約80℃〜約600℃、約70℃〜約550℃、約80℃〜約500℃、約80℃〜約450℃、約80℃〜約400℃、約80℃〜約350℃、約80℃〜約300℃、約80℃〜約250℃、約80℃〜約200℃、約80℃〜約150℃、約80℃〜約120℃、約80℃〜約110℃または約80℃〜約100℃の温度で乾燥させることが可能である。
特定の実施形態において、本方法で製造されたプレ生成物(例えば、ゲル)は、約70℃〜約200℃の温度で乾燥させることが可能である。
追加的に、または代わりに、本方法で製造されたプレ生成物(例えば、ゲル)は、Nおよび/または空気雰囲気中で乾燥させることが可能である。
D.任意選択のさらなるステップ
いくつかの実施形態において、上記方法は、オルガノシリカ材料を焼成して、シリカ材料を得ることをさらに含むことが可能である。焼成は、空気、または窒素もしくは窒素が豊富な空気などの不活性気体中で実行可能である。焼成は、少なくとも約300℃、少なくとも約350℃、少なくとも約400℃、少なくとも約450℃、少なくとも約500℃、少なくとも約550℃、少なくとも約600℃または少なくとも約650℃、例えば、少なくとも約400℃の温度で実行可能である。追加的に、または代わりに、焼成は、約300℃〜約650℃、約300℃〜約600℃、約300℃〜約550℃、約300℃〜約400℃、約300℃〜約450℃、約300℃〜約400℃、約300℃〜約350℃、約350℃〜約650℃、約350℃〜約600℃、約350℃〜約550℃、約350℃〜約400℃、約350℃〜約450℃、約350℃〜約400℃、約400℃〜約650℃、約400℃〜約600℃、約400℃〜約550℃、約400℃〜約500℃、約400℃〜約450℃、約450℃〜約650℃、約450℃〜約600℃、約450℃〜約550℃、約450℃〜約500℃、約500℃〜約650℃、約500℃〜約600℃、約500℃〜約550℃、約550℃〜約650℃、約550℃〜約600℃または約600℃〜約650℃の温度で実行可能である。
いくつかの実施形態において、本方法は、触媒金属をオルガノシリカ材料の細孔内に組み込むステップをさらに含むことが可能である。代表的な触媒金属としては、限定されないが、第6族元素、第8族元素、第9族元素、第10族元素またはそれらの組合せを含むことが可能である。代表的な第6族元素としては、限定されないが、クロム、モリブデンおよび/またはタングステンが含まれ、特にモリブデンおよび/またはタングステンを含むことが可能である。代表的な第8族元素としては、限定されないが、鉄、ルテニウムおよび/またはオスミウムを含むことが可能である。代表的な第9族元素としては、限定されないが、コバルト、ロジウムおよび/またはイリジウムが含まれ、特にコバルトを含むことが可能である。代表的な第10族元素としては、限定されないが、ニッケル、パラジウムおよび/または白金を含むことが可能である。
触媒金属は、含浸によって、イオン交換によって、または表面部位への錯化によってなどのいずれかの慣例的な方法によって、オルガノシリカ材料中に組み込むことが可能である。そのようにして組み込まれた触媒金属は、一般に石油精製または石油化学製品製造で実行される多数の触媒変換のいずれか1つを促進するために利用され得る。そのような触媒プロセスの例としては、限定されないが、水素化、脱水素、芳香族化、芳香族飽和、水素化脱硫、オレフィンオリゴマー形成、重合、水素化脱窒素、水素化分解、ナフサ改質、パラフィン異性化、芳香族アルキル交換、二重/三重結合の飽和など、ならびにそれらの組合せを含むことが可能である。
したがって、別の実施形態において、本明細書に記載されるオルガノシリカ材料を含む触媒材料が提供される。触媒材料は、任意選択的に、結合剤を含み得るか、または自己結合し得る。適切な結合剤としては、限定されないが、活性および不活性材料、合成または天然由来ゼオライト、ならびに無機材料、例えば、クレーおよび/または酸化物、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ−アルミナ、酸化セリウム、酸化マグネシウム、あるいはそれらの組合せが含まれる。特に、結合剤は、シリカ−アルミナ、アルミナおよび/またはゼオライト、特にアルミナであってよい。シリカ−アルミナは、天然由来であり得るか、あるいはシリカおよび酸化金属の混合物を含む、ゼラチン状沈殿物またはゲルの形態のいずれかであり得る。本明細書において、ゼオライト結合剤材料と関連する、すなわち、それと組み合わせて、またはその合成の間に存在する、それ自体が触媒的に活性である材料の使用は、最終触媒の変換および/または選択性を変更し得ることが認識されることは留意すべきである。本明細書において、不活性材料は、本発明がアルキル化プロセスに利用され、そして反応速度を制御するための他の手段を利用せずに経済的に、かつ秩序的にアルキル化製品を得ることができる場合、変換の量を制御するための希釈剤として適切に役立つことが可能であることも認識される。これらの不活性材料は、商業的な作動条件下での触媒の粉砕強度を改善するため、そして触媒のための結合剤またはマトリックスとして機能するために、天然由来のクレー、例えば、ベントナイトおよびカオリン中に組み込まれてよい。本明細書に記載される触媒は、典型的に、複合化された形態で、約100部の支持体材料対約0部の結合剤材料;約99部の支持体材料対約1部の結合剤材料;約95部の支持体材料対約5部の結合剤材料の支持体材料対結合剤材料の比率を含むことが可能である。追加的に、または代わりに、本明細書に記載される触媒は、複合化された形態で、約90部の支持体材料対10部の結合剤材料〜10部の支持体材料対90部の結合剤材料;約85部の支持体材料対15部の結合剤材料〜15部の支持体材料対85部の結合剤材料;約80部の支持体材料対20部の結合剤材料〜20部の支持体材料対80部の結合剤材料の範囲の支持体材料対結合剤材料の比率を含むことが可能である。全ての比率は重量によるものであり、典型的に、80:20〜50:50、好ましくは65:35〜35:65の支持体材料:結合剤材料である。複合化は、材料を一緒に混練することを含む従来の手段によって、そしてそれに続いて、所望の最終触媒粒子へとペレット化する押出成形によって実行され得る。
いくつかの実施形態において、本方法は、含浸または有機前駆体による表面への錯化などのいずれかの都合のよい方法によって、あるいはいずれかの他の方法によって、網目構造にカチオン性金属部位を組み込むステップさらに含むことが可能である。このようなオルガノ金属材料は、石油精製または石油化学製品製造において実行される多くの炭化水素分離において使用され得る。石油化学製品/燃料から望ましく分離される、そのような化合物の例としては、オレフィン、パラフィン、芳香族などを含むことができる。
追加的に、または代わりに、本法は、オルガノシリカ材料の細孔内に表面金属を組み込むステップをさらに含むことが可能である。表面金属は、第1族元素、第2族元素、第13族元素およびそれらの組合せから選択されることが可能である。第1族元素が存在維する場合、それは、好ましくは、ナトリウムおよび/またはカリウムを含むことが可能であるか、あるいはそれらであることが可能である。第2族元素が存在維する場合、それは、限定されないが、マグネシウムおよび/またはカルシウムを含み得る。第13族元素が存在維する場合、それは、限定されないが、ホウ素および/またはアルミニウムを含み得る。
第1、2、6、8〜10および/または13族元素の1種以上は、オルガノシリカ材料の外部および/または内部表面上に存在し得る。例えば、第1、2および/または13族元素の1種以上は、オルガノシリカ材料上の第1の層に存在し得、かつ第6、8、9および/または10族元素の1種以上は、第2の層に、例えば、少なくとも部分的に、第1、2および/または13族元素の上部に存在し得る。追加的に、または代わりに、第6、8、9および/または10族元素の1種以上のみが、オルガノシリカ材料の外部および/または内部表面上に存在し得る。表面金属は、含浸、析出、グラフト化、共縮合、イオン交換などの、いずれかの都合のよい方法によって、オルガノシリカ材料中/上に組み込まれることが可能である。
IV.オルガノシリカ材料の使用
本明細書に記載されるオルガノシリカ材料は、いくつかの分野において使用が見出される。
特定の実施形態において、本明細書に記載のオルガノシリカ材料は、分離および/または触媒プロセス用の吸着剤または支持体マトリックスとして使用することが可能である。
