特許第6661636号(P6661636)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6661636
(24)【登録日】2020年2月14日
(45)【発行日】2020年3月11日
(54)【発明の名称】オルガノシリカ材料
(51)【国際特許分類】
   C08G 79/00 20060101AFI20200227BHJP
   C08G 77/58 20060101ALI20200227BHJP
   C08G 77/50 20060101ALN20200227BHJP
【FI】
   C08G79/00
   C08G77/58
   !C08G77/50
【請求項の数】15
【全頁数】80
(21)【出願番号】特願2017-531343(P2017-531343)
(86)(22)【出願日】2015年12月11日
(65)【公表番号】特表2018-503713(P2018-503713A)
(43)【公表日】2018年2月8日
(86)【国際出願番号】US2015065204
(87)【国際公開番号】WO2016094777
(87)【国際公開日】20160616
【審査請求日】2018年10月12日
(31)【優先権主張番号】62/091,071
(32)【優先日】2014年12月12日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】62/091,077
(32)【優先日】2014年12月12日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】390023630
【氏名又は名称】エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー
【氏名又は名称原語表記】EXXON RESEARCH AND ENGINEERING COMPANY
(74)【代理人】
【識別番号】100100158
【弁理士】
【氏名又は名称】鮫島 睦
(74)【代理人】
【識別番号】100156085
【弁理士】
【氏名又は名称】新免 勝利
(74)【代理人】
【識別番号】100138885
【弁理士】
【氏名又は名称】福政 充睦
(72)【発明者】
【氏名】リ・チュエンチャン
(72)【発明者】
【氏名】デイビッド・チャールズ・カラブロ
(72)【発明者】
【氏名】モバエ・アフェウォルキ
(72)【発明者】
【氏名】サイモン・クリストファー・ウエストン
(72)【発明者】
【氏名】マクテルド・マリア・ウィルフリード・マーテンス
(72)【発明者】
【氏名】ティルマン・ヴォルフラム・ビューテル
(72)【発明者】
【氏名】ウェンイー・フランク・ライ
(72)【発明者】
【氏名】ポール・ポドシャドゥウォ
(72)【発明者】
【氏名】ジーン・ウィレム・ローデウェイク・ベークマン
【審査官】 三宅 澄也
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2010/106408(WO,A1)
【文献】 特表2010−527890(JP,A)
【文献】 特表2018−501227(JP,A)
【文献】 特許第5452478(JP,B2)
【文献】 特開平09−208499(JP,A)
【文献】 特開2002−154990(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08G 75/00−75/32
79/00−79/14
C08G 77/00−77/62
B01J 21/00−38/74
B01J 20/00−20/28
20/30−20/34
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも1種の式[ZOZOSiCH(I)
[式中、各ZおよびZは、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
の独立モノマーおよび少なくとも1種の他の三価金属酸化物モノマーのポリマーである、オルガノシリカ材料であって、Cu Kα線を使用して測定したX線回折パターンが、3〜10°の2θの範囲内においてピークが存在せず、
前記少なくとも1種の他の三価金属酸化物モノマーが、
(i)式M(OZ(II)
[式中、Mは、第13族金属を表し、各Zは、独立して、水素原子、C〜Cアルキル、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
の独立単位であり、
少なくとも1種の式M(OZ(II)
[式中、Mは、AlまたはBであり、各Zは、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、またはケイ素原子もしくは別のモノマーへの結合を表す]
の単位が存在する、
オルガノシリカ材料。
【請求項2】
各ZおよびZが、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す、請求項1に記載のオルガノシリカ材料。
【請求項3】
各ZおよびZが、独立して、水素原子、エチル、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す、請求項1または2に記載のオルガノシリカ材料。
【請求項4】
(i)式[ZOZSiCH(IV)
[式中、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表し、各Zは、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表す]
の独立単位、
(ii)式ZOZ1011Si(V)
[式中、各Zは、水素原子またはC〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表し、Z、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、窒素を含有していて任意に置換されたヘテロシクロアルキル基、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択される]
の独立単位、
(iii)式Z121314Si−R−SiZ121314(VI)
[式中、各Z12は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表し、各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素を表し、Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、任意に置換されたC〜C20アラルキル、および任意に置換されたC〜C20ヘテロシクロアルキル基からなる群から選択される]
の独立単位、および
(iv)それらの組合せ
からなる群から選択されるモノマーをさらに含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のオルガノシリカ材料。
【請求項5】
約1.5nm〜約20.0nmの平均細孔径を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載のオルガノシリカ材料。
【請求項6】
約200m/g〜約2500m/gの全表面積を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のオルガノシリカ材料。
【請求項7】
約0.1cm/g〜約5.0cm/gの細孔体積を有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載のオルガノシリカ材料。
【請求項8】
前記材料の前記細孔内に組み込まれた少なくとも1種の触媒金属をさらに含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載のオルガノシリカ材料。
【請求項9】
前記触媒金属が、第6族元素、第8族元素、第9族元素、第10族元素およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項に記載のオルガノシリカ材料。
【請求項10】
構造指向剤またはポロゲンを本質的に使用せずに製造される、請求項1〜9のいずれか1項に記載のオルガノシリカ材料。
【請求項11】
a)芳香族含有量が低下した反応生成物を製造するために有効な芳香族水素化条件下で操作される反応段階において、水素含有処理気体の存在下、芳香族を含む炭化水素供給流を水素化触媒と接触させることを含み、
前記水素化触媒が、請求項に記載のオルガノシリカ材料を含む、炭化水素供給流の芳香族水素化方法。
【請求項12】
式(II)のMがAlである、請求項11に記載の芳香族水素化方法。
【請求項13】
前記オルガノシリカ材料が、約100m/g〜約1300m/gの全表面積を有する、請求項11に記載の芳香族水素化方法。
【請求項14】
前記少なくとも1種の触媒金属が、白金、パラジウム、ニッケルおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項13に記載の芳香族水素化方法。
【請求項15】
前記少なくとも1種の触媒材料が、活性材料および不活性材料、合成または天然由来ゼオライト、無機材料からなる群から選択される結合剤材料をさらに含む、請求項14に記載の芳香族水素化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(発明の分野)
本発明は、オルガノシリカ材料、その製造方法、およびその使用に関する。
【背景技術】
【0002】
(発明の背景)
多孔性無機固体は、工業的応用のための触媒および分離媒体として大いに有益であることが見出されている。特に、メソ細孔の周期的配列を有するシリカおよびアルミナなどのメソポーラス材料は、それらの均一かつ調整可能な細孔、高い表面積および大きい細孔体積のため、吸着、分離および触媒プロセスでの使用に魅力的な材料である。そのようなメソポーラス材料の細孔構造は、大きい分子を吸着するために十分大きく、かつその細孔壁構造は、約1nm程度の薄さであることが可能である。さらに、そのようなメソポーラス材料は、大きい比表面積(例えば、1000m/g)および大きい細孔体積(例えば、1cm/g)を有することが知られている。これらの理由のため、そのようなメソポーラス材料は、反応性触媒、官能性有機化合物から構成される吸着剤および他の分子が、細孔中に迅速に拡散することを可能にして、したがって、より小さい細孔径を有するゼオライト以上に有利となることが可能である。したがって、そのようなメソポーラス材料は、高速触媒反応の触媒作用のみならず、大容量吸着剤としても有用となることが可能である。
【0003】
メソポーラスフレーム構造中のいくつかの有機基が含まれることによって、調節可能な反応性表面を提供することが可能であり、これは、材料の細孔径の均一性、より高い機械的強度および水熱安定性にも寄与する。したがって、メソポーラスオルガノシリカ材料は、水熱安定性、化学的安定性および機械的特性の強化など、メソポーラスシリカと比較して、ユニークな特性を示すことが可能である。有機基は、式Si−R−Siの形態の架橋シルセスキオキサン前駆体を使用して、メソポーラスオルガノシリカを形成するために組み込むことができる。
【0004】
メソポーラスオルガノシリカは、慣例的に、構造指向剤、ポロゲンおよび/またはフレームワーク要素の存在下でのシルセキオクサン(silsequioxane)前駆体の自己集合によって形成される。この前駆体は、加水分解性であり、かつ構造指向剤の周囲で凝縮する。これらの材料は、平行配列されたメソスケールチャネルの周期的配列の存在のため、周期的メソポーラスオルガノシリケート(Periodic Mesoporous Organosilicate)(PMO)と呼ばれている。例えば、非特許文献1は、Rが架橋性有機基であるSiORまたはSiOビルディングブロックからなる周期的メソポーラスフレームワークを有する、架橋されたオルガノシリカであるPMOを形成するための、塩基および構造指向剤、セチルトリメチルアンモニウムブロミドの存在下での1,3,5−トリス[ジエトキシシリカ]シクロヘキサン[(EtO)SiCHの自己集合を報告する。PMO中、有機基は、細孔壁中に均一に分配されることが可能である。特許文献1は、NaAlOおよび塩基の存在下、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシリルシクロヘキサンから形成された結晶質ハイブリッド有機−無機シリケートの調製を報告する。特許文献2は、プロピレングリコールモノメチルエーテルの存在下、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシリルシクロヘキサンから形成された組成物の調製を報告する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許出願公開第2012/0059181号明細書
【特許文献2】米国特許出願公開第2007/003492号明細書
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】Landskron,K.ら[Science,302:266−269(2003)]
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、PMOなどのオルガノシリカ材料の調製において、界面活性剤などの構造指向剤を使用することによって、調製プロセスの最後に構造指向剤を除去するための複雑で、エネルギー集約的プロセスが必要となる。このことによって、工業的応用のためにプロセスの規模を大きくする能力が限定される。したがって、所望の細孔径、細孔体積および表面積を有する追加的なオルガノシリカ材料を提供することが必要とされている。さらに、構造指向剤、ポロゲンまたは界面活性剤の不在下で実行可能な方法によって調製することが可能である、そのようなオルガノシリカ材料を提供することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
(発明の要旨)
望ましい細孔直径、細孔体積および表面積を有するオルガノシリカ材料を達成することが可能であることが見出された。さらに、そのようなオルガノシリカ材料は、構造指向剤、ポロゲンまたは界面活性剤を必要とすることなく首尾よく調製することが可能である。
【0009】
したがって、一態様において、本発明の実施形態は、少なくとも1種の式[ZOZOSiCH(I)[式中、各ZおよびZは、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]のモノマーおよび少なくとも1種の他の三価金属酸化物モノマーのポリマーである、オルガノシリカ材料を提供する。
【0010】
上記で要約された実施形態の特定の態様を含む他の実施形態は、以下の詳細な説明から明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】試料1Aおよび比較試料2のX線回折(XRD)スペクトルを示す。
図2a】N中の試料1Aの熱重量分析(TGA)データを示す。
図2b】空気中の試料1AのTGAデータを示す。
図3】試料1A、比較試料2および試料5のBET N吸着を示す。
図4】試料1A、比較試料2および試料5のBET細孔径分布を示す。
図5】試料1A、試料3、試料5Aおよび試料6のBET表面積およびミクロポーラス表面積を示す。
図6】試料1A、試料5A、試料6および試料3の細孔体積および細孔径の比較を示す。
図7a】試料1Aの29Si MAS NMRスペクトルを示す。
図7b】比較試料2の29Si MAS NMRスペクトルを示す。
図8a】N中の比較試料2のTGAデータを示す。
図8b】空気中の比較試料2のTGAデータを示す。
図9】試料1Aおよび試料3のXRDスペクトルを示す。
図10】試料4A、試料4B、試料4Cおよび試料4Dの29Si MAS NMRスペクトルを示す。
図11】試料5および試料6のXRDスペクトルを示す。
図12】空気およびN中の試料5のTGAデータを示す。
図13】試料1Aおよび試料5の29Si MAS NMRスペクトルを示す。
図14】試料7Aおよび試料7Bの29Si MAS NMRスペクトルを示す。
図15】試料9、試料10、試料11Aおよび試料12のXRDスペクトルを示す。
図16】試料13および試料21のXRDスペクトルを示す。
図17】試料13、試料14および試料15のN吸着等温線を示す。
図18】試料13、試料14および試料15の細孔径分布を示す。
図19】試料22Aおよび試料22BのXRDスペクトルを示す。
図20】試料22Aおよび22Bの29Si MAS NMRスペクトルを示す。
図21】試料22Aおよび22Bの29Al MAS NMRスペクトルを示す。
図22】試料1A、試料5および比較試料2のCO吸着等温線を示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
(発明の詳細な説明)
本発明の様々な態様において、オルガノシリカ材料、オルガノシリカ材料の調製方法、ならびにオルガノシリカ材料を使用する気体および液体分離プロセスが提供される。
【0013】
I.定義
本発明およびそれに対する請求の範囲の目的のため、周期表の命番方式は、IUPAC元素周期表による。
【0014】
本明細書中、「Aおよび/またはB」などの句で使用される「および/または」という用語は、「AおよびB」、「AまたはB」、「A」ならびに「B」を含むように意図される。
【0015】
「置換基」、「ラジカル」、「基」および「部分(又は部位(moiety))」という用語は、互換的に使用され得る。
【0016】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「C」という用語は、1分子あたりn個の炭素原子を有する炭化水素を意味し、nは正整数である。
【0017】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「炭化水素」という用語は、炭素に結合した水素を含有する化合物の種類を意味して、かつ(i)飽和炭化水素化合物、(ii)不飽和炭化水素化合物、ならびに(iii)異なるn値を有する炭化水素化合物の混合物を含む、(飽和および/または不飽和の)炭化水素化合物の混合物が包括される。
【0018】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アルキル」という用語は、1〜12個の炭素原子(すなわち、C〜C12アルキル)、特に1〜8個の炭素原子(すなわち、C〜Cアルキル)、特に1〜6個の炭素原子(すなわち、C〜Cアルキル)、特に1〜4個の炭素原子(すなわち、C〜Cアルキル)を有する飽和炭化水素基を意味する。アルキル基の例としては、限定されないが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、デシルなどが含まれる。アルキル基は、直鎖、分岐鎖または環式であってよい。「アルキル」は、アルキル基の全ての構造異性体の形態を包含するように意図される。例えば、本明細書で使用される場合、プロピルは、n−プロピルおよびイソプロプルの両方を含み、ブチルは、n−ブチル、sec−ブチル、イソブチルおよびtert−ブチルなどを含む。本明細書で使用される場合、「Cアルキル」はメチル(−CH)を指し、「Cアルキル」はエチル(−CHCH)を指し、「Cアルキル」はプロピル(−CHCHCH)を指し、そして「Cアルキル」はブチル(例えば、−CHCHCHCH、−(CH)CHCHCH、−CHCH(CHなど)を指す。さらに、本明細書で使用される場合、「Me」はメチルを指し、そして「Et」はエチルを指し、「i−Pr」は「イソプロプルを指し、「t−Bu」はtert−ブチルを指し、そして「Np」はネオペンチルを指す。
【0019】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アルキレン」という用語は、長さにおいて1〜12個の炭素原子を含有する二価アルキル部分(すなわち、C〜C12アルキレン)を指し、かつアルキレン部分が、アルキル単位の両端において分子の残基に結合することを意味する。例えば、アルキレンとしては、限定されないが、−CH−、−CHCH−、−CH(CH)CH−、−CHCHCH−などが含まれる。アルキレン基は、直鎖または分岐鎖であってよい。
【0020】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「窒素含有アルキル」という用語は、アルキル基中の1個またはそれ以上の炭素原子が、窒素原子、または2〜10個の炭素原子を有する窒素含有環式炭化水素(すなわち、窒素含有環式C〜C10炭化水素)、特に2〜5個の炭素原子を有する窒素含有環式炭化水素(すなわち、窒素含有環式C〜C炭化水素)、特に2〜5個の炭素原子を有する窒素含有環式炭化水素(すなわち、窒素含有環式C〜C炭化水素)によって置換されている、本明細書に定義されたアルキル基を指す。窒素含有環式炭化水素は、1個またはそれ以上の窒素原子を有していてもよい。窒素原子は、任意に、1個または2個のC〜Cアルキル基によって置換されていてもよい。窒素含有アルキルは、1〜12個の炭素原子を有することが可能であるか(すなわち、C〜C12窒素含有アルキル)、特に1〜10個の炭素原子を有することが可能であるか(すなわち、C〜C10窒素含有アルキル)、特に2〜10個の炭素原子を有することが可能であるか(すなわち、C〜C10窒素含有アルキル)、特に3〜10個の炭素原子を有することが可能であるか(すなわち、C〜C10窒素含有アルキル)、特に3〜8個の炭素原子を有することが可能である(すなわち、C〜C10窒素含有アルキル)。窒素含有アルキルの例としては、限定されないが、
【化1】
が含まれる。
【0021】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「窒素含有アルキレン」という用語は、アルキル基中の1個またはそれ以上の炭素原子が、窒素原子によって置換されている、本明細書に定義されたアルキレン基を指す。窒素原子は、任意に、1個または2個のC〜Cアルキル基によって置換されていてもよい。窒素含有アルキレンは、1〜12個の炭素原子を有することが可能であるか(すなわち、C〜C12窒素含有アルキレン)、特に2〜10個の炭素原子を有することが可能であるか(すなわち、C〜C10窒素含有アルキレン)、特に3〜10個の炭素原子を有することが可能であるか(すなわち、C〜C10窒素含有アルキレン)、特に4〜10個の炭素原子を有することが可能であるか(すなわち、C〜C10窒素含有アルキレン)、特に3〜8個の炭素原子を有することが可能である(すなわち、C〜C窒素含有アルキル)。窒素含有アルキレンの例としては、限定されないが、
【化2】
が含まれる。
【0022】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アルケニル」という用語は、2〜12個の炭素原子(すなわち、C〜C12アルケニル)、特に2〜8個の炭素原子(すなわち、C〜Cアルケニル)、特に2〜6個の炭素原子(すなわち、C〜Cアルケニル)を有し、かつ1個またはそれ以上(例えば、2個、3個など)の炭素−炭素二重結合を有する不飽和炭化水素基を指す。アルケニル基は、直鎖、分岐鎖または環式であってよい。アルケニルの例としては、限定されないが、エテニル(ビニル)、2−プロペニル、3−プロペニル、1,4−ペンタジエニル、1,4−ブタジエニル、1−ブテニル、2−ブテニルおよび3−ブテニルが含まれる。「アルケニル」は、アルケニルの全ての構造異性体の形態を包含するように意図される。例えば、ブテニルには、1,4−ブタジエニル、1−ブテニル、2−ブテニルおよび3−ブテニルなどが含まれる。
【0023】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アルケニレン」という用語は、長さにおいて2〜約12個の炭素原子を含有する二価アルケニル部分(すなわち、C〜C12アルケニレン)を指し、かつアルキレン部分が、アルキル単位の両端において分子の残基に結合することを意味する。例えば、アルケニレンとしては、限定されないが、−CH=CH−、−CH=CHCH−、−CH=CH=CH−、−CHCHCH=CHCH−など、−CHCH−、−CH(CH)CH−、−CHCHCH−などが含まれる。アルケニレン基は、直鎖または分岐鎖であってよい。
【0024】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アルキニル」という用語は、2〜12個の炭素原子(すなわち、C〜C12アルキニル)、特に2〜8個の炭素原子(すなわち、C〜Cアルキニル)、特に2〜6個の炭素原子(すなわち、C〜Cアルキニル)を有し、かつ1個またはそれ以上(例えば、2個、3個など)の炭素−炭素三重結合を有する不飽和炭化水素基を指す。アルキニル基は、直鎖、分岐鎖または環式であってよい。アルキニルの例としては、限定されないが、エチニル、1−プロピニル、2−ブチニルおよび1,3−ブタジイニルが含まれる。「アルキニル」は、アルキニルの全ての構造異性体の形態を包含するように意図される。例えば、ブチニルは、2−ブチニルおよび1,3−ブタジイニルを包含し、かつプロピニルは、1−プロピニルおよび2−プロピニル(プロパルギル)を包含する。
【0025】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アルキニレン」という用語は、長さにおいて2〜約12個の炭素原子を含有する二価アルキニル部分(すなわち、C〜C12アルキニレン)を指し、かつアルキレン部分が、アルキル単位の両端において分子の残基に結合することを意味する。例えば、アルケニレンとしては、限定されないが、−C≡C−、−C≡CCH−、−C≡CCHC≡C−、−CHCHC≡CCH−など、−CHCH−、−CH(CH)CH−、−CHCHCH−などが含まれる。アルキニレン基は、直鎖または分岐鎖であってよい。
【0026】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アルコキシ」という用語は、1〜約10個の炭素原子を含有する−O−アルキルを指す。アルコキシは、直鎖または分枝鎖であってよい。非限定的な例としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、tert−ブトキシ、ペントキシおよびヘキソキシが含まれる。「Cアルコキシ」はメトキシを指し、「Cアルコキシ」はエトキシを指し、「Cアルコキシ」はプロポキシを指し、そして「Cアルコキシ」はブトキシを指す。さらに、本明細書で使用される場合、「OMe」はメトキシを指し、そして「OEt」はエトキシを指す。
【0027】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「芳香族」という用語は、非局在化共役π系を有し、かつ5〜20個の炭素原子(芳香族C〜C20炭素原子)、特に5〜12個の炭素原子(芳香族C〜C12炭化水素)、特に5〜10個の炭素原子(芳香族C〜C12炭化水素)を有する、不飽和環式炭化水素を指す。代表的な芳香族としては、限定されないが、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、クメン、ナフタレン、メチルナフタレン、ジメチルナフタレン、エチルナフタレン、アセナフタレン、アントラセン、フェナントレン、テトラフェン、ナフタセン、ベンズアントラセン、フルオラントレン、ピレン、クリセン、トリフェニレンなど、およびそれらの組合せが含まれる。加えて、芳香族は、1個またはそれ以上のヘテロ原子を含んでなってもよい。ヘテロ原子の例としては、限定されないが、窒素、酸素および/または硫黄が含まれる。1個またはそれ以上のヘテロ原子を有する芳香族としては、限定されないが、フラン、ベンゾフラン、チオフェン、ベンゾチオフェン、オキサゾール、チアゾールなど、およびそれらの組合せが含まれる。芳香族は、単環式、二環式、三環式および/または他環式環(いくつかの実施形態において、少なくとも単環式環、単環式および二環式環のみ、または単環式環のみ)を含んでなり得、かつ縮合環であってもよい。
【0028】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アリール」という用語は、少なくとも1個の環が芳香族炭化水素である、6〜14個の炭素環原子を含有する、いずれかの単環式または多環式環化炭素基を指す。アリールの例としては、限定されないが、フェニル、ナフチル、ピリジニルおよびインオリルが含まれる。
【0029】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「アラルキル」という用語は、アリール基で置換されたアルキル基を指す。アルキル基は、C〜C10アルキル基、特にC〜C、特にC〜Cアルキル基、特にC〜Cアルキル基であってよい。アラルキル基の例としては、限定されないが、フェニルメチル、フェニルエチルおよびナフチルメチルが含まれる。アラルキルは、1個またはそれ以上のヘテロ原子を含んでいてもよく、かつ「ヘテロアルキル」と呼ばれてもよい。ヘテロ原子の例としては、限定されないが、窒素(すなわち、窒素含有ヘテロアラルキル)、酸素(すなわち、酸素含有ヘテロアラルキル)および/または硫黄(すなわち、硫黄含有ヘテロアラルキル)が含まれる。ヘテロアラルキル基の例としては、限定されないが、ピリジニルエチル、インドリルメチル、フリルエチルおよびキノリニルプロピルが含まれる。
【0030】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「ヘテロシクロ」という用語は、4〜20個の炭素環原子を含有し、かつ1個またはそれ以上のヘテロ原子を含有する、完全飽和、部分的飽和または不飽和、あるいは多環式環化炭素基を指す。ヘテロ原子の例としては、限定されないが、窒素(すなわち、窒素含有ヘテロシクロ)、酸素(すなわち、酸素含有ヘテロシクロ)および/または硫黄(すなわち、硫黄含有ヘテロシクロ)が含まれる。ヘテロシクロの例としては、限定されないが、チエニル、フリル、ピロリル、ピペラジニル、ピリジル、ベンゾキサゾリル、キノリニル、イミダゾリル、ピロリジニルおよびピペリジニルが含まれる。
【0031】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「ヘテロシクロアルキル」という用語は、ヘテロシクロ基で置換されたアルキル基を指す。アルキル基は、C〜C10アルキル基、特にC〜C、特にC〜Cアルキル基、特にC〜Cアルキル基であってよい。ヘテロシクロアルキル基の例としては、限定されないが、チエニルメチル、フリルエチル、ピロリルメチル、ピペラジニルエチル、ピリジルメチル、ベンゾキサゾリルエチル、キノリニルプロピルおよびイミダゾリルプロピルが含まれる。
