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JP4688418B2 - Nanofilm and membrane composition - Google Patents

Nanofilm and membrane composition Download PDF

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JP4688418B2
JP4688418B2 JP2003566582A JP2003566582A JP4688418B2 JP 4688418 B2 JP4688418 B2 JP 4688418B2 JP 2003566582 A JP2003566582 A JP 2003566582A JP 2003566582 A JP2003566582 A JP 2003566582A JP 4688418 B2 JP4688418 B2 JP 4688418B2
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ジョシュ クリーセル,
ティモシー ビー. カーピシン,
ドナルド ビー. ビヴィン,
グラント メリル,
マーティン スチュアート エデルステイン,
トーマス エイチ. スミス
ジェファリー エー. ホワイトフォード,
ロバート トーマス ジョナス,
マーク ミックラッチャー,
セレナ ジョシ,
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コバレント パートナーズ, エルエルシー
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D259/00Heterocyclic compounds containing rings having more than four nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B1/00Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Description

(関連出願に対する相互参照)
本出願は、米国仮特許出願第60/383,236号(2002年5月22日出願)の利益を主張し、米国出願第10/226,400号(2002年8月23日出願)の一部継続出願であり、該出願は、米国出願第10/071,377号(2002年2月7日出願)の一部継続出願であり、本明細書中にその全体が参考として援用される。
(Cross-reference to related applications)
This application claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 60 / 383,236 (filed on May 22, 2002) and is a part of US Application No. 10 / 226,400 (filed on August 23, 2002). This is a continuation-in-part application, which is a continuation-in-part of US application Ser. No. 10 / 071,377 (filed Feb. 7, 2002), which is incorporated herein by reference in its entirety.

(発明の分野)
本発明は、結合された配向性両親媒性大環状モジュール、特定の透過特性を有するナノフィルム、および濾過および分離についてのナノフィルムの種々の薄層組成物に関する。薄層ナノフィルムは、種々の選択的な透過プロセスに適用され得る。
(Field of Invention)
The present invention relates to combined oriented amphiphilic macrocycle modules, nanofilms with specific permeation properties, and various thin layer compositions of nanofilms for filtration and separation. Thin layer nanofilms can be applied to various selective permeation processes.

(発明の背景)
ナノテクノロジーは、原子レベルおよび分子レベルの新しい構造を設計する能力を含む。1つのナノテクノロジーの分野に化学的な部分構造の開発があり、この部分構造から、予測される特徴の階層的な分子を組立てられ得る。化学的部分構造またはナノ構造を作製するアプローチは、高い調整特性をもつ出発物質を設計し、そして合成することで、原子および分子レベルで開始する。原子レベルでの正確な制御は、合理的に調整される合成構造特性関係の開発の基礎であり、その関係は、独特な構造および予測可能な性質の物質を提供し得る。このナノテクノロジーへのアプローチは、自然から着想を得たものである。例えば、生物学的な機構は、構造レベルの階層に基づく:原子は、細胞小器官、細胞、そして最後に生物へ配置される生物学的分子の中に形成される。これらの部分構造能力は、従来の材料および方法(例えば、統計学的な混合物を産生する重合作用、または特定の反応経路を増強するための反応物の制限)で例をみない。例えば、天然のタンパク質に見出される20の共通アミノ酸から、10以上の安定なそして独特なタンパク質が作製される。
(Background of the Invention)
Nanotechnology includes the ability to design new structures at the atomic and molecular levels. One nanotechnology field involves the development of chemical substructures, from which hierarchical molecules of the expected characteristics can be assembled. The approach to creating chemical substructures or nanostructures starts at the atomic and molecular level by designing and synthesizing starting materials with high tuning properties. Accurate control at the atomic level is the basis for the development of rationally tailored synthetic structural property relationships, which can provide materials with unique structures and predictable properties. This approach to nanotechnology is inspired by nature. For example, biological mechanisms are based on a structural level hierarchy: atoms are formed in organelles, cells, and finally biological molecules that are placed into organisms. These substructure capabilities are unprecedented in conventional materials and methods (eg, polymerization to produce a statistical mixture, or reactant limitations to enhance specific reaction pathways). For example, the common amino acids 20 found in the native protein, 10 5 or more stable and unique protein is produced.

ナノテクノロジーにより利益を受ける1つの分野に、膜を用いた濾過がある。種々の分離プロセスに用いられる従来の膜は、種々の分子種に対し選択的な透過性を作製され得る。一般に、従来の膜の透過特性は、膜構造を通過する種の輸送経路に依存する。従来の選択透過性材料における拡散経路は、透過を制御するために蛇行にされ得るが、多孔性は、従来の方法ではよく定義または制御されていない。膜の規則的な孔構造または独特な孔構造を組立てる能力は、分離技術の長期にわたる目標の一つである。   One area that benefits from nanotechnology is filtration through membranes. Conventional membranes used in various separation processes can be made selectively permeable to various molecular species. In general, the permeability characteristics of conventional membranes depend on the transport pathway of the species through the membrane structure. Although diffusion paths in conventional permselective materials can be serpentine to control permeation, porosity is not well defined or controlled in conventional methods. The ability to assemble a regular or unique pore structure of the membrane is one of the long-term goals of separation technology.

膜を通過する種の流れの抵抗は、流路の長さに左右され得る。抵抗は、膜として非常に薄いフィルムを用いることで、膜材料の減少された機械的強度ということを犠牲にして、大いに減じられ得る。従来の膜は、少なくとも100〜200ナノメートル、しばしばミリメートル厚におよぶ障壁厚を有し得る。一般に、膜障壁材料の薄いフィルムは、材料強度を回復するため、より大きな厚さの多孔性基体上に堆積され得る。   The resistance of the species flow through the membrane can depend on the length of the flow path. The resistance can be greatly reduced by using a very thin film as the membrane at the expense of the reduced mechanical strength of the membrane material. Conventional membranes can have a barrier thickness of at least 100-200 nanometers, often in the millimeter range. In general, a thin film of membrane barrier material can be deposited on a thicker porous substrate to restore material strength.

膜分離プロセスは、流体から成分を分離するために用いられ、特定の「カットオフ」サイズ未満の大きさの原子または分子の成分をそれ以上の大きさの成分から分離し得る。通常、カットオフサイズより小さい種は、膜を通過する。カットオフサイズはおよそ経験値であり得、この経験値は、カットオフサイズより小さい成分の輸送率は、大きな成分の輸送率より単に速いという現象を反映する。従来の圧力推進膜分離プロセスにおいて、成分の分離に影響する主要因子は、膜構造中の成分の大きさ、電荷、および拡散率である。透析では、分離のための推進力は濃度勾配であり、一方、電気透析では、起電力がイオン選択膜に適用される。   Membrane separation processes are used to separate components from fluids and may separate atomic or molecular components that are less than a particular “cut-off” size from larger components. Normally, species that are smaller than the cut-off size will pass through the membrane. The cut-off size can be approximately an empirical value, which reflects the phenomenon that the transport rate of components smaller than the cut-off size is simply faster than the transport rate of large components. In conventional pressure-driven membrane separation processes, the major factors that affect component separation are the size, charge, and diffusivity of the components in the membrane structure. In dialysis, the driving force for separation is a concentration gradient, while in electrodialysis, an electromotive force is applied to the ion selective membrane.

これらの全ての方法において、必要とされることは、分離される液体の構成成分に対する選択的な透過性膜バリアである。   In all these methods, what is needed is a selective permeable membrane barrier for the components of the liquid to be separated.

(発明の概要)
1つの局面において、本発明は、結合した配向性両親媒性大環状モジュールを含むナノフィルムに関する。ナノフィルムのモジュールは、モジュールの反応性官能基を通して結合され得るか、または、リンカー分子を通過して結合され得る。このカップリングは、化学的方法、熱的方法、光化学的方法、電気化学的方法または放射線照射の方法によって、開始され得る。
(Summary of Invention)
In one aspect, the present invention relates to a nanofilm comprising bound oriented amphiphilic macrocyclic modules. The nanofilm module can be attached through the reactive functional group of the module or can be attached through a linker molecule. This coupling can be initiated by chemical, thermal, photochemical, electrochemical or radiation methods.

いくつかのバリエーションにおいて、ナノフィルムの厚さは、約30ナノメートル未満であり、ある場合では約4ナノメートル未満、そしてある場合では約1ナノメートルである。
ナノフィルムは、ナノフィルムを通り抜ける種を説明するのに使用され得る濾過機能を有し得る。ナノフィルムは、特定の種より小さい特定の流体および種において、特定の種だけに対して透過性であり得る。ナノフィルムは、分子量のカットオフを有し得る。
特定のナノフィルムは、特定の溶媒中の特定の種に対して、高い透過性を有し得る。ナノフィルムは、特定の溶媒中の特定の種に対して、低い透過性を有し得る。ナノフィルムは、特定の溶媒中の特定の種に対して、高い透過性を有し、そして特定の溶媒中の他の種に対して、低い透過性を有し得る。
ナノフィルムバリアは、ナノフィルムの層から作製され得る。スペーシング層は、任意の2つのナノフィルム層の間で使用され得る。スペーシング層は、ポリマー層、ゲル層および他の基体の層を含み得る。
ナノフィルムは、基体に堆積され得、これは、多孔性または無孔性であり得る。ナノフィルムは、表面結合基を有し得、そして、表面結合基を通して基体に対して共有結合され得るか、またはイオン相互作用で基体に結合され得る。
別のバリエーションにおいて、本発明は、流体または溶液からの構成成分または種を分離するために、ナノフィルムを使用する工程を包含する濾過方法に関する。
ある場合において、ナノフィルムは、Langmuirのトラフを使用することで、基体に堆積された配向性大環状モジュールで構成される。他のバリエーションでは、ナノフィルムは、結合した配向性両親媒性分子および配向性両親媒性大環状モジュールから作製され得る。
1つのバリエーションにおいて、ナノフィルムは、親水性基を通して結合された配向性両親媒性分子で構成される。
In some variations, the nanofilm thickness is less than about 30 nanometers, in some cases less than about 4 nanometers, and in some cases about 1 nanometer.
The nanofilm can have a filtration function that can be used to describe the species that pass through the nanofilm. Nanofilms can be permeable only to certain species in certain fluids and species that are smaller than certain species. Nanofilms can have a molecular weight cutoff.
Certain nanofilms can be highly permeable to certain species in certain solvents. Nanofilms can have low permeability to certain species in certain solvents. Nanofilms can be highly permeable to specific species in a particular solvent and have low permeability to other species in a particular solvent.
The nanofilm barrier can be made from a layer of nanofilm. A spacing layer can be used between any two nanofilm layers. Spacing layers can include polymer layers, gel layers, and other substrate layers.
The nanofilm can be deposited on a substrate, which can be porous or non-porous. The nanofilm can have surface binding groups and can be covalently bonded to the substrate through the surface binding groups or can be bonded to the substrate by ionic interaction.
In another variation, the invention relates to a filtration method that includes using a nanofilm to separate components or species from a fluid or solution.
In some cases, the nanofilm is composed of oriented macrocyclic modules deposited on a substrate using a Langmuir trough. In other variations, nanofilms can be made from bound oriented amphiphilic molecules and oriented amphiphilic macrocyclic modules.
In one variation, the nanofilm is composed of oriented amphiphilic molecules joined through hydrophilic groups.

(発明の詳細な説明)
(大環状モジュールおよびナノフィルム組成物)
一つの局面において、本発明は、原子サイズから分子サイズの孔を持つ多孔性構造および材料の調製におけるナノテクノロジーに関する。これらの材料は、実質的に均一な大きさを持っている孔の格子を提供するために、規則的な間隔をおいて繰り返される独特な構造を有し得る。独特な構造は、種々の形およびサイズを有し得、その結果、種々の形およびサイズの孔を提供する。独特な構造が分子厚の単分子層で形成され得るので、独特な構造によって規定された孔は、空洞、隙間、または分子サイズのチャンバー様構造を含み得る。一般に、これらの独特な構造によって規定された分子サイズへの原子の孔は、選択的な透過または分子ふるい分け機能について使用され得る。ナノテクノロジーのいくつかの局面は、Nanostructured Materials,J.Ying編,Academic Press,San Diego,2001に示される。
本発明はさらに、より大きな種へのさらなる組み立てのための構築ブロックとして組み立てられ得る分子の合理的な設計を含む。標準化された分子サブユニットまたはモジュールが使用され得、これらから、予測される特性の階層的な分子を組み立て得る。配向された合成でモジュールを結合するか、または接続するために、カップリング反応が使用され得る。
ナノテクノロジーは、内蔵された方向性を有する中間的サイズの階層的な分子を形成するための、分子構造の組み立てを含む。理想的には、ナノアセンブリ(nanoassembly)は、モジュールを作製するために組み立てられ得るシントンのセットで始まる。シントンは、一次出発物質である個別分子である。このモジュールは、他のモジュールとの相互接続を運命づけられた「アーム」のセットを有し得る。モジュールは、共有結合されたシントンの組み合わせである。モジュールは、独自に構造化された種および組成物を含む、より大きい分子種の構築ブロックとして使用され得る。ナノケミカルの手段、組成物、およびプロセスから、広範囲の実社会の適用(例えば、膜または多孔性物質)が誘導され得る。
分子モジュールは、環状有機シントンから調製され得る。シントンは、モジュールを形成するために共に結合されるか、または接着され得る。例えば、大環状モジュールは、環状有機シントンR,R−1,2−トランスジアミノシクロヘキサンおよび4−置換2,6−ジホルミルフェノールで調製され得る。これらのシントンは、以下の配置を有する六量体大環状モジュールを形成するために結合され得る:
(Detailed description of the invention)
(Macrocyclic module and nanofilm composition)
In one aspect, the invention relates to nanotechnology in the preparation of porous structures and materials with pores of atomic to molecular size. These materials may have a unique structure that is repeated at regular intervals to provide a grid of holes having a substantially uniform size. The unique structure can have a variety of shapes and sizes, thus providing holes of various shapes and sizes. Since unique structures can be formed with monolayers of molecular thickness, the pores defined by the unique structure can include cavities, gaps, or chamber-like structures of molecular size. In general, the pores of atoms to the molecular size defined by these unique structures can be used for selective permeation or molecular sieving functions. Some aspects of nanotechnology are described in Nanostructured Materials, J. MoI. Ying, Academic Press, San Diego, 2001.
The invention further includes the rational design of molecules that can be assembled as building blocks for further assembly into larger species. Standardized molecular subunits or modules can be used from which hierarchical molecules of the expected properties can be assembled. Coupling reactions can be used to join or connect modules in an oriented synthesis.
Nanotechnology involves the assembly of molecular structures to form intermediate sized hierarchical molecules with built-in orientation. Ideally, nanoassemblies begin with a set of synthons that can be assembled to create a module. A synthon is an individual molecule that is the primary starting material. This module may have a set of “arms” destined to interconnect with other modules. A module is a combination of covalently linked synthons. Modules can be used as building blocks for larger molecular species, including uniquely structured species and compositions. A wide range of real-world applications (eg, membranes or porous materials) can be derived from nanochemical means, compositions, and processes.
Molecular modules can be prepared from cyclic organic synthons. The synthons can be bonded together or bonded together to form a module. For example, macrocyclic modules can be prepared with cyclic organic synthons R, R-1,2-transdiaminocyclohexane and 4-substituted 2,6-diformylphenol. These synthons can be combined to form a hexameric macrocyclic module having the following configuration:

Figure 0004688418
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それぞれのR基は、異なり得る。
この六量体モジュールおよび他のモジュールは、特定の制御特性および予測可能な特性を有する構造を提供するための構築ブロックとして有用である。環状有機シントンから調製された大環状モジュールおよび両親媒性大環状モジュールは、米国特許出願第10/071,377号および同第10/226,400号に記載され、そして「Macrocyclic module compositions」と表題されたPCT出願(2003年2月7日出願)に記載される(本明細書中において参考として援用される)。シントン、大環状モジュールならびに両親媒性大環状モジュール、およびそれらの合成物の例はさらに、本明細書の以下に記載される。
構築ブロックとして有用なモジュールの例は、表1に示される:
Each R group can be different.
This hexamer module and other modules are useful as building blocks to provide structures with specific control and predictable properties. Macrocyclic modules and amphiphilic macrocyclic modules prepared from cyclic organic synthons are described in US patent application Ser. Nos. 10 / 071,377 and 10 / 226,400 and are entitled “Macrocyclic module compositions”. PCT application (filed February 7, 2003) (incorporated herein by reference). Examples of synthons, macrocycle modules and amphiphilic macrocycle modules, and their composites are further described herein below.
Examples of modules useful as building blocks are shown in Table 1:

Figure 0004688418
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モジュールに対して両親媒性の特徴を与えるモジュールに、官能基を提供することによって、大環状モジュールは表面に配向され得る。例えば、モジュールが親水性表面に堆積される場合、疎水性置換基またはモジュールに付着された疎水性の尾部によって、モジュールが表面に再配列し得、その結果、疎水性置換基は、この表面から離れるように配向する(モジュールのより多くの親水性小面をこの表面に対して配向させて残す)。疎水性基の例は、低級アルキル基、7個、8個、9個、10個、11個、12個またはそれ以上の炭素原子を含むアルキル基(14個〜30個、または30個以上の炭素原子を有するアルキル基を含む)、置換アルキル基、アリール基、置換アリール、飽和または不飽和の環状炭化水素、ヘテロアリール、ヘテロアリールアルキル、複素環、および対応する置換基を含む。基の疎水性の特徴が上回らない限り、疎水性基はいくつかの親水性基または親水性置換基を含み得る。さらなるバリエーションにおいて、疎水性基は、置換されたケイ素原子を含み得、またフッ素原子を含み得る。
別の場合では、親水性基は、表面上のモジュールの配向の原因となるモジュールに含まれ得る。親水性基の例としては、ヒドロキシル、メトキシ、フェノール、カルボン酸ならびにそれらの塩、メチル、エチル、ならびにカルボン酸のビニルエステル、アミド、アミノ、シアノ、アンモニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ポリエチレングリコール、エポキシ基、アクリレート、スルホンアミド類、ニトロ、−OP(O)(OCHCHRR’R’’)O、グアニジニウム、アミノ化物、アクリルアミド、ピリジニウム、ピペリジン、およびそれらの組み合わせ(ここで、R、R’、およびR’’は、それぞれHまたはアルキルから独立して選択される)が挙げられる。
表面の分子の立体配座は、負荷、密度、またはその分子が表面にある相もしくは層の状態に依存し得る。モジュールを配向させるのに使用され得る表面は、界面(例えば、気体−液体、空気−水、不混和性の液体−液体、液体−固体、または気体−液体界面)を含む。配向された層の厚さは、実質的に一分子層の厚さであり得る。
ナノフィルムは薄いフィルムであり、そして、大環状モジュールから調製され得る。また、ナノフィルムは、他の非モジュール分子と組み合わせて大環状モジュールから調製され得る。ある場合において、ナノフィルムは非モジュール分子から調製され得る。ナノフィルムを形成するモジュールは、表面に堆積され得る。ある場合において、ナノフィルムは、結合したモジュールから調製される。
ナノフィルム組成物は、表面上の両親媒性大環状モジュールを配向することにより調製され得る。ナノフィルム層に配置された表面配向性大環状モジュールは、独特な組成物を提供し得る。表面配向性大環状モジュールから調製されたナノフィルムの組成物は、固体、ゲル、または液体であり得る。ナノフィルムのモジュールは、膨張している状態、液体状態、または液体で膨張している状態であり得る。ナノフィルムのモジュールの状態は、凝縮(崩壊)され得るか、または、固相もしくは最密な充填状態であり得る。ナノフィルムのモジュールは、弱い吸引力で互いに相互作用し得る。表面配向性大環状モジュールから調製されたナノフィルムのモジュールは、どんなに強い相互作用もしくはカップリングによっても連結される必要はない。あるいは、ナノフィルムのモジュールは、例えば、共有結合またはイオン相互作用を介して連結され得る。
By providing functional groups to the module that give it an amphiphilic character, the macrocyclic module can be oriented on the surface. For example, if the module is deposited on a hydrophilic surface, the module can rearrange on the surface by hydrophobic substituents or hydrophobic tails attached to the module so that the hydrophobic substituents can be Orient away (leave more hydrophilic facets of the module oriented with respect to this surface). Examples of hydrophobic groups are lower alkyl groups, alkyl groups containing 7, 8, 9, 10, 11, 12 or more carbon atoms (14-30, or 30 or more Including alkyl groups having carbon atoms), substituted alkyl groups, aryl groups, substituted aryls, saturated or unsaturated cyclic hydrocarbons, heteroaryls, heteroarylalkyls, heterocycles, and corresponding substituents. As long as the hydrophobic character of the group is not exceeded, the hydrophobic group may contain several hydrophilic groups or hydrophilic substituents. In further variations, the hydrophobic group can include substituted silicon atoms and can include fluorine atoms.
In other cases, hydrophilic groups may be included in the module that cause the orientation of the module on the surface. Examples of hydrophilic groups include hydroxyl, methoxy, phenol, carboxylic acids and their salts, methyl, ethyl, and vinyl esters of carboxylic acids, amides, amino, cyano, ammonium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, polyethylene glycol, epoxy groups, acrylate, sulfonamides, nitro, -OP (O) (OCH 2 CH 2 N + RR'R '') O -, guanidinium, aminated, acrylamide, pyridinium, piperidine, and combinations thereof (here , R, R ′, and R ″ are each independently selected from H or alkyl).
The conformation of a surface molecule can depend on the loading, density, or state of the phase or layer that the molecule is on the surface. Surfaces that can be used to orient the module include interfaces (eg, gas-liquid, air-water, immiscible liquid-liquid, liquid-solid, or gas-liquid interface). The thickness of the oriented layer can be substantially a monolayer thickness.
Nanofilms are thin films and can be prepared from macrocyclic modules. Nanofilms can also be prepared from macrocyclic modules in combination with other non-module molecules. In some cases, nanofilms can be prepared from non-modular molecules. The module forming the nanofilm can be deposited on the surface. In some cases, nanofilms are prepared from bonded modules.
Nanofilm compositions can be prepared by orienting amphiphilic macrocycle modules on the surface. A surface-oriented macrocyclic module disposed in a nanofilm layer can provide a unique composition. Nanofilm compositions prepared from surface-oriented macrocyclic modules can be solids, gels, or liquids. The nanofilm module can be in an expanded state, a liquid state, or a liquid expanded state. The state of the nanofilm module can be condensed (collapsed), or it can be in solid phase or in close packing. Nanofilm modules can interact with each other with weak suction. Nanofilm modules prepared from surface-oriented macrocyclic modules do not need to be connected by any strong interaction or coupling. Alternatively, the nanofilm modules can be linked, for example, via covalent bonds or ionic interactions.

本明細書で使用される場合、分子部分もしくは分子種、分子、およびモジュールに対する用語「カップリング」とは、他の分子部分もしくは分子種、分子、モジュールとの連結または会合をいう(この連結または会合が、特異的もしくは非特異的、可逆性もしくは非可逆性、化学反応の結果、または直接的もしくは間接的な物理的相互作用、弱い相互作用、もしくは疎水性/親水性の相互作用の結果または、磁気相互作用、静電気相互作用もしくは電磁気相互作用の結果であるかどうかに関わらない)。カップリングは、特異的または非特異的であり得、そして、カップリング反応によって形成された結合は、しばしば共有結合、極性共有結合、または混合化イオン共有結合であり、時々水素結合、ファンデルワールス力、London力、イオン力もしくはイオン相互作用、静電力もしくは静電気相互作用、双極子−双極子もしくは分散性、または他のタイプの結合であり得る。
表面上に配向されたモジュールは、薄層組成物またはナノフィルムを形成するために結合され得る。表面配向性モジュールは、実質的に単分子層ナノフィルムを形成するために二次元のアレイで結合され得る。二次元アレイは一般に、薄層組成物を通過する一つの分子厚であり、そして、物理的な力および化学的な力に起因して、局所で変動し得る。モジュールのカップリングは、カップリングプロセスの前または間に、表面でモジュールを配向させることによって、実質的に二次元の薄いフィルムを形成するために実施され得る。
大環状モジュールは、モジュールのカップリングを許容する反応性の官能基を保有するために調製され得る。カップリングモジュールによって形成された天然の産物は、一つのバリエーションにおいて、モジュール構造に対する反応性の官能基の相対的な配向性に依存し、そして、他の場合では、互いに共有結合、非共有結合もしくは他に結合する付着物を形成し得る、異なったモジュールの相補的な官能基の配置に依存する。
一つのバリエーションにおいて、モジュールは、反応性官能基(モジュール間で連結を形成するために、他のモジュールの相補的な反応性官能基と直接結合する)を含む。反応性官能基は、結合前または結合後に、モジュールの両親媒性の特徴に寄与し得、そして、モジュールに対して共有的にもしくは非共有的に付着され得る。反応性官能基は、表面でのモジュールの配向前、配向の間または配向後に、モジュールに付着され得る。
モジュールの反応性官能基およびカップリングモジュールで形成される結合の例は、表2に示されたものを含む。各モジュールは、別のモジュールと結合するようにしばしば選択された1〜30個以上の反応性官能基を有し得る。
大環状モジュールおよび他の構成成分からのナノフィルムの作製において、一つ以上のカップリング結合は、大環状モジュールの間で形成され得、そして、カップリングは大環状モジュールと他の構成成分との間で生じ得る。大環状モジュールの間で形成された結合は、各大環状モジュールからの一つの官能基のカップリングの産物であり得る。例えば、第1の大環状モジュールの水酸基は、二つの大環状モジュールの間でエステル結合を形成するために、第2の大環状モジュールの酸基または酸ハロゲン化物基と結合し得る。別の例は、一つの大環状モジュール上のアルデヒド(−CH=O)と別の大環状モジュール上のアミン(−NH)との反応から生じる、イミン結合(−CH=N−)である。大環状モジュールの間の結合の例は、表2に示される。
As used herein, the term “coupling” for a molecular moiety or species, molecule, and module refers to a linkage or association with another molecular moiety or species, molecule, module (this linkage or The association is specific or non-specific, reversible or irreversible, the result of a chemical reaction, or the result of a direct or indirect physical interaction, weak interaction, or hydrophobic / hydrophilic interaction or , Regardless of whether it is the result of magnetic interaction, electrostatic interaction or electromagnetic interaction). Coupling can be specific or non-specific, and the bond formed by the coupling reaction is often a covalent bond, polar covalent bond, or mixed ionic covalent bond, sometimes hydrogen bond, van der Waals It can be force, London force, ionic force or ionic interaction, electrostatic force or electrostatic interaction, dipole-dipole or dispersive, or other type of coupling.
Modules oriented on the surface can be combined to form a thin layer composition or nanofilm. The surface orientation modules can be combined in a two-dimensional array to form a substantially monolayer nanofilm. A two-dimensional array is generally a single molecular thickness that passes through a thin layer composition and can vary locally due to physical and chemical forces. Module coupling may be performed to form a substantially two-dimensional thin film by orienting the module on the surface before or during the coupling process.
Macrocyclic modules can be prepared to possess reactive functional groups that allow coupling of the module. The natural product formed by the coupling module depends in one variation on the relative orientation of the reactive functional groups with respect to the module structure, and in other cases is covalent, non-covalent or Depends on the arrangement of complementary functional groups in different modules that can form other binding attachments.
In one variation, the module includes reactive functional groups (directly linked to complementary reactive functional groups of other modules to form a link between the modules). The reactive functional group can contribute to the amphiphilic character of the module before or after binding and can be covalently or non-covalently attached to the module. The reactive functional group can be attached to the module before, during or after orientation of the module on the surface.
Examples of reactive functional groups of the module and bonds formed with the coupling module include those shown in Table 2. Each module may have 1 to 30 or more reactive functional groups often selected to bind to another module.
In making a nanofilm from a macrocyclic module and other components, one or more coupling bonds can be formed between the macrocyclic module and the coupling is between the macrocyclic module and the other components. Can occur between. The bond formed between the macrocycle modules can be the product of the coupling of one functional group from each macrocycle module. For example, the hydroxyl group of the first macrocyclic module can be bonded to the acid group or acid halide group of the second macrocyclic module to form an ester bond between the two macrocyclic modules. Another example is an imine bond (—CH═N—) resulting from the reaction of an aldehyde (—CH═O) on one macrocyclic module with an amine (—NH 2 ) on another macrocyclic module. . Examples of coupling between macrocyclic modules are shown in Table 2.

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表2において、RおよびR’は水素またはアルキル基を表し、そして、Xは、ハロゲンまたは他に適した脱離基である。 In Table 2, R and R 'represent hydrogen or an alkyl group, and X is a halogen or other suitable leaving group.

これらの官能基は、スペーサ基によってモジュールと分離され得る。スペーサ基の例は、アルキレン、アリール、アシルアルコキシ、飽和もしくは不飽和の環状炭化水素、ヘテロアリール、ヘテロアリールアルキル、または複素環式基、および対応する置換基である。スペーサ基のさらなる例は、ポリマー、コポリマー、またはオリゴマー鎖(例えば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、多糖、ポリリジン、ポリペプチド、ポリ(アミノ酸)、ポリビニルピロリドン、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリアミン、ポリイミン、ポリスチレン、ポリ(酢酸ビニル)、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイソプレン、ネオプロペン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、フッ化ポリビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホンアミド、ポリスルホキシド、およびそれらのコポリマーである。ポリマ鎖スペーサ構造の例としては、直鎖、分岐、櫛型ポリマーならびに樹枝状のポリマー、ランダムコポリマーおよびブロックコポリマー、ホモポリマーおよびヘテロポリマー、可撓性鎖および剛性鎖が挙げられる。スペーサは、結合の形成を妨げない任意の基であり得る。スペーサ基は、それが結合される反応性官能基より実質的に長くても短くてもよい。
お互いに表面配向性モジュールのカップリングは、モジュールの反応性官能基とリンカー分子とのカップリングを介して生じ得る。関与する反応性官能基は、表2に例示されたものであり得る。モジュールは、リンカー分子を介して少なくとも他の1つのモジュールとカップリングされ得る。リンカー分子は、少なくとも2つのモジュールをカップリングするのに使用される別個の分子種である。各モジュールは、リンカー分子にカップリングし得る1〜30個以上の反応性官能基を有し得る。リンカー分子は、モジュールにカップリングし得る1〜20個以上の反応性官能基を有し得る。
ある場合において、リンカー分子は、少なくとも2つの反応性官能基を有し、各々の反応性官能基はモジュールとカップリングし得る。これらのバリエーションにおいて、リンカー分子は、カップリングモジュールについての種々の反応性官能基を含み得る。モジュールの反応性官能基およびリンカー分子の例は、表3に例示される。
These functional groups can be separated from the module by spacer groups. Examples of spacer groups are alkylene, aryl, acylalkoxy, saturated or unsaturated cyclic hydrocarbons, heteroaryl, heteroarylalkyl, or heterocyclic groups, and the corresponding substituents. Additional examples of spacer groups include polymer, copolymer, or oligomer chains (eg, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polysaccharides, polylysine, polypeptides, poly (amino acids), polyvinyl pyrrolidone, polyesters, polyacrylates, polyamines, polyimines, polystyrenes, poly (Vinyl acetate), polytetrafluoroethylene, polyisoprene, neopropene, polycarbonate, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, polyurethane, polyamide, polyimide, polysulfone, polyethersulfone, polysulfonamide, polysulfoxide, and their Examples of polymer chain spacer structures include linear, branched, comb polymers as well as dendritic polymers, random copolymers. And block copolymers, homopolymers and heteropolymers, flexible chains and rigid chains, spacers can be any group that does not interfere with bond formation, the spacer group being a reactive functional group to which it is attached. It may be substantially longer or shorter.
Coupling of the surface orientation modules to each other can occur via coupling of the reactive functional group of the module and a linker molecule. The reactive functional groups involved can be those exemplified in Table 2. A module can be coupled to at least one other module via a linker molecule. A linker molecule is a separate molecular species used to couple at least two modules. Each module can have 1 to 30 or more reactive functional groups that can be coupled to a linker molecule. The linker molecule can have 1 to 20 or more reactive functional groups that can be coupled to the module.
In some cases, the linker molecule has at least two reactive functional groups, and each reactive functional group can be coupled to the module. In these variations, the linker molecule can include various reactive functional groups for the coupling module. Examples of reactive functional groups and linker molecules of the module are illustrated in Table 3.

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表3において、n=1〜6、m=1〜10、R=CHもしくはH、R’=−(CH−もしくはフェニル、R’’=−(CH)−、ポリエチレングリコール(PEG)もしくはポリプロピレングリコール(PPG)、そしてXはBr、Cl、Iもしくは他の良好な脱離基(炭素、酸素、窒素、ハロゲン、ケイ素、リン、硫黄および水素原子だけから成り、かつ1〜20個の炭素を有する有機基)である。モジュールは、表3に例示された種々の反応性官能基の組み合わせを有し得る。
リンカー分子へモジュールのカップリングを開始する方法としては、化学的方法、熱による方法、光化学的方法、電気化学的方法、および放射線による方法が挙げられる。
図1で例示された一つのバリエーションにおいて、六量体1dhモジュールは、ジエチルマロンイミデートリンカーを介して第2のモジュールとカップリングされる。
薄層ナノフィルム物質または薄層ナノフィルム組成物を形成するために、おそらく他のかさ高い構成成分もしくは可撓性のある構成成分と共に、モジュール収集の一つ以上のメンバーと一緒にカップリングすることによって、連結されたモジュールを含むナノフィルムが作製され得る。モジュールのカップリングは、完全でも不完全でもよく、ナノフィルム膜として有用な種々の構造的なバリエーションを提供する。ナノフィルムは、独自の分子構造を有し得る。配向モジュールおよびカップリングモジュールから作製されたナノフィルムの複合構造は、他の成分構造に伴う独自の分子構造を含み得る。ナノフィルムの構造は、モジュールのサイズと比較して長い距離にわたってカップリングしたモジュールの正確な順序を有する、実質的に結晶構造であり得る。ガラス構造を有するナノフィルムもまた、調製され得る。他のナノフィルムは、あまり長くない範囲でモジュールの順序を有し、分子形態においては非晶質である。いくつかのバリエーションにおいて、ナノフィルムは、カップリングしたモジュールのエラストマー組成である。他の場合では、ナノフィルムは脆性の薄いフィルムである。特定のナノフィルムは、これらの構造的なバリエーションを一つより多く有する領域を有することが見出され得る。
表面方向の分子種もしくはモジュールから作製されたナノフィルムの厚さは、非常に小さく、しばしば約30ナノメートル未満であり、時々約20ナノメートル未満であり、そして時々約15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2もしくは1未満である。ナノフィルムの厚さは、モジュールに対して両親媒性の特徴を与えるモジュール上の構造および基の性質に部分的に依存する。厚さは、温度、および表面上の溶媒の存在、もしくはナノフィルム内に位置する溶媒の存在に依存し得る。モジュールに両親媒性の特徴を与えるモジュール上の基が、モジュールがカップリングされた後に、またはナノフィルムの調製プロセスの間もしくは後の他の時点において除去されるかもしくは改変される場合、厚さが改変され得る。ナノフィルムの厚さはまた、モジュール上の表面結合グループの構造および性質に依存し得る。モジュール上の表面結合基が、モジュールがカップリングされた後に、またはナノフィルムの調製プロセスの間もしくは後の他の時点において除去されるかもしくは改変される場合、厚さが改変され得る。表面配向分子種もしくはモジュールから作製されたナノフィルムの厚さは、約300、200、250、200、150、100、90、80、70、60、50、40、30、20、10、または5Å未満であり得る。
いくつかの場合において、ナノフィルムは、生物適合性を提供するか、または生体分子の結合もしくは吸着によるナノフィルムの汚れを減少させるために、誘導体化され得る。
ナノフィルム組成物は、独自に構造化される領域(モジュールが連結される)を含み得る。モジュールのカップリングは、独自の構造が形成され得るナノフィルムを提供する。ナノフィルムの構造は、原子、分子、または特定のサイズおよび組成までの粒子が通過し得る孔を規定する。ナノフィルム構造の1つのバリエーションは、液体またはガスのいずれかの、流体培地に面しており、そして原子、イオン、低分子、生体分子、もしくは他の種が通過し得る孔または開口部を提供し得るナノフィルムの領域を含む。ナノフィルム構造によって規定された孔の寸法は、量子力学的計算および評価、ならびに物理試験によって例示され得る。
ナノフィルム構造によって規定された孔の寸法は、実際のナノフィルムの原子構造特徴および化学的構造特徴によって説明される。ナノフィルムの構造中に形成された孔のおおよその直寸法は、約1〜150Å、またはそれ以上である。ある実施形態において、孔の寸法は、約1〜10Å、約3〜15Å、約10〜15Å、約15〜20Å、約20〜30Å、約30〜40Å、約40〜50Å、約50〜75Å、約75〜100Å、約100〜125Å、約125〜150Å、約150〜300Å、約300〜600Å、約600〜1000Åである。ナノフィルムの構造中に形成された孔のおおよその寸法は、ナノフィルムの多孔性を理解するのに有用である。他方、通常、従来の膜の多孔性は、分子量カットオフなどの実験的結果によって定量化され、これは、複雑な拡散性および他の輸送特性を反映する。
1つのバリエーションでは、ナノフィルム構造は、実質的に均一サイズの孔のアレイを提供するカップリングしたモジュールのアレイであり得る。均一サイズの孔は、個々のモジュール自体によって規定され得る。各モジュールは、モジュールの高次構造および状態に依存して、特定のサイズの孔を規定する。例えば、ナノフィルムの連結されたモジュールの高次構造は、溶剤中の新生の純粋大環状モジュールとは異なり得、そして両方とも、カップリング前に表面の方向両親媒性のモジュールの高次構造とは異なり得る。カップリングしたモジュールにカップリングのアレイを含むナノフィルム構造は、カップリングしたモジュールの構造および高次構造に基づいて実質的に均一な寸法の孔のマトリックスもしくは格子を提供し得る。
異なったサイズの孔を規定する、種々の組成および構造のモジュールが、調製され得る。カップリングしたモジュールから調製されたナノフィルムは、種々のモジュールの任意の一つから作製され得る。従って、ナノフィルムを調製するのに使用される特定のモジュールに依存して、種々の寸法を有するナノフィルムが提供される。
他の場合では、ナノフィルム構造は、連結されたモジュールのマトリックス中の孔を規定する。ナノフィルム構造によって規定される孔は、広範囲の寸法(例えば、小分子または巨大分子の通過を選択的に妨げ得る寸法)を有し得る。ナノフィルム構造は、二つ以上のモジュールのカップリングから形成され得る、ここで、間質の孔は、連結されたモジュールのカップリング構造によって規定される。ナノフィルムは、種々の寸法および特徴を持つ孔の拡張されたマトリックスを有し得る。間質の孔は、例えば、約5Å未満、約10Å未満、約3〜15Å、約10〜15Å、約15〜20Å、約20〜30Å、約30〜40Å、約40〜50Å、約50〜75Å、約75〜100Å、約100〜125Å、約125〜150Å、約150〜300Å、約300〜600Å、約600〜1000Åであり得る。
カップリングプロセスは、ナノフィルムの領域が正確には単層でないナノフィルムを生じ得る。様々な適用においてナノフィルムの使用を防げない、種々のタイプの局部的な構造が可能である。局部的な構造の特徴は、隣接するモジュールに対してひっくり返されるか、または異なった方向で曲げられる両親媒性のモジュールを含み得、隣接するモジュールとは異なる向きの疎水性面および親水性面を有する。また、局部的な構造の特徴は、モジュールの重なり(ナノフィルムが二つ以上の分子層の厚さである)、局所領域(分子のカップリングが完全ではないため、モジュールのいくつかのカップリング基が、他のモジュールにカップリングされない)、またはモジュール非存在下の局所領域を含み得る。一つのバリエーションにおいて、ナノフィルム構造の層状化に起因して、ナノフィルムは30ナノメートルまでの厚みを持つ。
本明細書で使用される場合、「方向大環状モジュール」を含むナノフィルムは、大環状モジュールがフィルム内で実質的に均一に配向されるが、上記に表示したように、局部的な構造特徴の領域を含み得ることを示す。局部的な構造の特徴は、例えば、ナノフィルムの表面積の約30%より多く、約30%未満、約20%未満、約15%未満、約10%未満、約5%未満、約3%未満、約1%未満を構成し得る。同じように、「方向両親媒性分子」を含むナノフィルムは、両親媒性分子がフィルム内で実質的に均一に配向されるが、上記に表示したように、局部的な構造特徴の領域を含み得ることを示す。局部的な構造の特徴は、例えば、ナノフィルムの表面積の約30%より多く、約30%未満、約20%未満、約15%未満、約10%未満、約5%未満、約3%未満、約1%未満を構成し得る。
また、ナノフィルムは、異なるモジュールの混合物で調製され得るか、または大環状モジュールおよび他の両親媒性分子の混合物で調製され得る。これらのナノフィルムは、カップリングしたモジュールおよび他の両親媒性分子のアレイ(モジュールおよび他の両親媒性分子の位置順の位置順がランダムであるか、または、一つのタイプの種が優性である領域でランダムでない)を有し得る。また、異なるモジュールの混合物から作製されたナノフィルム、または大環状モジュールおよび他の両親媒性分子の混合物を有するナノフィルムは、種々のサイズの孔のアレイを分散し得る。
Langmuirフィルム法において、方向両親媒性種の単層は、液体下部相の表面で形成される。代表的には、可動性のプレートまたはバリアは、単層を圧縮し、そしてより濃い単層を形成するためにその表面積を減少するのに使用される。対応する表面圧を有する、種々の圧縮度において、単層は、様々な凝縮状態に達し得る。いくつかの場合において、このフィルムは、単層の凝縮層が減少された表面圧で生じる崩壊点に達する。
表面圧 対 フィルム領域の等温線は、フィルムの状態をモニターするために、Wilhelmyバランス法によって得られる。表面圧ゼロへの等温線の外挿は、モジュールがカップリングされる前の1モジュールあたりの平均表面積を明らかにする。Langmuirフィルム単層の分子を配向するのに使用される疎水基が脂肪酸基である場合、代表的に、崩壊は約20Å/分子の分子表面積で生じる。従って、等温線は、薄いフィルムの状態の経験的な指標を与える。
配向された化学種のナノフィルムは、多孔質フィルムを提供するために、種々の方法によって、基体に堆積され得る。例えば、Langmuirフィルムおよび基体の記載は、米国特許第6,036,778号、同第4,722,856号、同4,554,076号、および同第5,102,798号、ならびにR.A.Hendelら、119巻、J.Am.Chem.Soc.6909−18(1997)に示される。基体上のフィルムの記載は、Munir Cheryan,Ultrafiltration and Microfiltration Handbook(1998)に示される。
基体は、任意の材料の任意の表面であり得る。基体は、多孔性および非多孔性であり得る。多孔性基体の例は、ポリマー、トラックエッチ(track−etch)ポリカーボネート、トラックエッチポリエステル、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ゲル、ヒドロゲル、酢酸セルロース、ポリアミド、PVDF、セラミック、アノードアルミナ、レーザーで切断されたポリイミドおよびUVでエッチングされたポリアクリレートである。非多孔性基体の例は、シリコン、金属、金、ガラス、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、非多孔性ポリマーおよび雲母である。
Lamgmuirフィルム法を用いてナノフィルムを形成することにおいて、リンカー分子は、存在する場合、Langmuir下部相の表面に堆積される、モジュールを含む溶液に添加され得る。あるいは、リンカー分子は、Langmuirトラフの下部相に添加され得、そして、モジュールとカップリングするために、それに続いてモジュール層の相に移され得る。ある場合において、モジュールは、Langmuirトラフの下部相に添加され得、そして、他のモジュールとカップリングするために、それに続いてモジュール層の相に移され得る。
両親媒性分子は、Langmuirトラフの中の表面(例えば、空気−水界面)上に配向され得る。表面配向両親媒性分子は、Langmuirフィルムを形成するために圧縮され得る。Langmuirフィルムの両親媒性分子は、互いにカップリングされ得るか、または実質的に単層の薄膜材料を形成するために連結され得る。Langmuirフィルムの両親媒性分子の極性基は、薄膜材料を形成するために、カップリング反応によって共にカップリングされ得る。両親媒性分子の疎水性尾部長は、約8〜28個の炭素原子であり得る。両親媒性分子の疎水性尾部の例としては、両親媒性の特徴をモジュールに与えるために、大環状モジュールに結合され得る疎水性基が挙げられる。
両親媒性分子の極性基の例としては、上記に定義されるような、アミド、アミノ、エステル、−SH、アクリレート、アクリルアミド、エポキシおよび親水性基が挙げられる。両親媒性分子の極性基は、互いに直接的に連結され得る。例えば、スルフヒドリル基は、Langmuirフィルムの両親媒性分子の間のジスルフィドカップリングを形成するために、カップリングされ得る。極性基の例としては、−OH、−OCH、−NH、−C≡N、−NO、−NRR’R’’、−SO 、−OPO 2−、−OC(O)CH=CH、−SONH、SONRR’、−OP(O)(OCHCHRR’R’’)O、−C(O)OH、−C(O)O、グアニジニウム、アミノネート、ピリジニウム、−C(O)OCH、−C(O)OCHCH
In Table 3, n = 1 to 6, m = 1 to 10, R = CH 3 or H, R ′ = — (CH 2 ) n — or phenyl, R ″ = — (CH 2 ) —, polyethylene glycol ( PEG) or polypropylene glycol (PPG), and X consists of Br, Cl, I or other good leaving groups (carbon, oxygen, nitrogen, halogen, silicon, phosphorus, sulfur and hydrogen atoms only, and 1-20 Organic group having carbon atoms). The module may have various reactive functional group combinations exemplified in Table 3.
Methods for initiating coupling of the module to the linker molecule include chemical methods, thermal methods, photochemical methods, electrochemical methods, and radiation methods.
In one variation illustrated in FIG. 1, a hexameric 1dh module is coupled to a second module via a diethylmalon imidate linker.
Coupling together with one or more members of the module collection, possibly with other bulky or flexible components, to form a thin layer nanofilm material or thin layer nanofilm composition Can produce a nanofilm comprising connected modules. Module coupling may be complete or incomplete and provides various structural variations useful as nanofilm membranes. Nanofilms can have a unique molecular structure. Nanofilm composite structures made from orientation modules and coupling modules can include unique molecular structures with other component structures. The structure of the nanofilm can be a substantially crystalline structure with the exact order of modules coupled over a long distance compared to the size of the module. Nanofilms having a glass structure can also be prepared. Other nanofilms have a module order that is not too long and are amorphous in molecular form. In some variations, the nanofilm is an elastomeric composition of the coupled module. In other cases, the nanofilm is a brittle thin film. Certain nanofilms can be found to have regions with more than one of these structural variations.
Nanofilms made from surface oriented molecular species or modules are very small, often less than about 30 nanometers, sometimes less than about 20 nanometers, and sometimes about 15, 14, 13, 12 , 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 or less. The thickness of the nanofilm depends in part on the structure on the module and the nature of the group that gives the module an amphiphilic character. The thickness can depend on the temperature and the presence of a solvent on the surface, or the presence of a solvent located within the nanofilm. Thickness if the group on the module that gives the module an amphiphilic character is removed or modified after the module is coupled, or at other times during or after the nanofilm preparation process Can be modified. The thickness of the nanofilm can also depend on the structure and properties of the surface binding groups on the module. If surface binding groups on the module are removed or modified after the module is coupled, or at other times during or after the nanofilm preparation process, the thickness can be modified. The thickness of the nanofilm made from surface oriented molecular species or modules can be about 300, 200, 250, 200, 150, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10, or 5 mm. Can be less.
In some cases, the nanofilm can be derivatized to provide biocompatibility or to reduce fouling of the nanofilm due to biomolecule binding or adsorption.
The nanofilm composition may include regions that are uniquely structured (modules connected). The coupling of the module provides a nanofilm where a unique structure can be formed. The structure of the nanofilm defines pores through which atoms, molecules, or particles up to a certain size and composition can pass. One variation of the nanofilm structure faces the fluid medium, either liquid or gas, and provides pores or openings through which atoms, ions, small molecules, biomolecules, or other species can pass. A region of possible nanofilm. The pore dimensions defined by the nanofilm structure can be exemplified by quantum mechanical calculations and evaluations, as well as physical tests.
The pore size defined by the nanofilm structure is explained by the atomic and chemical structure features of the actual nanofilm. The approximate straight dimension of the holes formed in the structure of the nanofilm is about 1-150 inches or more. In certain embodiments, the pore size is about 1-10 mm, about 3-15 mm, about 10-15 mm, about 15-20 mm, about 20-30 mm, about 30-40 mm, about 40-50 mm, about 50-75 mm, It is about 75-100cm, about 100-125cm, about 125-150cm, about 150-300cm, about 300-600cm, about 600-1000cm. The approximate size of the pores formed in the structure of the nanofilm is useful for understanding the porosity of the nanofilm. On the other hand, the porosity of conventional membranes is usually quantified by experimental results such as molecular weight cut-off, which reflects complex diffusivity and other transport properties.
In one variation, the nanofilm structure can be an array of coupled modules that provides an array of substantially uniform sized holes. Uniformly sized holes can be defined by the individual modules themselves. Each module defines a specific size hole, depending on the higher order structure and condition of the module. For example, the higher order structure of the nanofilm linked module may be different from the nascent pure macrocyclic module in the solvent, and both are higher than the higher order structure of the surface direction amphiphilic module prior to coupling. Can be different. A nanofilm structure comprising an array of couplings in a coupled module can provide a matrix or lattice of substantially uniform dimensions based on the structure and higher order structure of the coupled module.
Modules of various compositions and structures that define different sized pores can be prepared. Nanofilms prepared from coupled modules can be made from any one of a variety of modules. Thus, depending on the particular module used to prepare the nanofilm, nanofilms having various dimensions are provided.
In other cases, the nanofilm structure defines pores in the matrix of connected modules. The pores defined by the nanofilm structure can have a wide range of dimensions (eg, dimensions that can selectively prevent the passage of small or macromolecules). A nanofilm structure can be formed from the coupling of two or more modules, where the interstitial pores are defined by the coupling structure of the connected modules. Nanofilms can have an expanded matrix of pores with various dimensions and characteristics. The interstitial pores are, for example, less than about 5 mm, less than about 10 mm, about 3-15 mm, about 10-15 mm, about 15-20 mm, about 20-30 mm, about 30-40 mm, about 40-50 mm, about 50-75 mm. About 75-100 inches, about 100-125 inches, about 125-150 inches, about 150-300 inches, about 300-600 inches, about 600-1000 inches.
The coupling process can yield nanofilms where the area of the nanofilm is not exactly a monolayer. Various types of local structures are possible that do not prevent the use of nanofilms in various applications. Local structural features may include amphiphilic modules that are flipped over or bent in a different direction relative to adjacent modules, with hydrophobic and hydrophilic surfaces oriented differently from adjacent modules. Have. In addition, local structural features include module overlap (the nanofilm is the thickness of two or more molecular layers), local regions (the molecular coupling is not perfect, so some coupling of the module Group may not be coupled to other modules), or may include local regions in the absence of modules. In one variation, due to the layering of the nanofilm structure, the nanofilm has a thickness of up to 30 nanometers.
As used herein, a nanofilm comprising a “directional macrocycle” is a localized structural feature as indicated above, although the macrocycle is oriented substantially uniformly within the film. It can be included that Local structural features are, for example, greater than about 30%, less than about 30%, less than about 20%, less than about 15%, less than about 10%, less than about 5%, less than about 3% of the surface area of the nanofilm. Less than about 1%. Similarly, nanofilms containing “directional amphiphilic molecules” have a region of localized structural features, as indicated above, although the amphiphilic molecules are oriented substantially uniformly within the film. Indicates that it can be included. Local structural features are, for example, greater than about 30%, less than about 30%, less than about 20%, less than about 15%, less than about 10%, less than about 5%, less than about 3% of the surface area of the nanofilm. Less than about 1%.
Nanofilms can also be prepared with a mixture of different modules or with a mixture of macrocyclic modules and other amphiphilic molecules. These nanofilms are an array of coupled modules and other amphiphilic molecules (random order of modules and other amphiphilic molecules, or one type of species is dominant) May not be random in certain regions). Also, nanofilms made from a mixture of different modules, or nanofilms having a mixture of macrocyclic modules and other amphiphilic molecules can disperse an array of pores of various sizes.
In the Langmuir film method, a monolayer of directional amphiphilic species is formed on the surface of the liquid lower phase. Typically, movable plates or barriers are used to compress a monolayer and reduce its surface area to form a thicker monolayer. At different degrees of compression with corresponding surface pressures, the monolayer can reach different condensed states. In some cases, the film reaches a collapse point where a single condensed layer occurs with reduced surface pressure.
The isotherm of surface pressure versus film area is obtained by the Wilhelmy balance method to monitor the film condition. Extrapolation of the isotherm to zero surface pressure reveals the average surface area per module before the modules are coupled. When the hydrophobic group used to orient the molecules of the Langmuir film monolayer is a fatty acid group, the collapse typically occurs at a molecular surface area of about 20 2 / molecule. Thus, the isotherm gives an empirical indication of the state of the thin film.
The nanofilm of oriented chemical species can be deposited on the substrate by various methods to provide a porous film. For example, descriptions of Langmuir films and substrates are described in U.S. Patent Nos. 6,036,778, 4,722,856, 4,554,076, and 5,102,798, and R.A. A. Hendel et al., 119, J. Am. Am. Chem. Soc. 6909-18 (1997). A description of the film on the substrate is given in Munier Cheryan, Ultrafiltration and Microfiltration Handbook (1998).
The substrate can be any surface of any material. The substrate can be porous and non-porous. Examples of porous substrates are polymers, track-etch polycarbonate, track-etch polyester, polyethersulfone, polysulfone, gel, hydrogel, cellulose acetate, polyamide, PVDF, ceramic, anodic alumina, laser cut polyimide And UV etched polyacrylates. Examples of non-porous substrates are silicon, metal, gold, glass, silicates, aluminosilicates, non-porous polymers and mica.
In forming nanofilms using the Lagmuir film method, linker molecules, if present, can be added to the solution containing the module that is deposited on the surface of the Langmuir lower phase. Alternatively, linker molecules can be added to the lower phase of the Langmuir trough and subsequently transferred to the module layer phase for coupling with the module. In some cases, the modules can be added to the lower phase of the Langmuir trough and subsequently transferred to the phase of the module layer for coupling with other modules.
Amphiphilic molecules can be oriented on the surface (eg, air-water interface) in the Langmuir trough. Surface oriented amphiphilic molecules can be compressed to form a Langmuir film. The Langmuir film amphiphilic molecules can be coupled to each other or linked to form a substantially monolayer thin film material. The polar groups of the amphiphilic molecules of the Langmuir film can be coupled together by a coupling reaction to form a thin film material. The hydrophobic tail length of the amphiphilic molecule can be about 8 to 28 carbon atoms. Examples of the hydrophobic tail of an amphiphilic molecule include a hydrophobic group that can be attached to a macrocyclic module to give the module an amphiphilic character.
Examples of polar groups of amphiphilic molecules include amide, amino, ester, -SH, acrylate, acrylamide, epoxy and hydrophilic groups as defined above. The polar groups of the amphiphilic molecule can be directly linked to each other. For example, sulfhydryl groups can be coupled to form disulfide couplings between amphiphilic molecules of Langmuir film. Examples of polar groups include —OH, —OCH 3 , —NH 2 , —C≡N, —NO 2 , — + NRR′R ″, —SO 3 , —OPO 2 2− , —OC (O ) CH═CH 2 , —SO 2 NH 2 , SO 2 NRR ′, —OP (O) (OCH 2 CH 2 N + RR′R ″) O , —C (O) OH, —C (O) O , guanidinium, aminonate, pyridinium, —C (O) OCH 3 , —C (O) OCH 2 CH 3 ,

