JP2004503529A - カリックスアレーンおよびカリックスアレーンをベースとするセンサ - Google Patents

Abstract

一般式（Ｉ−Ｇ）のカリックスアレーン二量体が、第１のカリックスアレーン部分Ｉ、および第２のカリックスアレーン部分Ｇを含む。式中、Ｌは、［−ＣＨ_２−］または［−Ｏ−ＣＨ_２−Ｏ−］であり、各アリール基の間で同じであっても異なっていてもよく；Ｒ^５は、Ｈ、ＮＯ_２、ハロゲン、または、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基によって置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基が割り込んでおり、Ｒ^５は各アリール基上で同じであっても異なっていてもよく；Ｒ^１は、プロトン化または保護されている、あるいはプロトン化または保護されていないカルボキシ基を含み；Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^４のうち２個の基はＨであり；ＨでないＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４のうち１個の基は、１個および複数個のＯおよびＳの少なくとも１個の原子を含み、前記少なくとも１個の原子は、カリックスアレーンを基板表面上に吸着されるようにさせ；ＨでないＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４のうち１個の基は、第２のカリックスアレーン部分Ｇに結合している。このカリックスアレーン二量体はセンサに組み込むことができる。カリックスアレーン二量体を調製する方法を開示した。

Description

【０００１】
本発明は、カリックスアレーン二量体、およびそのセンサ分野への使用、特に、電気化学的分析における使用に適したセンサに関する。
【０００２】
溶液中の多くの金属種を検出し、測定するためのセンサが作成されてきた。しかし、現在、溶液中のウランおよびその他の重金属を検出し，測定するための満足されるセンサは無い。Ｓｅｎｋｙｒ等は（Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　Ｃｈｅｍ．、５１巻、７号、７８６頁、１９７９年）、ウランセンサを作成するためにポリマー膜電極中にいくつかの非環式配位子を利用した。Ｊｏｈｎｓｏｎ等は（Ａｎａｌｙｓｔ、１１４巻、１０２５頁、１９８９年）、ポリマー膜イオン選択電極をベースとする他のセンサの開発で、同様な配位子およびいくらかの環状配位子を使用した。これらのセンサのあるものは他のイオン種に対する選択性を示すことが分かったが、このセンサは感度が高くないことが分かった。ポリマー電極中に分散されたカリックスアレーンを用いた、Ｉ族金属の存在を検出可能なセンサがＥＰ０４９０６３１に報告されている。さらに、米国特許第５，７０５，６２０号は、カルシウムイオンの検出が可能なセンサを開示しており、このセンサはポリマー膜中に固定されたカリックスアレーン部分を含んでいる。しかし、ウランまたはその他の重金属が検出可能なものとして実証されたカリックスアレーンをベースとするセンサは無い。ＷＯ９７／１７３２２に、カリックス［４］アーレンは互いに結合して二量体種を生成することが開示されているが、二量体の性質は詳細に開示も言及もなされていない。本発明は、新規のカリックスアレーン、およびカリックスアレーンを用いた、特に溶液中のウランおよびその他の重金属の検出のためのセンサを提供し、このセンサは優れた感度をもたらす。
【０００３】
本発明によれば、一般式Ｉ−Ｇのカリックスアレーン二量体は、一般式Ｉの第１のカリックスアレーン部分、および式Ｇの第２のカリックスアレーン部分を含む。
【０００４】
【化８】

式中、
Ｌは、［−ＣＨ_２−］または［−Ｏ−ＣＨ_２−Ｏ−］であり、各アリール基の間で同じであっても異なっていてもよく；
Ｒ^５は、Ｈ、ＮＯ_２、ハロゲン、または、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基によって置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基が割り込んでおり、Ｒ^５は各アリール基上で同じであっても異なっていてもよく；
Ｒ^１は、プロトン化または保護されている、あるいはプロトン化または保護されていないカルボキシ基を含み；
各カリックスアレーン部分にあるＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４のうち２個の基はＨであり；
ＨでないＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４のうち１個の基は、ＯおよびＳの一方、または両方の少なくとも１個の原子を含み、前記少なくとも一個の原子は、カリックスアレーンを基板表面上に吸着されるようにさせ；
ＨでないＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４のうち１個の基は、第２のカリックスアレーン部分Ｇに結合している。
【０００５】
このことが、ウランおよびカドミウムなど重金属のキレート化を可能にするイオノフォアを提供する。さらに、この分子は基板の表面上に容易に吸着されて、センサを作成するのを可能にする。
【０００６】
ＨでないＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４の１個の基は、好ましくはアミドおよびチオアミドのいずれか１つを含む。この基はイオノフォアを簡単に製造するのを容易にする。さらに好ましくは、Ｒ^２およびＲ^４がＨであり、Ｒ^３がアミドまたはチオアミドのいずれか１つを含む。
【０００７】
第１のカリックスアレーン部分が式（ＩＩ）（図示せず）であり、ただし、ＨでないＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４の１個の基が一般式（Ａ）に従うことが好ましい。
【０００８】
【化９】

【０００９】
ＲおよびＹは、同じであっても異なっていてもよく、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基で置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基によって割り込まれており；
Ｒ’は、Ｈ、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基で置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基によって割り込まれており；
Ｓは、第２のカリックスアレーン部分Ｇに結合している。
【００１０】
混乱を避けるために、本明細書では、Ｓをイオウ部分であると定義する。
【００１１】
これによって、イオノフォアにイオウ含有部分を結合する好都合な方法を提供する。
【００１２】
あるいは、第１のカリックスアレーン部分は式（ＩＩＩ）（図示せず）であり、ただし、ＨでないＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４の１個の基が一般式（Ｅ）に従う。
【００１３】
【化１０】