【0032】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「ヒドロキシル」という用語は−OH基を指す。
【0033】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「メソポーラス(mesoporous)」という用語は、約2nm〜約50nmの範囲の直径を有する細孔を有する固体材料を指す。
【0034】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「オルガノシリカ」という用語は、2個以上のケイ素原子に結合した1個またはそれ以上の有機基を含んでなるオルガノシロキサン化合物を指す。
【0035】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「シラノール」という用語は、Si−OH基を指す。
【0036】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「シラノール含有量」という用語は、化合物中のSi−OH基のパーセントを指し、そしてNMRなどの標準法によって算出することが可能である。
【0037】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「構造指向剤」、「SDA」および/または「ポロゲン」という用語は、オルガノシリカ材料のフレームワークを形成するビルディングブロックの重合および/または重縮合および/または組織化を補助および/または誘導するために合成媒体に添加される1種またはそれ以上の化合物を指す。さらに、「ポロゲン」は、得られるオルガノシリカ材料フレームワーク中に空隙または細孔を形成することが可能な化合物であると理解される。本明細書で使用される場合、「構造指向剤に」は、「鋳型剤」および「テンプレート」という用語を包括し、かつそれらと同意語であり、かつそれらと交換可能である。
【0038】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「吸着」という用語には、物理収着、化学吸着および固体材料への凝縮、ならびにそれらの組合せが含まれる。
【0039】
II.オルガノシリカ材料
本発明は、オルガノシリカ材料に関する。第1の態様において、オルガノシリカ材料は、各ZおよびZが、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である、少なくとも1種の式[ZOZOSiCH(I)の独立モノマーおよび少なくとも1種の他の独立三価金属酸化物モノマーのポリマーであり得る。
【0040】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「別のモノマーのケイ素原子への結合」は、結合が、存在する場合、別のモノマーのケイ素原子上の部分(特に、ヒドロキシル、アルコキシなどの酸素含有部分)に有利に置き換わることが可能であって、別のモノマーのケイ素原子に直接結合が存在し得、それによって、例えば、Si−O−Si結合によって、2種のモノマーが連結することを意味する。明快さのために、この結合状態において、「別のモノマー」は、同一種類のモノマーまたは異なる種類のモノマーであることが可能である。
【0041】
II.A.式(I)のモノマー
種々の実施形態において、各Zおよび/またはZは、水素原子であることが可能である。
【0042】
追加的に、または代わりに、各Zおよび/またはZは、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。
【0043】
追加的に、または代わりに、各Zおよび/またはZは、別のモノマーのケイ素原子に結合することが可能である。
【0044】
追加的に、または代わりに、各Zおよび/またはZは、独立して水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0045】
追加的に、または代わりに、各ZおよびZは、独立して、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0046】
追加的に、または代わりに、各ZおよびZは、独立して、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0047】
II.B.三価金属酸化物モノマー
様々な実施形態において、少なくとも1種の他の三価金属酸化物モノマーは、Mが第13族金属であることが可能であり、かつ各Zが、独立して、水素原子、C〜Cアルキルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である、式M(OZ(II)の独立単位であり得る。
【0048】
追加的に、または代わりに、Mは、B、Al、Ga、In、TlまたはUutであることが可能である。特に、Mは、AlまたはBであることが可能である。
【0049】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子であることが可能である。
【0050】
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり、かつ各Zは、水素原子であることが可能である。
【0051】
追加的に、または代わりに、各Zは、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。特に、各Zは、メチル、エチル、プロピルまたはブチルであることが可能である。
【0052】
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり、かつ各Zは、水素原子、メチル、エチル、プロピルまたはブチルであることが可能である。
【0053】
追加的に、または代わりに、各Zは、別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0054】
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり、かつ各Zは、水素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0055】
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり、かつ各Zは、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0056】
追加的に、または代わりに、Mは、Alであることが可能であり、かつ各Zは、水素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0057】
特定の実施形態において、Mは、Alであることが可能であり、かつ各Zは、水素原子、メチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0058】
別の特定の実施形態において、Mは、Alであることが可能であり、かつ各Zは、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0059】
別の特定の実施形態において、Mは、Alであることが可能であり、かつ各Zは、水素原子、プロピルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0060】
別の特定の実施形態において、Mは、Alであることが可能であり、かつ各Zは、水素原子、ブチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0061】
追加的に、または代わりに、式(I)と一緒に存在する場合、各ZおよびZは、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;Mは、AlまたはBであることが可能であり;かつ各Zは、水素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0062】
別の特定の実施形態において、式(I)と一緒に存在する場合、各ZおよびZは、独立して、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;Mは、AlまたはBであることが可能であり;かつ各Zは、水素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0063】
別の特定の実施形態において、式(I)と一緒に存在する場合、各ZおよびZは、独立して、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;Mは、AlまたはBであることが可能であり;かつ各Zは、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0064】
様々な実施形態において、少なくとも1種の他の三価金属酸化物モノマーは、Mが第13族金属であることが可能であり、かつ各Zおよび各Zが、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である、式(ZO)−O−Si(OZ(III)の独立単位であり得る。
【0065】
追加的に、または代わりに、Mは、B、Al、Ga、In、TlまたはUutであることが可能である。特に、Mは、AlまたはBであることが可能である。
【0066】
追加的に、または代わりに、各Zおよび/または各Zは、水素原子であることが可能である。
【0067】
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり、かつ各Zおよび/または各Zは、水素原子であることが可能である。
【0068】
追加的に、または代わりに、各Zおよび/または各Zは、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。特に、Zおよび/またはZは、メチル、エチル、プロピルまたはブチルであることが可能である。
【0069】
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり;かつ各Zおよび各Zは、独立して、水素原子、メチル、エチル、プロピルまたはブチルであることが可能である。
【0070】
追加的に、または代わりに、各Zおよび/または各Zは、別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0071】
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり;かつ各Zおよび各Zは、独立して、水素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0072】
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり;かつ各Zおよび各Zは、独立して、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0073】
追加的に、または代わりに、Mは、Alであることが可能であり;かつ各Zおよび各Zは、独立して、水素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0074】
特定の実施形態において、Mは、Alであることが可能であり;かつ各Zおよび各Zは、独立して、水素原子、メチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0075】
別の特定の実施形態において、Mは、Alであることが可能であり;かつ各Zおよび各Zは、独立して、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0076】
別の特定の実施形態において、Mは、Alであることが可能であり;かつ各Zおよび各Zは、独立して、水素原子、プロピルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0077】
別の特定の実施形態において、Mは、Alであることが可能であり;かつ各Zおよび各Zは、独立して、水素原子、ブチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0078】
追加的に、または代わりに、式(I)と一緒に存在する場合、各ZおよびZは、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;Mは、AlまたはBであることが可能であり;かつ各Zおよび各Zは、独立して、水素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0079】
追加的に、または代わりに、式(I)と一緒に存在する場合、各ZおよびZは、独立して、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;Mは、AlまたはBであることが可能であり;かつ各Zおよび各Zは、独立して、水素原子、メチル、エチル、プロピル、ブチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0080】
追加的に、または代わりに、式(I)と一緒に存在する場合、各ZおよびZは、独立して、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;Mは、AlまたはBであることが可能であり;かつ各Zおよび各Zは、独立して、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0081】
II.C.追加的な任意のモノマー
1.式(IV)
様々な実施形態において、オルガノシリカ材料は、各Zが、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり、かつ各Zが、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である、少なくとも1種の式[ZOZSiCH(IV)の独立単位を有するモノマーをさらに含んでなり得る。
【0082】
本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子」は、酸素原子が、存在する場合、別のモノマーのケイ素原子上の部分(特に、ヒドロキシルなどの酸素含有部分)に有利に置き換わることが可能であって、酸素原子が別のモノマーのケイ素原子に直接結合し得、それによって、例えば、Si−O−Si結合によって、2種のモノマーが連結することを意味する。明快さのために、この結合状態において、「別のモノマー」は、同一種類のモノマーまたは異なる種類のモノマーであることが可能である。
【0083】
様々な実施形態において、各Zは、水素原子であることが可能である。
【0084】
追加的に、または代わりに、各Zは、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。
【0085】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子またはC〜Cアルキル基であることが可能である。
【0086】
追加的に、または代わりに、各Zは、別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0087】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0088】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0089】
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基であることが可能である。
【0090】
追加的に、または代わりに、各Zは、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。
【0091】
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基またはC〜Cアルキル基であることが可能である。
【0092】
追加的に、または代わりに、各Zは、別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
【0093】
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
【0094】
追加的に、または代わりに、各Zは、ヒドロキシル基、メチルまたは別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
【0095】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり、かつ各Zは、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
【0096】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり、かつ各Zは、ヒドロキシル基、メチルまたは別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
【0097】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり、かつ各Zは、ヒドロキシル基、メチルまたは別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
【0098】
2.式(V)
様々な実施形態において、オルガノシリカ材料は、各Zが、水素原子またはC〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、Z10およびZ11が、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基および窒素を含有し、任意に置換されたヘテロシクロアルキル基ならびに別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である、少なくとも1種の式ZOZ1011Si(V)の独立単位を有するモノマーをさらに含んでなり得る。
【0099】
種々の態様において、各Zは、水素原子であることが可能である。
【0100】
追加的に、または代わりに、各Zは、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。
【0101】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子またはC〜Cアルキル基であることが可能である。
【0102】
追加的に、または代わりに、各Zは、別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0103】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0104】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、エチル、メチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能である。
【0105】
追加的に、または代わりに、Z、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基であることが可能である。
【0106】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基であることが可能である。
【0107】
追加的に、または代わりに、Z、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。
【0108】
追加的に、または代わりに、Z、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基またはC〜Cアルキル基であることが可能である。
【0109】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基またはC〜Cアルキル基であることが可能である。
【0110】
追加的に、または代わりに、Z、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基またはメトキシであることが可能である。
【0111】
追加的に、または代わりに、Z、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基およびC〜Cアルコキシ基からなる群から選択されることが可能である。
【0112】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、Z10およびZ11は、それぞれ、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基およびC〜Cアルコキシ基からなる群から選択されることが可能である。
【0113】
追加的に、または代わりに、Z、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、またはメチルアミンであることが可能である。特に、Z、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基または窒素含有C〜Cアルキル基であることが可能である。上記窒素含有アルキル基は、1個またはそれ以上の窒素原子(例えば、2個、3個など)を有し得る。窒素含有C〜C10アルキル基の例としては、限定されないが、
【化3】
が含まれる。
【0114】
追加的に、または代わりに、Z、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基および窒素含有C〜C10アルキル基からなる群から選択されることが可能である。
【0115】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基および窒素含有C〜C10アルキル基からなる群から選択されることが可能である。
【0116】
追加的に、または代わりに、Z、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、窒素含有ヘテロアラルキル基であることが可能である。窒素含有ヘテロアラルキル基は、窒素含有C〜C12ヘテロアラルキル基、窒素含有C〜C10ヘテロアラルキル基または窒素含有C〜Cヘテロアラルキル基であることが可能である。窒素含有ヘテロアラルキル基の例としては、限定されないが、ピリジニルエチル、ピリジニルプロピル、ピリジニルメチル、インドリルメチル、ピラジニルエチルおよびピラジニルプロピルが含まれる。上記窒素含有ヘテロアラルキル基は、1個またはそれ以上の窒素原子(例えば、2個、3個など)を有し得る。
【0117】
追加的に、または代わりに、Z、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基および窒素含有ヘテロアラルキル基からなる群から選択されることが可能である。
【0118】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基および窒素含有ヘテロアラルキル基からなる群から選択されることが可能である。
【0119】
追加的に、または代わりに、Z、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基、特にC〜Cアルキル基によって任意に置換され得る、窒素含有ヘテロシクロアルキル基であることが可能である。窒素含有ヘテロシクロアルキル基は、窒素含有C〜C12ヘテロシクロアルキル基、窒素含有C〜C10ヘテロシクロアルキル基または窒素含有C〜Cヘテロシクロアルキル基であることが可能である。窒素含有ヘテロシクロアルキル基の例としては、限定されないが、ピペラジニルエチル、ピペラジニルプロピル、ピペリジニルエチル、ピペリジニルプロピルが含まれる。上記窒素含有ヘテロシクロアルキル基は、1個またはそれ以上の窒素原子(例えば、2個、3個など)を有し得る。
【0120】
追加的に、または代わりに、Z、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、および窒素を含有していて任意に置換されたヘテロシクロアルキル基からなる群から選択されることが可能である。
【0121】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、および窒素を含有していて任意に置換されたヘテロシクロアルキル基からなる群から選択されることが可能である。
【0122】
追加的に、または代わりに、Z、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
【0123】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、窒素を含有していて任意に置換されたヘテロシクロアルキル基および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である。
【0124】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜Cアルキル基、C〜C10ヘテロアラルキル基、窒素を含有していて任意に置換されたC〜C10ヘテロシクロアルキル基および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である。
【0125】
追加的に、または代わりに、各Zは、水素原子または別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、C〜C10ヘテロアラルキル基、窒素を含有し、任意に置換されたC〜C10ヘテロシクロアルキル基および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である。
【0126】
特定の実施形態において、各Zは、水素原子、エチルまたは別のモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;かつZ、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシおよび別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能である。
【0127】
別の特定の実施形態において、各Zは、水素原子、エチルまたは別のコモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;ZおよびZ10は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシおよび別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつZ11はメチルであることが可能である。
【0128】
別の特定の実施形態において、各Zは、水素原子、メチルまたは別のコモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;ZおよびZ10は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、メトキシおよび別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつ各Z11は、
【化4】
であることが可能である。
【0129】
別の特定の実施形態において、各Zは、水素原子、エチルまたは別のコモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;ZおよびZ10は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシおよび別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつ各Z11は、
【化5】
であることが可能である。
【0130】
別の特定の実施形態において、各Zは、水素原子、エチルまたは別のコモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;ZおよびZ10は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシおよび別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつ各Z11は、
【化6】
であることが可能である。
【0131】
別の特定の実施形態において、各Zは、水素原子、エチルまたは別のコモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;ZおよびZ10は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシおよび別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつ各Z11は、
【化7】
であることが可能である。
【0132】
別の特定の実施形態において、Zは、水素原子、エチルまたは別のコモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;ZおよびZ10は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシおよび別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつZ11は、
【化8】
であることが可能である。
【0133】
別の特定の実施形態において、各Zは、水素原子、エチルまたは別のコモノマーのケイ素原子への結合であることが可能であり;ZおよびZ10は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、エトキシおよび別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつ各Z11は、
【化9】
であることが可能である。
【0134】
3.式(VI)