Figure 0004688418
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(ここでwは、1〜6である)、−C(O)OCH=CH、−O(CHC(O)NH(ここでxは、1〜6である)、−O(CHC(O)NHR(ここでyは、1〜6である)および−O(CHCHO)R(ここで、zは、1〜6である)が挙げられる。
カップリングは、例えば、図2に例示されるように、ジスルフィドカップリングによって、二つの両親媒性分子を結合し得る。カップリングは、例えば、伸長されたアミドカップリングによって、二つより多い両親媒性分子を結合し得る。ナノフィルムの両親媒性分子の一部はカップリングされ得るが、残物は結合されない。ナノフィルムの両親媒性分子(カップリングされるものとカップリングされないものの両方)はまた、弱い非カップリング性相互作用またはカップリング性相互作用(例えば、水素カップリングおよび他の相互作用)を介して相互作用し得る。
孔特性およびバリア特性は、両親媒性分子をカップリングすることによって作製されたナノフィルムの構造で見出される。孔特性およびバリア特性は、両親媒性分子のカップリング相互作用の度合もしくは程度によって、そして、例えば、リンカー分子長によって、改変され得る。
エステル基およびアミノ基を有する極性基は、図3に例示されるように、アミドカップリングを介して両親媒性分子を結合するためにカップリングし得る。
両親媒性分子の極性基は、リンカー分子で一緒に連結され得る。例えば、Langmuirフィルムの両親媒性分子のアミノ基は、図4に例示されるように、Mannich反応によって、ホルムアルデヒドとカップリングされ得る。両親媒性物質のLangmuirフィルムは、図4の左側に例示され、そして、両親媒性物質をカップリングする際にナノフィルムにおいて形成された連結構造は、図4の右側に例示される。Langmuirフィルムの両親媒性分子をカップリングすることによって形成されたフィルム材料は、濾過に有用なバリア特性を有し得る。
ナノフィルムは、モジュールをカップリングしないで、表面(例えば、Langmuirトラフの中の空気−下部相界面)上で配向された両親媒性大環状モジュールから調製され得る。両親媒性モジュールは、モジュールの配向を引き起こす表面との相互作用を持つ結合基によって調製され得る。実質的に均一の配向された両親媒性モジュールの単層(例えば、Langmuirフィルム)は、親水性表面上で形成され得る。表面方向大環状モジュールは、均一の組成を提供するナノフィルム層(膨張状態、液体状態もしくは液体−膨張状態であり得るか、あるいは凝集、崩壊、または固相もしくは最密な状態であり得る)で配列され得る。配向性両親媒性大環状モジュールのナノフィルムは、多孔性膜を提供するために、種々の方法によって基体に堆積され得る。
ナノフィルムは、両親媒性大環状モジュールを配向し、そしてモジュールをカップリングすることによって、調製され得る。モジュールは、直接カップリングされ得るか、またはリンカー分子を介してカップリングされ得る。モジュールは、溶媒中に溶かされ得、そして、Langmuirのトラフの中の空気−下部相界面に堆積され得る。両親媒性モジュールは、この界面で配向され得、そして、凝集したフィルムへと圧縮され得る。
リンカー分子は、下部相に堆積されるモジュールを含む下部相または溶剤に添加され得る。
モジュールのカップリングは、化学的方法、熱による方法、光化学的方法、電気化学的方法、および放射線による方法によって開始され得る。
ナノフィルムにおけるモジュールのカップリングは、結合によって、二つ以上のモジュールを結合し得る。カップリングは、例えば、二つのモジュールの間で形成された各カップリングのアレイによって、二つ以上のモジュールを結合し得る。各モジュールは、別のモジュールに対して1つより多い結合を形成し得、そして、各モジュールは、表2および表3に例示されるものを含む、いくつかのタイプのカップリングを形成し得る。モジュールは、任意の組み合わせにて、直接的なカップリング、リンカー分子を介したカップリング、およびスペーサを含むカップリングを有し得る。結合は、モジュールの任意の一部を、別のモジュールの任意の一部に接続し得る。結合のアレイおよびモジュールのアレイは、Bravais格子の理論および対称の理論に関連して説明され得る。
ナノフィルムのモジュールの一部はカップリングされ得るが、残りはカップリングされない。ナノフィルムのモジュール(カップリングされるものとカップリングされないものの両方)はまた、弱い非カップリング性相互作用またはカップリング性相互作用(例えば、水素カップリング、ファンデルワールス力および他の相互作用)を介して相互作用し得る。ナノフィルムにおいて形成されたカップリングの配列は、対称型によって表され得るか、または実質的に順不同であり得る。
モジュールに両親媒性の特徴を与えるためにモジュールに付加される官能基は、ナノフィルム形成後、除去され得る。除去方法は、官能基に依存する。例えば、モジュールに結合される親油性基または親油性尾部は、選択的に除去され得る。モジュールに対して両親媒性の特徴を与える、モジュールに結合される基は、ナノフィルムの形成プロセスの間もしくはその後のある時点において基を除去するのに使用され得る、反応性官能基を含み得る。酸加水分解または塩基加水分解は、カルボン酸結合もしくはアミド結合によってモジュールに結合した基を除去するのに、使用され得る。モジュールに両親媒性の特徴を与える官能基の中に位置する不飽和基は、酸化され得、そして加水分解によって切断され得る。また、モジュールに両親媒性の特徴を与える官能基の光分解的切断が実施され得る。切断可能な官能基の例としては、
(Where w is a 1~6), - C (O) OCH = CH 2, -O (CH 2) x C (O) NH 2 ( where x is 1 to 6), - O (CH 2) y C ( O) NHR ( where y is 1 to 6 a is) (wherein, z is 1 to 6) and -O (CH 2 CH 2 O) z R include It is done.
Coupling can couple two amphiphilic molecules by disulfide coupling, for example, as illustrated in FIG. Coupling can bind more than two amphiphilic molecules, for example, by extended amide coupling. Some of the amphiphilic molecules of the nanofilm can be coupled, but the residue is not bound. Nanofilm amphiphilic molecules (both coupled and uncoupled) can also be via weak non-coupling or coupling interactions (eg hydrogen coupling and other interactions). Can interact.
Pore and barrier properties are found in the structure of nanofilms made by coupling amphiphilic molecules. Pore and barrier properties can be modified by the degree or degree of coupling interaction of amphiphilic molecules and, for example, by linker molecule length.
Polar groups with ester groups and amino groups can be coupled to attach amphiphilic molecules via amide coupling, as illustrated in FIG.
The polar groups of amphiphilic molecules can be linked together with a linker molecule. For example, the amino group of an amphiphilic molecule of a Langmuir film can be coupled with formaldehyde by a Mannich reaction, as illustrated in FIG. The Langmuir film of amphiphile is illustrated on the left side of FIG. 4, and the connection structure formed in the nanofilm when coupling the amphiphile is illustrated on the right side of FIG. Film materials formed by coupling amphiphilic molecules of Langmuir film can have barrier properties useful for filtration.
Nanofilms can be prepared from amphiphilic macrocyclic modules oriented on the surface (eg, air-lower phase interface in a Langmuir trough) without coupling the modules. Amphiphilic modules can be prepared with linking groups that interact with the surface causing the module's orientation. A substantially uniform oriented amphiphilic module monolayer (eg, Langmuir film) can be formed on a hydrophilic surface. A surface-oriented macrocycle module is a nanofilm layer (which can be in an expanded state, a liquid state or a liquid-expanded state, or can be agglomerated, disintegrated, or a solid phase or a dense state) that provides a uniform composition Can be arranged. Nanofilms of oriented amphiphilic macrocyclic modules can be deposited on a substrate by a variety of methods to provide a porous membrane.
Nanofilms can be prepared by orienting amphiphilic macrocycle modules and coupling the modules. The modules can be coupled directly or via a linker molecule. The module can be dissolved in a solvent and deposited at the air-lower phase interface in the Langmuir trough. Amphiphilic modules can be oriented at this interface and compressed into agglomerated films.
The linker molecule can be added to the lower phase or solvent containing the module deposited in the lower phase.
Module coupling can be initiated by chemical methods, thermal methods, photochemical methods, electrochemical methods, and radiation methods.
Coupling of modules in a nanofilm can couple two or more modules by bonding. A coupling may couple two or more modules, for example, with an array of each coupling formed between the two modules. Each module may form more than one bond to another module, and each module may form several types of couplings, including those illustrated in Table 2 and Table 3. . The module may have a direct coupling, a coupling through a linker molecule, and a coupling including a spacer in any combination. Coupling may connect any part of a module to any part of another module. An array of couplings and an array of modules can be described in relation to Bravais lattice theory and symmetry theory.
Some of the nanofilm modules can be coupled, while the rest are not. Nanofilm modules (both coupled and uncoupled) can also have weak non-coupling or coupling interactions (eg hydrogen coupling, van der Waals forces and other interactions) Can interact through. The array of couplings formed in the nanofilm can be represented by a symmetric type or can be substantially unordered.
Functional groups that are added to the module to impart amphiphilic characteristics to the module can be removed after nanofilm formation. The removal method depends on the functional group. For example, lipophilic groups or lipophilic tails attached to the module can be selectively removed. Groups attached to the module that provide amphiphilic characteristics to the module can include reactive functional groups that can be used to remove groups during the nanofilm formation process or at some point thereafter. . Acid hydrolysis or base hydrolysis can be used to remove groups attached to the module by carboxylic acid bonds or amide bonds. Unsaturated groups located in functional groups that give the module amphiphilic character can be oxidized and cleaved by hydrolysis. Also, photolytic cleavage of functional groups that impart amphiphilic character to the module can be performed. Examples of cleavable functional groups include

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(ここで、nは0〜4であり、これは光活性によって切断される)、および (Where n is 0-4, which is cleaved by photoactivity), and

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(ここで、nは0〜4であり、mは7〜27であり、これは酸触媒性加水分解または塩基触媒性加水分解によって切断される)が挙げられる。 (Where n is 0 to 4 and m is 7 to 27, which is cleaved by acid-catalyzed hydrolysis or base-catalyzed hydrolysis).

モジュールに両親媒性の特徴を与えるモジュールに付加される官能基の例は、8C〜28Cのアルキル基、−O(8C〜28C)アルキル、−NH(8C〜28C)アルキル、−OC(O)−(8C〜28C)アルキル、−C(O)O−(8C〜28C)アルキル、−NHC(O)−(8C〜28C)アルキル、−C(O)NH−(8C〜28C)アルキル、−CH=CH−(8C〜28C)アルキル、および−C≡C−(8C〜28C)アルキル((8C〜28C)アルキル基の炭素原子は、一つ以上の−S−、二重カップリング、三重カップリングもしくは−SiR’R’’基によって割り込まれ得、一つ以上のフッ素原子もしくはこれらの任意の組み合わせで置換され、そして、R’およびR’’は、独立して(1C〜18C)アルキルを含む)が挙げられる。   Examples of functional groups added to the module that give the module an amphiphilic character include 8C-28C alkyl groups, -O (8C-28C) alkyl, -NH (8C-28C) alkyl, -OC (O). -(8C-28C) alkyl, -C (O) O- (8C-28C) alkyl, -NHC (O)-(8C-28C) alkyl, -C (O) NH- (8C-28C) alkyl,- The carbon atom of CH = CH- (8C-28C) alkyl, and -C≡C- (8C-28C) alkyl ((8C-28C) alkyl group has one or more -S-, double coupling, triple Can be interrupted by a coupling or —SiR′R ″ group, substituted with one or more fluorine atoms or any combination thereof, and R ′ and R ″ are independently (1C-18C) alkyl. Including a), and the like.

(膜および濾過)
例えば、濾過の目的のための、流体または溶液から化学種または成分を分離する膜は、この流体または溶液と接触される媒体である。通常、膜は、他の化学種の通過の制限、または制御を可能にするが、いくつかの化学種の通過を妨げるためのバリアとして作用する物質である。一般に、透過体は、それらがカットオフサイズより小さいか、または、いわゆるカットオフ分子量より小さい分子量を持つ場合に、膜を透過し得る。膜は、カットオフ分子量より大きい化学種に対して不透過性といわれ得る。カットオフサイズまたはカットオフ分子量は、膜の特徴的な特性である。選択的な透過は、より小さな化学種は通過させつつ、膜がいくつかの化学種の通過をカットオフする能力、制限する能力または調節する能力である。従って、膜の選択的な透過は、与えられた条件下で、膜を通過し得る最も大きい化学種に関して、機能的に説明され得る。また、種々の化学種のサイズまたは分子量は、分離されるべき液体の条件(化学種の形成に決定し得る)に依存し得る。例えば、化学種は、流体中の水和もしくは溶媒和の範囲を有し得、そして、膜の適用と関連したこれらの化学種のサイズは、水和の水もしくは溶剤分子を含んでも含まなくてもよい。従って、この形態において化学種が膜を透過し得る場合(通常、これは流体中で見出される)、膜は、流体の化学種に対して透過性である。透過と透過率は、流体の化学種と膜自体との間の相互作用で影響を受け得る。種々の理論はこれらの相互作用について説明し得るが、ナノフィルム、膜、またはモジュールに関連する通過/非通過情報の実験的な測定は、透過特性について説明するための有用な手段である。化学種が膜を通過し得ない場合、膜は化学種に対して不透過性である。
ナノフィルムは、例えば、約15kDaより上、約10kDaより上、約5kDaより上、約1kDaより上、約800Daより上、約600Daより上、約400Daより上、約200Daより上、約100Daより上、約50Daより上、約20Daより上、約15kDa未満、約10kDa未満、約5kDa未満、約1kDa未満、約800Da未満、約600Da未満、約400Da未満、約200Da未満、約100Da未満、約50Da未満、約20Da未満、約13kDa、約190Da、約100Da、約45Da、約20Daの分子量種のカットオフを有し得る。
「高透過性」は、例えば、溶質の約70%以上、約80以上、約90以上のクリアランスを示す。「中透過性」は、例えば、溶質の約50%未満、約60%未満、約70%未満のクリアランスを示す。「低透過性」は、例えば、溶質の約10%未満、約20%未満、約30%未満のクリアランスを示す。化学種にとってとても低いクリアランス(例えば、約5%未満、約3%未満)を有する場合、あるいは化学種にとってとても高い排除反応(例えば、約95%以上、約98%以上)を有する場合に、膜は化学種に対して不透過性である。溶質の通過または除外は、そのクリアランスによって測定される(それは、実際に膜を通り抜ける溶質の一部を反映する)。例えば、表13〜14にパス記号(pass symbol)がないのは、溶質が、モジュール(時々90%未満の排除反応、しばしば少なくとも90%の排除反応、時々少なくとも98%の排除反応)によって一部除外されることを示す。パス記号は、溶質が、モジュール(時々90%未満のクリアランス、しばしば少なくとも90%のクリアランス、時々少なくとも98%のクリアランス)によって部分的にクリアにされることを示す。
ナノフィルムは、基体に堆積され得る。堆積は、物理的相互作用と弱い化学力(例えば、ファンデルワールス力、弱い水素結合形成)を介した基体への膜の非共有結合、または、弱い付着をもたらし得る。膜は、イオン相互作用、共有結合相互作用、または他のカップリングで基体に結合され得る。基体に堆積されたナノフィルムは、膜として機能し得る。任意の数のナノフィルム層も、膜を形成するために基体に堆積され得る。
種々のスペーシング物質の単一の層(a layer)または複数の層(layers)は、ナノフィルム層の間に堆積されるか、または付着され得、また、スペーシング層は基体と最初のナノフィルムの堆積層との間で使用され得る。スペーシング層の組成物の例は、高分子組成物、ヒドロゲル(アクリレート、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、シリコン)、熱可塑性ポリマー類(ポリオレフィン、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエステル、セルロースエステル)、高分子発泡体、熱硬化性ポリマー、超分岐ポリマー、ポリラクチドなどの生分解性高分子、液体結晶性高分子、原子輸送基重合(ATRP)によって作製されたポリマー、開環メタセシス重合(ROMP)によって作製されたポリマー、ポリイソブチレン系およびポリイソブチレン系星状高分子、ならびに両親媒性ポリマー(例えば、ポリ(無水マレイン酸オクタデセン))が挙げられる。両親媒性分子の例は、ジイン類、エン類、またはアミノエステル類などの重合基を含む両性物質が挙げられる。スペーシング層は、ナノフィルムのバリア性を改変するために役立ち得るか、または輸送、流動、または、膜もしくはナノフィルムの流動特性を改変するのに役立ち得る。スペーシング層は、膜もしくはナノフィルムの機能的特性(例えば、強度、モジュールもしくは他の特性)を改変するのに役立ち得る。
基体におけるナノフィルムの堆積は、Langmuir−Schaefer、Langmuir−BlodgettまたはLangmuir系と共に使用される他の方法によって実施され得る。一つのバリエーションにおいて、ナノフィルムは、空気水界面の下の下部相における基体の位置によって、Langmuirタンクの中の基体に堆積され、また、ナノフィルムが徐々に基体に位置するまで、下部相のレベルを下げることによって堆積されて、それによって、堆積される。
基体に堆積されたナノフィルムは、基体の堆積の間もしくは堆積後に、放射線、熱処理、または乾燥法によって、硬化され得るか、またはアニールされ得る。
ナノフィルムは共有結合性化学結合または非共有結合性化学的結合で基体面に付着され得る。膜を基体に付着するために、基体と結合するのに使用され得る大環状モジュールに、表面付着基が提供され得る。ナノフィルムを基体に付着するために、全ての表面付着基ではなく、いくつかのカップリングが実施され得る。ナノフィルムを基体と結合するために、表面付着基として使用され得る反応性官能基のモジュールの例は、アミン、カルボン酸、カルボキシルエステル、アルコール、グリコール、ビニール、スチロール、エポキシド、チオール、マグネシウムハローもしくはGrignard、アクリラート、アクリルアミド、ジエン、アルデヒドおよびそれらの混合物が挙げられる。表4は、ナノフィルムを基体に結合するのに使用されるナノフィルム表面および基体表面の相補的な官能基を例示する。
(Membrane and filtration)
For example, a membrane that separates chemical species or components from a fluid or solution for filtration purposes is a medium that is contacted with the fluid or solution. Usually, the membrane is a substance that allows the restriction or control of the passage of other chemical species, but acts as a barrier to prevent the passage of some chemical species. In general, the permeants can penetrate the membrane if they have a molecular weight that is smaller than the cut-off size or smaller than the so-called cut-off molecular weight. The membrane may be said to be impermeable to species that are larger than the cutoff molecular weight. Cut-off size or cut-off molecular weight is a characteristic property of the membrane. Selective permeation is the ability of the membrane to cut off, limit or regulate the passage of some species while allowing smaller species to pass through. Thus, selective permeation of the membrane can be functionally described with respect to the largest species that can pass through the membrane under given conditions. Also, the size or molecular weight of the various chemical species can depend on the conditions of the liquid to be separated (which can be determined by the formation of the chemical species). For example, the chemical species may have a range of hydration or solvation in the fluid, and the size of these chemical species associated with the application of the membrane may or may not include hydration water or solvent molecules. Also good. Thus, if a chemical species can permeate the membrane in this form (usually it is found in the fluid), the membrane is permeable to the fluid chemical species. Permeation and permeability can be affected by the interaction between the fluid species and the membrane itself. Although various theories can explain these interactions, experimental measurement of pass / no pass information associated with nanofilms, membranes, or modules is a useful tool for describing transmission properties. If the chemical species cannot pass through the membrane, the membrane is impermeable to the chemical species.
Nanofilms can be, for example, above about 15 kDa, above about 10 kDa, above about 5 kDa, above about 1 kDa, above about 800 Da, above about 600 Da, above about 400 Da, above about 200 Da, above about 100 Da. , Greater than about 50 Da, greater than about 20 Da, less than about 15 kDa, less than about 10 kDa, less than about 5 kDa, less than about 1 kDa, less than about 800 Da, less than about 600 Da, less than about 400 Da, less than about 200 Da, less than about 100 Da, less than about 50 Da , Less than about 20 Da, about 13 kDa, about 190 Da, about 100 Da, about 45 Da, about 20 Da molecular weight species cutoffs.
“High permeability” indicates, for example, a clearance of about 70% or more, about 80 or more, about 90 or more of the solute. “Medium permeability” refers to clearance of, for example, less than about 50%, less than about 60%, less than about 70% of the solute. “Low permeability” indicates, for example, a clearance of less than about 10%, less than about 20%, less than about 30% of the solute. A membrane that has a very low clearance for a chemical species (eg, less than about 5%, less than about 3%) or has a very high elimination reaction for a chemical species (eg, about 95% or more, about 98% or more). Is impermeable to chemical species. The passage or exclusion of the solute is measured by its clearance (which reflects the portion of the solute that actually passes through the membrane). For example, the absence of a pass symbol in Tables 13-14 is that the solute is partly due to the module (sometimes less than 90% exclusion reaction, often at least 90% exclusion reaction, sometimes at least 98% exclusion reaction). Indicates to be excluded. The pass symbol indicates that the solute is partially cleared by the module (sometimes less than 90% clearance, often at least 90% clearance, sometimes at least 98% clearance).
The nanofilm can be deposited on a substrate. Deposition can result in non-covalent or weak adhesion of the film to the substrate via physical interactions and weak chemical forces (eg, van der Waals forces, weak hydrogen bond formation). The membrane can be bound to the substrate by ionic interaction, covalent interaction, or other coupling. The nanofilm deposited on the substrate can function as a membrane. Any number of nanofilm layers can also be deposited on the substrate to form a film.
A single layer or a plurality of layers of various spacing materials can be deposited or attached between the nanofilm layers, and the spacing layer can be attached to the substrate and the first nanolayer. It can be used between the deposited layers of the film. Examples of the composition of the spacing layer include polymer compositions, hydrogels (acrylates, polyvinyl alcohol, polyurethane, silicone), thermoplastic polymers (polyolefins, polyacetals, polycarbonates, polyesters, cellulose esters), polymer foams, heat Biodegradable polymers such as curable polymers, hyperbranched polymers, polylactides, liquid crystalline polymers, polymers made by atom transport group polymerization (ATRP), polymers made by ring-opening metathesis polymerization (ROMP), poly Examples include isobutylene-based and polyisobutylene-based star polymers, and amphiphilic polymers (eg, poly (octadecene maleic anhydride)). Examples of amphiphilic molecules include amphoteric substances containing polymerized groups such as diynes, enes, or aminoesters. The spacing layer can serve to modify the barrier properties of the nanofilm, or can serve to modify transport, flow, or the flow properties of the membrane or nanofilm. Spacing layers can help to modify the functional properties (eg, strength, module or other properties) of the membrane or nanofilm.
Nanofilm deposition on a substrate can be performed by Langmuir-Schaefer, Langmuir-Blodgett or other methods used with Langmuir systems. In one variation, the nanofilm is deposited on the substrate in the Langmuir tank by the position of the substrate in the lower phase below the air-water interface, and the lower phase level until the nanofilm is gradually positioned on the substrate. Is deposited by lowering, thereby depositing.
The nanofilm deposited on the substrate can be cured or annealed by radiation, heat treatment, or drying methods during or after deposition of the substrate.
The nanofilm can be attached to the substrate surface with covalent or non-covalent chemical bonds. To attach the membrane to the substrate, a surface attachment group can be provided on the macrocyclic module that can be used to bond to the substrate. In order to attach the nanofilm to the substrate, several couplings can be performed instead of all surface attachment groups. Examples of reactive functional group modules that can be used as surface attachment groups to bind nanofilms to substrates include amines, carboxylic acids, carboxyl esters, alcohols, glycols, vinyls, styrenes, epoxides, thiols, magnesium halos or Grignard, acrylate, acrylamide, diene, aldehyde and mixtures thereof. Table 4 illustrates the nanofilm surface and complementary functional groups on the substrate surface used to attach the nanofilm to the substrate.

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表4において、Xは、ハロゲン基または別の基の脱離基であり、RおよびR’は、水素またはアルキル基を表す。表4にリストされた官能基は、反転され得る(例えば、基体−NHが−N=CH−結合を形成するためにナノフィルム−C(O)Hに結合し得る)ことが理解される。さらに、表4にリストされた官能基は、モジュールと共に結合するのに使用され得、そして、表2にリストされた官能基は、ナノフィルムと基体とを結合するために使用され得ることが理解される。
図5に例示されるように、基体は、膜を基体へ付着するために、モジュールの反応性官能基を結合する反応性官能基を有し得る。基体の官能基は、基体に結合された表面基または結合する基であり得、基体へ表面基または結合する基を結合する反応によって、形成され得る。また、表面基は、種々の処置(例えば、低温プラズマ処置、表面エッチング法、固体浸食法もしくは化学的処置)によって基体で作成され得る。プラズマ処置のいくつかの方法は、Inagaki,Plasma Surface Modification and Plasma Polymerization,Technomic,Lancaster,Pennsylvania,1996年、に示される。一つのバリエーションにおいて、光反応性基(たとえば、ベンゾフェノン基)は、表面または基体に結合される。光反応性基は、大環状モジュールに結合する反応性の化学種を提供するために、光(例えば、紫外線)で活性化され得る。
モジュールと表面の反応性官能基は、必要になるまで保護基でブロックされ得る。結合されたモジュールのナノフィルム層の形成後に、モジュール膜層を基体表面に付着するのに使用されることになる反応性官能基の保護基は、除去され得、その結果、続いて付着工程を可能にする。
スペーサ基は、ナノフィルムの反応性官能基を基体へ連結するのに使用され得る。表面付着基に関するスペーサ基は、ポリマー鎖であり得る。ポリマー鎖の例は、ポリエチレン、酸化物、ポリプロピレン・オキシド、多糖、ポリリシン、ポリペプチド、ポリ(アミノ酸)、ポリビニールピロリドン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホンアミド、およびポリスルホキシドが挙げられる。ポリマー鎖のスペーサ構造の例は、直線、分岐、櫛型ポリマーならびに樹枝状ポリマー、ランダムコポリマーならびにブロックコポリマー、ホモポリマーならびにヘテロポリマー、フレキシブル鎖および強固な鎖が挙げられる。また、生物分子種および化学物質種を結合するのに使用された二官能性リンカー基またはヘテロ二官能性リンカー基を含み得る。
In Table 4, X is a halogen group or a leaving group of another group, and R and R ′ represent hydrogen or an alkyl group. It is understood that the functional groups listed in Table 4 can be inverted (eg, the substrate —NH 2 can be bound to the nanofilm —C (O) H to form —N═CH— bonds). . Further, it is understood that the functional groups listed in Table 4 can be used to bond with the module, and the functional groups listed in Table 2 can be used to bond the nanofilm and the substrate. Is done.
As illustrated in FIG. 5, the substrate may have reactive functional groups that bind the reactive functional groups of the module to attach the membrane to the substrate. The functional group of the substrate can be a surface group or a bonding group bonded to the substrate, and can be formed by a reaction that bonds the surface group or bonding group to the substrate. The surface groups can also be created on the substrate by various treatments (eg, low temperature plasma treatment, surface etching, solid erosion or chemical treatment). Several methods of plasma treatment are shown in Inagaki, Plasma Surface Modification and Plasma Polymerization, Technological, Lancaster, Pennsylvania, 1996. In one variation, photoreactive groups (eg, benzophenone groups) are bound to the surface or substrate. The photoreactive group can be activated with light (eg, ultraviolet light) to provide a reactive species that binds to the macrocyclic module.
The reactive functional groups on the module and the surface can be blocked with protecting groups until needed. After formation of the bonded module nanofilm layer, the reactive functional group protecting groups that would be used to attach the module membrane layer to the substrate surface may be removed, resulting in subsequent attachment steps. enable.
Spacer groups can be used to link the reactive functional groups of the nanofilm to the substrate. The spacer group for the surface attachment group can be a polymer chain. Examples of polymer chains are polyethylene, oxide, polypropylene oxide, polysaccharide, polylysine, polypeptide, poly (amino acid), polyvinylpyrrolidone, polyester, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, polyurethane, polyamide, polyimide, Polysulfone, polyethersulfone, polysulfonamide, and polysulfoxide are mentioned. Examples of polymer chain spacer structures include linear, branched, comb polymers and dendritic polymers, random copolymers and block copolymers, homopolymers and heteropolymers, flexible chains and rigid chains. It may also include bifunctional linker groups or heterobifunctional linker groups used to attach biomolecular species and chemical species.

モジュールと基体とのカップリングを開始する方法は、化学的方法、熱による方法、光化学的方法、電気化学的方法、および放射線による方法を含む。
ある場合においては、光反応性基は基体結合される。光反応性基は、ナノフィルムと結合する反応性の化学種を提供するために、光(例えば、紫外線)で活性化され得る。光反応性種は、原子もしくはナノフィルム両性物質の疎水性部分の基に結合され得るか、ナノフィルム両性物質の親水性の部分に結合され得る。光反応性種は、ナノフィルムの結合基あるいは他の原子または基(調製されたナノフィルムからの両性物質もしくはモジュールの最初の一部)と結合され得る。
また、モジュールの表面付着は、リガンド−レセプター媒介性相互作用(例えば、ビオチン−ストレプトアビジン)を介して、達成され得る。例えば、基体は、ストレプトアビジンでコーティングされ得、そして、ビオチンは、モジュール、例えば、リンカー基(例えば、PEGまたはアルキル基)を介して、付着され得る。
ナノフィルムが有用であり得るプロセスの例は、連続した流動相としての液体もしくは気体に関わるプロセス、濾過、明確化、分画化、透過蒸発、逆透過法、透析、血液透析、アフィニティー分離、酸素処理および他のプロセスが挙げられる。濾過の適用は、イオン分離、脱塩、ガス分離、小分子分離、限外濾過、ミクロ濾過、超濾過、水精製、下水処理、毒物除去、バクテリアウイルス種(例えば、細菌、ウイルスもしくは真菌)の除去を含む。
Methods for initiating coupling between the module and the substrate include chemical methods, thermal methods, photochemical methods, electrochemical methods, and radiation methods.
In some cases, the photoreactive group is substrate bound. The photoreactive group can be activated with light (eg, ultraviolet light) to provide a reactive species that binds to the nanofilm. The photoreactive species can be bound to the group of the hydrophobic portion of the atom or nanofilm amphoteric material, or can be bound to the hydrophilic portion of the nanofilm amphoteric material. The photoreactive species can be bound to a nanofilm binding group or other atom or group (an amphoteric substance from the prepared nanofilm or the first part of the module).
Also, surface attachment of modules can be achieved via ligand-receptor mediated interactions (eg, biotin-streptavidin). For example, the substrate can be coated with streptavidin and biotin can be attached via a module, eg, a linker group (eg, PEG or alkyl group).
Examples of processes where nanofilms may be useful include processes involving liquids or gases as a continuous fluid phase, filtration, clarification, fractionation, pervaporation, reverse permeation, dialysis, hemodialysis, affinity separation, oxygen Processing and other processes. Filtration applications include ion separation, desalting, gas separation, small molecule separation, ultrafiltration, microfiltration, ultrafiltration, water purification, sewage treatment, toxin removal, bacterial virus species (eg bacteria, viruses or fungi) Includes removal.

(シントンおよび大環状モジュール)
本明細書で使用される場合、用語「アルキル基」は、分岐したまたは非分岐の一価の炭化水素基をいう。「n−mCアルキル」または「(nC−mC)アルキル」は、nからmまでの炭素原子を含む全てのアルキル基を意味する。例えば、1〜4Cのアルキルは、メチル基、エチル基、プロピル基、またはブチル基という。また、表記したアルキル基の全ての可能な異性体も含まれる。従って、プロピルはイソプロピルを含み、ブチルはn−ブチル、イソブチルおよびt−ブチルなどを含む。1〜6個の炭素原子のアルキル基は、「低級アルキル」という。用語、アルキルは、置換されたアルキルを含む。本明細書で使用される場合、用語「置換アルキル」は、アルキル基の任意の炭素に付加された単数または複数の基を有するアルキル基をいう。付加された基は、例えば、アルキル、低級アルキル、アリール、アシル、ハロゲン、アルキルハロ、ヒドロオキシ、アミノ、アルコキシ、アルキルアミノ、アシルアミノ、アシルオキシ、アリールオキシ、アリールオキシアルキル、メルカプト、飽和および不飽和の両環状炭化水素、複素環、およびその他のような一つ以上の官能基を含み得る。
(Synton and macro ring module)
As used herein, the term “alkyl group” refers to a branched or unbranched monovalent hydrocarbon group. “N-mC alkyl” or “(nC-mC) alkyl” means any alkyl group containing from n to m carbon atoms. For example, 1-4C alkyl is referred to as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group. Also included are all possible isomers of the indicated alkyl groups. Thus, propyl includes isopropyl, butyl includes n-butyl, isobutyl, t-butyl and the like. An alkyl group of 1 to 6 carbon atoms is referred to as “lower alkyl”. The term alkyl includes substituted alkyl. As used herein, the term “substituted alkyl” refers to an alkyl group having one or more groups appended to any carbon of the alkyl group. The added group is, for example, alkyl, lower alkyl, aryl, acyl, halogen, alkylhalo, hydroxy, amino, alkoxy, alkylamino, acylamino, acyloxy, aryloxy, aryloxyalkyl, mercapto, saturated and unsaturated bicyclic It may contain one or more functional groups such as hydrocarbons, heterocycles, and others.

本明細書で使用される場合、用語「アルケニル」は、不飽和C=Cを有する任意の構造または部分をいう。本明細書で使用される場合、用語「アルキニル」は、不飽和C≡Cを有する任意の構造または部分をいう。   As used herein, the term “alkenyl” refers to any structure or moiety having an unsaturated C═C. As used herein, the term “alkynyl” refers to any structure or moiety having an unsaturated C≡C.

本明細書で使用される場合、化学式における用語「R」、「R’」、「R’’」および「R’’’」は、特に明記しない限り、水素または官能基(各々別個に選択される)をいう。   As used herein, the terms “R”, “R ′”, “R ″” and “R ′ ″” in chemical formulas are hydrogen or functional groups (each independently selected unless otherwise specified). Say).

本明細書で使用される場合、用語「アリール」は、互いに融合され、共有結合で結合され、またはメチレン、エチレンまたはカルボニルのような一般基と結合された、単一の芳香環または複数の芳香環をいい、そして、多核環構造を含む。とりわけ、芳香環としては、置換されたまたは非置換性のフェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ジフェニルメチル基、およびベンゾフェノン基が挙げられる。用語「アリール」は、置換されたアリールを含む。   As used herein, the term “aryl” refers to a single aromatic ring or multiple aromatics fused together, covalently bonded, or bonded to a general group such as methylene, ethylene or carbonyl. Refers to a ring and includes polynuclear ring structures. In particular, aromatic rings include substituted or unsubstituted phenyl, naphthyl, biphenyl, diphenylmethyl, and benzophenone groups. The term “aryl” includes substituted aryl.

本明細書で使用される場合、用語「置換アリール」は、アリール基の任意の炭素に付加された単数または複数の基を有するアリール基をいう。付加された基は、例えば、低級アルキル、アリール、アシル、ハロゲン、アルキルハロ、ヒドロオキシ、アミノ、アルコキシ、アルキルアミノ、アシルアミノ、アシルオキシ、アリールオキシ、アリールオキシアルキル、チオエーテル、複素環、飽和および不飽和の両環状炭化水素(芳香環に融合され、共有結合で結合され、またはメチレン基、エチレン基またはカルボニル結合基(例えば、カルボニルフェニルケトン))、およびその他のような一つ以上の官能基を含み得る。   As used herein, the term “substituted aryl” refers to an aryl group having one or more groups appended to any carbon of the aryl group. Added groups include, for example, lower alkyl, aryl, acyl, halogen, alkylhalo, hydroxy, amino, alkoxy, alkylamino, acylamino, acyloxy, aryloxy, aryloxyalkyl, thioether, heterocycle, saturated and unsaturated. It may contain one or more functional groups such as cyclic hydrocarbons (fused to an aromatic ring, covalently bonded, or methylene group, ethylene group or carbonyl linking group (eg carbonyl phenyl ketone)), and others.

本明細書で使用される場合、用語「ヘテロアリール」は、芳香環の一つ以上の炭素原子が、窒素、酸素、または硫黄のようなヘテロ原子で置換された芳香環をいう。ヘテロアリールは、単一芳香環、複数芳香環、または一つ以上の非芳香環と結合された一つ以上の芳香環を含み得る構造をいう。それは、融合したまたは非融合の、または共有結合で結合した、またはメチレン基またはエチレン基のような一般基と結合した、またはフェニルピリジルケトンのようなカルボニル基に結合した、複数の環を有する構造を含む。本明細書で使用される場合、用語「ヘテロアリール」は、例えば、チオフェン、ピリジン、イソキサゾール、フタルイミド、ピラゾール、インドール、フラン、またはこれらの環のベンゾ融合類似物のような環を含む。   As used herein, the term “heteroaryl” refers to an aromatic ring in which one or more carbon atoms of the aromatic ring are replaced with a heteroatom such as nitrogen, oxygen, or sulfur. Heteroaryl refers to a structure that may include a single aromatic ring, multiple aromatic rings, or one or more aromatic rings combined with one or more non-aromatic rings. It is a structure having multiple rings, fused or non-fused, covalently linked, or linked to a general group such as a methylene or ethylene group, or linked to a carbonyl group such as phenylpyridyl ketone including. As used herein, the term “heteroaryl” includes rings such as, for example, thiophene, pyridine, isoxazole, phthalimide, pyrazole, indole, furan, or benzofused analogs of these rings.