A.気体分離プロセス
いくつかの場合、オルガノシリカ材料は、本明細書に提供される気体分離プロセスにおいて使用されることが可能である。気体分離プロセスは、少なくとも1種の汚染物質を含有する気体混合物を、本明細書に記載の方法に従って調製された、本明細書に記載のオルガノシリカ材料と接触させるステップを含むことが可能である。
様々な実施形態において、気体分離プロセスは、圧力スイングプロセス(PSA)および温度スイングプロセス(TSA)などのスイング吸着プロセスによって達成することが可能である。全てのスイング吸着プロセスは、典型的に、(典型的に気相中の)供給混合物が吸着剤上に流されて、容易に吸着されない成分と比較して、より容易に吸着される成分が優先的に吸着する。成分は、吸着剤の動態学的または平衡的特性のために、より容易に吸着され得る。吸着剤は、典型的に、スイング吸着ユニットの一部であるコンタクタに含まれることが可能である。コンタクタは、典型的に、設計された構造化吸着剤床または微粒状吸着剤床を含有することが可能である。床は、吸着剤、ならびに吸着および脱着の熱からの温度逸脱を緩和するために使用される他の吸着剤、メソ細孔充てん剤材料および/または不活性材料などの他の材料を含有することが可能である。スイング吸着ユニット中の他の成分は、限定されないが、バルブ、パイプ、タンクおよび他のコンタクタを含むことが可能である。スイング吸着プロセスは、それぞれ参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第8,784,533号明細書、同第8,784,534号明細書、同第8,858,683号明細書および同第8,784,535明細書に詳細に記載される。別々に、または組み合わせて本明細書において使用することが可能であるプロセスの例は、PSA、TSA、圧力温度スイング吸着(PTSA)、部分パージ置換スイング吸着(PPSA)、PPTSA、急速サイクルPSA(RCPSA)、RCTSA、RCPPSAおよびRCPTSAである。
スイング吸着プロセスは、広範囲の気体混合物から、「汚染気体」とも呼ばれる様々な標的気体を除去するために適用されることが可能である。典型的に、2進分離システムにおいて、「軽質成分」は、本明細書で利用される場合、プロセスの吸着ステップで吸着剤によって優先的に取り込まれない種または分子成分であるとみなされる。逆に、このような2進システムにおいて、「重質成分」は、本明細書で利用される場合、プロセスの吸着ステップで吸着剤によって優先的に取り込まれる種または分子成分であるとみなされる。しかしながら、優先的に吸着された成分が、優先的に吸着されない成分よりも低い分子量を有する2進分離システムにおいて、それらの記載は、必ずしも上記で開示されるように相互関係しなくてもよい。
本明細書に記載の方法において分離することが可能である気体混合物の例は、天然ガス流などのCHを含む気体混合物である。CHを含む気体混合物は、有意な量のHO、HS、CO、N、メルカプタンおよび/または重質炭化水素などの汚染物質を含有する可能性がある。追加的に、または代わりに、気体混合物は、廃棄気体流、送気管気流および湿潤気流など、汚染物質としてNOおよび/またはSO種を含む可能性がある。本明細書で使用される場合、「NO」および「NO」種という用語は、燃焼プロセスからの廃棄気体などの廃棄気体中に存在し得る窒素の種々の酸化物を意味する。この用語は、限定されないが、酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO)、五酸化窒素(N)およびそれらの混合物を含む窒素の種々の酸化物の全てを意味する。本明細書で使用される場合、「SOx」および「SO種」という用語は、燃焼プロセスからの廃棄気体などの廃棄気体中に存在し得る硫黄の種々の酸化物を意味する。この用語は、限定されないが、SO、SO、SO、SO、SおよびSを含む硫黄の種々の酸化物の全てを意味する。したがって、汚染物質の例としては、限定されないが、HO、HS、CO、N、メルカプタン、重質炭化水素、NOおよび/またはSO種が含まれる。
B.芳香族水素化プロセス
本明細書に記載される方法に従って製造されたオルガノシリカ材料は、水素化触媒における支持体材料として使用可能である。特に、水素化触媒は、細孔表面上に組み込まれた少なくとも1種の触媒金属を有するオルガノシリカ材料を支持体材料として含むことが可能である。少なくとも1種の触媒金属は、第8族金属、第9族金属、第10族金属、例えば、Pt、Pd、Ir、Rh、Ruまたはその組合せであり得る。水素化触媒は、限定されないが、活性および不活性材料、無機材料、クレー、セラミック、活性炭、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化ニオブ、酸化タンタルまたはそれらの組合せ、特に、シリカ−アルミナ、アルミナ、チタニアまたはジルコニアなどの結合剤をさらに含むことが可能である。水素化触媒は、供給流の水素化または芳香族飽和の両方に使用することが可能である。
種々の実施形態において、水素化プロセスは、芳香族含有量の減少した反応生成物を製造するために有効な芳香族水素化条件下で操作される第1の反応段階において、水素含有処理気体の存在下、炭化水素供給流と、本明細書に記載の水素化触媒とを接触させるステップによって達成することが可能である。
水素化プロセスでの使用に適切な水素含有処理気体は、実質的に純粋な水素から構成されることが可能であるか、または典型的に精製所水素流で見出される他の成分の混合物であることが可能である。水素含有処理気体流が、少量のみの硫化水素を含有する、より好ましくは、硫化水素を含有しないことが好ましい。水素含有処理気体流の純度は、有利には、最良の結果のために、少なくとも50体積%の水素、例えば、少なくとも75体積%の水素または少なくとも90体積%の水素であることが可能である。多くの実施形態において、水素含有流は、実質的に純粋な水素である。
本明細書に記載の水素化触媒による水素化に適切な供給流は、水素化または芳香族飽和が望ましい、いずれの従来の炭化水素供給流も含む。典型的に、芳香族飽和プロセスのためのインプット供給物は、燃料または潤滑剤ベースストック製造のための水素化分解などの以前の種類の水素化処理からの生成物または副産物として製造可能である。広範囲の石油および化学工業原料が水素化処理可能である。そのような供給流としては、炭化水素流体、ディーゼル、灯油、潤滑油供給流、重コーカー気体油(HKGO)、脱アスファルト化油(DAO)、FCCメインカラムボトム(MCB)、蒸気クラッカータールを含むことができる。そのような供給流としては、他の凝縮物供給流、例えば、初期凝縮物を含む、軽質〜重質留分、ワックス含有供給流、例えば、粗製油、シェール油およびタールサンドから誘導された供給物を含むことが可能である。フィッシャー−トロプシュ法から誘導されたものなどの合成供給物も、本明細書に記載の水素化触媒を使用して、芳香族飽和が可能である。潤滑剤ベース油の調製のための典型的なワックス含有供給原料は、約315℃以上の初期沸点を有し、かつ全石油原油および減少石油原油、水素化分解生成物、ラフィネート、水素化処理された油、軽油(大気気体油、減圧気体油およびコーカー気体油など)、大気および減圧残留物、脱アスファルト化油/残留物(例えば、プロパン脱アスファルト化残留物、ブライトストック、サイクルオイル)、脱蝋油、スラックワックスおよびフィッシャー−トロプシュワックス、ならびにそれらの材料の混合物などの供給物を含む。そのような供給物は、蒸留塔(大気および減圧)、水素化分解装置、水素化処理装置および溶媒抽出ユニットから誘導されてよく、かつ50%以上までのワックス含有量を有してもよい。例示的な潤滑油沸騰範囲供給流は、650〜1100°Fの範囲で沸騰する供給流を含む。ディーゼル沸騰範囲供給流は、480〜660°Fの範囲で沸騰する供給流を含み得る。灯油沸騰範囲供給流は、350〜617°Fの範囲で沸騰する供給流を含み得る。