様々な実施形態において、オルガノシリカ材料は、各Z12が、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z13およびZ14が、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつ各Rが、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、任意に置換されたC〜C20アラルキルおよび任意に置換されたC〜C20ヘテロシクロアルキル基からなる群から選択される、少なくとも1種の式Z121314Si−R−SiZ121314(VI)の単位を有するモノマーをさらに含んでなり得る。
【0135】
種々の態様において、各Z12は、ヒドロキシル基であることが可能である。
【0136】
追加的に、または代わりに、各Z12は、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基またはメトキシであることが可能である。
【0137】
追加的に、または代わりに、各Z12は、ヒドロキシル基またはC〜Cアルコキシ基であることが可能である。
【0138】
追加的に、または代わりに、各Z12は、別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
【0139】
追加的に、または代わりに、各Z12は、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
【0140】
追加的に、または代わりに、各Z12は、ヒドロキシル基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
【0141】
追加的に、または代わりに、各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基であることが可能である。
【0142】
追加的に、または代わりに、各Z13およびZ14は、独立して、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基またはメトキシであることが可能である。
【0143】
追加的に、または代わりに、各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基またはC〜Cアルコキシ基であることが可能である。
【0144】
追加的に、または代わりに、各Z13およびZ14は、独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。
【0145】
追加的に、または代わりに、各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能である。
【0146】
追加的に、または代わりに、各Z13およびZ14は、独立して、別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
【0147】
追加的に、または代わりに、各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
【0148】
追加的に、または代わりに、各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
【0149】
追加的に、または代わりに、各Z12は、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつ各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
【0150】
追加的に、または代わりに、各Z12は、ヒドロキシル基、エトキシ、メトキシまたは別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつ各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、エトキシ、メチルまたは別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
【0151】
追加的に、または代わりに、各Z12は、ヒドロキシル基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつ各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、メチルまたは別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能である。
【0152】
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルキレン基または−CH−であることが可能である。
【0153】
追加的に、または代わりに、各Z12は、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつ各Rは、C〜Cアルキレン基であることが可能である。
【0154】
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルケニレン基または−HC=CH−であることが可能である。
【0155】
追加的に、または代わりに、各Z12は、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつ各Rは、C〜Cアルキレン基およびC〜Cアルケニレン基からなる群から選択されることが可能である。
【0156】
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルキニレン基、C〜Cアルキニレン基、C〜Cアルキニレン基、C〜Cアルキニレン基、C〜Cアルキニレン基、C〜Cアルキニレン基または−C≡C−であることが可能である。
【0157】
追加的に、または代わりに、各Z12は、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつ各Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基およびC〜Cアルキニレン基からなる群から選択されることが可能である。
【0158】
追加的に、または代わりに、各Rは、窒素含有C〜C10アルキレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、窒素含有C〜Cアルキレン基、窒素含有C〜Cアルキレン基または窒素含有C〜Cアルキレン基であることが可能である。上記窒素含有アルキレン基は、1個またはそれ以上の窒素原子(例えば、2個、3個など)を有し得る。窒素含有アルキレン基の例としては、限定されないが、
【化10】
が含まれる。
【0159】
追加的に、または代わりに、各Z12は、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつ各Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基および窒素含有C〜C10アルキレン基からなる群から選択されることが可能である。
【0160】
追加的に、または代わりに、各Rは、任意に置換されたC〜C20アラルキル、任意に置換されたC〜C14アラルキルまたは任意に置換されたC〜C10アラルキルであることが可能である。C〜C20アラルキルの例としては、限定されないが、フェニルメチル、フェニルエチおよびナフチルメチルが含まれる。アラルキルは、C〜Cアルキル基、特にC〜Cアルキル基で任意に置換され得る。
【0161】
追加的に、または代わりに、各Z12は、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつRは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基および任意に置換されたC〜C10アラルキルからなる群から選択されることが可能である。
【0162】
追加的に、または代わりに、各Rは、任意に置換されたC〜C20ヘテロシクロアルキル基、任意に置換されたC〜C16ヘテロシクロアルキル基、任意に置換されたC〜C12ヘテロシクロアルキル基または任意に置換されたC〜C10ヘテロシクロアルキル基であることが可能である。C〜C20ヘテロシクロアルキル基の例としては、限定されないが、チエニルメチル、フリルエチル、ピロリルメチル、ピペラジニルエチル、ピリジルメチル、ベンゾキサゾリルエチル、キノリニルプロピルおよびイミダゾリルプロピルが含まれる。ヘテロシクロアルキルは、C〜Cアルキル基、特にC〜Cアルキル基で任意に置換され得る。
【0163】
追加的に、または代わりに、各Z12は、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつRは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、任意に置換されたC〜C10アラルキルおよび任意に置換されたC〜C10ヘテロシクロアルキル基からなる群から選択されることが可能である。
【0164】
追加的に、または代わりに、各Z12は、ヒドロキシル基、エトキシ、メトキシまたは別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、エトキシ、メトキシ、メチル、または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつRは、−CH−、−CHCH−、−HC=CH−、
【化11】
からなる群から選択されることが可能である。
【0165】
追加的に、または代わりに、各Z12は、ヒドロキシル基または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、メチルまたは別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;かつ各Rは、−CH−、−CHCH−、−HC=CH−、
【化12】
からなる群から選択されることが可能である。
【0166】
特定の実施形態において、各Z12は、ヒドロキシル基、エトキシまたは別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z13は、ヒドロキシル基、エトキシおよび別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z14はメチルであることが可能であり;かつ各Rは−CHCH−であることが可能である。
【0167】
別の特定の実施形態において、各Z12は、ヒドロキシル基、エトキシまたは別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、エトキシおよび別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつRは、−CH−であることが可能である。
【0168】
別の特定の実施形態において、各Z12は、ヒドロキシル基、エトキシまたは別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、エトキシおよび別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつRは、−HC=CH−であることが可能である。
【0169】
別の特定の実施形態において、各Z12は、ヒドロキシル基、メトキシまたは別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、メトキシおよび別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択されることが可能であり;かつ各Rは、
【化13】
であることが可能である。
【0170】
別の特定の実施形態において、各Z12は、ヒドロキシル基、エトキシまたは別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z13は、ヒドロキシル基、エトキシおよび別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z14はメチルであることが可能であり;かつ各Rは、
【化14】
であることが可能である。
【0171】
別の特定の実施形態において、各Z12は、ヒドロキシル基、メトキシまたは別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z13は、ヒドロキシル基、メトキシおよび別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子であることが可能であり;各Z14はメチルであることが可能であり;かつ各Rは、
【化15】
であることが可能である。
【0172】
本明細書に記載の方法によって製造されたオルガノシリカ材料は、以下の項目で記載されるように特徴決定することが可能である。
【0173】
II.A.X線回折ピーク
本明細書に記載のオルガノシリカ材料は、約1〜約4度2θの1つのピーク、特に約1〜約3度2θまたは約1〜約2度2θの1つのピークを有する粉末X線回折パターンを示すことが可能である。追加的に、または代わりに、オルガノシリカ材料は、約0.5〜約10度2θ、約0.5〜約12度2θの範囲、約0.5〜約15度2θ、約0.5〜約20度2θ、約0.5〜約30度2θ、約0.5〜約40度2θ、約0.5〜約50度2θ、約0.5〜約60度2θ、約0.5〜約70度2θ、約2〜約10度2θ、約2〜約12度2θの範囲、約2〜約15度2θ、約2〜約20度2θ、約2〜約30度2θ、約2〜約40度2θ、約2〜約50度2θ、約2〜約60度2θ、約2〜約70度2θ、約3〜約10度2θ、約3〜約12度2θの範囲、約3〜約15度2θ、約3〜約20度2θ、約3〜約30度2θ、約3〜約40度2θ、約3〜約50度2θ、約3〜約60度2θまたは約3〜約70度2θの範囲においてピークを実質的に示さないことが可能である。
【0174】
II.B.シラノール含有量
オルガノシリカ材料は、合成溶液の組成次第で、広範囲で変動するシラノール含有量を有することが可能である。シラノール含有量は、固体状態ケイ素NMRによって都合よく決定することが可能である。
【0175】
様々な態様において、オルガノシリカ材料は、約5%より高い、約10%より高い、約15%より高い、約20%より高い、約25%より高い、約30%より高い、約33%より高い、35%より高い、約40%より高い、約41%より高い、約44%より高い、約45%より高い、約50%より高い、約55%より高い、約60%より高い、約65%より高い、約70%より高い、約75%より高い、または約80%より高いシラノール含有量を有することが可能である。特定の実施形態において、シラノール含有量は、約30%より高いか、または約41%より高いことが可能である。
【0176】
追加的に、または代わりに、オルガノシリカ材料は、約5%〜約80%、約5%〜約75%、約5%〜約70%、約5%〜約65%、約5%〜約60%、約5%〜約55%、約5%〜約50%、約5%〜約45%、約5%〜約44%、約5%〜約41%、約5%〜約40%、約5%〜約35%、約5%〜約33%、約5%〜約30%、約5%〜約25%、約5%〜約20%、約5%〜約15%、約5%〜約10%、約10%〜約80%、約10%〜約75%、約10%〜約70%、約10%〜約65%、約10%〜約60%、約10%〜約55%、約10%〜約50%、約10%〜約45%、約10%〜約44%、約10%〜約41%、約10%〜約40%、約10%〜約35%、約10%〜約33%、約10%〜約30%、約10%〜約25%、約10%〜約20%、約20%〜約80%、約20%〜約75%、約20%〜約70%、約20%〜約65%、約20%〜約60%、約20%〜約55%、約20%〜約50%、約20%〜約45%、約20%〜約44%、約20%〜約41%、約20%〜約40%、約20%〜約35%、約20%〜約33%、約20%〜約30%、約20%〜約25%、約30%〜約80%、約30%〜約75%、約30%〜約70%、約30%〜約65%、約30%〜約60%、約30%〜約55%、約30%〜約50%、約30%〜約45%、約30%〜約44%、約30%〜約41%、約30%〜約40%、約30%〜約35%、約30%〜約33%、約40%〜約80%、約40%〜約75%、約40%〜約70%、約40%〜約65%、約40%〜約60%、約40%〜約55%、約40%〜約50%、約40%〜約45%、約40%〜約44%または約40%〜約41%のシラノール含有量を有し得る。
【0177】
II.C.細孔径
本明細書に記載のオルガノシリカ材料は、有利にメソポーラス形態である。上記の通り、メソポーラスという用語は、約2nm〜約50nmの範囲の直径を有する細孔を有する固体材料を指す。オルガノシリカ材料の平均細孔直径は、例えば、BET(Brunauer Emmet Teller)法などの当業者の専門知識の範囲内の窒素吸着−脱着等温線技術を使用して決定することが可能である。
【0178】
オルガノシリカ材料は、約0.2nm、約0.4nm、約0.5nm、約0.6nm、約0.8nm、約1.0nm、約1.5nm、約1.8nmまたは約2.0nm未満の平均細孔直径を有することが可能である。
【0179】
追加的に、または代わりに、オルガノシリカ材料は、有利に、約2.0nm、約2.5nm、約3.0nm、約3.1nm、約3.2nm、約3.3nm、約3.4nm、約3.5nm、約3.6nm、約3.7nm、約3.8nm、約3.9nm、約4.0nm、約4.1nm、約4.5nm、約5.0nm、約6.0nm、約7.0nm、約7.3nm、約8nm、約8.4nm、約9nm、約10nm、約11nm、約13nm、約15nm、約18nm、約20nm、約23nm、約25nm、約30nm、約40nm、約45nmまたは約50nmのメソ細孔範囲内の平均細孔直径を有することが可能である。
【0180】
追加的に、または代わりに、オルガノシリカ材料は、0.2nm〜約50nm、約0.2nm〜約40nm、約0.2nm〜約30nm、約0.2nm〜約25nm、約0.2nm〜約23nm、約0.2nm〜約20nm、約0.2nm〜約18nm、約0.2nm〜約15nm、約0.2nm〜約13nm、約0.2nm〜約11nm、約0.2nm〜約10nm、約0.2nm〜約9nm、約0.2nm〜約8.4nm、約0.2nm〜約8nm、約0.2nm〜約7.3nm、約0.2nm〜約7.0nm、約0.2nm〜約6.0nm、約0.2nm〜約5.0nm、約0.2nm〜約4.5nm、約0.2nm〜約4.1nm、約0.2nm〜約4.0nm、約0.2nm〜約3.9nm、約0.2nm〜約3.8nm、約0.2nm〜約3.7nm、約0.2nm〜約3.6nm、約0.2nm〜約3.5nm、約0.2nm〜約3.4nm、約0.2nm〜約3.3nm、約0.2nm〜約3.2nm、約0.2nm〜約3.1nm、約0.2nm〜約3.0nm、約0.2nm〜約2.5nm、約0.2nm〜約2.0nm、約0.2nm〜約1.0nm、約1.0nm〜約50nm、約1.0nm〜約40nm、約1.0nm〜約30nm、約1.0nm〜約25nm、約1.0nm〜約23nm、約1.0nm〜約20nm、約1.0nm〜約18nm、約1.0nm〜約15nm、約1.0nm〜約13nm、約1.0nm〜約11nm、約1.0nm〜約10nm、約1.0nm〜約9nm、約1.0nm〜約8.4nm、約1.0nm〜約8nm、約1.0nm〜約7.3nm、約1.0nm〜約7.0nm、約1.0nm〜約6.0nm、約1.0nm〜約5.0nm、約1.0nm〜約4.5nm、約1.0nm〜約4.1nm、約1.0nm〜約4.0nm、約1.0nm〜約3.9nm、約1.0nm〜約3.8nm、約1.0nm〜約3.7nm、約1.0nm〜約3.6nm、約1.0nm〜約3.5nm、約1.0nm〜約3.4nm、約1.0nm〜約3.3nm、約1.0nm〜約3.2nm、約1.0nm〜約3.1nm、約1.0nm〜約3.0nmまたは約1.0nm〜約2.5nmの平均細孔直径を有することが可能である。
【0181】
特に、オルガノシリカ材料は、有利に、約2.0nm〜約50nm、約2.0nm〜約40nm、約2.0nm〜約30nm、約2.0nm〜約25nm、約2.0nm〜約23nm、約2.0nm〜約20nm、約2.0nm〜約18nm、約2.0nm〜約15nm、約2.0nm〜約13nm、約2.0nm〜約11nm、約2.0nm〜約10nm、約2.0nm〜約9nm、約2.0nm〜約8.4nm、約2.0nm〜約8nm、約2.0nm〜約7.3nm、約2.0nm〜約7.0nm、約2.0nm〜約6.0nm、約2.0nm〜約5.0nm、約2.0nm〜約4.5nm、約2.0nm〜約4.1nm、約2.0nm〜約4.0nm、約2.0nm〜約3.9nm、約2.0nm〜約3.8nm、約2.0nm〜約3.7nm、約2.0nm〜約3.6nm、約2.0nm〜約3.5nm、約2.0nm〜約3.4nm、約2.0nm〜約3.3nm、約2.0nm〜約3.2nm、約2.0nm〜約3.1nm、約2.0nm〜約3.0nm、約2.0nm〜約2.5nm、約2.5nm〜約50nm、約2.5nm〜約40nm、約2.5nm〜約30nm、約2.5nm〜約25nm、約2.5nm〜約23nm、約2.5nm〜約20nm、約2.5nm〜約18nm、約2.5nm〜約15nm、約2.5nm〜約13nm、約2.5nm〜約11nm、約2.5nm〜約10nm、約2.5nm〜約9nm、約2.5nm〜約8.4nm、約2.5nm〜約8nm、約2.5nm〜約7.3nm、約2.5nm〜約7.0nm、約2.5nm〜約6.0nm、約2.5nm〜約5.0nm、約2.5nm〜約4.5nm、約2.5nm〜約4.1nm、約2.5nm〜約4.0nm、約2.5nm〜約3.9nm、約2.5nm〜約3.8nm、約2.5nm〜約3.7nm、約2.5nm〜約3.6nm、約2.5nm〜約3.5nm、約2.5nm〜約3.4nm、約2.5nm〜約3.3nm、約2.5nm〜約3.2nm、約2.5nm〜約3.1nm、約2.5nm〜約3.0nm、約3.0nm〜約50nm、約3.0nm〜約40nm、約3.0nm〜約30nm、約3.0nm〜約25nm、約3.0nm〜約23nm、約3.0nm〜約20nm、約3.0nm〜約18nm、約3.0nm〜約15nm、約3.0nm〜約13nm、約3.0nm〜約11nm、約3.0nm〜約10nm、約3.0nm〜約9nm、約3.0nm〜約8.4nm、約3.0nm〜約8nm、約3.0nm〜約7.3nm、約3.0nm〜約7.0nm、約3.0nm〜約6.0nm、約3.0nm〜約5.0nm、約3.0nm〜約4.5nm、約3.0nm〜約4.1nmまたは約3.0nm〜約4.0nmのメソ細孔範囲内の平均細孔直径を有することが可能である。
【0182】
1つの特定の実施形態において、本明細書に記載のオルガノシリカ材料は、約1.0nm〜約30.0nm、特に約1.0nm〜約25.0nm、特に約1.5nm〜約25.0nm、特に約2.0nm〜約25.0nm、特に約2.0nm〜約20.0nm、特に約2.0nm〜約15.0nmまたは特に約2.0nm〜約10.0nmの平均細孔直径を有することが可能である。
【0183】
メソポーラス材料を合成するためのテンプレートとして界面活性剤を使用することによって、非常に規則的な構造、例えば、良好に画定された円柱状様細孔チャネルを作成することができる。いくつかの場合、N吸着等温線から観察された履歴現象ループがなくてもよい。他の場合、例えばメソポーラス材料が、それほど規則的ではない細孔構造を有することが可能である場合、N吸着等温線実験から履歴現象ループが観察されてもよい。そのような場合、理論によって拘束されないが、履歴現象は、細孔形状/径の規則性の欠如から、および/またはそのような不規則細孔におけるボトルネック狭窄からの結果として生じる可能性がある。
【0184】
II.D.表面積
オルガノシリカ材料の表面積は、例えば、BET(Brunauer Emmet Teller)法などの当業者の専門知識の範囲内の窒素吸着−脱着等温線技術を使用して決定することが可能である。この方法によって、全表面積、外部表面積およびミクロポーラス表面積が決定され得る。本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「全表面積」は、BET法によって決定される全表面積を指す。本明細書で使用される場合、および他に明示されない限り、「ミクロポーラス表面積」は、BET法によって決定されるミクロポーラス表面積を指す。
【0185】
様々な実施形態において、オルガノシリカ材料は、約100m/g以上、約200m/g以上、約300m/g以上、約400m/g以上、約450m/g以上、約500m/g以上、約550m/g以上、約600m/g以上、約700m/g以上、約800m/g以上、約850m/g以上、約900m/g以上、約1,000m/g以上、約1,050m/g以上、約1,100m/g以上、約1,150m/g以上、約1,200m/g以上、約1,250m/g以上、約1,300m/g以上、約1,400m/g以上、約1,450m/g以上、約1,500m/g以上、約1,550m/g以上、約1,600m/g以上、約1,700m/g以上、約1,800m/g以上、約1,900m/g以上、約2,000m/g以上、約2,100m/g以上、約2,200m/g以上、約2,300m/g以上または約2,500m/g以上の全表面積を有することが可能である。
【0186】
追加的に、または代わりに、オルガノシリカ材料は、約50m/g〜約2,500m/g、約50m/g〜約2,000m/g、約50m/g〜約1,500m/g、約50m/g〜約1,000m/g、約100m/g〜約2,500m/g、約100m/g〜約2,300m/g、約100m/g〜約2,200m/g、約100m/g〜約2,100m/g、約100m/g〜約2,000m/g、約100m/g〜約1,900m/g、約100m/g〜約1,800m/g、約100m/g〜約1,700m/g、約100m/g〜約1,600m/g、約100m/g〜約1,550m/g、約100m/g〜約1,500m/g、約100m/g〜約1,450m/g、約100m/g〜約1,400m/g、約100m/g〜約1,300m/g、約100m/g〜約1,250m/g、約100m/g〜約1,200m/g、約100m/g〜約1,150m/g、約100m/g〜約1,100m/g、約100m/g〜約1,050m/g、約100m/g〜約1,000m/g、約100m/g〜約900m/g、約100m/g〜約850m/g、約100m/g〜約800m/g、約100m/g〜約700m/g、約100m/g〜約600m/g、約100m/g〜約550m/g、約100m/g〜約500m/g、約100m/g〜約450m/g、約100m/g〜約400m/g、約100m/g〜約300m/g、約100m/g〜約200m/g、約200m/g〜約2,500m/g、約200m/g〜約2,300m/g、約200m/g〜約2,200m/g、約200m/g〜約2,100m/g、約200m/g〜約2,000m/g、約200m/g〜約1,900m/g、約200m/g〜約1,800m/g、約200m/g〜約1,700m/g、約200m/g〜約1,600m/g、約200m/g〜約1,550m/g、約200m/g〜約1,500m/g、約200m/g〜約1,450m/g、約200m/g〜約1,400m/g、約200m/g〜約1,300m/g、約200m/g〜約1,250m/g、約200m/g〜約1,200m/g、約200m/g〜約1,150m/g、約200m/g〜約1,100m/g、約200m/g〜約1,050m/g、約200m/g〜約1,000m/g、約200m/g〜約900m/g、約200m/g〜約850m/g、約200m/g〜約800m/g、約200m/g〜約700m/g、約200m/g〜約600m/g、約200m/g〜約550m/g、約200m/g〜約500m/g、約200m/g〜約450m/g、約200m/g〜約400m/g、約200m/g〜約300m/g、約500m/g〜約2,500m/g、約500m/g〜約2,300m/g、約500m/g〜約2,200m/g、約500m/g〜約2,100m/g、約500m/g〜約2,000m/g、約500m/g〜約1,900m/g、約500m/g〜約1,800m/g、約500m/g〜約1,700m/g、約500m/g〜約1,600m/g、約500m/g〜約1,550m/g、約500m/g〜約1,500m/g、約500m/g〜約1,450m/g、約500m/g〜約1,400m/g、約500m/g〜約1,300m/g、約500m/g〜約1,250m/g、約500m/g〜約1,200m/g、約500m/g〜約1,150m/g、約500m/g〜約1,100m/g、約500m/g〜約1,050m/g、約500m/g〜約1,000m/g、約500m/g〜約900m/g、約500m/g〜約850m/g、約500m/g〜約800m/g、約500m/g〜約700m/g、約500m/g〜約600m/g、約500m/g〜約550m/g、約1,000m/g〜約2,500m/g、約1,000m/g〜約2,300m/g、約1,000m/g〜約2,200m/g、約1,000m/g〜約2,100m/g、約1,000m/g〜約2,000m/g、約1,000m/g〜約1,900m/g、約1,000m/g〜約1,800m/g、約1,000m/g〜約1,700m/g、約1,000m/g〜約1,600m/g、約1,000m/g〜約1,550m/g、約1,000m/g〜約1,500m/g、約1,000m/g〜約1,450m/g、約1,000m/g〜約1,400m/g、約1,000m/g〜約1,300m/g、約1,000m/g〜約1,250m/g、約1,000m/g〜約1,200m/g、約1,000m/g〜約1,150m/g、約1,000m/g〜約1,100m/gまたは約1,000m/g〜約1,050m/gの全表面積を有し得る。
【0187】
1つの特定の実施形態において、本明細書に記載のオルガノシリカ材料は、約200m/g〜約2,500mg、特に約400m/g〜約2,500m/g、特に約400m/g〜約2,000m/gまたは特に約400m/g〜約1,500m/gの全表面積を有し得る。
【0188】
III.E.細孔体積
本明細書に記載の方法によって製造されたオルガノシリカ材料の細孔体積は、例えば、BET(Brunauer Emmet Teller)法などの当業者の専門知識の範囲内の窒素吸着−脱着等温線技術を使用して、決定することが可能である。
【0189】
様々な実施形態において、オルガノシリカ材料は、約0.1cm/g以上、約0.2cm/g以上、約0.3cm/g以上、約0.4cm/g以上、約0.5cm/g以上、約0.6cm/g以上、約0.7cm/g以上、約0.8cm/g以上、約0.9cm/g以上、約1.0cm/g以上、約1.1cm/g以上、約1.2cm/g以上、約1.3cm/g以上、約1.4cm/g以上、約1.5cm/g以上、約1.6cm/g以上、約1.7cm/g以上、約1.8cm/g以上、約1.9cm/g以上、約2.0cm/g以上、約2.5cm/g以上、約3.0cm/g以上、約3.5cm/g以上、約4.0cm/g以上、約5.0cm/g以上、約6.0cm/g以上、約7.0cm/g以上または約10.0cm/g以上の細孔体積を有することが可能である。