【００１４】
Ｒは（Ｃ．Ｒ^２０．Ｒ^２１）_ｍであり、ｍは０、１、２，または３であり、Ｒ^２０およびＲ^２１は、Ｈ、ハロゲン、またはＣ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基であり、各炭素上で同じであっても異なっていてもよく；
Ｙは、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基で置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基によって割り込まれており；
Ｒ’は、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基で置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基によって割り込まれており；
Ｓは第２のカリックスアレーン部分Ｇに結合している。
【００１５】
混乱を避けるために、本明細書では、Ｓをイオウ部分であると定義する。
【００１６】
第２のカリックスアレーンＧもまた、一般式（ＩＩ）または（ＩＩＩ）であることが好ましい。
【００１７】
第１のカリックスアレーンのＳ基が、第２のカリックスアレーンのＳ基に、場合によってはスペーサー基を介して結合していてもよく、この存在してもよいスペーサー基が、そのいずれも場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基で置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基によって割り込まれているＣ_１〜Ｃ_６脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基である。
【００１８】
このようにして生成された二量体は、非常に良好なセンサをもたらす。
【００１９】
Ｘが（ＣＨ_２）ＣＯＮＨであり、Ｙが脂肪族ヒドロカルビル基であるのが好ましい。
Ｘをこのように選択すると、イオノフォアと金属イオンの間の強いキレート化をもたらす。Ｙは、最も好ましくはメチルまたはエチル基である。Ｙ基が短いと（および／またはＸ基が短いと）、得られるセンサの性能が優れていると考えられる。第１のカリックスアレーンのＳ基が、第２のカリックスアレーンのＳ基に直接結合して、その結果二硫化物（ジスルフィド）橋かけ基を生成することが好ましい。これにより金基板に対し良好な接着性が得られる。
【００２０】
好ましい実施形態によると、カリックスアレーンは式（Ｖ）である。
【００２１】
【化１１】

式中
Ｌは、［−ＣＨ_２−］または［−Ｏ−ＣＨ_２−Ｏ−］であり、各アリール基の間で同じであっても異なっていてもよく；
Ｒ^５は、Ｈ、ＮＯ_２、ハロゲン、または、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基によって置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基が割り込んでおり、Ｒ^５は各アリール基上で同じであっても異なっていてもよく；
Ｒ^１は、各カリックスアレーン部分上で同じであっても異なっていてもよく、プロトン化または保護されているカルボキシル基、あるいはプロトン化または保護されていないカルボキシ基を含み；
各カリックスアレーン部分上のＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４のうち２個の基はＨであり；
各カリックスアレーン部分上の、ＨでないＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４のうち１個の基は、それぞれＲ^３１およびＲ^３３の１つであり；
Ｒ^３１およびＲ^３３は、同じであっても異なっていてもよく、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基によって置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基が割り込んでおり；あるいは（Ｃ．Ｒ^２０．Ｒ^２１）_ｍであり、ｍは０、１、２、または３であり、Ｒ^２０およびＲ^２１は、Ｈ、ハロゲン、またはＣ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基であり、各炭素上で同じであっても異なっていてもよく；
Ｒ^３５およびＲ^３６は、同じであっても異なっていてもよく、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基によって置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基が割り込んでおり；
Ｒ^３２およびＲ^３４は、同じであっても異なっていてもよく、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基によって置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基が割り込んでおり；
各カリックスアレーン部分上のＸ’は、同じであっても異なっていてもよく、ＯまたはＳ部分であり；
Ｒ^３７は、存在してもよいスペーサー基であり、存在する場合は、Ｃ_１〜Ｃ_６脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_１６ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基によって置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基が割り込んでいる。
【００２２】
Ｒ^３１およびＲ^３３が、互いに同じであるのが好ましい。Ｒ^３２およびＲ^３４も、互いに同じであるのが好ましい。さらにＲ^３５およびＲ^３６も、互いに同じであるのが好ましい。Ｒ^３１およびＲ^３３の一方または両方が、それぞれのカリックスアレーン部分のＲ_３と結合しているのが好ましい。Ｒ^３１、Ｒ^３３、Ｒ^３２、およびＲ^３４が比較的短いのが好ましい。Ｒ^３１、Ｒ^３２、Ｒ^３３、およびＲ^３４のいずれかがＣ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基の場合、この基がＣ_１〜Ｃ_５脂肪族ヒドロカルビル基であるのが好ましく、この基がＣ_１〜Ｃ_３脂肪族ヒドロカルビル基であるのが最も好ましい。
【００２３】
Ｌが各アリール基の間で［−ＣＨ_２−］であり、Ｒ^５が第三級ブチル基であるのが好ましい。Ｒ^５がＮＯ_２などの電子求引性基であるのが最も好ましい。
【００２４】
カルボキシ基Ｒ^１が一般式（Ｂ）に従ってもよい。
【００２５】
【化１２】

式中、Ｚは、脂肪族ヒドロカルビル基、アリール基、またはヒドロカルビルアリール基の一部であるＣ_１、Ｃ_２、またはＣ_３の炭素鎖であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ、またはニトロ基によって置換されており、Ｒ^１０がＨ、または塩またはエステル基である保護基である。Ｒ^１０がＨであり、式（Ｂ）の脂肪族ヒドロカルビル基、アリール基、またはヒドロカルビルアリール基が、置換されなかった分子に対してカルボン酸基のｐＫａを低下させるような、１個または複数の基によって置換されることが好ましい。これによりイオノフォアが重金属と錯形成する能力が増す。
【００２６】
あるいは、Ｒ^１が、一般式（Ｃ）である。
【００２７】
【化１３】