本明細書での使用に適切な炭化水素供給流は、芳香族ならびに窒素および硫黄汚染物質を含有する。供給流に基づき、0.2重量%までの窒素、3.0重量%までの硫黄および50重量%までの芳香族を含有する供給流を本プロセスにおいて使用することができる。種々の実施形態において、供給流の硫黄含有量は、約500wppm未満、または約300wppm未満、または約200wppm未満、または約100wppm未満、または約50wppm未満、または約15wppm未満であることが可能である。芳香族水素化プロセスの間に使用される圧力は、供給流の予想される硫黄含有量に基づいて変動可能である。高いワックス含有量を有する供給物は、典型的に、200以上までの高い粘度指数を有する。硫黄および窒素含有量は、それぞれ、標準的なASTM法D2622(硫黄)ならびにD5453および/またはD4629(窒素)によって測定されてよい。
有効水素化条件は、その条件下で、炭化水素供給流に存在する芳香族の少なくとも一部が飽和され、好ましくは芳香族の少なくとも約50重量%が飽和され、より好ましくは約75重量%が飽和される条件であると考えられてよい。有効水素化条件は、150℃〜400℃の温度、100〜3000psig(700〜20100kPa)の水素分圧、0.1〜10時間−1の液体毎時空間速度(LHSV)の空間速度および500〜10000scf/B(85〜1700m/m)の水素対供給物比を含むことが可能である。
追加的に、または代わりとして、有効水素化条件は、窒素および有機的に結合した硫黄の汚染物質の少なくとも一部を除去すること、ならびに上記芳香族の少なくとも一部を水素化すること、したがって、潤滑油沸騰範囲供給流よりも低濃度の芳香族および窒素および有機的に結合した硫黄の汚染物質を有する少なくとも液体潤滑油沸騰範囲生成物を製造することにおいて有効である条件であってもよい。
追加的に、または代わりとして、有効水素化条件は、窒素および有機的に結合した硫黄の汚染物質の少なくとも一部を除去すること、ならびに上記芳香族の少なくとも一部を水素化すること、したがって、ディーゼル沸騰範囲供給流よりも低濃度の芳香族および窒素および有機的に結合した硫黄の汚染物質を有する少なくとも液体ディーゼル沸騰範囲生成物を製造することにおいて有効である条件であってもよい。
上記の通り、いくつかの場合、炭化水素供給流(例えば、潤滑油沸騰範囲)は、硫黄汚染物質を約500wppm未満、特に約300wppm未満、特に約200wppm未満または特に約100wppm未満まで低下させるために水素化処理されてもよい。そのような実施形態において、プロセスは、少なくとも2つの反応段階を含んでもよく、有効水素化処理条件下で操作される水素化処理触媒を含有する第1の反応状態および水素化触媒を含有する第2の反応状態は、上記の有効水素化条件下で操作される。したがって、そのような実施形態において、炭化水素供給流を、最初に、供給流の硫黄含有量を上記範囲内まで低下させるために有効な水素化処理条件下で操作される第1の反応段階において、水素含有処理気体の存在下、水素化処理触媒と接触させることができる。したがって、「水素化処理」という用語は、本明細書で使用される場合、硫黄および窒素などのヘテロ原子の除去のために活性である適切な触媒の存在下で、水素含有処理気体が使用されるプロセスを示す。本発明での使用のために適切な水素化処理触媒は、いずれかの従来の水素化処理触媒であり、かつ少なくとも1種の第8族金属、好ましくは、Fe、CoおよびNi、より好ましくは、Coおよび/またはNi、最も好ましくは、Ni、ならびに少なくとも1種の第6族金属、好ましくは、MoおよびW、より好ましくは、Moを高表面積支持体材料、好ましくはアルミナ上で含むものが含まれる。追加的に、または代わりとして、同反応容器中で2種以上の水素化処理触媒が使用されることが可能である。第8族金属は、典型的に、約2〜20重量%、好ましくは、約4〜12重量%の範囲の量で存在してよい。第6族金属は、典型的に、約5〜50重量%、好ましくは、約10〜40重量%、より好ましくは、約20〜30重量%の範囲の量で存在してよい。全ての金属の重量パーセントは、上記の通り、「支持体上」である。
有効水素化処理条件は、供給流の硫黄含有量(例えば、潤滑油沸騰範囲)を、上記された範囲内まで有効に低下させることが可能であるそれらの条件であると考えられてよい。典型的な有効水素化処理条件としては、約150℃〜約425℃、好ましくは、約200℃〜約370℃、より好ましくは、約230℃〜約350℃の範囲の温度を含むことが可能である。典型的な重量毎時空間速度(「WHSV」)は、約0.1〜約20時間−1、好ましくは、約0.5〜約5時間−1の範囲であってよい。いずれかの有効圧力も利用可能であり、かつ圧力は、典型的に、410〜7100kPa(約4〜約70気圧)、例えば、1000〜4100kPa(約10〜約40気圧)の範囲であることが可能である。特定の実施形態において、上記有効水素化処理条件は、上記有機的に結合した硫黄の汚染物質の少なくとも一部を除去すること、および上記芳香族の少なくとも一部を水素化すること、したがって、潤滑油沸騰範囲供給流よりも低濃度の芳香族および有機的に結合した硫黄の汚染物質を有する少なくとも反応生成物(例えば、液体潤滑油沸騰範囲生成物)を製造することにおいて有効である条件であってもよい。
炭化水素供給流を水素化処理触媒と接触させることによって、少なくとも1種の蒸気生成物および液体生成物を含む反応生成物が製造され得る。蒸気生成物は、典型的に、HSなどの気体状反応製品を含んでもよく、そして液体反応生成物は、典型的に、窒素および硫黄汚染物質の減少した濃度を有する液体炭化水素を含んでもよい。完全反応生成物は、第2の反応段階へと直接通すことが可能であるが、気体状および液体反応生成物が分離され、そして液体反応生成物が第2の反応段階に導入されることが好ましくなり得る。したがって、一実施形態において、蒸気生成物および液体生成物は、分離されてもよく、そして液体生成物は、第2の反応段階に導入されてよい。液体生成物から蒸気生成物を分離する方法は、気体状および液体反応生成物を分離することにおいて有効であることが既知であるいずれかの手段によって達成可能である。例えば、ストリッピングタワーまたは反応ゾーンを使用して、蒸気生成物を液体生成物(例えば、液体潤滑油沸騰範囲生成物)から分離することができる。そのようにして第2の反応段階に導入される液体生成物は、約500wppm範囲内、特に約300wppm未満、または特に約200wppm未満または特に約100wppm未満の硫黄濃度を有することができる。
なお、他の実施形態において、本明細書に記載の水素化触媒は、統合された水素化処理法において使用可能である。本明細書に記載の水素化触媒に関する水素化仕上および/または芳香族水素化/飽和プロセスに加えて、統合された水素化処理法は、水素化処理、水素化分解、触媒脱蝋(例えば、水素化脱蝋)および/または溶媒脱蝋の種々の組合せを含むことができる。上記の水素化処理と、それに続く水素化仕上のスキームは、総合プロセスフローの1種を表す。別の統合されたプロセス例は、触媒脱蝋または溶媒脱蝋のいずれかによる脱蝋ステップと、それに続く本明細書に記載の水素化触媒による水素化処理を有するものである。なお別の例は、水素化処理、(触媒または溶媒)脱蝋、次いで、本明細書に記載の水素化触媒による水素化処理に関係するプロセススキームである。なお別の例は、本明細書に記載の水素化触媒による水素化処理と、それに続く(触媒または溶媒)脱蝋である。代わりに、複数の水素化仕上および/または芳香族水素化ステップが、水素化処理、水素化分解または脱蝋ステップとともに利用されることが可能である。そのようなプロセスフローの例は、水素化仕上、(触媒または溶媒)脱蝋、次いで再び水素化仕上であり、そしてそこで、水素化仕上ステップの少なくとも1回は、本明細書に記載の水素化触媒を使用するものであってよい。触媒脱蝋が関係するプロセスに関して、有効触媒脱蝋条件は、150℃〜400℃、好ましくは、250℃〜350℃の温度、100〜3000psig(700〜21000kPa)、例えば、200〜2500psig(1400〜17500kPa)の圧力、0.1〜10時間−1、例えば、0.1〜5時間−1の液体毎時空間速度、および250〜10000scf/B(40〜1700m/m)、例えば、500〜5000scf/B(85〜850m/m)の水素処理気体速度を含むことができる。いずれの適切な脱蝋触媒も使用されてよい。
芳香族飽和プロセスの生成物が潤滑剤ベース油であろう実施形態において、インプット供給物も適切な潤滑剤ベース油特性を有するべきである。例えば、第I族または第II族ベース油として使用するために意図されたインプット供給物は、少なくとも約80、好ましくは少なくとも約90または好ましくは少なくとも95の粘度指数(VI)を有することが可能である。第I+族ベース油として使用するために意図されたインプット供給物は、少なくとも約100のVIを有することが可能であるが、第II+族ベース油として使用するために意図されたインプット供給物は、少なくとも約110のVIを有することが可能である。インプット供給物の粘度は、100℃において少なくとも2cSt、または100℃において少なくとも4cSt、または100℃において少なくとも6cStであることが可能である。