【0190】
追加的に、または代わりに、オルガノシリカ材料は、約0.1cm/g〜約10.0cm/g、約0.1cm/g〜約7.0cm/g、約0.1cm/g〜約6.0cm/g、約0.1cm/g〜約5.0cm/g、約0.1cm/g〜約4.0cm/g、約0.1cm/g〜約3.5cm/g、約0.1cm/g〜約3.0cm/g、約0.1cm/g〜約2.5cm/g、約0.1cm/g〜約2.0cm/g、約0.1cm/g〜約1.9cm/g、約0.1cm/g〜約1.8cm/g、約0.1cm/g〜約1.7cm/g、約0.1cm/g〜約1.6cm/g、約0.1cm/g〜約1.5cm/g、約0.1cm/g〜約1.4cm/g、約0.1cm/g〜約1.3cm/g、約0.1cm/g〜約1.2cm/g、約0.1cm/g〜約1.1、約0.1cm/g〜約1.0cm/g、約0.1cm/g〜約0.9cm/g、約0.1cm/g〜約0.8cm/g、約0.1cm/g〜約0.7cm/g、約0.1cm/g〜約0.6cm/g、約0.1cm/g〜約0.5cm/g、約0.1cm/g〜約0.4cm/g、約0.1cm/g〜約0.3cm/g、約0.1cm/g〜約0.2cm/g、0.2cm/g〜約10.0cm/g、約0.2cm/g〜約7.0cm/g、約0.2cm/g〜約6.0cm/g、約0.2cm/g〜約5.0cm/g、約0.2cm/g〜約4.0cm/g、約0.2cm/g〜約3.5cm/g、約0.2cm/g〜約3.0cm/g、約0.2cm/g〜約2.5cm/g、約0.2cm/g〜約2.0cm/g、約0.2cm/g〜約1.9cm/g、約0.2cm/g〜約1.8cm/g、約0.2cm/g〜約1.7cm/g、約0.2cm/g〜約1.6cm/g、約0.2cm/g〜約1.5cm/g、約0.2cm/g〜約1.4cm/g、約0.2cm/g〜約1.3cm/g、約0.2cm/g〜約1.2cm/g、約0.2cm/g〜約1.1、約0.5cm/g〜約1.0cm/g、約0.5cm/g〜約0.9cm/g、約0.5cm/g〜約0.8cm/g、約0.5cm/g〜約0.7cm/g、約0.5cm/g〜約0.6cm/g、約0.5cm/g〜約0.5cm/g、約0.5cm/g〜約0.4cm/g、約0.5cm/g〜約0.3cm/g、0.5cm/g〜約10.0cm/g、約0.5cm/g〜約7.0cm/g、約0.5cm/g〜約6.0cm/g、約0.5cm/g〜約5.0cm/g、約0.5cm/g〜約4.0cm/g、約0.5cm/g〜約3.5cm/g、約0.5cm/g〜約3.0cm/g、約0.5cm/g〜約2.5cm/g、約0.5cm/g〜約2.0cm/g、約0.5cm/g〜約1.9cm/g、約0.5cm/g〜約1.8cm/g、約0.5cm/g〜約1.7cm/g、約0.5cm/g〜約1.6cm/g、約0.5cm/g〜約1.5cm/g、約0.5cm/g〜約1.4cm/g、約0.5cm/g〜約1.3cm/g、約0.5cm/g〜約1.2cm/g、約0.5cm/g〜約1.1、約0.5cm/g〜約1.0cm/g、約0.5cm/g〜約0.9cm/g、約0.5cm/g〜約0.8cm/g、約0.5cm/g〜約0.7cm/gまたは約0.5cm/g〜約0.6cm/gの細孔体積を有することが可能である。
【0191】
特定の実施形態において、オルガノシリカ材料は、約0.1cm/g〜約5.0cm/g、特に約0.1cm/g〜約3.0cm/g、特に約0.2cm/g〜約2.5cm/g、または特に約0.2cm/g〜約1.5cm/gの細孔体積を有することが可能である。
【0192】
III.F.追加金属
いくつかの実施形態において、オルガノシリカ材料は、オルガノシリカ材料の細孔内に組み込まれた少なくとも1種の触媒金属をさらに含んでなることが可能である。代表的な触媒金属としては、限定されないが、第6族元素、第8族元素、第9族元素、第10族元素またはそれらの組合せを含むことが可能である。代表的な第6族元素としては、限定されないが、クロム、モリブデンおよび/またはタングステンが含まれ、特にモリブデンおよび/またはタングステンを含むことが可能である。代表的な第8族元素としては、限定されないが、鉄、ルテニウムおよび/またはオスミウムを含むことが可能である。代表的な第9族元素としては、限定されないが、コバルト、ロジウムおよび/またはイリジウムが含まれ、特にコバルトを含むことが可能である。代表的な第10族元素としては、限定されないが、ニッケル、パラジウムおよび/または白金を含むことが可能である。
【0193】
触媒金属は、含浸によって、イオン交換によって、または表面部位への錯化によってなどのいずれかの慣例的な方法によって、オルガノシリカ材料中に組み込むことが可能である。そのようにして組み込まれた触媒金属は、一般に石油精製または石油化学製品製造で実行される多数の触媒変換のいずれか1つを促進するために利用され得る。そのような触媒プロセスの例としては、限定されないが、水素化、脱水素、芳香族化、芳香族飽和、水素化脱硫、オレフィンオリゴマー形成、重合、水素化脱窒素、水素化分解、ナフサ改質、パラフィン異性化、芳香族アルキル交換、二重/三重結合の飽和など、ならびにそれらの組合せを含むことが可能である。
【0194】
したがって、別の実施形態において、本明細書に記載されるオルガノシリカ材料を含んでなる触媒材料が提供される。触媒材料は、任意に、結合剤を含んでなり得るか、または自己結合し得る。適切な結合剤としては、限定されないが、活性材料および不活性材料、合成または天然由来ゼオライト、ならびに無機材料、例えば、クレーおよび/または酸化物、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ−アルミナ、酸化セリウム、酸化マグネシウム、あるいはそれらの組合せが含まれる。特に、結合剤は、シリカ−アルミナ、アルミナおよび/またはゼオライト、特にアルミナであってよい。シリカ−アルミナは、天然由来であり得るか、あるいはシリカおよび酸化金属の混合物を含む、ゼラチン状沈殿物またはゲルの形態のいずれかであり得る。本明細書において、ゼオライト結合剤材料と関連する、すなわち、それと組み合わせて、またはその合成の間に存在する、それ自体が触媒的に活性である材料の使用は、最終触媒の変換および/または選択性を変更し得ることが認識されることは留意すべきである。本明細書において、不活性材料は、本発明がアルキル化プロセスに利用され、そして反応速度を制御するための他の手段を利用せずに経済的に、かつ秩序的にアルキル化製品を得ることができる場合、変換の量を制御するための希釈剤として適切に役立つことが可能であることも認識される。これらの不活性材料は、商業的な作動条件下での触媒の粉砕強度を改善するため、そして触媒のための結合剤またはマトリックスとして機能するために、天然由来のクレー、例えば、ベントナイトおよびカオリン中に組み込まれてよい。本明細書に記載される触媒は、複合化された形態で、約100部の支持体材料対約0部の結合剤材料(又はバインダー材料);約99部の支持体材料対約1部の結合剤材料;約95部の支持体材料対約5部の結合剤材料の支持体材料対結合剤材料の比率を含んでなることが可能である。追加的に、または代わりに、本明細書に記載される触媒は、複合化された形態で、約90部の支持体材料対10部の結合剤材料〜10部の支持体材料対90部の結合剤材料;約85部の支持体材料対15部の結合剤材料〜15部の支持体材料対85部の結合剤材料;約80部の支持体材料対20部の結合剤材料〜20部の支持体材料対80部の結合剤材料の範囲の支持体材料対結合剤材料の比率を含んでなることが可能である。全ての比率は重量によるものであり、典型的に、80:20〜50:50、好ましくは65:35〜35:65の支持体材料:結合剤材料である。複合化は、材料を一緒に混練することを含む従来の手段によって、そしてそれに続いて、所望の最終触媒粒子へとペレット化する押出成形によって実行され得る。
【0195】
いくつかの実施形態において、オルガノシリカ材料は、網目構造に組み込まれたカチオン性金属部位をさらに含んでなることが可能である。そのようなカチオン性金属部位は、含浸または有機前駆体による表面への錯化などのいずれかの都合のよい方法によって、あるいはいずれかの他の方法によって、組み込むことが可能である。このようなオルガノ金属材料は、石油精製または石油化学製品製造において実行される多くの炭化水素分離において使用され得る。石油化学製品/燃料から望ましく分離される、そのような化合物の例としては、オレフィン、パラフィン、芳香族などを含むことができる。
【0196】
追加的に、または代わりに、オルガノシリカ材料は、オルガノシリカ材料の細孔内に組み込まれた表面金属をさらに含んでなることが可能である。表面金属は、第1族元素、第2族元素、第13族元素およびそれらの組合せから選択されることが可能である。第1族元素が存在維する場合、それは、好ましくは、ナトリウムおよび/またはカリウムを含んでなることが可能であるか、あるいはそれらであることが可能である。第2族元素が存在維する場合、それは、限定されないが、マグネシウムおよび/またはカルシウムを含み得る。第13族元素が存在維する場合、それは、限定されないが、ホウ素および/またはアルミニウムを含み得る。
【0197】
第1、2、6、8〜10および/または13族元素の1種またはそれ以上は、オルガノシリカ材料の外部および/または内部表面上に存在し得る。例えば、第1、2および/または13族元素の1種またはそれ以上は、オルガノシリカ材料上の第1の層に存在し得、かつ第6、8、9および/または10族元素の1種またはそれ以上は、第2の層に、例えば、少なくとも部分的に、第1、2および/または13族元素の上部に存在し得る。追加的に、または代わりに、第6、8、9および/または10族元素の1種またはそれ以上のみが、オルガノシリカ材料の外部および/または内部表面上に存在し得る。表面金属は、含浸、析出、グラフト化、共縮合、イオン交換などの、いずれかの都合のよい方法によって、オルガノシリカ材料中/上に組み込まれることが可能である。
【0198】
III.オルガノシリカ材料の製造法
別の実施形態において、本明細書に記載のオルガノシリカ材料の製造法が提供される。この方法は、
(a)構造指向剤および/またはポロゲンを本質的に含有しない水性混合物を供給すること(又は工程もしくはステップ)と、
(b)各RがC〜Cアルコキシ基であることが可能であり、かつ各RがC〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能である、式[RSiCH(Ia)の少なくとも1種の化合物を、上記水性混合物に添加し、溶液を形成すること(又は工程もしくはステップ)と、
(c)少なくとも1種の三価金属酸化物の供給源を、上記水溶液に添加すること(又は工程もしくはステップ)と、
(d)上記溶液を老化し、半製品を製造すること(又は工程もしくはステップ)と、
(e)上記半製品を乾燥させ、本明細書に記載の少なくとも1種の式(I)の独立モノマーを含んでなるポリマーである、オルガノシリカ材料を得ること(又は工程もしくはステップ)と
を含んでなる。
【0199】
III.A.水性混合物
本明細書に記載のオルガノシリカ材料は、構造指向を本質的に使用せずに製造され得る。追加的に、または代わりに、少なくとも1種の式[RSiCH(Ia)の化合物は、各Rが、より広範囲に、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基または別のシロキサンのケイ素に結合した酸素原子を表すことが可能であり、かつ各Rが、より広範囲に、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基または別のシロキサンのケイ素に結合した酸素原子を表すことが可能となるように、ステップ(b)において、少なくとも部分的にヒドロキシル化され、かつ/または少なくとも部分的に重合化/オリゴマー化されたものとして添加されることが可能である。言い換えると、未老化の半製品が、(少なくとも1種の)式[RSiCH(Ia)のモノマーの化合物に加えて、またはその代わりに、ステップ(b)において添加されることが可能である。
【0200】
薬剤またはポロゲン。したがって、水性混合物は、添加された構造指向剤および/または添加されたポロゲンを本質的に含有しない。
【0201】
本明細書で使用される場合、「構造指向剤が添加されない」および「プロゲンが添加されない」は、(i)オルガノシリカ材料のフレームワークを形成するビルディングブロックの重合および/または重縮合および/または組織化を補助および/または誘導する成分がオルガノシリカ材料の合成において存在しないこと、あるいは(ii)、成分が、オルガノシリカ材料のフレームワークを形成するビルディングブロックの重合および/または重縮合および/または組織化を補助および/または誘導するとは言うことが不可能であるように、少量または非実質的な量または無視できる量で、そのような成分がオルガノシリカ材料の合成において存在することのいずれかを意味する。さらに、「構造指向剤が添加されない」は、「追加テンプレートがない」および「鋳型剤が添加されない」と類語である。
【0202】
1.構造指向剤
構造指向剤の例としては、限定されないが、非イオン性界面活性剤、イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ケイ素界面活性剤、両性界面活性剤、ポリアルキレンオキシド界面活性剤、フルオロ界面活性剤、コロイド性結晶、ポリマー、ハイパー分枝状分子、星型分子、巨大分子、デンドリマーおよびそれらの組合せを含むことが可能である。追加的に、または代わりに、表面指向剤は、ポロキサマー、トリブロックポリマー、テトラアルキルアンモニウム塩、非イオン性ポリオキシエチレンアルキル、ジェミニ界面活性剤、またはそれらの混合物を含んでなることが可能であるか、あるいはそれらであることが可能である。テトラアルキルアンモニウム塩の例としては、限定されないが、セチルトリメチルアンモニウムクロリド(CTAC)、セチルトリメチルアンモニウムブロミド(CTAB)およびオクタデシルトリメチルアンモニウムクロリドなどの、セチルトリメチルアンモニウムハライドを含むことが可能である。他の代表的な表面指向剤は、追加的に、または代わりに、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリドおよび/またはセチルピリジニウムブロミドを含むことが可能である。
【0203】
ポロキサマーは、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとのブロックコポリマー、より特に、ポリオキシエチレン(ポリ(エチレンオキシド))の2個の親水性鎖によって挾まれた、ポリオキシプロピレン(ポリ(プロピレンオキシド))の中央疎水性鎖からなる非イオン性トリブロックコポリマーである。特に、「ポロキサマー」という用語は、「a」および「b」が、それぞれ、ポリオキシエチレンおよびポリオキシプロピレン単位の数を意味する、式HO(C))(CO)(CO)Hを有するポリマーを指す。ポロキサマーは、商標名Pluronic(登録商標)、例えば、Pluronic(登録商標)123およびPluronic(登録商標)F127によっても既知である。追加的なトリブロックポリマーは、B50−6600である。
【0204】
非イオン性ポリオキシエチレンアルキルエーテルは、商標名Brij(登録商標)、例えば、Brij(登録商標)56、Brij(登録商標)58、Brij(登録商標)76、Brij(登録商標)78によっても既知である。ジェミニ界面活性剤は、1分子あたり、少なくとも2個の疎水基を有し、かつ少なくとも1個、または任意に2個の親水基が導入された化合物である。
【0205】
2.ポロゲン
ポロゲン材料は、オルガノシリカ材料において、ドメイン、離散的領域、空隙および/または細孔を形成することが可能である。ポロゲンの例は、ブロックコポリマー(例えば、ジブロックポリマー)である。本明細書で使用される場合、ポロゲンとしては水を含まない。ポリマーポロゲンの例としては、限定されないが、ポリビニル芳香族、例えば、ポリスチレン、ポリビニルピリジン、水素化ポリビニル芳香族、ポリアクリロニトリル、ポリアルキレンオキシド、例えば、ポリエチレンオキシドおよびポリプロピレンオキシド、ポリエチレン、ポリ乳酸、ポリシロキサン、ポリカプロラクトン、ポリカプロラクタム、ポリウレタン、ポリメタクリレート、例えば、ポリメチルメタクリレートまたはポリメタクリルさん、ポリアクリレート、例えば、ポリメタクリレートおよびポリアクリル酸、ポリジエン、例えば、ポリブタジエンおよびポリイソプレン、ポリビニルクロリド、ポリアセタールおよびアミンキャップアルキレンオキシド、ならびにそれらの組合せを含むことができる。
【0206】
追加的に、または代わりに、ポロゲンは、熱可塑性ホモポリマーおよびランダム(ブロックとは対照的な)コポリマーであることが可能である。本明細書で使用される場合、「ホモポリマー」は、単一モノマーから繰返単位を含んでなる化合物を意味する。適切な熱可塑性材料としては、限定されないが、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリフェニレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレンオキシド、ポリ(ジメチルシロキサン)、ポリテトラヒドロフラン、ポリエチレン、ポリシクロヘキシルエチレン、ポリエチルオキサゾリン、ポリビニルピリジン、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸のホモポリマーまたはコポリマー、これらの材料のコポリマーおよびこれらの材料の混合物を含むことが可能である。ポリスチレンの例としては、限定されないが、アニオン重合ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、未置換および置換ポリスチレン(例えば、ポリ(α−メチルスチレン))が含まれる。熱可塑性材料は、天然で、線形、分岐状、超分岐状、樹状または星形であり得る。
【0207】
追加的に、または代わりにポロゲンは、溶媒であることが可能である。溶媒の例としては、限定されないが、ケトン(例えば、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、シクロヘキシルピロリジノン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトン)、カーボネート化合物(例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート)、複素環式化合物(例えば、3−メチル−2−オキサゾリジノン、ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルピロリドン、ピリジン)、環式エーテル(例えば、ジオキサン、テトラヒドロフラン)、鎖エーテル(例えば、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル)、アルコール(例えば、メタノール、エタノール)、多価アルコール(例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、ジプロピレングリコール)、ニトリル化合物(例えば、アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル)、エステル(例えば、エチルアセテート、ブチルアセテート、メチルラクテート、エチルラクテート、メチルメトキシプロピオネート、エチルエトキシプロピオネート、メチルピルベート、エチルピルベート、プロピルピルベート、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、ブチロラクトン、リン酸エステル、ホスホン酸エステル)、非プロトン性極性物質(例えば、ジメチルスルホキシド、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド)、非極性溶媒(例えば、トルエン、キシレン、メシチレン)、塩素ベースの溶媒(例えば、メチレンジクロリド、エチレンジクロリド)、ベンゼン、ジクロロベンゼン、ナフタレン、ビフェニルエーテル、ジイソプロピルベンゼン、トリエチルアミン、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸ブチル、モノメチルエーテルアセテートヒドロキシエーテル、例えば、ジベンジルエーテル、ダイグライム、トリグライムおよびそれらの混合物を含むことが可能である。
【0208】
3.塩基/酸
種々の実施形態において、本明細書で提供される方法で使用される水性混合物は、塩基および/または酸を含んでなることが可能である。
【0209】
水性混合物が塩基を含んでなる特定の実施形態において、水性混合物は、約8〜約15、約8〜約14.5、約8〜約14、約8〜約13.5、約8〜約13、約8〜約12.5、約8〜約12、約8〜約11.5、約8〜約11、約8〜約10.5、約8〜約10、約8〜約9.5、約8〜約9、約8〜約8.5、約8.5〜約15、約8.5〜約14.5、約8.5〜約14、約8.5〜約13.5、約8.5〜約13、約8.5〜約12.5、約8.5〜約12、約8.5〜約11.5、約8.5〜約11、約8.5〜約10.5、約8.5〜約10、約8.5〜約9.5、約8.5〜約9、約9〜約15、約9〜約14.5、約9〜約14、約9〜約13.5、約9〜約13、約9〜約12.5、約9〜約12、約9〜約11.5、約9〜約11、約9〜約10.5、約9〜約10、約9〜約9.5、約9.5〜約15、約9.5〜約14.5、約9.5〜約14、約9.5〜約13.5、約9.5〜約13、約9.5〜約12.5、約9.5〜約12、約9.5〜約11.5、約9.5〜約11、約9.5〜約10.5、約9.5〜約10、約10〜約15、約10〜約14.5、約10〜約14、約10〜約13.5、約10〜約13、約10〜約12.5、約10〜約12、約10〜約11.5、約10〜約11、約10〜約10.5、約10.5〜約15、約10.5〜約14.5、約10.5〜約14、約10.5〜約13.5、約10.5〜約13、約10.5〜約12.5、約10.5〜約12、約10.5〜約11.5、約10.5〜約11、約11〜約15、約11〜約14.5、約11〜約14、約11〜約13.5、約11〜約13、約11〜約12.5、約11〜約12、約11〜約11.5、約11.5〜約15、約11.5〜約14.5、約11.5〜約14、約11.5〜約13.5、約11.5〜約13、約11.5〜約12.5、約11.5〜約12、約12〜約15、約12〜約14.5、約12〜約14、約12〜約13.5、約12〜約13、約12〜約12.5、約12.5〜約15、約12.5〜約14.5、約12.5〜約14、約12.5〜約13.5、約12.5〜約13、約12.5〜約15、約12.5〜約14.5、約12.5〜約14、約12.5〜約13.5、約12.5〜約13、約13〜約15、約13〜約14.5、約13〜約14、約13〜約13.5、約13.5〜約15、約13.5〜約14.5、約13.5〜約14、約14〜約15、約14〜約14.5および約14.5〜約15のpHを有することが可能である。
【0210】
塩基を含んでなる特定の実施形態において、pHは、約9〜約15、約9〜約14または約8〜約14であることが可能である。
【0211】
代表的な塩基としては、限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、ピリジン、ピロール、ピペラジン、ピロリジン、ピペリジン、ピコリン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルモノエタノールアミン、モノメチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジアザビシクロオクタン、ジアザビシクロノナン、ジアザビシクロウンデカン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、アンモニア、アンモニウムヒドロキシド、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、N,N−ジメチルアミン、N,N−ジエチルアミン、N,N−ジプロピルアミン、N,N−ジブチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、シクロヘキシルアミン、トリメチルイミジン、1−アミノ−3−メチルブタン、ジメチルグリシン、3−アミノ−3−メチルアミンなどを含むことができる。これらの塩基は、単一で、または組み合わせてのいずれかで使用されてよい。特定の実施形態において、塩基は、水酸化ナトリウムおよび/または水酸化アンモニウムを含んでなることが可能であるか、またはそれらであることが可能である。
【0212】
水性混合物が酸を含んでなる特定の実施形態において、水性混合物は、約0.01〜約6.0、約0.01〜約5、約0.01〜約4、約0.01〜約3、約0.01〜約2、約0.01〜約1、約0.1〜約6.0、約0.1〜約5.5、約0.1〜約5.0、約0.1〜約4.8、約0.1〜約4.5、約0.1〜約4.2、約0.1〜約4.0、約0.1〜約3.8、約0.1〜約3.5、約0.1〜約3.2、約0.1〜約3.0、約0.1〜約2.8、約0.1〜約2.5、約0.1〜約2.2、約0.1〜約2.0、約0.1〜約1.8、約0.1〜約1.5、約0.1〜約1.2、約0.1〜約1.0、約0.1〜約0.8、約0.1〜約0.5、約0.1〜約0.2、約0.2〜約6.0、約0.2〜約5.5、約0.2〜約5、約0.2〜約4.8、約0.2〜約4.5、約0.2〜約4.2、約0.2〜約4.0、約0.2〜約3.8、約0.2〜約3.5、約0.2〜約3.2、約0.2〜約3.0、約0.2〜約2.8、約0.2〜約2.5、約0.2〜約2.2、約0.2〜約2.0、約0.2〜約1.8、約0.2〜約1.5、約0.2〜約1.2、約0.2〜約1.0、約0.2〜約0.8、約0.2〜約0.5、約0.5〜約6.0、約0.5〜約5.5、約0.5〜約5、約0.5〜約4.8、約0.5〜約4.5、約0.5〜約4.2、約0.5〜約4.0、約0.5〜約3.8、約0.5〜約3.5、約0.5〜約3.2、約0.5〜約3.0、約0.5〜約2.8、約0.5〜約2.5、約0.5〜約2.2、約0.5〜約2.0、約0.5〜約1.8、約0.5〜約1.5、約0.5〜約1.2、約0.5〜約1.0、約0.5〜約0.8、約0.8〜約6.0、約0.8〜約5.5、約0.8〜約5、約0.8〜約4.8、約0.8〜約4.5、約0.8〜約4.2、約0.8〜約4.0、約0.8〜約3.8、約0.8〜約3.5、約0.8〜約3.2、約0.8〜約3.0、約0.8〜約2.8、約0.8〜約2.5、約0.8〜約2.2、約0.8〜約2.0、約0.8〜約1.8、約0.8〜約1.5、約0.8〜約1.2、約0.8〜約1.0、約1.0〜約6.0、約1.0〜約5.5、約1.0〜約5.0、約1.0〜約4.8、約1.0〜約4.5、約1.0〜約4.2、約1.0〜約4.0、約1.0〜約3.8、約1.0〜約3.5、約1.0〜約3.2、約1.0〜約3.0、約1.0〜約2.8、約1.0〜約2.5、約1.0〜約2.2、約1.0〜約2.0、約1.0〜約1.8、約1.0〜約1.5、約1.0〜約1.2、約1.2〜約6.0、約1.2〜約5.5、約1.2〜約5.0、約1.2〜約4.8、約1.2〜約4.5、約1.2〜約4.2、約1.2〜約4.0、約1.2〜約3.8、約1.2〜約3.5、約1.2〜約3.2、約1.2〜約3.0、約1.2〜約2.8、約1.2〜約2.5、約1.2〜約2.2、約1.2〜約2.0、約1.2〜約1.8、約1.2〜約1.5、約1.5〜約6.0、約1.5〜約5.5、約1.5〜約5.0、約1.5〜約4.8、約1.5〜約4.5、約1.5〜約4.2、約1.5〜約4.0、約1.5〜約3.8、約1.5〜約3.5、約1.5〜約3.2、約1.5〜約3.0、約1.5〜約2.8、約1.5〜約2.5、約1.5〜約2.2、約1.5〜約2.0、約1.5〜約1.8、約1.8〜約6.0、約1.8〜約5.5、約1.8〜約5.0、約1.8〜約4.8、約1.8〜約4.5、約1.8〜約4.2、約1.8〜約4.0、約1.8〜約3.8、約1.8〜約3.5、約1.8〜約3.2、約1.8〜約3.0、約1.8〜約2.8、約1.8〜約2.5、約1.8〜約2.2、約1.8〜約2.0、約2.0〜約6.0、約2.0〜約5.5、約2.0〜約5.0、約2.0〜約4.8、約2.0〜約4.5、約2.0〜約4.2、約2.0〜約4.0、約2.0〜約3.8、約2.0〜約3.5、約2.0〜約3.2、約2.0〜約3.0、約2.0〜約2.8、約2.0〜約2.5、約2.0〜約2.2、約2.2〜約6.0、約2.2〜約5.5、約2.2〜約5.0、約2.2〜約4.8、約2.2〜約4.5、約2.2〜約4.2、約2.2〜約4.0、約2.2〜約3.8、約2.2〜約3.5、約2.2〜約3.2、約2.2〜約3.0、約2.2〜約2.8、約2.2〜約2.5、約2.5〜約6.0、約2.5〜約5.5、約2.5〜約5.0、約2.5〜約4.8、約2.5〜約4.5、約2.5〜約4.2、約2.5〜約4.0、約2.5〜約3.8、約2.5〜約3.5、約2.5〜約3.2、約2.5〜約3.0、約2.5〜約2.8、約2.8〜約6.0、約2.8〜約5.5、約2.8〜約5.0、約2.8〜約4.8、約2.8〜約4.5、約2.8〜約4.2、約2.8〜約4.0、約2.8〜約3.8、約2.8〜約3.5、約2.8〜約3.2、約2.8〜約3.0、約3.0〜約6.0、約3.5〜約5.5、約3.0〜約5.0、約3.0〜約4.8、約3.0〜約4.5、約3.0〜約4.2、約3.0〜約4.0、約3.0〜約3.8、約3.0〜約3.5、約3.0〜約3.2、約3.2〜約6.0、約3.2〜約5.5、約3.2〜約5、約3.2〜約4.8、約3.2〜約4.5、約3.2〜約4.2、約3.2〜約4.0、約3.2〜約3.8、約3.2〜約3.5、約3.5〜約6.0、約3.5〜約5.5、約3.5〜約5、約3.5〜約4.8、約3.5〜約4.5、約3.5〜約4.2、約3.5〜約4.0、約3.5〜約3.8、約3.8〜約5、約3.8〜約4.8、約3.8〜約4.5、約3.8〜約4.2、約3.8〜約4.0、約4.0〜約6.0、約4.0〜約5.5、約4.0〜約5、約4.0〜約4.8、約4.0〜約4.5、約4.0〜約4.2、約4.2〜約5、約4.2〜約4.8、約4.2〜約4.5、約4.5〜約5、約4.5〜約4.8または約4.8〜約5のpHを有することが可能である。