式中、ｎは１、２、または３であり、Ｒ^６およびＲ^７は、Ｈまたはハロゲンであり、各炭素上で同じであっても異なっていてもよく；Ｒ^１０はＨ、または塩もしくはエステル基である保護基である。
【００２８】
他の代替実施形態によると、Ｒ^１は、一般式（Ｄ）である。
【００２９】
【化１４】

式中、ｎは０または１であり、Ｒ^６およびＲ^７は、Ｈまたはハロゲンであり、各炭素上で同じであっても異なっていてもよく、安息香酸基のフェニル環が、場合によっては１個または複数個のハロ、オキソまたはニトロ基で置換され；Ｒ^１０はＨ、または塩もしくはエステル基である保護基である。Ｒ^１０がＨであり、式（Ｄ）の安息香酸のフェニル環が、置換されていない分子と比較して、カルボキシ基のｐＫａを低下させるような１個または複数の基によって置換されることが好ましい。
【００３０】
Ｒ^１が式（Ｃ）または（Ｄ）のとき、ｎは１であり、Ｒ^６およびＲ^７は共にＨであるのが好ましい。これにより、重金属イオンへの親和力の強い酸基が得られ、ｎが１のためキレート化する酸素原子がキレート化のための良好な位置にある。
【００３１】
他の代替形態によれば、カリックスアレーン環のいくつかまたは全てのフェニル基が、さらに周辺部で置換される。
【００３２】
本発明の第２の態様によると、センサが本発明によるカリックスアレーン二量体を含む。このセンサがさらに、カリックスアレーンがその表面上に吸着される基板を含むのが好ましい。これにより、重金属の低レベルにまで敏感なセンサを提供し、そのセンサにおいては電極と活性イオノフォアの間で分子が直接接触する。
【００３３】
基板は、１種または複数の金属、好ましくは金を含む。これにより経済的で、有効なセンサが提供される。金は、イオノフォアの電極表面上への良好な吸着を可能にする。
【００３４】
本発明の第３の態様によると、金属を封鎖する方法が、金属を本発明によるカリックスアレーン二量体に接触させることを含む。これにより、溶液から低レベルであっても金属類を除去する良好な方法を提供する。この方法は、好ましくはｐＨ約２〜約１１の間で行われる。このｐＨは好ましくは緩衝されている。
【００３５】
本発明のこの態様の最も好ましい実施形態によると、この方法は、
（ｉ）カリックスアレーンを疎水性の有機溶媒に溶解させること、
（ｉｉ）この有機溶媒を金属イオンを含む水性相と混合すること、
（ｉｉｉ）有機溶媒と水性相を一緒に攪拌すること、および
（ｉｖ）有機相から金属を回収することを含む。
【００３６】
これにより、水溶液から低レベルの重金属の抽出が可能になる。この金属は好ましくは、Ｕ、Ｃｄ、Ｓｒ、Ｃａ、ランタニド、およびＬｕのいずれかから選択される。
【００３７】
本発明の第４の態様によると，カリックスアレーン二量体を調製する方法が、２個のカリックスアレーン部分を結合するためにシスタミン二塩酸塩を使用することを含む。
【００３８】
次に、本発明を以下の図面を参照するだけで実施例を通して説明する。
【００３９】
図１は、本発明によるカリックスアレーン二量体を製造するための反応スキームである。
【００４０】
図２は、本発明による別のカリックスアレーン二量体を製造するための反応スキームである。
【００４１】
図３は、本発明によるセンサに採用されたカリックスアレーンが還元と酸化を受けると予想されるメカニズムの概略図である。
【００４２】
図４は、センサが試験溶液に接触していない場合の、本発明によるセンサから得られるボルタモグラムである。
【００４３】
図５は、本発明によるセンサによって測定したボルタモグラムの電流ピーク高さを、ウランイオン濃度の関数として示すグラフである。
【００４４】
図６は、本発明によるセンサによって測定したボルタモグラムの電流ピーク高さを、スキャン速度の関数として示すグラフである。
【００４５】
図７は、本発明によるセンサによって測定したボルタモグラムの電流ピーク高さを、様々な金属イオンに対する抽出時間の関数として示すグラフである。
【００４６】
図８は、本発明によるセンサを用いて得られたサイクリックボルタモグラムである。
【００４７】
図９は、本発明によるセンサからの電流ピーク高さを、時間とウランイオン濃度の関数とする概略図である。
【００４８】
図１０は、本発明によるセンサからの電流ピーク高さを、スキャン速度の平方根の関数とする概略図である。
【００４９】
反応スキーム１
本発明による二量体６および７は、図１に示す反応スキームに従って合成される。
【００５０】
カリックス［４］アーレン８は、第三級ブチルカリックス［４］アーレンを塩化アルミニウムによる脱ブチル化を経る標準手順によって調製される（ＡｒｄｕｉｎｉおよびＣａｓｎａｔｉ、Ｍａｃｒｏｃｙｃｌｅ　Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ、Ｄａｖｉｄ　Ｐａｒｋｅｒ編、１９９５、Ｏｘｆｏｒｄ）。
【００５１】
２の合成
カリックス［４］アーレン８（１．０ｇ、２．３５ミリモル）、炭酸カリウム（０．７１ｇ、５．１７ミリモル）、アセトン（５０ｃｍ^３）、およびブロモ酢酸エチル（０．５７ｃｍ^３、５．１７ミリモル）の混合物を、窒素雰囲気で、室温で６日間攪拌した。次いでこの混合物を乾燥するまで蒸発させ、次いで酢酸エチルおよびヘキサンでスラリーにし、ろ過し、ろ液を乾燥するまで蒸発させた。次いでこのろ液をＤＣＭでスラリーにし、ろ過し、ろ液を乾燥するまで蒸発させ、次いで酢酸エチルおよびクロロホルムから再結晶化させて、２（０．３３ｇ）、ｍ．ｐ．１８３℃を得た。２の構造をＮＭＲおよび質量スペクトルで確認した。
