クロマトグラフ分離用多孔質炭素−ヘテロ原子−ケイ素ハイブリッド無機／有機材料およびその調製のための方法

本発明は、多孔質炭素−ヘテロ原子−ケイ素無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料、その調製のための方法、および例えばクロマトグラフ分離材料としての、その使用を提供する。

【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
液体クロマトグラフィー（ＬＣ）用充填材料は、ポリジビニルベンゼン等の有機材料およびシリカ等の無機材料の、概して２種類に分類される。
【０００２】
ＨＰＬＣ用固定相として、シリカ系材料は、収縮または膨潤の兆候を示すことのない、機械的強度を有するカラムを形成する。しかし、シリカは概してｐＨ＞８．０のアルカリ性条件下で容易に溶解し、クロマトグラフィー層の後の崩壊へとつながり得ることから、限られた加水分解安定性がシリカ系カラムの欠点である。さらに、シリカ表面上の結合相は、概してｐＨ＜２．０の酸性条件下で表面から除去されて移動相によりカラムから溶離され、検体の保持力の損失をもたらし得る。
【０００３】
一方、多くの有機材料は、強アルカリ性および強酸性の移動相に対し化学的に安定であり、移動相ｐＨの選択に柔軟性をもたせる。しかし、有機クロマトグラフ材料は、概して、効率の低いカラムを形成し、特に低分子量検体に対して不十分な分離性能につながる。さらに、多くの有機クロマトグラフ材料は、移動相の組成が変化すると収縮および膨潤する。加えて、ほとんどの有機クロマトグラフ材料は、典型的なクロマトグラフ用シリカの機械的強度を有さない。
【０００４】
純粋な有機材料および純粋な無機材料の有益な特性を維持しながら上述の欠陥を克服するため、有機材料と無機材料を単純に混合する試みがなされた。例えば、以前、シリカ内に分散した有機ポリマーの混合物（例えば、ポリ（２−メチル−２−オキサゾリン）、ポリ（Ｎ−ビニルピロリドン）、ポリスチレンまたはポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド等）である、光学センサまたはガス分離膜用のそのような材料を生成する試みがなされた。例えば、Ｃｈｕｊｏ、ＰｏｌｙｍｅｒｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ：Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、８４、７８３（２００１）；Ｔａｍａｋｉ、ＰｏｌｙｍｅｒＢｕｌｌ．、３９、３０３（１９９７）；およびＣｈｕｊｏ、ＭＲＳＢｕｌｌ．、３８９（２００１年５月）を参照されたい。しかし、これらの材料は半透明で無孔性であるために、いずれの液体系分離用途にも実用的ではなかった。結果として、これらの材料は、分離材料としての能力に欠けている。
【０００５】
さらに、互いに共有結合した無機および有機成分を有する材料を作製する試みがなされた。例えば、Ｆｅｎｇ，Ｑ．、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．１０、２４９０−９４（２０００）、Ｆｅｎｇ，Ｑ．、Ｐｏｌｙｍ．Ｐｒｅｐｒｉｎｔｓ４１、５１５−１６（２０００）、Ｗｅｉ，Ｙ．、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１２、１４４８−５０（２０００）、Ｗｅｉ，Ｙ．Ｊ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．１８、１−７（２０００）を参照されたい。しかし、これらの材料は、非常に少量、すなわち１％Ｃ未満の有機材料しか含有せず、結果としてそれらは本質的に無機シリカゲルとして機能する。
【０００６】
さらに、これらの材料は、不規則な粒子に粉砕され、テンプレートポロゲン分子を除去するために抽出されるまで、無孔性である。したがって、分離材料として有用な能力を有する多孔質モノリシック材料を作製することはできない。不規則形状粒子は、概して、球形粒子より充填が困難である。また、不規則形状粒子が充填されたカラムは、概して、同じサイズの球形粒子より低い充填層安定性を示すことが知られている。これらの材料の合成に使用されるテンプレート剤は、非界面活性の光学活性化合物であり、そのような化合物の使用は、ポロゲンの選択範囲を制限し、その費用を増加させる。これらの材料の特性は、それ自体をＬＣ充填材料としての使用に望ましくないものとしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｃｈｕｊｏ、ＰｏｌｙｍｅｒｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ：Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、８４、７８３（２００１）
【非特許文献２】Ｔａｍａｋｉ、ＰｏｌｙｍｅｒＢｕｌｌ．、３９、３０３（１９９７）
【非特許文献３】Ｃｈｕｊｏ、ＭＲＳＢｕｌｌ．、３８９（２００１年５月）
【非特許文献４】Ｆｅｎｇ，Ｑ．、Ｊ．Ｍａｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．１０、２４９０−９４（２０００）
【非特許文献５】Ｆｅｎｇ，Ｑ．、Ｐｏｌｙｍ．Ｐｒｅｐｒｉｎｔｓ４１、５１５−１６（２０００）
【非特許文献６】Ｗｅｉ，Ｙ．、Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１２、１４４８−５０（２０００）
【非特許文献７】Ｗｅｉ，Ｙ．Ｊ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．１８、１−７（２０００）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
（発明の要旨）
本発明は、上述の欠陥に対する解決策を提供する。特に、本発明は、クロマトグラフ分離のための新規な多孔質炭素−ヘテロ原子−ケイ素ハイブリッド無機／有機材料、その調製のための方法、およびクロマトグラフ材料を含有する分離デバイスを提供する。本発明の材料は、炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合により他の反復単位と接続された新規な反復単位を組み込んでいる。さらに、本発明の材料は、増加した化学安定性、増加した機械的安定性、低減された膨潤性および低減された微小孔性を有する。したがって、本発明の材料は、様々な用途を有する。例えば、本発明の材料は、液体クロマトグラフィー固定相；金属イオン封鎖剤；コンビナトリアルケミストリー用固体支持体；オリゴ糖、ポリペプチドもしくはオリゴヌクレオチド合成用固体支持体；生物学的アッセイ用固体支持体；質量分析用キャピラリ生物学的アッセイデバイス；制御された大型細孔ポリマーフィルム用テンプレート；キャピラリクロマトグラフィー固定相；動電ポンプ充填材料；ポリマー添加剤；触媒；またはマイクロチップ分離デバイス用充填材料として使用することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、一態様において、本発明は、２個以上の反復単位を含み、少なくとも１個の反復単位は有機シラン反復単位Ｄであり、反復単位Ｄは、
【００１０】
【化１】

（ここで、Ｒ_２およびＲ_４は、それぞれ独立して、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_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールであり；
各Ｒ_７またはＲ_８は、独立して、Ｃ_１−Ｃ_１８アルキル、Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニル、Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニレン、Ｃ_２−Ｃ_１８アルキニル、Ｃ_３−Ｃ_１８シクロアルキル、Ｃ_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリール、Ｃ_５−Ｃ_１８アリーレン、Ｃ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリーレンであり、Ｒ_７およびＲ_８のそれぞれは、置換されていてもよく；
Ｘは、Ｏ、ＮＲ_ＡまたはＳ（Ｏ）_ｑであり；
Ｒ_Ａは、Ｃ_１−Ｃ_６アルキル、Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニル、Ｃ_３−Ｃ_１８シクロアルキル、Ｃ_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールであり；
ｑは、０−２である。）からなる群から選択される、多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料を提供する。
【００１１】
一実施形態において、２個以上の反復単位が、少なくとも１個の炭素−ヘテロ原子−ケイ素連結基により連結されている。別の実施形態において、本発明の多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料は、式
（Ａ）_ｗ（Ｂ）_ｘ（Ｃ）_ｙ（Ｄ）_ｚ
（ここで、反復単位Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの順番は、ランダム、ブロックまたはランダムとブロックの組合せであってよく、
Ａは、有機結合を介して１個以上の反復単位Ａ、ＢまたはＤに共有結合した有機反復単位であり；
Ｂは、有機結合を介して１個以上の反復単位Ａ、ＢもしくはＤに、無機結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣもしくはＤに、または炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｄに結合した有機シロキサン反復単位であり；
Ｃは、無機結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣもしくはＤに、または炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｄに結合した無機反復単位であり；
Ｄは、請求項１に定義された有機シラン反復単位であり、有機結合を介して１個以上の反復単位Ａ、ＢもしくはＤに、無機結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣもしくはＤに、または炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣもしくはＤに結合しており；
ｗ、ｘおよびｙは、それぞれ独立して、正数またはゼロであり、ｗ＋ｘ＋ｙ＞０であり；
ｚは正数である。）を有する。
【００１２】
関連した実施形態において、上記式中のｗおよびｘが０である場合、本発明は、式：
（Ｃ）_ｙ（Ｄ）_ｚ
（ここで、反復単位ＣおよびＤの順番は、ランダム、ブロックまたはランダムとブロックの組合せであってよく；
Ｃは、無機結合を介して１個以上の反復単位ＣもしくはＤに、または炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｄに結合した無機反復単位であり；
Ｄは、無機結合を介して１個以上の反復単位ＣもしくはＤに、炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位ＣもしくはＤに、または有機結合を介して１個以上の反復単位Ｄに結合した有機シラン反復単位であり；
ｙおよびｚは正数である。）の材料を提供する。
【００１３】
ある実施形態において、本発明の材料は、未反応末端基、例えばＳｉＯＨ、Ｓｉ（ＯＨ）_２もしくはＳｉ（ＯＨ）_３、または未重合オレフィンを有してもよい。
【００１４】
本発明の別の態様は、本明細書に記載された新規な多孔質炭素−ヘテロ原子−ケイ素ハイブリッド無機／有機材料を含む分離デバイスを提供する。
【００１５】
そのような材料の調製方法が本発明により企図される。したがって、さらに別の態様において、本発明は、２個以上の反復単位を含み、少なくとも１個の反復単位は（上述された）有機シラン反復単位Ｄである、多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料を調製する方法であって、
（ａ）有機オレフィン、アルケニル官能化シラン、アルコキシシランまたは複素環式シランまたはこれらの混合物を部分的に縮合する段階、
（ｂ）複素環式シランを添加する段階、および
（ｃ）複素環式シランを、段階（ａ）の部分的に縮合されたポリマーとさらに反応させ、これにより、炭素−ヘテロ原子−ケイ素官能基を含む多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料を調製する段階を含む方法を提供する。
【００１６】
関連した態様において、本発明は、２個以上の反復単位を含み、少なくとも１個の反復単位は（上述された）有機シラン反復単位Ｄである、多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料を調製する方法であって、
（ａ）テトラアルコキシシランの部分的縮合により、ポリオリゴマーシロキサン（ＰＯＳ）を調製する段階、
（ｂ）複素環式シランを添加する段階、および
（ｃ）複素環式シランを、ＰＯＳとさらに反応させ、これにより、炭素−ヘテロ原子−ケイ素官能基を含む多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料を調製する段階を含む方法を提供する。
【００１７】
別の関連した態様において、本発明は、２個以上の反復単位を含み、少なくとも１個の反復単位は（上述された）有機シラン反復単位Ｄである、多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料を調製する方法であって、
（ａ）テトラアルコキシシランの部分的縮合により、ポリオリゴマーシロキサン（ＰＯＳ）を調製する段階、
（ｂ）複素環式シランを添加する段階、および
（ｃ）複素環式シランを、ＰＯＳとさらに反応させ、これにより、炭素−ヘテロ原子−ケイ素官能基を含む多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料を調製する段階を含み；複素環式シランは、
【００１８】
【化２】