本明細書で使用される場合、用語「アシル」は、カルボニル置換基(−C(O)R)をいい、ここでRは、アルキルもしくは置換アルキル、アリールもしくは置換アリールである(ここでは、Rがアルキルの場合、アルカノイル置換といわれ得る)。   As used herein, the term “acyl” refers to a carbonyl substituent (—C (O) R), where R is alkyl or substituted alkyl, aryl or substituted aryl, where R Can be referred to as alkanoyl substitution).

本明細書で使用される場合、用語「アミノ」は、−NRR’基をいい、ここでRおよびR’は、独立して、水素、低級アルキル、置換低級アルキル、アリール、置換アリールまたはアシルであり得る。   As used herein, the term “amino” refers to the group —NRR ′, where R and R ′ are independently hydrogen, lower alkyl, substituted lower alkyl, aryl, substituted aryl or acyl. possible.

本明細書で使用される場合、用語「アルコキシ」は、−OR基をいい、ここでRは、アルキル、置換低級アルキル、アリール、置換アリールである。アルコキシル基は、例えば、メトキシ、エトキシ、フェノキシ、置換フェノキシ、ベンジルオキシ、フェネチロキシ、t−ブトキシ、およびその他が挙げられる。
本明細書で使用される場合、用語「チオエーテル」は、一般構造R−S−R’をいい、ここでRおよびR’は、同じであるかまたは異なり、そしてアルキル基、アリール基もしくは複素環基であり得る。また、SH基は、「スルフヒドリル」もしくは「チオール」もしくは「メルカプト」といい得る。
As used herein, the term “alkoxy” refers to the group —OR, where R is alkyl, substituted lower alkyl, aryl, substituted aryl. Alkoxyl groups include, for example, methoxy, ethoxy, phenoxy, substituted phenoxy, benzyloxy, phenethyloxy, t-butoxy, and others.
As used herein, the term “thioether” refers to the general structure R—S—R ′, where R and R ′ are the same or different and are alkyl, aryl, or heterocyclic. Can be a group. The SH group can also be referred to as “sulfhydryl” or “thiol” or “mercapto”.

本明細書で使用される場合、用語「飽和環状炭化水素」は、置換基を含むシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、その他のような環構造をいう。飽和環状炭化水素への置換基は、環の一つ以上の炭素原子を例えば、窒素、酸素、または硫黄のようなヘテロ原子で置換することを含む。飽和環状炭化水素は、例えば、ビシクロヘプタンおよびビシクロオクタンのような二環状構造、ならびに多環状構造を含む。   As used herein, the term “saturated cyclic hydrocarbon” refers to a ring structure such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and the like, containing a substituent. Substituents on saturated cyclic hydrocarbons include substituting one or more carbon atoms of the ring with a heteroatom such as, for example, nitrogen, oxygen, or sulfur. Saturated cyclic hydrocarbons include, for example, bicyclic structures such as bicycloheptane and bicyclooctane, and polycyclic structures.

本明細書で使用される場合、用語「不飽和環状炭化水素」は、置換基を含む例えば、シクロペンテン、シクロヘキセン、その他のような少なくとも一つの二重結合を有する一価の非芳香族をいう。不飽和環状炭化水素への置換基は、環の一つ以上の炭素原子を例えば、窒素、酸素、または硫黄のようなヘテロ原子で置換することを含む。本明細書で使用される場合、用語「環状炭化水素」は、置換されたおよび非置換性の、飽和および不飽和の環状炭化水素、および多環状構造を含む。不飽和環状炭化水素は、例えば、ビシクロヘプタンおよびビシクロオクタンのような二環状構造、および多環状構造を含む。   As used herein, the term “unsaturated cyclic hydrocarbon” refers to a monovalent non-aromatic having at least one double bond, such as cyclopentene, cyclohexene, etc., containing a substituent. Substituents for unsaturated cyclic hydrocarbons include substituting one or more carbon atoms of the ring with a heteroatom such as, for example, nitrogen, oxygen, or sulfur. As used herein, the term “cyclic hydrocarbon” includes substituted and unsubstituted, saturated and unsaturated cyclic hydrocarbons, and polycyclic structures. Unsaturated cyclic hydrocarbons include, for example, bicyclic structures such as bicycloheptane and bicyclooctane, and polycyclic structures.

本明細書で使用される場合、用語「ヘテロアリールアルキル」は、ヘテロアルキル基がアルキル基を介して付加されるアルキル基をいう。   As used herein, the term “heteroarylalkyl” refers to an alkyl group to which a heteroalkyl group is added via an alkyl group.

本明細書で使用される場合、用語「複素環」は、環内の窒素、三価のリン、硫黄もしくは酸素から選択された1〜12個の炭素原子および1〜4個の異種原子からの単一縮合環または複数縮合環を有する、一価の飽和あるいは不飽和非芳香族基をいう。複素環の例は、テトラハイドロフラン、モルフォリン、ピペリジン、ピロリジンおよびその他が挙げられる。   As used herein, the term “heterocycle” refers to from 1 to 12 carbon atoms and 1 to 4 heteroatoms selected from nitrogen, trivalent phosphorus, sulfur or oxygen in the ring. A monovalent saturated or unsaturated non-aromatic group having a single condensed ring or a plurality of condensed rings. Examples of heterocycles include tetrahydrofuran, morpholine, piperidine, pyrrolidine and others.

本明細書で使用される場合、上記に明確に記載される各化学用語は、対応する置換基を含む。例えば、用語「複素環式」は、置換複素環式基が挙げられる。   As used herein, each chemical term explicitly recited above includes a corresponding substituent. For example, the term “heterocyclic” includes substituted heterocyclic groups.

本明細書で使用される場合、用語「両親媒性物質」または「両親媒性」は、親水性および親油性の両性質を表す化学種をいう。一般に、両親媒性物質は、親油性部分および親水性部分を含む。両親媒性物質は、Langmuirフィルムを形成し得る。   As used herein, the term “amphiphile” or “amphiphilic” refers to a chemical species that exhibits both hydrophilic and lipophilic properties. In general, the amphiphile includes a lipophilic portion and a hydrophilic portion. The amphiphile can form a Langmuir film.

親水性部分の例としては、水酸基、メトキシ基、フェノール、カルボン酸およびその塩、カルボン酸のメチルおよびエチルエステル、アミド、アミノ基、シアノ基、アンモニウム塩、モノアルキル基で置換されたアミノ基、ジアルキル基で置換されたアミノ基、−NRR´、−N≡C、−NHR、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エポキシ基、アクリル酸塩、スルホンアミド、ニトロ基、−OP(O)(OCHCHRR’R’’)O、グアニジニウム、アミノ酸塩、アクリルアミド、ならびにピリジニウムが挙げられるが、これらに限定されない。このような親水性部分は、例えば、ポリエチレングリコール、または例えば、アルコール、カルボン酸塩、アクリル酸塩、メタクリル酸塩、もしくは Examples of hydrophilic moieties include hydroxyl groups, methoxy groups, phenols, carboxylic acids and salts thereof, methyl and ethyl esters of carboxylic acids, amides, amino groups, cyano groups, ammonium salts, amino groups substituted with monoalkyl groups, Amino group substituted with a dialkyl group, —NRR ′, —N≡C, —NHR, sulfonium salt, phosphonium salt, polyethylene glycol, polypropylene glycol, epoxy group, acrylate, sulfonamide, nitro group, —OP (O ) (OCH 2 CH 2 N + RR′R ″) O , guanidinium, amino acid salts, acrylamide, and pyridinium, but are not limited to. Such hydrophilic moieties are, for example, polyethylene glycols or, for example, alcohols, carboxylates, acrylates, methacrylates, or

Figure 0004688418
Figure 0004688418

(ここで、yは1〜6)で置換されたポリメチレン鎖のような基を含む。また、親水性部分は、内部アミノまたは置換されたアミノ基(例えば、内部に−NH−、−NC(O)R−、もしくは−NC(O)CH=CH−基)を有するアルキル鎖を含み得る。また、親水性部分は、ポリカプロラクトン、ポリカプロラクトンジオール、ポリ(酢酸)、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(2−ビニルピリジン)、セルロースエステル、セルロースヒドロキシルエーテル、ポリ(L−リジンヒドロブロミド)、ポリ(イタコン酸)、ポリ(マレイン酸)、ポリ(スチレンスルホン酸)、ポリ(アニリン)、またはポリ(ビニルホスホン酸)を含み得る。 (Wherein y is 1-6) includes groups such as polymethylene chains substituted. In addition, the hydrophilic moiety is an alkyl chain having an internal amino or a substituted amino group (for example, —NH—, —NC (O) R—, or —NC (O) CH═CH 2 — group). May be included. In addition, the hydrophilic portion includes polycaprolactone, polycaprolactone diol, poly (acetic acid), poly (vinyl acetate), poly (2-vinylpyridine), cellulose ester, cellulose hydroxyl ether, poly (L-lysine hydrobromide), poly (Itaconic acid), poly (maleic acid), poly (styrene sulfonic acid), poly (aniline), or poly (vinyl phosphonic acid).

親油性部分の例としては、1〜28C炭化水素を含む直鎖または分岐鎖アルキルを含むが、これらに限定されない。親油性基としてのシントンもしくは大環状モジュールに結合され得る基の例としては、アルキル基、−CH=CH−R、−C≡C−R、−OC(O)−R、−C(O)O−R、−NHC(O)−R、−C(O)NH−R、および−O−R(ここで、Rは4〜18Cアルキル基)が挙げられる。各鎖は、アルケニル基、アルキニル基、飽和および不飽和環状炭化水素、または芳香基を別個に含み得るが、これらに限定されない。また、各鎖は、鎖の炭素の間で分散しており、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、飽和および不飽和環状炭化水素、またはアリール基で置換された一つ以上のケイ素原子を含み得る。各鎖の炭素原子は、一つ以上のフッ素原子で置換され得る。アルキル基の炭素原子は、例えば、−S−、二重結合、三重結合、または−SiR’R’’−基(ここで、R’R’’は別個にHまたはアルキル基である)のような一つ以上の官能基により挿入され得、そのうちのいずれかは、一つ以上のフッ素原子で置換され得、そして、これら置換基のいずれの組合せも用いられ得る。
本明細書で使用される場合、用語「官能基」は、化学基、有機基、無機基、有機金属基、アリール基、ヘテロアリール基、環状炭化水素基、アミノ基(−NH)、水酸基(−OH)、シアノ基(−C≡N)、ニトロ基(NO)、カルボキシル基(−COOH)、ホルミル基(−CHO)、ケト基(−CHC(O)CH−)、アルケニル基(−C=C−)、アルキニル基(−C≡C−)、およびハロ基(F,Cl,BrおよびI)を含むが、これらに限定されない。
Examples of lipophilic moieties include, but are not limited to, straight or branched chain alkyls including 1 to 28C hydrocarbons. Examples of groups that can be attached to synthons or macrocyclic modules as lipophilic groups include alkyl groups, —CH═CH—R, —C≡C—R, —OC (O) —R, —C (O). O-R, -NHC (O) -R, -C (O) NH-R, and -O-R (wherein R is a 4-18C alkyl group). Each chain may separately include, but is not limited to, alkenyl groups, alkynyl groups, saturated and unsaturated cyclic hydrocarbons, or aromatic groups. Each chain may also contain one or more silicon atoms that are dispersed between the carbons of the chain and are substituted with alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, saturated and unsaturated cyclic hydrocarbons, or aryl groups. . Each chain carbon atom may be substituted with one or more fluorine atoms. The carbon atom of the alkyl group is, for example, —S—, a double bond, a triple bond, or a —SiR′R ″ — group, where R′R ″ is independently H or an alkyl group. Any one of them can be substituted with one or more fluorine atoms, and any combination of these substituents can be used.
As used herein, the term “functional group” includes a chemical group, an organic group, an inorganic group, an organometallic group, an aryl group, a heteroaryl group, a cyclic hydrocarbon group, an amino group (—NH 2 ), and a hydroxyl group. (—OH), cyano group (—C≡N), nitro group (NO 2 ), carboxyl group (—COOH), formyl group (—CHO), keto group (—CH 2 C (O) CH 2 —), Including but not limited to alkenyl groups (—C═C—), alkynyl groups (—C≡C—), and halo groups (F, Cl, Br and I).

本明細書で使用される場合、用語「活性酸」は、−C(O)X部分をいい、ここでXは、脱離基であり、X基は、−C(O)−と親核性との間の共有結合を形成するために、親核性によって容易に置き換えられる。活性酸の例は、酸塩化物、酸フッ化物、パラーニトロフェニルエステル、ペンタフルオロフェニルエステル、およびN−ヒドロキシスクシンイミドエステルが挙げられる。
本明細書で使用される場合、用語「アミノ酸残基」は、少なくとも一つのアミノ(−NH)および少なくとも一つのカルボキシル基(−C(O)O−)を含む化学種が、シントンの原子もしくは官能基でアミノ基またはカルボキシル基のいずれかを介してカップリングする場合に形成された生成物をいう。アミノ基またはカルボキシル基のいずれも、除去できる保護基でブロックされ得るカップリングに含まれない。
(シントン)
本明細書で使用される場合、用語「シントン」は、大環状モジュールを作製するために用いられる分子をいう。シントンは実質的に、例えば、単一の光学異性体のような一つの異性体配置であり得る。シントンは、シントンを他の単一または複数のシントンに結合するために用いられ、そして、シントンの一部である官能基に置換され得る。シントンは、親水性、親油性または両親媒性の特徴をシントンまたはシントンから作られる化学種に与えるために使用される原子または原子団に置換され得る。シントンは、シントンを他の単一または複数のシントンに結合するために用いられ得るシントン上の一つ以上の官能基を形成する原子または原子団に置換され得る。官能基または親水性、親油性もしくは両親媒性の特徴を与えるために用いられる基に置換される前のシントンをコアシントンと呼ばれ得る。本明細書で使用される場合、用語「シントン」は、コアシントンをいい、また、官能基、または親水性、親油性または両親媒性の特徴を与えるために用いられる基に置換されるシントンをいう。
本明細書で使用される場合、用語「環状シントン」は、一つ以上の環状構造を有するシントンをいう。環状構造の例としては、アリール基、ヘテロアリール基、および2環状環構造および多環状環構造を含む環状炭化水素構造が挙げられる。コア環状シントンの例としては、ベンゼン、シクロヘキサジエン、シクロペンタジエン、ナフタレン、アントラセン、フェニレン、フェナントラセン、ピレン、トリフェニレン、フェナントレン、ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ビフェニル、ビピリジン、シクロヘキサン、シクロヘキセン、デカリン、ピペリジン、ピロリジン、モルフォリン、ピペラジン、ピラゾリジン、キヌクリジン、テトラヒドロピラン、ジオキサン、テトラヒドロチオフェン、テトラヒドロフラン、ピロール、シクロペンタン、シクロペンテン、トリプチセン、アダマンタン、ビシクロ[2,2,1]ヘプタン、ビシクロ[2,2,1]ヘプテン、ビシクロ[2,2,2]オクタン、ビシクロ[2,2,2]オクテン、ビシクロ[3,3,0]オクタン、ビシクロ[3,3,0]オクテン、ビシクロ[3,3,1]ノナン、ビシクロ[3,3,1]ノネン、ビシクロ[3,2,2]ノナン、ビシクロ[3,2,2]ノネン、ビシクロ[4,2,2]デカン、7−アザビシクロ[2,2,1]ヘプタン、1,3−ジアザビシクロ[2,2,1]ヘプタン、およびスピロ[4,4]ノナンが挙げられるが、これらに規定されない。コアシントンは、全ての異性体、またはコアシントンの他のシントンへのカップリングの配置を含む。例えば、コアシントンベンゼンとしては、1,2−および1,3−置換ベンゼンのようなシントンが挙げられ、シントン間の結合は、ベンゼン環の1,2−位および1,3−位に各々形成される。例えば、コアシントンベンゼンは、
As used herein, the term “active acid” refers to a —C (O) X moiety, where X is a leaving group, and the X group is —C (O) — and the parent nucleus. It is easily replaced by nucleophilicity to form a covalent bond between the sexes. Examples of active acids include acid chlorides, acid fluorides, para-nitrophenyl esters, pentafluorophenyl esters, and N-hydroxysuccinimide esters.
As used herein, the term “amino acid residue” refers to an atom of a synthon that contains at least one amino (—NH 2 ) and at least one carboxyl group (—C (O) O—). Alternatively, it refers to the product formed when the functional group is coupled through either an amino group or a carboxyl group. Neither amino nor carboxyl groups are included in the coupling which can be blocked with removable protecting groups.
(Synton)
As used herein, the term “synton” refers to a molecule used to create a macrocyclic module. A synthon can be substantially in one isomer configuration, eg, a single optical isomer. The synthon is used to attach the synthon to other single or multiple synthons and can be substituted with a functional group that is part of the synthon. The synthon can be replaced with an atom or group of atoms used to impart a hydrophilic, lipophilic or amphiphilic character to the synthon or a chemical species made from the synthon. The synthon can be replaced with an atom or group of atoms that form one or more functional groups on the synthon that can be used to couple the synthon to other single or multiple synthons. Synthons before substitution with functional groups or groups used to impart hydrophilic, lipophilic or amphiphilic characteristics can be referred to as core synthons. As used herein, the term “syntone” refers to a core synthon and also refers to a synthon substituted with a functional group or group used to impart hydrophilic, lipophilic or amphiphilic characteristics. .
As used herein, the term “cyclic synthon” refers to a synthon having one or more cyclic structures. Examples of cyclic structures include aryl groups, heteroaryl groups, and cyclic hydrocarbon structures including bicyclic and polycyclic ring structures. Examples of core cyclic synthons include benzene, cyclohexadiene, cyclopentadiene, naphthalene, anthracene, phenylene, phenanthracene, pyrene, triphenylene, phenanthrene, pyridine, pyrimidine, pyridazine, biphenyl, bipyridine, cyclohexane, cyclohexene, decalin, piperidine, Pyrrolidine, morpholine, piperazine, pyrazolidine, quinuclidine, tetrahydropyran, dioxane, tetrahydrothiophene, tetrahydrofuran, pyrrole, cyclopentane, cyclopentene, triptycene, adamantane, bicyclo [2,2,1] heptane, bicyclo [2,2,1] Heptene, bicyclo [2,2,2] octane, bicyclo [2,2,2] octene, bicyclo [3,3,0] octane, bicycl [3,3,0] octene, bicyclo [3,3,1] nonane, bicyclo [3,3,1] nonene, bicyclo [3,2,2] nonane, bicyclo [3,2,2] nonene, bicyclo [4,2,2] decane, 7-azabicyclo [2,2,1] heptane, 1,3-diazabicyclo [2,2,1] heptane, and spiro [4,4] nonane. Not specified. Core synthons include all isomers, or arrangements of coupling of core synthons to other synthons. For example, core synthon benzenes include synthons such as 1,2- and 1,3-substituted benzenes, and the bonds between synthons are formed at the 1,2- and 1,3-positions of the benzene ring, respectively. Is done. For example, core synthon benzene is

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(ここで、Lはシントン間の結合であり、ベンゼン環の2,4,5,6位はまた、置換基を有し得る)のような1,3−置換シントンが挙げられる。シントン間の縮合結合は、一つの環状シントンの環原子間の、他の一つの環状シントンの環原子への直接のカップリングを含み、例えば、シントンM−XおよびM−XがM−Mを形成するために結合する(ここで、Mは環状シントンおよびXはハロゲン);例えば、Mがフェニル基の場合、縮合結合、 (Wherein L is a bond between synthons, and the 2, 4, 5, and 6 positions of the benzene ring may also have a substituent). Condensation bonds between synthons include direct coupling between the ring atoms of one cyclic synthon to the ring atoms of another cyclic synthon, for example, synthons MX and MX are connected to MM. Bind to form (where M is a cyclic synthon and X is a halogen); for example, when M is a phenyl group, a condensed bond;

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を結果として生じる。 As a result.

(大環状モジュール)
大環状モジュールは、カップリングされたシントンの閉じた環である。大環状モジュールを作製するために、シントンは官能基で置換され、シントンをカップリングし、大環状モジュールを形成し得る。シントンはまた、大環状モジュールの構造に残る官能基で置換され得る。大環状モジュールに残る官能基は、大環状モジュールを他の大環状モジュールにカップリングするのに用いられ得る。
(Macro-ring module)
A macrocyclic module is a closed ring of coupled synthons. To make a macrocyclic module, the synthon can be substituted with a functional group and the synthon can be coupled to form the macrocyclic module. The synthons can also be substituted with functional groups that remain in the structure of the macrocyclic module. Functional groups remaining in the macrocyclic module can be used to couple the macrocyclic module to other macrocyclic modules.

大環状モジュールは、3〜約24の環状シントンを含み得る。大環状モジュールの閉じた環において、第1の環状シントンは、第2の環状シントンとカップリングされ得、第2の環状シントンは、第3の環状シントンとカップリングされ得、4つの環状シントンが大環状モジュールに存在する場合、第3の環状シントンは、第4の環状シントンとカップリングされ得、第4は第5となど、第nの環状シントンが、それ以前のものとカップリングされるまで繰返され、そして第nの環状シントンが、第1の環状シントンとカップリングされて、環状シントンの閉じた環を形成し得る。一つのバリエーションとして、大環状モジュールの閉じた環は、リンカー分子と共に形成され得る。   The macrocyclic module may include 3 to about 24 annular synthons. In the closed ring of the macrocyclic module, the first annular synthon can be coupled with the second annular synthon, the second annular synthon can be coupled with the third annular synthon, and four annular synthons can be combined. When present in the macrocyclic module, the third annular synthon may be coupled with the fourth annular synthon, the fourth with the fifth, etc., and the nth annular synthon with the previous one. And the nth annular synthon can be coupled with the first annular synthon to form a closed ring of the annular synthon. As one variation, a closed ring of a macrocyclic module can be formed with a linker molecule.

その構造内に親水性の官能基および親油性の官能基が存在する場合、大環状モジュールは両親媒性大環状モジュールであり得る。大環状モジュールの両親媒性の特性は、シントン中の原子またはシントン間の結合中の原子、またはシントンもしくは結合中にカップリングされる官能基中の原子からもたらされ得る。   A macrocyclic module can be an amphiphilic macrocyclic module if hydrophilic and lipophilic functional groups are present in the structure. The amphiphilic character of the macrocyclic module can result from atoms in the synthon or atoms in the bond between synthons, or atoms in the functional group that are coupled during the synthon or bond.

いくつかのバリエーションにおいて、大環状モジュールの一つ以上のシントンは、一つ以上の親油性部分で置換され得るが、一つ以上のシントンは、一つ以上の親水性部分で置換され得、それにより両親媒性大環状モジュールを形成し得る。親油性部分および親水性部分は、両親媒性大環状モジュールの同一のシントンまたは結合にカップリングされ得る。親油性および親水性部分は、大環状モジュールの閉じた環の形成前、あるいは形成後に、大環状モジュールにカップリングされ得る。例えば、親油性部分または親水性部分は、閉じた環の形成後に、シントンもしくは結合の置換により、大環状モジュールに付加され得る。   In some variations, one or more synthons of the macrocyclic module can be replaced with one or more lipophilic moieties, while one or more synthons can be replaced with one or more hydrophilic moieties; Can form amphiphilic macrocyclic modules. The lipophilic portion and the hydrophilic portion can be coupled to the same synthon or bond of the amphiphilic macrocycle module. The lipophilic and hydrophilic portions can be coupled to the macrocyclic module before or after formation of the closed ring of the macrocyclic module. For example, a lipophilic moiety or a hydrophilic moiety can be added to a macrocyclic module by synthon or bond replacement after formation of a closed ring.

大環状モジュールの両親媒性は、一部に、その安定したLangmuirフィルムを形成する能力により特徴付けられ得る。Langmuirフィルムは、Langmuirトラフ上で、特定のバリア速度(barrier speed)が1分当たりのミリメートル(mm/min)で測定される場合の、1メートル当たりのミリニュートン(mN/m)で測定される特定の表面圧力で形成され得、一定表面圧力でのフィルム領域における等圧クリープまたは変化は、フィルムの安定性を特徴付けるために測定され得る。例えば、水相下(subphase)での大環状モジュールの安定なLangmuirフィルムは、5〜15mN/mの等圧クリープを有し得、その結果、フィルム領域の大部分が、約1時間の期間中維持され得る。水相下での大環状モジュールの安定なLangmuirフィルムの例は、5〜15mN/mの等圧クリープを有し得、その結果、約70%のフィルム領域が約30分の期間中維持され、ある時には、約70%のフィルム領域が約40分の期間中維持され、またある時には、約70%のフィルム領域が約60分の期間中維持され、そして、またある時には、約70%のフィルム領域が約120分の期間中維持され得る。水相下での大環状モジュールの安定なLangmuirフィルムの他の例は、5〜15mN/mの等圧クリープを有し得、その結果、約80%のフィルム領域が約30分の期間中維持され、ある時には、約85%のフィルム領域が約30分の期間中維持され、またある時には、約90%のフィルム領域が約30分の期間中維持され、またある時には、約95%のフィルム領域が約30分の期間中維持され、そして、またある時には、約98%のフィルム領域が約30分の期間中維持され得る。   The amphiphilicity of the macrocyclic module can be characterized in part by its ability to form a stable Langmuir film. Langmuir film is measured on the Langmuir trough in millinewtons per meter (mN / m) where a specific barrier speed is measured in millimeters per minute (mm / min) It can be formed at a specific surface pressure and the isobaric creep or change in the film area at a constant surface pressure can be measured to characterize the stability of the film. For example, a stable Langmuir film of a macrocyclic module under aqueous phase can have an isobaric creep of 5-15 mN / m, so that most of the film area is in a period of about 1 hour. Can be maintained. An example of a stable Langmuir film of a macrocyclic module under aqueous phase may have an isobaric creep of 5-15 mN / m, so that about 70% film area is maintained for a period of about 30 minutes, At some times, about 70% film area is maintained for a period of about 40 minutes, and at other times about 70% film area is maintained for a period of about 60 minutes, and at other times, about 70% film The area can be maintained for a period of about 120 minutes. Another example of a stable Langmuir film of a macrocyclic module under aqueous phase may have an isobaric creep of 5-15 mN / m so that about 80% film area is maintained for a period of about 30 minutes At some times, about 85% film area is maintained for a period of about 30 minutes, and at other times about 90% film area is maintained for a period of about 30 minutes, and at other times, about 95% film The area is maintained for a period of about 30 minutes, and at some times about 98% of the film area can be maintained for a period of about 30 minutes.

一つの局面において、個々の大環状モジュールは、その構造内に孔を含み得る。各大環状モジュールは、モジュールの配置および状態に依存して、特定の大きさの孔を規定し得る。異なる大きさの孔を規定する様々な大環状モジュールが調製され得る。   In one aspect, individual macrocyclic modules can include holes in their structure. Each macrocyclic module may define a specific size hole depending on the arrangement and condition of the module. Various macroannular modules that define different sized holes can be prepared.

大環状モジュールは、その構造に可撓性を含み得る。可撓性は、大環状モジュールが他の大環状モジュールとカップリング反応により結合をより容易に形成させ得る。大環状モジュールの可撓性はまた、大環状モジュールの孔を通る化学種の経路を調整することにおいて役割を果たし得る。例えば、様々な配置がその構造に利用可能であるので、可撓性は個々の大環状モジュールの孔の大きさに影響を与え得る。例えば、置換基が孔にない場合、大環状モジュールは、一つの立体配座中に特定の孔の大きさを有し得、そして、その大環状モジュールの一つ以上の置換基が孔に位置する場合、同一の大環状モジュールは、別の立体配座中に異なる孔の大きさを有し得る。同様に、大環状モジュールは、置換基のうちの1つの基が孔に位置する場合、1つの配置において特定の孔の大きさを有し得、置換基のうちの異なる基が孔に位置する場合、異なる配置において異なる孔の大きさを有し得る。例えば、孔に位置する置換基のうちの「1つの基」は、1つの位置異性体に配置された3つのアルコキシ基であり、その置換基のうちの「異なる基」は、他の1つの位置異性体に配置された2つのアルコキシ基であり得る。孔に位置する置換基のうちの「1つの基」および孔に位置する置換基のうちの「異なる基」の効果は、他の調整因子と共に、輸送および濾過を調整し得る大環状モジュール組成物を提供することである。   The macroannular module may include flexibility in its structure. Flexibility allows a macrocyclic module to more easily form a bond with other macrocyclic modules through a coupling reaction. The flexibility of the macrocyclic module can also play a role in regulating the path of chemical species through the pores of the macrocyclic module. For example, since various arrangements are available for the structure, flexibility can affect the pore size of the individual macrocyclic module. For example, if a substituent is not in the pore, the macrocyclic module can have a particular pore size in one conformation, and one or more substituents of the macrocyclic module are located in the pore. In that case, the same macrocyclic module may have different pore sizes in different conformations. Similarly, a macrocyclic module may have a particular pore size in one arrangement when one group of substituents is located in the hole, and a different group of substituents is located in the hole. In some cases, it may have different pore sizes in different arrangements. For example, “one group” of the substituents located in the pore is three alkoxy groups arranged in one regioisomer, and “different groups” of the substituents are the other one There may be two alkoxy groups arranged in regioisomers. The effect of “one group” of substituents located in the pores and “different groups” of substituents located in the pores, together with other regulators, can regulate transport and filtration Is to provide.

シントンからの大環状モジュールの製造において、シントンは、実質的に純粋な単一の異性体、例えば、純粋な単一の光学異性体として用いられ得る。   In the production of macrocyclic modules from synthons, synthons can be used as substantially pure single isomers, eg, pure single optical isomers.

シントンからの大環状モジュールの作製において、一つ以上のカップリング結合が、隣接するシントンとの間に形成される。シントン間に形成される結合は、第2のシントン上の相補的な官能基へ、一つのシントン上の一つの官能基のカップリング生成物であり得る。例えば、第1のシントンの水酸基は、二つのシントン間にエステル結合を形成するために、第2のシントンの酸基または酸ハライド基とカップリングし得る。別の例は、イミン結合(−CH=N−)、アルデヒドの反応から生じる−CH=O、アミンを伴う一つのシントン(−NH)、別なシントンである。相補的な官能基およびシントン間の結合の例を、表5に示す。 In making a macrocyclic module from a synthon, one or more coupling bonds are formed between adjacent synthons. The bond formed between the synthons can be the coupling product of one functional group on one synthon to a complementary functional group on the second synthon. For example, the hydroxyl group of the first synthon can be coupled to the acid group or acid halide group of the second synthon to form an ester bond between the two synthons. Another example is an imine bond (—CH═N—), —CH═O resulting from the reaction of an aldehyde, one synthon with an amine (—NH 2 ), another synthon. Examples of binding between complementary functional groups and synthons are shown in Table 5.

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表5において、RおよびR’は水素または官能基を示し、そして、Xはハロゲンまたは他の好ましい離脱基である。   In Table 5, R and R 'represent hydrogen or a functional group, and X is a halogen or other preferred leaving group.

別の一つのバリエーションでは、大環状モジュールは、閉じた環の最初の調製後に大環状モジュールとカップリングした他の大環状モジュールとカップリングするための官能基を有し得る。例えば、大環状モジュールのイミン結合は、追加の大環状モジュールを生成するために、種々の置換基の一つで置換され得る。大環状モジュールをカップリングするための官能基を有するシントン間の結合の例を表6に示す。   In another variation, the macrocyclic module may have a functional group for coupling with other macrocyclic modules coupled to the macrocyclic module after the initial preparation of the closed ring. For example, the imine bond of a macrocyclic module can be substituted with one of a variety of substituents to produce an additional macrocyclic module. Examples of bonds between synthons having functional groups for coupling macrocyclic modules are shown in Table 6.

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表6において、Xはハロゲンであり、そして、QおよびQはモジュールの一部の、独立して選択されたシントンである。 In Table 6, X is halogen and Q 1 and Q 2 are independently selected synthons that are part of the module.

シントン間または他の大環状モジュール間の結合を形成するために用いられるシントンの官能基は、スペーサによりシントンから分離され得る。スペーサは、官能基をシントンにカップリングする任意の原子または原子団であり得、そして結合形成反応を妨げない。スペーサは、官能基の一部であり、シントン間の結合の一部になる。スペーサの例は、メチレン基(−CH−)である。スペーサは、シントン間の結合を伸長するといわれ得る。例えば、一つのメチレンスペーサが、イミン結合(−CH=N−)に挿入された場合、この結果生じたイミン結合は、−CHCH=N−であり得る。 The synthon functional groups used to form bonds between synthons or other macrocyclic modules can be separated from the synthons by spacers. The spacer can be any atom or group that couples the functional group to the synthon and does not interfere with the bond formation reaction. The spacer is part of the functional group and becomes part of the bond between synthons. An example of the spacer is a methylene group (—CH 2 —). The spacer can be said to extend the bond between the synthons. For example, if one methylene spacer is inserted into an imine bond (—CH═N—), the resulting imine bond can be —CH 2 CH═N—.

シントン間の結合はまた、シントンの二つの官能基以外の外部部分により提供される一つ以上の原子を含み得る。外部部分は、中間体(例えば、カップリングした一連のシントンからのシントンの閉じた環を形成するように、シントン間の結合を形成するために、別のシントン上の官能基とカップリングする)を形成するために、一つのシントンの官能基とカップリングし得るリンカー分子であり得る。リンカー分子の例は、ホルムアルデヒドである。例えば、二つのシントン上のアミノ基は、結合−NHCHNH−を生成するために、リンカー分子として、ホルムアルデヒド存在下で、Mannich反応を受け得る。 The bond between synthons can also include one or more atoms provided by external moieties other than the two functional groups of the synthon. The external moiety is an intermediate (eg, coupled with a functional group on another synthon to form a bond between synthons to form a closed ring of synthons from a series of coupled synthons) Can be a linker molecule that can be coupled with a functional group of one synthon. An example of a linker molecule is formaldehyde. For example, an amino group on two synthons can undergo a Mannich reaction in the presence of formaldehyde as a linker molecule to generate a bond —NHCH 2 NH—.

大環状モジュールの組成物は、例えば、閉じた環を形成するためにカップリングした3〜約24の環状シントンを含み得る;閉じた環を、少なくとも二つの他の閉じた環の相補的な官能基にカップリングするための少なくとも二つの官能基;ここで、各官能基ならびに各相補的な官能基は、C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、ハロゲン、ならびにアルカリ金属およびアルカリ土類金属からの金属からなる群から選択された原子を含む官能基を含む。ある実施形態において、大環状モジュールは、前述の官能基を介してカップリングされる少なくとも二個の閉じた環を含み得る。別の実施形態において、大環状モジュールは、前述の官能基を介してカップリングされる少なくとも三個の閉じた環を含む。   The composition of the macrocyclic module can include, for example, from 3 to about 24 cyclic synthons coupled to form a closed ring; the closed ring is a complementary function of at least two other closed rings. At least two functional groups for coupling to the group; wherein each functional group as well as each complementary functional group is C, H, N, O, Si, P, S, B, Al, halogen, and alkali Containing functional groups containing atoms selected from the group consisting of metals and metals from alkaline earth metals. In certain embodiments, the macrocyclic module can include at least two closed rings that are coupled via the aforementioned functional groups. In another embodiment, the macrocyclic module comprises at least three closed rings that are coupled via the aforementioned functional groups.

別の実施形態において、大環状モジュールは、孔を規定する閉じた環を形成するようにカップリングされる3〜約24の環状シントンから含み得る;置換基の第2の基が孔に位置する場合、置換基の第1の基が第2の立体配座の孔寸法と第2の孔寸法に配置される場合、第1の立体配座の第1の孔寸法を有する閉じたリング;
ここで、各基のそれぞれの置換基は、C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、ハロゲン、ならびにアルカリ金属およびアルカリ土類金属からの金属からなる群から選択された原子を含む官能基を含む。
In another embodiment, the macrocyclic module may comprise from 3 to about 24 cyclic synthons coupled to form a closed ring defining the pore; the second group of substituents is located in the pore A closed ring having a first conformation first pore size when the first group of substituents is disposed in the second conformation pore size and the second pore size;
Here, each substituent of each group was selected from the group consisting of C, H, N, O, Si, P, S, B, Al, halogen, and metals from alkali metals and alkaline earth metals. Contains functional groups containing atoms.

別の例において、大環状モジュールは、以下(a)孔を規定する閉じたリングを形成するためにカップリングされる3〜約24の環状シントン;(b)孔において閉じた環にカップリングされ、孔を介して選択された化学種を輸送するように選択される少なくとも一つの官能基であって、ここで、この少なくとも一つの官能基は、C、H、N、O、Si、P、S、B、A1、ハロゲン、ならびにアルカリ金属およびアルカリ土類金属からの金属からなる群から選択された原子を含む官能基を含む;(c)孔を介して輸送されるべき選択された化学種。いくつかの実施形態において、選択された化学種は、オボアルブミン、グルコース、クレアチニン、HPO 、HPO −2、HCO 、尿素、Na、Li、およびKの群から選択される。 In another example, the macrocyclic module is: (a) 3 to about 24 annular synthons coupled to form a closed ring defining a hole; (b) coupled to the closed ring in the hole. , At least one functional group selected to transport a selected chemical species through the pore, wherein the at least one functional group is C, H, N, O, Si, P, Comprising a functional group comprising an atom selected from the group consisting of S, B, A1, halogen, and metals from alkali metals and alkaline earth metals; (c) selected species to be transported through the pores . In some embodiments, the selected species is from the group of ovalbumin, glucose, creatinine, H 2 PO 4 , HPO 4 −2 , HCO 3 , urea, Na + , Li + , and K + . Selected.

いくつかの実施形態において、大環状モジュールの組成物は、Wang樹脂、ヒドロゲル、アルミナ、金属、セラミック、重合体、シリカゲル、セファロース、セファデックス、アガロース、無機物固体、半導体、およびシリコンウエハの群から選択された固形支持体りカップリングされる。他の実施形態において、大環状モジュールの組成物は、5〜15mN/mのLangmuirトラフで30分後に、少なくとも85%のフィルム領域を維持する。他の実施形態において、大環状モジュールの組成物は、5〜15mN/mのLangmuirトラフで30分後に、少なくとも95%のフィルム領域を維持する。別の実施形態において、大環状モジュールは、5〜15mN/mのLangmuirトラフで30分後に、少なくとも98%のフィルム領域を維持する。   In some embodiments, the composition of the macrocyclic module is selected from the group of Wang resin, hydrogel, alumina, metal, ceramic, polymer, silica gel, sepharose, sephadex, agarose, inorganic solid, semiconductor, and silicon wafer The solid support is coupled. In other embodiments, the macrocyclic module composition maintains a film area of at least 85% after 30 minutes with a 5-15 mN / m Langmuir trough. In other embodiments, the macrocyclic module composition maintains a film area of at least 95% after 30 minutes with a 5-15 mN / m Langmuir trough. In another embodiment, the macrocyclic module maintains a film area of at least 98% after 30 minutes with a 5-15 mN / m Langmuir trough.

いくつかの実施形態において、環状シントンは、ベンゼン、シクロヘキサジエン、シクロヘキセン、シクロヘキサン、シクロペンタジエン、シクロペンテン、シクロペンタン、シクロヘプタン、シクロヘプテン、シクロヘプタジエン、シクロヘプタトリエン、シクロオクタン、シクロオクテン、シクロオクタジエン、シクロオクタトリエン、シクロオクタテトラエン、ナフタレン、アントラセン、フェニレン、フェナントラセン、ピレン、トリフェニレン、フェナントレン、ピリジン、ピリミジン、ピリダジン、ビフェニル、ビピリジル、デカリン、ピペリジン、ピロリジン、モルホリン、ピペラジン、ピラゾリジン、キヌクリジン、テトラヒドロピラン、ジオキサン、テトラヒドロチオフェン、テトラヒドロフラン、ピロール、トリプチセン、アダマンタン、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、ビシクロ[2.2.1]ヘプテン、ビシクロ[2.2.2]オクタン、ビシクロ[2.2.2]オクテン、ビシクロ[3.3.0]オクタン、ビシクロ[3.3.0]オクテン、ビシクロ[3.3.1]ノナン、ビシクロ[3.3.1]ノネン、ビシクロ[3.2.2]ノナン、ビシクロ[3.2.2]ノネン、ビシクロ[4.2.2]デカン、7−アザビシクロ[2.2.1]ヘプタン、1,3−ジアザビシクロ[2.2.1]ヘプタン、およびスピロ[4.4]ノナンからなる群から各々独立して選択される。   In some embodiments, the cyclic synthon is benzene, cyclohexadiene, cyclohexene, cyclohexane, cyclopentadiene, cyclopentene, cyclopentane, cycloheptane, cycloheptene, cycloheptadiene, cycloheptatriene, cyclooctane, cyclooctene, cyclooctadiene. , Cyclooctatriene, cyclooctatetraene, naphthalene, anthracene, phenylene, phenanthracene, pyrene, triphenylene, phenanthrene, pyridine, pyrimidine, pyridazine, biphenyl, bipyridyl, decalin, piperidine, pyrrolidine, morpholine, piperazine, pyrazolidine, quinuclidine, Tetrahydropyran, dioxane, tetrahydrothiophene, tetrahydrofuran, pyrrole, triptych , Adamantane, bicyclo [2.2.1] heptane, bicyclo [2.2.1] heptene, bicyclo [2.2.2] octane, bicyclo [2.2.2] octene, bicyclo [3.3.0 ] Octane, bicyclo [3.3.0] octene, bicyclo [3.3.1] nonane, bicyclo [3.3.1] nonene, bicyclo [3.2.2] nonane, bicyclo [3.2.2 ] Nonene, bicyclo [4.2.2] decane, 7-azabicyclo [2.2.1] heptane, 1,3-diazabicyclo [2.2.1] heptane, and spiro [4.4] nonane. Are independently selected.

他の実施形態において、各々カップリングされる環状シントンは、(a)縮合結合、および(b)以下からなる群から選択される結合:−NRC(O)−、−OC(O)−、−O−、−S−S−、−S−、−NR−、−(CRR’)−、−CHNH−、−C(O)S−、−C(O)O−、−C≡C−、−C≡C−C≡C−、−CH(OH)−、−HC=CH−、−NHC(O)NH−、−NHC(O)O−、−NHCHNH−、−NHCHCH(OH)CHNH−、−N=CH(CHCH=N−、−CHCH(OH)CH−、−N=CH(CHCH=N−(ここで、hは1〜4である)、−CH=N−NH−、−OC(O)O−、−OP(O)(OH)O−、−CH(OH)CHNH−、−CH(OH)CH−、−CH(OH)C(CHC(O)O−、 In other embodiments, each coupled cyclic synthon is (a) a fused bond, and (b) a bond selected from the group consisting of: —NRC (O) —, —OC (O) —, — O—, —S—S—, —S—, —NR—, — (CRR ′) p —, —CH 2 NH—, —C (O) S—, —C (O) O—, —C≡. C—, —C≡C—C≡C—, —CH (OH) —, —HC═CH—, —NHC (O) NH—, —NHC (O) O—, —NHCH 2 NH—, —NHCH 2 CH (OH) CH 2 NH—, —N═CH (CH 2 ) p CH═N—, —CH 2 CH (OH) CH 2 —, —N═CH (CH 2 ) h CH═N— (here H is 1 to 4), —CH═N—NH—, —OC (O) O—, —OP (O) (OH) O—, —CH (OH) CH 2 NH—, —CH (OH) CH 2 -, - CH (OH) C (CH 3) 2 C (O) O-,

Figure 0004688418
Figure 0004688418

;ここで、pは1〜6である;ここで、RおよびR’は、水素およびアルキルの群から各々独立して選択される;ここで、二つの立体配座が異なる構造の場合、結合は、二つの可能な立体配座(正および逆)のいずれかにおいて、ともにカップリングされるシントンに関して、独立して構成される;ここで、Qは、結合によって結合されたシントンの一つである
、によって、二つの隣接したシントンに独立してカップリングされる。
Wherein p is 1 to 6; wherein R and R ′ are each independently selected from the group of hydrogen and alkyl; wherein, when the two conformations are different structures, a bond Are independently constructed with respect to synthons that are coupled together in either of two possible conformations (forward and reverse); where Q is one of the synthons joined by a bond Is coupled independently to two adjacent synthons.