【0213】
酸を含んでなる特定の実施形態において、pHは、約0.01〜約6.0、約0.2〜約6.0、約0.2〜約5.0または約0.2〜約4.5であることが可能である。
【0214】
代表的な酸としては、限定されないが、塩酸、硝酸、硫酸、フッ化水素酸、リン酸、ホウ酸およびシュウ酸などの無機酸;ならびに酢酸、プロピオン酸、酪酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン酸、セバシン酸、没食子酸、酪酸、メリト酸、アラキドン酸、シキミ酸、2−エチルヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、サリチル酸、安息香酸、p−アミノ−安息香酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、コハク酸、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、リンゴ酸、グルタル酸の加水分解物、無水マレイン酸の加水分解物、無水フタル酸の加水分解物などの有機酸などを含んでなることが可能である。これらの酸は、単一で、または組み合わせてのいずれかで使用されてよい。特定の実施形態において、酸は、塩酸を含んでなることが可能であるか、またはそれらであることが可能である。
【0215】
III.B.式(Ia)の化合物
本明細書で提供される方法は、各RがC〜Cアルコキシ基あることが可能であり、かつ各RがC〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能である、少なくとも1種の式[RSiCH(Ia)の化合物を、水性混合物に添加し、溶液を形成するステップを含んでなる。
【0216】
一実施形態において、各Rは、C〜Cアルコキシまたはメトキシまたはエトキシを含んでなることが可能である。
【0217】
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルコキシ、C〜Cアルコキシまたはメトキシまたはエトキシを含んでなることが可能である。追加的に、または代わりに、各Rは、メチル、エチルまたはプロピル、例えば、メチルまたはエチルを含んでなることが可能である。
【0218】
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルコキシ基あることが可能であり、かつRは、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能である。
【0219】
追加的に、または代わりに、各Rは、メトキシまたはエトキシであることが可能であり、かつ各Rは、メチルまたはエチルであることが可能である。
【0220】
特定の実施形態において、式(Ia)に相当する化合物が、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)であることが可能であるように、各Rおよび各Rは、エトキシであることが可能である。
【0221】
特定の実施形態において、式(Ia)に相当する化合物が、1,3,5−トリメチル−1,3,5−トリエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([EtOCHSiCH)であることが可能であるように、各Rは、エトキシであることが可能であり、かつ各Rは、メチルであることが可能である。
【0222】
様々な態様において、2種以上の式(Ia)の化合物(例えば、同一または異なる化合物)が水性混合物に添加されて、溶液が形成されてもよい。例えば、[(EtO)SiCHおよび[EtOCHSiCHの両方が水性混合物に添加されて、溶液が形成されてもよい。
【0223】
上記の通り、少なくとも1種の式(Ia)の化合物が、水性混合物に添加され、溶液を形成する時に、追加的に、または代わりに、少なくとも部分的にヒドロキシル化され、かつ/または重合化/オリゴマー化されていることが可能である。
【0224】
2種以上の式(Ia)の化合物が使用される場合、それぞれの化合物は、広範囲の種々のモル比で使用されてよい。例えば、2種の式(Ia)の化合物が使用される場合、各化合物のモル比は、1:99〜99:1、例えば、10:90〜90:10で変動してよい。式(Ia)の異なる化合物の使用によって、本発明のプロセスによって製造されたオルガノシリカ材料の特性を調整することが可能となる。これについては、実施例において、および本プロセスによって製造されたオルガノシリカの特性を記載する本明細書の項目において、さらに説明する。
【0225】
III.C.三価金属酸化物の供給源
追加的な実施形態において、本明細書で提供される方法は、水性溶液に、三価金属酸化物の供給源を添加すること(又は工程もしくはステップ)を含んでなることが可能である。
【0226】
三価金属酸化物の供給源としては、限定されないが、三価金属の相当する塩、アルコキシド、オキシドおよび/またはヒドロキシド、例えば、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、コロイド性アルミナ、アルミニウムトリヒドロキシド、ヒドロキシル化アルミナ、Al、ハロゲン化アルミニウム(例えば、AlCl)、NaAlO、窒化ホウ素、Bおよび/またはHBOを含むことが可能である。
【0227】
種々の実施形態において、三価金属酸化物の供給源は、Mが、第13族金属であることが可能であり、かつ各Z15が、独立して、C〜Cアルキル基であることが可能である式M(OZ15(IIa)の化合物であってよい。
【0228】
一実施形態において、Mは、B、Al、Ga、In、TlまたはUutであることが可能である。特に、Mは、AlまたはBであることが可能である。
【0229】
追加的に、または代わりに、各Z15は、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。特に、Z15は、メチル、エチル、プロピルまたはブチルであることが可能である。
【0230】
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり、かつ各Z15は、メチル、エチル、プロピルまたはブチルであることが可能である。
【0231】
特定の実施形態において、式(IIa)に相当する化合物が、アルミニウムトリメトキシドであることが可能であるように、Mは、Alであることが可能であり、かつ各Z15は、メチルであることが可能である。
【0232】
特定の実施形態において、式(IIa)に相当する化合物が、アルミニウムトリエトキシドであることが可能であるように、Mは、Alであることが可能であり、かつ各Z15は、エチルであることが可能である。
【0233】
特定の実施形態において、式(IIa)に相当する化合物が、アルミニウムイソプロポキシドであることが可能であるように、Mは、Alであることが可能であり、かつ各Z15は、プロピルであることが可能である。
【0234】
特定の実施形態において、式(IIa)に相当する化合物が、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能であるように、Mは、Alであることが可能であり、かつ各Z15は、ブチルであることが可能である。
【0235】
別の特定の実施形態において、式(Ia)の化合物は、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)であることが可能であり、かつ式(IIa)の化合物は、アルミニウムトリメトキシド、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムイソプロポキシドおよびアルミニウムトリ−sec−ブトキシドからなる群から選択されることが可能である。
【0236】
別の特定の実施形態において、式(Ia)の化合物は、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)であることが可能であり、かつ式(IIa)の化合物は、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能である。
【0237】
追加的に、または代わりに、三価金属酸化物の供給源は、Mが、第13族金属であることが可能であり、かつZ16および各Z17が、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基であることが可能である、式(Z16O)−O−Si(OZ17(IIIa)の化合物であってよい。
【0238】
一実施形態において、Mは、B、Al、Ga、In、TlまたはUutであることが可能である。特に、Mは、AlまたはBであることが可能である。
【0239】
追加的に、または代わりに、各Z16および各Z17は、独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。特に、各Z16および各Z17は、独立して、メチル、エチル、プロピルまたはブチルであることが可能である。
【0240】
追加的に、または代わりに、Mは、AlまたはBであることが可能であり、かつ各Z16および各Z17は、独立して、メチル、エチル、プロピルまたはブチルであることが可能である。
【0241】
追加的に、または代わりに、三価金属酸化物の供給源は、式(IIa)の化合物の供給源(例えば、AlCl)および/または式(IIIa)の化合物の供給源であってよい。
【0242】
式(Ia)の化合物対三価金属酸化物のモル比は、広範囲、例えば、約99:1〜約1:99、約30:1〜約1:1、約25:1〜約1:1、約20:1〜約3:1または約20:1〜約5:1に変動し得る。
【0243】
III.D.式(Va)の化合物
追加的な実施形態において、本明細書で提供される方法は、水性溶液に、各Rが、C〜Cアルキル基であることが可能であり、かつR、RおよびRが、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、および窒素を含有し、任意に置換されたヘテロシクロアルキル基からなる群から選択されることが可能である式RORSi(Va)の化合物を添加し、本明細書に記載の少なくとも1種の式(I)の独立単位、本明細書に記載の少なくとも1種の他の三価金属酸化物モノマー(例えば、少なくとも1種の式(II)および/または式(III)の独立単位)、任意に本明細書に記載の少なくとも1種の式(IV)の独立単位および本明細書に記載の少なくとも1種の式(V)の独立単位を含んでなるコポリマーであるオルガノシリカ材料を得ること(又は工程もしくはステップ)をさらに含んでなることが可能である。
【0244】
一実施形態において、各Rは、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。特に、Rは、メチルまたはエチルであることが可能である。
【0245】
追加的に、または代わりに、各R、RおよびRは、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。
【0246】
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルキル基であることが可能であり、かつR、RおよびRは、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基であることが可能である。
【0247】
追加的に、または代わりに、R、RおよびRは、それぞれ独立して、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基またはメトキシであることが可能である。
【0248】
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルキル基であることが可能であり、かつR、RおよびRは、それぞれ独立して、C〜Cアルコキシ基であることが可能である。
【0249】
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルキル基であることが可能であり、かつR、RおよびRは、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基またはC〜Cアルコキシ基であることが可能である。
【0250】
追加的に、または代わりに、R、RおよびRは、それぞれ独立して、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基、またはメチルアミンであることが可能である。特に、R、RおよびRは、それぞれ独立して、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有C〜Cアルキル基または窒素含有C〜Cアルキル基であることが可能である。上記窒素含有アルキル基は、1個またはそれ以上(例えば、2個、3個など)の窒素原子を有していてもよい。窒素含有C〜C10アルキル基の例としては、限定されないが、
【化16】
が含まれる。
【0251】
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルキル基であることが可能であり、かつR、RおよびRは、それぞれ独立して、窒素含有C〜Cアルキル基であることが可能である。
【0252】
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルキル基であることが可能であり、かつR、RおよびRは、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基または窒素含有C〜Cアルキル基であることが可能である。
【0253】
追加的に、または代わりに、R、RおよびRは、それぞれ独立して、窒素含有ヘテロアラルキル基であることが可能である。窒素含有ヘテロアラルキル基は、窒素含有C〜C12ヘテロアラルキル基、窒素含有C〜C10ヘテロアラルキル基または窒素含有C〜Cヘテロアラルキル基であることが可能である。窒素含有ヘテロアラルキル基の例としては、限定されないが、ピリジニルエチル、ピリジニルプロピル、ピリジニルメチル、インドリルメチル、ピラジニルエチルおよびピラジニルプロピルが含まれる。上記窒素含有ヘテロアラルキル基は、1個またはそれ以上(例えば、2個、3個など)の窒素原子を有していてもよい。
【0254】
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルキル基であることが可能であり、かつR、RおよびRは、それぞれ独立して、窒素含有ヘテロアラルキル基であることが可能である。
【0255】
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルキル基であることが可能であり、かつR、RおよびRは、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜Cアルキル基または窒素含有ヘテロアラルキル基であることが可能である。
【0256】
追加的に、または代わりに、R、RおよびRは、それぞれ独立して、窒素含有ヘテロシクロアルキル基であることが可能であり、上記ヘテロシクロアルキル基は、任意に、C〜Cアルキル基、特にC〜Cアルキル基で置換されていてもよい。窒素含有ヘテロシクロアルキル基は、窒素含有C〜C12ヘテロシクロアルキル基、窒素含有C〜C10ヘテロシクロアルキル基または窒素含有C〜Cヘテロシクロアルキル基であることが可能である。窒素含有ヘテロシクロアルキル基の例としては、限定されないが、ピペラジニルエチル、ピペラジニルプロピル、ピペリジニルエチル、ピペリジニルプロピルが含まれる。上記窒素含有ヘテロシクロアルキル基は、1個またはそれ以上(例えば、2個、3個など)の窒素原子を有していてもよい。
【0257】
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルキル基であることが可能であり、かつR、RおよびRは、それぞれ独立して、窒素を含有し、任意に置換されたヘテロシクロアルキル基であることが可能である。
【0258】
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルキル基であることが可能であり、かつR、RおよびRは、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜Cアルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基または窒素を含有し、任意に置換されたヘテロシクロアルキル基であることが可能である。
【0259】
追加的に、または代わりに、各Rは、C〜Cアルキル基であることが可能であり、かつR、RおよびRは、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有C〜C10ヘテロアラルキル基または窒素を含有し、任意に置換されたC〜C10ヘテロシクロアルキル基であることが可能である。
【0260】
特定の実施形態において、式(Va)に相当する化合物が、テトラエチルオルトシリケート(TEOS)((EtO)Si)であることが可能であるように、Rは、エチルであることが可能であり、かつR、RおよびRは、エトキシであることが可能である。
【0261】
別の特定の実施形態において、式(Ia)の化合物は、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)であることが可能であり、かつ式(Va)の化合物は、テトラエチルオルトシリケート(TEOS)((EtO)Si)であることが可能である。
【0262】
別の特定の実施形態において、式(Va)に相当する化合物が、メチルトリエトキシシラン(MTES)((EtO)CH3-Si)であることが可能であるように、Rは、エチルであることが可能であり、Rは、メチルであることが可能であり、かつRおよびRは、エトキシであることが可能である。
【0263】
別の特定の実施形態において、式(Ia)の化合物は、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)であることが可能であり、三価金属酸化物供給源は、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能であり、かつ式(Va)の化合物は、メチルトリエトキシシラン(MTES)((EtO)CH3-Si)であることが可能である。
【0264】
別の特定の実施形態において、式(Ia)の化合物は、1,3,5−トリメチル−1,3,5−トリエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([EtOCHSiCHであることが可能であり、三価金属酸化物供給源は、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能であり、かつ式(Va)の化合物は、テトラエチルオルトシリケート(TEOS)((EtO)Si)であることが可能である。
【0265】
別の特定の実施形態において、式(Va)に相当する化合物が、(3−アミノプロピル)トリエトキシシラン(HN(CH(EtO)Si)であることが可能であるように、Rは、エチルであることが可能であり、RおよびRは、エトキシであることが可能であり、かつRは、
【化17】
であることが可能である。
【0266】
別の特定の実施形態において、式(Ia)の化合物は、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)であることが可能であり、三価金属酸化物供給源は、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能であり、かつ式(Va)の化合物は、(3−アミノプロピル)トリエトキシシラン(HN(CH(EtO)Si)であることが可能である。
【0267】
別の特定の実施形態において、式(Va)に相当する化合物が、(N,N−ジメチルアミノプロピル)トリメトキシシラン(((CHN(CH)(MeO)Si)であることが可能であるように、Rは、メチルであることが可能であり、RおよびRは、メトキシであることが可能であり、かつRは、
【化18】
であることが可能である。
【0268】
別の特定の実施形態において、式(Ia)の化合物は、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)であることが可能であり、三価金属酸化物供給源は、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能であり、かつ式(Va)の化合物は、(N,N−ジメチルアミノプロピル)トリメトキシシラン(((CHN(CH)(MeO)Si)であることが可能である。
【0269】
別の特定の実施形態において、式(Va)に相当する化合物が、(N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン((HN(CHNH(CH)(EtO)2-Si)であることが可能であるように、Rは、エチルであることが可能であり、RおよびRは、エトキシであることが可能であり、かつRは、
【化19】
であることが可能である。
【0270】
別の特定の実施形態において、式(Ia)の化合物は、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)であることが可能であり、三価金属酸化物供給源は、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能であり、かつ式(Va)の化合物は、(N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン((HN(CHNH(CH)(EtO)2-Si)であることが可能である。
【0271】
別の特定の実施形態において、式(Va)に相当する化合物が、4−メチル−1−(3−トリエトキシシリルプロピル)−ピペラジンであることが可能であるように、Rは、エチルであることが可能であり、RおよびRは、エトキシであることが可能であり、かつRは、
【化20】
であることが可能である。
【0272】
別の特定の実施形態において、式(Ia)の化合物は、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)であることが可能であり、三価金属酸化物供給源は、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能であり、かつ式(Va)の化合物は、4−メチル−1−(3−トリエトキシシリルプロピル)−ピペラジンであることが可能である。
【0273】
別の特定の実施形態において、式(Va)に相当する化合物が、4−(2−(トリエトキシシリル)エチル)ピリジンであることが可能であるように、Rは、エチルであることが可能であり、RおよびRは、エトキシであることが可能であり、かつRは、
【化21】
であることが可能である。
【0274】
別の特定の実施形態において、式(Ia)の化合物は、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)であることが可能であり、三価金属酸化物供給源は、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能であり、かつ式(Va)の化合物は、4−(2−(トリエトキシシリル)エチル)ピリジンであることが可能である。
【0275】
別の特定の実施形態において、式(Va)に相当する化合物が、1−(3−(トリエトキシシリル)プロピル)−4,5−ジヒドロ−1H−イミダゾールであることが可能であるように、Rは、エチルであることが可能であり、RおよびRは、エトキシであることが可能であり、かつRは、
【化22】
であることが可能である。
【0276】
別の特定の実施形態において、式(Ia)の化合物は、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)であることが可能であり、三価金属酸化物供給源は、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能であり、かつ式(Va)の化合物は、1−(3−(トリエトキシシリル)プロピル)−4,5−ジヒドロ−1H−イミダゾールであることが可能である。
【0277】
式(Ia)の化合物対式(Va)の化合物のモル比は、広範囲、例えば、約99:1〜約1:99、約1:5〜約5:1、約4:1〜約1:4または約3:2〜約2:3に変動し得る。例えば、式(Ia)の化合物対式(Va)の化合物のモル比は、約4:1〜1:4または約2.5:1〜約1:2.5、約2:1〜約1:2、例えば、約1.5:1〜約1.5:1であることが可能である。
【0278】
III.D.式(VIa)の化合物
追加的な実施形態において、本明細書で提供される方法は、水性溶液に、各Z18が、独立して、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、各Z19およびZ20が、独立して、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能であり、かつ各Rが、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、窒素含有C-〜C10アルキレン基、任意に置換されたC〜C20アラルキル基、および任意に置換されたC〜C20ヘテロシクロアルキル基からなる群から選択されることが可能である、式Z181920Si−R−SiZ181920(VIa)の化合物を添加し、本明細書に記載の少なくとも1種の式(I)の独立単位、本明細書に記載の少なくとも1種の他の三価金属酸化物モノマー(例えば、少なくとも1種の式(II)および/または式(III)の独立単位)、任意に本明細書に記載の少なくとも1種の式(IV)の独立単位、任意に本明細書に記載の少なくとも1種の式(V)の独立単位および任意に本明細書に記載の少なくとも1種の式(III)の独立単位を含んでなるコポリマーであるオルガノシリカ材料を得ること(又は工程もしくはステップ)をさらに含んでなることが可能である。
【0279】
一実施形態において、各Z18は、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基またはメトキシであることが可能である。
【0280】
追加的に、または代わりに、各Z19およびZ20は、独立して、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルコキシ基またはメトキシであることが可能である。
【0281】
追加的に、または代わりに、各Z18は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、かつ各Z19およびZ20は、独立して、C〜Cアルコキシ基であることが可能である。
【0282】
追加的に、または代わりに、各Z19およびZ20は、それぞれ独立して、C〜Cアルキル基、C〜Cアルキル基またはメチルであることが可能である。
【0283】
追加的に、または代わりに、各Z18は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、かつ各Z19およびZ20は、独立して、C〜Cアルキル基であることが可能である。
【0284】
追加的に、または代わりに、各Z18は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、かつ各Z19およびZ20は、それぞれ独立して、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能である。
【0285】
追加的に、または代わりに、各Rは、C-〜Cアルキレン基、C-〜Cアルキレン基、C-〜Cアルキレン基、C-〜Cアルキレン基、C-〜Cアルキレン基、C-〜Cアルキレン基または−CH−であることが可能である。
【0286】
追加的に、または代わりに、各Z18は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、各Z19およびZ20は、独立して、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能であり、かつ各Rは、C〜Cアルキレン基であることが可能である。
【0287】
追加的に、または代わりに、各Rは、C-〜Cアルケニレン基、C〜Cアルケニレン基、C-〜Cアルケニレン基、C-〜Cアルケニレン基、C-〜Cアルケニレン基または−CH=CH−であることが可能である。
【0288】
追加的に、または代わりに、各Z18は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、各Z19およびZ20は、独立して、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能であり、かつ各Rは、C〜Cアルケニレン基であることが可能である。
【0289】
追加的に、または代わりに、各Z18は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、各Z19およびZ20は、独立して、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能であり、かつ各Rは、C〜Cアルキレン基またはC〜Cアルケニレン基であることが可能である。
【0290】
追加的に、または代わりに、各Rは、C-〜Cアルキニレン基、C〜Cアルキニレン基、C-〜Cアルキニレン基、C-〜Cアルキニレン基、C-〜Cアルキニレン基または−C≡C−であることが可能である。
【0291】
追加的に、または代わりに、各Z18は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、各Z19およびZ20は、独立して、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能であり、かつ各Rは、C〜Cアルキニレン基であることが可能である。
【0292】
追加的に、または代わりに、各Z18は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、各Z19およびZ20は、独立して、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能であり、かつ各Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基またはC〜Cアルキニレン基であることが可能である。