（ここで、
各Ｒは、独立して、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_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリール、Ｃ_５−Ｃ_１８ヘテロアリール、Ｃ_６−Ｃ_１８アラルキル、Ｃ_６−Ｃ_１８ヘテロアラルキル、−Ｓｉ（Ｒ^ｃ）_４、−Ｃ（Ｏ）Ｒ^ｃ、−Ｃ（Ｓ）Ｒ^ｃ、−Ｃ（ＮＲ）Ｒ^ｃ、−Ｓ（Ｏ）Ｒ^ｃ、−Ｓ（Ｏ）_２Ｒ^ｃ、−Ｐ（Ｏ）Ｒ^ｃＲ^ｃまたは−Ｐ（Ｓ）Ｒ^ｃＲ^ｃであり；
各Ｒ^ｃは、独立して、Ｈ、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_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリール、Ｃ_５−Ｃ_１８ヘテロアリール、−ＯＣ_１−Ｃ_１８アルキル、−ＯＣ_５−Ｃ_１８アリール、−ＯＣ_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、−ＯＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリール、−ＮＨＣ_１−Ｃ_１８アルキルまたは−Ｎ（Ｃ_１−Ｃ_１８アルキル）_２であり；
Ｒ_２およびＲ_４は、それぞれ独立して、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_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールであり；
各Ｒ_７またはＲ_８は、独立して、Ｃ_１−Ｃ_１８アルキル、Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニル、Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニレン、Ｃ_２−Ｃ_１８アルキニル、Ｃ_３−Ｃ_１８シクロアルキル、Ｃ_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリール、Ｃ_５−Ｃ_１８アリーレン、Ｃ_５−Ｃ_１８ヘテロアリール、またはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリーレンであり、Ｒ_７およびＲ_８のそれぞれは、置換されていてもよく；
Ｘは、Ｏ、ＮＲ_ＡまたはＳ（Ｏ）_ｑであり；
Ｒ_Ａは、Ｃ_１−Ｃ_６アルキル、Ｃ_３−Ｃ_１８シクロアルキル、Ｃ_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールであり；
ｑは、０−２である。）からなる群から選択される方法を提供する。
【００１９】
別の態様において、本発明は、式：
（Ａ）_ｗ（Ｂ）_ｘ（Ｃ）_ｙ（Ｄ）_ｚ
（ここで、反復単位Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの順番は、ランダム、ブロックまたはランダムとブロックの組合せであってよく、
Ａは、有機結合を介して１個以上の反復単位Ａ、ＢまたはＤに共有結合した有機反復単位であり；
Ｂは、有機結合を介して１個以上の反復単位Ａ、ＢもしくはＤに、無機結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣもしくはＤに、または炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｄに結合した有機シロキサン反復単位であり；
Ｃは、無機結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣもしくはＤに、または炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｄに結合した無機反復単位であり；
Ｄは、有機結合を介して１個以上の反復単位Ａ、ＢもしくはＤに結合、無機結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣもしくはＤに結合、または炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣもしくはＤに結合した有機シラン反復単位であり；
ｗ、ｘおよびｙは、正数またはゼロであり、ｗ＋ｘ＋ｙ＞０であり、ｚは正数である。）の多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料を調製する方法であって、
（ａ）有機オレフィン、アルケニル官能化シラン、アルコキシシランまたは複素環式シランまたはこれらの混合物を部分的に縮合する段階、
（ｂ）複素環式シランを添加する段階、および
（ｃ）複素環式シランを、段階（ａ）の部分的に縮合されたポリマーとさらに反応させ、これにより、炭素−ヘテロ原子−ケイ素官能基を含む多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料を調製する段階を含む方法を提供する。
【００２０】
さらに別の態様において、本発明は、式：
（Ｃ）_ｙ（Ｄ）_ｚ
（ここで、反復単位ＣおよびＤの順番は、ランダム、ブロックまたはランダムとブロックの組合せであってよく；
Ｃは、無機結合を介して１個以上の反復単位ＣもしくはＤに、または炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｄに結合した無機反復単位であり；
Ｄは、無機結合を介して１個以上の反復単位ＣもしくはＤに、炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位ＣもしくはＤに、または有機結合を介して１個以上の反復単位Ｄに結合した有機シラン反復単位であり；
ｙおよびｚは正数である。）の多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料を調製する方法であって、
（ａ）テトラアルコキシシランの部分的縮合により、ポリオリゴマーシロキサン（ＰＯＳ）を調製する段階、
（ｂ）複素環式シランを添加する段階、および
（ｃ）複素環式シランを、さらにＰＯＳと反応させ、これにより、炭素−ヘテロ原子−ケイ素官能基を含む多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料を調製する段階を含む方法を提供する。
【００２１】
本発明の他の態様、実施形態および特徴は、以下の本発明の詳細な説明から明らかとなる。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
定義
本発明は、以下に記載される定義を参照することによって、より十分に説明される。
【００２３】
本明細書で使用される場合、「多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料」という用語は、無機反復単位を含む（例えば、反復単位間にＯ−Ｓｉ−Ｏ結合を含む）、有機反復単位を含む（例えば、反復単位間にＣ−Ｃ結合を含む）ならびに有機−無機混合反復単位を含む（例えば、反復単位間にＣ−ＣおよびＯ−Ｓｉ−Ｏ結合の両方を含む）材料を含む。
【００２４】
「多孔質」という用語は、例えば材料がクロマトグラフィーにおける固体支持体として使用され得るように、材料の微視的構造が、測定可能な容積の細孔を含有することを示す。
【００２５】
「無機／有機コポリマーハイブリッド」という用語は、材料が、有機、無機および有機／無機混合反復単位のコポリマーを含むことを示す。
【００２６】
「均一」という用語は、別個の有機材料と無機材料の混合物を単に含む従来技術の材料とは対照的に、化学レベルでの材料の構造が化学結合により実質的に相互接続されていることを示す。
【００２７】
「ハイブリッド」という用語は、別個の化合物の混合物とは対照的に、複合材料の無機および有機反復単位の間に化学結合を有し、それにより材料自体の全体にわたるマトリックスを形成する材料を指す。
【００２８】
ポリオルガノアルコキシシロキサン（ＰＯＳ）およびポリアルキルアルコキシシロキサン（ＰＡＳ）は、シラノール（シラノールは、例えばハロ置換またはアルコキシ置換シランの加水分解により形成される）の縮合により形成される、線形または好ましくは３次元ネットワークの巨大分子である。
【００２９】
本明細書で使用される場合、「保護基」という用語は、保護された官能基を意味し、後の保護基の除去（「脱保護」）後に官能基が露出されさらなる化学反応に供され得るように、官能基を化学反応または相互作用から遮断する化学部分を含むように意図され得る。この用語は、本発明の材料の合成において用いられる様々な重合および縮合反応に干渉しないが、材料の合成後に、それ自体さらに誘導体化され得る官能基に変換され得る官能基も含む。例えば、有機モノマー試薬Ａは、重合反応にも縮合反応にも干渉しない芳香族ニトロ基を含有し得る。しかし、これらの重合および縮合反応が行われた後、ニトロ基はアミノ基（例えばアニリン等）に還元されることが可能であり、次いでアミノ基自体が、当技術分野で知られた様々な手段によりさらなる誘導体化に供され得る。このようにして、材料自体の合成後に、追加の官能基を材料中に組み込むことができる。概して、Ｇｒｅｅｎｅ，Ｔ．Ｗ．およびＷｕｔｓ，Ｐ．Ｇ．Ｍ．「ＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅＧｒｏｕｐｓｉｎＯｒｇａｎｉｃＳｙｎｔｈｅｓｉｓ」第２版、Ｗｉｌｅｙ、１９９１を参照されたい。いくつかの場合において、好ましい保護基の戦略は、保護または脱保護段階において重金属（例えば遷移金属等）の使用を含まないが、これは、これらの金属を材料から完全に除去することが困難となり得るためである。
【００３０】
多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド粒子および材料は、表面改質剤により追加的に置換または誘導体化されていてもよい有機基およびシラノール基の両方を有する。「表面改質剤」は、クロマトグラフ固定相にあるクロマトグラフ機能性をもたらす有機基を（典型的には）含む。本明細書に開示され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その後の架橋を介して基材に結合しており、表面改質剤の化学的特性を基材に付与している。一実施形態において、ハイブリッド材料の有機基は、表面改質剤と反応して有機共有結合を形成する。改質剤は、求核反応、求電子反応、付加環化反応、フリーラジカル反応、カルベン反応、ナイトレン反応およびカルボカチオン反応を含むがこれらに限定されない、有機およびポリマー化学の分野において周知の数多くの機構を介して、材料の有機基への有機共有結合を形成し得る。有機共有結合は、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がこれらに限定されない、有機化学における一般的な元素の間での共有結合の形成を含むように定義される。さらに、炭素−ケイ素および炭素−酸素−ケイ素結合は、有機共有結合として定義され、一方ケイ素−酸素−ケイ素結合は有機共有結合として定義されない。一般に、多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド粒子は、有機基表面改質剤、シラノール基表面改質剤、ポリマーコーティング表面改質剤および上記表面改質剤の組合せにより改質され得る。
【００３１】
「脂肪族基」という用語は、典型的には１個から２２個の間の炭素原子を有する、直鎖または分岐鎖により特徴付けられる有機化合物を含む。脂肪族基は、アルキル基、アルケニル基およびアルキニル基を含む。複雑な構造において、鎖は、分岐し得るまたは架橋され得る。
【００３２】
アルキル基は、１個以上の炭素原子を有する飽和炭化水素を含み、直鎖アルキル基および分岐鎖アルキル基を含む。そ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等により、１個以上の炭素上で置換されていてもよい。炭素の数が特に指定されない限り、「低級脂肪族」は、本明細書で使用される場合、上に定義された脂肪族基（例えば、低級アルキル、低級アルケニル、低級アルキニル等）であるが、１個から６個の炭素原子を有する脂肪族基を意味する。そのような低級脂肪族基、例えば低級アルキル基の代表は、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−チオペンチル等である。
【００３３】
本明細書で使用される場合、「ニトロ」という用語は、−ＮＯ_２を意味し、「ハロゲン」という用語は、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒまたは−Ｉを指し、「チオール」という用語は、ＳＨを意味し、「ヒドロキシル」という用語は、−ＯＨを意味する。したがって、本明細書で使用される場合、「アルキルアミノ」という用語は、それに結合しているアミノ基を有する上に定義された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。
【００３４】
「アルキルチオ」という用語は、それに結合しているスルフヒドリル基を有する上に定義されたアルキル基を指す。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。
【００３５】
本明細書で使用される場合、「アルキルカルボキシル」という用語は、それに結合しているカルボキシル基を有する上に定義されたアルキル基を意味する。
【００３６】
本明細書で使用される場合、「アルコキシ」という用語は、それに結合している酸素原子を有する上に定義された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−ブトキシ等を含む。
【００３７】
「アルケニル」および「アルキニル」という用語は、アルキルと類似しているが、それぞれ少なくとも１個の二重または三重結合を含有する不飽和脂肪族基を指す。好適なアルケニル基およびアルキニル基は、２個から約１２個の炭素原子、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。
【００３８】
「脂環式基」または「シクロアルキル」という用語は、３個以上の炭素原子の閉じた環構造を含む。そのような基は、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のシクロオレフィンおよび三重結合を有するシクロアセチレンを含む。そ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、縮合環構造およびアルキル置換脂環式基等の置換脂環式基を含む。脂環式の場合、そのような置換基は、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、−ＣＦ_３、−ＣＮ等をさらに含み得る。
【００３９】
「複素環式基」という用語は、環内原子の１個以上が炭素以外の元素、例えば、窒素、硫黄または酸素等である、閉じた環構造を含む。複素環式基は、飽和であっても不飽和であってもよく、ピロールおよびフラン等のヘテロシクロアルキル、ヘテロ芳香族またはヘテロ脂環式基を含む、本明細書における複素環式基は、芳香族性を有することができる。それらは、キノリンおよびイソキノリン等の縮合環構造を含む。複素環式基の他の例は、ピリジンおよびプリンを含む。複素環式基はまた、１個以上の構成原子において、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、−ＣＦ_３、−ＣＮ等で置換されていてもよい。好適なヘテロ芳香族、ヘテロシクロアルキルおよびヘテロ脂環式基は、概して、環１個あたり３員から約８員を有し、１個以上のＮ、ＯまたはＳ原子を有する、１個から３個の分離したまたは縮合した環を有し、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等である。
【００４０】
「芳香族基」または「アリール」という用語は、１個以上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み得る５員および６員の単一環基、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等を含む。芳香環はまた、１個以上の環上位置において、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、−ＣＦ_３、−ＣＮ等で置換されていてもよい。
【００４１】
「アルキル」という用語は、直鎖アルキル基、分岐鎖アルキル基、シクロアルキル（脂環式）基、アルキル置換シクロアルキル基およびシクロアルキル置換アルキル基を含む、飽和脂肪族基を含む。ある実施形態において、直鎖または分岐鎖アルキルは、例えば直鎖ではＣ_１−Ｃ_３０または分岐鎖ではＣ_３−Ｃ_３０等、その骨格内に３０個以内の炭素原子を有する。ある実施形態において、直鎖または分岐鎖アルキルは、例えば直鎖ではＣ_１−Ｃ_２０または分岐鎖ではＣ_３−Ｃ_２０等、その骨格内に２０個以内の炭素原子を有し、より好ましくは１８個以内の炭素原子を有する。同様に、好ましいシクロアルキルは、その環構造内に４−１０個の炭素原子を有し、より好ましくは環構造内に４−７個の炭素原子を有する。
【００４２】
「低級アルキル」という用語は、鎖内に１個から６個の炭素を有するアルキル基、および環構造内に３個から６個の炭素を有するシクロアルキルを指す。
【００４３】
さらに、明細書および特許請求の範囲の全体を通して使用される場合、「アルキル」（「低級アルキル」を含む）という用語は、「非置換アルキル」および「置換アルキル」の両方を含み、このうち後者は、炭化水素骨格の１個以上の炭素上の水素と置き換わっている置換基を有するアルキル部分を指す。そのような置換基は、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、ホスホナート、ホスフィナート、シアノ、アミノ（アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、アリールアミノ、ジアリールアミノおよびアルキルアリールアミノを含む）、アシルアミノ（アルキルカルボニルアミノ、アリールカルボニルアミノ、カルバモイルおよびウレイドを含む）、アミジノ、イミノ、スルフヒドリル、アルキルチオ、アリールチオ、チオカルボキシレート、サルフェート、スルホナート、スルファモイル、スルホンアミド、ニトロ、トリフルオロメチル、シアノ、アジド、ヘテロシクリル、アラルキルまたは芳香族もしくはヘテロ芳香族部分を含み得る。炭化水素鎖上で置換された部分は、適切な場合はそれ自体置換されていてもよいことが、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もよい。
【００４４】
「アラルキル」部分は、例えば、１個から３個の分離したまたは縮合した環および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たアルキル、例えばフェニルメチル（ベンジル）である。「ヘテロアラルキル」部分は、本明細書において、アリールで置換されたヘテロアルキル、またはヘテロアリール基で置換されたアルキルを指す。
【００４５】
「アリール」という用語は、０個から４個のヘテロ原子を含み得る５員および６員の単一環芳香族基、例えば、非置換または置換ベンゼン、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等を含む。アリール基はまた、ナフチル、キノリル、インドリル等の多環式縮合芳香族基を含む。芳香環は、１個以上の環上位置において、例えばアルキル基に関して上述されたような置換基で置換されていてもよい。好適なアリール基は、非置換および置換フェニル基を含む。
【００４６】
本明細書で使用される場合、「アリールオキシ」という用語は、それに結合している酸素原子を有する上に定義されたアリール基を意味する。
【００４７】
本明細書で使用される場合、「アラルコキシ」という用語は、それに結合している酸素原子を有する上に定義された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個の分離したまたは縮合した環および６個から約１８個の炭素環原子を有し、例えばＯ−ベンジル等である。
【００４８】
本明細書で使用される場合、「アミノ」という用語は、式−ＮＲ_ａＲ_ｂの非置換または置換部分を指し、式中、Ｒ_ａおよびＲ_ｂは、それぞれ独立して、水素、アルキル、アリールまたはヘテロシクリルである、または、Ｒ_ａおよびＲ_ｂは、これらが結合している窒素原子と一緒になって、環内に３個から８個の原子を有する環式部分を形成する。したがって、「アミノ」という用語は、特に指定されていない限り、ピペリジニルまたはピロリジニル基等の環式アミノ部分を含む。「アミノ置換アミノ基」は、Ｒ_ａおよびＲ_ｂのうちの少なくとも１つがアミノ基でさらに置換されたアミノ基を指す。
【００４９】
本明細書において、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、シクロアルキレン等の用語は、二価であり、少なくとも２個の追加の置換基で置換された基を指し、例えば、アリーレンは、二置換アリール環を指す。
【００５０】
「ポロゲン」という用語は、材料が形成された際に材料中に分散し、後に除去されて材料中に細孔または空隙を生成する化学材料である、細孔形成材料を指す。
【００５１】
「エンドキャップする」という用語は、すでに合成されたが残留した未反応基（例えば、ケイ素系無機樹脂の場合はシラノール基）を有し得る樹脂が、好適な試薬との反応により不動態化される化学反応段階を指す。例えば、再びケイ素系無機樹脂の場合には、そのようなシラノール基は、ヘキサメチルジシラザン等のメチル化試薬によりメチル化され得る。
【００５２】
本発明のハイブリッド材料
ある態様において、本発明は、２個以上の反復単位を含み、少なくとも１個の反復単位は、
【００５３】
【化３】