他の実施形態において、閉じた環の組成物は、以下の化学式から構成され得る:   In other embodiments, the closed ring composition may be composed of the following chemical formula:

Figure 0004688418
Figure 0004688418

。ここで:Jは2〜23である;Qはシントンであり、各々が、(a)1,2−フェニルの位置で結合Lにカップリングされたフェニルシントン、(b)1,3−フェニルの位置で結合Lにカップリングされたフェニルシントン、(c)フェニルシントン以外のアリールシントン、(d)ピリジニウムシントン以外のヘテロアリールシントン、(e)飽和環状炭化水素シントン、(f)不飽和環状炭化水素シントン、(g)飽和二環状炭化水素シントン、(h)不飽和二環状炭化水素シントン、(i)飽和多環状水素シントン、および(j)不飽和多環状炭化水素シントンからなる群から各々独立して選択される;ここで、結合LにカップリングされないそれぞれのQの環の位置は、水素、またはC、H、N、O、Si、P、S、B、Al、ハロゲン、およびアルカリ金属とアルカリ土類金属からの金属の群から選択された原子を含む官能基で置換される;Qは、(a)2,7−ナフチルの位置で結合Lとカップリングされるフェニルシントンおよびナフタレンシントン以外のアリールシントン、(b)2,6−ピリジノの位置で結合Lにカップリングされるピリジンシントン以外のヘテロアリールシントン、(c)1,2−シクロヘキシルの位置で結合Lにカップリングされるシクロヘキサンシントン以外の飽和環状炭化水素シントン、(d)2,5−ピロールの位置で結合Lにカップリングされるピロールシントン以外の不飽和環状炭化水素シントン、(e)飽和二環状炭化水素シントン、(f)不飽和二環状炭化水素シントン、(g)飽和多環状炭化水素シントン、および(h)不飽和多環状炭化水素シントン、からなる群から独立して選択されたシントンである;ここで、LにカップリングされないQの環の位置は、水素、または、C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、ハロゲン、ならびにアルカリ金属およびアルカリ土類金属からの金属からなる群より選択された原子を含む官能基で置換される;Lはシントン間の結合であり、(a)縮合結合、および(b)以下からなる群から選択された結合:−NRC(O)−、−OC(O)−、−O−、−S−S−、−S−、−NR−、−(CRR’)−、−CHNH−、−C(O)S−、−C(O)O−、−C≡C−、−C≡C−C≡C−、−CH(OH)−、−HC=CH−、−NHC(O)NH−、−NHC(O)O−、−NHCHNH−、−NHCHCH(OH)CHNH−、−N=CH(CHCH=N−、−CHCH(OH)CH−、−N=CH(CHCH=N−(ここで、hは1〜4である)、−CH=N−NH−、−OC(O)O−、−OP(O)(OH)O−、−CH(OH)CHNH−、−CH(OH)CH−、−CH(OH)C(CHC(O)O−、 . Where: J is 2-23; Q 1 is a synthon, each (a) a phenyl synthon coupled to a bond L at the 1,2-phenyl position, (b) 1,3-phenyl (C) aryl synthons other than phenyl synthons, (d) heteroaryl synthons other than pyridinium synthons, (e) saturated cyclic hydrocarbon synthons, and (f) unsaturated cyclic carbonizations. Independently from the group consisting of hydrogen synthons, (g) saturated bicyclic hydrocarbon synthons, (h) unsaturated bicyclic hydrocarbon synthons, (i) saturated polycyclic hydrogen synthons, and (j) unsaturated polycyclic hydrocarbon synthons and are selected; wherein the position of the rings of each for Q 1 that is not coupled to the coupling L, hydrogen or C,, H, N, O , Si, P, S, B, a It is substituted with a functional group containing a halogen, and an alkali metal and a metal selected atom from the group of the alkaline earth metal; Q 2 is a bond L and the coupling at the position of (a) 2,7-naphthyl Aryl synthons other than phenyl synthons and naphthalene synthons, (b) heteroaryl synthons other than pyridine synthons coupled to the bond L at the 2,6-pyridino position, (c) bound at the 1,2-cyclohexyl position (C) a saturated cyclic hydrocarbon synthon other than cyclohexane synthon coupled to L; (d) an unsaturated cyclic hydrocarbon synthon other than pyrrole synthon coupled to the bond L at the position of 2,5-pyrrole; Cyclic hydrocarbon synthon, (f) unsaturated bicyclic hydrocarbon synthon, (g) saturated polycyclic hydrocarbon synthon, Beauty (h) unsaturated polycyclic hydrocarbon synthon, independently from the group is a synthon that is selected consisting of: The position of the ring Q 2 'which is not coupled to L is hydrogen or,, C, H, Substituted with a functional group containing an atom selected from the group consisting of N, O, Si, P, S, B, Al, halogen, and metals from alkali metals and alkaline earth metals; L is a bond between synthons And (b) a bond selected from the group consisting of: —NRC (O) —, —OC (O) —, —O—, —S—S—, —S—. , —NR—, — (CRR ′) p —, —CH 2 NH—, —C (O) S—, —C (O) O—, —C≡C—, —C≡C—C≡C— , -CH (OH) -, - HC = CH -, - NHC (O) NH -, - NHC (O) O -, - NHCH 2 NH- -NHCH 2 CH (OH) CH 2 NH -, - N = CH (CH 2) p CH = N -, - CH 2 CH (OH) CH 2 -, - N = CH (CH 2) h CH = N- (Where h is 1 to 4), —CH═N—NH—, —OC (O) O—, —OP (O) (OH) O—, —CH (OH) CH 2 NH—, -CH (OH) CH 2 -, - CH (OH) C (CH 3) 2 C (O) O-,

Figure 0004688418
Figure 0004688418

;ここで、pは1〜6である;ここで、RおよびR’は、各々水素およびアルキルの群より独立して選択される;ここで、二つの立体配座が異なる構造の場合、結合Lは、二つの可能な立体配座(正および逆)のいずれかにおいて、ともにカップリングされるシントンに関して、独立して構成される;ここで、yは1または2であり、Qは、結合によって結合されたQシントンまたはQシントンの一つで各々独立している
、からなる群から各々独立して選択される。
Wherein p is 1 to 6; where R and R ′ are each independently selected from the group of hydrogen and alkyl; wherein, when the two conformations are different structures, a bond L is independently configured with respect to synthons that are coupled together in either of two possible conformations (forward and reverse); where y is 1 or 2, and Q y is Each independently selected from the group consisting of one of the Q 1 synthons or Q 2 synthons joined by a bond.

いくつかの実施形態において、官能基は、水素、活性化された酸、−OH、−C(O)OH、−C(O)H、−C(O)OCH、−C(O)Cl、−NRR、−NRRR、−MgX、−Li、−OLi、−OK、−ONa、−SH、−C(O)(CHC(O)OCH、−NH−アルキル−C(O)CHCH(NH)CO−アルキル、−CH=CH、−CH=CHR、−CH=CR、4−ビニルアリール、−C(O)CH=CH、−NHC(O)CH=CH、−C(O)CH=CH(C)、 In some embodiments, the functional group is hydrogen, activated acid, —OH, —C (O) OH, —C (O) H, —C (O) OCH 3 , —C (O) Cl. , —NRR, —NRRR + , —MgX, —Li, —OLi, —OK, —ONa, —SH, —C (O) (CH 2 ) 2 C (O) OCH 3 , —NH-alkyl-C ( O) CH 2 CH (NH 2 ) CO 2 - alkyl, -CH = CH 2, -CH = CHR, -CH = CR 2, 4- vinyl aryl, -C (O) CH = CH 2, -NHC (O ) CH = CH 2, -C ( O) CH = CH (C 6 H 5),

Figure 0004688418
Figure 0004688418

、P(O)(OH)(OX)、−P(=O)(O”)O(CHNR からなる群から各々独立して選択される;ここで、Rは、水素および1〜6Cのアルキルからなる群から各々独立して選択される;Xは、Cl、BrおよびIからなる群から選択される;rは1〜50である;そしてsは1〜4である。 , P (O) (OH) (OX), —P (═O) (O ″) O (CH 2 ) s NR 3 +, each independently selected; where R is hydrogen And each independently selected from the group consisting of 1-6C alkyl; X is selected from the group consisting of Cl, Br and I; r is 1-50; and s is 1-4 .

別の例において、閉じた環の組成物は、以下の化学式を含む:   In another example, a closed ring composition comprises the following chemical formula:

Figure 0004688418
Figure 0004688418

ここで:Jは、2〜23である;Qは、(a)1,2−フェニルの位置で結合Lにカップリングされるフェニルシントン、(b)1,3−フェニルの位置で結合Lにカップリングされるフェニルシントン、および(c)1,2−シクロヘキシルの位置で結合Lにカップリングされるシクロヘキサンシントンからなる群から各々独立して選択されるシントンである;ここで、結合Lにカップリングされない各Qの環の位置は、水素、または、C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、ハロゲン、およびアルカリ金属およびアルカリ土類金属からの金属の群より選択された原子を含む官能基で置換される;Qは、1,2−シクロヘキシルの位置で結合Lににカップリングされるシクロヘキサンシントンである;ここで、LにカップリングされないQの環の位置が、C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、ハロゲン、およびアルカリ金属およびアルカリ土類金属からの金属からなる群より選択された原子を含む官能基で置換される;Lはシントン間の結合であり、(a)縮合結合、および(b)以下の群から選択された結合:−NRC(O)−、−OC(O)−、−O−、−S−S−、−S−、−NR−、−(CRR’)−、−CHNH−、−C(O)S−、−C(O)O−、−C≡C−、−C≡C−C≡C−、−CH(OH)−、−HC=CH−、−NHC(O)NH−、−NHC(O)O−、−NHCHNH−、−NHCHCH(OH)CHNH−、−N=CH(CHCH=N−、−CHCH(OH)CH−、−N=CH(CHCH=N−(ここで、hは1〜4である)、−CH=N−NH−、−OC(O)O−、−OP(O)(OH)O−、−CH(OH)CHNH−、−CH(OH)CH−、−CH(OH)C(CHC(O)O−、 Where: J is 2-23; Q 1 is (a) phenyl synthon coupled to bond L at the 1,2-phenyl position, (b) bond L at the 1,3-phenyl position. A synthon independently selected from the group consisting of: a phenyl synthon to be coupled to and a cyclohexane synthon coupled to the bond L at the position of (c) 1,2-cyclohexyl; The position of each uncoupled Q 1 ring is from hydrogen or a group of metals from C, H, N, O, Si, P, S, B, Al, halogen, and alkali metals and alkaline earth metals. is substituted with a functional group containing a selected atomic; Q 2 is a cyclohexane synthon to be coupled to the coupling L at position 1,2 cyclohexyl; wherein the coupling loop to the L Is not the position of the ring Q 2 comprise C, H, N, O, Si, P, S, B, Al, halogen, and the alkali metal and alkaline earth been atoms selected from the group consisting of metals from metal Substituted with a functional group; L is a bond between synthons, (a) a condensed bond, and (b) a bond selected from the group: -NRC (O)-, -OC (O)-,- O—, —S—S—, —S—, —NR—, — (CRR ′) p —, —CH 2 NH—, —C (O) S—, —C (O) O—, —C≡. C—, —C≡C—C≡C—, —CH (OH) —, —HC═CH—, —NHC (O) NH—, —NHC (O) O—, —NHCH 2 NH—, —NHCH 2 CH (OH) CH 2 NH -, - N = CH (CH 2) p CH = N -, - CH 2 CH (OH) CH 2 -, - N = CH (CH 2 h CH = N- (where, h is 1~4), - CH = N- NH -, - OC (O) O -, - OP (O) (OH) O -, - CH (OH) CH 2 NH -, - CH ( OH) CH 2 -, - CH (OH) C (CH 3) 2 C (O) O-,

Figure 0004688418
Figure 0004688418

;ここで、pは1〜6である;ここで、RおよびR’は、水素およびアルキルの群から各々独立して選択される;ここで、二つの立体配座が異なる構造の場合、結合Lは、二つの可能な立体配座(正および逆)のいずれかにおいて、ともにカップリングされるシントンに関して、各々独立して構成される;ここで、yは1または2であり、Qは、結合によって連結されるQシントンまたはQシントンの一つで各々独立している
、からなる群から各々独立して選択された結合である。
Wherein p is 1 to 6; wherein R and R ′ are each independently selected from the group of hydrogen and alkyl; wherein, when the two conformations are different structures, a bond L is each independently configured for a synthon that is coupled together in either of two possible conformations (forward and reverse); where y is 1 or 2, and Q y is Each independently selected from the group consisting of one of Q 1 synthons or Q 2 synthons linked by a bond.

いくつかの場合において、官能基は、水素、活性化された酸、−OH、−C(O)OH、−C(O)H、−C(O)OCH、−C(O)Cl、−NRR、−NRRR、−MgX、−Li、−OLi,−OK、−ONa、−SH、−C(O)(CHC(O)OCH、−NH−アルキル−C(O)CHCH(NH)CO−アルキル、−CH=CH、−CH=CHR、−CH=CR、4−ビニルアリール、−C(O)CH=CH、−NHC(O)CH=CH、−C(O)CH=CH(C)、 In some cases, the functional group is hydrogen, activated acid, —OH, —C (O) OH, —C (O) H, —C (O) OCH 3 , —C (O) Cl, —NRR, —NRRR + , —MgX, —Li, —OLi, —OK, —ONa, —SH, —C (O) (CH 2 ) 2 C (O) OCH 3 , —NH-alkyl-C (O ) CH 2 CH (NH 2) CO 2 - alkyl, -CH = CH 2, -CH = CHR, -CH = CR 2, 4- vinyl aryl, -C (O) CH = CH 2, -NHC (O) CH = CH 2, -C (O ) CH = CH (C 6 H 5),

Figure 0004688418
Figure 0004688418

、−P(O)(OH)(OX)、−P(=O)(O”)O(CHNR ;ここで、Rは、水素および1〜6Cアルキルからなる群から各々独立して選択される;Xは、Cl、Br、およびIからなる群から選択される;rは1〜50である;そして、sは1〜4である
、からなる群から各々独立して選択される。
, —P (O) (OH) (OX), —P (═O) (O ″) O (CH 2 ) s NR 3 + ; wherein R is from the group consisting of hydrogen and 1-6C alkyl, respectively Independently selected; X is selected from the group consisting of Cl, Br, and I; r is 1-50; and s is 1-4, each independently Selected.

別の実施形態において、以下の化学式は閉じた環の組成物である:   In another embodiment, the following chemical formula is a closed ring composition:

Figure 0004688418
Figure 0004688418

ここで:Jは、2〜23である;Qは、(a)1,4−フェニルの位置で結合Lにカップリングされるフェニルシントン、(b)フェニルシトシン以外のアリールシントン、(c)ヘテロアリールシントン、(d)飽和環状炭化水素シントン、(e)不飽和環状炭化水素シントン、(f)飽和二環状炭化水素シントン、(g)不飽和二環状炭化水素シントン、(h)飽和多環状炭化水素シントン、および(i)不飽和多環状炭化水素シントンからなる群から各々独立して選択される;ここで、Qの少なくとも一つは、1,4−フェニルの位置で結合Lにカップリングされるフェニルシントンであり、そして、結合Lにカップリングされない各Qの環の位置が、C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、ハロゲン、およびアルカリ金属およびアルカリ土類金属からの金属の群より選択された原子を含む官能基で置換される;Qは、(a)2,7−ナフチルの位置で結合Lにカップリングされるフェニルシントンおよびナフタレンシントン以外のアリールシントン、(b)ヘテロアリールシントン、(c)1,2−シクロヘキシルの位置で結合Lにカップリングされるシクロヘキサンシントン以外の飽和環状炭化水素シントン、(d)不飽和環状炭化水素シントン、(e)飽和二環状炭化水素シントン、(f)不飽和二環状炭化水素シントン、(g)飽和多環状炭化水素シントン、ならびに(h)不飽和多環状炭化水素シントン、からなる群から独立して選択されたシントンである;ここで、LにカップリングされないQの環の位置が、水素、またはC、H、N、O、Si、P、S、B、Al、ハロゲン、およびアルカリ金属およびアルカリ土類金属からの金属からなる群より選択された原子を含む官能基で置換される;Lはシントン間の結合であり、(a)縮合結合、および(b)以下からなる群から選択された結合:−NRC(O)−、−OC(O)−、−O−、−S−S−、−S−、−NR−、−(CRR’)−、−CHNH−、−C(O)S−、−C(O)O−、−C≡C−、−C≡C−C≡C−、−CH(OH)−、−HC=CH−、−NHC(O)NH−、−NHC(O)O−、−NHCHNH−、−NHCHCH(OH)CHNH−、−N=CH(CHCH=N−、−CHCH(OH)CH−、−N=CH(CHCH=N−(ここで、hは1〜4である)、−CH=N−NH−、−OC(O)O−、−OP(O)(OH)O−、−CH(OH)CHNH−、−CH(OH)CH−、−CH(OH)C(CHC(O)O−、 Where: J is 2-23; Q 1 is (a) a phenyl synthon coupled to the bond L at the 1,4-phenyl position, (b) an aryl synthon other than phenylcytosine, (c) Heteroaryl synthon, (d) saturated cyclic hydrocarbon synthon, (e) unsaturated cyclic hydrocarbon synthon, (f) saturated bicyclic hydrocarbon synthon, (g) unsaturated bicyclic hydrocarbon synthon, (h) saturated polycyclic Each independently selected from the group consisting of a hydrocarbon synthon and (i) an unsaturated polycyclic hydrocarbon synthon; wherein at least one of Q 1 is coupled to the bond L at the 1,4-phenyl position phenyl synthon is a ring, and the position of the ring of the Q 1 that is not coupled to the coupling L will, C, H, N, O , Si, P, S, B, Al, halogen, and alkali metal And it is substituted with a functional group containing a metal atom selected from the group of alkaline earth metals; Q 2 is, (a) phenyl synthon and naphthalene to be coupled to the coupling L at the position of the 2,7-naphthyl Aryl synthons other than synthons, (b) heteroaryl synthons, (c) saturated cyclic hydrocarbon synthons other than cyclohexane synthons coupled to bond L at the 1,2-cyclohexyl position, (d) unsaturated cyclic hydrocarbon synthons (E) a saturated bicyclic hydrocarbon synthon, (f) an unsaturated bicyclic hydrocarbon synthon, (g) a saturated polycyclic hydrocarbon synthon, and (h) an unsaturated polycyclic hydrocarbon synthon. Where the ring position of Q 2 that is not coupled to L is hydrogen or C, H, N, O, S substituted with a functional group containing an atom selected from the group consisting of i, P, S, B, Al, halogen, and metals from alkali metals and alkaline earth metals; L is a bond between synthons; a) a condensed bond, and (b) a bond selected from the group consisting of: —NRC (O) —, —OC (O) —, —O—, —S—S—, —S—, —NR—. , — (CRR ′) p —, —CH 2 NH—, —C (O) S—, —C (O) O—, —C≡C—, —C≡C—C≡C—, —CH ( OH) -, - HC = CH -, - NHC (O) NH -, - NHC (O) O -, - NHCH 2 NH -, - NHCH 2 CH (OH) CH 2 NH -, - N = CH (CH 2) p CH = N -, - CH 2 CH (OH) CH 2 -, - N = CH (CH 2) h CH = N- ( where, h is 1-4 der ), - CH = N-NH -, - OC (O) O -, - OP (O) (OH) O -, - CH (OH) CH 2 NH -, - CH (OH) CH 2 -, - CH (OH) C (CH 3) 2 C (O) O-,

Figure 0004688418
Figure 0004688418

;ここで、pは1〜6である;ここで、RおよびR’は、水素およびアルキルの群から各々独立して選択される;ここで、二つの立体配座が異なる構造の場合、結合Lは、二つの可能な立体配座(正および逆)のいずれかにおいて、ともに連結されるシントンに関して、各々独立して構成される;ここで、yは1または2であり、そして、Qは、結合によって結合されたQシントンまたはQシントンの一つで各々独立している
、からなる群から各々独立して選択された結合である。
Wherein p is 1 to 6; where R and R ′ are each independently selected from the group of hydrogen and alkyl; where the two conformations are structurally different L is each independently configured for a synthon linked together in either of two possible conformations (forward and reverse); where y is 1 or 2 and Q y Are each independently selected from the group consisting of one of the Q 1 synthons or Q 2 synthons joined by a bond.

他の実施形態においては、式の閉じた環の組成は、以下である:   In other embodiments, the composition of the closed ring of the formula is:

Figure 0004688418
Figure 0004688418

、Jは1〜22であり、そしてnは1〜24であり;XおよびRは、C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、ハロゲン、およびアルカリ金属およびアルカリ土類金属からの金属からなる群より選択された原子を含む官能基からなる基の群より各々独立して選択され;Zは各々独立して水素または親油基であり;Lはシントン間の結合であり、各々のシントンは、(a)縮合結合、および(b)以下からなる群より選択される結合:−N=CR−、−NRC(O)−、−OC(O)−、−O−、−S−S−、−S−、−NR−、 −(CRR’)−、−CHNH−、−C(O)S−、−C(O)O−、−C≡C−、−C≡C−C≡C−、−CH(OH)−、−HC=CH−、−NHC(O)NH−、−NHC(O)O−、−NHCHNH−、−NHCHCH(OH)CHNH−、−N=CHCHCH=N−、−N=CH(CHCH=N−、ここで、hは1〜4であり、−CH=N−NH−、−OC(O)O−、−P(O)(OH)O−、−CH(OH)CHNH−、−CH(OH)CH−、−CH(OH)C(CHC(O)O−、 , J is 1 to 22, and n is 1 to 24; X and R n is, C, H, N, O , Si, P, S, B, Al, halogen, and alkali metal and alkaline earth Each independently selected from the group of groups consisting of functional groups containing atoms selected from the group consisting of metals from similar metals; Z is each independently hydrogen or a lipophilic group; L is a bond between synthons Each synthon is (a) a fused bond, and (b) a bond selected from the group consisting of: -N = CR-, -NRC (O)-, -OC (O)-, -O -, - S-S -, - S -, - NR-, - (CRR ') p -, - CH 2 NH -, - C (O) S -, - C (O) O -, - C≡C -, -C≡C-C≡C-, -CH (OH)-, -HC = CH-, -NHC (O) NH-, -NHC (O) O-, -NHCH 2 NH -, - NHCH 2 CH (OH) CH 2 NH -, - N = CHCH 2 CH = N -, - N = CH (CH 2) h CH = N-, where, h is 1 to 4 , —CH═N—NH—, —OC (O) O—, —P (O) (OH) 2 O—, —CH (OH) CH 2 NH—, —CH (OH) CH 2 —, —CH (OH) C (CH 3) 2 C (O) O-,

Figure 0004688418
Figure 0004688418

からなる群から各々独立して選択され;ここで、pは1〜6であり;ここで、RおよびR’は、水素およびアルキル群より各々独立して選択され;ここで、結合Lは、各々独立してそれが一緒に結合するシントンに関し、二つの立体配座が異なる構造である場合、二つの可能な立体配座(正および逆)のいずれかの形態である。 Wherein p is 1 to 6; wherein R and R ′ are each independently selected from the hydrogen and alkyl groups; where the bond L is With respect to the synthon that each independently binds together, where the two conformations are different structures, it is in the form of either of the two possible conformations (forward and reverse).

一つの実施形態において、XおよびRは、水素、活性酸、−OH、−C(O)OH、−C(O)H、−C(O)OCH、−C(O)Cl、−NRR、−NRRR、−MgX、−Li、−OLi,−OK、−ONa、−SH、−C(O)(CHC(O)OCH、−NH−アルキル−C(O)CHCH(NH)CO−アルキル、−CH=CH、−CH=CHR、−CH=CR、4−ビニルアリール、−C(O)CH=CH、−NHC(O)CH=CH、−C(O)CH=CH(C)、 In one embodiment, X and R n are hydrogen, activated acid, —OH, —C (O) OH, —C (O) H, —C (O) OCH 3 , —C (O) Cl, — NRR, —NRRR + , —MgX, —Li, —OLi, —OK, —ONa, —SH, —C (O) (CH 2 ) 2 C (O) OCH 3 , —NH-alkyl-C (O) CH 2 CH (NH 2) CO 2 - alkyl, -CH = CH 2, -CH = CHR, -CH = CR 2, 4- vinyl aryl, -C (O) CH = CH 2, -NHC (O) CH = CH 2, -C (O) CH = CH (C 6 H 5),

Figure 0004688418
Figure 0004688418

、−P(O)(OH)(OX)、−P(=O)(O)O(CHNR からなる群より各々独立して選択され;ここで、Rは、水素および1〜6Cのアルキルからなる群より各々独立して選択され;Xは、Cl、Br、およびIからなる群より選択され;rは1〜50であり;そして、sは1〜4である。 , -P (O) (OH) (OX), - P (= O) (O -) O (CH 2) s NR 3 + each independently from the group consisting of selected; wherein, R represents a hydrogen And each independently selected from the group consisting of 1-6C alkyl; X is selected from the group consisting of Cl, Br, and I; r is 1-50; and s is 1-4 .

別の実施形態においては、式の閉じた環の組成は、以下である:   In another embodiment, the composition of the closed ring of the formula is:

Figure 0004688418
Figure 0004688418

、Jは、1〜22であり、nは1〜48であり;XおよびRは、C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、ハロゲン、およびアルカリ金属およびアルカリ土類金属からの金属からなる群より選択される原子を含む官能基からなる群より各々独立して選択され;Zは各々独立して水素または親油基であり;Lはシントン間の結合であり、(a)縮合結合、および(b)以下からなる群より選択される結合:−NRC(O)−、−OC(O)−、−O−、−S−S−、−S−、−NR−、−(CRR’)−、−CHNH−、−C(O)S−、−C(O)O−、−C≡C−、−C≡C−C≡C−、−CH(OH)−、−HC=CH−、−NHC(O)NH−、−NHC(O)O−、−NHCHNH−、−NHCHCH(OH)CHNH−、−N=CH(CHCH=N−、−CHCH(OH)CH−、−N=CH(CHCH=N−、ここで、hは1〜4であり、−CH=N−NH−、−OC(O)O−、−OP(O)(OH)O−、−CH(OH)CHNH−、−CH(OH)CH−、−CH(OH)C(CHC(O)O−、 , J is 1-22, n is 1-48; X and R n are C, H, N, O, Si, P, S, B, Al, halogen, and alkali metals and alkaline earths Each independently selected from the group consisting of functional groups containing atoms selected from the group consisting of metals from the group of metals; Z is each independently hydrogen or a lipophilic group; L is a bond between synthons (B) a bond selected from the group consisting of: -NRC (O)-, -OC (O)-, -O-, -S-S-, -S-,- NR—, — (CRR ′) p —, —CH 2 NH—, —C (O) S—, —C (O) O—, —C≡C—, —C≡C—C≡C—, — CH (OH) -, - HC = CH -, - NHC (O) NH -, - NHC (O) O -, - NHCH 2 NH -, - NHCH 2 CH (OH) CH 2 NH—, —N═CH (CH 2 ) p CH═N—, —CH 2 CH (OH) CH 2 —, —N═CH (CH 2 ) h CH═N—, where h is 1 to a 4, -CH = N-NH - , - OC (O) O -, - OP (O) (OH) O -, - CH (OH) CH 2 NH -, - CH (OH) CH 2 -, -CH (OH) C (CH 3 ) 2 C (O) O-,

Figure 0004688418
Figure 0004688418

からなる群から各々独立して選択され;ここで、pは1〜6であり;ここで、RおよびR’は、水素およびアルキルの群から各々独立して選択され;ここで、結合Lは、各々独立してそれが一緒に結合するシントンに関し、二つの立体配座が異なる構造である場合、二つの可能な立体配座(正および逆)のいずれかの形態である。
別の実施形態においては、XおよびRは、水素、活性酸、−OH、−C(O)OH、−C(O)H、−C(O)OCH、−C(O)Cl、−NRR、−NRRR、−MgX、−Li、−OLi,−OK、−ONa、−SH、−C(O)(CHC(O)OCH、−NH−アルキル−C(O)CHCH(NH)CO−アルキル、−CH=CH、−CH=CHR、−CH=CR、4−ビニルアリール、−C(O)CH=CH、−NHC(O)CH=CH、−C(O)CH=CH(C)、
Wherein p is from 1 to 6; wherein R and R ′ are each independently selected from the group of hydrogen and alkyl; where the bond L is , Each independently of the synthon that binds together, where the two conformations are different structures, it is in the form of either of the two possible conformations (forward and reverse).
In another embodiment, X and R n are hydrogen, activated acid, —OH, —C (O) OH, —C (O) H, —C (O) OCH 3 , —C (O) Cl, —NRR, —NRRR + , —MgX, —Li, —OLi, —OK, —ONa, —SH, —C (O) (CH 2 ) 2 C (O) OCH 3 , —NH-alkyl-C (O ) CH 2 CH (NH 2) CO 2 - alkyl, -CH = CH 2, -CH = CHR, -CH = CR 2, 4- vinyl aryl, -C (O) CH = CH 2, -NHC (O) CH = CH 2, -C (O ) CH = CH (C 6 H 5),

Figure 0004688418
Figure 0004688418

、−P(O)(OH)(OX)、−P(=O)(O)O(CHNR からなる群から各々独立して選択され;ここで、Rは、水素および1〜6Cのアルキルからなる群から各々独立して選択され;Xは、Cl、Br、およびIからなる群から選択され;rは1〜50であり;そして、sは1〜4である。 , -P (O) (OH) (OX), - P (= O) (O -) O (CH 2) s NR 3 + each independently selected from the group consisting of; wherein, R represents a hydrogen And each independently selected from the group consisting of 1-6C alkyl; X is selected from the group consisting of Cl, Br, and I; r is 1-50; and s is 1-4 .

別の実施形態においては、閉じた環の組成は、以下の式を有し得る:   In another embodiment, the closed ring composition may have the following formula:

Figure 0004688418
Figure 0004688418

、Jは、1〜11であり、そしてnは1〜12である;XおよびRは、水素、活性酸、−OH、−C(O)OH、−C(O)H、−C(O)OCH、−C(O)Cl、−NRR、−NRRR、−MgX、−Li、−OLi,−OK、−ONa、−SH、−C(O)(CHC(O)OCH、−NH−アルキル−C(O)CHCH(NH)CO−アルキル、−CH=CH、−CH=CHR、−CH=CR、4−ビニルアリール、−C(O)CH=CH、−NHC(O)CH=CH、−C(O)CH=CH(C)、 , J is 1 to 11 and n is 1 to 12; X and R n are hydrogen, activated acid, —OH, —C (O) OH, —C (O) H, —C ( O) OCH 3 , —C (O) Cl, —NRR, —NRRR + , —MgX, —Li, —OLi, —OK, —ONa, —SH, —C (O) (CH 2 ) 2 C (O ) OCH 3, -NH- alkyl -C (O) CH 2 CH ( NH 2) CO 2 - alkyl, -CH = CH 2, -CH = CHR, -CH = CR 2, 4- vinyl aryl, -C ( O) CH = CH 2, -NHC (O) CH = CH 2, -C (O) CH = CH (C 6 H 5),

Figure 0004688418
Figure 0004688418

、−P(O)(OH)(OX)、−P(=O)(O)O(CHNR からなる群から各々選択され;ここで、Rは、水素および1〜6Cのアルキルからなる群から各々独立して選択され;Xは、Cl、Br、およびIからなる群から選択され;rは1〜50であり;そして、sは1〜4であり;Zは各々が独立して水素または親油基であり;Lはシントン間の結合であり、(a)縮合結合、および(b)以下からなる群より選択された結合:−NRC(O)−、−OC(O)−、−O−、−S−S−、−S−、−NR−、−(CRR’)−、−CHNH−、−C(O)S−、−C(O)O−、−C≡C−、−C≡C−C≡C−、−CH(OH)−、−HC=CH−、−NHC(O)NH−、−NHC(O)O−、−NHCHNH−、−NHCHCH(OH)CHNH−、−N=CH(CHCH=N−、−CHCH(OH)CH−、−N=CH(CHCH=N−、ここで、hは1〜4であり、−CH=N−NH−、−OC(O)O−、−OP(O)(OH)O−、−CH(OH)CHNH−、−CH(OH)CH−、−CH(OH)C(CHC(O)O−、 , —P (O) (OH) (OX), —P (═O) (O ) O (CH 2 ) s NR 3 +, each selected from the group consisting of Each independently selected from the group consisting of 6C alkyl; X is selected from the group consisting of Cl, Br, and I; r is 1-50; and s is 1-4; Z is Each independently hydrogen or a lipophilic group; L is a bond between synthons, (a) a condensed bond, and (b) a bond selected from the group consisting of: -NRC (O)-,- OC (O) —, —O—, —S—S—, —S—, —NR—, — (CRR ′) p —, —CH 2 NH—, —C (O) S—, —C (O ) O—, —C≡C—, —C≡C—C≡C—, —CH (OH) —, —HC═CH—, —NHC (O) NH—, —NHC (O) O—, — NH CH 2 NH -, - NHCH 2 CH (OH) CH 2 NH -, - N = CH (CH 2) p CH = N -, - CH 2 CH (OH) CH 2 -, - N = CH (CH 2) h CH═N—, where h is 1 to 4, —CH═N—NH—, —OC (O) O—, —OP (O) (OH) O—, —CH (OH) CH 2 NH—, —CH (OH) CH 2 —, —CH (OH) C (CH 3 ) 2 C (O) O—,

Figure 0004688418
Figure 0004688418

からなる群から各々独立して選択され;ここで、pは1〜6であり;ここで、RおよびR’は、水素およびアルキルの群から各々独立して選択され;ここで、結合Lは、各々独立してそれが一緒に結合するシントンに関し、二つの立体配座が異なる構造である場合、二つの可能な立体配座(正および逆)のいずれかの形態である。 Wherein p is from 1 to 6; wherein R and R ′ are each independently selected from the group of hydrogen and alkyl; where the bond L is , Each independently of the synthon that binds together, where the two conformations are different structures, it is in the form of either of the two possible conformations (forward and reverse).

別の実施形態においては、閉じた環の組成は、以下の式を有し得る:   In another embodiment, the closed ring composition may have the following formula:

Figure 0004688418
Figure 0004688418

、Jは、1〜11であり、nは1〜12であり;XおよびRは、水素、活性酸、−OH、−C(O)OH、−C(O)H、−C(O)OCH、−C(O)Cl、−NRR、−NRRR、−MgX、−Li、−OLi,−OK、−ONa、−SH、−C(O)(CHC(O)OCH、−NH−アルキル−C(O)CHCH(NH)CO−アルキル、−CH=CH、−CH=CHR、−CH=CR、4−ビニルアリール、−C(O)CH=CH、−NHC(O)CH=CH、−C(O)CH=CH(C)、 , J is 1 to 11 and n is 1 to 12; X and R n are hydrogen, activated acid, —OH, —C (O) OH, —C (O) H, —C (O ) OCH 3 , —C (O) Cl, —NRR, —NRRR + , —MgX, —Li, —OLi, —OK, —ONa, —SH, —C (O) (CH 2 ) 2 C (O) OCH 3, -NH- alkyl -C (O) CH 2 CH ( NH 2) CO 2 - alkyl, -CH = CH 2, -CH = CHR, -CH = CR 2, 4- vinyl aryl, -C (O ) CH═CH 2 , —NHC (O) CH═CH 2 , —C (O) CH═CH (C 6 H 5 ),

Figure 0004688418
Figure 0004688418

、−P(O)(OH)(OX)、−P(=O)(O)O(CHNR 、からなる群から各々選択され;ここで、Rは、水素および1〜6Cのアルキルからなる群から各々独立して選択され;Xは、Cl、Br、およびIからなる群から選択され;rは1〜50である;そして、sは1〜4であり;Zは各々が独立して水素または親油基であり;Lはシントン間の結合であり、(a)縮合結合、および(b)以下からなる群より選択される結合:−NRC(O)−、−OC(O)−、−O−、−S−S−、−S−、−NR−、−(CRR’)−、−CHNH−、−C(O)S−、−C(O)O−、−C≡C−、−C≡C−C≡C−、−CH(OH)−、−HC=CH−、−NHC(O)NH−、−NHC(O)O−、−NHCHNH−、−NHCHCH(OH)CHNH−、−N=CH(CHCH=N−、−CHCH(OH)CH−、−N=CH(CHCH=N−、ここで、hは1〜4であり、−CH=N−NH−、−OC(O)O−、−OP(O)(OH)O−、−CH(OH)CHNH−、−CH(OH)CH−、−CH(OH)C(CHC(O)O−、 , —P (O) (OH) (OX), —P (═O) (O ) O (CH 2 ) s NR 3 + , each of which is selected from the group consisting of hydrogen and 1 Each independently selected from the group consisting of -6C alkyl; X is selected from the group consisting of Cl, Br, and I; r is 1-50; and s is 1-4; Z Are each independently hydrogen or a lipophilic group; L is a bond between synthons, (a) a condensed bond, and (b) a bond selected from the group consisting of: -NRC (O)-, —OC (O) —, —O—, —S—S—, —S—, —NR—, — (CRR ′) p —, —CH 2 NH—, —C (O) S—, —C ( O) O—, —C≡C—, —C≡C—C≡C—, —CH (OH) —, —HC═CH—, —NHC (O) NH—, —NHC (O) O—, − HCH 2 NH -, - NHCH 2 CH (OH) CH 2 NH -, - N = CH (CH 2) p CH = N -, - CH 2 CH (OH) CH 2 -, - N = CH (CH 2) h CH═N—, where h is 1 to 4, —CH═N—NH—, —OC (O) O—, —OP (O) (OH) O—, —CH (OH) CH 2 NH—, —CH (OH) CH 2 —, —CH (OH) C (CH 3 ) 2 C (O) O—,

Figure 0004688418
Figure 0004688418

からなる群から各々独立して選択され;ここで、pは1〜6であり;ここで、RおよびR’は、水素およびアルキルの群から各々独立して選択され;ここで、結合Lは、各々独立してそれが一緒に結合するシントンに関し、二つの立体配座が異なる構造である場合、二つの可能な立体配座(正および逆)のいずれかの形態である。 Wherein p is from 1 to 6; wherein R and R ′ are each independently selected from the group of hydrogen and alkyl; where the bond L is , Each independently of the synthon that binds together, where the two conformations are different structures, it is in the form of either of the two possible conformations (forward and reverse).

別の実施形態においては、閉じた環の組成は、以下の式を有し得る:   In another embodiment, the closed ring composition may have the following formula:

Figure 0004688418
Figure 0004688418

、Jは、1〜11であり、そしてnは1〜12であり;Xは、−NX−または−CXであり、ここでXは、アミノ酸残基、−CHC(O)CHCH(NH)CO−アルキル、および−C(O)CH=CHからなる群から選択され;XおよびXは、水素、−OH、−NH、−SH、−(CHOH、−(CHNHおよび−(CHSHからなる群から各々独立して選択され、ここで、tは1〜4であり、そして、XおよびXは両方水素ではない;Rは、水素、活性酸、−OH、−C(O)OH、−C(O)H、−C(O)OCH、−C(O)Cl、−NRR、−NRRR、−MgX、−Li、−OLi,−OK、−ONa、−SH、−C(O)(CHC(O)OCH、−NH−アルキル−C(O)CHCH(NH)CO−アルキル、−CH=CH、−CH=CHR、−CH=CR、4−ビニルアリール、−C(O)CH=CH、−NHC(O)CH=CH、−C(O)CH=CH(C)、 , J is 1 to 11 and n is 1 to 12; X is —NX 1 — or —CX 2 X 3 , where X 1 is an amino acid residue, —CH 2 C ( O) CH 2 CH (NH 2 ) CO 2 - alkyl, and -C (O) is selected from the group consisting of CH = CH 2; X 2 and X 3 are hydrogen, -OH, -NH 2, -SH, Each independently selected from the group consisting of — (CH 2 ) t OH, — (CH 2 ) t NH 2 and — (CH 2 ) t SH, wherein t is 1-4 and X 2 And X 3 are not both hydrogen; R n is hydrogen, activated acid, —OH, —C (O) OH, —C (O) H, —C (O) OCH 3 , —C (O) Cl, -NRR, -NRRR +, -MgX, -Li , -OLi, -OK, -ONa, -SH, -C (O) (CH 2) C (O) OCH 3, -NH- alkyl -C (O) CH 2 CH ( NH 2) CO 2 - alkyl, -CH = CH 2, -CH = CHR, -CH = CR 2, 4- vinyl aryl, -C (O) CH = CH 2 , -NHC (O) CH = CH 2, -C (O) CH = CH (C 6 H 5),

Figure 0004688418
Figure 0004688418

、−P(O)(OH)(OX)、−P(=O)(O)O(CHNR 、からなる群から各々選択され;ここで、Rは、水素および1〜6Cのアルキルからなる群から各々独立して選択され;Xは、Cl、Br、およびIからなる群から選択される;rは1〜50であり;そして、sは1〜4であり;Zは各々が独立して水素または親油基であり;Lはシントン間の結合であり、(a)縮合結合、および(b)以下からなる群より選択される結合:−NRC(O)−、−OC(O)−、−O−、−S−S−、−S−、−NR−、−(CRR’)−、−CHNH−、−C(O)S−、−C(O)O−、−C≡C−、−C≡C−C≡C−、−CH(OH)−、−HC=CH−、−NHC(O)NH−、−NHC(O)O−、−NHCHNH−、−NHCHCH(OH)CHNH−、−N=CH(CHCH=N−、−CHCH(OH)CH−、−N=CH(CHCH=N−、ここで、hは1〜4であり、−CH=N−NH−、−OC(O)O−、−OP(O)(OH)O−、−CH(OH)CHNH−、−CH(OH)CH−、−CH(OH)C(CHC(O)O−、 , —P (O) (OH) (OX), —P (═O) (O ) O (CH 2 ) s NR 3 + , each of which is selected from the group consisting of hydrogen and 1 Each independently selected from the group consisting of -6C alkyl; X is selected from the group consisting of Cl, Br, and I; r is 1-50; and s is 1-4; Z is each independently hydrogen or a lipophilic group; L is a bond between synthons, (a) a condensed bond, and (b) a bond selected from the group consisting of: —NRC (O) — , —OC (O) —, —O—, —S—S—, —S—, —NR—, — (CRR ′) p —, —CH 2 NH—, —C (O) S—, —C (O) O—, —C≡C—, —C≡C—C≡C—, —CH (OH) —, —HC═CH—, —NHC (O) NH—, —NHC (O) O— , NHCH 2 NH -, - NHCH 2 CH (OH) CH 2 NH -, - N = CH (CH 2) p CH = N -, - CH 2 CH (OH) CH 2 -, - N = CH (CH 2) h CH═N—, where h is 1 to 4, —CH═N—NH—, —OC (O) O—, —OP (O) (OH) O—, —CH (OH) CH 2 NH—, —CH (OH) CH 2 —, —CH (OH) C (CH 3 ) 2 C (O) O—,

Figure 0004688418
Figure 0004688418

からなる群から各々独立して選択され;ここで、pは1〜6であり;ここで、RおよびR’は、水素およびアルキルの群から各々独立して選択され;ここで、結合Lは、各々独立してそれが一緒に結合するシントンに関し、二つの立体配座が異なる構造である場合、二つの可能な立体配座(正および逆)のいずれかの形態である。 Wherein p is from 1 to 6; wherein R and R ′ are each independently selected from the group of hydrogen and alkyl; where the bond L is , Each independently of the synthon that binds together, where the two conformations are different structures, it is in the form of either of the two possible conformations (forward and reverse).

別の実施形態においては、閉じた環構造は、以下の式を有し得る:   In another embodiment, the closed ring structure may have the following formula:

Figure 0004688418
Figure 0004688418

、Jは、1〜11であり、そしてnは1〜12であり;XおよびRは、水素、活性酸、−OH、−C(O)OH、−C(O)H、−C(O)OCH、−C(O)Cl、−NRR、−NRRR、−MgX、−Li、−OLi,−OK、−ONa、−SH、−C(O)(CHC(O)OCH、−NH−アルキル−C(O)CHCH(NH)CO−アルキル、−CH=CH、−CH=CHR、−CH=CR、4−ビニルアリール、−C(O)CH=CH、−NHC(O)CH=CH、−C(O)CH=CH(C)、 , J is 1 to 11, and n is 1 to 12; X and R n is hydrogen, activated acid, -OH, -C (O) OH , -C (O) H, -C ( O) OCH 3 , —C (O) Cl, —NRR, —NRRR + , —MgX, —Li, —OLi, —OK, —ONa, —SH, —C (O) (CH 2 ) 2 C (O ) OCH 3, -NH- alkyl -C (O) CH 2 CH ( NH 2) CO 2 - alkyl, -CH = CH 2, -CH = CHR, -CH = CR 2, 4- vinyl aryl, -C ( O) CH = CH 2, -NHC (O) CH = CH 2, -C (O) CH = CH (C 6 H 5),

Figure 0004688418
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、−P(O)(OH)(OX)、−P(=O)(O)O(CHNR 、からなる群から各々選択され;ここで、Rは、水素および1〜6Cのアルキルからなる群から各々独立して選択され;Xは、Cl、Br、およびIからなる群から選択され;rは1〜50であり;そして、sは1〜4であり;ZおよびYは各々が独立して水素または親油基であり;Lはシントン間の結合であり、(a)縮合結合、および(b)以下からなる群より選択された結合:−NRC(O)−、−OC(O)−、−O−、−S−S−、−S−、−NR−、−(CRR’)−、−CHNH−、−C(O)S−、−C(O)O−、−C≡C−、−C≡C−C≡C−、−CH(OH)−、−HC=CH−、−NHC(O)NH−、−NHC(O)O−、−NHCHNH−、−NHCHCH(OH)CHNH−、−N=CH(CHCH=N−、−CHCH(OH)CH−、−N=CH(CHCH=N−、ここで、hは1〜4であり、−CH=N−NH−、−OC(O)O−、−OP(O)(OH)O−、−CH(OH)CHNH−、−CH(OH)CH−、−CH(OH)C(CHC(O)O−、 , —P (O) (OH) (OX), —P (═O) (O ) O (CH 2 ) s NR 3 + , each of which is selected from the group consisting of hydrogen and 1 Each independently selected from the group consisting of -6C alkyl; X is selected from the group consisting of Cl, Br, and I; r is 1-50; and s is 1-4; Z And Y are each independently hydrogen or a lipophilic group; L is a bond between synthons, (a) a condensed bond, and (b) a bond selected from the group consisting of: —NRC (O) -, - OC (O) - , - O -, - S-S -, - S -, - NR -, - (CRR ') p -, - CH 2 NH -, - C (O) S -, - C (O) O—, —C≡C—, —C≡C—C≡C—, —CH (OH) —, —HC═CH—, —NHC (O) NH—, —NHC (O) -, - NHCH 2 NH -, - NHCH 2 CH (OH) CH 2 NH -, - N = CH (CH 2) p CH = N -, - CH 2 CH (OH) CH 2 -, - N = CH ( CH 2) h CH = N-, where, h is the 1~4, -CH = N-NH - , - OC (O) O -, - OP (O) (OH) O -, - CH ( OH) CH 2 NH -, - CH (OH) CH 2 -, - CH (OH) C (CH 3) 2 C (O) O-,

Figure 0004688418
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からなる群から各々独立して選択され;ここで、pは1〜6であり;ここで、RおよびR’は、水素およびアルキルの群から各々独立して選択され;ここで、結合Lは、各々独立してそれが一緒に結合するシントンに関し、二つの立体配座が異なる構造である場合、二つの可能な立体配座(正および逆)のいずれかの形態である。 Wherein p is from 1 to 6; wherein R and R ′ are each independently selected from the group of hydrogen and alkyl; where the bond L is , Each independently of the synthon that binds together, where the two conformations are different structures, it is in the form of either of the two possible conformations (forward and reverse).

