JP5152600B2 - 高い有機物含有量および向上性細孔形状を有するクロマトグラフィー分離用の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子 - Google Patents

高い有機物含有量および向上性細孔形状を有するクロマトグラフィー分離用の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子 Download PDF

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Description

液体クロマトグラフィー（ＬＣ）用の充填材料は、一般に、有機材料、例えばポリジビニルベンゼンおよびシリカに代表される無機材料の２種のタイプに分類される。多くの有機材料は、強アルカリ性および強酸性移動相に対して化学的に安定であり、移動相のｐＨを柔軟に選択することを許容する。しかしながら、有機クロマトグラフィー材料は、一般に、低効率のカラムをもたらし、特に低分子量の分析物について不適切な分離性能を導く。さらに、多くの有機クロマトグラフィー材料は、移動相の組成が変えられると収縮し、膨張する。さらに、ほとんどの有機クロマトグラフィー材料は、一般的なクロマトグラフィーシリカの機械的強度を有さない。
主としてこれらの制約により、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）に最も広範に使用される材料はシリカ（ＳｉＯ２）である。最も一般的な用途は、有機官能基、例えばオクタデシル（Ｃ１８）、オクチル（Ｃ８）、フェニル、アミノ、シアノなどにより表面誘導体化されたシリカを使用する。これらの充填材料は、ＨＰＬＣ用固定相として、高効率であり、収縮または膨張の徴候を示さないカラムをもたらす。
シリカは、シラノール基がこの表面上に存在することを特徴とする。一般的な誘導体化プロセス、例えば、オクタデシルジメチルクロロシランとの反応の間、少なくとも５０％の表面シラノール基が未反応で残留する。これらの残留シラノール基は、イオン交換、水素結合および双極子／双極子機序を介して塩基性分析物および酸性分析物と相互作用する。残留シラノール基により、いくつかの分析物の保持の増大、過剰なピークテーリングおよび不可逆的な吸着を含む問題が生じる。シリカベースのカラムについての別の欠点は、これらの加水分解安定性が制約されることである。第１に、シリカの不完全な誘導体化は、アルカリ条件下、一般にｐＨ＞８．０で容易に溶解され得る素シリカ表面の断片を残し、続いてクロマトグラフィーベッドの崩壊を導く。第２に、結合相は、酸性条件下、一般にｐＨ＜２．０で表面から除かれ得、移動相によりカラムから溶出され得、分析物の保持の損失および表面シラノール基濃度の増大を招く。
シリカベースの固定相における残留シラノール基活性および加水分解不安定性の問題を克服するため、超高純度シリカ、炭化シリカの使用、ポリマー材料によるシリカ表面のコーティング、短鎖試薬、例えばトリメチルシランによる遊離シラノール基のエンドキャッピングおよび抑制剤、例えばアミンの溶出剤への添加を含む多くの方法が試みられてきた。これらのアプローチは、実際上、完全に充足するものとは証明されていない。
他のアプローチは、「ハイブリッド」シリカに焦点を当ててきた。ハイブリッド材料は、例えば米国特許第４，０１７，５２８号明細書、米国特許第６，５２８，１６７号明細書、米国特許第６，６８６，０３５号明細書および米国特許第７，１７５，９１３号明細書に開示されている。１つのアプローチは、米国特許第４，０１７，５２８号明細書（Ｋ．Ｕｎｇｅｒら）に開示されている。アルキル官能基がシリカの骨格構造および表面の両方に結合される、「ハイブリッド」シリカの調製方法が記載されている。‘５２８特許によれば、ハイブリッドシリカは、２種の方法により調製されることができる。第１の方法において、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）およびオルガノトリエトキシシラン、例えばアルキルトリエトキシシランの混合物は、酸触媒の存在下で同時加水分解されてポリオルガノエトキシシロキサン（ＰＯＳ）オリゴマー、例えばポリアルキルエトキシシロキサンオリゴマーを含有する液体材料が形成される。次いで、ＰＯＳは水性媒体中に懸濁され、塩基触媒の存在下で多孔質粒子にゲル化される。第２の方法において、材料は同様の手順により調製されるが、ただし懸濁液滴は、オルガノトリエトキシシラン、例えばアルキルトリエトキシシランおよびポリエトキシシロキサン（ＰＥＳ）オリゴマーの混合物であり；ポリエトキシシロキサンオリゴマーはＴＥＯＳの部分加水分解により調製される。
‘５２８ハイブリッド材料に関連するいくつかの問題が存在する。第１に、これらのハイブリッド材料は、多数のマイクロ細孔、すなわち約３４Å未満の直径を有する細孔を含有する。このようなマイクロ細孔が溶質の物質移動を阻害し、不十分なピーク形およびバンドブロードニングをもたらすことは公知である。
第２に、‘５２８ハイブリッド材料の細孔構造は、油状懸濁液滴中にエタノール（ゲル化プロセスの副生物）が存在するため形成される。細孔体積は、ＰＯＳまたはＰＥＳの分子量により制御される。ＰＯＳまたはＰＥＳの分子量が低くなるほど、ゲル化反応の間に多くのエタノールが発生し、続いて大きい細孔体積が生成される。しかしながら、ゲル化の間に発生したエタノールの一部は、分配により水相中に拡散し得る。懸濁液滴中に発生したエタノールの量が多すぎる場合、エタノールの分配は液滴構造の崩壊を招き、球状粒子とは異なる不規則型粒子を形成する。したがって、‘５２８特許に記載のハイブリッド材料の細孔体積を制御する戦略は、特に、約０．８ｃｍ３／ｇを超える細孔体積を有する高度に球状のハイブリッド材料の調製についてある種の制約を有する。不規則型材料が一般に球状材料より充填困難であることは当該分野において十分公知である。不規則型材料が充填されているカラムが一般に同一サイズの球状材料が充填されているカラムより不十分な充填ベッドの安定性を示すことも公知である。
第３に、‘５２８ハイブリッド材料は、溶質分子についての不十分な物質移動特性を含む不所望なクロマトグラフィー特性の一因となる不均一な粒子形態を特徴とする。このことは、塩基触媒がＰＯＳ液滴の表面付近で急速に反応し、極めて小さい細孔を有する「表皮化（ｓｋｉｎｎｅｄ）」層を形成するゲル化機序の結果である。この場合、液滴内部におけるさらなるゲル化は、触媒がこの外層を通過して液滴中心に向かって拡散することにより制約され、粒子中心および外層の間の位置に応じて変動し得る、骨格形態およびこれによる細孔形状、例えば「シェル型」を有する粒子を導く。
米国特許第６，２４８，６８６号明細書（Ｉｎａｇａｋｉら）は、触媒材料中で有用なモレキュラーシーブおよび吸着剤として作用する多孔質有機／無機材料を記載している。‘６８６特許の材料は、多孔質材料中の総細孔体積の６０％以上が、細孔サイズ分布曲線における最大ピークを示す細孔直径の＋／−４０％の範囲内の細孔直径を有し、または少なくとも１つのピークが好ましくはｘ線回折パターンにおける少なくとも１ｎｍのｄ値に対応する回折角で存在する細孔体積を有する。
‘６８６特許は、当該文献に記載の多孔質有機／無機材料が、細孔が少なくとも１ｎｍの間隔で規則的に配置されている構造を有し、一様の細孔直径を有することを示している。規則的に配置されている細孔を算出するために使用される方法は、窒素ガス吸着およびｘ線回折を含む。しかしながら、‘６８６特許に記載の材料の特性である細孔の秩序性は欠点をもたらす。例えば、‘５２８特許のハイブリッド材料と同様に、‘６８６特許のハイブリッド材料は、多数のマイクロ細孔、すなわち約３４Å未満の直径を有する細孔を含有する。このようなマイクロ細孔が溶質の物質移動を阻害し、不十分なピーク形およびバンドブロードニングをもたらすことは公知である。
ハイブリッド粒子の共通の特質は、加水分解縮合反応からの無機成分（ＳｉＯ２）の取り込みである。ＳｉＯ２量は、一般に、組成に対して５０モル％以上である。５０％を上回るＳｉＯ２含有量を有するハイブリッド粒子は、クロマトグラフィー分離用材料を含む種々の用途に利用されるが、酸性または塩基性条件に起因する化学的安定性の問題、膨張の増大および多孔性の増大を含む種々の問題を抱え得る。
米国特許第４，０１７，５２８号明細書 米国特許第６，５２８，１６７号明細書 米国特許第６，６８６，０３５号明細書 米国特許第７，１７５，９１３号明細書 米国特許第６，２４８，６８６号明細書
（発明の要旨）
本発明は、少なくとも部分的に、高い有機物含有量（低い無機物含有量、例えばＳｉＯ２）を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子が、公知の粒子と比べて有利なクロマトグラフィー選択性、親水性／親油性バランス（ＨＬＢ）および表面電荷を有するという発見を基礎とするものである。さらに、高い有機物含有量を有する粒子は増大された化学的安定性を有し、この粒子により高濃度の塩基下でクロマトグラフィーを実施することが許容される。これらの粒子はまた、機械的安定性の増大、膨張の減少およびマイクロ細孔表面積（ＭＳＡ）の減少を示す。
本発明は、クロマトグラフィー分離用の新規粒子およびクロマトグラフィー材料、これを調製する方法および無機シリカの含有量が低く、このような粒子の細孔が実質的に無秩序化されているクロマトグラフィー材料を含有する分離装置を提供する。実質的に無秩序化されている細孔を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は、数多くのクロマトグラフィープロセス、最も顕著にはＨＰＬＣにとってより有用になるクロマトグラフィー向上性細孔形状（ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃａｌｌｙ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｐｏｒｅ ｇｅｏｍｅｔｒｙ）および大きい細孔直径を有するという利点を有する。
したがって、一態様において、本発明は、ハイブリッド粒子の無機分が約０モル％から約２５モル％以下の範囲の量で存在し、粒子の細孔が実質的に無秩序化されている多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。
別の態様において、本発明は、ハイブリッド粒子の無機分が約２５モル％から約５０モル％以下の範囲の量で存在し、粒子の細孔が実質的に無秩序化されており、粒子がクロマトグラフィー向上性細孔形状（ＣＥＰＧ）を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。
関連態様において、本発明は、ＳｉＯ２を約０モル％から約２５モル％以下の範囲の量で含み、粒子の細孔が実質的に無秩序化されている多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。
別の関連態様において、本発明は、ＳｉＯ２を約２５モル％から約５０モル％以下の範囲の量で含み、粒子の細孔が実質的に無秩序化されており、粒子がクロマトグラフィー向上性細孔形状（ＣＥＰＧ）を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。
別の態様において、本発明は、本明細書に記載の本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を含む多孔質無機／有機ハイブリッド材料を提供する。
別の態様において、本発明は、本明細書に記載の本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子の組合せを含む多孔質無機／有機ハイブリッド材料を提供する。
本発明はまた、本明細書に記載の本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法を提供する。したがって、一態様において、本発明は、ハイブリッド粒子の無機分が約０モル％から約２５モル％以下の範囲の量で存在し、粒子の細孔が実質的に無秩序化されている多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法およびハイブリッド粒子の無機分が約２５モル％から約５０モル％以下の範囲の量で存在し、粒子の細孔が実質的に無秩序化されており、粒子がクロマトグラフィー向上性細孔形状（ＣＥＰＧ）を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法を提供する。方法は、
ａ）オルガノアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択される１種または複数のモノマーを、オルガノアルコキシシラン、テトラアルコキシシラン、金属酸化物前駆体およびセラミック前駆体からなる群から選択される１種または複数のモノマーと加水分解縮合させてポリオルガノアルコキシシロキサンを生成する段階；
ｂ）ポリオルガノアルコキシシロキサンをさらに縮合させて球状多孔質粒子を形成する段階；および
ｃ）得られた粒子を水熱処理に供する段階を含む。
関連態様において、本発明は、ＳｉＯ２を約０モル％から約２５モル％以下の範囲の量で含み、粒子の細孔が実質的に無秩序化されている多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法およびＳｉＯ２を約２５モル％から約５０モル％以下の範囲の量で含み、粒子の細孔が実質的に無秩序化されており、粒子がクロマトグラフィー向上性細孔形状（ＣＥＰＧ）を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法を提供する。
一態様において、方法は、
ａ）オルガノアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択される１種または複数のモノマーを加水分解縮合させてポリオルガノアルコキシシロキサンを生成する段階；
ｂ）ポリオルガノアルコキシシロキサンをさらに縮合させて球状多孔質粒子を形成する段階；および
ｃ）得られた粒子を水熱処理に供する段階を含む。
別の態様において、方法は、
（ａ）アルケニル官能化オルガノシランをテトラアルコキシシランと加水分解縮合させる段階；
（ｂ）段階（ａ）の生成物を有機オレフィンモノマーと共重合させる段階；および
（ｃ）段階（ｂ）の生成物をさらに縮合させて球状多孔質粒子を形成する段階を含む。
関連態様において、方法は、
（ａ）有機オレフィンモノマーをアルケニル官能化オルガノシランと共重合させる段階；および
（ｂ）段階（ａ）の生成物を非光学活性の細孔形成剤（ｐｏｒｏｇｅｎ）の存在下でテトラアルコキシシランと加水分解縮合させる段階；および
（ｃ）段階（ｂ）の生成物をさらに縮合させて球状多孔質粒子を形成する段階を含む。
本発明はまた、任意の上述の方法により製造された、本明細書に記載の本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。
本発明はまた、本明細書に記載の本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を取り込む分離装置を提供する。したがって、一態様において、本発明は、本明細書に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を含む固定相を有する分離装置を提供する。
別の態様において、本発明は、
ａ）充填材料受容用の円筒形内部を有するカラムおよび
ｂ）本明細書に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を含む充填クロマトグラフィーベッドを含む、改善された寿命を有するクロマトグラフィーカラムを提供する。
さらに別の態様において、本発明は、多孔質無機／有機ハイブリッド材料が本明細書に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を含む、多孔質無機／有機ハイブリッド材料を含む固定相を有する分離装置を記載する。
別の態様において、本発明は、
ａ）充填材料受容用の円筒形内部を有するカラムおよび
ｂ）多孔質無機／有機ハイブリッド材料が本明細書に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を含む多孔質無機／有機ハイブリッド材料を含む充填クロマトグラフィーベッドを含む、改善された寿命を有するクロマトグラフィーカラムを提供する。
本発明はまた、本明細書に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子または本明細書に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を含む多孔質無機／有機ハイブリッド材料および使用説明書を含むキットを提供する。
生成物４ｇのＳＥＭ画像（バー＝５μｍ）を示す写真である。 比較生成物６ｂのＳＥＭ画像（バー＝５μｍ）を示す写真である。 比較生成物７ｂのＳＥＭ画像（バー＝５μｍ）を示す写真である。 生成物４ｇ（水熱加工前の生成物）の小角ＸＲＰＤを示すグラフである。 生成物５ｈ（水熱加工後の生成物）の小角ＸＲＰＤを示すグラフである。 生成物６ｂ（比較細孔秩序化材料）の小角ＸＲＰＤを示すグラフである。 生成物７ｂ（比較細孔秩序化材料）の小角ＸＲＰＤを示すグラフである。 生成物９ａ（水熱加工後の比較生成物材料）の小角ＸＲＰＤを示すグラフである。 生成物９ｂ（水熱加工後の比較生成物材料）の小角ＸＲＰＤを示すグラフである。
本発明を、以下に説明する定義を参照することによってより詳細に説明する。
用語「キラル部分」は、キラルまたは立体選択的合成を可能にする任意の官能基を含むものとする。キラル部分は、限定されるものではないが、少なくとも１個のキラル中心を有する置換基、天然および非天然アミノ酸、ペプチドおよびタンパク質、誘導体化セルロース、大環状抗生物質、シクロデキストリン、クラウンエーテルならびに金属錯体を含む。
文言「クロマトグラフィー向上性細孔形状」は、例えば当該分野における他のクロマトグラフィー媒体とは区別される、材料のクロマトグラフィー分離能を向上させることが見出された、本明細書に開示されている多孔質無機／有機ハイブリッド粒子の細孔配置の形状を含む。材料のクロマトグラフィー分離能が、例えば、当該分野において公知であるまたは慣用的に使用されている形状と比べて「向上」されたかどうかを決定するため、例えば、形状が形成、選択または構築され、種々の特性および／または要因が使用されることができる。これらの要因の例は、高い分離効率、より長いカラム寿命および高い物質移動特性（例えば、バンドの広がりの減少および良好なピーク形により示される。）を含む。これらの特性は、当該分野において認識されている技術を使用して測定または観察されることができる。例えば、本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子のクロマトグラフィー向上性細孔形状は、「インクボトル」もしくは「シェル型」の細孔形状または形態（これらは、例えば物質移動速度を減少させ、より低い効率を導くので、どちらも不所望である。）の不存在により従来技術の粒子と区別される。
クロマトグラフィー向上性細孔形状は、ごくわずかな総数のマイクロ細孔を含有するハイブリッド粒子において見出される。ごくわずかな総数のマイクロ細孔は、＜約３４Åの直径の全細孔が約１１０ｍ２／ｇ未満の粒子の比表面積に寄与する場合、ハイブリッド粒子において達成される。このような低いマイクロ細孔表面積（ＭＳＡ）を有するハイブリッド材料は、高い分離効率および良好な物質移動特性（例えば、バンドの広がりの減少および良好なピーク形により示される。）を含むクロマトグラフィーの向上を与える。マイクロ細孔表面積（ＭＳＡ）は、３４Å以下の直径を有する細孔の表面積と定義され、ＢＪＨ法を使用して、等温線の吸着脚部（ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｌｅｇ）から多点窒素吸着分析により決定される。本明細書において使用されるとおり、頭字語「ＭＳＡ」および「ＭＰＡ」は、「マイクロ細孔表面積」を示すために相互交換可能に使用される。
用語「作製時」および「未処理（ｆｒｅｓｈｍａｄｅ）」は、相互交換可能に使用され、ゲル化プロセス後であるが水熱処理前に得られた粒子を意味する。
「ハイブリッド」、すなわち「多孔質無機／有機ハイブリッド粒子」の「ハイブリッド」は、有機官能基が内部または「骨格」無機構造およびハイブリッド材料表面の両方に統合されている、無機ベースの構造体を含む。ハイブリッド材料の無機分は、例えば、アルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化セリウムもしくは酸化ジルコニウムまたはセラミック材料であってよく；特定の実施形態において、ハイブリッド材料の無機分はシリカである。文言「無機分」は、オルガノシロキサンのシロキサン基を説明するために本明細書において使用されることもある。例えば、式Ｏ１．５ＳｉＣＨ２ＣＨ２ＳｉＯ１．５において、この式の無機分は２個のＳｉＯ１．５基である一方、有機分はＣ２Ｈ４単位である。上述のとおり、例示のハイブリッド材料は、米国特許第４，０１７，５２８号明細書、米国特許第６，５２８，１６７号明細書、米国特許第６，６８６，０３５号明細書および米国特許第７，１７５，９１３号明細書に示されている。
用語「モノリス」は、個々の粒子の形および形態が維持されている、充填されてベッドを形成する個々の粒子の集合体を含むものとする。粒子は、有利には、粒子を一緒に結合させる材料を使用して充填される。当該分野において十分公知の任意数の結合材料、例えば、ジビニルベンゼン、メタクリレート、ウレタン、アルケン、アルキン、アミン、アミド、イソシアネートもしくはエポキシ基の直鎖または架橋ポリマーならびにオルガノアルコキシシラン、テトラアルコキシシラン、ポリオルガノアルコキシシロキサン、ポリエトキシシロキサンおよびセラミック前駆体の縮合反応物などが使用されることができる。
用語「金属酸化物前駆体」は、金属を含有し、金属酸化物、例えばアルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウムおよび酸化セリウムの形成をもたらす任意の化合物を含むものとする。
用語「セラミック前駆体」は、セラミック材料の形成をもたらす任意の化合物を含むものとする。
用語「実質的に無秩序化されている」は、Ｘ線粉末回折分析に基づく細孔の秩序性の欠如を意味する。具体的には、「実質的に無秩序化されている」は、Ｘ線回折パターンにおける少なくとも１ｎｍのｄ値（またはｄ間隔）に対応する回折角におけるピークの欠如により定義される。
「表面改質剤」は、（一般に）ある種のクロマトグラフィー官能基をクロマトグラフィー固定相に付与する有機官能基を含む。多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は、表面改質剤によりさらに置換または誘導体化されていてよい有機基およびシラノール基の両方を有する。
用語「官能基」は、ある種のクロマトグラフィー官能基をクロマトグラフィー固定相に付与する有機官能基を含む。
用語「脂肪族基」は、一般に１個から２２個の炭素原子を有する直鎖または分枝鎖を特徴とする有機化合物を含む。脂肪族基は、アルキル基、アルケニル基およびアルキニル基を含む。複合構造において、鎖は分枝鎖または架橋性であってよい。アルキル基は、直鎖アルキル基および分枝鎖アルキル基を含む、１個または複数の炭素原子を有する飽和炭化水素を含む。このような炭化水素部分は、例えばハロゲン、ヒドロキシル、チオール、アミノ、アルコキシ、アルキルカルボキシ、アルキルチオまたはニトロ基で１個または複数の炭素上で置換されていてよい。炭素数について特に記載のない限り、本明細書において使用される「低級脂肪族」は、１個から６個の炭素原子を有する上記定義の脂肪族基（例えば、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルキニル）を意味する。このような低級脂肪族基、例えば低級アルキル基の代表例は、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、２−クロロプロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、２−アミノブチル、イソブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、３−チオペンチルなどである。本明細書において使用されるとおり、用語「ニトロ」は、−ＮＯ２を意味し；用語「ハロゲン」は、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒまたは−Ｉを示し；用語「チオール」は、ＳＨを意味し；用語「ヒドロキシル」は、−ＯＨを意味する。したがって、本明細書において使用される用語「アルキルアミノ」は、アミノ基が結合している上記定義のアルキル基を意味する。好適なアルキルアミノ基は、１個から約１２個の炭素原子、好ましくは１個から約６個の炭素原子を有する基を含む。用語「アルキルチオ」は、スルフヒドリル基が結合している上記定義のアルキル基を意味する。好適なアルキルチオ基は、１個から約１２個の炭素原子、好ましくは１個から約６個の炭素原子を有する基を含む。本明細書において使用される用語「アルキルカルボキシル」は、カルボキシル基が結合している上記定義のアルキル基を意味する。本明細書において使用される用語「アルコキシ」は、酸素原子が結合している上記定義のアルキル基を意味する。代表的なアルコキシ基は、１個から約１２個の炭素原子、好ましくは１個から約６個の炭素原子を有する基、例えばメトキシ、エトキシ、プロポキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシなどを含む。用語「アルケニル」および「アルキニル」は、少なくとも１個の二重または三重結合をそれぞれ含有する、アルキルと類似の不飽和脂肪族基を意味する。好適なアルケニルおよびアルキニル基は、２個から約１２個の炭素原子、好ましくは１個から約６個の炭素原子を有する基を含む。