（ここで、Ｒ_２およびＲ_４は、それぞれ独立して、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_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールであり；
各Ｒ_７またはＲ_８は、独立して、Ｃ_１−Ｃ_１８アルキル、Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニル、Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニレン、Ｃ_２−Ｃ_１８アルキニル、Ｃ_３−Ｃ_１８シクロアルキル、Ｃ_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリール、Ｃ_５−Ｃ_１８アリーレン、Ｃ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリーレンであり、Ｒ_７およびＲ_８のそれぞれは、置換されていてもよく；
Ｘは、Ｏ、ＮＲ_ＡまたはＳ（Ｏ）_ｑであり；
Ｒ_Ａは、Ｃ_１−Ｃ_６アルキル、Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニル、Ｃ_３−Ｃ_１８シクロアルキル、Ｃ_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールであり；
ｑは、０−２である。）からなる群から選択される有機シラン反復単位Ｄである、多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料を提供する。
【００５４】
一実施形態において、２個以上の反復単位が、少なくとも１個の炭素−ヘテロ原子−ケイ素連結基により連結されている。さらなる実施形態において、炭素−ヘテロ原子−ケイ素連結基におけるヘテロ原子は、Ｏ、ＮまたはＳから選択される。
【００５５】
別の実施形態において、本発明は、式Ｉ：
（Ａ）_ｗ（Ｂ）_ｘ（Ｃ）_ｙ（Ｄ）_ｚ；（式Ｉ）
（ここで、反復単位Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの順番は、ランダム、ブロックまたはランダムとブロックの組合せであってよく、
Ａは、有機結合を介して１個以上の反復単位Ａ、ＢまたはＤに共有結合した有機反復単位であり；
Ｂは、有機結合を介して１個以上の反復単位Ａ、ＢもしくはＤに、無機結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣもしくはＤに、または炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｄに結合した有機シロキサン反復単位であり；
Ｃは、無機結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣもしくはＤに、または炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｄに結合した無機反復単位であり；
Ｄは、上に定義された有機シラン反復単位であり、有機結合を介して１個以上の反復単位Ａ、ＢもしくはＤに、無機結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣもしくはＤに、または炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣもしくはＤに結合しており；
ｗ、ｘおよびｙは、それぞれ独立して、正数またはゼロであり、ｗ＋ｘ＋ｙ＞０であり、ｚは正数である。）の多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料を提供する。
【００５６】
さらに別の実施形態において、本発明は、上記式中のｗおよびｘが０であり、式ＩＩ：
（Ｃ）_ｙ（Ｄ）_ｚ；式（ＩＩ）
（ここで、反復単位ＣおよびＤの順番は、ランダム、ブロックまたはランダムとブロックの組合せであってよく；
Ｃは、無機結合を介して１個以上の反復単位ＣもしくはＤに、または炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｄに結合した無機反復単位であり；
Ｄは、無機結合を介して１個以上の反復単位ＣもしくはＤに、炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位ＣもしくはＤに、または有機結合を介して１個以上の反復単位Ｄに結合した、上に定義された有機シラン反復単位であり；ｙおよびｚは正数である。）の材料となった式Ｉの材料である、式ＩＩの多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料を提供する。
【００５７】
ある実施形態において、本発明は、Ｄが、炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣまたはＤに結合している材料を提供する。他の実施形態において、Ｄは、カルボシロキサン結合（Ｃ−Ｏ−Ｓｉ）を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣまたはＤに結合している。
【００５８】
本発明はまた、Ｄ群のモノマーのケイ素原子が炭素−ヘテロ原子−ケイ素連結基のヘテロ原子に結合している上述の材料を具現化する。
【００５９】
別の実施形態において、本発明は、Ｄ群のモノマーのケイ素原子が炭素原子に結合している材料を提供する。
【００６０】
さらに別の実施形態において、本発明は、炭素−ヘテロ原子−ケイ素官能基が複素環式シラン化合物の開環反応を介して材料中に組み込まれている材料を提供する。一実施形態において、複素環式シランは、
【００６１】
【化４】