別の実施形態においては、閉じた環構造は、以下の式を有し得る:   In another embodiment, the closed ring structure may have the following formula:

Figure 0004688418
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、Jは、1〜11であり、そしてnは1〜12であり;XおよびRは、水素、活性酸、−OH、−C(O)OH、−C(O)H、−C(O)OCH、−C(O)Cl、−NRR、−NRRR、−MgX、−Li、−OLi,−OK、−ONa、−SH、−C(O)(CHC(O)OCH、−NH−アルキル−C(O)CHCH(NH)CO−アルキル、−CH=CH、−CH=CHR、−CH=CR、4−ビニルアリール、−C(O)CH=CH、−NHC(O)CH=CH、−C(O)CH=CH(C)、 , J is 1 to 11, and n is 1 to 12; X and R n is hydrogen, activated acid, -OH, -C (O) OH , -C (O) H, -C ( O) OCH 3 , —C (O) Cl, —NRR, —NRRR + , —MgX, —Li, —OLi, —OK, —ONa, —SH, —C (O) (CH 2 ) 2 C (O ) OCH 3, -NH- alkyl -C (O) CH 2 CH ( NH 2) CO 2 - alkyl, -CH = CH 2, -CH = CHR, -CH = CR 2, 4- vinyl aryl, -C ( O) CH = CH 2, -NHC (O) CH = CH 2, -C (O) CH = CH (C 6 H 5),

Figure 0004688418
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、−P(O)(OH)(OX)、−P(=O)(O)O(CHNR 、からなる群から各々選択され;ここで、Rは、水素および1〜6Cのアルキルからなる群から各々独立して選択され;Xは、Cl、Br、およびIからなる群から選択され;rは1〜50であり;そして、sは1〜4であり;ZおよびYは各々が独立して水素または親油基である;Lはシントン間の結合であり、(a)縮合結合、および(b)以下からなる群より選択される結合:−NRC(O)−、−OC(O)−、−O−、−S−S−、−S−、−NR−、−(CRR’)−、−CHNH−、−C(O)S−、−C(O)O−、−C≡C−、−C≡C−C≡C−、−CH(OH)−、−HC=CH−、−NHC(O)NH−、−NHC(O)O−、−NHCHNH−、−NHCHCH(OH)CHNH−、−N=CH(CHCH=N−、−CHCH(OH)CH−、−N=CH(CHCH=N−、ここで、hは1〜4であり、−CH=N−NH−、−OC(O)O−、−OP(O)(OH)O−、−CH(OH)CHNH−、−CH(OH)CH−、−CH(OH)C(CHC(O)O−、 , —P (O) (OH) (OX), —P (═O) (O ) O (CH 2 ) s NR 3 + , each of which is selected from the group consisting of hydrogen and 1 Each independently selected from the group consisting of -6C alkyl; X is selected from the group consisting of Cl, Br, and I; r is 1-50; and s is 1-4; Z And Y are each independently hydrogen or a lipophilic group; L is a bond between synthons, (a) a condensed bond, and (b) a bond selected from the group consisting of: —NRC (O) -, - OC (O) - , - O -, - S-S -, - S -, - NR -, - (CRR ') p -, - CH 2 NH -, - C (O) S -, - C (O) O—, —C≡C—, —C≡C—C≡C—, —CH (OH) —, —HC═CH—, —NHC (O) NH—, —NHC (O) -, - NHCH 2 NH -, - NHCH 2 CH (OH) CH 2 NH -, - N = CH (CH 2) p CH = N -, - CH 2 CH (OH) CH 2 -, - N = CH ( CH 2) h CH = N-, where, h is the 1~4, -CH = N-NH - , - OC (O) O -, - OP (O) (OH) O -, - CH ( OH) CH 2 NH -, - CH (OH) CH 2 -, - CH (OH) C (CH 3) 2 C (O) O-,

Figure 0004688418
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からなる群から各々独立して選択され;ここで、pは1〜6であり;ここで、RおよびR’は、水素およびアルキルの群から各々独立して選択され;ここで、結合Lは、各々独立してそれが一緒に結合するシントンに関し、二つの立体配座が異なる構造である場合、二つの可能な立体配座(正および逆)のいずれかの形態である。 Wherein p is from 1 to 6; wherein R and R ′ are each independently selected from the group of hydrogen and alkyl; where the bond L is , Each independently of the synthon that binds together, where the two conformations are different structures, it is in the form of either of the two possible conformations (forward and reverse).

一つのバリエーションでは、大環状モジュールは、以下の式の閉じた環の組成であり得:   In one variation, the macrocyclic module can be a closed ring composition of the following formula:

Figure 0004688418
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ここで:この閉じた環は、合計3〜24のシントンQを含み;Jは2〜23であり;Qは(a)アリールシントン、(b)ヘテロアリールシントン、(c)飽和環状炭化水素シントン、(d)不飽和環状炭化水素シントン、(e)飽和二環状炭化水素シントン、(f)不飽和二環状炭化水素シントン、(g)飽和多環状炭化水素シントン、および(h)不飽和多環状炭化水素シントンからなる群より各々独立して選択され;ここで、結合Lに結合しない各Qの環の位置が、水素または、C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、ハロゲン、およびアルカリ金属およびアルカリ土類金属からの金属からなる群より選択される原子を含む官能基で置換され;Qはシントンであり、(a)アリールシントン、(b)ヘテロアリールシントン、(c)飽和環状炭化水素シントン、(d)不飽和環状炭化水素シントン、(e)飽和二環状炭化水素シントン、(f)不飽和二環状炭化水素シントン、(g)飽和多環状炭化水素シントン、および(h)不飽和多環状炭化水素シントン、からなる群より選択され;ここで、結合Lに結合しないQの環の位置は、水素または、C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、ハロゲン、およびアルカリ金属およびアルカリ土類金属からの金属からなる群より選択される原子を含む官能基で置換され;Lはシントン間の結合であり、シントン−シントン、−NRC(O)−、−OC(O)−、−O−、−S−S−、−S−、−NR−、−(CRR’)−、−CHNH−、−C(O)S−、−C(O)O−、−C≡C−、−C≡C−C≡C−、−CH(OH)−、−HC=CH−、−NHC(O)NH−、−NHC(O)O−、−NHCHNH−、−NHCHCH(OH)CHNH−、−N=CH(CHCH=N−、−CHCH(OH)CH−、−N=CH(CHCH=N−(ここで、hは1〜4であり)、−CH=N−NH−、−OC(O)O−、−OP(O)(OH)O−、−CH(OH)CHNH−、−CH(OH)CH−、−CH(OH)C(CHC(O)O−、 Where: this closed ring contains a total of 3-24 synthons Q; J is 2-23; Q 1 is (a) an aryl synthon, (b) a heteroaryl synthon, (c) a saturated cyclic hydrocarbon Synthons, (d) unsaturated cyclic hydrocarbon synthons, (e) saturated bicyclic hydrocarbon synthons, (f) unsaturated bicyclic hydrocarbon synthons, (g) saturated polycyclic hydrocarbon synthons, and (h) unsaturated poly Each independently selected from the group consisting of cyclic hydrocarbon synthons; wherein the position of each Q 1 ring not bound to bond L is hydrogen or C, H, N, O, Si, P, S, B Substituted with a functional group containing an atom selected from the group consisting of Al, halogen, and metals from alkali metals and alkaline earth metals; Q 2 is a synthon, (a) an aryl synthon, (b) a heteroaryl Sint (C) saturated cyclic hydrocarbon synthon, (d) unsaturated cyclic hydrocarbon synthon, (e) saturated bicyclic hydrocarbon synthon, (f) unsaturated bicyclic hydrocarbon synthon, (g) saturated polycyclic hydrocarbon synthon And (h) an unsaturated polycyclic hydrocarbon synthon; wherein the position of the ring of Q 2 that is not bound to bond L is hydrogen or C, H, N, O, Si, P , S, B, Al, halogen, and substituted with a functional group containing an atom selected from the group consisting of metals from alkali metals and alkaline earth metals; L is a bond between synthons; NRC (O) -, - OC (O) -, - O -, - S-S -, - S -, - NR -, - (CRR ') p -, - CH 2 NH -, - C (O) S-, -C (O) O-, -C≡C-, -C≡C-C≡C , -CH (OH) -, - HC = CH -, - NHC (O) NH -, - NHC (O) O -, - NHCH 2 NH -, - NHCH 2 CH (OH) CH 2 NH -, - N = CH (CH 2) p CH = N -, - CH 2 CH (OH) CH 2 -, - N = CH (CH 2) h CH = N- ( where, h is 1 to 4), - CH = N—NH—, —OC (O) O—, —OP (O) (OH) O—, —CH (OH) CH 2 NH—, —CH (OH) CH 2 —, —CH (OH) C (CH 3) 2 C ( O) O-,

Figure 0004688418
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からなる群より各々独立して選択され;ここで、pは1〜6であり;ここで、RおよびR’は、各々が水素およびアルキル基の群より独立して選択され;ここで、結合Lは、QシントンおよびQシントンに対して各々が独立して配置され、各Lが、それが一緒に結合するシントンについてその二つの可能な形態(それが結合するすぐ隣のシントンに対する結合の正および逆の形態)、例えば、二つの形態が異性体によって異なる構造である場合、Q −NHC(O)−Q およびQ −C(O)NH−Q のいずれかを有する。独立に選択される場合、シントンQは、記載されているように、任意の環状シントンであり得、その結果、JのシントンQがいずれかの順序で閉じた環中に見出され得(例えば、シクロヘキシル−−1,2−フェニル−−ピペリジニル−−1,2−フェニル−−1,2−フェニル−−シクロヘキシルなど)、そして、Jの結合Lもまた独立に選択され、閉じた環中に配置され得る。上記式で表され、そしてこれに含まれる大環状モジュールは、関与するシントンの全ての立体異性体を含み、その結果、大環状モジュールの広範囲の立体異性体がシントンの各閉じた環の組成に包含される。
大環状モジュール組成を作製する方法は、例えば:(a)複数の第1の環状シントンを提供する工程;(b)複数の第2の環状シントンを上記第1の環状シントンと接触する工程;(c)大環状モジュール組成を単離する工程、を包含し得る。いくつかの実施形態において、この方法はさらに、リンカー分子を(a)または(b)における混合物と接触する工程を包含し得る。
上記組成によって選択種を輸送するための組成を調製する別の方法は、以下の工程を包含する:第1の環状シントンを選択する工程(ここで、第1の環状シントンは、C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、ハロゲン、およびアルカリ金属およびアルカリ土類金属からの金属からなる群より選択される原子を含む官能基を含む少なくとも一つの官能基で置換されている);2〜約23のさらなる環状シントンを選択する工程;上記第1の環状シントンおよび上記さらなる環状シントンを大環状モジュール組成に取り込む工程であって:この組成が3〜約24の環状シントンが結合して、孔を規定する閉じた環を形成する工程;ここで、この第1の環状シントンの少なくとも1つの官能基は、大環状モジュール組成の孔に位置し、そして孔により選択種を輸送するために選択される。
大環状モジュール組成を作製する別の方法は:(a)複数の第1の環状シントンを提供する工程;(b)複数の第2の環状シントンをこの第1の環状シントンと接触する工程;(c)この複数の第1の環状シントンを(b)からの混合物と接触する工程を包含する。
大環状モジュール組成を作製する別の方法は:(a)複数の第1の環状シントンを提供する工程;(b)複数の第2の環状シントンをこの第1の環状シントンと接触する工程;(c)複数の第3の環状シントンを(b)からの混合物と接触する工程を包含する。
Each independently selected from the group consisting of: wherein p is 1-6; wherein R and R ′ are each independently selected from the group of hydrogen and alkyl groups; L is arranged independently for each of the Q 1 and Q 2 synthons, and each L is its two possible forms for the synthon it binds together (the bond to the immediate neighboring synthon to which it binds) Of the Q 1 a -NHC (O) -Q 1 b and Q 1 a -C (O) NH-Q 1 b Have one. If independently selected, the synthon Q 1 can be any cyclic synthon, as described, so that J's synthon Q 1 can be found in a closed ring in any order. (E.g., cyclohexyl-l, 2-phenyl-piperidinyl-l, 2-phenyl-l, 2-phenyl-cyclohexyl), and the bond L of J is also independently selected and closed ring Can be placed inside. The macrocycle module represented by and included in the above formula includes all stereoisomers of the synthon involved, so that a wide range of stereoisomers of the macrocycle module are in the composition of each closed ring of the synthon Is included.
Methods for making a macrocyclic module composition include, for example: (a) providing a plurality of first annular synthons; (b) contacting a plurality of second annular synthons with the first annular synthon; c) isolating the macrocyclic module composition. In some embodiments, the method can further comprise contacting the linker molecule with the mixture in (a) or (b).
Another method of preparing a composition for transporting a selected species by the above composition includes the following steps: selecting a first cyclic synthon, wherein the first cyclic synthon is C, H, Substituted with at least one functional group comprising a functional group comprising an atom selected from the group consisting of N, O, Si, P, S, B, Al, halogen, and metals from alkali metals and alkaline earth metals. Selecting from 2 to about 23 additional cyclic synthons; incorporating the first cyclic synthon and the additional cyclic synthons into a macrocyclic module composition: wherein the composition comprises 3 to about 24 cyclic synthons; Bonding to form a closed ring defining a pore; wherein at least one functional group of the first cyclic synthon is located in the pore of the macrocyclic module composition and the pore It is selected to transport more selections.
Another method of making a macrocyclic module composition is: (a) providing a plurality of first annular synthons; (b) contacting a plurality of second annular synthons with the first annular synthon; c) contacting the plurality of first cyclic synthons with the mixture from (b).
Another method of making a macrocyclic module composition is: (a) providing a plurality of first annular synthons; (b) contacting a plurality of second annular synthons with the first annular synthon; c) contacting the plurality of third cyclic synthons with the mixture from (b).

いくつかの実施形態において、この方法は、固相上に結合した環状シントン(単数または複数)を支持する工程をさらに包含し得る。   In some embodiments, the method can further comprise the step of supporting the cyclic synthon (s) bound on the solid phase.

大環状モジュール組成を作製する別の方法は、以下の工程を包含する:(a)複数の環状シントンを金属錯体テンプレートと接触する工程;(b)大環状モジュール組成を単離する工程。   Another method of making a macrocyclic module composition includes the following steps: (a) contacting a plurality of cyclic synthons with a metal complex template; (b) isolating the macrocyclic module composition.

大環状モジュールは、この大環状モジュールを固相表面、基体、または支持体に結合するための官能基を含み得る。基体または表面に結合するために使用され得る大環状モジュールの官能基の例としては、アミン、カルボン酸、カルボン酸エステル、ベンゾフェノンおよび他の光活性化された架橋リンカー、アルコール、グリコール、ビニル、スチリル、オレフィンスチリル、エポキシド、チオール、マグネシウムハロもしくはGrignard、アクリルレート、アクリルアミド、ジエン、アルデヒド、およびそれらの混合物が挙げられる。これらの官能基は、大環状モジュールの閉じた環に結合し、そして必要に応じてスペーサ基により接着され得る。固体表面の例としては、金属表面、セラミック表面、ポリマー表面、半導体表面、シリコンウェハ表面、アルミナ表面などが挙げられる。基体または表面に結合するために使用され得る大環状モジュールの官能基の例は、表5および表6の左側の欄に記載されたものをさらに含む。基体へのモジュールの結合を開始する方法は、化学的方法、熱による方法、光化学的方法、電気化学的方法、および放射線による方法を包含する。   The macrocyclic module can include functional groups for attaching the macrocyclic module to a solid surface, substrate, or support. Examples of macrocyclic module functional groups that can be used to attach to a substrate or surface include amines, carboxylic acids, carboxylic esters, benzophenones and other photoactivated crosslinkers, alcohols, glycols, vinyls, styryls. Olefin styryl, epoxide, thiol, magnesium halo or Grignard, acrylate, acrylamide, diene, aldehyde, and mixtures thereof. These functional groups bind to the closed ring of the macrocyclic module and can be attached by spacer groups as needed. Examples of solid surfaces include metal surfaces, ceramic surfaces, polymer surfaces, semiconductor surfaces, silicon wafer surfaces, alumina surfaces, and the like. Examples of macrocyclic module functional groups that can be used to bond to a substrate or surface further include those listed in the left column of Tables 5 and 6. Methods for initiating bonding of the module to the substrate include chemical methods, thermal methods, photochemical methods, electrochemical methods, and radiation methods.

スペーサ基の例としては、酸化ポリエチレン、酸化プロピレン、多糖、ポリリジン、ポリペプチド、ポリ(アミノ酸)、ポリビニルピロリドン、ポリエステル、ポリ塩化ポリビニル、フッ化ポリビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリスルホンアミド、およびポリスルホキシドが挙げられる。   Examples of spacer groups include polyethylene oxide, propylene oxide, polysaccharide, polylysine, polypeptide, poly (amino acid), polyvinyl pyrrolidone, polyester, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, polyurethane, polyamide, polyimide, polysulfone, Examples include polyethersulfone, polysulfonamide, and polysulfoxide.

(大環状モジュール孔)
個々の大環状モジュールは、その構造に孔を含み得る。孔の大きさは、大環状モジュールを通過し得る分子または他の化学種の大きさを決定し得る。大環状モジュールの孔の大きさは、大環状モジュールの製造に用いられるシントンの構造、シントン間の結合、モジュール中のシントン数、大環状モジュールの製造に用いられるあらゆるリンカー分子の構造、および大環状モジュールの調製において固有であるか、後の段階または改変において加わったものかに関わらない大環状モジュールの他の構造的特徴に依存し得る。大環状モジュールの立体異性はまた、大環状モジュールの閉じた環の調製に用いられる各シントンの立体異性体の変化により、大環状モジュールの孔の大きさの調節に用いられ得る。
(Macro ring module hole)
Individual macrocyclic modules may include holes in their structure. The size of the pores can determine the size of molecules or other chemical species that can pass through the macrocyclic module. The size of the pores of the macrocyclic module is the structure of the synthon used to make the macrocyclic module, the linkage between synthons, the number of synthons in the module, the structure of any linker molecule used to make the macrocyclic module, and the macrocycle It may depend on other structural features of the macrocyclic module, whether inherent in the preparation of the module or added in a later step or modification. The stereoisomerism of the macrocycle module can also be used to adjust the pore size of the macrocycle module by changing the stereoisomer of each synthon used to prepare the closed ring of the macrocycle module.

大環状モジュールの孔の寸法は、大環状モジュールの形成に用いられるシントンの組合せを変えることにより、あるいは閉じた環中のシントン数を変えることにより、変動し得る。孔の寸法はまた、シントンまたは結合上の置換基により変動し得る。したがって、孔を十分に大きくあるいは十分に小さくすることで、孔を通る化学種の輸送に対する影響を達成し得る。大環状モジュールの孔を通して輸送され得る化学種として、原子、分子、生体分子、イオン、荷電粒子、および光子が挙げられる。   The hole size of the macrocyclic module can be varied by changing the combination of synthons used to form the macrocyclic module, or by changing the number of synthons in the closed ring. The pore size can also vary with substituents on the synthon or bond. Thus, by making the pores sufficiently large or small, an effect on the transport of chemical species through the pores can be achieved. Chemical species that can be transported through the pores of the macrocyclic module include atoms, molecules, biomolecules, ions, charged particles, and photons.

化学種の大きさは、それが大環状モジュールの孔を通過可能かどうかの唯一の決定因子ではないかもしれない。大環状モジュールの孔の構造中または近傍に位置する基または部分は、種々の機構により孔を通る化学種の輸送を調節または影響し得る。例えば、孔を通る化学種の輸送は、その化学種と相互作用する大環状モジュールの基により、イオン性相互作用またはキレート基のような他の相互作用により、または化学種の錯体化により、影響され得る。例えば、カルボン酸陰イオンまたはアンモニウム基のような荷電基は、逆に帯電する化学種とカップリングし、その輸送に影響し得る。大環状モジュール中のシントンの置換基は、大環状モジュールの孔を通る化学種の通過に影響し得る。大環状モジュールの孔を多少親水性または親油性にする原子団は、孔を通る化学種の輸送に影響し得る。原子または原子団は、孔を通る化学種の通過を立体的に減速またはブロックするよう孔中または近隣に配置され得る。例えば、水酸基またはアルコキシ基は、環状シントンにカップリングされ大環状モジュール構造の孔中に配置され得るか、あるいはシントン間の結合にカップリングされ孔中に配置され得る。広範囲の官能基が、孔を通る化学種の通過を立体的に減速またはブロックするために用いられ得、それらとしては、C、H、N、O、Si、P、S、B、Al、ハロゲン、およびアルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群より選択される原子を含む官能基が挙げられ得る。孔を通る化学種の通過のブロックおよび減速は、立体的ブロックにより孔の寸法を減じること、および直線状でない孔を通る経路の生成により化学種の通過を減速させ、官能基と化学種と間の相互作用を提供し、輸送を減速させることを包含し得る。孔およびその内部を定義する大環状モジュールの部分の立体化学的構造もまた、輸送に影響し得る。大環状モジュールの孔を通る化学種の輸送に影響する任意の基または部分は、大環状モジュールの調製に用いられるシントンの部分として導入され得るか、あるいは種々の手段により後に付加され得る。例えば、S7−1は、ClC(O)(CHC(O)OCHCHと反応し、フェノール基をスクシニルエステル基に変換され得る。さらに、部分的に可撓性の大環状モジュールのシントンおよび結合の分子動力学的動作は、モジュールの孔を通る化学種の輸送に影響し得る。孔を通って輸送されるべき化学種の存在が、大環状モジュールの可撓性、コンフォメーション、および動力学的な動作に影響するので、輸送の動作は、大環状モジュール自体の構造によってのみ説明されないかもしれない。一般に、溶媒もまた、孔を通る溶質の輸送に影響し得る。 The size of the chemical species may not be the only determinant of whether it can pass through the pores of the macrocyclic module. Groups or portions located in or near the pore structure of the macrocyclic module can regulate or influence the transport of chemical species through the pore by various mechanisms. For example, the transport of a chemical species through a pore can be influenced by groups of macrocyclic modules that interact with the chemical species, by other interactions such as ionic or chelating groups, or by complexation of chemical species. Can be done. For example, charged groups such as carboxylate anions or ammonium groups can couple with oppositely charged species and affect their transport. Synthon substituents in the macrocycle module can affect the passage of chemical species through the pores of the macrocycle module. Groups that make the pores of the macrocyclic module somewhat hydrophilic or lipophilic can affect the transport of chemical species through the pores. Atoms or groups can be placed in or near the hole to sterically slow or block the passage of chemical species through the hole. For example, a hydroxyl group or alkoxy group can be coupled to a cyclic synthon and placed in a hole in a macrocyclic module structure, or can be coupled to a bond between synthons and placed in a hole. A wide range of functional groups can be used to sterically slow or block the passage of chemical species through the pores, including C, H, N, O, Si, P, S, B, Al, halogens And functional groups containing atoms selected from the group consisting of alkali metals and alkaline earth metals. Blocking and slowing the passage of chemical species through the pores reduces the size of the pores by steric blocks and slows the passage of the chemical species by creating a path through the non-linear pores. Can be included to slow down transport. The stereochemical structure of the portion of the macrocyclic module that defines the pores and their interior can also affect transport. Any group or moiety that affects the transport of chemical species through the pores of the macrocyclic module can be introduced as part of the synthon used in the preparation of the macrocyclic module or can be added later by various means. For example, S7-1 can react with ClC (O) (CH 2 ) 2 C (O) OCH 2 CH 3 to convert a phenol group to a succinyl ester group. In addition, the molecular dynamics of synthons and bonds in partially flexible macrocyclic modules can affect the transport of chemical species through the pores of the module. Since the presence of chemical species to be transported through the hole affects the flexibility, conformation, and dynamic behavior of the macrocyclic module, the transport behavior is only explained by the structure of the macrocyclic module itself. May not be. In general, the solvent can also affect the transport of solutes through the pores.

大環状モジュールおよび大環状モジュールのアレイは、数ある用途の中で、サイズ排除分離、イオン分離、ガス分離、鏡像異性体の分離、低分子分離、浄水、細菌類、真菌類またはウイルスの濾過、汚水処理、および毒素の除去に有用であり得る。   Macrocyclic modules and arrays of macrocyclic modules are among other applications size exclusion separations, ion separations, gas separations, enantiomeric separations, small molecule separations, water purification, bacterial, fungal or viral filtration, Can be useful for sewage treatment and toxin removal.

以下の実施例ではさらに、本発明の範囲内にある変化形を記載し、実行する。本明細書、以上の記載および以下の実施例の双方において記載する全ての実施例は、例示する目的のためにのみ与えられ、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。本発明の例示的な変化形が記載されているが、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく変更または改変され得ることを認める。添付の特許請求の範囲に述べるように、本発明の真の範囲内にあるこれら変更、改変、および等価物のすべてを網羅することが、意図される。   The following examples further describe and implement variations that are within the scope of the present invention. All examples described herein, both in the foregoing description and in the following examples, are provided for purposes of illustration only and are not to be construed as limiting the invention. While exemplary variations of the invention have been described, those skilled in the art will recognize that changes or modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. It is intended to cover all these changes, modifications, and equivalents that are within the true scope of the invention as set forth in the appended claims.

本明細書に参照される全ての文献(特許出願、特許引用文献、出版物、記事、書籍、および論文を含む)は、その全てを本明細書に参照として具体的に援用する。   All references (including patent applications, patent citations, publications, articles, books, and articles) referenced herein are specifically incorporated by reference herein in their entirety.

試薬は、Aldrich Chemical CompanyおよびVWR Scientific Productsから得た。反応は、特に記載のない限り、窒素雰囲気下またはアルゴン雰囲気下で実施した。水溶液の溶媒抽出物を無水NaSOで乾燥させた。溶液をロータリーエバポレータを用いて減圧下で濃縮した。 Reagents were obtained from Aldrich Chemical Company and VWR Scientific Products. The reaction was carried out under a nitrogen atmosphere or an argon atmosphere unless otherwise specified. The aqueous solvent extract was dried over anhydrous Na 2 SO 4 . The solution was concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator.

(実施例1)
((3−アミノプロピル)トリエトキシシラン(APTES)を用いるシリコン基体の誘導体化)
まず、SiO基体をピラニア(piranha)溶液(比率3:1のHSO:30%H)中で15分間超音波処理した。その後、Milli−Q水(>18MΩ−cm)中で15分間超音波処理した。グローブバッグ中にてN雰囲気下で誘導体化工程を行った。0.05mLのAPTESおよび0.05mLのピリジンを9mLのトルエンに加えた。混合の直後、新たに洗浄したSiO基体をAPTES溶液に10分間浸漬した。基体を多量のトルエンで洗浄し、次いで、Nで乾燥した。堆積したAPTESフィルムは、0.8〜1.3nmの範囲の厚さの値を示した。
Example 1
(Derivatization of silicon substrate using (3-aminopropyl) triethoxysilane (APTES))
First, the SiO 2 substrate was sonicated in a piranha solution (3: 1 ratio of H 2 SO 4 : 30% H 2 O 2 ) for 15 minutes. Thereafter, it was sonicated in Milli-Q water (> 18 MΩ-cm) for 15 minutes. The derivatization step was performed in a glove bag under N 2 atmosphere. 0.05 mL APTES and 0.05 mL pyridine were added to 9 mL toluene. Immediately after mixing, the newly cleaned SiO 2 substrate was immersed in the APTES solution for 10 minutes. The substrate was washed with copious amounts of toluene, and then dried with N 2. The deposited APTES film exhibited thickness values in the range of 0.8 to 1.3 nm.

(実施例2)
両親媒性モジュール6量体1aをHPLC等級のクロロホルム中に約1mg/mlの濃度で溶かした。クロロホルム溶液をL−Bトラフ(KSV、Helsinki)中の水(Millipore Milli−Q)表面に適用した。クロロホルムを蒸発させ、その親水基は水に浸漬し、その親油基は空気中に存在した。両親媒性モジュールを水面上に残した。システム中の温度を制御(約±0.2℃)した。L−Bトラフのバリアをゆっくりと圧縮(1〜10mm/分)した。フィルム圧縮中、Wilhelmyの手順を用いて、表面圧力を監視した。等温線の形状により、モジュールが水面上でLangmuirフィルムを形成したことを確認した。
(Example 2)
Amphiphilic module hexamer 1a was dissolved in HPLC grade chloroform at a concentration of about 1 mg / ml. The chloroform solution was applied to the water (Millipore Milli-Q) surface in an LB trough (KSV, Helsinki). Chloroform was evaporated, its hydrophilic groups were immersed in water and its lipophilic groups were present in the air. The amphiphilic module was left on the water surface. The temperature in the system was controlled (approximately ± 0.2 ° C.). The LB trough barrier was slowly compressed (1-10 mm / min). During film compression, the surface pressure was monitored using the Wilhelmy procedure. The shape of the isotherm confirmed that the module formed a Langmuir film on the water surface.

(実施例3)
(DEMを有する6量体1dh(Langmuir−Blodgett堆積))
この調製のスキームを図1に例示する。クロロホルム中の6量体1dhの1mg/ml溶液25μlを、水下相(subphase)(pH8.8、T=22℃)中の2mg/mlマロンイミド酸ジエチル(DEM)上に分散した。溶媒の蒸発の拡散を可能にするために19分間待った後、この単層を圧縮し、5mN/mに保持した。次いで、この下相を40℃に加熱し、およそ60分間保持した。硬化した固体ナノフィルムがこの下相の表面上で形成された。これは、Brewster Angle顕微鏡画像において、均一であり、均質であることを示した。プローブで触れると、下相の表面の直上のフィルムを捉えたBrewster Angle顕微鏡画像(図6Aに示す)に示すように、フィルムにひびが入った。これは、ナノフィルムが高度に架橋されたことを示す。この硬化ナノフィルムの質量スペクトル分析は、固体ナノフィルムが機器の投入口を塞いだため、実施し得なかった。
(Example 3)
(Hexamer 1dh with DEM (Langmuir-Blodgett deposition))
The scheme for this preparation is illustrated in FIG. 25 μl of a 1 mg / ml solution of hexamer 1dh in chloroform was dispersed on 2 mg / ml diethyl malonimidate (DEM) in a subphase (pH 8.8, T = 22 ° C.). After waiting 19 minutes to allow diffusion of solvent evaporation, the monolayer was compressed and held at 5 mN / m. The lower phase was then heated to 40 ° C. and held for approximately 60 minutes. A cured solid nanofilm was formed on the surface of this lower phase. This was uniform and uniform in the Brewster Angle microscope image. When touched with the probe, the film cracked, as shown in a Brewster Angle microscope image (shown in FIG. 6A) that captured the film directly above the surface of the lower phase. This indicates that the nanofilm is highly crosslinked. The mass spectral analysis of the cured nanofilm could not be performed because the solid nanofilm blocked the device inlet.

以上のように調製した他の単層を、Langmuir−Blodgett堆積により、Siウェハ(比率3:1のHSO/30%Hのピラニア溶液で10分間処理して親水性にした)に移した。この基体を、空気−水界面を0.3mm/分の速度で通して移した。画像楕円偏光法(図6Bに示す)によって、シリコン基体上の粉砕した固体フィルムの塊が示され、ナノフィルム、および基体のAPTES被覆を含む高さはおよそ35Åであった。 Other monolayers prepared as described above were made hydrophilic by Langmuir-Blodgett deposition by treatment with a piranha solution of H 2 SO 4 /30% H 2 O 2 in a ratio of 3: 1 for 10 minutes. ). The substrate was transferred through the air-water interface at a rate of 0.3 mm / min. Image ellipsometry (shown in FIG. 6B) showed a crushed solid film mass on the silicon substrate, the height including the nanofilm and the APTES coating on the substrate was approximately 35 mm.

固体ナノフィルムの等圧クリープを図7に示す。濃縮状態において、表面上に方向付けされる個々の分子を有するが、分子間でカップリングしていないLangmuirフィルムは、圧縮力を解放すると、拡散したり、減圧したりする。それと比較して、カップリングされたモジュールの固体ナノフィルムは、図7に示すように、たとえ溶媒が存在しても、経時的にその形状およびフィルムの強度を維持した。上方の線は、DEM架橋剤の存在下で調製したナノフィルムの等圧クリープを示し、下方の線は、架橋剤なしで調製したナノフィルムの等圧クリープを示す。   The isobaric creep of the solid nanofilm is shown in FIG. In concentrated state, Langmuir film with individual molecules directed on the surface but not coupled between the molecules will diffuse or depressurize when the compressive force is released. In comparison, the coupled module solid nanofilm maintained its shape and film strength over time, even in the presence of solvent, as shown in FIG. The upper line shows the isobaric creep of the nanofilm prepared in the presence of the DEM crosslinker, and the lower line shows the isobaric creep of the nanofilm prepared without the crosslinker.

(実施例4)
(DEMを有する6量体1dh(Langmuir−Blodgett堆積))
モジュール連結の存在をフーリエ変換赤外分光法(FTIR)で検出した。実施例3のナノフィルムのFTIRスペクトルを図8に示す。図8Aにおいて、ナノフィルムおよび6量体1dhのFTIRスペクトルを示す。図8Bにおいて、DEMおよび24時間後の下相中のDEMのFTIRスペクトルを示す。FTIRにおける変化は、6量体1dhとDEMとの間のカップリングの存在を示す。
Example 4
(Hexamer 1dh with DEM (Langmuir-Blodgett deposition))
The presence of module linkage was detected by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The FTIR spectrum of the nanofilm of Example 3 is shown in FIG. In FIG. 8A FTIR spectra of nanofilm and hexamer 1dh are shown. In FIG. 8B, the FTIR spectrum of the DEM and DEM in the lower phase after 24 hours is shown. Changes in FTIR indicate the presence of coupling between hexamer 1dh and DEM.

(実施例5)
(DEMを有する6量体1dh(Langmuir−Schaefer堆積))
クロロホルム中の6量体1dhの1mg/ml溶液25μlを、2mg/mlマロンイミド酸ジエチル下相(pH8.8、T=22℃)上に広げた。溶媒の蒸発の拡散を可能にするために15分間待った後、この単層を圧縮し、5mN/mに保持した。この単層を、Langmuir−Schaefer堆積により、Siウェハ(ピラニア溶液で10分間処理して親水性にした)に移した。画像楕円偏光法により、ナノフィルムの単一の断片を示す図9に示すよう、シリコン基体上の完全なフィルムが示され、その高さはおよそ21Åであった。
(Example 5)
(Hexamer 1dh with DEM (Langmuir-Schaefer deposition))
25 μl of a 1 mg / ml solution of hexamer 1dh in chloroform was spread over the lower phase of 2 mg / ml diethyl malonimidate (pH 8.8, T = 22 ° C.). After waiting for 15 minutes to allow diffusion of solvent evaporation, the monolayer was compressed and held at 5 mN / m. This monolayer was transferred to a Si wafer (treated with piranha solution for 10 minutes to make it hydrophilic) by Langmuir-Schaefer deposition. Image ellipsometry showed a complete film on a silicon substrate, as shown in FIG. 9, which shows a single piece of nanofilm, and its height was approximately 21 cm.

(実施例6)
(オクタデシルアミンを用いるMannich反応)
クロロホルム中のオクタデシルアミンの1mg/ml溶液35μlを、1%ホルムアルデヒド下相(pH3、T=22℃)上に広げた。溶媒の蒸発の拡散を可能にするために15分間待った後、この単層を圧縮し、20mN/mに保持した。この表面圧力で、フィルムは、およそ80分間面積の一定の損失を示し、その後、フィルム面積は増大した。合計130分間の後、空気−水界面において、フィルムを手作業のLangmuir−Blodgett堆積により抽出した。簡単に述べると、Siウェハを空気−水界面を介して浸漬した後、ウェハをクロロホルム中で振って、堆積物質を取除き、このプロセスを繰返した。その後質量分析法(ESIモード)をこのクロロホルム溶液に対して実施した。質量スペクトルで検出されるような、両親媒性物質のカップリングの際、ナノフィルム中に形成される結合構造を、図4の右側に示す。
(Example 6)
(Mannic reaction using octadecylamine)
35 μl of a 1 mg / ml solution of octadecylamine in chloroform was spread on the lower phase of 1% formaldehyde (pH 3, T = 22 ° C.). After waiting for 15 minutes to allow diffusion of solvent evaporation, the monolayer was compressed and held at 20 mN / m. At this surface pressure, the film showed a constant loss of area for approximately 80 minutes, after which the film area increased. After a total of 130 minutes, the film was extracted by manual Langmuir-Blodgett deposition at the air-water interface. Briefly, after immersing the Si wafer through the air-water interface, the wafer was shaken in chloroform to remove the deposited material and the process was repeated. Thereafter, mass spectrometry (ESI mode) was performed on the chloroform solution. The bond structure formed in the nanofilm upon coupling of the amphiphile as detected in the mass spectrum is shown on the right side of FIG.

(実施例7)
(反応性エステル基を用いる表面付着)
まず、APTESで改変したシリコン基体を、pH7の22℃の水下相へと下ろした。160mLのヘプタデカン酸メチル(MHD)(1mg/mL CHCl溶液)を空気/水界面に分散した。10分後、フィルムを3mm/分の速度で、38mN/mに圧縮した。38mN/mに到達した際、基体を1mm/分の速度でこの下相から(38mN/mの表面圧力を保持しながら)引上げ、その結果、1層のMHDが堆積した。堆積の後、いくつかのサンプルを70℃で3.5時間加熱して、表面のアミン基(APTES)とMHDのエステル基との間の反応を誘導し、アミド結合を形成した。熱硬化の後、サンプルをCHClで超音波処理し、表面付着の程度を決定した。フィルムが表面と反応しなかった場合、この処理の結果、フィルムは除去された。
(Example 7)
(Surface adhesion using reactive ester groups)
First, the silicon substrate modified with APTES was lowered to an aqueous phase of pH 7 at 22 ° C. 160 mL methyl heptadecanoate (MHD) (1 mg / mL CHCl 3 solution) was dispersed at the air / water interface. After 10 minutes, the film was compressed to 38 mN / m at a speed of 3 mm / min. When reaching 38 mN / m, the substrate was pulled from this lower phase (while maintaining a surface pressure of 38 mN / m) at a rate of 1 mm / min, resulting in a single layer of MHD being deposited. After deposition, some samples were heated at 70 ° C. for 3.5 hours to induce a reaction between surface amine groups (APTES) and MHD ester groups, forming amide bonds. After heat curing, the sample was sonicated with CHCl 3 to determine the degree of surface adhesion. If the film did not react with the surface, this treatment resulted in the film being removed.

基体の楕円偏光画像を図10に示す。図10Aに、フィルム堆積後の基体を示す。図10Bに、フィルム堆積および70℃での加熱後の基体を示す。図10Bは、加熱中にいくらかのディウェッティング(dewetting)が起こり、ナノフィルムが基体上に残ったことを示す。図10Cに、フィルム堆積、70℃での加熱、およびCHCl処理後の基体を示す。これもまた、ナノフィルムが基体上に残ったことを示す。 An elliptically polarized image of the substrate is shown in FIG. FIG. 10A shows the substrate after film deposition. FIG. 10B shows the substrate after film deposition and heating at 70 ° C. FIG. 10B shows that some dewetting occurred during heating and the nanofilm remained on the substrate. FIG. 10C shows the substrate after film deposition, heating at 70 ° C., and CHCl 3 treatment. This also indicates that the nanofilm remained on the substrate.

(実施例8)
(反応性アクリル基を用いる表面付着)
まず、SiO基体を、APTESを用いる誘導体化(実施例6)において記載したものと同じ手順を用いて、メチルアクリルオキシメチルトリメトキシシラン(MAOMTMOS)の層とを用いて誘導体化した。次いで、この基体を、pH5の22℃の水下相中へと下ろした。170mLのN−オクタデシルアクリルアミド(ODAA)(1mg/mL CHCl溶液)を空気/水界面に分散した。10分後、フィルムを2mm/分の速度で、35mN/mに圧縮した。35mN/mに到達した際、基体を2mm/分の速度で下相から引上げ、その結果、1層のODAAが堆積した。堆積の後、いくつかのサンプルに40分間または220分間照射(254nm)し、表面のアクリル基(MAOMTMOS)とODAAのアクリル基との間のカップリングを誘導した。UV硬化後、サンプルをCHCl中で超音波処理し、表面付着の程度を決定した。フィルムが表面と反応しなかった場合、この処理の結果、フィルムは除去された。
(Example 8)
(Surface adhesion using reactive acrylic groups)
First, the SiO 2 substrate was derivatized with a layer of methylacryloxymethyltrimethoxysilane (MAOMTMOS) using the same procedure as described in derivatization with APTES (Example 6). The substrate was then lowered into an aqueous phase at pH 5 at 22 ° C. 170 mL of N-octadecylacrylamide (ODAA) (1 mg / mL CHCl 3 solution) was dispersed at the air / water interface. After 10 minutes, the film was compressed to 35 mN / m at a speed of 2 mm / min. When reaching 35 mN / m, the substrate was pulled up from the lower phase at a rate of 2 mm / min, resulting in the deposition of one layer of ODAA. After deposition, some samples were irradiated (254 nm) for 40 or 220 minutes to induce coupling between surface acrylic groups (MAOMTMOS) and ODAA acrylic groups. After UV curing, the sample was sonicated in CHCl 3 to determine the degree of surface adhesion. If the film did not react with the surface, this treatment resulted in the film being removed.

この基体の楕円偏光画像を図11に示す。図11Aに、フィルム堆積および40分間254nmのUV照射への暴露後の基体を示す。図11Bに、フィルム堆積、照射、およびCHCl処理後の基体を示す。図11Bは、この基体にカップリングした単層が存在したことを示す。 An elliptically polarized image of this substrate is shown in FIG. FIG. 11A shows the substrate after film deposition and exposure to 254 nm UV irradiation for 40 minutes. FIG. 11B shows the substrate after film deposition, irradiation, and CHCl 3 treatment. FIG. 11B shows that there was a monolayer coupled to the substrate.

(実施例9)
実施例3の6量体1dhのナノフィルムの独特な構造が図12に示され、図12では、連結が、シクロヘキシルシントンを介してモジュールのアミド結合によりなされている。モジュールおよび構造の隙間の孔のおよその大きさは、14Å、25Å、および40Åである。十分に最小化された構造は、MM+分子力学により得られた。
Example 9
The unique structure of the hexamer 1dh nanofilm of Example 3 is shown in FIG. 12, where the linkage is made by modular amide bonds via cyclohexyl synthons. The approximate size of the module and structure gap holes are 14 2 , 25 2 , and 40 2 . A sufficiently minimized structure was obtained by MM + molecular mechanics.

(実施例10)
8量体5jh−アスパラギン酸を濃縮Langmuirフィルム中で形成し、アミド結合を介したモジュールのカップリングを開始するのに十分な温度に加熱して、ナノフィルムを形成する。8量体5jh−アスパラギン酸のナノフィルムの独特な構造が図13に示され、図13では、結合が、ピペリジンシントンを介してモジュールのアスパラギン酸アミド結合によりなされている。構造の孔のおよその大きさは、119Å〜200Åである。十分に最小化された構造は、MM+分子力学により得られた。
(Example 10)
Octamer 5jh-aspartic acid is formed in a concentrated Langmuir film and heated to a temperature sufficient to initiate coupling of the module via an amide bond to form a nanofilm. The unique structure of the octamer 5jh-aspartic acid nanofilm is shown in FIG. 13, where the binding is made by modular aspartic acid amide linkages via piperidine synthons. The approximate size of the pores in the structure is 119 2 to 200 2 . A sufficiently minimized structure was obtained by MM + molecular mechanics.

(実施例11)
まず、2つのSiO基体を、APTESを用いた誘導体化(実施例1を参照)において記載したものと同じ手順を用いて、アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(AOPTMOS)の層を用いて誘導体化した。次いで、これら基体および未改変SiO基体を、22℃に維持したHO下相へと下ろした。その後、6量体1jh−AC(1mg/mL CHCl溶液)を空気/水界面に分散した。10分後、フィルムを4mm/分の速度で、30mN/mに圧縮した。30mN/mの表面圧力に到達した際、Langmuirフィルムに254nmの光を1.5インチの距離(3インチの距離で1350μW/cm)から30分間照射した。その後、基体を1mm/分の速度で下相から引上げ、その結果、1層の架橋6量体1jh−ACが堆積した。堆積の後、AOPTMOS基体上に堆積したサンプルに30分間照射(254nm)して、表面のアクリル基(AOPTMOS)と6量体1jh−ACのアクリル基との間のカップリングを誘導した。次いで、全てのサンプルを、楕円偏光法により試験して、フィルムの厚さの値を決定した。最後に、全てのサンプルをCHCl中で超音波処理し、表面付着の程度を決定した。フィルムが表面と反応しなかった場合、この処理の結果、フィルムは除去された。対応するLangmuirトラフ面積対時間(照射中)のグラフおよび堆積したフィルムの楕円偏光画像を、それぞれ図14および15に示す。MAOMTMOSで改変された基体上に堆積したフィルムの楕円偏光画像は、CHCl超音波処理後もフィルムがまだ存在することを明らかに示し、したがって、表面付着が起こったことを表す。反対に、MAOMTMOSで改変された基体上での堆積後にUV光を使用しなかった場合、またはフィルムがシリコン上に堆積した場合、楕円偏光画像は、表面付着が起こらなかったことを表す。
(Example 11)
First, two SiO 2 substrates were derivatized with a layer of acryloxypropyltrimethoxysilane (AOPTMOS) using the same procedure as described in derivatization with APTES (see Example 1). . These substrates and the unmodified SiO 2 substrate were then lowered to the lower phase of H 2 O maintained at 22 ° C. Thereafter, hexamer 1jh-AC (1 mg / mL CHCl 3 solution) was dispersed at the air / water interface. After 10 minutes, the film was compressed to 30 mN / m at a speed of 4 mm / min. When the surface pressure of 30 mN / m was reached, the Langmuir film was irradiated with 254 nm light from a distance of 1.5 inches (1350 μW / cm 2 at a distance of 3 inches) for 30 minutes. Thereafter, the substrate was pulled up from the lower phase at a speed of 1 mm / min. As a result, a single layer of crosslinked hexamer 1jh-AC was deposited. After deposition, the sample deposited on the AOPTMOS substrate was irradiated (254 nm) for 30 minutes to induce coupling between the surface acrylic groups (AOPTMOS) and the hexamer 1jh-AC acrylic groups. All samples were then tested by ellipsometry to determine film thickness values. Finally, all samples were sonicated in CHCl 3 to determine the degree of surface adhesion. If the film did not react with the surface, this treatment resulted in the film being removed. Corresponding Langmuir trough area versus time (during irradiation) graphs and elliptically polarized images of the deposited film are shown in FIGS. 14 and 15, respectively. An elliptically polarized image of a film deposited on a substrate modified with MAOMMTMOS clearly shows that the film is still present after CHCl 3 sonication, thus indicating that surface deposition has occurred. Conversely, if no UV light was used after deposition on a substrate modified with MAOMMTMOS, or if the film was deposited on silicon, an elliptically polarized image indicates that surface adhesion did not occur.

さらに、FTIRデータは、6量体1jh−ACのUV暴露の際のビニル基バンドの消失を示し(図16)、これは、6量体1jh−ACとAOPTMOS誘導体化基体との間の架橋を表す。   Furthermore, the FTIR data shows the disappearance of the vinyl group band upon UV exposure of hexamer 1jh-AC (FIG. 16), which indicates cross-linking between hexamer 1jh-AC and AOPTMOS derivatized substrate. To express.

(実施例12)
膜の濾過機能を、その溶質排除プロフィールから説明し得る。いくつかのナノフィルム膜の濾過機能を、表7〜8に例示する。
(Example 12)
The filtration function of the membrane can be explained from its solute exclusion profile. The filtration functions of several nanofilm membranes are illustrated in Tables 7-8.

