JPH0626666B2 - ビデンテート シラン変性構造表面 - Google Patents

ビデンテート シラン変性構造表面

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ビデンテート シラン変性基体表面を有する
新規組成物、およびこの様な組成物を生成する方法に関
する。本発明の組成物は、クロマトグラフィ分離、ペプ
チド、タンパク質、およびオリゴヌクレオチドの固相合
成、およびペプチドとタンパク質の配列を含む様々な用
途で有用である。
［従来技術］ 官能化支持体は：クロマトグラフィ固相触媒、ポリペプ
チドおよびオリゴヌクレオチドの固相合成、およびポリ
ペプチドの配列を含む多数の用途で有用である。この様
な支持体の官能性は、根本的に、支持体それ自体の特
性、または通常基体の表面の変性の結果である。表面変
性の安定性はそのルートが選択されれば臨界的要因であ
る。一般に、変性が安定しないと、変性試薬は基体から
解放され所望の製品を汚染することになる。クロマトグ
ラフィでは、表面変性試薬のこの様な損失は“ブリー
ド”と呼ばれる。多くの従来の表面変性試薬は安定せず
その不安定性によって用途は限られた。
シランは最も一般に使用される表面変性試薬である。Ｓ
nyder およびＫirkland （“Ａn Ｉntroduction to
Ｍodern Ｌiquid Ｃhromatography”第７章、Ｊohn
Ｗileyand Ｓons、ＮewＹork、１９７９年）はシラン
の表面単一層を有する代表的クロマトグラフィ支持体を
開示する。このタイプの支持体は活性シリカ基体を露出
するシランの“ブリード”によって限定される。
シリカ基体上の重合体シラン相を包含するクロマトグラ
フィ支持体は、Ｋirkland 等による米国特許第３，７２
２，１８１号、および米国特許第３，７９５，３１３号
で説明される。これら支持体は二または三官能性シラン
を使用して生成される。形成されたシラン層は比較的厚
く、貧弱なクロマトグラフィ効率で質量移動を制限す
る。ジメチル１−１，１，４，４−テトラメトキシ−ジ
シルエチレンおよび１，１，３，３−テトラメチル−
１，３−ジビニルジシラザンを使用して生成された他の
重合体シラン相はＪones等［Ｊ．Ｃhromatogr.第２９８
巻、３８９−３９７（１９８４）］によって開示され
る。ジシルエチレン試薬は両Ｓｉ原子上に２つの反応位
置を有し、貧弱なクロマトグラフィ効果を有する重合体
相を形成する。これら相は重合方法の制御の欠如によっ
て制限される。ジシラザン試薬は単一反応位置のみを有
する。シランからシリカへの単一点結合は安定性が限定
された支持体にする。
Ｌork 等［Ｊ．Ｃhromatogr.第３５２巻、１９９、１９
８６年］はケイ質クロマトグラフィパッキングの調製で
ビス−（ｎ−オクチルジメチルシロキサン）の使用を開
示する。Ｗelsh等［Ｊ．Ｃhromatogr.第２６７巻、３
９、１９８３年］はシリカを様々なジシラザンまたはジ
シロキサンと反応させることによって生成されたＨＰＬ
Ｃの逆相パッキングを開示する。Ｌ．Ｂoksanyi等［Ａd
vances in Ｃolloidand Ｉnterface Ｓcience、第６
巻、９５、１９７６年］は（ＣＨ３）３−Ｓｉ−Ｏ−Ｓ
ｉ（ＣＨ３）３を使用してシラン変性シリカ表面を調製
する。これら文献で使用されたジシロキサンは各Ｓｉ原
子上に３つのアルキル基置換基を有する。これら試薬は
単一Ｓｉ原子によってのみ表面に結合する。使用された
ジシラザンは単一反応基のみを含有し単一点結合および
安定性が制限される。
Ｄeschler等［Ａngew. Ｃhem.Ｉnt．Ｅd.Ｅngl.、第２
５巻、２３６（１９８６）］は、タイプ（ＲＯ）３Ｓｉ
−（ＣＨ２）−Ｘ−（ＣＨ２）３−Ｓｉ（ＯＲ）３の単
量体から重縮合官能化シランで生成されたシラン化ケイ
質表面を開示する。これら試薬は各Ｓｉ原子上に３つの
反応基を有し、それ故、Ｊones等のジシルエチレンのよ
うに、貧弱なクロマトグラフィ効率の重合体相を形成す
る。
Ｐines［ＥＳ １２９０７４ Ａ２、１２月２７日、１
９８４年］はシランとシラノールを反応させることによ
って調製された基体をエラストマー処理し第２シラノー
ルと反応させた交叉結合性シリコーン中間体を得、シリ
コーン組成物を得ることを説明する。このシリコーン組
成物は、触媒されると、ある固体表面上にエラストマー
処理として使用される。これら試薬はクロマトグラフィ
システムで使用せず、高度に重合しているために、こ
の様な用途に使用すると貧弱なクロマトクグラフィ効率
が予測されるために利点とはならない。
Ｒ．Ｎ．Ｌewis、米国特許第３，９７９，５４６号はア
ルファ−アルコキシ−オメガ−シロキサノールを有する
無機物質によって疎水性になる表面を開示する。これら
試薬は互いに反応し合い望ましくない重合体構造を形成
する２つの異なる反応基を含有する。
Ｍarkiewicz 等［Ｎucleic Ａcids Ｒes．、Ｓpec.Ｐ
ubl.、第４巻、１８５（１９７８）］はヌクレオシドの
３′−ＯＨおよび５′−ＯＨ基に対してシリル−保護基
としての１，３−ジハロ−１，１，３，３−テトラアル
キルジシロキサンを説明する。有機合成の可溶性化合物
のある官能性基を保護するのに使用される同様な試薬は
Ｍ．Ｌalonde等［Ｓynthesis、第９巻、８１７（１９８
５）］で説明される。可溶性有機化合物の合成中保護基
として以外にこれら試薬を使用した文献はない。
Ｓindorf等［Ｊ．Ａmer.Ｃhem.Ｓco．、第１０５巻、３
７６７（１９８３）］はシリカ表面との二官能性および
三官能性シランの反応によって形成された可能な構造を
説明する。彼等は、水の存在下で、次のような構造が形
成される構造体を示した。
これら構造はシリカ表面上の多数の存在の一つとして与
えられる。これは好ましい構造であるとの示唆はなく、
またこの様な構造のシランで実質的に完全に被覆された
シリカを調製するために開示された方法もない。
クロマトグラフィ、ポリペプチドおよびオリゴヌクレオ
チド合成、およびポリペプチド配列で使用される非常に
安定した支持体が必要である。これら支持体は異なる用
途で使用され、使用中安定し、容易に調製できる様々な
官能性を与えるものでなければならない。
［発明の概要］ 本発明は、一定の基によって架橋された少なくとも２つ
のケイ素原子を含有するビデンテート シランが結合し
た基体を包含し、ビデンテート シランと、前記基板表
面にシランが共有結合した原子との間に少なくとも７員
環システムが次のように形成されるように配列される改
良された支持体組成物およびその様な組成物を調製する
方法に関する。
Ｒ１−Ｒ４＝アルカン、置換アルカン、アルケン、置換
アルケン、アリール、または置換アリール；Ｙ＝−Ｏ
−、−ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−（ＣＨ２）
ｎ−、−（ＣＨＺ−ＣＨＺ）−、または−（ＣＨ２）ｎ
ＣＨＺ−、Ｚ＝アルカン、置換アルカン、アルケン、置
換アルケン、アリール、置換アリール、ハロゲン、ヒド
ロキシル、水素、ニトリル、第１、第２、または第３、
またはテトラアルキルアミン、カルボニル、カルボキシ
ル、アミド、スルフォン酸、ニトロ、ニトロソ、アミ
ド、スルフォンアミド等、およびｎ＝１−６、およびＡ
はシランが共有結合した基体表面上の原子。本発明の組
成物は適切なビデンテート シラン試薬を−ＯＨまたは
−Ｃｌのような反応性表面基を有する基体と反応させる
ことによって調製される。
本発明の好ましい組成物は完全に加水分解したシリカ基
体から調製され、次のような構造を与える： Ｙ＝−Ｏ−または−ＣＨ２ＣＨ２−。
架橋基Ｙを調整することによって、ビデンテート シラ
ン上の反応性基間の距離は基体表面上の反応性基間の距
離と密接に適合するように調節される。反応性基間の距
離のこの様な適合はビデンテート法において実質的にす
べてのシランの結合を可能にする。このビデンテート結
合は一官能性結合と共に可能な結合より改良された安定