【００５２】
３の合成
２（３．９３ｇ、６．６ミリモル）、エタノール（２４０ｃｍ^３）、および水酸化カリウム（エタノール中０．４６Ｍ溶液２８．６ｃｍ^３、１３．２ミリモル）の混合物を２．５時間還流下攪拌した。ついでこの混合物を乾燥するまで蒸発させ、真空オーブン内で１００℃で２時間乾燥して、固体を得た。
【００５３】
４の調製
ＤＣＭ（１００ｃｍ^３）および希塩酸（５０ｃｍ^３）を、上記で得た３に加え、混合物を振とうした。この混合物を静置させておくと、ＤＣＭ層が分離し、乾燥するまで蒸発させた。次に、この水性層に酢酸およびエタノールを加え、混合物をろ過し、この固体とＤＣＭ可溶固体（３．６６ｇ）を合わせた。この固体を、ＤＣＭ、ヘキサン、および酢酸（２：２：１）で溶離するシリカ上で精製して、４（０．８０ｇ）、ｍ．ｐ．２４４℃を得た。４の構造をＮＭＲおよび質量スペクトルで確認した。
【００５４】
５の合成
４（０．５０ｇ、０．８８ミリモル）、ＤＣＭ（１０ｃｍ^３）、および塩化チオニル（１．０ｃｍ^３）の混合物を、窒素雰囲気で３時間還流下攪拌した。この混合物のＩＲスペクトルで、４が酸塩化物エステル５に変換されていることを確認した。ν_ｍａｘ１８０９（ＣＯＣｌ）、１７５２（ＣＯ_２Ｅｔ）。次に、ＤＣＭおよび塩化チオニルを減圧下で蒸留して除去して、粗製の５を得た。これはさらに精製することなしに使用された。
【００５５】
６の合成
酸塩化物５（０．５０ｇ、０．８８ミリモル）をＤＣＭ（１０ｃｍ^３）に溶解し、窒素雰囲気で攪拌しながら、シスタミン塩酸塩（０．１０ｇ、０．４４ミリモル）およびトリエチルアミン（０．５ｃｍ^３）に加えた。数分後、この混合物は急に黒ずんだ。酸塩化物のピークの消失によってこの反応をモニターし、３日後、この混合物を乾燥するまで蒸発させた。次いでこの固体を熱酢酸エチルでスラリー化し、ろ過して、未反応のシスタミン塩酸塩およびトリエチルアミン塩酸塩と想定される固体を得た（０．３４ｇ）。ろ液を乾燥するまで蒸発させ（０．４３ｇ）、次いでＤＣＭおよびヘキサンで溶離するシリカ上のカラムクロマトグラフィーにより、未反応の４（０．３０ｇ）および６（０．０２ｇ、２％）を得た。６の構造をＮＭＲ、ＩＲおよび質量スペクトルで確認した。
【００５６】
７の合成
酸塩化物６とエタノール性水酸化カリウムの反応は、予想した酸生成物７を生成しなかった。しかし、当業者ならこの反応を実施するためにＢａ（ＯＨ）_２など他の試薬が使用可能であることを理解できよう。
【００５７】
反応スキーム２
本発明による二量体ＩＡおよびＩＢは、図２に示す反応スキームにしたがって合成される。
【００５８】
ＩＡの合成
酸塩化物１Ｃ（上記５に類似）は、５の製造のための上記の通常の方法を用いて、ただし、開始材料としてカリックス［４］アーレンの替わりに第三級ブチルカリックス［４］アーレンを用いて、生成することができる。酸塩化物１Ｃ（０．５ｇ、０．６３ミリモル）を、トリエチルアミン（０．３ｃｍ^３）、シスタミン二塩酸塩（０．０７１ｇ、０．３１ミリモル）、およびジクロロメタン（２０ｃｍ^３）の混合物に、窒素雰囲気で攪拌しながら室温で加えた。次いでこの混合物を室温で１８時間攪拌した。水（２０ｃｍ^３）および希塩酸（２０ｃｍ^３）を加え、この混合物をジクロロメタン中に抽出した。次いでジクロロメタンを蒸発させて、固体（０．７５ｇ）を得た。シクロヘキサン：酢酸エチル（３：２）で溶離する、シリカ上のカラムクロマトグラフィーにより、イオノフォアＩＡ（０．１１ｇ）を得た。この構造を赤外（ＩＲ）および核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルで確認した。酸塩化物ＩＣの合成はＷＯ９７／１７３２２に開示されていることに留意されたい。
【００５９】
ＩＢの合成
ＩＡ（０．１４ｇ、０．０８ミリモル）、エタノール（２０ｃｍ^３）、エタノール性水酸化カリウム溶液（０．４３Ｍ溶液０．５０ｃｍ^３）の混合物を２日間還流した。この混合物を冷却し、希塩酸で酸性化した。得られた固体を懸濁液からろ過し、乾燥した（０．０２５ｇ）。この固体をジクロロメタンとメタノールの混合物から再結晶させ、部分的に精製されたＩＢを得た。この１Ｂの構造をＩＲおよびＮＭＲスペクトルで確認した。部分的に精製されたＩＢ中には少量の不純物の存在が認められた。
【００６０】
本特許明細書は、本発明によるカリックスアレーンの限定された数のみの合成を開示しているが、当業者なら、特許請求された分子は、本明細書と合わせてＷＯ９７／１７３２２の教示を用いて、容易に合成できることを理解するであろう。ＷＯ９７／１７３２２は、とりわけ、カリックスアレーン部分の周辺部を改変する方法を教示している。
【００６１】
１Ａおよび６をそれぞれＬａｗｅｓｓｏｎの試薬とともに還流すると、１Ａおよび６のチオアミド類似体が合成できると予想される。さらにカリックスアレーン部分ＩおよびＧが異なる二量体を容易に合成できることが予想される。部分ＩおよびＧはそれぞれ反応性の酸塩化物基を含んでいるであろうから、ＩおよびＧがトリアルキルアミンおよびシスチン二塩酸塩と反応して、上記１Ａと６の合成において概略を述べた様に、二量体を生成するであろう。３つの二量体の構造が生成され、望むなら分離が可能であろう。