【0293】
追加的に、または代わりに、各Rは、窒素含有C-〜C10アルキレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、窒素含有C-〜Cアルキレン基、窒素含有C-〜Cアルキレン基または窒素含有C-〜Cアルキレン基であることが可能である。上記窒素含有アルキレン基は、1個またはそれ以上(例えば、2個、3個など)の窒素原子を有していてもよい。窒素含有アルキレン基の例としては、限定されないが、
【化23】
が含まれる。
【0294】
追加的に、または代わりに、各Z18は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、各Z19およびZ20は、独立して、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能であり、かつ各Rは、窒素含有C〜C10アルキレン基であることが可能である。
【0295】
追加的に、または代わりに、各Z18は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、各Z19およびZ20は、独立して、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能であり、かつ各Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基または窒素含有C〜C10アルキレン基であることが可能である。
【0296】
追加的に、または代わりに、各Rは、任意に置換されたC〜C20アラルキル、任意に置換されたC〜C14アラルキルまたは任意に置換されたC〜C10アラルキルであることが可能である。C〜C20アラルキルの例としては、限定されないが、フェニルメチル、フェニルエチルおよびナフチルメチルが含まれる。アラルキルは、任意に、C〜Cアルキル基、特にC〜Cアルキル基で置換されていてもよい。
【0297】
追加的に、または代わりに、各Z18は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、各Z19およびZ20は、独立して、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能であり、かつ各Rは、任意に置換されたC〜C10アラルキルであることが可能である。
【0298】
追加的に、または代わりに、各Z18は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、各Z19およびZ20は、独立して、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能であり、かつ各Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基または任意に置換されたC〜C10アラルキルであることが可能である。
【0299】
追加的に、または代わりに、各Rは、任意に置換されたC〜C20ヘテロシクロアルキル基、任意に置換されたC〜C16ヘテロシクロアルキル基、任意に置換されたC〜C12ヘテロシクロアルキル基または任意に置換されたC〜C10ヘテロシクロアルキル基であることが可能である。C〜C20ヘテロシクロアルキル基の例としては、限定されないが、チエニルメチル、フリルエチル、ピロリルメチル、ピペラジニルエチル、ピリジルメチル、ベンゾキサゾリルエチル、キノリニルプロピルおよびイミダゾリルプロピルが含まれる。ヘテロシクロアルキルは、任意に、C〜Cアルキル基、特にC〜Cアルキル基で置換されていてもよい。
【0300】
追加的に、または代わりに、各Z18は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、各Z19およびZ20は、独立して、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能であり、かつ各Rは、任意に置換されたC〜C12ヘテロシクロアルキル基であることが可能である。
【0301】
追加的に、または代わりに、各Z18は、C〜Cアルコキシ基であることが可能であり、各Z19およびZ20は、独立して、C〜Cアルコキシ基またはC〜Cアルキル基であることが可能であり、かつ各Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、任意に置換されたC〜C10アラルキルまたは任意に置換されたC〜C12ヘテロシクロアルキル基であることが可能である。
【0302】
特定の実施形態において、式(VIa)に相当する化合物が1,2−ビス(メチルジエトキシシリル)エタン(CH(EtO)Si−CHCH−Si(EtO)CH)であることが可能であるように、各Z18およびZ19は、エトキシであることが可能であり、各Z20は、メチルであることが可能であり、かつRは、−CHCH−であることが可能である-。
【0303】
別の特定の実施形態において、式(Ia)は、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)であることが可能であり、三価金属酸化物供給源は、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能であり、かつ式(VIa)は、1,2−ビス(メチルジエトキシシリル)エタン(CH(EtO)Si−CHCH−Si(EtO)CH)であることが可能である。
【0304】
別の特定の実施形態において、式(VIa)に相当する化合物が、ビス(トリエトキシシリル)メタン((EtO)Si−CH−Si(EtO))であることが可能であるように、各Z18、Z19およびZ20は、エトキシであることが可能であり、かつRは、−CH−であることが可能である。
【0305】
別の特定の実施形態において、式(Ia)の化合物は、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)であることが可能であり、三価金属酸化物供給源は、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能であり、かつ式(VIa)の化合物は、ビス(トリエトキシシリル)メタン((EtO)Si−CH−Si(EtO))であることが可能である。
【0306】
別の特定の実施形態において、式(VIa)に相当する化合物が、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エチレン((EtO)Si−HC=CH−Si(EtO))であることが可能であるように、各Z18、Z19およびZ20は、エトキシであることが可能であり、かつRは、−HC=CH−であることが可能である。
【0307】
別の特定の実施形態において、式(Ia)の化合物は、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH))であることが可能であり、三価金属酸化物供給源は、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能であり、かつ式(VIa)の化合物は、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エチレン((EtO)Si−HC=CH−Si(EtO))であることが可能である。
【0308】
別の特定の実施形態において、式(VIa)の化合物は、ビス(トリエトキシシリル)メタン((EtO)Si−CH−Si(EtO))であることが可能であり、三価金属酸化物供給源は、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能であり、かつ式(Va)の化合物は、テトラエチルオルトシリケート(TEOS)((EtO)Si)であることが可能である。
【0309】
特定の実施形態において、式(VIa)に相当する化合物が、N,N’−ビス[(3−トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミンであることが可能であるように、各Z18、Z19およびZ20は、メトキシであることが可能であり、かつRは、
【化24】
であることが可能である。
【0310】
別の特定の実施形態において、式(Ia)の化合物は、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)であることが可能であり、三価金属酸化物供給源は、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能であり、かつ式(VIa)の化合物は、N,N’−ビス[(3−トリメトキシシリル)プロピル]エチレンジアミンであることが可能である。
【0311】
別の特定の実施形態において、式(VIa)に相当する化合物が、ビス[(メチルジエトキシシリル)プロピル]アミンであることが可能であるように、各Z18およびZ19は、エトキシであることが可能であり、各Z20は、メチルであることが可能であり、かつRは、
【化25】
であることが可能である。
【0312】
別の特定の実施形態において、式(Ia)の化合物は、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)であることが可能であり、三価金属酸化物供給源は、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能であり、かつ式(VIa)の化合物は、ビス[(メチルジエトキシシリル)プロピル]アミンであることが可能である。
【0313】
別の特定の実施形態において、式(VIa)に相当する化合物が、ビス[(メチルジメトキシシリル)プロピル]−N−メチルアミンであることが可能であるように、各Z18およびZ19は、メトキシであることが可能であり、各Z20は、メチルであることが可能であり、かつRは、
【化26】
であることが可能である。
【0314】
別の特定の実施形態において、式(Ia)の化合物は、1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)であることが可能であり、三価金属酸化物供給源は、アルミニウムトリ−sec−ブトキシドであることが可能であり、かつ式(VIa)の化合物は、ビス[(メチルジメトキシシリル)プロピル]−N−メチルアミンであることが可能である。
【0315】
式(Ia)の化合物対式(VIa)の化合物のモル比は、広範囲、例えば、約99:1〜約1:99、約1:5〜約5:1、約4:1〜約1:4または約3:2〜約2:3に変動し得る。例えば、式(Ia)の化合物対式(VIa)の化合物のモル比は、約4:1〜1:4または約2.5:1〜1:2.5、約2:1〜約1:2、例えば、約1.5:1〜約1.5:1であることが可能である。
【0316】
III.C.金属キレート供給源
追加的な実施形態において、本明細書で提供される方法は、水性溶液に、金属キレート化合物の供給源を添加すること(又は工程もしくはステップ)をさらに含んでなることが可能である。
【0317】
存在する場合、金属キレート化合物の例としては、チタンキレート化合物、例えば、トリエトキシ−モノ(アセチルアセトナト)チタン、トリ−n−プロポキシ−モノ(アセチルアセトナト)チタン、トリ−i−プロポキシ−モノ(アセチルアセトナト)チタン、トリ−n−ブトキシ−モノ(アセチルアセトナト)チタン、トリ−sec−ブトキシ−モノ(アセチルアセトナト)チタン、トリ−t−ブトキシ−モノ(アセチルアセトナト)チタン、ジエトキシ−ビス(アセチルアセトナト)チタン、ジ−n−プロポキシ−ビス(アセチルアセトナト)チタン、ジ−i−プロポキシ−ビス(アセチルアセトナト)チタン、ジ−n−ブトキシ−ビス(アセチルアセトナト)チタン、ジ−sec−ブトキシ−ビス(アセチルアセトナト)チタン、ジ−t−ブトキシ−ビス(アセチルアセトナト)チタン、モノエトキシ−トリス(アセチルアセトナト)チタン、モノ−n−プロポキシ−トリス(アセチルアセトナト)チタン、モノ−i−プロポキシ−トリス(アセチルアセトナト)チタン、モノ−n−ブトキシ−トリス(アセチルアセトナト)チタン、モノ−sec−ブトキシ−トリス(アセチルアセトナト)チタン、モノ−t−ブトキシ−トリス(アセチルアセトナト)チタン、テトラキス(アセチルアセトナト)チタン、トリエトキシ−モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−n−プロポキシ−モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−i−プロポキシ−モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−n−ブトキシ−モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−sec−ブトキシ−モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−t−ブトキシ−モノ(エチルアセトアセテート)チタン、ジエトキシ−ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−n−プロポキシ−ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−i−プロポキシ−ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−n−ブトキシ−ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−sec−ブトキシ−ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−t−ブトキシ−ビス(エチルアセトアセテート)チタン、モノエトキシ−トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−n−プロポキシ−トリス(エチル汗とアセテート)チタン、モノ−i−プロポキシ−トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−n−ブトキシ−トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−sec−ブトキシ−トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−t−ブトキシ−トリス(エチルアセトアセテート)チタン、テトラキス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ(アセチルアセトナト)トリス(エチルアセトアセテート)チタン、ビス(アセチルアセトナト)ビス(エチルアセトアセテート)チタンおよびトリス(アセチルアセトナト)モノ(エチルアセトアセテート)チタン、ジルコニウムキレート化合物、例えば、トリエトキシ−モノ(アセチルアセトナト)ジルコニウム、トリ−n−プロポキシ−モノ(アセチルアセトナト)ジルコニウム、トリ−i−プロポキシ−モノ(アセチルアセトナト)ジルコニウム、トリ−n−ブトキシ−モノ(アセチルアセトナト)ジルコニウム、トリ−sec−ブトキシ−モノ(アセチルアセトナト)ジルコニウム、トリ−t−ブトキシ−モノ(アセチルアセトナト)ジルコニウム、ジエトキシ−ビス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、ジ−n−プロポキシ−ビス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、ジ−i−プロポキシ−ビス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、ジ−n−ブトキシ−ビス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、ジ−sec−ブトキシ−ビス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、ジ−t−ブトキシ−ビス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、モノエトキシ−トリス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、モノ−n−プロポキシ−トリス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、モノ−i−プロポキシ−トリス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、モノ−n−ブトキシ−トリス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、モノ−sec−ブトキシ−トリス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、モノ−t−ブトキシ−トリス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、テトラキス(アセチルアセトナト)ジルコニウム、トリエトキシ−モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ−n−プロポキシ−モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ−i−プロポキシ−モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ−n−ブトキシ−モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ−sec−ブトキシ−モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ−t−ブトキシ−モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジエトキシ−ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ−n−プロポキシ−ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ−i−プロポキシ−ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ−n−ブトキシ−ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ−sec−ブトキシ−ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ−t−ブトキシ−ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノエトキシ−トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ−n−プロポキシ−トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ−i−プロポキシ−トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ−n−ブトキシ−トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ−sec−ブトキシ−トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ−t−ブトキシ−トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、テトラキス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ(アセチルアセトナト)トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ビス(アセチルアセトナト)ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウムおよびトリス(アセチルアセトナト)モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ならびにアルミニウムキレート化合物、例えば、トリス(アセチルアセトナト)アルミニウムおよびトリス(エチルアセトアセテート)アルミニウムを含むことができる。これらの中で、チタンまたはアルミニウムのキレート化合物は、注目に値するものであることが可能であり、特にチタンのキレート化合物は、注目に値するものであることが可能である。これらの金属キレート化合物は、単一で、または組み合わせて使用されてよい。
【0318】
III.D.モル比
上記の方法において、約99:1〜約1:99、約75:1〜約1:99、約50:1〜約1:99、約25:1〜約1:99、約15:1〜約1:99、約50:1〜約1:50、約25:1〜約1:25または約15:1〜約1:15の式(Ia):式(IIa)、式(Ia):式(IIIa)のモル比が使用されてよい。例えば、約3:2、約4:1、約4:3、約5:1、約2:3、約1:1約5:2および約15:1のモル比が使用されてよい。例えば、約15:1および約5:1の式(Ia):式(IIa)、式(Ia):式(IIIa)のモル比を使用することが可能である。
【0319】
以下の考察のために、式(Ia)、(Va)および(VIa)の化合物は、集合的に出発シロキサンと呼ばれるであろう。出発材料の選択次第で、溶液は、様々な組成を有し得る。例えば、塩基が使用される場合、溶液は、1:5〜約1:20、例えば、約1:5〜約1:15もしくは約1:5〜1:10、または約1:6〜1:20の出発シロキサン対OHのモル比を有し得る。酸が使用される場合、溶液は、50:1〜約5:1、例えば、約45:1〜約10:1の出発シロキサン:Hのモル比を有し得る。酸または塩基が使用される両ケースにおいて、出発シロキサン対HOのモル比は、約1:50〜約1:1000、例えば、約1:100〜約1:500に変動し得る。
【0320】
III.E.溶液の老化
本明細書に記載の方法で形成された溶液は、少なくとも約4時間、少なくとも約6時間、少なくとも約12時間、少なくとも約18時間、少なくとも約24時間(1日)、少なくとも約30時間、少なくとも約36時間、少なくとも約42時間、少なくとも約48時間(2日)、少なくとも約54時間、少なくとも約60時間、少なくとも約66時間、少なくとも約72時間(3日)、少なくとも約96時間(4日)、少なくとも約120時間(5日)または少なくとも約144時間(6日)老化することが可能である。
【0321】
追加的に、または代わりに、本明細書に記載の方法で形成された溶液は、約4時間〜約144時間(6日)、約4時間〜約120時間(5日)、約4時間〜約96時間(4日)、約4時間〜約72時間(3日)、約4時間〜約66時間、約4時間〜約60時間、約4時間〜約54時間、約4時間〜約48時間(2日)、約4時間〜約42時間、約4時間〜約36時間、約4時間〜約30時間、約4時間〜約24時間(1日)、約4時間〜約18時間、約4時間〜約12時間、約4時間〜約6時間、約6時間〜約144時間(6日)、約6時間〜約120時間(5日)、約6時間〜約96時間(4日)、約6時間〜約72時間(3日)、約6時間〜約66時間、約6時間〜約60時間、約6時間〜約54時間、約6時間〜約48時間(2日)、約6時間〜約42時間、約6時間〜約36時間、約6時間〜約30時間、約6時間〜約24時間(1日)、約6時間〜約18時間、約6時間〜約12時間、約12時間〜約144時間(6日)、約12時間〜約120時間(5日)、約12時間〜約96時間(4日)、約12時間〜約72時間(3日)、約12時間〜約66時間、約12時間〜約60時間、約12時間〜約54時間、約12時間〜約48時間(2日)、約12時間〜約42時間、約12時間〜約36時間、約12時間〜約30時間、約12時間〜約24時間(1日)、約12時間〜約18時間、約18時間〜約144時間(6日)、約18時間〜約120時間(5日)、約18時間〜約96時間(4日)、約18時間〜約72時間(3日)、約18時間〜約66時間、約18時間〜約60時間、約18時間〜約54時間、約18時間〜約48時間(2日)、約18時間〜約42時間、約18時間〜約36時間、約18時間〜約30時間、約18時間〜約24時間(1日)、約24時間(1日)〜約144時間(6日)、約24(1日)時間(1日)〜約120時間(5日)、約24時間(1日)〜約96時間(4日)、約24時間(1日)〜約72時間(3日)、約24時間(1日)〜約66時間、約24時間(1日)〜約60時間、約24時間(1日)〜約54時間、約24時間(1日)〜約48時間(2日)、約24時間(1日)〜約42時間、約24時間(1日)〜約36時間、約24時間(1日)〜約30時間、約30時間〜約144時間(6日)、約30時間〜約120時間(5日)、約30時間〜約96時間(4日)、約30時間〜約72時間(3日)、約30時間〜約66時間、約30時間〜約60時間、約30時間〜約54時間、約30時間〜約48時間(2日)、約30時間〜約42時間、約30時間〜約36時間、約36時間〜約144時間(6日)、約36時間〜約120時間(5日)、約36時間〜約96時間(4日)、約36時間〜約72時間(3日)、約36時間〜約66時間、約36時間〜約60時間、約36時間〜約54時間、約36時間〜約48時間(2日)、約36時間〜約42時間、約42時間〜約144時間(6日)、約42時間〜約120時間(5日)、約42時間〜約96時間(4日)、約42時間〜約72時間(3日)、約42時間〜約66時間、約42時間〜約60時間、約42時間〜約54時間、約42時間〜約48時間(2日)、約48時間(2日)〜約144時間(6日)、約48時間(2日)〜約120時間(5日)、約48時間(2日)〜約96時間(4日)、約48時間(2日)〜約72時間(3日)、約48時間(2日)〜約66時間、約48時間(2日)〜約60時間、約48時間(2日)〜約54時間、約54時間〜約144時間(6日)、約54時間〜約120時間(5日)、約54時間〜約96時間(4日)、約54時間〜約72時間(3日)、約54時間〜約66時間、約54時間〜約60時間、約60時間〜約144時間(6日)、約60時間〜約120時間(5日)、約60時間〜約96時間(4日)、約60時間〜約72時間(3日)、約60時間〜約66時間、約66時間〜約144時間(6日)、約66時間〜約120時間(5日)、約66時間〜約96時間(4日)、約66時間〜約72時間(3日)、約72時間(3日)〜約144時間(6日)、約72時間(3日)〜約120時間(5日)、約72時間(3日)〜約96時間(4日)、約96時間(4日)〜約144時間(6日)、約96時間(4日)〜約120時間(5日)または約120時間(5日)〜約144時間(6日)老化することが可能である。
【0322】
追加的に、または代わりに、本方法で形成された溶液は、少なくとも約10℃、少なくとも約20℃、少なくとも約30℃、少なくとも約40℃、少なくとも約50℃、少なくとも約60℃、少なくとも約70℃、少なくとも約80℃、少なくとも約90℃、少なくとも約100℃、少なくとも約110℃、少なくとも約120℃、少なくとも約130℃、少なくとも約140℃、少なくとも約150℃、少なくとも約175℃、少なくとも約200℃、少なくとも約250℃または約300℃の温度で老化することが可能である。
【0323】
追加的に、または代わりに、本方法で形成された溶液は、約10℃〜約300℃、約10℃〜約250℃、約10℃〜約200℃、約10℃〜約175℃、約10℃〜約150℃、約10℃〜約140℃、約10℃〜約130℃、約10℃〜約120℃、約10℃〜約110℃、約10℃〜約100℃、約10℃〜約90℃、約10℃〜約80℃、約10℃〜約70℃、約10℃〜約60℃、約10℃〜約50℃、約20℃〜約300℃、約20℃〜約250℃、約20℃〜約200℃、約20℃〜約175℃、約20℃〜約150℃、約20℃〜約140℃、約20℃〜約130℃、約20℃〜約120℃、約20℃〜約110℃、約20℃〜約100℃、約20℃〜約90℃、約20℃〜約80℃、約20℃〜約70℃、約20℃〜約60℃、約20℃〜約50℃、約30℃〜約300℃、約30℃〜約250℃、約30℃〜約200℃、約30℃〜約175℃、約30℃〜約150℃、約30℃〜約140℃、約30℃〜約130℃、約30℃〜約120℃、約30℃〜約110℃、約30℃〜約100℃、約30℃〜約90℃、約30℃〜約80℃、約30℃〜約70℃、約30℃〜約60℃、約30℃〜約50℃、約50℃〜約300℃、約50℃〜約250℃、約50℃〜約200℃、約50℃〜約175℃、約50℃〜約150℃、約50℃〜約140℃、約50℃〜約130℃、約50℃〜約120℃、約50℃〜約110℃、約50℃〜約100℃、約50℃〜約90℃、約50℃〜約80℃、約50℃〜約70℃、約50℃〜約60℃、約70℃〜約300℃、約70℃〜約250℃、約70℃〜約200℃、約70℃〜約175℃、約70℃〜約150℃、約70℃〜約140℃、約70℃〜約130℃、約70℃〜約120℃、約70℃〜約110℃、約70℃〜約100℃、約70℃〜約90℃、約70℃〜約80℃、約80℃〜約300℃、約80℃〜約250℃、約80℃〜約200℃、約80℃〜約175℃、約80℃〜約150℃、約80℃〜約140℃、約80℃〜約130℃、約80℃〜約120℃、約80℃〜約110℃、約80℃〜約100℃、約80℃〜約90℃、約90℃〜約300℃、約90℃〜約250℃、約90℃〜約200℃、約90℃〜約175℃、約90℃〜約150℃、約90℃〜約140℃、約90℃〜約130℃、約90℃〜約120℃、約90℃〜約110℃、約90℃〜約100℃、約100℃〜約300℃、約100℃〜約250℃、約100℃〜約200℃、約100℃〜約175℃、約100℃〜約150℃、約100℃〜約140℃、約100℃〜約130℃、約100℃〜約120℃、約100℃〜約110℃、約110℃〜約300℃、約110℃〜約250℃、約110℃〜約200℃、約110℃〜約175℃、約110℃〜約150℃、約110℃〜約140℃、約110℃〜約130℃、約110℃〜約120℃、約120℃〜約300℃、約120℃〜約250℃、約120℃〜約200℃、約120℃〜約175℃、約120℃〜約150℃、約120℃〜約140℃、約120℃〜約130℃、約130℃〜約300℃、約130℃〜約250℃、約130℃〜約200℃、約130℃〜約175℃、約130℃〜約150℃または約130℃〜約140℃の温度で老化することが可能である。
【0324】
III.I.半製品の乾燥
本明細書に記載の方法は、半製品(例えば、ゲル)を乾燥させ、オルガノシリカ材料を製造すること(又は工程もしくはステップ)を含んでなる。