(G膜の濾過機能の例)   (Example of G membrane filtration function)

Figure 0004688418
Figure 0004688418

(T膜の濾過機能の例)   (Example of T membrane filtration function)

Figure 0004688418
Figure 0004688418

溶質の通過または排除を、そのクリアランスにより測定する。それは、膜を実際に通過する溶質の部分を反映する。表7〜8のNP記号は、溶質がナノフィルムにより部分的に排除されることを示し、その排除は、ときどき90%より小さく、しばしば少なくとも90%であり、ときどき少なくとも98%である。P記号は、溶質がナノフィルムにより部分的に取除かれることを示し、そのクリアランスは、ときどき90%より小さく、しばしば少なくとも90%であり、ときどき少なくとも98%である。   The passage or exclusion of the solute is measured by its clearance. It reflects the portion of the solute that actually passes through the membrane. The NP symbol in Tables 7-8 indicates that the solute is partially excluded by the nanofilm, the exclusion sometimes being less than 90%, often at least 90% and sometimes at least 98%. The P symbol indicates that the solute is partially removed by the nanofilm, and its clearance is sometimes less than 90%, often at least 90%, and sometimes at least 98%.

化学種の非常に低いクリアランス(例えば、約5%より小さい、約3%より小さい)を有する場合、あるいは化学種の非常に高い排除(例えば、約95%より大きい、約98%より大きい)を有する場合、膜は、その化学種に対して不透過性である。   Have very low clearance of species (eg, less than about 5%, less than about 3%) or very high exclusion of species (eg, greater than about 95%, greater than about 98%) If so, the membrane is impermeable to the chemical species.

(実施例13)
モジュールの孔の大きさを、電圧固定脂質二重層試験(voltage−clamped lipid bilayer test)のコンダクタンスにより測定し得る。モジュールをホスファチジルコリン−ホスファチジルエタノールアミン脂質二重層に溶かす。二重層の一方の側に、試験される陽イオン化学種を含む溶液を配置する。もう一方の側に、モジュールの孔を通過し得ることが知られる陽イオン化学種を含む溶液を配置する。電気的中立性に必要な陰イオンは、それらがモジュールの孔を通過しないように選択する。正電圧を、試験化学種を含む脂質二重層の側の溶液にかける場合、試験陽イオンがモジュールの孔を通過し得ない大きさであれば、電流は検出されない。次いで、電圧を反対にし、正電圧を、孔を通過し得ることが知られる陽イオン化学種を含む溶液を有する脂質二重層の側にかける。予測される電流の観察により、脂質二重層の完全性および既知の大きさ以下の陽イオンの運搬装置としてのモジュールの孔の利用可能性を確認する。
(Example 13)
The pore size of the module can be measured by the conductance of a voltage-clamped lipid bilayer test. The module is dissolved in the phosphatidylcholine-phosphatidylethanolamine lipid bilayer. A solution containing the cationic species to be tested is placed on one side of the bilayer. On the other side, a solution containing a cationic species known to be able to pass through the holes in the module is placed. The anions necessary for electrical neutrality are selected so that they do not pass through the pores of the module. If a positive voltage is applied to the solution on the side of the lipid bilayer containing the test species, no current will be detected if the test cation is of a size that cannot pass through the pores of the module. The voltage is then reversed and a positive voltage is applied to the side of the lipid bilayer having a solution containing a cationic species known to be able to pass through the pores. Observation of the predicted current confirms the integrity of the lipid bilayer and the availability of the module's pores as a cation transporter of less than a known size.

表9に示すように、大環状モジュールの選択的透過性を、電圧固定二重層法を用いて試験した。「+」記号は、溶質の透過を表し、「−」記号は、溶質の排除を表す。透過および排除は、クリアランスの指標である。固定電圧を50mVにした。   As shown in Table 9, the selective permeability of the macrocyclic module was tested using the voltage clamped double layer method. The “+” sign represents solute permeation and the “−” sign represents solute exclusion. Permeation and exclusion are indicators of clearance. The fixed voltage was 50 mV.

Figure 0004688418
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(実施例14)
溶質の選択的濾過および相対的クリアランスを表10に例示する。表10では、見出し「高透過性」は、溶質の約70%〜90%より多くのクリアランスを表す。見出し「中透過性」は、溶質の約50%〜70%より少ないクリアランスを表す。見出し「低透過性」は、溶質の約10%〜30%より少ないクリアランスを表す。
(Example 14)
Solute selective filtration and relative clearance are illustrated in Table 10. In Table 10, the heading “High Permeability” represents more than about 70% to 90% clearance of the solute. The heading “medium permeability” represents a clearance of less than about 50% to 70% of the solute. The heading “low permeability” represents less than about 10% to 30% clearance of the solute.

Figure 0004688418
Figure 0004688418

(実施例15)
濾過プロセスで考慮されるべき種々の化学種のおよその直径を表11に示す。
(Example 15)
Table 11 shows the approximate diameters of the various species that should be considered in the filtration process.

Figure 0004688418
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(シントンおよび大環状モジュール合成方法)
本明細書中に、以上の記載および以下の実施例の双方および図面に例示し、記載する全ての化学構造は、例示、記載、または図面が何らかの特定の異性体に明示的に限定しない場合は、その構造の予知できる全ての変化形および異性体(全ての立体異性体および構造異性体または立体配置異性体を含む)を包囲し、包含するものとする。
(Synthon and macrocycle module synthesis method)
All chemical structures illustrated and described herein, both in the foregoing description and in the following examples and drawings, are intended to be illustrative unless the illustration, description, or drawings are explicitly limited to any particular isomer. , Including and encompassing all foreseeable variations and isomers of the structure, including all stereoisomers and structural or configurational isomers.

(環状シントンの調製方法)
非特異的反応、立体特異的カップリング反応または少なくとも立体選択的カップリング反応から得られる複合混合物から、単一の立体配置異性体または鏡像異性体を分離する必要を避けることを、本発明のシントンの調製に採用し得る。以下は、本発明の大環状モジュールの調製に必要なシントンのいくつかのクラスの合成スキームの例である。一般に、コアシントンが例示され、その構造に親油性部分を示さないが、以下の全ての合成スキームは、両親媒性大環状モジュールおよび他の改変大環状モジュールの調製に用いられるさらなる親油性部分または親水性部分を包含し得ることが、理解される。化学種は、それらが表れるスキームに関して番号付けされる(例えば、「S1−1」はスキーム1の構造1を意味する)。
(Method for preparing cyclic synthon)
The synthons of the present invention avoid the need to separate a single configurational isomer or enantiomer from a complex mixture resulting from a non-specific reaction, a stereospecific coupling reaction or at least a stereoselective coupling reaction. Can be employed in the preparation of The following are examples of several classes of synthetic schemes of synthons required for the preparation of the macrocyclic module of the present invention. In general, core synthons are illustrated and do not show lipophilic moieties in their structure, but all the synthetic schemes below are for additional lipophilic moieties or hydrophilics used in the preparation of amphiphilic macrocycle modules and other modified macrocycle modules. It is understood that a sex moiety can be included. The chemical species are numbered with respect to the scheme in which they appear (eg, “S1-1” means structure 1 of Scheme 1).

1,3−ジアミノシクロへクス−5−エンのシントンを調製するアプローチをスキーム1に示す。   The approach for preparing the 1,3-diaminocyclohex-5-ene synthon is shown in Scheme 1.

Figure 0004688418
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対称ジエステルS1−1の、酵素により補助された部分的加水分解を用いて、光学異性体的に純粋なS1−2を得る。S1−2をCurtius反応させ、次いで、ベンジルアルコールでクエンチし、保護化アミノ酸S1−3を得る。カルボン酸S1−4のヨードラクトン化の後、脱ハロゲン化水素により不飽和ラクトンS1−6を得る。ナトリウムメトキシドでのラクトン環の開環によりアルコールS1−7を得、アルコールS1−7は、メシル化、アジ化物とのSN置換、還元、および得られたアミンのジ−tert−ブチルジカーボネートでの保護化が関与するワンポット反応において配置が反転してS1−8に変換される。S1−8の、より安定なジエクアトリアル配置へのエピマー化、その後の鹸化により、カルボン酸S1−10を得る。S1−10をCurtius反応させる。混合した無水物を、クロロギ酸エチル、その後の水性NaNとの反応により調製し、アジ化アシルを得、アジ化アシルは、還流ベンゼン中のイソシアン酸塩に熱的に再配列される。イソシアン酸塩を2−トリメチルシリルエタノールでクエンチし、個別に保護化されたトリカルバミン酸塩S1−11を得る。トリフルオロ酢酸(TFA)との反応により、1,3−ジアミノ基を選択的に脱保護化し、所望のシントンS1−12を得る。 Enzymatically pure S1-2 is obtained using enzyme-assisted partial hydrolysis of the symmetric diester S1-1. S1-2 is Curtis reacted and then quenched with benzyl alcohol to give protected amino acid S1-3. After iodolactonization of carboxylic acid S1-4, unsaturated lactone S1-6 is obtained by dehydrohalogenation. Opening of the lactone ring with sodium methoxide gave alcohol S1-7, which was mesylated, SN 2 substituted with azide, reduced, and di-tert-butyl dicarbonate of the resulting amine In a one-pot reaction involving protection at, the configuration is reversed and converted to S1-8. Epimerization of S1-8 to a more stable diequatorial configuration followed by saponification yields the carboxylic acid S1-10. S1-10 is subjected to Curtius reaction. The mixed anhydride is prepared by reaction with ethyl chloroformate followed by aqueous NaN 3 to give acyl azide, which is thermally rearranged to the isocyanate in refluxing benzene. The isocyanate is quenched with 2-trimethylsilylethanol to give the individually protected tricarbamate S1-11. The 1,3-diamino group is selectively deprotected by reaction with trifluoroacetic acid (TFA) to give the desired synthon S1-12.

他の1つのバリエーションとして、1,3−ジアミノシクロヘキサンのシントンを調製するアプローチをスキーム1aに示す。   As another variation, an approach to prepare a 1,3-diaminocyclohexane synthon is shown in Scheme 1a.

Figure 0004688418
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これらの調製のいくつかの特徴が、Suamiら、J.Org.Chem.1975、40、456およびKavadiasら、Can.J.Chem.1978、56、404に示される。   Some features of these preparations are described in Suami et al. Org. Chem. 1975, 40, 456 and Kavadias et al., Can. J. et al. Chem. 1978, 56, 404.

他の1つのバリエーションとして、1,3−置換化シクロヘキサンのシントンを調製するアプローチをスキーム1bに示す。   As another variation, an approach to prepare 1,3-substituted cyclohexane synthons is shown in Scheme 1b.

Figure 0004688418
Figure 0004688418

このシントンは、大環状モジュールが環化されるまで「Z−保護化」を維持する。次いで、水素化プロトコルを行って脱保護化し、アミン官能基を有する大環状モジュールを生成する。   This synthon remains “Z-protected” until the macrocyclic module is cyclized. A hydrogenation protocol is then performed to deprotect and produce a macrocyclic module with amine functionality.

ノルボナン(ビシクロヘプタン)を用いて、本発明のシントンを調製し、立体化学的に制御されるノルボナンの多官能化を達成し得る。例えば、Diels−Alder付加環化を用いて、特定の予測可能な立体化学を有する種々の官能基を組入れたノルボナンを形成し得る。適切な試薬を用いて光学異性体化が高められた生成物を得ることで、キラル分離の必要性を制限し得る。
2−ジアミノノルボルナンのシントンを調製するアプローチをスキーム2に示す。
Norbonane (bicycloheptane) can be used to prepare the synthons of the present invention to achieve stereochemically controlled norbonane polyfunctionalization. For example, Diels-Alder cycloaddition can be used to form norbonanes incorporating various functional groups with specific predictable stereochemistry. Obtaining products with enhanced optical isomerization using appropriate reagents can limit the need for chiral separations.
The approach for preparing 2-diaminonorbornane synthons is shown in Scheme 2.

Figure 0004688418
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5−(ベンジルオキシ−メチル)−1,3−シクロペンタジエン(S2−13)を、フマル酸ジ−(l)−メンチル(S2−14)の塩化ジエチルアルミニウム・ルイス酸錯体と低温で反応させ、ジアステレオマー的に純粋なノルボルネンS2−15を得る。水性エタノール中の水酸化カリウムとの鹸化により二酸S2−16を得、二酸S2−16をアジ化ジフェニルホスホリル(DPPA)と2段階のCurtius反応をさせ、反応生成物を2−トリメチルシリルエタノールでクエンチし、ビスカルバミン酸塩S2−17を得る。TFAによる脱保護化によりジアミンS2−18を得る。 5- (benzyloxy-methyl) -1,3-cyclopentadiene (S2-13) is reacted with a diethylaluminum chloride / Lewis acid complex of di- (l) -menthyl fumarate (S2-14) at a low temperature, Diastereomerically pure norbornene S2-15 is obtained. Saponification with potassium hydroxide in aqueous ethanol yielded the diacid S2-16, the diacid S2-16 was reacted with diphenylphosphoryl azide (DPPA) in a two-stage Curtius reaction, and the reaction product was treated with 2-trimethylsilylethanol Quench to obtain biscarbamate S2-17. Deprotection with TFA gives diamine S2-18.

このシントンクラスへの他の1つのアプローチの概要をスキーム3に示す。   An overview of another approach to this synthon class is shown in Scheme 3.

Figure 0004688418
Figure 0004688418

キニジン存在下でのメタノールとの無水物S3−19の開環により光学異性体的に純粋なエステル酸S3−20を得る。ナトリウムメトキシド(NaOMe)でのエステル基のエピマー化によりS3−21を得る。DPPAとのCurtius反応、その後のトリメチルシリルエタノールとのクエンチによりカルバミン酸塩S3−22を得る。NaOHとの鹸化により、酸S3−23を得、酸S3−23をCurtius反応させ、次いで、ベンジルアルコールでクエンチし、個別に保護化されたビスカルバミン酸塩S3−24を得る。化合物S3−24を完全に脱保護化してジアミンを得たり、または、カルバミン酸塩のいずれかを選択的に脱保護化し得る。
エンド(endo),エンド−1,3−ジアミノノルボルナンのシントンを調製するアプローチをスキーム4に示す。
Ring opening of the anhydride S3-19 with methanol in the presence of quinidine gives the enantiomerically pure ester acid S3-20. Epimerization of the ester group with sodium methoxide (NaOMe) provides S3-21. The carbamate S3-22 is obtained by Curtius reaction with DPPA followed by quenching with trimethylsilylethanol. Saponification with NaOH gives acid S3-23, which is reacted with Curtius and then quenched with benzyl alcohol to give individually protected biscarbamate S3-24. Compound S3-24 can be completely deprotected to give a diamine, or either carbamate can be selectively deprotected.
An approach to prepare endo, endo-1,3-diaminonorbornane synthons is shown in Scheme 4.

Figure 0004688418
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5−トリメチルシリル−1,3−シクロペンタジエン(S4−25)を、フマル酸ジ−(l)−メンチルの塩化ジエチルアルミニウム・ルイス酸錯体と低温で反応させ、ほとんどジアステレオマー的に純粋なノルボルネンS4−26を得る。アルコールからのS4−26の結晶化は、99%より大きな単一ジアステレオマーの回収率を得る。ブロモラクトン化、その後の銀を介した再配列により、7−位にアルコール部分を有する混合ジエステルS4−28を得る。アルコールの臭化ベンジルによる保護化およびメチルエステルの選択的な脱保護化により遊離カルボン酸S4−30を得る。Curtius反応によりトリメチルシリルエチルカルバミン酸ノルボルネンS4−31を得る。メタノール中のオレフィンのビスカルボニル化、その後の一段階脱保護化および脱水によりモノ−無水物S4−33を得る。メタノールでの無水物のキニジン媒介開環によりS4−34を得る。S4−34のCurtius変換によりビスカルバミン酸塩S4−35を得、bisカルバミン酸塩S4−35のTFAまたはフッ化テトラブチルアンモニウム(TBAF)での脱保護化によりジアミンS4−36を得る。 5-trimethylsilyl-1,3-cyclopentadiene (S4-25) is reacted with diethylaluminum chloride Lewis acid complex of di- (l) -menthyl fumarate at low temperature to produce almost diastereomerically pure norbornene S4 -26 is obtained. Crystallization of S4-26 from alcohol gives a single diastereomeric recovery of greater than 99%. Bromolactonization followed by rearrangement via silver gives the mixed diester S4-28 with an alcohol moiety in the 7-position. Protection of the alcohol with benzyl bromide and selective deprotection of the methyl ester provides the free carboxylic acid S4-30. Norbornene S4-31 trimethylsilylethylcarbamate is obtained by the Curtius reaction. Biscarbonylation of the olefin in methanol followed by one-step deprotection and dehydration gives the mono-anhydride S4-33. Quinidine-mediated ring opening of anhydride with methanol provides S4-34. Biscarbamate S4-35 is obtained by Curtius conversion of S4-34, and diamine S4-36 is obtained by deprotection of biscarbamate S4-35 with TFA or tetrabutylammonium fluoride (TBAF).

シントンのこのクラスへの他の1つのアプローチの概要をスキーム5に示す。   A summary of one other approach to this class of synthons is shown in Scheme 5.

Figure 0004688418
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キニジン存在下でのS3−19のベンジルアルコール開環により、大過剰に光学異性体化したS5−37を得る。ヨードラクトン化、その後のNaBHでの還元によりラクトンS5−39を得る。NaOMeでの処理によりメチルエステルおよび遊離アルコールを遊離し、S5−40を生成する。アルコールS5−40の、反転カルバミン酸t−ブチルで保護化されたアミンS5−41への変換を、メシル酸塩S5−40のアジド置換(deplacement)、その後のジ−tert−ブチルジカーボネートで保護化されたアミンへの還元によるワンポット反応において達成する。ベンジルエステルの水素化分解およびメチルエステルのエキソ(exo)配置へのエピマー化、その後の遊離酸の臭化ベンジルでの保護化によりS5−44を得る。メチルエステルの鹸化、その後のトリメチルシリルエタノールでクエンチされたCurtius反応によりビスカルバミン酸塩S5−46を得、ビスカルバミン酸塩S5−46をTFAで開裂し、所望のジアミンS5−47を得る。
エキソ,エンド−1,3−ジアミノノルボルナンのシントンを調製するアプローチをスキーム6に示す。
Benzyl alcohol ring opening of S3-19 in the presence of quinidine yields S5-37 which is enantiomerized in large excess. Iodolactonization to obtain a lactone S5-39 reduction with subsequent NaBH 4. Treatment with NaOMe liberates the methyl ester and free alcohol to produce S5-40. Conversion of alcohol S5-40 to amine S5-41 protected with t-butyl inverted carbamate protected with azide substitution of mesylate S5-40 followed by di-tert-butyl dicarbonate Achieved in a one-pot reaction by reduction to the oxidized amine. Hydrogenolysis of the benzyl ester and epimerization of the methyl ester to the exo configuration, followed by protection of the free acid with benzyl bromide provides S5-44. Saponification of the methyl ester followed by Curtius reaction quenched with trimethylsilylethanol gives the biscarbamate S5-46, which is cleaved with TFA to give the desired diamine S5-47.
An approach for preparing exo, endo-1,3-diaminonorbornane synthons is shown in Scheme 6.

Figure 0004688418
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キニジン存在下でのノルボルネン無水物S3−19のp−メトキシベンジルアルコール開環により、大過剰に光学異性体化したモノエステルS6−48をを得る。遊離酸のCurtius反応により、保護化された全エンドモノ酸−モノアミンS6−49を得る。ビスカルボニル化および無水物の形成によりエキソ−モノ無水物S6−51を得る。キニン存在下での選択的なメタロリシスによりS6−52を得る。トリメチルシリルエタノールでクエンチされたCurtius反応によりビスカルバミン酸塩S5−53を得る。2つのエステルのエピマー化により、より立体的に安定なS6−54を得る。カルバミン酸基の開裂によりシントンS6−55を得る。 Ring-opening of norbornene anhydride S3-19 in the presence of quinidine with p-methoxybenzyl alcohol gives the monoester S6-48 in a large excess. The free acid Curtius reaction yields the protected total endomonoacid-monoamine S6-49. Biscarbonylation and anhydride formation give exo-mono anhydride S6-51. S6-52 is obtained by selective metallolysis in the presence of quinine. Biscarbamate S5-53 is obtained by Curtius reaction quenched with trimethylsilylethanol. Epimerization of the two esters yields more sterically stable S6-54. Synthon S6-55 is obtained by cleavage of the carbamic acid group.

(大環状モジュールの調製方法)
シントンを互いにカップリングして大環状モジュールを形成し得る。1つのバリエーションとして、シントンのカップリングを、協奏的スキームにより達成し得る。協奏的経路による大環状モジュールの調製を、例えば、各種類が他のシントンにカップリングするための少なくとも2つの官能基を有する、少なくとも2種類のシントンを用いて実施し得る。官能基は、1つの種類のシントンの官能基が他の種類のシントンの官能基のみにカップリングし得るように選択され得る。2種類のシントンを用いる場合、異なる種類の交互のシントンを有する大環状モジュールを形成し得る。スキーム7に、協奏モジュールの合成を示す。
(Method for preparing macrocyclic module)
Synthons can be coupled together to form a macrocyclic module. As one variation, synthon coupling may be achieved by a concerted scheme. Preparation of macrocyclic modules by concerted pathways can be performed, for example, using at least two types of synthons, each type having at least two functional groups for coupling to other synthons. The functional group can be selected such that the functional group of one type of synthon can only be coupled to the functional group of another type of synthon. When two types of synthons are used, a macrocyclic module having different types of alternating synthons can be formed. Scheme 7 shows the synthesis of concert modules.

スキーム7を参照すると、1,2−ジアミノシクロヘキサンS7−1は、他のシントンにカップリングするための2つのアミノ官能基を有するシントンであり、2,6−ジホルミル−4−ドデク−1−イニルフェノールS7−2は、他のシントンにカップリングするための2つのホルミル官能基を有するシントンである。アミノ基はホルミル基とカップリングし、イミン結合を形成し得る。スキーム7に、協奏生成物、6量体大環状モジュールを示す。   Referring to Scheme 7, 1,2-diaminocyclohexane S7-1 is a synthon having two amino functional groups for coupling to other synthons and 2,6-diformyl-4-dodec-1-y Nylphenol S7-2 is a synthon with two formyl functional groups for coupling to other synthons. An amino group can couple with a formyl group to form an imine bond. Scheme 7 shows a concert product, a hexameric macrocyclic module.

1つのバリエーションとして、4量体、6量体、および8量体の大環状モジュールの混合物を協奏スキームで形成し得る。これら大環状モジュールの収率は、他にも要因はあるが、試薬混合物中の種々のシントンの濃度を変えることにより、あるいは溶媒、温度、および反応時間を変えることにより、変化し得る。   As one variation, a mixture of tetrameric, hexameric, and octameric macrocyclic modules can be formed in a concerted scheme. The yield of these macrocycle modules can be varied, among other factors, by changing the concentration of various synthons in the reagent mixture or by changing the solvent, temperature, and reaction time.

Figure 0004688418
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S7−3のイミン基は、例えば、水素化ホウ素ナトリウムで還元され、アミン結合を得る。2,6−ジホルミル−4−ドデク−1−イニルフェノールの替わりに2,6−ジ(クロロカルボニル)−4−ドデク−1−イニルフェノールを用いて反応を実施する場合、得られるモジュールは、アミド結合を含むであろう。同様に、1,2−ジヒドロキシシクロヘキサンを2,6−ジ(クロロカルボニル)−4−ドデク−1−イニルフェノールと反応させる場合、得られるモジュールは、エステル結合を含むであろう。   The imine group of S7-3 is reduced with, for example, sodium borohydride to obtain an amine bond. When the reaction is carried out using 2,6-di (chlorocarbonyl) -4-dodec-1-ynylphenol instead of 2,6-diformyl-4-dodec-1-ynylphenol, the resulting module is , Will contain an amide bond. Similarly, when 1,2-dihydroxycyclohexane is reacted with 2,6-di (chlorocarbonyl) -4-dodec-1-ynylphenol, the resulting module will contain an ester linkage.

いくつかのバリエーションとして、シントンのカップリングを段階的なスキームにより達成し得る。大環状モジュールの段階的な調製の例として、第1の種類のシントンを1つの保護化官能基および1つの非保護化官能基で置換する。第2の種類のシントンを、第1のシントンの非保護化官能基とカップリングする非保護化官能基で置換する。第1の種類のシントンを第2の種類のシントンと反応させた生成物は、2量体(2つのカップリングされたシントンからなる)であり得る。第2のシントンはまた、他の1つの官能基で置換され得、この官能基は、保護されているか、または2量体を形成する場合、第1のシントンとカップリングしない。2量体を単離し、精製し得るか、またはワンポット反応として調製を進め得る。2量体を、2つの官能基を有する第3のシントンと反応させ得、その官能基のうち1つのみが第1または第2のシントンの残りの官能基とカップリングして3量体(3つのカップリングされたシントンからなる)を形成し得る。このようなシントンの段階的なカップリングは繰返され、種々の環の大きさの大環状モジュールを形成し得る。大環状モジュールを環化、すなわち閉環するため、生成物にカップリングされた第nのシントンを、こ第2の官能基で置換し、この第2の官能基を、既にカップリングされたシントンの、カップリングされていない方の第2の官能基(その段階のため脱保護化され得る)とカップリングし得る。段階的な方法は、固相支持体上のシントンで実施される。スキーム8に、モジュールSC8−1の段階的な調製を示す。   In some variations, synthon coupling may be achieved by a step-wise scheme. As an example of the stepwise preparation of a macrocyclic module, a first type of synthon is replaced with one protected functional group and one unprotected functional group. The second type of synthon is replaced with an unprotected functional group that couples with the unprotected functional group of the first synthon. The product of reacting the first type of synthon with the second type of synthon can be a dimer (consisting of two coupled synthons). The second synthon can also be substituted with one other functional group, which is protected or does not couple with the first synthon when forming a dimer. The dimer can be isolated and purified, or the preparation can proceed as a one-pot reaction. A dimer can be reacted with a third synthon having two functional groups, only one of the functional groups being coupled with the remaining functional groups of the first or second synthon to form a trimer ( Of three coupled synthons). Such synthon stepwise coupling can be repeated to form macrocyclic modules of various ring sizes. To cyclize, i.e. cyclize, the macrocycle module, the nth synthon coupled to the product is replaced with this second functional group, and this second functional group is replaced with that of the already coupled synthon. , And can be coupled to the second non-coupled functional group, which can be deprotected for that step. The stepwise method is performed with synthons on a solid support. Scheme 8 shows the stepwise preparation of module SC8-1.

化合物S8−2を、S8−3(ここで、フェノールがベンジルエーテルとして保護化され、窒素が「P」基(当技術分野で周知の多数の保護基のいずれかであり得る)で保護化されるとして示される)と、塩化メタンスルホニル存在下で反応させ(Endo,K.;Takahashi,H.,Heterocycles,1999,51,337)、S8−4を得る。N−保護基を取除いて遊離アミンS8−5を得、遊離アミンS8−5をBOP/HOBtのような標準的なペプチドカップリング反応のいずれかを用いて、シントンS8−6とカップリングさせてS8−7を得る。8つの残基を有する直鎖状の構造を得るまで、シントンS8−3およびS8−6を交互にしながら、脱保護化/カップリングを繰返す。8量体上の残りの酸およびアミン保護基を取除き、オリゴマーを環化する(例えば、Caba,J.M.ら、J.Org.Chem.,2001,66:7568(PyAOP環化)およびTarver,J.E.ら、J.Org.Chem.,2001,66:7575(活性エステル環化)を参照)。R基は、Hまたは官能基を介してベンゼン環に結合されるアルキル基であり、Xは、N、O、またはSである。固体支持体の例としては、Wang樹脂、ヒドロゲル、シリカゲル、セファロース、セファデックス、アガロース、および無機固体が挙げられる。固体支持体の使用は、途中の中間体の精製を妨げるので手順を簡略にし得る。最後の環化は、固相の形態で行われ得る。「セーフティキャッチリンカー」アプローチ(Bourne,G.T.ら、J.Org.Chem.,2001,66:7706)を用いて、単一の操作で環化および樹脂開裂を行い得る。   Compound S8-2 is protected with S8-3, where the phenol is protected as a benzyl ether and the nitrogen is protected with a “P” group (which can be any of a number of protecting groups well known in the art). In the presence of methanesulfonyl chloride (Endo, K .; Takahashi, H., Heterocycles, 1999, 51, 337) to obtain S8-4. Removal of the N-protecting group yields the free amine S8-5, which is coupled with synthon S8-6 using any of the standard peptide coupling reactions such as BOP / HOBt. To obtain S8-7. Deprotection / coupling is repeated while alternating synthons S8-3 and S8-6 until a linear structure with 8 residues is obtained. Remove the remaining acid and amine protecting groups on the octamer, cyclize the oligomer (eg, Caba, JM, et al., J. Org. Chem., 2001, 66: 7568 (PyAOP cyclization)) Tarver, JE et al., J. Org. Chem., 2001, 66: 7575 (active ester cyclization)). The R group is an alkyl group bonded to the benzene ring via H or a functional group, and X is N, O, or S. Examples of solid supports include Wang resin, hydrogel, silica gel, Sepharose, Sephadex, agarose, and inorganic solids. The use of a solid support can simplify the procedure as it prevents purification of intermediate intermediates. The final cyclization can be performed in the form of a solid phase. Using the “safety catch linker” approach (Bourne, GT, et al., J. Org. Chem., 2001, 66: 7706), cyclization and resin cleavage can be performed in a single operation.

Figure 0004688418
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他の1つのバリエーションとして、協奏方法は、スキーム9に示すように、2つ以上の異なるシントンおよびリンカー分子の反応を含み、ここで、Rは、アルキル基または他の親油基であり得る。   As another variation, the concert method involves the reaction of two or more different synthons and linker molecules, as shown in Scheme 9, where R can be an alkyl group or other lipophilic group.

Figure 0004688418
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他の1つのバリエーションとして、段階的な線形方法は、スキーム10に示すように、種々のシントンおよび固相支持体を含む。   As another variation, the stepwise linear method includes various synthons and solid supports, as shown in Scheme 10.

Figure 0004688418
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他の1つのバリエーションとして、段階的な収束方法は、スキーム11に示すように、シントン3量体および固相支持体を含む。この方法はまた、固相支持体を用いずに、溶液中の3量体を用いて行われ得る。   As another variation, the stepwise convergence method includes a synthon trimer and a solid support, as shown in Scheme 11. This method can also be performed with the trimer in solution, without the use of a solid support.

Figure 0004688418
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他の1つのバリエーションとして、テンプレート方法は、スキーム12に示すように、テンプレートにより集められたシントンを含む。このアプローチ(およびMg2+テンプレート)のいくつかの特徴は、Duttaら、Inorg.Chem.,1998,37,5029に記載される。 As another variation, the template method includes synthons collected by the template, as shown in Scheme 12. Some features of this approach (and Mg 2+ template) are described in Dutta et al., Inorg. Chem. 1998, 37, 5029.

Figure 0004688418
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他の1つのバリエーションとして、リンカー分子方法は、スキーム13に示すように、溶液中でのシントン環化を含む。   As another variation, the linker molecule method involves synthon cyclization in solution, as shown in Scheme 13.

Figure 0004688418
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以下の実施例のための試薬は、Aldrich Chemical CompanyおよびVWR Scientific Productsから得た。全ての反応を、特に記載のない限り、窒素雰囲気またはアルゴン雰囲気下で実施した。水溶液の溶媒抽出を無水NaSO上で乾燥させた。溶液をロータリーエバポレータを用いて減圧下で濃縮した。薄層クロマトグラフィー(TLC)をAnaltech Silica gel GF(0.25mm)プレート上またはMachery−Nagel Alugram Sil G/UV(0.20mm)プレート上で行われた。クロマトグラムを紫外光、リンモリブデン酸、またはKMnOのいずれかを用いて可視化した。報告された全ての化合物は、特に記載のない限り、TLCにより均質であった。HPLCをHewlett Packard 1100 system上で逆相C−18シリカカラムを用いて実施した。鏡像体過剰率をRegis Technologiesからの逆相(l)−ロイシンシリカカラムを用いたHPLCにより決定した。全ての[H]および13[C]NMRスペクトルをVarian Mercury system上で、400MHzで収集した。エレクトロスプレー質量スペクトルをSynpep Corp.から、またはThermo Finnigan LC−MS system上で得た。
(実施例16)
(2,6−ジホルミル−4−ブロモフェノール)
ヘキサメチレンテトラアミン(73.84g、526mmol)をTFA(240mL)に、撹拌しながら加えた。4−ブロモフェノール(22.74g、131mmol)を一度に加え、溶液を油浴中で120℃に加熱し、アルゴン下で48時間撹拌した。次いで、反応混合物を室温に下げた。水(160mL)および50%HSO水溶液(80mL)を加え、溶液をさらに2時間撹拌した。反応混合物を水(1600mL)に注ぎ、得られた沈殿をBuchner漏斗上で集めた。沈殿を酢酸エチル(EtOAc)中に溶かし、溶液をMgSO上で乾燥させた。溶液を濾過し、溶媒をロータリーエバポレータで取除いた。ヘキサン中の15〜40%酢酸エチルの勾配を用いてシリカゲル(400g)上のカラムクロマトグラフィーによる精製で、生成物を黄色の固体(18.0g、60%)として単離した。
Reagents for the following examples were obtained from Aldrich Chemical Company and VWR Scientific Products. All reactions were performed under a nitrogen or argon atmosphere unless otherwise stated. Solvent extraction of the aqueous solution was dried over anhydrous Na 2 SO 4 . The solution was concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator. Thin layer chromatography (TLC) was performed on Analtech Silica gel GF (0.25 mm) plates or on the Macery-Nagel Algram Sil G / UV (0.20 mm) plates. Chromatograms were visualized using either ultraviolet light, phosphomolybdic acid, or KMnO 4 . All reported compounds were homogeneous by TLC unless otherwise stated. HPLC was performed on a Hewlett Packard 1100 system using a reverse phase C-18 silica column. Enantiomeric excess was determined by HPLC using a reverse phase (l) -leucine silica column from Regis Technologies. All 1 [H] and 13 [C] NMR spectra were collected at 400 MHz on a Varian Mercury system. Electrospray mass spectra were obtained from Synpep Corp. From or on a Thermo Finnigan LC-MS system.
(Example 16)
(2,6-diformyl-4-bromophenol)
Hexamethylenetetraamine (73.84 g, 526 mmol) was added to TFA (240 mL) with stirring. 4-Bromophenol (22.74 g, 131 mmol) was added in one portion and the solution was heated to 120 ° C. in an oil bath and stirred for 48 h under argon. The reaction mixture was then lowered to room temperature. Water (160 mL) and 50% aqueous H 2 SO 4 (80 mL) were added and the solution was stirred for an additional 2 hours. The reaction mixture was poured into water (1600 mL) and the resulting precipitate was collected on a Buchner funnel. The precipitate was dissolved in ethyl acetate (EtOAc) and the solution was dried over MgSO 4 . The solution was filtered and the solvent was removed on a rotary evaporator. The product was isolated as a yellow solid (18.0 g, 60%) by purification by column chromatography on silica gel (400 g) using a gradient of 15-40% ethyl acetate in hexane.

Figure 0004688418
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(実施例17)
(2,6−ジホルミル−4−(ドデシン−1−イル)フェノール)
2,6−ジホルミル−4−ブロモフェノール(2.50g、10.9mmol)、1−ドデシン(2.00g、12.0mmol)、CuI(65mg、0.33mmol)、および二塩化ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)を脱気したアセトニトリル(MeCN)(5mL)および脱気したベンゼン(1mL)中で懸濁させた。黄色の懸濁液をアルゴンで30分間スパージし、脱気したEtN(1mL)を加えた。得られた褐色の懸濁液を圧力ビン中で密封し、80℃に暖め、そのまま12時間置いた。次いで、混合物をEtOAcとKHSO溶液との間で分配した。有機層を分離し、ブラインで洗浄し、乾燥させ(MgSO)、減圧下で濃縮した。暗黄色の油をシリカゲル(ヘキサン中25%EtO)上のカラムクロマトグラフィーで精製し、1.56g(46%)の表記の化合物を得た。
(Example 17)
(2,6-diformyl-4- (dodecin-1-yl) phenol)
2,6-diformyl-4-bromophenol (2.50 g, 10.9 mmol), 1-dodecine (2.00 g, 12.0 mmol), CuI (65 mg, 0.33 mmol), and bis (triphenylphosphine dichloride) ) Palladium (II) was suspended in degassed acetonitrile (MeCN) (5 mL) and degassed benzene (1 mL). The yellow suspension was sparged with argon for 30 minutes and degassed Et 3 N (1 mL) was added. The resulting brown suspension was sealed in a pressure bottle, warmed to 80 ° C. and left for 12 hours. The mixture was then partitioned between EtOAc and KHSO 4 solution. The organic layer was separated, washed with brine, dried (MgSO 4 ) and concentrated under reduced pressure. The dark yellow oil was purified by column chromatography on silica gel (25% Et 2 O in hexane) to give 1.56 g (46%) of the title compound.

Figure 0004688418
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(実施例18)
(2,6−ジホルミル−4−(ドデセン−1−イル)フェノール)
2,6−ジホルミル−4−ブロモフェノール(1.00g、4.37mmol)、1−ドデセン(4.8mL、21.7mmol)、1.40gの臭化テトラブチルアンモニウム(4.34mmol)、0.50gのNaHCO(5.95mmol)、1.00gのLiCl(23.6mmol)および0.100gの二酢酸パラジウム(Pd(OAc))(0.45mmol)を、30mLの脱気した無水ジメチルホルムアミド(DMF)中に合わせた。この混合物をアルゴンで10分間スパージングし、次いで、圧力バイアル中で密封し、これを82℃に暖め、そのまま40時間置いた。粗反応混合物をCHClと0.1M HCl溶液との間で分配した。有機層を0.1M HCl(2×)、ブライン(2×)、および飽和NaHCO水溶液(2×)で洗浄し、MgSOで乾燥させ、減圧下で濃縮した。暗黄色の油をシリカゲル(EtO中25%ヘキサン)のカラムクロマトグラフィーで精製し、0.700g(51%)の表題化合物を主にZ異性体として得た。
(Example 18)
(2,6-diformyl-4- (dodecen-1-yl) phenol)
2,6-diformyl-4-bromophenol (1.00 g, 4.37 mmol), 1-dodecene (4.8 mL, 21.7 mmol), 1.40 g tetrabutylammonium bromide (4.34 mmol), 0. 50 g NaHCO 3 (5.95 mmol), 1.00 g LiCl (23.6 mmol) and 0.100 g palladium diacetate (Pd (OAc) 2 ) (0.45 mmol) were added to 30 mL degassed anhydrous dimethylformamide. Combined in (DMF). The mixture was sparged with argon for 10 minutes and then sealed in a pressure vial that was warmed to 82 ° C. and left for 40 hours. The crude reaction mixture was partitioned between CH 2 Cl 2 and 0.1M HCl solution. The organic layer was washed with 0.1 M HCl (2 ×), brine (2 ×), and saturated aqueous NaHCO 3 (2 ×), dried over MgSO 4 and concentrated under reduced pressure. The dark yellow oil was purified by column chromatography on silica gel (25% hexane in Et 2 O) to give 0.700 g (51%) of the title compound as the predominantly Z isomer.

Figure 0004688418
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(実施例19)
((1R,6S)−6−メトキシカルボニル−3−シクロヘキセン−1−カルボン酸(S1−2))
S1−1(15.0g、75.7mmol)をpH7のリン酸緩衝液(950mL)中で懸濁させた。ブタ肝臓エステラーゼ(2909単位)を加え、この混合物を周囲温度で、2M NaOHの添加によりpHを7に保持しながら72時間撹拌した。この反応混合物を酢酸エチル(200mL)で洗浄し、2M HClでpH2の酸性にし、酢酸エチル(3×200mL)で抽出した。これらの抽出物を合わせ、乾燥させ、蒸発させて13.8g(99%)のS1−2を得た。
(Example 19)
((1R, 6S) -6-methoxycarbonyl-3-cyclohexene-1-carboxylic acid (S1-2))
S1-1 (15.0 g, 75.7 mmol) was suspended in a pH 7 phosphate buffer (950 mL). Porcine liver esterase (2909 units) was added and the mixture was stirred at ambient temperature for 72 hours while maintaining the pH at 7 by the addition of 2M NaOH. The reaction mixture was washed with ethyl acetate (200 mL), acidified to pH 2 with 2M HCl and extracted with ethyl acetate (3 × 200 mL). These extracts were combined, dried and evaporated to give 13.8 g (99%) of S1-2.

Figure 0004688418
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(実施例20)
((1S,6R)−6−ベンジルオキシカルボニルアミノシクロへキサ−3−エンカルボン酸メチル(S1−3))
S1−2(10.0g、54.3mmol)をN下でベンゼン(100mL)中に溶かした。トリエチルアミン(13.2g、18.2mL、130.3mmol)、その後、DPPA(14.9g、11.7mL、54.3mmol)を加えた。溶液を20時間還流した。ベンジルアルコール(5.9g、5.6mL、54.3mmol)を加え、還流を20時間継続した。溶液をEtOAc(200mL)で希釈し、飽和NaHCO水溶液(2×50mL)、水(20mL)、および飽和NaCl水溶液(20mL)で洗浄し、乾燥させ、蒸発させて13.7g(87%)のS1−3を得た。
(Example 20)
(Methyl (1S, 6R) -6-benzyloxycarbonylaminocyclohex-3-enecarboxylate (S1-3))
S1-2 (10.0g, 54.3mmol) was dissolved in benzene (100 mL) under N 2. Triethylamine (13.2 g, 18.2 mL, 130.3 mmol) was added followed by DPPA (14.9 g, 11.7 mL, 54.3 mmol). The solution was refluxed for 20 hours. Benzyl alcohol (5.9 g, 5.6 mL, 54.3 mmol) was added and refluxing was continued for 20 hours. The solution was diluted with EtOAc (200 mL), washed with saturated aqueous NaHCO 3 (2 × 50 mL), water (20 mL), and saturated aqueous NaCl (20 mL), dried and evaporated to 13.7 g (87%). S1-3 was obtained.

Figure 0004688418
Figure 0004688418

(実施例21)
((1S,6R)−6−ベンジルオキシカルボニルアミノシクロへキサ−3−エンカルボン酸(S1−4))
S1−3(23.5g、81.3mmol)をMeOH(150mL)中に溶かし、この溶液を0℃に冷却した。2M NaOH(204mL、0.41mol)を加え、この混合物を室温にし、次いで、48時間撹拌した。この反応混合物を水(300mL)で希釈し、2M HClで酸性にし、ジクロロメタン(250mL)で抽出し、乾燥させ、蒸発させた。残渣をジエチルエーテルで再結晶化し、21.7(97%)のS1−4を得た。
(Example 21)
((1S, 6R) -6-Benzyloxycarbonylaminocyclohex-3-enecarboxylic acid (S1-4))
S1-3 (23.5 g, 81.3 mmol) was dissolved in MeOH (150 mL) and the solution was cooled to 0 ° C. 2M NaOH (204 mL, 0.41 mol) was added and the mixture was allowed to reach room temperature and then stirred for 48 hours. The reaction mixture was diluted with water (300 mL), acidified with 2M HCl, extracted with dichloromethane (250 mL), dried and evaporated. The residue was recrystallized with diethyl ether to give 21.7 (97%) of S1-4.

Figure 0004688418
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(実施例22)
((1S,2R,4R,5R)−2−ベンジルオキシカルボニルアミノ−4−ヨード−7−オキソ−6−オキサビシクロ[3.2.1]オクタン(S1−5))
S1−4(13.9g、50.5mmol)をN下でジクロロメタン(100mL)中に溶かし、0.5M NaHCO(300mL)、KI(50.3g、303.3mmol)、およびヨウ素(25.6g、101mmol)を加え、この混合物を周囲温度で72時間撹拌した。この混合物をジクロロメタン(50mL)で希釈し、有機相を分離した。この有機相を飽和Na水溶液(2×50mL)、水(30mL)、および飽和NaCl水溶液(20mL)で洗浄し、乾燥させ、蒸発させて16.3g(80%)のS1−5を得た。
(Example 22)
((1S, 2R, 4R, 5R) -2-benzyloxycarbonylamino-4-iodo-7-oxo-6-oxabicyclo [3.2.1] octane (S1-5))
S1-4 (13.9 g, 50.5 mmol) was dissolved in dichloromethane (100 mL) under N 2 and 0.5 M NaHCO 3 (300 mL), KI (50.3 g, 303.3 mmol), and iodine (25. 6 g, 101 mmol) was added and the mixture was stirred at ambient temperature for 72 hours. The mixture was diluted with dichloromethane (50 mL) and the organic phase was separated. The organic phase was washed with saturated aqueous Na 2 S 2 O 3 (2 × 50 mL), water (30 mL), and saturated aqueous NaCl (20 mL), dried and evaporated to 16.3 g (80%) of S1- 5 was obtained.

Figure 0004688418
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(実施例23)
((1S,2R,5R)−2−ベンジルオキシカルボニルアミノ−7−オキソ−6−オキサビシクロ[3.2.1]オクト−3−エン(S1−6))
S1−5(4.0g、10mmol)をN下でベンゼン(50mL)中に溶かした。1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン(DBU)(1.8g、12mmol)を加え、この溶液を16時間還流した。沈殿を濾過し、濾液をEtOAc(200mL)で希釈した。濾液を1M HCl(20mL)、飽和Na水溶液(20mL)、水(20mL)、および飽和NaCl水溶液(20mL)で洗浄し、乾燥させ、蒸発させて2.2g(81%)のS1−6を得た。
(Example 23)
((1S, 2R, 5R) -2-Benzyloxycarbonylamino-7-oxo-6-oxabicyclo [3.2.1] oct-3-ene (S1-6))
S1-5 (4.0g, 10mmol) was dissolved in benzene (50 mL) under N 2. 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene (DBU) (1.8 g, 12 mmol) was added and the solution was refluxed for 16 hours. The precipitate was filtered and the filtrate was diluted with EtOAc (200 mL). The filtrate was washed with 1M HCl (20 mL), saturated aqueous Na 2 S 2 O 3 (20 mL), water (20 mL), and saturated aqueous NaCl (20 mL), dried and evaporated to 2.2 g (81%). S1-6 was obtained.