（ここで、
各Ｒは、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基であり；
ｋは、３−６の整数であり；
ｍは、１から２０までの整数であり；
ｎは、０から１０までの整数であり；
Ｑは、水素、Ｎ（Ｃ_１−６アルキル）_３、Ｎ（Ｃ_１−６アルキル）_２（Ｃ_１−６アルキレン−ＳＯ_３）またはＣ（Ｃ_１−６ヒドロキシアルキル）_３である。）からなる群から選択される。
【００６５】
反復単位Ａのさらなる実施形態において、各Ｒは、独立して、水素、メチル、エチルまたはプロピルである。
【００６６】
反復単位「Ｂ」は、例えばフリーラジカル媒介（有機）重合および加水分解（無機）重合等の重合を行うことができる２個以上の異なる重合可能部分を有する、いくつかの有機−無機混合モノマー試薬から得ることができる。そのような「Ｂ」反復単位は、有機シロキサンである。「Ｂ」モノマーは、鎖付加および段階的縮合プロセス、ラジカル、アニオン、カチオン、開環、基移動、メタセシスおよび光化学機構を含むがこれらに限定されない、多数のプロセスおよび機構によりオリゴマー化または重合され得る。別の実施形態において、本発明は、Ｂが、
【００６７】
【化６】

からなる群から選択される、式Ｉの材料を提供する。
【００６８】
反復単位「Ｃ」は、無機反復単位であってもよい。一実施形態において、本発明は、Ｃが、
【００６９】
【化７】

である材料を提供する。
【００７０】
反復単位「Ｄ」は、複素環式シランから得られる有機シランであってもよく、
【００７１】
【化８】

（ここで、Ｒ_２およびＲ_４は、それぞれ独立して、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_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールであり；
各Ｒ_７またはＲ_８は、独立して、Ｃ_１−Ｃ_１８アルキル、Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニル、Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニレン、Ｃ_２−Ｃ_１８アルキニル、Ｃ_３−Ｃ_１８シクロアルキル、Ｃ_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリール、Ｃ_５−Ｃ_１８アリーレン、Ｃ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリーレンであり、Ｒ_７およびＲ_８のそれぞれは、置換されていてもよく；
Ｘは、Ｏ、ＮＲ_ＡまたはＳ（Ｏ）_ｑであり；
Ｒ_Ａは、Ｃ_１−Ｃ_６アルキル、Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニル、Ｃ_３−Ｃ_１８シクロアルキル、Ｃ_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールであり；ｑは、０−２である。）からなる群から選択される。
【００７２】
結合
一実施形態において、本発明は、有機結合が鎖付加を介して形成される材料を提供する。さらなる実施形態において、有機結合は、有機オレフィンモノマーとアルケニル官能化シランモノマーとの間で形成される。別のさらなる実施形態において、有機結合は、有機オレフィンモノマーと有機オレフィンモノマーとの間で形成される。また別のさらなる実施形態において、有機結合は、有機オレフィンモノマーと複素環式シランモノマーとの間で形成される。
【００７３】
他の実施形態において、本発明は、有機結合がアルケニル官能化シランモノマーとアルケニル官能化シランモノマーとの間で形成される材料を提供する。さらなる実施形態において、有機結合は、アルケニル官能化シランモノマーと複素環式シランモノマーとの間で形成される。別のさらなる実施形態において、有機結合は、複素環式シランモノマーと複素環式シランモノマーとの間で形成される。
【００７４】
ある実施形態において、本発明は、無機結合が段階的縮合を介して形成される材料を提供する。さらなる実施形態において、無機結合は、アルケニル官能化シランモノマーとアルコキシシランモノマーとの間で形成される。別のさらなる実施形態において、無機結合は、アルケニル官能化シランモノマーとアルケニル官能化シランモノマーとの間で形成される。他の実施形態において、無機結合は、アルケニル官能化シランモノマーと複素環式シランモノマーとの間で形成される。さらに別の実施形態において、無機結合は、アルコキシシランモノマーとアルコキシシランモノマーとの間で形成される。さらに別の実施形態において、無機結合は、アルコキシシランモノマーと複素環式シランモノマーとの間で形成される。他の実施形態において、無機結合は、複素環式シランモノマーと複素環式シランモノマーとの間で形成される。
【００７５】
別の実施形態において、本発明は、炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合が開環を介して形成される材料を提供する。さらなる実施形態において、開環結合は、アルケニル官能化シランモノマーと複素環式シランモノマーとの間で形成される。別のさらなる実施形態において、開環結合は、アルコキシシランモノマーと複素環式シランモノマーとの間で形成される。また別のさらなる実施形態において、開環結合は、複素環式シランモノマーと複素環式シランモノマーとの間で形成される。
【００７６】
モノマー
ある実施形態において、本発明は、有機オレフィンモノマーと複素環式シランモノマーとの間で形成される有機結合を含み、有機オレフィンモノマーが、ジビニルベンゼン、スチレン、ビニルベンジルクロリド、エチレングリコールジメタクリレート、１−ビニル−２−ピロリジノン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−（１，２−ジヒドロキシエチレン）ビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−エチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、ブチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルアクリレート、２−（アクリルオキシ）−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、３−（アクリルオキシ）−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンエトキシレートトリアクリレート、トリス［（２−アクリロイルオキシ）エチル］イソシアヌレート、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、イタコン酸、メタクリル酸、トリメチルシリルメタクリレート、Ｎ−［トリス（ヒドロキシメチル）メチル］アクリルアミド、（３−アクリルアミドプロピル）トリメチルアンモニウムクロリド、［３−（メタクリロイルアミノ）プロピル］ジメチル（３−スルホプロピル）アンモニウムヒドロキシド分子内塩、
【００７７】
【化９】