V.さらなる実施形態
本発明は、追加的に、または代わりとして、以下の実施形態の1つ以上を含むことができる。
実施形態1
オルガノシリカ材料(organosilica material)の製造方法であり、
(a) 構造指向剤(structure directing agent)および/またはポロゲン(porogen)を本質的に含有しない水性混合物(aqueous mixture)を提供すること(又は工程又はステップ)、
(b) 溶液を形成するために、上記水性混合物に、以下の(i)および/または(ii)および(iii):
(i) 式(I) [Z1516SiCH
[式中、
各Z15は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、
各Z16は、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能である]

(ii) 式(IV)
Figure 2019523746
[式中、
各Rは、独立して、XOXSiX基であり、式中、
各Xは、C〜Cアルキル基を表し、
およびXは、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基またはC〜Cアルコキシ基を表し、
各Xは、環式ポリ尿素(又はサイクリックポリウレア(cyclic polyurea))の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基を表す]
の環式ポリ尿素モノマー、
(iii) 式(I)および/または式(IV)の化合物の少なくとも1つと重合するために反応性であるシリカの供給源を含む追加のコモノマー
の少なくとも1つの化合物を添加すること(又は工程又はステップ)、
(c) プレ生成物(又は半製品又はプリプロダクト(pre-product))を製造するために、上記溶液をエイジング(又は老化)させること(又は工程又はステップ)、および
(d) 少なくとも1つのシリルエーテル結合を介して上記シリカに連結される本明細書中に記載されるような式(I)および/または式(IV)の独立モノマーの少なくとも1つを含むポリマーであるオルガノシリカ材料を得るために、上記プレ生成物を乾燥させること(又は工程又はステップ)
を含む、方法。
実施形態2
式(I)の化合物の少なくとも1つを上記水性混合物に添加し、以下の条件:
各Z15が、C〜Cアルコキシ基を表すこと、
各Z16が、C〜Cアルコキシ基を表すこと、
各Z16が、C〜Cアルコキシ基を表すこと、
式(I)の化合物の少なくとも1つが、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサンであること、
各Z15が、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表し、各Z16が、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表すこと、および
各Z15が、ヒドロキシル基、エトキシ、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表し、各Z16が、ヒドロキシル基、エトキシ、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表すこと
の1つ以上を満たす、実施形態1の方法。
実施形態3
式(IV)の化合物の少なくとも1つを上記水性混合物に添加し、以下の条件:
各Xが、C〜Cアルキル基を表し、XおよびXが、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基またはC〜Cアルコキシ基を表し、各Xが、環式ポリ尿素モノマーの窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基を表すこと、
式(IV)の化合物の少なくとも1つが、トリス(3−トリメトキシシリル−プロピル)イソシアヌレートであること、
各Xが、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表し、XおよびXが、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表し、Xが、環式ポリ尿素モノマーの窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基を表すこと、および
各Xが、水素原子、メチル、または別のモノマー単位のケイ素原子への結合を表し、XおよびXが、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、メトキシ、または別のモノマー単位のケイ素原子に結合した酸素原子を表し、Xが、環式ポリ尿素モノマーの窒素原子に結合した−CHCHCH−を表すこと
の1つ以上を満たす、実施形態1または実施形態2の方法。
実施形態4
上記シリカの供給源が、粒状シリカ(又は微粒子シリカ又は微粒シリカ(particulate silica))を含み、上記粒状シリカは、最大で約150nm(例えば、約3nm〜約50nm)の平均粒径を有し、かつ/または、上記粒状シリカは、d95が最大で約250nm(例えば、約5nm〜約60nm)であるような粒径分布を有する、上記実施形態のいずれか1つの方法。
実施形態5
上記シリカの供給源が、コロイド状シリカを含む、上記実施形態のいずれか1つの方法。
実施形態6
以下の(i)〜(vii):
(i) 追加の式(I)の化合物、
(ii) 追加の式(IV)の化合物、
(iii) 式(II) ZOZSi
[式中、
各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり、
、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、窒素を含有し任意選択的に置換され得るヘテロシクロアルキル基、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である]
の化合物、
(iv) 式(III) Z1011Si−R−SiZ1011
[式中、
各Zは、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、
10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、
各Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、任意選択的に置換され得るC〜C20アラルキル、および任意選択的に置換され得るC〜C20ヘテロシクロアルキル基からなる群から選択されることが可能である]
の化合物、
(v) 式(V) M(OZ12
[式中、
は、第13族金属を表し、
各Z12は、独立して、水素原子、C〜Cアルキル、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
の化合物、
(vi) 式(VI) (Z13O)2-−O−Si(OZ14
[式中、
は、第13族金属を表し、
13およびZ14は、それぞれ独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
の化合物、および
(vii) それらの組合せ
からなる群から選択される少なくとも1つの化合物を、上記水性混合物に添加すること(又は工程又はステップ)をさらに含む、上記実施形態のいずれか1つの方法。
実施形態7
上記水性混合物は、塩基(例えば、水酸化アンモニウム、水酸化金属(又は水酸化メタル又はメタルヒドロキシド(metal hydroxide))、または炭酸水素金属(又は炭酸水素メタル又はメタルハイドロジェンカーボネート(metal hydrogen carbonate)))を含み、約8〜約14のpHを有する、上記実施形態のいずれか1つの方法。
実施形態8
上記水性混合物は、酸(例えば、無機酸)を含み、約0.01〜約6.0のpHを有する、上記実施形態のいずれか1つの方法。