【0325】
いくつかの実施形態において、本方法で製造された半製品(例えば、ゲル)は、約50℃以上、約70℃以上、約80℃以上、約100℃以上、約110℃以上、約120℃以上、約150℃以上、約200℃以上、約250℃以上、約300℃以上、約350℃以上、約400℃以上、約450℃以上、約500℃以上、約550℃以上または約600℃以上の温度で乾燥させることが可能である。
【0326】
追加的に、または代わりに、本方法で製造された半製品(例えば、ゲル)は、約50℃〜約600℃、約50℃〜約550℃、約50℃〜約500℃、約50℃〜約450℃、約50℃〜約400℃、約50℃〜約350℃、約50℃〜約300℃、約50℃〜約250℃、約50℃〜約200℃、約50℃〜約150℃、約50℃〜約120℃、約50℃〜約110℃、約50℃〜約100℃、約50℃〜約80℃、約50℃〜約70℃、約70℃〜約600℃、約70℃〜約550℃、約70℃〜約500℃、約70℃〜約450℃、約70℃〜約400℃、約70℃〜約350℃、約70℃〜約300℃、約70℃〜約250℃、約70℃〜約200℃、約70℃〜約150℃、約70℃〜約120℃、約70℃〜約110℃、約70℃〜約100℃、約70℃〜約80℃、約80℃〜約600℃、約70℃〜約550℃、約80℃〜約500℃、約80℃〜約450℃、約80℃〜約400℃、約80℃〜約350℃、約80℃〜約300℃、約80℃〜約250℃、約80℃〜約200℃、約80℃〜約150℃、約80℃〜約120℃、約80℃〜約110℃または約80℃〜約100℃の温度で乾燥させることが可能である。
【0327】
特定の実施形態において、本方法で製造された半製品(例えば、ゲル)は、約70℃〜約200℃の温度で乾燥させることが可能である。
【0328】
追加的に、または代わりに、本方法で製造された半製品(例えば、ゲル)は、Nおよび/または空気雰囲気中で乾燥させることが可能である。
【0329】
III.K.任意のさらなるステップ
いくつかの実施形態において、本方法は、オルガノシリカ材料を焼成して、シリカ材料を得ること(又は工程もしくはステップ)をさらに含んでなることが可能である。焼成は、空気、または窒素もしくは窒素が豊富な空気などの不活性気体中で実行することが可能である。焼成は、少なくとも約300℃、少なくとも約350℃、少なくとも約400℃、少なくとも約450℃、少なくとも約500℃、少なくとも約550℃、少なくとも約600℃または少なくとも約650℃、例えば、少なくとも約400℃の温度で実行することが可能である。追加的に、または代わりに、焼成は、約300℃〜約650℃、約300℃〜約600℃、約300℃〜約550℃、約300℃〜約400℃、約300℃〜約450℃、約300℃〜約400℃、約300℃〜約350℃、約350℃〜約650℃、約350℃〜約600℃、約350℃〜約550℃、約350℃〜約400℃、約350℃〜約450℃、約350℃〜約400℃、約400℃〜約650℃、約400℃〜約600℃、約400℃〜約550℃、約400℃〜約500℃、約400℃〜約450℃、約450℃〜約650℃、約450℃〜約600℃、約450℃〜約550℃、約450℃〜約500℃、約500℃〜約650℃、約500℃〜約600℃、約500℃〜約550℃、約550℃〜約650℃、約550℃〜約600℃または約600℃〜約650℃の温度で実行することが可能である。
【0330】
IV.オルガノシリカ材料プロダクトバイプロセス
オルガノシリカ材料は、本明細書に記載の方法から製造することが可能である。別の特定の実施形態において、オルガノシリカ材料は、本明細書に記載の構造指向剤またはポロゲンを本質的に含有しない、本明細書に記載の水性混合物から製造され、オルガノシリカ材料は、
(i)
(a)本明細書に記載の少なくとも1種の式(I)の独立単位、
(b)本明細書に記載の少なくとも1種の式(II)の独立単位および/または本明細書に記載の少なくとも1種の式(III)の独立単位、ならびに
(c)任意に、本明細書に記載の少なくとも1種の式(IV)の独立単位、本明細書に記載の少なくとも1種の式(V)の独立単位、および/または本明細書に記載の少なくとも1種の式(VI)の独立単位
のコポリマーであり得る。
【0331】
本明細書に記載の方法から製造されたオルガノシリカ材料は、特に約1〜約3度2θの1つのピークを有する、本明細書に記載のXRDパターンを示し得る。追加的に、または代わりに、本明細書に記載の方法から製造されたオルガノシリカ材料は、約0.5〜約10度2θ、約0.5〜約12度2θの範囲、約0.5〜約15度2θ、約0.5〜約20度2θ、約0.5〜約30度2θ、約0.5〜約40度2θ、約0.5〜約50度2θ、約0.5〜約60度2θ、約0.5〜約70度2θ、約2〜約10度2θ、約2〜約12度2θの範囲、約2〜約15度2θ、約2〜約20度2θ、約2〜約30度2θ、約2〜約40度2θ、約2〜約50度2θ、約2〜約60度2θ、約2〜約70度2θ、約3〜約10度2θ、約3〜約12度2θの範囲、約3〜約15度2θ、約3〜約20度2θ、約3〜約30度2θ、約3〜約40度2θ、約3〜約50度2θ、約3〜約60度2θまたは約3〜約70度2θの範囲においてピークを実質的に示さないことが可能である。
【0332】
追加的に、または代わりに、オルガノシリカ材料は、特に約1.5nm〜約20.0nmの、本明細書に記載の平均細孔径を有し得る。
【0333】
V.オルガノシリカ材料の使用
本発明に記載のオルガノシリカ材料は、いくつかの分野において使用が見出される。
【0334】
特定の実施形態において、本明細書に記載のオルガノシリカ材料は、分離および触媒プロセス用の吸着剤または支持材料として使用することが可能である。
【0335】
V.A.気体分離プロセス
いくつかの場合、オルガノシリカ材料は、本明細書に提供される気体分離プロセスにおいて使用されることが可能である。気体分離プロセスは、少なくとも1種の汚染物質を含有する気体混合物を、本明細書に記載の方法に従って調製された、本明細書に記載のオルガノシリカ材料と接触させること(又は工程もしくはステップ)を含んでなることが可能である。
【0336】
様々な実施形態において、気体分離プロセスは、圧力スイングプロセス(PSA)および温度スイングプロセス(TSA)などのスイング吸着プロセスによって達成することが可能である。全てのスイング吸着プロセスは、典型的に、(典型的に気相中の)供給混合物が吸着剤上に流されて、容易に吸着されない成分と比較して、より容易に吸着される成分が優先的に吸着する。成分は、吸着剤の動態学的または平衡的特性のために、より容易に吸着され得る。吸着剤は、典型的に、スイング吸着ユニットの一部であるコンタクタに含まれることが可能である。コンタクタは、典型的に、設計された構造化吸着剤床または微粒状吸着剤床を含有することが可能である。床は、吸着剤ならびに吸着および脱着の熱からの温度逸脱を緩和するために使用される他の吸着剤、メソ細孔充てん剤材料および/または不活性材料などの他の材料を含有することが可能である。スイング吸着ユニット中の他の成分は、限定されないが、バルブ、パイプ、タンクおよび他のコンタクタを含むことが可能である。スイング吸着プロセスは、それぞれ参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第号8,784,533号明細書、同第8,784,534号明細書、同第8,858,683号明細書および同第8,784,535明細書に詳細に記載される。別々に、または組み合わせて本明細書において使用することが可能であるプロセスの例は、PSA、TSA、圧力温度スイング吸着(PTSA)、部分パージ置換スイング吸着(PPSA)、PPTSA、急速サイクルPSA(RCPSA)、RCTSA、RCPPSAおよびRCPTSAである。
【0337】
スイング吸着プロセスは、広範囲の気体混合物から、「汚染気体」とも呼ばれる様々な標的気体を除去するために適用されることが可能である。典型的に、2進分離システムにおいて、「軽質成分」は、本明細書で利用される場合、プロセスの吸着ステップで吸着剤によって優先的に取り込まれない種または分子成分であるとみなされる。逆に、このような2進システムにおいて、「重質成分」は、本明細書で利用される場合、プロセスの吸着ステップで吸着剤によって優先的に取り込まれる種または分子成分であるとみなされる。しかしながら、優先的に吸着された成分が、優先的に吸着されない成分よりも低い分子量を有する2進分離システムにおいて、それらの記載は、必ずしも上記で開示されるように相互関係しなくてもよい。
【0338】
本明細書に記載の方法において分離することが可能である気体混合物の例は、天然ガス流などのCHを含んでなる気体混合物である。CHを含んでなる気体混合物は、有意な量のHO、HS、CO、N、メルカプタンおよび/または重質炭化水素などの汚染物質を含有する可能性がある。追加的に、または代わりに、気体混合物は、廃棄気体流、送気管気流および湿潤気流など、汚染物質としてNOおよび/またはSO種を含んでなる可能性がある。本明細書で使用される場合、「NO」および「NO」種という用語は、燃焼プロセスからの廃棄気体などの廃棄気体中に存在し得る窒素の種々の酸化物を意味する。この用語は、限定されないが、酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO)、五酸化窒素(N)およびそれらの混合物を含む窒素の種々の酸化物の全てを意味する。本明細書で使用される場合、「SOx」および「SO種」という用語は、燃焼プロセスからの廃棄気体などの廃棄気体中に存在し得る硫黄の種々の酸化物を意味する。この用語は、限定されないが、SO、SO、SO、SO、SおよびSを含む硫黄の種々の酸化物の全てを意味する。したがって、汚染物質の例としては、限定されないが、HO、HS、CO、N、メルカプタン、重質炭化水素、NOおよび/またはSO種が含まれる。
【0339】
V.B.芳香族水素化方法(又は芳香族水素化プロセス)
水素化触媒は、限定されないが、活性材料および不活性材料、無機材料、クレー、セラミックス、活性炭、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化ニオブ、酸化タンタルまたはそれらの組合せ、特に、シリカ−アルミナ、アルミナ、チタニアまたはジルコニアなどの結合剤をさらに含んでなることが可能である。水素化触媒は、供給流の水素化または芳香族飽和の両方に使用することが可能である。
【0340】
種々の実施形態において、水素化方法(又は水素化プロセス)は、芳香族含有量の減少した反応生成物を製造するために有効な芳香族水素化条件下で操作される第1の反応段階において、水素含有処理気体の存在下、炭化水素供給流と、本明細書に記載の水素化触媒とを接触させること(又は工程もしくはステップ)によって達成することが可能である。
【0341】
水素化プロセスでの使用に適切な水素含有処理気体は、実質的に純粋な水素から構成されることが可能であるか、または典型的に精製所水素流で見出される他の成分の混合物であることが可能である。水素含有処理気体流が、少量のみの硫化水素を含有する、より好ましくは、硫化水素を含有しないことが好ましい。水素含有処理気体流の純度は、最良の結果のために、少なくとも50体積%の水素、好ましくは少なくとも75体積%の水素、より好ましくは少なくとも90体積%の水素であるべきである。水素含有流が、実質的に純粋な水素であることが最も好ましい。
【0342】
本明細書に記載の水素化触媒による水素化に適切な供給流は、水素化または芳香族飽和が望ましい、いずれの従来の炭化水素供給流も含む。典型的に、芳香族飽和プロセスのためのインプット供給物は、燃料または潤滑剤ベースストック製造のための水素化分解などの以前の種類の水素化処理からの生成物また副産物として製造可能である。広範囲の石油および化学工業原料が水素化処理可能である。そのような供給流としては、炭化水素流体、ディーゼル、灯油、潤滑油供給流、重コーカ軽油(HKGO)、脱アスファルト化油(DAO)、FCCメインカラムボトム(MCB)、蒸気クラッカータールを含むことができる。そのような供給流としては、他の凝縮物供給流、例えば、初期凝縮物を含む、軽質〜重質留分、ワックス含有供給流、例えば、粗製油、けつ岩油およびタールサンドから誘導された供給物を含むことが可能である。フィッシャー−トロプシュ法から誘導されたものなどの合成供給物も、本明細書に記載の水素化触媒を使用して、芳香族飽和が可能である。潤滑剤ベース油の調製のための典型的なワックス含有供給原料は、約315℃以上の初期沸点を有し、かつ全石油原油および減少石油原油、水素化分解生成物、ラフィネート、水素化処理された油、軽油(大気気体油、減圧気体油およびコーカ気体油など)、大気および減圧残留物、脱アスファルト化油/残留物(例えば、プロパン脱アスファルト化残留物、ブライトストック、サイクルオイル)、脱蝋油、スラックワックスおよびフィッシャー−トロプシュワックス、ならびにそれらの材料の混合物などの供給物を含む。そのような供給物は、蒸留塔(大気および減圧)、水素化分解装置、水素化処理装置および溶媒抽出ユニットから誘導されてよく、かつ50%以上までのワックス含有量を有してもよい。好ましい潤滑油沸騰範囲供給流は、650〜1100°Fの範囲で沸騰する供給流を含む。ディーゼル沸騰範囲供給流は、480〜660°Fの範囲で沸騰する供給流を含む。灯油沸騰範囲供給流は、350〜617°Fの範囲で沸騰する供給流を含む。
【0343】
本明細書での使用に適切な炭化水素供給流は、芳香族ならびに窒素および硫黄汚染物質を含有する。供給流に基づき、0.2重量%までの窒素、3.0重量%までの硫黄および50重量%までの芳香族を含有する供給流を本プロセスにおいて使用することができる。種々の実施形態において、供給流の硫黄含有量は、約500wppm未満、または約300wppm未満、または約200wppm未満、または約100wppm未満、または約50wppm未満、または約15wppm未満であることが可能である。芳香族水素化プロセスの間に使用される圧力は、供給流の予想される硫黄含有量に基づいて変動可能である。高いワックス含有量を有する供給物は、典型的に、200以上までの高い粘度指数を有する。硫黄および窒素含有量は、それぞれ、標準的なASTM法D2622(硫黄)ならびにD5453および/またはD4629(窒素)によって測定されてよい。
【0344】
有効水素化条件は、その条件下で、炭化水素供給流に存在する芳香族の少なくとも一部が飽和され、好ましくは芳香族の少なくとも約50重量%が飽和され、より好ましくは約75重量%が飽和される条件であると考えられてよい。有効水素化条件は、150℃〜400℃の温度、740〜20786kPa(100〜3000psig)の水素分圧、0.1〜10液体毎時空間速度(LHSV)の空間速度および89〜1780m/m(500〜10000scf/B)の水素対供給物比を含むことが可能である。
【0345】
追加的に、または代わりとして、有効水素化条件は、窒素および有機的に結合した硫黄の汚染物質の少なくとも一部を除去すること、ならびに上記芳香族の少なくとも一部を水素化すること、したがって、潤滑油沸騰範囲供給流よりも低濃度の芳香族および窒素および有機的に結合した硫黄の汚染物質を有する少なくとも液体潤滑油沸騰範囲生成物を製造することにおいて有効である条件であってもよい。
【0346】
追加的に、または代わりとして、有効水素化条件は、窒素および有機的に結合した硫黄の汚染物質の少なくとも一部を除去すること、ならびに上記芳香族の少なくとも一部を水素化すること、したがって、ディーゼル沸騰範囲供給流よりも低濃度の芳香族および窒素および有機的に結合した硫黄の汚染物質を有する少なくとも液体ディーゼル沸騰範囲生成物を製造することにおいて有効である条件であってもよい。
【0347】
上記の通り、いくつかの場合、炭化水素供給流(例えば、潤滑油沸騰範囲)は、硫黄汚染物質を約500wppm未満、特に約300wppm未満、特に約200wppm未満または特に約100wppm未満まで低下させるために水素化処理されてもよい。そのような実施形態において、プロセスは、少なくとも2つの反応段階を含んでよく、有効水素化処理条件下で操作される水素化処理触媒を含有する第1の反応状態および水素化触媒を含有する第2は、上記の有効水素化条件下で操作される。したがって、そのような実施形態において、炭化水素供給流を、最初に、供給流の硫黄含有量を上記範囲内まで低下させるために有効な水素化処理条件下で操作される第1の反応段階において、水素含有処理気体の存在下、水素化処理触媒と接触させることができる。したがって、「水素化処理」という用語は、本明細書で使用される場合、硫黄および窒素などのヘテロ原子の除去のために活性である適切な触媒の存在下で、水素含有処理気体が使用されるプロセスを示す。本発明での使用のために適切な水素化処理触媒は、いずれかの従来の水素化処理触媒であり、かつ少なくとも1種の第8族金属、好ましくは、Fe、CoおよびNi、より好ましくは、Coおよび/またはNi、最も好ましくは、Ni、ならびに少なくとも1種の第6族金属、好ましくは、MoおよびW、より好ましくは、Moを高表面積支持体材料、好ましくはアルミナ上で含んでなるものが含まれる。追加的に、または代わりとして、同反応容器中で2種以上の水素化処理触媒が使用されることが可能である。第8族金属は、典型的に、約2〜20重量%、好ましくは、約4〜12重量%の範囲の量で存在してよい。第6族金属は、典型的に、約5〜50重量%、好ましくは、約10〜40重量%、より好ましくは、約20〜30重量%の範囲の量で存在してよい。全ての金属の重量パーセントは、上記の通り、「支持体上」である。
【0348】
有効水素化処理条件は、供給流の硫黄含有量(例えば、潤滑油沸騰範囲)を、上記された範囲内まで有効に低下させることが可能であるそれらの条件であると考えられてよい。典型的な有効水素化処理条件としては、約150℃〜約425℃、好ましくは、約200℃〜約370℃、より好ましくは、約230℃〜約350℃の範囲の温度を含むことが可能である。典型的な重量毎時空間速度(「WHSV」)は、約0.1〜約20時間−1、好ましくは、約0.5〜約5時間−1の範囲であってよい。いずれかの有効圧力も利用可能であり、かつ圧力は、典型的に、約4〜約70気圧(405〜7093kPa)、好ましくは、10〜40気圧(1013〜4053kPa)の範囲であることが可能である。特定の実施形態において、上記有効水素化処理条件は、上記有機的に結合した硫黄の汚染物質の少なくとも一部を除去すること、および上記芳香族の少なくとも一部を水素化すること、したがって、潤滑油沸騰範囲供給流よりも低濃度の芳香族および有機的に結合した硫黄の汚染物質を有する少なくとも反応生成物(例えば、液体潤滑油沸騰範囲生成物)を製造することにおいて有効である条件であってもよい。
【0349】
炭化水素供給流を水素化処理触媒と接触させることによって、少なくとも1種の蒸気生成物および液体生成物を含んでなる反応生成物が製造され得る。蒸気生成物は、典型的に、HSなどの気体状反応製品を含んでよく、そして液体反応生成物は、典型的に、窒素および硫黄汚染物質の減少した濃度を有する液体炭化水素を含んでよい。完全反応生成物は、第2の反応段階へと直接通すことが可能であるが、気体状および液体反応生成物が分離され、そして液体反応生成物が第2の反応段階に導入されることが好ましくなり得る。したがって、一実施形態において、蒸気生成物および液体生成物は、分離されてもよく、そして液体生成物は、第2の反応段階に導入されてよい。液体生成物から蒸気生成物を分離する方法は、気体状および液体反応生成物を分離することにおいて有効であることが既知であるいずれかの手段によって達成可能である。例えば、ストリッピングタワーまたは反応ゾーンを強いようして、蒸気生成物を液体生成物(例えば、液体潤滑油沸騰範囲生成物)から分離することができる。そのようにして第2の反応段階に導入される液体生成物は、約500wppm範囲内、特に約300wppm未満、または特に約200wppm未満または特に約100wppm未満の硫黄濃度を有することができる。
【0350】
なお他の実施形態において、本明細書に記載の水素化触媒は、統合された水素化処理法において使用可能である。本明細書に記載の水素化触媒に関する水素化仕上げおよび/または芳香族水素化/飽和プロセスに加えて、統合された水素化処理法は、水素化処理、水素化分解、触媒脱蝋(例えば、水素化脱蝋)および/または溶媒脱蝋の種々の組合せを含むことができる。上記の水素化処理と、それに続く水素化仕上げのスキームは、総合プロセスフローの1種を表す。別の統合されたプロセス例は、触媒脱蝋または溶媒脱蝋のいずれかによる脱蝋ステップと、それに続く本明細書に記載の水素化触媒による水素化処理を有するものである。なお別の例は、水素化処理、(触媒または溶媒)脱蝋、次いで、本明細書に記載の水素化触媒による水素化処理に関係するプロセススキームである。なお別の例は、本明細書に記載の水素化触媒による水素化処理と、それに続く(触媒または溶媒)脱蝋である。代わりに、複数の水素化仕上げおよび/または芳香族水素化ステップが、水素化処理、水素化分解または脱蝋ステップとともに利用されることが可能である。そのようなプロセスフローの例は、水素化仕上げ、(触媒または溶媒)脱蝋、次いで再び水素化仕上げであり、そしてそこで、水素化仕上げステップの少なくとも1回は、本明細書に記載の水素化触媒を使用するものであってよい。触媒脱蝋が関係するプロセスに関して、有効触媒脱蝋条件は、150℃〜400℃、好ましくは、250℃〜350℃の温度、791〜20786kPa(100〜3000psig)、好ましくは、1480〜17338kPa(200〜2500psig)の圧力、0.1〜10時間−1、好ましくは、0.1〜5時間−1の液体毎時空間速度、および45〜1780m/m(250〜10000scf/B)、好ましくは、89〜890m/m(500〜5000scf/B)の水素処理気体速度を含むことができる。いずれの適切な脱蝋触媒も使用されてよい。
【0351】
芳香族飽和プロセスの生成物が潤滑剤ベース油であろう実施形態において、インプット供給物も適切な潤滑剤ベース油特性を有するべきである。例えば、第I族または第II族ベース油として使用するために意図されたインプット供給物は、少なくとも約80、好ましくは少なくとも約90または好ましくは少なくとも95の粘度指数(VI)を有することが可能である。第I+族ベース油として使用するために意図されたインプット供給物は、少なくとも約100のVIを有することが可能であるが、第II+族ベース油として使用するために意図されたインプット供給物は、少なくとも約110のVIを有することが可能である。インプット供給物の粘度は、100℃において少なくとも2cSt、または100℃において少なくとも4cSt、または100℃において少なくとも6cStであることが可能である。
【0352】
VI.さらなる実施形態
本発明は、追加的に、または代わりとして、以下の実施形態の1つまたはそれ以上を含むことができる。
【0353】
実施形態1
少なくとも1種の式[ZOZOSiCH(I)
[式中、各ZおよびZは、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
の独立モノマーおよび少なくとも1種の他の三価金属酸化物モノマーのポリマーである、オルガノシリカ材料。
【0354】
実施形態2
各ZおよびZが、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す、実施形態1のオルガノシリカ材料。
【0355】
実施形態3
各ZおよびZが、独立して、水素原子、エチル、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す、実施形態1または2のオルガノシリカ材料。
【0356】
実施形態4
上記少なくとも1種の他の三価金属酸化物モノマーが、
(i)式M(OZ(II)
[式中、Mは、第13族金属を表し、各Zは、独立して、水素原子、C〜Cアルキル、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
の独立単位、または
(ii)式(ZO)−O−Si(OZ(III)
[式中、Mは、第13族金属を表し、各Zおよび各Zは、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
の独立単位
である、上記実施形態のいずれか1つのメソポーラスオルガノシリカ材料。
【0357】
実施形態5
少なくとも1種の式(II)
[式中、Mは、AlまたはBであり、各Zは、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、またはケイ素原子もしくは別のモノマーへの結合を表す]
の単位が存在する、実施形態4のオルガノシリカ材料。
【0358】
実施形態6
少なくとも1種の式(III)
[式中、Mは、AlまたはBであり、各Zおよび各Zは、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
の単位が存在する、実施形態4または5のオルガノシリカ材料。
【0359】
実施形態7
(i)式[ZOZSiCH(IV)
[式中、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表し、各Zは、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表す]
の独立単位、
(ii)式ZOZ1011Si(V)
[式中、各Zは、水素原子またはC〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表し、Z、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、窒素を含有していて任意に置換されたヘテロシクロアルキル基、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択される]
の独立単位、および
(iii)式Z121314Si−R−SiZ121314(VI)
[式中、各Z12は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表し、各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素を表し、Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、任意に置換されたC〜C20アラルキル、および任意に置換されたC〜C20ヘテロシクロアルキル基からなる群から選択される]
の独立単位、および
(iv)それらの組合せ
からなる群から選択されるモノマーをさらに含む、上記実施形態のいずれか1つのオルガノシリカ材料。
【0360】
実施形態8
約1.5nm〜約20.0nmの平均細孔径(average pore diameter)を有する、上記実施形態のいずれか1つのオルガノシリカ材料。
【0361】
実施形態9
約200m/g〜約2500m/gの全表面積(total surface area)を有する、上記実施形態のいずれか1つのオルガノシリカ材料。
【0362】
実施形態10
約0.1cm/g〜約5.0cm/gの細孔体積(pore volume)を有する、上記実施形態のいずれか1つのオルガノシリカ材料。
【0363】
実施形態11
上記材料の上記細孔内に組み込まれた少なくとも1種の触媒金属をさらに含む、上記実施形態のいずれか1つのオルガノシリカ材料。
【0364】
実施形態12
上記触媒金属が、第6族元素、第8族元素、第9族元素、第10族元素およびそれらの組合せからなる群から選択される、実施形態11のオルガノシリカ材料。
【0365】
実施形態13
構造指向剤(structure directing agent)またはポロゲン(porogen)を本質的に使用せずに製造される、上記実施形態のいずれか1つのオルガノシリカ材料。
【実施例】
【0366】
一般的な方法
小角X線回折分析
エックス線粉末回折(XRD)パターンは、低角度測定用アクセサリーを備えたPANalytical X’pert回折計上で収集した。XRD分析は、0.0167°のステップサイズおよび1.2秒の集計時間で、0.5〜10°の2θ範囲内のCuKa(=1.5405980Å)を使用して記録した。
【0367】
固体状態(SS)NMR測定
29Si MAS NMRスペクトルは、それぞれ、79.4MHzおよび99.2MHzの29Siラーモア回転数に相当するVarian InfinityPlus−400分光計(9.4Tで操作)およびVarian InfinityPlus−500(11.74Tで操作)上で、5kHzのスピニング、4.0μsの90°パルスおよび少なくとも60秒のリサイクル遅延を使用して、7.5mmのMASプローブヘッドを用いて、プロトンがデータ取得の間に非干渉化するという状態で記録された。29Si化学シフトは、外部テトラメチルシラン(δSi=0.0ppm)に関して参照される。13C CPMAS NMRスペクトルは、125MHzの13Cラーモア回転数に相当するVarian InfinityPlus−500分光計上で、40kHzのスピニング、少なくとも1m秒のH−13C直交偏波(CP)接触時間、少なくとも1秒のリサイクル遅延を使用して、1.6mmのMASプローブヘッドを用いて、プロトンがデータ取得の間に非干渉化するという状態で記録された。13C化学シフトは、外部テトラメチルシラン(δ=0.0ppm)に関して参照される。27Al MAS NMRスペクトルは、130.1MHzの27Alラーモア回転数に相当するVarian InfinityPlus−500上で、12kHzのスピニング、π/12ラジアンパルス長さおよび0.3秒のリサイクル遅延を使用して、4mmのMASプローブヘッドを用いて、プロトンがデータ取得の間に非干渉化するという状態で記録された。化学シフトは、Al(HO)3+(δAl=0.0ppm)の外部溶液に関して参照される。全てのNMRスペクトルは、スピニング用空気を使用して室温で記録された。
【0368】
熱重量分析(TGA)
熱安定性結果は、Q5000 TGA上で記録された。ランプレートは5℃/分であり、温度範囲は25℃〜800℃であった。全ての試料は、空気および窒素の両方で試験された。
【0369】
CO吸着
Quantchrom autosorb iQ2を用いて作業を行った。異なる温度におけるCO等温線を収集する前に、全ての試料を3時間、減圧下で120℃において前処理した。
【0370】
窒素空孔率測定
窒素吸着/脱着分析は、種々の道具、例えば、TriStar 3000、TriStar II 3020およびAutosorb−1で実行した。N等温線を収集する前、全ての試料は、4時間、減圧下で120℃において前処理した。分析プログラムによって実験データを計算し、そしてBET表面積(全表面積)、ミクロポーラス表面積(S)、全細孔体積、ミクロ細孔の細孔体積、平均細孔直径(または半径)などを報告する。