性を与える。
本発明はさらに、前記組成物を調製する方法に関する。
これら方法は、両Ｓｉ原子が１反応性基にのみ結合され
るビデンテート シランを、実質的にすべてのシランの
両Ｓｉ原子が支持体に結合するように表面反応性基を含
有する基体と反応させることを包含する。
［発明の具体的説明］ 発明の用途 本発明の支持体はクロマトグラフィ分離に対して新し
い、効果的、高安定媒体を構成する。様々な種類の生物
学的高分子を分離する高機能液体クロマトグラフィ（Ｈ
ＰＬＣ）パッキングとして特に有用であるが、特にこれ
ら化合物はｐＨ＜３でトリフルオロアセティック酸を含
有するようなアグレッシブな移動相で扱わなければなら
ない物質に特に有用である。本発明の物質は従来技術よ
りこの様な環境で大きさの程度が安定し、最適滞留およ
びカラム効率の条件を与える。この様な特性は混合物の
再現可能な分析に必要であるが、精製成分の大規模また
は処理スケールの単離には特に重要である。本発明の支
持体はこの様な場合に有機固定相の過剰な“ブリーディ
ング”または分解を示す従来のＨＰＬＣカラムパッキン
グとは対照的な特性を示す。この様な分解の結果、“ブ
リーディング”またはカラム分解工程の要素で単離され
た製品が重大に汚染される。それ故、本発明の新規支持
体は、逆および正常相クロマトグラフィ、イオンおよび
イオン交換クロマトグラフィ、サイズ排除クロマトグラ
フィ、および疎水性相互作用クロマトグラフィによって
非常に優れたＨＰＬＣ分離を可能にする。
本発明の別の重要な用途は親和性クロマトグラフィであ
る。本発明の支持体は、高効率親和性分離が安定した効
果的媒体上で行われるようにする。生物学的に活性の共
有結合親和性交換基を使用する場合の厳格な制限の一つ
は使用中にパッキングからの有機配位子の連続的に重大
に損失するまたは“ブリード”することである。この方
法は、分離媒体に対する負荷容量が減少し、収率が減少
し、望ましくない不特定の吸着効果が生じる。さらに、
“ブリーディング”配位子は精製生成物を重大に汚染す
る。
本発明の親規支持体は、好ましい機械特性と最適孔サイ
ズを有するシリカ基体上で親和性分離を行い、結合配位
子の損失が使用中に非常に減少する。これは分離媒体の
寿命を大きく延ばし最終製品の純度を大きく増加する。
本発明の支持体は液体相反応に対する触媒として有用で
ある。非常に選択性の高い有機およびオルガノ金属配位
子はケイ質または最適機械特性を有する他のセラミック
支持体に共有結合され、親和性物質に対して説明された
ような所望の長い寿命および効果的特性を有する安定し
た活性触媒を生成する。
本発明の支持体は、基体の非常に安定した表面変性が前
記基体上に特定の官能基を導入するのに必要であれば一
般に有用である。導入された官能基は多くの方法で使用
される。特に利点となる使用は生物学的または合成有機
物質に対する結合点としてである。ペプチド、タンパク
質、およびオリゴヌクレオチドの固相合成に対する生成
物である場合もある。この場合、所望のバイオ重合体の
合成は基体に結合されたビデンテート シランに個々の
単量体を繰返し添加することによって行われる。最終バ
イオ重合体は典型的に５乃至５０単量体単位を有しおよ
び典型的に使用前にシランから剥離される。これら合成
の成功は基体からシラン結合の化学的安定性のような多
くの要因によるものである。
このような場合に使用されるこの物質は比較的寿命が短
く、結果の再現性および合成工程で使用された固体媒体
の周期的に置換えなければならないという問題が生じ
る。本発明の新規物質は、ペプチド、タンパク質、およ
びヌクレオチド自動合成装置の安定した効果的媒体とし
て特に効果的である。この様な合成に有用な安定した変
性基体は次の構造を有する。
ｉＰｒ＝イソプロピル基 同様に、本発明の支持体はＰolybrene、ポリペプチド配
列で有用である。この場合、配列されるポリペプチドは
典型的に、重合体第４級アミンのような非結合物質で被
覆されたフィルタディスクに典型的に吸着され、ポリペ
プチドは次いで反復化学分解を受ける。このアプローチ
の大きな欠点は少なくとも部分的に非結合被覆の損失に
よって反復工程の収率が低いことである。本発明の支持
体は従来技術の多くの困難さを受けずに安定した結合基
体を与える。基体に対する試薬の特定の安定した結果を
必要とする他の使用は本発明の支持体を使用することか
ら利益となる。
基体 基体は本発明の支持体の重要な成分であるが、単純な作
用を有する。ビデンテートシランが被覆されるマトリッ
クスとして作用する。このように、形状、剛性、多孔
性、および所定の用途に必要な他の物理的特性を与えな
ければならない。本発明で有用な好ましい基体は液体ま
たは気体とは区別される固体である。１つの具体例は、
金属酸化物またはメタロイド酸化物であるが、規定され
た適用された応力下で流れる有機重合体またはプラスチ
ックである。新規支持体の最も有用な実施例では、基体
は少なくとも２００℃の温度で安定である。
基体は、以下で説明されるシランと反応する表面を有し
なければならない。例えば、硬質無機固体（例えばシリ
カまたはクロミア）の表面は加水分解され、表面−ＯＨ
基はシラン試薬と反応するために使用される。あるい
は、これら物質の表面は、シランとの反応を可能にする
他の適切な基で変化する。例えば、注意深く乾燥させた
シリカの表面は通常の技術によって塩化チオニルで塩素
化される。この塩素化された表面は次いで反応性Ｓｉ−
ＨまたはＳｉ−ＯＨ基を含有するビデンテートシラン試
薬と反応し、本発明の目的物を調製する。好ましい金属
またはメタロイド酸化物基体はクロミアおよび酸化すず
を含み、シリカが最も好ましい。
適切なシラン試薬と反応される適切な金属またはメタロ
イド酸化物膜で硬質基体を被覆することが望ましい場合
もある。例えば、チタニアは、Ｒ．Ｋ．Ｉler （“Ｔhe
Ｃhemistry of Ｓilica ”、Ｊohn Ｗiley and Ｓon
s 、Ｎew Ｙork 、１９７９年８６頁）によって説明さ
れた方法によってシリカの薄い膜で被覆される。シリカ
のこの薄い被覆は次いで加水分解され、必要であれば、
適切なシラン試薬と反応させて本発明の支持体を形成す
る。
本発明の好ましい基体はシリカである。このメタロイド
酸化物は多くの用途の必要性に合う形状および構造に調
製され得る。シリカ基体は、純粋な形態、大きい範囲の
サイズ、および様々な多孔性構造に形成されるため、ク
ロマトグラフィでは特に有用である。本発明で有用なク
ロマトグラフィに対するシリカ基体の例には、米国特許
第３，７８２，０７５号（Ｊ．Ｊ．Ｋirkland ）および
米国特許第４，０１０，２４２号（Ｒ．Ｋ．Ｉler 等）
の有孔性シリカ微球；米国特許第３，５０５，７８５号
（Ｊ．Ｊ．Ｋirkland ）の表面有孔性物品；米国特許第
４，１３１，５４２（Ｈ．Ｅ．Ｂergna 等）の有孔性シ
リカマイクログレイン；および米国特許第４，６００，
６４６号（Ｓtout）の表面安定シリカがある。この様な
基体は逆相、イオンおよびイオン交換、サイズ排除、イ
オン対、親和性、および疎水性相互作用クロマトグラフ
ィに対して有用な様々な支持体を調製するために使用さ
れる。
本発明の支持体に対して、金属酸化物およびメタロイド
酸化物基体の表面を加水分解しなければならないまたは
シランと反応する形態でなければならない。予め加熱さ
れ約６５０゜以上の温度で焼成されたシリカ（いわゆる
強化熱的脱ヒドロキシル化シリカ）は適切なシランと反
応しなければならない表面上にほとんどまたはまったく
ＳｉＯＨ基を持たない。この様な脱ヒドロキシル化基体
の表面を、例えば米国特許出願第７９８，３３２号（以
下で説明される）のＪ．Ｊ．Ｋirkland の再ヒドロキシ
ル化方法によって処理しシラン化のための反応位置を生
成する。クロミアの表面は英国特許第１，５２７，７６
０号で説明されたように亜硫酸塩のような還元剤の水溶
液で処理することよって水和できる。あるいは、金属酸
化物またはメタロイド酸化物を塩素化剤のような多々の
試薬と反応させてシラン試薬と反応する表面を生成す
る。