実施形態9
上記実施形態のいずれか1つの方法に従って製造されたオルガノシリカ材料。
実施形態10
以下の(i)および/または(ii)および(iii):
(i) 式(I) [Z1516SiCH
[式中、
各Z15は、独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、ヒドロキシル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、
各Z16は、独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、ヒドロキシル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である]
のモノマー、
(ii) 式(IV)
Figure 2019523746
[式中、
各Rは、独立して、XOXSiX基であり、式中、
各Xは、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマー単位のケイ素原子への結合を表し、
およびXは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマー単位のケイ素原子に結合した酸素原子を表し、
各Xは、環式ポリ尿素の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基を表す]
の環式ポリ尿素モノマー、
(iii) 少なくとも1つの独立モノマーと重合するために反応性であるシリカの供給源を含む追加のモノマー
を含む少なくとも1つの独立モノマーのポリマーを含む、オルガノシリカ材料。
実施形態11
式(I)のモノマーの少なくとも1つが存在し、式中、
各Z15が、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基(例えば、エトキシ)、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表し、
各Z16が、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基(例えば、エトキシ)、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表す、
実施形態10のオルガノシリカ材料。
実施形態12
式(IV)のモノマーの少なくとも1つが存在し、式中、
各Xが、水素原子、C〜Cアルキル基(例えば、メチル)、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表し、
およびXが、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基(例えば、メトキシ)、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表し、
が、環式ポリ尿素モノマーの窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基(例えば、−CHCHCH−)を表す、
実施形態10または実施形態11のオルガノシリカ材料。
実施形態13
上記シリカの供給源は、粒状シリカを含み、上記粒状シリカは、最大で約150nm(例えば、約3nm〜約50nm)の平均粒径を有し、かつ/または、上記粒状シリカは、d95が最大で約250nm(例えば、約5nm〜約60nm)であるような粒径分布を有する、実施形態10〜12のいずれか1つのオルガノシリカ材料。
実施形態14
上記シリカの供給源は、コロイド状シリカを含む、実施形態10〜13のいずれか1つのオルガノシリカ材料。
実施形態15
以下の(i)〜(vii):
(i) 追加の式(I)の化合物、
(ii) 追加の式(IV)の化合物、
(iii) 式(II) ZOZSi
[式中、
各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり、
、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、窒素を含有し任意選択的に置換され得るヘテロシクロアルキル基、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である]
の化合物、
(iv) 式(III) Z1011Si−R−SiZ1011
[式中、
各Zは、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、
10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、
各Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、任意選択的に置換され得るC〜C20アラルキル、および任意選択的に置換され得るC〜C20ヘテロシクロアルキル基からなる群から選択されることが可能である]
の化合物、
(v) 式(V) M(OZ12
[式中、
は、第13族金属を表し、
各Z12は、独立して、水素原子、C〜Cアルキル、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
の化合物、
(vi) 式(VI) (Z13O)2-−O−Si(OZ14
[式中、
は、第13族金属を表し、
13およびZ14は、それぞれ独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
の化合物、および
(vii) それらの組合せ
からなる群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含む、実施形態10〜14のいずれか1つのオルガノシリカ材料。
実施形態16
上記各モノマーが、少なくとも1つのシリルエーテル結合を介して互いに連結され、それによって、上記ポリマーを形成する、実施形態10〜15のいずれか1つのオルガノシリカ材料。
実施形態17
上記オルガノシリカ材料が、
約3.0nm〜約13nmの平均細孔直径(又は平均ポア直径(average pore diameter))、
約300m/g〜約1300m/gの全表面積(又は総表面積(total surface area))、
約1〜約4度の2θに1つのピークを有し、かつ/または約4〜約30度の2θの範囲において実質的にピークを有さない粉末X線回折パターン、および
約30%〜約60%のシラノール含有量
の1つ以上(例えば、1つ、2つ、3つ、または全て)を有するか又は示す、上記実施形態のいずれか1つの方法またはオルガノシリカ材料。
以下の実施例は、単なる例示であり、かつ本開示を過度に限定するように意図されない。
比較例1
約31.0gの約30% NHOHおよび約39.9gの脱イオン(DI)水を用いて、溶液を形成した。この溶液のpHは約12.6であった。この溶液に、約20.0gの1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)を添加し、
約4.0の[(EtO)SiCH:約21のOH:約270のH
のおよそのモル組成を有する混合物を製造した。
この混合物を室温(約20〜25℃)で約1日撹拌し、オートクレーブに移して、そして約1日間、約90℃で老化させ、ゲルを形成した。ゲルを約1日、減圧下、約120℃において乾燥させた。これによって、固化したゲルが生じ、それを粉砕して、白色粉末にした。表面指向剤およびポロゲンのいずれも使用しなかった。
実施例2
約6.0gの約30% NHOH、約3.0gの脱イオン(DI)水および約3.0gのコロイド状シリカ(LUDOX(商標)AS−40)を用いて、溶液を形成した。この溶液のpHは約12.2であった。これによって、
約20のSiO:約51のOH:約500のH
のおよそのモル組成を有する混合物が生じた。
この混合物を室温(約20〜25℃)で約1日撹拌し、オートクレーブに移して、そして約1日間、約90℃で老化させ、ゲルを形成した。ゲルを約1日、減圧下、約120℃において乾燥させた。これによって、固化したゲルが生じ、それを粉砕して、白色粉末にした。表面指向剤およびポロゲンのいずれも使用しなかった。図3A、3B、3Cおよび3Dに、実施例2の生成物の走査電子顕微鏡(SEM)像が見られる。
実施例3