【００６２】
このイオノフォアは、次に論じるように容易にセンサに使用できる。
【００６３】
本発明によるセンサは、本発明によるカリックスアレーンを含む。カリックスアレーンが電極の表面に吸着されているのが好ましい。「吸着された」という用語は、化学的におよび物理的に吸着されることを含むものとする。カリックスアレーンを電極の表面に沈着させる方法は、スピンコーティング、ラングミュア−ブロジェットデポジッション、プラズマコーティングなどいくつかの方法がある。しかし、こうしたセンサを作成する最も簡単な方法は、電極をカリックスアレーンの溶液中に浸漬することである。これにより、カリックスアレーンのいわゆる単分子層が電極表面に形成されるようになる。得られた電極は、しばしば化学的修飾電極と呼ばれる。カリックスアレーンは電極表面上に吸着されるが、形成された層が本当に単分子層であるかどうかについては明確でない。
【００６４】
次に、センサは、当業者にはよく知られた技法であるサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）で特性を決定することができる。この技法の説明は、「Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｏｒｙ」、Ｇｒｅｅｆ、Ｐｅａｔ、Ｐｅｔｅｒ、ＰｌｅｔｃｈｅｒおよびＲｏｂｉｎｓｏｎ著、Ｅｌｌｉｓ　Ｈｏｒｗｏｏｄ社、に記載されている。
【００６５】
センサを適当なイオンの溶液に浸漬し、センサとイオンの間の相互作用を調べるためにＣＶを使用する。通常、ＣＶサイクル中に２個のピークが観察される。この一方はセンサの成分の酸化を表し、他方は対応する還元反応を表す。イオノフォアによって吸着されたイオンの性質および量が前記成分の酸化還元特性をもたらすことができる。たとえば、キレート化するイオンが異なると、２つのピークの間隔が異なり、イオン濃度が高くなると、ピーク高さが増加することが分かっている。よって、本発明によるこうしたセンサは、すばらしい性能を提供することが分かった。
【００６６】
本発明によるセンサの製造および特性づけの実施例を以下に述べる。
【００６７】
実施例１
１〜２ｍｍ^２の露出した表面領域を持つ金電極を、カリックスアレーンＩＢ（図２）の０．２ｍＭジクロロメタン溶液中に１５分間浸漬した。図３に概略的に示すように、チオール基のイオウ原子と電極の金原子の間の相互作用により、イオノフォアが電極表面上に吸着されるようになることが予想される。相互作用の厳密な本質は分かっていないが、イオウと金原子の間の相互作用は強固である。
【００６８】
このセンサはＣＶを用いて特性を決定された。単分子層フィルムを備えた電極のＣＶカーブ面積の減少を、フィルムを備えていない電極と比較して計測することによって、単分子層が被覆する範囲は３０％であることが算定された（図４）。
【００６９】
実施例２
実施例１の方法を用いて作成したセンサの特性を、ｐＨ＝２、電位掃引速度１００ｍＶ／秒で、センサのＣＶ特性をウランイオン濃度の関数として測定することによって決定した。読取を行う前にセンサを試験溶液に１５分間浸漬した。このデータは、イオン濃度の増加に伴って、１００〜３００ｐｐｂの範囲で、電流ピーク高さが直線的に増加することを示す（図５）。しかし、１００ｐｐｂ未満ではピーク高さとイオン濃度の関係が直線的であるかどうかは明らかではない。このデータは、本発明を用いて高感度のセンサを容易に実現することができることを示している。
【００７０】
実施例３
実施例１の方法を用いて作成した別のセンサの特性を、サイクリックボルタンメトリーを用いて決定した。酸化および還元ピーク高さも電位掃引速度に依存しており、掃引速度の増加に伴ってピーク高さはおよそ直線的に増加する（図６）。スキャン速度が増加するとより高いピークを示すのは、スキャン速度が増加するにつれて累積するデータ点が減少するという実験アーチファクトによるものと考えられる。
【００７１】
実施例４
実施例１の方法によって作成したセンサの応答（電流ピーク高さ）を、時間の関数、およびカチオンの関数として測定した。各センサを様々なカチオン（Ｕ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｌｕ、ｐＨ＝２、５００ｐｐｂ溶液）の一つの溶液に浸漬し、ＣＶ応答を測定して、図７に示す結果を得た。これは、各ケースで、センサによって応答が測定されない、すなわちＣＶカーブ中に酸化または還元ピークが観察されない期間があることを示している。この期間はＵが最短であるが、それでもほぼ９分間とかなり長かった。Ｕ、Ｓｒ、Ｃｄ、Ｌｕ、およびＣａはセンサに応答したが、Ｐｂは応答しなかった。このことは、センサはいくらか選択的であり、Ｕ、Ｃｄ、およびＳｒには親和性が高いことを示している。さらに、各カチオンで、抽出時間の増加に伴って電流ピーク高さが直線的に応答する。また、酸化と還元ピークの間の電圧差は、以下の表１に示すように、カリックスアレーン分子にキレート化されたイオンの関数であることに留意されたい。
【００７２】
【表１】