本発明の組成物を調製するのに使用される基体は有機重
合体またはプラスチックであってもよい。この物質は、
所望のシラン試薬と反応することができる官能性が表面
上に存在しなければならない。この様な物質の例は交叉
結合ポリサッカライド、Ｓepharose（Ｐharmacia Ｆin
e Ｃhemicals、Ｉno. 、Ｐiscataway 、Ｎ．Ｊ．から市
販されている）である。この物質は所望のシラン試薬と
の反応を可能にする表面上の−ＯＨ基の集団を有する。
あるいは、通常に未反応重合体表面を取り、それを化学
的エッチングまたは“ラフィング”工程によってシラン
試薬に対して反応させることができる場合もある。これ
は過酸化物のような強力な酸化剤で重合体を処理するこ
とによって−ＯＨ基を生成する酸化工程であることもあ
る。ナトリウムのような強力な還元剤で基体上の官能基
を処理することによってある重合体上に反応性表面を形
成し、シラン試薬と反応する表面−ＯＨ基を形成する場
合もある。
基体は反応性表面を有しなければならないが、基体の形
状および形態は重要ではない。基体は、球、不規則な形
状の物品、ロッド等のような多種の形状であり、プレー
ト、フィルム、シート、ファイバ、または他の大きな不
規則に形成された対象である。基体は多孔性または無孔
性である。孔が反応シランより大きい有孔性である場
合、孔の内部表面を被覆する。孔が反応シランより小さ
い場合、物品の外側表面のみを被覆する。基体の選択は
最終的用途依存し、当業者には容易に理解されるであろ
う。
シリカの再ヒドロキシル化 基体としてシリカを使用するために、シリカの再ヒドロ
キシル化がしばしば必要である。完全に説明するため
に、米国特許出願第７９８，３３２号のシリカの再ヒド
ロキシル化の以下の部分を転記する。
約６乃至約１６μモル／m2の全濃度のシラノール基を有
する多孔性シリカ微球は第４級水酸化アンモニウム、水
酸化アンモニウム、および有機アミンよりなる群から選
択された少なくとも１つの塩基性活性剤またはＨＦの存
在下で、強化熱的脱ヒドロキシル化多孔性シリカ微球を
水と接触させることによって調製される。接触は通常、
約２５℃乃至約１００℃の温度でシラノール基の所望の
表面濃度を生じさせるのに十分な時間行われる。生じた
微球の強さは、熱強化微球の強さより優れている。この
特性はシリカの容量に対する孔の容量の最適比、焼成の
予備処理、および再ヒドロキシル化工程の間の微球を含
むコロイド粒子の接触点でのシリカの添加に基づいたシ
リカ粒子の本質的密度から得られる。
シリカ表面のシラノール基の濃度は、赤外線分光分析
法、固相マジック角度スピニング核磁気共鳴、陽子スピ
ン計数ＮＭＲ、および／または熱量分析のような多数の
方法で決定される後者が簡単さおよび設備のために一般
に好ましい。この関係で約８μモル／m2のシラノール基
より大きいシリカ表面の過剰再ヒドロキシル化は、シリ
カ表面下に“埋まっている”シラノール基を生じること
に注意されたい。これら基はＴＧＡによって検出される
が、クロマトグラフィ相互作用または結合相パッキング
を形成するシラン化剤との反応には使用できない。
再ヒドロキシル化を約６乃至約１６μモル／m2のシラノ
ール基の所望の全濃度に促進する活性剤はＨＦおよび第
４級アンモニウム水酸化物、水酸化アンモニウム、およ
び有機アミンよりなる群から選択された塩基性活性剤で
ある。塩基性活性剤はテトラアルキルアンモニウム水酸
化物、水酸化アンモニウム、第１有機アミン、および第
２有機アミンよりなる群から選択される。塩基性活性剤
によってシリカの溶解の相対速度はｐＨを弱塩基性範囲
に維持することによる制御される。大抵の第１および第
２有機塩基は約１０．５以上のｐＨでシリカを急速に溶
解させる。速度はこのｐＨ値よりゆっくりである。稀釈
溶液中に約１０．５の緩衝ｐＨを与える塩基性活性剤
は、特に、ヒドロキシル化が２５−５０℃で行われる時
に所望の特性を有する。この様な温度では、シリカの溶
解度と移動速度は１００℃のような高い温度におけるよ
り低い。塩基性活性剤は約９乃至約１０．５のｐＨを生
じるのに十分な量が添加される。
塩基性活性剤に対して、シリカ表面上の全体的攻撃速度
は一般に、メチル−エチル−プロピルの順に減少する。
例えば、通常のエチル−、プロピル、およびブチルアミ
ン、第２エチル−プロピル−およびブチルアミンは効果
的活性剤である。モノメチル−およびジメチル−および
ジメチルアミンは、注意深く行なえば使用することがで
きる。立体効果は、Ａ．Ｗehrli 等［Ｊ．Ｃhromatogr.
第１４９巻、１９９（１９７８）］によって開示された
ようにシリカゲル格子の溶解速度に注目すべき影響を与
える。メチル アミンはシリカを強力に攻撃するため
に、実用的ではない。つまり、メチル アミンは所望の
濃度のシラノール基を生成する上で制御が困難である。
シリカ上の塩基の攻撃速度は選択された塩基性活性剤の
強度（ｐＫＢ値）、濃度、および大きさによる。
テトラアルキルアンモニウム水酸化物はシリカを溶解す
るのに強い攻撃性を示すが、これら化合物は再ヒドロキ
シル化には好ましい塩基性活性剤である。これは、テト
ラメチル−アンモニウム、テトラプロピルアンモニウ
ム、およびテトラブチルアンモニウム水酸化物がアルカ
リ水酸化物に等しいまたはそれより大きいシリカ表面を
攻撃する傾向を示す場合でもそうである。テトラアルキ
ルアンモニウム水酸化物は、ｐＨ約９乃至約１０．５
で、溶液中に残る遊離塩基はほとんどないために効果的
活性剤である。ほとんどの塩基はシリカ表面上の単一層
として吸収され、シリカをいくらか疎水性にすると思わ
れる。溶液中に残ったヒドロキシル イオンはシロキサ
ン基の破壊を触媒し、シリカ表面上の活性剤の単一層は
シリカの溶解および沈着を遅らせる。それ故、工程は通
常ヒドロキシル化の程度が所望の範囲を越えて通過する
前に中断できる。
水酸化アンモニウムは好ましい塩基性活性剤でもある。
１８時間および２５℃でシリカと反応させたｐＨ１０の
希釈水酸化アンモニウムはシリカ表面を所望の濃度のシ
ラノール基に再ヒドロキシル化する好ましい方法であ
る。この工程による４４０m2／ｇのシリカの加水分解は
約２５％だけ表面積を変化させ、残ったシリカの孔容量
は本質的に変化しなかった。
塩基性活性剤はエチレンジアミン、ｎ−プロピルアミン
およびｎ−ブチルアミンよりなる群から選択された少な
くとも１つの第１アミンであることが最も好ましい。こ
れらアミンは約９乃至約１０．５のｐＨを生じる。この
範囲のｐＨは第４級水酸化アンモニウムのような強有機
塩基で生じるようなシリカ構造の表面積と孔の直径を大
きく変化させずに、シリカ表面の再ヒドロキシル化を加
速する。第４級水酸化アンモニウムを活性剤として使用
する場合、濃度を低くし、最初のｐＨは約１０を越えて
はならない。ジエチル−、ジプロピル−、およびジブチ
ルアミンのような第２アミンは適切な活性剤であるが、
再ヒドロキシル反応は一般にゆっくりである。第３アミ
ンはあまり好ましい活性剤ではない。
ＮａＯＨ、ＫＯＨ、およびＣａＯＨのようなアルカリ−
またはアルカリ土類水酸化物は再ヒドロキシル化工程で
制御することが難しい。これら剤の使用により原料シリ
カの孔構造と表面積が望ましくない変化をする。さら
に、これら剤の使用の結果、水酸化物からのカチオンに
よって原料シリカの望ましくない汚染が生じる。この汚
染はその後のクロマトグラフィの使用においてシリカ支
持体に悪影響を生じさせる。
イオン性フッ化物の酸性溶液は適切な活性剤である。Ｈ
Ｆの適切な源はＨＦ、ＮＨ４Ｆ、および高純度シリカを
汚染して劣化させる金属またはメタロイド カチオンを
含有しない他のイオン化フッ化物である。これら活性剤
は次の工程によって熱的に脱ヒドロキシル化される微球
を含有する水溶液に添加される。水溶液は、フッ化水素
酸、塩酸、または硫酸のような鉱酸によってｐＨを約２
乃至約４に調節される。遊離のＨＦの適切な源をシリカ
表面を溶解するための触媒剤として作用する濃度で溶液
に添加する。好ましいＨＦの濃度はシリカの表面積の関
数である。シリカ微球は約５０乃至約４００ppm の濃度