用語「脂環式基」は、３個以上の炭素原子の閉環構造体を含む。脂環式基は、飽和環式炭化水素であるシクロパラフィンまたはナフテン、２個以上の二重結合を有する不飽和であるシクロオレフィンおよび三重結合を有するシクロアセチレンを含む。これらは、芳香族基を含まない。シクロパラフィンの例は、シクロプロパン、シクロヘキサンおよびシクロペンタンを含む。シクロオレフィンの例は、シクロペンタジエンおよびシクロオクタテトラエンを含む。脂環式基はまた、縮合環構造体および置換されている脂環式基、例えばアルキル置換されている脂環式基を含む。脂環式化合物の例において、このような置換基は、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルコキシ、低級アルキルチオ、低級アルキルアミノ、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、−ＣＦ３、−ＣＮなどをさらに含んでよい。
用語「複素環基」は、環中の１個または複数の原子が炭素以外の元素、例えば窒素、硫黄または酸素である閉環構造体を含む。複素環基は飽和または不飽和であってよく、ピロールおよびフランのような複素環基は芳香族特性を有してよい。これらは、縮合環構造体、例えばキノリンおよびイソキノリンを含む。複素環基の他の例は、ピリジンおよびプリンを含む。複素環基は、１個または複数の構成原子が例えばハロゲン、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルコキシ、低級アルキルチオ、低級アルキルアミノ、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、−ＣＦ３、−ＣＮなどで置換されていてもよい。好適なヘテロ芳香族基およびヘテロ脂環式基は、一般に、環当たり３員から約８員および１個または複数のＮ、ＯもしくはＳ原子を有する１個から３個の別個の環または縮合環を有し、例えばクマリニル、キノリニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジル、フリル、ピロリル、チエニル、チアゾリル、オキサゾリル、イミダゾリル、インドリル、ベンゾフラニル、ベンゾチアゾリル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニル、ピペリジニル、モルホリノおよびピロリジニルである。
用語「芳香族基」は、１個または複数の環を含有する不飽和環式炭化水素を含む。芳香族基は、０個から４個のヘテロ原子を含んでよい５員および６員の単環基、例えばベンゼン、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジンおよびピリミジンなどを含む。芳香環は、１個または複数の環位置が、例えばハロゲン、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルコキシ、低級アルキルチオ、低級アルキルアミノ、低級アルキルカルボキシル、ニトロ、ヒドロキシル、−ＣＦ３、−ＣＮなどで置換されていてよい。
用語「アルキル」は、直鎖アルキル基、分枝鎖アルキル基、シクロアルキル（脂環式）基、アルキル置換されているシクロアルキル基およびシクロアルキル置換されているアルキル基を含む飽和脂肪族基を含む。ある実施形態において、直鎖または分枝鎖アルキルは、３０個以下の炭素原子をこの主鎖中に有する（例えば、直鎖の場合はＣ１−Ｃ３０であり、または分枝鎖の場合はＣ３−Ｃ３０である。）。ある実施形態において、直鎖または分枝鎖アルキルは、２０個以下の炭素原子をこの主鎖中に有し（例えば、直鎖の場合はＣ１−Ｃ２０であり、または分枝鎖の場合はＣ３−Ｃ２０である。）、より好ましくは１８個以下の炭素原子を有する。同様に、特定のシクロアルキルは、４−１０個の炭素原子をこれらの環構造中に有し、より好ましくは４−７個の炭素原子を環構造中に有する。用語「低級アルキル」は、１個から６個の炭素を鎖中に有するアルキル基および３個から６個の炭素を環構造中に有するシクロアルキルを意味する。
さらに、本明細書および特許請求の範囲にわたり使用される用語「アルキル」（「低級アルキル」を含む。）は、「非置換のアルキル」および「置換されているアルキル」の両方を含み、置換されているアルキルは、炭化水素主鎖の１個または複数の炭素上の水素が置換基で置き換えられているアルキル部分を意味する。このような置換基は、例えば、ハロゲン、ヒドロキシル、アルキルカルボニルオキシ、アリールカルボニルオキシ、アルコキシカルボニルオキシ、アリールオキシカルボニルオキシ、カルボキシレート、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アミノカルボニル、アルキルチオカルボニル、アルコキシル、ホスフェート、ホスホナト、ホスフィナト、シアノ、アミノ（アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリールアミノ、ジアリールアミノおよびアルキルアリールアミノを含む。）、アシルアミノ（アルキルカルボニルアミノ、アリールカルボニルアミノ、カルバモイルおよびウレイドを含む。）、アミジノ、イミノ、スルフヒドリル、アルキルチオ、アリールチオ、チオカルボキシレート、スルフェート、スルホナト、スルファモイル、スルホンアミド、ニトロ、トリフルオロメチル、シアノ、アジド、ヘテロシクリル、アラルキルまたは芳香族もしくはヘテロ芳香族部分を含んでよい。炭化水素鎖上で置換されている部分がこれ自体、必要に応じて置換されていてよいことは当業者に理解される。シクロアルキルは、例えば上述の置換基でさらに置換されていてよい。「アラルキル」部分は、アリール、例えば、１個から３個の別個の環または縮合環および６個から約１８個の炭素環原子を有するアリールで置換されているアルキル、例えばフェニルメチル（ベンジル）である。
用語「アリール」は、０個から４個のヘテロ原子を含有してよい５員および６員の単環芳香族基、例えば非置換であるまたは置換されているベンゼン、ピロール、フラン、チオフェン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアゾール、ピラゾール、ピリジン、ピラジン、ピリダジンおよびピリミジンなどを含む。アリール基はまた、多環式縮合芳香族基、例えばナフチル、キノリルおよびインドリルなどを含む。芳香環は、１個または複数の環位置が、例えばアルキル基について上述したような置換基で置換されていてよい。好適なアリール基は、非置換であるおよび置換されているフェニル基を含む。本明細書において使用される用語「アリールオキシ」は、酸素原子が結合している上記定義のアリール基を意味する。本明細書において使用される用語「アラルコキシ」は、酸素原子が結合している上記定義のアラルキル基を意味する。好適なアラルコキシ基は、１個から３個の別個の環または縮合環および６個から約１８個の炭素環原子を有し、例えばＯ−ベンジルである。
本明細書において使用される用語「アミノ」は、式−ＮＲａＲｂ［式中、ＲａおよびＲｂは、それぞれ独立して、水素、アルキル、アリールまたはヘテロシクリルであり、またはＲａおよびＲｂは、これらが結合している窒素原子と一緒になって３個から８個の原子を環中に有する環式部分を形成する。］の非置換であるまたは置換されている部分を意味する。したがって、用語「アミノ」は、特に記載のない限り、環式アミノ部分、例えばピペリジニル基またはピロリジニル基を含む。「アミノ置換されているアミノ基」は、ＲａおよびＲｂの少なくとも一方がアミノ基でさらに置換されているアミノ基を意味する。
多孔質無機／有機ハイブリッド粒子および材料
本発明は、クロマトグラフィー分離用の新規多孔質無機／有機ハイブリッド粒子およびクロマトグラフィー材料を提供する。本発明の多孔質ハイブリッド粒子は、低い無機物含有量および実質的に無秩序化されている細孔を特徴とする。実質的に無秩序化されている細孔を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は、数多くのクロマトグラフィープロセス、最も顕著にはＨＰＬＣにとってより好適／有用になるクロマトグラフィー向上性細孔形状および好適なサイズの細孔直径（例えば、比較的大きい細孔直径）という利点を有する。
したがって、第１の態様において、本発明は、ハイブリッド粒子の無機分が約０モル％から約２５モル％以下の範囲の量で存在し、粒子の細孔が実質的に無秩序化されている多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。
第２の態様において、本発明は、ハイブリッド粒子の無機分が約２５モル％から約５０モル％以下の範囲の量で存在し、粒子の細孔が実質的に無秩序化されており、粒子がクロマトグラフィー向上性細孔形状（ＣＥＰＧ）を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。
本発明のハイブリッド材料の無機分は、アルミナ、シリカ（ＳｉＯ２）、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウムまたはセラミック材料であってよい。無機分がＳｉＯ２である本発明のハイブリッド材料は、特に有利である。
したがって、第３の態様において、本発明は、ＳｉＯ２を約０モル％から約２５モル％以下の範囲の量で含み、粒子の細孔が実質的に無秩序化されている多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。ある実施形態において、多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は、クロマトグラフィー向上性細孔形状（ＣＥＰＧ）を有する。
第４の態様において、本発明は、ＳｉＯ２を約２５モル％から約５０モル％以下の範囲の量で含み、粒子の細孔が実質的に無秩序化されており、粒子がクロマトグラフィー向上性細孔形状（ＣＥＰＧ）を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。
本発明の上述の第１および第３の態様の種々の実施形態において、無機分／ＳｉＯ２の量は、約０モル％から約１モル％以下；約０モル％から約２モル％以下；約０モル％から約３モル％以下；約０モル％から約４モル％以下；約０モル％から約５モル％以下；約０モル％から約６モル％以下；約０モル％から約７モル％以下；約０モル％から約８モル％以下；約０モル％から約９モル％以下；約０モル％から約１０モル％以下；約０モル％から約１１モル％以下；約０モル％から約１２モル％以下；約０モル％から約１３モル％以下；約０モル％から約１４モル％以下；約０モル％から約１５モル％以下；約０モル％から約１６モル％以下；約０モル％から約１７モル％以下；約０モル％から約１８モル％以下；約０モル％から約１９モル％以下；約０モル％から約２０モル％以下；約０モル％から約２１モル％以下；約０モル％から約２２モル％以下；約０モル％から約２３モル％以下；約０モル％から約２４モル％以下；および約０モル％から約２５モル％以下の範囲である。
本発明の上述の第２および第４の態様の種々の実施形態において、無機分／ＳｉＯ２の量は、約２５モル％から約２６モル％以下；約２５モル％から約２７モル％以下；約２５モル％から約２８モル％以下；約２５モル％から約２９モル％以下；約２５モル％から約３０モル％以下；約２５モル％から約３１モル％以下；約２５モル％から約３２モル％以下；約２５モル％から約３３モル％以下；約２５モル％から約３４モル％以下；約２５モル％から約３５モル％以下；約２５モル％から約３６モル％以下；約２５モル％から約３７モル％以下；約２５モル％から約３８モル％以下；約２５モル％から約３９モル％以下；約２５モル％から約４０モル％以下；約２５モル％から約４１モル％以下；約２５モル％から約４２モル％以下；約２５モル％から約４３モル％以下；約２５モル％から約４４モル％以下；約２５モル％から約４５モル％以下；約２５モル％から約４６モル％以下；約２５モル％から約４７モル％以下；約２５モル％から約４８モル％以下；約２５モル％から約４９モル％以下；および約２５モル％から約５０モル％以下の範囲である。
一実施形態において、有機物含有量は、約１０％炭素から約４０％炭素である。別の実施形態において、有機物含有量は、約１５％炭素から約３５％炭素である。さらに別の実施形態において、本発明は、有機物含有量が約２５％炭素から約４０％炭素である多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。さらなる実施形態において、有機物含有量は約２５％炭素から約３５％炭素である。
一実施形態において、本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は、式Ｉ：
（ＳｉＯ２）ｄ／［Ｒ２（（Ｒ）ｐ（Ｒ１）ｑＳｉＯｔ）ｍ］ （Ｉ）
［式中、
ＲおよびＲ１は、それぞれ独立して、Ｃ１−Ｃ１８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリール、Ｃ５−Ｃ１８アリールオキシまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；
Ｒ２は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリール、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；または不存在であり；各Ｒ２は、２個以上のケイ素原子に結合しており；
ｐおよびｑは、それぞれ独立して、０．０から３．０であり、
ｔは、０．５、１．０または１．５であり；
ｄは、０から約０．９であり；
ｍは、１−２０の整数であり；Ｒ、Ｒ１およびＲ２は、場合によって置換されており；
ただし：（１）Ｒ２が不存在の場合、ｍ＝１であり、０＜ｐ＋ｑ≦３の場合、
Figure 0005152600
 であり；
（２）Ｒ２が存在する場合、ｍ＝２−２０であり、ｐ＋ｑ≦２の場合、
Figure 0005152600
 である。］を有する。
ある実施形態において、Ｒ２は不存在であり、ｐ＋ｑ＝１の場合、ｔ＝１．５であり；またはｐ＋ｑ＝２の場合、ｔ＝１である。他の実施形態において、Ｒ２は存在し、ｐ＝０であり、ｑは０または１であり、ｑ＝０の場合、ｔ＝１．５であり；またはｑ＝１の場合、ｔ＝１である。
ある実施形態において、Ｒ２は不存在である。他の実施形態において、Ｒ２は存在する。Ｒ２が存在する式Ｉの実施形態において、本発明は、式Ｉ（ｐが０であり、ｑが０であり、ｔが１．５であり、ｍが２であり、Ｒ２がＣ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリールまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；各Ｒ２が２個以上のケイ素原子に結合している。）を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。さらなる実施形態において、ｄは０である。別の実施形態において、ｄは０．１１である。さらに別の実施形態において、ｄは０．３３である。ある実施形態において、ｄは０．８３である。
Ｒ２が存在する式Ｉの他の実施形態において、本発明は、式Ｉ（ｄが０であり、ｑが０であり、Ｒ２がＣ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリールまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；各Ｒ２が２個以上のケイ素原子に結合している。）の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。さらなる実施形態において、ｐは０、１または２である。別のさらなる実施形態において、ｔは１．０または１．５である。別の実施形態において、ｍは１または２である。
Ｒ２が存在する式Ｉのある特定の実施形態を、以下の表において説明する（生成物番号は、以下に説明する実施例に使用される番号を意味する。）。
Figure 0005152600
別の実施形態において、本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は、式ＩＩ：
（ＳｉＯ２）ｄ／［（Ｒ）ｐ（Ｒ１）ｑＳｉＯｔ］ （ＩＩ）
［式中、
ＲおよびＲ１は、それぞれ独立して、Ｃ１−Ｃ１８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリール、Ｃ５−Ｃ１８アリールオキシまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；
ｄは、０から約０．９であり；
ｐおよびｑは、それぞれ独立して、０．０から３．０であり、ただしｐ＋ｑ＝１の場合、ｔ＝１．５であり；ｐ＋ｑ＝２の場合、ｔ＝１であり；またはｐ＋ｑ＝３の場合、ｔ＝０．５である。］を有する。
さらに別の実施形態において、本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は、式ＩＩＩ：
（ＳｉＯ２）ｄ／［Ｒ２（（Ｒ１）ｒＳｉＯｔ）ｍ］ （ＩＩＩ）
［式中、
Ｒ１は、Ｃ１−Ｃ１８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリール、Ｃ５−Ｃ１８アリールオキシまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；
Ｒ２は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリール、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；または不存在であり；各Ｒ２は、２個以上のケイ素原子に結合しており；
ｄは、０から約０．９であり；
ｒは、０、１または２であり、ただし、ｒ＝０の場合、ｔ＝１．５であり；ｒ＝１の場合、ｔ＝１であり；またはｒ＝２の場合、ｔ＝０．５であり；
ｍは、１−２０の整数である。］を有する。
種々の実施形態において、本発明は、ＲがＣ１−Ｃ１８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ１８アルキルまたはＣ１−Ｃ１８アルキルである式ＩおよびＩＩの多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。種々の実施形態において、本発明は、Ｒ１がＣ１−Ｃ１８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ１８アルキルまたはＣ１−Ｃ１８アルキルである式Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩの多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。種々の実施形態において、本発明は、Ｒ２がＣ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリールまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールである式ＩおよびＩＩＩの多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。
さらに別の実施形態において、本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は、式ＩＶ：
（Ａ）ｘ（Ｂ）ｙ（Ｃ）ｚ （ＩＶ）
［式中、繰り返し単位Ａ、ＢおよびＣの順序は、ランダム、ブロックまたはランダムおよびブロックの組合せであってよく；Ａは、１個または複数の繰り返し単位ＡまたはＢに有機結合を介して共有結合している有機繰り返し単位であり；Ｂは、１個または複数の繰り返し単位ＢまたはＣに無機シロキサン結合を介して結合しており、１個または複数の繰り返し単位ＡまたはＢに有機結合を介してさらに結合していてよいオルガノシロキサン繰り返し単位であり；Ｃは、１個または複数の繰り返し単位ＢまたはＣに無機結合を介して結合している無機繰り返し単位であり；ｘおよびｙは正数であり、ｚは非負数であり、ｚ＝０の場合、０．００２≦ｘ／ｙ≦２１０であり、ｚ≠０の場合、０．０００３≦ｙ／ｚ≦５００であり、０．００２≦ｘ／（ｙ＋ｚ）≦２１０である。］を有する。
関連実施形態において、本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は、式Ｖ：
（Ａ）ｘ（Ｂ）ｙ（Ｂ＊）ｙ ＊（Ｃ）ｚ （Ｖ）
［式中、繰り返し単位Ａ、Ｂ、Ｂ＊およびＣの順序は、ランダム、ブロックまたはランダムおよびブロックの組合せであってよく；Ａは、１個または複数の繰り返し単位ＡまたはＢに有機結合を介して共有結合している有機繰り返し単位であり；Ｂは、１個または複数の繰り返し単位ＢまたはＢ＊またはＣに無機シロキサン結合を介して結合しており、１個または複数の繰り返し単位ＡまたはＢに有機結合を介してさらに結合していてよいオルガノシロキサン繰り返し単位であり、Ｂ＊は、１個または複数の繰り返し単位ＢまたはＢ＊またはＣに無機シロキサン結合を介して結合しているオルガノシロキサン繰り返し単位であり、Ｂ＊は、反応性（すなわち、重合可能な）有機成分を有さず、重合後に脱保護されることができる保護官能基をさらに有してよいオルガノシロキサン繰り返し単位であり；Ｃは、１個または複数の繰り返し単位ＢまたはＢ＊またはＣに無機結合を介して結合している無機繰り返し単位であり；ｘおよびｙは正数であり、ｚは非負数であり、ｚ＝０の場合、０．００２≦ｘ／（ｙ＋ｙ＊）≦２１０であり、ｚ≠０の場合、０．０００３≦（ｙ＋ｙ＊）／ｚ≦５００であり、０．００２≦ｘ／（ｙ＋ｙ＊＋ｚ）≦２１０である。］を有する。
繰り返し単位Ａは、重合、例えばフリーラジカルにより媒介される重合を受けることができる、１個または複数の重合可能な部分を有する種々の有機モノマー試薬から誘導されることができる。Ａモノマーは、限定されるものではないが、鎖付加および段階縮合プロセス、ラジカル、アニオニック、カチオニック、開環、基転移、メタセシスならびに光化学機序を含む数多くのプロセスおよび機序によりオリゴマー化または重合されることができる。
Ａは、以下のもの：
Figure 0005152600
 ［式中、各Ｒは、独立して、Ｈであり、またはＣ１−Ｃ１０アルキル基（例えば、メチル、エチルまたはプロピル）であり；ｍは、１から約２０の整数であり；ｎは、０から１０の整数であり；Ｑは、水素、Ｎ（Ｃ１−６アルキル）３、Ｎ（Ｃ１−６アルキル）２（Ｃ１−６アルキル−ＳＯ３）またはＣ（Ｃ１−６ヒドロキシアルキル）３である。］の１種であってもよい。
繰り返し単位Ｂは、重合、例えばフリーラジカルにより媒介される（有機）および加水分解による（無機）重合を受けることができる、２個以上の異なる重合可能な部分を有するいくつかの混合有機−無機モノマー試薬から誘導されることができる。Ｂモノマーは、限定されるものではないが、鎖付加および段階縮合プロセス、ラジカル、アニオニック、カチオニック、開環、基転移、メタセシスならびに光化学機序を含む数多くのプロセスおよび機序によりオリゴマー化または重合されることができる。
Ｂは、以下のもの：
Figure 0005152600
 の１種であってもよい。
繰り返し単位Ｃは、−ＳｉＯ２−であってよく、アルコキシシラン、例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）またはテトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）から誘導されることができる。
一実施形態において、Ａは、置換されているエチレン基であり、Ｂは、オキシシリル置換されているアルキル基であり、Ｃは、オキシシリル基、例えば以下のもの：
Figure 0005152600
 である。
式ＩＶの本発明の多孔質ハイブリッド粒子の詳細な実施形態は：
Figure 0005152600
 ［式中、
Ｒ１は、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、低級アルキル（例えば、ＣＨ３またはＣＨ２ＣＨ３）であり；
Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、アルカン、置換されているアルカン、アルケン、置換されているアルケン、アリール、置換されているアリール、シアノ、エーテル、置換されているエーテル、内包極性基であり；
Ｒ４およびＲ５は、それぞれ独立して、Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、アルカン、置換されているアルカン、アルケン、置換されているアルケン、アリール、置換されているアリール、エーテル、置換されているエーテル、シアノ、アミノ、置換されているアミノ、ジオール、ニトロ、スルホン酸、カチオンまたはアニオン交換基であり、
０≦ａ≦２ｘであり、０≦ｂ≦４であり、０≦ｃ≦４であり、ただし、ａ＝１の場合、ｂ＋ｃ≦４であり；
１≦ｄ≦２０であり、
０．０００３≦ｙ／ｚ≦５００であり、０．００２≦ｘ／（ｙ＋ｚ）≦２１０である。］である。
さらに別の実施形態において、多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は球状である。さらなる実施形態において、球状粒子は、非結晶質またはアモルファス分子秩序性を有する。さらなる実施形態において、球状粒子は、非周期的な細孔構造を有する。
他の実施形態において、多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は、約４０ｍ２／ｇから約１１００ｍ２／ｇの表面積を有する。ある例において、粒子は、約８０ｍ２／ｇから約５００ｍ２／ｇの表面積を有する。他の例において、粒子は、約８００ｍ２／ｇから約１１００ｍ２／ｇの表面積を有する。
一実施形態において、多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は、約０．２ｃｍ３／ｇから約１．５ｃｍ３／ｇのマイクロ細孔体積を有する。ある例において、粒子は、約０．６ｃｍ３／ｇから約１．３ｃｍ３／ｇのマイクロ細孔体積を有する。
別の実施形態において、多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は、約１１０ｍ２／ｇ未満のマイクロ細孔表面積を有する。ある例において、粒子は、約１０５ｍ２／ｇ未満のマイクロ細孔表面積を有する。他の例において、粒子は、約８０ｍ２／ｇ未満のマイクロ細孔表面積を有する。さらに他の例において、粒子は、約５０ｍ２／ｇ未満のマイクロ細孔表面積を有する。
一実施形態において、本発明は、粒子が約２０Åから約５０００Å、例えば２０Åから２０００Å、例えば２０Åから１０００Åの平均細孔直径を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。さらなる実施形態において、粒子は、約３０Åから約３００Åの平均細孔直径を有する。別の実施形態において、粒子は、約６０Åから約２００Åの平均細孔直径を有する。さらなる実施形態において、粒子は、約８０Åから約１４０Åの平均細孔直径を有する。
別の実施形態において、粒子は、約０．１μｍから約３００μｍの平均サイズを有する。さらなる実施形態において、粒子は、約０．１μｍから約３０μｍの平均サイズを有する。
ある実施形態において、粒子は、約１から約１４のｐＨにおいて加水分解安定性である。一実施形態において、粒子は、約１０から約１４のｐＨにおいて加水分解安定性である。別の実施形態において、粒子は、約１から約５のｐＨにおいて加水分解安定性である。
一実施形態において、本発明は、粒子が、
Figure 0005152600
Figure 0005152600
［式中、Ｒ、Ｒ１およびＲ２は、上記定義のとおりであり；Ｘは、Ｃ１−Ｃ１８アルコキシまたはＣ１−Ｃ１８アルキルであり；ｎは、１−８である。］からなる群から選択される１種または複数のモノマーの加水分解縮合により形成されている本明細書に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。
さらなる実施形態において、モノマーは、１，２−ビス（トリエトキシシリル）エタン：
Figure 0005152600
 である。
別のさらなる実施形態において、モノマーは、１，２−ビス（メチルジエトキシシリル）エタン：
Figure 0005152600
 または１，８−ビス（トリエトキシシリル）オクタン：
Figure 0005152600
 である。
他の実施形態において、本発明は、粒子が、式Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ”［式中、Ｚ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１−Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノまたはトリフルオロメタンスルホネートであり；ａおよびｂは、それぞれ、０から３の整数であり、ただし、ａ＋ｂ＝３であり；Ｒ’は、Ｃ１−Ｃ６直鎖、環式または分枝鎖アルキル基であり、Ｒ”は、官能基である。］を有する表面改質剤により表面改質されている本明細書に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。
別の実施形態において、粒子は、ポリマーによるコーティングにより表面改質されている。
ある実施形態において、Ｒ’は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシルおよびシクロヘキシルからなる群から選択される。他の実施形態において、Ｒは、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エステル、カチオンまたはアニオン交換基、内包極性官能基を含有するアルキルまたはアリール基およびキラル部分からなる群から選択される。
一実施形態において、Ｒ”はＣ１−Ｃ３０アルキル基である。さらなる実施形態において、Ｒ”はキラル部分を含む。別のさらなる実施形態において、Ｒ”はＣ１−Ｃ２０アルキル基である。
ある実施形態において、表面改質剤は、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルジメチルクロロシランおよびオクタデシルジメチルクロロシランからなる群から選択される。好ましくは、表面改質剤は、オクチルトリクロロシランおよびオクタデシルトリクロロシランからなる群から選択される。
別の実施形態において、粒子は、有機基およびシラノール基改質の組合せにより表面改質されている。
さらに別の実施形態において、粒子は、有機基改質およびポリマーによるコーティングの組合せにより表面改質されている。さらなる実施形態において、有機基はキラル部分を含む。
さらに別の実施形態において、粒子は、シラノール基改質およびポリマーによるコーティングの組合せにより表面改質されている。
他の実施形態において、粒子は、粒子の有機基および改質試薬の間の有機共有結合の形成を介して表面改質されている。
さらに他の実施形態において、粒子は、有機基改質、シラノール基改質およびポリマーによるコーティングの組合せにより表面改質されている。
別の実施形態において、粒子は、シラノール基改質により表面改質されている。
別の態様において、本発明は、本明細書に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を含む多孔質無機／有機ハイブリッド材料を提供する。一実施形態において、材料の粒子は球状である。
別の態様において、本発明は、クロマトグラフィー向上性細孔形状を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を含み、材料が本明細書に記載の粒子の組合せを有する多孔質無機／有機ハイブリッド材料を提供する。
ある実施形態において、本発明は、材料がモノリスである多孔質無機／有機ハイブリッド材料を提供する。
本発明の別の態様は、本明細書に記載の本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を含む多孔質無機／有機ハイブリッド材料を提供する。一実施形態において、多孔質無機／有機ハイブリッド材料は、クロマトグラフィー向上性細孔形状を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を含む。別の実施形態において、材料は、本明細書に記載の本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子の組合せを含む。本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド材料は、モノリスを含む。
分離装置およびキット
別の態様は、本明細書に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子および多孔質無機／有機ハイブリッド材料を含む固定相を有する種々の分離装置を提供する。分離装置は、例えばクロマトグラフィーカラム、薄層プレート、濾過膜、試料クリーンアップ装置およびマイクロタイタープレートを含む。
多孔質無機／有機ハイブリッド粒子および多孔質無機／有機ハイブリッド材料は、これらの改善された安定性のため、これらの装置に改善された寿命を付与する。したがって、特定の態様において、本発明は、
ａ）充填材料受容用の円筒形内部を有するカラムおよび
ｂ）本明細書に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子および多孔質無機／有機ハイブリッド材料を含む充填クロマトグラフィーベッドを含む、改善された寿命を有するクロマトグラフィーカラムを提供する。
本発明はまた、本明細書に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子または本明細書に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を含む多孔質無機／有機ハイブリッド材料および使用説明書を含むキットを提供する。一実施形態において、説明書は、分離装置、例えばクロマトグラフィーカラム、薄層プレート、濾過膜、試料クリーンアップ装置およびマイクロタイタープレートによる使用のためのものである。
本発明の粒子の合成
本発明はまた、本明細書に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法を提供する。特に、本発明は、無機分を約０モル％から約２５モル％以下の範囲の量で含み、粒子の細孔が実質的に無秩序化されている多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法および無機分を約２５モル％から約５０モル％以下の範囲の量で含み、粒子の細孔が実質的に無秩序化されており、粒子がクロマトグラフィー向上性細孔形状（ＣＥＰＧ）を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法を提供する。
方法は、
ａ）オルガノアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択される１種または複数のモノマーを、オルガノアルコキシシラン、テトラアルコキシシラン、金属酸化物前駆体およびセラミック前駆体からなる群から選択される１種または複数のモノマーと加水分解縮合させてポリオルガノアルコキシシロキサンを生成する段階；
ｂ）ポリオルガノアルコキシシロキサンをさらに縮合させて球状多孔質粒子を形成する段階；および
ｃ）得られた粒子を水熱処理に供する段階を含む。
無機分を約０モル％から約２５モル％以下の範囲の量で含み、粒子の細孔が実質的に無秩序化されている多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を調製する上述の方法の実施形態において、１種または複数のモノマーの加水分解縮合は、テトラアルコキシシランを除く。
一実施形態において、金属酸化物前駆体は、酸化物、水酸化物、エトキシド、メトキシド、プロポキシド、イソプロポキシド、ブトキシド、ｓｅｃ−ブトキシド、ｔｅｒｔ−ブトキシド、イソ−ブトキシド、フェノキシド、エチルヘキシルオキシド、２−メチル−２−ブトキシド、ノニルオキシド、イソオクチルオキシド、グリコレート、カルボキシレート、アセテート、オキシレート、ニトレート、塩化物およびチタン、ジルコニウム、セリウムまたはアルミニウムのこれらの混合物からなる群から選択される。好ましくは、金属酸化物前駆体は、メチルチタントリイソプロポキシド、メチルチタントリフェノキシド、チタンアリルアセトアセテートトリイソプロポキシド、チタンメタクリレートトリイソプロポキシド、チタンメタクリルオキシエチルアセトアセテートトリイソプロポキシド、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタントリメトキシド、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタントリクロリド、ジルコニウムメタクリルオキシエチルアセトアセテートトリ−ｎ−プロポキシド、塩化セリウム、酢酸セリウムおよびシュウ酸セリウムである。
別の態様において、本発明は、ＳｉＯ２を約０モル％から約２５モル％以下の範囲の量で含み、粒子の細孔が実質的に無秩序化されている多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法およびＳｉＯ２を約２５モル％から約５０モル％以下の範囲の量で含み、粒子の細孔が実質的に無秩序化されており、粒子がクロマトグラフィー向上性細孔形状（ＣＥＰＧ）を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法を提供する。
方法は、
ａ）オルガノアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択される１種または複数のモノマーを加水分解縮合させてポリオルガノアルコキシシロキサンを生成する段階；
ｂ）ポリオルガノアルコキシシロキサンをさらに縮合させて球状多孔質粒子を形成する段階；および
ｃ）得られた粒子を水熱処理に供する段階
を含み；これにより本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する。
ある実施形態において、本発明は、１種または複数のモノマーがテトラアルコキシシランを除く、ＳｉＯ２を約０モル％から約２５モル％以下の範囲の量で含み、粒子の細孔が実質的に無秩序化されている粒子を製造する方法を提供する。
一実施形態において、本発明は、
ａ）オルガノアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択される１種または複数のモノマーを加水分解縮合させてポリオルガノアルコキシシロキサンを生成する段階；
ｂ）ポリオルガノアルコキシシロキサンをさらに縮合させて球状多孔質粒子を形成する段階；および
ｃ）得られた粒子を水熱処理に供する段階
を含み；これにより本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する、ＳｉＯ２を約０モル％から約２５モル％以下の範囲の量で含み、粒子の細孔が実質的に無秩序化されている多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法を提供する。
ある実施形態において、縮合段階は、ポリオルガノアルコキシシロキサンの水性エマルションを塩基により処理して球状粒子を形成することを含む。
別の実施形態において、本発明は、球状多孔質粒子を酸により処理することをさらに含む、上述の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法を提供する。
さらに別の実施形態において、本発明は、ポリオルガノアルコキシシロキサンの水性エマルションを１種または複数の追加の塩基のアリコートにより処理して球状粒子を形成することをさらに含む、上述の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法を提供する。さらなる実施形態において、本発明は、球状多孔質粒子を酸により処理することをさらに含む方法を提供する。
ある実施形態において、本発明は、粒子がクロマトグラフィー向上性細孔形状（ＣＥＰＧ）を有する方法を提供する。
一実施形態において、上述の方法は、上述の式Ｉ、ＩＩまたはＩＩを有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する。
ある実施形態において、本発明は、ポリオルガノアルコキシシロキサンの水性懸濁液を調製し、塩基触媒の存在下でゲル化して多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造することをさらに含む方法を提供する。
方法のある実施形態において、段階ａ）または段階ｂ）は、酸により触媒され、または塩基により触媒される。一実施形態において、段階ａ）は、酸により触媒される。別の実施形態において、段階ｂ）は、塩基により触媒される。さらなる実施形態において、塩基により触媒される反応は、水中油型乳化反応である。
したがって、有利な実施形態において、段階ｂ）は、ポリオルガノアルコキシシロキサンの水性エマルションを塩基により処理することをさらに含む。さらなる有利な実施形態において、塩基による処理の後、段階ｂ）により製造された粒子を酸により処理する。有利な代替的実施形態において、段階ｂ）においてポリオルガノアルコキシシロキサンの水性エマルションを塩基により処理した後、１種または複数の追加の塩基のアリコートにより処理し、次いで得られた粒子を酸により処理する。
本発明の方法による使用にとって好適な酸は、塩酸、臭化水素酸、フッ化水素酸、ヨウ化水素酸、硫酸、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸およびリン酸を含む。本発明の方法による使用にとって好適な塩基は、アルキルアミン、水酸化アンモニウム、Ｉ族およびＩＩ族金属の水酸化物塩、Ｉ族金属の炭酸塩および炭酸水素塩ならびにＩ族およびＩＩ族金属のアルコキシド塩を含む。アルキルアミンは、例えばトリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミンなどを含む。トリス（ヒドロキシメチル）メチルアミンは、特定のアルキルアミンである。
ある実施形態において、段階ａ）およびｂ）は、水、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ヘキサフルオロイソプロパノール、シクロヘキサン、石油エーテル、ジエチルエーテル、ジアルキルエーテル、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、酢酸エチル、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、１−メチル−２−ピロリジノン、塩化メチレン、クロロホルムおよびこれらの組合せからなる群から選択される溶媒中で実施される。
別の態様において、本発明は、
（ａ）アルケニル官能化オルガノシランをテトラアルコキシシランと加水分解縮合させる段階；
（ｂ）段階（ａ）の生成物を有機オレフィンモノマーと共重合させる段階；および
（ｃ）段階（ｂ）の生成物をさらに縮合させて球状多孔質粒子を形成する段階を含む、式ＩＶまたは式Ｖの多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法を提供する。
さらに別の態様において、本発明は、
（ａ）有機オレフィンモノマーをアルケニル官能化オルガノシランと共重合させる段階；および
（ｂ）段階（ａ）の生成物を非光学活性の細孔形成剤の存在下でテトラアルコキシシランと加水分解縮合させる段階；および
（ｃ）段階（ｂ）の生成物をさらに縮合させて球状多孔質粒子を形成する段階を含む、上述の式ＩＶまたは式Ｖの多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を調製する方法を提供する。
ある実施形態において、共重合段階は、フリーラジカルにより開始され、加水分解縮合段階は、酸または塩基により触媒される。
一実施形態において、本発明は、得られた粒子を水熱処理に供することをさらに含む上述の方法を提供する。
ある実施形態において、段階ｂ）または段階ｃ）において製造された球状多孔質粒子は分粒され、段階ｂ）または段階ｃ）において製造された球状多孔質粒子の粒子サイズ分布と区別される粒子サイズ分布を生じる。
他の実施形態において、球状粒子は、非結晶質またはアモルファス分子秩序性を有する。さらなる実施形態において、球状粒子は、非周期的な細孔構造を有する。
ある実施形態において、本発明は、粒子が約４０ｍ２／ｇから約１１００ｍ２／ｇの表面積を有する本発明の粒子を製造する方法を提供する。さらなる実施形態において、粒子は、約８０ｍ２／ｇから約５００ｍ２／ｇの表面積を有する。別のさらなる実施形態において、粒子は、約８００ｍ２／ｇから約１１００ｍ２／ｇの表面積を有する。
一実施形態において、本発明は、粒子が約０．２ｃｍ３／ｇから約１．５ｃｍ３／ｇのマイクロ細孔体積を有する本発明の粒子を製造する方法を提供する。さらなる実施形態において、粒子は、約０．６ｃｍ３／ｇから約１．３ｃｍ３／ｇのマイクロ細孔体積を有する。
別の実施形態において、本発明は、粒子が約１１０ｍ２／ｇ未満のマイクロ細孔表面積を有する本発明の粒子を製造する方法を提供する。さらなる実施形態において、粒子は、約１０５ｍ２／ｇ未満のマイクロ細孔表面積を有する。別の実施形態において、粒子は、約８０ｍ２／ｇ未満のマイクロ細孔表面積を有する。さらなる実施形態において、粒子は、約５０ｍ２／ｇ未満のマイクロ細孔表面積を有する。
別の実施形態において、本発明は、粒子が約２０Åから約５００Åの平均細孔直径を有する本発明の粒子を製造する方法を提供する。さらなる実施形態において、粒子は、約３０Åから約１８０Åの平均細孔直径を有する。
ある例において、粒子は、約６０Åから約２００Åの平均細孔直径を有する。好ましくは、粒子は、約８０Åから約１４０Åの平均細孔直径を有する。
他の例において、粒子は、約０．１μｍから約３００μｍ、好ましくは約０．１μｍから約３０μｍの平均サイズを有する。
別の実施形態において、本発明は、粒子が約１から約１４のｐＨにおいて加水分解安定性である本発明の粒子を製造する方法を提供する。ある例において、粒子は、約１０から約１４のｐＨにおいて加水分解安定性である。他の例において、粒子は、約１から約５のｐＨにおいて加水分解安定性である。
一実施形態において、本発明は、有機物含有量が約２５％炭素から約４０％炭素である本発明の粒子を製造する方法を提供する。さらなる実施形態において、有機物含有量は、約２５％炭素から約３５％炭素である。
ある例において、本発明は、ＲがＣ１−Ｃ１８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ１８アルキルまたはＣ１−Ｃ１８アルキルである本発明の粒子を製造する方法を提供する。
別の実施形態において、Ｒ１は、Ｃ１−Ｃ１８アルコキシ、Ｃ１−Ｃ１８アルキルまたはＣ１−Ｃ１８アルキルである。
他の実施形態において、Ｒ２は、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリールまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールである。
一実施形態において、本発明は、式Ｉ（ｐが０であり、ｑが０であり、ｔが１．５であり、ｍが２であり、Ｒ２がＣ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリールまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；各Ｒ２が２個以上のケイ素原子に結合している。）を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法を提供する。さらなる実施形態において、ｄは０である。別のさらなる実施形態において、ｄは０．１１である。さらに別のさらなる実施形態において、ｄは０．３３である。さらに別のさらなる実施形態において、ｄは０．８３である。
別の実施形態において、本発明は、式Ｉ（ｄが０であり、ｑが０であり、Ｒ２がＣ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリールまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり；各Ｒ２が２個以上のケイ素原子に結合している。）を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法を提供する。さらなる実施形態において、ｐは、０、１または２である。別の実施形態において、ｔは、１．０または１．５である。別の実施形態において、ｍは、１または２である。
一実施形態において、本発明は、１種または複数のモノマーが、
Figure 0005152600
 ［式中、Ｒ、Ｒ１およびＲ２は、上記定義のとおりであり；Ｘは、Ｃ１−Ｃ１８アルコキシまたはＣ１−Ｃ１８アルキルであり；ｎは、１−８である。］からなる群から選択される、本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法を提供する。