【００７３】
よって、２つのピーク間の電圧差は、センサで検出したイオンの同定に使用することができる。しかし、Ｕ、Ｃｄ、Ｃｅイオンの混合物の分析結果は、表１に示すものとは一致しないという結果が得られた。
【００７４】
実施例５
化合物１Ｂ、二硫化物（ジスルフィド）基で橋かけされたカリックスアレーン二量体の層を、実施例１の方法を用いて金基板上に沈着させた。このセンサを実施例１および２の通常の方法により試験した。図８は、ウランイオン水溶液中に浸漬させたこのセンサを用いて作られたサイクリックボルタモグラムである。２個のピーク、２０、２１はそれぞれ還元および酸化プロセスを示す。図９は、センサからの電流ピーク高さを時間とウラン濃度の関数として示す。このことは、このセンサは、電極が反応するのに十分な時間を与えれば、ウランの超微量なレベル、１ｐｐｂまで検出することができることを示している。このことはまた、センサが応答しない初期期間が存在し、電流ピーク高さはセンサが溶液にさらされた時間に伴い直線的に変化することを立証する。溶液の濃度が増加するにつれ検出器の応答速度（所与の時間変化に対する電流ピーク高さの変化速度）が増加した。もっとも応答速度と濃度との関係はほぼ直線関係である。
【００７５】
図１０に示すように、電流ピーク高さを電位スキャン速度の関数として測定した。スキャン速度が増加するにつれて、電流ピーク高さはほぼ直線的に増加することに留意されたい。これは、試験設定のアーチファクトであると考えられ、実施例３の結果と一貫性がある。
【００７６】
カリックスアレーン二量体１Ｂが電極表面上に沈着された際、そのままが完全に残っているかどうかは分からない。二硫化物（ジスルフィド）の橋が分解して、２個の一硫化物（モノスルフィド）またはチオールモノマーがもたらされる可能性が非常に大きい。
【００７７】
カリックスアレーンをベースとするセンサのすばらしい性能は驚くべきである。
Ｂｅｅｒによって（Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、１９９７年、３６巻、５８８０頁）、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルカリックス［４］アーレンビスエステル、およびアミドを化学的酸化により、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルカリックス［４］ジキノンが得られることが明らかにされた。このカリックス［４］ジキノンは、１族または２族金属、アンモニウム、およびアルキルアンモニウム錯体が存在すると、その還元電位がアノードシフトを示すことが明らかにされた。しかし、金属カチオンの存在下、または非存在下での、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルカリックス［４］アーレンの電気化学的酸化に関しては、文献（たとえば、Ｃ．Ｄａｖｉｄ　Ｇｕｔｓｃｈｅによる「Ｃａｌｉｘａｒｅｎｅｓ　Ｒｅｖｉｓｉｔｅｄ」の第７章、またはＬｕｉｇｉ　ＭａｎｄｏｌｉｎｉおよびＲｏｃｃｏ　Ｕｎｇａｒｏによる「Ｃａｌｉｘａｒｅｎｅｓ　ｉｎ　Ａｃｔｉｏｎ」およびそれらの参照文献）には記述ないし考察はなされていない。
【００７８】
追加の部分が容易に酸化還元反応を受け、また静電的にイオノフォアに接近して配置されるように、追加の部分をシステム中に取り組む必要があると思われる（Ｐａｕｌ　Ｄ．Ｂｅｅｒ、Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、Ｄａｌｔｏｎ　Ｔｒａｎｓ、１９９９年、１８９７頁）。こうしたシステムでは、金属イオン（たとえば、ウラン）がカリックスアレーン分子中へ錯化（ｃｏｍｐｌｅｘａｔｉｏｎ）されると、近接して加えられた部分の酸化還元特性を変えることになり、それゆえこのシステムがセンサとして働くことになる。
【００７９】
本発明によるセンサの予想外の優れた性能の理由は明確ではないが、検出器表面上のカリックスアレーンイオンが比較的高濃度であること、およびカリックスアレーン基と基板の間隔が比較的短いことが関連する可能性がある。上述のように、初めはカリックスアレーン部分は、それが金属イオンを取り込んだ時でさえ、酸化還元反応には不活性であると考えられた。しかし、本発明によるセンサの成分は酸化還元反応に関与することが実証された。本明細書では、センサの酸化還元活性は図３の概略図によって説明できることを仮に提案する。ウラニルイオンおよび酸化還元反応を受ける基の両方が電極表面に接近していることが、恐らく本発明によるセンサの優れた性能に貢献している。
【００８０】
酸化還元反応メカニズムの上記解釈の正確さはともかくとして、電極表面上に吸着されたカリックスアレーンを含むセンサは容易に実現が可能である。
【００８１】
本発明によるカリックスアレーン二量体が、溶液からある種の金属イオンを抽出できることは、本明細書から明らかである。したがって、この二量体は、ＷＯ９７／１７３２２に記載されている抽出方法に容易に使用できることが予想される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるカリックスアレーン二量体を製造するための反応スキームである。
【図２】
本発明による別のカリックスアレーン二量体を製造するための反応スキームである。
【図３】
本発明によるセンサに採用されたカリックスアレーンが還元と酸化を受けると予想されるメカニズムの概略図である。
【図４】
センサが試験溶液に接触していない場合の、本発明によるセンサから得られるボルタモグラムである。
【図５】
本発明によるセンサによって測定したボルタモグラムの電流ピーク高さを、ウランイオン濃度の関数として示すグラフである。
【図６】
本発明によるセンサによって測定したボルタモグラムの電流ピーク高さを、スキャン速度の関数として示すグラフである。
【図７】
本発明によるセンサによって測定したボルタモグラムの電流ピーク高さを、様々な金属イオンに対する抽出時間の関数として示すグラフである。
【図８】
本発明によるセンサを用いて得られたサイクリックボルタモグラムである。
【図９】
本発明によるセンサからの電流ピーク高さを、時間とウランイオン濃度の関数とする概略図である。
【図１０】
本発明によるセンサからの電流ピーク高さを、スキャン速度の平方根の関数とする概略図である。