の遊離のＨＦの存在下で再ヒドロキシル化されることが
好ましい。典型的に、約２００乃至約４００ppm の濃度
のＨＦは３００−４００m2／ｇのシリカの再ヒドロキシ
ル化を活性化するのに適している。約２乃至約４のｐＨ
でＨＦまたはイオン化塩として導入されたフッ化物は溶
解した少量のシリカと反応しＳｉＦ６ -2を形成すると思
われる。ＳｉＦ６ -2は低濃度のＨＦと平衡する。低ｐＨ
のフッ化物イオンは活性剤として作用しシリカのヒドロ
キシル化は速度を増加させる。
シラン試薬 本発明の支持体を調製するのに使用されるビデンテート
シランはそれぞれが一官能性反応位置を有する少なく
とも２つのケイ素原子を含有しなければならない。シラ
ンのケイ素原子は少なくとも７員環システムがビデンテ
ート シランとシランが結合する基体の原子との間に形
成されるように配列される結合基によって架橋されなけ
ればならない。つまり、本発明に埋め込まれたシランは
次の構造を有すると考えられる。
Ｘ＝塩素、臭素、ヨウ素、アミノ、ヒドロキシル、トリ
フロオロアセトキシ、アルコキシ、水素等；Ｒ１−Ｒ４
＝アルカン、置換アルカン、アルケン、置換アルケン、
アリール、または置換アリール；Ｙ＝−Ｏ−、−ＣＨ２
−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−（ＣＨ２）ｎ、−（ＣＨＺ−
ＣＨＺ）−または−（ＣＨ２）ｎＣＨＺ−、Ｚはアルカ
ン、置換アルカン、アルケン、置換アルケン、アリー
ル、置換アリール、ハロゲン、ヒドロキシル、水素、ニ
トリル、第１、第２、または第３アミン、第４級アミ
ン、またはテトラアルキルアミン、カルボニル、カルボ
キシル、アミド、スルフォン酸、ニトロ、ニトロソ、ア
ミド、スルフォンアミド等である。
本発明のシラン内のケイ素原子は多官能性であってはな
らない、つまり、ＳｉＸ２または−ＳｉＸ３のような試
薬は本発明の生成物の調製または使用中に重合しやす
く、異なる化学特性と物理特性を有する再現できない生
成物が生じるために、一官能性−ＳｉＸでなければなら
ず、−ＳｉＸ２または−ＳｉＸ３であってはならない。
再現性が高いことは、滞留の反復性が臨界的要因である
クロマトグラフィの使用には特に重要である。二または
二官能性シランは立体的問題のために部分的にしか表面
と反応せず、最終的に物質が扱われる望ましくない反応
を受ける反応基を残す。選択的に、これら残留反応基は
関心のある溶質と有害な相互反応する酸性シラノールに
加水分解する。本発明で使用されるビデンテート シラ
ンの各ケイ素原子は一官能性であり、１位置でのみ反応
し、既知の構造の再現可能な表面を生じる。
本発明で使用されるシランは様々な官能性基Ｒ１−Ｒ４
を含有し、意図した用途に適合する。例えば、文献（Ｉ
ntroduction to Ｍodern Ｌiquid Ｃhromatography
、Ｌ．Ｒ．ＳnyderおよびＪ．Ｊ．Ｋirkland 、Ｊohn
Ｗiley and Ｓons 、ＮewＹork 、１９７９年）の第７
章で説明された方法で行われた逆相クロマトグラフィで
は、シランのＲ１−Ｒ４基は滞留のための所望の疎水性
相互作用が生じるようにＣ１、Ｃ３、Ｃ４のようなアル
キル、またはアリール基、フェニル−、フェネチル−、
ｎ−Ｃ８、ｎ−Ｃ18炭化水素よりなることが望ましい。
イオン交換クロマトグラフィでは、Ｒ１−Ｒ４基はイオ
ン交換作用を有する基、例えば、アニオン交換体として
−（ＣＨ２）３Ｎ＋（ＣＨ３）３Ｃｌ-、およびカチオ
ン交換体として−（ＣＨ２）３−Ｃ６Ｈ４−ＳＯ３Ｈを
含有することができる。サイズ排除クロマトグラフィで
は、タンパク質のような特に高極性水溶性バイオマクロ
分子の分離には、−（ＣＨ２）３−Ｏ−ＣＨ２−ＣＨ２
−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ２ＯＨのような高極性Ｒ１−Ｒ４
基、いわゆる“ジオール”作用で基体表面を変性する。
疎水性相互作用クロマトグラフィには、弱疎水性静止相
が望ましい。例えば、Ｒ１、Ｒ３＝９５％の“ジオー
ル”およびＲ２、Ｒ４＝５％のフェネチル基（−ＣＨ２
ＣＨ２−Ｃ６Ｈ５）の混合相である。正常クロマトグラ
フィの場合、極性官能基は例えば−（ＣＨ２）３−ＮＨ
２および−（ＣＨ２）３−ＣＮがＲ１−Ｒ４としてシラ
ンに導入される。
前記官能性基はＹ架橋基に位置し得る。例えば、正常相
クロマトグラフィに対する“ニトリル”静止相はＹ＝−
ＣＨ２−ＣＨ（［ＣＨ２］３−ＣＮ）または−ＣＨ
（［ＣＨ２］３ＣＮ）にすることによって生じる。前記
官能基を架橋Ｙ基上に位置させ溶媒に対する官能性を最
大に露出させることは一般に好ましい。Ｒ１−Ｒ４基は
基体に結合したＳｉＯ結合の加水分解に対する立体保護
によって最大の安定性を与えるように選択される。
基体は次の構造のような適切な反応性基を含有するビデ
ンテート シランと反応する。
これら反応性基は次いで特定の生物学的活性の配位子と
反応し、親和性支持体または所望の官能性を含有する他
の試薬を生成する。例えば、タンパク質またはペプチド
のアミノ基はエポキサイドと直接反応させることによっ
て結合し次のような構造を形成する。
Ｒ＝タンパク質またはペプチド。エポキサイドをまず加
水分解して“ジオール”基を形成し、次いで別の試薬と
反応させる前に様々な他の試薬で活性化する。
本発明の生成物に対する好ましいシランには加水分解か
ら結合シランを保護するような立体特性を有するＲ１−
Ｒ４基を含む。これら好ましい基は、イソプロピル、イ
ソブチル、sec −ブチル、ｔ−ブチル、ネオ−ペンチ
ル、およびシクロヘキシルがあり、イソプロピルおよび
sec −ブチルは、関心のあるビデンテート シランを調
製する上で都合が良く低価格であることから特に好まし
い。
本発明で使用されるシランのＲ１−Ｒ４基は同一である
必要はない。例えば、立体的要因のために、ビデンテー
ト シランが関心のある相互作用種に最適に近付くよう
に基体表面上で間隔を隔てるようにＲ１−Ｒ４基を異な
る大きさにすることが望ましい場合もある、例えば、Ｒ
１およびＲ３＝イソプロピルは加水分解に対してシラン
を安定させるのに役立ち、Ｒ２およびＲ４＝Ｃ１８は逆
相クロマトグラフィに対して静止相に強い疎水特性を与
える。Ｒ１およびＲ４基の適切な処理によって、分離の
間に静止相に疎水結合した結果、タンパク質のような生
物学的分子を変性（配座変化させる）させる静止相の傾
向を最小にする物質を調製することが可能である。
シランの架橋基は所望のビデンテート構造の基礎および
反応性または相互作用官能基を導入する位置を与えるた
めに、本発明の非常に重要な特性である。しかしなが
ら、本発明の欠くことのできない特性である架橋基の２
つの追加作用がある。まず、架橋基はシランの環構造を
形成する。この環構造は、シラン環構造が文献（Ｍ．Ｌ
alonde等、Ｓynthesis、第９巻、８１７、１９８５年）
によって説明されるように可溶性物質の合成において基
を保護するのに有用であるのと同様の理由で、分解に対
するシランの安定性を大きく改良する。結合シランの安
定性の改良は、文献（Ｉntroduction to Ｍodern Ｌip
uidＣhromatography 、Ｌ．Ｒ．Ｓnyder and Ｊ．Ｊ．
Ｋirkland ［Ｊohn Ｗiley and Ｓons 、Ｎew Ｙork
、１９７９年］で説明されたように、通常使用される
一官能性または二官能性試薬と比較して、ビデンテート
シランの場合に少なくとも倍の単位である。
第２に、架橋基はビデンテート シラン上の反応性基が
適切に間隔を隔てるようにし、所望の反応の高い収率を
生じる。例えば、二官能性シラン ジクロロジイソプロ
ピルシランの場合、反応性塩素原子間の距離は約３−
３．５Åである。約５．０Åの平均距離を隔てた反応性
ＳｉＯＨ基を有する完全にヒドロキシル化したシリカ表
面とこの分子を反応させる（Ｒ．Ｋ．Ｉler 、“The
Ｃhemistry of Ｓilica 、”Ｊohn Ｗiley＆Ｓons 、Ｎ
ew Ｙork １９７９年６３２頁）と、塩素基の一つのみ