からなる群から選択され、複素環式シランが、
【００７８】
【化１０】

（ここで、
各Ｒは、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基であり、Ｒ’は、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基である。）からなる群から選択され；
複素環式シランは、
【００８１】
【化１２】

（ここで、
各Ｒは、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基であり、Ｒ’は、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基である。）からなる群から選択され；複素環式シランは、
【００８６】
【化１５】

（ここで、各Ｒは、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基であり、Ｒ’は、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基である。）からなる群から選択され；複素環式シランは、
【００９３】
【化１９】

（ここで、
各Ｒは、独立して、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_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリール、Ｃ_５−Ｃ_１８ヘテロアリール、Ｃ_６−Ｃ_１８アラルキル、Ｃ_６−Ｃ_１８ヘテロアラルキル、−Ｓｉ（Ｒ^ｃ）_４、−Ｃ（Ｏ）Ｒ^ｃ、−Ｃ（Ｓ）Ｒ^ｃ、−Ｃ（ＮＲ）Ｒ^ｃ、−Ｓ（Ｏ）Ｒ^ｃ、−Ｓ（Ｏ）_２Ｒ^ｃ、−Ｐ（Ｏ）Ｒ^ｃＲ^ｃまたは−Ｐ（Ｓ）Ｒ^ｃＲ^ｃであり；
各Ｒ^ｃは、独立して、Ｈ、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_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリール、Ｃ_５−Ｃ_１８ヘテロアリール、−ＯＣ_１−Ｃ_１８アルキル、−ＯＣ_５−Ｃ_１８アリール、−ＯＣ_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、−ＯＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリール、−ＮＨＣ_１−Ｃ_１８アルキルまたは−Ｎ（Ｃ_１−Ｃ_１８アルキル）_２であり；
Ｒ_２およびＲ_４は、それぞれ独立して、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_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールであり；
各Ｒ_７またはＲ_８は、独立して、Ｃ_１−Ｃ_１８アルキル、Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニル、Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニレン、Ｃ_２−Ｃ_１８アルキニル、Ｃ_３−Ｃ_１８シクロアルキル、Ｃ_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリール、Ｃ_５−Ｃ_１８アリーレン、Ｃ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリーレンであり、Ｒ_７およびＲ_８のそれぞれは、置換されていてもよく；
Ｘは、Ｏ、ＮＲ_ＡまたはＳ（Ｏ）_ｑであり；
Ｒ_Ａは、Ｃ_１−Ｃ_６アルキル、Ｃ_３−Ｃ_１８シクロアルキル、Ｃ_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールであり；ｑは、０−２である。）からなる群から選択される、合成方法を提供する。
【０１１７】
別の実施形態において、方法段階（ｂ）および（ｃ）は、同時に行われる。
【０１１８】
さらに別の実施形態において、加水分解縮合段階は、酸または塩基で触媒される。さらなる実施形態において、縮合段階は、酸で触媒される。一実施形態において、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からなる群から選択される。別のさらなる実施形態において、縮合段階は、塩基で触媒される。別の実施形態において、塩基は、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からなる群から選択される。
【０１１９】
ある実施形態において、方法段階（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、同じ反応槽内で行われる。
【０１２０】
別の実施形態において、方法段階（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行われる。
【０１２１】
ある場合には、方法段階（ａ）または段階（ｂ）は、ポロゲンを添加する段階をさらに含む。一実施形態において、ポロゲンは、シクロヘキサノール、トルエン、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ＴｒｉｔｏｎＸ−４５からなる群から選択される。
【０１２２】
他の場合において、方法は、フリーラジカル重合開始剤を添加する段階をさらに含む。一実施形態において、フリーラジカル重合開始剤は、２，２’−アゾビス−［２−（イミダゾリン−２−イル）プロパン］二塩酸塩、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、４，４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）、２，２’−アゾビス（２−プロピオンアミジン）二塩酸塩、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルペンタンニトリル）、２，２’−アゾビス（２−メチルブタンニトリル）、過酸化ベンゾイル、２，２−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ブタン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサン、２，５−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ブタン−２，５−ジメチルヘキサン、２，５−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチル−ヘキシン、ビス（１−（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−１−メチルエチル）ベンゼン、１，１−ビス（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド、過酢酸ｔｅｒｔ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシベンゾエート、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、クメンペルオキシド、シクロヘキサノンヒドロペルオキシド、ジクミルペルオキシド、過酸化ラウロイル、２，４−ペンタンジオンペルオキシド、過酢酸および過硫酸カリウムからなる群から選択される。
【０１２３】
他の場合において、方法は、フリーラジカル重合開始剤の添加後に加熱する段階をさらに含む。
【０１２４】
別の実施形態において、方法段階は、表面改質剤を添加する段階をさらに含む。一実施形態において、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選択される。さらに、本発明の方法は、粒子の有機基と表面改質剤との間の有機共有結合の形成により、ハイブリッド粒子の表面を改質する段階をさらに含んでもよい。これに関して、方法は、有機基表面改質剤、シラノール基表面改質剤、ポリマーコーティング表面改質剤およびこれらの組合せからなる群から選択される表面改質剤を添加するさらなる段階を含んでもよい。同様に、表面改質剤は、Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）等のポリマーコーディングであってもよい。
【０１２５】
本発明の一実施形態において、ハイブリッドシリカの表面有機基は、後続の段階において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誘導体化または改質される。あるいは、ハイブリッドシリカの表面シラノール基は、オクタデシルトリクロロシラン等のオルガノトリハロシラン、またはオクタデシルジメチルクロロシラン等のハロポリオルガノシランとの反応等により、シロキサン有機基に誘導体化される。あるいは、ハイブリッドシリカの表面有機基およびシラノール基が共に誘導体化される。このように調製された材料の表面は、次いで、ゲル化の間に取り込まれたアルキル等の有機基、および誘導体化プロセス（複数を含む）の間に加えられた有機基で被覆される。
【０１２６】
さらに別の実施形態において、本発明は、前記粒子が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方法を提供する。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、粒子の有機基と改質試薬と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。別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。
【０１２７】
本発明の方法はまた、当技術分野ですぐに知られる方法に従い、遊離シラノール基をエンドキャップする段階を含んでもよい。
【０１２８】
さらに別の実施形態において、本発明は、界面活性剤または安定剤を添加する段階をさらに含む方法を提供する。さらなる実施形態において、界面活性剤は、ＴｒｉｔｏｎＸ−４５、ＴｒｉｔｏｎＸ１００、ＴｒｉｔｏｎＸ３０５、ＴＬＳ、ＰｌｕｒｏｎｉｃＦ−８７、ＰｌｕｒｏｎｉｃＰ−１０５、ＰｌｕｒｏｎｉｃＰ−１２３、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）またはＴｒｉｔｏｎＸ−４０５である。
【０１２９】
一実施形態において、調製直後のハイブリッド材料の細孔構造は、窒素（Ｎ_２）吸着分析により確認されるように、細孔直径だけでなく細孔の開口部も拡大する水熱処理により改質される。水熱処理は、調製直後のハイブリッド材料および有機塩基の水中溶液を含有するスラリーを調製し、例えば約１４３から１６８℃の高温で、約６から２８時間オートクレーブ内でスラリーを加熱することにより行われる。スラリーのｐＨは、水酸化テトラエチルアンモニウム（ＴＥＡＨ）またはＴＲＩＳおよび濃縮酢酸を使用して、約８．０から１２．７の範囲内に調節することができる。スラリーの濃度は、塩基溶液５から１０ｍＬあたりハイブリッド材料約１ｇの範囲内である。
【０１３０】
このように処理されたハイブリッド材料は、濾過され、濾液のｐＨが約７に達するまで水で洗浄され、アセトンまたはメタノールで洗浄され、次いで減圧下で約１６時間、約１００℃で乾燥される。得られるハイブリッド材料は、約１００−３００Åの範囲内の平均細孔直径を示す。水熱処理されたハイブリッド材料の表面は、本発明において説明されるような、水熱処理により改質されていないハイブリッド材料の表面と類似した様式で改質され得る。
【０１３１】
さらに、水熱処理されたハイブリッドシリカの表面は、ハイブリッド材料の有機基に向けて反応性である試薬と反応させることにより誘導体化され得る有機基を含有する。例えば、材料上のビニル基は、臭素（Ｂｒ_２）、水素（Ｈ_２）、フリーラジカル、成長ポリマーラジカル中心、ジエン等の様々なオレフィン反応性試薬と反応することができる。別の例において、材料上のヒドロキシル基は、イソシアネート、カルボン酸、カルボン酸クロリドおよび後述の反応性有機シラン等の様々なアルコール反応性試薬と反応することができる。この種類の反応は文献において周知であり、例えば、Ｍａｒｃｈ，Ｊ．「ＡｄｖａｎｃｅｄＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ」第３版、Ｗｉｌｅｙ、ＮｅｗＹｏｒｋ、１９８５；Ｏｄｉａｎ，Ｇ．「ＴｈｅＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆＰｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ」第２版、Ｗｉｌｅｙ、ＮｅｗＹｏｒｋ、１９８１を参照されたい。
【０１３２】
さらに、水熱処理されたハイブリッドシリカの表面は、反応性有機シランとの反応により誘導体化され得るシラノール基も含有する。ハイブリッドシリカの表面誘導体化は、例えば、環流条件下での有機溶媒中での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の反応による等、標準的方法に従い行われる。典型的には、トルエン等の有機溶媒がこの反応に使用される。反応を触媒するために、ピリジンまたはイミダゾール等の有機塩基が反応混合物に添加される。この反応の生成物は、次いで水、トルエンおよびアセトンで洗浄され、減圧下で約１６時間、約８０℃から１００℃で乾燥される。得られるハイブリッドシリカは、上述されたのと類似の手順を使用して、残留したシラノール基をエンドキャップするためにトリメチルクロロシラン等の短鎖シランとさらに反応させることができる。
【０１３３】
ハイブリッドシリカ材料の表面はまた、ポリマーによるコーティングによって表面改質されてもよい。ポリマーコーティングは文献において既知であり、概して、ポリマー層の支持体への化学結合なしでの、表面上に物理吸着したモノマーの重合または重縮合により（Ｉ型）、ポリマー層の支持体への化学結合ありでの、表面上に物理吸着したモノマーの重合または重縮合により（ＩＩ型）、物理吸着したプレポリマーの支持体への固定により（ＩＩＩ型）、および支持体の表面上への、事前合成ポリマーの化学吸着により（ＩＶ型）提供され得る。例えば、Ｈａｎｓｏｎら、Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔ．Ａ６５６（１９９３）３６９−３８０を参照されたい。上述のように、ポリマーによるハイブリッド材料のコーティングは、本発明において説明される様々な表面改質と併用することができる。好ましい実施形態において、Ｓｙｌｇａｒｄ（登録商標）（ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇ社製、米国ミシガン州ミッドランド）がポリマーとして使用される。
【０１３４】
安定剤は、連続水相中の有機モノマーおよびＰＯＳまたはＰＡＳポリマーの液滴の合体を阻害する試薬を指す。これらは、微粉化された不溶性有機または無機材料、電解質、および水溶性ポリマーを含み得るが、これらに限定されない。典型的な安定剤は、メチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール、ポリ（メタクリル酸）の塩および界面活性剤である。界面活性剤（乳化剤または石鹸とも称される）は、反対の極性および可溶化傾向のセグメント、例えば親水性セグメントおよび疎水性セグメントの両方を有する分子である。
【０１３５】
そのハイブリッドの性質により、本発明の材料は、幅広いｐＨ範囲にわたり安定である。
【０１３６】
本発明の材料の有利な特徴は、従来の有機ＬＣ樹脂よりも、有機溶媒による溶媒和の際の膨潤が低減されていることである。したがって、一実施形態において、材料は、アセトニトリル、メタノール、エーテル（ジエチルエーテル等）、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、クロロホルム、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、酢酸エチル、ベンゼンまたはトルエン等の有機溶媒による溶媒和の際、約２５容量％（または１５容量％または１０容量％またはさらに５容量％）未満膨潤する。
【０１３７】
本発明の材料は、材料の無機または有機基と表面改質剤との間の有機共有化学結合の形成により、表面改質され得る。表面改質剤は、有機基表面改質剤、シラノール基表面改質剤、ポリマーコーティング表面改質剤またはこれらの組合せであってもよい。同様に、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またはオクタデシルジメチルクロロシランであってもよい。
【０１３８】
さらに、表面改質剤は、有機基表面改質剤およびシラノール基表面改質剤の組合せ、有機基表面改質剤およびポリマーコーティング表面改質剤の組合せ、シラノール基表面改質剤およびポリマーコーティング表面改質剤の組合せ、または有機基表面改質剤、シラノール基表面改質剤およびポリマーコーティング表面改質剤の組合せである。表面改質剤はまた、シラノール基表面改質剤であってもよい。
【０１３９】
本発明のハイブリッドモノリス材料の無機部分は、アルミナ、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたはセラミック材料であってもよい。
【０１４０】
一実施形態において、本発明は、式Ｉの材料を調製する方法を提供し、式中、Ａの有機オレフィンモノマーは、ジビニルベンゼン、スチレン、エチレングリコールジメタクリレート、１−ビニル−２−ピロリジノンおよびｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−（１，２−ジヒドロキシエチレン）ビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−エチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、ブチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルアクリレート、２−（アクリルオキシ）−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、３−（アクリルオキシ）−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンエトキシレートトリアクリレート、トリス［（２−アクリロイルオキシ）エチル］イソシアヌレート、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、イタコン酸、メタクリル酸、トリメチルシリルメタクリレート、Ｎ−［トリス（ヒドロキシメチル）メチル］アクリルアミド、（３−アクリルアミドプロピル）トリメチルアンモニウムクロリド、［３−（メタクリロイルアミノ）プロピル］ジメチル（３−スルホプロピル）アンモニウムヒドロキシド分子内塩、
【０１４１】
【化２５】