【0371】
表面酸性度分析
アルファ試験
アルファ活性試験用に、約70mgの試料を、14〜25メッシュサイズにサイズ設定し、そしてプラグ流反応器中に装填した。約40°F(4.4℃)/分の上昇速度で、100ml/分のHe流中、試料を1000°F(約538℃)まで加熱した。次いで、試料を、大気圧においてHe中約100トールのヘキサンの流れに暴露した。気体流速は、5〜25%のヘキサン変換を維持するように調整した。4分、11分、18分および25分において、測定を実行した。生成物分析は、GC/FIDによって実行された。報告されたアルファ値は、18分の流れ時間において活性である。
【0372】
アルファは、触媒または試料のn−ヘキサン亀裂活性の尺度である。それは、シリカ−アルミナ標準に対するn−ヘキサン亀裂の一次速度定数の比率として定義され、次式を使用して決定される。
α=Aln(1−X)/τ
(式中、
αは、相対的な一次速度定数であり;
Aは、−1.043に等しく、かつ参照速度定数&単位変換を含み;
Xは、変換分率であり;
τは、式τ=wt/(ρF)を使用して定義された滞留時間であり;
ρは、仮定された充填密度であり、かつ0.55g/cmに等しく;
Fは、気体流速(ヘリウム+ヘキサン+1/2亀裂生成物)cm/分であり;かつ
wtは、グラム単位の触媒重量である。)
【0373】
TPAA/TPAD法
アンモニア吸着および昇温脱着は、Mettler SDTA851 TGA機器を使用して、重量測定によって測定された。アンモニア吸着の前に、いずれの吸着した湿分または揮発性化合物を除去するために、空気中、500℃で1時間(上昇速度20℃/分)、試料を焼成した。その後、試料をヘリウム中、250℃まで冷却し、そして250℃において5分および20秒、ヘリウムの流れに暴露した。次いで、微量化学天びんを使用して、その場で試料重量を監視しながら、250℃において、1% NH/Heの再発性パルスをこの系に添加した。NHによる酸部位の飽和の後、物理的に吸着したアンモニアを除去するために、250℃において5分および20秒、この系にヘリウムをパージした。その後、昇温アンモニア脱着を実行するため、5℃/分の速度において、1%NH/He中、250℃から700℃まで触媒温度を上昇させた。
【0374】
コリジン吸収
コリジン吸収は、TA Q5000 TGAミクロバランス上で重量測定によって測定された。物理的に吸着した水を除去するために、触媒試料を60分間、200℃において、窒素流中で乾燥させた。その後、試料を、3トールのコリジン蒸気圧力において60分間、N中で、コリジンの流れに暴露した。コリジン吸着後、コリジンの重量取込みの測定前に、試料を200℃において60分間、窒素流中で処理した。乾燥触媒重量ならびにコリジンの暴露およびその後のストリッピング後の最終重量を使用して、コリジン吸収を計算した。
【0375】
IR−ピリジン試験プロトコル
吸着されたピリジンのIR測定のために、試料を、めのう乳ばち中で粉砕し、そして薄型自立ウエハへとプレスした。特定のウエハの重量は、10〜22mg/cmの範囲であった。7mm×7mmの径の4つの正方形ウエハを、CaF窓を備えた多試料−IR−透過セル(MSTIR)中に配置した。試料は、6×10−7トールの圧力において、300℃で2時間、減圧排気によってその場で前処理された。その後、試料を、150℃において約16トール平衡蒸気圧力のピリジンに30分間暴露し、続いて、約10−6トールの圧力において150℃で30分間、減圧排気を行った。IRスペクトルの収集のため、MSTIRキュベットをNicolet 670 FTIR分光計中に移した。スペクトルを2cm−1分解において採取し、512スキャンを蓄積した。1545cm−1および1450cm−1におけるバンドは、それぞれ、ブレンステッドおよびルイス酸部位の存在を評価するために選択された。
【0376】
実施例1−塩基性または酸性媒体中、式[RSiCH(Ia)を使用する、オルガノシリカ材料合成
1A.塩基性水性媒体中、[(EtO)SiCHを使用する合成−界面活性剤なし
18.6gの30% NHOHおよび23.76gの脱イオン水(DI)の溶液を製造した。この溶液のpHは12.55であった。この溶液に、3.0gの1,1,3,3,5,5−ヘキサエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([(EtO)SiCH)を添加し、
1.0 [(EtO)SiCH:21 OH:270 H
のモル組成を有する混合物を製造し、これを1日、室温(20〜25℃)で攪拌した。この溶液をオートクレーブに移し、80〜90℃で1日老化させ、ゲルを製造した。ゲルを減圧下80℃で乾燥させ、ほとんどの水を除去し、次いで、110℃において3時間で完全に乾燥させた。これによって、透明固体として試料1Aが得られ、そしてそれは、粉砕後、白色粉末に変換された。この調製においては、表面指向剤またはプロゲンは使用されなかった。
【0377】
試料1Bを製造するために、次のモル組成
4.0 [(EtO)SiCH:21 OH:270 H
を用いて、手順を繰り返した。
【0378】
XRD分析
試料1Aにおいて、XRDを実行した。試料1AのXRDパターンを図1に示す。
【0379】
TGA分析
TGA重量損失の研究は、窒素および空気中、試料1Aにおいて実行された。図2aおよび2bは、それぞれ、窒素および空気中の試料1AのTGAデータを示す。
【0380】
窒素吸着/脱着分析
窒素吸着/脱着分析を試料1Aにおいて実行し、そして結果を以下の表1および図3〜6に提供する。
【0381】
SS−NMR−分析
試料1Aを、29Si MAS NMRによって特徴決定し、結果を図7aに示した。
【0382】
1B.比較−基性水性媒体中、[(EtO)SiCHを使用する合成−界面活性剤あり
本実施例において、オルガノシリカ材料は、Landskron,K.ら,Science 302:266−269(2003)に従って調製した。臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTMABr、0.9mmol、0.32g、Aldrich)を、20℃において、2.16gのNHOH(35重量%)および3.96gの脱イオン水の混合物に溶解し、そして溶液を形成した。
【0383】
この溶液に、[(EtO)SiCH(1.26mmol、0.5g)を添加し、
1.0 [(EtO)SiCH:17 OH:236 HO:0.7 CTMABr
のモル組成を有する混合物を製造し、これを1日、20で攪拌し、白色沈殿が形成した。その後、溶液を80℃において1日、老化させた。次いで、沈殿をろ去し、水で洗浄した。次いで、試料を、12gのHCl(36重量%)および80gのメタノールの溶液中、48時間攪拌した。次いで、試料を再びろ去し、MeOHで洗浄し、比較試料2が得られた。
【0384】
XRD分析
比較試料2においてXRDを実行した。試料A1および比較試料2のXRDパターンの比較を図1に示す。試料1AのXRDパターンと比較して、比較試料2のXRDパターンは、約3度2θにおいて肩部を示す。
【0385】
TGA分析
TGA重量損失の研究は、窒素および空気中、比較試料2において実行された。図8aおよび8bは、それぞれ、窒素および空気中の比較試料2のTGAデータを示す。
【0386】
窒素吸着/脱着分析
窒素吸着/脱着分析を比較試料2において実行した。試料1Aおよび比較試料2に関して、窒素吸着/脱着によって得られた表面積、平均細孔径および細孔体積を以下の表1ならびに図3および4に示す。
【0387】
【表1】
【0388】
SS−NMR−分析
比較試料2を、29Si MAS NMRによって特徴決定し、結果を図7bに示した。以下の表2に示すように、試料1Aは、比較試料2(すなわち、41%)と比較して、より高いシラノール含有量(すなわち、47%)を有した。
【0389】
【表2】
【化27】
【0390】
1C.酸性水性媒体中、[(EtO)SiCHを使用する合成−界面活性剤なし
0.778molの水および0.14mmolのHClを添加することによって、pH2を有する14gのHCl溶液を製造した。この溶液に、1.0g(2.52mmol)の[(EtO)SiCHを添加し、
18 [(EtO)SiCH:1 HCl:5556 H
のモル組成を有する溶液を製造し、これを1日、室温(20〜25℃)で攪拌した。この溶液をオートクレーブに移し、94℃で1日老化させ、ゲルを製造した。ゲルを減圧下120℃で一晩(16〜24時間)乾燥させ、試料3を製造した。表面指向剤またはプロゲンは使用されなかった。
【0391】
XRD分析
試料3においてXRDを実行した。試料A1および試料3のXRDパターンの比較を図9に示す。
【0392】
窒素吸着/脱着分析
窒素吸着/脱着分析を試料3において実行した。試料3に関して、窒素吸着/脱着によって得られた表面積、ミクロポーラス表面積、平均細孔径および細孔体積を図5および6に示す。
【0393】
1D.[(EtO)SiCHおよび[CHEtOSiCHを使用する合成
6.21gの30% NHOHおよび7.92gのDI水による溶液を製造した。この溶液に、0.6gの[(EtO)SiCHおよび0.306gの1,3,5−トリメチル−1,3,5−トリエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([CHEtOSiCH)を添加し、
1.5 [(EtO)SiCH:1.0 [CHEtOSiCH:53 OH:682 H
のモル組成を有する溶液を製造し、これを1日、室温(20〜25℃)で攪拌した。この溶液をオートクレーブに移し、90℃で1日老化させ、ゲルを製造した。ゲルを減圧下120℃で一晩(16〜24時間)乾燥させ、試料4Aを製造した。表面指向剤またはプロゲンは使用されなかった。
【0394】
窒素吸着/脱着分析
[(EtO)SiCH(試薬1)対[CHEtOSiCH(試薬2)の相対比を変化させたことを除き、上記調製法を繰り返した。窒素吸着/脱着分析を各材料において実行し、そして各材料に対する結果を以下の表3に示す。
【0395】
【表3】
【0396】
試薬2が増加すると、平均細孔径が増加することが観察され、これは、理論によって拘束されないが、試薬2が、試薬1と比較して、より少ない反応性OR基を含有するためであり得る。試薬2が60%(モル比)より高くなると、材料の気孔率は減少した。
【0397】
SS−NMR−分析
図10に示す通り、表3の材料を、29Si MAS NMRによって特徴決定した。
【0398】
実施例2−塩基性または酸性媒体中、式[RSiCH(Ia)および式RORSi(Va)を使用する、オルガノシリカ材料合成
2A.塩基性水性媒体中、[(EtO)SiCHおよびテトラエチルオルトシリケート(TEOS)((EtO)Si)を使用する合成
6.21gの30% NHOH(53mmol NH4OH)および7.92gのDI水の溶液を製造した。この溶液に、0.8g(2mmol)の[(EtO)SiCHおよび0.625g(3mmol)のTEOSを添加し、
2.0 [(EtO)SiCH:3.0 TEOS:53 OH:682 H
のモル組成を有する混合物を製造し、これを3日間、室温(20〜25℃)で攪拌した。この溶液をオートクレーブに移し、80〜90℃で2日間老化させ、ゲルを製造した。ゲルを減圧下110℃で一晩(16〜24時間)乾燥させ、試料5が得られた。表面指向剤またはプロゲンは使用されなかった。
【0399】
6.21gの30% NHOH(53mmol NHOH)および7.92gのDI水の溶液を製造した。この溶液に、3.2g(8mmol)の[(EtO)SiCHおよび2.5g(12mmol)のTEOSを添加し、
8.0 [(EtO)SiCH:12.0 TEOS:53 OH:682 H
のモル組成を有する混合物を製造し、これを3日間、室温(20〜25℃)で攪拌した。この溶液をオートクレーブに移し、80〜90℃で2日間老化させ、ゲルを製造した。ゲルを減圧下110℃で一晩(16〜24時間)乾燥させ、試料5Aが得られた。表面指向剤またはプロゲンは使用されなかった。
【0400】
XRD分析
試料5において、XRDを実行した。試料5のXRDパターンを図11に示す。
【0401】
TGA分析
TGA重量損失の研究は、窒素および空気中、試料5において実行された。図12は、それぞれ、窒素および空気中の試料5のTGAデータを示す。
【0402】
SS−NMR−分析
試料5を、29Si MAS NMRによって特徴決定し、図13に示す通り、試料1Aと比較した。図13に示す通り、試料5は44%のシラノール含有量を有した。
【0403】
窒素吸着/脱着分析
窒素吸着/脱着分析を試料5および試料5Aにおいて実行し、そして結果を表4ならびに図5および6に提供する。
【0404】
【表4】
【0405】
2B.酸性水性媒体中、[(EtO)SiCHおよびTEOSを使用する合成
0.778molの水および0.14mmolのHClを添加することによって、pH2を有する14gのHCl溶液を製造した。この溶液に、0.8g(2mmol)の[(EtO)SiCHおよび0.625g(3mmol)のTEOSを添加し、
2.0 [(EtO)SiCH:3.0 TEOS:0.14 H:778 H
のモル組成を有する溶液を製造し、これを1日、室温(20〜25℃)で攪拌した。この溶液をオートクレーブに移し、94℃で1日老化させ、ゲルを製造した。ゲルを減圧下120℃で一晩(16〜24時間)乾燥させ、試料6を製造した。表面指向剤またはプロゲンは使用されなかった。
【0406】
XRD分析
試料6においてXRDを実行した。試料6のXRDパターンを図11に示す。
【0407】
窒素吸着/脱着分析
窒素吸着/脱着分析を試料6において実行し、結果を図5および6に提供する。
【0408】
2C.[CHEtOSiCHおよびTEOSを使用する合成
6.21gの30% NHOHおよび7.92gのDI水による溶液を製造した。この溶液に、0.612g(2mmol)の1,3,5−トリメチル−1,3,5−トリエトキシ−1,3,5−トリシラシクロヘキサン([CHEtOSiCH)および0.625g(3mmol)のTEOSを添加し、
2.0 [CHEtOSiCH:3.0 TEOS:53 OH:682 H
のモル組成を有する溶液を製造し、これを1日、室温(20〜25℃)で攪拌した。この溶液をオートクレーブに移し、90℃で1日老化させ、ゲルを製造した。ゲルを減圧下120℃で一晩(16〜24時間)乾燥させ、試料7Aを製造した。表面指向剤またはプロゲンは使用されなかった。
【0409】
窒素吸着/脱着分析
TEOS(試薬3)対[CHEtOSiCH(試薬2)の相対比を変化させたことを除き、上記調製法を繰り返した。以下の表5は、様々な試薬比によって得られた材料のN吸着分析のまとめである。
【0410】
【表5】
【0411】
SS−NMR−分析
図14に示す通り、この方法によって製造された材料を、29Si MAS NMRによって特徴決定した。
【0412】
2D.[(EtO)SiCHおよびメチルトリエトキシシラン(MTES)((EtO)CHSi)を使用する合成
6.21gの30% NHOH(53mmol NHOH)および7.92gのDI水による溶液を製造した。この溶液に、0.4g(1mmol)の[(EtO)SiCHおよび0.267g(1.5mmol)のMTESを添加し、
1.0 [(EtO)SiCH:1.5 MTES:53 OH:682 H
のモル組成を有する溶液を製造し、これを1日、室温(20〜25℃)で攪拌した。この溶液をオートクレーブに移し、90℃で1日老化させ、ゲルを製造した。ゲルを減圧下120℃で一晩(16〜24時間)乾燥させ、試料8Aを製造した。表面指向剤またはプロゲンは使用されなかった。
【0413】
窒素吸着/脱着分析
[(EtO)SiCH(試薬1)対MTES(試薬2)の相対比を変化させたことを除き、上記調製法を繰り返した。以下の表6は、様々な試薬比によって得られた材料のN2吸着分析のまとめである。
【0414】
【表6】
【0415】
実施例3−式[RSiCH(Ia)、式RORSi(Va)および/または式Z181920Si−R−SiZ181920(VIa)を使用する、オルガノシリカ材料合成
3A.[(EtO)SiCHおよびCH(EtO)Si−CHCH−Si(EtO)CHを使用する合成
6.21gの30% NHOH(53mmol NHOH)および7.9gのDI水の溶液を製造した。この溶液に、0.8g(2mmol)の[(EtO)SiCHおよび0.88g(3mmol)の1,2−ビス(メチルジエトキシシリル)エタン(CH(EtO)Si−CHCH−Si(EtO)CH)を添加し、
2.0 [(EtO)SiCH:3.0 CH(EtO)Si−CHCH−Si(EtO)CH:53 OH:682 H
のモル組成を有する混合物を製造し、これを1日、室温(20〜25℃)で攪拌した。この溶液をオートクレーブに移し、80〜90℃で1日間老化させ、ゲルを製造した。ゲルを減圧下110℃で一晩(16〜24時間)乾燥させ、試料9が得られた。表面指向剤またはプロゲンは使用されなかった。
【0416】
XRD分析
試料9において、XRDを実行した。試料9のXRDパターンを図15に示す。
【0417】
窒素吸着/脱着分析
窒素吸着/脱着分析を試料9において実行し、そして結果を表7に提供する。
【0418】
3B.[(EtO)SiCHおよび(EtO)Si−CH−Si(EtO)を使用する合成
6.21gの30% NHOH(53mmol NHOH)および7.9gのDI水の溶液を製造した。この溶液に、0.8g(2mmol)の[(EtO)SiCHおよび1.02g(3mmol)のビス(トリエトキシシリル)メタン((EtO)Si−CH−Si(EtO))を添加し、
2.0 [(EtO)SiCH:3.0 (EtO)Si−CH−Si(EtO):53 OH:682 H
のモル組成を有する混合物を製造し、これを1日、室温(20〜25℃)で攪拌した。この溶液をオートクレーブに移し、80〜90℃で1日老化させ、ゲルを製造した。ゲルを減圧下110℃で一晩(16〜24時間)乾燥させ、試料10が得られた。表面指向剤またはプロゲンは使用されなかった。
【0419】
XRD分析
試料10において、XRDを実行した。試料10のXRDパターンを図15に示す。
【0420】
窒素吸着/脱着分析
窒素吸着/脱着分析を試料10において実行し、そして結果を表7に提供する。
【0421】
3C.TEOSおよび(EtO)Si−CH−Si(EtO)を使用する合成
6.21gの30% NHOH(53mmol NHOH)および7.92gのDI水の溶液を製造した。この溶液に、1.7g(5mmol)のビス(トリエトキシシリル)メタン((EtO)Si−CH−Si(EtO))および0.416g(2mmol)のTEOSを添加し、
5.0 (EtO)Si−CH−Si(EtO):2.0 TEOS:53 OH:682 H
のモル組成を有する混合物を製造し、これを1日、室温(20〜25℃)で攪拌した。この溶液をオートクレーブに移し、80〜90℃で1日老化させ、ゲルを製造した。ゲルを減圧下110℃で一晩(8〜16時間)乾燥させ、試料11Aが得られた。表面指向剤またはプロゲンは使用されなかった。
【0422】
異なる比率の試薬で、さらに2つの調製も行い、1つは、4:4の(EtO)Si−CH−Si(EtO):TEOSモル比で、試料11Bが得られ、別のものは、3:6の(EtO)Si−CH−Si(EtO):TEOSモル比で、試料11Cが得られた。
【0423】
XRD分析
試料11Aにおいて、XRDを実行した。試料11AのXRDパターンを図15に示す。
【0424】
窒素吸着/脱着分析
窒素吸着/脱着分析を試料11Aにおいて実行し、そして結果を表7に提供する。
【0425】
3D.[(EtO)SiCHおよび(EtO)Si−CH=CH−Si(EtO)を使用する合成
12.42gの30% NHOH(106mmol NHOH)および15.8gのDI水の溶液を製造した。この溶液に、1.6g(4mmol)の[(EtO)SiCHおよび0.352g(1mmol)の1,2−ビス(トリエトキシシリル)エチレン((EtO)Si−CH=CH−Si(EtO))を添加し、
4.0 [(EtO)SiCH:1.0 (EtO)Si−CH=CH−Si(EtO):106 OH:1364 H
のモル組成を有する混合物を製造し、これを1日、室温(20〜25℃)で攪拌した。この溶液をオートクレーブに移し、80〜90℃で1日老化させ、ゲルを製造した。ゲルを減圧下110℃で一晩(8〜16時間)乾燥させ、試料12が得られた。表面指向剤またはプロゲンは使用されなかった。
【0426】
XRD分析
試料12において、XRDを実行した。試料12のXRDパターンを図15に示す。
【0427】
窒素吸着/脱着分析
窒素吸着/脱着分析を試料12において実行し、そして結果を表7に提供する。
【0428】
【表7】
【0429】
実施例4−式[RSiCH(Ia)および窒素含有モノマーを使用する、オルガノシリカ材料合成
6.21gの30% NHOH(53mmol NHOH)および7.9gのDI水の溶液を製造した。この溶液に、0.8g(2mmol)の[(EtO)SiCHおよび一定量の試薬2を添加し、
2.0 [(EtO)SiCH:x 試薬2:53 OH:682 H
のモル組成を有する混合物を製造し、これを1日、室温(20〜25℃)で攪拌した。この溶液をオートクレーブに移し、80〜90℃で1日間老化させ、ゲルを製造した。ゲルを減圧下110℃で一晩(8〜16時間)乾燥させ、試料12が得られた。表面指向剤またはプロゲンは使用されなかった。
【0430】
上記の合成を、表8中のそれ以下の試薬を用いて実行し、試料13、14、15および21を得た。
【0431】
調製のために、1.6gの[(EtO)SiCH、12.4gの30% NHOHおよび15.8gのDI水を使用したことを除き、上記の合成を、表8中のそれ以下の試薬を用いて実行し、試料16、17、18および19を得た。
【0432】
調製のために、3.2gの[(EtO)SiCH、24.8gの30% NHOHおよび31.6gのDI水を使用したことを除き、上記の合成を、表8中のそれ以下の試薬を用いて実行し、試料20を得た。
【0433】
【表8】
【0434】
XRD分析
試料13および21において、XRDを実行した。試料13および21のXRDパターンを図16に示す。
【0435】
窒素吸着/脱着分析
窒素吸着/脱着分析を試料13、14および15において実行し、そして結果を表9ならびに図17および18に提供する。
【0436】
【表9】
【0437】
実施例5−式[RSiCH(Ia)および三価金属酸化物を使用する、オルガノシリカ材料合成
5A.[(EtO)SiCHおよびアルミニウム−トリ−Sec−ブトキシドを使用する合成
39.6gのDI水(3410mmol HO)および31.15gの30重量%のNHOH(265mmol NHOH)の溶液を製造した。この溶液に、10g(25mmol)の[(EtO)SiCH(試薬1)および0.37g(1.5mmol)のアルミニウム−トリ−sec−ブトキシド(試薬2)を添加し、
25.0 [(EtO)SiCH:1.5 アルミニウム−トリ−sec−ブトキシド:265 OH:3410 H
のモル組成を有する混合物を製造し、これを1日、23〜25℃で攪拌した。試薬1および試薬2の間のSi/Al比は、50:1であった。この溶液をオートクレーブに移し、90℃で1日間老化させ、ゲルを製造した。ゲルを減圧下120℃で1日乾燥させ、試料22Aが得られた。表面指向剤またはプロゲンは使用されなかった。
【0438】
0.37g(1.5mmol)のアルミニウム−トリ−sec−ブトキシドの代わりに、1.845g(7.5mmol)のアルミニウム−トリ−sec−ブトキシドを添加したことを除き、手順を繰り返した。試薬1および試薬2の間のSi/Al比は、10:1であった。
【0439】
XRD分析
試料22Aおよび22Bにおいて、XRDを実行した。試料22Aおよび22BのXRDパターンを図19に示す。
【0440】
窒素吸着/脱着分析
窒素吸着/脱着分析を試料22Aおよび22Bにおいて実行し、そして結果を表10に提供する。
【0441】
【表10】
【0442】
Si/Al比が10から50まで増加すると、より多くのメソポーラス構造を有する高度に多孔性の材料が得られた。
【0443】
SS−NMR−分析
図20および21にそれぞれ示す通り、試料22Aおよび22Bを、29Si MAS NMRおよび27Al MAS NRMによって特徴決定した。
【0444】
5B.表面酸性度分析
表面酸性度分析を使用して、試料22Aおよび試料22Bの四面体アルミニウムの酸強度を決定した。表11に、アルファ測定、コリジン吸着およびTPADの結果を示す。
【0445】
【表11】
【0446】
表11中のデータからわかるように、この材料は、ヘキサン亀裂反応においていくらかの活性を示す。アルファ値は、同一条件下で試験された非晶質シリカ−アルミナと比較した、材料の亀裂活性を測定する。亀裂活性は、酸部位の数、ならびにそれらの強度によって増加する。コリジン容量ならびにTPAD実験において脱着したアンモニアのmeq/gの大きい差にもかかわらず、2種の材料のアルファ値は極めて類似している。
【0447】
このデータは、ゼオライトに関して観察されるものと比較して、コリジンおよびアンモニアが接近できる部位の数が非常に高いことを示す。
【0448】
実施例8−CO等温線
図21に示される通り、CO吸着等温線は、試料1A、比較試料2および試料5において測定した。試料1Aは、比較試料2と比較して、同様のCO吸収を有した。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含み得る。
(態様1)
少なくとも1種の式[ZOZOSiCH(I)
[式中、各ZおよびZは、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
の独立モノマーおよび少なくとも1種の他の三価金属酸化物モノマーのポリマーである、オルガノシリカ材料。
(態様2)
各ZおよびZが、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す、態様1に記載のオルガノシリカ材料。
(態様3)
各ZおよびZが、独立して、水素原子、エチル、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す、態様1または2に記載のオルガノシリカ材料。
(態様4)
前記少なくとも1種の他の三価金属酸化物モノマーが、
(i)式M(OZ(II)
[式中、Mは、第13族金属を表し、各Zは、独立して、水素原子、C〜Cアルキル、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
の独立単位、または
(ii)式(ZO)−O−Si(OZ(III)
[式中、Mは、第13族金属を表し、各Zおよび各Zは、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
の独立単位
である、態様1〜3のいずれか1項に記載のメソポーラスオルガノシリカ材料。
(態様5)
少なくとも1種の式(II)
[式中、Mは、AlまたはBであり、各Zは、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、またはケイ素原子もしくは別のモノマーへの結合を表す]
の単位が存在する、態様4に記載のオルガノシリカ材料。
(態様6)
少なくとも1種の式(III)
[式中、Mは、AlまたはBであり、各Zおよび各Zは、独立して、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表す]
の単位が存在する、態様4または5に記載のオルガノシリカ材料。
(態様7)
(i)式[ZOZSiCH(IV)
[式中、各Zは、水素原子、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表し、各Zは、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表す]
の独立単位、
(ii)式ZOZ1011Si(V)
[式中、各Zは、水素原子またはC〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子への結合を表し、Z、Z10およびZ11は、それぞれ独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルキル基、C〜Cアルコキシ基、窒素含有C〜C10アルキル基、窒素含有ヘテロアラルキル基、窒素を含有していて任意に置換されたヘテロシクロアルキル基、および別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子からなる群から選択される]
の独立単位、
(iii)式Z121314Si−R−SiZ121314(VI)
[式中、各Z12は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、または別のコモノマーのケイ素原子に結合した酸素原子を表し、各Z13およびZ14は、独立して、ヒドロキシル基、C〜Cアルコキシ基、C〜Cアルキル基、または別のモノマーのケイ素原子に結合した酸素を表し、Rは、C〜Cアルキレン基、C〜Cアルケニレン基、C〜Cアルキニレン基、窒素含有C〜C10アルキレン基、任意に置換されたC〜C20アラルキル、および任意に置換されたC〜C20ヘテロシクロアルキル基からなる群から選択される]
の独立単位、および
(iv)それらの組合せ
からなる群から選択されるモノマーをさらに含む、態様1〜6のいずれか1項に記載のオルガノシリカ材料。
(態様8)
約1.5nm〜約20.0nmの平均細孔径を有する、態様1〜7のいずれか1項に記載のオルガノシリカ材料。
(態様9)
約200m/g〜約2500m/gの全表面積を有する、態様1〜8のいずれか1項に記載のオルガノシリカ材料。
(態様10)
約0.1cm/g〜約5.0cm/gの細孔体積を有する、態様1〜9のいずれか1項に記載のオルガノシリカ材料。
(態様11)
前記材料の前記細孔内に組み込まれた少なくとも1種の触媒金属をさらに含む、態様1〜10のいずれか1項に記載のオルガノシリカ材料。
(態様12)
前記触媒金属が、第6族元素、第8族元素、第9族元素、第10族元素およびそれらの組合せからなる群から選択される、態様11に記載のオルガノシリカ材料。
(態様13)
構造指向剤またはポロゲンを本質的に使用せずに製造される、態様1〜12のいずれか1項に記載のオルガノシリカ材料。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21
図22