がシリカ表面と容易に反応する。他の塩素原子と利用可
能な隣接したＳｉＯＨ基との間の結合距離および角度が
不適合であるために、第２塩素の反応は不完全である。
この要因の結果、関心のある物質と有害な反応をする結
合シラン上の塩素基が残留する、または水と接触して望
ましくない吸収位置として作用する酸性ＳｉＯＨ基に加
水分解する。
しかしながら、本発明におけるビデンテート シランで
は、架橋基Ｙの構造のために、２つのケイ素原子上の反
応性原子は、これら反応性原子間の距離が固体基体表面
上の反応基間の距離とほとんど適合するように位置す
る。例えば、ジクロロテトライソプロピルジシロキサン
およびジクロロテトライソプロピルジシルエチレンで
は、反応性塩素基間の距離はそれぞれ約４．５および
５．０Åであり、完全にヒドロキシル化したシリカ上の
ＳｉＯＨ基間の平均距離（約５Å）にほとんど適合す
る。この結合距離が適切に等しいとビデンテート シラ
ンの塩素原子の非常に高い反応収率を促進する。これは
２９Ｓｉマジック−角度にスピン交叉偏光ＮＭＲによっ
て特徴付けられる。つまり、本発明のビデンテート シ
ランの適切な架橋Ｙの使用は、高収率の所望のビデンテ
ート構造の非常に安定した結合シランの調製を助長す
る。
本発明で使用されるビデンテート シランの架橋基Ｙは
後の反応で利用され所望の特性の物質を調製する反応性
基を導入するために使用される。例えば、Ｙ＝−ＣＨ
（−ＣＨ＝ＣＨ２）−ＣＨ（−ＣＨ＝ＣＨ２）は他の不
飽和単量体または重合体に結合したシランの交叉結合に
必要な反応性基を与え、例えば、アクリロニトリルで構
造上にニトリル基を生成する、またはポリビニルピロリ
ドンで高極性重合体表面を生じる。この様な重合／交叉
結合反応は過酸化物のような通常の遊離基開始剤を使用
して行われる、または文献（Ｇ．Ｓchomburg等、Ｊ．Ｃ
hromatogr.第３５１巻、３９３、１９８６年）によって
説明されたような高エネルギー線照射によって開始され
る。他の有用な架橋基は−ＣＨ［ＣＨ２）３ＮＨ２］−
ＣＨ［（ＣＨ２）３ＮＨ２］；−ＣＨ−［（ＣＨ２）３
−Ｏ−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２−ＯＨ］ＣＨ［（Ｃ
Ｈ２）３）−Ｏ−ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２−ＯＨ］；−ＣＨ
［（ＣＨ２）３ＣＮ］−ＣＨ［（ＣＨ２）３ＣＮ］；お
よび−ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ＝ＣＨ２）ＣＨ２である。もち
ろん、ある種の炭素原子はケイ素原子に結合する追加の
結合を有することが理解される。例えば、第１の構造の
第１の炭素原子は３つの置換基のみを示す。第４番目は
ケイ素原子との結合である。これら結合は明確化するた
めに示されない。選択的に、重合／交叉結合反応を可能
にする反応性基はビデンテート シランのＲ１−Ｒ４位
置で結合する。
反応 ビデンテート シランの基体との反応は様々な条件下で
行われる。気相の反応は上昇温度でさえビデンテート
シランの十分な蒸気圧力を得るのが困難なために、液相
でより有用ではない。つまり、気相反応はゆっくりで都
合が悪い。通常、反応は適切な乾燥有機溶媒、時として
適切な触媒または酸受容体の存在下で行われる。最後
に、反応は“ニート”シラン液体によって、必要であれ
ば、反応速度を上昇させるため上昇温度で行われる。ケ
イ質クロマトグラフィ支持体の表面とのシランの反応
は、文献(An Ｉntroduction to ＭodernＬiquid Ｃhro
matogaphy"、Ｌ．Ｒ．Ｓnyder and Ｊ．Ｊ．Ｋirklin
d （Ｊohn Ｗiley and Ｓons Ｎew Ｙork 、１９７９
年）の第７章で説明される。多孔性シリカとシランとの
反応の詳細はさらに文献（“Ｐorous Ｓilica ”、Ｋ．
Ｋ．Ｕnger、Ｅlsevier Ｓcientific Ｐublishing Ｃ
o.Ｎew Ｙork 、１９７９）の１０８頁で説明される。
様々な物質とシランとの反応は文献（“Ｃhemistry and
Technology of Silicones”、Ｗ．Ｎoll （Ａcademic
Ｐress、Ｎew Ｙork 、１９６８）で一般的に説明され
る。
適切な溶媒中で反応を行なうことが好ましい。ハロ−シ
ランの場合、反応は上昇温度でまたは溶媒の沸点で適切
な乾燥有機溶媒中で通常行われる。典型的に、過剰のシ
ランを反応のために使用し、実際の過剰は所望の反応の
速度による。反応性シランは２０−５０％当量過剰のみ
を必要とし、都合のよい反応時間で所望の共有結合基の
高収率を生じるために低反応性シランでは２乃至１０倍
の当量過剰を必要とする。
酸受容体または触媒はハロ−シランの反応に望ましく、
反応速度を非常に上昇させ、所望の結合相の収率を改良
する。シリカのシラン化における塩基性酸受容体および
溶媒の役割は、文献（Ｊ．Ｎ．Ｋinkel 等、Ｊ．Ｃhrom
atogr.第３１６巻１９３、１９８４年）で説明される。
これら酸受容体塩基に対する活性のモードはこの文献で
説明される。本発明の生成物に有用な典型的酸受容体に
はピリジン、トリエチルアミン、２、６−ルチジン、お
よびイミダゾールがある。これらヌクレオフィル化合物
は使用されるシランの量に関して通常過剰、典型的に２
倍過剰で添加される。基体とのビデンテート シランの
反応速度は、酸受容体の濃度が非常に大きいと基体表面
上のこの物質の吸収は反応性シランのアクセスを抑制す
るためにゆっくりである。
溶媒それ自体は本発明のシランの反応で重要な役割を有
する。一官能性シランの場合、Ｋinkel 等（supra ）は
ルイス酸およびルイス塩基特性を有する溶媒（例えば、
アセトニトリル、ジクロロメタン、Ｎ、Ｎ−ジメチルホ
ルムアルデヒド）は反応を助長することを示した。ビデ
ンテート シランとのこの様な関係は説明されなかっ
た。しかしながら、ビデンテート シランの完全な反応
は一官能性シランより遅いことは明らかである。
ビデンテート ハロシランでは、反応は酸受容体として
ピリジンを用いて還流トルエン、キシレン、またはデカ
リン中で行われる。選択的に、ハロシランの反応はピリ
ジンのような塩基性溶媒中で行なわれる。溶媒はシラン
の重合を阻止するために注意深く乾燥させ、窒素のよう
なシール用乾燥不活性気体下で行なわなければならな
い。使用されるシランによって、この方法で行われる反
応は平衡が得られるまで３−４日必要である。反応は、
特に、イミダゾールおよびトリアゾールのような塩基が
酸受容体として使用される場合に、ジクロロメタン、ア
セトニトリル、およびＮ、Ｎ−ジメチルホルムアミド中
で行われる。これらヌクレオフィルはオルガノハロシラ
ンとの中間体を形成し、生成ヌクレオフィルの配座はＳ
ｉ−Ｘ結合を長くし、基体表面の攻撃を増大すると考え
られる。
アミノ−およびトリフルオロアセトキシシランのような
高反応性シランはハロシランよりケイ質基体と速く反応
するが、反応が完全に行われれば比較できる収率が達成
される。トリフルオロアセトキシシランは、文献（Ｃor
ey等［ＴetrahedronＬett.、第２２巻、３４５５、１９
８１年］によって説明された方法によって酸受容体とし
て２、６−ルチジンとジクロロメタン中で反応する。
アルコキシシランはハロ−、アミノ−、および他の反応
性シランより基体といくらかゆっくり反応し、結果とし
てこれら反応はいくらか異なる方法によって通常行われ
る。ケイ質基体をシラン化する好ましい工程は蒸溜ヘッ
ドを備えたフラスコ中に基体を配置しキシレン（または
トルエン）を添加し、低沸点水有機共沸混合物を取除
く。この階段はシステムを非常に乾燥した状態に置き、
逐次的シラン化が所望の方法で進行することを確保す
る。ビデンテート アルコキシシランを次いでニートに
または乾燥溶媒（キシレンまたはトルエン）中のフラス
コに添加し、フラスコ含有物を還流加熱する。反応が完
了したことを示す純粋な溶媒またはシランの沸点が認め