約6.0gの約30% NHOH、約3.0gの脱イオン(DI)水および約3.0gのコロイド状シリカ(LUDOX(商標)AS−40)を用いて、溶液を形成した。この溶液のpHは約12.2であった。この溶液に、約0.88gの1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)を添加し、
約2.2の[(EtO)SiCH:約20のSiO:約51のOH:約500のH
のおよそのモル組成を有する混合物が生じた。
この混合物を室温(約20〜25℃)で約1日撹拌し、オートクレーブに移して、そして約1日間、約90℃で老化させ、ゲルを形成した。ゲルを約1日、減圧下、約120℃において乾燥させた。これによって、固化したゲルが生じ、それを粉砕して、白色粉末にした。表面指向剤およびポロゲンのいずれも使用しなかった。
実施例4
約6.0gの約30% NHOH、約3.0gの脱イオン(DI)水および約3.0gのコロイド状シリカ(LUDOX(商標)AS−40)を用いて、溶液を形成した。この溶液のpHは約12.2であった。この溶液に、約0.08gの1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)を添加し、
約0.2の[(EtO)SiCH:約20のSiO:約51のOH:約500のH
のおよそのモル組成を有する混合物が生じた。
この混合物を室温(約20〜25℃)で約1日撹拌し、オートクレーブに移して、そして約1日間、約90℃で老化させ、ゲルを形成した。ゲルを約1日、減圧下、約120℃において乾燥させた。これによって、固化したゲルが生じ、それを粉砕して、白色粉末にした。表面指向剤およびポロゲンのいずれも使用しなかった。図4A、4B、4Cおよび4Dに、実施例4の生成物の走査電子顕微鏡(SEM)像が見られる。
実施例5
約6.0gの約30% NHOH、約3.0gの脱イオン(DI)水および約3.0gのコロイド状シリカ(LUDOX(商標)AS−40)を用いて、溶液を形成した。この溶液のpHは約12.2であった。この溶液に、約2.0gの1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)を添加し、
約5の[(EtO)SiCH:約20のSiO:約51のOH:約500のH
のおよそのモル組成を有する混合物が生じた。
この混合物を室温(約20〜25℃)で約1日撹拌し、オートクレーブに移して、そして約1日間、約90℃で老化させ、ゲルを形成した。ゲルを約1日、減圧下、約120℃において乾燥させた。これによって、固化したゲルが生じ、それを粉砕して、白色粉末にした。表面指向剤およびポロゲンのいずれも使用しなかった。
実施例6
約12.0gの約30% NHOH、約9.0gの脱イオン(DI)水および約3.0gのコロイド状シリカ(LUDOX(商標)AS−40)を用いて、溶液を形成した。この溶液のpHは約12.2であった。この溶液に、約5.33gの1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)を添加し、
約13.3の[(EtO)SiCH:約20のSiO:約100のOH:約1100のH
のおよそのモル組成を有する混合物が生じた。
この混合物を室温(約20〜25℃)で約1日撹拌し、オートクレーブに移して、そして約1日間、約90℃で老化させ、ゲルを形成した。ゲルを約1日、減圧下、約120℃において乾燥させた。これによって、固化したゲルが生じ、それを粉砕して、白色粉末にした。表面指向剤およびポロゲンのいずれも使用しなかった。
実施例7
約26.0gの約30% NHOH、約23.0gの脱イオン(DI)水および約3.0gのコロイド状シリカ(LUDOX(商標)AS−40)を用いて、溶液を形成した。この溶液のpHは約12.2であった。この溶液に、約8gの1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)を添加し、
約20の[(EtO)SiCH:約20のSiO:約220のOH:約2400のH
のおよそのモル組成を有する混合物が生じた。
この混合物を室温(約20〜25℃)で約1日撹拌し、オートクレーブに移して、そして約1日間、約90℃で老化させ、ゲルを形成した。ゲルを約1日、減圧下、約120℃において乾燥させた。これによって、固化したゲルが生じ、それを粉砕して、白色粉末にした。表面指向剤およびポロゲンのいずれも使用しなかった。
実施例8
約33.0gの約30% NHOH、約33.0gの脱イオン(DI)水および約3.0gのコロイド状シリカ(LUDOX(商標)AS−40)を用いて、溶液を形成した。この溶液のpHは約12.2であった。この溶液に、約12gの1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)を添加し、
約30の[(EtO)SiCH:約20のSiO:約280のOH:約3100のH
のおよそのモル組成を有する混合物が生じた。
この混合物を室温(約20〜25℃)で約1日撹拌し、オートクレーブに移して、そして約1日間、約90℃で老化させ、ゲルを形成した。ゲルを約1日、減圧下、約120℃において乾燥させた。これによって、固化したゲルが生じ、それを粉砕して、白色粉末にした。表面指向剤およびポロゲンのいずれも使用しなかった。
実施例9
約6.0gの約30% NHOH、約3.0gの脱イオン(DI)水および約3.0gのコロイド状シリカ(LUDOX(商標)AS−40)を用いて、溶液を形成した。この溶液のpHは約12.4であった。これによって、
約20のSiO:約51のOH:約500のH
のおよそのモル組成を有する混合物が生じた。
この混合物を室温(約20〜25℃)で約1日撹拌し、オートクレーブに移して、そして約1日間、約90℃で老化させ、ゲルを形成した。ゲルを約1日、減圧下、約120℃において乾燥させた。これによって、固化したゲルが生じ、それを粉砕して、白色粉末にした。表面指向剤およびポロゲンのいずれも使用しなかった。
実施例10
約6.0gの約30% NHOH、約3.0gの脱イオン(DI)水および約3.0gのコロイド状シリカ(LUDOX(商標)AS−40)を用いて、溶液を形成した。この溶液のpHは約12.4であった。この溶液に、約0.88gの1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)を添加し、
約2.2の[(EtO)SiCH:約20のSiO:約51のOH:約500のH
のおよそのモル組成を有する混合物が生じた。
この混合物を室温(約20〜25℃)で約1日撹拌し、オートクレーブに移して、そして約1日間、約90℃で老化させ、ゲルを形成した。ゲルを約1日、減圧下、約120℃において乾燥させた。これによって、固化したゲルが生じ、それを粉砕して、白色粉末にした。表面指向剤およびポロゲンのいずれも使用しなかった。
実施例11
約6.0gの約30% NHOH、約3.0gの脱イオン(DI)水および約3.0gのコロイド状シリカ(LUDOX(商標)AS−40)を用いて、溶液を形成した。この溶液のpHは約12.4であった。この溶液に、約2.0gの1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)を添加し、
約5の[(EtO)SiCH:約20のSiO:約51のOH:約500のH
のおよそのモル組成を有する混合物を製造した。
この混合物を室温(約20〜25℃)で約1日撹拌し、オートクレーブに移して、そして約1日間、約90℃で老化させ、ゲルを形成した。ゲルを約1日、減圧下、約120℃において乾燥させた。これによって、固化したゲルが生じ、それを粉砕して、白色粉末にした。表面指向剤およびポロゲンのいずれも使用しなかった。
実施例12
約12.0gの約30% NHOH、約9.0gの脱イオン(DI)水および約3.0gのコロイド状シリカ(LUDOX(商標)AS−40)を用いて、溶液を形成した。この溶液のpHは約12.4であった。この溶液に、約5.33gの1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)を添加し、
約13.3の[(EtO)SiCH:約20のSiO:約100のOH:約1100のH
のおよそのモル組成を有する混合物が生じた。
この混合物を室温(約20〜25℃)で約1日撹拌し、オートクレーブに移して、そして約1日間、約90℃で老化させ、ゲルを形成した。ゲルを約1日、減圧下、約120℃において乾燥させた。これによって、固化したゲルが生じ、それを粉砕して、白色粉末にした。表面指向剤およびポロゲンのいずれも使用しなかった。