ある実施形態において、モノマーは、１，２−ビス（トリエトキシシリル）エタン：
Figure 0005152600
 である。
他の実施形態において、モノマーは、１，２−ビス（メチルジエトキシシリル）エタン：
Figure 0005152600
 または１，８−ビス（トリエトキシシリル）オクタン：
Figure 0005152600
 である。
段階ｂ）から得られた未処理粒子は、有利には、分粒され、段階ｂ）から得られた未処理球状多孔質粒子の粒子サイズ分布と区別される粒子サイズ分布を生じる。任意数の十分公知の分粒技術が使用されてよい。このような分粒技術は、例えばＷ．Ｇｅｒｈａｒｔｚら（編者）Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 第５版、Ｂ２巻：Ｕｎｉｔ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ Ｉ、ＶＣＨ Ｖｅｒｌａｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｂＨ、（Ｗｅｉｎｈｅｉｍ、Ｆｅｄ．Ｒｅｐ．Ｇｅｒｍ．１９８８）に記載されている。粒子は、有利には、約０．５μｍから約３００μｍ、より有利には約１μｍから約２０μｍの直径範囲に分粒される。
本発明の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は、上述の方法により調製されることができる。式ＩＶおよびＶの多孔質無機／有機ハイブリッド粒子の合成についてのさらなる詳細は、例えば国際特許出願公開２００４／０４１３９８号Ａ２パンフレットに見出されることができる。上述の式Ｉ−ＩＩＩの多孔質無機／有機ハイブリッド粒子の合成のある実施形態を、以下にさらに記載する。
ハイブリッド粒子の多孔質球状粒子は、特定の実施形態において、４段階プロセスにより調製されることができる。第１の段階において、オルガノアルコキシシランは、これ自体または１種もしくは複数のオルガノアルコキシシランと、または０−４９モル％のテトラアルコキシシラン、例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）と、酸触媒の存在下で同時加水分解することにより予備重合されてポリオルガノアルコキシシロキサン（ＰＯＳ）が形成されることができる。このアプローチに使用されることができるオルガノアルコキシシランの一覧は、（限定されるものではないが）；ビス（トリエトキシシリル）エタン；ビス（トリエトキシシリル）オクタン；ビス（メチルジエトキシシリル）エタン；ビス（トリエトキシシリル）エテン；ビス（トリメトキシシリルエチル）ベンゼン；エチルトリエトキシシラン；ジエチルジエトキシシラン；メルカプトプロピルトリエトキシシラン；メチルトリエトキシシラン；ビニルエトリエトキシシラン；ヘキシルトリエトキシシラン；クロロプロピルトリエトキシシラン；フェニルエチルトリメトキシシラン；オクタデシルトリメトキシシラン；オクチルトリメトキシシラン；３，３．３−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン；および３−シアノブチルトリエトキシシランを含む。プロト脱シリル化、脱保護または分解により反応することが示されている反応性オルガノアルコキシシランの使用も、多孔性をハイブリッド粒子に導入するにあたり有用であり得る。プロト脱シリル化、脱保護または分解して多孔性をハイブリッド粒子に導入することができるオルガノアルコキシシランの一覧は、（限定されるものではないが）；フェニルトリエトキシシラン；メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン；アセチルオキシエチルトリメトキシシラン、クロロエチルトリエトキシシランおよびフルオロトリエトキシシランを含む。
第２の段階において、ＰＯＳは、界面活性剤または界面活性剤の組合せの存在下で水性媒体中に懸濁され、ハイブリッド粒子の多孔質球状粒子にゲル化される。ゲル化プロセスは、塩基触媒の単一添加もしくは塩基触媒の複数添加、塩基および酸触媒の組合せまたは塩基触媒に続く酸触媒の複数添加を使用して制御されることができる。
第３の段階において、ハイブリッド粒子の細孔構造は、水熱処理により改質され、特定の目的自体に使用されることができ、または以下のとおりにさらに加工されることができる中間ハイブリッド生成物が製造される。上述のプロセスの３つの段階により、粒子の球状性、形態、細孔体積および細孔サイズを、従来技術に記載されているよりも極めて良好に制御することができ、こうしてクロマトグラフィー向上性細孔形状が提供される。
本発明の一実施形態において、ハイブリッド粒子の表面有機基は、後続の工程において粒子の有機基および改質試薬の間の有機共有結合の形成を介して誘導体化または改質されることができる。代替的に、ハイブリッド粒子の表面シラノール基は、例えばオルガノトリハロシラン、例えばオクタデシルトリクロロシランまたはハロポリオルガノシラン、例えばオクタデシルジメチルクロロシランと反応させることによりシロキサン官能基に誘導体化または改質される。代替的に、ハイブリッド粒子の表面有機基および表面シラノール基は、両方とも誘導体化または改質される。次いで、こうして調製された材料の表面は、ゲル化の間に内包される有機基、例えばアルキルおよび（１つまたは複数の）誘導体化プロセスの間に添加される有機基により被覆される。有機基全体による表面被覆範囲は、慣用のシリカベース充填材料より大きく、したがってハイブリッド粒子における残留シラノール基の表面濃度は小さい。ＬＣ用の固定相として使用される得られた材料は、シリカベース充填材料より、塩基性分析物について優れたピーク形およびアルカリ性移動相に対して良好な安定性を示す。
予備重合段階が２種以上の成分の混合物を酸触媒の存在下で同時加水分解することを含む場合、オルガノアルコキシシラン、例えばオルガノトリアルコキシシランの含有量は変動されてよく、例えば、テトラアルコキシシラン１モル当たり約０．０３モルから約１．０モル、より好ましくは約０．２モルから約０．５モルで変動されてよい。加水分解に使用される水の量は変動されてよく、例えば、シラン１モル当たり１．１０モルから１．３５モルで変動されてよい。シラン、水およびエタノールの混合物は、均一溶液の形態で攪拌され、アルゴン流下で加熱還流される。これが予備重合してポリオルガノアルコキシシロキサン（ＰＯＳ）、例えばポリアルキルアルコキシシロキサンを形成するのに十分な時間にわたり還流された後、溶媒および副生物、主としてエタノールは、反応混合物から留去される。次いで、残留物は、高温、例えば４５℃から８５℃の範囲内で不活性ガス、例えば窒素、アルゴンなどの雰囲気下で所定時間、例えば０．５時間から４８時間加熱される。残留物は、９５℃から１２０℃で、例えば大気圧または減圧下で、例えば１０−２−１０−３ｔｏｒｒで１時間から３時間さらに加熱されてあらゆる揮発種が除去される。
第２の段階において、ＰＯＳは、水およびアルコール、例えばエタノールまたはブタノールを含有する溶液中で５５℃で攪拌により微細ビーズに懸濁される。溶液中のアルコールの体積パーセントは、１０％から２０％で変動される。界面活性剤、例えばＴｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘ−１００、Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘ−１６５、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、ドセシル硫酸アンモニアまたはドセシル硫酸ＴＲＩＳは、懸濁剤として懸濁液中に添加される。界面活性剤は、ＰＯＳビーズおよび水相の間の疎水性／親水性界面に配向してＰＯＳビーズを安定化させることができると考えられる。界面活性剤はまた、これらの親水性基を介して、ゲル化工程の間にＰＯＳビーズの表面上の水および塩基触媒の濃度を向上させ、表面から中心へのＰＯＳビーズのゲル化を誘導すると考えられる。ＰＯＳビーズの表面構造を調節するために界面活性剤を使用することにより、ゲル化プロセスの全体にわたりＰＯＳビーズの形が安定化され、不規則形、例えば「シェル型」および不均一な形態を有する粒子の形成が最小化または抑制される。
ＰＯＳを単独で懸濁させることに代えて、ＰＯＳおよび細孔形成剤を含有する溶液を水相中で懸濁させることも可能である。水相中で不溶性の細孔形成剤は、ゲル化段階の間にＰＯＳビーズ中に残留し、細孔形成剤として機能する。細孔形成剤は、例えばトルエンおよびメシチレンを含む。ＰＯＳ／トルエン溶液中のトルエンの相対量を制御することにより、最終ハイブリッド粒子の細孔体積はより正確に制御されることができる。これにより、大きい細孔体積、例えば０．２５−１．５ｃｍ３／ｇの細孔体積を有するハイブリッド粒子の調製が可能になる。
ゲル化段階は、塩基性触媒、例えば水酸化アンモニウムをＰＯＳ懸濁液中に添加することにより開始される。次いで、反応混合物は攪拌されて反応が完了される。水酸化アンモニウムおよび水酸化ナトリウムが特定される。粒子は単離され、水により洗浄される。縮合は、粒子を水性酸懸濁液中で還流下で１−４日間再分散させることにより促進されることができる。塩酸の使用が特定される。こうして調製された未処理ハイブリッド粒子は濾過され、アンモニウムイオンを含有しない水およびメタノールにより洗浄され、次いで乾燥される。
一実施態様においては、調製時のハイブリッド材料の細孔構造は、水熱処理により改質され、水熱処理は、窒素（Ｎ２）吸着分析により確認されるとおり、細孔直径だけでなく細孔の開口部も大きくする。水熱処理は、調製時のハイブリッド材料および塩基の水中溶液を含有するスラリーを調製し、スラリーをオートクレーブ中で高温、例えば１００℃から２００℃で１０時間から３０時間加熱することにより実施される。アルキルアミン、例えばトリメチルアミン（ＴＥＡ）もしくはトリス（ヒドロキシメチル）メチルアミンの使用または水酸化ナトリウムの使用が有利である。こうして処理されたハイブリッド材料は、冷却され、濾過され、水およびメタノールにより洗浄され、次いで減圧下で８０℃で１６時間乾燥される。
ある実施形態において、水熱処理に続き、粒子の表面は種々の薬剤により改質される。このような「表面改質剤」は、（一般に）あるクロマトグラフィー官能基をクロマトグラフィー固定相に付与する有機官能基を含む。多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は、表面改質剤によりさらに置換または誘導体化されていてよい有機基およびシラノール基の両方を有する。
水熱処理されたハイブリッド粒子の表面は有機基を含有し、有機基は、粒子の有機基に対して反応性の試薬との反応により誘導体化されることができる。例えば、粒子上のビニル基は、種々のオレフィン反応性試薬、例えば、臭素（Ｂｒ２）、水素（Ｈ２）、フリーラジカル、伝播性ポリマーラジカル中心およびジエンなどと反応されることができる。別の例においては、粒子上のヒドロキシル基は、種々のアルコール反応性試薬、例えば、イソシアネート、カルボン酸、カルボン酸塩化物および後述の反応性オルガノシランと反応されることができる。このタイプの反応は、文献において十分公知である（例えば、Ｍａｒｃｈ，Ｊ．Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第３版、Ｗｉｌｅｙ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９８５；Ｏｄｉａｎ，Ｇ．Ｔｈｅ Ｐｒｉｎｃｐｌｅｓ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ、第２版、Ｗｉｌｅｙ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１９８１を参照のこと。）。
さらに、水熱処理されたハイブリッド粒子の表面はシラノール基をも含有し、シラノール基は、反応性オルガノシランとの反応により誘導体化されることができる。ハイブリッド粒子の表面誘導体化は、標準的な方法により、例えば、有機溶媒中で還流条件下で、オクタデシルトリクロロシランまたはオクタデシルジメチルクロロシランと反応させることにより実施される。この反応のために、一般に有機溶媒、例えばトルエンが使用される。有機塩基、例えばピリジンまたはイミダゾールは、反応を触媒するために反応混合物に添加される。次いで、この反応の生成物は、水、トルエンおよびアセトンにより洗浄され、減圧下で８０℃から１００℃で１６時間乾燥される。得られたハイブリッド粒子は、上述と同様の手順を使用することにより短鎖シラン、例えばトリメチルクロロシランとさらに反応されて残留シラノール基がエンドキャッピングされることができる。
本明細書に開示されているような表面改質剤は、例えば誘導体化またはコーティングおよび後続の架橋により塩基材料に結合され、表面改質剤の化学的特性を塩基材料に付与する。一実施形態において、ハイブリッド粒子の有機基は反応して表面改質剤と有機共有結合を形成する。改質剤は、限定されるものではないが、求核反応、求電子反応、環化付加反応、フリーラジカル反応、カルベン反応、ニトレン反応およびカルボカチオン反応を含む有機およびポリマー化学において十分公知の多数の機序を介して粒子の有機基への有機共有結合を形成することができる。有機共有結合は、限定されるものではないが、水素、ホウ素、炭素、窒素、酸素、ケイ素、リン、硫黄およびハロゲンを含む有機化学の一般的な元素間の共有結合の形成を含むと定義される。さらに、炭素−ケイ素および炭素−酸素−ケイ素結合は有機共有結合と定義される一方、ケイ素−酸素−ケイ素結合は有機共有結合と定義されない。
表面改質剤は、よりクロマトグラフィーに有用な材料を生じさせるために使用されることができる。例えば、適切な表面改質を介し、イオン交換を含有するハイブリッドが調製されることができる。さらに、塩化イミダゾリウムを含有するこのような一実施形態において、イオン交換塩化イミダゾリウム基は、例えば炭酸塩溶液により洗浄することにより炭酸イミダゾリウムにイオン交換されることができる。末端カルボン酸またはスルホン酸基を有するハイブリッドは、ＮａＯＨによる滴定により交換されてこれらの酸のナトリウム塩を生じさせることができる。これらの酸は、セリウム前駆体溶液と交換されてセリウムアダクトを生じさせることもできる（米国特許第７，２５６，０４９号Ｂ２明細書を参照のこと。）。特定の実施形態において、セリウム前駆体は、酢酸セリウム、塩化セリウムまたはシュウ酸セリウムの水中飽和溶液である。特定の実施形態において、セリウム含有ハイブリッドまたはセリウム前駆体によりイオン交換された材料は、リン脂質の除去および／または分離に有用であり、したがって、このような材料は、本明細書に記載のあらゆる分離装置または用途においてこの目的に特に有用である。
用語「官能基」は、ある種のクロマトグラフィー官能基をクロマトグラフィー固定相に付与する有機官能基、例えばオクタデシル（Ｃ１８）またはフェニルを含む。このような官能基は、塩基材料中に直接取り込まれ、または例えば誘導体化もしくはコーティングおよび後続の架橋を介して塩基材料に結合し、表面改質剤の化学的特性を塩基材料に付与する、例えば本明細書に開示されているような表面改質剤中に存在する。
ある実施形態において、シラノール基は表面改質される。他の実施形態において、有機基は表面改質される。さらに他の実施形態において、ハイブリッド粒子の有機基およびシラノール基は、両方とも表面改質または誘導体化される。別の実施形態において、粒子はポリマーによるコーティングにより表面改質される。ある実施形態において、ポリマーによるコーティングによる表面改質は、シラノール基改質、有機基改質またはシラノールおよび有機基改質の両方と同時に使用される。
より一般に、ハイブリッド粒子の表面は、式Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ”［式中、Ｚ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１−Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノ、例えばジメチルアミノまたはトリフルオロメタンスルホネートであり；ａおよびｂは、それぞれ０から３の整数であり、ただし、ａ＋ｂ＝３であり；Ｒ’は、Ｃ１−Ｃ６直鎖、環式または分枝鎖アルキル基であり、Ｒ”は、官能基である。］の化合物を含む表面改質剤による処理により改質されることができる。ある例において、このような粒子は、ポリマーによるコーティングにより表面改質されている。
Ｒ’は、例えばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、ｔ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシルまたはシクロヘキシルを含み；好ましくは、Ｒ’はメチルである。
官能基Ｒ”は、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、シアノ、アミノ、ジオール、ニトロ、エステル、カチオンまたはアニオン交換基、内包極性官能基を含有するアルキルもしくはアリール基またはキラル部分を含んでよい。好適なＲ”官能基の例は、キラル部分、Ｃ１−Ｃ２０、例えばオクチル（Ｃ８）、オクタデシル（Ｃ１８）およびトリアコンチル（Ｃ３０）を含むＣ１−Ｃ３０アルキル；アルカリール、例えばＣ１−Ｃ４−フェニル；シアノアルキル基、例えばシアノプロピル；ジオール基、例えばプロピルジオール；アミノ基、例えばアミノプロピル；ならびに内包極性官能基、例えば米国特許第５，３７４，７５５号明細書に開示されているようなカルバメート官能基を有するアルキルまたはアリール基およびキラル部分を含む。このような基は、一般式
Figure 0005152600
 ［式中、ｌ、ｍ、ｏ、ｒおよびｓは、０または１であり、ｎは、０、１、２または３であり、ｐは、０、１、２、３または４であり、ｑは、０から１９の整数であり；Ｒ３は、水素、アルキル、シアノおよびフェニルからなる群から選択され；Ｚ、Ｒ’、ａおよびｂは、上記定義のとおりである。］の基を含む。好ましくは、カルバメート官能基は、以下に示される一般構造：
Figure 0005152600
 ［式中、Ｒ５は、例えばシアノアルキル、ｔ−ブチル、ブチル、オクチル、ドデシル、テトラデシル、オクタデシルまたはベンジルであってよい。］を有する。有利には、Ｒ５は、オクチル、ドデシルまたはオクタデシルである。
ある用途、例えばキラル分離において、キラル部分を官能基として含めることは、特に有利である。
ポリマーコーティングは文献において公知であり、一般に、担体へのポリマー層の化学結合を伴わない表面上に物理吸着されたモノマーの重合または重縮合（タイプＩ）により、担体へのポリマー層の化学結合を伴う表面上に物理吸着されたモノマーの重合または重縮合（タイプＩＩ）により、物理吸着されたプレポリマーの担体への固定化（タイプＩＩＩ）により、および予備合成されたポリマーの担体表面上への化学吸着（タイプＩＶ）により提供されることができる（例えば、Ｈａｎｓｏｎら、Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔ．Ａ６５６（１９９３）３６９−３８０頁を参照のこと（当該文献は参照により本明細書中に組み込まれる。））。上述のとおり、ポリマーによるハイブリッド材料のコーティングは、本発明に記載の種々の表面改質と同時に使用されてよい。
したがって、ある実施形態において、表面改質剤は、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルジメチルクロロシランおよびオクタデシルジメチルクロロシランからなる群から選択される。さらなる実施形態において、表面改質剤は、オクチルトリクロロシランおよびオクタデシルトリクロロシランからなる群から選択される。
別の実施形態において、粒子は、有機基およびシラノール基改質の組合せにより表面改質されている。
他の実施形態において、粒子は、有機基改質およびポリマーによるコーティングの組合せにより表面改質されている。
他の実施形態において、粒子は、シラノール基改質およびポリマーによるコーティングの組合せにより表面改質されている。
別の実施形態において、粒子は、粒子の有機基および改質試薬の間の有機共有結合の形成を介して表面改質されている。
ある実施形態において、粒子は、有機基改質、シラノール基改質およびポリマーによるコーティングの組合せにより表面改質されている。
一実施形態において、粒子は、シラノール基改質により表面改質されている。
別の実施形態において、本発明は、多孔質無機／有機ハイブリッド粒子が、例えば加水分解縮合の間に細孔形成剤をさらに含めることにより改質される方法を提供する。さらなる実施形態において、細孔形成剤は、シクロヘキサノール、トルエン、メシチレン、２−エチルヘキサン酸、ジブチルフタレート、１−メチル−２−ピロリジノン、１−ドデカノールおよびＴｒｉｔｏｎ Ｘ−４５からなる群から選択される。ある実施形態において、細孔形成剤はトルエンまたはメシチレンである。
一実施形態において、本発明は、段階ｂ）から得られた多孔質無機／有機ハイブリッド粒子が、例えば加水分解縮合の間に界面活性剤または安定剤を含めることによりさらに改質される方法を提供する。ある実施形態において、界面活性剤は、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−４５、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ１００、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ３０５、ＴＬＳ、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ Ｆ−８７、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ Ｐ−１０５、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ Ｐ−１２３、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、ドセシル硫酸アンモニア、ドセシル硫酸ＴＲＩＳまたはＴｒｉｔｏｎ Ｘ−１６５である。ある実施形態において、界面活性剤は、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、ドセシル硫酸アンモニアまたはドセシル硫酸ＴＲＩＳである。
多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は、分離科学、例えばクロマトグラフィーカラム用充填材料（このようなカラムは、アルカリ移動相に対する改善された安定性および塩基性分析物についての減少したピークテーリングを有することができ、または実質的な分解を伴うことなく高ｐＨカラムクリーニングもしくは発熱物質除去（ｄｅｐｙｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ）プロトコールに供されることができる。）、薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）プレート、濾過膜、マイクロタイタープレート、スカベンジャー樹脂、固相有機合成担体およびクロマトグラフィー向上性細孔形状を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を含む固定相を有する類似物における広範な種々の最終使用を有する。固定相は、個々の装置の要件に応じて、充填、コーティング、含浸などにより導入されることができる。特に有利な実施態様において、クロマトグラフィー装置は、ＨＰＬＣに一般に使用されるような充填クロマトグラフィーカラムである。
本発明はまた、本明細書に記載の方法により製造された、ＳｉＯ２を約０モル％から約２５モル％以下の範囲の量で含み、粒子の細孔が実質的に無秩序化されている多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。
本発明はまた、本明細書に記載の方法により製造された、ＳｉＯ２を約２５モル％から約５０モル％以下の範囲の量で含み、粒子の細孔が実質的に無秩序化されており、粒子がクロマトグラフィー向上性細孔形状（ＣＥＰＧ）を有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。
ある実施形態において、本明細書に記載の方法により製造された多孔質無機／有機ハイブリッド粒子は、クロマトグラフィー向上性細孔形状（ＣＥＰＧ）を有する。
ある実施形態において、本発明は、本明細書に記載の方法により製造された、式Ｉ、ＩＩ、ＩＩ、ＩＶまたはＶを有する多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を提供する。
上述の式Ｉ−ＩＩＩの多孔質無機／有機ハイブリッド粒子の合成のある実施形態を、以下の実施例においてさらに説明する。
（実施例）