られるまで低沸点共沸混合物を頂上の還流から取出す。
一般に、ケイ質基体とのアルコキシシランの反応は酸受
容触媒の添加を必要としないが、この様な物質は反応に
有用である。
ヒドロキシル化基体とのヒドロキシシランの反応は反応
生成物として水の形成と共に進行する。それ故、使用さ
れる反応条件は反応が完全に行われるように反応混合物
から水を取除かなければならない。この場合、反応溶媒
は低沸点共沸混合物を形成するために使用される。この
共沸混合物は前記アルコキシシランに対して説明された
同じ方法で取除かれる。反応条件は注意深く制御しなけ
ればならない；そうでなければ、ビデンテート ヒドロ
キシシランはそれ自体と反応、または重合し、基体上の
厚い重合体層のような望ましくない反応生成物を生じ
る。重合体形成を最小にする１方法はヒドロキシシラン
の濃度を比較的低レベルに維持し、それ自体ではなく基
体とのヒドロキシシランの反応を助長することである。
このアプローチでは、ヒドロキシシランの化学量論量以
下の量で反応を開始し、次いで追加のシランを反応完了
に必要なだけ反応中に添加する。
有機ヒドロキシル化重合体とのビデンテート シランの
反応は、溶媒および反応条件の選択を有機重合体の特性
を考慮して調節しなければならないこと以外はケイ質基
体の場合と同様に進行する。必要な条件の例は、文献
（Ｓ．Ｈjertin等、Ｊ．Ｃhromatog．第３５４巻、２０
３１９８６）で、Ｓepharose４ＢとのＹ−グリシドロキ
シプロピルトリメトキシシランの反応が説明されてい
る。
他のタイプの基体とのビデンテート シランの反応は異
なる方法で進行し反応アプローチには修正が必要であ
る。例えば、ヒドロキシル化二酸化クロムはハロシラン
とほとんどまたはまったく反応しない。しかしながら、
この様な物質は米国特許第３，９３９，１３７号で説明
されたようにヒドロシランと容易に反応する。選択的
に、アルコキシシランは米国特許第４，１７７，３１７
号で説明されたように二酸化クロムと反応する。
一般に、基体表面とのビデンテート シランの完全な反
応が望ましい。反応レベルは基体上の反応位置の密度と
基体の表面積の大きい関数である。完全にヒドロキシル
化したシリカ表面の場合、約８μモル／m2の本質的に反
応性のＳｉＯＨ基が表面上に存在する。しかしながら、
Ｒ１−Ｒ４およびビデンテート シランのＹ基と関係し
たバルクまたは立体効果のために、これらすべてのＳｉ
ＯＨ基は反応できない。ジクロロテトラメチルジシロキ
サンのような小さい反応体の場合、約２．７μモル／m2
のシランが表面と共有結合する。立体的な大きいシラン
では、低濃度となる。例えば、約１．５μモル／m2のジ
クロロテトライソプロピルジシロキサンは完全に加水分
解したシリカ表面に結合される。しかしながら、基体表
面が完全に反応する必要はない。低乃至中間濃度の有機
配位子が表面には望ましい場合もある。これを行なうた
めに、反応は完全に反応した表面に必要な量に関して化
学量論量以下のシランで行われる。ビデンテート シラ
ンが大きく高い立体保護基（例えばイソプロピル）のＲ
１−Ｒ４を含有する場合、生じた結合基は加水分解劣化
に対して安定性が非常に高い。
生成物の特徴 ケイ質生成物上の結合シランの構成は、２９Ｓｉおよび
１３Ｃ交叉偏光マジック角度スピン角磁気共鳴分光分析
法（ＣＰ−ＭＡＳ ＮＭＲ）および拡散反射赤外線フー
リエ変形分光分析法（ＤＲＩＦＴ）で特徴付けられる。
これら技術およびシリカおよび変性シリノカを特徴付け
るそれらの使用は、文献（Ｅ．Ｂayer等、Ｊ．Ｃhromat
ogr.第２６４巻、１９７−２１３、１９８３）、および
文献（Ｊ．Ｋohler 等、Ｊ．Ｃhromatogr.第３５２、２
７５、１９８６）で説明される。２９Ｓｉ ＣＰ−ＭＡ
Ｓ ＮＭＲによって、様々なＳｉ原子の方向および結合
特性が割当てられた。ジ−ｎ−ブチルジクロロシランお
よびトリ−ｎ−ブチル−クロロシランを再ヒドロキシル
化シランと反応させることによって調製された結合相中
に（１）Ｒ３−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ、（２）Ｒ２−Ｓｉ（Ｏ
Ｒ）−Ｏ−Ｓｉ、および（３）Ｒ２−Ｓｉ−（Ｏ−Ｓ
ｉ）３の存在を固定した。１３−Ｃ ＮＭＲスペクトル
はこれらシラン中の４つの異なる炭素原子に割当てるこ
とができるピークを示す。２９Ｓｉ ＮＭＲスペクトル
は異なるシラン結合相結合の３タイプのＳｉ原子と共に
固体基体中のＳｉ原子を示す。この技術を使用してシラ
ンのビデンテート結合は確実となった。
ＤＲＩＦＴ分光分析法はシリカの変性表面中のシラノー
ルの存在または不在を固定するために使用される。３７
００cm−１の鋭いピークの消失およびスペクトルの２８
００−３０００cm−１領域中のピークの出現は隔離され
たシラノールの損失およびアルキル配位子の結合による
Ｃ−Ｈ構造の形成を示す。
本発明のビデンテート シラン組成物の大きい利点の一
つはクロマトグラフィ パッキングで使用された通常の
一官能性シランに比較して安定性が改良されることであ
る。これは第１図から明らかである。
第１図には、三角形によって示されるＲ１−Ｒ４＝イソ
プロピル、四辺形によって示されるＲ１−Ｒ４＝メチル
であるビデンテート シラン、および円によって示され
る従来技術のクロロトリメチルシラン（ＴＭＳ）の安定
性を比較したものである。第１図は、既知の容量の移動
相に対する勾配溶離の間の攻撃的な水／アセト−ニトリ
ル／トリフルオロ酢酸（ｐＨ＝２）移動相にカラムを従
わせた後にカラムパッキング（支持体）（容量因数ｋ′
値−−基体上の有機シランの量の直接関数として測定さ
れる）によって示される１−フェニルヘプタンの平等な
滞留のレベルを示す。これらデータでは、完全にヒドロ
キシル化された同じシリカ基体をすべての調製に使用し
た。第１図のプロットは、ビデンテート ジクロロテト
ラメチルジシロキサン（シリカ−Ｍｅ４Ｓｉlox ）で変
性された再ヒドロキシル化シリカの分解速度が一官能性
クロロトリメチルシラン（シリカ−ＴＭＳ）で変性した
同じ基体より非常に低いことを示す。ビデンテート シ
ランのこの増加した安定性は、基体に結合した２つのＳ
ｉ−Ｏ−基が有機配位子の損失に対して破壊されるた
め、一官能性シランの１つの−Ｓｉ−Ｏ−基に比較でき
ると思われる。ビデンテート、メチル−シラン変性物質
に対するビデンテート、イソプロピル−シラン変性パッ
キングの安定性が大きく改良されたのは加水分解による
分解からのシリカ表面に結合した−ＳｉＯ−基の優れた
立体保護によるものである。Ｒ１−Ｒ４位置のフェニル
基を有するビデンテート シランは、恐らく基体に結合
したシロキサン基に対して平坦なフェニル基によって可
能となる比較的貧弱な立体保護のために、イソプロピル
基より加水分解による分解に対する安定性が低い。
例１ テトラメチルジシロキサン結合相の調製および評価 ７ミクロン粒子サイズおよび３００Å孔の多孔性シリカ
微球粒子はＥ．Ｉ．デュポン社から市販されているＺor
bax ＰＳＭ−３００として得られた。この物質は米国特
許出願第７９８，３３２号（Ｊ．Ｊ．Ｋirkland および
Ｊ．Ｋohler ）の方法によって処理され、窒素吸着によ
って決定された５２m2／ｇの比表面積を有する完全に再
ヒドロキシル化した物質を生成した。特定の処理は次の
通りであった。
６０ｇのＰＳＭ−３００シリカおよび６００ｍＬの水中
の７５ppm のＨＦをフラスコに添加して１００℃で７２
時間還流させた。次いでシリカを１５００ｍＬの水、５
００ｍＬのアセトンで洗浄し、真空（３０Ｈｇ）下で一
晩乾燥させた。次いでシリカを５７０ｍＬの水に入れて
１０時間沸騰させ、室温に冷却し、５００ｍＬのアセト
ンで洗浄し、真空（３０Ｈｇ）下で１１０℃で一晩乾燥
させた。
６グラムのこの物質を真空（３０in．Ｈｇ）下で１１０
℃に加熱して吸着水を取除き、次いで乾燥窒素雰囲気に
置いた。この固体基体に対し、６０ｍＬの乾燥キシレ
ン、２４０μＬのピリジン、および４．９ｍＬのジクロ
ロテトラメチルジシロキサン（Ｃat．Ｎｏ．Ｄ４３７０