Figure 0004688418
Figure 0004688418

(実施例24)
((1S,2R,5R)−2−ベンジルオキシカルボニルアミノ−5−ヒドロキシシクロへキサ−3−エンカルボン酸メチル(S1−7))
S1−6(9.0g、33mmol)をMeOH(90mL)中で懸濁させ、0℃に冷却した。NaOMe(2.8g、52.7mmol)を加え、この混合物を3時間(その間、溶液が徐々に形成される)撹拌した。溶液を2M HClで中和し、飽和NaCl水溶液(200mL)で希釈し、ジクロロメタン(2×100mL)で抽出した。これらの抽出物を合わせ、水(20mL)および飽和NaCl水溶液(20mL)で洗浄し、乾燥させ、蒸発させた。残渣のフラッシュクロマトグラフィー(シリカゲル(250g)、50:50ヘキサン/EtOAc)により8.5g(85%)のS1−7を得た。
(Example 24)
(Methyl (1S, 2R, 5R) -2-benzyloxycarbonylamino-5-hydroxycyclohex-3-enecarboxylate (S1-7))
S1-6 (9.0 g, 33 mmol) was suspended in MeOH (90 mL) and cooled to 0 ° C. NaOMe (2.8 g, 52.7 mmol) was added and the mixture was stirred for 3 hours, during which time a solution gradually formed. The solution was neutralized with 2M HCl, diluted with saturated aqueous NaCl (200 mL) and extracted with dichloromethane (2 × 100 mL). The extracts were combined, washed with water (20 mL) and saturated aqueous NaCl (20 mL), dried and evaporated. Flash chromatography of the residue (silica gel (250 g), 50:50 hexane / EtOAc) gave 8.5 g (85%) of S1-7.

Figure 0004688418
Figure 0004688418

(実施例25)
((1S,2R,5S)−2−ベンジルオキシカルボニルアミノ−5−t−ブトキシカルボニルアミノシクロへキサ−3−エンカルボン酸メチル(S1−8))
S1−7(7.9g、25.9mmol)をジクロロメタン(150mL)中に溶かし、N下で0℃に冷却した。トリエチルアミン(6.3g、8.7mL、62.1mmol)および塩化メタンスルホニル(7.1g、62.1mmol)を加え、この混合物を0℃で2時間撹拌した。ジクロロメタン(50mL)中の(n−Bu)NN(14.7g、51.7mmol)を加え、撹拌を0℃で3時間、その後、周囲温度で15時間継続した。この混合物を0℃に冷却し、P(n−Bu)(15.7g、19.3mL、77.7mmol)および水(1mL)を加え、この混合物を周囲温度で24時間撹拌した。ジ−tert−ブチルジカーボネート(17.0g、77.7mmol)を加え、撹拌を24時間継続した。溶媒を取除き、残渣を2:1ヘキサン/EtOAc(100mL)中に溶かし、溶液を濾過し、蒸発させた。残渣のフラッシュクロマトグラフィー(シリカゲル(240g)、67:33ヘキサン/EtOAc)により5.9g(56%)のS1−8を得た。
(Example 25)
(Methyl (1S, 2R, 5S) -2-benzyloxycarbonylamino-5-t-butoxycarbonylaminocyclohex-3-enecarboxylate (S1-8))
S1-7 (7.9 g, 25.9 mmol) was dissolved in dichloromethane (150 mL) and cooled to 0 ° C. under N 2 . Triethylamine (6.3 g, 8.7 mL, 62.1 mmol) and methanesulfonyl chloride (7.1 g, 62.1 mmol) were added and the mixture was stirred at 0 ° C. for 2 hours. (N-Bu) 4 NN 3 (14.7 g, 51.7 mmol) in dichloromethane (50 mL) was added and stirring was continued at 0 ° C. for 3 hours and then at ambient temperature for 15 hours. The mixture was cooled to 0 ° C., P (n-Bu) 3 (15.7 g, 19.3 mL, 77.7 mmol) and water (1 mL) were added and the mixture was stirred at ambient temperature for 24 hours. Di-tert-butyl dicarbonate (17.0 g, 77.7 mmol) was added and stirring was continued for 24 hours. The solvent was removed, the residue was dissolved in 2: 1 hexane / EtOAc (100 mL), the solution was filtered and evaporated. Flash chromatography of the residue (silica gel (240 g), 67:33 hexane / EtOAc) gave 5.9 g (56%) of S1-8.

Figure 0004688418
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(実施例26)
((1R,2R,5S)−2−ベンジルオキシカルボニルアミノ−5−t−ブトキシカルボニルアミノシクロへキサ−3−エンカルボン酸メチル(S1−9))
S1−8(1.1g、2.7mmol)をMeOH(50mL)中で懸濁させた。NaOMe(0.73g、13.6mmol)を加え、この混合物を18時間還流し、その後、0.5M NHCl(50mL)を加え、得られた沈殿を集めた。濾液を蒸発させ、残渣を水(25mL)で粉砕した。不溶部を集め、元の沈殿と合わせ、0.85g(77%)のS1−9を得た。
(Example 26)
(Methyl (1R, 2R, 5S) -2-benzyloxycarbonylamino-5-t-butoxycarbonylaminocyclohex-3-enecarboxylate (S1-9))
S1-8 (1.1 g, 2.7 mmol) was suspended in MeOH (50 mL). NaOMe (0.73 g, 13.6 mmol) was added and the mixture was refluxed for 18 hours, after which 0.5M NH 4 Cl (50 mL) was added and the resulting precipitate was collected. The filtrate was evaporated and the residue was triturated with water (25 mL). The insoluble part was collected and combined with the original precipitate to give 0.85 g (77%) of S1-9.

Figure 0004688418
Figure 0004688418

(実施例27)
((1R,2R,5S)−2−ベンジルオキシカルボニルアミノ−5−t−ブトキシカルボニルアミノシクロへキサ−3−エンカルボン酸(S1−10))
S1−9(0.85g、2.1mmol)を50:50MeOH/ジクロロメタン(5mL)中で懸濁させ、N下で0℃に冷却し、その後、2M NaOH(2.0mL)を加え、この混合物を周囲温度で16時間撹拌した。この混合物を2M HClで酸性にし、その際、白色の沈殿が形成された。沈殿を集め、水およびヘキサンで洗浄し、乾燥させ、0.74g(90%)のS1−10を得た。
(Example 27)
((1R, 2R, 5S) -2-benzyloxycarbonylamino-5-t-butoxycarbonylaminocyclohex-3-enecarboxylic acid (S1-10))
S1-9 (0.85 g, 2.1 mmol) was suspended in 50:50 MeOH / dichloromethane (5 mL) and cooled to 0 ° C. under N 2 before adding 2M NaOH (2.0 mL). The mixture was stirred at ambient temperature for 16 hours. The mixture was acidified with 2M HCl, when a white precipitate was formed. The precipitate was collected, washed with water and hexane and dried to give 0.74 g (90%) of S1-10.

Figure 0004688418
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(実施例28)
((1R,2R,5S)−2−ベンジルオキシカルボニルアミノ−5−t−ブトキシカルボニルアミノ−1−(2−トリメチルシリル)エトキシカルボニルアミノシクロへキサ−3−エン(S1−11))
S1−10(3.1g、7.9mmol)をN下でTHF(30mL)中に溶かし、0℃に冷却した。トリエチルアミン(1.6g、2.2mL、15.9mmol)、その後、クロロギ酸エチル(1.3g、1.5mL、11.8mmol)を加えた。この混合物を0℃で1時間撹拌した。水(10mL)中のNaN(1.3g、19.7mmol)の溶液を加え、撹拌を0℃で2時間継続した。この反応混合物をEtOAc(50mL)と水(50mL)との間で分配した。有機相を分離し、乾燥させ、蒸発させた。残渣をベンゼン(50mL)中に溶かし、2時間還流した。2−トリメチルシリルエタノール(1.0g、1.2mL、8.7mmol)を加え、還流を3時間継続した。この反応混合物をEtOAc(200mL)で希釈し、飽和NaHCO水溶液(50mL)、水(20mL)、および飽和NaCl水溶液(20mL)で洗浄し、乾燥させ、蒸発させた。残渣のフラッシュクロマトグラフィー(シリカゲル(100g)、67:33ヘキサン/EtOAc)により3.1g(77%)のS1−11を得た。
(Example 28)
((1R, 2R, 5S) -2-benzyloxycarbonylamino-5-t-butoxycarbonylamino-1- (2-trimethylsilyl) ethoxycarbonylaminocyclohex-3-ene (S1-11))
S1-10 (3.1 g, 7.9 mmol) was dissolved in THF (30 mL) under N 2 and cooled to 0 ° C. Triethylamine (1.6 g, 2.2 mL, 15.9 mmol) was added followed by ethyl chloroformate (1.3 g, 1.5 mL, 11.8 mmol). The mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour. A solution of NaN 3 (1.3 g, 19.7 mmol) in water (10 mL) was added and stirring was continued at 0 ° C. for 2 hours. The reaction mixture was partitioned between EtOAc (50 mL) and water (50 mL). The organic phase was separated, dried and evaporated. The residue was dissolved in benzene (50 mL) and refluxed for 2 hours. 2-Trimethylsilylethanol (1.0 g, 1.2 mL, 8.7 mmol) was added and refluxing was continued for 3 hours. The reaction mixture was diluted with EtOAc (200 mL), washed with saturated aqueous NaHCO 3 (50 mL), water (20 mL), and saturated aqueous NaCl (20 mL), dried and evaporated. Flash chromatography of the residue (silica gel (100 g), 67:33 hexane / EtOAc) gave 3.1 g (77%) of S1-11.

Figure 0004688418
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(実施例29)
((1R,2R,5S)−2−ベンジルオキシカルボニルアミノ−1,5−ジアミノシクロへキサ−3−エン(S1−12))
S1−11(2.5g、4.9mmol)をTFA(10mL)に加え、この溶液を周囲温度で16時間撹拌し、その後、溶液を蒸発させた。残渣を水(20mL)中に溶かし、KOHでpH14の塩基性にし、ジクロロメタン(3×50mL)で抽出した。これらの抽出物を合わせ、水(20mL)で洗浄し、乾燥させ、蒸発させ、1.1g(85%)のS1−12を得た。
(Example 29)
((1R, 2R, 5S) -2-benzyloxycarbonylamino-1,5-diaminocyclohex-3-ene (S1-12))
S1-11 (2.5 g, 4.9 mmol) was added to TFA (10 mL) and the solution was stirred at ambient temperature for 16 hours, after which the solution was evaporated. The residue was dissolved in water (20 mL), basified to pH 14 with KOH and extracted with dichloromethane (3 × 50 mL). The extracts were combined, washed with water (20 mL), dried and evaporated to give 1.1 g (85%) of S1-12.

Figure 0004688418
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(実施例30)
以下の手順を用いて、S1b−2の単離を達成した:Schlenkの技術を用いて、5.57g(10.0mmol)のメチルエステル化合物S1b−1を250mLのTHFに溶かした。別のフラスコで、LiOH(1.21g、50.5mmol)を50mLの水に溶かし、注射針を用いる、溶液を通したNのバブリングにより20分間脱気した。塩基性溶液を、S1b−1を含むフラスコに、急速に撹拌しながら、1分かけて移すことにより、反応を開始した。この混合物を室温で撹拌し、出発物質S1b−1が完全に消費された時点で、ワークアップを開始した(66%EtOAc/33%ヘキサンの溶媒系を用い、リンモリブデン酸試薬(Aldrich#31,927−9)で展開すると、出発物質S1b−1は0.88のRf値を有し、生成物はおよそ0.34〜0.64のRf値で線を引く(streak))。この反応は通常2日かかる。反応に加えた水とおよそ同じ体積(この場合、50mL)が残るまで、ワークアップ:THFを減圧で取除いた。この間、反応溶液は、透明な黄色の溶液で取り囲まれた撹拌子に付着する白色の塊を形成する。THFが取除かれる際に、反応溶液中に注ぐための漏斗を備える分液漏斗を設置し、Erlenmeyerフラスコをこの分液漏斗の下に位置した。Erlenmeyerフラスコにいくらかの無水NaSOを加えた。この装置は、酸性化を開始する前に設置すべきである。(一旦溶液のpHが1に接近してすぐの、相の分離および酸からの生成物の抽出を可能にする反応溶液の酸性化の前に、分液漏斗およびErlenmeyerフラスコなどを設置することは重要である。分離をすぐに実行しない場合、Boc官能基は加水分解され、著しく収率を減らすであろう。)一旦揮発性物質が十分に取除かれると、CHCl(125mL)および水(65mL)を加え、反応フラスコを氷浴中で冷却した。この溶液を急速に撹拌し、5mLアリコートの1N HClを注射器で加え、この反応溶液をpH試験紙で試験した。pH試験紙上の滴下点が、pHが1〜2であることを示す縁周囲の赤色(橙色ではない)を示すのが達成されるまで、酸を加え(試験される溶液は、CHClおよび水の混合物であり、その結果、pH試験紙は、滴下点の中央ではなく縁で正確な計測を示すであろう。)、溶液を分液漏斗にすぐに注ぐことにより相分離する。相分離すると、ストップコックを捻り、CHCl相(下相)をErlenmeyerフラスコに放出し、フラスコを撹拌し、乾燥剤に溶液中の水を吸収させる(この手順の規模では、80mLの1N HClを用いた)。相分離後すぐに水相をCHCl(2×100mL)で抽出し、無水NaSOで乾燥させ、揮発性物質を取除き、5.37g/9.91mmolの美しい白色の微小結晶を生成し、これは、収率99.1%を反映する。この生成物は、クロマトグラフィーにより精製できない。というのは、そのプロセスはまた、カラム上のBoc官能基を加水分解するからである。
(Example 30)
The following procedure was used to achieve isolation of S1b-2: 5.57 g (10.0 mmol) of the methyl ester compound S1b-1 was dissolved in 250 mL of THF using the technique of Schlenk. In a separate flask, LiOH (1.21 g, 50.5 mmol) was dissolved in 50 mL water and degassed by bubbling N 2 through the solution using a syringe needle for 20 minutes. The reaction was initiated by transferring the basic solution to the flask containing S1b-1 over 1 minute with rapid stirring. The mixture was stirred at room temperature and when the starting material S1b-1 was completely consumed, work-up was started (66% EtOAc / 33% hexane solvent system was used and the phosphomolybdate reagent (Aldrich # 31, 927-9), the starting material S1b-1 has an Rf value of 0.88 and the product is streaked with an Rf value of approximately 0.34 to 0.64. This reaction usually takes 2 days. Work-up: THF was removed under reduced pressure until approximately the same volume of water added to the reaction (50 mL in this case) remained. During this time, the reaction solution forms a white mass that adheres to a stir bar surrounded by a clear yellow solution. When the THF was removed, a separatory funnel with a funnel for pouring into the reaction solution was installed and the Erlenmeyer flask was positioned under this separatory funnel. Some anhydrous Na 2 SO 4 was added to the Erlenmeyer flask. This device should be installed before acidification begins. (Installing a separatory funnel, an Erlenmeyer flask, etc., once the solution pH is close to 1 and prior to acidification of the reaction solution that allows phase separation and extraction of the product from the acid) If the separation is not performed immediately, the Boc functionality will be hydrolyzed and will significantly reduce the yield.) Once the volatiles have been sufficiently removed, CH 2 Cl 2 (125 mL) and Water (65 mL) was added and the reaction flask was cooled in an ice bath. The solution was stirred rapidly, a 5 mL aliquot of 1N HCl was added with a syringe, and the reaction solution was tested with pH test paper. Acid is added (the solution to be tested is CH 2 Cl 2 ) until the dropping point on the pH test paper is achieved showing a red (not orange) around the edge indicating that the pH is 1-2. And as a result, the pH paper will show an accurate measurement at the edge rather than in the middle of the dropping point.), Phase separate by pouring the solution immediately into a separatory funnel. Upon phase separation, twist the stopcock, discharge the CH 2 Cl 2 phase (lower phase) into the Erlenmeyer flask, stir the flask, and allow the desiccant to absorb the water in the solution (for this procedure scale, 80 mL of 1N HCl was used). Immediately after phase separation, the aqueous phase was extracted with CH 2 Cl 2 (2 × 100 mL), dried over anhydrous Na 2 SO 4 , volatiles were removed, 5.37 g / 9.91 mmol beautiful white microcrystals. Which reflects a 99.1% yield. This product cannot be purified by chromatography. This is because the process also hydrolyzes the Boc functionality on the column.

Figure 0004688418
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(実施例31)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−7−anti−(トリメチルシリル)−2−endo−3−exo−ジカルボン酸ジ−(l)−メンチル(S4−26))
S4−25(6.09g、0.0155mol)のトルエン(100mL)中溶液に、塩化ジエチルアルミニウム(8.6mLの1.8Mトルエン溶液)を−78℃でN下で加え、この混合物を1時間撹拌した。得られた橙色の溶液にS2−14(7.00g、0.0466mol)をトルエン(10mL)中の−78℃の溶液として滴下して加えた。この溶液を−78℃のまま2時間置き、その後、ゆっくりと一晩室温まで暖めた。アルミニウム試薬を飽和塩化アンモニウム溶液(50mL)でクエンチした。水層を分離し、塩化メチレン(100mL)で抽出し、これをその後、硫酸マグネシウム上で乾燥した。溶媒の蒸発により黄色の固体が残り、それをカラムクロマトグラフィー(10%酢酸エチル/ヘキサン)により精製し、S4−26を白色の固体(7.19g、0.0136mol、収率87%)として得た。
(Example 31)
(Bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-7-anti- (trimethylsilyl) -2-endo-3-exo-dicarboxylic acid di- (l) -menthyl (S4-26))
To a solution of S4-25 (6.09 g, 0.0155 mol) in toluene (100 mL) was added diethylaluminum chloride (8.6 mL of 1.8 M toluene solution) at −78 ° C. under N 2 and this mixture was added to 1 Stir for hours. To the resulting orange solution, S2-14 (7.00 g, 0.0466 mol) was added dropwise as a −78 ° C. solution in toluene (10 mL). The solution was left at −78 ° C. for 2 hours and then slowly warmed to room temperature overnight. The aluminum reagent was quenched with saturated ammonium chloride solution (50 mL). The aqueous layer was separated and extracted with methylene chloride (100 mL), which was then dried over magnesium sulfate. Evaporation of the solvent left a yellow solid that was purified by column chromatography (10% ethyl acetate / hexane) to give S4-26 as a white solid (7.19 g, 0.0136 mol, 87% yield). It was.

Figure 0004688418
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(実施例32)
(5−exo−ブロモ−3−exo−(l)−メンチルカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−7−anti−(トリメチルシリル)−2,6−カルボラクトン(S4−27))
臭素(3.61g、0.0226mol)の塩化メチレン(20mL)中の溶液を、S4−26(4.00g、0.00754mol)の塩化メチレン(80mL)中の撹拌溶液に加えた。撹拌を室温で一晩継続した。溶液を5%チオ硫酸ナトリウム(150mL)で処理し、有機層を分離し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧で蒸発させ、粗生成物をカラムクロマトグラフィー(5%酢酸エチル/ヘキサン)により精製し、S4−27を白色の固体(3.53g、0.00754mol、収率99%)として得た。
(Example 32)
(5-exo-Bromo-3-exo- (l) -menthylcarboxybicyclo [2.2.1] heptane-7-anti- (trimethylsilyl) -2,6-carbolactone (S4-27))
A solution of bromine (3.61 g, 0.0226 mol) in methylene chloride (20 mL) was added to a stirred solution of S4-26 (4.00 g, 0.00754 mol) in methylene chloride (80 mL). Stirring was continued overnight at room temperature. The solution was treated with 5% sodium thiosulfate (150 mL) and the organic layer was separated and dried over magnesium sulfate. The solvent was evaporated under reduced pressure and the crude product was purified by column chromatography (5% ethyl acetate / hexane) to give S4-27 as a white solid (3.53 g, 0.00754 mol, 99% yield). .

Figure 0004688418
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(実施例33)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−7−syn−(ヒドロキシ)−2−exo−メチル−3−endo−(l)−メンチルジカルボキシレート(S4−28))
S4−27(3.00g、0.00638mol)を無水メタノール(150mL)中に溶かし、硝酸銀(5.40g、0.0318mol)を加え、この懸濁液を3日間還流した。この混合物を冷却し、セライトを通して濾過し、溶媒を蒸発させて、油性残渣を得た。カラムクロマトグラフィーによる精製により、S4−28を薄黄色の油(1.72g、0.00491mol、収率77%)として得た。
(Example 33)
(Bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-7-syn- (hydroxy) -2-exo-methyl-3-endo- (l) -menthyl dicarboxylate (S4-28))
S4-27 (3.00 g, 0.00638 mol) was dissolved in anhydrous methanol (150 mL), silver nitrate (5.40 g, 0.0318 mol) was added, and the suspension was refluxed for 3 days. The mixture was cooled, filtered through celite and the solvent was evaporated to give an oily residue. Purification by column chromatography gave S4-28 as a pale yellow oil (1.72 g, 0.00491 mol, 77% yield).

Figure 0004688418
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(実施例34)
(2−exo−メチル−3−endo−(l)−メンチルビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−7−syn−(ベンジルオキシ)ジカルボキシレート(S4−29))
臭化ベンジル(1.20g、0.0070mol)および酸化銀(1.62g、0.0070mol)を、S4−28(0.490g、0.00140mol)のDMF(25mL)中の撹拌溶液に加えた。この懸濁液を一晩撹拌し、次いで、酢酸エチル(100mL)で希釈した。溶液を繰返し水で、その後、1N塩化リチウムで洗浄した。有機層を分離し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧下で蒸発させ、粗生成物をシリカゲル上のカラムクロマトグラフィーにより精製し、S4−29を油(0.220g、0.000500mol、収率36%)として得た。
(Example 34)
(2-exo-Methyl-3-endo- (l) -menthylbicyclo [2.2.1] hept-5-ene-7-syn- (benzyloxy) dicarboxylate (S4-29))
Benzyl bromide (1.20 g, 0.0070 mol) and silver oxide (1.62 g, 0.0070 mol) were added to a stirred solution of S4-28 (0.490 g, 0.00140 mol) in DMF (25 mL). . The suspension was stirred overnight and then diluted with ethyl acetate (100 mL). The solution was washed repeatedly with water and then with 1N lithium chloride. The organic layer was separated and dried over magnesium sulfate. The solvent was evaporated under reduced pressure and the crude product was purified by column chromatography on silica gel to give S4-29 as an oil (0.220 g, 0.000500 mol, 36% yield).

Figure 0004688418
Figure 0004688418

(実施例35)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−7−syn−(ベンジルオキシ)−2−exo−カルボキシ−3−endo−(l)−メンチルカルボキシレート(S4−30))
S4−29(0.220g、0.00050mol)を、テトラヒドロフラン(1.5mL)、水(0.5mL)およびメタノール(0.5mL)の混合物に加えた。水酸化カリウム(0.036g、0.00065mol)を加え、この溶液を室温で一晩撹拌した。溶媒を減圧下で蒸発させ、残渣をカラムクロマトグラフィー(10%酢酸エチル/ヘキサン)により精製し、S4−30(0.050g、0.00012mol、収率23%)を得た。
(Example 35)
(Bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-7-syn- (benzyloxy) -2-exo-carboxy-3-endo- (l) -menthyl carboxylate (S4-30))
S4-29 (0.220 g, 0.00050 mol) was added to a mixture of tetrahydrofuran (1.5 mL), water (0.5 mL) and methanol (0.5 mL). Potassium hydroxide (0.036 g, 0.00065 mol) was added and the solution was stirred overnight at room temperature. The solvent was evaporated under reduced pressure and the residue was purified by column chromatography (10% ethyl acetate / hexane) to give S4-30 (0.050 g, 0.00012 mol, 23% yield).

Figure 0004688418
Figure 0004688418

(実施例36)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−7−syn−(ベンジルオキシ)−2−exo−(トリメチルシリルエトキシカルボニル)−アミノ−3−endo−(l)−メンチルカルボキシレート(S4−31))
S4−30のベンゼン中溶液に、トリエチルアミンおよびアジ化ジフェニルホスホリルを加える。この溶液を24時間還流し、次いで、室温に下げる。トリメチルシリルエタノールを加え、この溶液をさらに48時間還流する。このベンゼン溶液を酢酸エチルと1M炭酸水素ナトリウムとの間で分配する。有機層を合わせ、1M炭酸水素ナトリウムで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥する。溶媒を減圧下で蒸発させ、粗Curtius反応生成物を得る。
(Example 36)
(Bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-7-syn- (benzyloxy) -2-exo- (trimethylsilylethoxycarbonyl) -amino-3-endo- (l) -menthyl carboxylate (S4- 31))
Triethylamine and diphenylphosphoryl azide are added to a solution of S4-30 in benzene. The solution is refluxed for 24 hours and then brought to room temperature. Trimethylsilylethanol is added and the solution is refluxed for a further 48 hours. The benzene solution is partitioned between ethyl acetate and 1M sodium bicarbonate. The organic layers are combined, washed with 1M sodium bicarbonate and dried over sodium sulfate. The solvent is evaporated under reduced pressure to give the crude Curtius reaction product.

(実施例37)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−7−syn−(ベンジルオキシ)−2−exo−(トリメチルシリルエトキシカルボニル)−アミノ−3−endo−(l)−メンチル−5−exo−メチル−6−exo−メチルトリカルボキシレート(S4−32))
S4−31、乾燥塩化銅(II)、10%Pd/C、および乾燥メタノールを激しく撹拌しながらフラスコに加える。脱気後、フラスコを一酸化炭素で満たし、1atmより僅かに高い圧力になるようにし、72時間維持する。固体を濾過し、残渣を通常の方法でワークアップし、ビスカルボニル化生成物を得る。
(Example 37)
(Bicyclo [2.2.1] heptane-7-syn- (benzyloxy) -2-exo- (trimethylsilylethoxycarbonyl) -amino-3-endo- (l) -menthyl-5-exo-methyl-6- exo-methyltricarboxylate (S4-32))
S4-31, dry copper (II) chloride, 10% Pd / C, and dry methanol are added to the flask with vigorous stirring. After degassing, the flask is filled with carbon monoxide to a pressure slightly above 1 atm and maintained for 72 hours. The solid is filtered and the residue is worked up in the usual manner to give the biscarbonylated product.

(実施例38)
(無水ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−7−syn−(ベンジルオキシ)−2−exo−(トリメチルシリルエトキシカルボニル)−アミノ−3−endo−(l)−メンチルカルボキシ−5−exo−6−exo−ジカルボン酸(S4−33))
S4−32、ギ酸および触媒量のp−トルエンスルホン酸の混合物を90℃で一晩撹拌する。無水酢酸を加え、この反応混合物を6時間還流する。溶媒の除去およびエーテルによる洗浄により、所望の無水物を得る。
(Example 38)
(Anhydrobicyclo [2.2.1] heptane-7-syn- (benzyloxy) -2-exo- (trimethylsilylethoxycarbonyl) -amino-3-endo- (l) -menthylcarboxy-5-exo-6- exo-dicarboxylic acid (S4-33))
A mixture of S4-32, formic acid and a catalytic amount of p-toluenesulfonic acid is stirred at 90 ° C. overnight. Acetic anhydride is added and the reaction mixture is refluxed for 6 hours. Removal of the solvent and washing with ether gives the desired anhydride.

(実施例39)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−7−syn−(ベンジルオキシ)−2−exo−(トリメチルシリルエトキシカルボニル)−アミノ−3−endo−(l)−メンチル−6−exo−カルボキシ−5−exo−メチルジカルボキシレート(S4−33))
S4−32の、等量のトルエンおよび四塩化炭素中の溶液にキニジンを加える。この懸濁液を−65℃に冷却し、1時間撹拌する。3当量のメタノールをゆっくりと30分かけて加える。懸濁液を−65℃で4日間撹拌し、その後、減圧下で溶媒を取除く。得られた白色の固体を酢酸エチルと2M HClとの間で分配する。キニンを酸層より回収し、S4−33を有機層より得る。
(Example 39)
(Bicyclo [2.2.1] heptane-7-syn- (benzyloxy) -2-exo- (trimethylsilylethoxycarbonyl) -amino-3-endo- (l) -menthyl-6-exo-carboxy-5- exo-methyldicarboxylate (S4-33))
Add quinidine to a solution of S4-32 in an equal volume of toluene and carbon tetrachloride. The suspension is cooled to −65 ° C. and stirred for 1 hour. 3 equivalents of methanol are slowly added over 30 minutes. The suspension is stirred at −65 ° C. for 4 days, after which the solvent is removed under reduced pressure. The resulting white solid is partitioned between ethyl acetate and 2M HCl. Quinine is recovered from the acid layer, and S4-33 is obtained from the organic layer.

(実施例40)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−7−syn−(ベンジルオキシ)−2−exo−(トリメチルシリルエトキシカルボニル)−アミノ−3−endo−(l)−メンチル−6−exo−(トリメチルシリルエトキシカルボニル)アミノ−5−exo−メチルジカルボキシレート(S4−35))
S4−34のベンゼン中溶液に、トリエチルアミンおよびアジ化ジフェニルホスホリルを加える。溶液を24時間還流する。温度を室温に下げた後、2−トリメチルシリルエタノールを加え、この溶液を48時間還流する。ベンゼン溶液を酢酸エチルと1M炭酸水素ナトリウムとの間で分配する。有機層を合わせ、1M炭酸水素ナトリウムで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥する。溶媒を減圧下で蒸発させ、粗Curtius反応生成物を得る。
(Example 40)
(Bicyclo [2.2.1] heptane-7-syn- (benzyloxy) -2-exo- (trimethylsilylethoxycarbonyl) -amino-3-endo- (l) -menthyl-6-exo- (trimethylsilylethoxycarbonyl) Amino-5-exo-methyldicarboxylate (S4-35))
Triethylamine and diphenylphosphoryl azide are added to a solution of S4-34 in benzene. The solution is refluxed for 24 hours. After the temperature is lowered to room temperature, 2-trimethylsilylethanol is added and the solution is refluxed for 48 hours. Partition the benzene solution between ethyl acetate and 1M sodium bicarbonate. The organic layers are combined, washed with 1M sodium bicarbonate and dried over sodium sulfate. The solvent is evaporated under reduced pressure to give the crude Curtius reaction product.

(実施例41)
(endo−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−ベンジルカルボキシレート−3−カルボン酸(S5−37))
化合物S3−19(4.00g、0.0244mol)およびキニジン(8.63g、0.0266mol)を等量のトルエン(50mL)および四塩化炭素(50mL)中で懸濁した。懸濁液を−55℃に冷却し、その後、ベンジルアルコール(7.90g、0.0732mol)を15分かけて加えた。3時間後、この反応混合物は均質になり、これを−55℃でさらに96時間撹拌した。溶媒の除去の後、残渣を酢酸エチル(300mL)と2M塩酸(100mL)との間で分配した。有機層を水(2×50mL)および飽和塩化ナトリウム水溶液(1×50mL)で洗浄した。硫酸マグネシウム上で乾燥し、そして溶媒の蒸発により、S5−37(4.17g、0.0153mol、収率63%)を得た。
(Example 41)
(Endo-bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2-benzylcarboxylate-3-carboxylic acid (S5-37))
Compound S3-19 (4.00 g, 0.0244 mol) and quinidine (8.63 g, 0.0266 mol) were suspended in equal amounts of toluene (50 mL) and carbon tetrachloride (50 mL). The suspension was cooled to −55 ° C., after which benzyl alcohol (7.90 g, 0.0732 mol) was added over 15 minutes. After 3 hours, the reaction mixture became homogeneous and was stirred at −55 ° C. for an additional 96 hours. After removal of the solvent, the residue was partitioned between ethyl acetate (300 mL) and 2M hydrochloric acid (100 mL). The organic layer was washed with water (2 × 50 mL) and saturated aqueous sodium chloride solution (1 × 50 mL). Drying over magnesium sulfate and evaporation of the solvent gave S5-37 (4.17 g, 0.0153 mol, 63% yield).

Figure 0004688418
Figure 0004688418

(実施例42)
(2−endo−ベンジルカルボキシ−6−exo−ヨードビシクロ[2.2.1]ヘプタン−3,5−カルボラクトン(S5−38))
S5−37(4.10g、0.0151mol)を0.5M炭酸水素ナトリウム溶液(120mL)中に溶かし、0℃に冷却した。ヨウ化カリウム(15.0g、0.090mol)およびヨウ素(7.66g、0.030mol)、その後、塩化メチレン(40mL)を加えた。この溶液を室温で一晩撹拌した。塩化メチレン(100mL)による希釈の後、チオ硫酸ナトリウムを加え、過剰のヨウ素をクエンチした。有機層を分離し、水(100mL)および塩化ナトリウム溶液(100mL)で洗浄した。硫酸マグネシウム上で乾燥し、そして溶媒の蒸発により、S5−38(5.44g、0.0137mol、収率91%)を得た。
(Example 42)
(2-endo-benzylcarboxy-6-exo-iodobicyclo [2.2.1] heptane-3,5-carbolactone (S5-38))
S5-37 (4.10 g, 0.0151 mol) was dissolved in 0.5 M sodium bicarbonate solution (120 mL) and cooled to 0 ° C. Potassium iodide (15.0 g, 0.090 mol) and iodine (7.66 g, 0.030 mol) were added followed by methylene chloride (40 mL). The solution was stirred overnight at room temperature. After dilution with methylene chloride (100 mL), sodium thiosulfate was added to quench excess iodine. The organic layer was separated and washed with water (100 mL) and sodium chloride solution (100 mL). Drying over magnesium sulfate and evaporation of the solvent gave S5-38 (5.44 g, 0.0137 mol, 91% yield).

Figure 0004688418
Figure 0004688418

(実施例43)
(2−endo−ベンジルカルボキシ−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−3,5−カーボラクトン(S5−39))
S5−38(0.30g、0.75mmol)をDMSO中にN下で置き、NaBH(85mg、2.25mmol)を加え、溶液を85℃で2時間撹拌した。混合物を冷まし、水(50mL)で希釈し、ジクロロメタン(3×20mL)で抽出した。抽出物を合わせ、水(4×15mL)および飽和NaCl水溶液(10mL)で洗浄し、乾燥し、蒸発させ、0.14g(68%)のS5−39を得た。
(Example 43)
(2-endo-benzylcarboxy-bicyclo [2.2.1] heptane-3,5-carbolactone (S5-39))
S5-38 (0.30 g, 0.75 mmol) was placed in DMSO under N 2 , NaBH 4 (85 mg, 2.25 mmol) was added and the solution was stirred at 85 ° C. for 2 hours. The mixture was cooled, diluted with water (50 mL) and extracted with dichloromethane (3 × 20 mL). The extracts were combined, washed with water (4 × 15 mL) and saturated aqueous NaCl (10 mL), dried and evaporated to give 0.14 g (68%) of S5-39.

(実施例44)
(5−endo−ヒドロキシビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−endo−ベンジル−3−endo−メチルジカルボキシレート(S5−40))
化合物S5−39をメタノール中で溶かし、ナトリウムメトキシドを撹拌しながら加える。溶媒の除去により、S5−40を得る。
(Example 44)
(5-endo-hydroxybicyclo [2.2.1] heptane-2-endo-benzyl-3-endo-methyldicarboxylate (S5-40))
Compound S5-39 is dissolved in methanol and sodium methoxide is added with stirring. Removal of solvent gives S5-40.

(実施例45)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−endo−ベンジル−3−endo−メチル−5−exo−(t−ブトキシカルボニル)−アミノジカルボキシレート(S5−41))
ワンポット反応において、S5−40を塩化メタンスルホニルにより対応するメシル酸塩に変換し、アジ化ナトリウムを加えてメシル酸塩を置換してexo−アジ化物を得、その後、トリブチルホスフィンとの還元により遊離アミンを得、これをt−Boc誘導体として保護化してS5−41を得る。
(Example 45)
(Bicyclo [2.2.1] heptane-2-endo-benzyl-3-endo-methyl-5-exo- (t-butoxycarbonyl) -aminodicarboxylate (S5-41))
In a one-pot reaction, S5-40 is converted to the corresponding mesylate salt with methanesulfonyl chloride, sodium azide is added to replace the mesylate salt to obtain the exo-azide, which is then released by reduction with tributylphosphine. An amine is obtained, which is protected as a t-Boc derivative to give S5-41.

(実施例46)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−endo−カルボキシ−3−exo−メチル−5−exo−(t−ブトキシカルボニル)−アミノカルボキシレート(S5−42))
S5−41をメタノール中の10%Pd/Cと室温で6時間、触媒を用いた水素化分解により、ベンジルエーテル保護基を取除く。触媒の濾過および溶媒の除去により粗S5−42を得る。
(Example 46)
(Bicyclo [2.2.1] heptane-2-endo-carboxy-3-exo-methyl-5-exo- (t-butoxycarbonyl) -aminocarboxylate (S5-42))
The benzyl ether protecting group is removed by catalytic hydrogenolysis of S5-41 with 10% Pd / C in methanol at room temperature for 6 hours. Filtration of the catalyst and removal of the solvent gives crude S5-42.

(実施例47)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−endo−カルボキシ−3−exo−メチル−5−exo−(t−ブトキシカルボニル)−アミノカルボキシレート(S5−43))
ナトリウムをメタノール中に溶かし、ナトリウムメトキシドを生成する。S5−42を加え、混合物を62℃で16時間撹拌する。混合物を冷まし、酢酸を冷やしながら加え、過剰なナトリウムメトキシドを中和する。混合物を水で希釈し、酢酸エチルで抽出する。抽出物を乾燥し、蒸発させ、S5−43を得る。
(Example 47)
(Bicyclo [2.2.1] heptane-2-endo-carboxy-3-exo-methyl-5-exo- (t-butoxycarbonyl) -aminocarboxylate (S5-43))
Sodium is dissolved in methanol to produce sodium methoxide. S5-42 is added and the mixture is stirred at 62 ° C. for 16 hours. The mixture is allowed to cool and acetic acid is added while cooling to neutralize excess sodium methoxide. The mixture is diluted with water and extracted with ethyl acetate. The extract is dried and evaporated to give S5-43.

(実施例48)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−endo−ベンジル−3−exo−メチル−5−exo−(t−ブトキシカルボニル)アミノジカルボキシレート(S5−44))
化合物S5−43を、臭化ベンジルと炭酸セシウムとをテトラヒドロフラン中で室温で反応させ、ベンジルエステルS5−44を得、粗反応混合物の酸ワークアップにより単離する。
(Example 48)
(Bicyclo [2.2.1] heptane-2-endo-benzyl-3-exo-methyl-5-exo- (t-butoxycarbonyl) aminodicarboxylate (S5-44))
Compound S5-43 is reacted with benzyl bromide and cesium carbonate in tetrahydrofuran at room temperature to give benzyl ester S5-44, which is isolated by acid workup of the crude reaction mixture.

(実施例49)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−endo−ベンジル−3−exo−カルボキシ−5−exo−(t−ブトキシカルボニル)−アミノカルボキシレート(S5−45))
化合物S5−44をメタノール中に溶かし、N下で0℃に冷却する。2M NaOH(2当量)を滴下して加え、混合物を室温になるようにし、5時間撹拌する。溶液を水で希釈し、2M HClで酸性にし、酢酸エチルで抽出する。抽出物を水および飽和NaCl水溶液で洗浄し、乾燥し、蒸発させてS5−45を得る。
(Example 49)
(Bicyclo [2.2.1] heptane-2-endo-benzyl-3-exo-carboxy-5-exo- (t-butoxycarbonyl) -aminocarboxylate (S5-45))
Compound S5-44 is dissolved in methanol and cooled to 0 ° C. under N 2 . 2M NaOH (2 eq) is added dropwise and the mixture is allowed to reach room temperature and stirred for 5 hours. The solution is diluted with water, acidified with 2M HCl and extracted with ethyl acetate. The extract is washed with water and saturated aqueous NaCl, dried and evaporated to give S5-45.

(実施例50)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−endo−ベンジル−3−exo−(トリメチルシリルエトキシカルボニル)アミノ−5−exo−(t−ブトキシカルボニル)アミノカルボキシレート(S5−46))
S5−45のベンゼン中の溶液にトリエチルアミンおよびアジ化ジフェニルホスホリルを加える。溶液を24時間還流し、次いで、室温に冷ます。トリメチルシリルエタノールを加え、溶液を48時間還流する。溶液を酢酸エチルと1M炭酸水素ナトリウムとの間で分配する。有機層を1M炭酸水素ナトリウムで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥する。溶液を減圧下で蒸発させ、粗Curtius生成物S5−46を得る。
(Example 50)
(Bicyclo [2.2.1] heptane-2-endo-benzyl-3-exo- (trimethylsilylethoxycarbonyl) amino-5-exo- (t-butoxycarbonyl) aminocarboxylate (S5-46))
Triethylamine and diphenylphosphoryl azide are added to a solution of S5-45 in benzene. The solution is refluxed for 24 hours and then cooled to room temperature. Trimethylsilylethanol is added and the solution is refluxed for 48 hours. The solution is partitioned between ethyl acetate and 1M sodium bicarbonate. The organic layer is washed with 1M sodium bicarbonate and dried over sodium sulfate. The solution is evaporated under reduced pressure to give the crude Curtius product S5-46.

(実施例51)
(endo−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−(4−メトキシ)ベンジルカルボキシレート−3−カルボン酸(S6−48))
化合物S3−19およびキニジンを等量のトルエンおよび四塩化炭素中で懸濁し、−55℃に冷却する。p−メトキシベンジルアルコールを15分かけて加え、溶液を−55℃で96時間撹拌する。溶媒の除去の後、残渣を酢酸エチルと2M塩酸との間で分配する。有機層を水および飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄する。硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒の除去により、S6−48を得る。
(Example 51)
(Endo-bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2- (4-methoxy) benzylcarboxylate-3-carboxylic acid (S6-48))
Compound S3-19 and quinidine are suspended in an equal volume of toluene and carbon tetrachloride and cooled to -55 ° C. p-Methoxybenzyl alcohol is added over 15 minutes and the solution is stirred at −55 ° C. for 96 hours. After removal of the solvent, the residue is partitioned between ethyl acetate and 2M hydrochloric acid. The organic layer is washed with water and saturated aqueous sodium chloride solution. Dry over magnesium sulfate and remove the solvent to give S6-48.

(実施例52)
(endo−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−(4−メトキシ)ベンジル−3−(トリメチルシリルエトキシカルボニル)アミノカルボキシレート(S6−49))
S6−48のベンゼン中の溶液にトリエチルアミンおよびアジ化ジフェニルホスホリルを加える。溶液を24時間還流し、室温に冷まし、トリメチルシリルエタノールを加え、溶液をさらに48時間還流する。ベンゼン溶液を酢酸エチルと1M炭酸水素ナトリウムとの間で分配する。有機層を合わせ、1M炭酸水素ナトリウムで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥する。溶液を減圧下で蒸発させ、粗Curtius生成物S6−49を得る。
(Example 52)
(Endo-bicyclo [2.2.1] hept-5-ene-2- (4-methoxy) benzyl-3- (trimethylsilylethoxycarbonyl) aminocarboxylate (S6-49))
Triethylamine and diphenylphosphoryl azide are added to a solution of S6-48 in benzene. The solution is refluxed for 24 hours, cooled to room temperature, trimethylsilylethanol is added and the solution is refluxed for a further 48 hours. Partition the benzene solution between ethyl acetate and 1M sodium bicarbonate. The organic layers are combined, washed with 1M sodium bicarbonate and dried over sodium sulfate. The solution is evaporated under reduced pressure to give the crude Curtius product S6-49.

(実施例53)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−endo−(4−メトキシ)ベンジル−3−endo−(トリメチルシリルエトキシカルボニル)アミノ−5−exo−メチル−6−exo−メチルトリカルボキシレート(S6−50))
S6−49、塩化銅(II)、10%Pd/C、および乾燥メタノールを激しく撹拌しながらフラスコに加える。懸濁液の脱気後、フラスコを一酸化炭素で満たし、1atmより僅かに高い圧力になるようにする。一酸化炭素の圧力を72時間維持する。固体を濾過し、粗反応混合物を通常の方法でワークアップし、S6−50を得る。
(Example 53)
(Bicyclo [2.2.1] heptane-2-endo- (4-methoxy) benzyl-3-endo- (trimethylsilylethoxycarbonyl) amino-5-exo-methyl-6-exo-methyltricarboxylate (S6- 50))
S6-49, copper (II) chloride, 10% Pd / C, and dry methanol are added to the flask with vigorous stirring. After degassing the suspension, the flask is filled with carbon monoxide to a pressure slightly higher than 1 atm. The carbon monoxide pressure is maintained for 72 hours. The solid is filtered and the crude reaction mixture is worked up in the usual manner to give S6-50.

(実施例54)
(無水ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−endo−(4−メトキシ)ベンジル−3−endo−(トリメチルシリルエトキシカルボニル)アミノ−5−exo−6−exo−ジカルボン酸(S6−51))
S6−50、ギ酸、および触媒量のp−トルエンスルホン酸を90℃で一晩加熱する。無水酢酸を反応混合物に加え、それをさらに6時間還流する。溶媒の除去およびエーテルでの洗浄により、S6−51を得る。
(Example 54)
(Bicyclo [2.2.1] heptane-2-endo- (4-methoxy) benzyl-3-endo- (trimethylsilylethoxycarbonyl) amino-5-exo-6-exo-dicarboxylic acid (S6-51))
S6-50, formic acid, and a catalytic amount of p-toluenesulfonic acid are heated at 90 ° C. overnight. Acetic anhydride is added to the reaction mixture and it is refluxed for an additional 6 hours. Removal of solvent and washing with ether gives S6-51.

(実施例55)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−endo−(4−メトキシ)ベンジル−3−endo−(トリメチルシリルエトキシカルボニル)アミノ−5−exo−カルボキシ−6−exo−メチルジカルボキシレート(S6−52))
S6−51の、等量のトルエンおよび四塩化炭素中の溶液にキニンを加える。懸濁液を−65℃に冷却し、1時間撹拌する。3当量のメタノールをゆっくりと30分かけて加える。懸濁液を−65℃で4日間撹拌し、その後、溶媒を取除く。得られる白色の固体を酢酸エチルと2M HClとの間で分配し、S6−52を有機層からワークアップする。
(Example 55)
(Bicyclo [2.2.1] heptane-2-endo- (4-methoxy) benzyl-3-endo- (trimethylsilylethoxycarbonyl) amino-5-exo-carboxy-6-exo-methyldicarboxylate (S6- 52))
Quinine is added to a solution of S6-51 in an equal volume of toluene and carbon tetrachloride. The suspension is cooled to −65 ° C. and stirred for 1 hour. 3 equivalents of methanol are slowly added over 30 minutes. The suspension is stirred at −65 ° C. for 4 days, after which the solvent is removed. The resulting white solid is partitioned between ethyl acetate and 2M HCl and S6-52 is worked up from the organic layer.