からなる群から選択される。
【０１４２】
別の実施形態において、本発明は、式Ｉの材料を調製する方法を提供し、式中、Ｂのアルケニル官能化オルガノシロキサンモノマーは、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ−（３−アクリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、（３−アクリルオキシプロピル）トリメトキシシラン、Ｏ−（メタクリルオキシエチル）−Ｎ−（トリエトキシシリルプロピル）ウレタン、Ｎ−（３−メタクリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、メタクリルオキシメチルトリエトキシシラン、メタクリルオキシメチルトリメトキシシラン、メタクリルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリス（メトキシエトキシ）シラン、３−（Ｎ−スチリルメチル−２−アミノエチルアミノ）プロピルトリメトキシシラン塩酸塩、
【０１４３】
【化２６】

（ここで、
各Ｒは、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基であり、Ｒ’は、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基である。）からなる群から選択される。さらなる実施形態において、各Ｒは、独立して、水素、メチル、エチルまたはプロピルである。別のさらなる実施形態において、Ｒ基のすべてが同一であり、水素、メチル、エチルまたはプロピルからなる群から選択される。
【０１４４】
一実施形態において、本発明は、式Ｉまたは式ＩＩの材料を調製する方法を提供し、式中、Ｃのアルコキシシランモノマーは、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシランおよびテトラブトキシシランからなる群から選択される。
【０１４５】
ある場合には、テトラアルコキシシランは、テトラメトキシシランまたはテトラエトキシシランである。
【０１４６】
さらに別の実施形態において、本発明は、式Ｉまたは式ＩＩの材料を調製する方法を提供し、式中、Ｄの複素環式シランモノマーは、
【０１４７】
【化２７】