実施例13
約33.0gの約30% NHOH、約30.0gの脱イオン(DI)水および約3.0gのコロイド状シリカ(LUDOX(商標)AS−40)を用いて、溶液を形成した。この溶液のpHは約12.4であった。この溶液に、約12gの1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)を添加し、
約30の[(EtO)SiCH:約20のSiO:約280のOH:約3100のH
のおよそのモル組成を有する混合物が生じた。
この混合物を室温(約20〜25℃)で約1日撹拌し、オートクレーブに移して、そして約1日間、約90℃で老化させ、ゲルを形成した。ゲルを約1日、減圧下、約120℃において乾燥させた。これによって、固化したゲルが生じ、それを粉砕して、白色粉末にした。表面指向剤およびポロゲンのいずれも使用しなかった。
Figure 2019523746
上記表1のデータは、式(I)モノマーの含有量が増加するほど、および/またはコロイド状シリカの含有量が減少するほど、BET表面積および細孔体積が増加し、かつ平均細孔直径が減少することを示すように見える。式(I)モノマーのみを含有するホモポリマーオルガノシリカは、コロイド状シリカモノマーのみを含有するホモポリマーと同様に、比較のために提供される。
図1は、LUDOX(登録商標)AS−40コロイド状シリカを使用する実施例2〜8のXRDスペクトルを示し、そして図2は、LUDOX(登録商標)HS−40コロイド状シリカを使用する実施例9〜13のXRDスペクトルを示す。これらのXRDの結果は、より高い式(I)モノマー含有量および/またはより低いコロイド状シリカ含有量において、強化した低角度ピーク強度およびより高い回折角度へのシフトを示すように思われた。

Claims (17)

  1. オルガノシリカ材料の製造方法であり、
    (a) 構造指向剤および/またはポロゲンを本質的に含有しない水性混合物を提供すること、
    (b) 溶液を形成するために、前記水性混合物に、以下の(i)および/または(ii)および(iii):
    (i) 式(I) [Z1516SiCH
    [式中、
    各Z15は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、
    各Z16は、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能である]

    (ii) 式(IV)
    Figure 2019523746
    [式中、
    各Rは、独立して、XOXSiX基であり、式中、
    各Xは、C〜Cアルキル基を表し、
    およびXは、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基またはC〜Cアルコキシ基を表し、
    各Xは、環式ポリ尿素の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基を表す]
    の環式ポリ尿素モノマー、
    (iii) 式(I)および/または式(IV)の化合物の少なくとも1つと重合するために反応性であるシリカの供給源を含む追加のコモノマー
    の少なくとも1つの化合物を添加すること、
    (c) プレ生成物を製造するために、前記溶液をエイジングさせること、および
    (d) 少なくとも1つのシリルエーテル結合を介して前記シリカに連結される本明細書中に記載されるような式(I)および/または式(IV)の独立モノマーの少なくとも1つを含むポリマーであるオルガノシリカ材料を得るために、前記プレ生成物を乾燥させること
    を含む、方法。
  2. 式(I)の化合物の少なくとも1つを前記水性混合物に添加し、以下の条件:
    各Z15が、C〜Cアルコキシ基を表すこと、
    各Z16が、C〜Cアルコキシ基を表すこと、
    各Z16が、C〜Cアルコキシ基を表すこと、
    式(I)の化合物の少なくともつが、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサンであること、
    各Z15が、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表し、各Z16が、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表すこと、および
    各Z15が、ヒドロキシル基、エトキシ、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表し、各Z16が、ヒドロキシル基、エトキシ、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表すこと
    の1つ以上を満たす、請求項1に記載の方法。
  3. 式(IV)の化合物の少なくとも1つを前記水性混合物に添加し、以下の条件:
    各Xが、C〜Cアルキル基を表し、XおよびXが、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基またはC〜Cアルコキシ基を表し、各Xが、環式ポリ尿素モノマーの窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基を表すこと、
    式(IV)の化合物の少なくとも1つが、トリス(3−トリメトキシシリル−プロピル)イソシアヌレートであること、
    各Xが、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表し、XおよびXが、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表し、Xが、環式ポリ尿素モノマーの窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基を表すこと、および
    各Xが、水素原子、メチル、または別のモノマー単位のケイ素原子への結合を表し、XおよびXが、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、メトキシ、または別のモノマー単位のケイ素原子に結合した酸素原子を表し、Xが、環式ポリ尿素モノマーの窒素原子に結合した−CHCHCH−を表すこと
    の1つ以上を満たす、請求項1または請求項2に記載の方法。
  4. 前記シリカの供給源が、粒状シリカを含み、前記粒状シリカは、最大で約150nm(例えば、約3nm〜約50nm)の平均粒径を有し、かつ/または、前記粒状シリカは、d95が最大で約250nm(例えば、約5nm〜約60nm)であるような粒径分布を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記シリカの供給源が、コロイド状シリカを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 以下の(i)〜(vii):
    (i) 追加の式(I)の化合物、
    (ii) 追加の式(IV)の化合物、
    (iii) 式(II) ZOZSi
    [式中、
    各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり、
    、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、窒素を含有し任意選択的に置換され得るヘテロシクロアルキル基、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である]
    の化合物、
    (iv) 式(III) Z1011Si−R−SiZ1011
    [式中、
    各Zは、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、
    10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、
    各Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、任意選択的に置換され得るC〜C20アラルキル、および任意選択的に置換され得るC〜C20ヘテロシクロアルキル基からなる群から選択されることが可能である]