本発明を、多孔質無機／有機ハイブリッド粒子の調製およびこれらの使用を記載する以下の限定されない実施例によりさらに説明することができる。
材料
すべての試薬は、特に記載のない限り、受領時のまま使用した。当業者は、以下の供給品および供給者の均等物が存在することを認識し、したがって、以下に列記された供給者に限定されると解釈されるべきではない。
特性決定
当業者は、以下の機器および供給者の等価物が存在することを認識し、それ自体は以下に列記された機器に限定されると解釈されるべきではない。
％Ｃ値は、燃焼分析（ＣＥ−４４０ Ｅｌｅｍｅｎｔａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ；Ｅｘｅｔｅｒ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｉｎｃ．、Ｎｏｒｔｈ Ｃｈｅｌｍｓｆｏｒｄ、ＭＡ）により、またはＣｏｕｌｏｍｅｔｒｉｃ Ｃａｒｂｏｎ Ａｎａｌｙｚｅｒ（モジュールＣＭ５３００、ＣＭ５０１４、ＵＩＣ Ｉｎｃ．、Ｊｏｌｉｅｔ、ＩＬ）により測定した。臭素および塩素含有量は、フラスコ燃焼に続くイオンクロマトグラフィー（Ａｔｌａｎｔｉｃ Ｍｉｃｒｏｌａｂ、Ｎｏｒｃｒｏｓｓ、ＧＡ）により決定した。ジルコニウム含有量は、ＩＣＰ−ＡＥ（ＩＲＩＳ Ａｄｖａｎｔａｇｅ、Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｍａｄｉｓｏｎ、ＷＩ）を使用して決定した。これらの材料の比表面積（ＳＳＡ）、比細孔体積（ＳＰＶ）および平均細孔直径（ＡＰＤ）は、多点Ｎ２吸着法（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ ＡＳＡＰ２４００；Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．、Ｎｏｒｃｒｏｓｓ、ＧＡ）を使用して測定した。ＳＳＡは、ＢＥＴ法を使用して算出し、ＳＰＶは、Ｐ／Ｐ０＞０．９８について決定した一点値であり、ＡＰＤは、ＢＪＨ法を使用して等温線の脱着脚部（ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｌｅｇ）から算出した。マイクロ細孔表面積（ＭＳＡ）は、比表面積（ＳＳＡ）から＜３４Åの細孔についての累積吸着細孔直径データを引いたものとして決定した。骨格密度は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ ＡｃｃｕＰｙｃ １３３０ Ｈｅｌｉｕｍ Ｐｙｃｎｏｍｅｔｅｒ（Ｖ２．０４Ｎ、Ｎｏｒｃｒｏｓｓ、ＧＡ）を使用して測定した。粒子サイズは、Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ３分析器（３０μｍアパーチャー、７０，０００カウント；Ｍｉａｍｉ、ＦＬ）を使用して測定した。粒径（ｄｐ）は、体積基準粒子サイズ分布の５０％累積径として測定した。分布の幅は、９０％累積体積径を１０％累積体積径で割ったものとして測定した（９０／１０比と記載）。粘度は、これらの材料について、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄデジタル粘度計Ｍｏｄｅｌ ＤＶ−ＩＩ（Ｍｉｄｄｌｅｂｏｒｏ、ＭＡ）を使用して決定した。ｐＨ測定は、Ｏａｋｔｏｎ ｐＨ１００ Ｓｅｒｉｅｓ ｍｅｔｅｒ（Ｃｏｌｅ−Ｐａｌｍｅｒ、Ｖｅｒｎｏｎ Ｈｉｌｌｓ、Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）により行い、Ｏｒｉｏｎ（Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、Ｂｅｖｅｒｌｙ、ＭＡ）ｐＨ緩衝化スタンダードを使用直前に周囲温度で使用して較正した。滴定は、Ｍｅｔｒｏｈｍ ７１６ ＤＭＳ Ｔｉｔｒｉｎｏ 自動滴定装置（Ｍｅｔｒｏｈｍ、Ｈｅｒｓａｕ、Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）を使用して実施した。そして、１グラム当たりのミリ当量（ｍｅｑｕｉｖ／ｇ）として報告する。多核（１３Ｃ、２９Ｓｉ）ＣＰ−ＭＡＳ ＮＭＲスペクトルは、Ｂｒｕｋｅｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ａｖａｎｃｅ−３００スペクトル分光器（７ｍｍ二重広帯域プローブ）を使用して得た。スピン速度は、一般に、５．０−６．５ｋＨｚであり、待ち時間は５秒であり、交差分極接触時間は６ｍ秒であった。報告された１３Ｃおよび２９Ｓｉ ＣＰ−ＭＡＳ ＮＭＲスペクトルシフトは、外部スタンダードのアダマンタン（１３Ｃ ＣＰ−ＭＡＳ ＮＭＲ、δ３８．５５）およびヘキサメチルシクロトリシロキサン（２９Ｓｉ ＣＰ−ＭＡＳ ＮＭＲ、δ−９．６２）を使用してテトラメチルシランと比べて記録した。種々のケイ素環境の総数は、ＤＭＦｉｔソフトウェアを使用するスペクトルデコンボリューション［Ｍａｓｓｉｏｔ，Ｄ．；Ｆａｙｏｎ，Ｆ．；Ｃａｐｒｏｎ，Ｍ．；Ｋｉｎｇ，Ｉ．；Ｌｅ Ｃａｌｖｅ，Ｓ．；Ａｌｏｎｓｏ，Ｂ．；Ｄｕｒａｎｄ，Ｊ．−Ｏ．；Ｂｕｊｏｌｉ，Ｂ．；Ｇａｎ，Ｚ．；Ｈｏａｔｓｏｎ，Ｇ．Ｍａｇｎ．Ｒｅｓｏｎ．Ｃｈｅｍ．２００２、４０、７０−７６頁］により評価した。
Ｘ線粉末回折（ＸＲＰＤ）分析（Ｈ＆Ｍ Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ、ＮＪ）は、小角および広角ＸＲＰＤ条件下で、ＰｈｉｌｉｐｓモデルＰＷ１８００もしくはＰＷ３０２０またはＳｉｅｍｅｎｓモデルＤ５０００Θ／Θ回折測定器をＢｒｅｇｇ−Ｂｒｅｎｔａｎｏパラフォーカシング（ｐａｒａｆｏｃｕｓｉｎｇ）形状で使用し、長い微細な焦点管からの４０ＫＶ／３０ｍＡのＣｕ放射線を使用して収集した。
小角ＸＲＰＤ測定を、０．０５°の刻み幅および１刻み当たり６００秒のカウント時間で０．５°から６°の角度範囲にわたり作動した。角度発散を減少させ、バックグラウンドを減少させるため、狭いスリットを使用した（発散スリット＝０．０５ｍｍ、抗散乱スリット＝０．１ｍｍ、検出器スリット＝０．０５ｍｍ）。これらの条件下で、機器の角度発散は、約０．０５°である。２つのタイプのスキャンを作動させた。第１のものは、ゼロバックグラウンドホルダー上に置かれ、メタノールスラリーの使用により約５０μｍの薄層に薄化された試験試料からなるものであった。この方法は、低角作業に望まれる極めて平滑な表面を生成するという追加の利点を有する。第２のタイプの試験は、少量のベヘン酸銀（Ｋｏｄａｋにより製造され、Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、１０、９１−９５頁（１９９５）に記載されているＣ２２Ｈ４４Ｏ２Ａｇ）と混合された試験試料からなるものであった。ベヘン酸銀は、一連の回折線を１．５１３°という低い角度で生成するこの極めて大きい格子パラメータにより理想的な低角スタンダードである。ベヘン酸銀を使用して内部較正を実施するため、内部スタンダードを含有するパターンを、ベヘン酸銀ピークがこれらの較正位置に来るように最初に変更した。これを行ってから、次いで未スパイクの試料を、両パターンに共通のスタンダードパターンの特徴に一致するように補正した。スタンダードからの最強ピークと試験材料からの最強ピークとが重なったので、内部較正のこの間接的方法を使用すべきであった。この間接的方法は慣用の内部スタンダード法ほど正確ではないが、正確性は依然として十分良好であると考えられ、約０．０２°の誤差が予期され、この誤差は未補正パターンよりも約１０倍良好である。すべてのパターンは、市販のプログラムＪａｄｅ ｖ６．５（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｄａｔａ Ｉｎｃ．、Ｌｉｖｅｒｍｏｒｅ、ＣＡにより製造）の使用により分析した。各パターンは、内部スタンダードの使用により系統誤差について補正した。次いで、バックグラウンドを放物線フィッティング関数によりフィットさせ、除いた。Ｋα１ピークおよびＫα２ピークの区別不可能なこれらの低角では、Ｋα２ピークはＫα１ピークと非常に近接しているので、Ｋα２ピークアーティファクトを除去する理由は存在しなかった。バックグラウンドを除去してから、次いでピーク位置をセントロイドフィッティング関数により決定した。次いで、これらの位置を、個々のピークを分割Ｐｅａｒｓｏｎ ＶＩＩ関数にフィットさせる最小二乗法を用いてリファインした。広角ＸＲＰＤ測定は、粗いスリットサイズおよび０．０５°の刻み幅およびサンプル当たり２４時間のカウント時間を使用して１０°から６０°の角度範囲にわたり実施した。これらの実験条件下で、最小検出レベルは、約０．５％と推定される。
ポリオルガノシロキサンの合成
１種または複数のオルガノアルコキシシラン（すべてＧｅｌｅｓｔ Ｉｎｃ．、Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ、ＰＡまたはＵｎｉｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、ＩＮＣ．、Ｂｒｉｓｔｏｌ、ＰＡから入手）を、エタノール（無水物、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ，Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）および０．１Ｎ塩酸（Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）とフラスコ中で混合した。得られた溶液を攪拌し、アルゴンまたは窒素雰囲気中で１６時間還流した。アルコールをフラスコから蒸留により大気圧下で除去した。残留アルコールおよび揮発種を、アルゴンまたは窒素の清掃流中で９５から１２０℃で１から２時間加熱することにより除去した。得られたポリオルガノアルコキシシロキサンは、澄明な粘稠性液体であった。生成物ポリオルガノアルコキシシロキサン（ＰＯＳ）を作製するために使用されるオルガノアルコキシシランについて化学式を、表１に列記する。これらの生成物を調製するために使用される出発材料についての詳細な量を、表２に列記する。
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一定の塩基：ＰＯＳ比を有する多孔質ハイブリッド未処理粒子の合成
Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘ−１００（Ｘ１００、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）、脱イオン水およびエタノール（ＥｔＯＨ；無水物、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）またはｔｅｒｔ−ブチルアルコール（ＢｕＯＨ；Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）の水性混合物を、５５℃で０．５時間加熱した。別個のフラスコ中で、油相溶液を、実施例１からの１ａを以下の試薬：トルエン（Ｔｏｌ；ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）、メシチレン（Ｍｅｓ；Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）の１種と０．５時間混合することにより調製した：急速に攪拌しながら、油相溶液をＥｔＯＨ／水／Ｘ１００混合物中に添加し、ロータ／ステータミキサー（Ｍｏｄｅｌ １００Ｌ、Ｃｈａｒｌｅｓ Ｒｏｓｓ ＆ Ｓｏｎ Ｃｏ．、Ｈａｕｐｐａｕｇｅ、ＮＹ）を使用して水相中で乳化した。次いで、３０％水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ；Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）をエマルション中に添加した。溶液中で懸濁させ、ゲル化生成物をフラスコに移し、５５℃で１６時間攪拌した。得られた懸濁液中で形成された粒子を、遠心分離（Ｔｈｅｒｍｏ ＥＸＤ、４×１Ｌボトル型遠心分離機、Ｍｉｌｆｏｌｄ、ＭＡ）により単離し、粒子を水中に２回再懸濁することにより洗浄してから遠心分離した。次いで、粒子を１．３ＭのＨＣｌ溶液（８．４−９．０ｍＬ／ｇ）中に分散させ、２−３日間還流した。反応２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、３日間の酸還流を使用し、残りのすべての反応は、２日間の酸還流を使用した。得られた粒子を、０．５μｍ濾過紙上で単離し、多量の水およびアセトン（ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）により連続的に洗浄した。次いで、粒子を８０℃で真空下で１６時間乾燥させた。これらの生成物を調製するために使用される出発材料の詳細な量を、表３に列記する。これらの材料の％Ｃ値、比表面積（ＳＳＡ）、比細孔体積（ＳＰＶ）および平均細孔直径（ＡＰＤ）を、表３に列記する。
この実験設定は、一定の塩基：ＰＯＳ重量比（Ｂ：ＰＯＳと記載、０．７）を使用し、種々の異なる重量比の細孔形成剤：ＰＯＳ（Ｐ：ＰＯＳ比と記載）および共溶媒：ＰＯＳ（Ｃ：ＰＯＳ比と記載）を調査し、それぞれ０．２−０．５および０．６−１．２であった。低いＰ：ＰＯＳ比（反応２ａ、０．２）の使用は、高いＰ：ＰＯＳ比（反応２ｆ、０．５；ＳＰＶ＝１．０８ｃｍ３／ｇ）を使用する反応より低いＳＰＶ（０．５６ｃｍ３／ｇ）を導く。Ｂ：ＰＯＳ、Ｐ：ＰＯＳおよびＣ：ＰＯＳ比を一定に保持することにより、反応をスケールアップすることができ（反応２ｈ）、小さいスケール（反応２ａ）について実施された反応と同様のＳＰＶ特質をもたらした。種々の共溶媒（反応２ｅ）および細孔形成剤（反応２ｉ、２ｊ）を使用して未処理粒子を調製することもできた。
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混合された界面活性剤組成物および一定の細孔形成剤：ＰＯＳ重量比を有する多孔質ハイブリッド未処理粒子の合成
Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘ−１００（Ｘ１００、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪまたはＳｉｇｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）、脱イオン水およびエタノール（ＥｔＯＨ、無水物、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）の水性混合物を、５５℃で０．５時間加熱した。別個のフラスコ中で、油相溶液を、実施例１からの１ａをメシチレン（Ｍｅｓ；Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）と０．５時間混合することにより調製した。急速に攪拌しながら、油相溶液をＥｔＯＨ／水／Ｘ１００／ＳＤＳ混合物中に添加し、ロータ／ステータミキサー（Ｍｏｄｅｌ １００Ｌ、Ｃｈａｒｌｅｓ Ｒｏｓｓ ＆ Ｓｏｎ Ｃｏ．、Ｈａｕｐｐａｕｇｅ、ＮＹ）を使用して水相中で乳化した。次いで、３０％水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ；Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）をエマルション中に添加した。溶液中で懸濁させ、ゲル化生成物をフラスコに移し、５５℃で１６時間攪拌した。得られた懸濁液中で形成された粒子を、遠心分離（Ｔｈｅｒｍｏ ＥＸＤ、４×１Ｌボトル型遠心分離機、Ｍｉｌｆｏｌｄ、ＭＡ）により単離し、粒子を水中で２回再懸濁することにより洗浄してから遠心分離した。次いで、粒子を１．３ＭのＨＣｌ溶液（８．４−９．０ｍＬ／ｇ）中に分散させ、２−４日間還流した。反応３ｃおよび３ｄは、４日間の酸還流を使用し、反応３ａ、３ｅおよび３ｆは、３日間の酸還流を使用し、残りのすべての反応は、２日間の酸還流を使用した。反応３ｊおよび３ｋは、単一の反応フラスコ中に含有されるエマルションを有しており、酸還流は、２個の別個の反応フラスコ中で実施した。得られた粒子を、０．５μｍ濾過紙上で単離し、多量の水およびアセトン（ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）により連続的に洗浄した。次いで、粒子を８０℃で真空下で１６時間乾燥させた。これらの生成物を調製するために使用される出発材料の詳細な量を、表４に列記する。これらの材料の比表面積（ＳＳＡ）、比細孔体積（ＳＰＶ）、平均細孔直径（ＡＰＤ）および％Ｃを、表４に列記する。
この実験の設定は、一定の細孔形成剤：ＰＯＳ重量比（Ｐ：ＰＯＳと記載、０．４）を使用し、種々の異なる重量比の塩基：ＰＯＳ（Ｂ：ＰＯＳ比と記載）および共溶媒：ＰＯＳ（Ｃ：ＰＯＳ比と記載）を調査し、それぞれ０．９−３．４および０．０−２．６であった。この実験設定からの４種の反応は、十分に形成された粒子状生成物を生成することができず；反応３ｌはＳＤＳ添加を使用せず；反応３ｍは共溶媒としてのＥｔＯＨを使用せず；反応３ｎおよび３ｏは、両方とも高いＢ：ＰＯＳ比（３．４）および界面活性剤濃度を使用し、反応３ｎはＳＤＳの使用を組み込むことはなかった。したがって、共界面活性剤としてのＳＤＳ、共溶媒としてのエタノールおよび適正なＢ：ＰＯＳ比の使用が、球状粒子状生成物の形成に有利であることがこれらの実験から結論付けられた。
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２段階塩基添加された多孔質未処理ハイブリッド粒子の合成
Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘ−１００（Ｘ１００、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪまたはＳｉｇｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）、脱イオン水およびエタノール（ＥｔＯＨ、無水物、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）の水性混合物を、６５℃で０．５時間加熱した。別個のフラスコ中で、油相溶液を、実施例１からの１ａをメシチレン（Ｍｅｓ；Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）と０．５時間混合することにより調製した。急速に攪拌しながら、油相溶液をＥｔＯＨ／水／Ｘ１００／ＳＤＳ混合物中に添加し、ロータ／ステータミキサー（Ｍｏｄｅｌ １００Ｌ、Ｃｈａｒｌｅｓ Ｒｏｓｓ ＆ Ｓｏｎ Ｃｏ．、Ｈａｕｐｐａｕｇｅ、ＮＹ）を使用して水相中で乳化した。次いで、一部の３０％水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ；Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）をエマルション中に添加した。溶液中で懸濁させ、ゲル化生成物をフラスコに移し、６５℃で１６時間攪拌した。後半分の３０％水酸化アンモニウムを添加し、反応物を６５℃でさらに２４時間混合した。得られた懸濁液中で形成された粒子を、遠心分離（Ｔｈｅｒｍｏ ＥＸＤ、４×１Ｌボトル型遠心分離機、Ｍｉｌｆｏｌｄ、ＭＡ）により単離し、粒子を水中で２回再懸濁することにより洗浄してから遠心分離した（反応４ａ、４ｂ、４ｃについて実施）。代替的に、粒子を０．５μｍ濾過紙上で単離し、水により２回洗浄した。次いで、粒子を１．３ＭのＨＣｌ溶液（８．４−９．０ｍＬ／ｇ）中に分散させ、１．５−４日間還流した。反応４ｊは、４日間の酸還流を使用し、反応４ａ、４ｂ、４ｄ、４ｆ、４ｏは、３日間の酸還流を使用し、反応４ｐは、１．５日間の酸還流を使用し、残りのすべての反応は、２日間の酸還流を使用した。得られた粒子を０．５μｍ濾過紙上で単離し、多量の水およびアセトン（ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）により連続的に洗浄した。次いで、粒子を８０℃で真空下で１６時間乾燥させた。これらの生成物を調製するために使用される出発材料の詳細な量を、表５に列記する。これらの材料の比表面積（ＳＳＡ）、比細孔体積（ＳＰＶ）、平均細孔直径（ＡＰＤ）および％Ｃを、表５に列記する。
この実験設定は、変動される細孔形成剤：ＰＯＳ重量比（Ｐ：ＰＯＳと記載）、２日間の塩基：ＰＯＳ総重量比（Ｂ：ＰＯＳ比と記載）および共溶媒：ＰＯＳ重量比（Ｃ：ＰＯＳ比と記載）を使用し、それぞれ０−０．８、０．８−１．８および０．３−１．３であった。生成物４ｑ−４ｓを形成した反応は、粒子形態および細孔特性に対して界面活性剤および細孔形成剤を使用することの重要性を決定することを目的とした。生成物４ｑは、界面活性剤（Ｘ１００およびＳＤＳ）を使用したが細孔形成剤を使用していない反応から得られた。生成物４ｒは、界面活性剤を使用しないがメシチレンを細孔形成剤として使用した反応から生じた。生成物４ｓは、界面活性剤を使用せず、細孔形成剤を使用していない反応から得られた。４ｑの粒子形態は球状であり、他の反応生成物と同様である一方、界面活性剤を使用していない２種の反応（４ｒおよび４ｓ）は、非球状生成物（ＳＥＭにより決定）をもたらした。細孔形成剤を使用した反応から得られた生成物４ｒは、細孔形成剤を使用していない反応から生じた生成物４ｑおよび４ｓのＳＰＶ（それぞれ０．２６ｃｍ３／ｇおよび０．２９ｃｍ３／ｇ）よりも高いＳＰＶ（０．５１ｃｍ３／ｇ）を有した。界面活性剤の使用は高度に球状の生成物の形成に有利であり、細孔形成剤の使用はこれらの材料のＳＰＶに影響を及ぼすことが結論付けられた。
細孔形成剤の影響をさらに調査するため、生成物４ａ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｊおよび４ｑを比較した。これらの反応は、同様の反応条件を使用して実施したが、ただしＰ：ＰＯＳ比を変えた。ＳＰＶが増大し、Ｐ：ＰＯＳ比が増大する線形傾向（Ｒ２＝０．９５７８）が決定された。最大Ｐ：ＰＯＳ比を有する反応（反応４ｃ、０．８）は、最大ＳＰＶ（０．８４ｃｍ３／ｇ）を有した。最小Ｐ：ＰＯＳ比を有する反応（反応４ｑ、０）は、最小ＳＰＶ（０．２６ｃｍ３／ｇ）を有した。これらの反応の生成物は、生成物４ｇについてのＳＥＭ（図１）により示されるとおり、高度に球状であった。
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多孔質ハイブリッド粒子の水熱加工
実施例２、３および４において調製された生成物の球状形態およびＳＰＶは、ＨＰＬＣにおいて使用される多くの高品質の市販の充填材料と比較可能であるが、これらの生成物のほとんどのＡＰＤは、ほとんどの市販の充填材料よりも低く、高められたマイクロ細孔表面積（ＭＳＡ）を有する材料であることを示す。ＨＰＬＣにとってより有用な範囲内でＭＳＡを減少させ、ＡＰＤを増大させるため、この実施例は、これらの材料のための水熱処理の使用の開発を説明する。
実施例２、３および４の多孔質粒子を、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ；Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）またはトリエチルアミン（ＴＥＡ；Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）と、１種または複数の以下のもの；水およびメタノール（ＭｅＯＨ；ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）からなる溶液中で混合し、懸濁液を生じさせた。次いで、得られた懸濁液をステンレス鋼製オートクレーブに移し、１２０−１５５℃に２０−４１時間加熱した。オートクレーブを室温に冷却した後、生成物を０．５μｍ濾過紙上で単離し、水およびメタノール（ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）を使用して繰り返し洗浄し、次いで８０℃で真空下で１６時間乾燥させた。詳細な水熱条件を、表６に列記する（粒子１グラム当たりの塩基溶液のｍＬ、最初の塩基溶液の濃度およびｐＨ、反応温度、反応維持時間）。これらの材料の比表面積（ＳＳＡ）、比細孔体積（ＳＰＶ）、平均細孔直径（ＡＰＤ）、マイクロ細孔表面積（ＭＳＡ）および％Ｃを、表６に列記する。
この実験設定により、種々の反応条件を使用してこれらの材料の細孔特質を変えることができることが示された。すべての生成物は、前駆体材料と比べてＳＳＡが顕著に減少し、ＡＰＤが増大し、粒子形態（ＳＥＭにより決定）の重大な損失は有さなかった。水熱処理の使用は、これらの材料のＡＰＤの増大およびＭＳＡの減少に功を奏したことが結論付けられた。これらの生成物のＡＰＤは、市販のＨＰＬＣ充填材料と比較可能な範囲内であった。これらの材料の粒子形態およびＭＳＡは、クロマトグラフィー向上性細孔形状を示す材料の範囲内であった。