【０１５２】
【表２】

【０１５３】
（実施例２）
Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘ−１００（ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌ社製、ミシガン州ミッドランド）、エタノール（無水、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社製、ニュージャージー州フィリップスバーグ）および脱イオン水の混合物を、５５℃で０．５時間加熱した。ロータ／ステータ混合器（Ｍｏｄｅｌ１００Ｌ、ＣｈａｒｌｅｓＲｏｓｓ＆ＳｏｎＣｏ．社製、ニューヨーク州ホーポージ）を使用して、実施例１からの有機シロキサン／ＰＯＳ混合物をエタノール／水／トリトン混合液中に乳化した。その後、１４．８Ｍの水酸化アンモニウム（ＮＨ_４ＯＨ；Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社製、ニュージャージー州フィリップスバーグ）をエマルジョンに添加してエマルジョンビーズにゲル化した。溶液中に懸濁したゲル化生成物をフラスコに移し、５５℃で１６時間かき混ぜた。その後、エマルジョンを８０℃で１６−２４時間機械的に撹拌した。冷却後、形成された粒子の懸濁液を濾過してから、多量のメタノール（ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社製、ニュージャージー州フィリップスバーグ）、水、次いでメタノールで連続的に洗浄した。次いで粒子を、減圧下で１６時間、８０℃で乾燥させた。これらの生成物を調製するために使用された出発材料の特定の量を、表３に記載する。これらの材料の比表面積（ＳＳＡ）、比細孔容積（ＳＰＶ）および平均細孔直径（ＡＰＤ）は、多点Ｎ_２吸着法（ＭｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓＡＳＡＰ２４００；ＭｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＩｎｃ．社製、ジョージア州ノークロスまたはこれと同等）を使用して測定された。これらを表３に記載する。比表面積はＢＥＴ法を使用して計算され、比細孔容積はＰ／Ｐ_０＞０．９８に対し決定された単一点値であり、平均細孔直径は、ＢＪＨ法を使用して等温線の脱着レッグから計算された。これらの材料の％Ｃ、％Ｈ、％Ｎは、燃焼分析（ＣＥ−４４０ＥｌｅｍｅｎｔａｌＡｎａｌｙｚｅｒ；ＥｘｅｔｅｒＡｎａｌｙｔｉｃａｌＩｎｃ．社製、マサチューセッツ州ノースチェルムスフォードまたはこれと同等）により測定された。
【０１５４】
【表３】

【０１５５】
（実施例３）
実施例２の多孔質ハイブリッド無機／有機球形粒子を、０．１Ｍトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン（ＴＲＩＳ、ＡｌｄｒｉｃｈＣｈｅｍｉｃａｌ社製、ウィスコンシン州ミルウォーキー）水溶液と混合し、１６重量％のスラリーを得た。次いで得られたスラリーをステンレススチール製オートクレーブ内に封入し、約１４５℃まで２０時間加熱した。オートクレーブが室温まで冷却された後、生成物を濾過し、水およびメタノール（ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社製、ニュージャージー州フィリップスバーグ）を用いて繰り返し洗浄し、次いで真空下で１６時間、８０℃で乾燥させた。特定の水熱条件（塩基溶液のｍＬ／ハイブリッドシリカ粒子のグラム、初期ＴＲＩＳ溶液の濃度およびｐＨ、反応温度）を表４に記載する。これらの材料の比表面積（ＳＳＡ）、比細孔容積（ＳＰＶ）、平均細孔直径（ＡＰＤ）および％Ｃを表４に記載するが、これらは実施例２で説明されたように測定された。
【０１５６】
【表４】

【０１５７】
（実施例４）
実施例３ｃに従い調製されたハイブリッド材料の粒子を、粒径により、４．４μｍおよび１１．７μｍのフラクションに分類した（表５の項目４ａおよび４ｂ）。これらの材料フラクションの表面を、環流トルエン（１１０℃、４時間）中でイミダゾール（ＡｌｄｒｉｃｈＣｈｅｍｉｃａｌ社製、ウィスコンシン州ミルウォーキー）を使用して、クロロジメチルオクタデシルシラン（ＣＤＭＯ、ＡｌｄｒｉｃｈＣｈｅｍｉｃａｌ社製、ウィスコンシン州ミルウォーキー）で改質した。次いで反応を冷却し、生成物を濾過して、水、トルエン、１：１ｖ／ｖアセトン／水およびアセトン（溶媒はすべてＪ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社製）で連続して洗浄し、次いで減圧下で約１６時間、８０℃で乾燥させた。反応データを表６に記載するが、これらは実施例２で説明されたように測定された。オクタデシルシリル基の表面濃度は、元素分析により測定された表面改質前後の粒子％Ｃの差により、３．２−３．４μｍｏｌ／ｍ^２と決定された。
【０１５８】
【表５】

【０１５９】
【表６】

【０１６０】
（実施例５）
Ｃ_１８結合ハイブリッド材料５ａおよび５ｂの表面を、環流トルエン（１１０℃、４時間）中でイミダゾール（ＡｌｄｒｉｃｈＣｈｅｍｉｃａｌ社製、ウィスコンシン州ミルウォーキー）を使用して、トリメチルクロロシラン（ＴＭＣＳ、ＡｌｄｒｉｃｈＣｈｅｍｉｃａｌ社製、ウィスコンシン州ミルウォーキー）でさらに改質した。次いで反応を冷却し、生成物を濾過して、水、トルエン、１：１ｖ／ｖアセトン／水およびアセトン（溶媒はすべてＪ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社製）で連続して洗浄し、次いで減圧下で約１６時間、８０℃で乾燥させた。反応データを表７に記載するが、これらは実施例２で説明されたように測定された。
【０１６１】
【表７】

【０１６２】
（実施例６）
米国特許第６，６８６，０３５号明細書に記載の方法に従い、下記表８に記載の１種もしくは複数種のオルガノアルコキシシランのみ、または１種もしくは複数種のアルコキシシランとの組合せ（すべてＧｅｌｅｓｔＩｎｃ．社製、ペンシルバニア州タリータウン）を、アルコール（ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社製、ニュージャージー州フィリップスバーグ）および０．１Ｎ塩酸（ＡｌｄｒｉｃｈＣｈｅｍｉｃａｌ社製、ウィスコンシン州ミルウォーキー）とフラスコ内で混合する。得られた溶液を、アルゴンまたは窒素雰囲気下で１６時間撹拌および環流する。大気圧下での蒸留により、フラスコからアルコールを除去する。残留したアルコールおよび揮発性種を、アルゴンまたは窒素の掃気中で１−２時間、１１５−１４０℃で加熱することにより、または減圧下で１−２時間、１２５℃で加熱することにより除去する。得られるポリオルガノアルコキシシロキサン（ＰＯＳ）は、無色の粘稠液である。
【０１６３】
【表８】

【０１６４】
（実施例７）
１，１−ジメチル−１−シラ−２−オキサシクロヘキサン（ＤＭＳＯＨ、ＧｅｌｅｓｔＩｎｃ．社製、ニュージャージー州タリータウン）、Ｎ−ｎ−ブチル−アザ−２，２−ジメトキシシラシクロペンタン（ＢＡＤＭＳＰ、ＧｅｌｅｓｔＩｎｃ．社製、ニュージャージー州タリータウン）またはＮ−メチル−アザ−２，２，４−トリメチルシラシクロペンタン（ＭＡＴＭＳＰ、ＧｅｌｅｓｔＩｎｃ．社製、ニュージャージー州タリータウン）を、実施例６から選択されるフラスコ中のメタクリルオキシプロピルまたはビニル含有ＰＯＳに添加し、窒素雰囲気下で２４時間、２５−１２０℃で撹拌する。次いでこの生成物を、窒素パージ下で０．５時間、周囲温度で、ジビニルベンゼン（ＤＶＢ；８０％；ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌ社製、ミシガン州ミッドランド；０．１ＮＮａＯＨ中で３回、水中で３回洗浄し、次いでＡｌｄｒｉｃｈＣｈｅｍｉｃａｌ社製ＭｇＳＯ_４で乾燥）、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ；９８％、ＡｌｄｒｉｃｈＣｈｅｍｉｃａｌ社製）、および以下の試薬のうちの１つまたは複数と混合する：トルエン（ＨＰＬＣグレード、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社製、ニュージャージー州フィリップスバーグ）、シクロヘキサノール（ＣＸＬ；Ａｌｄｒｉｃｈ社製、ウィスコンシン州ミルウォーキー）、ジブチルフタレート（ＤＢＰ；Ｓｉｇｍａ社製；ウィスコンシン州ミルウォーキー）、Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘ−４５（ＯｉｌＸ−４５；Ｆｌｕｋａ社製、ウィスコンシン州ミルウォーキー）。別個のフラスコ内で、Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘ−４５（ＡｑＸ−４５；Ｆｌｕｋａ社製、ウィスコンシン州ミルウォーキー）またはＴｒｉｔｏｎ（登録商標）Ｘ−１００（ＡｑＸ−１００；Ｆｌｕｋａ社製、ウィスコンシン州ミルウォーキー）およびトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンラウリルサルフェート（ＴＤＳ；Ｆｌｕｋａ社製、ウィスコンシン州ミルウォーキー）の水およびエタノール中溶液を、混合して０．５−１．０時間６０℃に加熱することにより調製する。２種の溶液を組み合わせ、次いでロータ／ステータ混合器（Ｍｏｄｅｌ１００Ｌ、ＣｈａｒｌｅｓＲｏｓｓ＆ＳｏｎＣｏ．社製、ニューヨーク州ホーポージ）を使用して、アルゴン気流下で４分間乳化させる。次に、１４．８Ｍ水酸化アンモニウム（ＮＨ_４ＯＨ；Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社製、ニュージャージー州フィリップスバーグ）の溶液を１分間にわたりエマルジョンに添加し、乳化を２０分間続ける。その後、エマルジョンを８０℃で１６−２４時間機械的に撹拌する。冷却後、形成された粒子の懸濁液を濾過してから、多量のメタノール、水、次いでメタノールで連続的に洗浄する。
【０１６５】
参照による組込み
本明細書において引用されるすべての特許、特許出願公開および他の参考文献の全内容は、参照によりその全体が本明細書に明示的に組み込まれる。
【０１６６】
均等物
当業者は、本明細書に記載された特定の手順の数々の均等物を認識し、または慣例的にすぎない実験を用いて確認することができる。そのような均等物は、本発明の範囲内であるとみなされ、以下の特許請求の範囲の対象となる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質無機／有機均一コポリマーハイブリッド材料であって、２個以上の反復単位を含み、少なくとも１個の反復単位は有機シラン反復単位Ｄであり、反復単位Ｄは、
【化２８】