    の化合物、
    (v) 式(V) M(OZ12
    [式中、
    は、第13族金属を表し、
    各Z12は、独立して、水素原子、C〜Cアルキル、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
    の化合物、
    (vi) 式(VI) (Z13O)2-−O−Si(OZ14
    [式中、
    は、第13族金属を表し、
    13およびZ14は、それぞれ独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
    の化合物、および
    (vii) それらの組合せ
    からなる群から選択される少なくとも1つの化合物を、前記水性混合物に添加することをさらに含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記水性混合物は、塩基(例えば、水酸化アンモニウム、水酸化金属、または炭酸水素金属)を含み、約8〜約14のpHを有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記水性混合物は、酸(例えば、無機酸)を含み、約0.01〜約6.0のpHを有する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法に従って製造されたオルガノシリカ材料。
  10. 以下の(i)および/または(ii)および(iii):
    (i) 式(I) [Z1516SiCH
    [式中、
    各Z15は、独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、ヒドロキシル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、
    各Z16は、独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、ヒドロキシル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である]
    のモノマー、
    (ii) 式(IV)
    Figure 2019523746
    [式中、
    各Rは、独立して、XOXSiX基であり、式中、
    各Xは、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマー単位のケイ素原子への結合を表し、
    およびXは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマー単位のケイ素原子に結合した酸素原子を表し、
    各Xは、環式ポリ尿素の窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基を表す]
    の環式ポリ尿素モノマー、
    (iii) 少なくとも1つの独立モノマーと重合するために反応性であるシリカの供給源を含む追加のモノマー
    を含む少なくとも1つの独立モノマーのポリマーを含む、オルガノシリカ材料。
  11. 式(I)のモノマーの少なくとも1つが存在し、式中、
    各Z15が、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基(例えば、エトキシ)、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表し、
    各Z16が、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基(例えば、エトキシ)、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表す、
    請求項10に記載のオルガノシリカ材料。
  12. 式(IV)のモノマーの少なくとも1つが存在し、式中、
    各Xが、水素原子、C〜Cアルキル基(例えば、メチル)、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表し、
    およびXが、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基(例えば、メトキシ)、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表し、
    が、環式ポリ尿素モノマーの窒素原子に結合したC〜Cアルキレン基(例えば、−CHCHCH−)を表す、
    請求項10または請求項11に記載のオルガノシリカ材料。
  13. 前記シリカの供給源は、粒状シリカを含み、前記粒状シリカは、最大で約150nm(例えば、約3nm〜約50nm)の平均粒径を有し、かつ/または、前記粒状シリカは、d95が最大で約250nm(例えば、約5nm〜約60nm)であるような粒径分布を有する、請求項10〜12のいずれか1項に記載のオルガノシリカ材料。
  14. 前記シリカの供給源は、コロイド状シリカを含む、請求項10〜13のいずれか1項に記載のオルガノシリカ材料。
  15. 以下の(i)〜(vii):
    (i) 追加の式(I)の化合物、
    (ii) 追加の式(IV)の化合物、
    (iii) 式(II) ZOZSi
    [式中、
    各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり、
    、ZおよびZは、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、窒素を含有し任意選択的に置換され得るヘテロシクロアルキル基、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である]
    の化合物、
    (iv) 式(III) Z1011Si−R−SiZ1011
    [式中、
    各Zは、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、
    10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり、
    各Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、任意選択的に置換され得るC〜C20アラルキル、および任意選択的に置換され得るC〜C20ヘテロシクロアルキル基からなる群から選択されることが可能である]
    の化合物、
    (v) 式(V) M(OZ12
    [式中、
    は、第13族金属を表し、
    各Z12は、独立して、水素原子、C〜Cアルキル、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
    の化合物、
    (vi) 式(VI) (Z13O)2-−O−Si(OZ14
    [式中、
    は、第13族金属を表し、
    13およびZ14は、それぞれ独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
    の化合物、および
    (vii) それらの組合せ
    からなる群から選択される少なくとも1つの化合物をさらに含む、請求項10〜14のいずれか1項に記載のオルガノシリカ材料。
  16. 前記各モノマーが、少なくとも1つのシリルエーテル結合を介して互いに連結され、それによって、前記ポリマーを形成する、請求項10〜15のいずれか1項に記載のオルガノシリカ材料。
  17. 前記オルガノシリカ材料が、
    約3.0nm〜約13nmの平均細孔直径、
    約300m/g〜約1300m/gの全表面積、
    約1〜約4度の2θに1つのピークを有し、かつ/または約4〜約30度の2θの範囲において実質的にピークを有さない粉末X線回折パターン、および
    約30%〜約60%のシラノール含有量
    の1つ以上(例えば、1つ、2つ、3つ、または全て)を有するか又は示す、請求項1〜16のいずれか1項に記載の方法またはオルガノシリカ材料。
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