Claims (31)

1. 一般式Ｉの第１のカリックスアレーン部分、および一般式Ｇの第２のカリックスアレーン部分を含む、一般式Ｉ−Ｇのカリックスアレーン二量体。
   

   

   （式中、
   Ｌは、［−ＣＨ_２−］または［−Ｏ−ＣＨ_２−Ｏ−］であり、各アリール基の間で同じであっても異なっていてもよく；
   Ｒ^５は、Ｈ、ＮＯ_２、ハロゲン、または、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基によって置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基が割り込んでおり、Ｒ^５は各アリール基上で同じであっても異なっていてもよく；
   Ｒ^１は、プロトン化または保護されている、あるいはプロトン化または保護されていないカルボキシ基を含み；
   Ｒ^２、Ｒ^３、およびＲ^４のうち２個の基はＨであり；
   ＨでないＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４のうち１個の基は、ＯおよびＳの一方、または両方の少なくとも１個の原子を含み、前記少なくとも１個の原子は、カリックスアレーンを基板表面上に吸着させることができ；
   ＨでないＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４のうち１個の基は、第２のカリックスアレーン部分Ｇに結合している）
2. ＨでないＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４のうちの１個の基が、チオアミドおよびアミドのいずれか１つを含む請求項１に記載の二量体。
3. Ｒ^２およびＲ^４がＨであり、Ｒ^３がチオアミドまたはアミドのいずれか１つを含む請求項２に記載の二量体。
4. 第１のカリックスアレーン部分の構造が式（ＩＩ）として知られ、ＨでないＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４のうちの１個の基が一般式（Ａ）に従う請求項１から３のいずれか一項に記載の二量体。
   

   

   ＲおよびＹは、同じであっても異なっていてもよく、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基で置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基によって割り込まれており；
   Ｒ’は、Ｈ、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基で置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基によって割り込まれており；
   Ｓは、第２のカリックスアレーン部分Ｇに結合している）
5. 第１のカリックスアレーン部分の構造が式（ＩＩＩ）として知られ、ＨでないＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４のうちの１個の基が一般式（Ｅ）に従う請求項１から３のいずれか一項に記載の二量体。
   

   

   Ｒは（Ｃ．Ｒ^２０．Ｒ^２１）_ｍであり、ｍは０、１、２，または３であり、Ｒ^２０およびＲ^２１は、Ｈ、ハロゲン、またはＣ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基であり、各炭素上で同じであっても異なっていてもよく；
   Ｙは、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基で置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基によって割り込まれており；
   Ｒ’は、Ｈ、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基で置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基によって割り込まれており；
   Ｓは第２のカリックスアレーン部分Ｇに結合している）
6. 第２のカリックスアレーン部分Ｇが、一般式（ＩＩ）または（ＩＩＩ）である請求項１から５のいずれか一項に記載の二量体。
7. 第１のカリックスアレーン部分のＳ基が、第２のカリックスアレーン部分のＳ基に、スペーサー基を介して結合しており、このスペーサー基が、そのいずれも場合によっては、１個または複数のハロまたはオキソ基で置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基によって割り込まれているＣ_１〜Ｃ_６脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_１６ヒドロカルビルアリール基である請求項６に記載の二量体。
8. 第１のカリックスアレーンのＳ基が、第２のカリックスアレーンのＳ基に、直接結合している請求項１から６のいずれか一項に記載の二量体。
9. Ｘが（ＣＨ_２）ＣＯＮＨであり、Ｙが脂肪族ヒドロカルビル基である請求項４から８のいずれか一項に記載の二量体。
10. Ｙがエチル基である請求項９に記載の二量体。
11. Ｌが各アリール基の間で［−ＣＨ_２−］である請求項１から１０のいずれか一項に記載の二量体。
12. Ｒ^５が第三級ブチル基である請求項１から１１のいずれか一項に記載の二量体。
13. カルボキシ基Ｒ^１が一般式（Ｂ）に従う請求項１から１２のいずれか一項に記載の二量体。
    

    

    （式中、Ｚは、脂肪族ヒドロカルビル基、アリール基、またはヒドロカルビルアリール基の一部であるＣ_１、Ｃ_２、またはＣ_３の炭素鎖であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロ、オキソ、またはニトロ基によって置換されており、Ｒ^１０がＨ、または塩もしくはエステル基である保護基である）
14. Ｒ^１０がＨであり、式（Ｂ）の脂肪族ヒドロカルビル基、アリール基、またはヒドロカルビルアリール基が、置換されていない分子と比較してカルボン酸基のｐＫａを低下させるような、１個もしくは複数の基によって置換されている請求項１３に記載の二量体。
15. Ｒ^１が、一般式（Ｃ）である請求項１から１２のいずれか一項に記載の二量体。
    