−−Ｐetrarch Ｓystems Ｂristol、ＰＡ）を添加し
た。この混合物を窒素パージ下で８０時間１３８℃で還
流させた。次いで懸濁体を冷却してそれぞれ３００ｍＬ
のトルエン、塩化メチレン、メタノール、５０％のメタ
ノール／水、およびアセトンで注意深く洗浄し、次いで
真空（３０in．Ｈｇ）下で１１０℃で一晩乾燥させた。
支持体の化学分析は、２．７μモル／m2または５．４μ
eq／m2のビデンテート有機シランの平均表面被覆に対応
する０．６８％の炭素の存在を示した。物質の固相マジ
ック角度スピン１３Ｃ ＮＭＲは表面上のメチル基に対
して−０．２ppm で予測される単一共鳴ピークを示し
た。
ほぼ２グラムのこの物質を文献（Ｉntoduction to Ｍod
ern Ｌiquid Ｃhromatography 、Ｌ．Ｒ．Ｓnyder 、お
よびＪ．Ｊ．Ｋirkland 、Ｊohn Ｗiley andＳons 、
Ｎ．Ｙ．１９７９年、第５章）で説明された方法によっ
て０．４６×１５cmのステンレス スチール管にスラリ
ー充填した。生成クロマトグラフィ カラムを（Ａ）蒸
溜水中の０．１％のトリフルオロ酢酸および（Ｂ）アセ
トニトリル中の０．１％のトリフルオロ酢酸よりなる交
互の平等／勾配溶離溶媒システムを使用して試験した。
溶媒を８０分間０−１００％Ｂからプログラムし、次い
で試験化合物として１−フェニルヘキサンを使用して５
０％Ｂで平等な測定を行なった。この移動相サイクルを
カラム寿命を調べる間繰返した。
滞留時間の測定をカラムを通過した溶媒のカラム容量の
数の関数として行なった。滞留時間の減少はカラム中の
パッキング物質からのシアン結合相の損失の直接的測定
である。テトラメチルジシロキサン変性シリカの場合、
この損失は、クロロトリメチルシランおよび前記工程を
使用して調製されたトリメチルシリル変性シランに対す
る９１％の損失と比較して、５００カラム容量（１４時
間）後２２％であった。
例２ テトラメチルジシルエチレン結合相の調製および評価 試薬および反応条件は、５．８グラムのテトラメチルジ
クロロジシルエチレン（Ｃat．Ｎｏ．Ｔ２０１５−−Ｐ
etrarch Ｓystems、Ｂristol、ＰＡ）を変性シランとし
て使用した以外は例１と同じであった。変性シリカ上の
元素分析は２．１μモル／m2または４．２μeq．／m2の
ビデンテート有機シランの平均表面被覆に対応する０．
８０％の炭素を示した。固相マジック角度スピニング
１３Ｃ ＮＭＲは予測されたメチルおよびメチレン炭素
を示す＋９．２および−１．５ppm で２つのピークを示
した。
クロマトグラフィ カラムは支持体でパックされ例１の
ように試験した。このカラムは例１で説明されたように
試験し、５００カラム容量の移動相のカラムを通過した
後に４１％の損失が見出された。リソチーム、メリチ
ン、およびオーバルブミンの混合物の分離は０．１％の
トリフルオロ酢酸／水／アセトニトリルの勾配で行われ
た。これらの化合物に対して良い分離とピークの形状が
観察され、この分離は５００容量の移動相がカラムを通
過した後も維持された。
例３ テトライソプロピルジシロキサン結合相の調製および評
価 例１のように乾燥させた３グラムのシリカを、３０ｍＬ
のキシレン、１２０μＬのピリジン、および４．６ｍＬ
のテトライソプロピルジクロロジシロキサン（Ｃat．Ｎ
o.Ｄ４３６８、Ｐetrarch Ｓystems、ＢristolＰＡ と
混合した。反応条件は、混合物を７２時間還流させた以
外は例１と同じであった。元素分析は、１．５μモル／
m2または３．０μeq／m2のビデンテート有機シランに対
応する１．１４％の炭素を示した。固相マジック角度ス
ピニング１３Ｃ ＮＭＲの反応生成物はこのシラン中の
炭素原子に対して予測されたように約＋１５．６ppm の
ピークを示した。
クロマトグラフィ カラムを例１のように調製し試験し
た。フェニルヘプタンに対する滞留の損失は５００カラ
ム容量の移動相でパージした後わずかに６％であった。
この結果は、同一条件下で試験された市販されるＣ４変
性シリカ（Ｖydac-214TP、ＴheＳeparations Ｇroup、
Ｈesperia 、ＣＡ）に対する滞留の２１％の損失と比較
すると有利である。これら２つのカラム容量の連続的試
験は、同じ試験に対するＶydac−Ｃ４に対する３５％の
損失と比較してビデンテート テトライソプロピルジシ
ロキサン−シリカに対する３４００カラム容量（９６時
間）後に１５％の損失を示した。テトライソプロピルジ
シロキサン変性シリカの元素分析は、試験後、表面上に
残った０．８７％の炭素、または当初の７６％を示し
た。これはクロマトグラフィ滞留データによって暗示さ
れた８５％の残留値と一致する。
例４ ジビニルジメチルジシロキサン結合相の調製 例１のように乾燥させた６グラムのシリカを、６０ｍＬ
の乾燥キシレン、２０２μＬのピリジン、および２．８
ｍＬのジビニルジメチルジクロロジシロキサン（Ｃat．
Ｎo.Ｄ６２０６、Ｐetrarch Ｓystems、Ｂristol、Ｐ
Ａ）と合せた。反応は還流時間が９６時間であった以外
は例１のように行われた。生成物の元素分析は、２．２
μモル／m2または４．４μeq／m2のビデンテート有機シ
ランに対応する０．７９％の炭素を示した。
例５ テトライソプロピルジシロキサン結合相の調製および評
価 粒子サイズが８ミクロンおよび１５０Åの孔サイズの多
孔性シリカ微球は、Ｅ．Ｉ．デュポン社から得られ、例
１の方法（米国特許出願第７９８，３３２号のＪ．Ｊ．
Ｋirkland and Ｊ．Ｋohler ）によって処理し、窒素吸
収によって決定されたように１４０m2／ｇの比表面積を
有する完全に再ヒドロキシル化された表面を生成した。
２０グラムのこの基体を真空（３０in．Ｈｇ）下で１１
０℃で一晩加熱し吸着水を取除き、次いで乾燥窒素雰囲
気に置いた。この固体に対して、１５０ｍＬの乾燥キシ
レン、１．８ｍＬのピリジン、および３５ｍＬのテトラ
イソプロピルジクロロジシロキサン（Ｃat．Ｎo.Ｄ４３
６８、Ｐetrarch Ｓystems、Ｂristol、ＰＡ）を添加し
た。この混合物を１３８℃で１２０時間ゆっくりした窒
素パージ下で還流させた。懸濁体を冷却し、それぞれ３
００ｍＬのトルエン、塩化メチレン、メタノール、５０
％のメタノール／水、およびアセトンで洗浄し、次いで
１１０℃で真空（３０in.Ｈｇ）下で一晩乾燥させた。
生成物を６０ｍＬの新鮮なテトラヒドロフランで３０分
間還流させアセトンで３０分間還流させ、次いで１１０
℃で真空下（３０in．Ｈｇ）で一晩乾燥させた。化学分
析は０．６８μモル／m2または１．３６μeq／m2のビデ
ンテート シランの表面被覆に相当する１．３８％の炭
素を示した。
クロマトグラフィ カラムをこの支持体を調製し例１の
ように試験した。フェニルヘプタンに対する滞留の損失
は、１３５００カラム容量（１３２時間）の連続試験後
わずかに８％であった。使用されたカラム物質のその後
の化学的分析は試験の結果としてビデンテート有機シラ
ンの５％の損失に対応する１．３２％の炭素を示した。
例６ テトライソプロピルジシロキサン結合相の調製 例１のように乾燥された６グラムのシリカを、３０ｍＬ
の乾燥キシレン、３９０μＬのピリジン、および１０．
８４ｇの１、３−ジクロロテトラフェニルジシロキサン
（Ｃat．Ｎo.Ｄ４３９０Ｐetrarch Ｓystems Ｂristo
l、ＰＡ）を合せた。反応は例１のように行われた。生
成物質を３０分間６０ｍｌの新鮮な乾燥テトラヒドロフ
ランで還流させ、３０分間６０ｍＬのアセトンで還流さ
せ、真空（３０in．Ｈg ）下で１１０℃で一晩乾燥させ
た。最終的支持体の化学分析は１．１８μモル／m2また
は２．３６μeq／m2のビンテート シランに対応する
１．１６％の炭素を示した。
例７ テトライソプロピルジシロキサン結合相の調製 例１のように乾燥させた５グラムのシリカを乾燥窒素雰
囲気下に置き、これに対して、５０ｍＬのピリジン（予
め４Ａ分子ふるいで乾燥させた）および３．２８ｍＬの
テトライソプロピルジクロロジシロキサン（Ｃat．Ｎo.