生成物５ｆおよび５ｋならびに５ｄおよび５ｇを比較することにより、反応温度の重要性を理解することができる。生成物５ｆおよび５ｋは、同様の反応条件および同一の供給材料（４ｇ）を使用したが、反応温度が異なる反応から得られた。高温反応（１５０℃）を使用した生成物５ｋは、低温反応（５ｆ、１３０℃）と比べてＳＳＡが低下し、ＡＰＤが増大した生成物をもたらした。類似の比較において、生成物５ｄおよび５ｇは、同様の反応条件および同一の供給材料（３ｊ）を使用したが、反応温度が異なる反応から得られた。高温反応（５ｇ、１４０℃）は、低温反応（５ｄ、１２０℃）と比べてＳＳＡが低下し、ＡＰＤが増大した生成物をもたらした。
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制御された細孔秩序化メソ多孔質粒子の比較例
抽出界面活性剤、式Ｏ１．５ＳｉＣＨ２ＣＨ２ＳｉＯ１．５の多孔質ハイブリッド粒子を、Ｉｎａｇａｋｉ（米国特許第６，２４８，６８６号明細書、試料３９）により報告された手順に従って調製した。この反応において、０．４３２ｇのヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド（１．３５ｍｍｏｌ、Ｆｌｕｋａ、Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）、３０ｇの水および１．５ｇの６ＮのＮａＯＨ（Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）溶液を、１００ｍＬビーカー中で、電磁攪拌を使用して２分間混合した。次いで、２．０３ｇの１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタン（Ｇｅｌｅｓｔ、Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ、ＰＡ）を添加し、反応物を周囲温度で３時間激しく攪拌した。次いで、混合を１４時間停止し、次いで１２．５時間再開した。次いで、混合を１４時間停止し、次いで６．９時間再開した。生成物を濾過紙上で単離し、３００ｍＬの水により２回洗浄してから空気乾燥させた。次いで、この空気乾燥させた生成物１ｇを１５０ｍＬのエタノール（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）および３．８ｇの濃縮ＨＣｌ（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）に丸底フラスコ中で添加した。次いで、混合物を電磁攪拌を使用して混合し、５０℃に６時間加熱した。生成物６ａを濾過紙上で単離し、１５０ｍＬのエタノールにより２回洗浄してから一晩空気乾燥させた。この反応を、追加の比較目的のために１０倍増大スケールで繰り返した（生成物６ｂ）。これらの材料の比表面積（ＳＳＡ）、比細孔体積（ＳＰＶ）、平均細孔直径（ＡＰＤ）および％Ｃを、表７に提供する。
図２に示されるとおり、この反応の生成物は、不規則型材料であり、実施例２、３および４において調製された材料の比較可能な球状形態を有さない（図１に示される生成物４ｇと比較）。充填高効率、機械的に安定なカラムにおける球状粒子の重要性は、ＨＰＬＣの分野において十分公知である。この実施例に記載された生成物は低いＡＰＤ（＜３０Å）を有し、このＡＰＤはほとんどのＨＰＬＣ市販充填材料より低く、高められたマイクロ細孔表面積（ＭＳＡ）を有する材料であることを示す。
制御された細孔秩序化メソ多孔質粒子の比較例
抽出界面活性剤、式（Ｏ１．５ＳｉＣＨ２ＣＨ２ＳｉＯ１．５）０．２（ＳｉＯ２）０．８の多孔質ハイブリッド粒子を、Ｉｎａｇａｋｉ（米国特許第６，２４８，６８６号Ｂ１明細書、試料５１）により報告された手順に従って調製した。この反応において、２．３０４ｇのヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド（Ｆｌｕｋａ、Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）、１２０ｇの水および６．０ｇの６ＮのＮａＯＨ（Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）溶液を、２５０ｍＬビーカー中で、電磁攪拌を使用して２分間混合した。このビーカーに、１．６２ｇの１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタン（Ｇｅｌｅｓｔ、Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ、ＰＡ）および３．６５ｇのテトラメトキシシラン（Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）の予備混合溶液を添加した。反応物を周囲温度で３時間激しく攪拌した。次いで、混合を１４時間停止し、次いで１２．５時間再開した。次いで、混合を１４時間停止し、次いで６．９時間再開した。次いで、生成物を濾過紙上で単離し、３００ｍＬの脱イオン水により２回洗浄し、５００ｍＬの水により４回洗浄してから空気乾燥させた。次いで、この材料を３０ｇの水中の０．５７６ｇのヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド中に分散させた。この混合物のｐＨを測定すると、８．２８であった。混合物を周囲温度で２０時間攪拌し、７０℃でさらに７時間攪拌した。この反応の生成物を濾過し、一晩空気乾燥させた。次いで、この空気乾燥させた生成物１ｇを１５０ｍＬのエタノール（無水物、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）および３．８ｇの濃縮ＨＣｌ（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）に丸底フラスコ中で添加した。次いで、混合物を電磁攪拌を使用して混合し、５０℃に６時間加熱した。生成物７ａを濾過紙上で単離し、１５０ｍＬのエタノールにより２回洗浄してから一晩空気乾燥させた。この反応を、追加の比較目的のために３倍増大スケールで繰り返した（生成物７ｂ）。これらの材料の比表面積（ＳＳＡ）、比細孔体積（ＳＰＶ）、平均細孔直径（ＡＰＤ）および％Ｃを、表７に提供する。図３に示されるとおり、この反応の生成物は、不規則型材料であり、実施例２、３および４において調製された材料の球状形態を有さない（図１に示される生成物４ｇと比較）。充填高効率、機械的に安定なカラムにおける球状粒子の重要性は、ＨＰＬＣの分野においては十分公知である。この実施例に記載された生成物は低いＡＰＤ（＜４０Å）を有し、このＡＰＤは多くのＨＰＬＣ市販充填材料より低く、高められたマイクロ細孔表面積（ＭＳＡ）を有する材料であることを示す。
Figure 0005152600
多孔質ハイブリッド粒子のＸ線粉末回折分析
多孔質粒子４ｇ、４ｈ、４ｉ、５ｆ、５ｈ、５ｉ、６ａ、６ｂ、７ａおよび７ｂを、小角および広角ＸＲＰＤにより分析した。試料４ｇ、４ｈおよび４ｉについて収集された小角ＸＲＰＤデータは、単一の最大ピーク３１．９−３７．３Åを示した。あらゆる観察可能な２次ピークまたは高次ピークを欠如していることは、これらの材料について周期性が弱いことを示す。観察された最大ピークデータは、表８に示されるとおり、これらの材料のＡＰＤと比較可能である。例えば、生成物４ｇは３３ÅのＡＰＤを有し、４ｈは３４ÅのＡＰＤを有し、４ｉは３５ÅのＡＰＤを有した。図４は、化合物４ｇについての小角ＸＲＰＤデータを示す。水熱加工された生成物５ｆ、５ｈおよび５ｉは、細孔秩序性の徴候を示さない。したがって、本発明の細孔再構成プロセス後、実施例５に詳述されるとおり、これらの材料のあらゆる弱い細孔秩序性が除去されたことになる。生成物５ｆ、５ｈおよび５ｉが増大したＡＰＤ（＞９０Å）、低いＭＳＡ（＜３３ｍ２／ｇ）を有し、クロマトグラフィー向上性細孔形状を示す材料と比較可能であることを考慮すると、細孔秩序性の完全な損失は、クロマトグラフィー性能に対して悪影響を有さない。図５は、水熱加工された生成物５ｈについての小角ＸＲＰＤデータを示す。
比較試料６ａ、６ｂ、７ａおよび７ｂは、小角ＸＲＰＤ測定により細孔秩序性の徴候を示す。生成物７ａおよび７ｂは、複数の最大ピークを示し、このピークはより高レベルの秩序性を示す。比較化合物６ｂおよび７ｂについての小角ＸＲＰＤデータを、図６および７に提供する。
すべての試料について収集された広角ＸＲＰＤデータは、検出可能量の分子秩序性または結晶性を示さなかった。広角ＸＲＰＤの最小検出レベルが０．５％であることを考慮すると、すべての試料は、＞９９．５％アモルファスであると考慮することができる。
Figure 0005152600
制御された細孔秩序化メソ多孔質粒子の水熱加工
比較材料６ｂおよび７ｂを、０．５Ｍトリエチルアミン（ＴＥＡ；Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）の水中溶液と混合し、懸濁液（ｐＨ１２．７）を生じさせた。次いで、得られた懸濁液をステンレス鋼製オートクレーブに移し、１５０℃に４１時間加熱した。オートクレーブを室温に冷却した後、生成物を０．５μｍ濾過紙上で単離し、水およびメタノール（ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）を使用して繰り返し洗浄し、次いで８０℃で真空下で１６時間乾燥させた。これらの材料の溶媒量、比表面積（ＳＳＡ）、比細孔体積（ＳＰＶ）、平均細孔直径（ＡＰＤ）、マイクロ細孔表面積（ＭＳＡ）および％Ｃを、表９に列記する。
生成物９ａおよび９ｂは、前駆体６ｂおよび７ｂと比べて、ＳＳＡが９００ｍ２／ｇを超えて減少し、ＡＰＤが１９０Åを超えて増大した。９ａおよび９ｂの不規則型形態は、ＳＥＭにより決定されたとおり、前駆体６ｂおよび７ｂとそれほど異なっておらず、このことは水熱加工が不規則型材料の形態を改善しないことを示した。９ａおよび９ｂの不規則型形態は、クロマトグラフィー向上性細孔形状を有する一般的な材料ではないが、これらの生成物は、低いＭＳＡ（＜４０ｍ２／ｇ）を有した。前駆体６ｂおよび７ｂのＭＳＡは、それぞれ１２６３ｍ２／ｇおよび３１１ｍ２／ｇであった。
小角ＸＲＰＤデータを、生成物９ａ（図８）および９ｂ（図９）について収集した。細孔秩序性を示す小角ピークを有した前駆体材料６ａおよび７ｂとは異なり、水熱加工された生成物９ａおよび９ｂは、小角ＸＲＰＤにより決定されたとおり、いかなる細孔秩序性をも示さなかった。９ａおよび９ｂについて収集された広角ＸＲＰＤデータは、検出可能量の分子秩序性または結晶性を示さなかった。広角ＸＲＰＤ最小検出レベルが０．５％であることを考慮すると、これらの試料は、＞９９．５％アモルファスであることが考慮される。
Figure 0005152600
二元性／三元性ハイブリッド未処理粒子の合成
Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘ−１００（Ｘ１００、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪまたはＳｉｇｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）、脱イオン水およびエタノール（ＥｔＯＨ、無水物、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）の水性混合物を、６５℃で０．５時間加熱した。別個のフラスコ中で、油相溶液を、実施例１からのＰＯＳ１ｂ−１ｘをメシチレン（Ｍｅｓ；Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）と０．５時間混合することにより調製した。急速に攪拌しながら、油相溶液をＥｔＯＨ／水／Ｘ１００／ＳＤＳ混合物中に添加し、ロータ／ステータミキサー（Ｍｏｄｅｌ １００Ｌ、Ｃｈａｒｌｅｓ Ｒｏｓｓ ＆ Ｓｏｎ Ｃｏ．、Ｈａｕｐｐａｕｇｅ、ＮＹ）を使用して水相中で乳化した。次いで、前半分の３０％水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ；Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）をエマルション中に添加した。溶液中で懸濁させ、ゲル化生成物をフラスコに移し、６５℃で１６時間攪拌した。後半分の３０％水酸化アンモニウムを添加し、反応物を６５℃でさらに２４時間混合した。得られた懸濁液中で形成された粒子を０．５μｍ濾過紙上で単離し、水により２回洗浄した。次いで、粒子を１．３ＭのＨＣｌ溶液（８．４−９．０ｍＬ／ｇ）中に分散させ、２−３日間還流する。反応１０ｑは、３日間の酸還流を使用し、残りのすべての反応は、２日間の酸還流を使用した。反応１０ｓは、周囲温度で８日間水中で熟成してから酸還流段階を開始した。得られた粒子を０．５μｍ濾過紙上で単離し、多量の水およびアセトン（ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）により連続的に洗浄した。次いで、粒子を８０℃で真空下で１６時間乾燥させた。これらの生成物を調製するために使用される出発材料の詳細な量を、表１０に列記する。これらの材料の比表面積（ＳＳＡ）、比細孔体積（ＳＰＶ）、平均細孔直径（ＡＰＤ）および％Ｃを、表１０に列記する。これらの反応の生成物は、ＳＥＭにより決定されたとおり、球状である。
この実験設定は、多孔質ハイブリッド粒子を二元性（生成物１０ａ−１０ｉ、１０ｋ−１０ｓ）および三元性（生成物１０ｊ）ＰＯＳ組成物から調製した。生成物１０ｏ、１０ｔおよび１０ｕを除き、この実験設定は、一定の塩基：ＰＯＳ重量比（Ｂ：ＰＯＳ比と記載）、細孔形成剤：ＰＯＳ重量比（Ｐ：ＰＯＳと記載）および共溶媒：ＰＯＳ重量比（Ｃ：ＰＯＳ比と記載）を使用し、それぞれ１．８、０．６および０．７であった。生成物１０ｏは、１．２のＰ：ＰＯＳ比を使用して調製した。生成物１０ｔおよび１０ｕは、０．９のＢ／ＰＯＳ比を使用して調製した。生成物１０ｖ、１０ｗ、１０ｘおよび１０ｙは、このプロセスの再現性を決定することを目的とした４つの繰り返し反応であった。これらの生成物の％Ｃ、ＳＳＡおよびＡＰＤデータについて、２％未満の相対標準偏差（ＲＳＤ）が決定され、これらの生成物のＳＰＶについて、５％未満のＲＳＤが決定された。
Figure 0005152600
Figure 0005152600
二元性／三元性ハイブリッド未処理粒子の水熱加工
実施例１０の多孔質粒子を、１種または複数の以下のもの；水およびメタノール（ＭｅＯＨ；ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）を含有する０．５Ｍトリエチルアミン（ＴＥＡ；Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）溶液と混合し、ｐＨ１１．８−１２．５の懸濁液を生じさせた。次いで、得られた懸濁液をステンレス鋼製オートクレーブに移し、１５０℃で４０−４７時間加熱した。オートクレーブを室温に冷却した後、生成物を０．５μｍ濾過紙上で単離し、水およびメタノール（ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）を使用して繰り返し洗浄し、次いで８０℃で真空下で１６時間乾燥させた。これらの材料の溶媒量、メタノール体積％、反応時間、比表面積（ＳＳＡ）、比細孔体積（ＳＰＶ）、平均細孔直径（ＡＰＤ）、マイクロ細孔表面積（ＭＳＡ）および％Ｃを、表１１に列記する。
実施例５と同様に、水熱加工は、前駆体材料と比べると、ＳＳＡの顕著な減少、ＡＰＤの増大をもたらし、粒子形態（ＳＥＭにより決定）の重大な損失をもたらさなかった。水熱処理の使用は、これらの材料のＡＰＤの増大およびＭＳＡの減少に功を奏したことが結論付けられた。これらのほとんどの生成物のＡＰＤは、市販のＨＰＬＣ用充填材料と比較可能な範囲内であった。これらの材料の粒子形態およびＭＳＡは、クロマトグラフィー向上性細孔形状を示す材料の基準内であった。
小角および広角ＸＲＰＤデータを、試料１１ａ、１１ｇおよび１１ｆについて収集した。これらの水熱処理された試料は、小角ＸＲＰＤにより決定されたとおり、いかなる細孔構造性をも示さなかった。これらの試料について収集された広角ＸＲＰＤデータは、検出可能量の分子秩序性および結晶性を示さなかった。広角ＸＲＰＤの最小検出レベルが０．５％であることを考慮すると、これらの試料は、＞９９．５％アモルファスであると考慮することができる。
Figure 0005152600
Figure 0005152600
式（Ｏ１．５ＳｉＣＨ２ＣＨ２ＳｉＯ１．５）ｘ／（ＳｉＯ２）１−ｘ［式中、ｘ＝０．５４−０．９０である。］の多孔質未処理ハイブリッド粒子の合成
Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘ−１００（Ｘ１００、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪまたはＳｉｇｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）、脱イオン水およびエタノール（ＥｔＯＨ、無水物、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）の水性混合物を、４５℃−６５℃で０．５時間加熱した。別個のフラスコ中で、油相溶液を、実施例１からの１ａを以下の試薬：トルエン（Ｔｏｌ；ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）またはメシチレン（Ｍｅｓ；Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）の１種と０．５時間混合することにより調製した。急速に攪拌しながら、油相溶液をＥｔＯＨ／水／Ｘ１００／ＳＤＳ混合物中に添加し、ロータ／ステータミキサー（Ｍｏｄｅｌ １００Ｌ、Ｃｈａｒｌｅｓ Ｒｏｓｓ ＆ Ｓｏｎ Ｃｏ．、Ｈａｕｐｐａｕｇｅ、ＮＹ）を使用して水相中で乳化した。次いで、前半分の３０％水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ；Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）をエマルション中に添加した。溶液中で懸濁させ、ゲル化生成物をフラスコに移し、４５℃−６５℃で１６時間攪拌した。後半分の３０％水酸化アンモニウムを添加し、反応物を４５℃−６５℃でさらに２４時間混合した。得られた懸濁液中で形成された粒子を０．５μｍ濾過紙上で単離し、水により２回洗浄した。次いで、粒子を１．３ＭのＨＣｌ溶液（８．４−９．０ｍＬ／ｇ）中に分散させ、２日間還流する。得られた粒子を０．５μｍ濾過紙上で単離し、多量の水およびアセトン（ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）により連続的に洗浄した。次いで、粒子を８０℃で真空下で１６時間乾燥させた。これらの生成物を調製するために使用される出発材料の詳細な量を、表１２に列記する。これらの材料の比表面積（ＳＳＡ）、比細孔体積（ＳＰＶ）、平均細孔直径（ＡＰＤ）および％Ｃを、表１２に列記する。これらの反応の生成物は、ＳＥＭにより決定されたとおり、球状である。
この実験設定は、変動される塩基：ＰＯＳ重量比（Ｂ：ＰＯＳ比（２日間の総重量比）と記載）、細孔形成剤：ＰＯＳ重量比（Ｐ：ＰＯＳと記載）および共溶媒：ＰＯＳ重量比（Ｃ：ＰＯＳ比と記載）を使用し、それぞれ０．７−１．８、０．２−０．６および０．９−２．０であった。
Figure 0005152600
式（Ｏ１．５ＳｉＣＨ２ＣＨ２ＳｉＯ１．５）ｘ／（ＳｉＯ２）１−ｘ［式中、ｘ＝０．５４−０．９０である。］の多孔質未処理ハイブリッド粒子の水熱加工
実施例１２の多孔質粒子を、１種または複数の以下のもの；水およびメタノール（ＭｅＯＨ；ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）を含有する０．５Ｍトリエチルアミン（ＴＥＡ；Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）溶液と混合し、ｐＨ１２．１−１２．７の懸濁液を生じさせた。次いで、得られた懸濁液をステンレス鋼製オートクレーブに移し、１５０℃で４１−４ｄ２時間加熱した。オートクレーブを室温に冷却した後、生成物を０．５μｍ濾過紙上で単離し、水およびメタノール（ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）を使用して繰り返し洗浄し、次いで８０℃で真空下で１６時間乾燥させた。これらの材料の溶媒量、比表面積（ＳＳＡ）、比細孔体積（ＳＰＶ）、平均細孔直径（ＡＰＤ）、マイクロ細孔表面積（ＭＳＡ）および％Ｃを、表１３に列記する。
実施例５および１１と同様に、水熱加工は、前駆体材料と比べると、ＳＳＡの顕著な減少、ＡＰＤの増大をもたらし、粒子形態（ＳＥＭにより決定）の重大な損失をもたらさなかった。これらの生成物のＡＰＤは、市販のＨＰＬＣ用充填材料と比較可能な範囲内である。これらの材料の粒子形態およびＭＳＡも、クロマトグラフィー向上性細孔形状を示す材料の基準内である。
小角および広角ＸＲＰＤデータを、試料１３ａおよび１３ｃについて収集した。水熱加工されたこれらの試料は、小角ＸＲＰＤにより決定されたとおり、いかなる細孔構造性をも示さない。これらの試料について収集された広角ＸＲＰＤデータは、検出可能量の分子秩序性および結晶性を示さなかった。広角ＸＲＰＤの最小検出レベルが０．５％であることを考慮すると、これらの試料は、＞９９．５％アモルファスであると考慮することができる。
Figure 0005152600
多孔質ハイブリッド粒子の酸処理
実施例５により調製された多孔質粒子を、５．１μｍ（生成物１４ａ）、５．３μｍ（生成物１４ｂ）および７．５μｍ（生成物１４ｃ）の画分に分粒した。次いで、粒子を１モーラーの塩酸溶液（Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）中に９８℃で２０時間分散させた。酸処理を完了させた後、粒子を水により洗浄して中性ｐＨにし、次いでアセトン（ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）により洗浄した。次いで、粒子を８０℃で真空下で１６時間乾燥させた。これらの材料についての詳細な特性データを、表１４に列記する。
Figure 0005152600
クロロシランによる多孔質ハイブリッド粒子の最初の表面改質
実施例１４からの表面誘導体化された多孔質粒子の選択例を、還流トルエン（ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）中でイミダゾール（Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）を４時間使用してオクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＣＳ、Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）により改質した。次いで、反応物を冷却し、生成物を濾過し、トルエン、１：１ｖ／ｖのアセトン／水およびアセトン（すべての溶媒はＪ．Ｔ．Ｂａｋｅｒから入手）により連続的に洗浄した。次いで、材料をアセトン／０．１２Ｍ酢酸アンモニウム水溶液（Ｓｉｇｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）中で２時間還流した。次いで、反応物を冷却し、生成物を濾過し、トルエン、１：１ｖ／ｖのアセトン／水およびアセトン（すべての溶媒はＪ．Ｔ．Ｂａｋｅｒから入手）により連続的に洗浄した。次いで、生成物を８０℃で減圧下で１６時間乾燥させた。反応データを、表１５に列記する。Ｃ１８−基の表面濃度は、元素分析により測定された表面改質の前後の粒子％Ｃの差異により２．６−２．８μｍｏｌ／ｍ２であると決定された。
Figure 0005152600
クロロシランによる多孔質ハイブリッド粒子の第２の表面改質
実施例１５のＣ１８−結合ハイブリッド材料の表面を、還流トルエン中でイミダゾール（Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）を４時間使用してトリエチルクロロシラン（ＴＥＣＳ、Ｇｅｌｅｓｔ Ｉｎｃ．、Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ、ＰＡ）によりさらに改質した。次いで、反応物を冷却し、生成物を濾過し、水、トルエン、１：１ｖ／ｖのアセトン／水およびアセトン（すべての溶媒はＪ．Ｔ．Ｂａｋｅｒから入手）により連続的に洗浄し、次いで８０℃で減圧下で１６時間乾燥させた。次いで、材料をヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ、Ｇｅｌｅｓｔ Ｉｎｃ．、Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ、ＰＡ）と混合し、スラリー（１．０ｇの粒子当たり１．１ｇのＨＭＤＳの濃度）を生じさせた。次いで、得られたスラリーをステンレス鋼製オートクレーブに入れ、２００℃で１８時間加熱した。オートクレーブを室温に冷却した後、生成物を濾過紙上で単離し、水、トルエン、１：１ｖ／ｖのアセトン／水およびアセトン（すべての溶媒はＪ．Ｔ．Ｂａｋｅｒから入手）により連続的に洗浄し、次いで８０℃で減圧下で１６時間乾燥させた。反応データを、表１６に列記する。