(実施例56)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−endo−(4−メトキシ)ベンジル−3−endo−(トリメチルシリルエトキシカルボニル)アミノ−5−exo−(トリメチルシリルエトキシカルボニル)アミノ−6−exo−メチルジカルボキシレート(S6−53))
S6−52のベンゼン中の溶液にトリエチルアミンおよびアジ化ジフェニルホスホリルを加える。溶液を24時間還流し、次いで、室温に下げる。2−トリメチルシリルエタノールを加え、溶液をさらに48時間還流する。ベンゼン溶液を酢酸エチルと1M炭酸水素ナトリウムとの間で分配する。有機層を合わせ、1M炭酸水素ナトリウムで洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥する。溶媒を減圧下で蒸発させ、S6−53を得る。
(Example 56)
(Bicyclo [2.2.1] heptane-2-endo- (4-methoxy) benzyl-3-endo- (trimethylsilylethoxycarbonyl) amino-5-exo- (trimethylsilylethoxycarbonyl) amino-6-exo-methyldi Carboxylate (S6-53))
Triethylamine and diphenylphosphoryl azide are added to a solution of S6-52 in benzene. The solution is refluxed for 24 hours and then lowered to room temperature. 2-Trimethylsilylethanol is added and the solution is refluxed for a further 48 hours. Partition the benzene solution between ethyl acetate and 1M sodium bicarbonate. The organic layers are combined, washed with 1M sodium bicarbonate and dried over sodium sulfate. The solvent is evaporated under reduced pressure to give S6-53.

(実施例57)
(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2−exo−(4−メトキシ)ベンジル−3−endo−(トリメチルシリルエトキシカルボニル)アミノ−5−exo−(トリメチルシリルエトキシカルボニル)アミノ−6−endo−メチルジカルボキシレート(S6−54))
S6−53のテトラヒドロフラン中の溶液にカリウムtert−ブトキシドを注意して加えた。塩基性溶液を24時間還流し、その後、酢酸を加える。標準的な抽出方法により、2重にエピマー化された生成物S6−54を得る。
(Example 57)
(Bicyclo [2.2.1] heptane-2-exo- (4-methoxy) benzyl-3-endo- (trimethylsilylethoxycarbonyl) amino-5-exo- (trimethylsilylethoxycarbonyl) amino-6-endo-methyldi Carboxylate (S6-54))
Potassium tert-butoxide was carefully added to a solution of S6-53 in tetrahydrofuran. The basic solution is refluxed for 24 hours, after which acetic acid is added. Standard extraction methods yield the doubly epimerized product S6-54.

(実施例58)
以下の6量体の調製:
(Example 58)
Preparation of the following hexamer:

Figure 0004688418
Figure 0004688418

0℃で5mLのCHCl中の0.300gの(1R,2R)−(−)−trans−1,2−ジアミノシクロヘキサン(2.63mmol)に、5mL CHCl中の0.600g 2,6−ジホルミル−4−ブロモフェノール(2.62mmol)を加えた。黄色の溶液を室温に温め、48時間撹拌した。反応溶液をデカントし、150mLのメタノールに加えた。30分置いた後、黄色の沈殿を集め、メタノールで洗浄し、風乾した(0.580g、収率72%)。 0 ℃ in the 0.300g of CH 2 Cl 2 5mL (1R, 2R) - ( -) - a trans-1,2-diaminocyclohexane (2.63 mmol), 0.600 g in 5 mL CH 2 Cl 2 2,6-Diformyl-4-bromophenol (2.62 mmol) was added. The yellow solution was warmed to room temperature and stirred for 48 hours. The reaction solution was decanted and added to 150 mL of methanol. After 30 minutes, the yellow precipitate was collected, washed with methanol and air dried (0.580 g, 72% yield).

Figure 0004688418
Figure 0004688418

(実施例59)
以下の6量体の調製:
(Example 59)
Preparation of the following hexamer:

Figure 0004688418
Figure 0004688418

0℃で6mLのCHCl中の0.300gの(1R,2R)−(−)−trans−1,2−ジアミノシクロヘキサン(2.63mmol)に、6mLのCHCl中の0.826gの2,6−ジホルミル−4−(1−ドデカ−1−イン)フェノール(2.63mmol)を加えた。橙色の溶液を0℃で1時間撹拌し、次いで、室温に温まるようにし、その後、撹拌を16時間継続した。反応溶液をデカントし、150mLのメタノールに加えた。メタノール溶液のデカント後、粘着性の黄色の固体を得た。残渣のクロマトグラフィーによる浄化により、黄色の粉末を得た。 0 ℃ in the 0.300g of CH 2 Cl 2 6mL (1R, 2R) - ( -) - a trans-1,2-diaminocyclohexane (2.63 mmol), 0 in CH 2 Cl 2 in 6 mL. 826 g of 2,6-diformyl-4- (1-dodec-1-yne) phenol (2.63 mmol) was added. The orange solution was stirred at 0 ° C. for 1 hour and then allowed to warm to room temperature, after which stirring was continued for 16 hours. The reaction solution was decanted and added to 150 mL of methanol. After decanting the methanol solution, a sticky yellow solid was obtained. Purification of the residue by chromatography gave a yellow powder.

Figure 0004688418
Figure 0004688418

(実施例60)
以下の6量体の調製:
(Example 60)
Preparation of the following hexamer:

Figure 0004688418
Figure 0004688418

10mLベンゼン中の0.240gの2,6−ジホルミル−4−(1−ドデセン)フェノール(0.76mmol)に、(1R,2R)−(−)−trans−1,2−ジアミノシクロヘキサン(0.087g、0.76mmol)の10mLベンゼン溶液を加えた。溶液を外光から遮断して、室温で48時間撹拌した。橙色の溶液を乾燥およびクロマトグラフィー処理(シリカ、50/50アセトン/EtO)することにより、黄色の粘着性のある固体(収率33%)を得た。 0.240 g of 2,6-diformyl-4- (1-dodecene) phenol (0.76 mmol) in 10 mL of benzene was added to (1R, 2R)-(−)-trans-1,2-diaminocyclohexane (0. 087 g, 0.76 mmol) in 10 mL benzene was added. The solution was shielded from external light and stirred at room temperature for 48 hours. The orange solution was dried and chromatographed (silica, 50/50 acetone / Et 2 O) to give a yellow sticky solid (33% yield).

Figure 0004688418
Figure 0004688418

(実施例61)
以下の4量体の調製:
(Example 61)
Preparation of the following tetramer:

Figure 0004688418
Figure 0004688418

以下の6量体の調製:   Preparation of the following hexamer:

Figure 0004688418
Figure 0004688418

トリエチルアミン(0.50mL、3.59mmol)および(1R,2R)−(−)−trans−1,2−ジアミノシクロヘキサン(0.190g、1.66mmol)を150mLのEtOAc中で合わせ、Nで5分間パージした。この溶液に、100mLのEtOAc中に溶かした0.331g塩化イソフタロリル(1.66mmol)を6時間かけて滴下して加えた。溶液を濾過し、濾液を乾燥した。TLC(5%メタノール/CHCl)により、生成混合物が主に2つの大環状組成物からなることが分かる。クロマトグラフィーによる分離(シリカ、5%メタノール/CHCl)により、上記の4量体(0.020g、収率5%)および6量体(約10%)を得た。 Triethylamine (0.50 mL, 3.59 mmol) and (1R, 2R)-(−)-trans-1,2-diaminocyclohexane (0.190 g, 1.66 mmol) were combined in 150 mL EtOAc and 5 with N 2 . Purged for minutes. To this solution 0.331 g isophthalolyl chloride (1.66 mmol) dissolved in 100 mL EtOAc was added dropwise over 6 hours. The solution was filtered and the filtrate was dried. TLC (5% methanol / CH 2 Cl 2 ) shows that the product mixture consists mainly of two macrocyclic compositions. Chromatographic separation (silica, 5% methanol / CH 2 Cl 2 ) gave the above tetramer (0.020 g, 5% yield) and hexamer (about 10%).

Figure 0004688418
Figure 0004688418

(実施例62)
ベンゼンおよびシクロヘキサン環状シントンからの大環状モジュールの調製:
(Example 62)
Preparation of macrocyclic modules from benzene and cyclohexane cyclic synthons:

Figure 0004688418
Figure 0004688418

4−ドデシル−2,6−ジホルミルアニソール(24mg、0.072mmol)の5mLジクロロメタン溶液に、(1R,2R)−(−)−trans−1,2−ジアミノシクロヘキサン(8.5mg、0.074mmol)の5mLジクロロメタン溶液を加えた。この溶液を室温で16時間撹拌し、次いで、短シリカカラムの頂部に加えた。ジエチルエーテルでの溶出およびそれに続く溶媒の除去により、22mgの灰白色の固体を単離した。カチオンエレクトロスプレー質量スペクトルは、灰白色の固体中に、4量体(m/z822、MH)、6量体(m/z1232、MH)、および8量体(m/z1643、MH)の存在を示した。計算された分子量は、以下の通りである:4量体+H(C5485、821.67);6量体+H(C81127、1232.00);8量体+H(C108169、1643.33)。 To a 5 mL dichloromethane solution of 4-dodecyl-2,6-diformylanisole (24 mg, 0.072 mmol) was added (1R, 2R)-(−)-trans-1,2-diaminocyclohexane (8.5 mg, 0.074 mmol). ) In 5 mL dichloromethane was added. This solution was stirred at room temperature for 16 hours and then added to the top of a short silica column. 22 mg of an off-white solid was isolated by elution with diethyl ether followed by removal of the solvent. Cation electrospray mass spectra were obtained for tetramer (m / z 822, MH + ), hexamer (m / z 1232, MH + ), and octamer (m / z 1643, MH + ) in an off-white solid. Showed existence. Calculated molecular weight is as follows: 4-mer + H (C 54 H 85 N 4 O 2, 821.67); 6 -mer + H (C 81 H 127 N 6 O 3, 1232.00); octamer + H (C 108 H 169 N 8 O 4, 1643.33).

(実施例63)
いずれか1つの特定の理論に縛られることを意図しないが、大環状モジュールの孔の大きさを見積もる1つの方法には、量子力学的(QM)および分子力学的(MM)計算法がある。本実施例では、2種類のシントン、「A」および「B」を有する大環状モジュールを用いて、シントン間の全ての結合は同一であると仮定した。QMおよびMM計算法の目的のため、孔面積における二乗平均平方根偏差をダイナミックラン(dynamic run)で計算した。
(Example 63)
While not intending to be bound by any one particular theory, one method for estimating the size of the macrocyclic module's pores is the quantum mechanical (QM) and molecular mechanical (MM) calculation methods. In this example, using a macrocyclic module with two types of synthons, “A” and “B”, it was assumed that all bonds between synthons were identical. For the purpose of QM and MM calculation methods, the root mean square deviation in pore area was calculated with a dynamic run.

QMでは、Allinger(JACS,1977,99:8127)およびBurkertら(Molecular Mechanics,ACS Monograph 177,1982)のMM+力場アプローチを用いて、各モジュールを最初に最適化した。次いで、AM1 Hamiltonian(Dewarら、JACS,1985,107:3903、Dewarら、JACS,1986,108:8075、Stewart,J.Comp.Aided Mol.Design,1990,4:1)を用いて、それらを再び最適化した。最適化された構造付近の位置エネルギー面の性質を検証するため、数値的な2重差分(double−differencing)を用いて、関連するHessian行列を計算した。   In QM, each module was first optimized using the MM + force field approach of Allinger (JACS, 1977, 99: 8127) and Burkert et al. (Molecular Mechanicals, ACS Monograph 177, 1982). Then, using AM1 Hamiltonian (Dewar et al., JACS, 1985, 107: 3903, Dewar et al., JACS, 1986, 108: 8075, Stewart, J. Comp. Aided Mol. Design, 1990, 4: 1) Optimized again. In order to verify the properties of the potential energy surface near the optimized structure, the associated Hessian matrix was calculated using numerical double-difference.

MMでは、OPLS−AA力場アプローチ(Jorgensenら、JACS,1996,118:11225)を用いた。イミン結合では、二面角を180°±10°に制限した。構造を最小限にし、0.5フェムト秒タイムステップを用いて1ピコ秒間に平衡化した。次いで、5ナノ秒ダイナミックランを1.5フェムト秒タイムステップで実施した。構造を、ピコ秒毎に保存した。結果を表12および13に示す。   For MM, the OPLS-AA force field approach (Jorgensen et al., JACS, 1996, 118: 11225) was used. For imine bonds, the dihedral angle was limited to 180 ° ± 10 °. The structure was minimized and equilibrated to 1 picosecond using a 0.5 femtosecond time step. A 5 nanosecond dynamic run was then performed with 1.5 femtosecond time steps. The structure was saved every picosecond. The results are shown in Tables 12 and 13.

種々の結合および大環状モジュールの孔の大きさの、QMおよびMM計算から導かれる大環状モジュールの孔面積を、表12に示す。表12では、大環状モジュールは、交互のシントン「A」および「B」を有する。シントン「A」は、1,3−フェニル位で結合Lにカップリングするベンゼンシントンであり、シントン「B」は、表の左側の欄に示すものである。   Table 12 shows the pore area of the macrocyclic module derived from QM and MM calculations for various coupling and macrocyclic module pore sizes. In Table 12, the macrocyclic module has alternating synthons “A” and “B”. The synthon “A” is a benzene synthon coupled to the bond L at the 1,3-phenyl position, and the synthon “B” is shown in the left column of the table.

Figure 0004688418
Figure 0004688418

さらに、種々の結合および大環状モジュールの孔の大きさの、QMおよびMM計算から導かれる大環状モジュールの孔面積を、表13に示す。表13では、大環状モジュールは、交互のシントン「A」および「B」を有する。表13では、シントン「A」は、2,7−ナフチル位で結合Lにカップリングするナフタレンシントンであり、シントン「B」は、表の左側の欄に示すものである。   In addition, Table 13 shows the hole area of the macrocyclic module derived from QM and MM calculations for various coupling and macrocyclic module hole sizes. In Table 13, the macrocyclic module has alternating synthons “A” and “B”. In Table 13, the synthon “A” is a naphthalene synthon that couples to the bond L at the 2,7-naphthyl position, and the synthon “B” is shown in the left column of the table.

Figure 0004688418
Figure 0004688418

置換基を有するいくつかの6量体大環状モジュールのエネルギー最小化配置の例を、図17Aおよび17Bに示す。図17Aを参照すると、−OH置換基を有する6量体1−h−(OH)が示されている。図17Bを参照すると、−OEt置換基を有する6量体1−h−(OEt)が示されている。これら2例の間の孔構造および面積における差異は明白であり、それらはまた、立体配置的差異および可撓性差異を反映する。この大環状モジュールは、孔の調整に用いられ得る組成物を生じる。この6量体組成物のエトキシシントン置換基の、ヒドロキシシントン置換基に対する選択は、選択された種の輸送に用いられ得る方法である。 Examples of energy minimized configurations of several hexameric macrocyclic modules with substituents are shown in FIGS. 17A and 17B. Referring to FIG. 17A, hexamer 1-h- (OH) 3 with an —OH substituent is shown. Referring to FIG. 17B, hexamer 1-h- (OEt) 3 with the —OEt substituent is shown. Differences in pore structure and area between these two cases are evident and they also reflect configurational and flexibility differences. This macrocyclic module yields a composition that can be used to adjust the pores. The selection of the ethoxy synthon substituent of this hexamer composition relative to the hydroxy synthon substituent is a method that can be used to transport selected species.

Figure 0004688418
Figure 0004688418

大環状モジュールの孔の大きさを、電圧固定二重層手順(voltage−clamped bilayer procedure)を用いて、実験的に決定した。多量の大環状モジュールを、ホスファチジルコリンおよびホスファチジルエタノールアミンにより形成される脂質二重層に挿入した。二重層の一方の側に、試験されるカチオン種を含む溶液を配置した。もう一方の側に、大環状モジュールの孔を通過し得ることが知られる参照カチオン種を含む溶液を配置した。電荷バランスに必要なアニオンは、大環状モジュールの孔を通過し得ないものを選択した。正電圧を、試験種を含む脂質二重層の側の溶液に適用した場合、試験種が大環状モジュールの孔を通過すれば、電流が検出された。次いで、電圧を反対にし、孔を通る参照種の移動に起因して電流が検出され、このことにより、二重層が輸送に対する障壁となり、大環状モジュールの孔が種の輸送を提供することを確認した。   The pore size of the macrocyclic module was determined experimentally using a voltage-clamped bilayer procedure. A large amount of macrocyclic module was inserted into the lipid bilayer formed by phosphatidylcholine and phosphatidylethanolamine. A solution containing the cationic species to be tested was placed on one side of the bilayer. On the other side, a solution containing a reference cationic species known to be able to pass through the pores of the macrocyclic module was placed. The anion required for charge balance was selected so that it cannot pass through the pores of the macrocyclic module. When a positive voltage was applied to the solution on the side of the lipid bilayer containing the test species, current was detected if the test species passed through the pores of the macrocyclic module. The voltage is then reversed and a current is detected due to the movement of the reference species through the hole, confirming that the double layer is a barrier to transport and that the macrocyclic module's holes provide transport of the species did.

以上の技術を用いて、1R,2R−(−)−transジアミノシクロヘキサンおよび2,6−ジホルマル−4−(1−ドデク−1−イニル)フェノールシントンを含み、結合としてイミン基を有する6量体大環状モジュール(表1の最初のモジュール)の、種々のイオン種の輸送試験をした。結果を表14に示す。   Using the above technique, hexamer having 1R, 2R-(-)-trans diaminocyclohexane and 2,6-diformal-4- (1-dodec-1-ynyl) phenol synthon and having an imine group as a bond The macrocyclic module (first module in Table 1) was tested for transport of various ionic species. The results are shown in Table 14.

Figure 0004688418
Figure 0004688418

表14の結果は、選択されたモジュールの孔の通過のカットオフが2.0〜2.6Åの間のvan der Waals半径であることを示す。表12では、QMおよびMMで計算した孔の大きさを面積として与える。円の面積の式、A=πrを用いると、表12の最初のモジュールの孔の計算された面積、14.3Åは、2.13Åのrの値を与える。2.13Åより小さいvan der Waals半径をもつイオンは、孔を通ることが予期され、それより大きい半径のものは通らないことが予期され、これは観察されたことである。半径2.0ÅのCHNH は孔を通過したが、半径2.6ÅのCHCHNH は通過しなかった。特定の理論に固執せず、そしていくつかの因子が孔の輸送に影響することを理解するが、脱水イオンの孔を通過する観察された機能は、孔に入る種の部分的な脱水に、輸送の間、孔を別々に通過するあるいは減少した相互作用で通過する水分子およびイオンの輸送に、そして輸送後の水分子およびイオンの再配置に依存し得る。孔の構造、組成、および化学の詳細、大環状モジュールの可撓性、および他の相互作用は、輸送プロセスに影響し得る。 The results in Table 14 indicate that the cut-off of the selected module's hole passage is a van der Waals radius between 2.0 and 2.6 mm. In Table 12, the hole size calculated by QM and MM is given as the area. Using the circle area formula, A = πr 2 , the calculated area of the hole in the first module of Table 12, 14.3 2 gives an r value of 2.13 Å. Ions with van der Waals radii smaller than 2.13 予 期 are expected to pass through the holes and not larger radii, which is what was observed. CH 3 NH 3 + having a radius of 2.0 mm passed through the hole, but CH 3 CH 2 NH 3 + having a radius of 2.6 mm did not pass. Without sticking to a specific theory, and understanding that several factors affect pore transport, the observed function of dehydrating ions through pores is due to partial dehydration of species entering the pores, During transport, it may depend on the transport of water molecules and ions that pass separately through the pores or with reduced interaction, and on the rearrangement of water molecules and ions after transport. Details of pore structure, composition, and chemistry, flexibility of the macrocyclic module, and other interactions can influence the transport process.

(実施例64)
1,2−イミン−結合および1,2−アミン−結合の6量体大環状モジュールの孔の特性を表15に例示する。表15を参照すると、固定二重層データは、モジュールの孔を通るある種の通過および排除が孔の計算された大きさに相関することを示している。さらに、これら驚くべきデータは、原子および/または構造特性の配置の極僅かな変化が輸送特性において不連続的に変化し得、数ある因子の中で、シントンおよび結合の変化により孔を通る輸送の調整を可能にすることを示す。
(Example 64)
The pore properties of 1,2-imine-linked and 1,2-amine-linked hexameric macrocyclic modules are illustrated in Table 15. Referring to Table 15, the fixed double layer data shows that certain passages and exclusions through the module holes correlate with the calculated size of the holes. Furthermore, these surprising data show that slight changes in the arrangement of atomic and / or structural properties can discontinuously change in transport properties, and among other factors, transport through pores due to synthon and bond changes. It shows that it is possible to adjust.

Figure 0004688418
Figure 0004688418

Figure 0004688418
Figure 0004688418

(実施例65)
6量体1a−MeのLangmuir等圧線および等圧線の横ばいを、それぞれ図18Aおよび18Bに示す。
(Example 65)
The Langmuir and isobaric levels of hexamer 1a-Me are shown in FIGS. 18A and 18B, respectively.

Figure 0004688418
Figure 0004688418

6量体1a−MeのLangmuirフィルムの相対的な安定性を、図18Bに示す等圧線の横ばいデータにより例示する。約30分の5mN/m表面圧力の後、フィルム面積が約30%減少した。6量体1a−C15のLangmuir等圧線および等圧線の横ばいを、それぞれ図19Aおよび19Bに示す。6量体1a−C15のLangmuirフィルムの相対的な安定性を、図19Bに示す等圧線の横ばいデータにより例示する。約30分の10mN/m表面圧力の後、フィルム面積が約1〜2%減少し、約60分後には、約2%減少した。崩壊圧力は6量体1a−C15の場合約18mN/mであった。   The relative stability of the hexameric 1a-Me Langmuir film is illustrated by the leveling data for the isobaric lines shown in FIG. 18B. After about 30 minutes of 5 mN / m surface pressure, the film area decreased by about 30%. The Langmuir isobaric lines and the leveling of the isobaric lines for hexamer 1a-C15 are shown in FIGS. 19A and 19B, respectively. The relative stability of the hexameric 1a-C15 Langmuir film is illustrated by the isobaric leveling data shown in FIG. 19B. After about 30 minutes of 10 mN / m surface pressure, the film area decreased by about 1-2% and after about 60 minutes it decreased by about 2%. The collapse pressure was about 18 mN / m for hexamer 1a-C15.

(実施例66)   Example 66

Figure 0004688418
Figure 0004688418

テンプレートされたイミン8量体。冷却器および添加漏斗を取付けた、撹拌子を備えた100mLの3首丸底フラスコに、アルゴン下で両親媒性のジアルデヒドフェノール1(500mg、1.16mmol)を加えた。次に、Mg(NO・6HO(148mg、0.58mmol)2およびMg(OAc)・4HO(124mg、0.58mmol)を続けて加えた。フラスコを減圧下に置き、アルゴン3×で充填した。無水メタノールをアルゴン下で注射器によりフラスコに移し、得られた懸濁液を撹拌した。次いで、混合物を10分間還流し、均質な溶液を得た。反応をアルゴンの陽圧下で室温に下げた。(1R,2R)−(−)−trans−1,2−ジアミノシクロヘキサン4を添加漏斗に加え、その後、アルゴン下で、無水MeOH(11.6mL)をカニューレ移送した。ジアミン/MeOH溶液を撹拌した均質な金属テンプレート/ジアルデヒド溶液に1時間かけて滴下して加え、橙色の油を得た。添加漏斗をガラス栓に換え、混合物を3日間還流した。溶媒を減圧下で取除き、黄色の結晶固体を得、これをさらに精製することなく用いた。 Templated imine octamer. Amphiphilic dialdehydephenol 1 (500 mg, 1.16 mmol) was added to a 100 mL 3-neck round bottom flask equipped with a stir bar equipped with a condenser and addition funnel under argon. Next, Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O (148 mg, 0.58 mmol) 2 and Mg (OAc) 2 .4H 2 O (124 mg, 0.58 mmol) were added in succession. The flask was placed under reduced pressure and filled with argon 3 ×. Anhydrous methanol was transferred to the flask with a syringe under argon and the resulting suspension was stirred. The mixture was then refluxed for 10 minutes to obtain a homogeneous solution. The reaction was cooled to room temperature under a positive pressure of argon. (1R, 2R)-(−)-trans-1,2-diaminocyclohexane 4 was added to the addition funnel followed by cannula transfer of anhydrous MeOH (11.6 mL) under argon. The diamine / MeOH solution was added dropwise to the stirred homogeneous metal template / dialdehyde solution over 1 hour to give an orange oil. The addition funnel was replaced with a glass stopper and the mixture was refluxed for 3 days. The solvent was removed under reduced pressure to give a yellow crystalline solid that was used without further purification.

アミン8量体。撹拌子を備えた50mLのschlenkフラスコに、アルゴン下でイミン8量体(314mg、0.14mmol)を加えた。次に、無水THF(15mL)およびMeOH(6.4mL)をアルゴン下で注射器により加え、懸濁液を室温で撹拌した。均質な溶液に、NaBH(136mg、3.6mmol)を部分的に加え、混合物を室温で12時間撹拌した。溶液を濾過し、その後、19.9mLの水を加えた。pHを4M HClの添加により、約2に調整し、次いで、6.8mLのエチレンジアミンテトラ酢酸ジナトリウム塩二水和物(HO中0.13M)を加え、混合物を5分間撹拌した。溶液に2.0%水酸化アンモニウムを加え、撹拌をさらに5分間継続した。溶液を酢酸エチル(3×100mL)で抽出し、有機層を分離し、NaSOで乾燥し、溶媒をロトエバポレーション(rotoevaporation)により取除き、淡黄色の固体を得た。クロロホルムおよびヘキサンからの再結晶により、アミン8量体を得た。分子量を、ESIMS M+H=実験=2058.7m/z、計算=2058.7m/zで確認した。 Amine octamer. To a 50 mL schlenk flask equipped with a stir bar was added imine octamer (314 mg, 0.14 mmol) under argon. Then anhydrous THF (15 mL) and MeOH (6.4 mL) were added via syringe under argon and the suspension was stirred at room temperature. To the homogeneous solution was partially added NaBH 4 (136 mg, 3.6 mmol) and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours. The solution was filtered and then 19.9 mL of water was added. The pH was adjusted to about 2 by addition of 4M HCl, then 6.8 mL of ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt dihydrate (0.13M in H 2 O) was added and the mixture was stirred for 5 minutes. 2.0% ammonium hydroxide was added to the solution and stirring was continued for another 5 minutes. The solution was extracted with ethyl acetate (3 × 100 mL), the organic layer was separated, dried over Na 2 SO 4 and the solvent was removed by rotoevaporation to give a pale yellow solid. An amine octamer was obtained by recrystallization from chloroform and hexane. The molecular weight was confirmed by ESIMS M + H = experiment = 2058.7 m / z, calculation = 2058.7 m / z.

(実施例67)   (Example 67)

Figure 0004688418
Figure 0004688418

6量体1j。2つの基体、(−)−R,R−1,2−trans−ジアミノシクロヘキサン(0.462mmol、0.053g)および2,6−ジホルミル−4−ヘキサデシルベンジルフェノールカルボキシレート(0.462mmol、0.200g)を電磁撹拌子を備えた10mLバイアルに加え、その後、2mLのCHClを加えた。黄色の溶液を室温で撹拌した。24時間後、反応溶液をシリカゲルを通してジエチルエーテルで塞ぎ、溶媒をロト−エバポレーション(roto−evaporation)により取除いた(232mg、収率98%)。 Hexamer 1j. Two substrates, (−)-R, R-1,2-trans-diaminocyclohexane (0.462 mmol, 0.053 g) and 2,6-diformyl-4-hexadecylbenzylphenol carboxylate (0.462 mmol, 0 200 g) was added to a 10 mL vial equipped with a magnetic stir bar, followed by 2 mL of CH 2 Cl 2 . The yellow solution was stirred at room temperature. After 24 hours, the reaction solution was plugged through silica gel with diethyl ether and the solvent was removed by roto-evaporation (232 mg, 98% yield).

Figure 0004688418
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6量体1jh。電磁撹拌子を備えた100mL洋ナシ型フラスコにアルゴン下で6量体1j(0.387mmol、0.594g)を加え、THF:MeOH(それぞれ7:3、28:12mL)中に溶かした。次に、NaBH(2.32mmol、0.088g)を室温で6.5時間かけてゆっくりと部分的に加えた。溶媒をロト−エバポレーションにより取除き、残渣を125mL酢酸エチルに溶かし、3×50mLの水で洗浄した。有機層を分離し、NaSOで乾燥し、溶媒をロト−エバポレーションにより取除いた。得られた残渣のCHClおよびMeOHからの再結晶により、白色の固体(0.440g、収率74%)を得た。 Hexamer 1jh. The hexamer 1j (0.387 mmol, 0.594 g) was added under argon to a 100 mL pear flask equipped with a magnetic stir bar and dissolved in THF: MeOH (7: 3, 28:12 mL, respectively). NaBH 4 (2.32 mmol, 0.088 g) was then slowly and partially added over 6.5 hours at room temperature. The solvent was removed by rotoevaporation and the residue was dissolved in 125 mL ethyl acetate and washed with 3 × 50 mL water. The organic layer was separated, dried over Na 2 SO 4, the solvent Lot - excluding collected by evaporation. Recrystallization of the resulting residue from CH 2 Cl 2 and MeOH gave a white solid (0.440 g, 74% yield).

Figure 0004688418
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(実施例68)   (Example 68)

Figure 0004688418
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6量体1A−Me。2−ヒドロキシ−5−メチル−1,3−ベンゼンジカルボキシアルデヒド(53mg、0.32mmol)のジクロロメタン(0.6mL)中の溶液を、(1R,2R)−(−)−1,2−ジアミノシクロヘキサン(37mg、0.32mmol)のジクロロメタン(0.5mL)中の溶液に加えた。混合物を周囲の温度で16時間撹拌し、メタノール(75mL)に滴下して加え、4時間冷却(4℃)した。沈殿を集め、71mg(92%)の6量体1A−Meを得た。   Hexamer 1A-Me. A solution of 2-hydroxy-5-methyl-1,3-benzenedicarboxaldehyde (53 mg, 0.32 mmol) in dichloromethane (0.6 mL) was added to (1R, 2R)-(−)-1,2-diamino. To a solution of cyclohexane (37 mg, 0.32 mmol) in dichloromethane (0.5 mL). The mixture was stirred at ambient temperature for 16 hours, added dropwise to methanol (75 mL) and cooled (4 ° C.) for 4 hours. The precipitate was collected to give 71 mg (92%) of hexamer 1A-Me.

Figure 0004688418
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(実施例69)   (Example 69)

Figure 0004688418
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32.7mgの6量体1jh(再結晶回数)を30mLの乾燥THFに加えた。続いて、100μLのトリエチルアミンおよび100μLの塩化アクリロイル(新たに蒸留した)を、Schlenk技術を用いてTHF混合物に加えた。溶液をアセトン/ドライアイス浴中で、18時間撹拌した。溶媒の除去後、白色の沈殿が残った。沈殿をCHCl中に再び溶かし、フリット漏斗を通して濾過した。CHCl溶液を分液漏斗に加え、水で1回、その後、ブライン(NaCl)で2回洗浄した。CHCl溶液をMgSOで乾燥させ、次いで、濾過してMgSOを取除いた。溶媒の除去の後、黄色い沈殿が残った。 32.7 mg of hexamer 1jh (number of recrystallizations) was added to 30 mL of dry THF. Subsequently, 100 μL triethylamine and 100 μL acryloyl chloride (freshly distilled) were added to the THF mixture using the Schlenk technique. The solution was stirred in an acetone / dry ice bath for 18 hours. A white precipitate remained after removal of the solvent. The precipitate was redissolved in CH 2 Cl 2 and filtered through a fritted funnel. The CH 2 Cl 2 solution was added to the separatory funnel and washed once with water and then twice with brine (NaCl). The CH 2 Cl 2 solution was dried over MgSO 4 and then filtered to remove MgSO 4 . A yellow precipitate remained after removal of the solvent.

Figure 0004688418
Figure 0004688418

図1は、六量体1dhナノフィルムの調製のスキームの例を図示する。FIG. 1 illustrates an example scheme for the preparation of hexameric 1dh nanofilms. 図2は、両親媒性アルキルチオール分子のナノフィルムの調製についてのスキームの例を図示する。FIG. 2 illustrates an exemplary scheme for the preparation of nanofilms of amphiphilic alkylthiol molecules. 図3は、両親媒性のメチル2−アミノ(アルカン)オエート分子のナノフィルムの調製についてのスキームの例を図示する。FIG. 3 illustrates an example scheme for the preparation of nanofilms of amphiphilic methyl 2-amino (alkane) oate molecules. 図4は、両親媒性のアルキルアミン分子のナノフィルムの調製についてのスキームの例を図示する。FIG. 4 illustrates an example scheme for the preparation of nanofilms of amphiphilic alkylamine molecules. 図5は、表面結合基の例を示す、基体に対するナノフィルムの結合についてのスキームの例を図示する。FIG. 5 illustrates an example scheme for nanofilm attachment to a substrate, showing examples of surface binding groups. 図6Aおよび図6Bは、六量体1dhナノフィルムの調製の惰円偏光法画像の例を図示する。FIGS. 6A and 6B illustrate examples of ellipsometry images of hexamer 1dh nanofilm preparation. 図7は、六量体1dhナノフィルムの等圧クリープの例を図示する。FIG. 7 illustrates an example of isobaric creep of a hexameric 1dh nanofilm. 図8Aは、六量体1dhナノフィルムの調製のFTIRスペクトルの例を図示する。FIG. 8A illustrates an example of an FTIR spectrum for the preparation of a hexameric 1dh nanofilm. 図8Bは、六量体1dhナノフィルムの調製のFTIRスペクトルの例を図示する。FIG. 8B illustrates an example of an FTIR spectrum for the preparation of a hexameric 1dh nanofilm. 図9は、六量体1dhナノフィルムの調製の惰円偏光法画像の例を図示する。FIG. 9 illustrates an example of an ellipsometric image of the preparation of a hexameric 1dh nanofilm. 図10A、図10Bおよび図10Cは、基体に結合したメチルヘプタデカノエートナノフィルムの調製の惰円偏光法画像の例を図示する。FIGS. 10A, 10B and 10C illustrate examples of ellipsometric images of the preparation of methylheptadecanoate nanofilm bonded to a substrate. 図11Aおよび図11Bは、基体に結合したN−オクタデシルアクリルアミドナノフィルムの調製の惰円偏光法画像の例を図示する。FIGS. 11A and 11B illustrate examples of ellipsometric images of the preparation of N-octadecylacrylamide nanofilms bonded to a substrate. 図12は、六量体1dhナノフィルムの構造の描写を図示する。FIG. 12 illustrates a depiction of the structure of a hexameric 1dh nanofilm. 図13は、八量体5jh−アスパラギンナノフィルムの構造の描写を図示する。FIG. 13 illustrates a depiction of the structure of the octameric 5jh-asparagine nanofilm. 図14は、六量体1jh−ACから調製されたナノフィルムに対する、Langmuirトラフ領域 対 時間を説明する。FIG. 14 illustrates the Langmuir trough region versus time for a nanofilm prepared from hexamer 1jh-AC. 図15は、六量体1jh−ACから調製されたナノフィルムの惰円偏光法画像の例を図示する。FIG. 15 illustrates an example of an ellipsometric image of a nanofilm prepared from hexamer 1jh-AC. 図16は、六量体1jh−ACナノフィルムの調製のFTIRスペクトルの例を図示する。FIG. 16 illustrates an example of an FTIR spectrum for the preparation of hexameric 1jh-AC nanofilm. 図17Aおよび図17Bは、六量体大環状モジュールの実施形態の構造例の描写を示す。17A and 17B show a depiction of an example structure of an embodiment of a hexameric macrocyclic module. 図2Aは、六量体大環状モジュールの実施形態のLangmuir等温線の例を示す。図2Bは、六量体大環状モジュールの実施形態の等圧クリープの例を示す。FIG. 2A shows an example of a Langmuir isotherm of an embodiment of a hexameric macrocyclic module. FIG. 2B shows an example of isobaric creep of an embodiment of a hexameric macrocyclic module. 図3Aは、六量体大環状モジュールの実施形態のLangmuir等温線の例を示す。図3Bは、六量体大環状モジュールの実施形態の等圧クリープの例を示す。FIG. 3A shows an example of a Langmuir isotherm of an embodiment of a hexameric macrocyclic module. FIG. 3B shows an example of isobaric creep of an embodiment of a hexameric macrocyclic module.

Claims (45)

カップリングされた環状モジュールを含む、ナノフィルムであって、ここで、該モジュールが、以下の6量体1a、6量体1dh、6量体3j−アミン、6量体1jh、6量体1jh−AC、6量体2j−アミン/エステル、6量体1dh−アクリル、8量体5jh−アスパラギン酸、8量体4jh−アクリル、およびそれらの混合物からなる群より選択され:
Figure 0004688418
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ここで、該モジュールが、該モジュールの反応性のある官能基を介してカップリングされる、ナノフィルム
Comprising a coupling macrocyclic module, a nano film, wherein the module, following hexamer 1a, hexamer 1Dh, hexamer 3j- amine, hexamer 1Jh, hexameric Selected from the group consisting of 1jh-AC, hexamer 2j-amine / ester, hexamer 1dh-acryl, octamer 5jh-aspartic acid, octamer 4jh-acryl, and mixtures thereof:
Figure 0004688418
Figure 0004688418
Wherein the module is coupled via a reactive functional group of the module .
請求項1のナノフィルムであって、前記モジュールが6量体1dhである、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the module is a hexamer 1dh. 請求項1のナノフィルムであって、前記モジュールが少なくとも1つのリンカー分子にカップリングされる、ナノフィルム。2. The nanofilm of claim 1, wherein the module is coupled to at least one linker molecule. 請求項のナノフィルムであって、前記少なくとも1つのリンカー分子が、
Figure 0004688418
およびそれらの混合物からなる群より選択され、ここで、m=1〜10であり、n=1〜6であり、RはHまたはCHであり、R’は−(CH−またはフェニルであり、R’’は−(CH−、ポリエチレングリコール(PEG)、またはポリプロピレングリコール(PPG)であり、そしてXはBr、Cl、Iであるか、または炭素原子、酸素原子、窒素原子、ハロゲン原子、ケイ素原子、リン原子、硫黄原子、および水素原子からなり1〜20の炭素原子を有する離脱基である、ナノフィルム。
4. The nanofilm of claim 3 , wherein the at least one linker molecule is
Figure 0004688418
And a mixture thereof, wherein m = 1-10, n = 1-6, R is H or CH 3 and R ′ is — (CH 2 ) n — or Phenyl, R ″ is — (CH 2 ) n —, polyethylene glycol (PEG), or polypropylene glycol (PPG), and X is Br, Cl, I, or a carbon atom, oxygen atom, A nanofilm which is a leaving group consisting of a nitrogen atom, a halogen atom, a silicon atom, a phosphorus atom, a sulfur atom, and a hydrogen atom and having 1 to 20 carbon atoms.
請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが、化学的方法、熱的方法、光化学的方法、電気化学的方法、または放射線的方法によりカップリングされる、ナノフィルム。2. The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm is coupled by a chemical method, a thermal method, a photochemical method, an electrochemical method, or a radiation method. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが0ナノメートル未満の厚さを有する、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has a thickness of less than 30 nanometers. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムがナノメートル未満の厚さを有する、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has a thickness of less than 4 nanometers. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムがナノメートル未満の厚さを有する、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has a thickness of less than 1 nanometer. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが以下
Figure 0004688418
の濾過機能を有する、ナノフィルム。
The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm is
Figure 0004688418
A nanofilm having a filtration function.
請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが以下
Figure 0004688418
の濾過機能を有する、ナノフィルム。
The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm is
Figure 0004688418
A nanofilm having a filtration function.
請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムがウイルスおよびそれより大きい種に対して不透過性である、ナノフィルム。2. The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm is impermeable to viruses and larger species. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが免疫グロブリンGおよびそれより大きい種に対して不透過性である、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm is impermeable to immunoglobulin G and larger species. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムがアルブミンおよびそれより大きい種に対して不透過性である、ナノフィルム。2. The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm is impermeable to albumin and larger species. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムがβ−ミクログロブリンおよびそれより大きい種に対して不透過性である、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm is impermeable to β 2 -microglobulin and larger species. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが水およびそれより小さい種に対してのみ透過性である、ナノフィルム。2. The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm is permeable only to water and smaller species. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが13kDaのカットオフ分子量を有する、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has a cutoff molecular weight of 13 kDa. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが190Daのカットオフ分子量を有する、ナノフィルム。2. The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has a cut-off molecular weight of 190 Da. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが100Daのカットオフ分子量を有する、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has a cutoff molecular weight of 100 Da. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが45Daのカットオフ分子量を有する、ナノフィルム。2. The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has a cut-off molecular weight of 45 Da. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが20Daのカットオフ分子量を有する、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has a cutoff molecular weight of 20 Da. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが水分子および水中のNa、K、およびCsに高い透過性を有する、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has high permeability to water molecules and Na + , K + , and Cs + in water. 請求項2のナノフィルムであって、該ナノフィルムがグルコースおよび尿素に低い透過性を有する、ナノフィルム。A nano film of claim 2 1, wherein the nano-film having a low permeability to glucose and urea, nano film. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが水分子および水中のClに高い透過性を有する、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has high permeability to water molecules and Cl in water. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが水分子および水中のKに高い透過性を有し、水中のNaに低い透過性を有する、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has high permeability to water molecules and K + in water, and low permeability to Na + in water. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが水分子および水中のNaに高い透過性を有し、水中のKに低い透過性を有する、ナノフィルム。2. The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has a high permeability to water molecules and Na + in water, and a low permeability to K + in water. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが水中の尿素、クレアチニン、Li、Ca2+、およびMg2+に低い透過性を有する、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has low permeability to urea, creatinine, Li + , Ca 2+ , and Mg 2+ in water. 請求項2のナノフィルムであって、該ナノフィルムが水中のNa、K、HPO 2−、およびHPO に高い透過性を有する、ナノフィルム。27. The nanofilm of claim 26 , wherein the nanofilm is highly permeable to Na + , K + , HPO 4 2− , and H 2 PO 4 in water. 請求項2のナノフィルムであって、該ナノフィルムが水中のNa、K、およびグルコースに高い透過性を有する、ナノフィルム。27. The nanofilm of claim 26 , wherein the nanofilm is highly permeable to Na + , K + , and glucose in water. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが水中のミオグロビン、卵白アルブミン、およびアルブミンに低い透過性を有する、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has low permeability to myoglobin, ovalbumin, and albumin in water. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが有機化合物に高い透過性を有し、水に低い透過性を有する、ナノフィルム。2. The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has a high permeability to organic compounds and a low permeability to water. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが水分子に低い透過性を有し、ヘリウムガスおよび水素ガスに高い透過性を有する、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has a low permeability to water molecules and a high permeability to helium gas and hydrogen gas. 少なくとも2層の請求項1のナノフィルムを含む、ナノフィルムバリア。A nanofilm barrier comprising at least two layers of the nanofilm of claim 1. 請求項3のナノフィルムバリアであって、該ナノフィルムバリアがさらに、前記ナノフィルム層のいずれか2つの間に少なくとも1つの間隙層を含む、ナノフィルムバリア。A nano film barrier according to claim 3 2, wherein the nano-film barrier further comprises at least one gap layer is any two between the nano film layer, nano film barrier. 請求項3のナノフィルムバリアであって、前記間隙層がポリマー層またはゲル層を含む、ナノフィルムバリア。A nano film barrier of claim 3 3, wherein the gap layer comprises a polymer layer or a gel layer, nano film barrier. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが基体上に堆積される、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm is deposited on a substrate. 請求項3のナノフィルムであって、前記基体が多孔性である、ナノフィルム。A nano film according to claim 35, wherein the substrate is porous, nano film. 請求項3のナノフィルムであって、前記基体が無孔性である、ナノフィルム。A nano film according to claim 35, wherein the substrate is non-porous, nano film. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが表面付着基を有する、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm has a surface attachment group. 請求項38のナノフィルムであって、前記表面付着基が、アミノ、ヒドロキシル、ハロ、チオール、アルキニル、マグネシウムハロ、アルデヒド、−CH=C(CH、ビニル、−(C=C)−CH=CH、−OC(O)CH(CH、−OC(O)CH=CH、−NC(O)CH=CH、カルボキシレート、イソシアネート、エポキシド、ストレプトアビジン、およびそれらの混合物からなる群より選択される、ナノフィルム。A nano film of claim 38, wherein the surface attachment group, an amino, hydroxyl, halo, thiol, alkynyl, magnesium halo, aldehyde, -CH = C (CH 3) 2, vinyl, - (C = C) - CH = CH 2, -OC (O ) CH (CH 3) 2, -OC (O) CH = CH 2, -NC (O) CH = CH 2, carboxy Kishireto, isocyanurate sulfonates, epoxides, streptavidin, and their A nanofilm selected from the group consisting of: 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムが表面付着基を介して基体に共有結合する、ナノフィルム。The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm is covalently bonded to the substrate via a surface attachment group. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムがイオン的な相互作用を介して基体に結合した、ナノフィルム。2. The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm is bonded to the substrate through ionic interactions. 請求項1のナノフィルムであって、該ナノフィルムがさらに基体を含み;該ナノフィルムが、ビオチン−ストレプトアビジンカップリングを介して該基体にカップリングする、ナノフィルム。2. The nanofilm of claim 1, wherein the nanofilm further comprises a substrate; the nanofilm is coupled to the substrate via a biotin-streptavidin coupling. 濾過するための方法であって、請求項1のナノフィルムを用いて、流体から成分を分離する工程を含む、方法。A method for filtration comprising the step of separating components from a fluid using the nanofilm of claim 1. Langmuirトラフを用いて基体上に堆積した、配向性大環状モジュールを含む、請求項1のナノフィルム。 The nanofilm of claim 1 comprising an oriented macrocyclic module deposited on a substrate using a Langmuir trough. カップリングされた配向性大環状モジュールを含む、請求項1のナノフィルムであって、以下:(a)カップリングされた配向性大環状モジュールを含む、請求項1のナノフィルムを提供する工程であって、該カップリングされた配向性大環状モジュールが、化学的方法、熱的方法、光化学的方法、電気化学的方法、または放射線的方法により切断可能な疎水性の領域を含む、工程;および(b)該疎水性の領域を切断する工程;を含むプロセスにより製造される、ナノフィルム。2. The nanofilm of claim 1 comprising a coupled oriented macrocyclic module comprising: (a) providing the nanofilm of claim 1 comprising a coupled oriented macrocyclic module; And wherein the coupled oriented macrocycle module comprises a hydrophobic region that is cleavable by chemical, thermal, photochemical, electrochemical, or radiological methods; and (B) A nanofilm produced by a process comprising the step of cutting the hydrophobic region.
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