Ｄ４３６８、Ｐetrarch Ｓystems、Ｂristol、ＰＡ）を
添加した。混合物を２４時間１１５℃で還流させ、次い
で懸濁体を冷却し、それぞれ３００ｍＬのトルエン、塩
化メチレン、メタノール、５０％のメタノール／水、お
よびアセトンで洗浄した。物質を１２０ｍＬの新鮮なテ
トラヒドロフランで３０分間再び還流させ、次いで１２
０ｍＬのアセトンで３０分間還流させ、真空下（３０i
n．Ｈg ）下で１１℃で１晩乾燥させた。最終支持体の
分析は１．１２μモル／m2または２．２４μeq／m2のシ
ランに対応する０．５５％の炭素を示した。
【図面の簡単な説明】
図面は、ビデンテート シラン−イソプロピル、メチ
ル、およびクロロトリメチルの安定性を比較するグラフ
である。

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基体および該基体に結合したビデンテート
    シランを含有し、該ビデンテートシランは、一定の基に
    よって架橋された少なくとも２つのケイ素原子を含有
    し、次の様式で少なくとも７員環システムが形成される
    ように配列される改良支持体。 式中、Ｒ１〜Ｒ４＝アルカン、置換アルカン、アルケ
    ン、置換アルケン、アリール、または置換アリール；Ｙ
    ＝−Ｏ−、−ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−（Ｃ
    Ｈ２）ｎ−、−（ＣＨＺＣＨＺ）−、または−（Ｃ
    Ｈ２）ｎＣＨＺ−、Ｚ＝アルカン、置換アルカン、アル
    ケン、置換アルケン、アリール、置換アリール、ハロゲ
    ン、ヒドロキシル、水素、ニトリル、第１、第２、また
    は第３またはテトラアルキルアミン、カルボニル、カル
    ボキシル、アミド、スルフォン酸、ニトロ、ニトロソ、
    アミド、スルフォンアミド等、ｎ＝１〜６、およびＡは
    シランが共有結合した基体の表面上の原子。
  2. 【請求項２】実質的にすべてのシランが両Ｓｉ原子を介
    して基体に結合される特許請求の範囲第１項記載の支持
    体。
  3. 【請求項３】基体がビデンテートシラン試薬と反応する
    表面を有する金属酸化物、メタロイド酸化物、または有
    機重合体、またはプラスチックである特許請求の範囲第
    １項記載の支持体。
  4. 【請求項４】基体がシリカであり、かつＹ＝−Ｏ−であ
    る特許請求の範囲第２項記載の支持体。
  5. 【請求項５】基体がシリカであり、かつＹ＝−ＣＨ２Ｃ
    Ｈ２−である特許請求の範囲第１項記載の支持体。
  6. 【請求項６】シリカが多孔性である特許請求の範囲第４
    項記載の支持体。
  7. 【請求項７】シリカが多孔性である特許請求の範囲第５
    項記載の支持体。
  8. 【請求項８】Ｙ＝−ＣＨ（−ＣＨ＝ＣＨ２）−ＣＨ（−
    ＣＨ＝ＣＨ２）、−ＣＨ［（ＣＨ２）３ＮＨ２］、−Ｃ
    Ｈ［（ＣＨ２）３ＣＮ］−ＣＨ［（ＣＨ２）３ＣＮ］、
    −ＣＨ（ＣＨ２）18−、−ＣＨ［（ＣＨ２）３−Ｏ−Ｃ
    Ｈ（ＯＨ）ＣＨ２−ＯＨ］ＣＨ［（ＣＨ２）３−Ｏ−Ｃ
    Ｈ（ＯＨ）ＣＨ２−ＯＨ］、または−ＣＨ（ＣＨ２）８
    −ＣＨ（ＣＨ２）８である特許請求の範囲第３項記載の
    支持体。
  9. 【請求項９】Ｙ＝−ＣＨ（−ＣＨ＝ＣＨ２）−ＣＨ（−
    ＣＨ＝ＣＨ２）、−ＣＨ［（ＣＨ２）３ＮＨ２］、−Ｃ
    Ｈ［（ＣＨ２）３ＣＮ］−ＣＨ［（ＣＨ２）３ＣＮ］、
    −ＣＨ（ＣＨ２）18−、−ＣＨ［（ＣＨ２）３−Ｏ−Ｃ
    Ｈ（ＯＨ）ＣＨ２−ＯＨ］ＣＨ［（ＣＨ２）３−Ｏ−Ｃ
    Ｈ（ＯＨ）ＣＨ２−ＯＨ］、または−ＣＨ（ＣＨ２）８
    −ＣＨ（ＣＨ２）８である特許請求の範囲第２項記載の
    支持体。
  10. 【請求項１０】ビデンテートシラン試薬を反応性表面基
    を含む基体と反応させることによって形成される特許請
    求の範囲第１項記載の支持体。
  11. 【請求項１１】反応性表面基が−ＯＨまたは−Ｃｌを含
    む特許請求の範囲第１０項記載の支持体。
  12. 【請求項１２】反応性表面基が基体の表面をヒドロキシ
    ル化することによって形成される特許請求の範囲第１０
    項記載の支持体。
  13. 【請求項１３】ビデンテートシランのケイ素原子が一官
    能性である特許請求の範囲第１０項記載の改良された支
    持体。
  14. 【請求項１４】Ｒ１〜Ｒ４が、結合シランを加水分解か
    ら立体保護する特許請求の範囲第１項記載の改良支持
    体。
  15. 【請求項１５】Ｒ１〜Ｒ４が、イソプロピル、第２ブチ
    ル、イソブチル、t-ブチル、ネオペンチル、またはシク
    ロヘキシルである特許請求の範囲第１４項記載の支持
    体。
  16. 【請求項１６】Ｒ１〜Ｒ４が、イソプロピル、イソブチ
    ル、t-ブチル、またはネオペンチルである特許請求の範
    囲第６項記載の支持体。
  17. 【請求項１７】Ｒ１〜Ｒ４が、イソプロピル、イソブチ
    ル、t-ブチル、またはネオペンチルである特許請求の範
    囲第７項記載の支持体。
  18. 【請求項１８】Ｒ１−Ｒ４が、イソプロピル、イソブチ
    ル、t-ブチル、またはネオペンチルである特許請求の範
    囲第９項記載の支持体。
  19. 【請求項１９】Ｙが、基体上の結合点のものと両立でき
    るビデンテートシランの２つの反応原子の間の間隔を与
    えるように選択される特許請求の範囲第１項記載の支持
    体。
  20. 【請求項２０】基体および該基体に結合したビデンテー
    トシランを含有し、該ビデンテートシランは、一定の基
    によって架橋された少なくとも２つのケイ素原子を含有
    し、少なくとも７員環システムが形成して次の構造を有
    するように配列される特許請求の範囲第１項記載の改良
    支持体。 式中、Ｙ＝−Ｏ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、 ｉＰｒ＝イソプロピル基。
  21. 【請求項２１】ビデンテートシラン試薬を反応性表面基
    を含む基体と反応させることによって形成される特許請
    求の範囲第２０項記載の支持体。
  22. 【請求項２２】反応性表面基が−ＯＨまたは−Ｃｌを含
    む特許請求の範囲第２１項記載の支持体。
  23. 【請求項２３】基体および該基体に結合したビデンテー
    トシランを含有し、該ビデンテートシランは、一定の基
    によって架橋された少なくとも２つのケイ素原子を含有
    し、次の様式で少なくとも７員環システムが形成される
    ように配列されるクロマトグラフィ分離用支持体。 式中、Ｒ１〜Ｒ４＝アルカン、置換アルカン、アルケ
    ン、置換アルケン、アリール、または置換アリール；Ｙ
    ＝−Ｏ−、−ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−（Ｃ
    Ｈ２）ｎ−、−（ＣＨＺＣＨＺ）−、または−（Ｃ
    Ｈ２）ｎＣＨＺ−、Ｚ＝アルカン、置換アルカン、アル
    ケン、置換アルケン、アリール、置換アリール、ハロゲ
    ン、ヒドロキシル、水素、ニトリル、第１、第２、また
    は第３またはテトラアルキルアミン、カルボニル、カル
    ボキシル、アミド、スルフォン酸、ニトロ、ニトロソ、
    アミド、スルフォンアミド等、ｎ＝１〜６、およびＡは
    シランが共有結合した基体の表面上の原子。
  24. 【請求項２４】基体が多孔性シリカであり、かつＹ＝−
    Ｏ−であって、実質的にすべてのシランが両Ｓｉ原子を
    介して基体に結合される特許請求の範囲第２３項記載の
    クロマトグラフィ分離用支持体。
  25. 【請求項２５】基体が多孔性シリカであり、かつＹ＝−
    ＣＨ２ＣＨ２−である特許請求の範囲第２３項記載のク
    ロマトグラフィ分離用支持体。
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