Figure 0005152600
多孔質ハイブリッド粒子のクロマトグラフィー評価
実施例１４および１６からの多孔質粒子の選択例を、表１７に列記された中性化合物、極性化合物および塩基性化合物の混合物の分離のために使用した。粒子を、スラリー充填技術を使用して４．６×１５０ｍｍクロマトグラフィーカラム中に充填した。ＨＰＬＣ系は、Ａｌｌｉａｎｃｅ２６９５ＸＥ分離モジュール、高圧ＵＶセルを備えたモデル２４８７ＵＶ検出器、Ｅｍｐｏｗｅｒデータ管理システム（ソフトウェアｂｕｉｌｄ１１５４、すべてＷａｔｅｒｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｍｉｌｆｏｒｄ、Ｍａｓｓ．から入手）およびカラム温度制御用のＮＥＳＬＡＢ ＲＴＥ−１１１循環水浴（ＮＥＳＬＡＢ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ、Ｉｎｃ．、Ｐｏｒｔｓｍｏｕｔｈ、Ｎ．Ｈ．）からなるものであった。移動相の条件は：２０ｍＭのＫ２ＨＰＯ４／ＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．０／メタノール（３６：６５ｖ／ｖ）；流速：１．４ｍＬ／分、温度：２３．４℃；検出：２５４ｎｍであった。ナフタレンは、生成物１４ｄについての試験には使用しなかった。
分離データを、表１７において説明する。相対保持は、分析物の保持時間をアセナフテンの保持時間で割ったものである。したがって、１未満の値はアセナフテンより小さい保持を示し、１を超える値はアセナフテンより大きい保持を示す。相対保持は、ＨＰＬＣ分野において十分公知のパラメータである。表１７のデータから理解できるとおり、ハイブリッド多孔質粒子ベースの充填材料は、中性化合物、極性化合物および塩基性化合物の分離において十分な保持および分離度を提供する。
Figure 0005152600
表面改質されている多孔質ハイブリッド粒子のピーク形評価
実施例１６からの表面誘導体化されたハイブリッド多孔質粒子の選択例を、実施例１７の移動相および試験条件を使用して塩基性化合物ＵＳＰのピークテーリングファクターについて評価した。結果を、表１８に示す。
ピークテーリングファクターは、ＨＰＬＣ分野において十分公知のパラメータである（値が低ければ、テーリングの減少に対応する。）。本発明のハイブリッド多孔質粒子を含有するカラムのピークテーリングファクターが市販のＣ１８−ベースの材料に対して等価のまたは改善された塩基性化合物のテーリングファクターを有したことは明らかである。
Figure 0005152600
低ｐＨクロマトグラフィー安定性試験
実施例１６からの表面誘導体化されたハイブリッド多孔質粒子の選択例および同様のアルキルシリル基を有するシリカをベースとする市販のカラム（Ｃ１８タイプ）を、以下の手順を使用して酸性移動相中における安定性について評価した。カラムは、材料を２．１×５０ｍｍ鋼製カラム中にスラリー充填することにより調製し、以下の機器構成により試験した：Ｗａｔｅｒｓ ＡＣＱＵＩＴＹ ＵＰＬＣ（商標）システムを、溶媒移送、試料インジェクション（パーシャルループインジェクションを使用して５μＬループ上に１μＬ）、ＵＶ検出（５００ｎＬフローセル、吸光度：２５４ｎｍ）および６０℃でのカラム加熱に使用した。分析条件は、以下のとおりであった：１）保持時間は、試験体、メチルパラベン（１００μｇ／ｍＬ試料）について測定し；２）移動相条件は、１．４ｍＬ／分の流量の０．５％水性ＴＦＡおよび６０℃のカラム温度であり；３）同一の均一濃度の試験条件下でインジェクションを６１回繰り返すために２０分間の作動時間を使用した。保持時間のパーセント変化を、第３のインジェクションについて得られた保持に対してメチルパラベンの最終インジェクションについて報告する。結果を、表１９に示す。
ハイブリッド多孔質粒子を含有するカラムの寿命が、シリカベースの材料を含有する市販のカラムに対して改善された化学安定性を有したことは明らかである（各インジェクションについての元の保持のパーセント損失がより低いことは、化学安定性の改善に対応する。）。
Figure 0005152600
アルゴン下での多孔質ハイブリッド粒子の熱処理
実施例５ｆにより調製されたハイブリッド粒子を、粒子サイズにより９．０μｍ画分に分離した（生成物２０ａ）。カラムを、４．２−４．４ｇの材料を１９×５０ｍｍ鋼製クロマトグラフィーカラム中に乾燥充填することにより調製した。これらのカラムを、空気マッフルオーブン内で以下の条件下で熱処理した：（１）カラムを、アルゴンシリンダに接続し、１００ｃｍ３／分のアルゴンにより周囲温度で１５分間パージし；（２）炉を１００℃に加熱し、アルゴンパージ下でこの温度で１時間維持し；（３）次いで、炉を０．８−１℃／分のランプ速度で２５０℃（生成物２０ｂ）、３００℃（生成物２０ｃ）または４００℃（生成物２０ｄ）に加熱し；（４）反応物を、一定のアルゴンパージ下で最終温度で１７．５時間維持してから周囲温度に冷却した。これらの材料の比表面積（ＳＳＡ）、比細孔体積（ＳＰＶ）、平均細孔直径（ＡＰＤ）、マイクロ細孔表面積（ＭＳＡ）、骨格密度（δ骨格）および％Ｃを、表２０に列記する。
アルゴン雰囲気下で熱処理された２０ａの試料は、この２５０−４００℃の温度範囲にわたり、いかなる大きな粒子％Ｃまたは多孔性の変化（ＳＳＡ、ＳＰＶまたはＡＰＤ）をももたらさなかった。生成物２１ｄについて、骨格密度の増大（３．５％）が観察された。この骨格密度の増大は、２９Ｓｉ ＣＰ−ＭＡＳ ＮＭＲスペクトルにより決定されたとおり、少量のシリケート種（＜２％）の発生の観察と同時に見られる。シリケート種は、Ｓｉ−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ基の分解により現れる。
Figure 0005152600
空気中での多孔質ハイブリッド粒子の熱処理
実施例５ｈおよび５ｉにより調製されたハイブリッド粒子をブレンドし、次いで粒子サイズにより３．０μｍ画分に分離した（生成物２１ａ）。４．４ｇの２１ａの試料をセラミックボート中に秤取し、以下の条件下で空気マッフルオーブン内で熱処理した：（１）炉を１００℃に加熱し、この温度で１時間維持し；（２）次いで、炉を、０．８−１℃／分のランプ速度で３００℃（生成物２１ｂ）または４００℃（生成物２１ｃ）に加熱し；（３）反応物を最終温度で空気中で１７．５時間維持してから周囲温度に冷却した。この実験の結果を、表２０に示す。
空気中で熱処理された２１ａの試料は、％ＣおよびＳＰＶの大幅な減少（生成物２１ｃについて１４％の低下）、骨格密度の増大（生成物２１ｃについて２０％の増大）をもたらし、ＳＳＡおよびＡＰＤ直径は同じままであった。多核（１３Ｃ、２９Ｓｉ）ＣＰ−ＭＡＳ ＮＭＲ分光法により、Ｓｉ−ＣＨ２ＣＨ２−Ｓｉ基の分解およびシリケート種（＞３０％）の形成が観察された。
実施例２２−３０
実施例２２から３０は、一連の官能基を有する選択ハイブリッド粒子の代表的な合成的変換を示す。以下の表は、官能基および変換方法（すなわち、反応クラス）を含む合成的変換の概要を提供する：
Figure 0005152600
列記された官能基は、代表例として使用されるにすぎず、本発明の範囲を限定するものではないと解されるべきである。これに関して、本発明は、クロマトグラフィーに有用であり得る任意の官能基または化学的変換、例えば任意の有用なタイプの合成的変換により導入することができる上述の表に記載された官能基による誘導体化を含むものとする（例えば、Ｍａｒｃｈ，Ｊ．Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第３版、Ｗｉｌｅｙ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋを参照のこと。）。特定の実施形態において、合成的変換は、酸化、求核置換、スルホン化、クロロメチル化、ラジカル付加および／または臭素化反応である。さらに、官能基、例えばイオン交換基は、＜２ｍｅｑｕｉｖ／ｇ、例えば＜１ｍｅｑｕｉｖ／ｇ、例えば＜０．１ｍｅｑｕｉｖ／ｇのレベルで導入することができるが；ある実施形態において、≧０．０３ｍｅｑｕｉｖ／ｇのレベルで導入することができる。
この反応のパーセント変化は１００％から＞０％に及んでよいが、より低い変化百分率が、得ることができないハイブリッド基の結果であり得るという理論により拘束されることを望むわけではない。しかしながら、本出願は、これらの故意の選択によるあらゆる所望の変化百分率を包含するものとする。
メルカプトプロピルハイブリッド粒子の硝酸との反応
水熱加工された多孔質メルカプトプロピルハイブリッド粒子１１ｆ（５．９ｇ）を、脱イオン水（１５０ｍＬ）中に分散させてから、硝酸（６０ｍＬ、６９−７０％、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）を滴加した。次いで、混合物を攪拌し、６０℃で１０時間加熱し、次いで周囲温度で２．５日間攪拌した。酸化された生成物を０．５μｍＴｙｖｅｋ上で単離し、ｐＨが５を超えるまで水により洗浄した。次いで、生成物をメタノール（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）により洗浄してから、８０℃で真空下で一晩乾燥させた。この反応の生成物２２ａは、１８．３％Ｃ、２２３ｍ２／ｇのＳＳＡ、０．８２ｃｍ３／ｇのＳＰＶおよび１４０ÅのＡＰＤを含有した。スルホン酸の負荷は、滴定により０．１２１ｍｅｑｕｉｖ／ｇ（０．５４３μｅｑｕｉｖ／ｍ２）と決定された。対照として、非改質ハイブリッド粒子１１ｆのイオン交換能は、０．０３９ｍｅｑｕｉｖ／ｇであった。
メルカプトプロピルハイブリッド粒子の１−オクテンとの反応
水熱加工された多孔質メルカプトプロピルハイブリッド粒子１１ｆ（１ｇ）を、トルエン（５０ｍＬ、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）中に分散させ、水をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップにより窒素雰囲気下で１１０℃で２時間除去した。混合物を４０℃未満に冷却してから、１−オクテン（１．７９５ｇ、Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）および２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（０．０５ｇ、ＡＩＢＮ；９８％、Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）を添加した。次いで、反応物を窒素雰囲気下で攪拌しながら８５℃に２時間加熱した。反応物をさらに１１０℃で一晩加熱した。生成物を０．５μｍＴｙｖｅｋ上で単離し、過剰のトルエン（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）、アセトン（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）、水およびメタノール（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）により洗浄した。次いで、生成物２３ａを８０℃で真空下で一晩乾燥させた。生成物２３ａは、１９．３％Ｃ、２１４ｍ２／ｇのＳＳＡ、０．８１ｃｍ３／ｇのＳＰＶおよび１４０ÅのＡＰＤを含有した。Ｃ８−改質基（例えば、ＣＨ３（ＣＨ２）７Ｓ（ＣＨ２）３−）の表面濃度は、元素分析によりこの反応の前後の粒子％Ｃの差異により０．４２μｍｏｌ／ｍ２と決定された。
フェニルエチルハイブリッド粒子のクロロメチル化
水熱加工された多孔質フェニルエチル含有ハイブリッド粒子１１ｍ（２０ｇ）を、パラホルムアルデヒド（１１．６ｇハイブリッド、Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）および濃縮ＨＣｌ（２５２ｍＬ、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）中に分散させた。フラスコの凝縮器に水トラップを装着し、あらゆるＨＣｌ煙霧を回収した。次いで、混合物を攪拌し、６０℃に１６時間加熱してから、室温に冷却した。クロロメチル化された生成物を含有する混合物をゆっくりと移し、０．５μｍＴｙｖｅｋ上で単離し、ｐＨが水のｐＨと等しくなるまで水により洗浄した。次いで、生成物をメタノール（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）により洗浄してから、８０℃で真空下で一晩乾燥させた。この反応の生成物２４ａは、２２．０％Ｃ、２００ｍ２／ｇのＳＳＡ、０．７７ｃｍ３／ｇのＳＰＶおよび１５０ÅのＡＰＤを含有した。パーセント塩素は、フラスコ燃焼に続くイオンクロマトグラフィー分析により０．７４％Ｃｌと決定された。対照として、非改質ハイブリッド粒子１１ｍ中に塩素含有量は観察されなかった。
クロロメチルフェニルエチルハイブリッド粒子のピペリジンとの反応
生成物２４ａ（５ｇ）を、ピペリジン（５０ｍＬ、Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）により分散させた。次いで、混合物を攪拌し、２４時間加熱還流した。生成物を０．５μｍＴｙｖｅｋ上で単離し、ｐＨは８未満になるまで過剰の水により洗浄した。次いで、生成物をメタノール（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）により洗浄してから、８０℃で真空下で一晩乾燥させた。この反応の生成物２５ａは、２１．８％Ｃ、０．２６％Ｎ、１９０ｍ２／ｇのＳＳＡ、０．７５ｃｍ３／ｇのＳＰＶおよび１５１ÅのＡＰＤを含有した。アミンの負荷は、滴定により０．０７８ｍｅｑｕｉｖ／ｇ（０．４１μｅｑｕｉｖ／ｍ２）と決定された。
クロロメチルフェニルエチルハイブリッド粒子の過酸化水素との反応
生成物２４ａ（５ｇ）を、３０％過酸化水素（７５ｍＬ、Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）により分散させた。次いで、混合物を攪拌し、８５℃に１６時間加熱した。生成物を０．５μｍＴｙｖｅｋ上で単離し、過剰の水およびメタノール（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）により洗浄してから、８０℃で真空下で一晩乾燥させた。この反応の生成物２６ａは、２１２ｍ２／ｇのＳＳＡ、０．７７ｃｍ３／ｇのＳＰＶおよび１４９ÅのＡＰＤを含有した。カルボン酸の負荷は、滴定により０．０９９ｍｅｑｕｉｖ／ｇ（０．４７μｅｑｕｉｖ／ｍ２）と決定された。
フェニルエチルハイブリッド粒子のスルホン化
水熱加工された多孔質フェニルエチル含有ハイブリッド粒子１１ｍ（５ｇ）を、濃縮硫酸（５０ｍＬ、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）中に分散させた。次いで、混合物を攪拌し、１１５℃で２４時間加熱した。混合物を２５０ｍＬの水の容器にゆっくりと添加した。冷却してから、スルホン化された生成物を０．５μｍＴｙｖｅｋ上で単離し、ｐＨが５を超えるまで水により洗浄した。次いで、生成物をメタノール（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）により洗浄してから、８０℃で真空下で一晩乾燥させた。この反応の生成物２７ａは、１７．８％Ｃ、１８６ｍ２／ｇのＳＳＡ、０．７０ｃｍ３／ｇのＳＰＶおよび１４７ÅのＡＰＤを含有した。スルホン酸の負荷は、滴定により０．９７ｍｅｑｕｉｖ／ｇ（５．２０μｅｑｕｉｖ／ｍ２）と決定された。
ビニルハイブリッド粒子の臭素化
水熱加工された多孔質ビニル含有ハイブリッド粒子１１ｈ（１ｇ）を、ジクロロメタン（１００ｍＬ、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）中に分散させた。混合物を攪拌し、アルゴンによりスパージしてから、臭素（Ｂｒ２、Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）をゆっくりと滴加した。臭素を、一定の赤色が反応混合物中に存在するまで添加した。次いで、混合物を周囲温度で７日間攪拌した。生成物を０．５μｍＴｙｖｅｋ上で単離し、過剰のメタノール（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）により洗浄してから、８０℃で真空下で一晩乾燥させた。パーセント臭素は、フラスコ燃焼に続くイオンクロマトグラフィー分析により、０．８１％Ｂｒと決定された。
クロロプロピルハイブリッド粒子のイミダゾールとの反応
生成物１１ｌ（１ｇ）を、ｏ−キシレン（２０ｍＬ、Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）中に分散させ、水をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップにより還流下でアルゴン雰囲気下で２時間除去した。混合物を４０℃未満に冷却してから、イミダゾール（０．０５８ｇ、Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）を添加した。次いで、混合物を攪拌し、１２５℃に４８時間加熱した。生成物を０．５μｍＴｙｖｅｋ上で単離し、過剰の水およびメタノール（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）により洗浄してから、８０℃で真空下で一晩乾燥させた。この反応の生成物２９ａは、１９．２％Ｃ、０．１９％Ｎ、１７０ｍ２／ｇのＳＳＡ、０．７５ｃｍ３／ｇのＳＰＶおよび１５５ÅのＡＰＤを含有した。イミダゾリウム含有量は、元素分析によりこの反応の前後の粒子％Ｃの差異により０．４１μｍｏｌ／ｍ２と決定され、元素分析によりこの反応の前後の粒子％Ｎの差異により０．４０μｍｏｌ／ｍ２と決定された。
３−シアノブチルハイブリッド粒子の硫酸との反応
実施例１１からの生成物１１ｕおよび１１ｖを合わせ、４．７μｍに分粒した。これらの３−シアノブチルハイブリッド粒子（１０ｇ、１９．１％Ｃ、２７７ｍ２／ｇのＳＳＡ、０．７６ｃｍ３／ｇのＳＰＶ、１０３ÅのＡＰＤ）を、脱イオン水（１００ｍＬ）および濃縮硫酸（５．５ｍＬ、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）中に分散させた。次いで、混合物を攪拌し、８０℃に２０時間加熱した。生成物を０．５μｍＴｙｖｅｋ上で単離し、ｐＨが５を超えるまで水により洗浄した。次いで、生成物をアセトン（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）により洗浄してから、８０℃で真空下で一晩乾燥させた。この反応の生成物３０ａは、１８．９％Ｃ、２８３ｍ２／ｇのＳＳＡ、０．７８ｃｍ３／ｇのＳＰＶ、１０３ÅのＡＰＤを含有した。カルボン酸の負荷は、滴定により０．２９ｍｅｑｕｉｖ／ｇ（１．０２μｅｑｕｉｖ／ｍ２）と決定された。
ポリオルガノシロキサンの合成
１，２−ビス（トリエトキシシリル）エタン（ＢＴＥＥ、Ｇｅｌｅｓｔ Ｉｎｃ．、Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ ＰＡ）を、エタノール（１４４．４ｇ、無水物、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、Ｎ．Ｊ．）および０．１Ｎ塩酸（Ａｌｄｒｉｃｈ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）とフラスコ中で混合した。周囲温度で１時間攪拌した後、ジルコニウムｎ−プロポキシド（ＺＮＰ、プロパノール中７０％、Ｇｅｌｅｓｔ Ｉｎｃ．、Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ、ＰＡ）のエタノール（２０−３２ｇ）中溶液を、１０分間にわたり滴加した。得られた溶液を周囲温度で１時間攪拌し、アルゴンまたは窒素雰囲気中で１６時間還流した。アルコールをフラスコから大気圧下で蒸留により除去した。残留アルコールおよび揮発種を、アルゴンまたは窒素の清掃流中で８０℃で１時間加熱することにより除去した。得られたポリオルガノアルコキシシロキサンは、澄明な粘稠性液体であった。化学配合物を、これらの生成物を調製するために使用される出発材料の詳細な量について表２１に列記する。
Figure 0005152600
ジルコニアを含有する多孔質ハイブリッド未処理粒子の合成
Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘ−１００（Ｘ１００、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ、Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）、脱イオン水およびエタノール（ＥｔＯＨ、無水物、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）の水性混合物を、５５℃で０．５時間加熱した。別個のフラスコ中で、油相溶液を、実施例３０からのＰＯＳをトルエン（Ｔｏｌ；Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）と１０分間混合することにより調製した。急速に攪拌しながら、油相溶液をＥｔＯＨ／水／Ｘ１００混合物中に添加し、ロータ／ステータミキサー（Ｍｏｄｅｌ １００Ｌ、Ｃｈａｒｌｅｓ Ｒｏｓｓ ＆ Ｓｏｎ Ｃｏ．、Ｈａｕｐｐａｕｇｅ、ＮＹ）を使用して水相中で乳化した。次いで、３０％水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ；Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）をエマルション中に添加した。溶液中で懸濁させ、ゲル化生成物をフラスコに移し、５５℃で１６時間攪拌した。得られた懸濁液中で形成された粒子を、遠心分離（Ｔｈｅｒｍｏ ＥＸＤ、４×１Ｌボトル型遠心分離機、Ｍｉｌｆｏｌｄ、ＭＡ）により単離し、粒子を水中に２回再懸濁することにより洗浄してから遠心分離した。次いで、粒子を１．３ＭのＨＣｌ溶液（８．４ｍＬ／ｇ）中に分散させ、２日間還流した。得られた粒子を、０．５μｍ濾過紙上で単離し、多量の水およびアセトン（ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ、Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇｈ、ＮＪ）により連続的に洗浄した。次いで、粒子を８０℃で真空下で１６時間乾燥させた。これらの生成物を調製するために使用される出発材料の詳細な量を、表２２に列記する。これらの材料の比表面積（ＳＳＡ）、比細孔体積（ＳＰＶ）、平均細孔直径（ＡＰＤ）および％Ｃを、表２２に列記する。生成物３２ａの理論的なＺｒ含有量は、４．４％Ｚｒであり、３２ｂについては１．２％Ｚｒであった。３２ａのＳＥＭ分析は、高濃度の内部空隙（直径約１μｍ）を有するスフェロイド粒子の形成を示した。３２ｂのＳＥＭ分析は、高度に球状の自由流動性の粒子の形成を示した。
Figure 0005152600
多孔質ハイブリッド粒子のクロマトグラフィー評価
実施例１４ｅからの多孔質粒子を、表１０に列記された中性化合物、極性化合物および塩基性化合物の混合物の分離に使用した。２．１×１００ｍｍクロマトグラフィーカラムを、スラリー充填技術を使用して充填した。クロマトグラフィー系は、ＡＣＱＵＩＴＹ ＵＰＬＣ（登録商標）ＳｙｓｔｅｍおよびＡＣＱＵＩＴＹ ＵＰＬＣ（登録商標）Ｔｕｎａｂｌｅ ＵＶ検出器からなるものであった。Ｅｍｐｏｗｅｒ２ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ Ｄａｔａ Ｓｏｆｔｗａｒｅ（Ｂｕｉｌｄ２１５４）を、データの収集および分析に使用した。移動相の条件は：２０ｍＭのＫ２ＨＰＯ４／ＫＨ２ＰＯ４、ｐＨ７．００±０．０２／メタノール（３６：６５ｖ／ｖ）；流速：０．２５ｍＬ／分、温度：２３．４℃；検出：２５４ｎｍであった。
ナノ粒子を含有するハイブリッド多孔質粒子をベースとする充填材料が、中性化合物、極性化合物および塩基性化合物の分離において十分な保持および分離度を提供することを理解することができる。相対保持は、分析物の保持時間をアセナフテンの保持時間で割ったものである。したがって、１未満の値は、アセナフテンより小さい保持を示し、１を超える値は、アセナフテンより大きい保持を示す（相対保持は、ＨＰＬＣ分野において十分公知のパラメータである。）。
Figure 0005152600
多孔質ハイブリッド粒子の加水分解安定性試験