    

    （式中、ｎは１、２、または３であり、Ｒ^６およびＲ^７は、Ｈまたはハロゲンであり、各炭素上で同じであっても異なっていてもよく、Ｒ^１０はＨ、または塩もしくはエステル基である保護基である）
16. Ｒ^１が一般式（Ｄ）である請求項１から１２のいずれか一項に記載の二量体。
    

    

    （式中、ｎは０または１であり、Ｒ^６およびＲ^７は、Ｈまたはハロゲンであり、各炭素上で同じであっても異なっていてもよく、安息香酸基のフェニル環が、場合によっては１個または複数のハロ、オキソまたはニトロ基で置換されており；Ｒ^１０がＨ、または塩もしくはエステル基である保護基である）
17. Ｒ^１０がＨであり、式（Ｄ）の安息香酸のフェニル環が、置換されていない分子と比較して、カルボキシ基のｐＫａを低下させるような１個または複数の基によって置換されている請求項１６に記載の二量体。
18. ｎが１であり、Ｒ^６およびＲ^７が共にＨである請求項１５から１７のいずれか一項に記載の二量体。
19. 式（Ｖ）で表される請求項１に記載のカリックスアレーン。
    

    

    （式中、
    Ｌは、［−ＣＨ_２−］または［−Ｏ−ＣＨ_２−Ｏ−］であり、各アリール基の間で同じであっても異なっていてもよく；
    Ｒ^５は、Ｈ、ＮＯ_２、ハロゲン、または、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_２０アリール基、Ｃ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基によって置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基が割り込んでおり、Ｒ^５は各アリール基上で同じであっても異なっていてもよく；
    Ｒ^１は、各カリックスアレーン部分上で同じであっても異なっていてもよく、プロトン化または保護されている、あるいはプロトン化または保護されていないカルボキシ基を含み；
    各カリックスアレーン部分上のＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４のうち２個の基はＨであり；
    各カリックスアレーン部分上の、ＨでないＲ^２、Ｒ^３、およびＲ^４のうち１個の基は、それぞれＲ^３１およびＲ^３３の１つであり；
    Ｒ^３１およびＲ^３３は、同じであっても異なっていてもよく、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個もしくは複数のハロもしくはオキソ基によって置換され、または１個もしくは複数のオキソもしくはアミド基が割り込んでおり；あるいは（Ｃ．Ｒ^２０．Ｒ^２１）_ｍであり、ただし、ｍは０、１、２，または３であり、Ｒ^２０およびＲ^２１は、Ｈ、ハロゲン、またはＣ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基であり、各炭素上で同じであっても異なっていてもよく；
    Ｒ^３５およびＲ^３６は、同じであっても異なっていてもよく、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基によって置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基が割り込んでおり；
    Ｒ^３２およびＲ^３４は、同じであっても異なっていてもよく、Ｃ_１〜Ｃ_１０脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_２０ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基によって置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基が割り込んでおり；
    各カリックスアレーン部分上のＸ’は、同じであっても異なっていてもよく、ＯまたはＳ部分であり；
    Ｒ^３７は、存在してもよいスペーサー基であり、存在する場合は、Ｃ_１〜Ｃ_６脂肪族ヒドロカルビル基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６〜Ｃ_１６ヒドロカルビルアリール基であり、そのいずれも、場合によっては１個または複数のハロまたはオキソ基によって置換され、あるいは１個または複数のオキソまたはアミド基が割り込んでいる）
20. カリックスアレーン環のいくつかまたは全てのフェニル基が、さらに周辺部で置換された請求項１から１９のいずれか一項に記載のカリックスアレーン。
21. 請求項１から２０のいずれか一項に記載のカリックスアレーン二量体を含むセンサ。
22. さらに基板を含み、基板表面上にカリックスアレーンが吸着されている請求項２１に記載のセンサ。
23. 基板が１種または複数の金属を含む請求項２２に記載のセンサ。
24. 基板が金を含む請求項２３に記載のセンサ。
25. 金属を、請求項１から２０のいずれか一項に記載のカリックスアレーン二量体と接触させることを含む、金属を封鎖する方法。
26. その方法がｐＨ約２〜約１１の間で実施される請求項２５に記載の方法。
27. その方法が実施されるｐＨが緩衝されている請求項２５または２６のいずれか一項に記載の方法。
28. （ｉ）カリックスアレーンを疎水性の有機溶媒に溶解させるステップと、
    （ｉｉ）その有機溶媒を金属イオンを含む水性相と混合するステップと、
    （ｉｉｉ）有機溶媒と水性相を一緒に攪拌するステップと、
    （ｉｖ）有機相から金属を回収するステップとを含む請求項２５から２７のいずれか一項に記載の方法。
29. その金属が、Ｕ、Ｃｄ、Ｓｒ、Ｃａ、ランタニド、およびＬｕのいずれかから選択される請求項２５から２８のいずれか一項に記載の方法。
30. ２個のカリックスアレーン分子を結合するために、シスタミン二塩酸塩を使用することを含む請求項１から２０のいずれか一項に記載のカリックスアレーン二量体を調製する方法。
31. 図１および２を参照して実質上本明細書で後述する、請求項１から２０のいずれか一項に記載のカリックスアレーン二量体を調製する方法。

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