（ここで、Ｒ_２およびＲ_４は、それぞれ独立して、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_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールであり；
各Ｒ_７またはＲ_８は、独立して、Ｃ_１−Ｃ_１８アルキル、Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニル、Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニレン、Ｃ_２−Ｃ_１８アルキニル、Ｃ_３−Ｃ_１８シクロアルキル、Ｃ_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリール、Ｃ_５−Ｃ_１８アリーレン、Ｃ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリーレンであり、Ｒ_７およびＲ_８のそれぞれは、置換されていてもよく；
Ｘは、Ｏ、ＮＲ_ＡまたはＳ（Ｏ）_ｑであり；
Ｒ_Ａは、Ｃ_１−Ｃ_６アルキル、Ｃ_２−Ｃ_１８アルケニル、Ｃ_３−Ｃ_１８シクロアルキル、Ｃ_３−Ｃ_１８ヘテロシクロアルキル、Ｃ_５−Ｃ_１８アリールまたはＣ_５−Ｃ_１８ヘテロアリールであり；ならびに
ｑは、０−２である。）
からなる群から選択される、材料。
【請求項２】
２個以上の反復単位が、少なくとも１個の炭素−ヘテロ原子−ケイ素連結基により連結されている、請求項１の材料。
【請求項３】
炭素−ヘテロ原子−ケイ素連結基におけるヘテロ原子が、Ｏ、ＮまたはＳである、請求項２の材料。
【請求項４】
材料が式
（Ａ）_ｗ（Ｂ）_ｘ（Ｃ）_ｙ（Ｄ）_ｚ
（ここで、反復単位Ａ、Ｂ、ＣおよびＤの順番は、ランダム、ブロックまたはランダムとブロックの組合せであってよく、
Ａは、有機結合を介して１個以上の反復単位Ａ、ＢまたはＤに共有結合した有機反復単位であり；
Ｂは、有機結合を介して１個以上の反復単位Ａ、ＢもしくはＤに、無機結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣもしくはＤに、または炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｄに結合した有機シロキサン反復単位であり；
Ｃは、無機結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣもしくはＤに、または炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｄに結合した無機反復単位であり；
Ｄは、請求項１に定義された有機シラン反復単位であり、ならびに有機結合を介して１個以上の反復単位Ａ、ＢもしくはＤに、無機結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣもしくはＤに、または炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｂ、ＣもしくはＤに結合しており；
ｗ、ｘおよびｙは、それぞれ独立して、正数またはゼロであり、ｗ＋ｘ＋ｙ＞０であり；ならびに
ｚは正数である。）
の材料である、請求項１または請求項２の材料。
【請求項５】
ｗおよびｘが０であり、式：
（Ｃ）_ｙ（Ｄ）_ｚ
（ここで、反復単位ＣおよびＤの順番は、ランダム、ブロックまたはランダムとブロックの組合せであってよく；
Ｃは、無機結合を介して１個以上の反復単位ＣもしくはＤに、または炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位Ｄに結合した無機反復単位であり；
Ｄは、無機結合を介して１個以上の反復単位ＣもしくはＤに、炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介して１個以上の反復単位ＣもしくはＤに、または有機結合を介して１個以上の反復単位Ｄに結合した有機シラン反復単位であり；ならびに
ｙおよびｚは正数である。）の材料を提供する、請求項４の材料。
【請求項６】
Ｄが、炭素−ヘテロ原子−ケイ素結合を介してＢ、ＣまたはＤの１個以上の反復単位に結合している、請求項４の材料。
【請求項７】
Ｄが、カルボシロキサン結合（Ｃ−Ｏ−Ｓｉ）を介してＢ、ＣまたはＤの１個以上の反復単位に結合している、請求項４の材料。
【請求項８】
Ｄ群のモノマーのケイ素原子が、炭素−ヘテロ原子−ケイ素連結基のヘテロ原子に結合している、請求項１から５のいずれかの材料。
【請求項９】
Ｄ群のモノマーのケイ素原子が、炭素原子に結合している、請求項１から５のいずれかの材料。
【請求項１０】
炭素−ヘテロ原子−ケイ素官能基が、複素環式シラン化合物の開環反応を介して材料中に組み込まれる、請求項１から５のいずれかの材料。
【請求項１１】
複素環式シランが、
【化２９】

からなる群から選択される、請求項１２の材料。
【請求項１６】
Ｃが、
【化３２】

である、請求項１２の材料。
【請求項１７】
有機結合が、鎖付加を介して形成される、請求項４の材料。
【請求項１８】
有機結合が、有機オレフィンモノマーとアルケニル官能化シランモノマーとの間で形成される、請求項１７の材料。
【請求項１９】
有機結合が、有機オレフィンモノマーと有機オレフィンモノマーとの間で形成される、請求項１７の材料。
【請求項２０】
有機結合が、有機オレフィンモノマーと複素環式シランモノマーとの間で形成される、請求項１７の材料。
【請求項２１】
有機結合が、アルケニル官能化シランモノマーとアルケニル官能化シランモノマーとの間で形成される、請求項１７の材料。
【請求項２２】
有機結合が、アルケニル官能化シランモノマーと複素環式シランモノマーとの間で形成される、請求項１７の材料。
【請求項２３】
有機結合が、複素環式シランモノマーと複素環式シランモノマーとの間で形成される、請求項１７の材料。
【請求項２４】
有機オレフィンモノマーが、ジビニルベンゼン、スチレン、ビニルベンジルクロリド、エチレングリコールジメタクリレート、１−ビニル−２−ピロリジノン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−（１，２−ジヒドロキシエチレン）ビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−エチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、ブチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルアクリレート、２−（アクリルオキシ）−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、３−（アクリルオキシ）−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパンエトキシレートトリアクリレート、トリス［（２−アクリロイルオキシ）エチル］イソシアヌレート、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、イタコン酸、メタクリル酸、トリメチルシリルメタクリレート、Ｎ−［トリス（ヒドロキシメチル）メチル］アクリルアミド、（３−アクリルアミドプロピル）トリメチルアンモニウムクロリド、［３−（メタクリロイルアミノ）プロピル］ジメチル（３−スルホプロピル）アンモニウムヒドロキシド分子内塩、
【化３３】

からなる群から選択され、ならびに複素環式シランが、
【化３４】

（ここで、
各Ｒは、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基であり、ならびにＲ’は、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基である。）からなる群から選択され；ならびに
複素環式シランが、
【化３６】

（ここで、
各Ｒは、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基であり、ならびにＲ’は、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基である。）
からなる群から選択され；ならびに
複素環式シランが、
【化３９】

（ここで、
各Ｒは、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基であり、ならびにＲ’は、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基である。）
からなる群から選択され；
ならびに複素環式シランが、
【化４３】

からなる群から選択される、請求項７１の方法。
【請求項９８】
Ｂのアルケニル官能化オルガノシロキサンモノマーが、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ−（３−アクリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、（３−アクリルオキシプロピル）トリメトキシシラン、Ｏ−（メタクリルオキシエチル）−Ｎ−（トリエトキシシリルプロピル）ウレタン、Ｎ−（３−メタクリルオキシ−２−ヒドロキシプロピル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、メタクリルオキシメチルトリエトキシシラン、メタクリルオキシメチルトリメトキシシラン、メタクリルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、メタクリルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリス（メトキシエトキシ）シラン、３−（Ｎ−スチリルメチル−２−アミノエチルアミノ）プロピルトリメトキシシラン塩酸塩、
【化５５】

（ここで、
各Ｒは、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基であり、ならびにＲ’は、独立して、ＨまたはＣ_１−Ｃ_１０アルキル基である。）
からなる群から選択される、請求項７１の方法。
【請求項９９】
各Ｒが、独立して、水素、メチル、エチルまたはプロピルである、請求項９８の方法。
【請求項１００】
Ｒ基のすべてが同一であり、水素、メチル、エチルまたはプロピルからなる群から選択される、請求項９９の方法。
【請求項１０１】
Ｃのアルコキシシランモノマーが、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシランおよびテトラブトキシシランからなる群から選択される、請求項７１または請求項７２の方法。
【請求項１０２】
テトラアルコキシシランが、テトラメトキシシランまたはテトラエトキシシランである、請求項１０１の方法。
【請求項１０３】
Ｄの複素環式シランモノマーが、
【化５６】

【公表番号】特表２０１０−５１５８０４（Ｐ２０１０−５１５８０４Ａ）
【公表日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】

【出願番号】特願２００９−５４５５３９（Ｐ２００９−５４５５３９）
【出願日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０２６２４６
【国際公開番号】ＷＯ２００８／０８５４３５
【国際公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【出願人】（５０９１３１７６４）ウオーターズ・テクノロジーズ・コーポレイシヨン (46)
【Ｆターム（参考）】

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