実施例１４および１６からの多孔質ハイブリッド粒子が充填されたカラムおよびいくつかの比較Ｃ１８カラムの加水分解安定性を、以下の手順を使用して評価した。カラム（３×３０ｍｍ）を、１：１のアセトニトリル／水により平衡化（２１０分間）してから、最初のクロマトグラフィー性能を、ウラシルおよびデカノフェノン（１：１のアセトニトリル／水；０．４３ｍＬ／分）を使用して試験した。次いで、カラムを５０℃で加熱し、０．０２ＮのＮａＯＨの水中溶液（ｐＨ１２．３、０．８５ｍＬ／分、６０分間）により負荷してから、１０：９０のメタノール／水によりフラッシュし、次いでメタノールによりフラッシュした。クロマトグラフィー性能を、カラムをアセトニトリルにより平衡化（５０分間）し、次いでウラシルおよびデカノフェノン（１：１のアセトニトリル／水、０．４３ｍＬ／分）を使用して試験することにより規則的な間隔で再査定した。１４ｅについて、４０：６０のアセトニトリル／水の試験溶媒を使用した。このプロセスを繰り返し、カラムの性能をカラムの損壊まで、または０．０２ＮのＮａＯＨに曝露して８０時間まで（先に生じた方を）追跡した。カラムの損壊は、段数が最初の値の５０％に降下する時間または試験系が高カラム圧によりシャットダウンする時間と定義される。これらの試験の結果を、元のカラム効率の報告された最終損失を含めて、表２４に示す。比較カラムＡ（３つの別個のカラムについて報告）は、Ｃ１８基により表面改質されている式（Ｏ１．５ＳｉＣＨ２ＣＨ２ＳｉＯ１．５）（ＳｉＯ２）４の５μｍＢＥＨ多孔質ハイブリッド粒子（米国特許第６，６８６，０３５号明細書に記載の方法に従って調製）であった。比較カラムＢは、オルガノ官能性シランにより表面改質され、次いでＣ１８表面改質されている市販の３μｍシリカコア粒子であった。
良好なカラム耐久性は、生成物１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１４ｅが充填されたカラムについて観察され、カラムはこれらの試験条件下では損壊しなかった。試験を０．０２ＮのＮａＯＨに曝露して６０−８０時間で停止した場合、これらのカラムは元のカラム効率の１５％未満の損失を有した。比較カラムＡ（シリカ含有量が実質的に高濃度であるハイブリッド配合物をベースとする。）は、これらの試験条件下で、０．０２ＮのＮａＯＨに曝露して５２−６４時間の間に損壊した（元のカラム効率の５０．１−５３．６％の損失を有した。）。比較カラムＢ（シリカベース粒子をベースとする。）は、これらの試験条件下で、０．０２ＮのＮａＯＨに曝露して４．７時間で、高カラム圧により損壊した。シリカベースカラムをアルカリ溶液に曝露した場合に高カラム圧をもたらすカラムの損壊が、カラムベッドの崩壊をもたらすシリカ粒子の不溶性からもたらされ得ることは、ＨＰＬＣ分野において十分公知である。比較カラムＢについて、この充填ベッドの崩壊は、カラムの解体およびカラムインレットにおける１０ｍｍの空隙の測定により確認された。
実施例１４および１６からの多孔質ハイブリッド充填材料の耐久性は、比較カラムＡおよびＢの両方に対して際立って改善されると結論付けることができる。
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第２の実験設定を実施し、実施例１４からのハイブリッド粒子および表面改質されていない式（Ｏ１．５ＳｉＣＨ２ＣＨ２ＳｉＯ１．５）（ＳｉＯ２）４の３．５μｍＢＥＨ多孔質ハイブリッド粒子（米国特許第６，６８６，０３５号明細書に記載の方法に従って調製）の加水分解安定性を試験した。８．９μｍに分粒された原型物を、１４ａに使用した。同様の試験手順を使用して、カラム（３×３０ｍｍ）を１：１のアセトニトリル／水において平衡化（２１０分間）してから、最初のクロマトグラフィー性能をウラシル（１：１のアセトニトリル／水；０．４３ｍＬ／分）を使用して試験した。次いで、カラムを５０℃で加熱し、０．０１ＮのＮａＯＨの水中溶液（０．８５ｍＬ／分、６０分間）により負荷してから、１０：９０のメタノール／水によりフラッシュし、次いでメタノールによりフラッシュした。クロマトグラフィー性能を、カラムをアセトニトリルにより平衡化（５０分間）することにより規則的な間隔で再査定し、次いでウラシル（１：１のアセトニトリル／水、０．４３ｍＬ／分）を使用して試験した。このプロセスを繰り返し、カラムの性能をカラムの損壊まで、または０．０１ＮのＮａＯＨに曝露して８０時間まで（先に生じた方を）追跡した。これらの試験の結果を、元のカラム効率の報告された最終損失を含めて、表２５に示す。良好なカラム耐久性は、生成物１４ａ、１４ｂおよび１４ｅが充填されたカラムについて観察され、カラムはこれらの試験条件下で損壊しなかった。試験を０．０１ＮのＮａＯＨに曝露して８０時間で停止させた場合、これらのカラムは、元のカラム効率の３０％未満の損失を有した。比較カラムＡ（シリカ含有量が実質的に高濃度であるハイブリッド配合物をベースとする。）は、これらの試験条件下で、０．０１ＮのＮａＯＨに曝露して１８時間で２回高圧になり、カラムのインレットにおいて形成された１０−１５ｍｍの空隙を有した。
実施例１４からの多孔質ハイブリッド充填材料の耐久性は、比較カラムＡに対して際立って改善されると結論付けることができる。
Figure 0005152600
参照による組み込み
本明細書において引用したすべての特許、公開特許出願および他の参考文献の全内容は、参照により全体として本明細書に明確に組み込む。
均等物
当業者は、定型の実験を使用するだけで本明細書に記載の具体的手順に対する数多くの均等物を認識し、または確認することができる。このような均等物は、本発明の範囲内であると考慮され、以下の特許請求の範囲により包含される。

Claims (35)

  1. 多孔質無機／有機ハイブリッド粒子であって、
    （ｉ）ＳｉＯ２を０モル％を超えかつ２５モル％以下の範囲の量で含み、前記粒子の細孔が実質的に無秩序化されていることにより、前記粒子は、Ｘ線回折パターンにおける少なくとも１ｎｍのｄ値（またはｄ間隔）に対応する回折角におけるピークを欠いているか；または
    （ｉｉ）ＳｉＯ２を２５モル％から５０モル％以下の範囲の量で含み、前記粒子の細孔が実質的に無秩序化されていることにより、前記粒子は、Ｘ線回折パターンにおける少なくとも１ｎｍのｄ値（またはｄ間隔）に対応する回折角におけるピークを欠き、かつ前記粒子がクロマトグラフィー向上性細孔形状（ＣＥＰＧ）を有することにより、前記粒子の細孔のうち３４Å以下の直径を有するものが、１１０ｍ ２ ／ｇ未満の前記粒子の比表面積に寄与し、
    前記粒子が、
    （ｉ）式Ｉ：
    （ＳｉＯ ２ ） ｄ ／［Ｒ ２ （（Ｒ） ｐ （Ｒ １ ） ｑ ＳｉＯ ｔ ） ｍ ］；（Ｉ）
    ［式中、
    ＲおよびＲ １ は、それぞれ独立して、Ｃ １ −Ｃ １８ アルコキシ、Ｃ １ −Ｃ １８ アルキル、Ｃ ２ −Ｃ １８ アルケニル、Ｃ ２ −Ｃ １８ アルキニル、Ｃ ３ −Ｃ １８ シクロアルキル、Ｃ １ −Ｃ １８ ヘテロシクロアルキル、Ｃ ５ −Ｃ １８ アリール、Ｃ ５ −Ｃ １８ アリールオキシまたはＣ １ −Ｃ １８ ヘテロアリールであり；
    Ｒ ２ は、Ｃ １ −Ｃ １８ アルキル、Ｃ ２ −Ｃ １８ アルケニル、Ｃ ２ −Ｃ １８ アルキニル、Ｃ ３ −Ｃ １８ シクロアルキル、Ｃ １ −Ｃ １８ ヘテロシクロアルキル、Ｃ ５ −Ｃ １８ アリール、Ｃ １ −Ｃ １８ ヘテロアリールであり；または不存在であり；各Ｒ ２ は、２個以上のケイ素原子に結合しており；
    ｐおよびｑは、それぞれ独立して、０．０〜３．０であり；
    ｔは、０．５、１．０または１．５であり；
    ｄは、０〜０．９であり；
    ｍは、１〜２０の整数であり；Ｒ、Ｒ １ およびＲ ２ は、場合によって置換されており；
    但し：
    （１）Ｒ ２ が不存在の場合、ｍ＝１であり、０＜ｐ＋ｑ≦３の場合、
    Figure 0005152600
     であり；
    （２）Ｒ ２ が存在する場合、ｍ＝２〜２０であり、ｐ＋ｑ≦２の場合、
    Figure 0005152600
     である］を有する；
    （ｉｉ）式ＩＩ：
    （ＳｉＯ ２ ） ｄ ／［（Ｒ） ｐ （Ｒ １ ） ｑ ＳｉＯ ｔ ］ （ＩＩ）；
    ［式中、
    ＲおよびＲ １ は、それぞれ独立して、Ｃ １ −Ｃ １８ アルコキシ、Ｃ １ −Ｃ １８ アルキル、Ｃ ２ −Ｃ １８ アルケニル、Ｃ ２ −Ｃ １８ アルキニル、Ｃ ３ −Ｃ １８ シクロアルキル、Ｃ １ −Ｃ １８ ヘテロシクロアルキル、Ｃ ５ −Ｃ １８ アリール、Ｃ ５ −Ｃ １８ アリールオキシまたはＣ １ −Ｃ １８ ヘテロアリールであり；
    ｄは、０〜０．９であり；
    ｐおよびｑは、それぞれ独立して、０．０〜３．０であり、但しｐ＋ｑ＝１の場合、ｔ＝１．５であり；ｐ＋ｑ＝２の場合、ｔ＝１であり；またはｐ＋ｑ＝３の場合、ｔ＝０．５である］を有する；
    （ｉｉｉ）式ＩＩＩ：
    （ＳｉＯ ２ ） ｄ ／［Ｒ ２ （（Ｒ １ ） ｒ ＳｉＯ ｔ ） ｍ ］ （ＩＩＩ）
    ［式中、
    Ｒ １ は、Ｃ １ −Ｃ １８ アルコキシ、Ｃ １ −Ｃ １８ アルキル、Ｃ ２ −Ｃ １８ アルケニル、Ｃ ２ −Ｃ １８ アルキニル、Ｃ ３ −Ｃ １８ シクロアルキル、Ｃ １ −Ｃ １８ ヘテロシクロアルキル、Ｃ ５ −Ｃ １８ アリール、Ｃ ５ −Ｃ １８ アリールオキシまたはＣ １ −Ｃ １８ ヘテロアリールであり；
    Ｒ ２ は、Ｃ １ −Ｃ １８ アルキル、Ｃ ２ −Ｃ １８ アルケニル、Ｃ ２ −Ｃ １８ アルキニル、Ｃ ３ −Ｃ １８ シクロアルキル、Ｃ １ −Ｃ １８ ヘテロシクロアルキル、Ｃ ５ −Ｃ １８ アリール、Ｃ １ −Ｃ １８ ヘテロアリールであり；または不存在であり；各Ｒ ２ は、２個以上のケイ素原子に結合しており；
    ｄは、０〜０．９であり；
    ｒは、０または１であり、但し、ｒ＝０の場合、ｔ＝１．５であり；またはｒ＝１の場合、ｔ＝１であり；またはｒ＝２の場合、ｔ＝０．５であり；
    ｍは、１〜２０の整数である］を有する；
    （ｉｖ）式ＩＶ：
    （Ａ） ｘ （Ｂ） ｙ （Ｃ） ｚ （ＩＶ）
    ［式中、繰り返し単位Ａ、ＢおよびＣの順序は、ランダム、ブロックまたはランダムおよびブロックの組合せであって良く；
    Ａは、１個以上の繰り返し単位ＡまたはＢに有機結合を介して共有結合している有機繰り返し単位であり；
    Ｂは、１個以上の繰り返し単位ＢまたはＣに無機シロキサン結合を介して結合しており、１個以上の繰り返し単位ＡまたはＢに有機結合を介してさらに結合していて良いオルガノシロキサン繰り返し単位であり；
    Ｃは、１個以上の繰り返し単位ＢまたはＣに無機結合を介して結合している無機繰り返し単位であり；
    ｘおよびｙは正数であり、ｚは非負数であり、ｚ＝０の場合、０．００２≦ｘ／ｙ≦２１０であり、ｚ≠０の場合、０．０００３≦ｙ／ｚ≦５００であり、０．００２≦ｘ／（ｙ＋ｚ）≦２１０である］を有する；または
    （ｖ）式Ｖ：
    （Ａ） ｘ （Ｂ） ｙ （Ｂ ＊ ） ｙ ＊ （Ｃ） ｚ （Ｖ）
    ［式中、繰り返し単位Ａ、Ｂ、Ｂ ＊ およびＣの順序は、ランダム、ブロックまたはランダムおよびブロックの組合せであって良く；
    Ａは、１個以上の繰り返し単位ＡまたはＢに有機結合を介して共有結合している有機繰り返し単位であり；
    Ｂは、１個以上の繰り返し単位ＢまたはＢ ＊ またはＣに無機シロキサン結合を介して結合しており、１個以上の繰り返し単位ＡまたはＢに有機結合を介してさらに結合していて良いオルガノシロキサン繰り返し単位であり、
    Ｂ ＊ は、１個以上の繰り返し単位ＢまたはＢ ＊ またはＣに無機シロキサン結合を介して結合しているオルガノシロキサン繰り返し単位であり；Ｂ ＊ は、反応性（即ち、重合可能な）有機成分を有さず、重合後に脱保護されることができる保護官能基をさらに有して良いオルガノシロキサン繰り返し単位であり；
    Ｃは、１個以上の繰り返し単位ＢまたはＢ ＊ またはＣに無機結合を介して結合している無機繰り返し単位であり；
    ｘおよびｙは正数であり、ｚは非負数であり、ｚ＝０の場合、０．００２≦ｘ／（ｙ＋ｙ ＊ ）≦２１０であり、ｚ≠０の場合、０．０００３≦（ｙ＋ｙ ＊ ）／ｚ≦５００であり、０．００２≦ｘ／（ｙ＋ｙ ＊ ＋ｚ）≦２１０である］を有するものであり、
    Ａは、重合を受けることができる１個または複数の重合可能な部分を有する有機モノマー試薬から誘導されるものであり、
    Ｂは、重合を受けることができる２個以上の異なる重合可能な部分を有する混合有機−無機モノマー試薬から誘導されるものであり、
    Ｃは、−ＳｉＯ ２ −であるか、またはアルコキシシランから誘導されるものである
    ことを特徴とする、多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  2. 粒子がクロマトグラフィー向上性細孔形状（ＣＥＰＧ）を有する、請求項１（ｉ）に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  3. 粒子が、
    （ｉ）４０〜１１００ｍ２／ｇの表面積を有し、
    （ｉｉ）０．２〜１．５ｃｍ３／ｇのマイクロ細孔体積を有し、
    （ｉｉｉ）１１０ｍ２／ｇ未満のマイクロ細孔表面積を有し、
    （ｉｖ）２０〜１０００Åの平均細孔直径を有し、または
    （ｖ）０．１μｍ〜３００μｍの平均サイズを有する、
    請求項１または２に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  4. 粒子が、
    （ｉ）８０〜５００ｍ ２ ／ｇの表面積または８００〜１１００ｍ ２ ／ｇの表面積を有する、
    請求項３に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  5. 粒子が、
    （ｉｉ）０．６〜１．３ｃｍ ３ ／ｇのマイクロ細孔体積を有する、
    請求項３または４に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  6. 粒子が、
    （ｉｉｉ）１０５ｍ ２ ／ｇ未満のマイクロ細孔表面積を有する、
    請求項３から５のいずれか一項に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  7. 粒子が、
    （ｉｉｉ）８０ｍ ２ ／ｇ未満のマイクロ細孔表面積を有する、
    請求項６に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  8. 粒子が、
    （ｉｖ）３０〜３００Åの平均細孔直径を有する、
    請求項３から７のいずれか一項に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  9. 粒子が、
    （ｉｖ）６０〜２００Åの平均細孔直径を有する、
    請求項８に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  10. 粒子が、
    （ｖ）０．１μｍ〜３０μｍの平均サイズを有する、
    請求項３から９のいずれか一項に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  11. 粒子が、１〜１４のｐＨにおいて加水分解安定性である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  12. 有機物含有量が、１０〜４０％炭素である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  13. 有機物含有量が、２５〜４０％炭素である、請求項１２に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  14. 有機物含有量が、１５〜３５％炭素である、請求項１２に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  15. 有機物含有量が、２５〜３５％炭素である、請求項１２に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  16. 粒子が、式Ｉを有し；ｐが０であり、ｑが０であり、ｔが１．５であり、ｍが２であり、およびＲ２が、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリールまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり、各Ｒ２が２個以上のケイ素原子に結合している、請求項１から１５のいずれか一項に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  17. ｄが０、０．１１、０．３３または０．８３である、請求項１６に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  18. 粒子が、式Ｉを有し；ｄが０であり、ｑが０であり、Ｒ２が、Ｃ１−Ｃ１８アルキル、Ｃ２−Ｃ１８アルケニル、Ｃ２−Ｃ１８アルキニル、Ｃ３−Ｃ１８シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ５−Ｃ１８アリールまたはＣ１−Ｃ１８ヘテロアリールであり、各Ｒ２が２個以上のケイ素原子に結合している、請求項１から１５のいずれか一項に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  19. ｐが、０、１または２であり、ｔが、１．０または１．５であり、ｍが、１または２である、請求項１８に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  20. 粒子が、以下：
    Figure 0005152600
    ［式中、Ｒ、Ｒ１およびＲ２は、請求項1に定義される通りであり；
    Ｘは、Ｃ１−Ｃ１８アルコキシまたはＣ１−Ｃ１８アルキルであり；および
    ｎは、１〜８である］からなる群から選択される１種以上のモノマーの加水分解縮合により形成されている
    、請求項１から１５のいずれか一項に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  21. 粒子が、式Ｚａ（Ｒ’）ｂＳｉ−Ｒ”［式中、Ｚ＝Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｃ１−Ｃ５アルコキシ、ジアルキルアミノまたはトリフルオロメタンスルホネートであり；ａおよびｂは、それぞれ０〜３の整数であり、但し、ａ＋ｂ＝３であり；Ｒ’は、Ｃ１−Ｃ６直鎖、環式または分枝鎖アルキル基であり、およびＲ”は、官能基である］を有する表面改質剤により表面改質されている、請求項１から１５のいずれか一項に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  22. 粒子が、
    （ｉ）ポリマーによるコーティングにより、
    （ｉｉ）有機基改質により、
    （ｉｉｉ）シラノール基改質により、
    （ｉｖ）有機基およびシラノール基改質の組合せにより、
    （ｖ）有機基改質およびポリマーによるコーティングの組合せにより、
    （ｖｉ）シラノール基改質およびポリマーによるコーティングの組合せにより、
    （ｖｉｉ）粒子の有機基と改質試薬との間の有機共有結合の形成を介して、または
    （ｖｉｉｉ）有機基改質、シラノール基改質およびポリマーによるコーティングの組合せにより、
    表面改質されている、請求項１から１５および２１のいずれか一項に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  23. 表面改質剤が、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルジメチルクロロシランおよびオクタデシルジメチルクロロシランからなる群から選択される、請求項２１に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  24. 粒子が球状である、請求項１から２３のいずれか一項に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  25. 球状粒子が、非結晶性またはアモルファス分子秩序性を有する、または非周期性の細孔構造を有する、請求項２４に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  26. 請求項１から２５のいずれか一項に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子、または請求項１から２５のいずれか一項に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子の組合せを含む、多孔質無機／有機ハイブリッド材料。
  27. モノリスである、請求項２６に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド材料。
  28. 請求項１に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する方法であって、
    ａ）オルガノアルコキシシランおよびテトラアルコキシシランからなる群から選択される１種以上のモノマーを加水分解縮合させてポリオルガノアルコキシシロキサンを生成する段階；
    ｂ）ポリオルガノアルコキシシロキサンをさらに縮合させて球状多孔質粒子を形成する段階；および
    ｃ）得られた粒子を水熱処理に供する段階
    を含み；これにより請求項１に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造する、方法。
  29. 請求項１に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を製造するための請求項２８に記載の方法であって、前記１種以上のモノマーがテトラアルコキシシランを除く、方法。
  30. 請求項１に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子を調製する方法であって、
    粒子が、式ＩＶまたはＶを有し、
    （ｉ）下記：
    （ａ）アルケニル官能化オルガノシランをテトラアルコキシシランと加水分解縮合させる段階；
    （ｂ）段階（ａ）の生成物を有機オレフィンモノマーと共重合させる段階；および
    （ｃ）段階（ｂ）の生成物をさらに縮合させて球状多孔質粒子を形成する段階
    を含む、または
    （ｉｉ）下記：
    （ａ）有機オレフィンモノマーをアルケニル官能化オルガノシランと共重合させる段階；
    （ｂ）段階（ａ）の生成物を非光学活性の細孔形成剤の存在下でテトラアルコキシシランと加水分解縮合させる段階；および
    （ｃ）段階（ｂ）の生成物をさらに縮合させて球状多孔質粒子を形成する段階
    を含む、方法。
  31. 請求項２８から３０のいずれか一項に記載の方法によって製造される、請求項１に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  32. 粒子が、クロマトグラフィー向上性細孔形状（ＣＥＰＧ）を有する、請求項３１に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子。
  33. 請求項１から２５、３１、および３２のいずれか一項に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子、或いは請求項２６または２７に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド材料を含む固定相を有する分離装置であって、好ましくはクロマトグラフィーカラム、薄層プレート、濾過膜、試料クリーンアップ装置およびマイクロタイタープレートからなる群から選択される、分離装置。
  34. ａ）充填材料受容用の円筒形内部を有するカラム、および
    ｂ）請求項１から２５、３１、および３２のいずれか一項に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子、或いは請求項２６または２７に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド材料を含む充填クロマトグラフィーベッド
    を含む、改善された寿命を有するクロマトグラフィーカラム。
  35. 請求項１から２５、３１、および３２のいずれか一項に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド粒子、或いは請求項２６または２７に記載の多孔質無機／有機ハイブリッド材料、および使用説明書、好ましくは分離装置と共に使用する使用説明書を含む、キット。
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